(57)【要約】【課題】燃料と空気を共に供給することができる装置を備え、燃料電池システム駆動のための寄生電力を低減させると共に全体的な燃料システムの大きさをコンパクトに実現する。【解決手段】本発明による燃料電池システムは、水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させる少なくとも一つの電気発生部、及び前記電気発生部に連結設置され、水素を含有した燃料と酸素を含有した空気とを前記電気発生部に供給する反応源供給装置を含み、前記反応源供給装置は、圧縮空気を貯蔵する第１分割部、前記燃料を貯蔵する第２分割部、及び前記隣接した第１分割部と第２分割部とを分割する弾性隔膜を有する貯蔵部を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させる少なくとも一つの電気発生部と、
前記電気発生部に連結設置され、水素を含有した燃料と酸素を含有した空気とを前記電気発生部に供給する反応源供給装置と、
を含み、
前記反応源供給装置は、
圧縮空気を貯蔵する第１分割部、前記燃料を貯蔵する第２分割部、及び前記互いに隣接した第１分割部と第２分割部とを分割する弾性隔膜を有する貯蔵部を含む、燃料電池システム。
【請求項２】
前記弾性隔膜はダイアフラムである、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記貯蔵部は、前記第２分割部に着脱可能に装着される燃料カートリッジを含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記反応源供給装置は、前記第１分割部に連結設置されて前記第１分割部の内部に圧縮空気を供給するコンプレッサーを含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記コンプレッサーと前記第１分割部とが第１供給ラインによって連結される、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記反応源供給装置は、
前記貯蔵部に連結設置され、熱エネルギーによる化学触媒反応により前記燃料から水素ガスを発生させ、前記水素ガスを電気発生部に供給する改質装置をさらに含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記改質装置は、
前記燃料と酸素の酸化触媒反応により熱エネルギーを発生させる熱源部と、
前記熱エネルギーを吸収して、前記燃料から水素ガスを発生させる改質反応部と、
前記水素ガスと酸素の選択的酸化触媒反応により、前記水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる少なくとも一つの一酸化炭素低減部と、
を含む、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記貯蔵部の第２分割部と前記改質装置の熱源部とが第２供給ラインによって連結される、請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記貯蔵部の第１分割部と前記改質装置の熱源部とが第３供給ラインによって連結される、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記貯蔵部の第２分割部と前記改質装置の改質反応部とが第４供給ラインによって連結される、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記貯蔵部の第１分割部と前記改質装置の一酸化炭素低減部とが第５供給ラインによって連結される、請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記改質装置の一酸化炭素低減部と電気発生部とが第６供給ラインによって連結される、請求項１１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記貯蔵部の第１分割部と電気発生部とが第７供給ラインによって連結される、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記電気発生部が複数に備えられ、前記複数の電気発生部が積層されてスタック構造を形成する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記燃料電池システムが高分子電解質型燃料電