JPH08222252A - 固体高分子型燃料電池システム - Google Patents
固体高分子型燃料電池システムInfo
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- JPH08222252A JPH08222252A JP7025180A JP2518095A JPH08222252A JP H08222252 A JPH08222252 A JP H08222252A JP 7025180 A JP7025180 A JP 7025180A JP 2518095 A JP2518095 A JP 2518095A JP H08222252 A JPH08222252 A JP H08222252A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 水素供給圧力を確保するとともに、水素供給
圧力が過圧とならず、設備の過剰仕様を招来しない発電
システムを提供する。 【構成】 固体高分子型燃料電池に燃料の供給を行う水
素燃料供給装置に、異なる温度域で水素吸蔵合金からそ
れぞれ放出されて、その温度域での燃料電池の発電に、
必要な水素圧力を発生できる、２種類以上の水素吸蔵合
金を選択して、それぞれに充填した水素吸蔵合金容器を
用いる。これにより、低温の起動時には、低温で燃料電
池の発電に必要な水素圧力を発生できる水素吸蔵合金を
貯蔵した容器から、燃料電池に水素を供給し、また８０
℃前後の定格運転時には、この温度付近で燃料電池の発
電に必要な水素圧力を発生できる水素吸蔵合金を貯蔵し
た容器から、燃料電池水素を供給するようにして、広範
囲の温度域にわたり、従来装置の欠点を解消して、安定
した電力供給ができる。
圧力が過圧とならず、設備の過剰仕様を招来しない発電
システムを提供する。 【構成】 固体高分子型燃料電池に燃料の供給を行う水
素燃料供給装置に、異なる温度域で水素吸蔵合金からそ
れぞれ放出されて、その温度域での燃料電池の発電に、
必要な水素圧力を発生できる、２種類以上の水素吸蔵合
金を選択して、それぞれに充填した水素吸蔵合金容器を
用いる。これにより、低温の起動時には、低温で燃料電
池の発電に必要な水素圧力を発生できる水素吸蔵合金を
貯蔵した容器から、燃料電池に水素を供給し、また８０
℃前後の定格運転時には、この温度付近で燃料電池の発
電に必要な水素圧力を発生できる水素吸蔵合金を貯蔵し
た容器から、燃料電池水素を供給するようにして、広範
囲の温度域にわたり、従来装置の欠点を解消して、安定
した電力供給ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料としての水素を供
給するための水素燃料供給装置として、異種の水素吸蔵
合金を、それぞれ個別に充填した水素吸蔵合金容器を具
えた固体高分子型燃料電池システムに関する。
給するための水素燃料供給装置として、異種の水素吸蔵
合金を、それぞれ個別に充填した水素吸蔵合金容器を具
えた固体高分子型燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】電極反応で生成する水素イオンと電子の
うち、水素イオンのみを通過させる特性を持つ電解質
に、例えば、スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交
換膜等の高分子イオン交換膜を用い、両電解質の両側
に、例えば、白金系触媒等を用い、酸化、あるいは還元
反応を起させる触媒電極をそれぞれ配置し、さらに、触
媒電極を担持させた多孔質のカーボン電極をそれぞれ備
え、カーボン電極のそれぞれに水素および酸素を供給し
て、発電を行う固体高分子型燃料電池を設けた、固体高
分子型燃料電池システムとして、図２に示すものがあ
る。
うち、水素イオンのみを通過させる特性を持つ電解質
に、例えば、スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交
換膜等の高分子イオン交換膜を用い、両電解質の両側
に、例えば、白金系触媒等を用い、酸化、あるいは還元
反応を起させる触媒電極をそれぞれ配置し、さらに、触
媒電極を担持させた多孔質のカーボン電極をそれぞれ備
え、カーボン電極のそれぞれに水素および酸素を供給し
て、発電を行う固体高分子型燃料電池を設けた、固体高
分子型燃料電池システムとして、図２に示すものがあ
る。
【０００３】図に示す固体高分子型燃料電池システムに
おいては、燃料となる水素は、任意の一種類の水素吸蔵
合金を充填した、水素吸蔵合金タンク０１より供給され
るようにしている。すなわち、水素貯蔵合金タンク０１
