JP2001023673A - Fuel cell system - Google Patents
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- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水素含有化合物か
ら得られる水素リッチな混合ガスから、水素ガスを選択
的に取り出して、燃料電池において酸素ガスと反応させ
て起電力を生じる燃料電池システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system for selectively extracting hydrogen gas from a hydrogen-rich mixed gas obtained from a hydrogen-containing compound and reacting it with oxygen gas in a fuel cell to generate an electromotive force. .
【0002】[0002]
【従来の技術およびその課題】燃料電池は、負極活物質
としての水素を、プラチナ(白金)などの触媒と接触さ
せて電子とプロトンに解離した後、電解質内を通過した
プロトンを、正極活物質としての酸素と反応させて水が
得られるという反応機構に基づいている。すなわち、燃
料電池では、負極側において水素から放出された電子の
移動により起電力が生じるようになされている。2. Description of the Related Art In a fuel cell, hydrogen as a negative electrode active material is brought into contact with a catalyst such as platinum (platinum) to dissociate it into electrons and protons. The reaction mechanism is based on a reaction mechanism in which water is obtained by reacting with oxygen. That is, in the fuel cell, an electromotive force is generated by the movement of electrons released from hydrogen on the negative electrode side.
【0003】このような原理に基づけば、化学的エネル
ギ変化を直接的に電気エネルギに変換できるため、他の
発電方式に比べて極めてエネルギ効率が高い。このこと
は、カルノーサイクルに基づく内燃機関に比べて燃料電
池はエネルギロスが少なく、内燃機関の代替手段である
電気自動車用のモータの電力源としても有用であること
を意味している。そして、燃料電池では、排気ガスが主
として水蒸気であり、内燃機関のように窒素化合物、炭
化水素、一酸化炭素といった有害ガスが排出されること
もないため、環境保護の観点からも燃料電池を電力源と
した電気自動車の実用化が望まれている。[0003] Based on such a principle, a chemical energy change can be directly converted into electric energy, so that the energy efficiency is extremely high as compared with other power generation methods. This means that the fuel cell has less energy loss than the internal combustion engine based on the Carnot cycle, and is useful as a power source for a motor for an electric vehicle, which is an alternative to the internal combustion engine. In a fuel cell, the exhaust gas is mainly water vapor, and harmful gases such as nitrogen compounds, hydrocarbons, and carbon monoxide are not emitted as in an internal combustion engine. Practical use of the electric vehicle as a source is desired.
【0004】通常、燃料電池は、単独で使用されること
はなく、燃料電池に水素ガスを供給する手段とともに燃
料電池システムを構築する。燃料電池に水素を供給する
手段としては、たとえばボンベに充填された水素を圧送
したり、水素含有化合物を改質して得られる水素ガスを
圧送する方法が挙げられる。ボンベに水素ガスを充填
し、これを水素源とする方法では、システムが比較的簡
便であるなどの利点が多い。その反面、水素の充填に高
圧かつ長時間を要する上、充填基地などのインフラ面で
も問題があり、このような問題が、燃料電池を電力源と
した電気自動車の実用化にとって、大きな障害となって
いる。このような観点からは、水素含有化合物を改質す
る方法を採用するのが得策である。水素含有化合物を改
質して水素を取り出す方法としては、たとえばメタノー
ルに水蒸気を接触させる方法やメタノールの一部を酸化
する方法(部分酸化法)が一般的である。[0004] Normally, a fuel cell is not used alone, but constitutes a fuel cell system together with means for supplying hydrogen gas to the fuel cell. As a means for supplying hydrogen to the fuel cell, for example, a method of pumping hydrogen filled in a cylinder or a method of pumping hydrogen gas obtained by reforming a hydrogen-containing compound can be mentioned. The method of filling a cylinder with hydrogen gas and using it as a hydrogen source has many advantages, such as a relatively simple system. On the other hand, filling hydrogen requires a high pressure and a long time, and there are also problems in the infrastructure such as a filling station, which poses a serious obstacle to the practical use of electric vehicles powered by fuel cells. ing. From such a viewpoint, it is advisable to adopt a method of reforming the hydrogen-containing compound. As a method of reforming the hydrogen-containing compound to take out hydrogen, for example, a method of bringing methanol into contact with steam or a method of partially oxidizing methanol (partial oxidation method) is generally used.
【0005】ところが、これらの方法では、二酸化炭素
とともに微量の一酸化炭素ガスが副生され、これらが混
在する混合ガスとして水素ガスが得られる。先にも述べ
たように、負極側の触媒としてプラチナ(Pt)が好適
に使用されるが、プラチナは、一酸化炭素ガスにより被
毒されて活性が徐々に低くなるという問題があるため、
一酸化炭素ガスを含んだ混合ガスの状態で水素ガスを燃
料電池に供給することは、プラチナの触媒寿命を縮める
こととなってしまう。このため、プラチナの被毒を防止
する目的で、触媒の存在下で混合ガス中の一酸化炭素ガ
スを二酸化炭素ガスに変成処理した後に、処理後の混合
ガスを燃料電池に供給する方法が講じられている。一般
的には、先に高温で一酸化炭素を酸化し、残存する一酸
化炭素をさらに低温で酸化する多段式の変成方式が採用
されている。However, in these methods, a trace amount of carbon monoxide gas is produced as a by-product together with carbon dioxide, and hydrogen gas is obtained as a mixed gas containing these gases. As described above, platinum (Pt) is preferably used as a catalyst on the negative electrode side. However, platinum has a problem that its activity is gradually reduced due to poisoning by carbon monoxide gas.
