JPH04163860A - 燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法 - Google Patents
燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法Info
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- JPH04163860A JPH04163860A JP2289284A JP28928490A JPH04163860A JP H04163860 A JPH04163860 A JP H04163860A JP 2289284 A JP2289284 A JP 2289284A JP 28928490 A JP28928490 A JP 28928490A JP H04163860 A JPH04163860 A JP H04163860A
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- 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
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ｃ産業上の利用分野コ
本発明は、燃料電池の非常用水素の貯蔵機能と、高発熱
機器室等の非常用の空気冷却機能を兼ね備え、それぞれ
の設備の信頼性を高める燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却
システムとその制御方法に関ニ するものである。
機器室等の非常用の空気冷却機能を兼ね備え、それぞれ
の設備の信頼性を高める燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却
システムとその制御方法に関ニ するものである。
［従来の技術］
現在、実用的な燃料電池としては、燃料としての水素と
酸化剤としての酸素をリン酸等の電解質を介して電気化
学的に反応させ、燃料の持つ化学エネルギーを電気エネ
ルギーに変換して発電を行うものが知られている。とこ
ろで、上記燃料としての水素は、従来、都市カスを改質
することにより得ている。
酸化剤としての酸素をリン酸等の電解質を介して電気化
学的に反応させ、燃料の持つ化学エネルギーを電気エネ
ルギーに変換して発電を行うものが知られている。とこ
ろで、上記燃料としての水素は、従来、都市カスを改質
することにより得ている。
第３図に燃料電池への水素の供給系統の従来例を示す。
１は燃料電池であり、２は都市カスの改質器、３はメタ
ノールタンク、４はメタノール供給用のポンプ、５はメ
タノールの改質装置、６゜７は制御弁を示している。燃
料電池ｌの正常時の運転では、都市ガスが改質器２へ供
給され、この改質器２で水素リッチなガスに改質された
後、制御弁６を通して燃料電池１へ供給される。メタノ
ールタンク３．ポンプ４．改質装置５．制御弁７の水素
供給系は、信頼度の低い都市カス供給の信頼性向上のた
めに、都市ガス供給停止によって改質器２から燃料とし
ての水素が供給されなくなった場合に備える非常用の水
素供給回路である。この非常時の場合、ポンプ４により
、メタノールタンク３に貯留されたメタノールが改質装
置５へ送られ、ここで水素に改質された後、制御弁７を
通して燃料電池１へ供給される。これにより、信頼度の
低い都市ガス供給のバックアップを行っていた。
ノールタンク、４はメタノール供給用のポンプ、５はメ
タノールの改質装置、６゜７は制御弁を示している。燃
料電池ｌの正常時の運転では、都市ガスが改質器２へ供
給され、この改質器２で水素リッチなガスに改質された
後、制御弁６を通して燃料電池１へ供給される。メタノ
ールタンク３．ポンプ４．改質装置５．制御弁７の水素
供給系は、信頼度の低い都市カス供給の信頼性向上のた
めに、都市ガス供給停止によって改質器２から燃料とし
ての水素が供給されなくなった場合に備える非常用の水
素供給回路である。この非常時の場合、ポンプ４により
、メタノールタンク３に貯留されたメタノールが改質装
置５へ送られ、ここで水素に改質された後、制御弁７を
通して燃料電池１へ供給される。これにより、信頼度の
低い都市ガス供給のバックアップを行っていた。
一方、このような燃料電池１の発電出力等を利用してい
る通信機器や大型電算機等を収容する機器室では、それ
らの通信機器や大型電算機等が高発熱する場合、信頼性
の高い冷却設備が要求される。
る通信機器や大型電算機等を収容する機器室では、それ
らの通信機器や大型電算機等が高発熱する場合、信頼性
の高い冷却設備が要求される。
第４図は、そのような高発熱機器室の冷却設備の従来例
を示す構成図である。８は高置゛熱機器室であり、９は
そこに収容された高発熱機器、ＩＯは空調機、１１は予
備空調機である。この従来例では、空調機１０が通常時
の高発熱機器室８内の冷却を行い、この空調機ｌＯの故
障時または空調機！０の電源停止時に、予備空調機１１
が室内を冷却できるようにして、冷却設備の信頼性を高
めていた。
を示す構成図である。８は高置゛熱機器室であり、９は
そこに収容された高発熱機器、ＩＯは空調機、１１は予
備空調機である。この従来例では、空調機１０が通常時
の高発熱機器室８内の冷却を行い、この空調機ｌＯの故
障時または空調機！０の電源停止時に、予備空調機１１
が室内を冷却できるようにして、冷却設備の信頼性を高
めていた。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記従来の技術における燃料電池の水素
供給系統では、非常用の水素供給回路において、メタノ
ール等の液体燃料を原料としているため、その改質装置
