(57)【要約】【課題】  液体燃料電池発電において生じる有害排出物の濃度を簡便に検知する小型の検知手段を提供し、そして、その安全運転を確保する。【解決手段】  液体燃料電池システムにおいて、有害排出物を酸化燃焼する浄化用触媒部１６の流入口に第１の温度センサ１７、その流出口に第２の温度センサ１８が配置され、これ等の温度センサによりその間の温度差（ΔＴ）が計測される。そして、上記システムに配置された制御部１９の上記ΔＴに基づく演算処理により、上記有害排出物の濃度が算出される。そして、上記温度差あるいは有害排出物の濃度が所定の限界値を超えると、上記液体燃料電池システムの運転が停止される。【選択図】  図１
2006253046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムにおいて、
前記アノード電極及び前記カソード電極からの排出物が流入され、前記排出物が酸化燃焼される触媒部と、
前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出するための温度センサと、
前記温度差に基づき、前記排出物に含まれる前記液体燃料の可燃成分の濃度を算出する演算処理部と、
を有することを特徴とする液体燃料電池システム。
【請求項２】
液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムにおいて、
前記酸化剤を供給するための酸化剤供給部から前記カソード電極までの酸化剤供給流路に配置され、前記アノード電極からの排出物が前記酸化剤供給部から供給される酸化剤と共に流入し、前記排出物が酸化燃焼される触媒部と、
前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出するための温度センサと、
前記温度差に基づき、前記排出物に含まれる前記液体燃料の可燃成分の濃度を算出する演算処理部と、
を有することを特徴とする液体燃料電池システム。
【請求項３】
前記演算処理部は、前記温度差ΔＴと、前記排出物に含まれる前記液体燃料の可燃成分の濃度ｃとの関係式、
ΔＴ＝｛ｗｕｃ−ｈ（Ｔｉｎ−Ｔａ）｝／（Ｃｐｕ＋ｈ）
を用いて、前記濃度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体燃料電池システム。
但し、ｗは前記液体燃料の可燃成分が酸化燃焼するときの発熱量、ｕは前記触媒部を通過する排出物の流量、ｈは前記触媒部の内部からその外部に熱伝導で放散する熱量の熱伝達率、Ｔｉｎは前記触媒部における前記排出物の流入側の温度、Ｔａは前記触媒部の外部環境の温度、Ｃｐは前記酸化剤の定圧比熱である。
【請求項４】
前記温度差があらかじめ定められた上限値またはあらかじめ定められた下限値を超えたときに、前記起電部単位の動作を停止する制御部を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液体燃料電池システム。
【請求項５】
前記演算処理部により算出された前記排出物中の前記液体燃料の可燃成分の濃度があらかじめ定められた上限値とあらかじめ定められた下限値との間に入るように、前記アノード電極に供給する液体燃料の濃度を調整する制御部を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液体燃料電池システム。
【請求項６】
液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムにおいて、
前記アノード電極からの排出物及び前記カソード電極からの排出物が流入され酸化燃焼される触媒部と、
前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出するための温度センサと、
前記温度差があらかじめ定められた上限値またはあらかじめ定められた下限値を超えたときに、前記起電部単位の動作を停止する制御部と、
を有することを特徴とする液体燃料電池システム。
【請求項７】
液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムにおいて、
前記酸化剤を供給するための酸化剤供給部から前記カソード電極までの酸化剤供給流路に配置され、前記アノード電極からの排出物が前記酸化剤供給部から供給される酸化剤と共に流入し酸化燃焼される触媒部と、
前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出するための温度センサと、
前記温度差があらかじめ定められた上限値またはあらかじめ定められた下限値を超えたときに、前記起電部単位の動作を停止する制御部と、
を有することを特徴とする液体燃料電池システム。
【請求項８】
前記温度センサは、前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側に配置されたサーミスタあるいは熱電対を有することを特徴とする請求項１ないし7のいずれか一項に記載の液体燃料電池システム。
【請求項９】
前記液体燃料がメタノール水溶液であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の液体燃料電池システム。
【請求項１０】
液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムの運転方法において、
前記アノード電極からの排出物及び前記カソード電極からの排出物が流入され酸化燃焼される触媒の前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出し、
前記温度差があらかじめ定めた上限値またはあらかじめ定められた下限値を超えたときに前記液体燃料電池システムの運転を停止する
ことを特徴する液体燃料電池システムの運転方法。
【請求項１１】
液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムの運転方法において、
前記アノード電極からの排出物及び前記カソード電極からの排出物が流入され酸化燃焼される触媒の前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出し、
前記温度差があらかじめ定めた範囲を超えたときに前記液体燃料電池システムの運転を停止し、
前記温度差があらかじめ定めた範囲に入るように、前記アノード電極に供給する液体燃料の濃度を調整する
