JPH0529014A - 燃料電池 - Google Patents
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- JPH0529014A JPH0529014A JP3180045A JP18004591A JPH0529014A JP H0529014 A JPH0529014 A JP H0529014A JP 3180045 A JP3180045 A JP 3180045A JP 18004591 A JP18004591 A JP 18004591A JP H0529014 A JPH0529014 A JP H0529014A
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- flow rate
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- 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
- H01M8/065—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
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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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】水素貯蔵合金槽内の水素貯蔵合金から水素を放
出させるに必要な熱源を新たに設けることなく燃料電池
からの廃熱ガスを利用して効率化をはかる。 【構成】燃料電池本体の空気極からの高温の排出空気と
燃料電池本体を冷却する冷却媒体を冷却することにより
昇温した高温の冷却空気を水素貯蔵合金槽に導いて水素
貯蔵合金を加熱する熱源とし、また水素貯蔵合金槽内で
放出する水素の圧力又は水素極へ供給する水素の流量を
それぞれ所定値に制御する制御手段を設け、水素極に所
定量の水素を供給する。
出させるに必要な熱源を新たに設けることなく燃料電池
からの廃熱ガスを利用して効率化をはかる。 【構成】燃料電池本体の空気極からの高温の排出空気と
燃料電池本体を冷却する冷却媒体を冷却することにより
昇温した高温の冷却空気を水素貯蔵合金槽に導いて水素
貯蔵合金を加熱する熱源とし、また水素貯蔵合金槽内で
放出する水素の圧力又は水素極へ供給する水素の流量を
それぞれ所定値に制御する制御手段を設け、水素極に所
定量の水素を供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素貯蔵合金に貯蔵し
た水素をこの合金の加熱により放出して燃料として用い
る燃料電池に関する。
た水素をこの合金の加熱により放出して燃料として用い
る燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、一般に電解質保持層を挟持
してその両側に水素極と空気極とを配設してなる単電池
を基本単位とし、この単電池を積層し、複数の単電池ご
とに冷却板を介挿してなる燃料電池本体を備えている。
この燃料電池本体の単電池に外部より水素極には燃料で
ある水素を、空気極には酸化剤を供給すると、電気化学
反応が生じて発電する。この発電に伴い発生する熱は、
冷却板に通流し、熱交換器を介して冷却ガスにより冷却
される冷却媒体としての冷却水又は冷却空気により除熱
され、燃料電池の運転温度が保持される。ここで酸化剤
としては一般に空気中の酸素が用いられる。
してその両側に水素極と空気極とを配設してなる単電池
を基本単位とし、この単電池を積層し、複数の単電池ご
とに冷却板を介挿してなる燃料電池本体を備えている。
この燃料電池本体の単電池に外部より水素極には燃料で
ある水素を、空気極には酸化剤を供給すると、電気化学
反応が生じて発電する。この発電に伴い発生する熱は、
冷却板に通流し、熱交換器を介して冷却ガスにより冷却
される冷却媒体としての冷却水又は冷却空気により除熱
され、燃料電池の運転温度が保持される。ここで酸化剤
としては一般に空気中の酸素が用いられる。
【０００３】ところで、燃料である水素を得る方法とし
て水素製造装置を燃料電池に備える方法や水素製造装置
で製造される水素を貯槽にためて運搬して燃料電池に供
給する方法がある。この場合水素を貯槽にためる方法と
して水素ボンベに高圧で充填して、この水素ボンベから
水素を取出す等の方法があるが、水素貯蔵合金に水素を
貯め、この合金から水素を放出させて燃料電池の燃料と
する方法が知られている。
て水素製造装置を燃料電池に備える方法や水素製造装置
で製造される水素を貯槽にためて運搬して燃料電池に供
給する方法がある。この場合水素を貯槽にためる方法と
して水素ボンベに高圧で充填して、この水素ボンベから
水素を取出す等の方法があるが、水素貯蔵合金に水素を
貯め、この合金から水素を放出させて燃料電池の燃料と
する方法が知られている。
【０００４】水素貯蔵合金による水素貯蔵の特徴は、水
素が原子状態で合金を構成する金属格子中に存在するた
め、液体水素よりも高い密度での水素貯蔵が可能であ
り、このため大気圧よりもわずかに高い圧力状態下で、
安全かつ大量に貯蔵できることである。これは、従来の
一般的な貯蔵方法であるガス状態での貯蔵であるボンベ
貯蔵法にない特徴である。水素貯蔵合金の種類として
は、Ｍｇ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｍｎ系合金、Ｔｉ−Ｚｒ
