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JP5487563B2 - Electronics - Google Patents
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Description

本発明は、電子機器に関する。 The present invention relates to electronic devices.

近年では、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として、水素を燃料とする燃料電池が自動車や携帯機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である。   In recent years, fuel cells using hydrogen as fuel as a clean power source with high energy conversion efficiency have begun to be applied to automobiles and portable devices. A fuel cell is a device that converts chemical energy into electrical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen in the atmosphere.

燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられる。しかし、水素は常温で気体であり、取り扱いや貯蔵に問題がある。これに対し、アルコール類といった常温で液体の燃料は取り扱いや貯蔵が簡便であり、水素の原料として着目されている。   An example of the fuel used in the fuel cell is hydrogen. However, hydrogen is a gas at room temperature and has problems in handling and storage. On the other hand, fuels that are liquid at room temperature, such as alcohols, are easy to handle and store, and are attracting attention as raw materials for hydrogen.

液体燃料から水素を生成する場合には、改質器、一酸化炭素除去器等が必要となる。改質器は、例えば、気化された液体燃料と水蒸気を反応させることによって、発電に必要な水素を取り出すものである。一酸化炭素除去器は、改質反応の副産物である一酸化炭素を除去するものである。
改質器や一酸化炭素除去器における反応には、触媒が用いられている。改質器や一酸化炭素除去器の内壁には、触媒層として触媒が固定されている。
In the case of producing hydrogen from liquid fuel, a reformer, a carbon monoxide remover, etc. are required. The reformer takes out hydrogen necessary for power generation, for example, by reacting vaporized liquid fuel with water vapor. The carbon monoxide remover removes carbon monoxide which is a by-product of the reforming reaction.
A catalyst is used for the reaction in the reformer or the carbon monoxide remover. A catalyst is fixed as a catalyst layer on the inner wall of the reformer or carbon monoxide remover.

改質器や一酸化炭素除去器に用いられている触媒には、例えばPd/ZnO触媒等、酸化雰囲気下に長時間さらされると、触媒自身が酸化され触媒性能が低下してしまうものがある。このため、触媒を酸化雰囲気におかずに燃料電池装置の動作を停止させる必要がある。   Some catalysts used in reformers and carbon monoxide removers, such as Pd / ZnO catalysts, may oxidize themselves and degrade catalyst performance when exposed to an oxidizing atmosphere for a long time. . For this reason, it is necessary to stop the operation of the fuel cell device without placing the catalyst in an oxidizing atmosphere.

また、燃料電池装置の動作を停止した後、改質器や一酸化炭素除去器の内部に液体燃料や水や酸化剤となる物質が残存すると、燃料電池装置の動作を開始させるために改質器や一酸化炭素除去器を昇温した時に内部の液体燃料や水が急速に気化し一気に内圧が高くなったり、或いは触媒を酸化して劣化させたり、改質器や一酸化炭素除去器への悪影響が懸念される。   In addition, after the operation of the fuel cell device is stopped, if a substance that becomes liquid fuel, water, or an oxidizer remains in the reformer or the carbon monoxide remover, the reforming is performed to start the operation of the fuel cell device. When the temperature of the reactor or carbon monoxide remover rises, the liquid fuel and water inside quickly evaporate and the internal pressure increases at once, or the catalyst is oxidized and deteriorated, or the reformer and carbon monoxide remover There are concerns about the adverse effects of

例えば、特許文献1では、燃料電池装置の停止時に、流路内の残存燃料を燃焼器で燃焼させた排気ガスをパージガスとして用いている。
特開2003−317772号公報
For example, in Patent Document 1, when the fuel cell device is stopped, exhaust gas obtained by burning the remaining fuel in the flow path with a combustor is used as the purge gas.
JP 2003-317772 A

しかしながら、特許文献1では、停止時に燃焼器で燃焼するために空気を燃焼器に供給しているがこの排気ガス中に水素を含んだ状態で排気すると問題があるので、水素を完全に燃焼して排気するためには、水素を燃焼する以上の量の酸素が含まれることになり、結果として余剰の酸素を含む排気ガスで改質器等をパージすることになり触媒を酸化してしまう恐れがあった。
本発明の課題は、改質器等の触媒の劣化や触媒層の破壊を防止する燃料電池装置及び電子機器を提供することである。
However, in Patent Document 1, air is supplied to the combustor for combustion in the combustor at the time of stoppage. However, there is a problem if the exhaust gas contains hydrogen in the exhaust gas. In order to exhaust the exhaust gas, the amount of oxygen more than that for burning hydrogen is contained. As a result, the reformer or the like is purged with exhaust gas containing excess oxygen, which may oxidize the catalyst. was there.
The subject of this invention is providing the fuel cell apparatus and electronic device which prevent deterioration of catalysts, such as a reformer, and destruction of a catalyst layer.

以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、電子機器であって、原燃料を改質する改質器と、前記改質器で改質された燃料を用いて発電を行う燃料電池と、ヒータと、前記燃料電池から排出されたオフガス中の二酸化炭素を吸収し、前記ヒータによって加熱されることで、吸収した前記二酸化炭素を放出する二酸化炭素吸収剤と、を含む二酸化炭素吸収器と、前記燃料電池と前記二酸化炭素吸収器との間を接続する流路に設けられ、前記燃料電池から排出される前記改質器内の残燃料を燃焼させる第1の触媒燃焼器と、前記二酸化炭素吸収器と前記改質器とを接続する二酸化炭素供給流路と、前記改質器と前記燃料電池との間の流路から分岐した別の流路を介して設けられた第2の触媒燃焼器と、を有する燃料電池装置と、前記燃料電池装置より供給される電力により駆動する電子機器本体と、を備え、燃料電池装置の停止動作の初期段階には、前記改質器内のガスを前記第1の触媒燃焼器で燃焼させ、前記燃料電池装置の停止動作の中後期段階には、前記二酸化炭素吸収器を加熱し、前記二酸化炭素吸収器に吸着した二酸化炭素を、前記二酸化炭素供給流路、前記改質器及び前記第2の触媒燃焼器を経て外部に排出することを特徴とする In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 is an electronic device that generates power using a reformer that reforms raw fuel and the fuel reformed by the reformer. Carbon dioxide containing a fuel cell, a heater, and a carbon dioxide absorbent that absorbs carbon dioxide in the off-gas discharged from the fuel cell and releases the absorbed carbon dioxide when heated by the heater An absorber, and a first catalytic combustor that is provided in a flow path connecting the fuel cell and the carbon dioxide absorber, and burns the remaining fuel in the reformer discharged from the fuel cell ; A carbon dioxide supply channel connecting the carbon dioxide absorber and the reformer, and a second channel branched from a channel between the reformer and the fuel cell. A catalytic combustor, and the fuel cell device An electronic device main body driven by electric power supplied from the battery device, and in the initial stage of the stop operation of the fuel cell device, the gas in the reformer is burned in the first catalytic combustor, In the middle stage of the stop operation of the fuel cell device, the carbon dioxide absorber is heated, and the carbon dioxide adsorbed on the carbon dioxide absorber is converted into the carbon dioxide supply channel, the reformer, and the second It is characterized by discharging to the outside through a catalytic combustor .

本発明によれば、改質器や一酸化炭素除去器内の未反応の燃料ガスをパージし、触媒の劣化や触媒層の破壊を防止することができる。   According to the present invention, unreacted fuel gas in the reformer or carbon monoxide remover can be purged to prevent catalyst deterioration and catalyst layer destruction.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

〔第1実施形態〕
図1は本発明の第1実施形態に係る電子機器100を示すブロック図である。この電子機器100はノート型パーソナルコンピュータ、PDA、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an electronic device 100 according to the first embodiment of the present invention. The electronic device 100 is a portable electronic device such as a notebook personal computer, a PDA, an electronic notebook, a digital camera, a mobile phone, a wristwatch, or a game device.

電子機器100は、燃料電池装置130と、燃料電池装置130から供給される電力により駆動される電子機器本体101と、等から概略構成される。燃料電池装置130は後述するように、電力を生成し電子機器本体101に供給する。   The electronic device 100 is roughly configured by a fuel cell device 130, an electronic device main body 101 driven by electric power supplied from the fuel cell device 130, and the like. The fuel cell device 130 generates electric power and supplies it to the electronic device main body 101 as will be described later.

次に、燃料電池装置130について説明する。この燃料電池装置130は、電子機器本体101に出力する電力を生成するものであり、燃料カートリッジ102、送液ポンプ103、反応装置110、燃料電池セル140、DC/DCコンバータ131、二次電池132、制御部133等を備える。   Next, the fuel cell device 130 will be described. The fuel cell device 130 generates electric power to be output to the electronic device main body 101, and the fuel cartridge 102, the liquid feed pump 103, the reaction device 110, the fuel cell 140, the DC / DC converter 131, and the secondary battery 132. And a control unit 133.

燃料カートリッジ102には、液体の原燃料(例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル)と水とを別々に貯留している。
燃料カートリッジ102内の原燃料及び水は、送液ポンプ103によりそれぞれ吸引されてから混合されて反応装置110の気化器104に送液される。
The fuel cartridge 102 stores liquid raw fuel (for example, methanol, ethanol, dimethyl ether) and water separately.
The raw fuel and water in the fuel cartridge 102 are respectively sucked by the liquid feed pump 103, mixed, and sent to the vaporizer 104 of the reactor 110.

反応装置110は、気化器104、改質器105、一酸化炭素除去器106、二酸化炭素吸収器107、触媒燃焼器(第1の触媒燃焼器)109等からなり、これらが断熱容器111内に収容されている。
気化器104は改質器105等からの伝熱により約110〜160℃程度に加熱され、燃料カートリッジ102から送られた混合液を気化させる。気化器104で気化した混合気は改質器105へ送られる。
The reactor 110 includes a vaporizer 104, a reformer 105, a carbon monoxide remover 106, a carbon dioxide absorber 107, a catalytic combustor (first catalytic combustor) 109, and the like. Contained.
The vaporizer 104 is heated to about 110 to 160 ° C. by heat transfer from the reformer 105 and the like, and vaporizes the liquid mixture sent from the fuel cartridge 102. The air-fuel mixture vaporized by the vaporizer 104 is sent to the reformer 105.

