JP2019178731A - 水素貯蔵装置及び該水素貯蔵装置を用いた燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用の燃料電池システムに用いることが可能な水素貯蔵装置を提供する。【解決手段】水素貯蔵装置310は、液体330と、該液体330に浸された水素貯蔵体320とを含み、前記水素貯蔵体320は、該水素貯蔵体320にエネルギーが加えられたときに水素を放出するものである。【選択図】図3
Description
本発明は、水素貯蔵装置及び該水素貯蔵装置を用いた燃料電池システムに関する。
燃料電池システムは、水素を用いたシステムである。特許文献1には、水素貯蔵ガラスビーズを用いた水素供給装置が記載されている。また、燃料電池車が含む従来の燃料電池システムは、水素を燃料電池に供給するために高圧水素タンクを用いている。
特許文献1に記載のような水素供給装置は、燃料電池車向けの燃料電池システムには不適当である。なぜなら、当該水素供給装置において、水素貯蔵ガラスビーズはタンク内に格納され、ぎっしりと詰まっているために、車両において用いた場合、発進・停止の動きや走行中の路面から振動等に起因する衝撃により水素貯蔵ガラスビーズが容易に破壊され、望ましくないタイミングで水素が放出されてしまうからである。
また、燃料電池車が含む従来の燃料電池システムによれば、多量の水素が1カ所に集中するために、高圧水素タンクのダメージに関わる事故が起きた場合に安全性が脅かされてしまっていた。また、大容量の高圧水素タンクを用いているために、車両のデザインに制約を受けていた。更に、そのような大容量の高圧水素タンクは大きく、他の車両との互換性のない特定のプラットフォーム向けのものとなってしまうために、燃料電池システムの開発に大きなコストがかかってしまっていた。更にまた、従来の高圧水素タンクは大きく、重く且つ床下に設置されるために、タンクそのものを交換することは実現不可能であった。そのため、高圧水素タンクの使用は、燃料電池車に対する燃料補給を水素ステーションでのポンプを用いた水素の再注入に限定してしまっていたが、水素ガスステーションの数は限られており、その所有者は不便を強いられていた。燃料電池車自体の普及があまり進んでおらず、その配備にインフラに対する多額の投資が必要となるために、現状では水素ガスステーションの数が劇的に増える見込みは大きくない。
本発明は以上に鑑みてなされたものであり、本発明の一実施形態は、液体と、該液体に浸された水素貯蔵体とを含む水素貯蔵装置であり、前記水素貯蔵体は、該水素貯蔵体にエネルギーが加えられたときに水素を放出するものである。
一実施形態において、前記液体は水を含むことが好ましい。
一実施形態である水素貯蔵装置は、容量が47リットル以下であることが好ましい。
一実施形態において、前記水素貯蔵体は、重量で5%未満の酸化鉄が混合されたホウ化ケイ素系ガラスを含むことが好ましい。
一実施形態である水素貯蔵装置は、容量が47リットル以下であることが好ましい。
一実施形態において、前記水素貯蔵体は、重量で5%未満の酸化鉄が混合されたホウ化ケイ素系ガラスを含むことが好ましい。
本発明の別の一実施形態は、上記水素貯蔵装置を複数含む燃料電池システムである。
一実施形態において、複数の前記水素貯蔵装置は、軸の周りに設置され、一実施形態である燃料電池システムは、前記軸を中心として複数の前記水素貯蔵装置を回転させるための回転機構を含むことができる。
一実施形態において、複数の前記水素貯蔵装置は、軸の周りに設置され、一実施形態である燃料電池システムは、前記軸を中心として複数の前記水素貯蔵装置を回転させるための回転機構を含むことができる。
一実施形態である燃料電池システムは、電気的に直列に接続された複数の燃料電池スタックと、前記複数の燃料電池スタックの各々を電気的にバイパスするためのスイッチ及び配線と、前記複数の燃料電池スタックの各々の電圧に対するセンサと、前記センサの出力に基づき前記スイッチを制御するコントローラとを含むことができる。
一実施形態である燃料電池システムは、電気的に並列に接続された複数の燃料電池スタックと、前記複数の燃料電池スタックに接続され、前記複数の燃料電池スタックの各々からの電圧及び電流の一方又は双方の変動を調節するレギュレータとを含むことができる。
一実施形態である燃料電池システムは、水素流路が直列に接続された複数の燃料電池スタックを含むことができ、前記複数の燃料電池スタックのうちのより上流にある燃料電池スタックにおける水素流路の断面積は、前記複数の燃料電池スタックのうちのより下流にある燃料電池スタックにおける水素流路の断面積よりも大きいことが好ましい。
