(57)【要約】【課題】十分な食料を用意できない場合に、燃料電池を利用して、タンパク質やデンプンなどの栄養素を含むユーグレナを供給する。【解決手段】ユーグレナ培養システムは、燃料電池と、ユーグレナを培養する培養装置と、燃料電池の発電に伴う生成水を培養装置に供給する生成水供給部と、を備える。【選択図】図１
2020036542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーグレナ培養システムであって、
燃料電池と、
ユーグレナを培養する培養装置と、
前記燃料電池の発電に伴う生成水を前記培養装置に供給する生成水供給部と、
を備える、ユーグレナ培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ユーグレナの培養に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、災害時に、燃料電池の発電により生成される生成水を飲料水および生活用水等に利用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５９６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、災害時には十分な食料を用意できないことがあり、飲料水だけでは不十分な場合が想定される。飲料水に加えて、タンパク質やデンプンなどの栄養素が供給できれば、たとえ必要なカロリーをまかなえないとしても、救助を待つことができる期間を延ばすことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本開示の一形態によれば、ユーグレナ培養システムが提供される。このユーグレナ培養システムは、燃料電池と、ユーグレナを培養する培養装置と、前記燃料電池の発電に伴う生成水を前記培養装置に供給する生成水供給部と、を備える。
この形態のユーグレナ培養システムによれば、燃料電池と、ユーグレナを培養する培養装置と、燃料電池の発電に伴う生成水を培養装置に供給する生成水供給部と、を備えるので、燃料電池の生成水を利用して、タンパク質やデンプンなどの栄養素を含むユーグレナを培養できる。したがって、災害時等に十分な食料を用意できない場合に、生存できる期間を延ばすことができる。また、燃料電池の生成水は、純水、あるいは、純水に近い水である。したがって、生成水を培養装置に供給する際に、雑菌および他の微生物等が培養装置内に流入することを抑制でき、他の微生物によりユーグレナの培養が阻害されること抑制できる。
【０００７】
本開示は、種々の実施形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池システム、ユーグレナの培養方法等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ユーグレナ培養システムの概略構成を示す説明図。
【図２】燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図３】培養装置の概略構成を示す説明図。
【図４】ユーグレナ培養処理の処理手順を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態における燃料電池システムの構成を示す概略図。
【図６】第３実施形態における燃料電池システムの構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．ユーグレナ培養システムの構成：
図１は、本開示の一実施形態におけるユーグレナ培養システム５００の概略構成を示す説明図である。ユーグレナ培養システム５００は、反応ガスとして空気および水素ガスの供給を受けて発電する燃料電池１０と、ユーグレナ培養装置（以下、「培養装置」と呼ぶ）２００とを備える。ユーグレナ培養システム５００は、洞窟、無人島、宇宙船、被災地等の食料確保が容易ではない地において、燃料電池１０の発電した電力を培養装置２００に供給するとともに、燃料電池１０の発電に伴う生成水を培養装置２００に供給することによって、ユーグレナを培養する。ユーグレナ培養システム５００の使用者は、培養されたユーグレナを食することで、長期間生存し得る。上述の燃料電池１０および培養装置２００は、いずれも後述の燃料電池システム１００に接続されている。
【００１０】
Ａ２．燃料電池システムの構成：