改質器105は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Cu/ZnO系触媒やPd/ZnO系触媒等が用いられる。改質器105は後述する触媒燃焼器109や改質器105に有するヒータ兼温度センサ105aからの伝熱により気化器104から送られる混合気を約300〜400℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体(改質ガス)が生成される。   The reformer 105 has a flow path formed therein, and a reforming catalyst is supported on the wall surface of the flow path. As the reforming catalyst, a Cu / ZnO-based catalyst, a Pd / ZnO-based catalyst, or the like is used. The reformer 105 heats the air-fuel mixture sent from the vaporizer 104 to about 300 to 400 ° C. by heat transfer from a heater / temperature sensor 105a included in the catalytic combustor 109 and the reformer 105, which will be described later, The reforming reaction is caused by the catalyst. That is, a mixed gas (reformed gas) such as hydrogen, carbon dioxide as a fuel, and a minute amount of carbon monoxide as a by-product is generated by a catalytic reaction between raw fuel and water.

ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器105では主に次の化学反応式(1)に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 ・・・(1)
なお、化学反応式(1)についで逐次的に起こる次の化学反応式(2)のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に(1%程度)生成される。
2+CO2→H2O+CO ・・・(2)
化学反応式(1)及び(2)の反応による生成物(改質ガス)は一酸化炭素除去器106に送出される。
Here, when the raw fuel is methanol, the reformer 105 mainly undergoes a steam reforming reaction, which is a main reaction as shown in the following chemical reaction formula (1).
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
In addition, a small amount (about 1%) of carbon monoxide is generated as a by-product by a side reaction such as the following chemical reaction formula (2) that occurs sequentially after the chemical reaction formula (1).
H 2 + CO 2 → H 2 O + CO (2)
The product (reformed gas) resulting from the reactions of the chemical reaction formulas (1) and (2) is sent to the carbon monoxide remover 106.

一酸化炭素除去器106の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒が担持されている。選択酸化触媒としては、例えばPt/Al23等を用いることができる。 A flow path is formed inside the carbon monoxide remover 106, and a selective oxidation catalyst for selectively oxidizing carbon monoxide is supported on the wall surface of the flow path. As the selective oxidation catalyst, for example, Pt / Al 2 O 3 or the like can be used.

一酸化炭素除去器106には改質器105で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器106の流路を流れ、改質器105や触媒燃焼器109からの伝熱により約110〜160℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次の化学反応式(3)のような主反応により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル140に供給可能な10ppm程度まで低濃度化することができる。
2CO+O2→2CO2 ・・・(3)
化学反応式(19)の反応は発熱反応であるため、吸熱反応(混合液の気化)が行われる気化器104と隣接して配置される。
一酸化炭素除去器106を通過した改質ガスは燃料電池セル140に送出される。
The reformed gas generated by the reformer 105 and the external air are sent to the carbon monoxide remover 106. The reformed gas is mixed with air and flows through the flow path of the carbon monoxide remover 106, and is heated to about 110 to 160 ° C. by heat transfer from the reformer 105 and the catalytic combustor 109. Carbon monoxide in the reformed gas is preferentially oxidized by the main reaction as shown in the following chemical reaction formula (3) by the catalyst. As a result, carbon dioxide is generated as the main product, and the concentration of carbon monoxide in the reformed gas can be reduced to about 10 ppm at which the fuel cell 140 can be supplied.
2CO + O 2 → 2CO 2 (3)
Since the reaction of the chemical reaction formula (19) is an exothermic reaction, it is disposed adjacent to the vaporizer 104 where the endothermic reaction (vaporization of the mixed solution) is performed.
The reformed gas that has passed through the carbon monoxide remover 106 is sent to the fuel cell 140.

触媒燃焼器109には燃料電池セル140の燃料供給流路144aを通過した改質ガス(オフガス)及び空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気中の酸素により燃焼される。図示しない熱交換器は一酸化炭素除去器106と隣接して配置され、燃料電池セル140から触媒燃焼器109に供給されるオフガス及び空気が通過する過程で、一酸化炭素除去器106の熱によりオフガス及び空気を加熱する。   The reformed gas (off-gas) and air that have passed through the fuel supply channel 144a of the fuel cell 140 are sent to the catalytic combustor 109, and the hydrogen remaining in the reformed gas is combusted by oxygen in the air. A heat exchanger (not shown) is disposed adjacent to the carbon monoxide remover 106, and in the process of passing off-gas and air supplied from the fuel cell 140 to the catalytic combustor 109, the heat of the carbon monoxide remover 106 is passed. Heat off-gas and air.

二酸化炭素吸収器107は二酸化炭素吸収剤を備える。二酸化炭素吸収剤としては、例えばある温度x℃よりも低い温度では二酸化炭素を吸収し、ある温度y(>x)℃よりも高い温度では二酸化炭素を放出するものである。二酸化炭素吸収剤としては、例えば、モノエタノールアミン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の二酸化炭素吸着剤を用いることができる。   The carbon dioxide absorber 107 includes a carbon dioxide absorbent. As a carbon dioxide absorbent, for example, carbon dioxide is absorbed at a temperature lower than a certain temperature x ° C., and carbon dioxide is released at a temperature higher than a certain temperature y (> x) ° C. As the carbon dioxide absorbent, for example, a carbon dioxide adsorbent such as monoethanolamine, calcium oxide, and magnesium oxide can be used.

あるいは、径がナノメーターサイズの細孔を有する多孔質ゼオライトの内腔をアミノ基で修飾した二酸化炭素吸着剤を用いてもよい。このような二酸化炭素吸着剤として、例えば、モレキュラーシーブ4A(巴工業株式会社製)を用いることができる。   Alternatively, a carbon dioxide adsorbent in which the lumen of a porous zeolite having pores with nanometer sizes is modified with an amino group may be used. As such a carbon dioxide adsorbent, for example, molecular sieve 4A (manufactured by Sakai Kogyo Co., Ltd.) can be used.

通常運転時には、二酸化炭素吸収器107は、x℃未満なので触媒燃焼器109の排気ガス中の二酸化炭素を吸収する。
また、二酸化炭素吸収器107には、ヒータ兼温度センサ107aが設けられている。ヒータ兼温度センサ107aは、後述するように、発電のための改質器105の改質の後、つまり燃料電池装置130の停止動作時に二酸化炭素吸収剤をy℃より高い温度に加熱し、二酸化炭素吸収剤が吸収した二酸化炭素を放出させる。放出された二酸化炭素は反応装置110内のパージに用いられる。パージされた、濃度がほぼ100%の二酸化炭素は、反応装置110内の水や酸素を含む酸化物を含むガスを反応装置110外に押し出す。
During normal operation, the carbon dioxide absorber 107 absorbs carbon dioxide in the exhaust gas of the catalytic combustor 109 because it is less than x ° C.
The carbon dioxide absorber 107 is provided with a heater / temperature sensor 107a. As will be described later, the heater and temperature sensor 107a heats the carbon dioxide absorbent to a temperature higher than y ° C. after the reforming of the reformer 105 for power generation, that is, during the stop operation of the fuel cell device 130. Carbon dioxide absorbed by the carbon absorbent is released. The released carbon dioxide is used for purging in the reactor 110. The purged carbon dioxide having a concentration of almost 100% pushes out the gas containing the oxide containing water and oxygen in the reactor 110 to the outside of the reactor 110.

ここで、二酸化炭素吸着剤としてモレキュラーシーブ4Aを使用する場合の必要量を計算する。
触媒燃焼器109から排出される排気ガス中の二酸化炭素分圧を約38kPaとする。温度25℃において、二酸化炭素分圧が約38kPaであるとき、モレキュラーシーブ4Aの二酸化炭素吸収量は100gあたり約18gとなる。
反応装置110の容積が12mlであるとき、反応装置110内のパージに必要な二酸化炭素は24mg程度である。したがって、必要なモレキュラーシーブ4Aの量は約133mgとなる。
ヒータ兼温度センサ107aによりモレキュラーシーブ4Aを200〜250℃に加熱することで吸着したガスが放出される。
Here, the required amount when using the molecular sieve 4A as the carbon dioxide adsorbent is calculated.
The partial pressure of carbon dioxide in the exhaust gas discharged from the catalytic combustor 109 is about 38 kPa. When the carbon dioxide partial pressure is about 38 kPa at a temperature of 25 ° C., the amount of carbon dioxide absorbed by the molecular sieve 4A is about 18 g per 100 g.
When the volume of the reactor 110 is 12 ml, carbon dioxide required for purging in the reactor 110 is about 24 mg. Therefore, the amount of molecular sieve 4A required is about 133 mg.
The adsorbed gas is released by heating the molecular sieve 4A to 200 to 250 ° C. by the heater / temperature sensor 107a.

燃料電池セル140は改質ガスと酸素との電気化学反応により化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。以下、燃料電池セル140が固体高分子型の燃料電池である場合について説明する。   The fuel cell 140 converts chemical energy into electrical energy by an electrochemical reaction between the reformed gas and oxygen. Hereinafter, the case where the fuel cell 140 is a polymer electrolyte fuel cell will be described.

燃料電池セル140は、固体高分子電解質膜141と、固体高分子電解質膜141の両面に形成された燃料極142(アノード)及び酸素極143(カソード)と、燃料極142に改質ガスを供給する燃料供給流路144aが設けられた燃料極セパレータ144と、酸素極143に酸素を供給する酸素供給流路145aが設けられた酸素極セパレータ145と、が積層されている。   The fuel cell 140 supplies the reformed gas to the solid polymer electrolyte membrane 141, the fuel electrode 142 (anode) and the oxygen electrode 143 (cathode) formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 141, and the fuel electrode 142. A fuel electrode separator 144 provided with a fuel supply flow path 144a to be supplied and an oxygen electrode separator 145 provided with an oxygen supply flow path 145a for supplying oxygen to the oxygen electrode 143 are stacked.

