JP2000067898A - On-vehicle fuel cell system - Google Patents

On-vehicle fuel cell system

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JP2000067898A
JP2000067898A JP10240747A JP24074798A JP2000067898A JP 2000067898 A JP2000067898 A JP 2000067898A JP 10240747 A JP10240747 A JP 10240747A JP 24074798 A JP24074798 A JP 24074798A JP 2000067898 A JP2000067898 A JP 2000067898A
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JP
Japan
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hydrogen
fuel cell
cell stack
hydrogen storage
reformed gas
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JP10240747A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruo Maruyama
照雄 丸山
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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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
    • H01M8/0612—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

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To substantially shorten a start time, to cope with fluctuations in load current even if the reformer is operated under a normal condition by always supplying a fixed amount of methanol and water to the reformer, and to utilize hydrogen in reformed gas. SOLUTION: This on-vehicle fuel cell system has a hydrogen storage means, occludes hydrogen, which is exhausted from a fuel cell stack 11 and is not used in a fuel cell stack 11, by using the hydrogen storage means, and discharges the hydrogen stored in the hydrogen storage means as required, in order to supply it to the fuel cell stack 11. This on-vehicle fuel cell system is also provided with a means, which has at least two or more hydrogen storage means 14, 15, occludes the hydrogen by using at least one of the hydrogen storage means, and discharges the hydrogen by using at least the other hydrogen storage means, in order to alternate a roll to absorb the hydrogen and a roll to discharge the hydrogen one by one.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は車載用燃料電池シス
テムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle fuel cell system.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、炭化水素系燃料を触媒で水素リッ
チな改質ガスに改質して、水素燃料として利用する方法
がさかんに研究されている。前記改質ガスを利用する有
力な方法として燃料電池の開発が活発化している。前記
燃料電池は、水素と酸素を使用して電気分解の逆反応で
発電する電池で、水以外の排出物がなくクリーンな発電
装置として注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, a method of reforming a hydrocarbon fuel into a hydrogen-rich reformed gas with a catalyst and using the reformed gas as a hydrogen fuel has been actively studied. Fuel cells are being actively developed as a promising method utilizing the reformed gas. The fuel cell is a battery that generates power by a reverse reaction of electrolysis using hydrogen and oxygen, and has attracted attention as a clean power generation device that has no emissions other than water.

【０００３】大気の汚染をできる限り減らすために自動
車の排ガス対策が重要になっており、その対策の一つと
して電気自動車が使用されているが、充電設備や走行距
離などの問題で普及に至っていない。水素ボンベを積載
した燃料電池も試作されているが、水素の高圧ボンベを
積載しなければならず、走行距離も十分でない問題があ
る。[0003] In order to reduce air pollution as much as possible, measures against exhaust gas from automobiles have become important, and as one of the measures, electric vehicles have been used. Not in. A fuel cell loaded with a hydrogen cylinder has also been trial manufactured, but it has to load a high-pressure cylinder of hydrogen, and there is a problem that the traveling distance is not sufficient.

【０００４】炭化水素系液体を改質器で改質した水素リ
ッチな改質ガスを燃料にした燃料電池を使用した自動車
が最も将来性のあるクリーンな自動車であると見られて
いる。炭化水素系液体としてはメタノールが最も適して
いるとされている。An automobile using a fuel cell using a hydrogen-rich reformed gas obtained by reforming a hydrocarbon liquid with a reformer as a fuel is considered to be the most promising clean automobile. It is said that methanol is most suitable as the hydrocarbon liquid.

【０００５】前記燃料電池は、二酸化炭素以外の排出物
が少なく、二酸化炭素の排出量も、発電所で電気を製造
するときに排出される二酸化炭素を考慮に入れると電気
自動車と同程度であり、地球温暖化対策にもなってい
る。[0005] The fuel cell has low emissions other than carbon dioxide, and the emission of carbon dioxide is comparable to that of an electric vehicle, taking into account the carbon dioxide emitted when producing electricity in a power plant. It is also a measure against global warming.

【０００６】定置型の燃料電池システムでは一度起動し
たら一定の発電量の定常状態で維持すればよいが、自動
車等車載用の燃料電池システムの場合は運転の状況によ
り負荷変動するため必要な発電量が変動する。最高負荷
状態近くの発電量の定常状態で運転する方法もあるが、
蓄電池に充電したとしてもエネルギーが無駄であり、燃
料が無駄になってしまう。[0006] In a stationary fuel cell system, once started, it is sufficient to maintain a steady state with a constant power generation amount. However, in the case of a fuel cell system mounted on a vehicle such as an automobile, the required power generation amount is required because the load fluctuates depending on the driving conditions. Fluctuates. There is also a method of operating in a steady state of power generation near the maximum load state,
Even if the storage battery is charged, energy is wasted and fuel is wasted.

【０００７】運転の負荷状況に応じて燃料であるメタノ
ールと水を増減し改質ガス量を増減できれば、前記負荷
状況に応じた電池出力を得ることができ効率のよい燃料
電池システムが実現できる。If the amount of reformed gas can be increased or decreased by increasing or decreasing the fuel and methanol in accordance with the operation load condition, a battery output corresponding to the load condition can be obtained, and an efficient fuel cell system can be realized.

【０００８】しかし、改質器は負荷変動に応じて改質ガ
ス量を増減させることが困難である。図５は、燃料電池
の改質器部分のシステム図であり、メタノールタンク
１、水タンク２、混合器３、改質器１０から構成されて
いる。[0008] However, it is difficult for the reformer to increase or decrease the amount of reformed gas in response to load fluctuations. FIG. 5 is a system diagram of a reformer portion of the fuel cell, and includes a methanol tank 1, a water tank 2, a mixer 3, and a reformer 10.

【０００９】前記改質器１０は、燃焼部５、蒸発部６、
改質部７、ＣＯ低減部８から構成されている。The reformer 10 includes a combustion section 5, an evaporation section 6,
It comprises a reforming section 7 and a CO reduction section 8.

【００１０】メタノールタンク１のメタノールはメタノ
ールポンプＰ２により燃焼部に送られブロワー４により
送られた空気を助燃剤にして燃焼し蒸発部６を加熱す
る。The methanol in the methanol tank 1 is sent to the combustion section by the methanol pump P2 and burns using the air sent by the blower 4 as a combustion aid to heat the evaporation section 6.

【００１１】燃料であるメタノールと水がメタノールタ
ンク１及び水タンク２からメタノールポンプＰ１及び水
ポンプＰ２により混合器３に送られ混合される。Methanol and water, which are fuels, are sent from a methanol tank 1 and a water tank 2 to a mixer 3 by a methanol pump P1 and a water pump P2 to be mixed.

【００１２】前記混合器３で混合されたメタノール・水
混合燃料はポンプＰ３により前記蒸発部６に送られ、前
記燃焼部の熱により蒸発し、エアーコンプレッサより送
られた空気と混合され前記改質部７に送られ、触媒（例
えば、Ｃｕ−Ｚｎ触媒等）により水素リッチな改質ガス
になる。The methanol / water mixed fuel mixed in the mixer 3 is sent to the evaporator 6 by a pump P3, evaporated by the heat of the combustion unit, mixed with air sent from an air compressor, and reformed. The gas is sent to the unit 7 and becomes a hydrogen-rich reformed gas by a catalyst (for example, a Cu—Zn catalyst).

【００１３】前記改質ガスはＣＯを０．３〜１％含んで
おり、そのまま燃料電池スタックに送ると該燃料電池ス
タックの電極触媒を被毒し、燃料電池の発電性能を著し
く低下させる。The reformed gas contains 0.3 to 1% of CO, and when sent to the fuel cell stack as it is, poisons the electrode catalyst of the fuel cell stack and significantly lowers the power generation performance of the fuel cell.

【００１４】そのため前記改質部７から出た改質ガスは
ＣＯ低減部８に送られ触媒（例えば、Ｐｔ触媒等）によ
りＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下にして燃料電池スタックに
送られる。For this reason, the reformed gas from the reforming section 7 is sent to a CO reducing section 8 and sent to a fuel cell stack at a CO concentration of 10 ppm or less by a catalyst (for example, a Pt catalyst).

【００１５】このように改質器１０では、まず燃料とな
るメタノールと水を燃焼部５の熱で加熱し蒸発すること
が必要であるため、負荷が増大したとき改質ガス量の増
加で対応しようとすると蒸発部６に送るメタノール及び
水を増加し燃焼部５に送るメタノール及び空気を増加さ
せても熱応答性が悪く即時には蒸発できないので一部の
燃料は液体のまま改質部７に供給され改質性能を低下さ
せてしまう。As described above, in the reformer 10, it is necessary to first heat and evaporate the methanol and water serving as the fuel by the heat of the combustion unit 5, and therefore, when the load increases, the amount of the reformed gas is increased. If this is attempted, even if the amount of methanol and water sent to the evaporating section 6 is increased and the amount of methanol and air sent to the combusting section 5 is increased, thermal responsiveness is poor and evaporation cannot be carried out immediately. The supplied reforming performance is reduced.

【００１６】逆に、負荷が減少したとき改質ガス量の減
少で対応しようとすると蒸発部６に送るメタノール及び
水を減少し燃焼部５に送るメタノール及び空気を減少さ
せても燃焼部５及び蒸発部６が熱容量を持っているため
メタノールと水が急激に温度上昇して改質部７に供給さ
れ改質性能が低下してしまう。Conversely, if the load is reduced and the amount of reformed gas is reduced, the amount of methanol and water sent to the evaporator 6 is reduced, and the amount of methanol and air sent to the combustor 5 is reduced. Since the evaporating section 6 has a heat capacity, the temperature of methanol and water rises rapidly and is supplied to the reforming section 7 to lower the reforming performance.

【００１７】また、起動時には前記改質器１０から排出
される改質ガス中のＣＯ濃度が１０ｐｐｍ以下になっ
て、前記改質ガスを燃料電池スタックに送れるようにな
るまで時間がかかるため、自動車の起動時間が長いとい
う深刻な問題がある。At the time of startup, it takes time until the CO concentration in the reformed gas discharged from the reformer 10 becomes 10 ppm or less and the reformed gas can be sent to the fuel cell stack. Has a serious problem of long startup time.

【００１８】従来技術として、特開平７−２６３００７
号公報には、一つの水素貯蔵手段を備え、該水素貯蔵手
段で燃料電池スタックから排出される未利用改質ガス中
の水素を吸蔵し、必要に応じて水素を放出して改質器の
燃焼部で燃焼させる装置が開示されている。As a prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263007
The publication has one hydrogen storage means, and the hydrogen storage means absorbs hydrogen in the unused reformed gas discharged from the fuel cell stack, releases hydrogen as necessary, and operates the reformer. An apparatus for burning in a combustion section is disclosed.

【００１９】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は燃料電池スタックから排出される未利用改質ガス中
の水素を有効に利用する手段であるが、前記水素貯蔵手
段に貯蔵された水素を改質器の燃焼に利用する構成であ
るので燃料電池システムの起動時間を大幅に短縮するこ
とはできない。However, the prior art is a means for effectively utilizing the hydrogen in the unused reformed gas discharged from the fuel cell stack, but the hydrogen stored in the hydrogen storage means is modified. Since the fuel cell system is configured to be used for combustion of the fuel cell, the startup time of the fuel cell system cannot be significantly reduced.

【００２０】また、水素貯蔵手段の材料である水素吸蔵
合金は一定の水素圧力の下では一定の温度以下で水素を
吸蔵し該温度以上で水素を放出する特性があるため、前
記水素貯蔵手段の温度を変えて水素の吸蔵と放出を制御
することが行われているが、従来技術は、一つの水素貯
蔵手段により吸蔵と放出を行っているため、急激な変化
に対応することが難しく、また吸蔵と放出を同時に行う
ことができない。Further, the hydrogen storage alloy, which is a material of the hydrogen storage means, has a characteristic of storing hydrogen at a certain temperature or less under a certain hydrogen pressure and releasing hydrogen at a temperature or more. It has been practiced to control the absorption and release of hydrogen by changing the temperature.However, in the prior art, since storage and release are performed by a single hydrogen storage means, it is difficult to respond to sudden changes, and Storage and release cannot be performed simultaneously.

【００２１】図６は水素吸蔵合金の一つの温度Ｔでの水
素濃度と水素圧力の関係を模式的に示す水素圧力−組成
等温曲線図である。横軸Ｘ１は水素吸蔵合金中の水素濃
度を表しており、それは即ち水素吸蔵合金の組成であ
り、水素吸蔵合金による水素吸蔵量を表している。縦軸
Ｙ１は水素吸蔵合金を囲む雰囲気の水素圧力を表してい
る。FIG. 6 is a hydrogen pressure-composition isotherm diagram schematically showing the relationship between the hydrogen concentration and the hydrogen pressure at one temperature T of the hydrogen storage alloy. The horizontal axis X1 represents the hydrogen concentration in the hydrogen storage alloy, that is, the composition of the hydrogen storage alloy, and represents the amount of hydrogen storage by the hydrogen storage alloy. The vertical axis Y1 represents the hydrogen pressure of the atmosphere surrounding the hydrogen storage alloy.