図２は、燃料電池システム１００の構成を示す概略図である。本実施形態において、燃料電池システム１００は、培養装置２００とともに、太陽光が届かない洞窟内に載置され、培養装置２００や、培養装置２００を照射する照明装置８４の電力源となる電力を出力する。燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、酸化剤ガス供給排出部３０と、燃料ガス供給排出部５０と、制御装置２０とを備える。燃料電池システム１００は、さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０と、二次電池８２とを備える。
【００１１】
燃料電池１０は、反応ガスとして水素ガスおよび空気の供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池である。燃料電池１０は、複数のセル１１が積層されたスタック構造を有する。図示は省略するが、各セル１１は、電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体と、膜電極接合体を挟持する一対のガス拡散層および一対のセパレータとを有する。燃料電池１０によって発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０を介して二次電池８２、負荷８３、および照明装置８４に供給される。
【００１２】
二次電池８２は、燃料電池１０により発電された電力を蓄電し、燃料電池１０とともに燃料電池システム１００における電力の供給源として機能する。二次電池８２の電力は、培養装置２００、照明装置８４、後述のエアコンプレッサ３３、水素ポンプ６６、および各種弁に、供給される。本実施形態において、二次電池８２は、充放電可能なリチウムイオン電池によって構成されている。なお、二次電池８２は、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等の他の任意の種類の電池により構成されてもよい。
【００１３】
酸化剤ガス供給排出部３０は、酸化剤ガスとしての空気を外気から取り入れて燃料電池１０に供給すると共に、酸化オフガスを燃料電池１０から外部へと排出する。酸化剤ガス供給排出部３０は、酸化剤ガス配管３１と、エアフローメータ３２と、エアコンプレッサ３３と、第１開閉弁３４と、第１圧力計３５と、酸化オフガス配管４１と、第１調圧弁４２とを備える。
【００１４】
酸化剤ガス配管３１は、燃料電池１０の内部に形成された酸化剤ガス供給マニホールドと連通し、外部から取り込んだ空気を燃料電池１０に供給する。エアフローメータ３２は、酸化剤ガス配管３１に設けられ、取り込んだ空気の流量を測定する。エアコンプレッサ３３は、エアフローメータ３２と酸化オフガス配管４１との接続部位との間に設けられ、制御装置２０からの制御信号に応じて、外気から取り入れた空気を圧縮して酸素を燃料電池１０に供給する。第１開閉弁３４は、エアコンプレッサ３３と燃料電池１０との間に設けられ、エアコンプレッサ３３から燃料電池１０への空気の供給の実行および停止を行う。第１圧力計３５は、燃料電池１０の酸化剤ガス入口の圧力を測定し、制御装置２０に送信する。
【００１５】
酸化オフガス配管４１は、燃料電池１０の内部に形成された酸化オフガス排出マニホールドと連通する。酸化オフガス配管４１は、各セル１１から排出される酸化オフガスを燃料電池システム１００の外部へと排出する。酸化オフガスには、空気の他に、燃料電池１０の発電により生じた生成水が含まれる。第１調圧弁４２は、制御装置２０からの制御信号に応じて、酸化オフガス配管４１における酸化オフガスの圧力を調整する。
【００１６】
燃料ガス供給排出部５０は、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池１０に供給すると共に、燃料オフガスを燃料電池１０から外部へと排出する。燃料ガス供給排出部５０は、燃料ガス配管５１と、水素ガスタンク５２と、第２開閉弁５３と、第２調圧弁５４と、インジェクタ５５と、第２圧力計５６と、燃料オフガス配管６１と、第１気液分離器６２と、排気排水弁６３と、接続配管６４と、循環配管６５と、水素ポンプ６６とを備える。
【００１７】
燃料ガス配管５１は、水素ガスタンク５２と燃料電池１０とを接続し、水素ガスタンク５２内の水素ガスおよび水素ポンプ６６から送られる余剰水素ガスを燃料電池１０に供給する。第２開閉弁５３、第２調圧弁５４、インジェクタ５５、および第２圧力計５６は、この順序で水素ガスタンク５２から燃料電池１０に向かって燃料ガス配管５１に配置されている。