ことを特徴する液体燃料電池システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に係り、特に液体燃料電池システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電気化学反応により水素、炭化水素あるいはアルコールなどの燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置であり、直接電気エネルギーに変換するため、高効率でかつ低公害型の発電装置として期待されている。
【０００３】
この燃料電池の内、イオン交換樹脂膜を電解質として用いる固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、例えば、電気自動車用の電源や住宅用の電源として、近年開発が加速されている燃料電池である。通常、この固体高分子型燃料電池は、アノード電極側に水素を含むガス、カソード電極側に酸化剤である酸素ガスあるいは空気を導入する。アノード電極及びカソード電極それぞれにおいて、下記の化学式１、化学式２に示す反応が行われ、起電力が発生する。
【０００４】
アノード電極：２Ｈ２  →  ４Ｈ＋＋４ｅ−              （化学式１）
カソード電極：Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ        （化学式２）
すなわち、アノード電極内部の触媒により、水素から電子とプロトンが生成される。電子は外部回路により取り出されて発電に用いられる。プロトンはプロトン導電性電解質膜内を移動してカソード電極に到達する。そして、カソード電極内部の触媒により、発電に用いられた電子とプロトンと酸素とが反応して水が生成する。このような電気化学反応によって発電が行われる。
【０００５】
上記水素ガスと酸化剤を用いる燃料電池システムでは、危険／有害物質である水素ガスの上記システムからの漏洩を防止し、その安全運転を確保するための安全制御技術がこれまで種々になされている（例えば、特許文献１，２参照）。そして、上記燃料電池システムは、車載用電源や家庭用コジェネレーションシステム等において実用化されつつある。
【０００６】
一方、近年は、常温の液体燃料を水素ガスに改質しないで、電池電極において直接酸化し、電気エネルギーを取り出す直接型メタノール燃料電池（以下、ＤＭＦＣと記す）が、注目を集めている。それは、改質器が不要で電源の小型化が容易になり、例えば、デジタルカメラ、携帯電話機等の各種モバイル用の電源として有望だからである。
【０００７】
このＤＭＦＣの起電部単位（単セル）は、アノード電極と、カソード電極と、アノード電極とカソード電極の間に配置されたプロトン導電性電解質膜とを備える。この燃料電池を駆動するには、アノード電極側にメタノールと水、カソード電極に酸素ガスあるいは空気を導入することにより、アノード電極及びカソード電極それぞれで下記の化学式３及び化学式４に示す反応を生じさせる。
【０００８】
アノード電極：ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−    （化学式３）
カソード電極：（３／２）Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  →  ３Ｈ２Ｏ      （化学式４）
すなわち、アノード電極触媒層の触媒により、メタノールと水から電子とプロトンと二酸化炭素が生成し、生成した二酸化炭素は大気中に放出される。電子は外部回路により取り出されて発電に用いられる。また、プロトンはプロトン導電性電解質膜を移動してカソード電極に到達する。カソード電極触媒層中では、電子および酸素と反応して水が生成する。これによって発電が行われる。
【０００９】
上記メタノールのアノード電極側の反応においては種々の有害物質が生成される。水素をアノード電極側に供給する場合と異なり、完全酸化されるまでの反応中間体と考えられているホルムアルデヒド、蟻酸あるいは一酸化炭素などが、反応副生成物として電極から排出される可能性がある。また、アノード電極側に供給された燃料中のメタノールが、拡散などによりプロトン導電性電解質膜や触媒層中を通過してカソード極側へ移動し（クロスオーバー現象）、カソード電極に供給されている酸化剤により酸化を受け、その過程においても上記の反応副生成物が生成される可能性がある。
【００１０】
これ等の反応副生成物の生成量は、未反応のまま排出されるメタノールに比較して微量である。しかし、シックハウス症候群の誘因物質として注目されているホルムアルデヒドは、特に厳しい環境規制値が設定されており、ＤＭＦＣ発電装置の実用化にあっては、数種の反応副生成物への安全対策が必要不可欠といえる。
【００１１】
また、直接燃料であるメタノールは、現在、職業的健康暴露限度として２００ｐｐｍ以下を１日平均８時間以内という基準が設定されている。しかし、一般生活で日常的に使われるようになる場合、慢性的な中毒を防止するために更に規制が厳しくなることが予想される。人によっては３０ｐｐｍでも臭気を感じる場合もあり、都市部での大気中でも数十ｐｐｂ程度と報告されている点から考慮すると、将来的な規制は数ｐｐｍ以下になる可能性が高い。このために、アノード電極側からあるいはクロスオーバー現象によるカソード電極側から、発電運転において未反応で排出するメタノール排出ガスの処理は必須となる。
【００１２】
そこで、ＤＭＦＣシステムにおいては、現在、有害排出物であるメタノール排出ガス及び上述した反応副生成物を触媒燃焼により効果的に浄化する方法が種々に検討されている。あるいは、メタノール排出ガスを検知するガス検知器をＤＭＦＣシステム内部に設置し、有害排出物の濃度が限界値を超えると発電停止する方法等、種々の安全制御技術の開発が精力的に行なわれている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平０７−０７８６２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５３２１２号公報
【特許文献３】特開２００５−０２６２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＤＭＦＣシステムにおいては、効率的な発電を維持するために、起電部（単セルあるいはスタックセル）に供給されるメタノール水溶液燃料を一定濃度の範囲に制御することが要求される。このためには、一度供給されメタノール濃度が低下した燃料は使用しないようにする方式と、発電装置内で循環し再利用する燃料に対して希釈されていない高濃度のメタノール原燃料を適宜追加しその濃度を一定に維持する方式の二つが、主に採用される。
【００１４】
ここで、モバイル用途のＤＭＦＣシステムにあっては、後者の循環方式が優れている。それは、規定の電力量を得る場合において、前者ではメタノール水溶液燃料は全て希釈されているために、その燃料貯留タンクを大量の容積にする必要があるのに対して、後者では高濃度のメタノール原燃料補充のカートリッジを用い燃料貯留タンクを比較的小容積にすることができ、発電装置の小型化が容易になるからである。