【００２２】一般的に水素を吸蔵するときと放出すると
きでは水素圧力−組成等温曲線が異なるヒステリシスを
持ち、７０１は水素の吸蔵時の水素圧力−組成等温曲線
である吸蔵曲線であり、７０２は水素の放出時の水素圧
力−組成等温曲線である放出曲線である。In general, the hydrogen pressure-composition isotherm has a different hysteresis when storing and releasing hydrogen, 701 is a storage pressure curve which is a hydrogen pressure-composition isotherm when storing hydrogen, and 702 is a storage curve. It is a release curve which is a hydrogen pressure-composition isotherm curve at the time of release of hydrogen.

【００２３】前記水素圧力−組成等温曲線には水素濃度
が変化しても水素圧力がほとんど変化しない部分があ
り、その時の圧力をプラトー圧という。前記吸蔵曲線の
プラトー圧７０３は前記放出曲線のプラトー圧７０４よ
り高い。そのため前記吸蔵曲線のプラトー圧７０３と前
記放出曲線のプラトー圧７０４の中間の水素圧力７０５
では一定の温度では吸蔵、放出することができない。The hydrogen pressure-composition isothermal curve has a portion where the hydrogen pressure hardly changes even if the hydrogen concentration changes, and the pressure at that time is called a plateau pressure. The plateau pressure 703 of the storage curve is higher than the plateau pressure 704 of the release curve. Therefore, a hydrogen pressure 705 between the plateau pressure 703 of the storage curve and the plateau pressure 704 of the release curve.
Then, at a certain temperature, it cannot be occluded or released.

【００２４】一定の温度で水素を吸蔵する場合、前記吸
蔵曲線のプラトー圧７０３より高い水素圧力である例え
ば水素圧力７０５に設定する必要がある。この時水素吸
蔵合金の水素濃度は７０６になる。When storing hydrogen at a constant temperature, it is necessary to set a hydrogen pressure, for example, a hydrogen pressure 705 higher than the plateau pressure 703 in the storage curve. At this time, the hydrogen concentration of the hydrogen storage alloy becomes 706.

【００２５】一定の温度で水素を放出する場合、前記吸
蔵曲線のプラトー圧７０４より低い水素圧力である例え
ば水素圧力７０７に設定する必要がある。この時水素吸
蔵合金の水素濃度は７０８になる。When hydrogen is released at a constant temperature, it is necessary to set a hydrogen pressure lower than the plateau pressure 704 in the storage curve, for example, a hydrogen pressure 707. At this time, the hydrogen concentration of the hydrogen storage alloy becomes 708.

【００２６】これにより水素濃度７０６と水素濃度７０
８の差の量だけ水素を吸蔵、放出することができる。実
際の燃料電池システムでは水素圧力７０５と水素圧力７
０７の圧力差を大きく取ることができないので一つだけ
の水素貯蔵手段で一定の温度で水素の吸蔵と放出を制御
することは非常に困難である。As a result, the hydrogen concentration 706 and the hydrogen concentration 70
Hydrogen can be stored and released by the difference of eight. In an actual fuel cell system, hydrogen pressure 705 and hydrogen pressure 7
Since the pressure difference of 07 cannot be made large, it is very difficult to control the absorption and release of hydrogen at a constant temperature with only one hydrogen storage means.

【００２７】図７は水素吸蔵合金の複数の温度での水素
濃度と水素圧力の関係を模式的に示す水素圧力−組成等
温曲線図である。横軸Ｘ１は水素吸蔵合金中の水素濃度
を表しており、縦軸Ｙ１は水素吸蔵合金を囲む雰囲気の
水素圧力を表している。FIG. 7 is a hydrogen pressure-composition isotherm diagram schematically showing the relationship between hydrogen concentration and hydrogen pressure at a plurality of temperatures of the hydrogen storage alloy. The horizontal axis X1 represents the hydrogen concentration in the hydrogen storage alloy, and the vertical axis Y1 represents the hydrogen pressure of the atmosphere surrounding the hydrogen storage alloy.

【００２８】８０１は水素吸蔵合金の温度が７０℃の時
の水素圧力−組成等温曲線であり、８０２は水素吸蔵合
金の温度４０℃の時の水素圧力−組成等温曲線である。
説明を簡単にするため前記水素圧力−組成等温曲線のヒ
ステリシスは無視した。Reference numeral 801 denotes a hydrogen pressure-composition isotherm when the temperature of the hydrogen storage alloy is 70 ° C., and reference numeral 802 denotes a hydrogen pressure-composition isotherm when the temperature of the hydrogen storage alloy is 40 ° C.
For simplicity, the hysteresis of the hydrogen pressure-composition isotherm was ignored.

【００２９】一定の水素圧力８０３でも前記水素吸蔵合
金の温度が７０℃の時の水素濃度８０４は大きく水素を
吸蔵した状態にある。また一定の水素圧力８０３でも前
記水素吸蔵合金の温度が４０℃の時の水素濃度８０５は
小さく水素を放出した状態にある。Even at a constant hydrogen pressure 803, when the temperature of the hydrogen storage alloy is 70 ° C., the hydrogen concentration 804 is large so that hydrogen is stored. Further, even at a constant hydrogen pressure 803, when the temperature of the hydrogen storage alloy is 40 ° C., the hydrogen concentration 805 is small and hydrogen is released.

【００３０】このように水素吸蔵合金の温度を変えれば
水素の吸蔵と放出を容易に行うことができる。By changing the temperature of the hydrogen storage alloy as described above, the storage and release of hydrogen can be easily performed.

【００３１】前記従来技術では水素貯蔵手段である水素
吸蔵タンクを冷却したり加熱することにより水素の吸蔵
と放出が効率的になることが記述されているが、一つだ
けの水素貯蔵手段では冷却や加熱に時間がかかり連続的
に水素の吸蔵と放出を行うことができないし、水素の吸
蔵と放出を同時に行うことは不可能である。Although the above prior art describes that cooling and heating of a hydrogen storage tank as a hydrogen storage means can efficiently store and release hydrogen, only one hydrogen storage means can be used to cool and store the hydrogen. It takes a long time to heat and heat, and it is impossible to continuously occlude and release hydrogen, and it is impossible to simultaneously perform occlusion and release of hydrogen.

【００３２】本発明は上記課題を解決したもので、起動
時に水素を燃料電池スタックに供給することができ起動
時間を大幅に短縮できる燃料電池システムを提供する。
また常時一定量のメタノールと水を改質器に供給して改
質器を定常状態で運転しても負荷電流の変動に対応で
き、且つ改質ガス中の水素を有効に利用できる高効率な
燃料電池システムを提供する。The present invention has solved the above-mentioned problems, and provides a fuel cell system capable of supplying hydrogen to the fuel cell stack at the time of start-up and greatly shortening the start-up time.
Even if a constant amount of methanol and water are constantly supplied to the reformer and the reformer is operated in a steady state, it is possible to cope with fluctuations in the load current and efficiently use the hydrogen in the reformed gas. Provide a fuel cell system.

【００３３】[0033]

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、炭化水素系
燃料を水素リッチな改質ガスに改質する改質器と、該改
質ガスと酸化剤ガスを使用して電気化学反応により発電
する燃料電池スタックで構成する車載用燃料電池システ
ムにおいて、水素貯蔵手段を有し、該水素貯蔵手段を使
用して前記燃料電池スタックから排出される該燃料電池
スタックで利用されなかった水素を吸蔵し、必要に応じ
て前記水素貯蔵手段に貯蔵された水素を放出して前記燃
料電池スタックに供給することを特徴とする車載用燃料
電池システムである。Means for Solving the Problems In order to solve the above technical problems, the technical means (hereinafter referred to as first technical means) taken in claim 1 of the present invention is a hydrocarbon fuel. Hydrogen storage means in a vehicle-mounted fuel cell system comprising: a reformer for reforming a gas into a hydrogen-rich reformed gas; and a fuel cell stack for generating electricity by an electrochemical reaction using the reformed gas and the oxidizing gas. Using the hydrogen storage means to occlude hydrogen not used in the fuel cell stack discharged from the fuel cell stack, and release the hydrogen stored in the hydrogen storage means as needed. And supplying the fuel cell stack to the fuel cell stack.

【００３４】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。The effects of the first technical means are as follows.

【００３５】即ち、前記水素貯蔵手段で吸蔵した前記燃
料電池スタックで利用されなかった水素を該燃料電池ス
タックに供給して利用するので前記水素を有効に利用で
きるとともに、燃料電池システムの起動時に前記水素貯
蔵手段で吸蔵されている水素を燃料電池スタックに供給
することができるので起動時間を大幅に短縮することが
できる。That is, the hydrogen that has not been used in the fuel cell stack absorbed by the hydrogen storage means is supplied to and used by the fuel cell stack, so that the hydrogen can be used effectively, and the hydrogen can be effectively used when the fuel cell system is started. Since the hydrogen stored in the hydrogen storage means can be supplied to the fuel cell stack, the start-up time can be greatly reduced.

【００３６】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、炭化水素系燃料を水素リッチ
な改質ガスに改質する改質器と、該改質ガスと酸化剤ガ
スを使用して電気化学反応により発電する燃料電池スタ
ックで構成する車載用燃料電池システムにおいて、少な
くとも二つ以上の水素貯蔵手段を有し、該水素貯蔵手段
の中の少なくとも一つの前記水素貯蔵手段を使用して水
素を吸蔵し、少なくとも一つの他の水素貯蔵手段で水素
を放出し、水素の吸蔵と放出の役割を順次交替させる手
段を設けたことを特徴とする車載用燃料電池システムで
ある。In order to solve the above technical problems, the technical means (hereinafter referred to as the second technical means) taken in claim 2 of the present invention is a method for reforming a hydrocarbon-based fuel in a hydrogen-rich manner. In a vehicle-mounted fuel cell system comprising a reformer for reforming into a gas and a fuel cell stack that generates power by an electrochemical reaction using the reformed gas and the oxidizing gas, at least two or more hydrogen storage units are provided. Having at least one of the hydrogen storage means to store hydrogen and releasing hydrogen by at least one other hydrogen storage means to sequentially alternate the role of storing and releasing hydrogen. An on-vehicle fuel cell system characterized by comprising means for causing the fuel cell to be mounted.

【００３７】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。The effects of the second technical means are as follows.

【００３８】即ち、前記水素貯蔵手段の一方で吸蔵し他
方で放出することができるので、水素の吸蔵と放出を連
続的に行うことができたり水素の吸蔵と放出を同時に行
うことができる。That is, since the hydrogen can be occluded on one side and released on the other side, hydrogen can be stored and released continuously, or hydrogen can be stored and released simultaneously.

【００３９】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、前記車載用燃料電池システム
において、少なくとも二つ以上の水素貯蔵手段を有し、
該水素貯蔵手段の中の少なくとも一つの前記水素貯蔵手
段を使用して燃料電池スタックから排出される該燃料電
池スタックで利用されなかった水素を吸蔵し、必要に応
じて少なくとも一つの他の水素貯蔵手段に貯蔵された水
素を放出して前記燃料電池スタックに供給し、前記水素
貯蔵手段の水素の吸蔵と放出の役割を順次交替させる手
段を設けたことを特徴とする請求項１記載及び請求項２
記載の車載用燃料電池システムである。In order to solve the above technical problem, the technical measures taken in claim 3 of the present invention (hereinafter, referred to as third technical means) are at least two in the fuel cell system for a vehicle. Having one or more hydrogen storage means,
At least one of the hydrogen storage means is used to occlude unused hydrogen discharged from the fuel cell stack discharged from the fuel cell stack, and to at least one other hydrogen storage as required. 2. The fuel cell stack according to claim 1, further comprising means for releasing the hydrogen stored in the means, supplying the hydrogen to the fuel cell stack, and alternately storing and releasing the hydrogen in the hydrogen storage means. 2
It is an in-vehicle fuel cell system described in the above.

【００４０】上記第３の技術的手段による効果は、以下
のようである。The effects of the third technical means are as follows.

【００４１】即ち、前記燃料電池スタックから排出され
る未利用改質ガス中の水素を再度前記燃料電池スタック
で利用できるので高効率な燃料電池システムができると
同時に、該燃料電池システムの起動時間が大幅に短縮す
ることができる。That is, since the hydrogen in the unused reformed gas discharged from the fuel cell stack can be reused in the fuel cell stack, a highly efficient fuel cell system can be produced, and at the same time, the start-up time of the fuel cell system can be reduced. It can be greatly reduced.

【００４２】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項４において講じた技術的手段（以下、第４の技
術的手段と称する。）は、前記水素貯蔵手段に熱交換手
段を設け、該熱交換手段と前記燃料電池スタックの温度
を冷却水の循環で制御する燃料電池スタック温度制御系
を結合したことを特徴とする請求項１記載及び請求項２
記載の車載用燃料電池システムである。In order to solve the above technical problem, a technical means (hereinafter referred to as a fourth technical means) taken in claim 4 of the present invention is to provide a heat exchange means in the hydrogen storage means. 3. The fuel cell stack temperature control system according to claim 1, wherein said heat exchange means and a fuel cell stack temperature control system for controlling the temperature of said fuel cell stack by circulating cooling water.
It is an in-vehicle fuel cell system described in the above.