一実施形態である燃料電池システムは、水素流路が直列に接続された複数の燃料電池スタックを含むことができ、前記複数の燃料電池スタックの各々は触媒支持材を含み、前記複数の燃料電池スタックのうちの最上流の燃料電池スタックにおける前記触媒支持材の結晶化度は、最上流の前記燃料電池スタックより下流にある燃料電池スタックにおける前記触媒支持材の結晶化度よりも大きいことが好ましい。
一実施形態である燃料電池システムは、前記水素貯蔵装置に接続された複数の燃料電池スタックであって、前記水素貯蔵装置から各々までの水素流路の長さが同じである前記複数の燃料電池スタックを含むことができる。
一実施形態である燃料電池システムは、前記水素貯蔵装置に接続された燃料電池スタックと、前記水素貯蔵装置と前記燃料電池スタックとの間の水素流路に設置された吸着剤とを含むことが好ましい。
一実施形態において、前記吸着剤は、白金族金属、カーボン、ゼオライト、金属複合体又は遷移金属酸化物を含むことが好ましい。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、図面における各コンポーネントは、理解が容易となるように誇張や簡略化等がなされ、実際とはサイズや形状が異なっている場合があることに留意されたい。
1 本発明の実施形態の概要
図1は、本発明の一実施形態である燃料電池システム100の概略図である。110及び120は、それぞれ水素供給装置及び燃料電池ユニットを示しており、水素供給装置110は、燃料電池ユニット120に水素を供給するものである。130は電気的制御デバイスを示しており、燃料電池ユニット120の電気的出力を制御するものである。140はモータを示しており、電気的制御デバイス130により制御された燃料電池ユニット120からの電気的出力を用いて駆動されるものである。
図1は、本発明の一実施形態である燃料電池システム100の概略図である。110及び120は、それぞれ水素供給装置及び燃料電池ユニットを示しており、水素供給装置110は、燃料電池ユニット120に水素を供給するものである。130は電気的制御デバイスを示しており、燃料電池ユニット120の電気的出力を制御するものである。140はモータを示しており、電気的制御デバイス130により制御された燃料電池ユニット120からの電気的出力を用いて駆動されるものである。
なお、本発明の別実施形態は、燃料電池システム100が含む全てのコンポーネントを含まない場合があることに留意されたい。例えば、本発明の別実施形態は、水素供給装置110をのみを含む燃料電池システムであってよい。言い換えると、本発明の別実施形態は、燃料電池システム100のサブシステムに相当する燃料電池システムであってよい。
図2A〜2Cは、燃料電池システム100の一部をより具体化した例を表した図である。図2Aにおける130A及び130Bは、それぞれDC/DCコンバータ及びインバータを示しており、140Aは交流モータを示している。図2Bにおける140Bは直流モータを示している。図2Cにおける140Cは、直流インホイールモータを示している。DC/DCコンバータ130A及びインバータ130Bは電気的制御デバイス130に相当するものであり、交流モータ140A、直流モータ140B及び直流インホイールモータ140Cはモータ140に相当するものである。
2 水素供給装置110について
図3は、水素供給装置110の一例を表す図である。310、320、330、340及び350は、ぞれぞれ、水素貯蔵装置、水素貯蔵体、液体、バルブ及びガス管接続部を示している。
図3は、水素供給装置110の一例を表す図である。310、320、330、340及び350は、ぞれぞれ、水素貯蔵装置、水素貯蔵体、液体、バルブ及びガス管接続部を示している。
水素貯蔵装置310は、液体330及び液体330に浸った水素貯蔵体320を格納するための容器である。この容器の形状は、従来技術の高圧水素タンクと同じであっても異なっていてもよい。水素貯蔵装置310には、高圧(例えば、700気圧)の水素ガスがそのまま充填されるわけではない。水素貯蔵装置310は、3気圧程度に耐えられればよいため、炭素繊維、アルミやステンレス等の金属のほか、PETやPEN等のプラスチックによって製作することができる。