【００１８】
第２開閉弁５３は、制御装置２０からの制御信号に応じて開閉し、水素ガスタンク５２からインジェクタ５５への水素ガスの流入を制御する。燃料電池システム１００の停止時には第２開閉弁５３は閉じられる。第２調圧弁５４は、制御装置２０からの制御信号に応じて、インジェクタ５５に供給する水素ガスの圧力を所定の圧力に調整する。インジェクタ５５は、制御装置２０からの制御信号に応じて、制御装置２０が設定した駆動周期および開閉時間に応じて弁を開閉することにより、水素ガスを燃料電池１０に供給すると共にその供給量を調整する。第２圧力計５６は、燃料電池１０の水素ガス入口の圧力を測定し、制御装置２０に送信する。
【００１９】
燃料オフガス配管６１は、燃料電池１０の内部に形成された燃料オフガス排出マニホールドと第１気液分離器６２とを接続する。燃料オフガス配管６１は、燃料電池１０から燃料オフガスを排出するための流路である。燃料オフガスには、発電反応に用いられなかった水素ガスや窒素ガス、燃料電池１０の発電により生じた生成水が含まれる。燃料オフガス配管６１は、燃料オフガスを第１気液分離器６２へと誘導する。
【００２０】
第１気液分離器６２は、燃料オフガス配管６１と循環配管６５との間に接続されている。第１気液分離器６２は、燃料オフガス配管６１内の燃料オフガスに含まれる水素ガスと水とを分離し、水素ガスを含むガスを循環配管６５へ流入させる。
【００２１】
排気排水弁６３は、第１気液分離器６２の下部に設けられた開閉弁である。排気排水弁６３は、制御装置２０からの制御信号に応じて開閉し、第１気液分離器６２により分離された水および燃料オフガスに含まれている窒素ガス等の不純物ガスを接続配管６４へ排出する。
【００２２】
接続配管６４は、排気排水弁６３の下部と、酸化オフガス配管４１とを接続する。接続配管６４は、酸化オフガス配管４１と連通する。接続配管６４は、排気排水弁６３から排出された水および燃料オフガスを酸化オフガス配管４１へ排出する。
【００２３】
循環配管６５は、インジェクタ５５よりも下流側において燃料ガス配管５１と接続している。循環配管６５には、制御装置２０からの制御信号に応じて駆動される水素ポンプ６６が配置されている。水素ポンプ６６は、第１気液分離器６２において分離されたガス（水素ガスを含むガス）を燃料ガス配管５１に送り出す。燃料電池システム１００では、燃料オフガスに含まれる水素ガスを含むガスを循環させて、再び燃料電池１０に供給することにより、水素ガスの利用効率を向上させている。
【００２４】
酸化オフガス配管４１における接続配管６４との接続部位よりも下流側に、第２気液分離器４３が設けられている。第２気液分離器４３は、酸化オフガス配管４１を流れる酸化オフガスおよび燃料オフガスと、両オフガスに含まれる生成水と、を分離する。第２気液分離器４３によって生成水と分離された酸化オフガスおよび燃料オフガスは、排気排水配管４５を介して燃料電池システム１００の外部（大気）へ排出される。他方、第２気液分離器４３によって酸化オフガスおよび燃料オフガスと分離された生成水は、第３開閉弁４４を介して生成水流路７１へ排出される。
【００２５】
第３開閉弁４４は、第２気液分離器４３の下部に設けられた開閉弁である。第３開閉弁４４は、制御装置２０からの制御信号に応じて開閉し、第２気液分離器４３により分離された生成水を生成水流路７１へ排出する。
【００２６】
生成水流路７１は、第２気液分離器４３と培養装置２００とを接続し、第２気液分離器４３によって分離された生成水を培養装置２００に供給する。生成水流路７１には、生成水タンク７２と、生成水ポンプ７５とが設けられている。
【００２７】
生成水タンク７２は、第２気液分離器４３によって分離された生成水を貯留する。生成水タンク７２は、貯留量検出センサ７３と、排水弁７４とを備える。貯留量検出センサ７３は、生成水タンク７２内の水位を検出することにより、生成水タンク７２に貯留された水量（以下、「貯留量」と呼ぶ）を取得して、制御装置２０に送信する。取得された貯留量が、生成水タンク７２の許容貯留量に達している、あるいは、許容貯留量にある程度マージンを持たせた閾値を超えている場合には、制御装置２０は、生成水タンク７２への生成水の流入を制限する。具体的には、制御装置２０は、排水弁７４を閉じ、第２気液分離器４３から排気排水配管４５に生成水を排出する。この結果、生成水は、燃料電池システム１００の外部（大気）に排出される。
【００２８】
