(57)【要約】【課題】熱の効率的活用を実現することができる複合電池システム及び電気推進車両を提供する。【解決手段】燃料電池１と、燃料電池１の出力によって充電され、溶融塩を電解質とする溶融塩電池２と、燃料電池１と溶融塩電池２との間で熱媒体を流動させ、熱の移動を生じさせる熱搬送路５，６と、熱搬送路５，６の途中に設けられ、熱媒体の温度を調節する温度調節装置７とを備えた複合電池システム１００である。このような複合電池システム１００は、例えば燃料電池自動車等の電気推進車両に搭載することができる。【選択図】図１
2014150055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池の出力によって充電され、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、
前記燃料電池と前記溶融塩電池との間で熱媒体を流動させ、熱の移動を生じさせる熱搬送路と、
前記熱搬送路の途中に設けられ、前記熱媒体の温度を調節する温度調節装置と
を備えている複合電池システム。
【請求項２】
前記温度調節装置はヒータを含み、
前記溶融塩電池は前記ヒータに出力を供給して前記熱媒体を温めるとともに、自己の反応熱で前記熱媒体を温める請求項１に記載の複合電池システム。
【請求項３】
前記温度調節装置は、放熱器及び、当該放熱器を通る前記熱媒体の流量を制御する流量調整弁を備えている請求項１又は請求項２に記載の複合電池システム。
【請求項４】
負荷に電力を供給するにあたって、前記燃料電池の出力を優先的に使用するとともに、必要に応じて、前記溶融塩電池の出力を使用し、かつ、出力の配分を管理する管理装置を備えた請求項１に記載の複合電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池から排出される水蒸気および空気の熱を、前記熱搬送路を流れる熱媒体に伝達する熱交換器を更に備える
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の複合電池システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の複合電池システムを搭載し、当該複合電池システムによって電動機を駆動する電気推進車両。
【請求項７】
前記電動機からの回生電力により前記溶融塩電池を充電する管理装置を備えた請求項６に記載の電気推進車両。
【請求項８】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の複合電池システムを搭載し、当該複合電池システムによって電動機を駆動する電気推進車両であって、前記熱媒体の熱を利用した車内の暖房装置を備えた電気推進車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池及び溶融塩電池を電源として用いた複合電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の分野においては、１９９７年にハイブリッド車（ＨＥＶ）の量産車が発売されて以来、現在では広く、ハイブリッド車が普及するに至っている。また、さらに、「究極のエコカー」として、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）が注目されている（非特許文献１参照。）。
現状のハイブリッド車は、内燃機関のエンジンの他、走行用の電動機と、電動機駆動用の電源として、二次電池からなるバッテリを搭載している。燃料電池自動車は、内燃機関は搭載せず、燃料電池で発電した電力で電動機を駆動する。この燃料電池自動車にも、二次電池が併用される。
【０００３】
一方、燃料電池は定置用途、家庭用途で既に使用されている。燃料電池は、水素と酸素との反応熱が排熱として生じるので、かかる排熱を有効に利用して、排熱による温水給湯を行うこともできる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−４４９７９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】平成２０年度特許技術動向調査報告書「電気推進車両技術」、平成２１年４月特許庁発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、温水給湯が必要な用途は限定されるので、今後、各種用途に使用される可能性のある燃料電池について、その排熱を有効に利用するシステムの構築が課題である。また、燃料電池は、定常動作温度でないと効率が低下し、充分に性能を引き出せない。従って、燃料電池の温度を保つ、という発想も必要である。