水素貯蔵体320は、水素を吸蔵し、自身にエネルギー、例えば熱が加えられることによって水素を放出するものである。エネルギーは、図示しないヒータ等の任意の手段により、水素貯蔵装置310又は液体330を加熱することによって間接的に水素貯蔵体320に加えることができる。水素貯蔵体の例は、ホウ化ケイ素系ガラス、好ましくは、重量で5%未満の酸化鉄(例えば、Fe3O4)が混合されたホウ化ケイ素系ガラス製の、外径0.1μm〜1000μm程度の多数のビーズである。
液体330は、水素貯蔵体320同士又は水素貯蔵体320と水素貯蔵装置310の内部表面とが衝突する際の衝撃緩衝材としての役割を果たすものである。液体330により、水素貯蔵装置310への衝撃により水素貯蔵体320が破壊され、望ましくないタイミングで水素が放出される可能性が低減される。
液体330の例は、水である。液体330の別例は、水以外の物質と水との混合液である。液体330が混合液である場合、そのような混合液は、プロピレングリコールと水との混合液、エチレングリコールと水との混合液等、水より大きな粘性を有し且つ水より小さい蒸気圧を有する液体と水との混合液が好ましい。これは、液体330の粘性は水素貯蔵体320の流動性に影響を与えるため、粘性が水より大きな液体と水との混合液を液体330として用いた場合、衝撃緩衝能がより大きくなるためである。また、液体の蒸気圧が水の蒸気圧より小さいということは、当該液体は水より蒸発しにくいということであり、従って、蒸気圧が水より小さな液体と水との混合液を液体330として用いた場合、水が優先的に蒸発するためである。なお、水との混合液を構成する物質は常温で固体のものである場合もあるし、複数の物質を用いて混合液が構成される場合もある。また、液体330から水を含まない液体を排除する意図はない。液体330が水素貯蔵装置310を侵す性質のものである場合には、水素貯蔵装置310の内部はテフロン(登録商標)等の化学的耐性の高い物質で表面処理されていることが好ましい。
なお、液体330が水又は上記のような水を含む混合液である場合には、ガス管接続部350を流れるガスには水蒸気が含まれることになる。燃料電池には電解質膜が含まれており、この電解質膜は乾燥により破損するために、従来の燃料電池システムにおいては、燃料電池に流入する水素又は空気を加湿するためのバブラー又は加湿器を設ける必要があった。即ち、水素貯蔵装置310によれば、燃料電池システム100においてはバブラー又は加湿器を設ける必要がないという技術的利点が得られることになり、このことは重量やコストの観点からも有利である。
バルブ340は、水素貯蔵装置310内で発生し、ガス管接続部350を流れる水素の流量を、図示しない経路からの信号に従い又は手動で調節するものである。ガス管接続部350を介して、水素貯蔵装置310を燃料電池ユニット120に接続することができる。なお、燃料電池ユニット120における水素流路の入口には、水素や水蒸気等のガスを通過させるが、水等の液体を通過させにくいポリスチレン膜等のフィルターを設置することができる。このようにすることで、何らかの理由によりガス管接続部350を超えて水素流路に液体330が多量に混入するような状況に対処することが可能となる。
水素供給装置110は、複数の水素貯蔵装置310から構成されていてもよい。水素貯蔵装置310を複数設けることにより、水素貯蔵装置310の1つあたりの容量を小さくし、軽くすることができる。また、水素供給装置110は、モジュール化された各水素貯蔵装置310が容易に取り外し可能なように構成されていてよい。このようにすることで、上述したように高耐圧である必要がないこともあいまって、水素貯蔵装置310の1つあたりの製造コストを低くすることができ、また、水素貯蔵装置310を交換可能とすることがより現実的なものとなる。
水素貯蔵装置310は、上述したように耐振動性があるため車両において用いることができるが、その場合、各水素貯蔵装置310は、車体全体にわたり分散して配置することができ、各水素貯蔵装置310の容量を47リットル程度以下とすることができる。このようにすることで、車両における水素の集中を防ぎ、事故が起きた際の安全性を向上させることができる。また、このようにすることで、車両のデザインの自由度を向上させ、ひいては開発コストを低下させることができる。更に、このようにすることで、軽自動車やAセグメント・カー、オートバイ等の小型車両への燃料電池システムの搭載可能性を高めることができる。更にまた、水素貯蔵装置310を、どこかで購入し、車両まで輸送して交換することが可能な例えばボトル状のものとした場合には、配備にコストのかかる水素ガスステーションを不要のものとすることができる。
