(57)【要約】【課題】剥がれ落ちた酸素側電極の破片を効率的に捕集することができる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】燃料電池システム１に、電解質層１４、電解質層１４の一方側面に形成される燃料側電極１２、および、電解質層１４の他方側面に形成される酸素側電極１３を備える燃料電池２と、燃料側電極１２に液体燃料を供給する燃料供給部３と、酸素側電極１３に酸素を供給する酸素供給部４と、酸素側電極１３の破片３３を含有する排出物を酸素側電極１３排出する排出部５とを備え、また、その排出部５に、排出ライン６と、排出ライン６に設けられ、排出物から酸素側電極１３の破片３３を電気化学的に捕集する電気的捕集部７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層、前記電解質層の一方側面に形成される燃料側電極、および、前記電解質層の他方側面に形成される酸素側電極を備える燃料電池と、
前記燃料側電極に液体燃料を供給する燃料供給手段と、
前記酸素側電極に酸素を供給する酸素供給手段と、
前記酸素側電極の破片を含有する排出物を前記酸素側電極から排出する排出部と
を備えており、
前記排出部は、排出ラインと、
前記排出ラインに設けられ、前記排出物から前記酸素側電極の破片を電気化学的に捕集する電気的捕集手段と
を備えることを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
前記排出部が、さらに、前記排出ラインの前記電気的捕集手段よりも下流側において、前記排出物を前記燃料供給手段に還流する還流ラインを備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム、詳しくは、液体燃料が供給される燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池として、アルカリ型（ＡＦＣ）、固体高分子型（ＰＥＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、固体電解質型（ＳＯＦＣ）など、各種燃料電池が知られている。これらの燃料電池は、例えば、自動車用途など、各種用途での使用が検討されている。
【０００３】
例えば、固体高分子型燃料電池は、燃料が供給される燃料側電極（アノード触媒層）と、酸素が供給される酸素側電極（カソード触媒層）とを備えており、これらの電極は、固体高分子膜からなる電解質層を挟んで対向配置されている。
【０００４】
このような固体高分子型燃料電池として、具体的には、アニオン交換膜からなる電解質層と、電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極とを備え、燃料としてヒドラジン類などの液体燃料が供給される燃料電池が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このような燃料電池では、燃料側電極に燃料が供給されるとともに、酸素側電極に空気が供給されることによって、燃料側電極−酸素側電極間に起電力が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４４９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、このような燃料電池では、燃料側電極に液体燃料が供給されるが、その供給された液体燃料が燃料側電極において反応することなく、電解質層を浸透圧により透過し、酸素側電極に漏出する場合がある（クロスオーバー現象）。
【０００８】
このような場合には、液体燃料が酸素側電極内において酸素と反応し、または、分解されることにより、気体を生じさせ、体積が膨張する。
【０００９】
そのため、酸素側電極の内圧が上昇して、酸素側電極の破片が電解質層の表面から剥がれ落ちる場合があり、また、電解質層から剥がれ落ちた酸素側電極の破片は、環境負荷の観点から、直接廃棄することなく、捕集（回収）することが要求されている。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、剥がれ落ちた酸素側電極の破片を効率的に捕集することができる燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、電解質層、前記電解質層の一方側面に形成される燃料側電極、および、前記電解質層の他方側面に形成される酸素側電極を備える燃料電池と、前記燃料側電極に液体燃料を供給する燃料供給手段と、前記酸素側電極に酸素を供給する酸素供給手段と、前記酸素側電極の破片を含有する排出物を前記酸素側電極から排出する排出部とを備えており、前記排出部は、排出ラインと、前記排出ラインに設けられ、前記排出物から前記酸素側電極の破片を電気化学的に捕集する電気的捕集手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
