專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將液體燃料向燃料電池單體供給而進(jìn)行發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，從環(huán)境問題和節(jié)省能源的觀點(diǎn)出發(fā)，利用燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池的開發(fā)正在積極地進(jìn)行之中。該燃料電池是由燃料及氧化劑產(chǎn)生電能的裝置，可以獲得高發(fā)電效率。另外，作為燃料電池的主要的特征，可以舉出如下的特征等，即，由于是不像以往的發(fā)電方式那樣經(jīng)過熱能或動(dòng)能的過程的直接發(fā)電，因此即使是小規(guī)模，也可以期待高發(fā)電效率，并且由于氮化合物等的排出少，噪音或振動(dòng)也少，因此環(huán)境性良好。
這樣，燃料電池由于具有可以有效地利用燃料所具有的化學(xué)能，對(duì)環(huán)境友好的特性，因此被期待作為擔(dān)負(fù)21世紀(jì)供能的能量供給系統(tǒng)，被作為可以用于從宇宙應(yīng)用到汽車應(yīng)用、攜帶機(jī)器應(yīng)用等、從大規(guī)模發(fā)電到小規(guī)模發(fā)電的各種用途的將來有希望的新型的發(fā)電系統(tǒng)而受到關(guān)注，面向?qū)嵱没募夹g(shù)開發(fā)正在進(jìn)行之中。
特別是，近年來，作為燃料電池的一個(gè)形態(tài)，直接甲醇燃料電池(DirectMethanol Fuel CellDMFC)備受關(guān)注。DMFC是不對(duì)作為液體燃料的甲醇進(jìn)行改性，而直接向燃料電池的陽極供給，利用甲醇和氧的電化學(xué)反應(yīng)來獲得電能的電池。甲醇與氫相比，由于每單位體積的能量更高，另外，更適于貯藏，爆炸等危險(xiǎn)性也更低，因此被期待用于汽車或攜帶機(jī)器等的電源中(參照專利文獻(xiàn)1)。
但是，此種DMFC中，當(dāng)將高濃度的甲醇直接向陽極供給時(shí)，由于會(huì)發(fā)生甲醇穿過高分子電介質(zhì)的膜而到達(dá)陰極側(cè)，降低陰極的電位的問題，因此通常采取以下的方式，即，在使用被稱為緩沖罐的稀釋機(jī)構(gòu)用水稀釋到3％左右后，向陽極供給。此時(shí)，緩沖罐被借助燃料供給路徑與收容了高濃度的甲醇的燃料容器連通，利用設(shè)于燃料電池供給路徑上的泵從燃料容器供給高濃度的甲醇。另一方面，在陰極上產(chǎn)生的水被緩沖罐回收，用該水將高濃度的甲醇稀釋，而緩沖罐內(nèi)被稀釋生成的甲醇水溶液的濃度由泵的ON-OFF來控制。
特開2002-373684號(hào)公報(bào)但是，包括緩沖罐內(nèi)的燃料電池單體側(cè)的路徑內(nèi)由于向陰極供給作為氧化劑的空氣而成為高壓狀態(tài)。由此，當(dāng)泵停止時(shí)，在緩沖罐內(nèi)被稀釋了的甲醇水溶液就會(huì)向燃料供給路徑倒流。像這樣，當(dāng)甲醇水溶液向燃料供給路徑倒流時(shí)，即使下次泵被運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)產(chǎn)生被稀釋了的甲醇水溶液回到緩沖罐中的結(jié)果，從而產(chǎn)生濃度急劇地降低而使得發(fā)電能力降低的問題。
另外，此種問題在氣泡混入了燃料供給路徑的情況下也同樣地會(huì)產(chǎn)生。但是，在將燃料容器設(shè)為拆裝式的料倉(cāng)而使處理變得容易的情況下，無論怎樣做，在燃料容器的更換等時(shí)，氣泡都會(huì)進(jìn)入燃料供給路徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決以往的技術(shù)課題而完成的，其目的在于，在將液體燃料稀釋后向陽極供給的燃料電池供給系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)發(fā)電能力的穩(wěn)定化。
技術(shù)方案1的發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的系統(tǒng)，其特征是，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、收容了高濃度的液體燃料的燃料容器、用于將該燃料容器內(nèi)的液體燃料稀釋后向燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐，在燃料容器和緩沖罐之間的燃料供給路徑上，設(shè)置了防止液體燃料從該緩沖罐中向燃料容器倒流的倒流防止機(jī)構(gòu)。
技術(shù)方案2的發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是在上述發(fā)明中具有如下的特征，即，將倒流防止機(jī)構(gòu)設(shè)于燃料供給路徑中的緩沖罐附近。
技術(shù)方案3的發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是在所述各發(fā)明中具有如下的特征，即，具備用于將燃料容器內(nèi)的液體燃料向緩沖罐供給的泵，并且將倒流防止機(jī)構(gòu)用與泵的運(yùn)轉(zhuǎn)—停止同步地進(jìn)行開—閉的閥裝置構(gòu)成。
技術(shù)方案4的發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是在技術(shù)方案1或技術(shù)方案2中具有如下的特征，即，將倒流防止機(jī)構(gòu)用容許液體燃料從燃料容器向緩沖罐的通過，而阻止液體燃料從該緩沖罐向燃料容器的通過的單向閥構(gòu)成。
技術(shù)方案5的發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的系統(tǒng)，其特征是，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、用于將高濃度的液體燃料稀釋后向燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐、用于向該緩沖罐供給高濃度的液體燃料的燃料供給路徑、收容高濃度的液體燃料并被可以拆裝地與燃料供給路徑連接的燃料容器、回收燃料供給路徑中的氣泡的氣泡回收機(jī)構(gòu)。
技術(shù)方案6的發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是在上述發(fā)明中具有如下的特征，即，氣泡回收機(jī)構(gòu)由被設(shè)于燃料供給路徑上的用于將燃料容器內(nèi)的液體燃料向緩沖罐供給的泵、子(sub)燃料罐及流路切換機(jī)構(gòu)構(gòu)成，通過利用該流路切換機(jī)構(gòu)使子燃料罐的入口與燃料供給路徑連通，并運(yùn)轉(zhuǎn)泵，將燃料供給路徑中的氣泡回收到子燃料罐內(nèi)，并且通過利用流路切換機(jī)構(gòu)使子燃料罐的出口與燃料供給路徑連通，并運(yùn)轉(zhuǎn)泵，將子燃料罐內(nèi)的液體燃料向緩沖罐供給。