【０００７】
かかる課題に鑑み、本発明は、熱の効率的活用を実現する複合電池システム及び、これを搭載した電気推進車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の複合電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池の出力によって充電され、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、前記燃料電池と前記溶融塩電池との間で熱媒体を流動させ、熱の移動を生じさせる熱搬送路と、前記熱搬送路の途中に設けられ、前記熱媒体の温度を調節する温度調節装置とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の複合電池システム及び電気推進車両によれば、熱の効率的活用を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る複合電池システムを、主としてエネルギーの流れで見た構成図の一例である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る燃料電池の概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る複合電池システムを、主としてエネルギーの流れで見た構成図の一例である。
【図４】複合電池システムを搭載した燃料電池自動車を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る複合電池システムを、主としてエネルギーの流れで見た構成図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［１．実施形態の要旨］
実施形態に係る燃料電池システムは、その要旨としては、少なくとも以下に示す構成が含まれる。
（１）実施形態に係る複合電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池の出力によって充電され、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、前記燃料電池と前記溶融塩電池との間で熱媒体を流動させ、熱の移動を生じさせる熱搬送路と、前記熱搬送路の途中に設けられ、前記熱媒体の温度を調節する温度調節装置とを備えている。
【００１２】
上記の複合電池システムでは、燃料電池の排熱を、溶融塩電池の加熱・保温に利用することができる。また、熱媒体の温度を温度調節装置によって調節（加熱・保温・冷却）することにより、燃料電池及び溶融塩電池を、それぞれ安定的動作に適した適温に維持し、効率よく稼働させることができる。
【００１３】
（２）また、上記（１）の複合電池システムにおいて、温度調節装置は、例えば、ヒータを含み、溶融塩電池はヒータに出力を供給して熱媒体を温めるとともに、自己の反応熱で熱媒体を温めるものである。
この場合、熱媒体をヒータで加熱することにより、熱媒体の温度を所望の温度に加熱・保温することができる。また、溶融塩電池の反応熱を、熱媒体の加熱・保温に利用することができる。熱媒体自体にも熱容量があるので、熱媒体への蓄熱効果も得られる。
【００１４】
（３）また、上記（１）又は（２）の複合電池システムにおいて、温度調節装置は、例えば、放熱器及び、当該放熱器を通る前記熱媒体の流量を制御する流量調整弁を備えているものであってもよい。
この場合、熱媒体の温度が必要以上に高くなった場合に、熱媒体の温度を自在に下げることができる。
【００１５】
（４）また、上記（１）の複合電池システムにおいて、負荷に電力を供給するにあたって、燃料電池の出力を優先的に使用するとともに、必要に応じて、溶融塩電池の出力を使用し、かつ、出力の配分を管理する管理装置を備えていてもよい。
この場合、燃料電池を主に使用し、必要に応じて溶融塩電池でアシストすることにより、燃料電池の負荷を安定させることができる。燃料電池は、安定的な使用に適している。