に貯蔵された水素貯蔵合金が、所定の温度に加熱される
ことにより放出する水素を、燃料として、燃料電池本体
に供給し、発電を行うようにしている。
おいては、燃料となる水素は、任意の一種類の水素吸蔵
合金を充填した、水素吸蔵合金タンク０１より供給され
るようにしている。すなわち、水素貯蔵合金タンク０１
に貯蔵された水素貯蔵合金が、所定の温度に加熱される
ことにより放出する水素を、燃料として、燃料電池本体
に供給し、発電を行うようにしている。
【０００４】この水素貯蔵合金を加熱するための熱源と
しては、固体高分子型燃料電池の燃料電池本体の発電時
に内部で発生し、燃料電池本体より冷却水によって排出
される電池排熱を利用している。すなわち、図２に示す
ように、燃料電池本体０６の内部より電池排熱を回収す
る冷却水は、冷却水タンク１１に貯えられており、冷却
水ポンプ１０により燃料電池本体０６に送られ、燃料電
池本体０６内部の電池反応で発生する電池排熱を回収
後、燃料電池本体０６外に排出される。この電池排熱で
暖まった冷却水を、水素吸蔵合金の充填された水素吸蔵
合金タンク０１に導くことで、水素吸蔵合金は水素吸蔵
合金タンク０１内で電池排熱を吸収して、水素ガスを放
出することになる。
しては、固体高分子型燃料電池の燃料電池本体の発電時
に内部で発生し、燃料電池本体より冷却水によって排出
される電池排熱を利用している。すなわち、図２に示す
ように、燃料電池本体０６の内部より電池排熱を回収す
る冷却水は、冷却水タンク１１に貯えられており、冷却
水ポンプ１０により燃料電池本体０６に送られ、燃料電
池本体０６内部の電池反応で発生する電池排熱を回収
後、燃料電池本体０６外に排出される。この電池排熱で
暖まった冷却水を、水素吸蔵合金の充填された水素吸蔵
合金タンク０１に導くことで、水素吸蔵合金は水素吸蔵
合金タンク０１内で電池排熱を吸収して、水素ガスを放
出することになる。
【０００５】なお、水素吸蔵合金は、加熱され、その内
部に吸蔵した水素ガスを放出する時、吸熱反応を起し、
電池排熱を水素吸蔵合金に放出した冷却水は、冷却さ
れ、温度降下した冷却水は、その後冷却水タンク１１に
戻される。
部に吸蔵した水素ガスを放出する時、吸熱反応を起し、
電池排熱を水素吸蔵合金に放出した冷却水は、冷却さ
れ、温度降下した冷却水は、その後冷却水タンク１１に
戻される。
【０００６】また、電池排熱を吸収して、水素吸蔵合金
タンク０１内で、水素吸蔵合金より放出された水素ガス
は、水素吸蔵合金タンク０１から配管へ送り出され、配
管に介装した圧力制御弁０２で調圧後、水素加湿装置０
３に導入される。ここで、水素ガスは、電池反応を起す
ために好適な所定の温度、加湿状態に調整されて燃料電
池本体０６に導入される。
タンク０１内で、水素吸蔵合金より放出された水素ガス
は、水素吸蔵合金タンク０１から配管へ送り出され、配
管に介装した圧力制御弁０２で調圧後、水素加湿装置０
３に導入される。ここで、水素ガスは、電池反応を起す
ために好適な所定の温度、加湿状態に調整されて燃料電
池本体０６に導入される。
【０００７】また、上記水素ガスと燃料電池本体０６内
で電池反応を起す酸化剤となる酸素ガスは、酸素ボン
ベ、または送風機、圧縮機等の空気供給装置で構成され
る、酸化剤供給装置０４により供給され、酸化剤加湿装
置０５に導入される。ここで、酸化剤は水素ガスと同様
に、所定の温度、加湿状態に調整され、その後、加湿酸
化剤は、燃料電池本体０６に導入される。
で電池反応を起す酸化剤となる酸素ガスは、酸素ボン
ベ、または送風機、圧縮機等の空気供給装置で構成され
る、酸化剤供給装置０４により供給され、酸化剤加湿装
置０５に導入される。ここで、酸化剤は水素ガスと同様
に、所定の温度、加湿状態に調整され、その後、加湿酸
化剤は、燃料電池本体０６に導入される。
【０００８】また、燃料電池本体０６に導入された水素
ガス、酸化剤のうち、燃料電池本体０６内で発電に利用
されず、残った残存水素、または残存酸化剤は、電池反
応に伴って生成された水分、及び水素および酸化剤加湿
装置で、水素ガスおよび酸化剤の加湿状態の調整のた
め、添加された加湿水分とともに、燃料電池本体０６外
に排出され、それぞれ水素側気水分離器０８、酸化剤側
気水分離器０７に導入され、そこでそれぞれ気水分離さ
れる。水分が分離された残存水素、または残存酸化物
は、水素吸蔵合金タンク０１から水素加湿装置０３への
燃料供給管、および酸化剤供給装置０４から酸化剤加湿
装置０５への酸化剤供給管に戻され、燃料電池本体０６
へ再導入され、再び電池反応に使用される。
ガス、酸化剤のうち、燃料電池本体０６内で発電に利用
されず、残った残存水素、または残存酸化剤は、電池反
応に伴って生成された水分、及び水素および酸化剤加湿
