JPWO2011142247A1 - 燃料電池装置 - Google Patents
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Abstract
水素発生部材を有する燃料電池装置であって、水素発生部材での水素の発生を促進させることができ、且つ、発電効率が良い燃料電池装置を提供する。燃料極１０２、空気極１０３、及び燃料極１０２と空気極１０３との間に狭持される電解質膜１０１を有する発電部と、前記発電部の燃料極１０２に供給するための水素を水との酸化反応により発生する水素発生部材１０４と、水素発生部材１０４を加熱するヒータ１０５と、水素発生部材１０５の温度を検出する温度センサ１０６と、温度センサ１０６の検出結果に応じて水素発生部材１０４の温度を制御する温度制御部２０とを備え、温度制御部２０が、水素発生部材１０４の温度が所定の温度以上であると判断すると、ヒータ１０５の通電を停止させる燃料電池装置。
Description
本発明は、燃料電池装置に関し、特に水素発生部材を有する燃料電池装置に関する。
近年、携帯電話、携帯型情報端末、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型オーディオ、携帯型ビジュアル機器等の携帯用電子機器の多機能化、高性能化が進展するに伴い、その駆動用電池の大容量化に対する要求が高まってきている。従来、このような携帯用電子機器の駆動用電池としては、リチウム電池やニッカド電池が用いられているが、その容量は、限界に近づいており飛躍的な増大は望めない。そこで、リチウム電池やニッカド電池に代わりエネルギー密度が高く大容量化が可能な燃料電池の開発が盛んに行われている。
燃料電池は、水素と酸素から水を生成した際に電力を取り出すものであり、原理的に取り出せる電力エネルギーの効率が高いため、省エネルギーになるだけでなく、発電時の排出物が水のみであるため、環境に優れた発電方式であり、地球規模でのエネルギーや環境問題解決の切り札として期待されている。
このような燃料電池は、典型的には、固体ポリマーイオン交換膜を用いた固体高分子電解質膜、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を用いた固体酸化物電解質膜等を燃料極（アノード）と酸化剤極（カソード）とで両側から挟み込んだものを１つのセル構成としている。そして、このような構成のセルには、燃料極に燃料ガス（例えば水素ガス）を供給する燃料ガス流路と、酸化剤極に酸化剤ガス（例えば酸素や空気）を供給する酸化剤ガス流路とが設けられ、これらの流路を介して燃料ガス、酸化剤ガスがそれぞれ燃料極、酸化剤極に供給されることにより発電が行われる。
ところが、外部から燃料が供給される燃料電池装置では、燃料（例えば水素）を供給するためのインフラ整備が必要である。また、燃料として比較的入手が容易なメタノールを用いる場合においてもその流通には年月を要するといった問題がある。
そこで、このような問題に対応するため、特許文献１では、水を反応させることで水素を発生する水素発生部材を燃料電池本体に設け、その水素発生部材で発生した水素を燃料極に供給する燃料電池システムが提案されている。この燃料電池システムでは、水素発生のために必要となる水を燃料電池本体内で発電により生成された水から賄うため、水の携行が不要となる。そして、水素発生部材で発生した水素は燃料極に供給され、発電することによって酸化剤極側に水が生成されるといった循環の利用形態になるので、外部から水素を供給することを必要とせず発電動作を持続することが可能である。
しかしながら、特許文献１で提案されている燃料電池システムは、水素発生部材を加熱する手段を有していないので、水素発生部材の温度が低い場合に水素が発生しにくいという問題を有している。
尚、特許文献２では、燃料電池の温度に応じて燃料である水素の供給圧力を制御する燃料電池システムが提案されているが、特許文献２で提案されている燃料電池システムでは、水素発生部材の温度制御に関する開示や示唆は一切ない。