このような燃料電池システムでは、クロスオーバー現象による液体燃料の酸素側電極への漏出に起因して、酸素側電極の一部が電解質層の表面から破片として剥がれ落ちる場合がある。そのように剥がれ落ちた酸素側電極の破片は、排出物として排出ラインに排出される。
【００１３】
そして、その排出される酸素側電極の破片は、通常、電荷を帯びているため、排出ラインに設けられる電気的捕集手段によって、電気化学的に捕集することができる。
【００１４】
そのため、このような燃料電池システムによれば、剥がれ落ちた酸素側電極の破片を効率的に捕集することができる。
【００１５】
また、本発明の燃料電池システムは、前記排出部が、さらに、前記排出ラインの前記電気的捕集手段よりも下流側において、前記排出物を前記燃料供給手段に還流する還流ラインを備えることが好適である。
【００１６】
このような燃料電池システムでは、排出物中の酸素側電極の破片が電気的捕集手段によって捕集されると、漏出した液体燃料を回収することができ、その回収された液体燃料を、還流ラインを介して、燃料供給手段に還流し、再利用することができる。そのため、液体燃料の利用効率の向上を図ることができる。
【００１７】
また、液体燃料を回収および再利用する場合、液体燃料中に酸素側電極の破片が混入されている場合には、その酸素側電極の破片が液体燃料の自己分解を促進してしまう場合がある。しかし、上記の燃料電池システムでは、還流ラインが電気的捕集手段よりも下流側に備えられているので、還流される液体燃料中に酸素側電極の破片が混入することを抑制することができ、優れた効率で液体燃料を再利用することができる。
【００１８】
さらに、上記の燃料電池システムでは、酸素側電極の破片を捕集するために、電気的捕集手段が用いられているため、例えば、フィルターなどによって酸素側電極の破片を捕集する場合に比べて、液体燃料の還流ラインの輸送における圧力損失を抑制でき、優れた効率で液体燃料を再利用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃料電池システムによれば、クロスオーバー現象により液体燃料が酸素側電極に漏出し、酸素側電極が破片として剥がれ落ちる場合にも、その酸素側電極の破片を効率的に捕集することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の燃料電池システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
１．燃料電池システムの全体構成
図１は、本発明の燃料電池システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【００２２】
図１において、燃料電池システム１は、燃料電池２と、燃料供給手段としての燃料供給部３と、酸素供給手段としての酸素供給部４と、排出物（後述）を排出するための排出部５とを備えている。
【００２３】
燃料電池２は、固体高分子型燃料電池であって、複数の燃料電池セルＳを備えており、これらの燃料電池セルＳが積層されたスタック構造として形成されている。なお、図１においては、図解しやすいように１つの燃料電池セルＳを取り出して示している。
【００２４】
燃料電池セルＳは、電解質層１４、電解質層１４の一方側面に形成される電極としての燃料側電極１２、および、電解質層１４の他方側面に形成される電極としての酸素側電極１３を備えている。
【００２５】
電解質層１４は、アニオン成分が移動可能な層であり、例えば、アニオン交換膜を用いて形成されている。
【００２６】
アニオン交換膜としては、アニオン成分（例えば、水酸化物イオン（ＯＨ−）など）が移動可能な媒体であれば、特に限定されず、例えば、４級アンモニウム基、ピリジニウム基などのアニオン交換基を有する固体高分子膜（アニオン交換樹脂）が挙げられる。
【００２７】
アニオン交換膜を形成する固体高分子としては、例えば、ポリスチレンおよびその変性体などの炭化水素系の固体高分子膜などが挙げられる。
【００２８】
また、アニオン交換膜を形成する固体高分子は、その分子構造において、架橋構造を有していてもよい。
【００２９】
また、アニオン交換膜は、市販品として入手可能であり、例えば、セレミオン（旭硝子社製）、ネオセプタ（アストム社製）などが挙げられる。
【００３０】
また、電解質層１４の膜厚は、例えば、１０〜１００μｍである。
【００３１】
燃料側電極１２は、例えば、触媒を担持した触媒担体などの電極材料により形成されている。また、触媒担体を用いずに、電極材料として触媒を用い、その触媒を、直接、燃料側電極１２として形成してもよい。
【００３２】
