JPH08203550A - Fuel supply system for fuel cell - Google Patents
Fuel supply system for fuel cellInfo
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- JPH08203550A JPH08203550A JP7010462A JP1046295A JPH08203550A JP H08203550 A JPH08203550 A JP H08203550A JP 7010462 A JP7010462 A JP 7010462A JP 1046295 A JP1046295 A JP 1046295A JP H08203550 A JPH08203550 A JP H08203550A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、水素ガス（Ｈ2 ）を燃
料とする燃料電池、特に、野外等で用いるのに好適な、
小型可搬式の燃料電池の燃料供給システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitable for use in a fuel cell using hydrogen gas (H 2 ) as a fuel, particularly in the field.
The present invention relates to a small-sized portable fuel cell fuel supply system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は、燃料電池の原理を示す模式図で
ある。図に示すように、燃料電池は電気分解の逆の作用
により発電するもので、発電には、燃料としての水素ガ
ス（Ｈ2 ）と、水素Ｈ2 との反応剤としての酸素
（Ｏ2）が必要である。このうち、酸素は空気を供給す
ることにより大気中から得られるが、水素は天然ガスや
メタノールに水蒸気を混ぜて、水素リッチガスに改質し
て、供給する必要がある。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a schematic diagram showing the principle of a fuel cell. As shown in the figure, the fuel cell generates electricity by the reverse action of electrolysis, and for the electricity generation, hydrogen gas (H 2 ) as a fuel and oxygen (O 2 ) as a reactant of hydrogen H 2 are used. is necessary. Of these, oxygen can be obtained from the atmosphere by supplying air, but hydrogen needs to be mixed with natural gas or methanol with steam to be reformed into hydrogen-rich gas and then supplied.
【０００３】しかしながら、天然ガスやメタノールなど
に水蒸気を混ぜ、水素リッチガスに改質して用いるもの
では、水蒸気改質反応が吸熱反応であるため、反応に必
要な熱量は燃料などにより、外部から加える必要があ
り、しかも、高温中での反応となるため、コンパクトで
小型の、あるいは可搬式の燃料電池の燃料供給システム
とするには、次の難点がある。However, in the case where natural gas, methanol, etc. are mixed with steam and reformed into a hydrogen-rich gas for use, the steam reforming reaction is an endothermic reaction, so the amount of heat required for the reaction is externally added by fuel or the like. Since it is necessary and is a reaction at a high temperature, there are the following difficulties in making a fuel supply system for a compact, compact or portable fuel cell.
【０００４】（１）天然ガスの配管、ボンベ等の固定設
備が必要となり、可搬式の燃料電池には採用できない。(1) Since fixed facilities such as natural gas pipes and cylinders are required, they cannot be used in portable fuel cells.
【０００５】（２）天然ガスの配管、ボンベ等の大型機
器が必要で、コンパクト化を必要とする小型の燃料電池
には難点がある。(2) Large-sized equipment such as natural gas pipes and cylinders is required, and there is a problem in a small-sized fuel cell that needs to be compact.
【０００６】（３）高温（８００℃）を必要とする改質
槽が必要であり、このような改質槽の可搬式、あるいは
小型の燃料電池への適用には難点がある。(3) A reforming tank that requires a high temperature (800 ° C.) is required, and there is a difficulty in applying such a reforming tank to a portable or small fuel cell.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に、小型
の、あるいは可搬式の燃料電池に、燃料として使用され
る水素の供給に使用される燃料供給装置（システム）の
難点を解消し、コンパクトで、小型の、あるいは可搬式
の燃料電池にも、容易に適用できる燃料供給システムを
提供することを課題とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the drawbacks of a fuel supply device (system) used for supplying hydrogen used as a fuel to a small or portable fuel cell, An object of the present invention is to provide a fuel supply system that can be easily applied to a compact, small-sized, or portable fuel cell.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】このため、本発明の燃料
電池の燃料供給システムは、次の手段とした。Therefore, the fuel supply system of the fuel cell of the present invention has the following means.
