JPH08339816A - 自動車用発電装置 - Google Patents
自動車用発電装置Info
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- JPH08339816A JPH08339816A JP7168095A JP16809595A JPH08339816A JP H08339816 A JPH08339816 A JP H08339816A JP 7168095 A JP7168095 A JP 7168095A JP 16809595 A JP16809595 A JP 16809595A JP H08339816 A JPH08339816 A JP H08339816A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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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
- H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
- H01M8/182—Regeneration by thermal means
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- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車のエンジン冷却水の廃熱の有効利用を
図り、在来のオルタネータに代替して、あるいは各種電
装機器等の補助電源として使用可能な小型の自動車用燃
料装置を提供する。 【構成】 有機化合物液を収容してその沸点以上に加熱
することにより気化させると同時に脱水素触媒との接触
により水素ガスを含む混合ガスを生成する水素生成器７
と、混合ガスを冷却して水素ガスと有機化合物液とに分
離する水素分離器３とを有し、水素分離器で分離された
水素ガスを燃料電池１０の水素極１２に供給するととも
に、水素ガス分離後の有機化合物液を燃料電池の燃料極
１３に供給するものであって、水素生成器における熱源
としてエンジン冷却水の廃熱を利用し、かつ、水素分離
器をラジエータ内に配置して混合ガスを冷却する。水素
生成器に、ラジエータにより冷却された後のエンジン冷
却水を通過せしめて、その廃熱で有機化合物液を加熱す
る。
図り、在来のオルタネータに代替して、あるいは各種電
装機器等の補助電源として使用可能な小型の自動車用燃
料装置を提供する。 【構成】 有機化合物液を収容してその沸点以上に加熱
することにより気化させると同時に脱水素触媒との接触
により水素ガスを含む混合ガスを生成する水素生成器７
と、混合ガスを冷却して水素ガスと有機化合物液とに分
離する水素分離器３とを有し、水素分離器で分離された
水素ガスを燃料電池１０の水素極１２に供給するととも
に、水素ガス分離後の有機化合物液を燃料電池の燃料極
１３に供給するものであって、水素生成器における熱源
としてエンジン冷却水の廃熱を利用し、かつ、水素分離
器をラジエータ内に配置して混合ガスを冷却する。水素
生成器に、ラジエータにより冷却された後のエンジン冷
却水を通過せしめて、その廃熱で有機化合物液を加熱す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用発電装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】エンジンを搭載する自動車における発電
装置には、一般に、オルタネータ（交流発電機）が用い
られている。オルタネータは、エンジン出力の一部を利
用して発電するもので、得られた電力はバッテリに蓄電
され、必要に応じてエンジンや各種電装機器に供給され
る。
装置には、一般に、オルタネータ（交流発電機）が用い
られている。オルタネータは、エンジン出力の一部を利
用して発電するもので、得られた電力はバッテリに蓄電
され、必要に応じてエンジンや各種電装機器に供給され
る。
【０００３】また、エンジンの冷却系においては、ラジ
エータが一般に用いられている。ラジエータは、エンジ
ンで熱せられた冷却液を複数のウォーターチューブに分
流させて放熱面積を増大し、走行による風やファンによ
る風を利用して、その熱を空気中に放熱するものであ
り、かくして冷却された冷却水がポンプを介してエンジ
ン内に循環供給される。
エータが一般に用いられている。ラジエータは、エンジ
ンで熱せられた冷却液を複数のウォーターチューブに分
流させて放熱面積を増大し、走行による風やファンによ
る風を利用して、その熱を空気中に放熱するものであ
り、かくして冷却された冷却水がポンプを介してエンジ
ン内に循環供給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ベン