複数の水素貯蔵装置310は、ひとかたまりにして配置されてもよい。図4は、複数の水素貯蔵装置310がひとかたまりに配置された水素供給装置110の別例を表す図である。なお、図4においては4つの水素貯蔵装置310が表されているが、水素貯蔵装置310の数は2以上の任意の数であってよい。410は軸を示しており、各水素貯蔵装置310は軸410の周りに配置され、図示しない任意の回転機構により軸410を中心として回転可能である。420は、燃料電池ユニット120に接続されたガス管を示している。430は、各水素貯蔵装置310のガス管接続部350とガス管420とを接続するためのジョイントを示している。ジョイント430は、ガス管接続部350を着脱可能に取り付けられるよう構成されることが好ましい。
図4に表された例示の水素供給装置110によれば、ただ1つの水素貯蔵装置310が設けられたものと比べて各水素貯蔵装置310を小型で軽量のものとすることができ、且つ、回転させることにより各水素貯蔵装置310を所望の位置に移動させることができることから、各水素貯蔵装置310の交換が非常に容易となる。
3 電気的構成の観点からの燃料電池ユニット120及び電気的制御デバイス130について
図5は、燃料電池ユニット120及び電気的制御デバイス130の電気的構成の一例を表す図である。この図において、水素流路及び空気流路の構成は省略されている。
図5は、燃料電池ユニット120及び電気的制御デバイス130の電気的構成の一例を表す図である。この図において、水素流路及び空気流路の構成は省略されている。
510A及び510Bは燃料電池スタックを示している。燃料電池スタックは、水素流路となり且つセパレータとして機能する水素バイポーラ・プレートと、アノード電極(以下、「水素極」という。)と、燃料電池反応が生じる電解質膜と、カソード電極(以下、「空気極」という。)と、空気流路となり且つセパレータとして機能する空気バイポーラ・プレートとから主に構成される1つの燃料電池(セル)を複数(例えば、400枚)積層したものである。520A及び520Bは、ぞれぞれ、燃料電池スタック510A及び510Bの出力電圧VA及びVBを示している。530A及び530Bは、出力電圧VA及びVBをそれぞれ検出するためのセンサを示している。540A及び540Bは、それぞれ、電気的経路を550Aと551Aとの間及び550Bと551Bとの間で切り替えるスイッチである。560A及び560Bは、それぞれ、センサ530A及び530Bからの信号を受信し、当該信号に基づきスイッチ540A及び540Bに電気的経路を切り替えるための信号を送信するコントローラを示している。なお、コントローラ560A及び560Bは、物理的には1つのものであってもよい。ここで、燃料電池スタック510A及び510Bは燃料電池ユニット120に、DC/DCコンバータ130A、センサ530A及び530B、スイッチ540A及び540B並びにコントローラ560A及び560Bは電気的制御デバイス130に、それぞれ相当する。
燃料電池スタック510A及び510Bが正常である場合、より詳細には、出力電圧VA及びVBがともに所定値以上である場合には、スイッチ540A及び540Bは、それぞれ、経路570Aを550Aに、経路570Bを550Bに接続している。即ち、図5において、燃料電池スタック510A及び510Bは電気的に直列に接続されていることが理解されよう。
しかしながら、何らかの故障等により、例えば燃料電池スタック510Aにおいて発電ができなくなり出力電圧VAが上記所定値を下回った場合には、コントローラ560Aは、スイッチ540Aに、経路570Aを経路551Aに接続するように指示する。このようにすることで、電流が経路570Aから経路551Aを経て経路570Bに流れるようになり、経路551Aはバイパスのための配線として機能することになる。燃料電池スタック510Bにおいて発電ができなくなった場合も同様である。
このように、図5に表された例示の電気的構成によれば、燃料電池ユニット120が含む一部の燃料電池スタックにおいて発電ができなくなった場合であっても、燃料電池ユニット120全体としての出力がゼロとなることを防ぐことができる。言い換えると、一部の燃料電池スタックの故障が燃料電池ユニット120全体の故障を引き起こす可能性を下げることができる。