固体高分子電解質膜141は水素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極142には燃料供給流路144aを介して改質ガスが送られる。燃料極142では改質ガス中の水素による次の電気化学反応式(4)に示す反応が起こる。
2→2H++2e- ・・・(4)
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜141を透過して酸素極143に到達する。生成した電子はアノード出力電極146に供給される。
The solid polymer electrolyte membrane 141 transmits hydrogen ions, but has a property of not passing oxygen molecules, hydrogen molecules, carbon dioxide, and electrons.
The reformed gas is sent to the fuel electrode 142 via the fuel supply channel 144a. At the fuel electrode 142, the reaction shown in the following electrochemical reaction formula (4) by hydrogen in the reformed gas occurs.
H 2 → 2H + + 2e (4)
The generated hydrogen ions permeate the solid polymer electrolyte membrane 141 and reach the oxygen electrode 143. The generated electrons are supplied to the anode output electrode 146.

酸素極143には、空気が酸素供給流路145aを介して送られる。酸素極143では固体高分子電解質膜141を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極147より供給される電子とにより、次の電気化学反応式(5)に示すように水が生成される。
2H++1/2O2+2e-→H2O ・・・(5)
なお、固体高分子電解質膜141の両面には、電気化学反応式(4)、(5)の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。
Air is sent to the oxygen electrode 143 through the oxygen supply channel 145a. In the oxygen electrode 143, water is generated by hydrogen ions that have passed through the solid polymer electrolyte membrane 141, oxygen in the air, and electrons supplied from the cathode output electrode 147 as shown in the following electrochemical reaction formula (5). Is done.
2H + + 1 / 2O 2 + 2e → H 2 O (5)
Note that a catalyst (not shown) that promotes the reactions of the electrochemical reaction formulas (4) and (5) is provided on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 141.

アノード出力電極146及びカソード出力電極147は外部回路であるDC/DCコンバータ131と接続されており、アノード出力電極146に到達した電子はDC/DCコンバータ131を通ってカソード出力電極147に供給される。   The anode output electrode 146 and the cathode output electrode 147 are connected to a DC / DC converter 131 that is an external circuit, and electrons that have reached the anode output electrode 146 are supplied to the cathode output electrode 147 through the DC / DC converter 131. .

DC/DCコンバータ131は燃料電池セル140により生成された電力を適切な電圧に変換したのちに電子機器本体101に供給するとともに、電力を二次電池132に充電する。制御部133は燃料電池装置130全体を制御する。   The DC / DC converter 131 converts the power generated by the fuel battery cell 140 into an appropriate voltage, and then supplies the power to the electronic device main body 101 and charges the secondary battery 132 with the power. The control unit 133 controls the entire fuel cell device 130.

気化器104と改質器105とを接続する流路151には、三方向バルブ161が設けられている。三方向バルブ161には、二酸化炭素供給流路157が接続されている。三方向バルブ161は、流路151のうち気化器104側の流路151aと改質器105側の流路151bとの接続と、流路151bと二酸化炭素供給流路157との接続と、のいずれかを選択的に行う。   A three-way valve 161 is provided in a flow path 151 that connects the vaporizer 104 and the reformer 105. A carbon dioxide supply channel 157 is connected to the three-way valve 161. The three-way valve 161 includes a connection between the flow channel 151 a on the vaporizer 104 side and the flow channel 151 b on the reformer 105 side of the flow channel 151, and a connection between the flow channel 151 b and the carbon dioxide supply flow channel 157. Do one selectively.

改質器105と一酸化炭素除去器106とを接続する流路152には、三方向バルブ162が設けられている。三方向バルブ162には、一酸化炭素除去器106に空気(酸素)を供給する空気供給流路152bが接続されている。三方向バルブ162は、流路152と空気供給流路152bとの接続のオン、オフ切り替えをする。   A three-way valve 162 is provided in the flow path 152 that connects the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106. The three-way valve 162 is connected to an air supply flow path 152 b that supplies air (oxygen) to the carbon monoxide remover 106. The three-way valve 162 switches on / off the connection between the flow path 152 and the air supply flow path 152b.

一酸化炭素除去器106と燃料電池セル140とを接続する流路153には、三方向バルブ163が設けられている。三方向バルブ163にはバイパス流路158が接続されている。三方向バルブ163は流路153のうち一酸化炭素除去器106側の流路153aと燃料電池セル140側の流路153bとの接続と、流路153aとバイパス流路158との接続と、のいずれかを選択的に行う。   A three-way valve 163 is provided in the flow path 153 connecting the carbon monoxide remover 106 and the fuel battery cell 140. A bypass channel 158 is connected to the three-way valve 163. The three-way valve 163 includes a connection between the flow path 153a on the carbon monoxide remover 106 side and the flow path 153b on the fuel cell 140 side of the flow path 153, and a connection between the flow path 153a and the bypass flow path 158. Do one selectively.

燃料電池セル140と触媒燃焼器109とを接続する流路154には、四方向バルブ164が設けられている。四方向バルブ164にはバイパス流路158が接続されているとともに、空気供給流路154cが接続されている。四方向バルブ164は、流路154のうち燃料電池セル140側の流路154a、触媒燃焼器109側の流路154b及び空気供給流路154cの接続、流路154b、空気供給流路154c及びバイパス流路158の接続を選択的に行う。   A four-way valve 164 is provided in the flow path 154 connecting the fuel battery cell 140 and the catalytic combustor 109. A bypass flow path 158 is connected to the four-way valve 164, and an air supply flow path 154c is connected. The four-way valve 164 includes, among the channels 154, a channel 154a on the fuel cell 140 side, a channel 154b on the catalyst combustor 109 side and an air supply channel 154c, a channel 154b, an air supply channel 154c and a bypass. The channel 158 is selectively connected.

触媒燃焼器109と二酸化炭素吸収器107とを接続する流路155には、三方向バルブ165が設けられている。三方向バルブ165には排気流路155cが接続されている。三方向バルブ165は流路155のうち触媒燃焼器109側の流路155aと二酸化炭素吸収器107側の流路155bとの接続、流路155aと排気流路155cとの接続を選択的に行う。   A three-way valve 165 is provided in the flow path 155 that connects the catalytic combustor 109 and the carbon dioxide absorber 107. An exhaust passage 155 c is connected to the three-way valve 165. The three-way valve 165 selectively connects the flow path 155 to the flow path 155a on the catalyst combustor 109 side and the flow path 155b on the carbon dioxide absorber 107 side, and connects the flow path 155a and the exhaust flow path 155c. .

二酸化炭素吸収器107を通過した排気ガスを排出する排気流路156には、三方向バルブ166が設けられている。三方向バルブ166には二酸化炭素供給流路157が接続されている。三方向バルブ166は排気流路156のうち二酸化炭素吸収器107側の流路156aと他方の流路156bとの接続、流路156aと二酸化炭素供給流路157との接続を選択的に行う。
三方向バルブ161,162,163,165,166及び四方向バルブ164における接続は制御部133により制御される。
A three-way valve 166 is provided in the exhaust passage 156 that exhausts the exhaust gas that has passed through the carbon dioxide absorber 107. A carbon dioxide supply channel 157 is connected to the three-way valve 166. The three-way valve 166 selectively connects the flow path 156a on the carbon dioxide absorber 107 side to the other flow path 156b and the connection between the flow path 156a and the carbon dioxide supply flow path 157 in the exhaust flow path 156.
Connections in the three-way valves 161, 162, 163, 165, 166 and the four-way valve 164 are controlled by the control unit 133.

ここで、三方向バルブ161,162,163,165,166及び四方向バルブ164の動作について説明する。   Here, the operation of the three-way valves 161, 162, 163, 165, 166 and the four-way valve 164 will be described.

燃料電池装置130の通常運転時には、図1に示すように、三方向バルブ161は、流路151aと流路151bとを接続する。三方向バルブ162は、流路152と空気供給流路152bとを接続する。三方向バルブ163は、流路153aと流路153bとを接続する。四方向バルブ164は、流路154a、流路154b及び空気供給流路154cを接続する。三方向バルブ165は流路155aと二酸化炭素吸収器107側の流路155bとを接続する。三方向バルブ166は流路156aと156bとを接続する。このとき、燃料が気化器104から改質器105へ流れ、改質器105で生成された改質ガスが一酸化炭素除去器106を経て燃料電池セル140へ流れ、オフガスが燃料電池セル140から触媒燃焼器109へ流れ、排ガスが触媒燃焼器109から二酸化炭素吸収器107、排気流路156を経て排出される。このとき、改質器105、一酸化炭素除去器106、触媒燃焼器109で生成された二酸化炭素は、x℃未満の二酸化炭素吸収器107に吸収される。   During normal operation of the fuel cell device 130, as shown in FIG. 1, the three-way valve 161 connects the flow channel 151a and the flow channel 151b. The three-way valve 162 connects the flow path 152 and the air supply flow path 152b. The three-way valve 163 connects the flow path 153a and the flow path 153b. The four-way valve 164 connects the flow path 154a, the flow path 154b, and the air supply flow path 154c. The three-way valve 165 connects the flow path 155a and the flow path 155b on the carbon dioxide absorber 107 side. A three-way valve 166 connects the flow paths 156a and 156b. At this time, the fuel flows from the vaporizer 104 to the reformer 105, the reformed gas generated in the reformer 105 flows to the fuel cell 140 through the carbon monoxide remover 106, and off-gas flows from the fuel cell 140. The exhaust gas flows to the catalytic combustor 109 and is discharged from the catalytic combustor 109 through the carbon dioxide absorber 107 and the exhaust passage 156. At this time, carbon dioxide generated by the reformer 105, the carbon monoxide remover 106, and the catalytic combustor 109 is absorbed by the carbon dioxide absorber 107 having a temperature lower than x ° C.