池方式からなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料電池システムが直接酸化型燃料電池方式からなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記弾性隔膜は、前記圧縮空気の圧力によって弾力的に変形可能な素材からなる、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に係り、特に、水素ガスと空気を共にスタックに供給する反応源供給装置を備えた燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、燃料電池（Fuel  Cell）は、メタノール、エタノール、天然ガスのような炭化水素系の物質内に含まれている水素と酸素の化学反応エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる発電システムである。
【０００３】
この燃料電池は、使用される電解質の種類によって、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、高分子電解質型又はアルカリ型燃料電池などに分類される。これら各々の燃料電池は根本的に同じ原理によって作動するが、使用される燃料の種類、運転温度、触媒、及び電解質などが互いに異なる。
【０００４】
これらのうち、近来に開発されている高分子電解質型燃料電池（Polymer  Electrolyte  Membrane  Fuel  Cell：以下、ＰＥＭＦＣとする）は、他の燃料電池に比べて出力特性が優れており、作動温度が低くいと共に速い始動及び応答特性を有し、自動車のような移動用電源はもちろん、住宅、公共建物のような分散用電源、及び電子機器のようなと小型電源など、その応用範囲が広いという長所を有する。
【０００５】
このようなＰＥＭＦＣは、基本的にシステムを構成するために、スタック（stack）、改質装置（Reformer）、燃料タンク、及び燃料ポンプなどを備える。スタックは燃料電池の本体を形成し、燃料ポンプは、燃料タンク内の燃料を改質装置に供給する。改質装置は、燃料を改質して水素ガスを発生させ、その水素ガスをスタックに供給する。したがって、このＰＥＭＦＣは、燃料ポンプの作動によって燃料タンク内の燃料を改質装置に供給し、この改質装置で燃料を改質して水素ガスを発生させる。そして、前記水素ガスをスタックに供給し、別途のポンプなどを通じて空気をスタックに供給する。そうすると、スタックでは、前記水素ガスと空気中に含まれている酸素とを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の技術による燃料電池システムは、燃料タンクに貯蔵された燃料を改質装置に供給し、空気をスタックに供給するための別途のポンプを備えるため、このようなポンプを駆動させるための寄生電力が増加して全体的なシステムのエネルギー効率が低下するという問題点がある。また、従来の燃料電池システムは、前記のようなポンプの設置空間が必要となるため、全体的なシステムの大きさをコンパクトに実現できなくなる問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、燃料と空気を共に供給することができる装置を備えることにより、システム駆動のための寄生電力を低減させると共に全体的なシステムの大きさをコンパクトに実現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】
【０００８】
本発明による燃料電池システムは、水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させる少なくとも一つの電気発生部、及び前記電気発生部に連結設置され、水素を含有した燃料と酸素を含有した空気とを前記電気発生部に供給する反応源供給装置を含む。前記反応源供給装置は、圧縮空気を貯蔵する第１分割部、前記燃料を貯蔵する第２分割部、及び前記隣接した第１分割部と第２分割部とを分割する弾性隔膜を有する貯蔵部を含む。
【０００９】
前記弾性隔膜はダイアフラム構造からなることができ、前記貯蔵部は、前記第２分割部に着脱可能に装着される燃料カートリッジを含むことができる。
【００１０】
本発明による燃料電池システムにおいて、前記反応源供給装置は、前記第１分割部に連結設置されて前記第１分割部の内部に圧縮空気を供給するコンプレッサーを含むことができる。この場合、前記コンプレッサーと第１分割部とは第１供給ラインによって連結される。