装置で、水素ガスおよび酸化剤の加湿状態の調整のた
め、添加された加湿水分とともに、燃料電池本体０６外
に排出され、それぞれ水素側気水分離器０８、酸化剤側
気水分離器０７に導入され、そこでそれぞれ気水分離さ
れる。水分が分離された残存水素、または残存酸化物
は、水素吸蔵合金タンク０１から水素加湿装置０３への
燃料供給管、および酸化剤供給装置０４から酸化剤加湿
装置０５への酸化剤供給管に戻され、燃料電池本体０６
へ再導入され、再び電池反応に使用される。
【０００９】しかしながら、上述したような固体高分子
型燃料電池システムの場合、次のような問題があった。 （１）固体高分子型燃料電池の燃料電池本体０６の８０
℃前後の定格運転温度域で、水素吸蔵合金の水素放出圧
力が、燃料電池本体０６の運転時の水素圧力を越える程
度になるよう、任意の一種類の水素吸蔵合金を選択して
水素吸蔵合金タンク０１に充填し、それを水素燃料供給
装置として用いているため、燃料電池本体０６の起動時
の冷却水温度が低い間は、水素吸蔵合金の加熱が充分で
なく、水素放出圧力が低くなり、十分な水素供給圧力を
得ることができない。これにより、燃料電池本体０６に
充分な圧力の水素ガスが供給できず、固体高分子型燃料
電池システムの起動ができない状態に陥る可能性があっ
た。これを防止するため、水素吸蔵合金を加熱するヒー
タ等を設ける必要があった。 （２）また、上述（１）の問題を解消すべく、起動時の
低い冷却水温度域で、水素吸蔵合金の水素放出圧力が、
燃料電池本体０６が支障なく運転される水素圧力程度に
なるような水素を放出する、任意の一種類の水素吸蔵合
金を選択して、水素吸蔵合金タンク０１に充填し、それ
を水素燃料供給装置として用いるようにした場合、起動
時に比べて、電池排熱が高くなる燃料電池本体０６の定
格運転温度域では、水素吸蔵合金が加熱されすぎ、水素
放出圧力が高圧となり、水素吸蔵合金タンク０１、配
管、圧力制御弁０２等の設備を、これらの圧力に耐える
仕様のものにする必要があり過剰仕様となってしまう。
型燃料電池システムの場合、次のような問題があった。 （１）固体高分子型燃料電池の燃料電池本体０６の８０
℃前後の定格運転温度域で、水素吸蔵合金の水素放出圧
力が、燃料電池本体０６の運転時の水素圧力を越える程
度になるよう、任意の一種類の水素吸蔵合金を選択して
水素吸蔵合金タンク０１に充填し、それを水素燃料供給
装置として用いているため、燃料電池本体０６の起動時
の冷却水温度が低い間は、水素吸蔵合金の加熱が充分で
なく、水素放出圧力が低くなり、十分な水素供給圧力を
得ることができない。これにより、燃料電池本体０６に
充分な圧力の水素ガスが供給できず、固体高分子型燃料
電池システムの起動ができない状態に陥る可能性があっ
た。これを防止するため、水素吸蔵合金を加熱するヒー
タ等を設ける必要があった。 （２）また、上述（１）の問題を解消すべく、起動時の
低い冷却水温度域で、水素吸蔵合金の水素放出圧力が、
燃料電池本体０６が支障なく運転される水素圧力程度に
なるような水素を放出する、任意の一種類の水素吸蔵合
金を選択して、水素吸蔵合金タンク０１に充填し、それ
を水素燃料供給装置として用いるようにした場合、起動
時に比べて、電池排熱が高くなる燃料電池本体０６の定
格運転温度域では、水素吸蔵合金が加熱されすぎ、水素
放出圧力が高圧となり、水素吸蔵合金タンク０１、配
管、圧力制御弁０２等の設備を、これらの圧力に耐える
仕様のものにする必要があり過剰仕様となってしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の固体高分子型燃料電池システムの問題を解消すべ
く、固体高分子型燃料電池の起動時、定格運転時等、燃
料電池本体の運転状況により変動する温度の冷却水を使
用する加熱によっても、固体高分子型燃料電池の運転が
安定して行える、水素供給圧力を確保できるとともに、
水素供給圧力が過圧とならず、設備の過剰仕様を招来し
ない、固体高分子型燃料電池システムを提供することを
課題とする。
来の固体高分子型燃料電池システムの問題を解消すべ
く、固体高分子型燃料電池の起動時、定格運転時等、燃
料電池本体の運転状況により変動する温度の冷却水を使
用する加熱によっても、固体高分子型燃料電池の運転が
安定して行える、水素供給圧力を確保できるとともに、
水素供給圧力が過圧とならず、設備の過剰仕様を招来し
ない、固体高分子型燃料電池システムを提供することを
課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の固体
高分子型燃料電池システムは、次の手段とした。固体高
分子型燃料電池に、燃料としての水素を供給する水素燃
