JPH08273689A - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システムInfo
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- JPH08273689A JPH08273689A JP7100311A JP10031195A JPH08273689A JP H08273689 A JPH08273689 A JP H08273689A JP 7100311 A JP7100311 A JP 7100311A JP 10031195 A JP10031195 A JP 10031195A JP H08273689 A JPH08273689 A JP H08273689A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
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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】
【目的】 燃料電池を有する燃料電池システムの始動性
の向上を図る。 【構成】 燃料電池システム１０は、生成水貯留タンク
６２の生成水を再利用する際の管路となる生成水循環管
路５０，分岐管路５２を取り囲む排ガス導入経路部７２
と、燃料電池４０から生成水を外部に放出するための生
成水放出管路６０を含んだ領域として形成された排ガス
導入貯留室部７４とからなる排ガス導入経路７０を備
え、排ガス導入貯留室部７４と生成水貯留タンク６２と
に亘っては、熱交換器７８を有する。そして、システム
の運転当初は、運転停止期間中に上記生成水の水系統に
て生成水の凍結が起きていたり凍結の可能性があれば、
排ガス導入経路７０に、改質装置２０の加熱器２４での
メタノールの燃焼で生じる排ガスを導入する。これによ
り、排ガスの熱エネルギを生成水循環管路５０等におけ
る凍結生成水に与える。
の向上を図る。 【構成】 燃料電池システム１０は、生成水貯留タンク
６２の生成水を再利用する際の管路となる生成水循環管
路５０，分岐管路５２を取り囲む排ガス導入経路部７２
と、燃料電池４０から生成水を外部に放出するための生
成水放出管路６０を含んだ領域として形成された排ガス
導入貯留室部７４とからなる排ガス導入経路７０を備
え、排ガス導入貯留室部７４と生成水貯留タンク６２と
に亘っては、熱交換器７８を有する。そして、システム
の運転当初は、運転停止期間中に上記生成水の水系統に
て生成水の凍結が起きていたり凍結の可能性があれば、
排ガス導入経路７０に、改質装置２０の加熱器２４での
メタノールの燃焼で生じる排ガスを導入する。これによ
り、排ガスの熱エネルギを生成水循環管路５０等におけ
る凍結生成水に与える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素リッチガスと酸素
含有ガスとを燃料ガスとして供給を受け電極反応を起こ
す燃料電池を有する燃料電池システムに関する。
含有ガスとを燃料ガスとして供給を受け電極反応を起こ
す燃料電池を有する燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】水素リッチガスを燃料ガスとする燃料電
池は、水素イオンをＨ+ （xＨ2Ｏ）の水和状態で透過す
る電解質と電極とを有し、電極での反応を促進させるた
めの触媒層を介在させてこの電解質を電極で挟持して備
える。このような燃料電池は、用いる電解質の種類によ
り種々のもの（例えば、固体高分子型燃料電池，りん酸
型燃料電池等）があるが、アノード，カソードの両電極
において進行する電極反応は、以下の通りである。
池は、水素イオンをＨ+ （xＨ2Ｏ）の水和状態で透過す
る電解質と電極とを有し、電極での反応を促進させるた
めの触媒層を介在させてこの電解質を電極で挟持して備
える。このような燃料電池は、用いる電解質の種類によ
り種々のもの（例えば、固体高分子型燃料電池，りん酸
型燃料電池等）があるが、アノード，カソードの両電極
において進行する電極反応は、以下の通りである。
【０００３】 アノード：２Ｈ2 →４Ｈ+ ＋４ｅ- … カソード：４Ｈ+ ＋４ｅ- ＋Ｏ2 →２Ｈ2Ｏ …
【０００４】そして、アノードに水素ガスが供給される
と、アノードではの反応式が進行して水素イオンが生
成する。この生成した水素イオンがＨ+ （xＨ2Ｏ）の水
和状態で電解質（固体高分子型燃料電池であれば固体高
分子電解質膜）を透過（拡散）してカソードに至り、こ
のカソードに酸素含有ガス、例えば空気が供給されてい
ると、カソードではの反応式が進行する。この，
の電極反応が各極で進行することで、燃料電池は起電力
を呈することになる。
と、アノードではの反応式が進行して水素イオンが生
成する。この生成した水素イオンがＨ+ （xＨ2Ｏ）の水
和状態で電解質（固体高分子型燃料電池であれば固体高
分子電解質膜）を透過（拡散）してカソードに至り、こ
のカソードに酸素含有ガス、例えば空気が供給されてい
ると、カソードではの反応式が進行する。この，
の電極反応が各極で進行することで、燃料電池は起電力
を呈することになる。
【０００５】上記のの電極反応から明らかなように、
燃料電池で電池反応が起きるとカソードでは水が生成さ
れるので、生成水がカソードに留まったままではの電
極反応の進行が阻害される。このため、電極反応の進行
の円滑化、延いては発電効率の向上を図る上から、この
生成水はカソードから燃料電池の外部に常時放出されて
いる。ところで、この生成水は、水素と酸素との化学反
応から生成されるので比較的その純度が高い。よって、
この生成水を再利用する技術が種々提案されている。例
えば、特開平５−２１０８０では、燃料電池で生成した
生成水を改質装置への供給水を貯留する水タンクに回収
し、生成水を循環利用する技術が提案されている。
燃料電池で電池反応が起きるとカソードでは水が生成さ
れるので、生成水がカソードに留まったままではの電
極反応の進行が阻害される。このため、電極反応の進行
の円滑化、延いては発電効率の向上を図る上から、この
生成水はカソードから燃料電池の外部に常時放出されて
いる。ところで、この生成水は、水素と酸素との化学反