【００１６】
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかの複合電池システムにおいて、燃料電池から排出される水蒸気および空気の熱を、熱搬送路を流れる熱媒体に伝達する熱交換器を更に備えていてもよい。
この場合、燃料電池から排出される水蒸気および空気の熱を、熱媒体の加熱に利用することができる。従って、ヒータから熱媒体へ伝達すべき熱量を低減することができるので、ヒータに加わる負荷の軽減を図ることができる。
【００１７】
（６）一方、実施形態の電気推進車両は、上記（１）〜（５）のいずれかの複合電池システムを搭載し、当該複合電池システムによって電動機を駆動する。
この場合、例えば電動機が走行用であれば、燃料電池を主に使用して走行し、必要に応じて溶融塩電池でアシストすることにより、燃料電池の負荷を安定させることができる。燃料電池は、安定的な使用に適している。
【００１８】
（７）また、上記（６）の電気推進車両において、電動機からの回生電力により溶融塩電池を充電する管理装置を設けてもよい。
この場合、回生電力を溶融塩電池に蓄えることができる。
【００１９】
（８）実施形態の電気推進車両は、上記（１）〜（５）のいずれかの複合電池システムを搭載し、当該複合電池システムによって電動機を駆動するものであって、熱媒体の熱を利用した車内の暖房装置を備えている。
この場合、内燃機関の無い電気推進車両でも、熱媒体の熱を利用して暖房を行うことができる。
【００２０】
［２．実施形態の詳細］
《第１実施形態》
図１は、本発明の第１実施形態に係る複合電池システムを、主としてエネルギーの流れで見た構成図の一例である。このような複合電池システムは、各種用途の電源として使用することができる。
図において、複合電池システム１００は、第１，第２の電源として２種類の電池すなわち、燃料電池１と、溶融塩電池２とを備えている。また、複合電池システム１００は、蓄電により第３の電源として使用できるキャパシタ３を備えている。
【００２１】
燃料電池１は、例えば固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）であり、水素タンク４から燃料ガス（Ｈ２）の供給を受けるとともに、外部から空気（Ｏ２）を取り込むことにより作動する。この燃料電池１の定常動作温度は８０〜１００℃である。なお、燃料電池１としては、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）に限定されるものではなく、例えば、中温型固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）であってもよい。ここで、中温型固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の場合、定常動作温度は、４００〜６００℃である。また、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）の場合、定常動作温度は、６００℃程度である。更に、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）の場合、定常動作温度は、２００℃程度である。
【００２２】
図２は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池１の概略断面図である。
燃料電池１は、発電部１１１と、第１流路１１２と、第２流路１１３とから構成される。ここで、第１流路１１２は、水素タンク４から供給される燃料ガスが流れる流路であり、発電部１１１の一面側に設けられている。また、第２流路１１３は、外部から供給される空気（Ｏ２）が流れる流路であり、発電部１１１の他面側に設けられている。
【００２３】
発電部１１１は、燃料極集電体１２１と、燃料極側触媒層１２２と、電解質層１２３と、空気極側触媒層１２４と、空気極集電体１２５と、を有する積層構造体である。
燃料極集電体１２１は、第１流路１１２側に設けられ、空気極集電体１２５は、第２流路１１３側に設けられている。また、燃料極集電体１２１および空気極集電体１２５からは、一対のリード線Ｃ１が引き出されており、当該リード線Ｃ１を通じて、バッテリマネジメントシステム９およびパワーディストリビューションシステム１０に電力が供給される。
