(57)【要約】【課題】未反応水素の回収及び再生水素の再使用を可能とする回収・循環システムを備えた燃料電池の燃料回収装置の提供。【解決手段】  本発明は、燃料電池内に残留している未反応水素や当該燃料電池内で生成された水及び水蒸気等の残留物を回収する残留物回収手段と、前記残留物回収手段によって回収された前記未反応水素と水及び水蒸気とを水素と水とに分離して水素を得る気水分離手段と、前記気水分離手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す回収水素供給回路手段とを有することを内容とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池内に残留している未反応水素や当該燃料電池内で生成された水及び水蒸気等の残留物を回収する残留物回収手段と、
前記残留物回収手段によって回収された前記未反応水素と水及び水蒸気とを水素と水とに分離して水素を得る気水分離手段と、
前記気水分離手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す回収水素供給回路手段とを有することを特徴とする燃料電池の燃料回収装置。
【請求項２】
燃料電池内に残留している未反応水素や当該燃料電池内で生成された水及び水蒸気等の残留物を回収する残留物回収手段と、
前記残留物回収手段によって回収された前記未反応水素と水及び水蒸気とを水素と水とに分離して水を得る気水分離手段と、
前記気水分離手段で得た水から電気分解によって水素を得る電気分解手段と、
前記電気分解手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す回収水素供給回路手段とを有することを特徴とする燃料電池の燃料回収装置。
【請求項３】
燃料電池内に残留している未反応水素や当該燃料電池内で生成された水及び水蒸気等の残留物を回収する残留物回収手段と、
前記残留物回収手段によって回収された前記未反応水素と水及び水蒸気とを水素と水とに分離する気水分離手段と、
前記気水分離手段で得た水から電気分解によって水素を得る電気分解手段と、
前記気水分離手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す第１の回収水素供給回路手段とを有すると共に前記電気分解手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す第２の回収水素供給回路手段とを有することを特徴とする燃料電池の燃料回収装置。
【請求項４】
電気分解手段で得た酸素を前記燃料電池の空気供給手段に戻す再生酸素供給回路手段を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の燃料電池の燃料回収装置。
【請求項５】
電気分解手段は当該電気分解手段が少なくとも連続的に電気分解を行うに必要な水の補給を受ける水補給手段を備えていることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れかに記載の燃料電池の燃料回収装置。
【請求項６】
回収水素供給回路手段からの水素を水素供給手段に強制的に合流させる水素合流手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の燃料電池の燃料回収装置。
【請求項７】
再生酸素供給回路手段からの酸素を空気供給手段に合流させる酸素合流手段を有することを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れかに記載の燃料電池の燃料回収装置。
【請求項８】
第２の回収水素供給回路手段からの水素を第１の回収水素供給回路手段に合流させる第２の水素合流手段を有することを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れかに記載の燃料電池の燃料回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池の燃料回収装置、例えば固体高分子型燃料電池における未反応水素の回収・再生循環システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池の反応系において、当該燃料電池内には、未反応の水素や、酸素と水素との化学反応によって生成される水及び水蒸気等の残留物が生じるが、これらの残留物は、例えば、水（温水）や水蒸気は反応系外における関連システム等の熱源の一部として再利用されるに過ぎなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、燃料電池内に残留する未反応水素や水及び水蒸気等の残留物から水素を回収して、当該燃料電池の水素供給手段側に戻して再使用する水素の回収・再生循環システムの提供を主たる目的とする。
又、生成水から酸素を回収して、当該燃料電池の空気供給手段側に戻して再使用する酸素の回収・再生循環システムの提供をも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記目的達成のため、燃料電池内の前記残留物を吸引により回収し、気水分離器によって水素と水とに分離し、こうして回収された水素を回収水素供給回路手段を介して当該燃料電池の水素供給側に戻す構成としたことを内容とする。
【０００５】
又、本発明では、前記構成において、更に、気水分離器によって分離された水を電気分解によって水素と酸素とに分離し、水素は前記と同様に第２の回収水素供給回路手段を介して燃料電池の水素供給側に戻し、酸素は再生酸素供給回路手段を介して当該燃料電池の水素供給側に戻す構成としたことをも内容とする。
【０００６】
即ち、請求項１の燃料電池の燃料回収装置の発明は、燃料電池内に残留している未反応水素や当該燃料電池内で生成された水及び水蒸気等の残留物を回収する残留物回収手段と、前記残留物回収手段によって回収された前記未反応水素と水及び水蒸気とを水素と水とに分離して水素を得る気水分離手段と、
前記気水分離手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す回収水素供給回路手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の燃料電池の燃料回収装置の発明は、燃料電池内に残留している未反応水素や当該燃料電池内で生成された水及び水蒸気等の残留物を回収する残留物回収手段と、前記残留物回収手段によって回収された前記未反応水素と水及び水蒸気とを水素と水とに分離して水を得る気水分離手段と、前記気水分離手段で得た水から電気分解によって水素を得る電気分解手段と、前記電気分解手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す回収水素供給回路手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の燃料電池の燃料回収装置の発明は、燃料電池内に残留している未反応水素や当該燃料電池内で生成された水及び水蒸気等の残留物を回収する残留物回収手段と、前記残留物回収手段によって回収された前記未反応水素と水及び水蒸気とを水素と水とに分離する気水分離手段と、前記気水分離手段で得