応から生成されるので比較的その純度が高い。よって、
この生成水を再利用する技術が種々提案されている。例
えば、特開平５−２１０８０では、燃料電池で生成した
生成水を改質装置への供給水を貯留する水タンクに回収
し、生成水を循環利用する技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池は、ＮＯｘ等
の環境に好ましくないガスをエネルギ取得に際して放出
しない。よって、環境保護の観点から、燃料電池は、大
型プラントとしての発電プラントや、内燃機関に替わる
車両等のエネルギ源として急速に普及しつつある。この
場合、発電プラントであれば、燃料電池はもとより改質
装置にあってもいわゆる終日運転され、その運転停止
は、プラントの保守・点検時等にのみ行なわれるに過ぎ
ない。このため、燃料電池での生成水は、その循環経路
にて常時流通しており、経路にて留まることはない。こ
れに対して、燃料電池を車両等に搭載してエネルギ源と
して用いた場合には、燃料電池の運転・停止は頻繁に行
なわれる。このため、車両等にあっても生成水を循環利
用する際には、燃料電池での生成水は、燃料電池の運転
停止時に循環経路に滞留したり、当該経路における水タ
ンクに貯留されたままとなる。
の環境に好ましくないガスをエネルギ取得に際して放出
しない。よって、環境保護の観点から、燃料電池は、大
型プラントとしての発電プラントや、内燃機関に替わる
車両等のエネルギ源として急速に普及しつつある。この
場合、発電プラントであれば、燃料電池はもとより改質
装置にあってもいわゆる終日運転され、その運転停止
は、プラントの保守・点検時等にのみ行なわれるに過ぎ
ない。このため、燃料電池での生成水は、その循環経路
にて常時流通しており、経路にて留まることはない。こ
れに対して、燃料電池を車両等に搭載してエネルギ源と
して用いた場合には、燃料電池の運転・停止は頻繁に行
なわれる。このため、車両等にあっても生成水を循環利
用する際には、燃料電池での生成水は、燃料電池の運転
停止時に循環経路に滞留したり、当該経路における水タ
ンクに貯留されたままとなる。
【０００７】従って、車両等が寒冷地に移動した場合
や、或いは寒冷地での車両等の使用に際しては、運転停
止時において経路や水タンクの生成水が凍結することが
ある。このため、経路が閉塞したり水タンクから水を送
り出すことができなくなる虞がある。このような事態に
到ると、生成水をカソードから燃料電池の外部に放出で
きなくなる。よって、改質装置にて生成した水素ガスと
空気との供給を開始して電極反応を起こさせようとして
も、凍結による経路の閉塞等が解消するまではカソード
から燃料電池の外部に生成水を放出できないので、カソ
ードでの電極反応の進行が阻害される。よって、燃料電
池、延いては燃料電池システムとしての始動性が低下す
る。
や、或いは寒冷地での車両等の使用に際しては、運転停
止時において経路や水タンクの生成水が凍結することが
ある。このため、経路が閉塞したり水タンクから水を送
り出すことができなくなる虞がある。このような事態に
到ると、生成水をカソードから燃料電池の外部に放出で
きなくなる。よって、改質装置にて生成した水素ガスと
空気との供給を開始して電極反応を起こさせようとして
も、凍結による経路の閉塞等が解消するまではカソード
から燃料電池の外部に生成水を放出できないので、カソ
ードでの電極反応の進行が阻害される。よって、燃料電
池、延いては燃料電池システムとしての始動性が低下す
る。
【０００８】もっとも、この始動性の低下は、燃料電池
で生成した生成水を循環利用する際に特有のものではな
く、当該生成水をただ単に燃料電池の外部に放出するだ
けの場合にも生じる。つまり、この放出のためだけの経
路（管路）で生成水の凍結が生じても、上記した理由に
より始動性は低下する。
で生成した生成水を循環利用する際に特有のものではな
く、当該生成水をただ単に燃料電池の外部に放出するだ
けの場合にも生じる。つまり、この放出のためだけの経
路（管路）で生成水の凍結が生じても、上記した理由に
より始動性は低下する。
【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、燃料電池を有する燃料電池システムの始動性の向
上を図ることを目的とする。
され、燃料電池を有する燃料電池システムの始動性の向
上を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの請求項１記載の燃料電池システムで採用した手段
は、水素リッチガスと酸素含有ガスとを燃料ガスとして
供給を受け電極反応を起こす燃料電池を有する燃料電池
システムであって、前記燃料電池の少なくとも始動時に
は、熱エネルギを放出する熱源と、前記電極反応に伴う
生成水を前記燃料電池外に導く水系統とを有し、前記熱
源を、前記水系統との間で熱交換可能に備えてなること
をその要旨とする。
めの請求項１記載の燃料電池システムで採用した手段
は、水素リッチガスと酸素含有ガスとを燃料ガスとして
供給を受け電極反応を起こす燃料電池を有する燃料電池
システムであって、前記燃料電池の少なくとも始動時に
は、熱エネルギを放出する熱源と、前記電極反応に伴う
生成水を前記燃料電池外に導く水系統とを有し、前記熱
源を、前記水系統との間で熱交換可能に備えてなること
をその要旨とする。
【００１１】また、請求項２記載の燃料電池システムで
採用した手段は、炭化水素化合物と水との供給を受け、
該供給を受けた炭化水素化合物を改質反応に供して水素
リッチガスを生成する改質装置と、該生成した水素リッ
チガスと酸素含有ガスとを燃料ガスとして供給を受け電
極反応を起こす燃料電池とを有する燃料電池システムで
あって、前記改質反応に伴う前記改質装置の排ガスを該
改質装置外に導く排出系統と、前記電極反応に伴う生成
水を前記燃料電池外に導く水系統とを備え、前記排出系
統は、前記水系統との間で熱交換を行なう熱交換部を有
することをその要旨とする。
採用した手段は、炭化水素化合物と水との供給を受け、
該供給を受けた炭化水素化合物を改質反応に供して水素
リッチガスを生成する改質装置と、該生成した水素リッ
チガスと酸素含有ガスとを燃料ガスとして供給を受け電
極反応を起こす燃料電池とを有する燃料電池システムで
あって、前記改質反応に伴う前記改質装置の排ガスを該