【００４３】上記第４の技術的手段による効果は、以下
のようである。The effects of the fourth technical means are as follows.

【００４４】即ち、前記燃料電池スタックの冷却水を利
用して前記水素貯蔵手段の水素の放出の温度制御を行う
ので、前記燃料電池スタックで発生する熱を利用できる
から廃棄される熱エネルギーを有効に活用でき高効率な
燃料電池システムができる。That is, since the temperature of hydrogen release from the hydrogen storage means is controlled using the cooling water of the fuel cell stack, the heat generated in the fuel cell stack can be used, so that the waste heat energy can be effectively used. And a highly efficient fuel cell system.

【００４５】[0045]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings.

【００４６】図１は、本発明の第１実施例の自動車用の
固体高分子電解質型燃料電池システム図である。図５と
共通する部位には同じ符号を付けてあり、機能も同じで
あるので説明は省略する。FIG. 1 is a diagram of a solid polymer electrolyte fuel cell system for an automobile according to a first embodiment of the present invention. Parts common to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and have the same functions, and therefore description thereof is omitted.

【００４７】固体高分子電解質型燃料電池システムは、
改質器１０、燃料電池スタック１１、ターボアシストコ
ンプレッサ１２、二次電池１３、水素貯蔵手段である水
素吸蔵合金タンク１４及び燃料電池スタック温度制御系
５０から構成されている。The solid polymer electrolyte type fuel cell system comprises:
It comprises a reformer 10, a fuel cell stack 11, a turbo assist compressor 12, a secondary battery 13, a hydrogen storage alloy tank 14 as hydrogen storage means, and a fuel cell stack temperature control system 50.

【００４８】前記改質器１０の改質ガス出口１０ａと前
記燃料電池スタック１１の改質ガス供給口１１ａは、改
質ガス管路１６、三方切替弁１７、改質ガス管路１８を
介して結合している。The reformed gas outlet 10a of the reformer 10 and the reformed gas supply port 11a of the fuel cell stack 11 are connected via a reformed gas line 16, a three-way switching valve 17, and a reformed gas line 18. Are combined.

【００４９】前記燃料電池スタック１１の改質ガス排出
口１１ｃは、未利用改質ガス管路２１ａを介して分岐流
量制御弁２３と結合している。The reformed gas outlet 11c of the fuel cell stack 11 is connected to a branch flow control valve 23 via an unused reformed gas pipe 21a.

【００５０】前記分岐流量制御弁２３は、未利用改質ガ
スを燃焼バーナ１９及び水素吸蔵合金タンク１４に流量
を制御して分配する制御弁である。The branch flow control valve 23 is a control valve for controlling the flow rate of the unused reformed gas to the combustion burner 19 and the hydrogen storage alloy tank 14 for distribution.

【００５１】前記分岐流量制御弁２３と凝縮器３１は未
利用改質ガス管路２１ｂを介して結合している。前記凝
縮器３１は未利用改質ガスに含まれている水蒸気を凝縮
して除去するためのものである。The branch flow control valve 23 and the condenser 31 are connected via an unused reformed gas pipe 21b. The condenser 31 is for condensing and removing steam contained in the unused reformed gas.

【００５２】前記凝縮器３１と前記水素吸蔵合金タンク
１４は、未利用改質ガス管路２１ｃ、開閉バルブＶ１、
未利用改質ガス管路２１ｄを介して結合している。The condenser 31 and the hydrogen storage alloy tank 14 are connected to an unused reformed gas pipe 21c, an opening / closing valve V1,
It is connected via an unused reformed gas pipe 21d.

【００５３】前記水素吸蔵合金タンク１４は、水素管路
２２ｇ、開閉バルブＶ３、水素管路２２ｈを介して流量
制御弁２６と結合している。前記流量制御弁２６は水素
管路２２ｅを介して三方切替弁１７と結合している。The hydrogen storage alloy tank 14 is connected to a flow control valve 26 via a hydrogen line 22g, an open / close valve V3, and a hydrogen line 22h. The flow control valve 26 is connected to the three-way switching valve 17 via a hydrogen line 22e.

【００５４】前記水素吸蔵合金タンク１４の中には水素
吸蔵合金が内蔵されている。前記水素吸蔵合金としては
前記燃料電池スタック温度制御系５０の冷却水温度７０
℃で効率的に水素を放出でき、それより低い温度で効率
的に水素を吸蔵できる合金を選択してある。The hydrogen storage alloy tank 14 contains a hydrogen storage alloy. As the hydrogen storage alloy, the cooling water temperature 70 of the fuel cell stack temperature control system 50 is used.
An alloy that can efficiently release hydrogen at ℃ and efficiently store hydrogen at lower temperatures is selected.

【００５５】なお、前記燃料電池スタック温度制御系５
０の冷却水温度は燃料電池スタック１１の特性に適する
別の温度に設定することもあり、その時はその温度で効
率的に水素を放出することができる合金を選択する。The fuel cell stack temperature control system 5
The cooling water temperature of 0 may be set to another temperature suitable for the characteristics of the fuel cell stack 11, and at that time, an alloy capable of efficiently releasing hydrogen at that temperature is selected.

【００５６】前記燃料電池スタック温度制御系５０は、
前記燃料電池スタック１１の温度を最適に制御すること
を目的とする冷却水の循環系で、燃料電池システムの起
動時に冷却水を加熱する触媒燃焼器４０、水素吸蔵合金
タンク１４、ラジェター４１及び前記燃料電池スタック
１１の間を冷却水管路で結合しており、水ポンプＰ６で
冷却水を循環している。The fuel cell stack temperature control system 50 includes:
A cooling water circulation system for optimally controlling the temperature of the fuel cell stack 11, a catalyst combustor 40 for heating the cooling water when the fuel cell system is started, a hydrogen storage alloy tank 14, a radiator 41, and The fuel cell stack 11 is connected by a cooling water pipe, and cooling water is circulated by a water pump P6.

【００５７】前記燃料電池スタック１１の冷却水出口１
１ｅは冷却水管路３２ａを介して前記触媒燃焼器４０と
結合し、該触媒燃焼器４０は冷却水管路３２ｂを介して
三方切替弁２７と結合している。The cooling water outlet 1 of the fuel cell stack 11
1e is connected to the catalyst combustor 40 via a cooling water pipe 32a, and the catalyst combustor 40 is connected to the three-way switching valve 27 via a cooling water pipe 32b.

【００５８】前記水素吸蔵合金タンク１４の内部には内
蔵されている水素吸蔵合金の温度を制御するための熱交
換手段である熱交換器１４ａが設けられている。The inside of the hydrogen storage alloy tank 14 is provided with a heat exchanger 14a as a heat exchange means for controlling the temperature of the built-in hydrogen storage alloy.

【００５９】前記三方切替弁２７は、冷却水管路３２ｃ
を介して前記水素吸蔵合金タンク１４の前記熱交換器１
４ａと結合し、冷却水管路３２ｊを介して三方切替弁２
８と結合している。前記水素吸蔵合金タンク１４の前記
熱交換器１４ａは冷却水管路３２ｄを介して前記三方切
替弁２８と結合している。The three-way switching valve 27 is provided with a cooling water line 32c.
Via the heat exchanger 1 of the hydrogen storage alloy tank 14
4a and the three-way switching valve 2 via the cooling water line 32j.
8 The heat exchanger 14a of the hydrogen storage alloy tank 14 is connected to the three-way switching valve 28 via a cooling water pipe 32d.

【００６０】前記三方切替弁２８は冷却水管路３２ｇを
介して前記ラジェター４１と結合し、該ラジェター４１
は冷却水管路３２ｈ、水ポンプＰ６、冷却水管路３２ｉ
を介して前記燃料電池スタック１１の冷却水入口１１ｆ
と結合している。以上の構成により冷却水が循環し、前
記燃料電池スタック１１の温度を発電するのに最適な温
度に制御している。The three-way switching valve 28 is connected to the radiator 41 through a cooling water pipe 32g.
Is a cooling water pipe 32h, a water pump P6, a cooling water pipe 32i.
Through the cooling water inlet 11f of the fuel cell stack 11
Is combined with With the above configuration, the cooling water circulates, and the temperature of the fuel cell stack 11 is controlled to an optimum temperature for generating power.

【００６１】前記分岐流量制御弁２３と前記燃焼バーナ
１９は、未利用改質ガス管路２１ｇを介して結合してい
る。前記燃焼バーナ１９と前記燃料電池スタック１１の
空気排出口１１ｄは、未利用空気管路２５を介して結合
している。The branch flow control valve 23 and the combustion burner 19 are connected via an unused reformed gas pipe 21g. The combustion burner 19 and the air outlet 11 d of the fuel cell stack 11 are connected via an unused air line 25.

【００６２】前記燃焼バーナ１９とターボアシストコン
プレッサ１２のタービン１２ａは排ガス管路２４を介し
て結合している。The combustion burner 19 and the turbine 12 a of the turbo assist compressor 12 are connected via an exhaust gas line 24.

【００６３】ターボアシストコンプレッサ１２は、燃料
電池スタック１１で利用されなかった未利用改質ガスを
燃焼バーナ１９で燃焼させた排ガスにより回転されるタ
ービン１２ａ、モータ１２ｂ及び前記タービン１２ａ又
は前記モータ１２ｂにより回転されるコンプレッサ１２
ｃで構成されている。The turbo assist compressor 12 is driven by a turbine 12a, a motor 12b, and the turbine 12a or the motor 12b which are rotated by exhaust gas obtained by burning an unused reformed gas not used in the fuel cell stack 11 by a combustion burner 19. Rotated compressor 12
c.

【００６４】前記コンプレッサ１２ｃで圧縮された空気
は流量制御弁９ａを経て改質部７、流量制御弁９ｂを経
てＣＯ低減部８及び燃料電池スタック１１の空気供給口
１１ｂに供給される。The air compressed by the compressor 12c is supplied to the reforming section 7 via the flow control valve 9a, the CO reduction section 8 via the flow control valve 9b, and the air supply port 11b of the fuel cell stack 11.

【００６５】前記燃料電池スタック１１と二次電池１３
は、配線２０ｃ、２０ｄを介して電気的に結合してい
る。前記二次電池１３と車両駆動モータ２１は、配線２
０ｃ、２０ｄを介して電気的に結合し、前記二次電池１
３と前記ターボアシストコンプレッサ１２の前記モータ
１２ｂは、配線２０ｅ、２０ｆを介して電気的に結合し
ている。The fuel cell stack 11 and the secondary battery 13
Are electrically coupled via wirings 20c and 20d. The secondary battery 13 and the vehicle drive motor 21 are connected to the wiring 2
0c, 20d, and is electrically coupled to the secondary battery 1
The motor 3b and the motor 12b of the turbo assist compressor 12 are electrically connected via wirings 20e and 20f.

【００６６】改質器１０で改質された改質ガスは、改質
ガス出口１０ａから排出され改質ガス管路１６、三方切
替弁１７、改質ガス管路１８を通って燃料電池スタック
１１の改質ガス供給口１１ａから該燃料電池スタック１
１に供給される。The reformed gas reformed in the reformer 10 is discharged from the reformed gas outlet 10a, passes through the reformed gas line 16, the three-way switching valve 17, and the reformed gas line 18 to form the fuel cell stack 11. From the reformed gas supply port 11a of the fuel cell stack 1
1 is supplied.

【００６７】前記燃料電池スタック１１は、効率的に発
電するため燃料電池スタック温度制御系５０により約７
０℃に制御されている。The fuel cell stack 11 is controlled by a fuel cell stack temperature control system 50 for about 7
It is controlled at 0 ° C.

【００６８】前記燃料電池スタック温度制御系５０の触
媒燃焼器４０は、燃料電池システムの起動時に冷却水温
度を早く７０℃にするため、メタノールタンク１からメ
タノールポンプＰ５により送られたメタノールをブロワ
ー３９により送られた空気を助燃剤にして酸化触媒（例
えば、Ｐｄ触媒など。）により燃焼し冷却水を加熱す
る。The catalyst combustor 40 of the fuel cell stack temperature control system 50 supplies the methanol sent from the methanol tank 1 by the methanol pump P5 to the blower 39 in order to quickly bring the cooling water temperature to 70 ° C. when the fuel cell system is started. The air sent by the above is burned by an oxidation catalyst (for example, a Pd catalyst or the like) using the air as a combustion aid to heat the cooling water.

【００６９】前記冷却水は、一度温度が上昇すると燃料
電池スタック１１の電気化学反応で発生する熱により加
熱されるため、前記触媒燃焼器４０を停止し冷却ファン
４２を起動してラジェター４１で冷却される。Since the cooling water is heated by the heat generated by the electrochemical reaction of the fuel cell stack 11 once the temperature rises, the catalytic combustor 40 is stopped, the cooling fan 42 is started, and the cooling water is cooled by the radiator 41. Is done.