【０００９】（１）内部に金属ナトリウム（Ｎａ）を収
納し、供給される水（Ｈ2 Ｏ）との反応により、水素
（Ｈ2 ）を発生するパッケージ容器を設けた。なお、パ
ッケージ容器は、水素と酸素を反応させて発電を行う燃
料電池に隣接して設けることが望ましい。(1) A package container was provided in which metallic sodium (Na) was housed inside and hydrogen (H 2 ) was generated by a reaction with supplied water (H 2 O). The package container is preferably provided adjacent to a fuel cell that reacts hydrogen and oxygen to generate power.
【００１０】（２）パッケージ容器で発生した水素を燃
料電池に供給する、パッケージ容器と燃料電池をつなぐ
配管等からなる水素供給装置を設けた。(2) A hydrogen supply device for supplying hydrogen generated in the package container to the fuel cell is provided. The hydrogen supply device includes a pipe connecting the package container and the fuel cell.
【００１１】（３）供給された酸素、および水素供給装
置から供給された水素の反応により、燃料電池で発生す
る水蒸気を回収して、パッケージ容器での金属ナトリウ
ムとの反応に使用できるようにした水回収装置を設け
た。(3) Water vapor generated in the fuel cell is recovered by the reaction of the supplied oxygen and the hydrogen supplied from the hydrogen supply device so that it can be used for the reaction with metallic sodium in the package container. A water recovery device was provided.
【００１２】[0012]
【作用】本発明の燃料電池の燃料供給システムは、上述
の手段により、パッケージ容器内に収納された金属ナト
リウム（Ｎａ）は、水回収装置で回収された、又は外部
から補給された水をパッケージ容器内に供給することに
より、According to the fuel supply system of the fuel cell of the present invention, the metallic sodium (Na) contained in the package container is packaged with water collected by the water collecting device or supplied from the outside by the above-mentioned means. By supplying in the container,
【００１３】[0013]
【数１】 [Equation 1]
【００１４】の反応により、金属ナトリウム５Kgと水約
４リットルより約２４００リットルの水素Ｈ2を発生させること
ができる。By the reaction of (1), about 2400 liters of hydrogen H 2 can be generated from 5 kg of sodium metal and about 4 liters of water.
【００１５】また、水素供給装置によりパッケージ容器
から燃料電池に供給された水素（Ｈ 2 ）と、別途設けた
ファン等により、燃料電池に大気から供給された空気中
の酸素（Ｏ2 ）が燃料電池の発電部で、Also, a package container is provided by the hydrogen supply device.
Hydrogen (H 2) And provided separately
In the air supplied from the atmosphere to the fuel cell by a fan, etc.
Oxygen (O2) Is the power generation part of the fuel cell,
【００１６】[0016]
【数２】 [Equation 2]
【００１７】の反応を起こし、発電するとともに、水蒸
気（Ｈ2 Ｏ）を発生する。この水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を水回
収装置で回収して、上述したように、パッケージ容器に
おける金属ナトリウム（Ｎａ）との反応に使用する。こ
の水回収装置により回収される水の量は、上述した、２
４００リットルの水素（Ｈ 2 ）を発生させるときに、金属ナ
トリウム（Ｎａ）との反応に使用した水の半分の約２リッ
トルである。したがって金属ナトリウム５Kgと水２リットル
で、約２４００リットルの水素を得ることができる。The reaction of (1) occurs, power is generated, and water vapor is generated.
Qi (H2O) is generated. This water vapor (H2Water)
It is collected by the collecting device and put into the package container as described above.
Used in the reaction with metallic sodium (Na) in. This
The amount of water recovered by the water recovery device of
400 liters of hydrogen (H 2) Is generated when the metal
About 2 liters of half of the water used to react with thorium (Na)
It's Tor. Therefore, 5 kg of sodium metal and 2 liters of water
Thus, about 2400 liters of hydrogen can be obtained.
