JP5474659B2 - ハイブリッド電源システムおよびハイブリッド電源運転方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、燃料電池システムと、燃料電池システムの起動、停止の際にブロワやポンプ、制御回路等の補器類への給電を行う空気電池とを組み合わせたハイブリッド電源システムにおいて、空気電池の放電によって生成される該空気電池の負極材料(負極金属)の酸化物を、燃料電池システムの燃料である水素とその燃焼熱とを利用して還元することを主要な特徴としている。また、空気電池の電解液を、外部から補給する純水に限ることなく、燃料電池システム内で得られる純水を用いて補充する手段を備えることも、その特徴としている。
次に、本発明に係るハイブリッド電源システムの実施形態として、まず、その構成例について説明する。図1に、本発明に係るハイブリッド電源システムのブロック構成の一例を示している。図1に示すハイブリッド電源システムは、筐体1によりパッケージ化され、筐体1の中には、水素ボンベ2、燃料電池セル・スタック3、排気ガス冷却器4、水処理装置5、純水タンク6、純水ポンプ7、空気供給ブロワ8、電力変換装置10、スイッチ11,12,15、制御回路16、空気電池17、負極金属還元室18、燃焼室19、バルブ20〜22,等が収納されている。なお、図1において、各ブロック間を結んでいる矢印細線は、ガスフロー系および液体フロー系を示し、矢印太線は、給電系を示し、破線は、制御信号系統を示している。
次に、図1に示すハイブリッド電源システムの運転動作の一例について、本発明に係るハイブリッド電源運転方法として図1を参照しながら説明する。
次に、本発明に係るハイブリッド電源運転方法として、本ハイブリッド電源システムを構成する空気電池17の、充電動作と電解液量の適正化動作とについて説明する。
次に、空気電池17の電解液量があらかじめ定めた液量閾値よりも少なくなった際の空気電池17の電解液量の適正化動作例について説明する。空気電池17の電解液30が減少する原因としては、電解液30中の水の蒸発や電解液30の漏洩等があり、電解液30が減少すると、空気電池17の反応場が減少して、空気電池17の電池容量の低下に繋がるため、電解液30の液量を常に適正値に保つことが要求される。
Claims (9)
- 燃料となる水素を燃料電池セル・スタックに供給することにより発電する燃料電池システムと、負極金属と正極物質とを電解液に浸して該負極金属の酸化反応により放電する空気電池とからなるハイブリッド電源システムであって、
前記水素を燃焼させる燃焼手段と、
酸化した前記負極金属に対し、前記燃焼手段により得られた燃焼熱で加熱するとともに、前記水素を供給することによって、該負極金属の酸化物を還元する還元手段と、を備えていることを特徴とするハイブリッド電源システム。 - 請求項1に記載のハイブリッド電源システムであって、
前記水素を前記燃料電池セル・スタックへ供給するための供給タンクを備え、
前記燃焼手段および前記還元手段へ供給する前記水素を、前記供給タンクから供給することを特徴とするハイブリッド電源システム。 - 請求項2に記載のハイブリッド電源システムであって、
前記供給タンクが、水素を圧縮して充填した水素ボンベ、または、液体水素を充填した水素タンク、または、水素吸蔵合金を充填した水素タンクであることを特徴とするハイブリッド電源システム。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載のハイブリッド電源システムであって、
前記燃料電池システムの起動、停止時において必要になる電力を、前記空気電池の放電により供給することを特徴とするハイブリッド電源システム。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のハイブリッド電源システムであって、
前記燃料電池システムにおける排気ガスに含まれる水分を利用して、前記空気電池の前記電解液を補給することができる補給手段を備えていることを特徴とするハイブリッド電源システム。 - 請求項5に記載のハイブリッド電源システムであって、
前記補給手段として前記燃料電池システムに純水を蓄える純水タンクを少なくとも備え、
前記空気電池の前記電解液の液量があらかじめ定めた液量閾値よりも減少した場合に、前記純水タンクに蓄えられている純水を、前記空気電池に供給することにより、前記空気電池の前記電解液の液量を適正な値まで補給することを特徴とするハイブリッド電源システム。 - 請求項6に記載のハイブリッド電源システムであって、
前記純水タンクに蓄えられる純水は、当該ハイブリッド電源システムの外部からの給水、または、前記燃料電池システムからの排気ガスに含まれている水蒸気を凝縮させた水から不純物を取り除いて得られる純水の給水により供給されることを特徴とするハイブリッド電源システム。 - 燃料となる水素を燃料電池セル・スタックに供給することにより発電する燃料電池システムと、負極金属と正極物質とを電解液に浸して該負極金属の酸化反応により放電する空気電池とにより電源として運転されるハイブリッド電源運転方法であって、
前記水素を燃焼させ、
酸化した前記負極金属に対し、前記燃焼により得られた燃焼熱で加熱するとともに、前記水素を供給することによって、該負極金属の酸化物を還元することにより、前記空気電池を充電することを特徴とするハイブリッド電源運転方法。 - 請求項8に記載のハイブリッド電源運転方法であって、
前記燃料電池システムにおける排気ガスに含まれる水分を利用して、前記空気電池の前記電解液を補給することを特徴とするハイブリッド電源運転方法。
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