図2は、発電のための改質器105の改質の後、つまり燃料電池装置130の停止動作の初期段階における反応装置110内の流路を示すブロック図である。ここで、初期段階とは、改質器105及び一酸化炭素除去器106の温度が100℃以上の間である。
燃料電池装置130の停止動作時においては、まず、図2に示すように、改質器105と一酸化炭素除去器106との接続を維持しつつ、流路152と空気供給流路152bとの接続がオフとなるように三方向バルブ162を切り替える。また、流路153aとバイパス流路158とを接続するように三方向バルブ163を切り替える。また、流路154b及び空気供給流路154cとバイパス流路158とを接続するように四方向バルブ164を切り替える。
FIG. 2 is a block diagram showing the flow path in the reaction apparatus 110 after reforming of the reformer 105 for power generation, that is, in the initial stage of the stop operation of the fuel cell apparatus 130. Here, the initial stage is when the temperature of the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 is 100 ° C. or higher.
In the stop operation of the fuel cell device 130, first, as shown in FIG. 2, the connection between the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 is maintained, and the flow path 152 and the air supply flow path 152b are connected. The three-way valve 162 is switched so that the connection is turned off. Further, the three-way valve 163 is switched so as to connect the flow path 153a and the bypass flow path 158. Further, the four-way valve 164 is switched so as to connect the flow path 154b, the air supply flow path 154c, and the bypass flow path 158.

そして、送液ポンプ103により、少量の原燃料を気化器104に供給する。なお、水は供給しない。このとき、改質器105や一酸化炭素除去器106内の改質ガス及び燃料ガスは燃料電池セル140へ流れずにバイパス流路158を経て触媒燃焼器109へ流れ、排ガスが触媒燃焼器109から二酸化炭素吸収器107、排気流路156を経て排出される。これにより、改質器105及び一酸化炭素除去器106内の改質ガスが燃料ガスによりパージされる。
この状態で、改質器105及び一酸化炭素除去器106の温度が100℃よりも低くなるまで待つ。
Then, a small amount of raw fuel is supplied to the vaporizer 104 by the liquid feed pump 103. Water is not supplied. At this time, the reformed gas and fuel gas in the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 do not flow to the fuel cell 140 but flow to the catalytic combustor 109 via the bypass channel 158, and the exhaust gas flows to the catalytic combustor 109. From the carbon dioxide absorber 107 and the exhaust passage 156. Thereby, the reformed gas in the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 is purged by the fuel gas.
In this state, it waits until the temperature of the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 becomes lower than 100 ° C.

図3は燃料電池装置130の停止動作の中後期段階における反応装置110内の流路を示すブロック図である。ここで、中後期段階とは、改質器105及び一酸化炭素除去器106の温度が100℃よりも低くなってから完全に停止するまでの間である。
改質器105及び一酸化炭素除去器106の温度が100℃よりも低くなったら、送液ポンプ103による燃料の供給を完全に停止する。また、流路151bと二酸化炭素供給流路157とを接続するように三方向バルブ161を切り替え、流路155aと排気流路155cとを接続するように三方向バルブ165を切り替える。さらに、流路156aと二酸化炭素供給流路157とを接続するように三方向バルブ166を切り替える。
FIG. 3 is a block diagram showing the flow path in the reactor 110 in the middle and late stages of the stopping operation of the fuel cell device 130. Here, the mid-late stage is a period from when the temperature of the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 becomes lower than 100 ° C. until it completely stops.
When the temperatures of the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 are lower than 100 ° C., the supply of fuel by the liquid feed pump 103 is completely stopped. Further, the three-way valve 161 is switched so as to connect the channel 151b and the carbon dioxide supply channel 157, and the three-way valve 165 is switched so as to connect the channel 155a and the exhaust channel 155c. Further, the three-way valve 166 is switched so as to connect the flow path 156a and the carbon dioxide supply flow path 157.

そして、ヒータ兼温度センサ107aにより二酸化炭素吸収剤をy℃より高い温度になるように加熱し、二酸化炭素吸収剤が吸収した二酸化炭素を放出させる。このとき、二酸化炭素吸収剤から放出された二酸化炭素は、二酸化炭素供給流路157から改質器105、一酸化炭素除去器106、バイパス流路158、触媒燃焼器109を経て排気流路155cから排出される。これにより、改質器105及び一酸化炭素除去器106内の燃料ガスが二酸化炭素によりパージされるとともに、燃料ガスが触媒燃焼器109により燃焼されて排気流路155cから排出される。
パージが完了したら、ヒータ兼温度センサ107aによる加熱を停止する。その後、外気が排気流路155cから逆流することを防ぐため、流路155aと排気流路155cとの接続をオフし、流路154bと空気供給流路154cとの接続をオフするように三方向バルブ165、四方向バルブ164を切り替える。
以上により、燃料電池装置130の停止動作が完了する。
Then, the carbon dioxide absorbent is heated to a temperature higher than y ° C. by the heater / temperature sensor 107a, and the carbon dioxide absorbed by the carbon dioxide absorbent is released. At this time, carbon dioxide released from the carbon dioxide absorbent passes through the reformer 105, the carbon monoxide remover 106, the bypass passage 158, and the catalytic combustor 109 from the carbon dioxide supply passage 157 and from the exhaust passage 155c. Discharged. As a result, the fuel gas in the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 is purged with carbon dioxide, and the fuel gas is combusted by the catalytic combustor 109 and discharged from the exhaust passage 155c.
When the purge is completed, heating by the heater / temperature sensor 107a is stopped. Thereafter, in order to prevent the outside air from flowing back from the exhaust passage 155c, the connection between the passage 155a and the exhaust passage 155c is turned off, and the connection between the passage 154b and the air supply passage 154c is turned off in three directions. The valve 165 and the four-way valve 164 are switched.
Thus, the stopping operation of the fuel cell device 130 is completed.

このように、本実施の形態によれば、改質器105及び一酸化炭素除去器106内を水を含まない原燃料の燃料ガスによりパージすることにより水や一酸化炭素を除去することができる。また、さらに二酸化炭素によりパージすることにより未反応の燃料ガスを除去し、改質器105及び一酸化炭素除去器106内を二酸化炭素で満たした状態で燃料電池装置130を停止するので、触媒の劣化や触媒層の破壊を防止することができる。   Thus, according to the present embodiment, water and carbon monoxide can be removed by purging the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 with the fuel gas of raw fuel not containing water. . Further, the unreacted fuel gas is removed by purging with carbon dioxide, and the fuel cell device 130 is stopped in a state in which the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 are filled with carbon dioxide. Deterioration and destruction of the catalyst layer can be prevented.

<変形例1>
図4〜図6は本実施形態の第1変形例に係る反応装置110内の流路を示すブロック図であり、図4は通常運転時、図5は燃料電池装置130の停止動作の初期段階、図6は中後期段階におけるブロック図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
<Modification 1>
4 to 6 are block diagrams showing flow paths in the reactor 110 according to the first modification of the present embodiment. FIG. 4 is a normal operation, and FIG. 5 is an initial stage of a stop operation of the fuel cell device 130. FIG. 6 is a block diagram in the mid-late stage. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is omitted.

本変形例においては、第2の触媒燃焼器108が設けられている。また、三方向バルブ163の代わりに、四方向バルブ163Bが設けられており、四方向バルブ163Bにはさらに第2の触媒燃焼器108へ続く流路159が接続されている。流路159には逆止弁169が設けられており、触媒燃焼器108側の流路159bから四方向バルブ163B側の流路159aへ流体が逆流するのを防止する。
また、流路159bには、第2の触媒燃焼器108に空気を供給する空気供給流路159cが接続されている。第2の触媒燃焼器108の排気ガスは排気流路160から外部へ放出される。
In this modification, a second catalytic combustor 108 is provided. Further, a four-way valve 163B is provided instead of the three-way valve 163, and a flow path 159 that continues to the second catalytic combustor 108 is connected to the four-way valve 163B. A check valve 169 is provided in the flow path 159 to prevent the fluid from flowing back from the flow path 159b on the catalytic combustor 108 side to the flow path 159a on the four-way valve 163B side.
In addition, an air supply channel 159c that supplies air to the second catalytic combustor 108 is connected to the channel 159b. The exhaust gas of the second catalytic combustor 108 is discharged to the outside from the exhaust passage 160.

通常運転における動作は、図4に示すように、四方向バルブ163Bにより流路153aと流路153bとが接続されており、第1実施形態と同様に、燃料が気化器104から改質器105へ流れ、改質ガスが改質器105から一酸化炭素除去器106を経て燃料電池セル140へ流れ、オフガスが燃料電池セル140から触媒燃焼器109へ流れ、排ガスが触媒燃焼器109から二酸化炭素吸収器107、排気流路156を経て排出される。このとき、改質器105、一酸化炭素除去器106、触媒燃焼器109で生成された二酸化炭素は、x℃未満の二酸化炭素吸収器107に吸収される。   As shown in FIG. 4, in the normal operation, the flow path 153a and the flow path 153b are connected by a four-way valve 163B, and the fuel is sent from the vaporizer 104 to the reformer 105 as in the first embodiment. The reformed gas flows from the reformer 105 to the fuel cell 140 through the carbon monoxide remover 106, the off-gas flows from the fuel cell 140 to the catalytic combustor 109, and the exhaust gas flows from the catalytic combustor 109 to carbon dioxide. It is discharged through the absorber 107 and the exhaust passage 156. At this time, carbon dioxide generated by the reformer 105, the carbon monoxide remover 106, and the catalytic combustor 109 is absorbed by the carbon dioxide absorber 107 having a temperature lower than x ° C.

本変形例においては、燃料電池装置130の停止動作の初期段階及び中後期段階における動作が異なる。本変形例においては、燃料電池装置130の停止動作の初期段階において、図5に示すように、流路153aと流路158とを接続するように四方向バルブ163Bを切り替える。また、流路152と空気供給流路152bとの接続がオフとなるように三方向バルブ162を切り替えるとともに、流路154b及び空気供給流路154cとバイパス流路158とを接続するように四方向バルブ164を切り替える。   In the present modification, the operation of the fuel cell device 130 in the initial stage and the middle / late stage of the stop operation are different. In this modification, at the initial stage of the stop operation of the fuel cell device 130, the four-way valve 163B is switched so as to connect the flow path 153a and the flow path 158 as shown in FIG. Further, the three-way valve 162 is switched so that the connection between the flow path 152 and the air supply flow path 152b is turned off, and the four directions are set so as to connect the flow path 154b, the air supply flow path 154c, and the bypass flow path 158. The valve 164 is switched.