【００１１】
また、本発明による燃料電池システムにおいて、前記反応源供給装置は、前記貯蔵部に連結設置され、熱エネルギーによる化学触媒反応により前記燃料から水素ガスを発生させ、前記水素ガスを電気発生部に供給する改質装置をさらに含むことができる。
【００１２】
そして、本発明による燃料電池システムにおいて、前記改質装置は、前記燃料と酸素の酸化触媒反応により熱エネルギーを発生させる熱源部と、前記熱エネルギーを吸収し、前記燃料から水素ガスを発生させる改質反応部と、前記水素ガスと酸素の選択的酸化触媒反応により、前記水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる少なくとも一つの一酸化炭素低減部と、を含むことができる。
【００１３】
この場合、本発明による燃料電池システムは、前記第２分割部と熱源部とが第２供給ラインによって連結され、前記第１分割部と熱源部とが第３供給ラインによって連結され、前記第２分割部と改質反応部とが第４供給ラインによって連結される。前記第１分割部と一酸化炭素低減部とが第５供給ラインによって連結され、前記一酸化炭素低減部と電気発生部とが第６供給ラインによって連結され、前記第１分割部と電気発生部とが第７供給ラインによって連結される。
【００１４】
また、本発明による燃料電池システムは、前記電気発生部が複数に備えられ、前記複数の電気発生部が積層されてスタック構造を形成することができる。
【００１５】
以上のような本発明による燃料電池システムは、高分子電解質型燃料電池方式からなることができ、直接酸化型燃料電池（Direct  Oxidation  Fuel  Cell）方式からなることもできる。
【００１６】
また、本発明による燃料電池システムの反応源供給装置において、前記弾性隔膜は、前記圧縮空気の圧力によって弾力的に変形可能な素材からなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明一実施例による燃料電池システムによれば、単一のコンプレッサーを採用してスタックの電気生成に必要な燃料を供給することができる反応源供給装置を備えることにより、全体的なシステムの駆動に消耗される寄生電力を低減させ、システムのエネルギー効率をさらに向上させることができる効果がある。
【００１８】
また、従来とは異なって、複数のポンプを排除して単一のコンプレッサーを採用することにより、全体的なシステムの大きさをコンパクトに実現することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相違した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例による燃料電池システムの全体的な構成を示した概略図であり、図２は、図１に示したスタックの構造を示した分解斜視図である。
【００２１】
この図面を参照して本実施例による燃料電池システム１００を説明すれば、この燃料電池システム１００は、水素を含有した燃料を改質して水素ガスを発生させ、この水素ガスと酸化剤ガスを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる高分子電解質型燃料電池方式を採用する。
【００２２】
このような燃料電池システム１００において、電気を発生させるための燃料とは、メタノール、エタノール又は天然ガスなどのように液状又は気体状態からなる燃料を通称する。しかし、以下で説明する燃料は、便宜上液状からなる燃料と定義する。
【００２３】
そして、前記燃料電池システム１００は、水素ガスと反応する酸化剤ガスとして、別途の貯蔵手段に貯蔵された酸素ガスを用いることができ、酸素を含有している空気を使用することもできる。しかし、以下では後者の例を説明する。
【００２４】
本実施例による燃料電池システム１００は、基本的に水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させる電気発生部１１と、水素を含有した燃料から水素ガスを発生させ、この水素ガスと空気を電気発生部１１に供給する反応源供給装置５０とを含んで構成される。
【００２５】