５の構造が複雑であり、また、都市ガスの改質器２より
も高価になるうえに、信頼性が低いという問題点があっ
た。
供給系統では、非常用の水素供給回路において、メタノ
ール等の液体燃料を原料としているため、その改質装置
５の構造が複雑であり、また、都市ガスの改質器２より
も高価になるうえに、信頼性が低いという問題点があっ
た。
一方、上記従来の技術における高発熱機器室８等の冷却
設備では、バックアップとしての予備空調機１１および
その空調用電源として非常用発電機を必要とし、さらに
その非常用発電機の起動失敗等による予備空調用電源の
ダウンに備えて蓄冷ノステムを必要とするなど、設備が
高価になる問題点があった。
設備では、バックアップとしての予備空調機１１および
その空調用電源として非常用発電機を必要とし、さらに
その非常用発電機の起動失敗等による予備空調用電源の
ダウンに備えて蓄冷ノステムを必要とするなど、設備が
高価になる問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するために提案するもので
あり、経済的に、燃料電池への燃料供給の信頼性を高め
るとともに高発熱機器室等の冷却設備の信頼性を高める
燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法
を提供することを目的とする。
あり、経済的に、燃料電池への燃料供給の信頼性を高め
るとともに高発熱機器室等の冷却設備の信頼性を高める
燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法
を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
上記の目的を達成するための本発明の燃料電池用水素ガ
ス貯蔵・冷却システムの構成は、水素を貯蔵する水素貯
蔵合金と、原料ガスを改質して発生した水素を燃料電池
に供給可能にする第１の制御弁と、前記発生した水素の
一部を昇圧して前記水素貯蔵合金に供給可能とする圧縮
機および第２の制御弁と、前記水素貯蔵合金が貯蔵した
水素をｍｌ記燃料電池に放出可能にする第３の制御弁お
よび減圧弁と、前記水素貯蔵合金における水素の貯蔵状
態を検出する手段と、前記原料ガスの供給停止を検出す
る手段と、室内の高温異常を検出する手段と、前記水素
の貯蔵状態の検出信号を入力して前記圧縮機および第２
の制御弁を制御し前記水素の貯蔵の開始または完了を制
御するとともに、前記原料カスの供給停止または前記室
内の高温異常の検出信号を入力して前記第１および第３
の制御弁を制御し、前言己燃料電池に対し前記改質で発
生した水素の供給と前記貯蔵した水素の放出との切り替
えを制御する手段と、前記水素貯蔵合金か水素を放出す
る際の吸熱を前記室内空気と熱交換する熱交換手段と、
を具備することを特徴とする。
ス貯蔵・冷却システムの構成は、水素を貯蔵する水素貯
蔵合金と、原料ガスを改質して発生した水素を燃料電池
に供給可能にする第１の制御弁と、前記発生した水素の
一部を昇圧して前記水素貯蔵合金に供給可能とする圧縮
機および第２の制御弁と、前記水素貯蔵合金が貯蔵した
水素をｍｌ記燃料電池に放出可能にする第３の制御弁お
よび減圧弁と、前記水素貯蔵合金における水素の貯蔵状
態を検出する手段と、前記原料ガスの供給停止を検出す
る手段と、室内の高温異常を検出する手段と、前記水素
の貯蔵状態の検出信号を入力して前記圧縮機および第２
の制御弁を制御し前記水素の貯蔵の開始または完了を制
御するとともに、前記原料カスの供給停止または前記室
内の高温異常の検出信号を入力して前記第１および第３
の制御弁を制御し、前言己燃料電池に対し前記改質で発
生した水素の供給と前記貯蔵した水素の放出との切り替
えを制御する手段と、前記水素貯蔵合金か水素を放出す
る際の吸熱を前記室内空気と熱交換する熱交換手段と、
を具備することを特徴とする。
また、同じく上記の目的を達成するための本発明の燃料
電池用水素ガス貯蔵・冷却システムの制御方法の構成は
、 原料カスを改質して発生した水素を燃料電池へ正常に供
給できる場合に、該水素の一部まには他の水素を水素貯
蔵合金へ貯蔵する過程と、前記原料ガスの供給が停止さ
れたことまたは室内が高温異常になったことを検出して
前記貯蔵した水素を前Ｊ己燃料電池へ放出する過程と、
前記水素の放出に必要な熱を前記室内の空気と熱交換す
る過程と、を有することを特徴とする。
電池用水素ガス貯蔵・冷却システムの制御方法の構成は
、 原料カスを改質して発生した水素を燃料電池へ正常に供
給できる場合に、該水素の一部まには他の水素を水素貯
蔵合金へ貯蔵する過程と、前記原料ガスの供給が停止さ
れたことまたは室内が高温異常になったことを検出して
前記貯蔵した水素を前Ｊ己燃料電池へ放出する過程と、
前記水素の放出に必要な熱を前記室内の空気と熱交換す
る過程と、を有することを特徴とする。
［作用］
本発明は、燃料電池に対し、原料カスの改質で発生する
水素を正常に供給できる間に、その水素の一部または他
の水素を水素貯蔵合金に貯蔵しておき、原料ガス供給が
停止した時その貯蔵した水素を燃料電池に放出すること
により、燃料電池への水素供給のバックアップを行う。
水素を正常に供給できる間に、その水素の一部または他
の水素を水素貯蔵合金に貯蔵しておき、原料ガス供給が
停止した時その貯蔵した水素を燃料電池に放出すること
により、燃料電池への水素供給のバックアップを行う。
また、室内が高温異常になった時にも、水素貯蔵合金か
ら貯蔵している水素を放出し、このときの脱水素反応が
吸熱反応であることを利用して、この吸熱を室内空気と
熱交換することによりその室内の冷却を行い、その室内
の空調機のバックアップを可能にする。このように、燃
料電池の非常用の供給手段が空調機故障時または空調機
電源停止時に室内を冷却する手段を兼ねることにより、
