JP5098006B2 - 燃料電池システム及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
本発明の第11の態様は、水素発生反応を起こす水素発生物質が格納される反応室と、該反応室に供給され前記水素発生物質の水素発生反応を促進する水素発生触媒溶液が貯蔵される溶液室を有する水素供給部と、前記反応室と連通し当該反応室で発生した水素が供給されてこの水素と酸素とを電気化学反応させて発電する発電部とを具備し、外部出力に電力を供給する燃料電池システムであって、前記発電部又は前記反応室と前記溶液室とを繋ぐ連通路に設けられて発電停止時に前記発電部又は前記反応室に残留する残留水素を大気圧よりも高い圧力状態で保持する残留水素保持室と、前記残留水素保持室に保持されている前記残留水素を前記溶液室に供給して当該溶液室内の前記水素発生触媒溶液を加圧し所定のタイミングで当該水素発生触媒溶液を前記反応室に供給する加圧供給手段と、を具備し、該加圧供給手段が、前記残留水素保持室の上流側に設けられて当該残留水素保持室への前記残留水素の供給を調整する調整弁と、前記残留水素保持室と前記溶液室との間の連通路又は前記溶液室と前記反応室とを繋ぐ連結路に設けられて開閉が電気的に制御され、前記残留水素保持室に保持されている前記残留水素の前記溶液室への供給を制御する制御弁と、を備え、且つ前記調整弁及び前記制御弁に電力を供給する第2の電源を備えると共に、該第2の電源が、電気的に制御されるスイッチを介して前記外部出力に接続され、所定のタイミングで当該外部出力に電力を供給することを特徴とする燃料電池システムにある。
本発明の第12の態様は、水素発生反応を起こす水素発生物質が格納される反応室と、該反応室に供給され前記水素発生物質の水素発生反応を促進する水素発生触媒溶液が貯蔵される溶液室を有する水素供給部と、前記反応室と連通し当該反応室で発生した水素が供給されてこの水素と酸素とを電気化学反応させて発電する発電部と、前記発電部又は前記反応室と前記溶液室とを繋ぐ連通路に直列に配置された複数の貯留部で構成された残留水素保持室と、該残留水素保持室の上流側の連通路に設けられた調整弁と、前記残留水素保持室と前記溶液室との間の連通路又は前記溶液室と前記反応室とを繋ぐ連結路と、各貯留部の間の連通路と、に設けられた制御弁と、を具備する燃料電池システムの駆動方法であって、発電停止時に前記発電部又は前記反応室に残留した前記残留水素を前記残留水素保持室に供給し前記調整弁によって前記残留水素保持室を大気圧よりも高い圧力状態に保持しておき、且つ発電停止時に前記貯留部の間の連通路に設けられた制御弁を制御して、各貯留部を上流側ほど内圧が高い状態に保持しておき、前記制御弁を制御して当該残留水素保持室内の残留水素を前記溶液室に供給し、当該溶液室内の前記水素発生触媒溶液を加圧することで、所定のタイミングで前記反応室に前記水素発生触媒溶液を供給し、前記反応室内で発生させた水素を前記発電部に供給することを特徴とする燃料電池システムの駆動方法にある。
図1は、実施形態1に係る燃料電池システムの構成を示す概略図であり、図2は、各構成要素の接続を示したブロック図である。
図7は、実施形態2に係る燃料電池システムの各構成要素の接続を示したブロック図である。
図8は、実施形態3に係る燃料電池システムの各構成要素の接続を示したブロック図であり、図9は、発電終了時の制御フローであり、図10は、発電開始時の制御フローである。
図11は、実施形態4に係る燃料電池システムの各構成要素の接続を示したブロック図であり、図12は、発電終了時の制御フローを示す図であり、図13は、発電開始時の制御フローを示す図である。
図14は、実施形態5に係る燃料電池システムの各構成要素の接続を示したブロック図である。
20 水素発生部
21 水素発生触媒溶液
22 溶液室
23 水素発生物質
24 反応室
25 連結管
26 逆止弁
30 発電部
31 カソード極
32 MEA
33 アノード極
34 カソードエンドプレート
35 アノードエンドプレート
36 アノード室
37 供給管
38 排出弁
40 加圧供給部
41 連通管
42 背圧室
43 第1の開閉弁
44 第2の開閉弁
45 第3の開閉弁
46 接続管
47 第4の開閉弁
50 制御回路
60 電源
70 第1のスイッチ