図6は、燃料電池ユニット120及び電気的制御デバイス130の電気的構成の別例を表す図である。この図において、水素流路及び空気流路の構成は省略されている。この図において、燃料電池スタック510A及び510Bは、電気的に並列に接続されていることが理解されよう。610はレギュレータを示している。レギュレータ610は、各燃料電池スタックからの電気的出力を受け、調節し、合成して出力するものである。この調節は、各燃料電池スタックからの電圧及び電流の一方又は双方の変動を調節することを含む。ここで、DC/DCコンバータ130A及びレギュレータ610は電気的制御デバイス130に相当する。
ある時点において各燃料電池スタックの発電性能がほぼ同等であったとしても、故障や経年劣化により、各燃料電池スタックの発電性能に差が生じ、これによって電気的出力に差が生じることがある。図6に表された例示の燃料電池ユニット120によれば、このような状況に対処することが可能となる。
なお、図5及び6に表された例示の燃料電池ユニット120が含む燃料電池スタックの数は2であるが、燃料電池ユニット120は、電気的に直列及び並列の一方又は双方に接続された、2以上の任意の数の燃料電池スタックを含むことができる。
4 水素流路の観点からの燃料電池ユニット120について
図7Aは、燃料電池ユニット120の水素流路の構成の一例を表す図である。この図において、電気的経路及び空気流路の構成は省略されている。
図7Aは、燃料電池ユニット120の水素流路の構成の一例を表す図である。この図において、電気的経路及び空気流路の構成は省略されている。
710A及び710Bは、それぞれ、燃料電池スタックを示している。なお、図7Aは、燃料電池スタック710Aを基準として述べると、図7Bにおける方向750から水素流路を見た図である。ここで、760は、燃料電池スタック710Aにおいて積層されているセルの1つを示している。1つのセル760は、紙面手前から順に、水素バイポーラ・プレート、水素極、電解質膜、空気極及び空気バイポーラ・プレートを含んでいる。
720〜724はガス管を示しており、730〜736はマニホールドを示しており、740は水素の流れる方向を示しており、740A及び740Bは、それぞれ、燃料電池スタック710A及び710B内の水素バイポーラ・プレートにおける、水素が流れる距離dA及びdBを示している。なお、ガス管720から724及びマニホールド730〜736に含まれる管の断面の形状は円に限らないことに留意されたい。
図7Aに表された例示の燃料電池ユニット120において、水素流路は、ガス管720を経た後マニホールド730によって水素の流れる方向に垂直な方向に広がり、且つ、燃料電池スタック710A内の複数の水素バイポーラ・プレートの各々へと分岐する。各水素バイポーラ・プレートを経た後、水素流路は、マニホールド732によって、合流し、且つ、水素の流れる方向に垂直な方向に狭められ、ガス管722へと至る。なお、ガス管720に流入した水素の一部は、燃料電池スタック710Aにおいて燃料電池反応に使用され、その残りはガス管722へと流出する。ガス管722以降の水素流路についても、同様である。即ち、この図に表された例示の燃料電池ユニット120において、燃料電池スタック710A及び710Bは、それらの水素流路が直列となるように接続されている。なお、水素流路が水素の流れる方向に垂直な方向に広がることと分岐することとは、どちらが先に生じても、同時であっても構わない。水素流路が合流することと水素の流れる方向に垂直な方向に狭まることとも、どちらが先に生じても、同時であっても構わない。
ここで、ガス管720とマニホールド730との接続部、マニホールド732とガス管722との接続部、ガス管722とマニホールド734との接続部、及び、マニホールド736とガス管724との接続部の断面積をS0とおき、マニホールド730と燃料電池スタック710Aとの接続部、及び、燃料電池スタック710Aとマニホールド732との接続部の断面積をSAとおき、マニホールド734と燃料電池スタック710Bとの接続部、及び、燃料電池スタック710Bとマニホールド736との接続部の断面積をSBとおくと、図7Aは、S0<SB<SAであることを表している。
より詳細には、図7Aに表された例示の燃料電池ユニット120において、燃料電池スタック710A、即ち、水素流路に関してより上流にある燃料電池スタックにおける水素流路の断面積は、燃料電池スタック710B、即ち、より下流にある燃料電池スタックにおける水素流路の断面積よりも大きい。なお、「燃料電池スタック710Aにおける水素流路の断面積」は、より詳細には、燃料電池スタック710A内の複数の水素バイポーラ・プレートとマニホールド730の管との接続部の断面積の合計、又は、燃料電池スタック710A内の複数の水素バイポーラ・プレートの、水素の流れる方向に垂直な方向の断面の面積の合計であってよい。「燃料電池スタック710Bにおける水素流路の断面積」についても、同様である。