料供給装置として、少くとも、２つの異なる温度域で、
固体高分子型燃料電池システムを安定して作動できるよ
うにするため、異なる温度域で、固体高分子型燃料電池
の運転に必要な水素圧力を、吸蔵水素をそれぞれ放出し
て発生させることのできる水素吸蔵合金を、それぞれ
に、充填した水素吸蔵合金容器を設けた。
高分子型燃料電池システムは、次の手段とした。固体高
分子型燃料電池に、燃料としての水素を供給する水素燃
料供給装置として、少くとも、２つの異なる温度域で、
固体高分子型燃料電池システムを安定して作動できるよ
うにするため、異なる温度域で、固体高分子型燃料電池
の運転に必要な水素圧力を、吸蔵水素をそれぞれ放出し
て発生させることのできる水素吸蔵合金を、それぞれ
に、充填した水素吸蔵合金容器を設けた。
【００１２】
【作用】例えば、２種類の水素吸蔵合金を、それぞれに
充填した水素吸蔵合金容器を水素燃料供給装置として用
いるとした場合、１種類の水素吸蔵合金は、起動時の低
い冷却水温度域で、水素放出圧力が固体高分子型燃料電
池の運転に必要な水素圧力を越える程度になる、任意の
１種類の水素吸蔵合金を選択して水素吸蔵合金容器に充
填し、それを水素燃料供給装置として用い、もう１種類
は、固体高分子型燃料電池の定格運転温度域の８０℃前
後で、水素放出圧力が固体高分子型燃料電池の運転に必
要な水素圧力を越える程度になる、任意の１種類の水素
吸蔵合金を選択して水素吸蔵合金容器に充填し、それを
水素燃料供給装置として用いることで、起動時から定格
時に至るまで、固体高分子型燃料電池を運転するのに、
充分な水素供給圧力を確保できる。
充填した水素吸蔵合金容器を水素燃料供給装置として用
いるとした場合、１種類の水素吸蔵合金は、起動時の低
い冷却水温度域で、水素放出圧力が固体高分子型燃料電
池の運転に必要な水素圧力を越える程度になる、任意の
１種類の水素吸蔵合金を選択して水素吸蔵合金容器に充
填し、それを水素燃料供給装置として用い、もう１種類
は、固体高分子型燃料電池の定格運転温度域の８０℃前
後で、水素放出圧力が固体高分子型燃料電池の運転に必
要な水素圧力を越える程度になる、任意の１種類の水素
吸蔵合金を選択して水素吸蔵合金容器に充填し、それを
水素燃料供給装置として用いることで、起動時から定格
時に至るまで、固体高分子型燃料電池を運転するのに、
充分な水素供給圧力を確保できる。
【００１３】これにより、起動時から定格時まで、広範
囲に渡って安定した固体高分子型燃料電池の電池反応を
行わせることが可能となり、安定した電力供給ができ
る。また、固体高分子型燃料電池の運転中に、過剰な水
素供給圧力に上昇することも防止でき、過剰仕様の設備
を必要とすることなく、固体高分子型燃料電池システム
の安全が確保できる。
囲に渡って安定した固体高分子型燃料電池の電池反応を
行わせることが可能となり、安定した電力供給ができ
る。また、固体高分子型燃料電池の運転中に、過剰な水
素供給圧力に上昇することも防止でき、過剰仕様の設備
を必要とすることなく、固体高分子型燃料電池システム
の安全が確保できる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の固体高分子型燃料電池システ
ムの一実施例を図面にもとづき説明する。図１は、本発
明の固体高分子型燃料システムの一実施例を示すブロッ
ク図である。なお、図に示すものは、供給する水素燃料
として、低温用の水素吸蔵合金から放出される水素と、
高温用の水素吸蔵合金から放出される水素のそれぞれを
使用するようにし、それぞれの水素吸蔵合金を個別に水
素吸蔵合金タンクに充填し、それらを水素燃料供給装置
として用いた、固体高分子型燃料電池システムの例を示
す。また、同図において、図２と同一符番のものは、図
２において説明したものと同一、若しくは類似のものに
つき、詳細説明は省略する。
ムの一実施例を図面にもとづき説明する。図１は、本発
明の固体高分子型燃料システムの一実施例を示すブロッ
ク図である。なお、図に示すものは、供給する水素燃料
として、低温用の水素吸蔵合金から放出される水素と、
高温用の水素吸蔵合金から放出される水素のそれぞれを
使用するようにし、それぞれの水素吸蔵合金を個別に水
素吸蔵合金タンクに充填し、それらを水素燃料供給装置
として用いた、固体高分子型燃料電池システムの例を示
す。また、同図において、図２と同一符番のものは、図
２において説明したものと同一、若しくは類似のものに
つき、詳細説明は省略する。
【００１５】図に示すように、燃料となる水素は、起動
時には、低温用の任意の一種類の水素吸蔵合金を充填し
た、水素燃料供給装置としての低温用水素吸蔵合金タン
