直接改性型燃料电池系统技术方案

在本发明专利技术的直接改性型燃料电池系统中，通过将甲醇浓度测定装置３０设置到甲醇／水溶液的循环路径上的二氧化碳气体的存在量较少的场所，抑制二氧化碳的泡和杂质附着于浓度传感器３１的表面，以良好的精度检测甲醇浓度。另外，由于甲醇浓度随甲醇／水溶液的温度条件而不同，所以，对于例如通过如水晶振子式或超声波式的传感器那样的根据溶液粘度计算甲醇浓度的浓度传感器３１，通过将温度传感器３２设置到近旁，补偿甲醇浓度受温度条件的影响，以良好精度测定甲醇浓度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直接改性型燃料电池系统。
技术介绍
过去，作为测定水与乙醇的溶液的乙醇浓度的技术，已知有记载于日本专利2,654,648号公报中的粘度测定装置。该已有技术具有与试样液体接触的水晶振子和以该水晶振子的等效电路的电阻成分作为试样液体粘度指标的粘度测定单元，在水晶振子的共振频率附近的频率进行阻抗测定，根据获得的阻抗求出粘度。将该粘度测定装置用作燃料浓度测定装置的直接改性型燃料电池系统成为图18所示的构成。该构思的燃料电池系统包括燃料电池1、将空气供给该燃料电池1的空气极11的空气泵2、储存作为燃料的甲醇水溶液的甲醇/水槽3、从甲醇/水槽3将作为燃料的甲醇水溶液供给燃料电池1的燃料极12的甲醇/水泵4。用于监视燃料中的甲醇浓度的甲醇传感器5浸入到甲醇/水槽3内的液层地配置。燃料电池1中的符号13为固体高分子电解质膜。可是，在这样的直接改性型燃料电池系统的场合，当要测定燃料的甲醇浓度时存在以下的技术问题。(1)泡在甲醇传感器5上附着的问题燃料电池的发电使阳极(燃料极12)产生(化学式1) 这样的反应，所以，总是混有二氧化碳CO2的溶液返回到甲醇/水槽3。为此，在甲醇/水槽3中的甲醇传感器5易于附着二氧化碳的泡。另外，由于燃料电池1的反应温度较高，所以，水溶液易于气化，甲醇和水的蒸汽的泡也易于附着。为此，甲醇传感器5的检测精度下降。(2)杂质在甲醇传感器的附着的问题甲醇/水溶液滞留在甲醇/水槽3中，流动少，所以杂质易于附着于甲醇传感器5。为此，甲醇传感器5的检测精度下降。从这样的问题及过去的粘度测定装置的特性考虑，存在以下的技术课题。(1)随着测定的液体温度不同，即使为相同浓度，振荡频率也会改变，需要对其进行充分的补偿。(2)由于在水晶振子的部分附着杂质时不能测定，所以，需要采取对策。(3)由于燃料电池的发电反应在作为燃料的甲醇水溶液中发生泡，所以，需要防止受到气泡的影响。(4)由于甲醇水溶液的温度上升使水晶振子的检测特性变差，所以，需要使其下降到适当温度。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于这样的已有技术问题而做出的，其目的在于通过寻找溶液温度对策和溶液的泡对策提供可精度良好地测量甲醇浓度的直接改性型燃料电池系统。第1项专利技术的直接改性型燃料电池系统的特征在于包括直接改性型燃料电池、将空气供给该燃料电池的空气极的空气泵、储存作为燃料的甲醇与水混合的甲醇/水溶液的甲醇/水槽、从上述甲醇/水槽将甲醇/水溶液供给到上述燃料电池的燃料极的甲醇/水泵、使在上述燃料电池中循环的甲醇/水溶液的甲醇浓度处于基准范围内地补充甲醇的控制电路、及用于监视甲醇/水溶液中的甲醇浓度的甲醇传感器；其中，上述甲醇传感器安装在上述甲醇/水泵的出口与燃料电池的燃料入口之间的配管内或上述甲醇/水槽与甲醇/水泵之间的配管内。第2项专利技术的直接改性型燃料电池系统的特征在于包括直接改性型燃料电池、将空气供给该燃料电池的空气极的空气泵、储存作为燃料的甲醇与水混合的甲醇/水溶液的甲醇/水槽、从上述甲醇/水槽将甲醇/水溶液供给到上述燃料电池的燃料极的甲醇/水泵、使在上述燃料电池中循环的甲醇/水溶液的甲醇浓度处于基准范围内地补充甲醇的控制电路、及用于监视甲醇/水溶液中的甲醇浓度的甲醇传感器；其中，上述甲醇传感器安装在连通到上述甲醇/水泵的出口与燃料电池的燃料入口之间的配管地设置的腔室内或连通到上述甲醇/水槽与甲醇/水泵之间的配管地设置的腔室内。第3项专利技术在第2项专利技术的直接改性型燃料电池系统的基础上还具有这样的特征在上述腔室设置散热片。