【００２４】
ここで、燃料極集電体１２１は、第１流路１１２の内壁の一部を構成しており、第１流路１１２を流れる燃料ガスが、燃料極集電体１２１の表面に接触可能となっている。また、空気極集電体１２５も、第２流路１１３の内壁の一部を構成しており、第２流路１１３を流れる空気が、空気極集電体１２５の表面に接触可能となっている。
【００２５】
燃料極集電体１２１は、Ｎｉ等の金属材料から形成された多孔質金属体から構成さている。なお、燃料極集電体１２１は、表面がＮｉ−Ｓｎ合金層で覆われたものであってもよい。
燃料極側触媒層１２２は、例えば、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、イットリウム添加ジルコン酸バリウム等の酸化物から構成される。
電解質層１２３は、例えば、イットリウム添加ジルコン酸バリウム等の酸化物から構成される。
空気極側触媒層１２４は、例えば、ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物（ＬＳＣＦ）から構成される。
空気極集電体１２５は、Ｎｉ−Ｓｎ合金等の金属材料から形成された多孔質金属体から構成される。
【００２６】
キャパシタ３としては、例えば、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタが好適である。リチウムイオンキャパシタの方が、より多くの回生電力を蓄えることができる点から好ましい。また、電気二重層キャパシタの電解液としては、耐熱性の観点から、従来用いられている水溶液系の電解液や、有機溶媒系の電解液よりも、より熱的安定性の高い溶融塩系の電解液を用いたものの方が好ましい。
【００２７】
溶融塩電池２は、電解質として例えばＮａＦＳＡ（ナトリウム・ビスフルオロスルフォニルアミド）５６ｍｏｌ％と、ＫＦＳＡ（カリウム・ビスフルオロスルフォニルアミド）４４ｍｏｌ％との混合物を用いる。この混合物である溶融塩の融点は５７℃である。融点以上の温度では、溶融塩は溶融し、高濃度のイオンが溶解した電解液となる。また、この溶融塩は不燃性である。この溶融塩電池の動作温度領域は５７℃〜１９０℃であるが、安定的動作のためには、９０℃程度が望ましい。この温度は、燃料電池１の定常動作温度の範囲に入っている。溶融塩電池２は、熱暴走せず、発火しないので、水素を使う燃料電池１に対して安全な二次電池である。
【００２８】
なお、溶融塩としては、上記の他、ＮａＦＳＡと、ＬｉＦＳＡ、ＫＦＳＡ、ＲｂＦＳＡ又はＣｓＦＳＡとの混合物も好適である。また、有機カチオン等よりなる他の塩を混合する場合もあり、一般には、溶融塩は、（ａ）ＮａＦＳＡを含む混合物、（ｂ）ＮａＴＦＳＡを含む混合物、（ｃ）ＮａＦＴＡを含む混合物、が適する。また、（ａ）〜（ｃ）のうち２以上を混合することも可能である。これらの場合、各混合物の溶融塩は、比較的低融点となるので、少ない加熱で高濃度のイオンが溶解した状態を実現し、溶融塩電池を作動させることができる。なお、溶融塩電池は、用いる溶融塩の種類に応じて最適な動作温度領域が異なる。
【００２９】
燃料電池１及び溶融塩電池２はそれぞれ、本体の周りに外側ケース１ａ及び２ａが設けられていて、熱媒体（例えば水、セチルアルコール、油等）を流通させることができる。また、本体と外側ケース１ａ，２ａとの間の空間（熱媒体を満たす空間）は、熱媒体を流通・循環させる熱搬送路５，６と連通している。従って、外側ケース１ａ，２ａ内の空間は、熱搬送路５，６を介して、互いに連通している。また、熱媒体は、外側ケース１ａ，２ａ内の空間と、熱搬送路５，６とに満たされている。
【００３０】
熱搬送路５，６の途中には、熱媒体の温度を調節する温度調節装置７が設けられている。温度調節装置７は、熱搬送路５側にポンプ７１を備え、熱搬送路６側にヒータ７２及び放熱器７３を備えている。ヒータ７２及び放熱器７３にはそれぞれ、バイパスを構成するように、開度の調節が可能な流量調整弁７４及び７５が設けられている。ポンプ７１、ヒータ７２、放熱器７３、流量調整弁７４，７５は、駆動装置７６から給電され又は制御信号を受けて動作する。ポンプ７１が運転されると、熱媒体が圧送される（圧送方向はどちらでもよい。）。これにより、燃料電池１と溶融塩電池２との間で、温度調節装置７を介した熱媒体の循環経路が形成される。上記駆動装置７６には、燃料電池１、溶融塩電池２及びキャパシタ３のいずれからでも駆動電源を供給することができる。