技術(shù)方案7的發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是在上述發(fā)明中具有如下的特征，即，通過在利用流路切換機(jī)構(gòu)借助燃料供給路徑將燃料容器和緩沖罐連通了的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)泵，從燃料容器向緩沖罐供給液體燃料，并且當(dāng)停止泵時(shí)，利用流路切換機(jī)構(gòu)阻止液體燃料從緩沖罐向燃料供給路徑流出。
技術(shù)方案8的發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的系統(tǒng)，其特征是，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、用于將高濃度的液體燃料稀釋后向燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐、用于向該緩沖罐供給高濃度的液體燃料的燃料供給路徑、收容高濃度的液體燃料并被可以拆裝地與燃料供給路徑連接的燃料容器，該燃料容器由外裝套盒、收容在該外裝套盒內(nèi)并在內(nèi)部填充了液體燃料的燃料袋構(gòu)成，該燃料袋具有被相互連通的多個(gè)分區(qū)，在外裝套盒內(nèi)以被折疊的狀態(tài)收納。
技術(shù)方案1的發(fā)明中，在利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的系統(tǒng)中，由于具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、收容了高濃度的液體燃料的燃料容器、用于將該燃料容器內(nèi)的液體燃料稀釋后向燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐，在燃料容器和緩沖罐之間的燃料供給路徑上，設(shè)置了防止液體燃料從該緩沖罐中向燃料容器倒流的倒流防止機(jī)構(gòu)，因此在從燃料容器向緩沖罐供給液體燃料時(shí)，就可以預(yù)先避免從緩沖罐向燃料供給路徑倒流的稀釋完的液體燃料回到緩沖罐而使液體燃料的濃度降低的問題。這樣，就可以向燃料電池單體穩(wěn)定地供給合適的濃度的液體燃料，實(shí)現(xiàn)發(fā)電能力的穩(wěn)定化。
另外，如果像技術(shù)方案2的發(fā)明那樣，將倒流防止機(jī)構(gòu)設(shè)置在燃料供給路徑中的緩沖罐附近，則可以將因來自緩沖罐的擴(kuò)散而向燃料供給路徑倒流的稀釋完的液體燃料抑制為最小限度，并且還可以在比倒流防止機(jī)構(gòu)靠近燃料容器側(cè)的燃料供給路徑上追加各種功能部件。
另外，如果像技術(shù)方案3的發(fā)明那樣，具備用于將燃料容器內(nèi)的液體燃料向緩沖罐供給的泵，并且將倒流防止機(jī)構(gòu)用與泵的運(yùn)轉(zhuǎn)—停止同步地進(jìn)行開—閉的閥裝置構(gòu)成，則可以在從燃料容器向緩沖罐平緩地供給高濃度的液體燃料的同時(shí)，還可靠地防止來自緩沖罐的稀釋完的液體燃料的倒流。
另外，如果像技術(shù)方案4的發(fā)明那樣，將倒流防止機(jī)構(gòu)用容許液體燃料從燃料容器向緩沖罐的通過而阻止液體燃料從該緩沖罐向燃料容器的通過的單向閥構(gòu)成，則可以用簡(jiǎn)單的構(gòu)成防止來自緩沖罐的稀釋完的液體燃料的倒流。
技術(shù)方案5的發(fā)明中，由于在利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的系統(tǒng)中，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、用于將高濃度的液體燃料稀釋后向燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐、用于向該緩沖罐供給高濃度的液體燃料的燃料供給路徑、收容高濃度的液體燃料并被可以拆裝地與燃料供給路徑連接的燃料容器、回收燃料供給路徑中的氣泡的氣泡回收機(jī)構(gòu)，因此就可以將在燃料容器的拆裝等時(shí)混入燃料供給路徑中的氣泡平緩地回收。這樣，就可以預(yù)先避免空氣流入燃料電池單體的陽極而導(dǎo)致不能發(fā)電的問題，從而可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電能力的穩(wěn)定化。
另外，如果像技術(shù)方案6的發(fā)明那樣，將氣泡回收機(jī)構(gòu)用被設(shè)于燃料供給路徑上的用于將燃料容器內(nèi)的液體燃料向緩沖罐供給的泵、子燃料罐及流路切換機(jī)構(gòu)構(gòu)成，通過利用流路切換機(jī)構(gòu)使子燃料罐的入口與燃料供給路徑連通，并運(yùn)轉(zhuǎn)泵，將燃料供給路徑中的氣泡回收到子燃料罐內(nèi)，則可以將混入燃料供給路徑中的氣泡與液體燃料一起可靠并且迅速地回收到子燃料罐內(nèi)。
此外，如果通過利用流路切換機(jī)構(gòu)使子燃料罐的出口與燃料供給路徑連通，并運(yùn)轉(zhuǎn)泵，將子燃料罐內(nèi)的液體燃料向緩沖罐供給，則為了更換而將燃料容器取下的期間，也可以將回收到子燃料罐內(nèi)的液體燃料向緩沖罐供給而繼續(xù)發(fā)電。
另外，如果像技術(shù)方案7的發(fā)明那樣，通過在利用流路切換機(jī)構(gòu)借助燃料供給路徑將燃料容器和緩沖罐連通了的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)泵，從燃料容器向緩沖罐供給液體燃料，并且當(dāng)停止泵時(shí)，利用流路切換機(jī)構(gòu)阻止液體燃料從緩沖罐向燃料供給路徑流出，則可以在從燃料容器向緩沖罐平緩地供給高濃度的液體燃料的同時(shí)，還防止稀釋完的液體燃料從緩沖罐向燃料供給路徑的倒流。
技術(shù)方案8的發(fā)明中，由于在利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的系統(tǒng)中，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、用于將高濃度的液體燃料稀釋后向燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐、用于向該緩沖罐供給高濃度的液體燃料的燃料供給路徑、收容高濃度的液體燃料并被可以拆裝地與燃料供給路徑連接的燃料容器，該燃料容器由外裝套盒、收納在該外裝套盒內(nèi)并在內(nèi)部填充了液體燃料的燃料袋構(gòu)成，該燃料袋具有被相互連通的多個(gè)分區(qū)，在外裝套盒內(nèi)以被折疊的狀態(tài)收納，因此無論燃料容器的朝向如何，都可以不倒置地將高濃度的液體燃料從燃料袋中取出，并且可以將在外裝套盒內(nèi)產(chǎn)生的無效空間設(shè)為最小限度而提高體積效率。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的前方立體圖。
