(57)【要約】      （修正有）【課題】より広い温度領域で付臭剤を除去することが可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】水素ガスと酸化ガスとの電気化学反応にて発電を行う燃料電池１０と、前記燃料電池１０のアノード側から排出されるアノードオフガスに含まれる付臭剤を低温域で吸着する活性炭と、アノードオフガスの流れに沿って物理吸着装置に対して直列的に配置され、前記低温域よりも高い温度域で前記アノードオフガスに含まれる付臭剤を吸収する金属酸化物とを備える付臭剤捕集装置１００を有する燃料電池システム。【選択図】図１
2008027599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスと酸化ガスとの電気化学反応にて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池のアノード側から排出されるアノードオフガスに含まれる付臭剤を低温域で捕捉する低温域捕捉手段と、
前記アノードオフガスの流れに沿って前記低温域捕捉手段に対して直列的に配置され、前記低温域よりも高い温度域で前記アノードオフガスに含まれる付臭剤を捕捉する高温域捕捉手段と、を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記低温域捕捉手段は、ファンデルワールス力に起因する物理吸着により前記付臭剤を捕捉し、前記高温域捕捉手段は、化学結合に起因する化学吸着により前記付臭剤を捕捉する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記高温域捕捉手段で発生した熱を前記低温域捕捉手段に伝達する熱伝達手段を更に備える請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記低温域捕捉手段は、前記高温域捕捉手段よりも上流側に配置されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記低温域捕捉手段は、前記高温域捕捉手段よりも下流側に配置されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記高温域捕捉手段の前記付臭剤を捕捉する捕捉容量は、前記低温域捕捉手段の前記付臭剤を捕捉する捕捉容量よりも大きい、請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記高温域捕捉手段の上流側に配置され、下流側に配置される高温域捕捉手段の昇温を促す酸化触媒を更に備える、請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記酸化触媒により発生する熱を前記低温域捕捉手段に伝達する触媒熱伝達手段を更に備える請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記高温域捕捉手段は、捕捉した前記付臭剤を酸化して除去する除去酸化触媒を有する、請求項１から請求項８のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記燃料電池のアノード側から排出されるアノードオフガスが流通するアノードオフガス通路を更に備え、
前記アノードオフガス通路は、前記燃料電池のカソード側から排出されるカソードオフガスが合流する第一合流点を有し、
前記低温域捕捉手段と前記高温域捕捉手段は、前記第一合流点よりも下流側の前記アノードオフガス通路に設けられている、請求項１から請求項９のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記燃料電池のアノード側から排出されるアノードオフガスが流通するアノードオフガス通路と、
前記アノードオフガス通路から分岐され、前記アノードオフガス通路を流通するアノードオフガスの少なくとも一部を水素ガスの一部として前記燃料電池に再度導くアノードオフガス循環通路と、
前記アノードオフガス通路と前記アノードオフガス循環通路とが分岐する分岐点に設け
られ、前記アノードオフガスの流れを切り替える切替弁と、を更に備え、
前記低温域捕捉手段と前記高温域捕捉手段は、前記分岐点よりも下流側の前記アノードオフガス通路に設けられている、請求項１から請求項９のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記燃料電池のアノード側に供給される水素ガスが流通する水素ガス供給通路と、
前記燃料電池のアノード側から排出されるアノードオフガスが流通するアノードオフガス通路と、
前記アノードオフガス通路から分岐され、前記アノードオフガス通路を流通するアノードオフガスの少なくとも一部を水素ガスの一部として前記燃料電池に再度導くアノードオフガス循環通路と、
前記水素ガス供給通路と前記アノードオフガス循環通路とが合流する第二合流点と、を更に備え、
前記低温域捕捉手段と前記高温域捕捉手段は、前記第二合流点と水素ガスが供給される前記燃料電池の供給口との間に設けられている、請求項１から請求項９のいずれか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関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、水素ガスを燃料として発電する。水素ガスの漏洩を早期に検知するための技術として水素濃度センサやガス流路内における圧力変化による検知技術が知られているが、常時全ての箇所の水素ガスの漏洩を検知することは難しい。そこで、無色無臭である水素ガスに付臭剤を添加して、水素ガスの漏洩を検知する技術が知られている。しかし、付臭剤は燃料電池内で消費されないので、燃料電池から排出される排気には付臭剤が含まれたままとなり、排気から臭いを生じ、ユーザの使用上の問題となっていた。