そして、送液ポンプ103により、水を含まない少量の原燃料のみを気化器104に供給する。このとき、改質器105や一酸化炭素除去器106内の改質ガス及び燃料ガスは流路158に流れ、空気供給流路154cから供給される空気と混合されて第1の触媒燃焼器109で燃焼され、排気流路156から外部に排出される。これにより、改質器105及び一酸化炭素除去器106内の改質ガスが燃料ガスによりパージされる。 Then, only a small amount of raw fuel not containing water is supplied to the vaporizer 104 by the liquid feed pump 103. At this time, the reformed gas and fuel gas in the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 flow into the flow path 158 and are mixed with the air supplied from the air supply flow path 154c to be mixed with the first catalytic combustor 109. And is discharged from the exhaust passage 156 to the outside. Thereby, the reformed gas in the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 is purged by the fuel gas.

改質器105及び一酸化炭素除去器106の温度が100℃よりも低くなったら(燃料電池装置130の停止動作の中後期段階)、図6に示すように、流路151bと二酸化炭素供給流路157とを接続するように三方向バルブ161を切り替える。また、流路156aと二酸化炭素供給流路157とを接続するように三方向バルブ166を切り替えるとともに、流路153aと流路158との接続をオフし、流路153aと流路159aとを接続するように四方向バルブ163Bを切り替える。   When the temperatures of the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 are lower than 100 ° C. (the middle and late stages of the stop operation of the fuel cell device 130), as shown in FIG. The three-way valve 161 is switched to connect the path 157. Further, the three-way valve 166 is switched so as to connect the flow channel 156a and the carbon dioxide supply flow channel 157, the connection between the flow channel 153a and the flow channel 158 is turned off, and the flow channel 153a and the flow channel 159a are connected. Then, the four-way valve 163B is switched.

そして、第1実施形態と同様に、ヒータ兼温度センサ107aにより二酸化炭素吸収剤をy℃より高い温度になるように加熱し、二酸化炭素吸収剤が吸収した二酸化炭素を放出させる。このとき、二酸化炭素吸収剤から放出された二酸化炭素は、二酸化炭素供給流路157から改質器105、一酸化炭素除去器106、流路159、第2の触媒燃焼器108を経て排気流路160から外部に排出される。これにより、改質器105及び一酸化炭素除去器106内の燃料ガスが二酸化炭素によりパージされる。このとき、未反応の燃料ガスは第2の触媒燃焼器108により燃焼されて排気流路160から排出される
パージが完了したら、ヒータ兼温度センサ107aによる加熱を停止する。以上により、燃料電池装置130の停止動作が完了する。
As in the first embodiment, the carbon dioxide absorbent is heated to a temperature higher than y ° C. by the heater / temperature sensor 107a, and the carbon dioxide absorbed by the carbon dioxide absorbent is released. At this time, the carbon dioxide released from the carbon dioxide absorbent passes through the reformer 105, the carbon monoxide remover 106, the flow path 159, and the second catalytic combustor 108 from the carbon dioxide supply flow path 157, and the exhaust flow path. It is discharged from 160 to the outside. Thereby, the fuel gas in the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 is purged with carbon dioxide. At this time, when the unreacted fuel gas is combusted by the second catalytic combustor 108 and discharged from the exhaust passage 160, the heating by the heater / temperature sensor 107a is stopped. Thus, the stopping operation of the fuel cell device 130 is completed.

このように、本変形例においても、改質器105及び一酸化炭素除去器106内を水を含まない原燃料の燃料ガスによりパージすることにより水や一酸化炭素を除去することができる。また、さらに二酸化炭素によりパージすることにより未反応の燃料ガスを除去し、改質器105及び一酸化炭素除去器106内を二酸化炭素で満たした状態で燃料電池装置130を停止するので、触媒の劣化や触媒層の破壊を防止することができる。さらに、逆止弁169が設けられているので、排ガスや空気が一酸化炭素除去器106や改質器105に逆流するのを防止することができる。   Thus, also in this modification, water and carbon monoxide can be removed by purging the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 with the fuel gas of the raw fuel not containing water. Further, the unreacted fuel gas is removed by purging with carbon dioxide, and the fuel cell device 130 is stopped in a state in which the reformer 105 and the carbon monoxide remover 106 are filled with carbon dioxide. Deterioration and destruction of the catalyst layer can be prevented. Further, since the check valve 169 is provided, exhaust gas and air can be prevented from flowing back to the carbon monoxide remover 106 and the reformer 105.

〔第2実施形態〕
図7は本発明の第2の実施形態に係る電子機器200を示すブロック図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing an electronic device 200 according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same sign is attached | subjected to the last 2 digits, and description is omitted.

本実施形態においては、燃料電池セル240が固体酸化物型であり、電解質241と、電解質241の両面に形成された燃料極242(アノード)及び酸素極243(カソード)と、燃料極242に改質ガスを供給する燃料供給流路244aが設けられた燃料極セパレータ244と、酸素極243に酸素を供給する酸素供給流路245aが設けられた酸素極セパレータ245と、が積層されている。
なお、後述するように、固体酸化物型の燃料電池セル240では一酸化炭素も反応に用いることができる。このため、流路152、空気供給流路152b、一酸化炭素除去器106及び三方向バルブ162に相当するものが省略されている。
In the present embodiment, the fuel battery cell 240 is of a solid oxide type, and is changed into an electrolyte 241, a fuel electrode 242 (anode) and an oxygen electrode 243 (cathode) formed on both surfaces of the electrolyte 241, and a fuel electrode 242. A fuel electrode separator 244 provided with a fuel supply channel 244a for supplying a gaseous gas and an oxygen electrode separator 245 provided with an oxygen supply channel 245a for supplying oxygen to the oxygen electrode 243 are stacked.
As will be described later, in the solid oxide fuel cell 240, carbon monoxide can also be used for the reaction. For this reason, those corresponding to the flow path 152, the air supply flow path 152b, the carbon monoxide remover 106, and the three-way valve 162 are omitted.

電解質241は酸素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極242には燃料供給流路244aを介して改質ガスが送られる。燃料極242では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質241を通過した酸素イオンによる次の電気化学反応式(6)、(7)に示す反応が起こる。
2+O2-→H2O+2e- ・・・(6)
CO+O2-→CO2+2e- ・・・(7)
生成した電子はアノード出力電極246に供給される。未反応の改質ガス(オフガス)は触媒燃焼器209に供給される。
The electrolyte 241 transmits oxygen ions but does not pass oxygen molecules, hydrogen molecules, carbon monoxide, carbon dioxide, and electrons.
The reformed gas is sent to the fuel electrode 242 via the fuel supply channel 244a. At the fuel electrode 242, the reactions shown in the following electrochemical reaction formulas (6) and (7) occur due to hydrogen in the reformed gas, carbon monoxide, and oxygen ions that have passed through the electrolyte 241.
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e (6)
CO + O 2− → CO 2 + 2e (7)
The generated electrons are supplied to the anode output electrode 246. Unreacted reformed gas (off-gas) is supplied to the catalytic combustor 209.

酸素極243には酸素供給流路245aを介して、酸素(空気)が供給される。酸素極243では、酸素と、カソード出力電極247より供給される電子とにより、次の電気化学反応式(8)に示す反応が起こる。
1/2O2+2e-→O2- ・・・(8)
生成した酸素イオンは電解質241を通過して燃料極242に供給される。未反応の酸素(空気)は触媒燃焼器209に供給される。
Oxygen (air) is supplied to the oxygen electrode 243 via the oxygen supply channel 245a. In the oxygen electrode 243, the reaction shown in the following electrochemical reaction formula (8) occurs by oxygen and electrons supplied from the cathode output electrode 247.
1 / 2O 2 + 2e → O 2− (8)
The generated oxygen ions pass through the electrolyte 241 and are supplied to the fuel electrode 242. Unreacted oxygen (air) is supplied to the catalytic combustor 209.

固体酸化物型の燃料電池240の動作温度は約700〜1000℃と高い。また、本実施形態においては、燃料電池240が気化器204、改質器205、触媒燃焼器209、及び二酸化炭素吸収器207とともに断熱容器211内に収容されている。このため、燃料電池240の熱が改質器205における反応、気化器204における燃料の気化に用いられる。   The operating temperature of the solid oxide fuel cell 240 is as high as about 700-1000 ° C. Further, in the present embodiment, the fuel cell 240 is accommodated in the heat insulating container 211 together with the vaporizer 204, the reformer 205, the catalytic combustor 209, and the carbon dioxide absorber 207. For this reason, the heat of the fuel cell 240 is used for the reaction in the reformer 205 and the fuel vaporization in the vaporizer 204.

なお、本実施形態においては、発電のための改質器205の改質の後、つまり燃料電池装置230の停止動作時においてヒータ兼温度センサ207aを用いる代わりに、燃料電池240の熱を二酸化炭素吸収器207に伝導させ、二酸化炭素吸収剤をy℃より高く加熱し、二酸化炭素を放出させるのに用いてもよい。この場合、燃料電池240及び二酸化炭素吸収器207が所定の間隔をおいて隣接され、停止動作時に二次電池232の出力によって電気的に動作する熱伝導性部材を燃料電池240及び二酸化炭素吸収器207に接触させて二酸化炭素吸収器207を加熱するようにしてもよい。   In this embodiment, after reforming the reformer 205 for power generation, that is, during the stop operation of the fuel cell device 230, instead of using the heater / temperature sensor 207a, the heat of the fuel cell 240 is changed to carbon dioxide. Conducted by the absorber 207, the carbon dioxide absorbent may be heated above y ° C and used to release carbon dioxide. In this case, the fuel cell 240 and the carbon dioxide absorber 207 are adjacent to each other at a predetermined interval, and the thermally conductive member that is electrically operated by the output of the secondary battery 232 during the stop operation is used as the fuel cell 240 and the carbon dioxide absorber. The carbon dioxide absorber 207 may be heated in contact with 207.