【００３１】
上記のように、熱媒体をヒータ７２で加熱することにより、熱媒体の温度を所望の温度に加熱・保温することができる。また、溶融塩電池２の反応熱を、熱媒体の加熱・保温に利用することができる。熱媒体自体にも熱容量があるので、熱媒体への蓄熱効果も得られる。逆に、熱媒体の温度が必要以上に高くなった場合に、放熱器７３及び流量調整弁７５によって、熱媒体の温度を自在に下げることができる。
【００３２】
燃料電池１の出力は、バッテリマネジメントシステム（管理装置）９を介して、溶融塩電池２の充電用及び／又はキャパシタ３の充電用に、供給することができる。燃料電池１及び溶融塩電池２にはそれぞれ、熱媒体の温度を検知する温度センサ１ｓ及び２ｓが設けられており、それらの温度検知信号は、バッテリマネジメントシステム９に提供されている。また、バッテリマネジメントシステム９は、燃料電池１、溶融塩電池２及びキャパシタ３の発生する電圧を検知している。温度及び電圧の検知に基づいて、バッテリマネジメントシステム９は、温度調節装置７の駆動装置７６に駆動信号を与える。
なお、燃料電池１の出力電圧に基づいて溶融塩電池２又はキャパシタ３を充電するには、適切な充電電圧を得るためのＤＣ／ＤＣコンバータも必要な場合があるが、ここでは、かかる機能は例えばバッテリマネジメントシステム９に搭載されているものとする。
【００３３】
また、燃料電池１、溶融塩電池２及びキャパシタ３の出力は、パワーディストリビューションシステム１０により配分若しくは統合が決定され、その結果としての出力が、負荷１１に供給される。バッテリマネジメントシステム９と、パワーディストリビューションシステム１０とは、相互に情報交換している。なお、両システム９，１０は、互いに統合化することも可能である。
【００３４】
次に、上記のように構成された複合電池システムの動作について説明する。
［起動時：第１例］
まず、燃料電池１は運転停止し、溶融塩電池２は常温で電解質は固化している、という状態からの動作について説明する。
まず、燃料電池１が起動されるが、起動にはある程度の時間がかかる。キャパシタ３に電荷が充分に蓄積されている場合、温度調節装置７の駆動装置７６は、キャパシタ３の出力電圧を受けてポンプ７１及びヒータ７２を動作させる。これにより、熱媒体が流動し、燃料電池１と溶融塩電池２との間で循環する。このとき、流量調整弁７４は閉じて、熱媒体の全量がヒータ７２を通るようにする。また、流量調整弁７５は全開して、熱媒体がなるべく放熱器７３を通らないようにする。ヒータ７２で加熱された熱媒体は、燃料電池１及び溶融塩電池２間を循環する。これにより、燃料電池１では定常動作温度への到達が促進され、また、溶融塩電池２では、電解質が加熱される。
【００３５】
溶融塩電池２の電解質が融点以上になると、溶融塩電池２が始動する。以後、温度調節装置７の駆動装置７６は、溶融塩電池２の出力電圧を受けてポンプ７１及びヒータ７２を動作させることができる。一方で、燃料電池１は、定常動作温度に達する。
【００３６】
なお、キャパシタ３に充分な電荷が無い場合は、燃料電池１から出力電圧が取り出せる状態になってから、温度調節装置７の駆動装置７６は、燃料電池１の出力電圧を受けてポンプ７１及びヒータ７２を動作させる。これにより、熱媒体が流動し、燃料電池１と溶融塩電池２との間を循環する。その結果、溶融塩電池２では、電解質が加熱され、電解質が融点以上になると、溶融塩電池２が始動する。その一方で、燃料電池１は、定常動作温度に達する。
【００３７】
［起動時：第２例］
一方、燃料電池１は運転停止しているが、溶融塩電池２は溶融状態を保っている場合の動作について説明する。
この場合、燃料電池１を起動する一方で、温度調節装置７の駆動装置７６は、溶融塩電池２の出力電圧を受けてポンプ７１及びヒータ７２を動作させる。これにより、熱媒体が流動し、燃料電池１と溶融塩電池２との間で循環する。このとき、流量調整弁７４は閉じて、熱媒体の全量がヒータ７２を通るようにする。また、流量調整弁７５は全開して、熱媒体がなるべく放熱器７３を通らないようにする。ヒータ７２で加熱された熱媒体は、燃料電池１及び溶融塩電池２間を循環する。これにより、燃料電池１では定常動作温度への到達が促進され、また、溶融塩電池２も、安定動作に好ましい温度になる。
【００３８】
［定常状態］