本発明は、上記の状況に鑑み、水素発生部材を有する燃料電池装置であって、水素発生部材での水素の発生を促進させることができ、且つ、省エネルギーで発電効率が良い燃料電池装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明に係る燃料電池装置は、燃料極、酸化剤極、及び前記燃料極と前記酸化剤極との間に狭持される電解質を有する発電部と、前記発電部の燃料極に供給するための水素を水との酸化反応により発生する水素発生部材と、前記水素発生部材を加熱する加熱手段と、前記水素発生部材の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に応じて前記水素発生部材の温度を制御する温度制御手段とを備え、前記温度制御手段が、前記水素発生部材の温度が所定の温度以上であると判断すると、前記加熱手段の動作を停止させる構成とする。
本発明によると、水素発生部材を加熱することできるので、水素発生部材での水素の発生を促進させることができる。また、本発明によると、水素発生部材の温度が所定の温度以上であれば、水素発生部材を加熱する加熱手段の動作が停止するので、加熱手段でのエネルギー消費を抑えることができる。これにより、発電効率が向上する。
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。尚、本発明は、後述する実施形態に限られない。
＜＜本発明の一実施形態に係る燃料電池装置の概略構成＞＞
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。
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。
本発明の一実施形態に係る燃料電池装置１は、図１に示すように、燃料電池本体１０と、温度制御部２０とを備えている。尚、図１において、燃料電池本体１０は断面模式図で示し、温度制御部２０はブロック図で示す。
燃料電池本体１０は、電解質膜１０１と、燃料極１０２と、酸化剤極である空気極１０３と、水素発生部材１０４と、ヒータ１０５と、温度センサ１０６と、カバー部材１０７とを有している。また、燃料電池本体１０は、電解質膜１０１の両面に燃料極１０２と空気極１０３を接合したＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly；膜・電極接合体）構造である。
そして、燃料極１０２側には燃料極１０２に燃料ガスである水素を供給する水素発生部材１０４が設けられ、空気極１０３側には空気極１０３に酸化剤ガスである空気を供給する空気流路１０８が形成されている。本実施形態では、酸化剤ガスとして空気を用いているが、空気以外の酸素を含有するガスを酸化剤ガスとして用いることも可能である。
電解質膜１０１の材料としては、例えば、安定化イットリアジルコニウム（ＹＳＺ）を用いた固体酸化物電解質を用いることができ、また例えば、ナフィオン（デュポン社の商標）、カチオン導電性ポリマー、アニオン導電性ポリマー等の固体高分子電解質を用いることができるが、これらに限定されることなく、水素イオンを通すものや酸素イオンを通すもの、また、水酸化物イオンを通すもの等、燃料電池の電解質としての特性を満たすものであればよい。なお、本実施形態においては、電解質膜１０１として、酸素イオン又は水酸化物イオンを通す電解質、例えば安定化イットリアジルコニウム（ＹＳＺ）を用いた固体酸化物電解質を用い、発電時に燃料極１０２側に水を発生させるようにしている。この場合、発電時に燃料極１０２側に発生した水を用いた化学反応によって水素発生部材１０４から水素を発生させることができる。
電解質膜１０１は、固体酸化物電解質の場合であれば、電気化学蒸着法（ＣＶＤ−ＥＶＤ法；Chemical Vapor Deposition − Electrochemical Vapor Deposition）等を用いて形成することができ、固体高分子電解質の場合であれば、塗布法等を用いて形成することができる。
燃料極１０２、空気極１０３はそれぞれ、例えば、電解質膜１０１に接する触媒層と、その触媒層に積層された拡散電極とからなる構成にすることができる。触媒層としては、例えば白金黒或いは白金合金をカーボンブラックに担持させたもの等を用いることができる。また、燃料極１０２の拡散電極の材料としては、例えばカーボンペーパ、Ｎｉ−Ｆｅ系サーメットやＮｉ−ＹＳＺ系サーメット等を用いることができる。また、空気極１０３の拡散電極の材料としては、例えばカーボンペーパ、Ｌａ−Ｍｎ−Ｏ系化合物やＬａ−Ｃｏ−Ｃｅ系化合物等を用いることができる。