圖2是圖1的燃料電池系統(tǒng)的后方立體圖。
圖3是圖1的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成圖(實(shí)施例1)。
圖4是將圖3中的燃料供給配管周邊的部件抽出后的構(gòu)成圖(實(shí)施例1)。
圖5是圖1的燃料電池系統(tǒng)的燃料容器的立體圖。
圖6是圖5的燃料容器的燃料袋的立體圖。
圖7是表示圖6的燃料袋的構(gòu)成的圖。
圖8是說明將圖6的燃料袋折疊后的狀態(tài)的圖。
圖9是將本發(fā)明的其他的實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的燃料供給配管周邊的部件抽出后的構(gòu)成圖(實(shí)施例2)。
圖10是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖11相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖12相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖13相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖14相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖15相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖16相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖17相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖18相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖19相同，是圖9的實(shí)施例中的控制臺(tái)的微型電腦的控制流程圖。
圖20是說明圖9的實(shí)施例中的燃料泵及三向閥的動(dòng)作的圖。
圖21相同，是說明圖9的實(shí)施例中的燃料泵及三向閥的動(dòng)作的圖。
圖22相同，是說明圖9的實(shí)施例中的燃料泵及三向閥的動(dòng)作的圖。
圖23相同，是說明圖9的實(shí)施例中的燃料泵及三向閥的動(dòng)作的圖。
圖24相同，是說明圖9的實(shí)施例中的燃料泵及三向閥的動(dòng)作的圖。
其中，1-燃料電池系統(tǒng)，3-燃料電池，3A-燃料電池單體，8、8A、8B-氣液分離器，9-燃料容器，11、11A、11B-熱交換器，23-緩沖罐，26-燃料供給配管，27-燃料泵，28-電磁閥(倒流防止機(jī)構(gòu))，31-燃料循環(huán)泵，37-控制臺(tái)，46-外裝套盒，47-燃料袋，47A～47E-分區(qū)，51、52-三向閥(氣泡回收機(jī)構(gòu)、流路切換機(jī)構(gòu))，53-子燃料罐(氣泡回收機(jī)構(gòu))。
具體實(shí)施例方式
下面將根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)敘述。

圖1表示使用了本發(fā)明的實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1的前方立體圖，圖2表示相同的后方立體圖，圖3表示燃料電池系統(tǒng)1的構(gòu)成圖。實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1是作為液體燃料使用甲醇，通過使該甲醇和作為氧化劑的空氣在燃料電池單體中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行發(fā)電的所謂直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel CellDMFC)系統(tǒng)，為了例如可以作為能夠攜帶的筆記本型個(gè)人電腦等的電源使用，整體尺寸被緊湊地構(gòu)成。
即，燃料電池系統(tǒng)1在如圖1及圖2所示的套盒2內(nèi)的大約中央部搭載有燃料電池(電池組)3，在其長(zhǎng)邊方向的一側(cè)設(shè)有控制組件4，在相反一側(cè)設(shè)有輔機(jī)組件6。另外，在控制組件4和燃料電池3之間設(shè)有輔助動(dòng)力(二次電池)7，并且在輔機(jī)組件6的與燃料電池3相反一側(cè)上搭載有氣液分離器8、燃料容器9等。而且，輔助動(dòng)力7是為了燃料電池3的起動(dòng)時(shí)的電能供給以及吸收載荷變動(dòng)而設(shè)置的。另外，在燃料容器9內(nèi)收容有作為液體燃料的高濃度的甲醇。另外，在控制組件4和輔機(jī)組件6之間，與燃料電池3相鄰地設(shè)有熱交換器11，另外，在套盒2上安裝有向該熱交換器11及燃料電池3通風(fēng)的冷卻風(fēng)扇12。13是形成于與該冷卻風(fēng)扇12相反一側(cè)的套盒2壁面上的排氣孔。
此外，套盒2的上面被可以開閉的蓋14封閉，從套盒2中拉出與控制組件4連接的電源輸出用的連接器16。另外，燃料容器9被設(shè)為可以拆裝地設(shè)于凹陷地形成于氣液分離器8側(cè)的套盒2上的燃料容器安裝部2A上的料倉(cāng)式。此外，在該燃料容器安裝部2A上形成有接頭2B，燃料容器9側(cè)的接頭9A被可以拆裝地與該接頭2B連接。
此外，圖3中，燃料電池3是將用隔膜夾持了未圖示的膜電極接合體(Membrane Electrode AssemblyMEA)的燃料電池單體3A層疊多片(電池組)而構(gòu)成的。在該燃料電池3的端部，分別設(shè)有燃料供給口17、氧化劑供給口18、燃料排出口19及氧化劑排出口21。在燃料電池3內(nèi)部，沿燃料電池單體3A的層疊方向貫穿地設(shè)有未圖示的燃料供給歧管、氧化劑供給歧管、燃料排出歧管及氧化劑排出歧管，從燃料供給口17及氧化劑供給口18分別經(jīng)過燃料供給歧管及氧化劑供給歧管，向各燃料電池單體供給液體燃料、氧化劑，另外，從各燃料電池單體3A中排出的排出燃料、排出氧化劑及生成水等從燃料排出歧管及氧化劑排出歧管中，分別穿過燃料排出口19及氧化劑排出口21而被排出。