系合金、Ｚｒ−Ｍｎ系合金など多くの合金が知られてい
るが、何れの場合にも水素貯蔵合金が水素を吸蔵する場
合には発熱し、放出する場合には吸熱する。この熱量
は、２４０００〜６５０００J/mol −H2である。したが
って、水素を放出するにあたってはこの熱を供給するこ
とが必要であるが、特に水素を短時間に大量に放出させ
る場合には、水素放出量に相当する上記熱量を確保する
必要がある。
素が原子状態で合金を構成する金属格子中に存在するた
め、液体水素よりも高い密度での水素貯蔵が可能であ
り、このため大気圧よりもわずかに高い圧力状態下で、
安全かつ大量に貯蔵できることである。これは、従来の
一般的な貯蔵方法であるガス状態での貯蔵であるボンベ
貯蔵法にない特徴である。水素貯蔵合金の種類として
は、Ｍｇ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｍｎ系合金、Ｔｉ−Ｚｒ
系合金、Ｚｒ−Ｍｎ系合金など多くの合金が知られてい
るが、何れの場合にも水素貯蔵合金が水素を吸蔵する場
合には発熱し、放出する場合には吸熱する。この熱量
は、２４０００〜６５０００J/mol −H2である。したが
って、水素を放出するにあたってはこの熱を供給するこ
とが必要であるが、特に水素を短時間に大量に放出させ
る場合には、水素放出量に相当する上記熱量を確保する
必要がある。
【０００５】上記の水素貯蔵合金から水素を放出して燃
料電池の燃料とする方法として、文献，Ｕ．Ｇａｂｌｅ
ｒ Ｓｃｈｉｆｆ ＆ Ｈａｆｅｎ／Ｋｏｍｍａｎｄｏ
ｂｒｕｅｃｋｅ，Ｈｅｆｔ１１／１９８８ Ｖｏｌ４０
にて燃料電池の発電時発生する熱を除熱する冷却水の熱
により水素貯蔵合金を加熱して水素を放出することが報
告されている。
料電池の燃料とする方法として、文献，Ｕ．Ｇａｂｌｅ
ｒ Ｓｃｈｉｆｆ ＆ Ｈａｆｅｎ／Ｋｏｍｍａｎｄｏ
ｂｒｕｅｃｋｅ，Ｈｅｆｔ１１／１９８８ Ｖｏｌ４０
にて燃料電池の発電時発生する熱を除熱する冷却水の熱
により水素貯蔵合金を加熱して水素を放出することが報
告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の文献では水素貯
蔵合金から水素を放出する方法として燃料電池本体を冷
却する冷却水を使用しているが、本出願人は、電気化学
反応時空気極から排出される高温の排出空気及び燃料電
池本体内の冷却板を通流する冷却媒体を冷却することに
より高温になった排出冷却ガスが通常廃ガスとして棄て
られることに着目し、これらの排出空気及び排出冷却ガ
スにより水素貯蔵合金を加熱して水素を放出させること
について検討を行なった。
蔵合金から水素を放出する方法として燃料電池本体を冷
却する冷却水を使用しているが、本出願人は、電気化学
反応時空気極から排出される高温の排出空気及び燃料電
池本体内の冷却板を通流する冷却媒体を冷却することに
より高温になった排出冷却ガスが通常廃ガスとして棄て
られることに着目し、これらの排出空気及び排出冷却ガ
スにより水素貯蔵合金を加熱して水素を放出させること
について検討を行なった。
【０００７】本発明の目的は、空気極から排出される排
出空気又は燃料電池本体を冷却する冷却媒体を冷却する
冷却ガスにより水素貯蔵合金を効率よく加熱して水素を
放出して燃料とする燃料電池を提供することである。
出空気又は燃料電池本体を冷却する冷却媒体を冷却する
冷却ガスにより水素貯蔵合金を効率よく加熱して水素を
放出して燃料とする燃料電池を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば電解質保持層と、これを挟持する水
素極と空気極とを備える単電池と、発電時発生する熱を
除熱する冷却媒体が通流する冷却板とを有する燃料電池
本体と、水素極に供給する水素を発生する水素貯蔵合金
を貯蔵し、伝熱管を内蔵する水素貯蔵合金槽と、前記冷
却媒体を冷却ガスとの熱交換により冷却する熱交換器と
を備える燃料電池において、空気極から排出される排出
酸化剤ガスの少なくとも一部を水素貯蔵合金槽の伝熱管
に通流させる排出酸化剤ガス供給系を設けるものとす
る。
に、本発明によれば電解質保持層と、これを挟持する水
素極と空気極とを備える単電池と、発電時発生する熱を
除熱する冷却媒体が通流する冷却板とを有する燃料電池
本体と、水素極に供給する水素を発生する水素貯蔵合金
を貯蔵し、伝熱管を内蔵する水素貯蔵合金槽と、前記冷
却媒体を冷却ガスとの熱交換により冷却する熱交換器と
を備える燃料電池において、空気極から排出される排出
酸化剤ガスの少なくとも一部を水素貯蔵合金槽の伝熱管
に通流させる排出酸化剤ガス供給系を設けるものとす
る。
【０００９】また上記の燃料電池において、熱交換器か
ら排出される排出冷却ガスの少なくとも一部を水素貯蔵
合金槽内の伝熱管に通流させる排出冷却ガス供給系を設
けるものとする。
ら排出される排出冷却ガスの少なくとも一部を水素貯蔵
合金槽内の伝熱管に通流させる排出冷却ガス供給系を設
けるものとする。
【００１０】なお、前記の燃料電池において、排出酸化
剤ガス供給系を経る排出酸化剤ガスの加熱により放出す
る水素の水素貯蔵合金槽内の圧力を検出する圧力検出器
と、空気極から外部に排出される排出酸化剤ガスの流量
を制御する流量調整弁と、圧力検出器での検出圧力と所
定圧力の目標値との偏差から流量調整弁を制御する制御
手段とを設けるものとする。
剤ガス供給系を経る排出酸化剤ガスの加熱により放出す
る水素の水素貯蔵合金槽内の圧力を検出する圧力検出器