【００１５】
しかしながら、発電装置の小型化に適する上記循環方式においては、メタノール水溶液燃料中のメタノール濃度を制御するのが難しくなる。上記方式は、発電装置の運転中の燃料濃度を制御するために、その濃度検知を必要とする。ここで、濃度検知手段には、物性測定方法、分光学的測定方法、電気化学的測定方法等、様々な選択肢がある。その中で、モバイル用途のＤＭＦＣシステムに内蔵される検知手段の小型化を念頭に入れると、燃料溶液の密度や屈折率等の物理特性を測定する方法が有望である。しかし、この方法では、発電装置に接続される外部回路の電力負荷に合わせ数質量％から数十質量％の濃度に変えて使用されるメタノール濃度を、１０％程度の精度で検知することは決して容易ではない。仮に実現できた場合においても、上記濃度範囲の全てに亘りその精度を保証することは困難である。
【００１６】
このように、燃料が循環されるタイプの発電システムにおいて、その小型化を実現しようとすると、一般に燃料濃度の制御が難しくなり、循環される燃料濃度が異常に低くなる異常状態、逆に、異常に高くなるような異常状態の生じる可能性が高くなる。そして、ＤＭＦＣ発電の運転において生じる有害排出物の大部分は、上記循環燃料から揮発排出するメタノール成分であることから、上述した燃料濃度の異常状態が生じると、それに連動して浄化用の触媒燃焼器に流入する有害排気物の濃度も異常な濃度変化を示すようになる。
このために、触媒燃焼器において有害排出物が充分に浄化されないで未処理のまま放出されることが起り易くなる。
【００１７】
また、上述した有害排出物の浄化においては、白金等の触媒を用いた完全酸化による手法が有効であるが、ＤＭＦＣシステムがメタノール水溶液を燃料としているために、上記排出ガスが水蒸気の飽和状態下になり易い。そのため、その飽和水蒸気により触媒燃焼部の結露が起こる異常状態が生じ易くなる。
そして、この触媒燃焼部における結露によって上記浄化処理が妨げられ易くなり、これによっても、有害排出物が充分に浄化されないで未処理のまま放出されることが起り易くなる。
【００１８】
上述したことから、ＤＭＦＣシステムにおいては、特にメタノール等の液体燃料から生じる有害排出物の濃度を簡便かつ高い精度に検知し、その濃度が浄化の限界値を超えると発電停止するという、安全制御技術の開発が重要な課題になっている。そして、システムの小型化のために、小型化が容易な有害排出物の濃度検知手段が強く望まれている。しかしながら、未だ、このような有害排出物の濃度検知手段は開発されていない。
【００１９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、有害排出物の浄化用の触媒燃焼器の処理限界を越えるような異常な有害排出物濃度の上昇を、別途新たな専用のガス検知器を準備することなしに事前に検知し、発電装置の使用者にとってより安全な液体燃料電池システム及びその運転方法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】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明に係る液体燃料電池システムは、液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムにおいて、前記アノード電極及び前記カソード電極からの排出物が流入され、前記排出物が酸化燃焼される触媒部と、前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出するための温度センサと、前記温度差に基づき、前記排出物に含まれる前記液体燃料の可燃成分の濃度を算出する演算処理部と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る液体燃料電池システムの他の態様は、液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムにおいて、前記酸化剤を供給するための酸化剤供給部から前記カソード電極までの酸化剤供給流路に配置され、前記アノード電極からの排出物が前記酸化剤供給部から供給される酸化剤と共に流入し、前記排出物が酸化燃焼される触媒部と、前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出するための温度センサと、前記温度差に基づき、前記排出物に含まれる前記液体燃料の可燃成分の濃度を算出する演算処理部と、を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る液体燃料電池システムのさらに他の態様は、液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムにおいて、前記アノード電極からの排出物及び前記カソード電極からの排出物が流入され酸化燃焼される触媒部と、前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出するための温度センサと、前記温度差があらかじめ定められた上限値またはあらかじめ定められた下限値を超えたときに、前記起電部単位の動作を停止する制御部と、を有することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る液体燃料電池システムのさらに他の態様は、液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムにおいて、前記酸化剤を供給するための酸化剤供給部から前記カソード電極までの酸化剤供給流路に配置され、前記アノード電極からの排出物が前記酸化剤供給部から供給される酸化剤と共に流入し酸化燃焼される触媒部と、前記触媒部における前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出するための温度センサと、前記温度差があらかじめ定められた上限値またはあらかじめ定められた下限値を超えたときに、前記起電部単位の動作を停止する制御部と、を有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る液体燃料電池システムの運転方法は、液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムの運転方法において、前記アノード電極からの排出物及び前記カソード電極からの排出物が流入され酸化燃焼される触媒の前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出し、前記温度差があらかじめ定められた上限値またはあらかじめ定められた下限値を超えたときに前記液体燃料電池システムの運転を停止することを特徴する。