Supplying hydrogen gas to the fuel cell in the state of a mixed gas containing carbon monoxide gas shortens the catalyst life of platinum. For this reason, in order to prevent platinum poisoning, a method has been adopted in which after the carbon monoxide gas in the mixed gas is converted into carbon dioxide gas in the presence of a catalyst, the mixed gas after the treatment is supplied to the fuel cell. Have been. In general, a multi-stage metamorphic system in which carbon monoxide is first oxidized at a high temperature and the remaining carbon monoxide is oxidized at a lower temperature is employed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料電
池では、供給される水素ガスの全てが消費されるわけで
はないため、水素ガスを有効利用すべく、未反応ガスを
燃料電池にそのまま循環する方法も講じられている。と
ころが、循環された未反応ガス中の水素ガス濃度は、燃
料電池に供給する前よりも低くなっていることから、と
くに水素含有化合物を改質する方法のように、燃料電池
に供給される水素ガスの純度が低い場合には、循環する
ことにより水素ガス以外のガス、たとえば二酸化炭素が
濃縮されて効率が低下しつづけるという問題点があり、
技術的には成立しなかった。このため、燃料電池からの
未反応ガスは、改質装置に送られてくる水素含有化合物
や水を昇温するための加熱用の燃料などとして利用でき
るにすぎず、水素ガスのエネルギを有効に利用している
とはいえなかった。However, in a fuel cell, not all of the supplied hydrogen gas is consumed. Therefore, in order to make effective use of the hydrogen gas, a method of circulating the unreacted gas as it is to the fuel cell. Has also been taken. However, since the concentration of hydrogen gas in the circulated unreacted gas is lower than that before supply to the fuel cell, the hydrogen gas supplied to the fuel cell is particularly not unlike the method of reforming a hydrogen-containing compound. When the purity of the gas is low, there is a problem that gas other than hydrogen gas, for example, carbon dioxide is concentrated by circulating, and the efficiency is continuously reduced,
Technically it did not hold. Therefore, the unreacted gas from the fuel cell can only be used as a heating fuel for raising the temperature of the hydrogen-containing compound and water sent to the reformer, and the energy of the hydrogen gas is effectively used. We could not say that we used.
【0007】本発明は、上記した事情のもとで考え出さ
れたものであって、水素含有化合物を改質して得られる
混合ガスを燃料電池に供給するようになされた燃料電池
システムにおいて、燃料電池から排出される未反応ガス
を、燃料電池に適切に循環できるようにするとともに、
システム全体としてのエネルギ効率を悪化することな
く、燃料電池の触媒被毒を回避することをその課題とし
ている。The present invention was conceived under the circumstances described above, and is directed to a fuel cell system in which a mixed gas obtained by reforming a hydrogen-containing compound is supplied to a fuel cell. The unreacted gas discharged from the fuel cell can be appropriately circulated to the fuel cell,
It is an object of the present invention to avoid poisoning of the fuel cell catalyst without deteriorating the energy efficiency of the entire system.
【0008】[0008]
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本発明で
は、次の技術的手段を講じている。すなわち、本発明に
より提供される燃料電池システムは、水素含有化合物を
改質して水素リッチな混合ガスを得る改質装置と、水素
と酸素との反応により起電力を生じる燃料電池と、を備
えた燃料電池システムであって、上記改質装置と上記燃
料電池との間に、水素透過膜を有するとともに、上記改
質装置により得られた混合ガス中から、水素ガスを分離
して燃料ガスを得る水素分離装置を設けたことを特徴と
している。DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention takes the following technical means. That is, the fuel cell system provided by the present invention includes a reformer that reforms a hydrogen-containing compound to obtain a hydrogen-rich mixed gas, and a fuel cell that generates an electromotive force by a reaction between hydrogen and oxygen. A fuel cell system comprising a hydrogen permeable membrane between the reformer and the fuel cell, and separating a hydrogen gas from a mixed gas obtained by the reformer to separate the fuel gas. It is characterized in that a hydrogen separation device for obtaining the same is provided.
【0009】この燃料電池システムでは、改質装置によ
って得られた混合ガスを、水素透過膜を利用した水素分
離装置により高純度な水素ガスに分離した後に、燃料電
池に供給するようになされている。このため、燃料電池
には、水素ガスの純度が高い燃料ガスが供給されるか
ら、一定量の水素ガスが消費されて、燃料電池から排出
される未反応ガスであっても、水素ガス濃度を一定に保
つことができる。したがって、未反応ガスを、燃料電池
用の燃料ガスとして問題なく循環でき、水素ガスの利用
効率、とくにエネルギ変換効率を高めることができる。In this fuel cell system, the mixed gas obtained by the reformer is separated into high-purity hydrogen gas by a hydrogen separator using a hydrogen permeable membrane and then supplied to the fuel cell. . For this reason, a fuel gas having a high purity of hydrogen gas is supplied to the fuel cell, and a certain amount of hydrogen gas is consumed. Can be kept constant. Therefore, the unreacted gas can be circulated as a fuel gas for the fuel cell without any problem, and the utilization efficiency of hydrogen gas, particularly the energy conversion efficiency, can be improved.
【0010】ここで、改質原料となる水素含有化合物と
しては、有機化合物および無機化合物のいずれをも好適
に採用することができる。Here, as the hydrogen-containing compound serving as the reforming raw material, any of an organic compound and an inorganic compound can be suitably used.
【0011】有機化合物としては、炭化水素の他、炭化
水素を主成分とする天然ガスや石油、あるいは炭化水素
を母体とし、水素原子の一部を酸素官能基で置換した誘
導体、窒素官能基で置換した誘導体、あるいは硫黄官能
基で置換した誘導体などが挙げられる。酸素官能基で置
換した誘導体としては、アルコール、フェノール、アル
デヒド、カルボン酸、ケトン、エーテルなどが挙げら
れ、窒素官能基で置換した誘導体としては、ニトロ化合
物やアミンなどが挙げられ、硫黄官能基により置換した
誘導体としては、チオールやスルホン酸などが挙げられ
る。一方、無機化合物としては、炭酸、アンモニアやヒ
ドラジンなどが挙げられる。Examples of the organic compound include hydrocarbons, natural gas or petroleum containing hydrocarbons as a main component, or derivatives of hydrocarbons as base materials, in which some of the hydrogen atoms are replaced with oxygen functional groups, or nitrogen functional groups. A substituted derivative or a derivative substituted with a sulfur functional group is exemplified. Derivatives substituted with an oxygen functional group include alcohols, phenols, aldehydes, carboxylic acids, ketones, ethers, and the like, and derivatives substituted with a nitrogen functional group include nitro compounds and amines. Examples of the substituted derivative include thiol and sulfonic acid. On the other hand, examples of the inorganic compound include carbonic acid, ammonia, and hydrazine.
【0012】そして、システム全体のエネルギ効率を考
慮した場合、比較的に小さなエネルギ(低温)で改質で
きる化合物を採用するのが好ましく、また安全性の高さ
や工業的な供給安定性の良さ、取り扱いの容易さも要求
される。このため、改質原料としては、メタノール、ジ
メチルエーテル、プロパン、メタン、および天然ガスが
好適である。In consideration of the energy efficiency of the entire system, it is preferable to employ a compound which can be reformed with relatively small energy (low temperature), high safety, good industrial supply stability, and the like. Easy handling is also required. For this reason, methanol, dimethyl ether, propane, methane, and natural gas are preferred as reforming raw materials.