と、空気極から外部に排出される排出酸化剤ガスの流量
を制御する流量調整弁と、圧力検出器での検出圧力と所
定圧力の目標値との偏差から流量調整弁を制御する制御
手段とを設けるものとする。
【００１１】また、前記燃料電池において、排出酸化剤
ガス供給系を経る排出酸化剤ガスの加熱により放出する
水素を水素貯蔵合金槽から水素極に供給する水素流量を
検出する流量検出器と、空気極から外部に排出される排
出酸化剤ガスの流量を制御する流量調整弁と、流量検出
器での検出流量と所定流量の目標値との偏差から流量調
整弁を制御する制御手段とを設けるものとする。
ガス供給系を経る排出酸化剤ガスの加熱により放出する
水素を水素貯蔵合金槽から水素極に供給する水素流量を
検出する流量検出器と、空気極から外部に排出される排
出酸化剤ガスの流量を制御する流量調整弁と、流量検出
器での検出流量と所定流量の目標値との偏差から流量調
整弁を制御する制御手段とを設けるものとする。
【００１２】また、前記の燃料電池において、排出冷却
ガス供給系を経る排出冷却ガスの加熱により放出する水
素の水素貯蔵合金槽内の圧力を検出する圧力検出器と、
熱交換器から外部に排出される排出冷却ガスの流量を制
御する流量調整弁と、圧力検出器での検出圧力と所定圧
力の目標値との偏差から流量調整弁を制御する制御手段
とを設けるものとする。
ガス供給系を経る排出冷却ガスの加熱により放出する水
素の水素貯蔵合金槽内の圧力を検出する圧力検出器と、
熱交換器から外部に排出される排出冷却ガスの流量を制
御する流量調整弁と、圧力検出器での検出圧力と所定圧
力の目標値との偏差から流量調整弁を制御する制御手段
とを設けるものとする。
【００１３】また、前記の燃料電池において、排出冷却
ガス供給系を経る排出冷却ガスの加熱により放出する水
素を水素貯蔵合金槽から水素極に供給する水素流量を検
出する流量検出器と、熱交換器から外部に排出される排
出冷却ガスの流量を制御する流量調整弁と、流量検出器
での検出流量と所定流量の目標値との偏差から流量調整
弁を制御する制御手段とを設けるものとする。
ガス供給系を経る排出冷却ガスの加熱により放出する水
素を水素貯蔵合金槽から水素極に供給する水素流量を検
出する流量検出器と、熱交換器から外部に排出される排
出冷却ガスの流量を制御する流量調整弁と、流量検出器
での検出流量と所定流量の目標値との偏差から流量調整
弁を制御する制御手段とを設けるものとする。
【００１４】
【作用】電解質保持層を挟持する水素極と空気極を有す
る単電池を積層し、複数の単電池ごとに冷却板が介挿さ
れてなる燃料電池本体は、供給される水素と酸化剤ガス
としての空気により単電池にて電気化学反応を起こして
発電する。この際発電時発生する熱は熱交換器にて冷却
ガスにより冷却された冷却媒体を冷却板に通流させるこ
とにより除熱し、燃料電池の運転温度に保持する。
る単電池を積層し、複数の単電池ごとに冷却板が介挿さ
れてなる燃料電池本体は、供給される水素と酸化剤ガス
としての空気により単電池にて電気化学反応を起こして
発電する。この際発電時発生する熱は熱交換器にて冷却
ガスにより冷却された冷却媒体を冷却板に通流させるこ
とにより除熱し、燃料電池の運転温度に保持する。
【００１５】この際空気極から排出される高温の排出空
気の少なくとも一部を排出酸化剤ガス供給系を経て水素
貯蔵合金槽内の伝熱管に通流させることにより、貯蔵さ
れた水素貯蔵合金を排出空気により加熱して水素を放出
して燃料として水素極に供給する。
気の少なくとも一部を排出酸化剤ガス供給系を経て水素
貯蔵合金槽内の伝熱管に通流させることにより、貯蔵さ
れた水素貯蔵合金を排出空気により加熱して水素を放出
して燃料として水素極に供給する。
【００１６】また冷却板を通流する冷却媒体と熱交換し
て高温になって熱交換器から排出される排出冷却ガスの
少なくとも一部を水素貯蔵合金槽の伝熱管に通流させる
ことにより、前述と同様に水素貯蔵合金から水素を放出
して燃料として水素極に供給する。
て高温になって熱交換器から排出される排出冷却ガスの
少なくとも一部を水素貯蔵合金槽の伝熱管に通流させる
ことにより、前述と同様に水素貯蔵合金から水素を放出
して燃料として水素極に供給する。
【００１７】ここで、水素極に水素貯蔵合金から放出す
る水素を供給する水素量は、水素貯蔵合金槽内の放出す
る水素の圧力を所定圧力に制御することにより所定量に
制御される。すなわち水素貯蔵合金の加熱により放出す
る水素の水素貯蔵合金槽内の圧力を圧力検出器で検出
し、この検出圧力と所定圧力の目標値との偏差から空気
極から外部に排出される排出空気量を流量調整弁により
制御することにより、排出酸化剤ガス供給系を経て水素
貯蔵合金槽内の伝熱管に流れる排出酸化剤ガス量を制御
して水素貯蔵合金を加熱して放出する水素の水素貯蔵合
金槽内の圧力を所定圧力に制御する。
る水素を供給する水素量は、水素貯蔵合金槽内の放出す
る水素の圧力を所定圧力に制御することにより所定量に
制御される。すなわち水素貯蔵合金の加熱により放出す
る水素の水素貯蔵合金槽内の圧力を圧力検出器で検出
し、この検出圧力と所定圧力の目標値との偏差から空気
極から外部に排出される排出空気量を流量調整弁により
制御することにより、排出酸化剤ガス供給系を経て水素
貯蔵合金槽内の伝熱管に流れる排出酸化剤ガス量を制御
して水素貯蔵合金を加熱して放出する水素の水素貯蔵合
金槽内の圧力を所定圧力に制御する。
【００１８】また、水素貯蔵合金槽から水素極に供給す
る水素の流量を流量検出器で検出し、この検出流量と所
定流量との目標値との偏差から空気極からの排出空気量