【００２５】
また、本発明に係る液体燃料電池システムの運転方法の他の態様は、液体燃料が供給されるアノード電極と、酸化剤が供給されるカソード電極と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に配置される電解質膜とを備える起電部単位を少なくとも１つ具備する液体燃料電池システムの運転方法において、前記アノード電極からの排出物及び前記カソード電極からの排出物が流入され酸化燃焼される触媒の前記排出物の流入側及び流出側の温度差を検出し、前記温度差があらかじめ定めた範囲を超えたときに前記液体燃料電池システムの運転を停止し、前記温度差があらかじめ定めた範囲に入るように、前記アノード電極に供給する液体燃料の濃度を調整することを特徴する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、有害排出物の浄化用の触媒燃焼器の処理限界を越えるような異常な有害排出物濃度の上昇を、別途新たな専用のガス検知器を準備することなしに事前に検知し、発電装置の使用者にとってより安全な液体燃料電池システム及びその運転方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の好適な実施形態のいくつかについて図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る液体燃料電池システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。ここで、液体燃料は特に限定されるものではないが、例えば、メタノールや、少なくともメタノールを含む溶液などを挙げることができる。以下の実施形態では、液体燃料としてメタノール水溶液を使用する例を挙げる。
【００２８】
起電部１は、後述する単セルあるいはスタックセルである。液体燃料のメタノール水溶液２は、その貯留される燃料希釈用タンク３から上記起電部１のアノード電極へ、そして循環用配管４を通して燃料希釈用タンク３へと、燃料循環用ポンプ５により循環供給されるようになっている。
【００２９】
そして、燃料希釈用タンク３には、例えばメタノール水溶液２の屈折率測定を用いた小型の燃料濃度測定部６が配置され、メタノール水溶液２のメタノール濃度の検知手段となっている。また、燃料希釈用タンク３には、循環されている燃料中のメタノールそのものやアノード電極側からの揮発性の高い反応副生成物（上記ホルムアルデヒド、蟻酸あるいは一酸化炭素）の気体成分を通過させ分離除去（蒸留）するための気液分離部７が設置されている。この気液分離部７は、例えばポリテトラフルオロエチレン膜のような撥水性膜を用いて構成される。
【００３０】
上記分離除去される反応副生成物、そして、上記燃料希釈用タンク３から揮発排出する一部のメタノール水溶液２が、アノード排出ガス（排出物）として、配管８を通り排出用配管９に導かれるようになっている。
【００３１】
燃料希釈用タンク３には、例えばカートリッジ構造であるメタノール補充の高濃度燃料タンク１０が補充用ポンプ１１を介して接続されている。この補充用ポンプ１１の作動により、高濃度燃料が高濃度燃料タンク１０から燃料希釈用タンク３に補充される。このようにして、アノード電極側において循環消費されるメタノール、カソード電極側からクロスオーバーにより排出されるメタノール、そして上記燃料希釈用タンク３から揮発排出するメタノールが補充されて、メタノール水溶液２中の燃料濃度が略一定、すなわちあらかじめ定められた上限値およびあらかじめ定められた下限値の間に保たれる。
【００３２】
また、起電部１のカソード電極側には酸化剤供給用ポンプ１２を通して、酸化剤（空気）が供給されるようになっている。起電部１のカソード電極側に供給される空気とプロトンの反応生成物である水分（水蒸気）、クロスオーバー起因のメタノールの一部および未反応の空気が、カソード排出ガス（排出物）として、上記配管８からのアノード排出ガスと共に排出用配管９を通り、冷却部１３に導入されるようになっている。ここで、冷却部１３は例えば小型の熱交換器で構成される。
この冷却部１３は、回収用ポンプ１４、配管１５を介して燃料希釈用タンク３に接続されている。そして、アノード排出ガスあるいはカソード排出ガス中の水蒸気およびメタノール排出ガスの一部は、冷却部１３により液体成分に凝縮され、回収用ポンプ１４により燃料希釈用タンク３に回収される。
【００３３】
上記冷却部１３は、後述する浄化用触媒部１６に接続され、浄化用触媒部１６の入口に第１の温度センサ１７、浄化用触媒部１６の出口に第２の温度センサ１８が配置されている。ここで、第１および第２の温度センサは、例えばサーミスタ、熱電対により構成され、出来るだけ小型で熱容量の小さいものが好ましい。この浄化用触媒部１６において、冷却部１３から出てくる液体燃料の可燃成分であるメタノール排出ガス、および反応副生成物は、起電部１のカソード電極側を通り排出されてくる十分な量の空気により燃焼浄化される。
【００３４】
そして、本実施の形態の特徴である、上記第１の温度センサ１７および第２の温度センサ１８に基づいて、上記メタノール排出ガスの濃度が算出され、それにより上記濃度が検知できる構成になっている。
上記メタノール排出ガス濃度を算出するための演算処理部としては、例えばマイコンを有する制御部１９を用いることができる。上記制御部１９に対して、第１の温度センサ１７および第２の温度センサ１８の検知温度に対応する出力信号２０，２１が、図１の破線に示すように送信されるようになっている。この制御部１９は、その検知温度に基づく演算処理を通して、メタノール排出ガスの濃度を簡便に算出し検知する（後述する）。
【００３５】
上述したメタノール排出ガス濃度の検知において、該濃度があらかじめ定められた上限値またはあらかじめ定められた下限値を超えると、制御部１９が指令信号２２により燃料循環用ポンプ５の作動を停止し、起電部１動作を停止させる構成になっている。あるいは、指令信号２３により補充用ポンプ１１の作動も停止する。このようにして、ＤＭＦＣシステムの安全運転が確保される。ここで、制御部１９は、ＤＭＦＣシステム全体を制御するシステムコントローラ（不図示）内に格納すると好適である。
【００３６】