前記電気発生部１１は、膜−電極アセンブリー（Membrane  Electrode  Assembly；ＭＥＡ）１２を中心に置き、その両面にセパレータ１６を配置して、電気を発生させる最小単位のスタックを形成し、複数に備えて、本実施例のような積層構造のスタック１０を形成する。そして、スタック１０の最外郭には、前記複数の電気発生部１１を密着させる別途の加圧プレート１３、１４を設置することもできる。しかし、本実施例でのスタック１０は、前記加圧プレート１３、１４を排除し、電気発生部１１の最外郭に位置するセパレータ１６が前記加圧プレートの役割に代わるように構成することもできる。また、加圧プレート１３、１４が複数の電気発生部１１を密着させる機能以外に、次に説明するセパレータ１６の固有な機能を有するように構成することもできる。
【００２６】
膜−電極アセンブリー１２は、両側にアノード電極及びカソード電極を備え、水素ガスと空気中の酸素とを酸化/還元反応させる機能をする。そして、セパレータ１６は、膜−電極アセンブリー１２の両側に水素ガスと空気を供給する気体通路を形成し、前記アノード電極とカソード電極とを直列に接続させる伝導体の機能をする。
【００２７】
そして、前記加圧プレート１３には、水素ガスをセパレータ１６の水素通路に供給するための第１注入部１３ａと、空気をセパレータ１６の空気通路に供給するための第２注入部１３ｂとが形成され、前記加圧プレート１４には、膜−電極アセンブリー１２のアノード電極で反応して残った水素ガスを排出させるための第１排出部１４ａ、及び膜−電極アセンブリー１２のカソード電極で水素と酸素の結合反応によって生成された水分と、水素と反応して残った空気とを排出させるための第２排出部１４ｂを形成している。
【００２８】
前記のように構成されたスタック１０の電気発生部１１に水素ガスと空気を供給する本発明による反応源供給装置５０は、図３及び図４を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図３は、図１に示した反応源供給装置の貯蔵部の構造を示した斜視図であり、図４は、図３に示した反応源供給装置の貯蔵部の構成と作用を説明するために概略的に示した図である。
【００３０】
図１乃至図４を参照すれば、本実施例による反応源供給装置５０は、電気発生部１１に連結設置されて水素を含有した燃料から水素ガスを発生させ、この水素ガスと空気を共に電気発生部１１に供給できる構造を有する。
【００３１】
前記反応源供給装置５０は、圧縮空気及び水素を含有した燃料を各々貯蔵できるように、互いに独立された内部空間を有する貯蔵部５１と、この貯蔵部５１とスタック１０とに連結設置され、前記燃料から水素ガスを発生させてこの水素ガスをスタック１０に供給する改質装置３０とを含む。
【００３２】
貯蔵部５１は、所定の容積の内部空間を有する密閉容器であって、圧縮空気を実質的に貯蔵する第１分割部５２と、前記燃料を実質的に貯蔵する第２分割部５３とを形成している。
【００３３】
このような第１分割部５２及び第２分割部５３は、貯蔵部５１の内部に設置される弾性隔膜５４によって分割される。前記弾性隔膜５４は、貯蔵部５１内部のほぼ中間地点に設置され、前記第１分割部５２と第２分割部５３との間を防いで物質の移動を遮断する。そして、前記弾性隔膜５４は、第１分割部５２の内部空間に圧縮空気が供給されて所定の空気圧が作用する場合、第２分割部５３の内部空間に湾曲に曲がれる弾性変形可能な素材で形成されることができる。この時、弾性隔膜５４は、第１分割部５２に貯蔵された圧縮空気の空気圧により第２分割部５３の内部空間へ弾性変更しながら、第２分割部５３に貯蔵された燃料を排出させる役割を果たす。前記弾性隔膜５４としてはダイアフラム（diaphragm）が用いられることができる。
【００３４】
前記第１分割部５２は、圧縮空気を貯蔵しながら、この圧縮空気の空気圧を利用して弾性隔膜５４を弾性変形させると同時に、前記圧縮空気を次に説明する改質装置３０とスタック１０とに供給できる構造を有する。このために、第１分割部５２には、その内部空間に圧縮空気を注入するための注入ポート５２ａと、前記圧縮空気を外部に排出させるための第１、第２、第３排出ポート５２ｂ、５２ｃ、５２ｄとを形成している。
【００３５】
そして、第２分割部５３は、別途に燃料タンク（図示せず）から供給される燃料を貯蔵しながら、第１分割部５２内部の空気圧により前記燃料を改質装置３０に供給できる構造を有する。このために、前記第２分割部５３には、その内部空間に燃料を注入するための注入ポート５３ａと、前記内部空間に貯蔵された燃料を外部に排出させるための第１、第２排出ポート５３ｂ、５３ｃとが備えられる。
【００３６】