を前記流量調整弁を制御することにより、空気極から排
出酸化剤ガス供給系を経て水素貯蔵合金槽内の伝熱管を
流れる排出酸化剤ガスを制御して水素貯蔵合金を加熱し
て水素貯蔵合金槽から水素極に供給する水素量を所定量
に制御する。
る水素の流量を流量検出器で検出し、この検出流量と所
定流量との目標値との偏差から空気極からの排出空気量
を前記流量調整弁を制御することにより、空気極から排
出酸化剤ガス供給系を経て水素貯蔵合金槽内の伝熱管を
流れる排出酸化剤ガスを制御して水素貯蔵合金を加熱し
て水素貯蔵合金槽から水素極に供給する水素量を所定量
に制御する。
【００１９】熱交換器から排出され、排出冷却ガス系を
経る高温の冷却ガスを水素貯蔵合金槽の伝熱管に通流さ
せることにより、水素貯蔵合金を加熱して水素を放出す
る場合には、水素貯蔵合金槽内の放出する水素の圧力を
圧力検出器で検出し、この検出圧力と所定圧力の目標値
との偏差から、熱交換器から外部に排出される排出冷却
ガス量を流量調整弁により制御することにより、排出冷
却ガス供給系を経て水素貯蔵合金槽内の伝熱管に流れる
排出冷却ガス量を制御して水素貯蔵合金を加熱して放出
する水素の水素貯蔵合金槽内の圧力を所定圧力に制御す
る。
経る高温の冷却ガスを水素貯蔵合金槽の伝熱管に通流さ
せることにより、水素貯蔵合金を加熱して水素を放出す
る場合には、水素貯蔵合金槽内の放出する水素の圧力を
圧力検出器で検出し、この検出圧力と所定圧力の目標値
との偏差から、熱交換器から外部に排出される排出冷却
ガス量を流量調整弁により制御することにより、排出冷
却ガス供給系を経て水素貯蔵合金槽内の伝熱管に流れる
排出冷却ガス量を制御して水素貯蔵合金を加熱して放出
する水素の水素貯蔵合金槽内の圧力を所定圧力に制御す
る。
【００２０】また水素貯蔵合金槽から水素極に供給する
水素の流量を流量検出器で検出し、この検出流量と所定
流量の目標値との偏差から、熱交換器からの排出冷却ガ
スの流量を流量調整弁により制御することにより、熱交
換器から排出冷却ガス供給系を経る冷却ガス量を制御し
て水素貯蔵合金を加熱して放出する水素の水素極に供給
する水素量を制御する。
水素の流量を流量検出器で検出し、この検出流量と所定
流量の目標値との偏差から、熱交換器からの排出冷却ガ
スの流量を流量調整弁により制御することにより、熱交
換器から排出冷却ガス供給系を経る冷却ガス量を制御し
て水素貯蔵合金を加熱して放出する水素の水素極に供給
する水素量を制御する。
【００２１】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明の実施例１による燃料電池の系
統図である。図１において、燃料電池の燃料電池本体１
は模式的に示す水素極２，空気極３，冷却板４を備えて
構成されている。水素貯蔵合金槽６は図示しない伝熱管
を内蔵し、水素貯蔵合金が貯蔵されている。
説明する。図１は本発明の実施例１による燃料電池の系
統図である。図１において、燃料電池の燃料電池本体１
は模式的に示す水素極２，空気極３，冷却板４を備えて
構成されている。水素貯蔵合金槽６は図示しない伝熱管
を内蔵し、水素貯蔵合金が貯蔵されている。
【００２２】水素供給系７は水素貯蔵合金槽６と水素極
２とに接続して設けられ、水素貯蔵合金の加熱により放
出する水素を水素極２に供給する。なお水素供給系７に
は本発明に係る水素貯蔵合金槽６内の放出した水素の圧
力を検出する圧力検出器８が設けられている。水素排出
系９は水素極２に接続され、電気化学反応に寄与しない
水素を外部に排出する。
２とに接続して設けられ、水素貯蔵合金の加熱により放
出する水素を水素極２に供給する。なお水素供給系７に
は本発明に係る水素貯蔵合金槽６内の放出した水素の圧
力を検出する圧力検出器８が設けられている。水素排出
系９は水素極２に接続され、電気化学反応に寄与しない
水素を外部に排出する。
【００２３】空気供給系１０は送風機１１を備えて空気
極３に接続され、送風機１１の駆動により空気を空気極
３に供給する。空気排出系１２は空気極３に接続され、
空気極３から電気化学反応に寄与しない酸素を含む空気
を外部に排出する。なお空気排出系１２には本発明に係
る流量調整弁１３と、この流量調整弁１３の上流の空気
排出系１２から分岐して水素貯蔵合金槽６の図示しない
伝熱管に接続して空気極３からの排出空気を伝熱管に通
流させる排出空気供給系１４が設けられている。なお１
５はこの供給系１４の排出口である。
極３に接続され、送風機１１の駆動により空気を空気極
３に供給する。空気排出系１２は空気極３に接続され、
空気極３から電気化学反応に寄与しない酸素を含む空気
を外部に排出する。なお空気排出系１２には本発明に係
る流量調整弁１３と、この流量調整弁１３の上流の空気
排出系１２から分岐して水素貯蔵合金槽６の図示しない
伝熱管に接続して空気極３からの排出空気を伝熱管に通
流させる排出空気供給系１４が設けられている。なお１
５はこの供給系１４の排出口である。
【００２４】冷却水循環系１７は冷却板４を経由してポ
ンプ１８，熱交換器１９を備えて構成され、ポンプ１８
により冷却水を循環する。熱交換器１９は冷却板４にて
燃料電池本体１を冷却することにより高温になった冷却
水を冷却空気と熱交換して冷却する。
ンプ１８，熱交換器１９を備えて構成され、ポンプ１８
により冷却水を循環する。熱交換器１９は冷却板４にて
燃料電池本体１を冷却することにより高温になった冷却
水を冷却空気と熱交換して冷却する。
【００２５】冷却空気供給系２０は送風機２１を備えて
熱交換器１９に接続され、送風機２１の駆動により冷却