【００７０】前記燃料電池スタック１１は、前記改質ガ
スとターボアシストコンプレッサ１２のコンプレッサ１
２ｃにより圧縮し供給された空気を用いて発電する。The fuel cell stack 11 includes the reformed gas and the compressor 1 of the turbo assist compressor 12.
Electric power is generated using the air compressed and supplied by 2c.

【００７１】燃料電池スタック１１で発電された電気は
配線２０ａ、２０ｂを介して二次電池１３に蓄電され、
該二次電池１３の電力で車両駆動モータ３０を回転させ
て自動車を動かす。また起動時等ターボアシストコンプ
レッサ１２のタービン１２ａの動力が不足していると
き、前記二次電池１３の電力で前記ターボアシストコン
プレッサ１２のモータ１２ｂを回転しコンプレッサ１２
ｃを回転する。The electricity generated by the fuel cell stack 11 is stored in the secondary battery 13 via the wirings 20a and 20b.
The vehicle is driven by rotating the vehicle drive motor 30 with the electric power of the secondary battery 13. When the power of the turbine 12a of the turbo assist compressor 12 is insufficient, such as at the time of starting, the electric power of the secondary battery 13 rotates the motor 12b of the turbo assist compressor 12, and the compressor 12
Rotate c.

【００７２】前記コンプレッサ１２ｃは空気を圧縮して
燃料電池スタック１１に供給し発電に供される。また前
記コンプレッサ１２ｃで圧縮された空気は、改質反応用
として改質部７及びＣＯ酸化反応用としてＣＯ低減部８
にも供給される。The compressor 12c compresses air and supplies it to the fuel cell stack 11 for power generation. The air compressed by the compressor 12c is supplied to a reforming section 7 for a reforming reaction and a CO reducing section 8 for a CO oxidation reaction.
Is also supplied.

【００７３】図３は燃料電池スタックの発電電流と供給
必要水素量及び消費水素量の関係をグラフで表した説明
図ある。横軸Ｘは燃料電池スタック１１の発電電流、縦
軸Ｙは水素量である。ここでいう水素量は単位時間当た
りの水素量である。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the power generation current of the fuel cell stack, the required amount of supplied hydrogen, and the amount of consumed hydrogen. The horizontal axis X is the generated current of the fuel cell stack 11, and the vertical axis Y is the amount of hydrogen. The amount of hydrogen referred to here is the amount of hydrogen per unit time.

【００７４】前記供給必要水素量とは前記燃料電池スタ
ック１１に供給される改質ガス中に含まれる当該発電電
流を発電するために必要な水素量である。前記消費水素
量とは前記燃料電池スタック１１で当該発電電流を発電
するときに消費される水素量である。前記発電電流と供
給必要水素量の関係を直線１００で、前記発電電流と消
費水素量の関係を直線２００で表している。The required amount of hydrogen is the amount of hydrogen necessary for generating the power generation current contained in the reformed gas supplied to the fuel cell stack 11. The hydrogen consumption is the amount of hydrogen consumed when the fuel cell stack 11 generates the power generation current. The relationship between the generated current and the amount of hydrogen required to be supplied is represented by a straight line 100, and the relationship between the generated current and the consumed hydrogen amount is represented by a straight line 200.

【００７５】前記燃料電池スタック１１に供給された改
質ガス中の水素は１００％使用されることはなく、水素
利用率はおよそ８０％である。前記供給必要水素量から
前記消費水素量を引いた差が利用されなかった水素量で
あり、改質ガス排出口１１ｃから排出される。The hydrogen in the reformed gas supplied to the fuel cell stack 11 is not used 100%, and the hydrogen utilization is about 80%. The difference between the required supply hydrogen amount and the consumed hydrogen amount is the unused hydrogen amount, which is discharged from the reformed gas discharge port 11c.

【００７６】前記燃料電池スタック１１で利用されなか
った未利用改質ガスは、前記改質ガス排出口１１ｃから
排出され未利用改質ガス管路２１ａを通り分岐流量制御
弁２３に送られる。The unused reformed gas that has not been used in the fuel cell stack 11 is discharged from the reformed gas outlet 11c and sent to the branch flow control valve 23 through the unused reformed gas pipe 21a.

【００７７】前記未利用改質ガスは前記分岐流量制御弁
２３で流量が制御されて分岐され、未利用改質ガス管路
２１ｇを介して燃焼バーナ１９及び水素吸蔵合金タンク
１４に送られる。The unused reformed gas is branched at a controlled flow rate by the branch flow control valve 23 and sent to the combustion burner 19 and the hydrogen storage alloy tank 14 via an unused reformed gas pipe 21g.

【００７８】前記分岐流量制御弁２３の制御は、燃焼バ
ーナ１９に必要な未利用改質ガスを未利用改質ガス管路
２１ｇを介して前記燃焼バーナ１９に供給し、残量を未
利用改質ガス管路２１ｂ、凝縮器３１を介して前記水素
吸蔵合金タンク１４に送るように設定されている。The control of the branch flow control valve 23 is performed by supplying unused reformed gas necessary for the combustion burner 19 to the combustion burner 19 via an unused reformed gas line 21g, and reducing the remaining amount of the unused burned gas. The hydrogen storage alloy tank 14 is set to be sent to the hydrogen storage alloy tank 14 through the high quality gas pipeline 21b and the condenser 31.

【００７９】前記燃焼バーナ１９は、前記未利用改質ガ
ス管路２１ｇを介して送られた改質ガスを、未利用空気
管路２５を介して燃料電池スタック１１から送られた未
利用空気を助燃剤にして燃焼し排ガスを排ガス管路２４
を介してターボアシストコンプレッサ１２のタービン１
２ａに送り、該タービン１２ａを回転しコンプレッサ１
２ｃを回転する。The combustion burner 19 converts the reformed gas sent via the unused reformed gas line 21 g to the unused air sent from the fuel cell stack 11 via the unused air line 25. Exhaust gas is burned as a combustion aid and discharged into an exhaust gas line 24.
Through the turbine 1 of the turbo assist compressor 12
2a, the turbine 12a is rotated, and the compressor 1
Rotate 2c.

【００８０】前記凝縮器３１は、水素吸蔵合金が水によ
って被毒されるのを防ぐため前記改質ガス中に含まれて
いる水を凝縮して除去するものである。The condenser 31 is for condensing and removing water contained in the reformed gas in order to prevent the hydrogen storage alloy from being poisoned by water.

【００８１】開閉バルブＶ１を開状態、開閉バルブＶ３
を閉状態にすると、水を除去した改質ガスは未利用改質
ガス管路２１ｃ、開閉バルブＶ１、未利用改質ガス管路
２１ｄを介して水素吸蔵合金タンク１４に供給され内蔵
されている水素吸蔵合金に吸蔵される。The open / close valve V1 is opened, and the open / close valve V3 is opened.
Is closed, the reformed gas from which water has been removed is supplied to and stored in the hydrogen storage alloy tank 14 through the unused reformed gas pipe 21c, the opening / closing valve V1, and the unused reformed gas pipe 21d. It is stored in the hydrogen storage alloy.

【００８２】このとき燃料電池スタック温度制御系５０
の三方切替弁２７は冷却水が冷却水管路３２ｂと冷却水
管路３２ｊのみを通流できるように切り替えられ、三方
切替弁２８は冷却水が冷却水管路３２ｊと冷却水管路３
２ｇのみを通流できるように切り替えられている。At this time, the fuel cell stack temperature control system 50
The three-way switching valve 27 is switched so that the cooling water can flow only through the cooling water pipeline 32b and the cooling water pipeline 32j, and the three-way switching valve 28 is switched between the cooling water pipeline 32j and the cooling water pipeline 3j.
It is switched so that only 2 g can flow.

【００８３】これにより前記水素吸蔵合金タンク１４は
冷却水が循環していないので室温に近い状態になってい
る。前記水素吸蔵合金タンク１４が７０℃より低いので
効率的に水素を吸蔵することができる。As a result, the hydrogen storage alloy tank 14 is close to room temperature because the cooling water is not circulated. Since the hydrogen storage alloy tank 14 is lower than 70 ° C., hydrogen can be stored efficiently.

【００８４】水素吸蔵合金タンク１４には圧力計が取り
付けられおり圧力により水素吸蔵が飽和になったことを
知ることができる。前記水素吸蔵合金タンク１４が水素
吸蔵飽和になったとき、開閉バルブＶ１を閉じて分岐流
量制御弁２３で未利用改質ガスが全量未利用改質ガス管
路２１ｇを介して燃焼バーナ１９に送られるように制御
する。A pressure gauge is attached to the hydrogen storage alloy tank 14 so that it is possible to know that the hydrogen storage is saturated by the pressure. When the hydrogen storage alloy tank 14 becomes saturated with hydrogen storage, the open / close valve V1 is closed and the unused reformed gas is sent to the combustion burner 19 through the unused reformed gas pipe 21g by the branch flow control valve 23. To be controlled.

【００８５】同時に燃料電池スタック温度制御系５０の
三方切替弁２７を冷却水が冷却水管路３２ｂと冷却水管
路３２ｃのみを通流できるように切り替え、三方切替弁
２８は冷却水が冷却水管路３２ｄと冷却水管路３２ｇの
みを通流できるように切り替えて、水素吸蔵合金タンク
１４を冷却水の温度７０℃に加熱し前記水素吸蔵合金タ
ンク１４から水素を放出できるように準備する。At the same time, the three-way switching valve 27 of the fuel cell stack temperature control system 50 is switched so that the cooling water can flow only through the cooling water pipe 32b and the cooling water pipe 32c. The hydrogen storage alloy tank 14 is switched so as to be able to flow through only the cooling water pipe 32g, and the hydrogen storage alloy tank 14 is prepared to be heated to a cooling water temperature of 70 ° C. so as to release hydrogen from the hydrogen storage alloy tank 14.

【００８６】自動車の加速時など負荷が大きい運転状態
では、該自動車で消費される電力は大きく消費電流が大
きい。前記燃料電池スタック１１は、前記消費電流と同
じだけ発電する必要があるが、それに必要な水素量は改
質器から供給される改質ガスの水素量だけでは不足して
しまう。In an operating state with a large load, such as when the vehicle is accelerating, the power consumed by the vehicle is large and the current consumption is large. The fuel cell stack 11 needs to generate the same amount of power as the consumed current, but the amount of hydrogen required for this is insufficient with only the amount of hydrogen in the reformed gas supplied from the reformer.

【００８７】開閉バルブＶ３を開状態にすると水素吸蔵
合金タンク１４から貯蔵されていた水素が水素管路２２
ｈ、流量制御弁２６、水素管路２２ｅ、三方切替弁１７
を介して改質ガス管路１８に供給され、改質ガスと混合
されて前記燃料電池スタック１１に供給されて発電に供
され前記消費電流と同じだけ発電することができる。When the open / close valve V3 is opened, the hydrogen stored in the hydrogen storage alloy tank 14 is removed from the hydrogen line 22.
h, flow control valve 26, hydrogen line 22e, three-way switching valve 17
The fuel gas is supplied to the reformed gas pipe 18 via the fuel cell, mixed with the reformed gas, supplied to the fuel cell stack 11, and used for power generation, and can generate power as much as the consumed current.

【００８８】前記水素吸蔵合金タンク１４は温度７０℃
に加熱されているので効率的に水素を放出できる。前記
燃料電池スタック１１に必要な水素量は前記流量制御弁
２６により制御される。The hydrogen storage alloy tank 14 has a temperature of 70 ° C.
, The hydrogen can be released efficiently. The amount of hydrogen required for the fuel cell stack 11 is controlled by the flow control valve 26.

【００８９】燃料電池システムの起動時には、メタノー
ルポンプＰ５によりメタノールが触媒燃焼器４０に送ら
れ触媒燃焼し燃料電池スタック温度制御系５０の冷却水
を加熱する。When the fuel cell system is started, methanol is sent to the catalytic combustor 40 by the methanol pump P5 to perform catalytic combustion and heat the cooling water of the fuel cell stack temperature control system 50.

【００９０】前記燃料電池スタック温度制御系５０の三
方切替弁２７を冷却水が冷却水管路３２ｂと冷却水管路
３２ｃのみを通流できるように切り替え、三方切替弁２
８は冷却水が冷却水管路３２ｄと冷却水管路３２ｇのみ
を通流できるように切り替えて、水素吸蔵合金タンク１
４の熱交換器１４ａを冷却水が通流している。。The three-way switching valve 27 of the fuel cell stack temperature control system 50 is switched so that the cooling water can flow only through the cooling water pipe 32b and the cooling water pipe 32c.
8 switches the cooling water so that it can flow only through the cooling water pipe 32d and the cooling water pipe 32g.
The cooling water flows through the fourth heat exchanger 14a. .