次に、起電部１の構成例について図２を参照して説明する。単セルの起電部１は、アノード電極２４、カソード電極２５、アノード電極２４とカソード電極２５の間に配置されたプロトン導電性電解質膜２６を備える。アノード電極２４は、例えば炭素板などから成る導電性の基板２７と、該基板２７に積層されたアノード電極触媒層２８とを含み、同様にカソード電極２５は、導電性の基板２９と、カソード電極触媒層３０を含む。ここで、上記基板２７，２９は、電力負荷となる外部回路（不図示）に接続されている。そして、図１において説明したメタノール水溶液２は、上記基板２７に設けられた流通路（不図示）を通り循環供給される。同様に、酸化剤である空気は、基板２９に設けられた流通路（不図示）を介して供給される。
【００３７】
また、スタックセルとなる場合には、起電部１は、上記基板２７，２９をセル間のセパレータとして、図２に示した単セルを積層した構造に構成される。
【００３８】
上記起電部１の具体的は形成では、例えば、公知のプロセス（R. Ramakumar et al. J. Power Sources 69 (1997) p75）により、アノード用触媒（Ｐｔ：Ｒｕ＝１：１）担持カーボンブラックとカソード用触媒（Ｐｔ）担持カーボンブラックを用いて作製する。ここで、触媒担持量は、カーボン１００に対して重量比でアノードは３０、カソードは１５とした。
そして、上記プロセスにより作製したアノード用触媒担持カーボンブラックにパーフルオロカーボンスルホン酸溶液（Dupont社 Nafion（商標）溶液 SE-20092）とイオン交換水を添加し、上記触媒担持カーボンブラックを分散させてペーストを調製する。アノード集電体としての撥水処理済カーボンペーパーTGPH-120（E-TEK社製）の上にペーストを５５０μｍ塗布し、乾燥させ、アノード電極触媒層２８を形成することによりアノード電極２４を得る。
【００３９】
同様に、上記カソード用触媒担持カーボンブラックにパーフルオロカーボンスルホン酸溶液とイオン交換水を加え、上記触媒担持カーボンブラックを分散させてペーストを調製する。カソード集電体としての撥水処理済カーボンペーパーTGPH-090（E-TEK社製）の上にペーストを２２５μｍ塗布した後、乾燥させ、カソード電極触媒層３０を形成することにより、カソード電極２５を得る。
【００４０】
そして、アノード電極触媒層２８とカソード電極触媒層３０の間に、プロトン導電性電解質膜２６としての市販のパーフルオロカーボンスルホン酸膜（Dupont社 Nafion117）を配置し、これらにホットプレス（１２５℃、５分間、５０ｋｇ／ｃｍ２）を施すことにより、アノード電極２４、プロトン導電性電解質膜２６及びカソード電極２５を接合し、起電部単セルを得る。起電部単セルの触媒層（２８，３０）の断面積は１０ｃｍ２である。なお、起電部を切断し、断面積を電子顕微鏡で観察したところ、アノード電極触媒層２８の厚さは１０５μｍで、カソード電極触媒層３０の厚さは５０μｍであった。
【００４１】
上記のようにして形成する起電部１において、アノード電極２４側に循環供給されるメタノール水溶液２燃料の供給量は、例えば１．２ｍｌ／ｍｉｎにされ、カソード電極２５側に供給される空気の供給量は、例えば１００ｍｌ／ｍｉｎにされ、起電部１の温度は４０〜６０℃にされ、発電運転される。
【００４２】
上記発電運転において、アノード電極２４側からカソード電極２５側にクロスオーバーにより到達するメタノールは、それほど多くはなく、しかもカソード電極触媒層３０おいて空気により酸化されることから、カソード排出ガス中に含まれるメタノール排出ガス濃度はせいぜい百ｐｐｍ程度になる。
これに対して、メタノール水溶液２燃料を貯留している燃料希釈用タンク３から揮発排出するメタノール排出ガスは、起電部１の運転温度である４０〜６０℃において、図３に示すような濃度になる。これから判るように、アノード排出ガス中のメタノール排出ガスの濃度は、クロスオーバー起因のカソード電極側からのメタノール排出ガスの１０〜１００倍になる。
【００４３】
次に、浄化用触媒部１６の構成例について図４を参照して説明する。図４は浄化用触媒部１６の縦断面図である。上記発電運転に伴い排出されるアノード排出ガス及びカソード排出ガスは、冷却部１３を通り、ここで回収できずに排出されるメタノール排出ガスの少なくとも一部と水蒸気の少なくとも一部、上記反応副生成物および空気が浄化用触媒部１６に流入する。
【００４４】
浄化用触媒部１６は、配管３１内に配置された筒状の筐体３２、筐体３２の内壁に配置された断熱層３３、筐体３２内部に断熱層３３を介して充填される触媒収納部３４を備える。更に、筐体３２の排出ガス流入口側および浄化済排出ガス流出口側の開口部に配置され、触媒収納部３４からの触媒の脱落を抑えるための網目状構造を有する脱落防止部材３５、３６を備える。ここで、触媒収納部３４には、例えば、活性炭、活性アルミナを担体として、白金等の貴金属が担持される触媒が充填される。この触媒収納部３４の容積は、例えば発電量が２０Ｗ（ワット）程度になる場合には１０ｃｃ程度のものになる。
そして、上述した第１の温度センサ１７が上記筐体３２の前段側に配置され、第２の温度センサ１８が上記筐体３２の後段側に配置される。
【００４５】
なお、外気冷却による水分の結露を防止するために、冷却部１３から浄化用触媒部１６の間の配管あるいは浄化用触媒部１６の外側に図示されていない保温断熱構造を設けるようにしてもよい。例えば、スタックセル等の高温部との熱交換・熱的接触や、ヒーターの設置等である。しかし、発電効率が許す範囲で、触媒収納部３４における結露を防止することが好ましい。
【００４６】
次に、実施の形態１のＤＭＦＣシステムにおけるメタノール排出ガス濃度の検知方法と、濃度が限界値を超えた場合の起電部１の動作停止（発電の停止）方法について説明する。
【００４７】
発電運転により、上述したように、アノード電極側からアノード排出ガスとして、メタノール排出ガスおよび微量の反応副生成物が排出され、カソード電極側からはカソード排出ガスとして、低濃度のメタノール排出ガスおよび水分を含んだ多量の空気が排出される。
上記アノード排出ガスおよびカソード排出ガスは、浄化用触媒部１６に流入する前に排出ガスとして混合され（以下、排出ガスと記す）、カソード電極側から空気の残余酸素を利用し、触媒収納部３４において酸化反応が行われる。この酸化反応により生ずる発熱量は、メタノールおよび反応副生成物の酸化により得られるが、酸化される反応副生成物からの発熱量が微量であるため、上記メタノールの酸化による発熱量のみで非常によい近似になる。
【００４８】
図５は、排出ガスが触媒収納部３４を通過し排出される過程における、発熱量の流量について模式的に示したものである。図５において、
Ｑｉｎ＋Ｑｏｘ＝Ｑａ＋Ｑｏｕｔ          （数式１）
が成り立つ。ここで、Ｑｉｎは排出ガスにより浄化用触媒部１６に流入する熱流量、Ｑｏｘは排出ガスが酸化することにより触媒収納部３４において発生する熱流量、Ｑａは触媒収納部３４を支持する筐体３２等を介して浄化用触媒部１６外に逃げていく熱流量、Ｑｏｕｔは触媒収納部３４を通過した浄化済みの排出ガスにより排出される熱流量である。