【0013】また、水素透過膜としては、たとえば金属
系のものの他、高分子系のものを挙げることができる。The hydrogen permeable membrane may be, for example, a polymer-based one in addition to a metal-based one.
【0014】金属系の水素透過膜としては、水素吸蔵性
の高い金属、たとえばパラジウムやパラジウム合金を利
用したものが挙げられる。これらの材料により構成され
る水素透過膜では、まず膜表面に水素分子が付着して2
つの水素原子に解離する。水素原子は、透過膜内に電子
を放出してプロトンとして透過膜内に吸収され、透過膜
内を水素分圧の低いほうに移動する。なお、水素分子以
外の成分は、プロトンとなって透過膜に吸蔵、透過され
ることはない。そして、移動により膜表面に達したプロ
トンは、透過膜から電子をもらって水素原子となってか
ら、再び水素分子となる。つまり、分離対象となる原料
側、すなわち水素分圧が高い側の水素分子は、水素分圧
の差によりプロトンとして膜内を移動して、水素分圧の
低い側に透過して分離され、原料中の他の成分は、透過
膜を透過できずに原料側に滞留したままとなる。Examples of the metal-based hydrogen permeable membrane include those utilizing a metal having a high hydrogen absorbing property, for example, palladium or a palladium alloy. In a hydrogen-permeable membrane made of these materials, hydrogen molecules first adhere to
Dissociates into two hydrogen atoms. The hydrogen atoms emit electrons into the permeable membrane and are absorbed as protons in the permeable membrane, and move to the lower hydrogen partial pressure in the permeable membrane. Note that components other than hydrogen molecules do not become protons and are not occluded or transmitted through the permeable membrane. Then, the protons that reach the membrane surface by the movement receive electrons from the permeable membrane and become hydrogen atoms, and then become hydrogen molecules again. In other words, the hydrogen molecules on the side of the raw material to be separated, that is, the side with the higher hydrogen partial pressure, move through the membrane as protons due to the difference in the hydrogen partial pressure, and permeate to the side with the lower hydrogen partial pressure to be separated. Other components therein cannot pass through the permeable membrane and remain on the raw material side.
【0015】ここで、パラジウム合金としては、種々の
公知なもの、たとえばパラジウムと、銀、金およびルテ
ニウムからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属
と、からなる合金が挙げられる。すなわち、パラジウム
と銀の合金(Pd−Ag合金)、パラジウムと銀および
金の合金(Pd−Ag−Au合金)、あるいはパラジウ
ムと銀、金およびルテニウムの合金(Pd−Ag−Au
−Ru合金)などが好適に使用される。このPd−Ag
合金としては、とくに銀の含有率が20〜30wt%の
ものが好ましく使用され、Pd−Ag−Au合金として
は、とくに銀の含有率が20〜30wt%、金の含有率
が5〜10wt%のものが好ましく使用され、Pd−A
g−Au−Ru合金としては、とくに銀の含有率が20
〜30wt%、金の含有率が5〜10wt%、ルテニウ
ムの含有率が1〜5wt%のものが好ましく使用され
る。Here, examples of the palladium alloy include various known alloys, for example, an alloy composed of palladium and at least one metal selected from the group consisting of silver, gold and ruthenium. That is, an alloy of palladium and silver (Pd-Ag alloy), an alloy of palladium and silver and gold (Pd-Ag-Au alloy), or an alloy of palladium and silver, gold and ruthenium (Pd-Ag-Au)
-Ru alloy) or the like is preferably used. This Pd-Ag
As the alloy, those having a silver content of 20 to 30 wt% are preferably used, and for the Pd-Ag-Au alloy, the silver content is particularly 20 to 30 wt% and the gold content is 5 to 10 wt%. Are preferably used, and Pd-A
The g-Au-Ru alloy has a silver content of especially 20%.
Those having a content of 3030 wt%, a gold content of 5-10 wt%, and a ruthenium content of 1-5 wt% are preferably used.
【0016】高分子系の水素透過膜としては、水素の高
透過性および高分離性を満足すべく、ガラス転移温度が
高く、剛直な無定型ポリマーであり、高次(立体)構造
的に水素分子程度の大きさの原子や分子を選択的に透過
させる空隙を有する高分子材料からなるものが好まし
い。たとえば、セルロースアセテート、ポリスルホン、
ポリイミド、あるいはポリアミドなどを用いたものが好
ましく、とくにポリイミドが好ましい。これらの高分子
系の水素透過膜では、膜を隔てた両側の圧力差により、
混合ガス中の水素分子のみが選択的に膜を透過し、分離
される。The polymer-based hydrogen permeable membrane is a rigid amorphous polymer having a high glass transition temperature and a high order (stereoscopic) structure in order to satisfy high hydrogen permeability and high separability. It is preferably made of a polymer material having a void for selectively transmitting atoms or molecules having a size of about a molecule. For example, cellulose acetate, polysulfone,
Those using polyimide or polyamide are preferable, and polyimide is particularly preferable. In these polymer-based hydrogen permeable membranes, the pressure difference between both sides of the membrane causes
Only hydrogen molecules in the mixed gas selectively permeate through the membrane and are separated.
【0017】なお、膜形態としては、金属系および高分
子系の水素透過膜ともに、平膜、中空糸、および管状膜
が挙げられる。The form of the membrane includes a flat membrane, a hollow fiber, and a tubular membrane for both the metal-based and polymer-based hydrogen permeable membranes.
【0018】そして、水素分離装置としては、たとえば
平膜を多孔質支持体とともにスパイラル化したもの、あ
るいは多数の管状膜または中空糸を束ねたものをチュー
ブ内に組み込んでモジュール化した構成などが挙げられ
る。Examples of the hydrogen separation apparatus include, for example, a structure in which a flat membrane is formed into a spiral shape together with a porous support, or a structure in which a number of tubular membranes or hollow fibers are bundled into a tube to form a module. Can be
【0019】改質装置における水素含有化合物の改質に
は、水素含有化合物を水蒸気に接触させて一酸化炭素と
水素に変化させる水蒸気改質法や、水素含有化合物の一
部を燃焼させて一酸化炭素と水素とを得る部分酸化法な
どが好適に採用される。もちろん、水蒸気改質法と部分
酸化法とを併用してもよい。For reforming the hydrogen-containing compound in the reformer, a steam-reforming method in which the hydrogen-containing compound is brought into contact with steam to change into carbon monoxide and hydrogen, or a method in which a part of the hydrogen-containing compound is burned. A partial oxidation method for obtaining carbon oxide and hydrogen is preferably employed. Of course, the steam reforming method and the partial oxidation method may be used in combination.