燃料電池１が定常動作温度（８０〜１００℃）になり、溶融塩電池２が好適温度（９０℃程度）に達すると、複合電池システム１００は安定的な定常状態となる。定常状態では、燃料電池１の出力に基づいて、溶融塩電池２及びキャパシタ３の充電が可能となる。
また、以後、温度調節装置７への給電は、直接的には溶融塩電池２から行われる（間接的には燃料電池１から行われる。）。
【００３９】
温度調節装置７は、双方の電池１，２に適温（９０℃程度）が維持されるように、熱媒体の温度調節を行う。昇温は、ヒータ７２と、流量調整弁７４の調節とによって自在に行うことができる。また、降温は、放熱器７３と、流量調整弁７５の調節とによって自在に行うことができる。従って、燃料電池１の排熱、溶融塩電池２の反応熱、温度調節装置７による温度制御により、燃料電池１及び溶融塩電池２は共に、適温に維持される。
【００４０】
なお、気温が０度未満になる低温環境では、燃料電池１で水素と酸素の反応によって発生する水が、凍結する可能性があるが、熱媒体が燃料電池１の周りを流動することによって、このような凍結も防止することができる。
【００４１】
また、負荷１１に電力を供給するときは、パワーディストリビューションシステム１０により、燃料電池１の出力が優先的に使用され、不足する場合は、燃料電池１をアシストするように、溶融塩電池２又はキャパシタ３の出力が併用される。これにより、燃料電池１の負荷を安定させることができる。燃料電池１は、安定的な使用に適している。また、キャパシタ３は、溶融塩電池２と比較すると、短時間に大きな出力を提供することが得意なため、急な電力不足への対応にはキャパシタ３が好適である。緩やかな出力の増加に伴う持続的な電力不足には、溶融塩電池２が好適である。また、特に出力が不足する場合は、燃料電池１に、溶融塩電池２及びキャパシタ３を共に併用する。なお、放電により溶融塩電池２が失ったエネルギーは、その後、燃料電池１から補充される。また、放電によりキャパシタ３が失ったエネルギーは、その後、燃料電池１又は溶融塩電池２から補充される。
【００４２】
以上のように、上記の複合電池システム１００では、燃料電池１の排熱を、溶融塩電池２の加熱・保温に利用することができる。また、熱媒体の温度を温度調節装置７によって調節（加熱・保温・冷却）することにより、燃料電池１及び溶融塩電池２を、それぞれ安定的動作に適した適温に維持し、効率よく稼働させることができる。こうして、燃料電池１を用いた複合電池システム１００において、熱の効率的活用を実現することができる。
【００４３】
《第２実施形態》
図３は、本発明の第２実施形態に係る複合電池システムを、主としてエネルギーの流れで見た構成図の一例である。このような複合電池システムは、燃料電池自動車に搭載する複合電池システムとして好適である。
また、図４は、複合電池システム１００を搭載した燃料電池自動車２００を示す図である。まず、図４おいて、走行用のモータ２０１は、複合電池システム１００から駆動制御装置２０２を介して駆動される。複合電池システム１００は、燃料電池１、溶融塩電池２及びキャパシタ３を搭載し、燃料電池１には水素タンク４から水素が供給される。水素タンク４への水素の充填は、充填用のステーションで、行われる。
【００４４】
図３に戻り、図１との違いは、車が減速するときのモータ２０１からの回生電力がバッテリマネジメントシステム９に入力される点と、熱媒体の循環経路内に、暖房装置２７６及びそのバイパスの流量調整弁７７とが設けられている点とである。また、この場合の負荷１１は、駆動制御装置２０２を介したモータ２０１である。その他の構成は、図１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４５】
燃料電池自動車２００は、内燃機関という熱源がない。そこで、熱媒体の熱を空気と熱交換して暖房装置２７６とすることができる。暖房の加減は、流量調整弁７７の開度調節により、可能である。
また、バッテリマネジメントシステム９は、回生電力を、キャパシタ３に充電する。キャパシタ３は溶融塩電池２よりも、急速な充電に好適だからである。キャパシタ３が満充電であれば、バッテリマネジメントシステム９は、回生電力を溶融塩電池２に充電する。
【００４６】
《第３実施形態》
図５は、本発明の第３実施形態に係る複合電池システム３００を、主としてエネルギーの流れで見た構成図の一例である。
【００４７】