経済化を達成する。
ら貯蔵している水素を放出し、このときの脱水素反応が
吸熱反応であることを利用して、この吸熱を室内空気と
熱交換することによりその室内の冷却を行い、その室内
の空調機のバックアップを可能にする。このように、燃
料電池の非常用の供給手段が空調機故障時または空調機
電源停止時に室内を冷却する手段を兼ねることにより、
経済化を達成する。
［実施例コ
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第１の実施例
の構成を示す説明図であり、動作説明図を兼ねている。
の構成を示す説明図であり、動作説明図を兼ねている。
本実施例の構成において、１は燃料電池、２は都市ガス
の改質器、６は改質器２から燃料電池１へ燃料としての
水素ガスを供給する制御弁、８は通信機械室、９は通信
機械室８に収容された通信機器等の高発熱機器、１０は
通信機械室（後発熱機器室）８の空調機である。また、
１２は改質器２から水素を昇圧する圧縮機、Ｉ３は水素
貯蔵合金、Ｉ４は水素貯蔵合金Ｉ３を内蔵しその反応熱
を熱媒体と熱交換する熱交換器、１５はこの熱媒体の循
環回路、１６は熱媒体循環回路１５の熱媒体と通信機械
室８の室内空気との熱交換器、１７は圧縮機１２から水
素貯蔵合金１３へ水素ガスを供給する配管、１８は配管
１７に設けられた水素貯蔵合金への水素供給を制御する
制御弁、１９は制御弁１８と熱交換器１４との間の配管
１７上に設けられた分岐管、２０は分岐管１９と燃料電
池１の間に設けられた制御弁、２１は制御弁２０と燃料
電池Ｉの間に設けられた減圧弁、２２は減圧弁２１と燃
料電池ｌの間に設けられ制御弁６に接続された分岐管で
ある。上記熱媒体としてはフロンなどが好適であり、フ
ロン等を用いた場合には熱交換器１４．１６の高さの調
整により自然循環が可能であるが、設置状況あるいは熱
媒体の種類によってはポンプ等で強制循環させても良い
。
の改質器、６は改質器２から燃料電池１へ燃料としての
水素ガスを供給する制御弁、８は通信機械室、９は通信
機械室８に収容された通信機器等の高発熱機器、１０は
通信機械室（後発熱機器室）８の空調機である。また、
１２は改質器２から水素を昇圧する圧縮機、Ｉ３は水素
貯蔵合金、Ｉ４は水素貯蔵合金Ｉ３を内蔵しその反応熱
を熱媒体と熱交換する熱交換器、１５はこの熱媒体の循
環回路、１６は熱媒体循環回路１５の熱媒体と通信機械
室８の室内空気との熱交換器、１７は圧縮機１２から水
素貯蔵合金１３へ水素ガスを供給する配管、１８は配管
１７に設けられた水素貯蔵合金への水素供給を制御する
制御弁、１９は制御弁１８と熱交換器１４との間の配管
１７上に設けられた分岐管、２０は分岐管１９と燃料電
池１の間に設けられた制御弁、２１は制御弁２０と燃料
電池Ｉの間に設けられた減圧弁、２２は減圧弁２１と燃
料電池ｌの間に設けられ制御弁６に接続された分岐管で
ある。上記熱媒体としてはフロンなどが好適であり、フ
ロン等を用いた場合には熱交換器１４．１６の高さの調
整により自然循環が可能であるが、設置状況あるいは熱
媒体の種類によってはポンプ等で強制循環させても良い
。
２３は通信機械室８に設けられた室温の高温異常センサ
、２４は改質器２への都市ガスの供給停止センサ、２５
は水素貯蔵合金Ｉ３へ供給される水素ガスの圧力センサ
、２６は制御装置である。
、２４は改質器２への都市ガスの供給停止センサ、２５
は水素貯蔵合金Ｉ３へ供給される水素ガスの圧力センサ
、２６は制御装置である。
圧力センサ２５は水素の貯蔵状態を検出する手段の例で
ある。制御装置２６は、圧力センサ２５の検出信号を入
力して水素か水素貯蔵合金１３に貯蔵されているか否か
を検出し、圧縮機Ｉ２および制御弁Ｉ８を制御して水素
貯蔵の開始／完了を制御するとともに、室温の高温異常
センサ２３と都市ガス供給停止センサ２４の各検出信号
を入力して制御弁６，２０を互いに背反的に開閉するこ
とにより平常時（待機時）と非常時の水素供給の切り替
え制御を行う。
ある。制御装置２６は、圧力センサ２５の検出信号を入
力して水素か水素貯蔵合金１３に貯蔵されているか否か
を検出し、圧縮機Ｉ２および制御弁Ｉ８を制御して水素
貯蔵の開始／完了を制御するとともに、室温の高温異常
センサ２３と都市ガス供給停止センサ２４の各検出信号
を入力して制御弁６，２０を互いに背反的に開閉するこ
とにより平常時（待機時）と非常時の水素供給の切り替
え制御を行う。
以上のように構成した第１の実施例の動作および作用を
第１図により説明する。
第１図により説明する。
第１図において、（、）は水素の備蓄時の動作を示し、
（ｂ）は待機時の動作、（ｃ）は非常時の動作を示し、
−は水素の流れる方向を、白抜きの制御弁はバルブ開状
態を、黒塗りの制御弁はバルブ閉状態を示している。
（ｂ）は待機時の動作、（ｃ）は非常時の動作を示し、
−は水素の流れる方向を、白抜きの制御弁はバルブ開状
態を、黒塗りの制御弁はバルブ閉状態を示している。
まず、正常時すなわち都市ガスが供給され空調機１０が
正常に稼働して室温が所定温度以下であるときは、（ａ
）に示すように、制御弁６，１８を開、制御弁２０を閉
にして、都市ガスを改質器１０に入れ水素ガスを作り出
し、燃料電池１へ供給するとともに、圧力センサ２５の
信号を制御装置２６に入れて起動信号を圧縮機１２に出
力することにより、水素貯蔵合金１３に水素を貯蔵させ
、よって発生する水素貯蔵反応（水素化反応）に伴う発
熱を熱交換器１４の周辺空気へ、または熱交換器１６に
より室８の室内空気へ放熱させる。そして、（ｂ）に示
すように、水素がこれ以上貯蔵しきれなくなると、その
状態を圧力センサ２５の信号により検出し、制御装置２
６を介して圧縮機１２を停止させるとともに、制御装置
２６からの操作信号により制御弁１８を閉にして、水素
貯蔵を完了させる。