ここで、二酸化炭素吸収剤として、酸化カルシウムを使用する場合について説明する。
酸化カルシウムによる二酸化炭素の吸着は、熱化学方程式(9)に示す発熱反応である。このため、高温では炭酸カルシウムから二酸化炭素が放出される。
CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)+178.32kJ・mol-1・・・(9)
Here, the case where calcium oxide is used as the carbon dioxide absorbent will be described.
The adsorption of carbon dioxide by calcium oxide is an exothermic reaction shown in the thermochemical equation (9). For this reason, carbon dioxide is released from calcium carbonate at high temperatures.
CaO (s) + CO 2 (g) = CaCO 3 (s) +178.32 kJ · mol −1 (9)

図8は、(9)式における、温度T[K]と二酸化炭素の平衡圧との関係を示すグラフである。なお、図8では横軸を1/T×1000としている。
温度が900℃(T=1173K)では、二酸化炭素の平衡圧は107kPaとなる。したがって、二酸化炭素吸収剤のおかれた雰囲気における二酸化炭素分圧が平衡圧となるまで二酸化炭素が放出される。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the temperature T [K] and the equilibrium pressure of carbon dioxide in the equation (9). In FIG. 8, the horizontal axis is 1 / T × 1000.
At a temperature of 900 ° C. (T = 1173K), the equilibrium pressure of carbon dioxide is 107 kPa. Therefore, carbon dioxide is released until the partial pressure of carbon dioxide in the atmosphere where the carbon dioxide absorbent is placed reaches the equilibrium pressure.

図9は900℃(T=1173K)において、雰囲気中の二酸化炭素分圧を変化させた場合における脱炭酸化率の時間変化を示すグラフである。ここで、雰囲気中の二酸化炭素分圧をP、二酸化炭素の平衡圧をPeとすると、図9の白三角は(Pe−P)/Pe=0.83、白四角は(Pe−P)/Pe=0.75、白丸は(Pe−P)/Pe=0.66である。いずれの条件においても、脱炭酸化反応率の曲線はシグモイド型であり、その形状から反応が誘導期、化学反応律速期、拡散律速期の3期間に分類される。 FIG. 9 is a graph showing the change over time in the decarboxylation rate when the partial pressure of carbon dioxide in the atmosphere is changed at 900 ° C. (T = 1173K). Here, P carbon dioxide partial pressure in the atmosphere, the carbon dioxide equilibrium pressure and P e, white triangles in FIG. 9 (P e -P) / P e = 0.83, open squares (P e -P) / P e = 0.75, a white circle is (P e -P) / P e = 0.66. In any condition, the decarboxylation reaction rate curve is a sigmoid type, and the reaction is classified into three periods of an induction period, a chemical reaction rate limiting period, and a diffusion rate limiting period based on its shape.

(Pe−P)/Pe=0.66(白丸)では誘導期の完了に5分を要する。(Pe−P)/Pe=0.75(白四角)では1分以内で化学反応律速期に達する。(Pe−P)/Pe=0.83(白三角)ではさらに短時間で化学反応律速期に達し、約3分ほどでほぼ全ての二酸化炭素を放出することになる。 When (P e −P) / P e = 0.66 (white circle), it takes 5 minutes to complete the induction period. When (P e −P) / P e = 0.75 (white square), the chemical reaction rate-limiting period is reached within 1 minute. When (P e −P) / P e = 0.83 (white triangle), the chemical reaction rate-limiting period is reached in a shorter time, and almost all carbon dioxide is released in about 3 minutes.

ここで、二酸化炭素の平衡圧が107kPaであるとき、(Pe−P)/Pe=0.83となるPは約18.3kPaである。これに対し、大気中の二酸化炭素分圧は30Pa程度である。したがって、二酸化炭素吸収器207が大気で満たされている場合には、さらに短時間でほぼ全ての二酸化炭素が放出されることになる。なお、停止初期においては、触媒燃焼器209から排出される排気ガスで満たされており、そのときの二酸化炭素分圧は大気中の分圧と異なることもあるが、空気供給流路254cから大気中の空気が供給されているので、速やかに大気中の濃度と同程度になる。 Here, when the equilibrium pressure of carbon dioxide is 107 kPa, P at which (P e −P) / P e = 0.83 is about 18.3 kPa. On the other hand, the partial pressure of carbon dioxide in the atmosphere is about 30 Pa. Therefore, when the carbon dioxide absorber 207 is filled with air, almost all of the carbon dioxide is released in a shorter time. In the initial stage of stoppage, the exhaust gas is filled with exhaust gas discharged from the catalytic combustor 209, and the partial pressure of carbon dioxide at that time may be different from the partial pressure in the atmosphere. Since the inside air is supplied, it quickly becomes the same as the concentration in the atmosphere.

本変形例においても、第1実施形態と同様に、改質器205内を水を含まない原燃料の燃料ガスによりパージすることにより水や一酸化炭素を除去することができる。また、さらに二酸化炭素によりパージすることにより未反応の燃料ガスを除去し、改質器205内を二酸化炭素で満たした状態で燃料電池装置230を停止するので、触媒の劣化や触媒層の破壊を防止することができるとともに、触媒燃焼器209によって燃料ガスを燃焼してから排気させる。さらに、燃料電池セル240の熱を利用して二酸化炭素を放出させるので電気ヒータ兼温度センサが不要となり、消費電力を低減することができる。   Also in this modification, water and carbon monoxide can be removed by purging the inside of the reformer 205 with the raw fuel gas that does not contain water, as in the first embodiment. Further, the unreacted fuel gas is removed by purging with carbon dioxide, and the fuel cell device 230 is stopped in a state where the reformer 205 is filled with carbon dioxide, so that the catalyst is deteriorated or the catalyst layer is destroyed. In addition to being able to prevent, the fuel gas is burned by the catalytic combustor 209 and then exhausted. Furthermore, since the carbon dioxide is released using the heat of the fuel cell 240, an electric heater / temperature sensor is not required, and power consumption can be reduced.

〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図10は本発明の第3の実施形態に係る燃料電池装置330を示すブロック図である。なお、DC/DCコンバータ、二次電池、制御部及び電子機器本体については図示を省略している。また、第1実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a fuel cell apparatus 330 according to the third embodiment of the present invention. In addition, illustration is abbreviate | omitted about a DC / DC converter, a secondary battery, a control part, and an electronic device main body. In addition, regarding the same configuration as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the last two digits and the description is omitted.

本実施形態においては、気化器304と改質器305との間の流路351に三方向バルブ361,362が設けられている。一酸化炭素除去器306と燃料電池セル340との間の流路353には開閉バルブ363が設けられており、燃料電池セル340と触媒燃焼器309との間の流路354には三方向バルブ364が設けられている。   In the present embodiment, three-way valves 361 and 362 are provided in a flow path 351 between the vaporizer 304 and the reformer 305. An opening / closing valve 363 is provided in the flow path 353 between the carbon monoxide remover 306 and the fuel battery cell 340, and a three-way valve is provided in the flow path 354 between the fuel battery cell 340 and the catalytic combustor 309. 364 is provided.

三方向バルブ361と三方向バルブ364との間には、バイパス流路358が設けられている。三方向バルブ362には排気流路351dが接続されている。改質器305と一酸化炭素除去器306との間の流路352には、一酸化炭素除去器306に空気(酸素)を供給する空気供給流路352bが接続されている。三方向バルブ364と触媒燃焼器309との間の流路354bには、触媒燃焼器309に空気(酸素)を供給する空気供給流路354cが接続されている。   A bypass channel 358 is provided between the three-way valve 361 and the three-way valve 364. An exhaust passage 351d is connected to the three-way valve 362. An air supply channel 352 b that supplies air (oxygen) to the carbon monoxide remover 306 is connected to the channel 352 between the reformer 305 and the carbon monoxide remover 306. An air supply channel 354 c that supplies air (oxygen) to the catalytic combustor 309 is connected to the channel 354 b between the three-way valve 364 and the catalytic combustor 309.

三方向バルブ361は、気化器304と三方向バルブ361との間の流路351aと、三方向バルブ361,362間の流路351bとの接続、流路351aとバイパス流路358との接続を選択的に行う。
三方向バルブ362は、三方向バルブ362と改質器305との間の流路351cと、流路351bとの接続、流路351cと排気流路351dとの接続を選択的に行う。
開閉バルブ363は流路353の開閉を行う。
三方向バルブ364は、燃料電池セル340と三方向バルブ364との間の流路354aと、流路354bとの接続、バイパス流路358と流路354bとの接続を選択的に行う。
The three-way valve 361 has a connection between the flow path 351a between the vaporizer 304 and the three-way valve 361, a flow path 351b between the three-way valves 361 and 362, and a connection between the flow path 351a and the bypass flow path 358. Selectively.
The three-way valve 362 selectively connects the flow path 351c between the three-way valve 362 and the reformer 305 and the flow path 351b, and connects the flow path 351c and the exhaust flow path 351d.
The opening / closing valve 363 opens and closes the flow path 353.
The three-way valve 364 selectively connects the flow path 354a between the fuel battery cell 340 and the three-way valve 364 and the flow path 354b, and connects the bypass flow path 358 and the flow path 354b.

ここで、通常運転時及び停止動作時における三方向バルブ361,362,364及び開閉バルブ363の動作について説明する。   Here, the operation of the three-way valves 361, 362, 364 and the opening / closing valve 363 during normal operation and stop operation will be described.

通常運転時には、図10に示すように、三方向バルブ361は、流路351aと流路351bとを接続する。三方向バルブ362は、流路351bと流路351cとを接続する。開閉バルブ363は開いている。三方向バルブ364は、流路354aと流路354bとを接続する。   During normal operation, as shown in FIG. 10, the three-way valve 361 connects the flow path 351a and the flow path 351b. The three-way valve 362 connects the flow path 351b and the flow path 351c. The on-off valve 363 is open. The three-way valve 364 connects the flow channel 354a and the flow channel 354b.