ク１２より供給される。また、水素吸蔵合金を吸蔵され
た水素を放出させるために加熱する熱源としては、燃料
電池本体０６より排出される冷却水電池排熱を利用する
ようにしている。冷却水は、冷却水タンク１１を貯えら
れており、冷却水ポンプ１０により燃料電池本体０６に
送られ、燃料電池本体０６内の電池反応により発生する
電池排熱を回収後、燃料電池本体０６外に排出される。
冷却水は、燃料電池本体０６で回収した電池排熱を、低
温用水素吸蔵合金タンク１２に充填した水素吸蔵合金に
放出し、温度降下して、冷却水タンク１１に戻される。
時には、低温用の任意の一種類の水素吸蔵合金を充填し
た、水素燃料供給装置としての低温用水素吸蔵合金タン
ク１２より供給される。また、水素吸蔵合金を吸蔵され
た水素を放出させるために加熱する熱源としては、燃料
電池本体０６より排出される冷却水電池排熱を利用する
ようにしている。冷却水は、冷却水タンク１１を貯えら
れており、冷却水ポンプ１０により燃料電池本体０６に
送られ、燃料電池本体０６内の電池反応により発生する
電池排熱を回収後、燃料電池本体０６外に排出される。
冷却水は、燃料電池本体０６で回収した電池排熱を、低
温用水素吸蔵合金タンク１２に充填した水素吸蔵合金に
放出し、温度降下して、冷却水タンク１１に戻される。
【００１６】しかしながら、起動時においては、燃料電
池本体０６より排出される冷却水電池排熱は少なく、冷
却水温度は低いので、締切弁Ｂ１５を開け、締切弁Ａ１
４を閉じ、冷却水を低温用の水素吸蔵合金の入った低温
用水素吸蔵合金タンク１２にのみ導くことで、低温用水
素吸蔵合金は、低温用水素吸蔵合金タンク１２内で電池
排熱を吸収して、燃料電池本体０６の運転に必要な水素
圧力を越える程度になる、圧力の水素ガスを放出させ
る。
池本体０６より排出される冷却水電池排熱は少なく、冷
却水温度は低いので、締切弁Ｂ１５を開け、締切弁Ａ１
４を閉じ、冷却水を低温用の水素吸蔵合金の入った低温
用水素吸蔵合金タンク１２にのみ導くことで、低温用水
素吸蔵合金は、低温用水素吸蔵合金タンク１２内で電池
排熱を吸収して、燃料電池本体０６の運転に必要な水素
圧力を越える程度になる、圧力の水素ガスを放出させ
る。
【００１７】そして、燃料電池本体０６が起動して昇温
し、燃料電池本体０６より排出される冷却水電池排熱の
量が多くなり、冷却水温度が高くなる定格運転温度域に
なってきたら、締切弁Ｂ１５を閉じ、締切弁Ａ１４を開
け、冷却水を高温用の水素吸蔵合金の入った高温用水素
吸蔵合金タンク１６に導くようにして、高温用水素吸蔵
合金タンク１６に充填された、高温用水素吸蔵合金に電
池排熱を吸収させ、燃料電池本体０６の定格運転に必要
な水素圧力を越える程度になる、水素ガスを放出させる
ようにする。この時も、冷却水は、燃料電池本体０６で
回収した電池排熱を高温用水素吸蔵合金に放出し、温度
降下して、冷却水タンク１１に戻される。
し、燃料電池本体０６より排出される冷却水電池排熱の
量が多くなり、冷却水温度が高くなる定格運転温度域に
なってきたら、締切弁Ｂ１５を閉じ、締切弁Ａ１４を開
け、冷却水を高温用の水素吸蔵合金の入った高温用水素
吸蔵合金タンク１６に導くようにして、高温用水素吸蔵
合金タンク１６に充填された、高温用水素吸蔵合金に電
池排熱を吸収させ、燃料電池本体０６の定格運転に必要
な水素圧力を越える程度になる、水素ガスを放出させる
ようにする。この時も、冷却水は、燃料電池本体０６で
回収した電池排熱を高温用水素吸蔵合金に放出し、温度
降下して、冷却水タンク１１に戻される。
【００１８】また、起動時、電池排熱を吸収して低温用
水素吸蔵合金タンク１２内で低温用水素吸蔵合金より放
出された水素ガスは、圧力制御弁１３で調圧後、水素加
湿装置０３に導入される。また、燃料電池の運転が定格
に近づき、冷却水温度が昇温した後は、電池排熱を吸収
して高温用水素吸蔵合金タンク１６内で、高温用水素吸
蔵合金より放出された水素ガスは、図２において示した
ものと同様の圧力制御弁０２で調圧後、水素加湿装置０
３に導入される。ここで、水素ガスは所定の温度、加湿
状態に調整され、その後加湿水素は、燃料電池本体０６
に導入されるようになっている。
水素吸蔵合金タンク１２内で低温用水素吸蔵合金より放
出された水素ガスは、圧力制御弁１３で調圧後、水素加
湿装置０３に導入される。また、燃料電池の運転が定格
に近づき、冷却水温度が昇温した後は、電池排熱を吸収
して高温用水素吸蔵合金タンク１６内で、高温用水素吸
蔵合金より放出された水素ガスは、図２において示した
ものと同様の圧力制御弁０２で調圧後、水素加湿装置０
３に導入される。ここで、水素ガスは所定の温度、加湿
状態に調整され、その後加湿水素は、燃料電池本体０６