上に説明した断面積に係る構成について詳述すると、上述したように、燃料電池スタックが含む電解質膜は、乾燥により破損する。電解質膜に対する加湿は、水素流路及び空気流路に含まれる水蒸気によってなされる。ここで、各燃料電池スタックに流入する水素における湿度はほぼ一定である一方、より下流の燃料電池スタックには、より上流の燃料電池スタックにおいて燃料電池反応により生成された水蒸気が混入した空気を流入させることができる。言い換えると、より上流の燃料電池スタックにおける電解質膜において加湿に寄与する水蒸気量はより少なく、従って、より上流の燃料電池スタックにおける電解質膜はより乾燥しやすい傾向がある。より上流の燃料電池スタックにおける水素流路の上記断面積を、より下流の燃料電池スタックにおける水素流路の上記断面積よりも大きくした場合には、前者の水素流路を通過するガス(水素、水素供給装置110由来の水蒸気、及び、電解質膜から奪われた水由来の水蒸気を含む)の流速が後者よりも小さくなり得る。ガスの流速が小さくなった場合には、当該ガスにより単位時間あたりに電解質膜から奪われる水の量が減り、従って電解質膜が乾燥しにくくなる。即ち、上に説明した断面積に係る構成は、加湿に寄与する水蒸気量がより少ない電解質膜をより乾燥しにくいようにし、その耐久性を向上させることを少なくとも目的とするものである。以上の説明に鑑みれば、上に説明した断面積に係る構成は、図示しない空気流路に対しても適用可能であることが理解されよう。
また、図7Aは、より上流にある燃料電池スタック710Aにおける水素の流れる距離dAは、より下流にある燃料電池スタック710Bにおける水素の流れる距離dBよりも短いことも表している。
燃料電池スタック710A及び710Bは、燃料電池反応に係る触媒、例えば白金を含んでいる。ここで、水素供給装置110における水素貯蔵装置310を交換可能な構成とした場合、その交換により、燃料電池ユニット120には硫黄化合物や一酸化炭素等が流入する可能性がある。また、燃料電池ユニット120に流入する水素には、水素付臭剤が混入している場合もある。しかしながら、燃料電池ユニット120に流入しうるこれら物質は、触媒に強く化学吸着し、不可逆的な被毒をもたらす恐れがある。従って、燃料電池システム100においては、水素供給装置110と燃料電池ユニット120との間の水素流路に、触媒に対する被毒物質を吸着するための吸着剤を設置することが好ましい。そのような吸着剤の例は、白金族金属、カーボン、ゼオライト、金属複合体又は遷移金属酸化物を含むものである。なお、図4に表すように、水素供給装置110が複数の水素貯蔵装置310を含む場合には、吸着剤は、各水素貯蔵装置310からの水素流路が合流した後、例えば水素流路がガス管420に至った後、燃料電池ユニット120に至る前に設置することが好ましい。
燃料電池スタック710A及び710Bにおける水素極の一例はカーボンを含むものであり、カーボンは、燃料電池反応に係る上記触媒を担持する触媒支持材としても機能する。ここで、水素供給装置110に最も近い燃料電池スタック710A、即ち、最上流の燃料電池スタックにおける触媒支持材の結晶化度は、燃料電池スタック710B、即ち、それより下流にある燃料電池スタックにおける触媒支持材の結晶化度よりも大きいことが好ましい。これは、純水素タンクではない水素供給装置110からの水素には不純物が含まれている可能性がより大きいところ、触媒支持材の結晶化度が高いほど、そのような不純物に対する触媒支持材の耐久性が高いためである。なお、カーボンは、結晶化度が低い状態ではアモルファスであるが、結晶化度が高まるにつれグラファイトに近づく。
なお、図7Aに表された例示の燃料電池ユニット120が含む燃料電池スタックの数は2であるが、燃料電池ユニット120は、水素流路が直列に接続された、2以上の任意の数の燃料電池スタックを含むことができる。また、各燃料電池スタックにおけるセルの積層数は同じであっても異なっていてもよい。
燃料電池ユニット120の水素流路の構成の別例は、燃料電池ユニット120に含まれる複数の燃料電池スタックについて、それらの水素流路が並列に接続されたものである。このような例示の燃料電池ユニット120においては、水素供給装置110から各燃料電池スタックまで、より詳細には、各燃料電池スタックのインレットまでの水素流路の長さが同じであることが好ましい。このようにすることで、各燃料電池スタックへの水素の流量を等しくし、各燃料電池スタックの発電性能ひいてはその電気的出力を同等にすることが容易となる。このような例示の燃料電池ユニット120において、例えば図6に関して説明したように、各燃料電池スタックを電気的にも並列に接続した場合には、レギュレータ610における電気的損失を最小化するという技術的利点も得られるであろう。