實(shí)施例的燃料電池3由于使用作為液體燃料使用了甲醇，作為氧化劑使用了空氣的直接甲醇燃料電池(DMFC)，因此從燃料排出口19中將排出甲醇(甲醇水溶液)、排出二氧化碳等排出，從氧化劑排出口21中將排出空氣、生成水等排出。從燃料排出口19中被排出的排出甲醇、排出二氧化碳等穿過燃料排出配管22而被導(dǎo)入緩沖罐23。另外，從氧化劑排出口21中被排出的排出空氣、生成水等穿過氧化劑排出配管24而被導(dǎo)入緩沖罐23。
此時(shí)，在燃料排出配管22上，夾設(shè)有構(gòu)成所述熱交換器11的一部分的熱交換器11A及構(gòu)成所述氣液分離器8的一部分的氣液分離器8A，在燃料排出配管22內(nèi)通過的排出甲醇通過在熱交換器11A中被冷卻風(fēng)扇12空冷而液化，通過在氣液分離器8A中被氣液分離，僅排出二氧化碳被向外部排出，僅排出甲醇被導(dǎo)入緩沖罐23。
另外，在氧化劑排出配管24上，也夾設(shè)有構(gòu)成所述熱交換器11的一部分的熱交換器11B及構(gòu)成所述氣液分離器8的一部分的氣液分離器8B，在氧化劑排出配管24內(nèi)通過的生成水通過在熱交換器11B中被冷卻風(fēng)扇12空冷而液化，通過在氣液分離器8B中被氣液分離，僅排出空氣被向外部排出，僅生成水被導(dǎo)入緩沖罐23。
該緩沖罐23被設(shè)于套盒2內(nèi)的所述氣液分離器8的下側(cè)，作為被如后所述地由燃料容器9導(dǎo)入的高濃度的甲醇(液體燃料)的稀釋機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用。即，在該緩沖罐23上連接有構(gòu)成本發(fā)明的燃料供給路徑的燃料供給配管26的一端，該燃料供給配管26的另一端被與所述接頭2B連接。另外，在燃料供給配管26上如圖4中所示，另外夾設(shè)有燃料泵27和作為倒流防止機(jī)構(gòu)的電磁閥28，特別是電磁閥28被安裝在燃料泵27的噴出側(cè)的緩沖罐23的附近(燃料供給配管26的一端附近)。另外，這些燃料泵27及電磁閥28被配設(shè)在接頭2B及緩沖罐23附近的套盒2內(nèi)。
在燃料容器9的接頭9A被可以拆裝地與套盒2的接頭2B連接的狀態(tài)下，燃料容器9與燃料供給配管26連通。此外，當(dāng)所述電磁閥28打開時(shí)，緩沖罐23和燃料容器9就會(huì)借助燃料供給配管26或燃料泵27連通。當(dāng)在該狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)燃料泵27時(shí)，燃料容器9內(nèi)的高濃度的甲醇就會(huì)經(jīng)過燃料供給配管26、電磁閥28而被向緩沖罐23供給。
向緩沖罐23供給的高濃度的甲醇被從氧化劑排出配管24導(dǎo)入的生成水稀釋，例如在實(shí)施例中被調(diào)整為大約3％(或者0.5mol/L～2mol/L)的濃度。在緩沖罐23的出口和燃料電池3的燃料供給口17之間連接有稀釋燃料供給配管29，在該稀釋燃料配管29上夾設(shè)有所述輔機(jī)組件6中所含有的另外的燃料循環(huán)泵31。
此外，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)該燃料循環(huán)泵31時(shí)，緩沖罐23內(nèi)的被稀釋了的甲醇水溶液(液體燃料)就穿過稀釋燃料供給配管29而被從燃料供給口17向燃料電池3的各燃料電池單體3A的陽極供給。另一方面，由所述輔機(jī)組件6中所含的氣泵32送出的空氣(氧化劑)穿過氧化劑供給配管33，從氧化劑供給口18向燃料電池3的各燃料電池單體3A的陰極供給。
在各燃料電池單體3A中，被向陽極供給的甲醇水溶液中的甲醇與被向陰極供給的空氣中的氧產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行發(fā)電。將此時(shí)的陽極側(cè)的反應(yīng)表示在(1)中，將陰極側(cè)的反應(yīng)表示在(2)中，將全部反應(yīng)用(3)式表示。
……(1)……(2)……(3)這樣，在燃料電池3中產(chǎn)生的電能被控制組件4中所含的DC/DC轉(zhuǎn)換器36調(diào)整為給定電壓后，就會(huì)借助所述的連接器16而向筆記本個(gè)人電腦(或其電池(二次電池))等供給。而且，37為控制組件6中所含的控制臺(tái)，由通用的微型電腦構(gòu)成。另外，38～40為分別檢測(cè)緩沖罐23、燃料電池3、控制臺(tái)37的溫度的溫度傳感器，41、42為檢測(cè)燃料電池3的輸出電壓·電流的電壓傳感器及電流傳感器，43為檢測(cè)DC/DC轉(zhuǎn)換器36的輸出電壓的電壓傳感器。這些傳感器的輸出被輸入控制臺(tái)37，控制臺(tái)37基于這些輸出，進(jìn)行所述燃料泵27、燃料循環(huán)泵31、電磁閥28、氣泵32、冷卻風(fēng)扇12等驅(qū)動(dòng)部件的控制。
此時(shí)，控制臺(tái)37基于電壓傳感器41及電流傳感器42的輸出，當(dāng)燃料電池3的輸出低于給定的規(guī)定值時(shí)，在給定期間打開電磁閥28(ON)，并且使燃料泵27運(yùn)轉(zhuǎn)(ON)，將燃料容器9內(nèi)的高濃度的甲醇向緩沖罐23供給。此外，在經(jīng)過了給定期間后則停止燃料泵27(OFF)，并且使電磁閥28關(guān)閉(OFF)，停止高濃度的甲醇向緩沖罐23的供給。這樣，就會(huì)間歇地將燃料電池泵27及電磁閥28設(shè)為ON-OFF，將緩沖罐23內(nèi)的甲醇水溶液的濃度調(diào)整為所述的值而維持燃料電池3的發(fā)電。
這里，緩沖罐23內(nèi)由于借助氧化劑排出配管24等由氣泵32等加壓，因此當(dāng)在沒有電磁閥28的情況下停止燃料泵27時(shí)，在緩沖罐23內(nèi)被稀釋了的甲醇水溶液就會(huì)從入口倒流進(jìn)燃料供給配管26。當(dāng)被稀釋了的甲醇水溶液向燃料供給配管26倒流時(shí)，即使為了供給高濃度的甲醇而使燃料泵27運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)果被稀釋了的甲醇水溶液也會(huì)回到緩沖罐23中，從而產(chǎn)生緩沖罐23內(nèi)的甲醇水溶液的濃度急劇地降低而使燃料電池3的發(fā)電停止的問題。
但是，本發(fā)明中，由于在燃料供給配管26上設(shè)有電磁閥28，控制臺(tái)37如前所述，將該電磁閥28與燃料泵27的運(yùn)轉(zhuǎn)(ON)-停止(OFF)同步地設(shè)為開(ON)-閉(OFF)，因此在燃料泵27的停止中就可以將燃料供給配管26的流路先關(guān)閉。這樣，在燃料泵27的停止中，由于可以防止甲醇水溶液從緩沖罐23向燃料供給配管23倒流的問題，因此就可以將合適的濃度的甲醇水溶液穩(wěn)定地向燃料電池單體3A的陽極供給，從而可以實(shí)現(xiàn)燃料電池3的發(fā)電能力的穩(wěn)定化。
