(57)【要約】【課題】  燃焼後に有害な硫黄化合物を生成せず、燃料電池の性能を劣化させず、低濃度での漏えいが検知可能であって、におい以外の方法、例えば目視によってもガスの漏洩が検知できるアニオン膜型燃料電池用の燃料ガス用付臭剤を提供すること。【解決手段】  燃料ガスに臭いを付ける燃料ガス用付臭剤において、上記付臭剤がアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、プロピルエチルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種、あるいは２種以上を含むことを特徴とするアニオン膜型燃料電池用の燃料ガス用付臭剤。【選択図】  なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスに臭いを付ける燃料ガス用付臭剤において、上記付臭剤がアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、プロピルエチルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種、あるいは２種以上を含むアニオン膜型燃料電池用の燃料ガス用付臭剤。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ガス用付臭剤を含むアニオン膜型燃料電池用の燃料ガス。
【請求項３】
燃料ガス中の燃料ガス用付臭剤の濃度が２〜２０００ｐｐｍである請求項２に記載のアニオン膜型燃料電池用の燃料ガス。
【請求項４】
燃料ガスが水素である、請求項２又は３に記載のアニオン膜型燃料電池用の燃料ガス。
【請求項５】
アニオン交換膜からなる電解質膜と、その両側に配置された一対の電極であるアノードとカソードとを備え、アノード室に燃料ガスが供給され、他方、カソード室に酸化剤ガスとがそれぞれ供給されて発電するアニオン膜型燃料電池を用いた発電システムにおいて、該アノード室に供給される燃料ガスとして、請求項２〜４に記載の燃料ガスを用いる、アニオン膜型燃料電池を用いた発電システム。
【請求項６】
燃料ガス用付臭剤を除去する前処理を行わず燃料ガスをアノード室に供給する、請求項５に記載のアニオン膜型燃料電池を用いた発電システム。
【請求項７】
ｐＨ測定による燃料ガス漏えい検知手段を有する、請求項５に記載のアニオン膜型燃料電池を用いた発電システム。
【請求項８】
アノードの電極層に貴金属担持カーボン触媒が含まれ、貴金属担持カーボン触媒の貴金属量が電極層の全重量に対し、５０質量％以下である請求項５〜７の何れか１項に記載の発電システム。
【請求項９】
アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、プロピルエチルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種、あるいは２種以上について、アニオン膜型燃料電池用の燃料ガス用付臭剤としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アニオン膜型燃料電池用の燃料ガスに臭いを付ける燃料ガス用付臭剤に関する。また、本発明は、前記燃料ガスを用いたアニオン膜型燃料電池を用いた発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスは、工業的生産や一般家庭において欠かせないものとなっている。燃料ガスの利用方法としては例えば、空気や酸素と混合し燃焼させ熱エネルギーを取り出したり、あるいは燃料電池により電気エネルギーを取り出すために用いられる。【０００３】
燃料ガスは、ガス配管さえあれば任意の場所に導入できる手軽さがある反面、配管の劣化等を原因とする漏洩の際には目視による確認ができない場合もある。漏洩した燃料ガスは空気と混合し爆発事故を発生させる恐れもあるため、これを検知し未然に防ぐことは非常に重要である。【０００４】
従来はこの目的のために、燃料ガスに特有の臭気を有する付臭剤を含有させることにより、漏洩の際には容易に検知できるようにすることが行われてきた。こういった付臭剤にはメルカプタン類やサルファイド類といった一連の化合物が使用されてきた。【０００５】
しかし、これらの化合物は、燃料ガスを燃焼させた後に硫黄酸化物を生成するため、これが大気汚染の原因になったり、あるいは燃料電池に使用する場合には燃料ガス中の付臭剤が燃料電池の酸化触媒を被毒させてその性能を著しく劣化させるといったことなどが問題とされてきた。【０００６】