【００４９】
そして、それぞれの熱流量は、
Ｑｏｘ＝ｗｕｃ          （数式２）
Ｑｏｕｔ＝Ｑｉｎ＋Ｃｐｕ（Ｔ−Ｔｉｎ）          （数式３）
Ｑａ＝ｈ（Ｔ−Ｔａ）          （数式４）
と表すことができる。ここで、ｗはメタノール排出ガスが酸素により酸化される際に得られる熱量３２．５（J/m3/ppm）、ｕは触媒収納部３４を通過する排出ガスの流量（m3/s）、ｃは通過する排出ガス中におけるメタノール排出ガスの濃度（ppm）、Ｃｐは空気の定圧比熱１３１０（J/m3/K）である。Ｔｉｎは触媒収納部３４に流入する排出ガスの温度（K）、Ｔは触媒収納部３４内の平均温度（K）、Ｔａは浄化用触媒部１６が置かれている環境温度である。ｈは触媒部の最表面から浄化用触媒部１６全体の最表面までの熱伝達率である。
【００５０】
なお、触媒収納部３４を通過した排出ガスの温度は、触媒自身の比熱に比較して小さいこと又排出ガス中の成分自体が酸化燃焼するということから、触媒収納部３４の平均温度にほぼ近似できる。
【００５１】
そして、数式１に、数式２〜数式４を代入することにより、次の数式５が得られる。
Ｔ−Ｔｉｎ＝｛ｗｕｃ−ｈ（Ｔ−Ｔａ）｝／Ｃｐｕ          （数式５）
ここで、Ｔ−Ｔｉｎを数式６のように定義すると、数式５は数式７と書き直せ、最終的に数式８を得ることが出来る。
【００５２】
ΔＴ＝Ｔ−Ｔｉｎ          （数式６）
ΔＴ＝｛ｗｕｃ−ｈ（ΔＴ＋Ｔｉｎ−Ｔａ）｝／Ｃｐｕ          （数式７）
ΔＴ＝｛ｗｕｃ−ｈ（Ｔｉｎ−Ｔａ）｝／（Ｃｐｕ＋ｈ）          （数式８）
上記ＤＭＦＣシステムの発電における運転温度は通常４０〜６０℃であり、外気温より高いことから、数式８の（Ｔｉｎ−Ｔａ）は正である。また、完全な断熱（保温）は不可能であるため、常にｈ＞０であり、即ちｈ（Ｔｉｎ−Ｔａ）＞０となる。
【００５３】
ここで、ＤＭＦＣ発電においては、上述したメタノール水溶液２燃料のメタノール濃度が上昇し異常状態が生じても、排出ガスの流入温度Ｔｉｎ（発電運転温度に近い）と触媒収納部３４の配置されている発電装置内の環境温度の変化は、排出ガスの流入濃度の変化に対して比較的緩やかであるため、（Ｔｉｎ−Ｔａ）は一定とみなせる。そして、数式８から明らかなように、ΔＴはメタノール排出ガスの濃度ｃに対し線形の関係を持つとみなすことができる。
【００５４】
このように、ΔＴを計測することにより、簡便に、メタノール排出ガスの濃度ｃが検知できることが判る。そこで、本発明のＤＭＦＣシステムに配置した第１の温度センサ１７によりＴｉｎが計測され、同様に第２の温度センサ１８によりＴが計測される。そして、制御部１９における演算処理により温度差（ΔＴ）が求められ、濃度ｃが数式８により数値計算され算出される。この演算において、数式８中のｈおよび（Ｔｉｎ−Ｔａ）等の数値は、実際のＤＭＦＣシステムにおいて測定／抽出した経験値が用いられる。
【００５５】
次に、図６を参照して、上記メタノール排出ガスの濃度ｃの検出と上記温度差（ΔＴ）のあらかじめ定められた上限値およびあらかじめ定められた下限界値を超える場合の起電部１の停止方法について説明する。図６は、数式８の線形の関係を判り易くするために、温度差（ΔＴ）とメタノール排出ガス濃度ｃとを模式的な直線関係にして示したものである。図６中、縦軸は、触媒収納部３４に流入する直前の排出ガスの温度Ｔｉｎと、触媒収納部３４を通過した直後の温度Ｔの温度差（ΔＴ）である。そして、横軸は、メタノール排出ガスの濃度ｃである。この図から、ΔＴからメタノール排出ガス濃度ｃが簡便にしかも一意的に決定される。なお、図４における断熱層３３の断熱性が高くなれば、上記ｈが小さくなりｈ（Ｔｉｎ−Ｔａ）値が零に近くなって、図６における直線は原点を通るようになる。そして、低いメタノール排出ガス濃度ｃ領域においても、ΔＴを計測することで濃度ｃを検知できるようになる。
【００５６】
同図において、横軸に記すｃ１〜ｃ２の範囲が、上記ＤＭＦＣシステムの正常運転時におけるメタノール排出ガスの濃度範囲である。そこで、それに対応して、第１の温度センサ１７および第２の温度センサ１８から求められる温度差が、ΔＴ１〜ΔＴ２の範囲にあればＤＭＦＣシステムの正常運転の状態とする。
そして、浄化用触媒部１６において酸化できる能力限界のメタノール排出ガス濃度をｃｌｉｍとし、それに対応する温度差をΔＴｌｉｍとする。ここで、図６の横軸に示したｃ２〜ｃｌｉｍの範囲に対応する縦軸のΔＴ２〜ΔＴｌｉｍの範囲にある所定のΔＴｃ２を、起電部１を停止する上限値に設定する。同様に、ｃ１以下に対応する零〜ΔＴ１の範囲にある所定のΔＴｃ１を、起電部１を停止する下限値に設定する。ここで、所定のとは、ΔＴｌｉｍまたは零に対し、第１の温度センサ１７および第２の温度センサ１８の誤差等を考慮して設計上設定したマージン等を設けることを意味する。
【００５７】
図１および図４で説明した第１の温度センサ１７および第２の温度センサ１８により計測した温度差が上記ΔＴｃ１〜ΔＴｃ２の範囲を超えると、制御部１９は燃料循環用ポンプ５の作動を停止し、起電部１動作を停止させる。あるいは、補充用ポンプ１１の作動も停止する。このようにして、ＤＭＦＣシステムの安全運転を確保する。
【００５８】
次に、上記ＤＭＦＣシステム運転におけるメタノール排出ガス濃度ｃ検出についてその一例を示し、本実施の形態の効果について説明する。
【００５９】
上述したＤＭＦＣシステムにおいて、図１に示したように、燃料濃度測定部６からの出力信号により補充用ポンプ１１が制御され、燃料希釈用タンク３内のメタノール水溶液２濃度が一定になるよう安定した１時間の運転を行った。運転時は、起電部１からの出力電流は一定に定め、燃料濃度は、目的の電流値が安定して得られるように設定した。
【００６０】
図７は、その１時間の正常運転における、メタノール排出ガス濃度およびその燃焼前後の温度差（ΔＴ）の変化を示す。図中の○印は、触媒燃焼前のメタノール排出ガス濃度を表し、排出ガスが浄化用触媒部１６に流入する直前のメタノール排出ガス濃度をいわゆる赤外吸収方法により検知した値である。そして、図中の実線は、排出ガスが浄化用触媒部１６により触媒燃焼している状態において第１の温度センサ１７および第２の温度センサ１８により計測された、触媒燃焼前後の温度から計測された温度差（ΔＴ）を示している。
【００６１】
図中に示す○印の時間変化と温度差（ΔＴ）の変化はよく一致しており、温度差（ΔＴ）によりメタノール排出ガス濃度が精度よく検知できることが示されている。なお、上記安定した運転においては、図中の●印に示しているように、触媒燃焼後の排出ガス中のメタノール濃度は大きく低減し、触媒燃焼前の濃度の１／１０以下になる。なお、この値は、浄化用触媒部１６から流出した後の排出ガスを赤外吸収で計測した値である。