正常に稼働して室温が所定温度以下であるときは、（ａ
）に示すように、制御弁６，１８を開、制御弁２０を閉
にして、都市ガスを改質器１０に入れ水素ガスを作り出
し、燃料電池１へ供給するとともに、圧力センサ２５の
信号を制御装置２６に入れて起動信号を圧縮機１２に出
力することにより、水素貯蔵合金１３に水素を貯蔵させ
、よって発生する水素貯蔵反応（水素化反応）に伴う発
熱を熱交換器１４の周辺空気へ、または熱交換器１６に
より室８の室内空気へ放熱させる。そして、（ｂ）に示
すように、水素がこれ以上貯蔵しきれなくなると、その
状態を圧力センサ２５の信号により検出し、制御装置２
６を介して圧縮機１２を停止させるとともに、制御装置
２６からの操作信号により制御弁１８を閉にして、水素
貯蔵を完了させる。
次に、（ｃ）に示す非常時において、都市ガス供給停止
もしくは通信機械室８の温度の高温異常により、都市ガ
ス供給停止センサ２４もしくは高温異常センサ２３が働
くと、制御装置２６は、操作信号を出力して制御弁６を
閉に、制御弁２０を開にすることにより水素貯蔵合金１
３から水素を放出させ、減圧弁２１により適切な圧力に
して燃料電池１に供給するとともに、その水素放出の脱
水素反応に伴う吸熱を熱交換器Ｉ６により通信機械室８
の室内空気で行う。これにより、その通信機械室８の冷
却が行え、燃料電池ｌへの燃料供給と高発熱機器室８の
空調のバックアップをすることができる。
もしくは通信機械室８の温度の高温異常により、都市ガ
ス供給停止センサ２４もしくは高温異常センサ２３が働
くと、制御装置２６は、操作信号を出力して制御弁６を
閉に、制御弁２０を開にすることにより水素貯蔵合金１
３から水素を放出させ、減圧弁２１により適切な圧力に
して燃料電池１に供給するとともに、その水素放出の脱
水素反応に伴う吸熱を熱交換器Ｉ６により通信機械室８
の室内空気で行う。これにより、その通信機械室８の冷
却が行え、燃料電池ｌへの燃料供給と高発熱機器室８の
空調のバックアップをすることができる。
次に、本発明の第２の実施例の構成を第２図（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）に示す。この第２図も、その動作説明図を
兼ねている。本実施例は、第１の実施例に対し、バック
アップの水素供給系における水素の供給源が異なってい
る。すなわち、第２の実施例では、改質器２とは別個の
水素供給装置２７を配設し、これにより制御弁１８およ
び配管１７を通して熱交換器１４に内蔵された水素貯蔵
合金１３へ水素を貯蔵する構成とし、非常時には制御弁
２０．減圧弁２１を通して水素貯蔵合金１３から燃料電
池ｌへ水素を放出し供給する構成とする。本実施例は、
以上の構成を除き、第１の実施例と同様に構成され、第
１の実施例と同等の要素には、同一の符号を付しである
。上記水素供給装置２７としては、水素ボンベ等を用い
ることができる。
ｂ）、（ｃ）に示す。この第２図も、その動作説明図を
兼ねている。本実施例は、第１の実施例に対し、バック
アップの水素供給系における水素の供給源が異なってい
る。すなわち、第２の実施例では、改質器２とは別個の
水素供給装置２７を配設し、これにより制御弁１８およ
び配管１７を通して熱交換器１４に内蔵された水素貯蔵
合金１３へ水素を貯蔵する構成とし、非常時には制御弁
２０．減圧弁２１を通して水素貯蔵合金１３から燃料電
池ｌへ水素を放出し供給する構成とする。本実施例は、
以上の構成を除き、第１の実施例と同様に構成され、第
１の実施例と同等の要素には、同一の符号を付しである
。上記水素供給装置２７としては、水素ボンベ等を用い
ることができる。
以上のように構成した第２の実施例の動作および作用を
第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により説明する。
第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により説明する。
第２図においても、第１図と同様に水素の備蓄時の動作
を示し、（ｂ）は待機時の動作、（ｃ）は非常時の動作
を示し、−は水素の流れる方向を、白抜きの制御弁はバ
ルブ開状態を、黒塗りの制御弁はバルブ閉状態を示して
いる。
を示し、（ｂ）は待機時の動作、（ｃ）は非常時の動作
を示し、−は水素の流れる方向を、白抜きの制御弁はバ
ルブ開状態を、黒塗りの制御弁はバルブ閉状態を示して
いる。
まず、正常時すなわち都市ガスが供給され空調機１０が
正常に稼働して室温が所定温度以下であるときは、（ａ
）に示すように、制御弁１８．６を開、制御弁２０を閉
にして都市ガスを改質器１０に入れ水素ガスを作り出し
、燃料電池１へ供給するとともに、水素供給装置２７か
ら水素貯蔵合金１３に水素を供給して貯蔵させ、よって
発生する水素貯蔵反応（水素化反応）に伴う発熱を熱交
換器１４の周辺空気へ、または熱交換器Ｉ６により通信
機械室８の室内空気へ放熱させる。そして、（ｂ）に示
すように、水素がこれ以上貯蔵しきれなくなると、その
状態を圧力センサ２５の信号により検出し、制御装置２
６からの操作信号により制御弁Ｉ８を閉にして、水素貯
蔵を完了させる。
正常に稼働して室温が所定温度以下であるときは、（ａ
）に示すように、制御弁１８．６を開、制御弁２０を閉
にして都市ガスを改質器１０に入れ水素ガスを作り出し
、燃料電池１へ供給するとともに、水素供給装置２７か
ら水素貯蔵合金１３に水素を供給して貯蔵させ、よって
発生する水素貯蔵反応（水素化反応）に伴う発熱を熱交
換器１４の周辺空気へ、または熱交換器Ｉ６により通信
機械室８の室内空気へ放熱させる。そして、（ｂ）に示
すように、水素がこれ以上貯蔵しきれなくなると、その
状態を圧力センサ２５の信号により検出し、制御装置２
６からの操作信号により制御弁Ｉ８を閉にして、水素貯
蔵を完了させる。