【００１８】このように、配管、ボンベ等の固定設備を
必要とし、また大型機器を必要とするとともに、高温で
作動する改質槽を、必要とする従来の燃料供給システム
と異り、簡素でコンパクトな装置で、しかも高温を必要
とすることなく、燃料としての水素を発生させることが
でき、燃料電池に使用することができるため、野外等で
用いる小型で、可搬式の燃料電池にも容易に使用できる
燃料供給システムとすることができる。As described above, fixing equipment such as pipes and cylinders is required, large equipment is required, and a reforming tank that operates at high temperature is simpler than the conventional fuel supply system that requires it. It is a compact device that can generate hydrogen as fuel without requiring high temperature and can be used for fuel cells, so it is small for outdoor use and easy for portable fuel cells. Can be used as a fuel supply system.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明の燃料電池の燃料供給システム
を実施例にもとづき説明する。図１は、本発明の燃料電
池の燃料供給システムの一実施例を示す模式図である。EXAMPLES A fuel supply system for a fuel cell according to the present invention will be described below based on examples. FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a fuel supply system for a fuel cell of the present invention.
【００２０】１は燃料電池で、固体電解質（膜）２の両
側に、水素極３および酸素極４が設けられ、さらに、水
素極３の外側に多孔質カーボンを用いた水素側カーボン
極５、酸素極４の外側に、同様に多孔質カーボンによる
酸素側カーボン極６がそれぞれ設けられ、これらが積層
されて構成されている。また、水素極３と酸素極４との
間には、外部回路７が設けられ燃料電池１で発生した電
力を外部に取り出すようにしている。さらに、水素側カ
ーボン極５には、水素供給口８、および水蒸気排出口９
が、それぞれ設けられるとともに、酸素側カーボン極６
には、空気供給口１０、および排出口１１が、それぞれ
設けられている。A fuel cell 1 is provided with a hydrogen electrode 3 and an oxygen electrode 4 on both sides of a solid electrolyte (membrane) 2, and a hydrogen side carbon electrode 5 using porous carbon on the outside of the hydrogen electrode 3. Similarly, oxygen-side carbon electrodes 6 made of porous carbon are provided outside the oxygen electrodes 4, respectively, and these are laminated. An external circuit 7 is provided between the hydrogen electrode 3 and the oxygen electrode 4 so that the electric power generated in the fuel cell 1 is taken out. Further, the hydrogen side carbon electrode 5 has a hydrogen supply port 8 and a steam discharge port 9
Are provided respectively, and the oxygen side carbon electrode 6
An air supply port 10 and an exhaust port 11 are provided in each.
【００２１】一方、燃料電池１に隣接して、金属ナトリ
ウム（Ｎａ）１２を収納したパッケージ容器１３が設置
されるとともに、パッケージ容器１３の上方に、水回収
装置を構成する水容器１４が設置されている。パッケー
ジ容器１３と燃料電池１の水素供給口８との間は、水素
供給装置としての水素供給配管１５で連結されるととも
に、燃料電池１の水蒸気排出口９と水容器１４との間
は、水容器１４とともに、水回収装置を構成する水蒸気
回収配管１６で連結されている。On the other hand, a package container 13 containing metallic sodium (Na) 12 is installed adjacent to the fuel cell 1, and a water container 14 constituting a water recovery device is installed above the package container 13. ing. The package container 13 and the hydrogen supply port 8 of the fuel cell 1 are connected by a hydrogen supply pipe 15 as a hydrogen supply device, and water vapor is discharged between the water vapor discharge port 9 of the fuel cell 1 and the water container 14. Together with the container 14, they are connected by a water vapor recovery pipe 16 which constitutes a water recovery device.
【００２２】また、水容器１４とパッケージ容器１３と
の間は、弁１７を介装した水供給管１８で連結されてい
る。さらに、燃料電池１の空気供給口１８には、図示し
ない、ファン等により空気を酸素側カーボン極６に送り
込む空気供給配管１９が、また空気排出口１１には、供
給された空気から酸素が消費された排気を、酸素側カー
ボン極６から排出する空気放出配管２０が、それぞれ設
けられている。The water container 14 and the package container 13 are connected by a water supply pipe 18 having a valve 17 interposed therebetween. Further, the air supply port 18 of the fuel cell 1 is provided with an air supply pipe 19 for sending air to the oxygen-side carbon electrode 6 by a fan (not shown), and the air exhaust port 11 consumes oxygen from the supplied air. Air discharge pipes 20 for discharging the generated exhaust gas from the oxygen side carbon electrode 6 are respectively provided.