【００９１】同時に開閉バルブＶ３を開状態にされ、水
素吸蔵合金タンク１４から貯蔵されていた水素が水素管
路２２ｈ、流量制御弁２６、水素管路２２ｅ、三方切替
弁１７を介して改質ガス管路１８に供給され前記燃料電
池スタック１１に供給される。At the same time, the open / close valve V3 is opened, and the hydrogen stored from the hydrogen storage alloy tank 14 is supplied to the reformed gas via the hydrogen line 22h, the flow control valve 26, the hydrogen line 22e, and the three-way switching valve 17. The fuel is supplied to the pipe 18 and supplied to the fuel cell stack 11.

【００９２】前記水素吸蔵合金タンク１４の温度が上昇
していなくても、前記改質ガス管路１８の水素圧力が小
さいので前記水素吸蔵合金タンク１４から水素を供給す
ることができる。冷却水の上昇とともに水素を効率的に
放出できるようになる。Even if the temperature of the hydrogen storage alloy tank 14 has not risen, hydrogen can be supplied from the hydrogen storage alloy tank 14 because the hydrogen pressure in the reformed gas pipe 18 is small. Hydrogen can be released efficiently as the cooling water rises.

【００９３】こうして改質器１０から改質ガスが供給さ
れる前に前記水素吸蔵合金タンク１４から水素を前記燃
料電池スタック１１に供給することができるので起動時
間を大幅に短縮することができる。As described above, hydrogen can be supplied from the hydrogen storage alloy tank 14 to the fuel cell stack 11 before the reforming gas is supplied from the reformer 10, so that the start-up time can be greatly reduced.

【００９４】また前記燃料電池スタック１１から排出さ
れる水素を再び該燃料電池スタック１１に供給し発電に
供されるので高効率な燃料電池システムになっている。
更に水素の放出時に前記水素吸蔵タンクを加熱するため
に必要な熱を燃料電池スタックで発生する熱を利用して
いるので高効率な燃料電池システムになっている。Further, since the hydrogen discharged from the fuel cell stack 11 is again supplied to the fuel cell stack 11 and used for power generation, a highly efficient fuel cell system is provided.
Furthermore, since the heat required for heating the hydrogen storage tank at the time of releasing hydrogen is utilized by the heat generated in the fuel cell stack, a highly efficient fuel cell system is provided.

【００９５】図２は、本発明の第２実施例の自動車用の
固体高分子電解質型燃料電池システム図である。図１及
び図５と共通する部位には同じ符号を付けてあり、機能
も同じであるので説明は省略する。FIG. 2 is a diagram of a solid polymer electrolyte fuel cell system for an automobile according to a second embodiment of the present invention. 1 and 5 are denoted by the same reference numerals, and have the same functions, and therefore description thereof is omitted.

【００９６】前記燃料電池スタック１１の改質ガス排出
口１１ｃは、未利用改質ガス管路２１ａを介して分岐流
量制御弁２３と結合している。The reformed gas outlet 11c of the fuel cell stack 11 is connected to a branch flow control valve 23 through an unused reformed gas pipe 21a.

【００９７】前記分岐流量制御弁２３は、未利用改質ガ
スを燃焼バーナ１９及び水素吸蔵合金タンク１４、１５
に流量を制御して分配する制御弁である。The branch flow control valve 23 supplies the unused reformed gas to the combustion burner 19 and the hydrogen storage alloy tanks 14 and 15.
This is a control valve that controls the flow rate and distributes it.

【００９８】前記分岐流量制御弁２３と凝縮器３１は未
利用改質ガス管路２１ｂを介して結合している。前記凝
縮器３１は未利用改質ガスに含まれている水蒸気を凝縮
して除去するためのものである。The branch flow control valve 23 and the condenser 31 are connected via an unused reformed gas pipe 21b. The condenser 31 is for condensing and removing steam contained in the unused reformed gas.

【００９９】前記凝縮器３１と前記水素吸蔵合金タンク
１４は、未利用改質ガス管路２１ｃ、開閉バルブＶ１、
未利用改質ガス管路２１ｄを介して結合し、前記凝縮器
３１と前記水素吸蔵合金タンク１５は、未利用改質ガス
管路２１ｃから分岐している未利用改質ガス管路２１
ｅ、開閉バルブＶ２、未利用改質ガス管路２１ｆを介し
て結合している。The condenser 31 and the hydrogen storage alloy tank 14 are connected to an unused reformed gas pipe 21c, an opening / closing valve V1,
The condenser 31 and the hydrogen storage alloy tank 15 are connected via an unused reformed gas line 21d, and the unused reformed gas line 21 branched from the unused reformed gas line 21c.
e, the open / close valve V2, and the unused reformed gas line 21f.

【０１００】前記水素吸蔵合金タンク１４は、水素管路
２２ａ、開閉バルブＶ３、水素管路２２ｂを介して水素
管路２２ｄと結合し、前記水素吸蔵合金タンク１５は、
水素管路２２ｃ、開閉バルブＶ４、水素管路２２ｆを介
して前記水素管路２２ｄと結合している。前記水素管路
２２ｄは流量制御弁２６、水素管路２２ｅを介して三方
切替弁１７と結合している。The hydrogen storage alloy tank 14 is connected to a hydrogen line 22d via a hydrogen line 22a, an opening / closing valve V3, and a hydrogen line 22b.
It is connected to the hydrogen line 22d through a hydrogen line 22c, an opening / closing valve V4, and a hydrogen line 22f. The hydrogen line 22d is connected to the three-way switching valve 17 via a flow control valve 26 and a hydrogen line 22e.

【０１０１】前記水素吸蔵合金タンク１４、１５の中に
は水素吸蔵合金が内蔵されている。前記水素吸蔵合金と
しては前記燃料電池スタック温度制御系５０の冷却水温
度７０℃で効率的に水素を放出でき、それより低い温度
で効率的に水素を吸蔵できる合金を選択してある。な
お、前記燃料電池スタック温度制御系５０の冷却水温度
は燃料電池スタック１１の特性に適する別の温度に設定
することもあり、その時はその温度で効率的に水素を放
出することができる合金を選択する。The hydrogen storage alloy tanks 14 and 15 contain a hydrogen storage alloy. As the hydrogen storage alloy, an alloy capable of efficiently releasing hydrogen at a cooling water temperature of 70 ° C. of the fuel cell stack temperature control system 50 and efficiently storing hydrogen at a lower temperature is selected. The temperature of the cooling water of the fuel cell stack temperature control system 50 may be set to another temperature suitable for the characteristics of the fuel cell stack 11, and at that time, an alloy capable of efficiently releasing hydrogen at that temperature may be used. select.

【０１０２】前記燃料電池スタック温度制御系６０は、
前記燃料電池スタック１１の温度を最適に制御すること
を目的とする冷却水の循環系で、燃料電池システムの起
動時に冷却水を加熱する触媒燃焼器４０、水素吸蔵合金
タンク１４、１５、ラジェター４１及び前記燃料電池ス
タック１１の間を冷却水管路で結合しており、水ポンプ
Ｐ６で冷却水を循環している。The fuel cell stack temperature control system 60 includes:
A cooling water circulation system for controlling the temperature of the fuel cell stack 11 optimally. The catalyst combustor 40 heats the cooling water when the fuel cell system is started, the hydrogen storage alloy tanks 14 and 15, and the radiator 41. The fuel cell stack 11 is connected to the fuel cell stack 11 by a cooling water pipe, and cooling water is circulated by a water pump P6.

【０１０３】前記燃料電池スタック１１の冷却水出口１
１ｅは冷却水管路３２ａを介して前記触媒燃焼器４０と
結合し、該触媒燃焼器４０は冷却水管路３２ｂを介して
三方切替弁２７と結合している。The cooling water outlet 1 of the fuel cell stack 11
1e is connected to the catalyst combustor 40 via a cooling water pipe 32a, and the catalyst combustor 40 is connected to the three-way switching valve 27 via a cooling water pipe 32b.

【０１０４】前記水素吸蔵合金タンク１４、１５の内部
には内蔵されている水素吸蔵合金の温度を制御するため
の熱交換手段である熱交換器１４ａ、１５ａが設けられ
ている。Heat exchangers 14a and 15a are provided inside the hydrogen storage alloy tanks 14 and 15 as heat exchange means for controlling the temperature of the built-in hydrogen storage alloy.

【０１０５】前記三方切替弁２７は、冷却水管路３２ｃ
を介して前記水素吸蔵合金タンク１４の前記熱交換器１
４ａと結合し、冷却水管路３２ｅを介して前記水素吸蔵
合金タンク１５の前記熱交換器１５ａと結合している。
前記水素吸蔵合金タンク１４の前記熱交換器１４ａは冷
却水管路３２ｄを介して三方切替弁２８と結合し、前記
水素吸蔵合金タンク１５の前記熱交換器１５ａは冷却水
管路３２ｆを介して前記三方切替弁２８と結合してい
る。The three-way switching valve 27 is provided with a cooling water pipe 32c.
Via the heat exchanger 1 of the hydrogen storage alloy tank 14
4a, and is connected to the heat exchanger 15a of the hydrogen storage alloy tank 15 via a cooling water pipe 32e.
The heat exchanger 14a of the hydrogen storage alloy tank 14 is connected to a three-way switching valve 28 via a cooling water pipe 32d, and the heat exchanger 15a of the hydrogen storage alloy tank 15 is connected to the three-way valve 32f through a cooling water pipe 32f. The switching valve 28 is connected.

【０１０６】前記三方切替弁２８は冷却水管路３２ｇを
介して前記ラジェター４１と結合し、該ラジェター４１
は冷却水管路３２ｈ、水ポンプＰ６、冷却水管路３２ｉ
を介して前記燃料電池スタック１１の冷却水入口１１ｆ
と結合している。以上の構成により冷却水が循環し、前
記燃料電池スタック１１の温度を発電するのに最適な温
度に制御している。The three-way switching valve 28 is connected to the radiator 41 via a cooling water pipe 32g.
Is a cooling water pipe 32h, a water pump P6, a cooling water pipe 32i.
Through the cooling water inlet 11f of the fuel cell stack 11
Is combined with With the above configuration, the cooling water circulates, and the temperature of the fuel cell stack 11 is controlled to an optimal temperature for generating power.

【０１０７】本第２実施例では、改質器７に常時一定量
のメタノールと水が送られ、常時一定量の改質ガスが前
記燃料電池スタック１１に送られている。その状態にお
いて前記燃料電池スタック１１で発電できる最大の発電
電流は、およそ自動車の定速運転時に必要な電流値に相
当している。In the second embodiment, a fixed amount of methanol and water are always sent to the reformer 7, and a fixed amount of reformed gas is always sent to the fuel cell stack 11. In this state, the maximum generated current that can be generated by the fuel cell stack 11 approximately corresponds to a current value required during constant speed operation of the vehicle.

【０１０８】図４は本発明の実施例の燃料電池スタック
の水素過不足をグラフで説明した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram graphically illustrating the excess and deficiency of hydrogen in the fuel cell stack according to the embodiment of the present invention.

【０１０９】横軸Ｘは燃料電池スタック１１の発電電
流、縦軸Ｙは水素量である。ここでいう水素量は単位時
間当たりの水素量である。前記発電電流と供給必要水素
量の関係を供給必要水素量線１００で、前記発電電流と
消費水素量の関係を消費水素量線２００で表している。The horizontal axis X represents the power generation current of the fuel cell stack 11, and the vertical axis Y represents the amount of hydrogen. The amount of hydrogen referred to here is the amount of hydrogen per unit time. The relationship between the generated current and the required amount of supplied hydrogen is represented by a supply required hydrogen amount line 100, and the relationship between the generated current and the consumed hydrogen amount is represented by a consumed hydrogen amount line 200.

【０１１０】１０１は常時一定量のメタノールと水が送
られる改質器１０から前記燃料電池スタック１１に供給
される改質ガス中に含まれる水素量である所定水素量で
あり、３００は前記所定水素量１０１が前記発電電流に
対して一定であることを表す所定水素量線である。Reference numeral 101 denotes a predetermined amount of hydrogen, which is the amount of hydrogen contained in the reformed gas supplied to the fuel cell stack 11 from the reformer 10 to which constant amounts of methanol and water are sent, and 300 denotes the predetermined amount of hydrogen. It is a predetermined hydrogen amount line indicating that the hydrogen amount 101 is constant with respect to the generated current.

【０１１１】１０２は前記所定水素量１０１が燃料電池
スタック１１に供給されたとき、該燃料電池スタック１
１で発電できる最大の電流である所定発電電流である。
前記燃料電池スタック１１は水素量がある限り消費され
る電力に相当する電流を発電し、発電に使用されなかっ
た水素は改質ガス排出口１１ｃから排出される。When the predetermined amount of hydrogen 101 is supplied to the fuel cell stack 11, the fuel cell stack 1
This is a predetermined power generation current that is the maximum current that can be generated in step 1.
The fuel cell stack 11 generates a current corresponding to the power consumed as long as the amount of hydrogen is present, and hydrogen not used for power generation is discharged from the reformed gas discharge port 11c.