また、漏洩の検知はこれら付臭剤のにおい、あるいはガス検知器によるため、目視による検知ができない。そのため実際に近くに行き確認するか、高価なガス検知システムを設置する必要があった。そのため、離れた場所から目視により低コストで確認できる検知方法が望まれていた。【０００７】
特許文献１には、燃料電池用の水素燃料に対する付臭剤が開示されている。これらは硫黄原子を構造中に有さないため、燃料電池の触媒の被毒の問題を生じない。またイオン性を有しないため、カチオン交換膜を用いる燃料電池内のイオン伝導を妨げないという特長を有する。しかし、いずれも炭化水素系化合物からなるため、人体による匂いの閾値が高かったり、あるいは揮発性が十分でないため、低濃度での漏えいの検知という点では課題が残されていた。【０００８】
特許文献２にも、硫黄を有さない燃料ガスあるいは液体燃料に匂いをつける付臭剤が開示されている。特許文献２に開示された付臭剤は、特許文献１と同様、硫黄を含まないため、燃料ガス等の使用時に硫黄酸化物が生成されず、環境汚染を低減することができた。しかしながら、これらの付臭剤は、臭気による検知が可能であるが、検知のためにはガスが漏出した場所に行く必要がある。そのため、臭気に加え、他の方法による検知ができることも望まれていた。【０００９】
さらに、特許文献２に付臭剤として記載されたメチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミンなどのアミン化合物を、燃料電池の一種であり、家庭用定置発電機器として一般的に用いられるようになってきた、プロトン伝導型燃料電池に付臭剤として用いると、その出力が著しく低下するという課題を有していた。すなわち、プロトン伝導型燃料電池内が酸性であるがために、これらのアミン化合物は4級アンモニウムイオンとなり、伝導材料として用いられているカチオン交換性材料の対イオンとして不動化する。それにより、プロトン伝導性が低下し、その結果、燃料電池の出力が低下してしまう。【００１０】
さらに、特許文献３には、アンモニアおよび水素の混合ガスを燃料として用いるアルカリ型燃料電池発電システムが開示されている。ここで、混合ガスにおけるアンモニアの含有量は０．１〜１０mol／ｍ３（約０．２〜２０体積％）である。また、特許文献４には、アンモニア６０〜９９体積％および水素４０〜１体積％の混合ガスからなる固体高分子型燃料電池用燃料が開示されている。アンモニアは１分子中に１８質量％の水素原子を保有し、また燃焼に際して二酸化炭素を放出せず、さらに液化も容易であることから、各種燃料電池の燃料として期待されている。しかし、アンモニアは水素を生成するのみではなく、プロトン伝導型燃料電池においては、アンモニアの一部は上記のように４級アンモニウムイオンとなり不動化し、出力低下を招くことがある。またアンモニアは極めて毒性が高く、２５００〜４５００ｐｐｍ程度であると、短時間で致死に至る。このため、高濃度でアンモニアを含有する燃料ガスを使用することは危険であり、多重の安全システムが必要になり、なお実用化には至っていない。【００１１】
さらに、燃料電池の電極層に使用する貴金属触媒は高価であるため、実用化への大きな障害となっている。このため、貴金属触媒をナノサイズ化し、表面積を増大させて触媒活性を向上し、使用量を低減することが試みられている。しかし、超微細化した貴金属触媒は、アンモニアによる被毒も受けやすいため、アンモニアを燃料ガスに混合することは好ましいことではない。【００１２】
このように、燃料電池の燃料としてアンモニアを混合使用することは、イオンの不動化や触媒被毒による出力低下、安全性などの点から、種々の問題が指摘されている。一方で、アンモニアに代表される含窒素塩基性化合物は、臭気検知の閾値が低く、また燃料ガス等の使用時に硫黄酸化物が生成されず、環境汚染を低減することができるため、燃料電池用の燃料ガスの付臭剤として優れた効果が期待される。しかしながら、前記のような諸問題が実用化への障害となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１５５４８８号公報
【特許文献２】特開２００７−１１９６７９号公報
【特許文献３】特開２０１１−３４７１０号公報
【特許文献４】特開２０１１−１９８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の背景技術から明らかなように、燃焼後に有害な硫黄化合物を生成せず、燃料電池の性能を劣化させず、かつ低濃度での漏えいが検知可能な付臭剤が望まれていた。【００１５】
また、におい以外の方法、例えば目視によってもガスの漏洩が検知できる付臭剤の開発も望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは鋭意検討した結果、アニオン膜型燃料電池においては、付臭剤として特定の化合物を用いることによりこれらの課題を解決できることを見出した。【００１７】