燃料極１０２、空気極１０３はそれぞれ、例えば蒸着法等を用いて形成することができる。
水素発生部材１０４としては、酸化によって水素を発生するもの（例えばＦｅやＭｇ合金等）を用いることができるが、本実施形態においては、酸化により水素を発生するＦｅを用いる。また、水素発生部材１０４は、水素を発生させるだけでなく、水素を吸蔵（吸着）できるものでもよい。水素発生部材１０４が水素を吸蔵（吸着）できるものである場合、水素発生部材１０４から水素を発生させた後、吸蔵（吸着）作業を行うことで、繰り返し水素発生部材１０４を用いることができる。燃料である水素を吸蔵できる材料としては、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｖ、Ｍｇ等を基材料とする水素吸蔵合金を用いることができる。
ここで、水素発生部材１０４の水素を放出する放出面１０４ａと燃料極１０２の水素が供給される供給面１０２ａとは互いに対向し、図示しないビーズ等のスペーサにより一定の間隔で平行に配置される。水素発生部材１０４の放出面１０４ａは水素を面状に放出し、この水素は燃料極１０２の供給面１０２ａに均一に供給される。
具体的には、水素発生部材１０４の全面（放出面１０４ａを除く）に接して配置されたヒータ１０５により、水素発生部材１０４全体の温度を一様に上昇させることで、放出面１０４ａから水素を面状に放出させることができる。これにより、水素発生部材１０４は、その放出面１０４ａの略全面から水素を燃料極１０２の供給面１０２ａの略全面に向けて放出することができる。
また、水素発生部材１０４の水素発生速度は、放出面１０４ａ上の位置に依らず、略一定になるようにすることが望ましい。具体的には熱化学平衡を用いる。水素発生部材１０４の温度を昇降させると、平衡状態からのずれに応じた水素を発生させることができるので、水素発生部材１０４全体の温度をヒータ１０５を用いて均一にすることで、場所に依らず一定の速度で水素を発生させることができる。
また、化学平衡を用いる場合、燃料極１０２と水素発生部材１０４との間の空間部１１１の電池起動時の水素濃度を場所に依らず一定にしておくことで、水素発生部材１０４の水素発生速度を一定にすることができる。これは、以下のような現象が起こることによるものである。
電池起動時の水素濃度が場所に依らず一定であれば、電極から発生する電力が一定となる。つまり、水素の消費量も場所に依らず一定となる。この場合、消費された水素によって化学平衡がずれ、そのずれ量に応じた水素が新たに水素発生部材１０４から発生する。水素の消費量が場所に依らず一定なので、水素発生部材１０４からの水素発生速度も場所に依らず一定になる。
尚、電池起動時の水素濃度を場所に依らず一定にする方法は、予め燃料極１０２と水素発生部材１０４との間の空間部１１１に水素を封入しておけばよい。封入された水素は、自然に拡散し、封入した空間部１１１内での濃度が一定になるため、水素濃度を場所に依らず一定にすることができる。
上記のように、水素発生部材１０４の水素発生速度を、放出面１０４ａ上の位置に依らず、略一定になるようにすることにより、起電力のばらつきによる出力の低下を抑えることができ、燃料効率を高めることができる。
尚、本実施形態においては、水素発生部材１０４の水素を放出する放出面１０４ａと燃料極１０２の水素が供給される供給面１０２ａとを一定の間隔で平行に配置したが、水素発生部材１０４の水素を放出する放出面１０４ａと燃料極１０２の水素が供給される供給面１０２ａとを重ねて密着させる構成としてもよい。この構成の場合、燃料電池装置の構造の簡素化及び小型化を図ることができる。
また、本実施形態においては、水素発生部材１０４を燃料電池本体１０（カバー部材１０７）に内蔵する構成としたが、水素発生部材１０４を燃料電池本体１０の外側に設け、流路で連結する構成を採用してもよい。
カバー部材１０７は燃料電池本体１０のカバー部材１０７以外の構成部品を覆うための容器であり、その空気極１０３側には、空気流路１０８に空気を供給する空気供給口１０９、余剰空気を排出する空気排出口１１０が設けられている。また、ヒータ１０５の空気極１０３側にも、同様に空気供給口１０９及び空気排出口１１０が設けられている。空気供給口１０９から空気を空気流路１０８に通すことで空気極１０３全体に空気が分散供給される。空気供給口１０９及び空気排出口１１０にはそれぞれ、図示しない開閉弁が設置されており、空気供給口１０９及び空気排出口１１０それぞれを遮断状態にすることが可能である。