特別是，由于將電磁閥28設(shè)于燃料供給配管26的緩沖罐23附近，因此就可以將因來自緩沖罐23的擴(kuò)散而向燃料供給配管26倒流的甲醇水溶液抑制為最小限度。另外，也可以在比電磁閥28更靠近燃料容器9側(cè)的燃料供給配管26上追加后述的子罐等部件。
特別是，如果如實(shí)施例所示，設(shè)置與燃料泵27的運(yùn)轉(zhuǎn)(ON)-停止(OFF)同步地進(jìn)行開(ON)-閉(OFF)的電磁閥28，則可以在從燃料容器9向緩沖罐23平緩地供給高濃度的甲醇的同時(shí)，還可靠地防止來自緩沖罐23的甲醇水溶液的倒流。
而且，所述實(shí)施例中雖然通過設(shè)置電磁閥28來防止倒流，但是并不限定于此，也可以在燃料供給配管26的緩沖罐23附近設(shè)置單向閥。此時(shí)，單向閥以容許甲醇從燃料容器9向緩沖罐23通過，而阻止甲醇水溶液從該緩沖罐23向燃料容器9的通過的方向安裝。這樣，就可以用比設(shè)置所述的電磁閥28的情況更為簡(jiǎn)單的構(gòu)成來防止來自緩沖罐23的甲醇水溶液的倒流。
這里，圖5表示所述燃料容器9的透視立體圖。由近似矩形的外裝套盒46、被收納在該外裝套盒46內(nèi)的燃料袋47(圖6)構(gòu)成，在外裝套盒46的下端部形成有所述接頭9A。所述燃料袋47例如通過將兩片耐甲醇性的具有柔性的薄片重合，并將周圍焊接而構(gòu)成，在內(nèi)部填充高濃度的甲醇。另外，燃料袋47如圖7所示，由4個(gè)位置的焊接部48A～48D分隔為5個(gè)分區(qū)47A～47E，各分區(qū)47A～47E被連通部49、49將內(nèi)部相互連通。另外，實(shí)施例中，在分區(qū)48中設(shè)有出口47F。
此外，此種燃料袋47被各焊接部48A～48D如圖8所示地折疊為螺旋狀，在該狀態(tài)下被收納在外裝套盒46內(nèi)。此外，出口47F被與所述接頭9A連接。這樣，由于將燃料袋47內(nèi)分隔為多個(gè)分區(qū)47A～47E，將其折疊而收納在外裝套盒46內(nèi)，因此無論燃料容器9的朝向(燃料電池系統(tǒng)1自身的朝向)如何，都可以不倒置地利用所述燃料泵27從燃料袋47中取出高濃度的甲醇。另外，燃料袋47由于被近似沒有間隙地收納在外裝套盒46內(nèi)，因此在外裝套盒46內(nèi)產(chǎn)生的無效空間也被設(shè)為最小限度而可以提高體積效率。
下面，圖9表示本發(fā)明的其他的實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)1的燃料供給配管26周邊的構(gòu)成圖。而且，圖9將此時(shí)的燃料電池系統(tǒng)1的從燃料容器9到緩沖罐23之間的構(gòu)成抽出表示，其他的部分與圖3相同。此時(shí)，在燃料供給配管26上，取代圖3、圖4情況下的電磁閥28，在燃料泵27的噴出側(cè)及吸入側(cè)連接有作為流路切換機(jī)構(gòu)的三向閥51(電磁閥1)及三向閥52(電磁閥2)。在該三向閥51上還連接有氣泡回收配管54的一端，該氣泡回收配管54的一端與燃料供給配管26的上部連通，氣泡回收配管54的另一端與形成于大氣開放型的子燃料罐53的上部的入口連接。該子燃料罐53將上端部的適當(dāng)位置向大氣開放。另外，形成于子燃料罐53的下端的出口借助燃料流出配管56與三向閥52連接。利用這些子燃料罐53或三向閥51、52、燃料泵27構(gòu)成此時(shí)的本發(fā)明的氣泡回收機(jī)構(gòu)。
所述三向閥51被設(shè)于燃料供給配管26的緩沖罐23附近，被通電(ON)而將燃料泵27和緩沖罐23間的燃料供給配管26的流路打開，將氣泡回收配管54與燃料供給配管26斷開。即，使燃料罐53的入口不與燃料供給配管26連通。另外，當(dāng)變?yōu)榉峭?OFF)時(shí)，使燃料供給配管26的燃料泵27噴出側(cè)與氣泡回收配管54連通，將緩沖罐23側(cè)與燃料泵27及氣泡回收配管54斷開。即，將緩沖罐23的入口和燃料供給配管26的燃料泵27側(cè)設(shè)為非連通狀態(tài)。
三向閥52在非通電(OFF)的狀態(tài)下將燃料容器9和燃料泵27間的燃料供給配管26的流路打開，將燃料流出配管56與燃料供給配管26斷開。即，使子燃料罐53的出口不與燃料供給配管26連通。另外，當(dāng)被設(shè)為通電(ON)時(shí)，使燃料供給配管26的燃料泵27吸入側(cè)與燃料流出配管56連通，將燃料容器9側(cè)與燃料泵27側(cè)斷開。即，將燃料容器9和燃料供給配管26的燃料泵27側(cè)設(shè)為非連通狀態(tài)。
此外，這些三向閥51、52也被所述的控制臺(tái)37控制。此時(shí)，在子燃料罐53中設(shè)有檢測(cè)內(nèi)部的甲醇的量的水位傳感器57，同時(shí)在接頭2B附近的燃料供給配管26(由透明管道構(gòu)成)上也設(shè)有利用光檢測(cè)燃料的耗盡的水位傳感器58。另外，在套盒2的燃料容器安裝部2A上設(shè)有用于檢測(cè)燃料容器9的拆裝的燃料容器開關(guān)(或傳感器)59，它們的輸出都被輸入控制臺(tái)37。
以上的構(gòu)成中，下面在參照?qǐng)D10～圖19的流程圖及圖20～圖24的動(dòng)作說明圖的同時(shí)，對(duì)此時(shí)的燃料電池系統(tǒng)1的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖10～圖19是所述控制臺(tái)37的利用所述的微型電腦進(jìn)行的控制流程圖，圖10表示其中的主流程圖?？刂婆_(tái)37的微型電腦從開始運(yùn)轉(zhuǎn)起，首先在圖10的步驟S1中進(jìn)行系統(tǒng)起動(dòng)處理。圖11是該系統(tǒng)起動(dòng)處理的流程圖。微型電腦在圖11的步驟S4中進(jìn)行初期設(shè)定，將三向閥51及52設(shè)為OFF狀態(tài)，將料倉(cāng)準(zhǔn)備待機(jī)標(biāo)志設(shè)為OFF，將起動(dòng)時(shí)標(biāo)志設(shè)為ON。然后，在步驟S5中執(zhí)行高濃度燃料供給準(zhǔn)備處理。
圖12是該高濃度燃料供給準(zhǔn)備處理的流程圖。微型電腦在圖12的步驟S10中執(zhí)行燃料供給源的判定處理。圖13表示該燃料供給源的判定處理的流程圖。微型電腦在圖13的步驟S15中首先基于燃料容器開關(guān)59，判斷燃料容器9(料倉(cāng))的接頭9A是否與套盒2的接頭2B連接。此外，在未被連接的情況下，在步驟S21中利用未圖示的警告標(biāo)志等發(fā)出無料倉(cāng)(無燃料容器)警告(圖24的狀態(tài))。然后，在步驟S23中判斷子燃料罐53內(nèi)的甲醇的量是否在下限水位(L)以下，在比下限水位(L)靠上的情況下，在步驟S24中作為燃料的供給源選擇子燃料罐53，將三向閥52設(shè)為ON。另外，當(dāng)在下限水位(L)以下時(shí)，在步驟S25中停止系統(tǒng)。