排水弁７４は、制御装置２０からの制御信号に応じて開閉し、生成水タンク７２に貯留された生成水を培養装置２００に排出する。本実施形態において、排水弁７４は、予め定められた量の生成水が貯留された場合に、開かれる。予め定められた貯留量は、実験等により予め算出され、メモリ２５に格納されている。生成水ポンプ７５は、生成水流路７１を介して、生成水タンク７２から排出された生成水を培養装置２００に流入させる。生成水流路７１および生成水タンク７２は、課題を解決するための手段にける生成水供給部の下位概念に相当する。
【００２９】
培養装置２００は、培地にユーグレナを接種した後、培地の表面に栄養源物質を含む気体を接触させることにより、ユーグレナの培養を行う装置である。本実施形態において、「ユーグレナ」とは、動物学および植物学の分類でユーグレナ属に分類される微生物を意味する。ユーグレナとしては、例えば、ミドリムシが該当する。ミドリムシは、藻の一種であり、体長０.０５ミリメートルほどの微生物である。ミドリムシは、水の中で光合成をしながら、ビタミンおよびミネラル等の栄養素を蓄える。
【００３０】
図３は、培養装置２００の概略構成を示す説明図である。培養装置２００は、培養槽２１０と、気相容器２３０と、栄養源貯留槽２５０とを備える。培養槽２１０は、培地２１１を貯留する。本実施形態において、培地２１１は、Ｃｒａｍｅｒ  ａｎｄ  Ｍｙｅｒｓ培地である。培地２１１には、ユーグレナが接種され、後述のユーグレナ培養処理において、培地２１１への栄養源の供給と、培地２１１の撹拌と、培地２１１の加熱と、が実行される。培地２１１は、Ｃｒａｍｅｒ  ａｎｄ  Ｍｙｅｒｓ培地に代えて、ＡＦ−６培地でもよいし、Ｋｏｒｅａｎ−Ｈｕｎｔｅｒ培地でもよいし、窒素源、リン源、ミネラルなどの栄養塩類を添加した培養液でもよい。
【００３１】
培養槽２１０は、培地２１１を撹拌する撹拌装置２１３を備える。撹拌装置２１３は、燃料電池１０のＤＣ／ＤＣコンバータ８０に接続され、図示しないモーターと、撹拌翼２１４とを備える。撹拌装置２１３は、燃料電池１０の発電した電力によってモーターを駆動して、撹拌翼２１４を駆動させることにより培地２１１を撹拌する。
【００３２】
気相容器２３０は、筒状の外観形状を有し、開口を下方に向けて、培地２１１の表面よりも下方に配置され、図示しない固定具により培養槽２１０に固定されている。気相容器２３０は、培地２１１に空気等の気体を供給する空間ｓｐを形成する。
【００３３】
気相容器２３０は、気体供給路２３１を備える。気体供給路２３１は、培養槽２１０の外部と連通し、外気から取り込んだ空気を空間ｓｐ内に供給する。気体供給路２３１には、第１バルブ２３３が設けられ、第１バルブ２３３は、制御装置２０からの制御信号に応じて、空間ｓｐ内への空気の供給の実行および停止を行う。なお、気体供給路２３１および第１バルブ２３３は、空間ｓｐ内への空気の供給に加えて、空間ｓｐ内からの空気の排出を行ってもよい。
【００３４】
栄養源貯留槽２５０は、筒状の外観形状を有し、開口を上方に向けて空間ｓｐ内に配置され、図示しない固定具により気相容器２３０に固定されている。栄養源貯留槽２５０は、培地２１１に栄養源物質を含む液体等の流体を供給する。本実施形態では、栄養源貯留槽２５０には、燃料電池１０の生成水が供給される。なお、栄養源貯留槽２５０には、生成水に加えて、エタノール、ドライアイス、アンモニア、清酒粕等を含む液体が供給されてもよい。
【００３５】
栄養源貯留槽２５０は、液体供給路２５１を備える。液体供給路２５１は、燃料電池システム１００の生成水タンク７２と連通し、生成水タンク７２に貯留された生成水を栄養源貯留槽２５０に供給する。液体供給路２５１には、第２バルブ２５３が設けられ、第２バルブ２５３は、制御装置２０からの制御信号に応じて開閉し、栄養源貯留槽２５０への生成水の流入を制御する。
【００３６】
図２および図３に示すように、照明装置８４は、培養装置２００を照射する。照明装置８４は、一般的な照明装置であり、制御装置２０からの制御信号に応じて、オンとオフとが切り替えられる。図２に示すように、照明装置８４は、燃料電池１０のＤＣ／ＤＣコンバータ８０に接続され、燃料電池１０により発電された電力が供給される。照明装置８４には、燃料電池１０により発電された電力に代えて、または、加えて、二次電池８２に蓄電されている電力が供給されてもよい。本実施形態では、照明装置８４による照明（光）の強さ、波長は、ユーグレナの光合成が促進される程度の強さ、波長に予め設定されている。なお、洞窟の中ではなく、太陽光が利用できる環境であれば、照明装置８４を省略してもよい。
【００３７】