前記反応源供給装置５０は、このような構造を有する貯蔵部５１の第１分割部５２に圧縮空気を供給するコンプレッサー５５を備えている。前記コンプレッサー５５は、その構造及び作動方式によって多様な種類があるが、ネジ模様の雌雄２個のローターが一対となり、互いに反対方向に回転しながら回転軸方向に入る空気を互いに噛み合って回転圧縮させるネジ式エアコンプレッサー、複数のインペラーを高速回転させるターボエアコンプレッサー、又は往復するピストンによってシリンダー内に吸入された空気を圧縮する往復式エアコンプレッサーを備えることができる。このようなコンプレッサー５５の構造は、当業界に広く知られた公知の技術であるので、本明細書での詳細な説明は省略する。この時、前記コンプレッサー５５は、管路形態の第１供給ライン９１によって第１分割部５２の注入ポート５２ａに連結される。
【００３７】
そして、本実施例に適用される改質装置３０は、通常燃料と空気の酸化触媒反応により熱エネルギーを発生させる熱源部３１と、前記熱エネルギーによる水蒸気改質触媒反応により前記燃料から水素ガスを発生させる改質反応部３２と、前記水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる一酸化炭素低減部３３、３４とを含んでいる。前記一酸化炭素低減部３３、３４は、水性ガス転換（Water-Gas  Shift：ＷＧＳ）触媒反応により追加の水素ガスを発生させ、その水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を１次的に低減させる第１一酸化炭素低減部３３と、前記水素ガスと空気の選択的酸化（Preferential  CO  Oxidation：ＰＲＯＸ）触媒反応により前記水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を２次的に低減させる第２一酸化炭素低減部３４とを含むことができる。
【００３８】
このように構成される前記改質装置３０は、各々の熱源部３１、改質反応部３２、及び一酸化炭素低減部３３、３４を円筒形状の容器タイプで形成し、この容器が配管で連結されるように構成することができる。
【００３９】
図５は、本発明の一実施例による燃料電池システムに適用できる改質装置構造の一例を示した分解斜視図であって、この場合は、熱源部３１、改質反応部３２、一酸化炭素低減部３３、３４が、燃料の流れを可能にするプレートタイプからなり、これらの積層構造からなる改質装置３０を構成する。
【００４０】
前記改質装置３０は、熱源部３１の上側に改質反応部３２と第１一酸化炭素低減部３３とを順に積層し、熱源部３１の下側に第２一酸化炭素低減部３４を積層して構成することができる。
【００４１】
より具体的に、この場合は、第１反応基板３１ａを中心に、その上側に第２反応基板３２ａと第３反応基板３３ａとを順に積層し、第１反応基板３１ａの下側に第４反応基板３４ａを積層して、図示のような改質装置３０を構成することができる。そして、改質装置３０の最上側に位置している第３反応基板３３ａの上面には、蓋プレート４１が結合されることができる。
【００４２】
前記のように構成された改質装置３０は、各反応基板３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａの上面に、燃料の流れを可能にするチャンネル３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃを形成し、このチャンネル３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃの内表面に触媒層（図示せず）が備えられる。
【００４３】
このような改質装置３０と貯蔵部５１との連結構造を見てみれば、前記熱源部３１は第１分割部５２と第２分割部５３とに各々連結設置されるが、熱源部３１と第２分割部５３の第１排出ポート５３ｂとが管路形態の第２供給ライン９２によって連結設置され、熱源部３１と第１分割部５２の第１排出ポート５２ｂとが管路形態の第３供給ライン９３によって連結設置される。そして、前記改質反応部３２は第２分割部５３に連結設置されるが、改質反応部３２と第２分割部５３の第２排出ポート５３ｃとが管路形態の第４供給ライン９４によって連結設置される。同時に、第２一酸化炭素低減部３４は第１分割部５２に連結設置されるが、第２一酸化炭素低減部３４と第１分割部５２の第２排出ポート５２ｃとが管路形態の第５供給ライン９５によって連結設置される。
