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FUEL CELL SYSTEM

Patent code P200016853
File No. 6091
Posted date May 11, 2020
Application number P2018-033871
Publication number P2019-149313A
Date of filing Feb 27, 2018
Date of publication of application Sep 5, 2019
Inventor
  • (In Japanese)平瀬 育生
  • (In Japanese)松本 一希
  • (In Japanese)野坂 亮仁
  • (In Japanese)平尾 一之
  • (In Japanese)永嶋 浩二
  • (In Japanese)水沢 厚志
Applicant
  • (In Japanese)ヤマト・H2Energy Japan株式会社
  • (In Japanese)株式会社DFC
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title FUEL CELL SYSTEM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system that makes it possible to stably and inexpensively use convenient and safe hydrogen gas in a low pressure range, by generating the hydrogen gas in a continuous and quantitative manner.
SOLUTION: A fuel cell system comprises at least: hydrogen gas supply means capable of supplying hydrogen gas in a low pressure range; and a fuel cell unit. The hydrogen gas supply means consists of a hydrogen gas generation section and a gas storage section for storing generated hydrogen. The hydrogen gas generation section includes: a reaction vessel that takes, as raw materials, an aqueous solution of alkali earth metal hydroxide or alkali metal-based hydroxide and an aluminum piece or sheet-like aluminum and mixes the raw materials; a supply control mechanism for controlling supply of part of the raw materials to perform hydrogen gas generation in a continuous and quantitative manner; and a replacement mechanism for replacing the reaction vessel with another reaction vessel.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、再生可能エネルギーによる発電が行われているが、電力出力が不安定であるという問題がある。また、災害時の非常用電源として、エンジン式発電機が多く用いられているが、騒音や排気ガスの問題がある。そこで、クリーンなエネルギー源として燃料電池が注目されている。
しかしながら、燃料電池を利用する場合には、水素ガスの供給源が必要になる。
従来の燃料電池自動車用の水素ステーションの場合、コンプレッサー(圧縮機)を用いて、蓄圧器に高圧水素ガスを予め充填させて、蓄圧器から燃料電池自動車に水素ガスを充填している(例えば、特許文献1を参照。)。
しかしながら、水素源として高圧ボンベを利用すると、危険性が高いため、法令規制により設置場所が制約されてしまうという問題がある。そのため、従来の水素ステーションでは、設置や運用のためのコストが高くなるという問題があった。

低圧域の水素ガスを、必要となるその場所で発生させ、燃料電池に供給できれば、安全性と利便性を向上させることはできるが、水素ガスの発生には多大なコストがかかるという問題があった。

そこで、水とアルミニウムの反応を利用して水素をシート状のアルミニウムを水素発生材料として用いる水素製造装置が知られている(例えば、特許文献2を参照。)。これによれば、低コストで水素ガスを発生させることができる。
しかしながら、上記特許文献2に開示された水素製造装置では、安定的に水素を連続発生する点については十分な開示がされていないという問題がある。また、水素発生装置と燃料電池を一体として、利便性の高い燃料電池システムを提供するというものでもない。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、低圧域の水素ガスをエネルギー源として発電を行う燃料電池システムにおいて、安定性と安全性を高める技術に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
低圧域の水素ガスを供給できる水素ガス供給手段および燃料電池ユニットを少なくとも備える燃料電池システムであって、
前記水素ガス供給手段は、
水素ガス発生部と、発生した水素ガスを蓄積する蓄ガス部から構成され、
前記水素ガス発生部は、
アルカリ土類金属系水酸化物もしくはアルカリ金属系水酸化物の水溶液と、アルミニウム片もしくはシート状アルミニウムとを原材料とし、
又は、
アルカリ土類金属系水酸化物もしくはアルカリ金属系水酸化物と、アルミニウム片もしくはシート状アルミニウムと、水とを原材料とし、
前記原材料を混合する反応容器と、水素ガス発生を持続的かつ定量的に行うために前記原材料の一部の供給を制御する供給制御機構と、反応容器を他の反応容器に交換する交換機構を有することを特徴とする燃料電池システム。

【請求項2】
 
前記供給制御機構は、スクリュー機構又はピストン機構を有し、前記反応容器内に投入する前記アルミニウム片もしくはシート状アルミニウムの投入量を調整する第1調整機構を備えたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。

【請求項3】
 
前記供給制御機構は、前記反応容器内に投入する前記水溶液の投入量を調整する第2調整機構を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システム。

【請求項4】
 
前記供給制御機構は、前記反応容器内に滴下する水の滴下量を調整する第3調整機構を備えたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。

【請求項5】
 
前記交換機構は、前記原材料の混合による化学反応が終了した反応容器を、前記原材料が入った他の反応容器と入れ替え、反応後の残渣物を排出するための残渣排出手段を更に備えたことを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の燃料電池システム。

【請求項6】
 
前記水素ガス供給手段と前記燃料電池ユニットが、接続され一体化されたことを特徴とする請求項1~5の何れかに記載の燃料電池システム。

【請求項7】
 
前記水素ガス供給手段は、性能劣化原因となる水などの不純物を除去するための不純物除去機構を更に備えたことを特徴とする請求項1~6の何れかに記載の燃料電池システム。

【請求項8】
 
前記不純物除去機構は、吸着剤として多孔質状ゼオライトを用い、温度上昇と圧力変化により再生可能な再生ユニットを備えたことを特徴とする請求項1~7の何れかに記載の燃料電池システム。

【請求項9】
 
前記蓄ガス部は、水素吸蔵合金が内蔵された水素吸蔵合金内蔵容器であることを特徴とする請求項1~8の何れかに記載の燃料電池システム。

【請求項10】
 
前記水素吸蔵合金内蔵容器から前記燃料電池ユニットへの水素ガスの供給の際に、前記燃料電池ユニットからの排熱を、前記水素吸蔵合金内蔵容器からの水素ガスの放出に利用することを特徴とする請求項9に記載の燃料電池システム。

【請求項11】
 
前記水素ガス発生部と前記水素吸蔵合金内蔵容器の間、及び、前記水素吸蔵合金内蔵容器と前記燃料電池ユニットの間には、水素ガスの供給量を調整するためのバッファタンクが設けられたことを特徴とする請求項9又は10に記載の燃料電池システム。

【請求項12】
 
前記蓄ガス部は、低圧域の水素ガスを貯蔵し得る水素貯蔵タンクであることを特徴とする請求項1~8の何れかに記載の燃料電池システム。

【請求項13】
 
前記水素ガス発生部は、前記反応容器内の温度制御を行う温度制御機構を更に備えたことを特徴とする請求項1~12の何れかに記載の燃料電池システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
  • 5H127AB27
  • 5H127AB29
  • 5H127AC18
  • 5H127BA01
  • 5H127BA11
  • 5H127BA17
  • 5H127BA22
  • 5H127BA23
  • 5H127BA24
  • 5H127CC06
  • 5H127CC10
  • 5H127DC82
  • 5H127DC83
  • 5H127DC84
  • 5H127EE01
  • 5H127EE12
Drawing

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JP2018033871thum.jpg
State of application right Published
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