このとき、燃料が気化器304から改質器305へ流れ、改質器305からの改質ガスが一酸化炭素除去器306を経て燃料電池セル340へ流れ、オフガスが燃料電池セル340から触媒燃焼器309へ流れ、排ガスが触媒燃焼器309から排気流路356を経て排出される。   At this time, the fuel flows from the vaporizer 304 to the reformer 305, the reformed gas from the reformer 305 flows to the fuel cell 340 through the carbon monoxide remover 306, and the off-gas is catalytically combusted from the fuel cell 340. The exhaust gas is discharged from the catalytic combustor 309 through the exhaust passage 356.

図11は停止動作時における燃料電池装置330を示すブロック図である。停止動作時においては、図11に示すように、三方向バルブ361は、流路351aとバイパス流路358とを接続するように切り替える。三方向バルブ362は、流路351cと排気流路351dとを接続するように切り替える。開閉バルブ363は閉じる。三方向バルブ364は、流路354bとバイパス流路358とを接続するように切り替える。   FIG. 11 is a block diagram showing the fuel cell device 330 during the stop operation. In the stop operation, as shown in FIG. 11, the three-way valve 361 switches so as to connect the flow path 351a and the bypass flow path 358. The three-way valve 362 switches so as to connect the flow path 351c and the exhaust flow path 351d. The on-off valve 363 is closed. The three-way valve 364 switches so as to connect the flow path 354b and the bypass flow path 358.

このとき、空気供給流路352bから供給された空気が改質器305を通過して排気流路351dから排出される。これにより、改質器305内の改質ガスが空気によりパージされる。このとき、改質器305の触媒の表面に析出した炭素を空気中の酸素によって酸化して排気するので、触媒の表面が露出し触媒反応を引き起こしやすくする。
また、微量の燃料が気化器304からバイパス流路358を経て触媒燃焼器309へ流れ、排ガスが触媒燃焼器309から排気流路356を経て排出される。このときの触媒燃焼器309における燃焼熱は、改質器305の触媒に付着した炭素の脱離反応を促進するために必要な温度を維持するのに用いられる。
パージが完了したら、燃料及び空気の供給を停止する。以上により、停止動作が完了する。
At this time, the air supplied from the air supply channel 352b passes through the reformer 305 and is discharged from the exhaust channel 351d. Thereby, the reformed gas in the reformer 305 is purged with air. At this time, the carbon deposited on the surface of the catalyst of the reformer 305 is oxidized and exhausted by oxygen in the air, so that the surface of the catalyst is exposed and the catalytic reaction is easily caused.
A small amount of fuel flows from the vaporizer 304 via the bypass flow path 358 to the catalytic combustor 309, and exhaust gas is discharged from the catalytic combustor 309 via the exhaust flow path 356. The combustion heat in the catalytic combustor 309 at this time is used to maintain a temperature necessary for promoting the elimination reaction of the carbon adhering to the catalyst of the reformer 305.
When the purge is completed, the fuel and air supply is stopped. Thus, the stop operation is completed.

このように、本実施の形態によれば、改質器305内を空気によりパージすることにより水や一酸化炭素を除去することができ、触媒の劣化や触媒層の破壊を防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, water and carbon monoxide can be removed by purging the interior of the reformer 305 with air, and catalyst deterioration and catalyst layer destruction can be prevented. .

〔第4実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図12〜図14は本発明の第4の実施形態に係る燃料電池装置430を示すブロック図であり、図12は通常運転時、図13は停止動作時、図14は停止後における燃料電池装置430を示すブロック図である。
なお、DC/DCコンバータ、二次電池、制御部及び電子機器本体については図示を省略している。また、第3実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. 12 to 14 are block diagrams showing a fuel cell device 430 according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a normal operation, FIG. 13 is a stop operation, and FIG. 14 is a fuel cell device after the stop. FIG.
In addition, illustration is abbreviate | omitted about a DC / DC converter, a secondary battery, a control part, and an electronic device main body. Further, regarding the same configuration as that of the third embodiment, the same reference numerals are given to the last two digits and description thereof is omitted.

本実施形態においては、第3実施形態における三方向バルブ361,362,364及び開閉バルブ363の代わりに、1つのバルブ460を用いている。
バルブ460は、弁箱460aと、弁箱460a内に収納された弁体460bとを備える。
In the present embodiment, one valve 460 is used instead of the three-way valves 361, 362, 364 and the open / close valve 363 in the third embodiment.
The valve 460 includes a valve box 460a and a valve body 460b accommodated in the valve box 460a.

弁箱460aは円筒形であり、周に沿って間隔を空けて7箇所のポート461,462,463,464,465,466,467が設けられている。なお、図12において、7箇所のポート461,462,463,464,465,466,467は時計回りにこの順に配置されている。   The valve box 460a has a cylindrical shape, and is provided with seven ports 461, 462, 463, 464, 465, 466, and 467 at intervals along the circumference. In FIG. 12, seven ports 461, 462, 463, 464, 465, 466, 467 are arranged in this order in the clockwise direction.

ここで、7箇所のポート461,462,463,464,465,466,467の位置関係について説明する。
ポート461,462間の弁箱460aの内周に沿った距離をAB、ポート462,463間の弁箱460aの内周に沿った距離をBC、ポート463,464間の弁箱460aの内周に沿った距離をCD、ポート464,465間の弁箱460aの内周に沿った距離をDE、ポート465,466間の弁箱460aの内周に沿った距離をEF、ポート466,467間の弁箱460aの内周に沿った距離をFG、ポート467,461間の弁箱460aの内周に沿った距離をGAとする。すると、AB=BC=DE=GA(=αとする)である。また、CD=β、EF=γ、FG=δとすると、α<γかつα<δである。なお、α、β、γ、δはいずれも異なる値であり、4α+β+γ+δ=πR(Rは弁箱460aの内径)が成立する。
Here, the positional relationship between the seven ports 461, 462, 463, 464, 465, 466, and 467 will be described.
The distance along the inner circumference of the valve box 460a between the ports 461 and 462 is AB, the distance along the inner circumference of the valve box 460a between the ports 462 and 463 is BC, the inner circumference of the valve box 460a between the ports 463 and 464 The distance along the inner circumference of the valve box 460a between the ports 464 and 465 is DE, the distance along the inner circumference of the valve box 460a between the ports 465 and 466 is the distance along the inner circumference of the valve 460a, and between the ports 466 and 467. The distance along the inner periphery of the valve box 460a is FG, and the distance between the ports 467 and 461 along the inner periphery of the valve box 460a is GA. Then, AB = BC = DE = GA (= α). When CD = β, EF = γ, and FG = δ, α <γ and α <δ. Note that α, β, γ, and δ are all different values, and 4α + β + γ + δ = πR (R is the inner diameter of the valve box 460a) is established.

ポート461,462,463,464,465,466,467にはそれぞれ流路471,472,473,474,475,476,477が接続されている。
流路471は機械404と接続されている。流路472は改質器405と接続されている。流路473は一酸化炭素除去器406と接続されている。流路474は排気流路である。流路475,476はそれぞれ燃料電池セル440と接続されている。流路477は触媒燃焼器409と接続されている。
Channels 471, 472, 473, 474, 475, 476, 477 are connected to the ports 461, 462, 463, 464, 465, 466, 467, respectively.
The flow path 471 is connected to the machine 404. The flow path 472 is connected to the reformer 405. The channel 473 is connected to the carbon monoxide remover 406. The channel 474 is an exhaust channel. The flow paths 475 and 476 are each connected to the fuel battery cell 440. The flow path 477 is connected to the catalytic combustor 409.

弁体460bは円筒形であり、周方向に回転可能に弁箱460a内に収容されている。弁体460には周に沿って間隔を空けて6箇所の孔481,482,483,485,486,487が設けられている。孔481,482間には流路491が形成されており、孔483,485間には流路492が形成されており、孔486,487間には流路493が形成されている。   The valve body 460b has a cylindrical shape and is accommodated in the valve box 460a so as to be rotatable in the circumferential direction. The valve body 460 is provided with six holes 481, 482, 483, 485, 486, and 487 at intervals along the circumference. A channel 491 is formed between the holes 481 and 482, a channel 492 is formed between the holes 483 and 485, and a channel 493 is formed between the holes 486 and 487.

ここで、6箇所の孔481,482,483,485,486,487の位置関係について説明する。孔481,482間の弁体460bの外周に沿った距離をab、孔482,483間の弁体460bの外周に沿った距離をbc、孔483,485間の弁体460bの外周に沿った距離をce、孔485,486間の弁体460bの外周に沿った距離をef、孔486,487間の弁体460bの外周に沿った距離をfg、孔487,481間の弁体460bの外周に沿った距離をgaとする。すると、ab=bc=ga=αであり、ce=α+βであり、ef=γであり、fg=δである。   Here, the positional relationship between the six holes 481, 482, 483, 485, 486, and 487 will be described. The distance along the outer periphery of the valve body 460b between the holes 481, 482 is ab, the distance along the outer periphery of the valve body 460b between the holes 482, 483 is bc, and the distance along the outer periphery of the valve body 460b between the holes 483, 485 is along. The distance along the outer periphery of the valve body 460b between the holes 485 and 486 is ef, the distance along the outer periphery of the valve body 460b between the holes 486 and 487 is fg, and the distance between the holes 487 and 481 is between the holes 487 and 481. Let ga be the distance along the outer periphery. Then, ab = bc = ga = α, ce = α + β, ef = γ, and fg = δ.

ここで、通常運転時及び停止動作時におけるバルブ460の動作について説明する。   Here, the operation of the valve 460 during normal operation and stop operation will be described.

通常運転時には、図12に示すように、ポート461と孔481、ポート462と孔482、ポート463と孔483、ポート465と孔485、ポート466と孔486、ポート467と孔487の位置が一致している。これにより、流路491により流路471と流路472とが接続され、流路492により流路473と流路475とが接続され、流路493により流路476と流路477とが接続されている。
なお、ポート464はいずれの孔の位置とも一致していない。
During normal operation, the positions of the port 461 and the hole 481, the port 462 and the hole 482, the port 463 and the hole 483, the port 465 and the hole 485, the port 466 and the hole 486, and the port 467 and the hole 487 are the same as shown in FIG. I'm doing it. Accordingly, the flow channel 491 connects the flow channel 471 and the flow channel 472, the flow channel 492 connects the flow channel 473 and the flow channel 475, and the flow channel 493 connects the flow channel 476 and the flow channel 477. ing.
Note that the port 464 does not match the position of any hole.