改質装置外に導く排出系統と、前記電極反応に伴う生成
水を前記燃料電池外に導く水系統とを備え、前記排出系
統は、前記水系統との間で熱交換を行なう熱交換部を有
することをその要旨とする。
【００１２】請求項３記載の燃料電池システムでは、前
記水系統を、前記生成水を貯留する生成水貯留部と、前
記燃料電池から該生成水貯留部までの第１水系統部と、
前記生成水貯留部から前記改質装置までの第２水系統部
とを有する水循環系とした。
記水系統を、前記生成水を貯留する生成水貯留部と、前
記燃料電池から該生成水貯留部までの第１水系統部と、
前記生成水貯留部から前記改質装置までの第２水系統部
とを有する水循環系とした。
【００１３】請求項４記載の燃料電池システムでは、更
に、前記排出系統に設けられ、前記改質装置からの前記
排ガスの排出先を、前記排ガスをシステム外部に導く外
部解放系と前記熱交換部のいずれかに切り換える切換手
段と、前記水系統における水の凍結の可能性を判定する
凍結判定手段と、該判定結果に応じて、前記切換手段を
切換制御する制御手段とを備える。
に、前記排出系統に設けられ、前記改質装置からの前記
排ガスの排出先を、前記排ガスをシステム外部に導く外
部解放系と前記熱交換部のいずれかに切り換える切換手
段と、前記水系統における水の凍結の可能性を判定する
凍結判定手段と、該判定結果に応じて、前記切換手段を
切換制御する制御手段とを備える。
【００１４】
【作用】以上した構成を有する請求項１記載の燃料電池
システムでは、熱源を水系統との間で熱交換可能に備え
たので、燃料電池の少なくとも始動時には、熱源の放出
する熱エネルギを水系統に与える。よって、運転停止時
に水系統にて生成水の凍結が起きていても、速やかにそ
の水系統における凍結状態を解消する。
システムでは、熱源を水系統との間で熱交換可能に備え
たので、燃料電池の少なくとも始動時には、熱源の放出
する熱エネルギを水系統に与える。よって、運転停止時
に水系統にて生成水の凍結が起きていても、速やかにそ
の水系統における凍結状態を解消する。
【００１５】請求項２記載の燃料電池システムでは、改
質装置の排ガスを装置外に導く排出系統の有する熱交換
部により水系統との間で熱交換を行なうので、改質装置
が始動して起きる改質反応に伴う排ガスの熱エネルギを
水系統に与える。よって、運転停止時に水系統にて生成
水の凍結が起きていても、排ガスの熱エネルギにより速
やかに水系統における凍結状態を解消する。
質装置の排ガスを装置外に導く排出系統の有する熱交換
部により水系統との間で熱交換を行なうので、改質装置
が始動して起きる改質反応に伴う排ガスの熱エネルギを
水系統に与える。よって、運転停止時に水系統にて生成
水の凍結が起きていても、排ガスの熱エネルギにより速
やかに水系統における凍結状態を解消する。
【００１６】請求項３記載の燃料電池システムでは、水
系統の有する生成水貯留部と第１水系統部と第２水系統
部とを有する水循環系に排ガスの熱エネルギを与える。
よって、運転停止時にこの水循環系のいずれかの箇所で
生成水の凍結が起きていても、排ガスの熱エネルギによ
る速やかな凍結状態の解消を通して、早期に水循環を図
る。
系統の有する生成水貯留部と第１水系統部と第２水系統
部とを有する水循環系に排ガスの熱エネルギを与える。
よって、運転停止時にこの水循環系のいずれかの箇所で
生成水の凍結が起きていても、排ガスの熱エネルギによ
る速やかな凍結状態の解消を通して、早期に水循環を図
る。
【００１７】請求項４記載の燃料電池システムでは、凍
結判定手段により水系統における水の凍結の可能性を判
定し、その結果に応じて制御手段により切換手段を切換
制御する。これにより、排ガスの排出先を外部解放系と
熱交換部のいずれかに切り換えるので、生成水の凍結の
可能性があれば排ガスを熱交換部に導いて排ガスの熱エ
ネルギを凍結状態の解消に用い、凍結の可能性がない或
いは低いのであれば排ガスを外部解放系に導き排ガスの
熱エネルギを他の用途に供することができる。
結判定手段により水系統における水の凍結の可能性を判
定し、その結果に応じて制御手段により切換手段を切換
制御する。これにより、排ガスの排出先を外部解放系と
熱交換部のいずれかに切り換えるので、生成水の凍結の
可能性があれば排ガスを熱交換部に導いて排ガスの熱エ
ネルギを凍結状態の解消に用い、凍結の可能性がない或
いは低いのであれば排ガスを外部解放系に導き排ガスの
熱エネルギを他の用途に供することができる。
【００１８】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、実施例の燃料電池システム１０の構成
の概略を例示するブロック図である。図示するように、
燃料電池システム１０は、改質材料であるメタノールと
水とを所定のモル比で混合して貯留する改質材料タンク
１２と、メタノールを水蒸気改質して水素リッチガス
（以下、単に水素ガスという）を生成する改質装置２０
と、水素と酸素との反応を経て起電力を呈する固体高分
子型燃料電池（以下、単に燃料電池と略称する）４０と
を備える。
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、実施例の燃料電池システム１０の構成
の概略を例示するブロック図である。図示するように、
燃料電池システム１０は、改質材料であるメタノールと
水とを所定のモル比で混合して貯留する改質材料タンク
１２と、メタノールを水蒸気改質して水素リッチガス
（以下、単に水素ガスという）を生成する改質装置２０
と、水素と酸素との反応を経て起電力を呈する固体高分
子型燃料電池（以下、単に燃料電池と略称する）４０と
を備える。
【００１９】燃料電池４０は、固体高分子電解質膜４０
ａをアノード４０ｂとカソード４０ｃの陽陰の電極で挟
持して備え、カソード４０ｃへは酸素ガス供給管路４２
から空気を、アノード４０ｂへは水素ガス供給管路４４
から水素ガスの供給を受ける。そして、燃料電池４０
は、上記の，の電極反応を陽陰の電極で進行させて
起電力を呈し、図示しない配線を介して外部の駆動機
器、例えば電気自動車におけるモータを駆動する。
ａをアノード４０ｂとカソード４０ｃの陽陰の電極で挟
持して備え、カソード４０ｃへは酸素ガス供給管路４２
から空気を、アノード４０ｂへは水素ガス供給管路４４