ゼン等の有機化合物の水素化反応により起電力を得る水
素−有機化合物型燃料電池が開発されている。
ゼン等の有機化合物の水素化反応により起電力を得る水
素−有機化合物型燃料電池が開発されている。
【０００５】たとえば、水素電極／電解質／ベンゼン電
極を積層してなる燃料電池の水素電極には水素ガスを、
ベンゼン電極にはベンゼンとシクロヘキサンとの混合液
を供給することにより、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）＋水素イ
オン＋電子→シクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１２）の水素化反
応を介して電気エネルギーを得ることができる。しかし
ながら、このような燃料電池は未だ開発段階であって実
用化されるには至っていない。
極を積層してなる燃料電池の水素電極には水素ガスを、
ベンゼン電極にはベンゼンとシクロヘキサンとの混合液
を供給することにより、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）＋水素イ
オン＋電子→シクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１２）の水素化反
応を介して電気エネルギーを得ることができる。しかし
ながら、このような燃料電池は未だ開発段階であって実
用化されるには至っていない。
【０００６】また、エンジン冷却水はエンジンからの吐
出直後は約１００℃という高温であるが、ラジエータに
おいて空気と熱交換された後に外気に排気されてしま
い、その他にはせいぜい暖房期のみにおいて室内暖房用
に利用されるにすぎず、廃熱の有効利用が不十分であっ
た。
出直後は約１００℃という高温であるが、ラジエータに
おいて空気と熱交換された後に外気に排気されてしま
い、その他にはせいぜい暖房期のみにおいて室内暖房用
に利用されるにすぎず、廃熱の有効利用が不十分であっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような従来技術の現
状に鑑みて、出願人らは、水素−有機化合物型燃料電池
を自動車用発電装置として構成することについて研究と
実験とを重ねた結果、在来のオルタネータに代えて用い
ることができ、かつ、自動車に搭載されているラジエー
タ等各種の熱交換器を利用したケミカルヒートポンプを
組み合わせてシステム構築することが可能であることを
見いだして、本発明を完成するに至ったものである。
状に鑑みて、出願人らは、水素−有機化合物型燃料電池
を自動車用発電装置として構成することについて研究と
実験とを重ねた結果、在来のオルタネータに代えて用い
ることができ、かつ、自動車に搭載されているラジエー
タ等各種の熱交換器を利用したケミカルヒートポンプを
組み合わせてシステム構築することが可能であることを
見いだして、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】すなわち、本発明の目的は、自動車のエン
ジン冷却水の廃熱の有効利用を図り、在来のオルタネー
タに代替して、あるいは各種電装機器等の補助電源とし
て使用可能な小型の自動車用燃料装置を提供することに
ある。
ジン冷却水の廃熱の有効利用を図り、在来のオルタネー
タに代替して、あるいは各種電装機器等の補助電源とし
て使用可能な小型の自動車用燃料装置を提供することに
ある。
【０００９】かかる目的を達成すべく、本発明は、有機
化合物の水素化反応により起電力を得る水素−有機化合
物型燃料電池を用いた自動車用発電装置であって、脱水
素触媒担持部を含んでおり、有機化合物液を収容してそ
の沸点以上に加熱することにより気化させて脱水素触媒
と接触させることで水素ガスを含む混合ガスを生成する
水素生成器と、混合ガスを冷却して水素ガスと有機化合
物液とに分離する水素分離器とを有し、水素分離器で分
離された水素ガスを前記燃料電池の水素極に供給すると
ともに、水素ガス分離後の有機化合物液を前記燃料電池
の燃料極に供給するものであって、前記水素生成器にお
ける熱源としてエンジン冷却水の廃熱を利用し、かつ、
前記水素分離器をラジエータ内に配置して混合ガスを冷
却することを特徴とする。
化合物の水素化反応により起電力を得る水素−有機化合
物型燃料電池を用いた自動車用発電装置であって、脱水
素触媒担持部を含んでおり、有機化合物液を収容してそ
の沸点以上に加熱することにより気化させて脱水素触媒
と接触させることで水素ガスを含む混合ガスを生成する
水素生成器と、混合ガスを冷却して水素ガスと有機化合
物液とに分離する水素分離器とを有し、水素分離器で分
離された水素ガスを前記燃料電池の水素極に供給すると
ともに、水素ガス分離後の有機化合物液を前記燃料電池
の燃料極に供給するものであって、前記水素生成器にお
ける熱源としてエンジン冷却水の廃熱を利用し、かつ、