に導入されるようになっている。
【００１９】また、上記水素と燃料電池本体０６内で、
電池反応を起す酸化剤となる酸素は、図２において説明
したように、酸素ボンベ、または送風機、圧縮機等から
なる酸化剤供給装置０４により供給され、酸化剤加湿装
置０５に導入される。ここで、酸化剤は所定の温度、加
湿状態に調整され、その後、加湿酸化剤は、燃料電池本
体０６に導入される。さらに、燃料電池本体０６内で発
電に利用されず残った残存水素、または、残存酸化剤
は、図２において説明したように、電池反応に伴って生
成された水分、および加湿水分とともに、燃料電池本体
０６外に排出され、それぞれ水素側気水分離器０８、酸
化剤側気水分離器０７に導入され、そこで、それぞれ気
水分離され、水素吸蔵合金タンク０１から水素加湿装置
０３への燃料供給管、および酸化剤供給装置０４から酸
化剤加湿装置０５への酸化剤供給管に、それぞれ戻され
燃料電池本体０６へ再導入され、循環する。
電池反応を起す酸化剤となる酸素は、図２において説明
したように、酸素ボンベ、または送風機、圧縮機等から
なる酸化剤供給装置０４により供給され、酸化剤加湿装
置０５に導入される。ここで、酸化剤は所定の温度、加
湿状態に調整され、その後、加湿酸化剤は、燃料電池本
体０６に導入される。さらに、燃料電池本体０６内で発
電に利用されず残った残存水素、または、残存酸化剤
は、図２において説明したように、電池反応に伴って生
成された水分、および加湿水分とともに、燃料電池本体
０６外に排出され、それぞれ水素側気水分離器０８、酸
化剤側気水分離器０７に導入され、そこで、それぞれ気
水分離され、水素吸蔵合金タンク０１から水素加湿装置
０３への燃料供給管、および酸化剤供給装置０４から酸
化剤加湿装置０５への酸化剤供給管に、それぞれ戻され
燃料電池本体０６へ再導入され、循環する。
【００２０】このように、本実施例の固体高分子型燃料
電池システムにおいては、燃料電池本体０６の起動時の
低い冷却水温度域では、低温用水素吸蔵合金タンク１２
に充填された低温用水素吸蔵合金より、固体高分子型燃
料電池の運転時の水素圧力を供給するに、充分な水素放
出圧力が得られる。また、燃料電池本体０６が定格運転
に近づいた昇温時には、高温用水素吸蔵合金タンク１６
に充填された高温用水素吸蔵合金より、固体高分子型燃
料電池の運転時の水素圧力を供給するに充分な水素放出
圧力が得られる。
電池システムにおいては、燃料電池本体０６の起動時の
低い冷却水温度域では、低温用水素吸蔵合金タンク１２
に充填された低温用水素吸蔵合金より、固体高分子型燃
料電池の運転時の水素圧力を供給するに、充分な水素放
出圧力が得られる。また、燃料電池本体０６が定格運転
に近づいた昇温時には、高温用水素吸蔵合金タンク１６
に充填された高温用水素吸蔵合金より、固体高分子型燃
料電池の運転時の水素圧力を供給するに充分な水素放出
圧力が得られる。
【００２１】さらに、昇温時には、低温用の水素吸蔵合
金を充填した水素吸蔵合金タンク１２には、冷却水を導
入しないことにより、低温用水素吸蔵合金が、燃料電池
本体０６から排出される、定格運転時の温度になった冷
却水電池排熱で加熱されることはなく、水素放出圧力が
高圧になることはなく、低温用水素吸蔵合金タンク１
２、配管、圧力制御弁１３を高圧仕様のものにする必要
がなく、設備仕様を安価のものですませることができ
る。
金を充填した水素吸蔵合金タンク１２には、冷却水を導
入しないことにより、低温用水素吸蔵合金が、燃料電池
本体０６から排出される、定格運転時の温度になった冷
却水電池排熱で加熱されることはなく、水素放出圧力が
高圧になることはなく、低温用水素吸蔵合金タンク１
２、配管、圧力制御弁１３を高圧仕様のものにする必要
がなく、設備仕様を安価のものですませることができ
る。
【００２２】このように、電池排熱を回収する冷却水
を、その冷却水温度レベルにあった、水素吸蔵合金を備
えた水素吸蔵合金タンクに供給することで、起動時から
定格時に至るまで、固体高分子型燃料電池を運転するの
に充分な水素供給圧力を確保でき、起動時から定格時ま
で広範囲に渡って、安定した固体高分子型燃料電池の電
池反応を行わせることができ、安定した電力供給を行う
ことができる。
を、その冷却水温度レベルにあった、水素吸蔵合金を備
えた水素吸蔵合金タンクに供給することで、起動時から
定格時に至るまで、固体高分子型燃料電池を運転するの
に充分な水素供給圧力を確保でき、起動時から定格時ま
で広範囲に渡って、安定した固体高分子型燃料電池の電
池反応を行わせることができ、安定した電力供給を行う
ことができる。
【００２３】なお、上述した実施例においては、水素吸
蔵合金容器として、低温用水素吸蔵合金を充填した低温