図１との違いは、燃料タンク３０４と、改質器３４１と、熱交換器３４２と、配管Ｌ１とを備える点である。配管Ｌ１は、燃料電池１から排出される水蒸気および空気を改質器３４１へ送るためのものである。その他の構成は、図１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４８】
燃料タンク３０４には、例えば、メタンガス等の燃料ガスを格納している。
なお、燃料タンク３０４に格納する燃料ガスとしては、メタンガスの他に、例えば、ジメチルエーテルやプロパンガスを採用してもよい。或いは、アンモニアガスや水素ガスを採用してもよい。ここで、燃料ガスとして水素ガスを採用する場合、改質器３４１は設ける必要がない。この場合、燃料電池１から排出される水蒸気および空気は、廃却されたり或いは他の用途（例えば燃料電池自動車の車内暖房用途）に使用されたりすることになる。
【００４９】
改質器３４１は、燃料タンク３０４から供給される燃料ガスに対して水蒸気改質を行うことにより、水素を取り出す。この改質器３４１は、例えば触媒からなる改質部（図示せず）とこの改質部を加熱するバーナー（図示せず）により構成される。
【００５０】
この改質器３４１では、燃料タンク３０４からメタンガス（ＣＨ４）が供給されるとともに、配管Ｌ１から水蒸気（Ｈ２Ｏ）が供給されることにより、例えば、下記式（１）に示すような水蒸気改質反応が生じている。
【数１】
2014150055.tif 000003
このように、水蒸気改質反応が生じることにより、水素（Ｈ２）と二酸化炭素（ＣＯ２）とが生成される。また、改質器３４１の内部には、水素と二酸化炭素とを分離する分離膜（図示せず）が設けられている。そして、改質器３４１は、その内部で発生し分離膜を透過できなかった二酸化炭素が外部へ排出されるよう構成されている。
【００５１】
熱交換器３４２は、熱搬送路６に設けられ、配管Ｌ１を通る水蒸気および空気の熱を、熱搬送路６を流れる熱媒体に伝達する。なお、熱交換器３４２は、例えば熱搬送路５に設けられていてもよい。この場合、熱交換器３４２は、水蒸気および空気の熱を、熱搬送路５を流れる熱媒体に伝達することができる。
【００５２】
この場合、燃料電池１から排出される水蒸気および空気の熱を、熱媒体の加熱に利用することができる。従って、ヒータ７２から熱媒体へ伝達すべき熱量を低減することができるので、ヒータ７２に加わる負荷の軽減を図ることができる。
【００５３】
《その他》
なお、上記各実施形態では、キャパシタ３を使用したが、回生電力を蓄えることの必要性が無く（又は少なく）、短期的な出力急増が無い（又は少ない）負荷であれば、キャパシタ３を省略することも可能である。
また、上記第２実施形態では、燃料電池自動車２００を示したが、その他、フォークリフトや作業車等の産業用車両、電動カート等、種々の電気推進車両に上記のような複合電池システム１００を電源として搭載することができる。なお、例えば産業用車両では、走行用の電動機だけでなく、荷役用、作業用等の電動機も搭載される場合があるので、上記の複合電池システム１００をこれらの電動機駆動用にも適用することができる。
【００５４】
［３．付記］
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５５】
１  燃料電池
１ａ、２ａ  外側ケース
１ｓ、２ｓ  温度センサ
２  溶融塩電池
３  キャパシタ
４  水素タンク
５，６  熱搬送路
７  温度調節装置
９  バッテリマネジメントシステム（管理装置）
１０  パワーディストリビューションシステム（管理装置）
１１  負荷
７１  ポンプ
７２  ヒータ
７３  放熱器
７４、７５，７７  流量調整弁
７６  駆動装置
１００，３００  複合電池システム
１１１  発電部
１１２  第１流路
１１３  第２流路
１２１  燃料極集電体
１２２  燃料極側触媒層
１２３  電解質層
１２４  空気極側触媒層
１２５  空気極集電体
２００  燃料電池自動車（電気推進車両）
２０１  モータ
２０２  駆動制御装置
２７６  暖房装置
３０４  燃料タンク
３４１  改質器
３４２  熱交換器
Ｃ１  リード線
Ｌ１  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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