【００４４】
一方、前記第２一酸化炭素低減部３４とスタック１０の第１注入部１３ａとは管路形態の第６供給ライン９６によって連結設置され、第１分割部５２の第３排出ポート５２ｄとスタック１０の第２注入部１３ｂとが管路形態の第７供給ライン９７によって連結設置される。そして、貯蔵部５１と各々の改質装置３０及びスタック１０を連結する各々の供給ライン上には、この供給ラインの流路を選択的に開閉させることのできる開閉バルブ９９が備えられる。このような開閉バルブ９９は、別途に備えられたコントローラー（図示せず）によってその作動が制御できる。
【００４５】
代案として、本実施例による燃料電池システム１００は、前記のような燃料を直接スタック１０に供給して電気を生産することができる直接酸化型燃料電池方式を採用することもできる。このような直接酸化型燃料方式の燃料電池は高分子電解質型燃料電池とは異なって、前述の改質装置３０を必要としない。したがって、この場合に、第１分割部５２はスタック１０の第２注入部１３ｂに連結されて空気を供給し、第２分割部５３は、スタック１０の第１注入部１３ａに連結されて水素ガスを供給する。
【００４６】
前記のように構成された本発明の実施例による燃料電池システムの動作を詳細に説明する。
【００４７】
まず、第２分割部５３の内部空間に水素を含有した液状の燃料を充填させた状態で、コンプレッサー５５を稼動させて、圧縮空気を第１供給ライン９１を通して第１分割部５２の内部空間に供給する。
【００４８】
次いで、貯蔵部５１内部のダイアフラム５４が、図４に“Ｘ”に表示した通りに、前記圧縮空気の空気圧によって第２分割部５３の内部空間へ所定の間隔弾性変更しながら、前記第２分割部５３の内部に貯蔵された燃料を第２供給ライン９２を通して改質装置３０の熱源部３１に供給する。つまり、前記燃料は、弾性隔膜５４が膨脹するに伴って第２分割部５３の内部空間が圧力を受けるので、第２供給ライン９２を通して改質装置３０の熱源部３１に供給されることができる。これと同時に、第１分割部５２に貯蔵された圧縮空気を第３供給ライン９３を通して改質装置３０の熱源部３１に供給する。そうすると、熱源部３１では、前記燃料と空気の酸化触媒反応により、所定の温度の反応熱を発生させる。この時、前記コンプレッサー５５は、継続して稼動されて、圧縮空気を第１分割部５２の内部に供給している状態である。
【００４９】
次に、前記第２分割部５３の内部に貯蔵された燃料を、第４供給ライン９４を通して改質装置３０の改質反応部３２に供給する。この時、前記燃料は、前記と同様に、貯蔵部５１内部の弾性隔膜５４が前記圧縮空気の空気圧によって第２分割部５３の内部空間へ弾性変更するに伴い、前記空気圧によって改質反応部３２に供給されることができる。そうすると、改質反応部３２では、熱源部３１で発生する熱エネルギーを吸収し、この熱エネルギーを利用した水蒸気改質触媒反応により前記燃料から水素ガスを発生させる。つまり、前記改質反応部３２は、水蒸気改質触媒反応を通じた燃料の分解反応が進められて、二酸化炭素と水素を含有している水素ガスを生成する。この時、前記改質反応部３２では、副生成物としての一酸化炭素が微量含まれている水素ガスを生成する。
【００５０】
次に、前記一酸化炭素が微量含まれている水素ガスを第１一酸化炭素低減部３３に供給する。そうすると、第１一酸化炭素低減部３３では、水性ガス転換触媒反応により追加の水素ガスを発生させ、前記水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を１次的に低減させる。
【００５１】
次いで、前記水素ガスを第２一酸化炭素低減部３４に供給し、これと同時に、第１分割部５２の内部に貯蔵された圧縮空気を第５供給ライン９５を通して第２一酸化炭素低減部３４に供給する。そうすると、第２一酸化炭素低減部３４では、前記水素ガスと空気の選択的酸化触媒反応によりこの水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を２次的に低減させ、前記水素ガスを第６供給ライン９６を通してスタック１０の電気発生部１１に排出させる。
【００５２】
この過程を経る間、第１分割部５２の内部に貯蔵された圧縮空気を、第７供給ライン９７を通してスタック１０の電気発生部１１に供給する。
【００５３】
したがって、前記水素ガスは、セパレータ１６の水素通路を通して膜−電極アセンブリー１２のアノード電極に供給される。そして、空気は、セパレータ１６の空気通路を通して膜−電極アセンブリー１２のカソード電極に供給される。