空気を熱交換器１９に供給する。冷却空気排出系２２は
熱交換器１９から冷却水との熱交換により高温になった
冷却空気を外部に排出する。
熱交換器１９に接続され、送風機２１の駆動により冷却
空気を熱交換器１９に供給する。冷却空気排出系２２は
熱交換器１９から冷却水との熱交換により高温になった
冷却空気を外部に排出する。
【００２６】このような構成により、水素貯蔵合金槽６
で後述する加熱により放出し、水素供給系７を経て燃料
電池本体１の水素極２に供給される水素と送風機１１に
より空気極３に供給される空気とにより、燃料電池本体
１は単電池にて電気化学反応を起こして発電する。この
際水素極２からは電気化学反応に寄与しない排出水素、
空気極からは電気化学反応に寄与しない酸素を含む排出
空気がそれぞれ水素排出系９，空気排出系１２を経て排
気される。
で後述する加熱により放出し、水素供給系７を経て燃料
電池本体１の水素極２に供給される水素と送風機１１に
より空気極３に供給される空気とにより、燃料電池本体
１は単電池にて電気化学反応を起こして発電する。この
際水素極２からは電気化学反応に寄与しない排出水素、
空気極からは電気化学反応に寄与しない酸素を含む排出
空気がそれぞれ水素排出系９，空気排出系１２を経て排
気される。
【００２７】発電に伴って発生する熱はポンプ１８の駆
動により冷却水循環系１７を循環する冷却水により冷却
板４にて除熱され、燃料電池の運転温度に保持される。
除熱することにより高温になった冷却水は熱交換器１９
にて送風機２１の駆動により送気される冷却空気により
冷却されて再び冷却板４に流入される。一方冷却水を冷
却することにより高温になった排出冷却空気は冷却空気
排出系２２を経て排出される。
動により冷却水循環系１７を循環する冷却水により冷却
板４にて除熱され、燃料電池の運転温度に保持される。
除熱することにより高温になった冷却水は熱交換器１９
にて送風機２１の駆動により送気される冷却空気により
冷却されて再び冷却板４に流入される。一方冷却水を冷
却することにより高温になった排出冷却空気は冷却空気
排出系２２を経て排出される。
【００２８】ところで空気極３から排出された高温の排
出空気の少なくとも一部は排出空気供給系１４を経て水
素貯蔵合金槽６の伝熱管を通流し、排出口１５から排気
される。この際水素貯蔵合金槽６内に貯蔵された水素貯
蔵合金は伝熱管を介して高温の排出空気により加熱さ
れ、この結果水素貯蔵合金からは水素を放出し、水素極
２に供給する。
出空気の少なくとも一部は排出空気供給系１４を経て水
素貯蔵合金槽６の伝熱管を通流し、排出口１５から排気
される。この際水素貯蔵合金槽６内に貯蔵された水素貯
蔵合金は伝熱管を介して高温の排出空気により加熱さ
れ、この結果水素貯蔵合金からは水素を放出し、水素極
２に供給する。
【００２９】つぎに水素極２に水素を所定量供給する制
御方法について説明する。水素貯蔵合金槽６で放出した
水素の圧力を圧力検出器８で検出し、この検出圧力の信
号を圧力調節器２５に入力し、この調節器により検出圧
力と水素の所定量を水素極２に供給するに足る所定圧力
の目標値との偏差から空気排出系１２に設けられた流量
調整弁１３を制御する。この制御により空気排出系１２
から排気される空気極３からの排出空気量を制御するこ
とにより、排出空気供給系１４を経て水素貯蔵合金槽６
の伝熱管を流れる排出空気量を制御して水素貯蔵合金を
加熱し、この結果放出される水素の圧力は所定圧力に制
御される。
御方法について説明する。水素貯蔵合金槽６で放出した
水素の圧力を圧力検出器８で検出し、この検出圧力の信
号を圧力調節器２５に入力し、この調節器により検出圧
力と水素の所定量を水素極２に供給するに足る所定圧力
の目標値との偏差から空気排出系１２に設けられた流量
調整弁１３を制御する。この制御により空気排出系１２
から排気される空気極３からの排出空気量を制御するこ
とにより、排出空気供給系１４を経て水素貯蔵合金槽６
の伝熱管を流れる排出空気量を制御して水素貯蔵合金を
加熱し、この結果放出される水素の圧力は所定圧力に制
御される。
【００３０】図２は本発明の実施例２による燃料電池の
系統図である。図２においては図１の圧力検出器８に代
えて水素供給系７を流れる水素の流量を検出する流量検
出器２７と圧力調節器２５に代えて流量調節器２８とを
設けた他は図１と同じである。
系統図である。図２においては図１の圧力検出器８に代
えて水素供給系７を流れる水素の流量を検出する流量検
出器２７と圧力調節器２５に代えて流量調節器２８とを
設けた他は図１と同じである。
【００３１】図２において水素極２に所定流量の水素を
供給するときには流量検出器２７で水素流量を検出し、
この検出流量の信号を流量調節器２８に入力し、この調
節器により検出流量と水素極へ供給する所定流量の目標
値との偏差から空気排出系１２に設けられた流量制御弁
１３を制御する。この制御により空気排出系１２から排
気される空気極３からの排出空気量を制御することによ
り、排出空気供給系１４を経て水素貯蔵合金槽６の伝熱
管を流れる排出空気量を制御して水素貯蔵合金を加熱し
て所定流量の水素を放出し水素極２に供給する。
供給するときには流量検出器２７で水素流量を検出し、
この検出流量の信号を流量調節器２８に入力し、この調
節器により検出流量と水素極へ供給する所定流量の目標
値との偏差から空気排出系１２に設けられた流量制御弁
１３を制御する。この制御により空気排出系１２から排
気される空気極３からの排出空気量を制御することによ
り、排出空気供給系１４を経て水素貯蔵合金槽６の伝熱