【０１１２】４００は一定の前記所定発電電流１０２を
表す所定発電電流線であり、４００Ａは前記所定発電電
流線４００と前記供給必要水素量線１００の交点であ
り、４００Ｂは前記所定発電電流線４００と前記消費水
素量線２００の交点である。Reference numeral 400 denotes a predetermined power generation current line representing the predetermined predetermined power generation current 102, 400 A denotes an intersection of the predetermined power generation current line 400 and the required hydrogen supply line 100, and 400 B denotes the predetermined power generation current line 400. And the intersection point of the hydrogen consumption line 200.

【０１１３】図４と図２を用いて、本実施例の自動車用
の固体高分子電解質型燃料電池システムの動作を説明す
る。The operation of the solid polymer electrolyte fuel cell system for a vehicle according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【０１１４】改質器１０で改質された改質ガスは、改質
ガス出口１０ａから排出され改質ガス管路１６、三方切
替弁１７、改質ガス管路１８を通って燃料電池スタック
１１の改質ガス供給口１１ａから該燃料電池スタック１
１に供給される。前記改質ガス中に含まれる水素量は所
定水素量１０１である。The reformed gas reformed in the reformer 10 is discharged from the reformed gas outlet 10a, passes through the reformed gas line 16, the three-way switching valve 17, and the reformed gas line 18 to form the fuel cell stack 11. From the reformed gas supply port 11a of the fuel cell stack 1
1 is supplied. The amount of hydrogen contained in the reformed gas is a predetermined amount of hydrogen 101.

【０１１５】前記燃料電池スタック１１は、効率的に発
電するため燃料電池スタック温度制御系５０により約７
０℃に制御されている。前記燃料電池スタック温度制御
系５０の触媒燃焼器４０は、燃料電池システムの起動時
に冷却水温度を早く７０℃にするため、メタノールタン
ク１からメタノールポンプＰ５により送られたメタノー
ルをブロワー３９により送られた空気を助燃剤にして酸
化触媒（例えば、Ｐｔなど。）により燃焼し冷却水を加
熱する。The fuel cell stack 11 is controlled by the fuel cell stack temperature control system 50 to generate power efficiently.
It is controlled at 0 ° C. The catalyst combustor 40 of the fuel cell stack temperature control system 50 sends the methanol sent from the methanol tank 1 by the methanol pump P5 by the blower 39 in order to quickly bring the cooling water temperature to 70 ° C. when the fuel cell system is started. The air is burned by an oxidation catalyst (for example, Pt or the like) using the air as a combustion aid to heat the cooling water.

【０１１６】前記冷却水は、一度温度が上昇すると燃料
電池スタック１１の電気化学反応で発生する熱により加
熱されるため、前記触媒燃焼器４０を停止し冷却ファン
４２を起動してラジェター４１で冷却される。The cooling water is heated by the heat generated by the electrochemical reaction of the fuel cell stack 11 once the temperature rises. Therefore, the catalytic combustor 40 is stopped, the cooling fan 42 is started, and the cooling water is cooled by the radiator 41. Is done.

【０１１７】前記燃料電池スタック１１は、前記改質ガ
スとターボアシストコンプレッサ１２のコンプレッサ１
２ｃにより圧縮し供給された空気を用いて発電する。前
記燃料電池スタック１１で利用されなかった未利用改質
ガスは、未利用改質ガス管路２１ａを通り分岐流量制御
弁２３に送られる。The fuel cell stack 11 includes the reformed gas and the compressor 1 of the turbo assist compressor 12.
Electric power is generated using the air compressed and supplied by 2c. Unused reformed gas not used in the fuel cell stack 11 is sent to the branch flow control valve 23 through the unused reformed gas pipe 21a.

【０１１８】前記未利用改質ガスは前記分岐流量制御弁
２３で流量が制御されて分岐され、未利用改質ガス管路
２１ｇを介して燃焼バーナ１９及び水素吸蔵合金タンク
１４又は水素吸蔵合金タンク１５に送られる。The flow rate of the unused reformed gas is controlled and branched by the branch flow control valve 23, and the combustion burner 19 and the hydrogen storage alloy tank 14 or the hydrogen storage alloy tank are passed through the unused reformed gas pipe 21g. 15

【０１１９】前記分岐流量制御弁２３の制御は、燃焼バ
ーナ１９に必要な未利用改質ガスを未利用改質ガス管路
２１ｇを介して前記燃焼バーナ１９に供給し、残量を未
利用改質ガス管路２１ｂ、凝縮器３１を介して前記水素
吸蔵合金タンク１４又は前記水素吸蔵合金タンク１５に
送るように設定されている。The control of the branch flow control valve 23 is performed by supplying an unused reformed gas required for the combustion burner 19 to the combustion burner 19 through an unused reformed gas pipe 21g and reducing the remaining amount. The hydrogen storage alloy tank 14 or the hydrogen storage alloy tank 15 is set to be sent to the hydrogen storage alloy tank 14 or the hydrogen storage alloy tank 15 through the high quality gas pipeline 21b and the condenser 31.

【０１２０】前記燃焼バーナ１９は、前記未利用改質ガ
ス管路２１ｇを介して送られた改質ガスを、未利用空気
管路２５を介して燃料電池スタック１１から送られた未
利用空気を助燃剤にして燃焼し排ガスを排ガス管路２４
を介してターボアシストコンプレッサ１２のタービン１
２ａに送り、該タービン１２ａを回転しコンプレッサ１
２ｃを回転する。The combustion burner 19 converts the reformed gas sent via the unused reformed gas line 21g to the unused air sent from the fuel cell stack 11 via the unused air line 25. Exhaust gas is burned as a combustion aid and discharged into an exhaust gas line 24.
Through the turbine 1 of the turbo assist compressor 12
2a, the turbine 12a is rotated, and the compressor 1
Rotate 2c.

【０１２１】燃料電池スタック１１で発電された電気は
配線２０ａ、２０ｂを介して二次電池１３に蓄電され、
該二次電池１３の電力で車両駆動モータ３０を回転させ
て自動車を動かす。また起動時等ターボアシストコンプ
レッサ１２のタービン１２ａの動力が不足していると
き、前記二次電池１３の電力で前記ターボアシストコン
プレッサ１２のモータ１２ｂを回転しコンプレッサ１２
ｃを回転する。The electricity generated by the fuel cell stack 11 is stored in the secondary battery 13 via the wirings 20a and 20b.
The vehicle is driven by rotating the vehicle drive motor 30 with the electric power of the secondary battery 13. When the power of the turbine 12a of the turbo assist compressor 12 is insufficient, such as at the time of starting, the motor 12b of the turbo assist compressor 12 is rotated by the power of the
Rotate c.

【０１２２】前記コンプレッサ１２ｃは空気を圧縮して
燃料電池スタック１１に供給し発電に供される。また前
記コンプレッサ１２ｃで圧縮された空気は、改質反応用
として改質部７及びＣＯ酸化反応用としてＣＯ低減部８
にも供給される。The compressor 12c compresses air and supplies the compressed air to the fuel cell stack 11 for power generation. The air compressed by the compressor 12c is supplied to a reforming section 7 for a reforming reaction and a CO reducing section 8 for a CO oxidation reaction.
Is also supplied.

【０１２３】自動車の定速運転時には、該自動車で消費
される電力はほぼ所定発電電流１０２に相当し、所定水
素量１０１で発電できる最大の発電電流に相当する。こ
の時でも交点４００Ａと交点４００Ｂの差に相当する水
素量が利用されずに燃料電池スタック１１の改質ガス排
出口１１ｃから排出される。この水素は、未利用改質ガ
ス管路２１ａを通って分岐流量制御弁２３により燃焼バ
ーナ１９に送られ、該燃焼バーナ１９で発生した排ガス
が排ガス管路２４を介してターボアシストコンプレッサ
１２のタービン１２ａに送られ該タービン１２ａを回転
し、前記ターボアシストコンプレッサ１２のコンプレッ
サ１２ｃの動力として利用される。When the vehicle is driven at a constant speed, the electric power consumed by the vehicle substantially corresponds to the predetermined power generation current 102, and corresponds to the maximum power generation current that can be generated with the predetermined hydrogen amount 101. Even at this time, the hydrogen amount corresponding to the difference between the intersection 400A and the intersection 400B is discharged from the reformed gas outlet 11c of the fuel cell stack 11 without being used. This hydrogen is sent to the combustion burner 19 by the branch flow control valve 23 through the unused reformed gas line 21 a, and the exhaust gas generated in the combustion burner 19 is supplied to the turbine of the turbo assist compressor 12 through the exhaust gas line 24. The turbine 12 a is sent to the turbine 12 a to rotate the turbine 12 a and is used as power for a compressor 12 c of the turbo assist compressor 12.

【０１２４】自動車のアイドリング時や減速時など負荷
が小さい運転状態では、該自動車で消費される電力は小
さく消費電流が小さい。前記燃料電池スタック１１は、
前記消費電流と同じだけ発電する。例えば前記消費電流
は低負荷発電電流１０３に相当する値であるとして説明
する。In an operating state where the load is small, such as when the vehicle is idling or decelerating, the power consumed by the vehicle is small and the current consumption is small. The fuel cell stack 11 includes:
Electric power is generated by the same amount as the current consumption. For example, the description will be made assuming that the current consumption is a value corresponding to the low-load power generation current 103.

【０１２５】５００は電流が低負荷発電電流１０３に一
定の低負荷発電電流線であり、５００Ａは前記低負荷発
電電流線５００と前記供給必要水素量線１００の交点で
あり、５００Ｂは前記低負荷発電電流線５００と前記消
費水素量線２００の交点であり、５００Ｃは前記低負荷
発電電流線５００と所定水素量線３００の交点である。Reference numeral 500 denotes a low-load generation current line whose current is constant at the low-load generation current 103, 500A denotes an intersection of the low-load generation current line 500 and the required hydrogen supply line 100, and 500B denotes the low-load generation current line. The intersection between the generated current line 500 and the hydrogen consumption line 200 is shown, and 500C is the intersection between the low-load generation current line 500 and the predetermined hydrogen amount line 300.

【０１２６】前記低負荷発電電流１０３を発電するため
に消費される水素量は交点５００Ｂに相当する水素量で
あるのに、供給される水素量は交点５００Ｃに相当する
所定水素量１０１であるので、交点５００Ｃと交点５０
０Ｂの差に相当する多くの水素量が利用されず、利用さ
れなかった水素を含む未利用改質ガスは燃焼電池スタッ
ク１１の改質ガス排出口１１ｃから排出される。Since the amount of hydrogen consumed to generate the low-load power generation current 103 is the amount of hydrogen corresponding to the intersection 500B, the amount of supplied hydrogen is the predetermined amount of hydrogen 101 corresponding to the intersection 500C. , Intersection 500C and intersection 50
A large amount of hydrogen corresponding to the difference of 0B is not used, and the unused reformed gas including the unused hydrogen is discharged from the reformed gas outlet 11c of the combustion cell stack 11.

【０１２７】前記燃焼電池スタック１１で利用されずに
前記改質ガス排出口１１ｃから排出された未利用改質ガ
スは、未利用改質ガス管路２１ａを通って分岐流量制御
弁２３に送られる。The unused reformed gas discharged from the reformed gas discharge port 11c without being used in the combustion cell stack 11 is sent to the branch flow control valve 23 through the unused reformed gas pipe 21a. .

【０１２８】前記分岐流量制御弁２３は、燃焼バーナ１
９に必要な未利用改質ガスを未利用改質ガス管路２１ｇ
を介して前記燃焼バーナ１９に供給し、残量を未利用改
質ガス管路２１ｂを介して凝縮器３１に送る。前記凝縮
器３１では、前記改質ガス中に含まれている水を凝縮し
て除去する。The branch flow control valve 23 is connected to the combustion burner 1
Unused reformed gas line 21g required for 9
And supplies the remaining amount to the condenser 31 via the unused reformed gas line 21b. In the condenser 31, water contained in the reformed gas is condensed and removed.

【０１２９】開閉バルブＶ１は開状態、開閉バルブＶ
２、Ｖ３、Ｖ４は閉状態にすると、水を除去した改質ガ
スは未利用改質ガス管路２１ｃ、開閉バルブＶ１、未利
用改質ガス管路２１ｄを介して水素吸蔵合金タンク１４
に供給され内蔵されている水素吸蔵合金に吸蔵される。The opening / closing valve V1 is open, and the opening / closing valve V
When V2, V3, and V4 are closed, the reformed gas from which water has been removed passes through the unused reformed gas pipe 21c, the opening / closing valve V1, and the unused reformed gas pipe 21d.
And is stored in the built-in hydrogen storage alloy.

【０１３０】このとき燃料電池スタック温度制御系５０
の三方切替弁２７は冷却水が冷却水管路３２ｂと冷却水
管路３２ｅのみを通流できるように切り替えられ、三方
切替弁２８は冷却水が冷却水管路３２ｆと冷却水管路３
２ｇのみを通流できるように切り替えられている。At this time, the fuel cell stack temperature control system 50
The three-way switching valve 27 is switched so that the cooling water can flow only through the cooling water pipe 32b and the cooling water pipe 32e, and the three-way switching valve 28 is switched between the cooling water pipe 32f and the cooling water pipe 3
It is switched so that only 2 g can flow.