温度センサ１０６は、例えば熱電対であり、水素発生部材１０４の温度を検出するために、水素発生部材１０４に近接して配置される。
燃料電池本体１０は、水素発生部材１０４から燃料極１０２に水素を供給し、空気流路１０８から空気極１０３に空気を供給することで生じる電気化学反応によって発電するものである。また、この発電動作時に、水素発生部材１０４である鉄（Ｆｅ）は酸化され酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）へと変化し、水素発生部材１０４に占める鉄（Ｆｅ）の割合が次第に低下していく。尚、発電動作の詳細は後述する。
また、温度制御部２０の詳細についても後述する。
還元制御部３０は、燃料電池本体１０の発電動作に伴い酸化が進行した水素発生部材１０４を還元させ再生するものである。具体的には、還元制御部３０は、燃料電池本体１０の発電動作時に生成された水（Ｈ２Ｏ）を燃料電池本体１０で電気分解することにより生成される水素（Ｈ２）を、酸化された水素発生部材１０４（酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）が占める割合が増加した水素発生部材１０４）に反応させて、酸化された水素発生部材１０４を還元する。
＜＜発電動作および再生動作＞＞
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。
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＞
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。
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。
その後、図２（ｂ）に示すように、空気供給口１０９及び空気排出口１１０を開け、空気流路１０８を介して空気極１０３に空気を供給すると、燃料極１０２では、空間部１１１に封入されている水素（Ｈ２）と空気極１０３でイオン化し電解質膜１０１を通過した酸素イオン（Ｏ２−）とで下記の化学反応式（１）に示す反応が生じ、電子（ｅ−）が発生し蓄積される。すなわち、燃料電池本体１０において起電力が発生し、発電動作が開始される。そして、発電動作時において燃料極１０２と空気極１０３の間に外部負荷４０を接続すると、燃料極１０２に蓄積された電子（ｅ−）は、外部負荷４０を経由して空気極１０３に流れる。これにより、外部負荷４０を駆動することができる。
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ− …（１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ− …（１）
また、発電動作時において、上記の化学反応式（１）で示したように、燃料極１０２では水（Ｈ２Ｏ）が生成される。生成された水（Ｈ２Ｏ）は空間部１１１を経由して水素発生部材１０４（Ｆｅ）に供給され、水素発生部材１０４（Ｆｅ）では、供給された水（Ｈ２Ｏ）により下記の化学反応式（２）に示す酸化反応が生じ、その酸化反応により水素（Ｈ２）を発生する。そして、発生した水素（Ｈ２）は空間部１１１を経由して燃料極１０２に供給され、燃料極１０２では、供給された水素（Ｈ２）を酸化し発電することによって再び水（Ｈ２Ｏ）が生成されるといった循環の利用形態となり発電動作が持続される。
４Ｈ２Ｏ＋３Ｆｅ→４Ｈ２＋Ｆｅ３Ｏ４ …（２）
４Ｈ２Ｏ＋３Ｆｅ→４Ｈ２＋Ｆｅ３Ｏ４ …（２）
尚、上述した発電動作時には、水素発生部材１０４は、鉄（Ｆｅ）が酸化され酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）へと変化し、水素発生部材１０４に占める鉄（Ｆｅ）の割合が次第に低下していく。