前記水素分離器をラジエータ内に配置して混合ガスを冷
却することを特徴とする。
【００１０】水素生成器に、ラジエータにより冷却され
た後のエンジン冷却水を通過せしめて、その廃熱で有機
化合物液を加熱するように構成することができる。
た後のエンジン冷却水を通過せしめて、その廃熱で有機
化合物液を加熱するように構成することができる。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例による自動車用発電装置に
ついて、以下に図１を参照しながら説明する。
ついて、以下に図１を参照しながら説明する。
【００１２】エンジン１の高速回転により約１００℃の
高温とされた冷却水は、ラジエータ２に導入され、空気
中への放熱により熱交換されて約８０〜８５℃にまで冷
却される。ラジエータ２の構造は概して従来と同様のも
のであってよいが、後述するように、水素分離器として
の機能を兼ね備えるためのタンク３をさらに内蔵してい
る。
高温とされた冷却水は、ラジエータ２に導入され、空気
中への放熱により熱交換されて約８０〜８５℃にまで冷
却される。ラジエータ２の構造は概して従来と同様のも
のであってよいが、後述するように、水素分離器として
の機能を兼ね備えるためのタンク３をさらに内蔵してい
る。
【００１３】エンジン１とラジエータ２との間には制御
バルブ４が設けられ、室内暖房使用時には、エンジン冷
却水をまずヒータコア５で熱交換してその熱量の約１／
３を室内暖房用に使用した後に、ラジエータ２に導入し
てさらに冷却するように構成されている。
バルブ４が設けられ、室内暖房使用時には、エンジン冷
却水をまずヒータコア５で熱交換してその熱量の約１／
３を室内暖房用に使用した後に、ラジエータ２に導入し
てさらに冷却するように構成されている。
【００１４】なお、制御バルブ４には冷却水温度を検知
するための温度センサが設けられており、吐出直後の冷
却水温度が８０℃未満の場合には、室内暖房使用時であ
っても、直接ラジエータ２に導入するように制御バルブ
４の出力側を切り替えている。
するための温度センサが設けられており、吐出直後の冷
却水温度が８０℃未満の場合には、室内暖房使用時であ
っても、直接ラジエータ２に導入するように制御バルブ
４の出力側を切り替えている。
【００１５】ラジエータ２で冷却された冷却水は、次い
で、ベンゼン／シクロヘキサン混合液６を収容する水素
生成器７を通過し、冷却水ポンプ８により、エンジン１
に圧送される。
で、ベンゼン／シクロヘキサン混合液６を収容する水素
生成器７を通過し、冷却水ポンプ８により、エンジン１
に圧送される。
【００１６】以上により、エンジン冷却水の循環ライン
Ｃが形成されている。
Ｃが形成されている。
【００１７】１０は水素−ベンゼン型燃料電池であり、
電解質１１の両側に水素電極１２とベンゼン電極１３と
を接合積層して構成されている。
電解質１１の両側に水素電極１２とベンゼン電極１３と
を接合積層して構成されている。
【００１８】水素生成器７に収容されるベンゼン／シク
ロヘキサン混合液６は、ラジエータ２通過後の冷却水
（約８０〜８５℃）との熱交換により加熱される。この
冷却水を通す配管には、Ｐｔなどの脱水素触媒が担持さ
れている。ベンゼン／シクロヘキサン混合液の沸点は約
８０℃（１気圧時）であるので、この沸点以上の温度に
加熱されることによって気化するとともに、シクロヘキ
サンが触媒と接触することで、式（１）に示す脱水素反
応を受けて、ベンゼン／シクロヘキサン／水素の混合ガ
スが得られる。
ロヘキサン混合液６は、ラジエータ２通過後の冷却水
（約８０〜８５℃）との熱交換により加熱される。この
冷却水を通す配管には、Ｐｔなどの脱水素触媒が担持さ
れている。ベンゼン／シクロヘキサン混合液の沸点は約
８０℃（１気圧時）であるので、この沸点以上の温度に
加熱されることによって気化するとともに、シクロヘキ
サンが触媒と接触することで、式（１）に示す脱水素反
応を受けて、ベンゼン／シクロヘキサン／水素の混合ガ
スが得られる。
【００１９】 Ｃ６Ｈ１２ → Ｃ６Ｈ６ ＋ ３Ｈ２ （１） この混合ガスは、ラジエータ２内のタンク３に送られ
て、走行時の風やラジエータファンによる風を受けて冷
却され、水素だけを通す水素分離膜や冷却による凝縮等
により、水素ガスと液体燃料とに分離される。タンク３
においては、水素が気相に排出されると同時に、蒸気相
が冷却されてシクロヘキサンとベンゼンが凝縮されるの
で、タンク３内の分圧が高まる。分離された水素ガス
は、燃料電池１０の水素電極１２に加圧状態で供給され
る。
て、走行時の風やラジエータファンによる風を受けて冷
却され、水素だけを通す水素分離膜や冷却による凝縮等
により、水素ガスと液体燃料とに分離される。タンク３
においては、水素が気相に排出されると同時に、蒸気相
が冷却されてシクロヘキサンとベンゼンが凝縮されるの
で、タンク３内の分圧が高まる。分離された水素ガス