から水素ガスの供給を受ける。そして、燃料電池４０
は、上記の，の電極反応を陽陰の電極で進行させて
起電力を呈し、図示しない配線を介して外部の駆動機
器、例えば電気自動車におけるモータを駆動する。
【００２０】改質装置２０は、メタノール改質用の触媒
（例えば、Ｃｕ−Ｚｎ触媒等）を担持した担体が充填さ
れた改質器２２と、この改質器２２をメタノールの改質
反応に適した温度（約２５０〜３００℃）に加熱する加
熱器２４とを備える。改質器２２は、圧送ポンプ１４に
より改質材料タンク１２から改質材料供給経路１５を経
てメタノールと水との供給を受ける。そして、この改質
器２２は、改質触媒を介してメタノールの改質反応を進
行させてメタノールを水蒸気改質し、水素ガスを生成す
る。この生成された水素ガスは、水素ガス供給管路４４
に送り出される。加熱器２４は、アノード４０ｂで電極
反応に消費されなかった余剰水素ガス中の水素とメタノ
ールとを燃焼させ、改質器２２を加熱する。この余剰水
素ガスは、燃料電池４０からの余剰ガス還流管路２６か
ら、メタノールは、燃焼用のメタノールタンク２８から
圧送ポンプ３０により、それぞれ加熱器２４に供給され
る。
（例えば、Ｃｕ−Ｚｎ触媒等）を担持した担体が充填さ
れた改質器２２と、この改質器２２をメタノールの改質
反応に適した温度（約２５０〜３００℃）に加熱する加
熱器２４とを備える。改質器２２は、圧送ポンプ１４に
より改質材料タンク１２から改質材料供給経路１５を経
てメタノールと水との供給を受ける。そして、この改質
器２２は、改質触媒を介してメタノールの改質反応を進
行させてメタノールを水蒸気改質し、水素ガスを生成す
る。この生成された水素ガスは、水素ガス供給管路４４
に送り出される。加熱器２４は、アノード４０ｂで電極
反応に消費されなかった余剰水素ガス中の水素とメタノ
ールとを燃焼させ、改質器２２を加熱する。この余剰水
素ガスは、燃料電池４０からの余剰ガス還流管路２６か
ら、メタノールは、燃焼用のメタノールタンク２８から
圧送ポンプ３０により、それぞれ加熱器２４に供給され
る。
【００２１】燃料電池４０と改質装置２０との間の水素
ガス供給管路４４の管路には、管路の水素ガス中の一酸
化炭素を低減するためのＣＯシフト器４６とＣＯ変成器
４８とが設けられている。ＣＯシフト器４６は、一酸化
炭素を水と反応させて水素と二酸化炭素とを生成して、
通過するガス中の、この場合には水素ガス中の一酸化炭
素を低減する。そして、このＣＯシフト器４６への水の
供給は、後述の生成水循環管路５０から分岐した分岐管
路５２のポンプ５４を介して行なわれる。また、ＣＯ変
成器４８は、微量の一酸化炭素であっても酸素の存在下
で二酸化炭素に酸化する触媒（例えば、Ｒｕ触媒やＰｔ
触媒等）を担持した担体を備え、通過する水素ガス中の
一酸化炭素を更に低減する。なお、ＣＯ変成器４８へ
は、空気導入管５６から空気が導入され、空気中の酸素
が一酸化炭素の酸化に用いられる。また、ＣＯシフト器
４６やＣＯ変成器４８は、一酸化炭素の低減に必要な反
応に適した温度に維持される。
ガス供給管路４４の管路には、管路の水素ガス中の一酸
化炭素を低減するためのＣＯシフト器４６とＣＯ変成器
４８とが設けられている。ＣＯシフト器４６は、一酸化
炭素を水と反応させて水素と二酸化炭素とを生成して、
通過するガス中の、この場合には水素ガス中の一酸化炭
素を低減する。そして、このＣＯシフト器４６への水の
供給は、後述の生成水循環管路５０から分岐した分岐管
路５２のポンプ５４を介して行なわれる。また、ＣＯ変
成器４８は、微量の一酸化炭素であっても酸素の存在下
で二酸化炭素に酸化する触媒（例えば、Ｒｕ触媒やＰｔ
触媒等）を担持した担体を備え、通過する水素ガス中の
一酸化炭素を更に低減する。なお、ＣＯ変成器４８へ
は、空気導入管５６から空気が導入され、空気中の酸素
が一酸化炭素の酸化に用いられる。また、ＣＯシフト器
４６やＣＯ変成器４８は、一酸化炭素の低減に必要な反
応に適した温度に維持される。
【００２２】このほか、燃料電池システム１０は、カソ
ード４０ｃでの電極反応で生成した生成水を燃料電池４
０外部に放出するための生成水放出管路６０を、燃料電
池４０とその外部の生成水貯留タンク６２との間に備え
る。従って、燃料電池４０の電極反応に伴いカソードで
生成した生成水は、生成水放出管路６０の管路途中の気
液分離装置６１にてガス（カソードでの余剰空気）と分
離されて生成水貯留タンク６２に到り、当該タンクに貯
留される。また、燃料電池システム１０は、この生成水
貯留タンク６２と改質材料タンク１２との間に生成水循
環管路５０を備え、当該管路のポンプ６４により、生成
水貯留タンク６２内の生成水を改質材料タンク１２に循
環させる。よって、この生成水は、改質装置２０に再度
送られてメタノールの改質に利用される。なお、気液分
離装置６１で生成水と分離されたガス（空気）は、解放
管６３から大気中に放出される。
ード４０ｃでの電極反応で生成した生成水を燃料電池４
０外部に放出するための生成水放出管路６０を、燃料電
池４０とその外部の生成水貯留タンク６２との間に備え
る。従って、燃料電池４０の電極反応に伴いカソードで
生成した生成水は、生成水放出管路６０の管路途中の気
液分離装置６１にてガス（カソードでの余剰空気）と分
離されて生成水貯留タンク６２に到り、当該タンクに貯
留される。また、燃料電池システム１０は、この生成水
貯留タンク６２と改質材料タンク１２との間に生成水循
環管路５０を備え、当該管路のポンプ６４により、生成
水貯留タンク６２内の生成水を改質材料タンク１２に循
環させる。よって、この生成水は、改質装置２０に再度
送られてメタノールの改質に利用される。なお、気液分
離装置６１で生成水と分離されたガス（空気）は、解放
管６３から大気中に放出される。
【００２３】更に、燃料電池システム１０は、加熱器２
４でのメタノールおよび余剰水素ガス中の水素の燃焼に
よって生じる排ガスを、改質装置２０から当該装置外に
導く排ガス導入経路７０を備える。この排ガス導入経路
７０は、生成水循環管路５０と分岐管路５２の各管路に
亘って形成され、図１の２−２線断面図である図２に示
すように、これら各管路を取り囲む排ガス導入経路部７
２と、生成水放出管路６０を含んだ領域として形成され
た排ガス導入貯留室部７４とを備える。従って、排ガス