【００６２】
この場合、温度差（ΔＴ）の変化を継続して計測し、上記メタノール排出ガス濃度を検知することにより、制御部１９からの指令信号２３を通して補充用ポンプ１１を制御し、高濃度燃料タンク１０から燃料希釈用タンク３への高濃度燃料を調整する。このようにして、メタノール排出ガス濃度が、あらかじめ定められた上限値とあらかじめ定められた下限との間に入るように調整することが可能になる。
【００６３】
次に、ＤＭＦＣシステムのメタノール水溶液燃料の濃度が高くなり、その運転が異常状態になる場合のメタノール排出ガス濃度ｃの検知例について、図８を参照して説明する。ここで、図１のＤＭＦＣシステムにおいて、補充用ポンプ１１を外部制御し、高濃度燃料タンク１０から燃料希釈用タンク３に高濃度燃料を供給し、燃料希釈用タンク３内のメタノール水溶液２濃度を徐々に高くして発電運転を続けた。そして、上記浄化用触媒部１６を作動させ、第１の温度センサ１７および第２の温度センサ１８により、排出ガスの触媒燃焼前後の温度を計測し、温度差（ΔＴ）を算出した。また、浄化用触媒部１６から流出した後の排出ガス中のメタノール濃度を赤外吸収で計測した。そして、これ等の値の変化が図中に示されている。
【００６４】
図８に示すように、燃料希釈用タンク３内のメタノール水溶液２濃度が正常運転の条件下にあれば、触媒燃焼後の排出ガス中のメタノール濃度は極めて小さいが、燃料希釈用タンク３内のメタノール水溶液２濃度が高くなり、浄化用触媒部１６の燃焼能力を超え、浄化用触媒部１６に流入するメタノール排出ガスが増加してくると、浄化用触媒部１６から未燃焼のメタノール排出ガスが増えてくる。そして、上述したところの温度差（ΔＴ）も同様に増加していくが、図中のΔＴｌｉｍを超えてくるとその値は余り増大しなくなる。そこで、図８に示すように、ΔＴｌｉｍよりも小さい正常運転の上限値ΔＴｃ２が設定される。このようにして、ΔＴｃ２により、メタノール排出ガス濃度の異常が検知される。ここで、ΔＴｌｉｍおよび上限値ΔＴｃ２は、図６で説明したものに相当する。
【００６５】
そして、上述したように、第１の温度センサ１７、第２の温度センサ１８および制御部１９により、上記上限値ΔＴｃ２を超える温度差（ΔＴ）が検出されると、制御部１９は、燃料循環用ポンプ５の作動停止あるいは補充用ポンプ１１の作動停止を通して起電部１動作を停止する。このようにして、有害排出物の漏洩を防止することが可能である。
【００６６】
実施の形態におけるＤＭＦＣシステムにあっては、排出ガスが触媒燃焼する浄化用触媒部１６の流入口および流出口における排出ガスの温度差Δを温度センサで計測することを通して、ＤＭＦＣから排出される未反応の有害排出物濃度が検知される。
この検知手段を構成する温度センサは、従来の例えば赤外線吸収による方法の場合に比べて小型化に適している。このために、上記実施の形態１におけるＤＦＭＣシステムの小型化が容易になりモバイル用電源として有効になる。また、ＤＦＭＣシステム運転の安全制御が極めて簡便になる。
【００６７】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について図９を参照して説明する。この実施形態の特徴は、起電部１のカソード電極の前段部において、実施の形態１で説明した燃料希釈用タンク３から揮発排出する液体燃料および微量の反応副生成物（ホルムアルデヒド、蟻酸あるいは一酸化炭素）と、空気（酸化剤）とを混合させ、この混合したガスをカソード電極の前段部に配置した触媒燃焼部を通した後に、上記カソード電極に供給するところにある。
【００６８】
ＤＭＦＣ運転において、カソード電極側から生じる有害排出物は、主に例えばメタノールのクロスオーバーに由来するものであるが、昨今、発電効率を下げてしまうクロスオーバー現象を抑制する努力されており、カソード電極側からのメタノール排出ガス濃度は小さくなりつつある。その場合、メタノール排出ガスのほとんどが、燃料希釈用タンク３からの揮発排出によるものとなる。
【００６９】
そこで、図９に示すように、配管３７が、燃料希釈用タンク３に接続され、酸化剤供給用ポンプ１２の出口に連結される。そして、その連結部から起電部１の経路間に触媒燃焼部３８、その流入口に第１の温度センサ３９、その流出口に第２の温度センサ４０が配置される。また、第１の温度センサ３９および第２の温度センサ４０の検知温度に対応する出力信号４１，４２は制御部１９に送信されるようになっている。
【００７０】
ここで、実施の形態１で説明した、燃料希釈用タンク３からメタノール水溶液２の揮発排出したメタノール排出ガスは、配管３７を通り、酸化剤供給用ポンプ１２から供給されてくる空気と混合し、触媒燃焼部３８に流入する。通常、供給される空気量は多く、上記メタノール排出ガスを燃焼させるに必要な理論的酸素量の少なくとも１００倍以上の大過剰な酸素が供給される。そして、メタノール排出ガスは、供給空気の酸素により完全に酸化される。また、触媒燃焼部３８の上記酸化反応により僅かに酸素の消費された空気は、未だ充分な酸素量が残存し、起電部１のカソード電極２５において化学式４のプロトンとの酸化反応をする。
【００７１】
上記触媒燃焼部３８は、図４で説明したような浄化用触媒部１６と同様な構造および動作を有する。また、第１の温度センサ３９および第２の温度センサ４０も、浄化用触媒部１６の第１の温度センサ１７と第２の温度センサ１８と同様な構造および動作を有する。この第１の温度センサ３９、第２の温度センサ４０および制御部１９を通して求められる温度差（ΔＴ）に基づき、実施の形態１で述べたのと全く同様にして、配管３７から排出するメタノール排出ガスの濃度が検知できる。
【００７２】
そして、異常濃度（高濃度あるいは低濃度）のメタノール排出ガスが検出されると、第１の実施形態で説明したのと同様に、制御部１９は燃料循環用ポンプ５の作動停止あるいは補充用ポンプ１１の作動停止を通して起電部１動作を停止する。
【００７３】
あるいは、上記メタノール排出ガス濃度の検知により、制御部１９からの指令信号２３を通して補充用ポンプ１１を制御し、高濃度燃料タンク１０から燃料希釈用タンク３への高濃度燃料を調整することができる。そして、メタノール排出ガス濃度が、あらかじめ定められた上限値とあらかじめ定められた下限との間に入るように調整する。このように、上記第１の温度センサ３９、第２の温度センサ４０および制御部１９を用いたメタノール排出ガス濃度の検知手段は、燃料濃度測定部６の機能をもつこともできる。
【００７４】