すなわち、本発明は、燃料ガスに臭いを付ける燃料ガス用付臭剤において、上記付臭剤がアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミンアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、プロピルエチルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種、あるいは２種以上を含むことを特徴とするアニオン膜型燃料電池用の燃料ガス用付臭剤である。【００１８】
また第二の本発明は、第一の本発明の燃料ガス用付臭剤を含むことを特徴とするアニオン膜型燃料電池用の燃料ガスである。【００１９】
また、第三の本発明は、燃料ガス中の燃料ガス用付臭剤の濃度が２〜２０００ｐｐｍであることを特徴とする第二の本発明のアニオン膜型燃料電池用の燃料ガスであり、さらに第四の本発明は、燃料ガスが水素である第二又は第三の本発明のアニオン膜型燃料電池用の燃料ガスである。【００２０】
また、第五の本発明は、燃料ガスとして、第二〜第四の本発明の燃料ガスを用いたアニオン膜型燃料電池を用いた発電システムである。更に、第六の本発明は、燃料ガス用付臭剤を除去する前処理を行わず燃料ガスをアノード室に供給することを特徴とする、第五の本発明のアニオン膜型燃料電池を用いた発電システムであって、第七の本発明は、ｐＨ測定による燃料ガス漏えい検知手段を有することを特徴とする、第五の本発明のアニオン膜型燃料電池を用いた発電システムである。第八の本発明は、アノードの電極層に貴金属担持カーボン触媒が含まれ、貴金属担持カーボン触媒の貴金属量が電極層の全重量に対し、５０質量％以下である、第五の本発明の発電システムである。第九の本発明は、上記した含窒素塩基性化合物のアニオン膜型燃料電池用の燃料ガス用付臭剤としての使用に関する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の燃料ガス用付臭剤は特定の窒素化合物から構成される。そのため、燃焼後に硫黄酸化物を発生することが無いという特長を有する。【００２２】
また、本発明の付臭剤に用いられる窒素化合物は、アニオン膜型燃料電池に用いた際に、その構成部品であるアニオン膜（アニオン交換膜）のイオン伝導を損ねることが無いため、性能の劣化を生じないという特長を有する。そのため、燃料ガスから除去することなく直接装置に供給することができるという利点がある。【００２３】
仮に付臭剤が供給する機器類に悪影響を及ぼす場合であっても、水溶性が高い化合物であるため、使用する前に燃料ガスを水で処理することにより除去し供給すれば、問題なく用いることができる。【００２４】
更に、本発明の燃料ガス用付臭剤は人体による臭気検知の閾値が低いため、低濃度であっても検知が可能である。【００２５】
また、これらの化合物は塩基性の強い化合物であるため、ｐＨ試験紙等の、アルカリ性により色の変化を生じる簡便な検知具を用いることにより、目視によりその漏洩を簡便に検知できるという利点もある。【００２６】
そのため、本発明の効果は非常に大きいといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の付臭剤は、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、プロピルエチルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種、あるいは２種以上を含む。以下、これらを総称して「含窒素塩基性化合物」と記載することがある。【００２８】
窒素を含む塩基性化合物は一般に特有の臭気を有するため、付臭剤として用いるのに適している。付臭剤として用いるには、室温で気体であり、蒸気圧が高く、かつ、人間により感知できる濃度の下限値が低いものが望ましい。【００２９】
また、付臭剤の水溶性は高いことが望ましい。それは以下の理由による。このような含窒素塩基性化合物が付臭剤として燃料に混入していることにより、その燃料が使用される装置等に好ましくない影響が生じる場合、あるいは燃料としての性能が劣化する場合は、付臭剤を除去してから用いることが望ましい。あらかじめ燃料ガスを使用される装置の直前にて水などの吸収用溶液中を通すなどの簡便な方法にて除去出来るため、問題を生ずることなく使用できるという利点を有する。よって、付臭剤の水溶性が高いことが望ましい。このような化合物の例として、アンモニアおよび、低分子のアミン類、すなわちメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチルメチルアミン、プロピルアミン等が知られている。【００３０】