た水から電気分解によって水素を得る電気分解手段と、前記気水分離手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す第１の回収水素供給回路手段とを有すると共に前記電気分解手段で得た水素を前記燃料電池の水素供給手段に戻す第２の回収水素供給回路手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の燃料電池の燃料回収装置において、電気分解手段で得た酸素を前記燃料電池の空気供給手段に戻す再生酸素供給回路手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４の何れかに記載の燃料電池の燃料回収装置において、電気分解手段は当該電気分解手段が少なくとも連続的に電気分解を行うに必要な水の補給を受ける水補給手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の燃料電池の燃料回収装置において、回収水素供給回路手段からの水素を水素供給手段に強制的に合流させる水素合流手段を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６の何れかに記載の燃料電池の燃料回収装置において、再生酸素供給回路手段からの酸素を空気供給手段に合流させる酸素合流手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項２乃至請求項７の何れかに記載の燃料電池の燃料回収装置において、第２の回収水素供給回路手段からの水素を第１の回収水素供給回路手段に合流させる第２の水素合流手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料電池内の未反応水素が回収され再使用することができるので、従来の燃料電池に比べて、水素の消費量を軽減させることができる。
【００１５】
又、本発明によれば、水素と酸素との反応によって生成される水を電気分解して水素を再生させ、この再生水素を当該燃料電池の水素供給手段側に戻して再使用することができる。
【００１６】
又、本発明によれば、水素と酸素との反応によって生成された水を電気分解して酸素を再生させ、この再生酸素を当該燃料電池の空気供給手段側に戻して再使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の燃料電池の燃料回収装置を、固体高分子型燃料電池における未反応水素の回収・再生循環システムを例にして、図1に示すフロー図に基づいて説明する。
【実施例】
【００１８】
図１において、符号１は燃料電池、２は当該燃料電池１の水素供給手段、３は当該燃料電池の空気供給手段、４は残留物回収手段、５は気水分離手段、６は電気分解手段である。
【００１９】
残留物回収手段４は、燃料電池１内に残留している未反応水素や当該燃料電池内で生成された水及び水蒸気等の残留物を回収する手段である。この残留物回収手段４は、燃料電池１に接続された吸引回路４１と当該吸引回路４１を介して燃料電池１内の残留物を抜き取るために配設された吸引ポンプ４２とを備えており、吸引によって燃料電池１内の残留物、即ち、未反応水素や水及び水蒸気等を抜き取る。
【００２０】
気水分離手段５は、抜き取られた残留物を水と水素（未反応水素）とに分離する手段である。この気水分離手段５は、燃料電池１と前記吸引ポンプ４２との中間の吸引回路４１に配設されている。
気水分離手段５によって分離された未反応水素は、吸引ポンプ４２及び当該吸引ポンプ４２と燃料電池１の水素供給手段２との間に配設された回収水素供給回路手段としての水素回収回路４３を介して、燃料電池１の水素供給手段２側に戻され、燃料として再使用される。
【００２１】
この場合、低圧側である回収水素供給回路手段としての水素回収回路４３から高圧側の水素供給手段２に未反応水素を強制的に合流させるためには水素合流手段（第１の水素合流手段）４４が必要となる。水素合流手段４４としてはエゼクタが最適であるが、勿論これに限らず、例えば押し込みポンプ等を用いてもよい。
【００２２】
この実施によれば、燃料電池１内に残留する未反応水素を全て回収することができ、回収された全ての未反応水素を再使用することができる。
【００２３】
この実施例に示す前記の気水分離手段５には、気水分離手段５で得られた水を更に水素（再生水素）と酸素（再生酸素）とに電気分解する電気分解手段６が配設されている。
図中の６０は気水分離手段５からの水を電気分解手段６に導く導水管路である。
【００２４】
電気分解手段６で得られた水素（再生水素）は、第２の回収水素供給回路手段としての再生水素回収回路６１を介して、前記第１の回収水素供給回路手段としての水素回収回路４３に合流され、未反応水素と共に当該燃料電池１の水素供給手段２側に戻されて再使用される。
【００２５】
この場合、低圧側である第２の回収水素供給回路手段としての再生水素回収回路６１から高圧側の第１の回収水素供給回路手段としての水素回収回路４３に再生水素を強制的に合流させるためには水素合流手段（第２の水素合流手段）６４が必要となる。この水素合流手段６４としてはエゼクタが最適であるが、勿論これに限らず、例えば押し込みポンプ等を用いてもよい。
【００２６】
他方、この電気分解手段６で前記再生水素と共に得られた酸素（再生酸素）は、当該燃料電池１の空気供給手段３側に戻されて再使用される。
図中の符号６２は、再生酸素供給回路手段としての酸素回収回路であり、当該電気分解手段６と空気供給手段３との間に配設されている。
【００２７】
この場合もまた、低圧側である回収酸素供給回路手段としての酸素回収回路６２から高圧側の空気供給手段２に再生酸素を強制的に合流させるためには酸素合流手段６３が必要となる。酸素合流手段６３としてはエゼクタが最適であるが、勿論これに限らず、例えば押し込みポンプ等を用いてもよい。
【００２８】
更に、この実施例に示す前記の電気分解手段６には、当該電気分解手段６（電解液）を供給する水補給手段７が配設されている。
この水補給手段７は、気水分離手段６から得られる水が、電気分解手段６を連続運転するに支障を生じる程に少ない場合に、当該電気分解手段６の連続運転を可能にさせるために必要な水を補給させるための手段である。
従って、この水補給手段７は、電気分解手段６が連続運転に必要な水が気水分離手段６から得られる場合には必要でない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、燃料電池内に残留する未反応水素を回収し、或いは、燃料電池内に生成される水を電気分解して燃料となる水素や酸素を再生して、これらを再使用できる回収・再生循環システムを提供することができるので、燃料電池の分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の構成を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    燃料電池
２    水素供給手段
３    空気供給手段
４    残留物回収手段
５    気水分離手段
６    電気分解手段
７    水補給手段
【図１】
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