は、燃料電池１０の水素電極１２に加圧状態で供給され
る。
【００２０】一方、液体燃料であるベンゼン／シクロヘ
キサン混合液は、熱交換器１４を経て、燃料電池１０の
稼働温度近くまで昇温され、燃料電池１０のベンゼン電
極１３に供給される。ベンゼンの水素化反応は発熱反応
であり、燃料電池１０の稼働によりベンゼン電極１３内
の液体燃料は約２００℃にまで昇温される。昇温された
液体燃料は、熱交換器１４で８０℃近くにまで冷却され
た後、リターンポンプ１５により水素生成器５に還流さ
れる。したがって、熱交換器１４の温度は、燃料電池１
０と水素生成器５のそれぞれの稼働温度の中間温度に保
たれる。
キサン混合液は、熱交換器１４を経て、燃料電池１０の
稼働温度近くまで昇温され、燃料電池１０のベンゼン電
極１３に供給される。ベンゼンの水素化反応は発熱反応
であり、燃料電池１０の稼働によりベンゼン電極１３内
の液体燃料は約２００℃にまで昇温される。昇温された
液体燃料は、熱交換器１４で８０℃近くにまで冷却され
た後、リターンポンプ１５により水素生成器５に還流さ
れる。したがって、熱交換器１４の温度は、燃料電池１
０と水素生成器５のそれぞれの稼働温度の中間温度に保
たれる。
【００２１】次に、燃料電池１０における具体的な反応
機構について説明する。水素電極１２には、水素ガスの
イオン化を活性化する電極触媒が担持され、ベンゼン電
極１３にはベンゼンの水素化を活性化する電極触媒が担
持されている。
機構について説明する。水素電極１２には、水素ガスの
イオン化を活性化する電極触媒が担持され、ベンゼン電
極１３にはベンゼンの水素化を活性化する電極触媒が担
持されている。
【００２２】水素電極１２において、式（２）に示すよ
うに水素イオンと電子が生成する。水素イオンは親水性
の電解質１１内を、対向するベンゼン電極１３にまで伝
達され、ベンゼン電極１３において式（３）に示すよう
にベンゼンを水素化する。
うに水素イオンと電子が生成する。水素イオンは親水性
の電解質１１内を、対向するベンゼン電極１３にまで伝
達され、ベンゼン電極１３において式（３）に示すよう
にベンゼンを水素化する。
【００２３】一方、水素電極１２において生成した電子
は、図示されない外部回路を流れてベンゼン電極１３側
に流れ、式（３）の反応により起電力を得る。この反応
によって生成したシクロヘキサンは熱交換器１４を経
て、水素生成器７において再度脱水素反応を受ける。
は、図示されない外部回路を流れてベンゼン電極１３側
に流れ、式（３）の反応により起電力を得る。この反応
によって生成したシクロヘキサンは熱交換器１４を経
て、水素生成器７において再度脱水素反応を受ける。
【００２４】このように脱水素反応を受けるシクロヘキ
サンと水素化反応を受けるベンゼンの脱水素・水素化反
応対となる２種類の有機化合物を燃料として燃料電池１
０が稼働し、電力が得られる。
サンと水素化反応を受けるベンゼンの脱水素・水素化反
応対となる２種類の有機化合物を燃料として燃料電池１
０が稼働し、電力が得られる。
【００２５】 ３Ｈ２ → ６Ｈ+ ＋ ６ｅ- （２） Ｃ６Ｈ６ ＋ ６Ｈ+ ＋ ６ｅ- → Ｃ６Ｈ１２ （３） なお、シクロヘキサン／ベンゼン以外にも、脱水素・水
素化反応対として利用できる材料として、シクロヘキサ
ン／シクロヘキセン、シクロペンタン／シクロペンテ
ン、ｎ−ヘキサン／１−ヘキセン、ｎ−ヘプタン／１−
ヘプタン等は、水素化反応において式（３）の水素化反
応と同等の起電力が得られるため、本発明における燃料
として利用可能である。また、これら有機化合物以外の
無機化合物等においても脱水素・水素化反応対の組み合
わせが可能であるため、本発明に利用可能である。
素化反応対として利用できる材料として、シクロヘキサ
ン／シクロヘキセン、シクロペンタン／シクロペンテ
ン、ｎ−ヘキサン／１−ヘキセン、ｎ−ヘプタン／１−
ヘプタン等は、水素化反応において式（３）の水素化反
応と同等の起電力が得られるため、本発明における燃料
として利用可能である。また、これら有機化合物以外の
無機化合物等においても脱水素・水素化反応対の組み合
わせが可能であるため、本発明に利用可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明による発電装置、オルタネータの
代替電源として車両搭載することができるため、オルタ
ネータを廃止し、燃費向上に寄与するものと考えられ
る。
代替電源として車両搭載することができるため、オルタ
ネータを廃止し、燃費向上に寄与するものと考えられ
る。
【００２７】また、従来はほとんど有効利用が図られて
いなかったラジエータを、発電装置のケミカルヒートポ
ンプにおいて水素分離器として活用することができる。
いなかったラジエータを、発電装置のケミカルヒートポ
ンプにおいて水素分離器として活用することができる。
【００２８】さらに、エアコン等の各種電装機器やハイ