触媒としては、特に制限されず、例えば、白金族元素（ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ））、鉄族元素（鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ））などの周期表（ＩＵＰＡＣ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｔａｂｌｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ（ｖｅｒｓｉｏｎ  ｄａｔｅ  ２２  Ｊｕｎｅ  ２００７）に従う。以下同じ。）第８〜１０（ＶIII）族元素や、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの周期表第１１（ＩＢ）族元素などの金属単体が挙げられる。
【００３３】
これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００３４】
触媒担体としては、例えば、カーボンなどの多孔質物質が挙げられる。
【００３５】
触媒の触媒担体に対する担持量は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００３６】
燃料側電極１２の厚みは、例えば、１０〜２００μｍ、好ましくは、２０〜１００μｍである。
【００３７】
酸素側電極１３は、例えば、上記した燃料側電極１２と同様に、触媒を担持した触媒担体などの電極材料により形成されている。また、触媒担体を用いずに、電極材料として触媒を用い、その触媒を、直接、酸素側電極１３として形成してもよい。
【００３８】
また、酸素側電極１３では、電極材料として、例えば、錯体形成有機化合物および／または導電性高分子とカーボンとからなる複合体（以下、この複合体を「カーボンコンポジット」という。）に、遷移金属が担持されている触媒を用いることもできる。
【００３９】
遷移金属としては、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などが挙げられる。これらのうち、好ましくは、銀、コバルトが挙げられる。また、これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００４０】
錯体形成有機化合物は、金属原子に配位することによって、当該金属原子と錯体を形成する有機化合物であって、例えば、ピロール、ポルフィリン、テトラメトキシフェニルポルフィリン、ジベンゾテトラアザアヌレン、フタロシアニン、コリン、クロリンなどの錯体形成有機化合物またはこれらの重合体が挙げられる。これらのうち、好ましくは、ピロールの重合体であるポリピロールが挙げられる。また、これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００４１】
導電性高分子としては、上記錯体形成有機化合物と重複する化合物もあるが、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリビニルカルバゾール、ポリトリフェニルアミン、ポリピリジン、ポリピリミジン、ポリキノキサリン、ポリフェニルキノキサリン、ポリイソチアナフテン、ポリピリジンジイル、ポリチエニレン、ポリパラフェニレン、ポリフルラン、ポリアセン、ポリフラン、ポリアズレン、ポリインドール、ポリジアミノアントラキノンなどが挙げられる。これらのうち、好ましくは、ポリピロールが挙げられる。また、これらは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００４２】
酸素側電極１３の厚みは、例えば、１０〜３００μｍ、好ましくは、２０〜１５０μｍである。
【００４３】
これら燃料側電極１２および酸素側電極１３は、電解質層１４とともに、１つの膜・電極接合体を形成している。
【００４４】
また、燃料電池セルＳには、さらに、燃料供給部材１５と酸素供給部材１６とを備えている。
【００４５】
燃料供給部材１５は、ガス不透過性の導電性部材からなり、その一方の面が、燃料側電極１２における電解質層１４と接触している表面とは反対側の表面に、対向接触されている。そして、この燃料供給部材１５には、燃料側電極１２の全体に燃料を接触させるための燃料側流路１７が、一方の面から凹む葛折状の溝として形成されている。なお、この燃料側流路１７は、その上流側端部および下流側端部に、燃料供給部材１５を貫通する供給口１８および排出口１９がそれぞれ連続して形成されている。
【００４６】
また、酸素供給部材１６も、燃料供給部材１５と同様に、ガス不透過性の導電性部材からなり、その一方の面が、酸素側電極１３における電解質層１４と接触している表面とは反対側の表面に、対向接触されている。そして、この酸素供給部材１６にも、酸素側電極１３の全体に酸素（空気）を接触させるための酸素側流路２０が、一方の面から凹む葛折状の溝として形成されている。なお、この酸素側流路２０にも、その上流側端部および下流側端部に、酸素供給部材１６を貫通する供給口２１および排出口２２がそれぞれ連続して形成されている。