【０１３１】これにより水素吸蔵合金タンク１５は冷却
水の温度７０℃に加熱され、前記水素吸蔵合金タンク１
４は冷却水が循環していないので室温に近い状態になっ
ている。前記水素吸蔵合金タンク１４が７０℃より低い
ので効率的に水素を吸蔵することができる。As a result, the hydrogen storage alloy tank 15 is heated to a cooling water temperature of 70 ° C.
No. 4 is close to room temperature because the cooling water is not circulating. Since the hydrogen storage alloy tank 14 is lower than 70 ° C., hydrogen can be stored efficiently.

【０１３２】水素吸蔵合金タンク１４、１５には圧力計
が取り付けられおり圧力により水素吸蔵が飽和になった
ことを知ることができる。前記水素吸蔵合金タンク１４
が水素吸蔵飽和になったとき、燃料電池スタック温度制
御系５０の三方切替弁２７を冷却水が冷却水管路３２ｂ
と冷却水管路３２ｃのみを通流できるように切り替え、
三方切替弁２８は冷却水が冷却水管路３２ｄと冷却水管
路３２ｇのみを通流できるように切り替える。A pressure gauge is attached to each of the hydrogen storage alloy tanks 14 and 15 so that it is possible to know that the hydrogen storage is saturated by the pressure. The hydrogen storage alloy tank 14
When the temperature of the fuel cell becomes saturated with hydrogen storage, the cooling water is supplied to the three-way switching valve 27 of the fuel cell stack temperature control system 50 by the cooling water pipe 32b.
And only the cooling water pipe 32c can be passed through,
The three-way switching valve 28 switches so that the cooling water can flow only through the cooling water pipeline 32d and the cooling water pipeline 32g.

【０１３３】これにより水素吸蔵合金タンク１４が冷却
水の温度７０℃に加熱され、前記水素吸蔵合金タンク１
５が冷却水が循環していないので室温に近い状態にな
る。As a result, the hydrogen storage alloy tank 14 is heated to a cooling water temperature of 70 ° C.
5 is close to room temperature because the cooling water is not circulating.

【０１３４】同時に開閉バルブは、開閉バルブＶ２を開
状態に開閉バルブＶ１を閉状態に切り替える。開閉バル
ブＶ３、Ｖ４は閉状態のままである。At the same time, the switching valve switches the switching valve V2 to the open state and the switching valve V1 to the closed state. The on-off valves V3 and V4 are kept closed.

【０１３５】水を除去した改質ガスは未利用改質ガス管
路２１ｃ、２１ｅ、開閉バルブＶ２、未利用改質ガス管
路２１ｆを介して水素吸蔵合金タンク１５に供給され、
７０℃より低い温度の前記水素吸蔵合金タンク１５に内
蔵されている水素吸蔵合金に効率的に吸蔵される。The reformed gas from which water has been removed is supplied to the hydrogen storage alloy tank 15 via unused reformed gas lines 21c and 21e, an opening / closing valve V2, and an unused reformed gas line 21f.
It is efficiently stored in the hydrogen storage alloy contained in the hydrogen storage alloy tank 15 at a temperature lower than 70 ° C.

【０１３６】自動車の加速時など負荷が大きい運転状態
では、該自動車で消費される電力は大きく消費電流が大
きい。前記燃料電池スタック１１は、前記消費電流と同
じだけ発電する必要がある。例えば発電する必要がある
電流は高負荷発電電流１０４であるとして説明する。In a driving state where a load is large, such as when the vehicle is accelerating, the power consumed by the vehicle is large and the current consumption is large. The fuel cell stack 11 needs to generate power as much as the consumed current. For example, it is assumed that the current that needs to be generated is the high-load generated current 104.

【０１３７】６００は電流が高負荷発電電流１０４に一
定の高負荷発電電流線であり、６００Ａは前記高負荷発
電電流線６００と前記供給必要水素量線１００の交点で
あり、６００Ｂは前記高負荷発電電流線６００と前記消
費水素量線２００の交点であり、６００Ｃは前記高負荷
発電電流線６００と所定水素量線３００の交点である。Reference numeral 600 denotes a high-load generation current line whose current is constant at the high-load generation current 104, 600A denotes an intersection of the high-load generation current line 600 and the required hydrogen supply line 100, and 600B denotes the high-load generation current line. The intersection between the generated current line 600 and the hydrogen consumption line 200 is shown, and 600C is the intersection between the high-load generation current line 600 and the predetermined hydrogen amount line 300.

【０１３８】前記高負荷発電電流１０４を発電するため
に供給必要な水素量は交点６００Ａに相当する水素量で
あるのに、改質ガスで供給される水素量は交点６００Ｃ
に相当する所定水素量１０１であるので、交点６００Ａ
と交点６００Ｃの差に相当する水素量が不足している。Although the amount of hydrogen required to generate the high-load generation current 104 is the amount of hydrogen corresponding to the intersection 600A, the amount of hydrogen supplied by the reformed gas is
Since the predetermined amount of hydrogen 101 corresponds to
And the amount of hydrogen corresponding to the difference at the intersection 600C is insufficient.

【０１３９】燃料電池スタック温度制御系５０の三方切
替弁２７は冷却水が冷却水管路３２ｂと冷却水管路３２
ｅのみを通流できるように切り替えられ、三方切替弁２
８は冷却水が冷却水管路３２ｆと冷却水管路３２ｇのみ
を通流できるように切り替えられている。The three-way switching valve 27 of the fuel cell stack temperature control system 50 supplies cooling water to the cooling water pipe 32b and the cooling water pipe 32.
e so that it can flow through only the three-way switching valve 2
8 is switched so that the cooling water can flow only through the cooling water pipe 32f and the cooling water pipe 32g.

【０１４０】これにより水素吸蔵合金タンク１５は冷却
水の温度７０℃に加熱され、前記水素吸蔵合金タンク１
４は冷却水が循環していないので室温に近い状態になっ
ている。As a result, the hydrogen storage alloy tank 15 is heated to a cooling water temperature of 70 ° C.
No. 4 is close to room temperature because the cooling water is not circulating.

【０１４１】開閉バルブＶ２を閉状態に、開閉バルブＶ
４を開状態にすると前記水素吸蔵合金タンク１５が温度
７０℃に加熱されているので該水素吸蔵合金タンク１５
に内蔵されている水素吸蔵合金は効率的に水素を水素管
路２２ｆを通って水素管路２２ｄに放出する。放出され
た水素は流量制御弁２６で不足する水素量より少し多い
水素量を水素管路２２ｅを介して三方切替弁１７から改
質ガス管路１８中に送られる。前記改質ガス管路１８中
に送られた水素は、改質器１０から送られてきた改質ガ
スと混合されて改質ガス供給口１１ａから燃料電池スタ
ック１１に供給され発電に供される。When the on-off valve V2 is closed, the on-off valve V
When the hydrogen storage alloy tank 15 is opened, the hydrogen storage alloy tank 15 is heated to 70 ° C.
The hydrogen storage alloy contained in the gas discharges hydrogen efficiently to the hydrogen line 22d through the hydrogen line 22f. The released hydrogen is sent from the three-way switching valve 17 into the reformed gas line 18 through the hydrogen line 22e, with a slightly larger amount of hydrogen than the amount of hydrogen deficient in the flow control valve 26. The hydrogen sent into the reformed gas pipe 18 is mixed with the reformed gas sent from the reformer 10 and supplied to the fuel cell stack 11 from the reformed gas supply port 11a to be used for power generation. .

【０１４２】この運転状態でも、交点６００Ａと交点６
００Ｂの差に相当する水素量を含む未利用改質ガスが未
利用のまま改質ガス排出口１１ｃから未利用改質ガス管
路２１ａに排出される。この時の前記未利用改質ガスは
多いので、燃焼バーナ１９の必要量を超える可能性が大
きい。In this operation state, the intersection 600A and the intersection 6
The unused reformed gas containing the hydrogen amount corresponding to the difference of 00B is discharged from the reformed gas discharge port 11c to the unused reformed gas pipe 21a without being used. At this time, since the amount of the unused reformed gas is large, it is highly likely that the required amount of the combustion burner 19 will be exceeded.

【０１４３】前記未利用改質ガスは分岐流量制御弁２３
で燃焼バーナ１９の必要量を未利用改質ガス管路２１ｇ
に送られ、残量を未利用改質ガス管路２１ｂに送られ
る。前記未利用改質ガス管路２１ｂに送られた凝縮器３
１で水分が除去され未利用改質ガス管路２１ｃに送られ
る。The unused reformed gas is supplied to the branch flow control valve 23.
To use the required amount of combustion burner 19 in unused reformed gas line 21g
And the remaining amount is sent to the unused reformed gas pipe 21b. The condenser 3 sent to the unused reformed gas line 21b
At 1 the water is removed and sent to the unused reformed gas pipe 21c.

【０１４４】開閉バルブＶ３を閉状態にし開閉バルブＶ
１を開状態にすると、前記凝縮器３１で水分が除去され
た未利用改質ガスは、前記未利用改質ガス管路２１ｃ、
開閉バルブＶ１、未利用改質ガス管路２１ｄを通って水
素吸蔵タンク１４に送られる。The opening / closing valve V3 is closed and the opening / closing valve V
1, the unused reformed gas from which water has been removed by the condenser 31 is used as the unused reformed gas line 21c,
The gas is sent to the hydrogen storage tank 14 through the open / close valve V1 and the unused reformed gas pipe 21d.

【０１４５】前記水素吸蔵タンク１４は７０℃より低い
室温近くの温度になっているので、前記水素吸蔵タンク
１４に内蔵されている水素吸蔵合金に効率的に吸蔵され
る。Since the temperature of the hydrogen storage tank 14 is close to room temperature lower than 70 ° C., it is efficiently stored in the hydrogen storage alloy contained in the hydrogen storage tank 14.

【０１４６】前記水素吸蔵タンクの水素量が少なくなっ
たとき、燃料電池スタック温度制御系５０の三方切替弁
２７を冷却水が冷却水管路３２ｂと冷却水管路３２ｃの
みを通流できるように切り替え、三方切替弁２８は冷却
水が冷却水管路３２ｄと冷却水管路３２ｇのみを通流で
きるように切り替える。When the amount of hydrogen in the hydrogen storage tank decreases, the three-way switching valve 27 of the fuel cell stack temperature control system 50 is switched so that cooling water can flow only through the cooling water pipe 32b and the cooling water pipe 32c. The three-way switching valve 28 switches so that the cooling water can flow only through the cooling water pipeline 32d and the cooling water pipeline 32g.

【０１４７】これにより水素吸蔵合金タンク１４が冷却
水の温度７０℃に加熱され、前記水素吸蔵合金タンク１
５が冷却水が循環していないので室温に近い状態にな
る。As a result, the hydrogen storage alloy tank 14 is heated to the temperature of the cooling water 70 ° C.
5 is close to room temperature because the cooling water is not circulating.

【０１４８】この状態の時、開閉バルブＶ１を閉状態
に、開閉バルブＶ３を開状態にすると前記水素吸蔵合金
タンク１４が温度７０℃に加熱されているので該水素吸
蔵合金タンク１４に内蔵されている水素吸蔵合金は効率
的に水素を水素管路２２ｂを通って水素管路２２ｄに放
出する。放出された水素は流量制御弁２６で不足する水
素量より少し多い水素量を水素管路２２ｅを介して三方
切替弁１７から改質ガス管路１８中に送られる。前記改
質ガス管路１８中に送られた水素は、改質器１０から送
られてきた改質ガスと混合されて改質ガス供給口１１ａ
から燃料電池スタック１１に供給され発電に供される。In this state, when the open / close valve V1 is closed and the open / close valve V3 is opened, the hydrogen storage alloy tank 14 is heated to 70 ° C. The hydrogen storage alloy efficiently releases hydrogen through the hydrogen line 22b to the hydrogen line 22d. The released hydrogen is sent from the three-way switching valve 17 into the reformed gas line 18 through the hydrogen line 22e, with a slightly larger amount of hydrogen than the amount of hydrogen deficient in the flow control valve 26. The hydrogen sent into the reformed gas line 18 is mixed with the reformed gas sent from the reformer 10 to form the reformed gas supply port 11a.
Is supplied to the fuel cell stack 11 for power generation.

【０１４９】この運転状態でも、交点６００Ａと交点６
００Ｂの差に相当する水素量を含む未利用改質ガスが未
利用のまま改質ガス排出口１１ｃから未利用改質ガス管
路２１ａに排出される。この時の前記未利用改質ガスは
多いので、燃焼バーナ１９の必要量を超える可能性が大
きい。In this operating state, the intersection 600A and the intersection 6
The unused reformed gas containing the hydrogen amount corresponding to the difference of 00B is discharged from the reformed gas discharge port 11c to the unused reformed gas pipe 21a without being used. At this time, since the amount of the unused reformed gas is large, it is highly likely that the required amount of the combustion burner 19 will be exceeded.