次に、（ｃ）に示す非常時において、都市ガス供給停止
もしくは通信機械室８の温度の高温異常により、都市ガ
ス供給停止センサ２４もしくは高温異常センサ２３が働
くと、制御装置２６は、第１の実施例と同様にその操作
信号の出力により、制御弁６を閉に、制御弁２０を開に
して、水素貯蔵合金１３から水素を放出させ、減圧弁２
１により適切な圧力にして燃料電池１に供給するととも
に、その水素放出の脱水素反応に伴う吸熱を熱交換器１
６により通信機械室８の室内空気で行う。
もしくは通信機械室８の温度の高温異常により、都市ガ
ス供給停止センサ２４もしくは高温異常センサ２３が働
くと、制御装置２６は、第１の実施例と同様にその操作
信号の出力により、制御弁６を閉に、制御弁２０を開に
して、水素貯蔵合金１３から水素を放出させ、減圧弁２
１により適切な圧力にして燃料電池１に供給するととも
に、その水素放出の脱水素反応に伴う吸熱を熱交換器１
６により通信機械室８の室内空気で行う。
これにより、その通信機械室８の冷却が行え、燃料電池
１への燃料供給と高発熱機器室８への空調のバックアッ
プをすることができる。
１への燃料供給と高発熱機器室８への空調のバックアッ
プをすることができる。
なお、本発明は、水素貯蔵合金を用いて正常時（正常運
転時）に水素を貯蔵でき、非常時にその貯蔵し１こ水素
を放出でき、このときの熱交換を冷却すべき室内の空気
で行うことができれば良く、このような本発明の主旨に
沿って種々に応用され、種々の実施態様を取り得るもの
である。
転時）に水素を貯蔵でき、非常時にその貯蔵し１こ水素
を放出でき、このときの熱交換を冷却すべき室内の空気
で行うことができれば良く、このような本発明の主旨に
沿って種々に応用され、種々の実施態様を取り得るもの
である。
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明の燃料電池用水
素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法によれば、燃
料電池の正常運転時に燃料としての水素を水素貯蔵合金
に貯蔵して、原料カス供給停止等の非常時に水素を放出
して燃料電池稼働の信頼性を高めることができるととも
に、高発熱機器室等の空調機故障や空調機電源停止時に
も水素貯蔵合金から水素を放出して、その際の吸熱で室
内を冷却することにより冷却設備の信頼性を高めること
ができる利点がある。また、このように一つのシステム
が、非常用の燃料供給機能と、冷却設備のバックアップ
機能を兼ねることて、経済化が図れる利点かある。
素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法によれば、燃
料電池の正常運転時に燃料としての水素を水素貯蔵合金
に貯蔵して、原料カス供給停止等の非常時に水素を放出
して燃料電池稼働の信頼性を高めることができるととも
に、高発熱機器室等の空調機故障や空調機電源停止時に
も水素貯蔵合金から水素を放出して、その際の吸熱で室
内を冷却することにより冷却設備の信頼性を高めること
ができる利点がある。また、このように一つのシステム
が、非常用の燃料供給機能と、冷却設備のバックアップ
機能を兼ねることて、経済化が図れる利点かある。
第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第１の実施例
の構成と動作を示す説明図、第２図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）は本発明の第２の実施例の構成と動作を
示す説明図、第３図は燃料電池の水素供給系統の従来例
を示す構成図、第４図は高発熱機器室の冷却設備の従来
例を示す図である。 Ｉ・燃料電池、２・・・改質器、６・・・制御弁、８・
・通信機械室（高発熱機器室）、１２・・圧縮機、１３
・・・水素貯蔵合金、Ｉ４・熱交換器、１５・・・熱媒
体循環回路、１６・・熱交換器、１７ 配管、１８゜２
０・・・制御弁、１９．２２・・分岐管、２１・・・減
圧弁、２３・高温異常センサ、２４・都市ガス供給停止
センサ、２５・・・圧力センサ、２６・・制御装置、２
７・・・水素供給装置。 四−
の構成と動作を示す説明図、第２図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）は本発明の第２の実施例の構成と動作を
示す説明図、第３図は燃料電池の水素供給系統の従来例
を示す構成図、第４図は高発熱機器室の冷却設備の従来
例を示す図である。 Ｉ・燃料電池、２・・・改質器、６・・・制御弁、８・
・通信機械室（高発熱機器室）、１２・・圧縮機、１３
・・・水素貯蔵合金、Ｉ４・熱交換器、１５・・・熱媒
体循環回路、１６・・熱交換器、１７ 配管、１８゜２
０・・・制御弁、１９．２２・・分岐管、２１・・・減
圧弁、２３・高温異常センサ、２４・都市ガス供給停止
センサ、２５・・・圧力センサ、２６・・制御装置、２
７・・・水素供給装置。 四−
Claims (3)
- （１）水素を貯蔵する水素貯蔵合金と、 原料ガスを改質して発生した水素を燃料電池に供給可能
にする第１の制御弁と、 前記発生した水素の一部を昇圧して前記水素貯蔵合金に
供給可能とする圧縮機および第２の制御弁と、 前記水素貯蔵合金が貯蔵した水素を前記燃料電池に放出
可能にする第３の制御弁および減圧弁と、前記水素貯蔵
合金における水素の貯蔵状態を検出する手段と、 前記原料ガスの供給停止を検出する手段と、室内の高温
異常を検出する手段と、 前記水素の貯蔵状態の検出信号を入力して前記圧縮機お
よび第２の制御弁を制御し前記水素の貯蔵の開始または
完了を制御するとともに、前記原料ガスの供給停止また
は前記室内の高温異常の検出信号を入力して前記第１お
よび第３の制御弁を制御し前記燃料電池に対し前記改質
