JP5509735B2 - Hydrogen gas aftertreatment system for fuel cell for vehicle auxiliary power supply - Google Patents
Hydrogen gas aftertreatment system for fuel cell for vehicle auxiliary power supply Download PDFInfo
- Publication number
- JP5509735B2 JP5509735B2 JP2009198638A JP2009198638A JP5509735B2 JP 5509735 B2 JP5509735 B2 JP 5509735B2 JP 2009198638 A JP2009198638 A JP 2009198638A JP 2009198638 A JP2009198638 A JP 2009198638A JP 5509735 B2 JP5509735 B2 JP 5509735B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen gas
- fuel cell
- pressure
- gas
- exhaust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、車両補機電源用燃料電池の水素ガス後処理システムに関する。 The present invention relates to a hydrogen gas aftertreatment system for a fuel cell for vehicle auxiliary power supply.
図3に示すように、燃料電池30は、燃料電池本体31のセル内で水素ガスと空気中の酸素とを反応させて発電するものである(特許文献1及び2等参照)。例えば、燃料電池30は、車両補機(図示例では、ランプ)32に電力を供給する車両補機電源として使用される。
As shown in FIG. 3, the
例えば、水素ガスは水素ボンベ33に貯留され、水素ボンベ33に貯留された水素ガスが所定圧力まで減圧された後に燃料電池本体31のセル内に供給される。一方、空気は、図示しないコンプレッサ等を用いて燃料電池本体31のセル内に供給される。
For example, the hydrogen gas is stored in the
上述のような燃料電池30では、発電性能の低下を抑制するために、定期的に燃料電池本体31のセル内に滞留した水素ガスをパージする必要がある。このとき、従来の燃料電池30では、パージした水素ガスを水素ガスパージライン34を通じて大気中に放出していた。
In the
しかし、水素ガスを大気中に放出すると、放出した水素ガスに引火する危険などがある。そのため、パージした水素ガスを燃料電池専用に設けられる酸化触媒を用いて処理(燃焼)する処理方法や、パージした水素ガスを窒素ガス等の不活性ガスにより処理(希釈化)する処理方法などが行われている。 However, when hydrogen gas is released into the atmosphere, there is a risk of ignition of the released hydrogen gas. Therefore, there are a processing method in which purged hydrogen gas is processed (combusted) using an oxidation catalyst provided exclusively for the fuel cell, and a method in which purged hydrogen gas is processed (diluted) with an inert gas such as nitrogen gas. Has been done.
しかし、燃料電池専用に設けられる酸化触媒を用いる処理方法は酸化触媒が高価であり、不活性ガスによる処理方法は水素ガスを貯留する水素ボンベとは別に不活性ガスを貯留するボンベを用意しなくてはならず、いずれの方法も特別な装置を必要とする。 However, the treatment method using the oxidation catalyst provided exclusively for the fuel cell is expensive, and the treatment method using the inert gas does not prepare a cylinder for storing the inert gas separately from the hydrogen cylinder for storing the hydrogen gas. Both methods require special equipment.
そこで、本発明の目的は、特別な装置を必要とすることなく、且つパージした水素ガスをそのまま大気中に放出することなく、パージした水素ガスを適切に処理することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to appropriately process the purged hydrogen gas without requiring a special apparatus and without releasing the purged hydrogen gas into the atmosphere as it is.