以上説明した燃料電池１０は、上述の構成によって供給される水素ガスおよび空気を用いて発電する。発電した電力は、図示しないインバータを介して、培養装置２００、照明装置８４に供給される。燃料電池１０から培養装置２００および照明装置８４に電力を供給する電源ラインには、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０の高圧側が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ８０は、制御装置２０の制御に応じて、燃料電池１０の出力電圧を昇圧する。燃料電池１０とＤＣ／ＤＣコンバータ８０との間には、燃料電池１０の電流を測定する電流センサ８５が設けられている。電流センサ８５は、燃料電池１０の出力電流値を測定する。
【００３８】
制御装置２０は、燃料電池システム１００を全体制御する。制御装置２０は、ＣＰＵ２１と、メモリ２５とを備えている。ＣＰＵ２１は、メモリ２５に予め記憶されている制御プログラムを実行することにより、制御部２２として機能する。
【００３９】
制御部２２は、エアコンプレッサ３３や水素ポンプ６６等の制御装置２０と電気的に接続されている各構成要素の駆動および停止を制御することにより、燃料電池１０および制御装置２０の運転を制御する。本実施形態において、制御部２２は、培養装置２００を制御して、後述のユーグレナ培養処理を実行する。
【００４０】
Ａ３．ユーグレナ培養処理：
図４は、ユーグレナ培養処理の処理手順を示すフローチャートである。燃料電池システム１００では、培養装置２００全体の制御をするＣＰＵ（Central Processing Unit）から培養装置２００の電源がオンにされたことを示す信号が送信され、かかる信号が制御装置２０において受信されると、図４に示すユーグレナ培養処理が開始される。ユーグレナ培養処理は、培養装置２００の電源がオンからオフに切り替えられるまでの間、所定のインターバルで繰り返し実行される。所定のインターバルは、例えば、３０分としてもよい。なお、ユーグレナ培養処理が開始される時点において、培養装置２００の培地２１１には、使用者によりユーグレナが接種されているものとする。
【００４１】
まず、制御部２２は、照明装置８４に対して電力を供給する（ステップＳ１０５）。次に、制御部２２は、貯留量検出センサ７３から生成水タンク７２の水量を取得する（ステップＳ１１０）。次に、制御部２２は、貯留量が所定量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。貯留量が所定量以上であると判定された場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、制御部２２は、培養装置２００に生成水を供給する（ステップＳ１２０）。具体的には、制御部２２は、排水弁７４と第２バルブ２５３とを開き、生成水ポンプ７５によって、栄養源貯留槽２５０に生成水を流入させる。
【００４２】
次に、制御部２２は、燃料電池１０の発電により生じた熱を利用して、培地２１１を加熱する（ステップＳ１２５）。具体的には、制御部２２は、燃料電池１０から排出される冷却媒体から熱を取りだして、培養装置２００に送風する。制御部２２は、培地２１１の温度が２０℃〜３４℃となるように、培養装置２００への温風の送風時間を制御する。次に、制御部２２は、撹拌装置２１３に培地２１１を撹拌させる（ステップＳ１３０）。
【００４３】
ステップＳ１３０の実行後、または、上述のステップＳ１１５において貯留量が所定量未満であると判定された場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、制御部２２は、ユーグレナ培養処理を終了し、所定のインターバルが経過した後、再びユーグレナ培養処理を開始して、上述のステップＳ１０５を実行する。
【００４４】
以上の構成を有する本実施形態のユーグレナ培養システム５００によれば、燃料電池１０と、ユーグレナを培養する培養装置２００と、燃料電池１０の発電に伴う生成水を培養装置２００に供給する生成水供給部としての生成水流路７１および生成水タンク７２と、を備えるので、燃料電池１０の生成水を利用して、タンパク質やデンプンなどの栄養素を含むユーグレナを培養できる。したがって、十分な食料を用意できない場合に、生存できる期間を延ばすことができる。また、燃料電池１０の生成水は、純水、あるいは、純水に近い水である。したがって、生成水を培養装置２００に供給する際に、雑菌および他の微生物等が培養装置２００内に流入することを抑制でき、他の微生物によりユーグレナの培養が阻害されること抑制できる。