【００４７】
そして、この燃料電池２は、上述したように、燃料電池セルＳが、複数積層されるスタック構造として形成されている。そのため、燃料供給部材１５および酸素供給部材１６は、図示されていないが、両面に燃料側流路１７および酸素側流路２０が形成されるセパレータとして構成（兼用）される。
【００４８】
なお、図１には表われていないが、燃料電池２には、導電性材料によって形成される集電板が備えられており、燃料電池２で発生した起電力は、集電板に備えられた端子から外部に取り出される。
【００４９】
また、試験的（モデル的）には、燃料供給部材１５と酸素供給部材１６とを、外部回路２３によって接続し、その外部回路２３に電圧計２４を介在させることにより、燃料電池２で発生する電圧を計測することもできる。
【００５０】
燃料供給部３は、燃料側電極１３に液体燃料を供給するために備えられており、液体燃料（以下、単に「燃料」と称する場合がある。）が貯留される燃料タンク２５と、燃料タンク２５内の液体燃料を燃料側電極１２に供給する燃料供給路２６とを備えている。
【００５１】
燃料タンク２５は、例えば、耐熱耐圧容器などから、液体燃料を貯留可能に形成されている。また、燃料タンク２５の上面には、必要により、燃料タンク２５から気体を放出するための脱気口３０が設けられている。
【００５２】
燃料タンク２５に貯留される液体燃料としては、例えば、ヒドラジン類を含む液体燃料などが挙げられ、具体的には、例えば、無水ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２）、水加ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２Ｏ）などのヒドラジンの水溶液、例えば、トリアザン（ＮＨ２ＮＨＮＨ２）、テトラザン（ＮＨ２ＮＨＮＨＮＨ２）などのヒドラジン類の水溶液が挙げられる。
【００５３】
また、液体燃料には、添加剤として、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物などが添加することができる。添加剤の添加量は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００５４】
また、燃料は、上述した燃料化合物をそのまま供給してもよいし、例えば、水および／またはアルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの低級アルコール）などの溶液として供給してもよい。この場合、溶液中の燃料化合物の濃度は、燃料化合物の種類によっても異なるが、例えば、１〜９０質量％、好ましくは、１〜３０質量％である。
【００５５】
燃料供給路２６は、上流側の一端が燃料タンク２５の燃料流出口（図示せず）に接続され、下流側の他端が燃料側流路１７の供給口１８に接続されている。また、燃料供給路２６の途中には、燃料供給ポンプ２７が介在されている。
【００５６】
燃料供給ポンプ２７は、燃料タンク２５中の燃料を燃料供給路２６に流すためのポンプであって、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプである。また、燃料供給ポンプ２７は、制御部（図示せず）と電気的に接続されており、制御部（図示せず）からの入力信号により稼動するとともに、その出力が制御される。燃料供給ポンプ２７の出力が制御されることによって、燃料供給路２６を流れる燃料の流量が制御される。
【００５７】
酸素供給部４は、酸素側電極１３に酸素を供給するために備えられており、具体的には、酸素側電極１３に酸素を供給する酸素供給路２８を備えている。
【００５８】
酸素供給路２８は、上流側の一端が大気中に開放され、下流側の他端が酸素供給部材１６における酸素側流路２０の供給口２１に接続されている。酸素供給路２８の途中には、酸素供給ポンプ２９が介在されている。
【００５９】
酸素供給ポンプ２９は、大気中の酸素を、酸素供給路２８に流すためのポンプであって、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプである。また、酸素供給ポンプ２９は、制御部（図示せず）と電気的に接続されており、制御部（図示せず）からの入力信号により稼動するとともに、その出力が制御される。酸素供給ポンプ２９の出力が制御されることによって、酸素供給路２８を流れる酸素の流量が制御される。
【００６０】
排出部５は、排出物（詳しくは後述するが、酸素側電極１３の破片３３を含有する排出物）を酸素側電極１３から排出するために備えられており、排出ライン６と、排出ライン６に設けられる電気的捕集手段としての電気的捕集部７と、排出ライン６の電気的捕集部７よりも下流側に設けられる還流ライン８とを備えている。