管を流れる排出空気量を制御して水素貯蔵合金を加熱し
て所定流量の水素を放出し水素極２に供給する。
【００３２】図３は本発明の実施例３による燃料電池の
系統図である。図３において冷却空気排出系２２に流量
調整弁３０を設け、流量調整弁３０の上流側の冷却空気
排出系２２から分岐して水素貯蔵合金槽６の伝熱管に接
続し、排出冷却空気を伝熱管に通流させる排出冷却空気
供給系３１を設け、排出空気供給系１４を取除いた他は
図１と同じである。なお３２は排出冷却空気供給系３１
の排出口である。
系統図である。図３において冷却空気排出系２２に流量
調整弁３０を設け、流量調整弁３０の上流側の冷却空気
排出系２２から分岐して水素貯蔵合金槽６の伝熱管に接
続し、排出冷却空気を伝熱管に通流させる排出冷却空気
供給系３１を設け、排出空気供給系１４を取除いた他は
図１と同じである。なお３２は排出冷却空気供給系３１
の排出口である。
【００３３】このような構成により水素貯蔵合金槽６に
貯蔵された水素貯蔵合金は、熱交換器１９にて燃料電池
本体１の冷却板４で発電時発生した熱を除熱した冷却水
を冷却したために昇温し、排出冷却空気供給系３１を経
て水素貯蔵合金槽６の伝熱管に通流する高温の排出冷却
空気の少なくとも一部により加熱されて水素を放出す
る。この水素は水素供給系７を経て燃料電池本体１の水
素極２に燃料として供給される。
貯蔵された水素貯蔵合金は、熱交換器１９にて燃料電池
本体１の冷却板４で発電時発生した熱を除熱した冷却水
を冷却したために昇温し、排出冷却空気供給系３１を経
て水素貯蔵合金槽６の伝熱管に通流する高温の排出冷却
空気の少なくとも一部により加熱されて水素を放出す
る。この水素は水素供給系７を経て燃料電池本体１の水
素極２に燃料として供給される。
【００３４】また水素極２に所定量の水素を供給すると
きには、前述と同様に圧力検出器８で検出された検出圧
力の信号が圧力調節器２５に入力され、この調節器によ
り検出圧力と所定圧力の目標値との偏差から流量調整弁
３０を制御する。この制御により冷却空気排出系２２か
ら排気される熱交換器１９からの排出冷却空気量を制御
することにより、排出冷却空気供給系３１を経て水素貯
蔵合金槽６の伝熱管を流れる排出冷却空気量を制御して
水素貯蔵合金を加熱し、この結果放出される水素の圧力
は所定圧力に制御される。
きには、前述と同様に圧力検出器８で検出された検出圧
力の信号が圧力調節器２５に入力され、この調節器によ
り検出圧力と所定圧力の目標値との偏差から流量調整弁
３０を制御する。この制御により冷却空気排出系２２か
ら排気される熱交換器１９からの排出冷却空気量を制御
することにより、排出冷却空気供給系３１を経て水素貯
蔵合金槽６の伝熱管を流れる排出冷却空気量を制御して
水素貯蔵合金を加熱し、この結果放出される水素の圧力
は所定圧力に制御される。
【００３５】図４は本発明の実施例４による燃料電池の
系統図である。図４において図３の圧力検出器８に代え
て流量検出器２７と圧力調節器２５に代えて流量調節器
２８を設けた他は図３と同じである。
系統図である。図４において図３の圧力検出器８に代え
て流量検出器２７と圧力調節器２５に代えて流量調節器
２８を設けた他は図３と同じである。
【００３６】このような構成により、燃料電池本体１の
水素極２に所定流量の水素を供給するときには水素貯蔵
合金槽６から水素供給系７を流れる水素流量を流量検出
器２７で検出した検出流量の信号を流量調節器２８に入
力し、この調節器により検出流量と所定流量の目標値と
の偏差から流量制御弁３０を制御する。この制御により
冷却空気排出系２２から排気される熱交換器１９からの
排出冷却空気量を制御することにより、排出冷却空気供
給系３１を経て水素貯蔵合金槽６の伝熱管を流れる排出
冷却空気量を制御して水素貯蔵合金を加熱して所定流量
の水素を放出して水素極２に供給する。
水素極２に所定流量の水素を供給するときには水素貯蔵
合金槽６から水素供給系７を流れる水素流量を流量検出
器２７で検出した検出流量の信号を流量調節器２８に入
力し、この調節器により検出流量と所定流量の目標値と
の偏差から流量制御弁３０を制御する。この制御により
冷却空気排出系２２から排気される熱交換器１９からの
排出冷却空気量を制御することにより、排出冷却空気供
給系３１を経て水素貯蔵合金槽６の伝熱管を流れる排出
冷却空気量を制御して水素貯蔵合金を加熱して所定流量
の水素を放出して水素極２に供給する。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば水素貯蔵合金槽に燃料電池本体の空気極から排
出される高温の排出空気又は燃料電池本体を冷却する冷
却媒体を冷却して昇温した高温の排出冷却空気を導いた
ことにより、水素貯蔵合金槽内の水素貯蔵合金を加熱し
て水素を放出して燃料電池本体の水素極に供給でき、ま
た水素貯蔵合金槽内で放出する水素の圧力又は水素極に
供給する水素流量を制御する制御手段を設けたことによ
り、放出された水素はその圧力又は流量が所定値に制御
されて水素極に供給され、燃料電池本体で発電を行なわ
せることができるので、水素貯蔵合金を加熱するのに新
しい熱源を設けることなく排出空気や排出冷却空気の廃
熱を利用でき、したがって燃料電池の効率が向上すると
いう効果がある。
によれば水素貯蔵合金槽に燃料電池本体の空気極から排
出される高温の排出空気又は燃料電池本体を冷却する冷
却媒体を冷却して昇温した高温の排出冷却空気を導いた
ことにより、水素貯蔵合金槽内の水素貯蔵合金を加熱し
て水素を放出して燃料電池本体の水素極に供給でき、ま
た水素貯蔵合金槽内で放出する水素の圧力又は水素極に