【００４５】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態におけるユーグレナ培養システム５００では、メタンガス（ＣＨ４）を改質することによって、水素ガス（Ｈ２）と二酸化炭素（ＣＯ２）とを生成し、生成された水素ガスを燃料電池１０に、生成された二酸化炭素を培養装置２００に、それぞれ供給する。以下、具体的に説明する。
【００４６】
図５は、第２実施形態における燃料電池システム１００ａの構成を示す概略図である。図５および以降の説明では、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を用い、説明を省略する。第２実施形態における燃料電池システム１００ａが第１実施形態における燃料電池システム１００と異なる点は、燃料ガス供給排出部５０に代えて、燃料ガス供給排出部５０ａを備える点である。燃料ガス供給排出部５０ａは、水素ガスを含む燃料ガスを改質により生成し、燃料電池１０に供給する。燃料ガス供給排出部５０ａは、水素ガスタンク５２に代えてメタンガスタンク５２ａを備える点と、改質装置５２ｂを備える点と、において、燃料ガス供給排出部５０と異なる。
【００４７】
メタンガスタンク５２ａには、メタンガスが貯蔵されている。改質装置５２ｂは、いわゆる水蒸気改質を行い、メタンガスを水蒸気と反応させることで、水素と二酸化炭素とを含む改質ガスを生成する。改質装置５２ｂは、改質反応を進行させる触媒を備えており、かかる触媒では、下記式（１）および（２）に示す化学反応が順次進行し、改質装置５２ｂでは、下記式（３）に示す化学反応が進行する。
【００４８】
ＣＨ3ＯＨ → ＣＯ ＋ ２Ｈ2    …（１）
ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ Ｈ2    …（２）
ＣＨ3ＯＨ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ３Ｈ2    …（３）
【００４９】
改質装置５２ｂは、改質ガスから水素ガスを分離するとともに、分離された水素ガスに含まれる水蒸気を除去した後、燃料ガス配管５１を介して燃料電池１０に水素ガスを供給する。また、改質装置５２ｂは、水素ガスが分離された改質ガス、すなわち、二酸化炭素を含むガスを培養装置２００に供給する。
【００５０】
第２実施形態におけるユーグレナ培養処理は、図４に示す第１実施形態のユーグレナ培養処理と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
以上の構成を有する第２実施形態のユーグレナ培養システム５００によれば、第１実施形態と同様な効果を奏する。加えて、例えば、宇宙船のように二酸化炭素がない環境においてユーグレナ培養システム５００を利用する場合に、培養装置２００に二酸化炭素を供給することにより、ユーグレナが光合成を行うことができ、栄養素がより豊富なユーグレナを培養できる。
【００５２】
Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態におけるユーグレナ培養システム５００では、燃料電池１０の発電電力に生じた余剰電力を利用して水の電気分解を行い、水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）とを生成し、生成された水素（Ｈ２）および酸素（Ｏ２）をタンクに貯蔵する。以下、具体的に説明する。
【００５３】
図６は、第３実施形態における燃料電池システム１００ｂの構成を示す概略図である。第３実施形態における燃料電池システム１００ｂが第１実施形態における燃料電池システム１００と異なる点は、酸化剤ガス供給排出部３０に代えて酸化剤ガス供給排出部３０ａを備える点と、水電気分解装置９０を備える点とである。酸化剤ガス供給排出部３０ａは、エアフローメータ３２およびエアコンプレッサ３３を省略する点と、酸素タンク３６を備える点と、において、酸化剤ガス供給排出部３０と異なる。
【００５４】
酸化剤ガス供給排出部３０ａは、水電気分解装置９０により生成された酸素を燃料電池１０に供給する。このため、酸化剤ガス供給排出部３０ａは、エアフローメータ３２およびエアコンプレッサ３３を備えていない。酸素タンク３６は、水電気分解装置９０により生成された酸素を貯蔵する。
【００５５】