71 第2のスイッチ
Claims (13)
- 水素発生反応を起こす水素発生物質が格納される反応室と、
該反応室に供給され前記水素発生物質の水素発生反応を促進する水素発生触媒溶液が貯蔵される溶液室を有する水素供給部と、
前記反応室と連通し当該反応室で発生した水素が供給されてこの水素と酸素とを電気化学反応させて発電する発電部とを具備する燃料電池システムであって、
前記発電部又は前記反応室と前記溶液室とを繋ぐ連通路に設けられて発電停止時に前記発電部又は前記反応室に残留する残留水素を大気圧よりも高い圧力状態で保持する残留水素保持室と、
前記残留水素保持室に保持されている前記残留水素を前記溶液室に供給して当該溶液室内の前記水素発生触媒溶液を加圧し所定のタイミングで当該水素発生触媒溶液を前記反応室に供給する加圧供給手段と、を具備し、
且つ該加圧供給手段が、
前記残留水素保持室の上流側に設けられて当該残留水素保持室への前記残留水素の供給を調整する調整弁と、
前記残留水素保持室と前記溶液室との間の連通路又は前記溶液室と前記反応室とを繋ぐ連結路に設けられて開閉が電気的に制御され、前記残留水素保持室に保持されている前記残留水素の前記溶液室への供給を制御する制御弁と、
を備え、
前記残留水素保持室が前記連通路に直列に配置された複数の貯留部で構成され、前記制御弁が、各貯留部の間の前記連通路にも設けられ、複数の前記貯留部は、発電停止時に、上流側ほど内圧が高い状態で保持されることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記制御弁が前記残留水素保持室と前記溶液室との間の連通路に設けられ、前記溶液室と前記反応室との圧力差によって開閉し前記溶液室から前記反応室への前記水素発生触媒溶液の流れを許容する逆止弁が、前記溶液室と前記反応室とを繋ぐ連結路に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記発電部又は前記反応室側に配置される前記貯留部が前記発電部又は前記反応室と接続路によって接続されると共に前記制御弁が前記接続路に設けられ、
前記加圧供給手段が、所定のタイミングで前記接続路を介して前記発電部又は前記反応室に前記貯留部内の前記残留水素を供給することを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 - 前記調整弁が、前記発電部又は前記反応室と前記残留水素保持室との間の連通路に設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記調整弁が、電気的に開閉が制御される制御弁又は前記残留水素保持室と前記発電部又は前記反応室との圧力差で開閉して前記発電部又は前記反応室から前記残留水素保持室への流れを許容する逆止弁であることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池システム。
- 前記発電部には、当該発電部内のガスを外部に排出するための排出弁が設けられていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記排出弁が、電気的に開閉が制御される制御弁又は前記発電部内が所定の圧力以上となった場合にのみ開放される逆止弁であることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池システム。
- 前記加圧供給手段は、少なくとも発電開始時に前記溶液室から前記反応室に前記水素発生触媒溶液を供給することによって前記発電部をパージすることを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記加圧供給手段は、発電中に出力が所定値以下となった場合に前記溶液室から前記反応室に前記水素発生触媒溶液に供給することによって前記発電部をパージすることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の燃料電池システム。
- 水素発生反応を起こす水素発生物質が格納される反応室と、
該反応室に供給され前記水素発生物質の水素発生反応を促進する水素発生触媒溶液が貯蔵される溶液室を有する水素供給部と、
前記反応室と連通し当該反応室で発生した水素が供給されてこの水素と酸素とを電気化学反応させて発電する発電部とを具備する燃料電池システムであって、