第２の実施形態では、ＤＭＦＣシステムから排出させるメタノール排出ガスの大部分は、上記触媒燃焼部３８により燃焼され無害化される。このために、浄化用触媒部１６は、その処理能力が小さくてもよく小型なもので充分対応できるようになる。そして、上記触媒燃焼部３８の付加によるＤＭＦＣシステム容積の増加は僅かなものになる。なお、その他のＤＭＦＣシステムの動作は、実施の形態１で説明したのと同様である。
【００７５】
図１で説明した第１の実施形態の場合には、起電部１のカソード電極側から排出される水蒸気の結露により浄化用触媒部１６の燃焼効率が低下する恐れがあるが、第２の実施形態の触媒燃焼部３８においては水蒸気が極めて少なく結露を起こす可能性が低くなり、メタノール排出ガスの極めて安定した燃焼除去が可能になる。
【００７６】
上述したように、燃料希釈用タンク３からのメタノール排出ガスのみを単独で燃焼処理し、その場合の温度差（ΔＴ）に基づき上記メタノール排出ガス濃度を検知することで、燃料濃度測定部６の代わりに起電部１のアノード電極に循環供給される燃料濃度を見積もることが可能である。図３は、液体燃料から揮発排出するメタノール排出ガス濃度を、燃料濃度および燃料温度に対しプロットしたものであるが、この図から明らかなように、液体燃料の温度（液温）が一定であると、上記メタノール排出ガス濃度は燃料濃度におおよそ比例する。このため、液体燃料から揮発排出したメタノール排出ガス単独の燃焼処理における温度差（ΔＴ）を用い算出したその濃度に基づき、上記液体燃料の温度による補正を加えて、循環する液体燃料中の濃度を検出することが出来るようになる。
【００７７】
また、触媒燃焼部３８に流入する空気とメタノール排出ガスは外気温とほぼ等しくなり、数式８において（Ｔｉｎ−Ｔａ）〜０となる。温度差（ΔＴ）は、図６においてメタノール排出ガス濃度に対して原点を通る比例関係に近くなり、実施の形態２のメタノール排出ガス濃度の検知において補正が行い易くなる。
【００７８】
次に、第２の実施形態の変形例について図１０を参照して簡単に説明する。この変形例は、上記ＤＭＦＣシステム発電に伴い、触媒燃焼部３８の周辺温度の変化が起こる場合にも対応するものである。図１０に示すように、切り替え弁４３が配置されており、この切り替え弁４３の切り換えにより、配管３７からのメタノール排出ガスが触媒燃焼部３８を通過しないようにでき、メタノール排出ガスが零状態における第１の温度センサ３９と第２の温度センサ４０の温度差が計測され、補正が行えるようにしてある。この場合、数式８において、濃度ｃが零の時のΔＴが計測され、それにより（Ｔｉｎ−Ｔａ）の実測値が求まり、メタノール排出ガス濃度の検知において精度の高い補正が行えるようになる。
【００７９】
ここで、図１０に示すように、上記補正時においては、配管３７からのメタノール排出ガスは直接に起電部１のカソード電極に流入するが、カソード電極自体が触媒燃焼の働きを有するため、大きな問題は生じない。
【００８０】
上記（Ｔｉｎ−Ｔａ）を実測した後に、切り替え弁４３の切り換えにより、配管３７からのメタノール排出ガスが触媒燃焼部３８に流入され、実施の形態２と同じ動作が行われる。そして、燃料希釈用タンク３から揮発排出するメタノール排出ガス濃度が上記実測の（Ｔｉｎ−Ｔａ）を用いた補正により算出される。
上述した補正ができることにより、燃料希釈用タンク３から揮発排出するメタノール排出ガス濃度が安定的にしかも高精度に精度に検知できるようになる。そして、第２の実施形態において述べた効果が更に顕著になる。
【００８１】
上記第２の実施形態およびその変形例においては、起電部１のカソード電極側からのメタノール排出ガスが十分に低く抑えられ、有害ではないとみなせる濃度以下に浄化出来るような十分な効率を浄化用触媒部１６が有している場合には、第１の温度センサ１７および第２の温度センサ１８を含む検知手段は省略してもよい。更には、カソード電極側からのメタノール排出ガス濃度そのものが安全といえるだけの濃度に抑えられているのであれば、浄化用触媒部１６自体を省略することも可能である。
【００８２】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。例えば、メタノール水溶液の代わりに、液体燃料としてエタノールあるいはジメチルエーテルのような低分子のアルコール、エーテル類を使用する構成になるようにしてもよい。また、温度差（ΔＴ）の計測において、本発明の実施の形態で説明した浄化用触媒部あるいは触媒燃焼部の流入口及び流出口に２つの温度センサを配置する代わりに、上記流入口及び流出口間の温度差（ΔＴ）を直接検出する手段を配置するようにしてもよい。また、上記実施の形態において、浄化用触媒部１６に酸化剤供給ポンプ１２から直接に酸化剤を供給する酸化剤供給流路を配置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態１の液体燃料電池システムを示す概略構成図。
【図２】同液体燃料電池システムに用いられる起電部単位を示す模式図。
【図３】同液体燃料電池システムの液体燃料から揮発排出するメタノール濃度を示す表。
【図４】同液体燃料電池システムに用いられる浄化用触媒部の構成を示す断面図。
【図５】同浄化用触媒部における熱流状態を示す模式図。
【図６】同浄化用触媒部の流入口および流出口における排出ガスの温度差と、メタノール排出ガス濃度との関係を示す特性図。
【図７】同浄化用触媒部における上記温度差およびメタノール排出ガス濃度の経時変化を示す特性図。
【図８】同浄化用触媒部における上記温度差およびメタノール排出ガスの経時変化を示す別の特性図。
【図９】本発明の実施の形態２の液体燃料電池システムを示す概略構成図。
【図１０】本発明の実施の形態２の変形例の液体燃料電池システムを示す概略構成図。
【符号の説明】
【００８４】
１…起電部、２…メタノール水溶液、３…燃料希釈用タンク、４…循環用配管、５…燃料循環用ポンプ、６…燃料濃度測定部、７…気液分離部、８，１５，３１…配管、９…排出用配管、１０…高濃度燃料タンク、１１…補充用ポンプ、１２…酸化剤供給用ポンプ、１３…冷却部、１４…回収用ポンプ、１６…浄化用触媒部、１７，３９…第１の温度センサ、１８，４０…第２の温度センサ、１９…制御部、２０，２１，４１，４２…出力信号、２２，２３…指令信号、２４…アノード電極、２５…カソード電極、２７，２９…基板、２８アノード電極触媒層、３０…カソード電極触媒層、３２…筐体、３３…断熱層、３４…触媒収納部、３５，３６…脱落防止部材、３８…触媒燃焼部、４３…切り替え弁
【図１】
2006253046.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
2006253046.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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