また、図２（ｂ）に示した発電動作状態から、図２（ｃ）に示すように、空気供給口１０９及び空気排出口１１０を閉じ、空気極１０３への空気の供給を停止すると、発電動作を停止させることができる。このとき、空間部１１１には、上記の化学反応式（１）及び化学反応式（２）の反応によりそれぞれ生成された水（Ｈ２Ｏ）、水素（Ｈ２）が残留する。
＜再生動作＞
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３０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）
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３０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）
そして、燃料極１０２において発生した水素（Ｈ２）は空間部１１１を経由して水素発生部材１０４に供給され、水素発生部材１０４では、供給された水素（Ｈ２）により下記の化学反応式（４）に示す還元反応が生じ、その還元反応により水素発生部材１０４中の酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）は還元され鉄（Ｆｅ）へと変化し、水素発生部材１０４に占める鉄（Ｆｅ）の割合が次第に増加し、水素発生部材１０４は再生される。
４Ｈ２＋Ｆｅ３Ｏ４→４Ｈ２Ｏ＋３Ｆｅ …（４）
４Ｈ２＋Ｆｅ３Ｏ４→４Ｈ２Ｏ＋３Ｆｅ …（４）
また、再生動作時において、上記の化学反応式（４）で示したように、水素発生部材１０４では水（Ｈ２Ｏ）が生成される。生成された水（Ｈ２Ｏ）は空間部１１１を経由して燃料極１０２に供給され、燃料極１０２では、供給された水（Ｈ２Ｏ）を電気分解することによって再び水素（Ｈ２）が生成されるといった循環の利用形態となり再生動作が持続される。
＜＜温度制御部の制御動作＞＞
次に、上記の発電動作が行われる際に実行される温度制御部２０の制御動作の詳細について、図１、図３、及び図４を用いて説明する。図３は温度制御部２０の制御動作の一例を示すフローチャートであり、図４はヒータ通電停止タイミングを示す図である。
次に、上記の発電動作が行われる際に実行される温度制御部２０の制御動作の詳細について、図１、図３、及び図４を用いて説明する。図３は温度制御部２０の制御動作の一例を示すフローチャートであり、図４はヒータ通電停止タイミングを示す図である。
温度制御部２０は、温度モニタ部２０１と、判定部２０２と、補助電源２０３と、スイッチ部２０４とを有している。温度モニタ部２０１は、温度センサ１０６の出力信号に基づいて、水素発生部材１０４の温度情報を作成し、その作成した情報を判定部２０２に送る。温度センサ１０６が熱電対である場合であれば、温度モニタ部２０１は熱電対からの電圧値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含む。判定部２０２は、例えばマイクロコンピュータで構成され、温度モニタ部２０１から送られてきた水素発生部材１０４の温度情報に基づいて、スイッチ部２０４をＯＮ／ＯＦＦ制御する。スイッチ部２０４がＯＮ状態であるとき、補助電源２０３とヒータ１０５とが電気的に接続され、ヒータ１０５が通電する。これに対して、スイッチ部２０４がＯＦＦ状態であるとき、補助電源２０３とヒータ１０５とが電気的に遮断され、ヒータ１０５が通電しない。
補助電源２０３の種類は特に限定されないが、本発明の一実施形態に係る燃料電池装置１の発電寿命が長い場合には、補助電源２０３の交換や充電が可能な構成にし、補助電源２０３の寿命も長くするようにしてもよい。
温度制御部２０が制御動作を開始すると、スイッチ部２０４がＯＮ状態になる（ステップＳ１０）。その後、判定部２０２は、温度モニタ部２０１から送られてきた水素発生部材１０４の温度情報を取得し（ステップＳ２０）、水素発生部材１０４の温度が所定の温度Ｔｐ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。したがって、判定部２０２には、所定の温度Ｔｐの設定値を記憶する記憶手段（例えば不揮発性メモリ）を設けるようにする。
水素発生部材１０４の温度が所定の温度Ｔｐ以上であると判定した場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）、判定部２０２は、スイッチ部２０４をＯＦＦ状態にし（ステップＳ４０）、その後、ステップＳ２０に移行する。