【００６１】
排出ライン６は、酸素側電極１３から排出される排出物（後述）を排出するための排出路であって、上流側の一端が酸素供給部材１６における酸素側流路２０の排出口２２に接続され、また、下流側の他端が、還流ライン８の上流側端部に接続されている。
【００６２】
電気的捕集部７は、排出物から酸素側電極１３を電気化学的に捕集するために備えられており、排出ライン６の内部に設けられる一対の電極３１と、排出ライン６の外部に設けられ、一対の電極３１に電気的に接続される外部電源３２とを備えている。
【００６３】
電極３１は、例えば、板状、棒状などに形成される公知の電極であって、排出ライン６の内部において、排出物の流れ方向に沿うように配置されている。電極３１としては、特に制限されないが、上記した液体燃料に対して不活性な電極が挙げられ、具体的には、ステンレス電極などが挙げられる。電極３１は、一方が正極、他方が負極として作用する。
【００６４】
外部電源３２としては、各電極３１に電圧を印加することができれば、特に制限されず、公知の電源装置が用いられる。
【００６５】
還流ライン８は、排出ライン６の電気的捕集部７よりも下流側において、排出物を燃料供給部３に還流するために設けられている。具体的には、還流ライン８は、上流側の一端が排出ライン６の下流側端部に接続され、下流側の他端が、燃料供給部３の燃料タンク２５に接続されている。
２．発電
次に、燃料電池システム１の発電について説明する。
【００６６】
上記の燃料電池システム１では、制御部（図示せず）によって、燃料供給ポンプ２７が稼動され、酸素供給ポンプ２９が稼動される。これにより、燃料供給路２６に液体燃料が供給され、酸素供給路２８に酸素が供給される。
【００６７】
これにより、酸素供給部材１６の酸素側流路２０に酸素（空気）が供給され、燃料供給部材１５の燃料側流路１７に上記した燃料が供給される。すると、酸素側電極１３においては、次に述べるように、燃料側電極１２で発生し、外部回路２３を介して移動する電子（ｅ−）と、水（Ｈ２Ｏ）と、酸素（Ｏ２）とが反応して、水酸化物イオン（ＯＨ−）を生成する。生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）は、アニオン交換膜からなる電解質層１４を、酸素側電極１３から燃料側電極１２へ移動する。そして、燃料側電極１２においては、電解質層１４を通過した水酸化物イオン（ＯＨ−）と、燃料とが反応して、電子（ｅ−）が生成する。生成した電子（ｅ−）は、燃料供給部材１５から外部回路２３を介して酸素供給部材１６に移動され、酸素側電極１３へ供給される。このような燃料側電極１２および酸素側電極１３における電気化学的反応によって、起電力が生じ、発電が行われる。
【００６８】
例えば、燃料としてヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２）を用いた場合には、上記反応は、燃料側電極１２、酸素側電極１３および全体として、次の反応式（１）〜（３）で表すことができる。
（１）  ＮＨ２ＮＨ２＋４ＯＨ−→４Ｈ２Ｏ＋Ｎ２＋４ｅ−  （燃料側電極）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （酸素側電極）
（３）  ＮＨ２ＮＨ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋Ｎ２  （全体）
なお、この燃料電池２の運転条件は、特に限定されないが、例えば、燃料側電極１２側の加圧が１００ｋＰａ以下、好ましくは、５０ｋＰａ以下であり、酸素側電極１３側の加圧が１００ｋＰａ以下、好ましくは、５０ｋＰａ以下であり、燃料電池セルＳの温度が３０〜１００℃、好ましくは、６０〜９０℃として設定される。
３．電気的捕集部の作用
上記した燃料電池システム１では、燃料電池２の燃料側電極１２に液体燃料が供給されるが、その供給された液体燃料が燃料側電極１２において反応することなく、電解質層１４を浸透圧により透過し、酸素側電極１３に漏出する場合がある（クロスオーバー現象）。
【００６９】
このような場合には、液体燃料が酸素側電極１３内において酸素と反応し、または、分解されることにより、気体を生じさせ、体積が膨張する。
【００７０】
すなわち、例えば、液体燃料としてヒドラジン類、具体的には、ヒドラジン、水加ヒドラジンなどが用いられる場合には、酸素側電極１３側に漏出した液体燃料が、下記式（４）に示すように酸素と反応し、気体（窒素ガス）を生じさせる場合や、下記式（５）に示すように分解され、気体（窒素ガスおよび水素ガス）を生じさせる場合がある。
（４）  ＮＨ２ＮＨ２＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （ヒドラジンと酸素との反応）
（５）  ＮＨ２ＮＨ２→Ｎ２＋Ｈ２  （ヒドラジンの分解反応）