【００５４】
これにより、アノード電極では、酸化反応により水素ガスを電子とプロトン（水素イオン）に分解する。そして、プロトンが電解質膜を通してカソード電極に移動し、電子は電解質膜を通して移動できずに、セパレータ１６を通して隣接する膜−電極アセンブリー１２のカソード電極に移動するようになるが、この時の電子の流れにより電流を発生させ、付随的に熱と水を発生させる。
【００５５】
一方、図６は、本発明の他の実施例による燃料電池システムの貯蔵部を示した分解斜視図である。
【００５６】
示されているように、本実施例の貯蔵部１５１は、圧縮空気を実質的に貯蔵する第１分割部１５２と、前記燃料を実質的に貯蔵する第２分割部１５３とが備えられる。このような第１分割部１５２及び第２分割部１５３は、貯蔵部１５１の内部に設置される弾性隔膜１５４によって分割される。前記弾性隔膜１５４は貯蔵部１５１内部のほぼ中間地点に設置されて、前記第１分割部１５２と第２分割部１５３との間を防いで物質の移動を遮断する。
【００５７】
本実施例で、前記第２分割部１５３は一方向に開口されて、燃料カートリッジ１３０がこれを通じて装着される。このような燃料カートリッジ１３０は着脱可能に構成され、予め前記燃料カートリッジ１３０に貯蔵された燃料を使用することができ、別途の燃料タンクに連結されて燃料を供給される必要がない。
【００５８】
前記燃料カートリッジ１３０には、前記貯蔵部１５１の弾性隔膜１５４に対応するように弾性隔膜１３４が形成されることができる。これら弾性隔膜１３４、１５４は、前記第１分割部１５２の内部空間に圧縮空気が供給されて所定の空気圧が作用する場合、共に第２分割部１５３の内部空間へ湾曲に曲がれる弾性変形可能な素材で形成されることができる。この時、弾性隔膜１３４、１５４は、第１分割部１５２に貯蔵された圧縮空気の空気圧によって第２分割部１５３の内部空間へ弾性変更しながら、第２分割部１５３に貯蔵された燃料を排出させる役割を果たす。前記弾性隔膜１３４、１５４としてはダイアフラムが用いられることができる。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施するのが可能であり、これもまた本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施例による燃料電池システムの全体的な構成を示した概略図である。
【図２】図１に示したスタックの構造を示した分解斜視図である。
【図３】図１に示した反応源供給装置の貯蔵部の構造を示した斜視図である。
【図４】図３に示した反応源供給装置の貯蔵部の構成と作用を説明するために概略的に示した図である。
【図５】本発明の一実施例による燃料電池システムに適用できる改質装置構造の一例を示した分解斜視図である。
【図６】本発明の他の実施例による燃料電池システムの貯蔵部を示した分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  スタック
１１  電気発生部
１２  膜−電極アセンブリー（ＭＥＡ）
１３、１４  加圧プレート
１３ａ  第１注入部
１３ｂ  第２注入部
１４ａ  第１排出部
１４ｂ  第２排出部
１６  セパレータ
３０  改質装置
３１  熱源部
３１ａ  第１反応基板
３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ  チャンネル
３２  改質反応部
３２ａ  第２反応基板
３３  第１一酸化炭素低減部
３３ａ  第３反応基板
３４  第２一酸化炭素低減部
３４ａ  第４反応基板
４１  蓋プレート
５０  反応源供給装置
５１、１５１  貯蔵部
５２、１５２  第１分割部
５２ａ、５３ａ  注入ポート
５２ｂ、５３ｂ  第１排出ポート
５２ｃ、５３ｂ  第２排出ポート
５２ｄ  第３排出ポート
５３、１５３  第２分割部
５４、１３４、１５４  弾性隔膜
５５  コンプレッサー
９１  第１供給ライン
９２  第２供給ライン
９３  第３供給ライン
９４  第４供給ライン
９５  第５供給ライン
９６  第６供給ライン
９７  第７供給ライン
９９  開閉バルブ
１００  燃料電池システム
１３０  燃料カートリッジ
【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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