上記目的を達成するために、本発明は、水素ガスを用いて発電する車両補機電源用の燃料電池に、該燃料電池内の水素ガスをパージするときにパージした水素ガスが排出される水素ガスパージラインを設け、該水素ガスパージラインに、エンジンの排ガスが排気ライン側から前記水素ガスパージライン側に逆流するのを防ぐための逆止弁と、前記逆止弁よりもパージガス上流側に前記燃料電池からパージした水素ガスを昇圧して貯留する圧力調整タンクと、を設け、前記水素ガスパージラインを、車両駆動用のエンジンの排気ラインに該排気ラインに配設されている触媒装置よりも排ガス上流側で接続し、前記エンジンの排ガスの圧力が前記圧力調整タンク内の水素ガスの圧力よりも低くなると、前記逆止弁が自ずと開弁して、前記圧力調整タンク内の水素ガスが前記逆止弁を通過して前記排気ラインに流入し、前記エンジンの排ガスの圧力が前記圧力調整タンク内の水素ガスの圧力以上になると、前記逆止弁が自ずと閉弁して、前記圧力調整タンクから前記排気ラインへの水素ガスの流入が止まる車両補機電源用燃料電池の水素ガス後処理システムである。 In order to achieve the above object, the present invention is directed to a fuel cell for an auxiliary vehicle power source that generates power using hydrogen gas, in which the purged hydrogen gas is discharged when purging the hydrogen gas in the fuel cell. A gas purge line is provided, a check valve for preventing the exhaust gas of the engine from flowing back from the exhaust line side to the hydrogen gas purge line side, and the fuel cell upstream of the purge gas from the check valve. And a pressure adjusting tank for boosting and storing the hydrogen gas purged from the exhaust gas upstream of the catalyst device disposed in the exhaust line of the engine for driving the vehicle. in connecting, when the pressure of the exhaust gas of the engine is lower than the pressure of the hydrogen gas in the pressure regulating tank, the check valve is naturally opened, the pressure adjusting When the hydrogen gas in the tank passes through the check valve and flows into the exhaust line, and the pressure of the exhaust gas of the engine becomes equal to or higher than the pressure of hydrogen gas in the pressure adjustment tank, the check valve is automatically closed. Then, the hydrogen gas after-treatment system for a fuel cell for a vehicle auxiliary machine power supply in which the inflow of hydrogen gas from the pressure adjusting tank to the exhaust line stops .
本発明によれば、特別な装置を必要とすることなく、且つパージした水素ガスをそのまま大気中に放出することなく、パージした水素ガスを適切に処理することができるという優れた効果を奏する。 According to the present invention, there is an excellent effect that the purged hydrogen gas can be appropriately processed without requiring a special apparatus and without releasing the purged hydrogen gas into the atmosphere as it is.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態に係る車両補機電源用燃料電池の水素ガス後処理システム10は、図示しない車両(例えば、商業車)に搭載されるものである。
A hydrogen
本実施形態では、車両には、車両を駆動する車両駆動用のエンジン(本実施形態では、ディーゼルエンジン)11と、車両補機(図示例では、ランプ)12に電力を供給する車両補機電源用の燃料電池13とが搭載される。
In the present embodiment, the vehicle includes a vehicle auxiliary power source that supplies electric power to a vehicle driving engine (in this embodiment, a diesel engine) 11 and a vehicle auxiliary device (a lamp in the illustrated example) 12 that drives the vehicle. The
本実施形態に係るエンジン11には、エンジン11に吸気を供給する吸気ライン14と、エンジン11から排ガスを排出する排気ライン15とが設けられる。本実施形態では、排気ライン15には、排ガス上流側(エンジン11側)から順に、水素ガスを酸化処理可能な触媒装置(本実施形態では、ディーゼル用の酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst))16、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)17、サイレンサ18が配設されている。
The
酸化触媒16は、エンジン11の排ガスに含まれるHC(炭化水素)等を酸化させるものである。DPF17は、エンジン11の排ガスに含まれるPM(粒子状物質)等を捕集するものである。
The
本実施形態においては、吸気は、吸気ライン14に設けられたエアクリーナ19等を通って、エンジン11内に導入される。一方、エンジン11内で発生した排ガスは、酸化触媒16、DPF17及びサイレンサ18等を通って大気中に排出される。
In the present embodiment, the intake air is introduced into the