さらに、強い塩基性を有するアミン化合物を用いることにより、漏えいの検知を、ｐＨ変化を評価することによって実施することが可能になる。そのため、用いる化合物は強塩基性を有することが望ましい。このような化合物としてはアンモニアおよびアミン類の中でも特に３級アミン類が適している。【００３１】
上記の観点から、付臭剤としてはアンモニア；トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミンなどの３級アミン化合物；ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、プロピルエチルアミンなどの2級アミン化合物；メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミンなどの1級アミン化合物、を用いることができ、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、エチルアミンが特に好ましい。【００３２】
本発明において、燃料ガスとは、都市ガス、液化天然ガス、液化石油ガス、水素、一酸化炭素等、アニオン膜型燃料電池に工業的に用いられる燃料ガスであればどのようなものでもよいが、水素が好適である。【００３３】
燃料に本発明の付臭剤を含有させる方法は特に制限されることなく種々の方法を用いることができる。例をあげれば、ボンベなどの容器にあらかじめ付臭剤を充てんしておき、その容器にさらに燃料ガスを充てんする方法、燃料を容器から取り出した後に付臭剤ガスを添加、混合する方法などである。【００３４】
ボンベ内が高圧であるために付臭剤が液化し、燃料ガスに十分な濃度で含有させることができない場合は、ボンベから燃料を取り出したのちに加えることもできる。【００３５】
本発明の付臭剤の濃度は、用いる付臭剤の検知下限や検知方法によるので限定することは難しいが、体積基準で、２〜２０００ｐｐｍが好適であり、さらに好ましくは１０〜１８００ｐｐｍ、特に好ましくは１００〜１５００ｐｐｍである。ヒトの嗅覚閾値を示せば、アンモニアでは１．５ｐｐｍ、モノメチルアミンでは０．０３５ｐｐｍ、トリメチルアミンでは０．００００３２ｐｐｍである。配管等から燃料ガスが漏れた場合には、拡散により濃度が低下するため、燃料中ではこれら閾値よりも高い濃度であることが望ましい。例えば、アンモニアを検知できる濃度は人間の場合１．５ｐｐｍであるため、それよりも数倍以上高い濃度で添加することが望ましい。【００３６】
燃料ガスに含有される本発明の付臭剤の濃度は、次のようにして測定することができる。すなわち、ガスのまま赤外分光法にて付臭剤特有の赤外吸収ピークの面積を定量する。あらかじめ濃度既知の付臭剤を含有するガスを用いてピーク面積と濃度の関係を求めておき、それを用いて定量したい燃料ガスを測定したときに得られたピーク面積から含有される付臭剤の濃度を求めることができる。あるいは測定対象の燃料ガスを一定量の水中に流通させ、本発明の付臭剤を水に吸収させる。この水に含有される付臭剤は水から水素イオンを奪い４級アンモニウムイオンとしてイオン化する。そのためイオンクロマトグラフを用いて定量することができる。流通させた燃料ガスの体積、水の体積、イオンクロマトグラフによる定量値から燃料ガスに含有されていた付臭剤の濃度を知ることができる。【００３７】
本発明の付臭剤は塩基性であるため臭気以外の方法でも検知が可能という特長を有する。従来のメルカプタン化合物等からなる付臭剤では、ｐＨの変化を起こすことができないため、臭気のみによる検知しかできなかった。これに対して、本発明の付臭剤はいずれも塩基性化合物からなるため、漏れを検知したい箇所に、例えば、ｐＨ試験紙を近づけることにより、色に変化により検知することができるという特長を有する。【００３８】
pH試験紙を用いた場合の検知感度は、それに用いられる色素の感度と量に大きく依存する。燃料中には極めて少量の塩基性化合物が添加されているに過ぎないため、瞬間的な暴露では、十分な発色を生じさせることはできないのが一般的である。一般的には数分から数十分程度の暴露が必要である。pH試験紙に水を含ませておく処理操作は、燃料の漏洩があった場合に塩基性化合物がその水に溶解し濃縮されるため発色までに要する時間が短くなるという利点があり、好適に用いられる。【００３９】
さらに、本発明の付臭剤を含有した燃料は、アニオン膜型燃料電池にそのまま用いることができるという特長を有する。アニオン膜型燃料電池とは、化学エネルギーを電力として取り出すことのできる電気化学的デバイスである燃料電池の一種である。アニオン膜型燃料電池(AMFC)はプロトン伝導膜型燃料電池(PEMFC)とともに固体高分子型燃料電池に分類される。【００４０】