供給する水素流量を制御する制御手段を設けたことによ
り、放出された水素はその圧力又は流量が所定値に制御
されて水素極に供給され、燃料電池本体で発電を行なわ
せることができるので、水素貯蔵合金を加熱するのに新
しい熱源を設けることなく排出空気や排出冷却空気の廃
熱を利用でき、したがって燃料電池の効率が向上すると
いう効果がある。
【図１】本発明の実施例１による燃料電池の系統図
【図２】本発明の実施例２による燃料電池の系統図
【図３】本発明の実施例３による燃料電池の系統図
【図４】本発明の実施例４による燃料電池の系統図
１ 燃料電池本体
２ 水素極
３ 空気極
４ 冷却板
６ 水素貯蔵合金槽
８ 圧力検出器
１３ 流量調整弁
１４ 排出空気供給系
１９ 熱交換器
２５ 圧力調節器
２７ 流量検出器
２８ 流量調節器
３０ 流量調整弁
３１ 排出冷却空気供給系
Claims (6)
- 【請求項１】電解質保持層と、これを挟持する水素極と
空気極とを備える単電池と、発電時発生する熱を除熱す
る冷却媒体が通流する冷却板とを有する燃料電池本体
と、水素極に供給する水素を放出する水素貯蔵合金を貯
蔵し、伝熱管を内蔵する水素貯蔵合金槽と、前記冷却媒
体を冷却ガスとの熱交換により冷却する熱交換器とを備
える燃料電池において、空気極から排出される排出酸化
剤ガスの少なくとも一部を水素貯蔵合金槽内の伝熱管に
通流させる排出酸化剤ガス供給系を設けたことを特徴と
する燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池において、熱交換
器から排出される排出冷却ガスの少なくとも一部を水素
貯蔵合金槽内の伝熱管に通流させる排出冷却ガス供給系
を設けたことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項３】請求項１記載の燃料電池において、排出酸
化剤ガス供給系を経る酸化剤ガスの加熱により放出する
水素の水素貯蔵合金槽内の圧力を検出する圧力検出器
と、空気極から外部に排出される排出酸化剤ガスの流量
を制御する流量調整弁と、圧力検出器での検出圧力を所
定圧力の目標値との偏差から流量調整弁を制御する制御
手段とを設けたことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項４】請求項１記載の燃料電池において、排出酸
化剤ガス供給系を経る排出酸化剤ガスの加熱により放出
する水素を水素貯蔵合金槽から水素極に供給する水素流
量を検出する流量検出器と、空気極から外部に排出され
る排出酸化剤ガスの流量を制御する流量調整弁と、流量
検出器での検出流量と所定流量の目標値との偏差から流
量調整弁を制御する制御手段とを設けるものとする。 - 【請求項５】請求項２記載の燃料電池において、排出冷
却ガス供給系を経る排出冷却ガスの加熱により放出する
水素の水素貯蔵合金槽内の圧力を検出する圧力検出器
と、熱交換器から外部に排出される排出冷却ガスの流量
を制御する流量調整弁と、圧力検出器での検出圧力と所
定圧力の目標値の偏差から流量調整弁を制御する制御手
段とを設けたことを特徴とする燃料電池。 - 【請求項６】請求項２記載の燃料電池において、排出冷
却ガス供給系を経る排出冷却ガスの加熱により放出する
水素を水素貯蔵合金槽から水素極に供給する水素流量を
検出する流量検出器と、熱交換器から外部に排出される
排出冷却ガスの流量を制御する流量調整弁と、流量検出
器での検出流量と所定流量の目標値との偏差から流量調
整弁を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする燃
料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3180045A JPH0529014A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3180045A JPH0529014A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529014A true JPH0529014A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16076526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3180045A Pending JPH0529014A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529014A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5962155A (en) * | 1996-01-22 | 1999-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system |
| JP2000012056A (ja) * | 1998-06-26 | 2000-01-14 | Aqueous Reserch:Kk | 燃料電池システム |
| WO2002028767A1 (fr) * | 2000-10-02 | 2002-04-11 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Procede d'absorption/desorption pour alliage de stockage d'hydrogene, alliage de stockage d'hydrogene et pile a combustible faisant appel a ce procede |
| WO2002028768A1 (fr) * | 2000-10-03 | 2002-04-11 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Procede d'absorption-desorption d'alliage d'accumulation d'hydrogene, alliage accumulant l'hydrogene et pile a combustible mettant en application ce procede |
| EP1195353A4 (en) * | 1999-04-02 | 2003-01-22 | Ebara Corp | PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HYDROGEN BY GASIFICATION OF FUEL |
| US6835490B1 (en) | 1999-03-29 | 2004-12-28 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3180045A patent/JPH0529014A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5962155A (en) * | 1996-01-22 | 1999-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system |
| EP0817298A4 (en) * | 1996-01-22 | 2005-04-20 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | FUEL CELL |
| JP2000012056A (ja) * | 1998-06-26 | 2000-01-14 | Aqueous Reserch:Kk | 燃料電池システム |
| US6835490B1 (en) | 1999-03-29 | 2004-12-28 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method |
| US7094493B2 (en) | 1999-03-29 | 2006-08-22 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Hydrogen storage metal alloy, method for absorption and release of hydrogen using the said alloy and hydrogen fuel battery using the said method |
| EP1195353A4 (en) * | 1999-04-02 | 2003-01-22 | Ebara Corp | PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HYDROGEN BY GASIFICATION OF FUEL |
| WO2002028767A1 (fr) * | 2000-10-02 | 2002-04-11 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Procede d'absorption/desorption pour alliage de stockage d'hydrogene, alliage de stockage d'hydrogene et pile a combustible faisant appel a ce procede |
| JPWO2002028767A1 (ja) * | 2000-10-02 | 2004-02-12 | 株式会社東北テクノアーチ | 水素吸蔵合金の吸放出方法および水素吸蔵合金並びに該方法を用いた燃料電池 |
| JP4716304B2 (ja) * | 2000-10-02 | 2011-07-06 | 株式会社 東北テクノアーチ | 水素吸蔵合金の吸放出方法および水素吸蔵合金並びに該方法を用いた燃料電池 |
| WO2002028768A1 (fr) * | 2000-10-03 | 2002-04-11 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Procede d'absorption-desorption d'alliage d'accumulation d'hydrogene, alliage accumulant l'hydrogene et pile a combustible mettant en application ce procede |
| JPWO2002028768A1 (ja) * | 2000-10-03 | 2004-02-12 | 株式会社東北テクノアーチ | 水素吸蔵合金の水素吸放出方法および該方法を用いた燃料電池 |
| JP4716305B2 (ja) * | 2000-10-03 | 2011-07-06 | 株式会社 東北テクノアーチ | 水素吸蔵合金の水素吸放出方法および該方法を用いた燃料電池 |
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