導入経路７０と生成水循環管路５０，分岐管路５２およ
び生成水放出管路６０とは、直接熱交換される。
４でのメタノールおよび余剰水素ガス中の水素の燃焼に
よって生じる排ガスを、改質装置２０から当該装置外に
導く排ガス導入経路７０を備える。この排ガス導入経路
７０は、生成水循環管路５０と分岐管路５２の各管路に
亘って形成され、図１の２−２線断面図である図２に示
すように、これら各管路を取り囲む排ガス導入経路部７
２と、生成水放出管路６０を含んだ領域として形成され
た排ガス導入貯留室部７４とを備える。従って、排ガス
導入経路７０と生成水循環管路５０，分岐管路５２およ
び生成水放出管路６０とは、直接熱交換される。
【００２４】排ガス導入貯留室部７４と生成水貯留タン
ク６２とに亘っては、熱交換器７８が設けられている。
この熱交換器７８は、排ガス導入貯留室部７４と生成水
貯留タンク６２とに熱交換部を備え、両熱交換部の間に
熱交換媒体（オイル・フルード系又はアルコール系のク
ーラント液）の導管７９を有する。従って、この熱交換
器７８により、排ガス導入経路７０の排ガス導入貯留室
部７４と生成水貯留タンク６２とは、熱交換される。な
お、排ガス導入経路７０は、改質装置２０から離間した
適宜箇所、本実施例では気液分離装置６１の近傍に、排
ガス放出口７６を備える。
ク６２とに亘っては、熱交換器７８が設けられている。
この熱交換器７８は、排ガス導入貯留室部７４と生成水
貯留タンク６２とに熱交換部を備え、両熱交換部の間に
熱交換媒体（オイル・フルード系又はアルコール系のク
ーラント液）の導管７９を有する。従って、この熱交換
器７８により、排ガス導入経路７０の排ガス導入貯留室
部７４と生成水貯留タンク６２とは、熱交換される。な
お、排ガス導入経路７０は、改質装置２０から離間した
適宜箇所、本実施例では気液分離装置６１の近傍に、排
ガス放出口７６を備える。
【００２５】改質装置２０近傍の排ガス導入経路７０に
は、当該経路から分岐した排ガス分岐導入経路８０が設
けられており、その分岐箇所には、両経路のいずれかに
排ガスの排出先を切り換える切換バルブ８２が設けられ
ている。
は、当該経路から分岐した排ガス分岐導入経路８０が設
けられており、その分岐箇所には、両経路のいずれかに
排ガスの排出先を切り換える切換バルブ８２が設けられ
ている。
【００２６】排ガス分岐導入経路８０は、燃料電池シス
テム１０の通常運転時には改質装置２０の排ガスをシス
テム外部に導くためのものであり、経路の末端は排ガス
放出口８４とされている。また、排ガス分岐導入経路８
０の一部は、圧送ポンプ１４の下流にて改質材料供給経
路１５を取り囲む排ガス導入経路部８６とされており、
この排ガス導入経路部８６で、排ガス分岐導入経路８０
と改質材料供給経路１５とは直接熱交換される。
テム１０の通常運転時には改質装置２０の排ガスをシス
テム外部に導くためのものであり、経路の末端は排ガス
放出口８４とされている。また、排ガス分岐導入経路８
０の一部は、圧送ポンプ１４の下流にて改質材料供給経
路１５を取り囲む排ガス導入経路部８６とされており、
この排ガス導入経路部８６で、排ガス分岐導入経路８０
と改質材料供給経路１５とは直接熱交換される。
【００２７】また、燃料電池システム１０は、マイクロ
コンピュータを中心とする論理演算回路として構成され
た制御装置９０を備える。制御装置９０は、生成水貯留
タンク６２内に設置されてタンク内の水の温度を検出す
る水温センサ９２やそのほかの図示しないセンサやスイ
ッチからの信号を入力し、これら入力信号と予め設定さ
れた制御プログラムに従って圧送ポンプ１４，切換バル
ブ８２等を駆動制御する。
コンピュータを中心とする論理演算回路として構成され
た制御装置９０を備える。制御装置９０は、生成水貯留
タンク６２内に設置されてタンク内の水の温度を検出す
る水温センサ９２やそのほかの図示しないセンサやスイ
ッチからの信号を入力し、これら入力信号と予め設定さ
れた制御プログラムに従って圧送ポンプ１４，切換バル
ブ８２等を駆動制御する。
【００２８】次に、燃料電池システム１０が行なう改質
装置２０の排ガス排出処理について、図３のフローチャ
ートに基づいて説明する。図３のフローチャートは、燃
料電池システム１０の運転開始スイッチ、例えば車両の
イグニッションスイッチがＯＮされると、電源投入時の
みに実行されるＣＰＵの内部レジスタのリセット等の初
期処理に続いて実行される。まず、処理が開始される
と、水温センサ９２からの検出水温αｔを読み込み、そ
の値と所定の比較水温αとの比較を行なう（ステップＳ
１００）。この比較水温αは、生成水貯留タンク６２内
の生成水が凍結する温度（ゼロ℃）に予め設定されてい
るので、ステップＳ１００での比較により、生成水貯留
タンク６２を始めとする生成水循環管路５０，分岐管路
５２および生成水放出管路６０の生成水の水系統におけ
る凍結有無若しくは凍結の可能性の有無が判別される。
装置２０の排ガス排出処理について、図３のフローチャ
ートに基づいて説明する。図３のフローチャートは、燃
料電池システム１０の運転開始スイッチ、例えば車両の
イグニッションスイッチがＯＮされると、電源投入時の
みに実行されるＣＰＵの内部レジスタのリセット等の初
期処理に続いて実行される。まず、処理が開始される
と、水温センサ９２からの検出水温αｔを読み込み、そ
の値と所定の比較水温αとの比較を行なう（ステップＳ
１００）。この比較水温αは、生成水貯留タンク６２内
の生成水が凍結する温度（ゼロ℃）に予め設定されてい
るので、ステップＳ１００での比較により、生成水貯留
タンク６２を始めとする生成水循環管路５０，分岐管路
５２および生成水放出管路６０の生成水の水系統におけ
る凍結有無若しくは凍結の可能性の有無が判別される。
【００２９】ここで、肯定判別、即ち生成水の水系統に
て凍結がある若しくはその可能性があると判別した場合
には、切換バルブ８２に制御信号を出力して改質装置２
０の排ガスの排出先を排ガス導入経路７０に切り換える
（ステップＳ１１０）。これにより、改質装置２０から
排出される排ガスは、排ガス導入経路７０内の隅々に導
入され、排ガス導入貯留室部７４を経て排ガス放出口７
６から外部に排出される。従って、排ガス導入経路７０
の排ガス導入経路部７２で取り囲まれた生成水循環管路
５０や分岐管路５２と排ガス導入貯留室部７４における