第4项专利技术的直接改性型燃料电池系统的特征在于包括直接改性型燃料电池、将空气供给该燃料电池的空气极的空气泵、储存作为燃料的甲醇与水混合的甲醇/水溶液的甲醇/水槽、从上述甲醇/水槽将甲醇/水溶液供给到上述燃料电池的燃料极的甲醇/水泵、使在上述燃料电池中循环的甲醇/水溶液的甲醇浓度处于基准范围内地补充甲醇的控制电路、及用于监视甲醇/水溶液中的甲醇浓度的甲醇传感器；其中，上述甲醇传感器设置到当进行上述甲醇/水槽内的通常运行时不被甲醇/水溶液淹没的气体位置，上述控制电路当由上述甲醇传感器测定甲醇浓度时使上述甲醇/水泵停止，在上述甲醇/水槽内的甲醇/水溶液上升到上述甲醇传感器被淹没的液位后，测定甲醇浓度。第5项专利技术的直接改性型燃料电池系统的特征在于包括直接改性型燃料电池、将空气供给该燃料电池的空气极的空气泵、储存作为燃料的甲醇与水混合的甲醇/水溶液的甲醇/水槽、从上述甲醇/水槽将甲醇/水溶液供给到上述燃料电池的燃料极的甲醇/水泵、使在上述燃料电池中循环的甲醇/水溶液的甲醇浓度处于基准范围内地补充甲醇的控制电路、通常运行时的上述甲醇/水溶液的循环路径之外的容积更大的旁通路径和上述通常运行时的循环路径与旁通路径的路径切换单元、及用于监视甲醇/水溶液中的甲醇浓度的甲醇传感器；上述甲醇传感器设置到当进行上述甲醇/水槽内的通常运行时不被甲醇/水溶液淹没的位置；其中上述控制电路当由上述甲醇传感器测定甲醇浓度时由上述路径切换单元从上述通常运行时的循环路径切换到旁通路径，使甲醇/水溶液流到旁通路径，从而使上述甲醇/水槽内的液位下降，使上述甲醇传感器与气体接触，此后，由上述路径切换单元从上述旁通路径返回到通常运行时的循环路径，使甲醇/水溶液循环，返回到使上述甲醇传感器被淹没的状态后，测定甲醇浓度。第6项专利技术的直接改性型燃料电池系统的特征在于包括直接改性型燃料电池、将空气供给该燃料电池的空气极的空气泵、储存作为燃料的甲醇与水混合的甲醇/水溶液的甲醇/水槽、从上述甲醇/水槽将甲醇/水溶液供给到上述燃料电池的燃料极的甲醇/水泵、使在上述燃料电池中循环的甲醇/水溶液的甲醇浓度处于基准范围内地补充甲醇的控制电路、及用于监视甲醇/水溶液中的甲醇浓度的甲醇传感器；其中上述甲醇传感器设置到传递上述甲醇/水泵的运行时的振动的配管内。第7项专利技术的直接改性型燃料电池系统的特征在于包括直接改性型燃料电池、将空气供给该燃料电池的空气极的空气泵、储存作为燃料的甲醇与水混合的甲醇/水溶液的甲醇/水槽、从上述甲醇/水槽将甲醇/水溶液供给到上述燃料电池的燃料极的甲醇/水泵、使在上述燃料电池中循环的甲醇/水溶液的甲醇浓度处于基准范围内地补充甲醇的控制电路、及用于监视甲醇/水溶液中的甲醇浓度的甲醇传感器；其中上述甲醇传感器在其设置场所以平行于上述甲醇/水溶液的流动方向的姿势设置。第8项专利技术在第7项专利技术的直接改性型燃料电池系统的基础上还具有这样的特征在上述甲醇传感器上覆盖网或多孔质的过滤器。在第1～8项专利技术的直接改性型燃料电池系统中，通过将甲醇传感器设置到甲醇/水溶液的循环路径上的二氧化碳气体的存在量较少的场所，使甲醇传感器平行于甲醇/水溶液的流动地设置，并在甲醇传感器上设置过滤器，可抑制二氧化碳的泡和杂质对甲醇传感器的表面附着，以良好的精度检测甲醇浓度。第9项专利技术在第1～8项专利技术的直接改性型燃料电池系统的基础上还具有这样的特征在具有上述甲醇传感器的同时还具有用于测量甲醇/水溶液的温度的温度传感器，上述控制电路在基于由上述甲醇传感器检测出的信号进行的甲醇浓度运算中，具有使用由上述温度传感器检测的温度信号进行修正的温度补偿运算功能；由于甲醇浓度随甲醇/水溶液的温度条件而不同，所以，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接改性型燃料电池系统，其特征在于，包括：直接改性型燃料电池；将空气供给该燃料电池的空气极的空气泵；储存作为燃料的甲醇与水混合的甲醇／水溶液的甲醇／水槽；从上述甲醇／水槽将甲醇／水溶液供给到上述燃料电池的 燃料极的甲醇／水泵；测定上述燃料电池的温度的温度传感器；测定上述燃料电池的电流和电压的电流.电压测定单元；及使在上述燃料电池中循环的甲醇／水溶液的甲醇浓度处于基准范围内地补充甲醇的控制电路，其中，上述控制电路 保持与燃料电池的发生电流.电压和温度条件对应的效率图数据，并根据上述温度传感器的测定温度和上述电流.电压测定单元的测定电流和电压、参照上述效率图数据推定甲醇消耗量，计算出与其相应的甲醇补充量，进行补充控制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：村松恭行，
申请(专利权)人：雅马哈发动机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]