本実施形態に係る燃料電池13は、水素ガスと空気中の酸素とを反応させて発電するものである。本実施形態に係る燃料電池13には、少なくとも、燃料電池13に供給する水素ガスを貯留する水素ボンベ20が接続される。
The
本実施形態においては、水素ガスは、図示しない減圧手段(減圧弁等)によって所定圧力まで減圧された後に燃料電池13のセル内に供給される。一方、空気は、図示しない昇圧手段(コンプレッサ等)を用いて所定圧力まで昇圧された後に燃料電池13のセル内に供給される。
In the present embodiment, the hydrogen gas is supplied into the cells of the
本実施形態では、発電性能の低下を抑制するために、発電に用いられる水素ガスの流量よりも多量の水素ガスを燃料電池13のセル内に供給して、燃料電池13のセル内に滞留した水素ガスをパージするガスパージを定期的に実行するようになっている。
In this embodiment, in order to suppress a decrease in power generation performance, a larger amount of hydrogen gas than the flow rate of hydrogen gas used for power generation is supplied into the cells of the
また、本実施形態では、燃料電池13に、ガスパージ時にパージした水素ガスが排出される水素ガスパージライン21を設け、水素ガスパージライン21を、エンジン11の排気ライン15に該排気ライン15に配設されている酸化触媒16よりも排ガス上流側でエンジン11に接続している。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、水素ガスパージライン21には、パージガス下流側(排気ライン15側)から順に、逆止弁22、圧力調整タンク23が配設されている。
Further, in the present embodiment, the hydrogen
本実施形態の逆止弁22は、エンジン11の排ガスが排気ライン15側から水素ガスパージライン21側に逆流するのを防ぐためのものである。本実施形態の逆止弁22は、機械式逆止弁からなる。逆止弁22は、入口側がパージガス上流側の水素ガスパージライン21に接続され、出口側がパージガス下流側の水素ガスパージライン21に接続される。逆止弁22は、出口側の圧力が入口側の圧力がよりも低くなると自ずと開弁し、出口側の圧力が入口側の圧力以上になると自ずと閉弁するようになっている。
The
また、本実施形態の圧力調整タンク23は、燃料電池13からパージした水素ガスを昇圧して一時貯留するものである。本実施形態では、圧力調整タンク23の容量を1回のガスパージで燃料電池13から排出される水素ガス量の約半分とし、圧力調整タンク23から供給する水素ガスの圧力を燃料電池13から排出されたときの水素ガスの圧力の約2倍としている。
Further, the
ガスパージを実行する間隔の一例を図2に示す。図2に示すように、通常の発電時には、燃料電池13の出力に応じた流量(F1〜F6)の水素ガスが燃料電池13のセル内に供給される。発電に用いられる水素ガスの流量(F1〜F6)は、燃料電池13の出力が高くなるほど多くなるように設定される。また、ガスパージ時には、発電に用いられる水素ガスの流量(F1〜F6)にそれぞれ所定流量(ΔL1〜ΔL6)を足した流量の水素ガスが燃料電池13のセル内に供給される。さらに、ガスパージの実行間隔(T1〜T6)は、燃料電池13の出力が高くなるほど短くなるように設定される。
An example of the interval at which the gas purge is executed is shown in FIG. As shown in FIG. 2, during normal power generation, hydrogen gas at a flow rate (F1 to F6) corresponding to the output of the
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
上述のように、本実施形態の燃料電池13では、ガスパージが定期的に実行され、このガスパージ時に、パージした水素ガスが燃料電池13から水素ガスパージライン21及び水素ガスパージライン21に設けた圧力調整タンク23に流入する。そして、脈動(排気脈動)によりエンジン11の排ガスの圧力が圧力調整タンク23内の水素ガスの圧力よりも低くなると、逆止弁22が自ずと開弁して、圧力調整タンク23内(逆止弁22よりもパージガス上流側の水素ガスパージライン21内)の水素ガスが逆止弁22を通過して排気ライン15に流入する。一方、脈動によりエンジン11の排ガスの圧力が圧力調整タンク23内の水素ガスの圧力以上になると、逆止弁22が自ずと閉弁して、圧力調整タンク23(逆止弁22よりもパージガス上流側の水素ガスパージライン21)から排気ライン15への水素ガスの流入が止まる。
As described above, in the
本実施形態では、水素ガスを用いて発電する車両補機電源用の燃料電池13に、燃料電池13内の水素ガスをパージするときにパージした水素ガスが排出される水素ガスパージライン21を設け、水素ガスパージライン21を、車両駆動用のエンジン11の排気ライン15に該排気ライン15に配設されている酸化触媒16よりも排ガス上流側で接続したので、パージした水素ガスを車両駆動用のエンジン11の排気ライン15へ送り、排気ライン15に配設されている酸化触媒16によってエンジン11の排ガスに含まれるHC等と共に処理することができる。よって、パージした水素ガスをそのまま大気中に放出することなく適切に処理することが可能となる。
In the present embodiment, a hydrogen
また、本実施形態では、パージした水素ガスを車両駆動用のエンジン11の排気ライン15に設けられている酸化触媒16を用いて処理しているので、パージした水素ガスを処理するための専用の特別な装置を必要としない。
Further, in the present embodiment, the purged hydrogen gas is processed using the
また、エンジン11の排ガスには圧力があるので、本実施形態では、水素ガスパージライン21に、エンジン11の排ガスが排気ライン15側から水素ガスパージライン21側に逆流するのを防ぐために逆止弁22を設けている。逆止弁22によって、エンジン11の排ガスが排気ライン15側から水素ガスパージライン21側に逆流して、燃料電池13内に流入する事態を回避することができる。
In addition, since the exhaust gas of the
また、本実施形態では、水素ガスパージライン21の逆止弁22よりもパージガス上流側に、燃料電池13からパージした水素ガスを昇圧して貯留する圧力調整タンク23を設けているので、圧力調整タンク23によって水素ガスを昇圧することができ、パージした水素ガスを脈動が存在するエンジン11の排気ライン15内へ滞りなく送り込むことが可能になる。
In the present embodiment, the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various other embodiments can be adopted.