水電気分解装置９０は、いわゆる水の電気分解を行う。水電気分解装置９０は、電解質の水溶液中に２つの電極を備える。かかる電極には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０を介して、燃料電池１０の余剰電力が供給されて、直流電圧がかけられる。その結果、一方の電極において酸化反応が起こり、酸素が発生する。また、他方の電極において還元反応が起こり、水素が発生する。水の電気分解により発生した水素は、水素ガスタンク５２に供給されて、貯蔵される。また、水の電気分解により発生した酸素は、酸素タンク３６に供給されて、貯蔵される。なお、水電気分解装置９０内の水溶液の溶媒（水）は、燃料電池１０の生成水を利用してもよいし、雨水を貯留しておき、貯留された雨水を利用してもよい。
【００５６】
第３実施形態におけるユーグレナ培養処理は、図４に示す第１実施形態のユーグレナ培養処理と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
以上の構成を有する第３実施形態のユーグレナ培養システム５００によれば、第１実施形態と同様な効果を奏する。加えて、燃料電池１０の発電電力で生じた余剰電力を利用して、燃料電池１０の反応ガスである水素および酸素を生成できる。
【００５８】
Ｄ．他の実施形態：
（１）上記第２実施形態において、改質に用いる原料は、メタンに代えて、プロパン、ブタン、灯油、ナフサ等の炭化水素系燃料や、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル等の燃料を用いてもよい。このような構成においても、上記第２実施形態と同様な効果を奏する。
【００５９】
（２）上記第３実施形態において、水電気分解装置９０は、太陽光発電による電力を利用して水の電気分解を行なってもよい。このような構成においても、上記第３実施形態と同様な効果を奏する。
【００６０】
（３）上記各実施形態において、第２気液分離器４３を省略してもよい。かかる構成では、第１気液分離器６２の下部に生成水タンク７２を設けてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
【００６１】
（４）上記各実施形態において、燃料電池１０は、固体高分子型燃料電池であったが、固体高分子型燃料電池に限らず、固体酸化物型燃料電池など任意の種類の燃料電池を採用してもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
【００６２】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
ｓｐ…空間、１０…燃料電池、１１…セル、２０…制御装置、２１…ＣＰＵ、２２…制御部、２５…メモリ、３０…酸化剤ガス供給排出部、３０ａ…酸化剤ガス供給排出部、３１…酸化剤ガス配管、３２…エアフローメータ、３３…エアコンプレッサ、３４…第１開閉弁、３５…第１圧力計、３６…酸素タンク、４１…酸化オフガス配管、４２…第１調圧弁、４３…第２気液分離器、４４…第３開閉弁、４５…排気排水配管、５０…燃料ガス供給排出部、５０ａ…燃料ガス供給排出部、５１…燃料ガス配管、５２…水素ガスタンク、５２ａ…メタンガスタンク、５２ｂ…改質装置、５３…第２開閉弁、５４…第２調圧弁、５５…インジェクタ、５６…第２圧力計、６１…燃料オフガス配管、６２…第１気液分離器、６３…排気排水弁、６４…接続配管、６５…循環配管、６６…水素ポンプ、７１…生成水流路、７２…生成水タンク、７３…貯留量検出センサ、７４…排水弁、７５…生成水ポンプ、８０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、８２…二次電池、８３…負荷、８４…照明装置、８５…電流センサ、９０…水電気分解装置、１００…燃料電池システム、１００ａ…燃料電池システム、１００ｂ…燃料電池システム、２００…培養装置、２１０…培養槽、２１１…培地、２１３…撹拌装置、２１４…撹拌翼、２３０…気相容器、２３１…気体供給路、２３３…第１バルブ、２５０…栄養源貯留槽、２５１…液体供給路、２５３…第２バルブ、５００…ユーグレナ培養システム
【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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【図６】
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