一方、水素発生部材１０４の温度が所定の温度Ｔｐ以上でないと判定した場合（ステップＳ３０のＮＯ）、判定部２０２は、スイッチ部２０４をＯＮ状態にし（ステップＳ１０）、その後、ステップＳ２０に移行する。
上記のような制御により、図４に示すように、水素発生部材１０４の温度が所定の温度Ｔｐに達すると、ヒータ１０５の通電が停止する。水素発生部材１０４としてＦｅを用いる場合、温度Ｔｐは例えば１００℃である。この時点が、ヒータ通電停止タイミングｔ１となる。そして、その後は、上記の化学反応式（２）に示す酸化反応（発熱反応）が進行して、水素発生部材１０４が自己発熱し、燃料電池本体１０が所望の電力を発電するのに十分な量の水素が発生する温度Ｔａに達する。すなわち、所定の温度Ｔｐでヒータ通電停止すると、その後、水素発生部材１０４の温度が、水素発生部材１０４の自己発熱により、燃料電池本体１０が所望の電力を発電するのに十分な量の水素が発生する温度Ｔａに達するように、所定の温度Ｔｐが設定されている。さらに、水素発生部材１０４は自己発熱により温度がＴｓに達すると、定常状態に達し、それ以上温度は上昇しなくなる。
尚、一度温度Ｔａに達していた水素発生部材１０４の温度が諸般の要因により所定の温度Ｔｐを下回ると、ヒータ１０５の通電が再開される。
上記のような制御により、水素発生部材１０４の温度を上昇させるための、ヒータ１０５の通電を最小限に抑えることができるので、本発明の一実施形態に係る燃料電池装置１は、省エネルギーで電気の利用効率を高くすることができる。
また、例えば、より早く所望の電力を得たい場合など、発電を加速する場合には、所定の温度Ｔｐの設定値を高くしてヒータ１０５への通電時間を可変するようにしてもよい。
以下、本実施形態の変形例について説明する。本実施形態においては、電解質膜１０１として固体酸化物電解質を用いて、発電の際に燃料極１０２側で水を発生させるようにする。この構成によれば、水素発生部材１０４が設けられた側で水を発生するため、装置の簡素化や小型化に有利である。一方、特開２００９−９９４９１号公報に開示された燃料電池のように、電解質膜１０１として水素イオンを通す固体高分子電解質を用いることも可能である。但し、この場合には、発電の際に空気極１０３側で水が発生されることになるため、この水を水素発生部材１０４に伝搬する流路を設ければよい。
１ 本発明の一実施形態に係る燃料電池装置
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 温度制御部
２０１ 温度モニタ部
２０２ 判定部
２０３ 補助電源
２０４ スイッチ部
３０ 還元制御部
４０ 外部負荷
５０ 外部電源
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 温度制御部
２０１ 温度モニタ部
２０２ 判定部
２０３ 補助電源
２０４ スイッチ部
３０ 還元制御部
４０ 外部負荷
５０ 外部電源
Claims (5)
- 燃料極、酸化剤極、及び前記燃料極と前記酸化剤極との間に狭持される電解質を有する発電部と、
前記発電部の燃料極に供給するための水素を水との酸化反応により発生する水素発生部材と、
前記水素発生部材を加熱する加熱手段と、
前記水素発生部材の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に応じて前記水素発生部材の温度を制御する温度制御手段とを備え、
前記温度制御手段が、前記水素発生部材の温度が所定の温度以上であると判断すると、前記加熱手段の動作を停止させることを特徴とする燃料電池装置。 - 前記電解質は、発電の際に前記燃料極側で水が生成するものであって、
前記水素発生部材は、前記燃料極側で発生された水を利用して水素を発生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２に記載の燃料電池装置。
- 前記発電部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４の何れか一項に記載の燃料電池装置。
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