JPS6290874A - 燃料電池における水素貯蔵・供給方法 - Google Patents
燃料電池における水素貯蔵・供給方法Info
- Publication number
- JPS6290874A JPS6290874A JP60228940A JP22894085A JPS6290874A JP S6290874 A JPS6290874 A JP S6290874A JP 60228940 A JP60228940 A JP 60228940A JP 22894085 A JP22894085 A JP 22894085A JP S6290874 A JPS6290874 A JP S6290874A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- fuel cell
- reforming
- equipment
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- 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
-
- 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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、燃料電池における水素貯蔵・供給方法に関す
る。
る。
（従来の技術）
近年、燃料電池の実用化研究が盛んに行われておシ、将
来は発電所や送電設備の建設困難な都市部の入口密集地
域、あるいは建設費が高くつく過疎地域、離島などに適
用されることが検討されている。一方、燃料電池は、停
止時に電極の活性保持（パッシベーション）用に高純度
水素が必要であシ、現状では、高圧ボンベ等の水素貯蔵
設備を備えているが、一定期間毎に新しいボンベを持ち
込み、水素を補給する必要がある。過疎地域、離島など
では、この水素の輸送等は極めて不便で、コスト高にな
り、人口密集地域では、安全の確保に費用がかかる。
来は発電所や送電設備の建設困難な都市部の入口密集地
域、あるいは建設費が高くつく過疎地域、離島などに適
用されることが検討されている。一方、燃料電池は、停
止時に電極の活性保持（パッシベーション）用に高純度
水素が必要であシ、現状では、高圧ボンベ等の水素貯蔵
設備を備えているが、一定期間毎に新しいボンベを持ち
込み、水素を補給する必要がある。過疎地域、離島など
では、この水素の輸送等は極めて不便で、コスト高にな
り、人口密集地域では、安全の確保に費用がかかる。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、燃料電池本体の中で、水素ガスの分離・精製
・貯蔵を行うことにより、水素の輸送・供給を不要とし
、かつ、省スペースを目的としたものである。
・貯蔵を行うことにより、水素の輸送・供給を不要とし
、かつ、省スペースを目的としたものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得
る系において、燃料電池運転時には、改質によって得た
水素富化ガスの大部分を燃料電池に供給し、一部を、必
要に応じてガス精製系を経て水素吸蔵合金に吸蔵させて
貯蔵するようにし、燃料電池停止時には、該水素吸蔵合
金に吸蔵された水素を放出して燃料電池の電極の活性を
維持するようにしたことを特徴とする燃料電池における
水素貯蔵・供給方法に関する。
る系において、燃料電池運転時には、改質によって得た
水素富化ガスの大部分を燃料電池に供給し、一部を、必
要に応じてガス精製系を経て水素吸蔵合金に吸蔵させて
貯蔵するようにし、燃料電池停止時には、該水素吸蔵合
金に吸蔵された水素を放出して燃料電池の電極の活性を
維持するようにしたことを特徴とする燃料電池における
水素貯蔵・供給方法に関する。
通常・燃料電池は原料として、化石燃料（例えば、天燃
ガス、ナフサ等）を使用し、これを改質して、水素に富
んだガスから、水素を分離して、貯蔵すれば高圧ボンベ
等の水素の輸送は不必要となる。一方、水素吸蔵合金は
、選択的に水素を吸蔵し、水素の分離・精製ならびに貯
蔵を行う機能全盲し、貯蔵に際しては、高圧ポンベ等に
比べ、その水素貯蔵密度は格段に高く、極めてコンパク
トにできる。そこで、本発明は、この化石燃料の改質に
よって得られる水素と水素吸蔵合金を燃料電池に組み入
れたことを特徴とする。
ガス、ナフサ等）を使用し、これを改質して、水素に富
んだガスから、水素を分離して、貯蔵すれば高圧ボンベ
等の水素の輸送は不必要となる。一方、水素吸蔵合金は
、選択的に水素を吸蔵し、水素の分離・精製ならびに貯
蔵を行う機能全盲し、貯蔵に際しては、高圧ポンベ等に
比べ、その水素貯蔵密度は格段に高く、極めてコンパク
トにできる。そこで、本発明は、この化石燃料の改質に
よって得られる水素と水素吸蔵合金を燃料電池に組み入
れたことを特徴とする。
本発明に係る水素吸蔵合金を利用した燃料電池の水素分
離・精製・貯蔵・供給システムの７０−を、第一図に示
す。燃料電池のエネルギー源である燃料（天燃ガス、ナ
フサ他）は、ライン１より改質設備２を経て、水素に冨
んだガス３に改質される。このガス３の大部分は、燃料
電池４において、空気等の酸化材５と反応して、発電す
る。この時、水素に富んだガス３の一部をライン６から
分岐して、必要に応じてガス分離装置７を経て、水素吸
蔵合金を収納した容器８に導入する。ここで、水素ガス
は、水素吸蔵合金に吸蔵される。一方、水素以外のガス
は、ライン？、１０．１１を通って、改質設備２に送シ
、改質等の熱源他に使用する。また、ガス分離装置７に
て分離した水素以外のガスも、ライン１７ｔ−経て、改
質設備２で同様に使用される。
離・精製・貯蔵・供給システムの７０−を、第一図に示
す。燃料電池のエネルギー源である燃料（天燃ガス、ナ