另一方面，當(dāng)在套盒2的燃料容器安裝部2A上固定燃料容器9，在接頭2B上連接了接頭9A時(shí)，微型電腦從步驟S15前進(jìn)到步驟S16，判斷是否是系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)。現(xiàn)在由于起動(dòng)時(shí)標(biāo)志被設(shè)為ON，因此微型電腦從步驟S16前進(jìn)到步驟S19，利用水位傳感器57判斷子燃料罐53內(nèi)的甲醇的量是否在上限水位(H)以上。
現(xiàn)在，當(dāng)子燃料罐53內(nèi)的甲醇的量設(shè)為低于上限水位(H)的量時(shí)，微型電腦從步驟S19前進(jìn)到步驟S20，作為燃料供給源選擇燃料容器(料倉(cāng))，并且將三向閥52設(shè)為OFF狀態(tài)。然后，在圖12的步驟S11中運(yùn)轉(zhuǎn)燃料泵27(ON)，反復(fù)進(jìn)行步驟S10～步驟S12，直至在步驟S12中微型電腦作為其功能而具有的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)結(jié)束為止。
此時(shí)，由于三向閥51及52變?yōu)镺FF，因此當(dāng)燃料泵27運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)從燃料容器9內(nèi)(所述燃料袋57內(nèi))抽出高濃度的甲醇，經(jīng)過燃料供給配管26吸入燃料泵27。此后，從燃料泵27中被噴出，經(jīng)過氣泡回收配管54而流入子燃料罐53。此時(shí)，混入了燃料供給配管26內(nèi)的氣泡也同時(shí)被回收到子燃料罐53內(nèi)(圖20的狀態(tài))。
此種向子燃料罐53的氣泡回收運(yùn)轉(zhuǎn)被執(zhí)行給定時(shí)間(該時(shí)間為數(shù)秒。即，為子燃料罐53從上限水位(H)上升而不溢出的時(shí)間，是可以可靠地將燃料供給配管26內(nèi)的氣泡回收的時(shí)間)，當(dāng)所述計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，微型電腦從步驟S12前進(jìn)到步驟S13，停止燃料泵27而結(jié)束向子燃料罐53的氣泡回收運(yùn)轉(zhuǎn)。此后，在步驟S14中將起動(dòng)時(shí)標(biāo)志設(shè)為OFF。
然后，在步驟S6中將三向閥51設(shè)為ON，運(yùn)轉(zhuǎn)燃料泵27而從燃料容器9向緩沖罐23供給高濃度的甲醇，在緩沖罐23內(nèi)稀釋后作為稀釋燃料(甲醇水溶液)準(zhǔn)備，然后，在步驟S7中運(yùn)轉(zhuǎn)燃料循環(huán)泵31(ON)，在步驟S8中運(yùn)轉(zhuǎn)氣泵32(ON)。這樣，甲醇水溶液就被向燃料電池單體3A的陽極供給，另外，作為氧化劑的空氣就被向陰極供給，開始所述的電化學(xué)反應(yīng)。此外，因該電化學(xué)反應(yīng)的影響，燃料電池3的溫度上升。微型電腦其后在步驟S9中執(zhí)行電池組(燃料電池3)的升溫待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖14表示該電池組的升溫待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的流程圖。微型電腦在步驟S26中進(jìn)行了初期設(shè)定后，在步驟S27中執(zhí)行燃料濃度控制處理。該燃料濃度控制處理是與主流程并行地逐次執(zhí)行的處理。圖15表示其流程圖。微型電腦首先在步驟S29中執(zhí)行所述的圖13的燃料供給源的判定處理。此時(shí)由于系統(tǒng)起動(dòng)標(biāo)志被設(shè)為OFF，因此從步驟S16前進(jìn)到步驟S17，判斷料倉(cāng)準(zhǔn)備是否結(jié)束。此時(shí)，料倉(cāng)準(zhǔn)備待機(jī)標(biāo)志由于設(shè)為OFF，因此前進(jìn)到步驟S18，判斷水位傳感器58是否檢測(cè)到了燃料耗盡。
在接頭2B附近的燃料供給配管26中沒有甲醇時(shí)，在步驟S22中利用未圖示的燈發(fā)出了燃料耗盡警告后，前進(jìn)到步驟S23。在接頭2B附近的燃料供給配管26中有甲醇，而并非燃料耗盡的情況下，前進(jìn)到步驟S19，判斷子燃料罐53的甲醇的量是否在上限水位(H)以上，在處于以上的情況下，前進(jìn)到步驟S24，作為燃料的供給源選擇子燃料罐53，將三向閥52設(shè)為ON。即，通過在子燃料罐53內(nèi)的甲醇的量處于上限水位(H)以上的情況下，將三向閥52設(shè)為ON，用以后的燃料泵27的運(yùn)轉(zhuǎn)從子燃料罐53中抽出甲醇，如果子燃料罐53的甲醇比上限水位(H)更少，則從步驟S 19前進(jìn)到步驟S20，將三向閥52設(shè)為OFF，就總是將子燃料罐53內(nèi)的甲醇的量設(shè)為上限水位(H)以下。
然后，微型電腦在圖15的步驟S30中基于燃料電池3的輸出判定緩沖罐23內(nèi)的濃度，在輸出較低，而判定為濃度較低的情況下，在步驟S33中執(zhí)行燃料追加處理。將該追加處理表示在圖16中。微型電腦將三向閥51設(shè)為ON，在步驟S39中運(yùn)轉(zhuǎn)燃料泵27(ON)(圖21的狀態(tài))。此后，在步驟S40中對(duì)微型電腦作為其功能而具有的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)，維持該狀態(tài)(三向閥51為ON，燃料泵27為ON)，直至該計(jì)數(shù)結(jié)束為止。此后，當(dāng)經(jīng)過給定期間而計(jì)時(shí)器結(jié)束計(jì)數(shù)后，在步驟S41中停止燃料泵41(OFF)，在步驟S42中將三向閥51設(shè)為OFF。