で発生した水素の供給と前記貯蔵した水素の放出との切
り替えを制御する手段と、 前記水素貯蔵合金が水素を放出する際の吸熱を前記室内
空気と熱交換する熱交換手段と、を具備することを特徴
とする燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却システム。 - （２）請求項１記載の燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却シ
ステムにおいて、 圧縮機および第２の制御弁に代えて、改質で発生した水
素とは別の水素を水素貯蔵合金に供給可能にする水素供
給装置および第２の制御弁を設けることを特徴とする燃
料電池用水素ガス貯蔵・冷却システム。 - （３）原料ガスを改質して発生した水素を燃料電池へ正
常に供給できる場合に、該水素の一部または他の水素を
水素貯蔵合金へ貯蔵する過程と、前記原料ガスの供給が
停止されたことまたは室内が高温異常になったことを検
出して前記貯蔵した水素を前記燃料電池へ放出する過程
と、 前記水素の放出に必要な熱を前記室内の空気と熱交換す
る過程と、 を有することを特徴とする燃料電池用水素ガス貯蔵・冷
却システムの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289284A JPH04163860A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289284A JPH04163860A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163860A true JPH04163860A (ja) | 1992-06-09 |
Family
ID=17741185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2289284A Pending JPH04163860A (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 燃料電池用水素ガス貯蔵・冷却システムとその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04163860A (ja) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2268322A (en) * | 1992-07-01 | 1994-01-05 | Rolls Royce & Ass | A hydrocarbon fuelled fuel cell power system |
| US5527632A (en) * | 1992-07-01 | 1996-06-18 | Rolls-Royce And Associates Limited | Hydrocarbon fuelled fuel cell power system |
| WO1998019960A1 (fr) * | 1996-11-07 | 1998-05-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Appareil de fabrication d'hydrogene et d'alimentation en hydrogene et voiture electrique |
| JP2001289397A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-19 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 水素吸蔵合金収納容器 |
| US6383670B1 (en) | 1999-10-06 | 2002-05-07 | Idatech, Llc | System and method for controlling the operation of a fuel processing system |
| US6495277B1 (en) | 1999-07-27 | 2002-12-17 | Idatech, Llc | Fuel cell system controller |
| US6536551B1 (en) * | 1999-10-20 | 2003-03-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen using system for installation in vehicle and control method for the system |
| US6818335B2 (en) | 2000-01-03 | 2004-11-16 | Idatech, Llc | System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system |
| US6835481B2 (en) | 2000-03-29 | 2004-12-28 | Idatech, Llc | Fuel cell system with load management |
| JP2005127421A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Tatsuno Corp | ガス充填システム |
| JP2007080710A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 空冷空調機の排熱回収システム |
| JP2007519170A (ja) * | 2003-06-23 | 2007-07-12 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | 水素の貯蔵および供給方法 |