5 おわりに
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、これらは例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、実施形態の変更、追加、改良などを適宜行うことができることが理解されるべきである。本発明の範囲は、上述した実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるべきである。
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、これらは例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、実施形態の変更、追加、改良などを適宜行うことができることが理解されるべきである。本発明の範囲は、上述した実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるべきである。
100…燃料電池システム
110…水素供給装置
120…燃料電池ユニット
130…電気的制御デバイス
130A…DC/DCコンバータ
130B…インバータ
140…モータ
140A…交流モータ
140B…直流モータ
140C…直流インホイールモータ
310…水素貯蔵装置
320…水素貯蔵体
330…液体
340…バルブ
350…ガス管接続部
420…ガス管
430…ジョイント
510A,510B…燃料電池スタック
520A,520B…電圧VA,VB
530A,530B…センサ
540A,540B…スイッチ
551A,551B…バイパス配線
560A,560B…コントローラ
610…レギュレータ
710A,710B…燃料電池スタック
720,722,724…ガス管
730,732,734,736…マニホールド
740…水素の流れる方向
740A,740B…距離dA,dB
760…1つのセル
110…水素供給装置
120…燃料電池ユニット
130…電気的制御デバイス
130A…DC/DCコンバータ
130B…インバータ
140…モータ
140A…交流モータ
140B…直流モータ
140C…直流インホイールモータ
310…水素貯蔵装置
320…水素貯蔵体
330…液体
340…バルブ
350…ガス管接続部
420…ガス管
430…ジョイント
510A,510B…燃料電池スタック
520A,520B…電圧VA,VB
530A,530B…センサ
540A,540B…スイッチ
551A,551B…バイパス配線
560A,560B…コントローラ
610…レギュレータ
710A,710B…燃料電池スタック
720,722,724…ガス管
730,732,734,736…マニホールド
740…水素の流れる方向
740A,740B…距離dA,dB
760…1つのセル
Claims (13)
- 液体と、該液体に浸された水素貯蔵体とを含む水素貯蔵装置であって、前記水素貯蔵体は、該水素貯蔵体にエネルギーが加えられたときに水素を放出する、水素貯蔵装置。
- 請求項1に記載の水素貯蔵装置であって、前記液体は水を含む、水素貯蔵装置。
- 請求項1又は2に記載の水素貯蔵装置であって、容量が47リットル以下である水素貯蔵装置。
- 請求項1から3のうちの何れか一項に記載の水素貯蔵装置であって、前記水素貯蔵体は、重量で5%未満の酸化鉄が混合されたホウ化ケイ素系ガラスを含む、水素貯蔵装置。
- 請求項1から4のうちの何れか一項に記載の水素貯蔵装置を複数含む燃料電池システム。
- 請求項5に記載の燃料電池システムであって、複数の前記水素貯蔵装置は、軸の周りに設置され、前記軸を中心として複数の前記水素貯蔵装置を回転させるための回転機構を含む燃料電池システム。
- 請求項5又は6に記載の燃料電池システムであって、
電気的に直列に接続された複数の燃料電池スタックと、
前記複数の燃料電池スタックの各々を電気的にバイパスするためのスイッチ及び配線と、
前記複数の燃料電池スタックの各々の電圧に対するセンサと、
前記センサの出力に基づき前記スイッチを制御するコントローラと
を含む燃料電池システム。 - 請求項5又は6に記載の燃料電池システムであって、