【００２３】本実施例の燃料電池の燃料供給システム
は、上述のように構成されているので、金属ナトリウム
１２を危険物指定数量（１０Kg）以下、例えば５Kg封入
したパッケージ容器１３に、水容器１４内の水２１を、
弁１７で調整しながら水供給管１８により注入する。こ
の水２１の注入により、金属ナトリウム１と水２１の、
数１に示す化学反応により発生した水素ガス２２は、水
素供給配管１５を通って水素側カーボン極５内に送り込
まれる。水素側カーボン極５内に送り込まれた水素は、
水素極３で電子ｅ- を放出して、発電用燃料として供さ
れるとともに、酸素側カーボン極６内に送り込まれ、酸
素極４でイオン化され、固体電解質２を通過して、水素
側カーボン極５に流入した酸素イオンＯ2-と反応して、
水蒸気（Ｈ2 Ｏ）２４を発生する。この燃料電池１の発
電により発生した水蒸気２３は、水蒸気回収配管１６よ
り、水容器１４に回収され、再び金属ナトリウム１２と
の化学反応用に供される。Since the fuel supply system for the fuel cell of this embodiment is constructed as described above, the package container 13 in which the specified amount of the metallic sodium 12 is 10 kg or less (for example, 5 kg) is packed in the package container 13 and the water container 14 is filled. Water 21 in
It is injected through the water supply pipe 18 while adjusting with the valve 17. By injecting this water 21, the metallic sodium 1 and the water 21
The hydrogen gas 22 generated by the chemical reaction shown in Formula 1 is fed into the hydrogen-side carbon electrode 5 through the hydrogen supply pipe 15. Hydrogen sent into the hydrogen side carbon electrode 5 is
The hydrogen electrode 3 emits an electron e − and is used as a fuel for power generation, and is also sent into the oxygen side carbon electrode 6, ionized at the oxygen electrode 4, passes through the solid electrolyte 2, and passes through the hydrogen side carbon electrode. Reacts with the oxygen ions O 2− flowing into 5,
Steam (H 2 O) 24 is generated. The water vapor 23 generated by the power generation of the fuel cell 1 is recovered in the water container 14 through the water vapor recovery pipe 16 and used again for the chemical reaction with the sodium metal 12.
【００２４】このように、水素を発生させる金属ナトリ
ウム１２は、常温で固体であり、金属のパッケージ容器
１３に収納すれば、コンパクトで持ち運びが可能であ
る。さらに、このパッケージ容器１３を、水との反応槽
をかねたパッケージにすることにより、交換が容易に行
なうこともできる。また、発電により約半分が消費され
る水２１は、どこでも入手できるので適時補給すればよ
い。As described above, the sodium metal 12 for generating hydrogen is solid at room temperature, and if it is housed in the metal package container 13, it is compact and portable. Furthermore, by replacing the package container 13 with a package that also serves as a reaction tank with water, the package container 13 can be easily replaced. Further, the water 21, which consumes about half of the power generation, can be obtained anywhere, so it may be replenished at appropriate times.
【００２５】したがって、コンパクトで小型の、しかも
持ち運びが容易な燃料電池の水素燃料供給システムとす
ることができる。Therefore, a hydrogen fuel supply system for a fuel cell which is compact, small, and easy to carry can be provided.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上、本発明について説明したが、本発
明の燃料電池の燃料供給システムによれば、特許請求の
範囲に示す構成により、配管、ボンベ等の固定設備、又
は大型の機器が必要で、高温を必要とする改質器を必要
とすることなく、燃料電池の燃料として必要な水素リッ
チガスを供給できるので、燃料電池の小型化、および可
搬式が達成でき、燃料電池の用途の拡大に資することが
できる。The present invention has been described above. However, according to the fuel supply system for a fuel cell of the present invention, a fixed facility such as a pipe or a cylinder, or a large-sized device is required due to the configuration shown in the claims. In this way, the hydrogen-rich gas required as fuel for the fuel cell can be supplied without the need for a reformer that requires high temperature, so that the fuel cell can be made compact and portable, and the application of the fuel cell can be expanded. Can contribute to.