| US7250231B2 (en) | 2003-06-09 | 2007-07-31 | Idatech, Llc | Auxiliary fuel cell system |
| JP2007192410A (ja) * | 2007-02-14 | 2007-08-02 | Tatsuno Corp | ガス充填システム |
| US7754361B2 (en) | 2007-05-30 | 2010-07-13 | Idatech, Llc | Fuel cell systems with maintenance hydration by displacement of primary power |
| US9515334B2 (en) | 2004-05-28 | 2016-12-06 | Dcns | Utilization-based fuel cell monitoring and control |
| US10476093B2 (en) | 2016-04-15 | 2019-11-12 | Chung-Hsin Electric & Machinery Mfg. Corp. | Membrane modules for hydrogen separation and fuel processors and fuel cell systems including the same |
| US11316180B2 (en) | 2020-05-21 | 2022-04-26 | H2 Powertech, Llc | Hydrogen-producing fuel cell systems and methods of operating hydrogen-producing fuel cell systems for backup power operations |
| US11712655B2 (en) | 2020-11-30 | 2023-08-01 | H2 Powertech, Llc | Membrane-based hydrogen purifiers |
-
1990
- 1990-10-26 JP JP2289284A patent/JPH04163860A/ja active Pending
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2268322A (en) * | 1992-07-01 | 1994-01-05 | Rolls Royce & Ass | A hydrocarbon fuelled fuel cell power system |
| GB2268322B (en) * | 1992-07-01 | 1995-07-12 | Rolls Royce & Ass | A hydrocarbon fuelled fuel cell power system |
| US5527632A (en) * | 1992-07-01 | 1996-06-18 | Rolls-Royce And Associates Limited | Hydrocarbon fuelled fuel cell power system |
| WO1998019960A1 (fr) * | 1996-11-07 | 1998-05-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Appareil de fabrication d'hydrogene et d'alimentation en hydrogene et voiture electrique |
| US6294276B1 (en) | 1996-11-07 | 2001-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen manufacturing and supplying apparatus and electric motorcar |
| US6495277B1 (en) | 1999-07-27 | 2002-12-17 | Idatech, Llc | Fuel cell system controller |
| US7939211B2 (en) | 1999-10-06 | 2011-05-10 | Idatech, Llc | System and method for controlling the operation of a fuel processing system |
| US6383670B1 (en) | 1999-10-06 | 2002-05-07 | Idatech, Llc | System and method for controlling the operation of a fuel processing system |
| US6811908B2 (en) | 1999-10-06 | 2004-11-02 | Idatech, Llc | System and method for controlling the operation of a fuel processing system |
| US7771882B2 (en) | 1999-10-06 | 2010-08-10 | Idatech, Llc | System and method for controlling the operation of a fuel processing system |
| US7208241B2 (en) | 1999-10-06 | 2007-04-24 | Idatech, Llc | System and method for controlling the operation of a fuel processing system |
| US6536551B1 (en) * | 1999-10-20 | 2003-03-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen using system for installation in vehicle and control method for the system |
| US6818335B2 (en) | 2000-01-03 | 2004-11-16 | Idatech, Llc | System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system |
| US7008708B2 (en) | 2000-01-03 | 2006-03-07 | Idatech, Llc | System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system |
| US7368195B2 (en) | 2000-01-03 | 2008-05-06 | Idatech, Llc | System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system |
| US6835481B2 (en) | 2000-03-29 | 2004-12-28 | Idatech, Llc | Fuel cell system with load management |
| US7390587B2 (en) | 2000-03-29 | 2008-06-24 | Idatech, Llc | Fuel cell system with load management |
| JP2001289397A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-19 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 水素吸蔵合金収納容器 |
| US7250231B2 (en) | 2003-06-09 | 2007-07-31 | Idatech, Llc | Auxiliary fuel cell system |
| JP2007519170A (ja) * | 2003-06-23 | 2007-07-12 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | 水素の貯蔵および供給方法 |
| JP2005127421A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Tatsuno Corp | ガス充填システム |
| US9515334B2 (en) | 2004-05-28 | 2016-12-06 | Dcns | Utilization-based fuel cell monitoring and control |
| JP2007080710A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 空冷空調機の排熱回収システム |
| JP2007192410A (ja) * | 2007-02-14 | 2007-08-02 | Tatsuno Corp | ガス充填システム |
| US7754361B2 (en) | 2007-05-30 | 2010-07-13 | Idatech, Llc | Fuel cell systems with maintenance hydration by displacement of primary power |
| US8034494B2 (en) | 2007-05-30 | 2011-10-11 | Idatech, Llc | Fuel cell systems with maintenance hydration by displacement of primary power |
| US10476093B2 (en) | 2016-04-15 | 2019-11-12 | Chung-Hsin Electric & Machinery Mfg. Corp. | Membrane modules for hydrogen separation and fuel processors and fuel cell systems including the same |
| US11316180B2 (en) | 2020-05-21 | 2022-04-26 | H2 Powertech, Llc | Hydrogen-producing fuel cell systems and methods of operating hydrogen-producing fuel cell systems for backup power operations |
| US11831051B2 (en) | 2020-05-21 | 2023-11-28 | H2 Powertech, Llc | Hydrogen-producing fuel cell systems and methods of operating hydrogen-producing fuel cell systems for backup power operations |
| US11712655B2 (en) | 2020-11-30 | 2023-08-01 | H2 Powertech, Llc | Membrane-based hydrogen purifiers |
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