固体高分子型燃料電池は、図１に示すように、それぞれ外部と連通する燃料流通孔２および酸化剤ガス流通孔３を有する電池隔壁１内の空間を、固体高分子電解質膜６の両面にそれぞれアノード４およびカソード５が接合した接合体で仕切って、燃料流通孔２を通して外部と連通するアノード室７、および酸化剤ガス流通孔３を通して外部と連通するカソード室８が形成された基本構造をしている。そして、このような基本構造の固体高分子型燃料電池では、前記アノード室７に燃料流通孔２を通して水素ガスあるいはメタノール等の燃料を供給すると共にカソード室８に酸化剤ガス流通孔３を通して酸化剤となる酸素や空気等の酸素含有ガスを供給し、更に両電極間に外部負荷回路を接続することにより次のような機構により電気エネルギーを発生させる。【００４１】
固体高分子電解質膜６としてアニオン交換膜を用いたものがアニオン膜型燃料電池、カチオン交換膜を用いたものがプロトン伝導膜型燃料電池である。【００４２】
アニオン膜型燃料電池の場合には、カソード５にて水と酸素、電子が触媒と接触して生成した水酸イオン（OH−）がアニオン交換膜である固体高分子電解質膜６を伝導してアノード室に移動し、アノード４で燃料ガスと反応して水や二酸化炭素を生成する。一方、アノード４における反応にて電子が生成するが、外部負荷回路を通じてカソード５へと移動するので上記反応のエネルギーを電気エネルギーとして利用することができる。【００４３】
このような機構で発電をするアニオン膜型燃料電池の内部は常に塩基性雰囲気下にあるため、燃料中に塩基性化合物が含有されていても、特に支障なくその発電を継続することができるため、本発明の付臭剤を含有する燃料を良好に用いることができる。【００４４】
なお、プロトン伝導膜型燃料電池の場合には、本発明の付臭剤が酸性雰囲気下にあるプロトン伝導膜中でイオン化し、プロトン伝導膜すなわちカチオン交換膜の対イオンとして固定化されるため、そのプロトン伝導性が低下し、燃料電池性能を低下させるという不具合を生じる。一方、アニオン交換膜型燃料電池は、４級アンモニウム塩基を有する固体電解質が用いられ、水酸イオン（OH−）が伝導種となる。含窒素塩基性化合物を付臭剤として燃料ガスに同伴した際に、仮に４級アンモニウムイオンが生成し不動化したとしても、電解質膜の構造と同様となり、電池性能の劣化を招く可能性は低い。【００４５】
本発明の付臭剤が、燃料を供給される装置に悪影響を及ぼすことが懸念される場合には、装置に供給する前に、燃料ガスを水などに流通させることにより除去することができる。本発明の付臭剤は塩基性の窒素化合物から成るため、吸収用溶液として酸性水溶液を用いることにより、付臭剤が水素イオンと結合してイオン化し水溶性が高くなるため、除去効率が高くなる。このとき水に含有させる酸としては、燃料ガスへの混入を防ぐ観点から、硫酸、リン酸などの蒸気圧が無い、あるいは小さなものがよい。【００４６】
アニオン膜型燃料電池は、空気に含有される二酸化炭素をカソードにて取り込み、アノードから排出することが知られている。本発明の付臭剤を含む燃料ガスはアノードに供給されるが、付臭剤は塩基性化合物であることから、排出される二酸化炭素と結合し水溶性の塩を生成する。アノードでは水素を用いた場合には、H2 + 2OH- ―＞  2H2O + 2e-の反応により水を生成するため、生成した塩は水と共に排出される。そのため、燃料電池からの排気ガスに含まれる付臭剤の量は、供給した量に比べて低減されるという利点がある。特に付臭剤の濃度を空気中の炭酸ガス濃度よりも低くした場合には、付臭剤が完全に除去されるため、排気ガスによる悪臭の問題を生じないため好適に用いることができる。【００４７】
このように、プロトン伝導膜型燃料電池においては、アンモニアなどの含窒素塩基性化合物を付臭剤として使用することは、イオンの不動化による出力低下という問題が大きな障害となっていたが、アニオン膜型燃料電池においては、かかる問題が生じない。したがって、アニオン膜型燃料電池用の燃料ガスの付臭剤として、アンモニアなどの含窒素塩基性化合物が特に有効に作用する。【００４８】
さらに、アンモニアなどの含窒素塩基性化合物は、燃料電池の電極触媒として用いられる貴金属触媒に対して触媒毒として作用する。貴金属触媒としては、白金担持カーボン触媒、パラジウム担持カーボン触媒などが知られている。触媒活性の向上のため、これらはナノサイズ化されているが、表面積の増大に伴い被毒を受けやすくなっている。しかし、本発明における含窒素塩基性化合物は燃料として使用するものではなく、付臭剤として使用するため、その使用量は極微量で足りる。このため、触媒が被毒を受ける可能性は低い。【００４９】