像這樣將燃料泵27及三向閥51間歇地設(shè)為ON-OFF而將子罐23內(nèi)的甲醇水溶液的稀釋濃度維持為與所述的實(shí)施例相同的濃度。另外，利用該三向閥51的OFF，就可以與所述的實(shí)施例相同地防止甲醇水溶液從緩沖罐23向燃料供給配管26的倒流。另外，三向閥51由于位于緩沖罐23附近，因此擴(kuò)散也變?yōu)樽钚∠薅取?br> 然后，微型電腦在圖15的步驟S34中判斷燃料容器(料倉(cāng))9的準(zhǔn)備是否完成。此時(shí)，由于料倉(cāng)準(zhǔn)備待機(jī)標(biāo)志也設(shè)為OFF，因此前進(jìn)到步驟S31，判斷是否利用燃料容器開關(guān)59檢測(cè)到了燃料容器9的拆裝，如果未檢測(cè)到，則在步驟S32中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)·停止判定，只要未進(jìn)行系統(tǒng)停止的操作，微型電腦就逐次反復(fù)執(zhí)行該燃料濃度控制處理。然后，微型電腦在圖14的步驟S28中基于溫度傳感器39的輸出，判斷燃料電池3的溫度是否升溫至其動(dòng)作所必需的溫度，如果未升至該溫度，則反復(fù)進(jìn)行步驟S27，如果已經(jīng)升溫至該溫度，則轉(zhuǎn)移至步驟S2的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖18表示該穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的流程圖。該穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)中，微型電腦在步驟S49中進(jìn)行了初期設(shè)定后，在步驟S50中執(zhí)行圖15的燃料濃度控制處理。此后，在步驟S51中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)·停止判定，如果未進(jìn)行系統(tǒng)停止的操作，則回到步驟S50反復(fù)進(jìn)行。
這里，當(dāng)燃料容器9內(nèi)的高濃度的甲醇變空，在圖13的步驟S18中檢測(cè)到燃料耗盡時(shí)，則在步驟S22中利用燈發(fā)出了燃料耗盡警告后，前進(jìn)到步驟S23。此時(shí)，如果在子燃料罐53內(nèi)有其下限水位(L)以上的甲醇，則在步驟S24中，微型電腦作為燃料供給源選擇子燃料罐53，將三向閥52設(shè)為ON(圖22的狀態(tài))。
另外，當(dāng)在步驟S22中接收到警告燃料耗盡的信號(hào)，使用者為了更換燃料容器9而從套盒2的燃料容器安裝部2A上取下時(shí)，由于微型電腦用燃料容器開關(guān)59檢測(cè)到該情況，因此從圖15的步驟S31前進(jìn)到步驟S37，將料倉(cāng)準(zhǔn)備待機(jī)標(biāo)志設(shè)為ON。另外，在圖13中，由于從步驟S15經(jīng)過步驟S21而前進(jìn)到步驟S23，因此此時(shí)如果在子燃料罐53內(nèi)有其下限水位(L)以上的甲醇，則在步驟S24中，微型電腦作為燃料供給源選擇子燃料罐53，將三向閥52設(shè)為ON(圖23的狀態(tài))。
這樣，只要在子燃料罐53內(nèi)回收有下限水位(L)以上的甲醇，即使燃料容器9內(nèi)的燃料耗盡，另外，即使燃料容器9被取下，由于也可以在以后的燃料追加處理中從子燃料罐53向緩沖罐23供給高濃度的甲醇，因此在此種燃料耗盡時(shí)也能夠繼續(xù)進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)1的運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，如果子燃料罐53內(nèi)的甲醇減少至下限水位(L)以下，則微型電腦就會(huì)從步驟S23前進(jìn)到步驟S25而停止系統(tǒng)。
此外，即使使用者將新的燃料容器9安裝在燃料容器安裝部2A上，在接頭2B上連接接頭9A，由于料倉(cāng)準(zhǔn)備待機(jī)標(biāo)志依然為ON，因此就會(huì)從圖13的步驟S17前進(jìn)到步驟S23。另一方面，微型電腦從圖15的步驟S34前進(jìn)到步驟S35，判斷子燃料罐53內(nèi)的甲醇的量是否在上限水位(H)以上，如果少于該水位，則前進(jìn)到步驟S36，執(zhí)行料倉(cāng)配管脫泡處理。
圖17表示該料倉(cāng)配管脫泡處理的流程圖。微型電腦在步驟S34中將三向閥52設(shè)為OFF，在步驟S44中運(yùn)轉(zhuǎn)燃料泵27(ON)，繼續(xù)三向閥52的OFF和燃料泵27的運(yùn)轉(zhuǎn)(ON)，直至在步驟S45中微型電腦作為其功能而具有的計(jì)時(shí)器(與圖12相同的計(jì)時(shí)器)計(jì)數(shù)結(jié)束為止。
該時(shí)刻下，由于結(jié)束步驟S33的處理而三向閥51變?yōu)镺FF，因此當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)燃料泵27時(shí)，就會(huì)從燃料容器9內(nèi)(所述燃料袋57內(nèi))抽出高濃度的甲醇，經(jīng)過燃料供給配管26而被吸入燃料泵27。此后，從燃料泵27中噴出，經(jīng)過氣泡回收配管54而流入子燃料罐53。這樣，因燃料容器9的拆卸而混入了燃料供給配管26的氣泡也被同時(shí)回收到子燃料罐53內(nèi)(圖20的狀態(tài))。
以與所述相同的給定時(shí)間執(zhí)行此種向子燃料罐53的氣泡回收運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)所述計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，微型電腦即從步驟S45前進(jìn)到步驟S46，停止燃料泵27而結(jié)束向子燃料泵53的氣泡回收運(yùn)轉(zhuǎn)。此后，在步驟S47中將料倉(cāng)準(zhǔn)備待機(jī)標(biāo)志設(shè)為OFF。由于通過將該料倉(cāng)準(zhǔn)備待機(jī)標(biāo)志設(shè)為OFF，以后就會(huì)從步驟S17前進(jìn)到步驟S18，因此以后就會(huì)恢復(fù)到所述的運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外，當(dāng)由使用者完成系統(tǒng)停止的操作時(shí)，微型電腦即從步驟S51前進(jìn)到步驟S3而執(zhí)行系統(tǒng)停止處理。圖19表示該系統(tǒng)停止處理的流程圖。微型電腦在步驟S52進(jìn)行初期設(shè)定，在步驟S53中執(zhí)行圖15的燃料濃度控制處理。此后，在步驟S54中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)、停止判定，進(jìn)行系統(tǒng)停止的操作，因此在步驟S55中就會(huì)執(zhí)行停止處理。
如上所述，根據(jù)此時(shí)的構(gòu)成，就可以將燃料供給配管26中的氣泡回收到子燃料罐53中。這樣，就可以將在燃料容器9的拆裝等時(shí)混入了燃料供給配管26中的氣泡平緩地回收，預(yù)先避免空氣流入燃料電池單體3A的陽極而導(dǎo)致無法發(fā)電的問題，從而可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電能力的穩(wěn)定化。