生成水放出管路６０では、この導入された排ガスと直接
熱交換される。また、生成水貯留タンク６２では、熱交
換器７８により排ガスと熱交換される。そして、ステッ
プＳ１００で否定判別されるまで、切換バルブ８２の上
記切り換えが継続され、排ガスは排ガス導入経路７０に
導入され続ける。
て凍結がある若しくはその可能性があると判別した場合
には、切換バルブ８２に制御信号を出力して改質装置２
０の排ガスの排出先を排ガス導入経路７０に切り換える
（ステップＳ１１０）。これにより、改質装置２０から
排出される排ガスは、排ガス導入経路７０内の隅々に導
入され、排ガス導入貯留室部７４を経て排ガス放出口７
６から外部に排出される。従って、排ガス導入経路７０
の排ガス導入経路部７２で取り囲まれた生成水循環管路
５０や分岐管路５２と排ガス導入貯留室部７４における
生成水放出管路６０では、この導入された排ガスと直接
熱交換される。また、生成水貯留タンク６２では、熱交
換器７８により排ガスと熱交換される。そして、ステッ
プＳ１００で否定判別されるまで、切換バルブ８２の上
記切り換えが継続され、排ガスは排ガス導入経路７０に
導入され続ける。
【００３０】一方、ステップＳ１００で否定判別、即ち
生成水の水系統にて凍結がない若しくはその可能性がな
い或いは凍結が解消したと判別した場合には、切換バル
ブ８２に制御信号を出力して排ガスの排出先を排ガス分
岐導入経路８０に切り換える（ステップＳ１２０）。こ
れにより、排ガスは、排ガス分岐導入経路８０，排ガス
導入経路部８６に導入され、排ガス放出口８４から外部
に排出される。従って、排ガス導入経路部８６で取り囲
まれた改質材料供給経路１５では、この導入された排ガ
スと直接熱交換される。そして、ステップＳ１００での
否定判別が継続される間に亘って切換バルブ８２での切
り換え状態は上記したように維持されるので、排ガスは
排ガス分岐導入経路８０に導入され続ける。
生成水の水系統にて凍結がない若しくはその可能性がな
い或いは凍結が解消したと判別した場合には、切換バル
ブ８２に制御信号を出力して排ガスの排出先を排ガス分
岐導入経路８０に切り換える（ステップＳ１２０）。こ
れにより、排ガスは、排ガス分岐導入経路８０，排ガス
導入経路部８６に導入され、排ガス放出口８４から外部
に排出される。従って、排ガス導入経路部８６で取り囲
まれた改質材料供給経路１５では、この導入された排ガ
スと直接熱交換される。そして、ステップＳ１００での
否定判別が継続される間に亘って切換バルブ８２での切
り換え状態は上記したように維持されるので、排ガスは
排ガス分岐導入経路８０に導入され続ける。
【００３１】ところで、燃料電池システム１０の運転開
始スイッチ（イグニッションスイッチ等）のＯＮ操作と
共に、図示しない制御プログラムに従って圧送ポンプ１
４，３０はその直後から駆動され、改質装置２０の改質
器２２へはメタノールと水とが改質材料タンク１２から
供給され、加熱器２４へはメタノールタンク２８からメ
タノールが供給される。このため、改質装置２０から
は、運転当初から高温の排ガスが排出され、その排出先
は、上記したように切り換えられる。
始スイッチ（イグニッションスイッチ等）のＯＮ操作と
共に、図示しない制御プログラムに従って圧送ポンプ１
４，３０はその直後から駆動され、改質装置２０の改質
器２２へはメタノールと水とが改質材料タンク１２から
供給され、加熱器２４へはメタノールタンク２８からメ
タノールが供給される。このため、改質装置２０から
は、運転当初から高温の排ガスが排出され、その排出先
は、上記したように切り換えられる。
【００３２】以上説明した実施例の燃料電池システム１
０では、システムの運転開始当初に水温センサ９２の検
出水温から水の凍結がある或いは凍結の可能性がある場
合には、排ガス導入経路７０に改質装置２０からの排ガ
スを導入し、生成水が通過する生成水放出管路６０，生
成水循環管路５０および分岐管路５２と生成水が貯留さ
れる生成水貯留タンク６２の水系統を、排ガスとの間で
熱交換可能とする。従って、実施例の燃料電池システム
１０では、システムの停止期間中に生成水の水系統にて
凍結が起きても、排ガスの熱エネルギを水系統に与えて
凍結を速やかに解消する。この結果、本実施例の燃料電
池システム１０によれば、凍結による水系統の管路の閉
塞等の速やかな解消を通して燃料電池４０の外部に生成
水を即座に放出できるので、始動時からのカソード４０
ｃでの電極反応の円滑な進行を通して燃料電池システム
１０の始動性を向上させることができる。
０では、システムの運転開始当初に水温センサ９２の検
出水温から水の凍結がある或いは凍結の可能性がある場
合には、排ガス導入経路７０に改質装置２０からの排ガ
スを導入し、生成水が通過する生成水放出管路６０，生
成水循環管路５０および分岐管路５２と生成水が貯留さ
れる生成水貯留タンク６２の水系統を、排ガスとの間で
熱交換可能とする。従って、実施例の燃料電池システム
１０では、システムの停止期間中に生成水の水系統にて
凍結が起きても、排ガスの熱エネルギを水系統に与えて
凍結を速やかに解消する。この結果、本実施例の燃料電
池システム１０によれば、凍結による水系統の管路の閉
塞等の速やかな解消を通して燃料電池４０の外部に生成
水を即座に放出できるので、始動時からのカソード４０
ｃでの電極反応の円滑な進行を通して燃料電池システム
１０の始動性を向上させることができる。
【００３３】また、生成水が通過する管路である生成水
循環管路５０，分岐管路５２および生成水放出管路６０
については、排ガス導入経路部７２を通して直接排ガス
と熱交換する。よって、これら管路では、より速やかに
凍結を解消できる。
循環管路５０，分岐管路５２および生成水放出管路６０
については、排ガス導入経路部７２を通して直接排ガス
と熱交換する。よって、これら管路では、より速やかに
凍結を解消できる。
【００３４】しかも、燃料電池システム１０では、生成
水循環管路５０，分岐管路５２等の水系統に与える熱エ
ネルギを改質装置２０からの排ガスで賄う。よって、こ
の燃料電池システム１０によれば、別個の熱源の省略を
通した構成の簡略化と、システムの熱効率の向上とを図
ることができる。更には、排ガスによる解凍の間におけ
る駆動機器は圧送ポンプ１４，３０と切換バルブ８２に
過ぎない。よって、燃料電池システム１０によれば、運