例えば、上記の実施形態ではエンジン11がディーゼルエンジンであるとしたがこれには限定はされず、エンジン11がガソリンエンジンであっても良い。
For example, in the above embodiment, the
また、水素ガスパージライン21に、水素ガスパージライン21を開閉する開閉弁手段(開閉弁等)を設けて、この開閉弁手段によってガスパージ時にのみ水素ガスパージライン21を開くようにしても良い。この場合、開閉弁手段を、水素ガスパージライン21の圧力調整タンク23よりもパージガス上流側に配設する。
Further, the hydrogen
10 水素ガス後処理システム
11 エンジン
13 燃料電池
15 排気ライン
16 酸化触媒(触媒装置)
21 水素ガスパージライン
22 逆止弁
23 圧力調整タンク
DESCRIPTION OF
21 Hydrogen
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009198638A JP5509735B2 (en) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | Hydrogen gas aftertreatment system for fuel cell for vehicle auxiliary power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009198638A JP5509735B2 (en) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | Hydrogen gas aftertreatment system for fuel cell for vehicle auxiliary power supply |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011049113A JP2011049113A (en) | 2011-03-10 |
JP5509735B2 true JP5509735B2 (en) | 2014-06-04 |
Family
ID=43835239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009198638A Expired - Fee Related JP5509735B2 (en) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | Hydrogen gas aftertreatment system for fuel cell for vehicle auxiliary power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5509735B2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003222018A (en) * | 2002-01-29 | 2003-08-08 | Toyota Motor Corp | Exhaust emissions purification apparatus for internal combustion engine |
JP2006156089A (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Toyota Motor Corp | Hybrid system |
JP5144899B2 (en) * | 2006-04-05 | 2013-02-13 | 株式会社日本製鋼所 | Closed fuel cell system |
-
2009
- 2009-08-28 JP JP2009198638A patent/JP5509735B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011049113A (en) | 2011-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101509689B1 (en) | System for purifying exhaust gas and exhaust system having the same | |
JP5465407B2 (en) | Exhaust gas purification device for ship use | |
JP6423624B2 (en) | Method for reducing nitrogen oxides in diesel engine exhaust gas and exhaust gas aftertreatment system for carrying out the method | |
JP4888216B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
KR102030181B1 (en) | Exhaust gas recirculation and control method thereof | |
KR20060012642A (en) | Exhaust gas purifier | |
JP5465408B2 (en) | Exhaust gas purification device for ship use | |
JP2009091982A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2004346828A (en) | Exhaust emission control device | |
US7216481B2 (en) | Method and apparatus for regeneration of engine exhaust aftertreatment devices | |
US20070130924A1 (en) | System and method for regenerating a diesel particulate filter | |
KR20200094050A (en) | System and method for exhaust gas after treatment | |
JP2008231950A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
CN101180455A (en) | Method for regeneration of an exhaust aftertreatment system | |
JP2016098682A (en) | Internal combustion engine exhaust emission control apparatus | |
JP2009144636A (en) | Exhaust emission control device | |
JP5509735B2 (en) | Hydrogen gas aftertreatment system for fuel cell for vehicle auxiliary power supply | |
JP2022522050A (en) | Systems and methods for treated exhaust gas recirculation in internal combustion engines | |
JP2007154795A (en) | Egr device for internal combustion engine | |
WO2010032738A1 (en) | Exhaust gas purifying device | |
JP5620715B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP2013015149A (en) | Exhaust gas purifier for mounting in ship | |
JP2013142367A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2022054620A (en) | Reductant supply device | |
JP6250206B2 (en) | Exhaust gas purification device for ship use |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120705 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130904 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130910 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140310 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5509735 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |