JPWO2011135932A1 - 燃料電池装置 - Google Patents
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Abstract
Description
4H2O+3Fe→4H2+Fe3O4 …(2)
最初に、本発明の一実施形態に係る燃料電池装置の概略構成について図1を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る燃料電池装置の概略構成を示す模式図である。
次に、本発明の一実施形態に係る燃料電池装置1で行われる発電動作及び再生(還元)動作の詳細について図2を用いて説明する。尚、図2において図1と同一の部分には同一の符号を付す。図2(a)〜図2(d)は、本発明の一実施形態に係る燃料電池装置1で行われる発電動作及び再生動作の流れを示す模式図である。
発電動作の前状態では、図2(a)に示すように、空気供給口109及び空気排出口110がともに閉じられており、燃料電池本体10の空間部111には、水素(H2)が封入されている。
H2+O2-→H2O+2e- …(1)
4H2O+3Fe→4H2+Fe3O4 …(2)
図2(c)に示した発電動作停止状態から、図2(d)に示すように、還元制御部20により燃料電池本体10の燃料極102と空気極103の間に電圧を印加し通電すると、燃料極102では、空間部111に残留している水(H2O)と通電により供給された電子(e-)とで下記の化学反応式(3)に示す電気分解が生じ、その電気分解により水素(H2)が発生する。
H2O+2e-→H2+O2- …(3)
4H2+Fe3O4→4H2O+3Fe …(4)
ところで、上記の再生動作においては、上記の化学反応式(4)に示す還元反応が生じている際に燃料電池本体10に流れ込む電流の大きさが重要である。
10 燃料電池本体
101 電解質膜
102 燃料極
102a 供給面
103 空気極
104 水素発生部材
104a 放出面
105 ヒータ
106 温度センサ
107 カバー部材
108 空気流路
109 空気供給口
110 空気排出口
111 空間部
20 還元制御部
201 電圧検出部
202 電流検出部
203 判定部
204 スイッチ部
30 回生電力発生部
301 モータ
302 双方向インバータ
41 燃料電池電流−燃料電池電圧特性曲線
42 燃料電池電流−回生電力特性線
43 燃料電池電流−回収電力特性曲線
50 蓄電装置
501 スイッチ部
502 蓄電池
C1 容量
IFC 燃料電池電圧
LD 負荷
P1 変曲点
R1、R2 抵抗
T1 空気極側端子
T2 燃料極側端子
VA 印加電圧
VFC 燃料電池電圧
Claims (8)
- 燃料電池本体と、還元制御部とを備えた燃料電池装置であって、
前記燃料電池本体は、燃料極と、酸化剤極と、前記燃料極と前記酸化剤極との間に狭持される電解質と、発電により生成された水と反応させることにより水素を発生する水素発生部材とを有し、
前記還元制御部は、前記燃料電池装置から供給される電力によって駆動する負荷の回生時に、前記負荷で発生する回生電力を利用して、前記水素発生部材を再生することを特徴とする燃料電池装置。 - 前記還元制御部は、前記燃料電池装置から供給される電力によって駆動する負荷の回生時に、前記燃料電池本体の電圧と前記燃料電池本体に流れ込む電流とに基づいて、前記燃料電池本体に供給する電流を制御することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装置。
- 前記還元制御部は、前記燃料電池装置から供給される電力によって駆動する負荷の回生時に、前記燃料電池本体の電圧と前記燃料電池本体に流れ込む電流との積が最大になるまで、前記燃料電池本体に電流を供給し、前記燃料電池本体の電圧と前記燃料電池本体に流れ込む電流との積が最大を越えた時点で、前記燃料電池本体への電流供給を停止することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池装置。
- 前記燃料電池本体は、前記燃料極、前記酸化剤極、前記電解質、及び前記水素発生部材を内蔵するカバー部材を備えることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の燃料電池装置。
- 前記電解質が固体酸化物電解質であって、発電の際に前記燃料極側で水が生成されることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池装置。
- 前記水素発生部材の水素を放出する放出面と前記燃料極の水素が供給される供給面とが互いに対向して平行に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池装置。
- 前記水素発生部材が鉄で構成されていることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の燃料電池装置。
- 前記水素発生部材を加熱するためのヒータをさらに備えたことを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の燃料電池装置。
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