転停止期間中にバッテリの放電が進んでその残存電気量
が少ない場合でも、これら機器の駆動と排ガスによる解
凍により、確実に且つ早期の内に燃料電池４０、延いて
は燃料電池システム１０を始動することができる。
水循環管路５０，分岐管路５２等の水系統に与える熱エ
ネルギを改質装置２０からの排ガスで賄う。よって、こ
の燃料電池システム１０によれば、別個の熱源の省略を
通した構成の簡略化と、システムの熱効率の向上とを図
ることができる。更には、排ガスによる解凍の間におけ
る駆動機器は圧送ポンプ１４，３０と切換バルブ８２に
過ぎない。よって、燃料電池システム１０によれば、運
転停止期間中にバッテリの放電が進んでその残存電気量
が少ない場合でも、これら機器の駆動と排ガスによる解
凍により、確実に且つ早期の内に燃料電池４０、延いて
は燃料電池システム１０を始動することができる。
【００３５】また、燃料電池システム１０によれば、生
成水放出管路６０等の上記管路や生成水貯留タンク６２
での凍結の速やかな解消により、生成水貯留タンク６２
内の生成水を早期のうちに改質材料タンク１２に送り出
して再利用することができる。
成水放出管路６０等の上記管路や生成水貯留タンク６２
での凍結の速やかな解消により、生成水貯留タンク６２
内の生成水を早期のうちに改質材料タンク１２に送り出
して再利用することができる。
【００３６】更に、燃料電池システム１０では、生成水
循環管路５０等の水系統における凍結が解消されたり凍
結が起きていないような場合には、換言すれば燃料電池
４０を始めとする燃料電池システム１０の定常運転時に
は、排ガス分岐導入経路８０の排ガス導入経路部８６を
介した排ガスとの熱交換により、改質材料供給経路１５
内のメタノールおよび水を改質器２２に到る前に予め昇
温する。従って、燃料電池システム１０によれば、改質
器２２におけるメタノールの改質反応の円滑な進行を通
して改質器２２での反応効率、延いてはシステムの運転
効率を向上することができる。
循環管路５０等の水系統における凍結が解消されたり凍
結が起きていないような場合には、換言すれば燃料電池
４０を始めとする燃料電池システム１０の定常運転時に
は、排ガス分岐導入経路８０の排ガス導入経路部８６を
介した排ガスとの熱交換により、改質材料供給経路１５
内のメタノールおよび水を改質器２２に到る前に予め昇
温する。従って、燃料電池システム１０によれば、改質
器２２におけるメタノールの改質反応の円滑な進行を通
して改質器２２での反応効率、延いてはシステムの運転
効率を向上することができる。
【００３７】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。
【００３８】例えば、改質材料タンク１２に替えてメタ
ノールタンクと水タンクとを用い、これら各タンクから
改質装置２０にメタノールと水とを供給する構成を採る
こともできる。この場合であっても、それぞれのタンク
から改質装置２０に到る管路を排ガスにて暖めれば、改
質反応に関与するメタノールと水とを予め昇温でき改質
反応の効率を高めることができる。
ノールタンクと水タンクとを用い、これら各タンクから
改質装置２０にメタノールと水とを供給する構成を採る
こともできる。この場合であっても、それぞれのタンク
から改質装置２０に到る管路を排ガスにて暖めれば、改
質反応に関与するメタノールと水とを予め昇温でき改質
反応の効率を高めることができる。
【００３９】また、排ガス導入経路７０を、生成水貯留
タンク６２を螺旋状に取り囲み当該タンクと直接熱交換
する排ガス導入螺旋経路を有するものとすることもでき
る。このようにすれば、熱交換器７８が不要となり、部
品点数の低減とそれに伴うコスト低減、延いては軽量化
が可能である。
タンク６２を螺旋状に取り囲み当該タンクと直接熱交換
する排ガス導入螺旋経路を有するものとすることもでき
る。このようにすれば、熱交換器７８が不要となり、部
品点数の低減とそれに伴うコスト低減、延いては軽量化
が可能である。
【００４０】また、切換バルブ８２を水温センサ９２の
検出した生成水貯留タンク６２内の水温で切り換え制御
するよう構成したが、これに限るわけではない。例え
ば、燃料電池システム１０周辺の環境温度（大気温度）
を検出し、その温度に応じて切換バルブ８２を切り換え
制御する構成を採ることもできる。更には、運転者等が
操作するマニュアルスイッチ（例えば、生成水の凍結が
予想される際に運転者等によりＯＮとされるスイッチ）
の操作状況に応じて切換バルブ８２を切り換え制御する
構成を採ることもできる。
検出した生成水貯留タンク６２内の水温で切り換え制御
するよう構成したが、これに限るわけではない。例え
ば、燃料電池システム１０周辺の環境温度（大気温度）
を検出し、その温度に応じて切換バルブ８２を切り換え
制御する構成を採ることもできる。更には、運転者等が
操作するマニュアルスイッチ（例えば、生成水の凍結が
予想される際に運転者等によりＯＮとされるスイッチ）
の操作状況に応じて切換バルブ８２を切り換え制御する
構成を採ることもできる。
【００４１】また、生成水の凍結の有無等を判別する際
の比較水温αは、ゼロ℃に固定する必要はなく、燃料電
池システム１０の使用環境の大気圧等に応じて可変とす
るよう構成することもできる。更には、燃料電池システ
ム１０では、比較水温αとの比較結果に応じて切換バル
ブ８２を切り換え制御し排ガスの排出先を切り換えるよ
う構成したが、排ガスを始動当初から引き続き排ガス導
入経路７０にのみ導入するようにして、排ガスとの熱交
換を生成水循環管路５０，分岐管路５２，生成水貯留タ
ンク６２等の生成水の水系統のみについて常時おこなう
構成を採ることもできる。
の比較水温αは、ゼロ℃に固定する必要はなく、燃料電
池システム１０の使用環境の大気圧等に応じて可変とす
るよう構成することもできる。更には、燃料電池システ
ム１０では、比較水温αとの比較結果に応じて切換バル
ブ８２を切り換え制御し排ガスの排出先を切り換えるよ
う構成したが、排ガスを始動当初から引き続き排ガス導
入経路７０にのみ導入するようにして、排ガスとの熱交
換を生成水循環管路５０，分岐管路５２，生成水貯留タ
ンク６２等の生成水の水系統のみについて常時おこなう