特別是，由于通過像實(shí)施例那樣向燃料供給配管26中使用燃料泵27、子燃料罐53或三向閥51、52，將三向閥51、52設(shè)為OFF而使子燃料罐53的入口與燃料供給配管26連通，運(yùn)轉(zhuǎn)燃料泵27，就會(huì)將燃料供給配管26中的氣泡回收到子燃料罐53內(nèi)，因此就可以將混入到燃料供給配管26中的氣泡與高濃度的甲醇一起確實(shí)并且迅速地回收到子燃料罐53內(nèi)。
此外，由于通過將三向閥51、52設(shè)為ON，使子燃料罐53的出口與燃料供給配管26連通，運(yùn)轉(zhuǎn)燃料泵27，就會(huì)將子燃料罐53內(nèi)的高濃度的甲醇向緩沖罐23供給，因此在為了進(jìn)行更換而將燃料容器9取下的期間，也能夠?qū)⒒厥盏阶尤剂瞎?3內(nèi)的高濃度的甲醇向緩沖罐23供給而燃料電池3繼續(xù)發(fā)電。
而且，作為收容于燃料容器9中的液體燃料，雖然在實(shí)施例中預(yù)想為大約100％的純甲醇而進(jìn)行了說明，但是并不限定于此，在考慮安全性而將20mol/L左右的高濃度的甲醇水溶液收容在燃料容器9內(nèi)的情況下，本發(fā)明也有效。另外，雖然在所述各實(shí)施例中，將本發(fā)明應(yīng)用于由作為液體燃料使用甲醇的DMFC構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)中，但是并不限定于此，對(duì)于將液體燃料稀釋使用而進(jìn)行發(fā)電的全部燃料電池系統(tǒng)，本發(fā)明都有效。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，是利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的系統(tǒng)，其特征是，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、收容了高濃度的液體燃料的燃料容器、用于將該燃料容器內(nèi)的液體燃料稀釋后向所述燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐，在所述燃料容器和所述緩沖罐之間的燃料供給路徑上，設(shè)置了防止液體燃料從該緩沖罐向所述燃料容器倒流的倒流防止機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，將所述倒流防止機(jī)構(gòu)設(shè)于所述燃料供給路徑中的所述緩沖罐附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，具備用于將所述燃料容器內(nèi)的液體燃料向所述緩沖罐供給的泵，并且將所述倒流防止機(jī)構(gòu)用與所述泵的運(yùn)轉(zhuǎn)—停止同步地進(jìn)行開—閉的閥裝置構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，將所述倒流防止機(jī)構(gòu)用容許液體燃料從所述燃料容器向所述緩沖罐的通過，而阻止液體燃料從該緩沖罐向所述燃料容器的通過的單向閥構(gòu)成。
5.一種燃料電池系統(tǒng)，是利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、用于將高濃度的液體燃料稀釋后向所述燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐、用于向該緩沖罐供給高濃度的液體燃料的燃料供給路徑、收容高濃度的液體燃料并被可以拆裝地與所述燃料供給路徑連接的燃料容器、回收所述燃料供給路徑中的氣泡的氣泡回收機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，所述氣泡回收機(jī)構(gòu)由被設(shè)于所述燃料供給路徑上的用于將所述燃料容器內(nèi)的液體燃料向所述緩沖罐供給的泵、子燃料罐及流路切換機(jī)構(gòu)構(gòu)成，通過利用該流路切換機(jī)構(gòu)使所述子燃料罐的入口與所述燃料供給路徑連通，并運(yùn)轉(zhuǎn)所述泵，將所述燃料供給路徑中的氣泡回收到所述子燃料罐內(nèi)，并且通過利用所述流路切換機(jī)構(gòu)使所述子燃料罐的出口與所述燃料供給路徑連通，并運(yùn)轉(zhuǎn)所述泵，將所述子燃料罐內(nèi)的液體燃料向所述緩沖罐供給。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，通過在利用所述流路切換機(jī)構(gòu)借助所述燃料供給路徑將所述燃料容器和所述緩沖罐連通了的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)所述泵，從所述燃料容器向所述緩沖罐供給液體燃料，并且當(dāng)停止所述泵時(shí)，利用所述流路切換機(jī)構(gòu)阻止液體燃料從所述緩沖罐向所述燃料供給路徑流出。
8.一種燃料電池系統(tǒng)，是利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)，其特征是，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體、用于將高濃度的液體燃料稀釋后向所述燃料電池單體的陽極供給的緩沖罐、用于向該緩沖罐供給高濃度的液體燃料的燃料供給路徑、收容高濃度的液體燃料并被可以拆裝地與所述燃料供給路徑連接的燃料容器，該燃料容器由外裝套盒、收容在該外裝套盒內(nèi)并在內(nèi)部填充了液體燃料的燃料袋構(gòu)成，該燃料袋具有相互連通的多個(gè)分區(qū)，在所述外裝套盒內(nèi)以被折疊的狀態(tài)收納。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將液體燃料稀釋而向陽極供給的燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)(1)是利用液體燃料和氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)，具備利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單體(3A)、收容了高濃度的液體燃料的燃料容器(9)、用于將該燃料容器(9)內(nèi)的液體燃料稀釋后向燃料電池單體(3A)的陽極供給的緩沖罐(23)，在燃料容器(9)和緩沖罐(23)之間的燃料供給配管(26)上，設(shè)置了防止液體燃料從該緩沖罐(23)向燃料容器(9)的倒流的電磁閥(28)。利用該燃料電池系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電能力的穩(wěn)定化。
文檔編號(hào)H01M8/00GK1728429SQ20051008605
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者藤田悟朗, 株本浩揮, 南浦武史 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社