【０１５０】前記未利用改質ガスは分岐流量制御弁２３
で燃焼バーナ１９の必要量を未利用改質ガス管路２１ｇ
に送られ、残量を未利用改質ガス管路２１ｂに送られ
る。前記未利用改質ガス管路２１ｂに送られた凝縮器３
１で水分が除去され未利用改質ガス管路２１ｃに送られ
る。The unused reformed gas is supplied to the branch flow control valve 23.
To use the required amount of combustion burner 19 in unused reformed gas line 21g
And the remaining amount is sent to the unused reformed gas pipe 21b. The condenser 3 sent to the unused reformed gas line 21b
At 1 the water is removed and sent to the unused reformed gas pipe 21c.

【０１５１】開閉バルブＶ４を閉状態にし開閉バルブＶ
２を開状態にすると、前記凝縮器３１で水分が除去され
た未利用改質ガスは、前記未利用改質ガス管路２１ｃ、
未利用改質ガス管路２１ｅ、開閉バルブＶ２、未利用改
質ガス管路２１ｆを通って水素吸蔵タンク１５に送られ
る。The on-off valve V4 is closed and the on-off valve V
2, the unused reformed gas from which water has been removed by the condenser 31 is used as the unused reformed gas line 21c,
The gas is sent to the hydrogen storage tank 15 through the unused reformed gas pipe 21e, the open / close valve V2, and the unused reformed gas pipe 21f.

【０１５２】前記水素吸蔵タンク１５は７０℃より低い
室温近くの温度になっているので、前記水素吸蔵タンク
１５に内蔵されている水素吸蔵合金に効率的に吸蔵され
る。Since the temperature of the hydrogen storage tank 15 is close to room temperature lower than 70 ° C., the hydrogen storage tank 15 is efficiently stored in the hydrogen storage alloy contained in the hydrogen storage tank 15.

【０１５３】水素吸蔵タンクを二つ設けることにより、
交互に前記水素吸蔵タンクの温度を水素の吸蔵用と放出
用に切り替えて使用できるため、水素の吸蔵と放出が効
率的に且つ敏速にできる。また吸蔵と放出を同時に行う
こともできる。By providing two hydrogen storage tanks,
Since the temperature of the hydrogen storage tank can be alternately used for storing and releasing hydrogen, the storage and release of hydrogen can be performed efficiently and promptly. In addition, occlusion and release can be performed simultaneously.

【０１５４】水素の放出時に前記水素吸蔵タンクを加熱
するために必要な熱を燃料電池スタックで発生する熱を
利用しているので高効率な燃料電池システムになってい
る。Since the heat required for heating the hydrogen storage tank at the time of releasing hydrogen is generated by using the heat generated in the fuel cell stack, a highly efficient fuel cell system is provided.

【０１５５】また前記燃料電池スタックから排出される
水素を再び該燃料電池スタックに供給し発電に供される
ので高効率な燃料電池システムになっている。Further, since the hydrogen discharged from the fuel cell stack is supplied again to the fuel cell stack and used for power generation, a highly efficient fuel cell system is provided.

【０１５６】なお、本第２実施例では水素吸蔵タンクを
二つ設けたが、三つ以上設けてもよい。前記水素吸蔵タ
ンクが多くなるとより効率的に吸蔵と放出ができ且つ吸
蔵と放出の制御も容易になる。Although two hydrogen storage tanks are provided in the second embodiment, three or more hydrogen storage tanks may be provided. When the number of the hydrogen storage tanks increases, the storage and release can be performed more efficiently, and the control of the storage and release becomes easier.

【０１５７】自動車の消費電流が所定発電電流を超える
高負荷状態の時、水素吸蔵タンクから負荷状態に合わせ
て水素を放出して供給するのではなく、消費電流により
いくつかの区画に分けて、該区画ごとに設定された水素
量を水素吸蔵タンクから放出して供給する方法もある。
水素の放出量の制御が容易になる。In a high load state where the current consumption of the vehicle exceeds a predetermined power generation current, hydrogen is not supplied from the hydrogen storage tank in accordance with the load state, but is divided into several sections according to the current consumption. There is also a method in which the hydrogen amount set for each section is released from the hydrogen storage tank and supplied.
Control of the amount of released hydrogen is facilitated.

【０１５８】また起動時に水素吸蔵タンクから放出され
る水素を改質器１０の燃焼部５に送り燃焼部の着火を良
くすることに使用したり、燃焼バーナ１９に送り特に起
動時に不足する未利用改質ガス量を補ってモータ１２ｂ
の負荷を軽減するなど、燃料電池スタック１１以外にも
利用することができる。Further, the hydrogen released from the hydrogen storage tank at the time of startup is sent to the combustion section 5 of the reformer 10 to improve the ignition of the combustion section, or is sent to the combustion burner 19, and particularly the unused portion which is insufficient at the time of startup. Motor 12b
For example, the load of the fuel cell stack 11 can be reduced.

【０１５９】[0159]

【発明の効果】以上のように、本発明は炭化水素系燃料
を水素リッチな改質ガスに改質する改質器と、該改質ガ
スと酸化剤ガスを使用して電気化学反応により発電する
燃料電池スタックで構成する車載用燃料電池システムに
おいて、水素貯蔵手段を有し、該水素貯蔵手段を使用し
て前記燃料電池スタックから排出される該燃料電池スタ
ックで利用されなかった水素を吸蔵し、必要に応じて前
記水素貯蔵手段に貯蔵された水素を放出して前記燃料電
池スタックに供給することを特徴とする車載用燃料電池
システム及び少なくとも二つ以上の水素貯蔵手段を有
し、該水素貯蔵手段の中の少なくとも一つの前記水素貯
蔵手段を使用して水素を吸蔵し、少なくとも一つの他の
水素貯蔵手段で水素を放出し、水素の吸蔵と放出の役割
を順次交替させる手段を設けたことを特徴とする車載用
燃料電池システムであるので、起動時に水素を燃料電池
スタックに供給することができ起動時間を大幅に短縮で
き、常時一定量のメタノールと水を改質器に供給して改
質器を定常状態で運転しても負荷電流の変動に対応で
き、且つ改質ガス中の水素を有効に利用できる高効率な
燃料電池システムを提供できる。As described above, the present invention provides a reformer for reforming a hydrocarbon fuel into a hydrogen-rich reformed gas, and power generation by an electrochemical reaction using the reformed gas and an oxidizing gas. An in-vehicle fuel cell system comprising a fuel cell stack, comprising: a hydrogen storage means for storing hydrogen not used by the fuel cell stack discharged from the fuel cell stack using the hydrogen storage means. Discharging the hydrogen stored in the hydrogen storage means and supplying it to the fuel cell stack as needed, and at least two or more hydrogen storage means, A method of storing hydrogen using at least one of the hydrogen storage means in the storage means, releasing hydrogen in at least one other hydrogen storage means, and sequentially changing the role of storing and releasing hydrogen. The fuel cell system for vehicles is characterized by the fact that hydrogen can be supplied to the fuel cell stack at the time of startup, the startup time can be greatly reduced, and a fixed amount of methanol and water are always supplied to the reformer. Even if the reformer is supplied and the reformer is operated in a steady state, it is possible to provide a highly efficient fuel cell system that can cope with a change in load current and that can effectively use hydrogen in the reformed gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１実施例の自動車用の固体高分子電
解質型燃料電池システム図FIG. 1 is a diagram of a solid polymer electrolyte fuel cell system for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第２実施例の自動車用の固体高分子電
解質型燃料電池システム図FIG. 2 is a diagram of a solid polymer electrolyte fuel cell system for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.

【図３】燃料電池スタックの発電電流と供給必要水素量
及び消費水素量の関係をグラフで表した説明図FIG. 3 is a graph showing the relationship between the power generation current of the fuel cell stack and the required amount of supplied hydrogen and the amount of consumed hydrogen.

【図４】本発明の実施例の燃料電池スタックの水素過不
足をグラフで説明した説明図FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the excess and deficiency of hydrogen in the fuel cell stack according to the embodiment of the present invention in a graph.

【図５】燃料電池の改質器部分のシステム図FIG. 5 is a system diagram of a reformer part of a fuel cell.

【図６】水素吸蔵合金の一つの温度での水素濃度と水素
圧力の関係を模式的に示す水素圧力−組成等温曲線図FIG. 6 is a hydrogen pressure-composition isotherm diagram schematically showing the relationship between hydrogen concentration and hydrogen pressure at one temperature of a hydrogen storage alloy.

【図７】水素吸蔵合金の複数の温度での水素濃度と水素
圧力の関係を模式的に示す水素圧力−組成等温曲線図FIG. 7 is a hydrogen pressure-composition isotherm diagram schematically showing the relationship between hydrogen concentration and hydrogen pressure at a plurality of temperatures of a hydrogen storage alloy.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…改質器 １１…燃料電池スタック １４、１５…水素吸蔵合金タンク（水素貯蔵手段） １４ａ、１５ａ…熱交換器（熱交換手段） ５０、６０…燃料電池スタック温度制御系 Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４…開閉バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reformer 11 ... Fuel cell stack 14, 15 ... Hydrogen storage alloy tank (hydrogen storage means) 14a, 15a ... Heat exchanger (heat exchange means) 50, 60 ... Fuel cell stack temperature control system V1, V2, V3 , V4 ... open / close valve

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 炭化水素系燃料を水素リッチな改質ガス
に改質する改質器と、該改質ガスと酸化剤ガスを使用し
て電気化学反応により発電する燃料電池スタックで構成
する車載用燃料電池システムにおいて、水素貯蔵手段を
有し、該水素貯蔵手段を使用して前記燃料電池スタック
から排出される該燃料電池スタックで利用されなかった
水素を吸蔵し、必要に応じて前記水素貯蔵手段に貯蔵さ
れた水素を放出して前記燃料電池スタックに供給するこ
とを特徴とする車載用燃料電池システム。1. An on-vehicle vehicle comprising a reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel into a hydrogen-rich reformed gas, and a fuel cell stack for generating power by an electrochemical reaction using the reformed gas and an oxidizing gas. Fuel cell system for use in a fuel cell system, comprising hydrogen storage means, using the hydrogen storage means to occlude hydrogen not used in the fuel cell stack discharged from the fuel cell stack, and optionally storing the hydrogen A vehicle-mounted fuel cell system, wherein hydrogen stored in the means is released and supplied to the fuel cell stack. 【請求項２】 炭化水素系燃料を水素リッチな改質ガス
に改質する改質器と、該改質ガスと酸化剤ガスを使用し
て電気化学反応により発電する燃料電池スタックで構成
する車載用燃料電池システムにおいて、少なくとも二つ
以上の水素貯蔵手段を有し、該水素貯蔵手段の中の少な
くとも一つの前記水素貯蔵手段を使用して水素を吸蔵
し、少なくとも一つの他の水素貯蔵手段で水素を放出
し、水素の吸蔵と放出の役割を順次交替させる手段を設
けたことを特徴とする車載用燃料電池システム。2. An on-vehicle vehicle comprising a reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel into a hydrogen-rich reformed gas, and a fuel cell stack for generating electricity by an electrochemical reaction using the reformed gas and an oxidizing gas. The fuel cell system for use has at least two or more hydrogen storage means, uses at least one of the hydrogen storage means to store hydrogen, and stores at least one other hydrogen storage means. An on-vehicle fuel cell system comprising means for releasing hydrogen and sequentially changing the role of storing and releasing hydrogen. 【請求項３】 前記車載用燃料電池システムにおいて、
少なくとも二つ以上の水素貯蔵手段を有し、該水素貯蔵
手段の中の少なくとも一つの前記水素貯蔵手段を使用し
て燃料電池スタックから排出される該燃料電池スタック
で利用されなかった水素を吸蔵し、必要に応じて少なく
とも一つの他の水素貯蔵手段に貯蔵された水素を放出し
て前記燃料電池スタックに供給し、前記水素貯蔵手段の
水素の吸蔵と放出の役割を順次交替させる手段を設けた
ことを特徴とする請求項１記載及び請求項２記載の車載
用燃料電池システム。3. The in-vehicle fuel cell system according to claim 1,
At least two or more hydrogen storage means, wherein at least one of the hydrogen storage means is used to occlude unused hydrogen discharged from the fuel cell stack discharged from the fuel cell stack. A means for releasing hydrogen stored in at least one other hydrogen storage means and supplying the hydrogen to the fuel cell stack as needed, and sequentially changing the role of hydrogen storage and release of the hydrogen storage means. 3. The on-vehicle fuel cell system according to claim 1, wherein: 【請求項４】 前記水素貯蔵手段に熱交換手段を設
け、該熱交換手段と前記燃料電池スタックの温度を冷却
水の循環で制御する燃料電池スタック温度制御系を結合
したことを特徴とする請求項１記載及び請求項２記載の
車載用燃料電池システム。4. The fuel cell system according to claim 1, wherein said hydrogen storage means is provided with a heat exchange means, and said heat exchange means and a fuel cell stack temperature control system for controlling the temperature of said fuel cell stack by circulating cooling water. The vehicle-mounted fuel cell system according to claim 1 or 2.
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