つまり、本発明の付臭剤は、ナノサイズ化された貴金属触媒を用いた燃料電池システムにおいて特に好適に使用することができる。ナノサイズ化された貴金属触媒とは、白金担持カーボン触媒やパラジウム担持カーボン触媒の場合、貴金属（白金、パラジウム）は比表面積が１００ｍ２／ｇ程度にまで微細化されている。貴金属担持カーボン触媒は、微細化された貴金属がカーボンに担持されてなり、適当な樹脂成分をバインダーとして電極層を構成する。貴金属成分のナノサイズ化により、触媒活性が向上するため、その使用量を削減することができ、本発明において好ましい燃料電池システムでは、電極層の全重量に対し、貴金属量は、５０質量％以下であり、更に好ましくは５〜４５質量％、さらに好ましくは１０〜４０質量％である。本発明においては、燃料ガス中の付臭剤濃度を２〜２０００ｐｐｍとすることで、ナノサイズ化された貴金属触媒の活性を損なうことなく、付臭剤として有効に機能する。比表面積がさらに高く、比表面積１００〜２００ｍ２／ｇの超微粒の貴金属触媒を用いる場合であっても、付臭剤濃度を１０〜１５００ｐｐｍ程度とすることで、触媒活性を損なうことなく、付臭剤として有効に使用することができる。【００５０】
さらに、本発明では含窒素塩基性化合物を付臭剤として使用するため、その使用量は微量で足りる。また、アニオン膜型燃料電池においては、付臭剤として使用した含窒素塩基性化合物は、水溶性の塩として排出される。さらに、含窒素塩基性化合物はｐＨ変化により容易に検出することができる。このため、安全システムを比較的簡易に、また簡単に構成できるため、発電システム全体に要するコストを削減できる。【００５１】
以下、本発明を実施例により説明するが、これらは単なる例示であり、何ら本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００５２】
（実施例１〜１０）
表1に示す各種濃度の本発明の付臭剤を、燃料ガスである水素に添加した。これらの付臭剤を添加した燃料ガスを１ml/minにて大気中に放出した。50cm上方にて臭気の有無を鼻で検知することにより付臭剤としての有効性を確認した。【００５３】
【表１】
2016052532.tif 000003
【００５４】
（実施例１１）
実施例１の燃料ガスを用い、実施例１〜１０と同様の実験を、鼻での検知をするかわりに、水で濡らしたｐＨ試験紙をおくことにより行った。実験開始前のｐＨ試験紙は黄色であった。３０分放置後に色の変化を確かめたところ、ｐＨ試験紙はアルカリ性であることを示す青色に変化した。本発明の付臭剤は匂い以外の方法でも検知できるという特長を有することが示された。【００５５】
（実施例１２）
８ｃｍ角のアニオン交換膜（株式会社トクヤマ製）の中央両面に、アニオン交換樹脂バインダー（株式会社トクヤマ製）と白金担持カーボン触媒（田中貴金属株式会社製）の混合物を2.3cm角にて塗布し膜電極接合体を作製した。２．３ｃｍ角、厚み約２００μｍのカーボン多孔板（SGL社製）２枚にて触媒部分をはさみ、市販の燃料電池セル（エヌエフ回路設計ブロック社製）に組み込んだ。実施例１の燃料ガスを５０℃、５０ml/minでアノード側に供給した。カソード側には５０℃、湿度１００％に加湿した空気を供給した。セル温度は５０℃とした。電子負荷装置（エヌエフ回路設計ブロック社製）に接続し、セル電圧０．２Vで２時間発電させた後の電流密度値を記録した。結果を表２に示した。【００５６】
（実施例１３〜２１）
アノード側に供給するガスとして実施例２〜１０の燃料ガスを用いること以外は、実施例１２と同様に測定を行った。結果を表２に示した。【００５７】
（比較例１）
アノード側に供給するガスとして水素のみを用いること以外は、実施例１２と同様に測定を行った。結果を表２に示した.
実施例１２と比較例１において、両者はほぼ同じ電流密度で発電できることが示された。すなわち、本発明の付臭剤を含有する燃料ガスは、アニオン膜型燃料電池に用いたときに、その出力を落とすことなく用いることができることが示された。【００５８】
【表２】
2016052532.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】固体高分子型燃料電池の基本構造を示す概念図である。
【符号の説明】
【００６０】
１；電池隔壁
２；燃料流通孔
３；酸化剤ガス流通孔
４；アノード
５；カソード
６；固体高分子電解質（陰イオン交換膜）
７；アノード室
８；カソード
【図１】
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【国際調査報告】
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