ブリッド車、電気自動車の駆動電源用の補助電源として
利用することが可能である。
ブリッド車、電気自動車の駆動電源用の補助電源として
利用することが可能である。
【図１】本発明の一実施例による自動車用発電装置の構
成を概略的に示すシステム図である。
成を概略的に示すシステム図である。
１ エンジン ２ ラジエータ ３ タンク（水素分離器） ７ 水素生成器 １０ 水素ーベンゼン型燃料電池 １１ 電解質 １２ 水素電極 １３ ベンゼン電極 １４ 熱交換器
Claims (2)
- 【請求項１】 有機化合物の水素化反応により起電力
を得る水素−有機化合物型燃料電池を用いた自動車用発
電装置であって、脱水素触媒担持部を含んでおり、有機
化合物液を収容してその沸点以上に加熱することにより
気化させて脱水素触媒と接触させることで水素ガスを含
む混合ガスを生成する水素生成器と、混合ガスを冷却し
て水素ガスと有機化合物液とに分離する水素分離器とを
有し、水素分離器で分離された水素ガスを前記燃料電池
の水素極に供給するとともに、水素ガス分離後の有機化
合物液を前記燃料電池の燃料極に供給するものであっ
て、前記水素生成器における熱源としてエンジン冷却水
の廃熱を利用し、かつ、前記水素分離器をラジエータ内
に配置して混合ガスを冷却することを特徴とする自動車
用発電装置。 - 【請求項２】 前記水素生成器に、ラジエータにより
冷却された後のエンジン冷却水を通過せしめて、その廃
熱で有機化合物液を加熱することを特徴とする請求項１
の自動車用発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7168095A JPH08339816A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 自動車用発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7168095A JPH08339816A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 自動車用発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08339816A true JPH08339816A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15861755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7168095A Pending JPH08339816A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 自動車用発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08339816A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001110437A (ja) * | 1999-10-12 | 2001-04-20 | Kansai Research Institute | 燃料電池用水素燃料供給システム |
| JP2002274804A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-25 | Sekisui Chem Co Ltd | 水素貯蔵・供給システム |
| JP2002274803A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-25 | Sekisui Chem Co Ltd | 水素貯蔵・供給システム |
| JP2002274802A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-25 | Sekisui Chem Co Ltd | 水素貯蔵・供給システム |
| JP2002274801A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-25 | Sekisui Chem Co Ltd | 水素貯蔵・供給システム |
| WO2002075131A1 (de) * | 2001-03-17 | 2002-09-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System aus verbrennungsmotor und brennstoffzelle |
| JP2010006653A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Japan Energy Corp | 水素製造方法 |
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