用水素吸蔵合金タンク、および高温用水素吸蔵合金を充
填した、高温用水素吸蔵合金タンクを、水素燃料供給装
置に採用した例を示したが、本発明はこのような実施例
に限定されるものでなく、さらに、上述した温度と異な
る温度域における、燃料電池本体０６の、好適な運転に
必要な水素圧力を供給できる、水素放出圧力が得られる
水素吸蔵合金を選択して、充填した水素吸蔵合金タンク
を設けるようにしても良いものである。
蔵合金容器として、低温用水素吸蔵合金を充填した低温
用水素吸蔵合金タンク、および高温用水素吸蔵合金を充
填した、高温用水素吸蔵合金タンクを、水素燃料供給装
置に採用した例を示したが、本発明はこのような実施例
に限定されるものでなく、さらに、上述した温度と異な
る温度域における、燃料電池本体０６の、好適な運転に
必要な水素圧力を供給できる、水素放出圧力が得られる
水素吸蔵合金を選択して、充填した水素吸蔵合金タンク
を設けるようにしても良いものである。
【００２４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の固体高
分子型燃料電池システムによれば、特許請求の範囲に示
す構成により、次の効果が得られる。 （１）起動用のヒータ等を設けることなく、固体高分子
型燃料電池システムの低温起動ができる。これにより、
システムをコンパクトに纏めることができるとともに、
システムの用途を広げることができる。 （２）異なる温度域で、固体高分子型燃料電池が、安定
した発電を行うための水素圧力を供給できるとともに、
過剰な水素供給圧力になることがなく、システムを構成
する機器等を、過剰仕様にする必要がなく、システムを
低コスト化でき、また安全なものにできる。
分子型燃料電池システムによれば、特許請求の範囲に示
す構成により、次の効果が得られる。 （１）起動用のヒータ等を設けることなく、固体高分子
型燃料電池システムの低温起動ができる。これにより、
システムをコンパクトに纏めることができるとともに、
システムの用途を広げることができる。 （２）異なる温度域で、固体高分子型燃料電池が、安定
した発電を行うための水素圧力を供給できるとともに、
過剰な水素供給圧力になることがなく、システムを構成
する機器等を、過剰仕様にする必要がなく、システムを
低コスト化でき、また安全なものにできる。
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池システムの一実
施例を示すブロック図
施例を示すブロック図
【図２】従来の固体高分子型燃料電池を示すブロック図
である。
である。
０１ 水素吸蔵合金タンク ０２ 圧力制御弁 ０３ 水素加湿装置 ０４ 酸化剤供給装置 ０５ 酸化剤加湿装置 ０６ 燃料電池本体 ０７ 酸化剤側気水分離器 ０８ 水素側気水分離器 ０９ インバータ制御装置 １０ 冷却水ポンプ １１ 冷却水タンク １２ 低温用水素吸蔵合金タンク １３ 圧力制御弁 １４ 締切り弁Ａ １５ 締切り弁Ｂ １６ 高温用水素吸蔵合金タンク
Claims (1)
- 【請求項１】 水素燃料供給装置からの水素と、酸化剤
供給装置からの酸素の電池反応により発電を行う、固体
高分子型燃料電池を具えた燃料電池システムにおいて、
前記水素燃料供給装置が、異なる温度域で、前記固体高
分子型燃料電池の発電に必要な圧力の水素を放出する水
素吸蔵合金を、それぞれ充填した少くとも２つの水素吸
蔵合金容器で構成されていることを特徴とする固体高分
子型燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02518095A JP4031537B2 (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 固体高分子型燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02518095A JP4031537B2 (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 固体高分子型燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222252A true JPH08222252A (ja) | 1996-08-30 |
| JP4031537B2 JP4031537B2 (ja) | 2008-01-09 |
Family