フサ他）は、ライン１より改質設備２を経て、水素に冨
んだガス３に改質される。このガス３の大部分は、燃料
電池４において、空気等の酸化材５と反応して、発電す
る。この時、水素に富んだガス３の一部をライン６から
分岐して、必要に応じてガス分離装置７を経て、水素吸
蔵合金を収納した容器８に導入する。ここで、水素ガス
は、水素吸蔵合金に吸蔵される。一方、水素以外のガス
は、ライン？、１０．１１を通って、改質設備２に送シ
、改質等の熱源他に使用する。また、ガス分離装置７に
て分離した水素以外のガスも、ライン１７ｔ−経て、改
質設備２で同様に使用される。
このようにして、燃料電池運転時に水素を水素吸蔵合金
に吸蔵するが、吸蔵時、発熱を伴なうので、容器８には
、冷却媒体をライン１２゜１３全通して除熱する 一方
、燃料電池停止時には、加熱媒体をライン１４．１５に
通して水素吸蔵合金を加熱し、水素の放出を行わせる。
に吸蔵するが、吸蔵時、発熱を伴なうので、容器８には
、冷却媒体をライン１２゜１３全通して除熱する 一方
、燃料電池停止時には、加熱媒体をライン１４．１５に
通して水素吸蔵合金を加熱し、水素の放出を行わせる。
水素は、ライン９，１６を経て、燃料電池４に供給し、
電極の活性保持に使用する。この時の水素の圧力は、ラ
イン９内の検出端（ＰＴ） にて検知され、加熱媒体
の量を調節弁（ｐｃｖ）にて調節することにより、所定
の値に保持できる。
電極の活性保持に使用する。この時の水素の圧力は、ラ
イン９内の検出端（ＰＴ） にて検知され、加熱媒体
の量を調節弁（ｐｃｖ）にて調節することにより、所定
の値に保持できる。
例えば、天然ガスを原料としたリン酸型燃料電池におい
て、改質後の水素に富んだガスは、水素、濃度数十パー
セントであり、その他に、炭酸ガス、水蒸気、メタン、
−酸化炭素、イオン化合物、窒素化合物などを含む。こ
のガスの一部を水素及被合金層に通すと、水素のみ選択
的に吸蔵し、その他のガスは通過して、層外に排出され
る。こうして、水素を吸蔵した後、加熱すれば、水素吸
蔵合金は、吸蔵した水素のみ放出し、高純度の水素が得
られる。
て、改質後の水素に富んだガスは、水素、濃度数十パー
セントであり、その他に、炭酸ガス、水蒸気、メタン、
−酸化炭素、イオン化合物、窒素化合物などを含む。こ
のガスの一部を水素及被合金層に通すと、水素のみ選択
的に吸蔵し、その他のガスは通過して、層外に排出され
る。こうして、水素を吸蔵した後、加熱すれば、水素吸
蔵合金は、吸蔵した水素のみ放出し、高純度の水素が得
られる。
しかしながら、水素以外のガスには水素吸蔵合金面等に
付着などして、水、吸蔵合金の水素吸蔵性能に悪影＃を
及ぼすものもあり、これらについては、水素吸蔵合金容
器に入れる前に除去しておく方が良い。これらのガスは
、通常の方法で分離しうるものであり、例えば、ゼオラ
イト、活性アルミナ、モレキュラーシープ、各種活性炭
などの吸着材を用いる方法、水素のみを透過し、その他
のガスは透過させない薄膜による膜透過法などで容易に
分離しうる。
付着などして、水、吸蔵合金の水素吸蔵性能に悪影＃を
及ぼすものもあり、これらについては、水素吸蔵合金容
器に入れる前に除去しておく方が良い。これらのガスは
、通常の方法で分離しうるものであり、例えば、ゼオラ
イト、活性アルミナ、モレキュラーシープ、各種活性炭
などの吸着材を用いる方法、水素のみを透過し、その他
のガスは透過させない薄膜による膜透過法などで容易に
分離しうる。
水素吸蔵合金は、水素吸蔵密度が高いこと、反応熱が小
さいこと、熱伝導度が大きいことなどが容器を小さくで
きる因子であシ、選択に当っての要件であるが、冷却及
び加熱時の媒体温度及び水素吸蔵合金の作動圧力、温度
の平衡関係に二っても、選択上制限をうける。
さいこと、熱伝導度が大きいことなどが容器を小さくで
きる因子であシ、選択に当っての要件であるが、冷却及
び加熱時の媒体温度及び水素吸蔵合金の作動圧力、温度
の平衡関係に二っても、選択上制限をうける。
通常、燃料電池停止時には、システム全体から得られる
排熱源がないが、原料である天然ガスを利用し、バーナ
によυ容易に高温ガスを熱媒体として得ることができる
。したがって、相当高温まで使用できるので水素吸蔵合
金の適用作動温度域が広く、低温から高温まで使用しう
る。ここで使用しりる水素吸蔵合金は、例えば、ミツシ
ュメタル拳ニッケル系、鉄・チタン系、ランタン１ニツ
ケル系、マグネシウム・二ツケル系などの通常用いられ
る水素吸蔵合金である。
排熱源がないが、原料である天然ガスを利用し、バーナ
によυ容易に高温ガスを熱媒体として得ることができる
。したがって、相当高温まで使用できるので水素吸蔵合
金の適用作動温度域が広く、低温から高温まで使用しう
る。ここで使用しりる水素吸蔵合金は、例えば、ミツシ
ュメタル拳ニッケル系、鉄・チタン系、ランタン１ニツ
ケル系、マグネシウム・二ツケル系などの通常用いられ
る水素吸蔵合金である。
−例として、天然ガスを水蒸気により改質した水素に富
んだガス（組成： ）（２５０Ｉｎｏｔ％、Ｈ２Ｏ３０
ｍｏｔ％、 ＣＯ２１５ｍｏＡ％ 、 Ｃ！Ｈ４４ｍ
ｏｔ％、ＣＯｌ ｍｏＬ％ ）をモレキュラシープ、活
性炭などの通常の吸着剤にて処理し、これをさらに低温
下でマグネシウム・ニッケル系等の水素吸蔵合金に吸蔵
させ、これを高温下にもたらすことによυ高純度水素ガ
スが得られる。水素吸蔵合金は、水素の吸蔵のみならず
、水素のみを選択的に吸蔵するので、吸蔵時、不純ガス
をパージすることにより、高純度の水素（例えば、９９
．９９９９ｍｏｔ％以上）を得ることができる。
んだガス（組成： ）（２５０Ｉｎｏｔ％、Ｈ２Ｏ３０
ｍｏｔ％、 ＣＯ２１５ｍｏＡ％ 、 Ｃ！Ｈ４４ｍ
ｏｔ％、ＣＯｌ ｍｏＬ％ ）をモレキュラシープ、活
性炭などの通常の吸着剤にて処理し、これをさらに低温
下でマグネシウム・ニッケル系等の水素吸蔵合金に吸蔵