【0020】水蒸気改質法を利用する場合には、改質装
置は、たとえば水を加熱して蒸気化する水蒸気発生部
と、所定の燃料を燃焼させて上記水蒸気発生部を加熱す
る燃焼部と、上記水蒸気発生部により生じた水蒸気と上
記水素含有化合物とを反応させて水素リッチな混合ガス
を得る改質部と、を有した構成とされる。In the case of utilizing the steam reforming method, the reforming apparatus includes, for example, a steam generating section for heating water to be vaporized, and a combustion section for burning a predetermined fuel to heat the steam generating section. And a reforming section that reacts the steam generated by the steam generating section with the hydrogen-containing compound to obtain a hydrogen-rich mixed gas.
【0021】この構成においては、水素分離装置により
水素が分離された混合ガス(ブリードガス)を、燃焼部
の燃料として利用してもよい。改質装置においては、水
素ガスの他、一酸化炭素や二酸化炭素が生成されるか
ら、混合ガスから水素分離装置において水素を取り出せ
ば、一酸化炭素や二酸化炭素の他、未分離の水素ガスが
含まされたブリードガスが得られる。このため、ブリー
ドガスは、燃焼用燃料として有効に利用できるばかり
か、燃焼により、有毒な一酸化炭素が酸化されて、無毒
な二酸化炭素に変成されるといった利点も得られる。In this configuration, a mixed gas (bleed gas) from which hydrogen has been separated by the hydrogen separation device may be used as fuel for the combustion section. In the reforming unit, in addition to hydrogen gas, carbon monoxide and carbon dioxide are generated.If hydrogen is extracted from the mixed gas in the hydrogen separator, unseparated hydrogen gas in addition to carbon monoxide and carbon dioxide is generated. The contained bleed gas is obtained. Therefore, the bleed gas not only can be effectively used as a fuel for combustion, but also has an advantage that toxic carbon monoxide is oxidized by the combustion to be converted into non-toxic carbon dioxide.
【0022】本発明の燃料電池システムを構成する燃料
電池は、通常の電池と同様に正極部、負極部および電解
部を有しており、たとえばこれらが一対のプレートの間
に挟持された構成とされる。The fuel cell constituting the fuel cell system of the present invention has a positive electrode part, a negative electrode part, and an electrolytic part as in a normal cell. For example, the fuel cell has a configuration in which these are sandwiched between a pair of plates. Is done.
【0023】正極部および負極部は、たとえば触媒層お
よび集電体を含んだ構成、あるいは触媒層としての機能
と集電体としての機能の双方を併せ持ち、触媒層に相当
するものと集電体に相当するものを一体的に形成した構
成とされる。The positive electrode portion and the negative electrode portion have, for example, a structure including a catalyst layer and a current collector, or have both a function as a catalyst layer and a function as a current collector, and correspond to a catalyst layer and a current collector. Is integrally formed.
【0024】触媒層と集電体とを別体形成する構成にお
いては、触媒層は、たとえば多孔質担体に触媒を担持さ
せた構成としてもよく、また電解部が固体状の場合に
は、電解部の表面に直接的に塗布形成してもよい。In a configuration in which the catalyst layer and the current collector are formed separately, the catalyst layer may be configured, for example, such that a catalyst is supported on a porous carrier. It may be applied directly to the surface of the part.
【0025】前者の構成の触媒層は、たとえば炭素粒な
どの導体粒に触媒粉末を予め担持させたものを固めて多
孔質マトリクスすることにより、また炭素粒などの導体
粒を固めて多孔質マトリクスを形成した後に、この多孔
質マトリクスに触媒成分を含む溶液を含浸させて熱処理
して、マトリックスに触媒を担持させることにより形成
される。The catalyst layer having the former configuration is formed by solidifying a catalyst matrix in which catalyst powder is preliminarily supported on conductive particles such as carbon particles to form a porous matrix, or by solidifying conductive particles such as carbon particles to form a porous matrix. Is formed, the porous matrix is impregnated with a solution containing a catalyst component, heat-treated, and the catalyst is supported on the matrix.
【0026】後者の構成の触媒層は、たとえば触媒を担
持した担体としての炭素粉末を有機溶剤により、あるい
は触媒と炭素粉末との混合物を有機溶剤によりペースト
や懸濁液としたインクを、スクリーン印刷などの手法に
より電解部に塗布し、溶剤成分を蒸発させることによっ
て形成される。また、フッ素樹脂製などの撥水シート
に、スクリーン印刷・乾燥などの手法により触媒層とな
るべき炭素薄膜を形成した後に、これを電解部に熱転写
して触媒層を形成してもよい。The latter catalyst layer is formed by screen-printing an ink which is a paste or suspension of a carbon powder as a carrier supporting the catalyst with an organic solvent or a mixture of the catalyst and the carbon powder with an organic solvent. It is formed by applying to the electrolytic part by such a method as described above and evaporating the solvent component. Further, a carbon thin film to be a catalyst layer may be formed on a water-repellent sheet made of a fluororesin or the like by a method such as screen printing and drying, and then this may be thermally transferred to an electrolytic portion to form a catalyst layer.
【0027】なお、正極部の触媒層では、酸素ガスを水
素イオンと反応させる必要があることから、当該触媒層
を構成する触媒としては、たとえば白金が好適に採用さ
れる。一方、負極部の触媒層では、水素ガスを水素イオ
ンと電子に解離する必要があることから、当該触媒層を
構成する触媒としては、たとえば白金、ルテニウムなど
が採用される。Since it is necessary to react oxygen gas with hydrogen ions in the catalyst layer of the positive electrode portion, for example, platinum is preferably used as a catalyst constituting the catalyst layer. On the other hand, in the catalyst layer of the negative electrode portion, since it is necessary to dissociate hydrogen gas into hydrogen ions and electrons, for example, platinum, ruthenium or the like is employed as a catalyst constituting the catalyst layer.
【0028】また、触媒層と集電体とを別体形成する構
成においては、正極部の集電体は、酸素ガスを通過させ
てこれを正極部の触媒層にまで達するようにし、また正
極部の触媒層に電子を供給する機能を有する。一方、負
極部の集電体は、水素ガスを通過させてこれを負極部の
触媒層まで達するようし、また負極部の触媒層において
生じた電子を集める機能を有する。このため、集電体
は、適当な多孔度を持ち、かつ良好な電子導電体である
ことが要求される。もちろん、機械的強度に優れ、電解
質に侵されにくいことも要求される。このような要求を
充足する集電体の構成材料としては、炭素系素材(カー
ボンブラックなどの炭素粉末や炭素繊維など)が主とし
て使用される。この材料は、たとえば炭素が粉末の形態
の場合には、炭素粉末を固めて多孔質マトリクスとし、
また繊維の形態の場合には、布状として集電体を構成す
るのが好ましい。In the structure in which the catalyst layer and the current collector are formed separately, the current collector in the positive electrode portion allows oxygen gas to pass therethrough to reach the catalyst layer in the positive electrode portion. It has a function of supplying electrons to the catalyst layer of the part. On the other hand, the current collector of the negative electrode part has a function of passing hydrogen gas to reach the catalyst layer of the negative electrode part and collecting electrons generated in the catalyst layer of the negative electrode part. For this reason, the current collector is required to have an appropriate porosity and be a good electronic conductor. Of course, it is also required to have excellent mechanical strength and to be hardly affected by the electrolyte. As a constituent material of the current collector satisfying such a demand, a carbon-based material (carbon powder such as carbon black, carbon fiber, or the like) is mainly used. This material, for example, if the carbon is in powder form, solidifies the carbon powder into a porous matrix,
In the case of a fiber form, it is preferable to form the current collector as a cloth.
【0029】電解部は、水素イオンの移動を許容する電
解質を含み、この電解質としては、たとえば固体高分子
が用いられる。The electrolysis section contains an electrolyte that allows the transfer of hydrogen ions. As the electrolyte, for example, a solid polymer is used.
【0030】固体高分子は、たとえば膜状ないしシート
状に形成されて電解部を構成する。ポリスチレン系の陽
イオン交換膜、たとえばペルフルオロスルホン酸ポリマ
ーが好適に使用される。このポリマーは、水により湿潤
した場合にプロトン導電性を示すものであり、負極触媒
層において水素ガスの解離により生じたプロトン(水素
イオン)は、水和した状態で透過で電解部を通過し、正
極触媒層に移動するようになされている。The solid polymer is formed, for example, in the form of a film or a sheet to form an electrolytic portion. A polystyrene-based cation exchange membrane, for example, a perfluorosulfonic acid polymer is preferably used. This polymer exhibits proton conductivity when wetted with water, and protons (hydrogen ions) generated by dissociation of hydrogen gas in the negative electrode catalyst layer pass through the electrolytic portion by permeation in a hydrated state, It moves to the positive electrode catalyst layer.
【0031】電極部や電解部を挟持する一対のプレート
は、これらのプレートの間に電池として機能する領域を
規定し、また確保するために設けられるばかりか、たと
えば燃料ガス(水素ガス)や空気(酸素ガス)を供給す
るための溝部や貫通孔が形成されて、正極部や負極部に
燃料ガスや空気を供給する際に利用されるものである。
このため、高い導電性やガスシール性を有することはい
うまでもなく、電池として機能する部分の発熱に対応で
きるように耐熱性に優れ、また燃料ガスや空気に腐食さ
れにくく機械的強度が高く、しかも機械加工が容易であ
ることが要求されるため、たとえば高密度炭素材や炭素
材をフェノール樹脂で固めたものの他、各種の金属や合
金(チタン、ステンレス鋼やチタン合金など)を用いて
形成される。A pair of plates sandwiching the electrode portion and the electrolytic portion are provided not only to define and secure a region functioning as a battery between these plates, but also to provide, for example, fuel gas (hydrogen gas) or air. Grooves and through holes for supplying (oxygen gas) are formed and used when supplying fuel gas and air to the positive electrode portion and the negative electrode portion.
For this reason, it is needless to say that it has high conductivity and gas sealing properties, and has excellent heat resistance so that it can cope with heat generated in a portion functioning as a battery, and has high mechanical strength that is not easily corroded by fuel gas or air. In addition, since machining is required to be easy, for example, in addition to a high-density carbon material or a carbon material solidified with phenol resin, various metals and alloys (titanium, stainless steel, titanium alloy, etc.) are used. It is formed.
【0032】なお、本発明に係る燃料電池は、複数個を
直列的に積層して、燃料電池スタックとして使用するこ
ともでき、この燃料電池スタックでは、隣り合う燃料電
池どうしで同一のプレートを共用することもできる。こ
の場合、共用するプレートの一面側には、たとえば燃料
ガス(水素ガス)供給用の溝部が設けられ、他面側に
は、たとえば空気(酸素ガス)供給用の溝部が設けられ
る。また、各プレートの各々の燃料ガス供給用の溝部ど
うし、および空気供給用の溝部どうしを、各プレートに
設けられた貫通孔を介してそれぞれ連通させ、一カ所か
ら燃料ガスを供給すれば、全てのプレートの燃料ガス供
給用の溝部に燃料ガスが流通し、同様に、一カ所から空
気を供給すれば、全てのプレートの空気供給用の溝部に
空気が流通するように構成してもよい。さらに、共用す
るプレートを導体により構成するとともに、当該プレー
トを、一方の燃料電池の正極集電体および他方の燃料電
池の負極集電体の双方に導通するように構成してもよ
い。この構成では、他方の燃料電池の負極集電体に集め
られた電子が、共用するプレートを介して一方の燃料電
池の正極集電体に供給され、この電子が一方の燃料電池
の正極触媒層における水の生成反応に寄与することとな
る。The fuel cell according to the present invention can be used as a fuel cell stack by stacking a plurality of fuel cells in series. In this fuel cell stack, the same plate is shared between adjacent fuel cells. You can also. In this case, for example, a groove for supplying fuel gas (hydrogen gas) is provided on one side of the shared plate, and a groove for supplying air (oxygen gas) is provided on the other side. In addition, the fuel gas supply grooves of each plate and the air supply grooves communicate with each other through through holes provided in each plate, and if the fuel gas is supplied from one place, all The fuel gas may flow through the fuel gas supply grooves of the plates, and similarly, if air is supplied from one location, the air may flow through the air supply grooves of all the plates. Further, the common plate may be formed of a conductor, and the plate may be configured to conduct to both the positive electrode current collector of one fuel cell and the negative electrode current collector of the other fuel cell. In this configuration, the electrons collected in the negative electrode current collector of the other fuel cell are supplied to the positive electrode current collector of one fuel cell via a shared plate, and the electrons are collected by the positive electrode catalyst layer of the one fuel cell. Will contribute to the water production reaction.
【0033】本発明のその他の特徴および利点は、以下
に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。[0033] Other features and advantages of the invention will become more apparent from the detailed description that follows.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図1を参照して具体的に説明する。なお、図1は
燃料電池システムを表すフロー図である。また、本実施
形態では、改質原料となる水素含有化合物として、メタ
ノールが用いられた燃料電池システムについて説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. FIG. 1 is a flowchart showing a fuel cell system. In this embodiment, a fuel cell system using methanol as a hydrogen-containing compound as a reforming raw material will be described.
【0035】図1に示したように、燃料電池システム1
は、メタノールを改質して水素リッチな混合ガスを得る
改質装置2と、混合ガスから水素ガスを分離する水素分
離装置3と、水素ガスと酸素ガスとの反応により起電力
を得る燃料電池が直列的に集合した燃料電池スタック4
と、を備えて大略構成されている。As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1
Are a reformer 2 for reforming methanol to obtain a hydrogen-rich mixed gas, a hydrogen separator 3 for separating hydrogen gas from the mixed gas, and a fuel cell for obtaining an electromotive force by a reaction between hydrogen gas and oxygen gas. Fuel cell stack 4 in which is assembled in series
, And is roughly configured.
【0036】改質装置2では、たとえば水蒸気改質法や
部分酸化(燃焼)法により、メタノールが水素リッチな
混合ガスとされる。具体的には、改質装置2は、水蒸気
発生部20、改質部21、および燃焼部22を有してい
る。In the reformer 2, methanol is converted into a hydrogen-rich mixed gas by, for example, a steam reforming method or a partial oxidation (combustion) method. Specifically, the reforming apparatus 2 has a steam generating section 20, a reforming section 21, and a combustion section 22.
【0037】水蒸気発生部20には、水タンク5および
メタノールタンク6から、水およびメタノールが供給さ
れる。そして、水蒸気発生部20においては、燃焼部2
2によって加熱されて、水が蒸気化されるとともに、メ
タノールが改質に適した温度に昇温される。なお、燃焼
部22には、燃焼器(バーナ)もしくは燃焼触媒が設け
られており、メタノールタンク6からのメタノールと、
エアコンプレッサ7からの空気がそれぞれ供給されて燃
焼が起こる。また、後述する水素分離装置3において水
素が分離された混合ガス(ブリードガス)も同時に供給
されて燃焼部22における燃焼に利用される。Water and methanol are supplied to the steam generating section 20 from the water tank 5 and the methanol tank 6. Then, in the steam generation section 20, the combustion section 2
2 to evaporate water and raise the temperature of methanol to a temperature suitable for reforming. The combustor 22 is provided with a combustor (burner) or a combustion catalyst.
Air is supplied from the air compressor 7 and combustion occurs. Further, a mixed gas (bleed gas) from which hydrogen has been separated in the hydrogen separation device 3 described later is also supplied at the same time and used for combustion in the combustion unit 22.
【0038】改質部21は、水蒸気発生部20から水蒸
気およびメタノールが供給され、エアコンプレッサ7か
ら空気が供給される。この改質部21内には、たとえば
Cu−Zn触媒やPt系触媒などが、金網やハニカム担
体などに担持させた状態で充填されており、メタノール
が改質されて水素ガスが得られる。具体的には、水蒸気
とメタノールの反応である水蒸気改質反応 (下記反応式
(1))が主反応として起こり、また空気(酸素ガス)と
の反応である部分酸化反応 (下記反応式 (2))が競合し
て起こり、水素ガスが生成される。The reforming section 21 is supplied with steam and methanol from the steam generating section 20, and is supplied with air from the air compressor 7. The reforming section 21 is filled with, for example, a Cu—Zn catalyst or a Pt-based catalyst while being supported on a wire mesh, a honeycomb carrier, or the like, and methanol is reformed to obtain hydrogen gas. Specifically, a steam reforming reaction, which is a reaction between steam and methanol (reaction formula below)
(1)) occurs as a main reaction, and a partial oxidation reaction (reaction formula (2) below), which is a reaction with air (oxygen gas), competes to generate hydrogen gas.
【0039】[0039]
【化1】 Embedded image
【0040】これらの反応式 (1) および (2) から明
らかなように、水蒸気改質反応や部分酸化反応が起これ
ば、水素ガスと同時に、二酸化炭素が生成する。そし
て、酸化が不十分であれば、一酸化炭素も副生されてし
まうし、また供給されたメタノールの全てが改質される
わけではない。このように、改質部21においては、供
給されたメタノールが、一酸化炭素や二酸化炭素の他、
メタノールなどを含む水素リッチな混合ガスが得られ、
この混合ガスが水素分離装置3に供給される。As is apparent from the reaction formulas (1) and (2), if a steam reforming reaction or a partial oxidation reaction occurs, carbon dioxide is generated at the same time as hydrogen gas. If the oxidation is insufficient, carbon monoxide is also produced as a by-product, and not all of the supplied methanol is reformed. Thus, in the reforming section 21, the supplied methanol is not only carbon monoxide and carbon dioxide, but also
A hydrogen-rich mixed gas containing methanol and the like is obtained,
This mixed gas is supplied to the hydrogen separation device 3.
【0041】水素分離装置3は、水素透過膜を利用して
極めて水素濃度の高い燃料ガスが得る装置である。水素
分離装置3は、たとえば平膜状の水素透過膜を多孔質支
持体とともにスパイラル化したものや、複数の管状膜な
いし中空糸を束ねたものをチューブ内に組み込んでモジ
ュール化した構成とされる。なお、水素透過膜として
は、パラジウム合金製などの金属系のものの他、ポリイ
ミド樹脂製などの高分子系のものが挙げられる。The hydrogen separation device 3 is a device for obtaining a fuel gas having an extremely high hydrogen concentration using a hydrogen permeable membrane. The hydrogen separator 3 has a configuration in which, for example, a flat membrane-shaped hydrogen permeable membrane is formed into a spiral with a porous support, or a bundle of a plurality of tubular membranes or hollow fibers is incorporated in a tube to form a module. . The hydrogen permeable film may be a metal-based material such as a palladium alloy or a polymer-based material such as a polyimide resin.
【0042】ここで、パラジウム合金膜を用いた水素分
離装置3の代表的な構成を図2(a)および(b)に、
固体高分子中空糸膜を用いた水素分離装置3の代表的な
構成を図3(a)および(b)にそれぞれ示す。Here, a typical configuration of the hydrogen separator 3 using a palladium alloy membrane is shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
3 (a) and 3 (b) show typical configurations of the hydrogen separation device 3 using the solid polymer hollow fiber membrane.
【0043】図2に示した水素分離装置3では、第1チ
ューブ30a内に第2チューブ33aが収容され、この
第2チューブ33a内に、複数のパラジウム合金管31
aが収容された構成となっている。第1チューブ30a
には、混合ガスを供給する供給口34aが設けられてお
り、第2チューブ33aには、ブリードガスを排出する
ための第1排気口35aが設けられている。各パラジウ
ム合金管31aは、一端部が閉塞されているとともに、
他端部が開放して空間室36aに通じている。この空間
室36aには、水素ガスを外部に排出するための第2排
気口37aが設けられている。In the hydrogen separator 3 shown in FIG. 2, a second tube 33a is accommodated in a first tube 30a, and a plurality of palladium alloy tubes 31 are accommodated in the second tube 33a.
a is accommodated. First tube 30a
Is provided with a supply port 34a for supplying a mixed gas, and the second tube 33a is provided with a first exhaust port 35a for discharging a bleed gas. Each palladium alloy tube 31a has one end closed,
The other end is open and communicates with the space 36a. The space 36a is provided with a second exhaust port 37a for discharging hydrogen gas to the outside.
【0044】この構成では、図2(a)から明らかなよ
うに、供給口34aから供給された水素ガスが第2チュ
ーブ33a内に至り、混合ガス中の水素ガスのみが選択
的にパラジウム合金管31a内部に達し、その他のガス
成分は第2チューブ33aの第1排気口35aからブリ
ードガスとして排出される。図2(b)から明らかなよ
うに、パラジウム合金管31aの表面には、水素分子が
吸着し、これがイオン化された状態でパラジウム合金膜
内を通過して、より水素分圧の低いパラジウム合金管3
1a内部に達する。そして、水素分子となって、第2排
気口37aから排出される。一方、一酸化炭素や二酸化
炭素などの他の成分は、パラジウム合金膜を通過するこ
とができないから、第1排気口35aから排出される。In this configuration, as is apparent from FIG. 2A, the hydrogen gas supplied from the supply port 34a reaches the second tube 33a, and only the hydrogen gas in the mixed gas selectively passes through the palladium alloy tube. The other gas components reach the inside of the first tube 31a and are discharged as bleed gas from the first exhaust port 35a of the second tube 33a. As is clear from FIG. 2 (b), hydrogen molecules are adsorbed on the surface of the palladium alloy tube 31a, pass through the palladium alloy film in an ionized state, and have a lower hydrogen partial pressure. 3
1a. Then, they become hydrogen molecules and are discharged from the second exhaust port 37a. On the other hand, other components such as carbon monoxide and carbon dioxide cannot pass through the palladium alloy membrane, and are discharged from the first exhaust port 35a.
【0045】図3に示した水素分離装置3では、チュー
ブ30b内に、複数のポリイミド中空糸31bが収容さ
れた構成となっている。チューブ30bには、混合ガス
を供給する供給口34b、ブリードガスを排出するため
の第1排気口35b、および水素ガスを排出するための
第2排気口37bがそれぞれ設けられている。各ポリイ
ミド中空糸32bは、一端部が閉塞されているととも
に、他端部が開放されて空間室36bに通じている。こ
の空間室36bは、第2排気口37bに連通している。The hydrogen separator 3 shown in FIG. 3 has a structure in which a plurality of polyimide hollow fibers 31b are accommodated in a tube 30b. The tube 30b is provided with a supply port 34b for supplying the mixed gas, a first exhaust port 35b for discharging the bleed gas, and a second exhaust port 37b for discharging the hydrogen gas. One end of each polyimide hollow fiber 32b is closed, and the other end is open and communicates with the space 36b. This space chamber 36b communicates with the second exhaust port 37b.
【0046】この構成では、図3(a)から明らかなよ
うに、供給口34bから供給された水素ガスがチューブ
30b内に至り、混合ガス中の各成分が各ポリイミド中
空糸31bと接触する。このとき、分子径の大きな一酸
化炭素や二酸化炭素などは、ポリイミド中空糸31bを
通過することができないから、チューブ30bの第1排
気口35bからブリードガスとして排出される。図2
(b)から明らかなように、ポリイミド中空糸31bと
接触する水素分子は、その分子径が小さいことからポリ
イミド中空糸31bを通過して、ポリイミド中空糸31
bの内部に達する。このようにして選択的に分離された
水素ガスは、第2排気口37bから排出される。In this configuration, as is apparent from FIG. 3A, the hydrogen gas supplied from the supply port 34b reaches the inside of the tube 30b, and each component in the mixed gas comes into contact with each polyimide hollow fiber 31b. At this time, since carbon monoxide, carbon dioxide, and the like having a large molecular diameter cannot pass through the polyimide hollow fiber 31b, they are discharged as bleed gas from the first exhaust port 35b of the tube 30b. FIG.
As apparent from (b), the hydrogen molecules that come into contact with the polyimide hollow fibers 31b pass through the polyimide hollow fibers 31b because of their small molecular diameters, and the polyimide hollow fibers 31b.
reaches the inside of b. The hydrogen gas thus selectively separated is discharged from the second exhaust port 37b.
【0047】このように、水素透過膜を利用した水素分
離装置3では、水素分子が極めて選択性高く分離される
ことから、水素分離装置3から得られる燃料ガスは、水
素ガス純度が極めて高い。このようにして得られた燃料
ガスは、燃料電池スタック4に供給され、一方、水素ガ
スが分離されたブリードガスは、改質装置2の燃焼部2
2に供給される。As described above, in the hydrogen separator 3 using the hydrogen permeable membrane, the hydrogen molecules are separated with extremely high selectivity. Therefore, the fuel gas obtained from the hydrogen separator 3 has extremely high hydrogen gas purity. The fuel gas thus obtained is supplied to the fuel cell stack 4, while the bleed gas from which the hydrogen gas has been separated is supplied to the combustion section 2 of the reformer 2.
2 is supplied.
【0048】燃料電池スタック4は、図面上には明確に
表されていないが、複数の燃料電池を直列的に積層した
ものである。各燃料電池は、正極部、負極部および電解
部を有し、負極部には、水素分離装置3から燃料ガスが
供給され、正極部にはコンプレッサ7からの空気が供給
される。負極部では、燃料ガス中の水素ガスが水素イオ
ンと電子に解離され (下記反応式 (3))、正極部では、
空気中の酸素ガスが電子および電解部を移動してきた水
素イオンと反応して水が生成される (下記反応式
(4))。The fuel cell stack 4 is formed by stacking a plurality of fuel cells in series, although not clearly shown in the drawing. Each fuel cell has a positive electrode part, a negative electrode part, and an electrolytic part. Fuel gas is supplied from the hydrogen separator 3 to the negative electrode part, and air from the compressor 7 is supplied to the positive electrode part. At the negative electrode, hydrogen gas in the fuel gas is dissociated into hydrogen ions and electrons (reaction formula (3) below).
Oxygen gas in the air reacts with the electrons and the hydrogen ions moving through the electrolysis part to produce water (reaction formula below)
(4)).
【0049】[0049]
【化2】 Embedded image
【0050】負極部において生成した水は、燃料電池ス
タック4から排出される空気とともに、水回収装置8に
送られた後に水タンク5に蓄えられる。一方、燃料電池
スタック4自体に供給される燃料ガスの水素ガス純度が
極めて高いことから、燃料電池スタック4から排出され
る未反応ガスの水素ガスの純度も高い。このため、燃料
電池スタック4からの未反応ガスは、燃料電池スタック
4に循環利用される。The water generated in the negative electrode section is sent to a water recovery device 8 together with air discharged from the fuel cell stack 4 and then stored in a water tank 5. On the other hand, since the purity of the hydrogen gas of the fuel gas supplied to the fuel cell stack 4 itself is extremely high, the purity of the hydrogen gas of the unreacted gas discharged from the fuel cell stack 4 is also high. Therefore, the unreacted gas from the fuel cell stack 4 is circulated and used for the fuel cell stack 4.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の燃料電
池システムは、燃料電池(スタック)に供給される燃料
ガスの純度が高いことから、燃料電池からの未反応ガス
を問題なく循環利用することができる。このため、燃料
ガスの利用効率、とくに水素ガスのエネルギ変換効率が
高くなる。また、燃料電池(スタック)には、水素ガス
の純度が高い燃料ガスが供給されることから、燃料電池
での触媒被毒の問題を適切に回避することができる。As described above, in the fuel cell system of the present invention, since the purity of the fuel gas supplied to the fuel cell (stack) is high, the unreacted gas from the fuel cell can be recycled without any problem. can do. For this reason, the utilization efficiency of the fuel gas, in particular, the energy conversion efficiency of the hydrogen gas is increased. Further, since the fuel cell (stack) is supplied with fuel gas having a high purity of hydrogen gas, the problem of catalyst poisoning in the fuel cell can be appropriately avoided.
【図1】燃料電池システムを表すフロー図である。FIG. 1 is a flowchart illustrating a fuel cell system.
【図2】(a)は、パラジウム合金膜を用いた水素分離
装置の代表的な構成を表す断面図であり、(b)は、そ
の要部拡大図である。FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a typical configuration of a hydrogen separation device using a palladium alloy membrane, and FIG. 2B is an enlarged view of a main part thereof.
【図3】(a)は、固体高分子中空糸膜を用いた水素分
離装置の代表的な構成を表す断面図であり、(b)は、
その要部拡大図である。FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a typical configuration of a hydrogen separation device using a solid polymer hollow fiber membrane, and FIG.
It is the principal part enlarged view.
1 燃料電池システム 2 改質装置 3 水素分離装置 4 燃料電池スタック Reference Signs List 1 fuel cell system 2 reformer 3 hydrogen separator 4 fuel cell stack
Claims (8)
混合ガスを得る改質装置と、水素と酸素との反応により
起電力を生じる燃料電池と、を備えた燃料電池システム
であって、 上記改質装置と上記燃料電池との間に、水素透過膜を有
するとともに、上記改質装置により得られた混合ガス中
から、水素ガスを分離して燃料ガスを得る水素分離装置
を設けたことを特徴とする、燃料電池システム。1. A fuel cell system comprising: a reformer for reforming a hydrogen-containing compound to obtain a hydrogen-rich mixed gas; and a fuel cell that generates an electromotive force by a reaction between hydrogen and oxygen, A hydrogen separation device having a hydrogen permeable membrane between the reforming device and the fuel cell and separating the hydrogen gas from the mixed gas obtained by the reforming device to obtain a fuel gas; A fuel cell system, characterized by:
を、上記燃料電池の燃料ガスとして循環するように構成
されている、請求項1に記載の燃料電池システム。2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the unreacted gas discharged from the fuel cell is circulated as fuel gas of the fuel cell.
メチルエーテル、プロパン、および天然ガスの中から選
ばれる、請求項1または2に記載の燃料電池システム。3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the hydrogen-containing compound is selected from methanol, dimethyl ether, propane, and natural gas.
ある、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の燃料電
池システム。4. The fuel cell system according to claim 1, wherein said hydrogen permeable membrane is a palladium alloy membrane.
と、銀、金およびルテニウムから選ばれる少なくとも1
つの金属と、の合金からなる、請求項4に記載の燃料電
池システム。5. The palladium alloy film according to claim 1, wherein said palladium alloy film is at least one selected from palladium, silver, gold and ruthenium.
The fuel cell system according to claim 4, comprising an alloy of two metals.
ある、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の燃料電
池システム。6. The fuel cell system according to claim 1, wherein the hydrogen permeable membrane is a solid polymer hollow fiber.
である、請求項6に記載の燃料電池システム。7. The fuel cell system according to claim 6, wherein the solid polymer hollow fiber is made of polyimide.
る水蒸気発生部と、所定の燃料を燃焼させて上記水蒸気
発生部を加熱する燃焼部と、上記水蒸気発生部により生
じた水蒸気と上記水素含有化合物とを反応させて水素リ
ッチな混合ガスを得る改質部と、を有しており、 上記水素分離装置により水素が分離された混合ガスを、
上記燃焼部の燃料として利用する、請求項1ないし7の
いずれか1つに記載の燃料電池システム。8. The steam reforming apparatus according to claim 1, wherein the reformer comprises: a steam generator for heating water to be vaporized; a combustion unit for burning a predetermined fuel to heat the steam generator; and a steam generated by the steam generator. And a reforming section for reacting the hydrogen-containing compound with the hydrogen-containing compound to obtain a hydrogen-rich mixed gas. The mixed gas from which hydrogen has been separated by the hydrogen separation device,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein the fuel cell system is used as fuel in the combustion unit.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040427 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040907 |