このように、酸素側電極１３内において、液体燃料（ＮＨ２ＮＨ２）が気体（Ｎ２、Ｈ２）になり、体積膨張を生じる。
【００７１】
そのため、酸素側電極１３の内圧が上昇して、酸素側電極１３の一部が電解質層１４の表面から破片３３として剥がれ落ちる場合があり、また、電解質層１４から剥がれ落ちた酸素側電極１３の破片３３は、環境負荷の観点から、直接廃棄することなく、捕集（回収）することが要求されている。
【００７２】
この点、上記のように排出される酸素側電極１３の破片３３は、通常、電荷を帯びているため、この燃料電池システム１では、排出ライン６に設けられる電気的捕集部７によって、電気化学的に捕集することができる。
【００７３】
以下において、上記の燃料電池システム１により、酸素側電極１３の破片３３を捕集する方法について詳述する。
【００７４】
具体的には、この燃料電池システム１では、上記の発電とともに、電気的捕集部７の外部電源３２によって一対の電極３１に電圧を印加する。印加電圧は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００７５】
これにより、一対の電極３１は、正極または負極として帯電し、酸素側電極１３の破片３３との間にクーロン力を生じる。
【００７６】
そして、このクーロン力により、酸素側電極１３の破片３３は、一対の電極３１のいずれか一方（例えば、酸素側電極１３が正電荷を帯びている場合には、負極となる電極３１）に電気的に引きつけられ、その電極３１において捕集される。
【００７７】
なお、捕集された酸素側電極１３の破片３３は、適宜の方法によって、排出ライン６から除去される。
【００７８】
一方、液体燃料は、電気的捕集部７を通過して、還流ライン８を介して燃料タンク２５に還流され、再度、燃料電池２に供給される。
【００７９】
このように、上記の燃料電池システム１によれば、クロスオーバー現象により液体燃料が酸素側電極１３に漏出し、酸素側電極１３が破片３３として剥がれ落ちる場合にも、その酸素側電極１３の破片３３を、効率的に捕集することができる。
【００８０】
また、このような燃料電池システム１では、排出物中の酸素側電極１３が電気的捕集部７によって捕集されると、漏出した液体燃料を回収することができ、その回収された液体燃料を、還流ライン８を介して、燃料供給部３に還流し、再利用することができる。
【００８１】
そのため、このような燃料電池システム１によれば、液体燃料の利用効率の向上を図ることができる。
【００８２】
また、液体燃料を回収および再利用する場合、液体燃料中に酸素側電極１３の破片３３が混入されている場合には、その酸素側電極１３の破片３３が液体燃料の自己分解を促進してしまう場合がある。しかし、上記の燃料電池システム１では、還流ライン８が電気的捕集部７よりも下流側に備えられているので、還流される液体燃料中に酸素側電極１３の破片３３が混入することを抑制することができ、優れた効率で液体燃料を再利用することができる。
【００８３】
さらに、上記の燃料電池システム１では、酸素側電極１３の破片３３を捕集するために、電気的捕集部７が用いられているため、例えば、フィルターなどによって酸素側電極１３の破片３３を捕集する場合に比べて、液体燃料の還流ライン８の輸送における圧力損失を抑制でき、優れた効率で液体燃料を再利用することができる。
【００８４】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することが可能である。
【００８５】
例えば、上述の実施形態では、排出ライン６の下流側に還流ライン８を接続し、酸素側電極１３の破片３３を捕集した後、液体燃料を燃料タンク２５に還流したが、例えば、還流ライン８を設けることなく、排出物を貯留する貯留タンクを設け、破片３３を捕集した後の液体燃料を、排出ライン６から直接貯留タンクに輸送することもできる（破線参照）。
【００８６】
また、例えば、上述の実施形態では、固体高分子型燃料電池を例示して本発明を説明したが、本発明は、例えば、電解質層１４としてＫＯＨ水溶液やＮａＯＨ水溶液などを用いるアルカリ型、例えば、溶融炭酸塩型、固体電解質型など、各種燃料電池にも適用することができる。
【００８７】
そして、このような燃料電池システム１の用途としては、例えば、自動車、船舶、航空機などにおける駆動用モータの電源、携帯電話機などの通信端末における電源などが挙げられる。
【符号の説明】
【００８８】
１      燃料電池システム
２      燃料電池
３      燃料供給部
４      酸素供給部
５      排出部
６      排出ライン
７      電気的捕集部
１２    燃料側電極
１３    酸素側電極
１４    電解質層
３３    破片
【図１】
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