構成を採ることもできる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項４のいずれか記載の燃料電池システムでは、電極反応
に伴う生成水を燃料電池外に導く水系統において生成水
の凍結が起きても、水系統に熱エネルギを与えることで
速やかにその凍結状態を解消する。この結果、請求項１
ないし請求項４のいずれか記載の燃料電池システムによ
れば、凍結による水系統の管路の閉塞等の速やかな解消
を通して燃料電池の外部に生成水を即座に放出できるの
で、始動時からのカソードでの電極反応の円滑な進行を
通して燃料電池システムの始動性を向上させることがで
きる。
項４のいずれか記載の燃料電池システムでは、電極反応
に伴う生成水を燃料電池外に導く水系統において生成水
の凍結が起きても、水系統に熱エネルギを与えることで
速やかにその凍結状態を解消する。この結果、請求項１
ないし請求項４のいずれか記載の燃料電池システムによ
れば、凍結による水系統の管路の閉塞等の速やかな解消
を通して燃料電池の外部に生成水を即座に放出できるの
で、始動時からのカソードでの電極反応の円滑な進行を
通して燃料電池システムの始動性を向上させることがで
きる。
【００４３】請求項２ないし請求項４のいずれか記載の
燃料電池システムでは、水系統に与える熱エネルギを改
質装置での改質反応に伴う排ガスで賄う。よって、請求
項２ないし請求項４のいずれか記載の燃料電池システム
によれば、別個の熱源の省略を通した構成の簡略化と、
システムの熱効率の向上とを図ることができる。
燃料電池システムでは、水系統に与える熱エネルギを改
質装置での改質反応に伴う排ガスで賄う。よって、請求
項２ないし請求項４のいずれか記載の燃料電池システム
によれば、別個の熱源の省略を通した構成の簡略化と、
システムの熱効率の向上とを図ることができる。
【００４４】請求項３記載の燃料電池システムによれ
ば、凍結による生成水の水循環系の速やかな凍結状態の
解消を通して早期に水循環を確保でき、早期のうちに生
成水の再利用を図ることができる。
ば、凍結による生成水の水循環系の速やかな凍結状態の
解消を通して早期に水循環を確保でき、早期のうちに生
成水の再利用を図ることができる。
【００４５】請求項４記載の燃料電池システムでは、水
系統の凍結の可能性の有無に応じて排ガスの排出先を切
り換えて、排ガスの有する熱エネルギの供給先を、生成
水の水系統と排ガスをシステム外部に導く外部解放系の
いずれかとする。よって、請求項４記載の燃料電池シス
テムによれば、凍結状態の速やかな解消を通して燃燃料
電池システムの始動性を向上できるばかりか、外部解放
系での熱エネルギの有効利用を図ることができる。
系統の凍結の可能性の有無に応じて排ガスの排出先を切
り換えて、排ガスの有する熱エネルギの供給先を、生成
水の水系統と排ガスをシステム外部に導く外部解放系の
いずれかとする。よって、請求項４記載の燃料電池シス
テムによれば、凍結状態の速やかな解消を通して燃燃料
電池システムの始動性を向上できるばかりか、外部解放
系での熱エネルギの有効利用を図ることができる。
【図１】実施例の燃料電池システム１０の構成の概略を
例示するブロック図。
例示するブロック図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】燃料電池システム１０が行なう改質装置２０の
排ガス排出処理を表わすフローチャート。
排ガス排出処理を表わすフローチャート。
１０…燃料電池システム １２…改質材料タンク １４，３０…圧送ポンプ １５…改質材料供給経路 ２０…改質装置 ２２…改質器 ２４…加熱器 ２６…余剰ガス還流管路 ２８…メタノールタンク ４０…燃料電池 ４０ａ…固体高分子電解質膜 ４０ｂ…アノード ４０ｃ…カソード ４２…酸素ガス供給管路 ４４…水素ガス供給管路 ４６…ＣＯシフト器 ４８…ＣＯ変成器 ５０…生成水循環管路 ５２…分岐管路 ５４…ポンプ ５６…空気導入管 ６０…生成水放出管路 ６１…気液分離装置 ６２…生成水貯留タンク ６３…解放管 ６４…ポンプ ７０…排ガス導入経路 ７２…排ガス導入経路部 ７４…排ガス導入貯留室部 ７６…排ガス放出口 ７８…熱交換器 ７９…導管 ８０…排ガス分岐導入経路 ８２…切換バルブ ８４…排ガス放出口 ８６…排ガス導入経路部 ９０…制御装置 ９２…水温センサ
Claims (4)
- 【請求項１】 水素リッチガスと酸素含有ガスとを燃料
ガスとして供給を受け電極反応を起こす燃料電池を有す
る燃料電池システムであって、 前記燃料電池の少なくとも始動時には、熱エネルギを放
出する熱源と、 前記電極反応に伴う生成水を前記燃料電池外に導く水系
統とを有し、 前記熱源を、前記水系統との間で熱交換可能に備えてな
ることを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項２】 炭化水素化合物と水との供給を受け、該
供給を受けた炭化水素化合物を改質反応に供して水素リ
ッチガスを生成する改質装置と、該生成した水素リッチ
ガスと酸素含有ガスとを燃料ガスとして供給を受け電極
反応を起こす燃料電池とを有する燃料電池システムであ
って、 前記改質反応に伴う前記改質装置の排ガスを該改質装置
外に導く排出系統と、 前記電極反応に伴う生成水を前記燃料電池外に導く水系
統とを備え、 前記排出系統は、前記水系統との間で熱交換を行なう熱
交換部を有することを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項３】 請求項２記載の燃料電池システムであっ
て、 前記水系統は、前記生成水を貯留する生成水貯留部と、
前記燃料電池から該生成水貯留部までの第１水系統部
と、前記生成水貯留部から前記改質装置までの第２水系
統部とを有する水循環系である燃料電池システム。 - 【請求項４】 請求項２又は請求項３記載の燃料電池シ
ステムであって、 更に、 前記排出系統に設けられ、前記改質装置からの前記排ガ
スの排出先を、前記排ガスをシステム外部に導く外部解
放系と前記熱交換部のいずれかに切り換える切換手段
と、 前記水系統における水の凍結の可能性を判定する凍結判
定手段と、 該判定結果に応じて、前記切換手段を切換制御する制御
手段とを備えた燃料電池システム。
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