電気的に並列に接続された複数の燃料電池スタックと、
前記複数の燃料電池スタックに接続され、前記複数の燃料電池スタックの各々からの電圧及び電流の一方又は双方の変動を調節するレギュレータと
を含む燃料電池システム。 - 請求項5から8のうちの何れか一項に記載の燃料電池システムであって、水素流路が直列に接続された複数の燃料電池スタックを含み、前記複数の燃料電池スタックのうちのより上流にある燃料電池スタックにおける水素流路の断面積は、前記複数の燃料電池スタックのうちのより下流にある燃料電池スタックにおける水素流路の断面積よりも大きい、燃料電池システム。
- 請求項5から9のうちの何れか一項に記載の燃料電池システムであって、水素流路が直列に接続された複数の燃料電池スタックを含み、前記複数の燃料電池スタックの各々は触媒支持材を含み、前記複数の燃料電池スタックのうちの最上流の燃料電池スタックにおける前記触媒支持材の結晶化度は、最上流の前記燃料電池スタックより下流にある燃料電池スタックにおける前記触媒支持材の結晶化度よりも大きい、燃料電池システム。
- 請求項5から8のうちの何れか一項に記載の燃料電池システムであって、前記水素貯蔵装置に接続された複数の燃料電池スタックであって、前記水素貯蔵装置から各々までの水素流路の長さが同じである前記複数の燃料電池スタックを含む燃料電池システム。
- 請求項5から11のうちの何れか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記水素貯蔵装置に接続された燃料電池スタックと、
前記水素貯蔵装置と前記燃料電池スタックとの間の水素流路に設置された吸着剤と
を含む燃料電池システム。 - 請求項12に記載の燃料電池システムであって、前記吸着剤は、白金族金属、カーボン、ゼオライト、金属複合体又は遷移金属酸化物を含む、燃料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018067838A JP2019178731A (ja) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 水素貯蔵装置及び該水素貯蔵装置を用いた燃料電池システム |
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JP2018067838A JP2019178731A (ja) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 水素貯蔵装置及び該水素貯蔵装置を用いた燃料電池システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019178731A true JP2019178731A (ja) | 2019-10-17 |
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JP2018067838A Pending JP2019178731A (ja) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 水素貯蔵装置及び該水素貯蔵装置を用いた燃料電池システム |
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JP (1) | JP2019178731A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021190391A (ja) * | 2020-06-04 | 2021-12-13 | 本田技研工業株式会社 | 給電制御システム、給電制御方法、およびプログラム |
-
2018
- 2018-03-30 JP JP2018067838A patent/JP2019178731A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021190391A (ja) * | 2020-06-04 | 2021-12-13 | 本田技研工業株式会社 | 給電制御システム、給電制御方法、およびプログラム |
JP7402122B2 (ja) | 2020-06-04 | 2023-12-20 | 本田技研工業株式会社 | 給電制御システム、給電制御方法、およびプログラム |
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