ID=12158811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02518095A Expired - Lifetime JP4031537B2 (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 固体高分子型燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4031537B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058529A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method |
| JP2001302201A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-31 | Toyota Motor Corp | 水素貯蔵供給装置および燃料電池システム並びにこれらを搭載する移動体 |
| WO2002056405A1 (fr) * | 2001-01-15 | 2002-07-18 | Sony Corporation | Dispositif de production de puissance |
| KR100448692B1 (ko) * | 2002-03-12 | 2004-09-16 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지 시스템의 연료 공급 장치 |
| JP2006012721A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Japan Steel Works Ltd:The | 燃料電池装置 |
-
1995
- 1995-02-14 JP JP02518095A patent/JP4031537B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058529A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method |
| US6835490B1 (en) | 1999-03-29 | 2004-12-28 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method |
| KR100605535B1 (ko) * | 1999-03-29 | 2006-07-28 | 토호쿠 테크노 아르크 코포레이션 리미티드 | 수소흡장합금 및 그 합금을 이용한 수소의 흡방출방법 및그 흡방출방법을 이용한 수소연료전지 |
| US7094493B2 (en) | 1999-03-29 | 2006-08-22 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Hydrogen storage metal alloy, method for absorption and release of hydrogen using the said alloy and hydrogen fuel battery using the said method |
| JP2001302201A (ja) * | 2000-04-14 | 2001-10-31 | Toyota Motor Corp | 水素貯蔵供給装置および燃料電池システム並びにこれらを搭載する移動体 |
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| US7045240B2 (en) | 2001-01-15 | 2006-05-16 | Sony Corporation | Power generating apparatus having a proton conductor unit that includes a fullerene derivative |
| KR100448692B1 (ko) * | 2002-03-12 | 2004-09-16 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지 시스템의 연료 공급 장치 |
| JP2006012721A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Japan Steel Works Ltd:The | 燃料電池装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4031537B2 (ja) | 2008-01-09 |
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