【図１】本発明の燃料電池の燃料供給システムの一実施
例に係る系統図。FIG. 1 is a system diagram of an embodiment of a fuel supply system for a fuel cell of the present invention.
【図２】従来の天然ガスを用いた、固体電解質型燃料電
池の原理を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the principle of a conventional solid oxide fuel cell using natural gas.
１ 燃料電池 ２ 電解質（膜） ３ 水素極 ４ 酸素極 ５ 水素側カーボン極 ６ 酸素側カーボン極 ７ 外部回路 ８ 水素供給口 ９ 水蒸気排出口 １０ 空気供給口 １１ 空気排出口 １２ 金属ナトリウム １３ パッケージ容器 １４ 水容器 １５ 水素供給配管 １６ 水蒸気回収配管 １７ 弁 １８ 水供給管 １９ 空気供給配管 ２０ 空気放出配管 ２１ 水 ２２ 水素 ２３ 水蒸気 1 Fuel Cell 2 Electrolyte (Membrane) 3 Hydrogen Electrode 4 Oxygen Electrode 5 Hydrogen Side Carbon Electrode 6 Oxygen Side Carbon Electrode 7 External Circuit 8 Hydrogen Supply Port 9 Water Vapor Discharge Port 10 Air Supply Port 11 Air Discharge Port 12 Metal Sodium 13 Package Container 14 Water container 15 Hydrogen supply pipe 16 Steam recovery pipe 17 Valve 18 Water supply pipe 19 Air supply pipe 20 Air discharge pipe 21 Water 22 Hydrogen 23 Water vapor
Claims (1)
行う、燃料電池の燃料供給システムにおいて、内部に収
納した金属ナトリウムに水を供給して水素を発生させる
パッケージ容器と、前記パッケージ容器で発生させた水
素を前記燃料電池に供給する水素供給装置と、供給され
た酸素および前記水素供給装置から供給された前記水素
の反応により、前記燃料電池で発生した水蒸気を回収す
る水回収装置を設けたことを特徴とする燃料電池の燃料
供給システム。1. In a fuel supply system for a fuel cell, in which hydrogen and oxygen are electrochemically reacted to generate electric power, a package container for supplying water to metallic sodium contained therein to generate hydrogen, and the package container A hydrogen supply device that supplies the generated hydrogen to the fuel cell, and a water recovery device that recovers the steam generated in the fuel cell by the reaction of the supplied oxygen and the hydrogen supplied from the hydrogen supply device are provided. A fuel supply system for a fuel cell, which is characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7010462A JPH08203550A (en) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | Fuel supply system for fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7010462A JPH08203550A (en) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | Fuel supply system for fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08203550A true JPH08203550A (en) | 1996-08-09 |
Family
ID=11750809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7010462A Withdrawn JPH08203550A (en) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | Fuel supply system for fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08203550A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002080202A (en) * | 2000-07-03 | 2002-03-19 | Toyota Motor Corp | Fuel gas generating system for fuel cell |
| KR100969508B1 (en) * | 2008-02-28 | 2010-07-09 | 한국기계연구원 | Fuel cell system with a Hydrogen generation apparatus |
| JP2011018615A (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Toyota Boshoku Corp | Fuel cell system |
-
1995
- 1995-01-26 JP JP7010462A patent/JPH08203550A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002080202A (en) * | 2000-07-03 | 2002-03-19 | Toyota Motor Corp | Fuel gas generating system for fuel cell |
| KR100969508B1 (en) * | 2008-02-28 | 2010-07-09 | 한국기계연구원 | Fuel cell system with a Hydrogen generation apparatus |
| JP2011018615A (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Toyota Boshoku Corp | Fuel cell system |
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