このとき、燃料は気化器404から改質器405へ流れ、改質ガスが改質器405から一酸化炭素除去器406を経て燃料電池セル440へ流れ、オフガスが燃料電池セル440から触媒燃焼器409へ流れ、排ガスが触媒燃焼器409から排気流路456を経て排出される。   At this time, the fuel flows from the vaporizer 404 to the reformer 405, the reformed gas flows from the reformer 405 through the carbon monoxide remover 406 to the fuel cell 440, and the off-gas flows from the fuel cell 440 to the catalytic combustor. The exhaust gas is discharged from the catalytic combustor 409 through the exhaust passage 456.

停止動作時においては、図13に示すように、弁体460bを反時計回りにαだけ回転させる。すると、ポート461と孔482、ポート462と孔483、ポート464と孔484、ポート463と孔483、ポート465と孔485、ポート467と孔481の位置が一致する。これにより、流路491により流路471と流路477とが接続され、流路492により流路472と流路474とが接続される。
なお、図13の流路493は図12の状態と比較して反時計回りにαだけ回転しているが、α<γかつα<δであるため、孔486はポート465とポート466との間に位置し、孔487はポート466とポート467との間に位置する。このため、ポート463,465,466はいずれの孔の位置とも一致していない。
During the stop operation, as shown in FIG. 13, the valve body 460b is rotated counterclockwise by α. Then, the positions of the port 461 and the hole 482, the port 462 and the hole 483, the port 464 and the hole 484, the port 463 and the hole 483, the port 465 and the hole 485, and the port 467 and the hole 481 coincide with each other. Accordingly, the flow path 491 connects the flow path 471 and the flow path 477, and the flow path 492 connects the flow path 472 and the flow path 474.
The flow path 493 of FIG. 13 rotates counterclockwise by α as compared with the state of FIG. 12, but since α <γ and α <δ, the hole 486 is formed between the port 465 and the port 466. The hole 487 is located between the port 466 and the port 467. For this reason, the ports 463, 465, and 466 do not coincide with any hole positions.

このとき、空気供給流路452bから供給された空気が改質器405を通過して排気流路474から排出される。これにより、改質器405内の改質ガスが空気によりパージされる。このとき、改質器405の触媒の表面に析出した炭素を空気中の酸素によって酸化して排気するので、触媒の表面が露出し触媒反応を引き起こしやすくする。
また、微量の燃料が気化器404から流路491を経て触媒燃焼器409へ流れ、排ガスが触媒燃焼器409から排気流路456を経て排出される。触媒燃焼器409における燃焼熱は、改質器405の触媒に付着した炭素の脱離を促進するために必要な温度を維持するのに用いられる。
At this time, the air supplied from the air supply channel 452 b passes through the reformer 405 and is discharged from the exhaust channel 474. Thereby, the reformed gas in the reformer 405 is purged with air. At this time, since the carbon deposited on the surface of the catalyst of the reformer 405 is oxidized by oxygen in the air and exhausted, the surface of the catalyst is exposed and the catalytic reaction is easily caused.
Further, a small amount of fuel flows from the vaporizer 404 through the flow path 491 to the catalytic combustor 409, and exhaust gas is discharged from the catalytic combustor 409 through the exhaust flow path 456. The heat of combustion in the catalytic combustor 409 is used to maintain the temperature necessary to promote the desorption of carbon adhering to the catalyst of the reformer 405.

パージが完了したら、燃料及び空気の供給を停止し、図14に示すように、ポート461,462,463,464,465,466,467がいずれの孔481,482,483,485,486,487の位置とも一致しないように弁体460bを回転させる。以上により、停止動作が完了する。   When the purge is completed, the supply of fuel and air is stopped, and the ports 461, 462, 463, 464, 465, 466, 467 are connected to any holes 481, 482, 483, 485, 486, 487 as shown in FIG. The valve body 460b is rotated so as not to coincide with the position. Thus, the stop operation is completed.

このように、本実施の形態によれば、改質器405内を空気によりパージすることにより水や一酸化炭素を除去することができ、触媒の劣化や触媒層の破壊を防止することができる。
また、流路の切替を1つのバルブ460により行うことができるので、装置を簡略化し、切替を短時間で容易に行うことができる。
Thus, according to this embodiment, water and carbon monoxide can be removed by purging the inside of the reformer 405 with air, and catalyst deterioration and catalyst layer destruction can be prevented. .
Further, since the flow path can be switched by one valve 460, the apparatus can be simplified and the switching can be easily performed in a short time.

本発明の第1実施形態に係る電子機器100を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electronic device 100 according to a first embodiment of the present invention. 燃料電池装置130の停止動作の初期段階における反応装置110内の流路を示す模式図である。4 is a schematic diagram showing a flow path in the reaction apparatus 110 at an initial stage of a stop operation of the fuel cell device 130. FIG. 燃料電池装置130の停止動作の中後期段階における反応装置110内の流路を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a flow path in the reaction apparatus 110 in a middle and late stage of a stop operation of the fuel cell device 130. 第1変形例に係る反応装置110内の流路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow path in the reaction apparatus 110 which concerns on a 1st modification. 第1変形例に係る反応装置110内の流路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow path in the reaction apparatus 110 which concerns on a 1st modification. 第1変形例に係る反応装置110内の流路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow path in the reaction apparatus 110 which concerns on a 1st modification. 本発明の第2の実施形態に係る電子機器200を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electronic device 200 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 温度T[K]と二酸化炭素の平衡圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature T [K] and the equilibrium pressure of a carbon dioxide. 雰囲気中の二酸化炭素分圧を変化させた場合における脱炭酸化率の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the decarboxylation rate at the time of changing the carbon dioxide partial pressure in atmosphere. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池装置330を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell apparatus 330 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 停止動作時における燃料電池装置330を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell apparatus 330 at the time of a stop operation | movement. 本発明の第4の実施形態に係る燃料電池装置430を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell apparatus 430 which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 停止動作時における燃料電池装置330を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell apparatus 330 at the time of a stop operation | movement. 停止後における燃料電池装置430を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell apparatus 430 after a stop.

符号の説明Explanation of symbols

100,200,300,400 電子機器
104,204,304,404 気化器
105,205,305,405 改質器
106,306,406 一酸化炭素除去器
107,207 二酸化炭素吸収器
107a,207a,307a,407a ヒータ兼温度センサ
108,109,209,309,409 触媒燃焼器
130,230,330,430 燃料電池装置
140,240,340,440 燃料電池セル
157,257 二酸化炭素供給流路
152b,352b,452b 空気供給流路
156b,256b,351d,474 排気流路
460a 弁箱
460b 弁体
461〜467 ポート
471〜477,491〜493 流路
481,482,483,485,486,487 孔
100, 200, 300, 400 Electronic device 104, 204, 304, 404 Vaporizer 105, 205, 305, 405 Reformer 106, 306, 406 Carbon monoxide remover 107, 207 Carbon dioxide absorber 107a, 207a, 307a , 407a Heater / temperature sensors 108, 109, 209, 309, 409 Catalytic combustors 130, 230, 330, 430 Fuel cell devices 140, 240, 340, 440 Fuel cell 157, 257 Carbon dioxide supply channels 152b, 352b, 452b Air supply flow path 156b, 256b, 351d, 474 Exhaust flow path 460a Valve box 460b Valve body 461-467 Port 471-477, 491-493 Flow path 481, 482, 483, 485, 486, 487 Hole

Claims (1)

原燃料を改質する改質器と、
前記改質器で改質された燃料を用いて発電を行う燃料電池と、
ヒータと、前記燃料電池から排出されたオフガス中の二酸化炭素を吸収し、前記ヒータによって加熱されることで、吸収した前記二酸化炭素を放出する二酸化炭素吸収剤と、を含む二酸化炭素吸収器と、
前記燃料電池と前記二酸化炭素吸収器との間を接続する流路に設けられ、前記燃料電池から排出される前記改質器内の残燃料を燃焼させる第1の触媒燃焼器と、
前記二酸化炭素吸収器と前記改質器とを接続する二酸化炭素供給流路と、
前記改質器と前記燃料電池との間の流路から分岐した別の流路を介して設けられた第2の触媒燃焼器と、
を有する燃料電池装置と、
前記燃料電池装置より供給される電力により駆動する電子機器本体と、
を備え、
燃料電池装置の停止動作の初期段階には、前記改質器内のガスを前記第1の触媒燃焼器で燃焼させ、
前記燃料電池装置の停止動作の中後期段階には、前記二酸化炭素吸収器を加熱し、前記二酸化炭素吸収器に吸着した二酸化炭素を、前記二酸化炭素供給流路、前記改質器及び前記第2の触媒燃焼器を経て外部に排出することを特徴とする電子機器。
A reformer for reforming raw fuel;
A fuel cell that generates power using the fuel reformed by the reformer;
A carbon dioxide absorber comprising: a heater; and a carbon dioxide absorbent that absorbs carbon dioxide in the off-gas discharged from the fuel cell and releases the absorbed carbon dioxide by being heated by the heater;
A first catalytic combustor which is provided in a flow path connecting between the fuel cell and the carbon dioxide absorber and burns the remaining fuel in the reformer discharged from the fuel cell ;
A carbon dioxide supply flow path connecting the carbon dioxide absorber and the reformer;
A second catalytic combustor provided via another flow path branched from the flow path between the reformer and the fuel cell;
A fuel cell device having
An electronic device body driven by electric power supplied from the fuel cell device;
With
In the initial stage of the stop operation of the fuel cell device, the gas in the reformer is burned in the first catalytic combustor,
In the middle stage of the stop operation of the fuel cell device, the carbon dioxide absorber is heated, and the carbon dioxide adsorbed on the carbon dioxide absorber is converted into the carbon dioxide supply channel, the reformer, and the second. Electronic device characterized by being discharged to the outside through a catalytic combustor.
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