前記発電部又は前記反応室と前記溶液室とを繋ぐ連通路に設けられて発電停止時に前記発電部又は前記反応室に残留する残留水素を大気圧よりも高い圧力状態で保持する残留水素保持室と、
前記残留水素保持室に保持されている前記残留水素を前記溶液室に供給して当該溶液室内の前記水素発生触媒溶液を加圧し所定のタイミングで当該水素発生触媒溶液を前記反応室に供給する加圧供給手段と、を具備し、
且つ該加圧供給手段が、
前記残留水素保持室の上流側に設けられて当該残留水素保持室への前記残留水素の供給を調整する調整弁と、
前記溶液室と前記反応室とを繋ぐ連結路に設けられて開閉が電気的に制御され、前記残留水素保持室に保持されている前記残留水素の前記溶液室への供給を制御する制御弁と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 水素発生反応を起こす水素発生物質が格納される反応室と、
該反応室に供給され前記水素発生物質の水素発生反応を促進する水素発生触媒溶液が貯蔵される溶液室を有する水素供給部と、
前記反応室と連通し当該反応室で発生した水素が供給されてこの水素と酸素とを電気化学反応させて発電する発電部とを具備し、外部出力に電力を供給する燃料電池システムであって、
前記発電部又は前記反応室と前記溶液室とを繋ぐ連通路に設けられて発電停止時に前記発電部又は前記反応室に残留する残留水素を大気圧よりも高い圧力状態で保持する残留水素保持室と、
前記残留水素保持室に保持されている前記残留水素を前記溶液室に供給して当該溶液室内の前記水素発生触媒溶液を加圧し所定のタイミングで当該水素発生触媒溶液を前記反応室に供給する加圧供給手段と、を具備し、
該加圧供給手段が、
前記残留水素保持室の上流側に設けられて当該残留水素保持室への前記残留水素の供給を調整する調整弁と、
前記残留水素保持室と前記溶液室との間の連通路又は前記溶液室と前記反応室とを繋ぐ連結路に設けられて開閉が電気的に制御され、前記残留水素保持室に保持されている前記残留水素の前記溶液室への供給を制御する制御弁と、
を備え、
且つ前記調整弁及び前記制御弁に電力を供給する第2の電源を備えると共に、該第2の電源が、電気的に制御されるスイッチを介して前記外部出力に接続され、所定のタイミングで当該外部出力に電力を供給することを特徴とする燃料電池システム。 - 水素発生反応を起こす水素発生物質が格納される反応室と、
該反応室に供給され前記水素発生物質の水素発生反応を促進する水素発生触媒溶液が貯蔵される溶液室を有する水素供給部と、
前記反応室と連通し当該反応室で発生した水素が供給されてこの水素と酸素とを電気化学反応させて発電する発電部と、
前記発電部又は前記反応室と前記溶液室とを繋ぐ連通路に直列に配置された複数の貯留部で構成された残留水素保持室と、
該残留水素保持室の上流側の連通路に設けられた調整弁と、
前記残留水素保持室と前記溶液室との間の連通路又は前記溶液室と前記反応室とを繋ぐ連結路と、各貯留部の間の連通路と、に設けられた制御弁と、
を具備する燃料電池システムの駆動方法であって、
発電停止時に前記発電部又は前記反応室に残留した前記残留水素を前記残留水素保持室に供給し前記調整弁によって前記残留水素保持室を大気圧よりも高い圧力状態に保持しておき、
且つ発電停止時に前記貯留部の間の連通路に設けられた制御弁を制御して、各貯留部を上流側ほど内圧が高い状態に保持しておき、
前記制御弁を制御して当該残留水素保持室内の残留水素を前記溶液室に供給し、当該溶液室内の前記水素発生触媒溶液を加圧することで、所定のタイミングで前記反応室に前記水素発生触媒溶液を供給し、
前記反応室内で発生させた水素を前記発電部に供給することを特徴とする燃料電池システムの駆動方法。 - 前記燃料電池システムを構成する前記残留水素保持室が、前記連通路に直列に配置された複数の貯留部を備えている場合には、
前記溶液室側の前記貯留部ほど前記残留水素を低い圧力で保持しておき、
前記残留水素を前記溶液室に供給する際に、各貯留部内の前記残留水素を前記溶液室側から段階的に前記溶液室に供給することを特徴とする請求項12に記載の燃料電池システムの駆動方法。
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