させ、これを高温下にもたらすことによυ高純度水素ガ
スが得られる。水素吸蔵合金は、水素の吸蔵のみならず
、水素のみを選択的に吸蔵するので、吸蔵時、不純ガス
をパージすることにより、高純度の水素（例えば、９９
．９９９９ｍｏｔ％以上）を得ることができる。
（発明の効果）
本発明によれば、燃料電池本体の中で、水素ガスの分離
・精製・貯蔵を行うことにより、水素の輸送・供給を不
要とし、かつ省スペースとすることができ、また、水素
の貯蔵に際しては、従来の高圧ボンベに比べ、水素貯蔵
密度を格段に高めることができる。
・精製・貯蔵を行うことにより、水素の輸送・供給を不
要とし、かつ省スペースとすることができ、また、水素
の貯蔵に際しては、従来の高圧ボンベに比べ、水素貯蔵
密度を格段に高めることができる。
第１図は、本発明に係る燃料電池の水素分離・精製・貯
蔵・供給システムのフローを示す９、復０代理人
内 １） 明復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫
蔵・供給システムのフローを示す９、復０代理人
内 １） 明復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫
Claims (1)
- 燃料電池用水素を化石燃料の改質によって得る系におい
て、燃料電池運転等には、改質によって得た水素富化ガ
スの大部分を燃料電池に供給し、一部を、必要に応じて
ガス精製系を経て水素吸蔵合金に吸蔵させて貯蔵するよ
うにし、燃料電池停止時には、該水素吸蔵合金に吸蔵さ
れた水素を放出して燃料電池の電極の活性を維持するよ
うにしたことを特徴とする燃料電池における水素貯蔵・
供給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228940A JPS6290874A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 燃料電池における水素貯蔵・供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228940A JPS6290874A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 燃料電池における水素貯蔵・供給方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6290874A true JPS6290874A (ja) | 1987-04-25 |
Family
ID=16884235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60228940A Pending JPS6290874A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 燃料電池における水素貯蔵・供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6290874A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03254071A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-13 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
| JP2007505443A (ja) * | 2003-06-25 | 2007-03-08 | ハイドロジェニクス コーポレイション | 燃料電池における電極の受動的ブランケット化 |
| JP2016201355A (ja) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 大阪瓦斯株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5519712A (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-12 | Fuji Electric Co Ltd | Stopping method of fuel cell |
-
1985
- 1985-10-16 JP JP60228940A patent/JPS6290874A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5519712A (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-12 | Fuji Electric Co Ltd | Stopping method of fuel cell |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03254071A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-13 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
| JP2007505443A (ja) * | 2003-06-25 | 2007-03-08 | ハイドロジェニクス コーポレイション | 燃料電池における電極の受動的ブランケット化 |
| JP2016201355A (ja) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 大阪瓦斯株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム |
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