【０００３】
水素ガスに添加された付臭剤を除去する技術として、例えば特許文献１に開示の技術が知られている。特許文献１には、付臭剤を吸着する吸着剤と、吸着された付臭剤の分解を促進させる触媒とを含む付臭剤除去部に関する技術が開示されている。特許文献１に開示の技術によれば付臭剤を除去すると共に、吸着された付臭剤を速やかに分解することが可能となる。また、水素の漏洩を検知する技術など、その他の燃料電池システムに関する技術として例えば特許文献２から４に開示の技術が知られている。
【特許文献１】特開２００４−１３４２７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２３３９０１号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１１６７号公報
【特許文献４】特開２００２−２９７０１号公報
【特許文献５】特開２００４−１３４２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
付臭剤を除去する技術によれば、排気に含まれる付臭剤を除去することができる。しかし、従来の付臭剤を除去する技術は付臭剤の温度に対する除去能力の変化を考慮していないことから、例えば高温時では十分に付臭剤を除去できても低温時では付臭剤を十分に除去できず、狭い温度領域のみで脱臭を行わざるを得ないといった問題を生じていた。
【０００５】
本発明では、上記した問題に鑑み、より広い温度領域で脱臭が可能な燃料電池システムに関する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、上述した課題を解決するため以下の手段を採用した。すなわち、本発明に係る燃料電池システムは、水素ガスと酸化ガスとの電気化学反応にて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池のアノード側から排出されるアノードオフガスに含まれる付臭剤を低温域で捕捉する低温域捕捉手段と、前記アノードオフガスの流れに沿って前記低温域捕捉手段に対して直列的に配置され、前記低温域よりも高い温度域で前記アノードオフガスに含まれる付臭剤を捕捉する高温域捕捉手段と、を備える。
【０００７】
燃料電池は、水素ガスと酸化ガスとの電気化学反応にて発電を行う。水素ガス（燃料ガス）は、例えば水素ガスを供給する水素ガス供給部により供給することができる。水素ガスは、燃料電池のアノード側に供給され、アノード側からはアノードオフガスが排出される。なお、水素ガスへの付臭剤の添加は、例えば水素ガス供給装置に付臭剤を添加する機能を持たせることで行うことができる。
【０００８】
酸化ガス（空気）は、例えば酸化ガスを供給する酸化ガス供給部により供給することができる。酸化ガスは、燃料電池のカソード側に供給され、カソード側からはカソードオフガスが排出される。
【０００９】
低温域捕捉手段は、アノードオフガスに含まれる付臭剤を低温域で捕捉する。ここで、付臭剤の捕捉は、吸収、吸着又は吸蔵のいずれであってもよい。吸収とは、気体分子が液体や固体の内部まで移動する現象を意味し、吸着とは、気体分子が液体や固体の表面付近に留まっている現象を意味する。また、吸蔵とは、気体分子が固体内部に吸収される現象を意味する。即ち、低温域捕捉手段は、一時的に付臭剤を保持する作用を有する構成であれば、適用可能である。なお、低温域とは、低温域捕捉手段の物性上、付臭剤を比較的捕捉しやすい温度領域であって、比較的温度が低い領域であり、例えば燃料電池の起動時等がこれに相当する。
【００１０】
高温域捕捉手段は、アノードオフガスに含まれる付臭剤を高温域で捕捉する。付臭剤の捕捉は、低温域捕捉手段と同じく、吸収、吸着又は吸蔵のいずれであってもよい。高温域捕捉手段は、付臭剤を捕捉する温度領域が低温域捕捉手段と異なる。つまり、高温域とは、高温域捕捉手段の物性上、付臭剤を比較的捕捉しやすい温度領域であって、上述した低温域よりも高い温度領域を意味する。すなわち、燃料電池システムを起動し、その後燃料電池システムの運転を高負荷状態で継続させた場合等が高温域に相当することになる。
【００１１】
そして、本発明に係る燃料電池システムでは、高温域捕捉手段が低温域捕捉手段に対して直列的に配置されることを特徴とする。直列的に配置するとは、低温域捕捉手段をアノードオフガスの流れに沿って高温域捕捉手段の上流又は下流に配置することを意味する。このように、高温域捕捉手段と低温域捕捉手段は、直列的に配置すればよく、どちらが上流側であってもよい。
【００１２】
このように、本発明に係る燃料電池システムは、主として低温域で付臭剤を捕捉する低温域捕捉手段と主として高温域で付臭剤を捕捉する高温域捕捉手段とを備えることで、アノードオフガスに含まれる付臭剤をより広い温度領域で捕捉することができる。その結果、本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池システムの起動時や高負荷状態で連続運転した時等様々な状況下において、付臭剤を捕捉することができ、従来技術に比べてより広い温度領域で燃料電池から排出されるガスに含まれる臭いを除去することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記低温域捕捉手段は、ファンデルワールス力に起因する物理吸着により前記付臭剤を捕捉し、前記高温域捕捉手段は、化学結合に起因する化学吸着により前記付臭剤を捕捉するとしてもよい。
【００１４】
物理吸着では、例えば吸着剤の微細孔内に付臭剤を吸着することで、付臭剤を捕捉することができる。微細孔を有する吸着剤とは、例えば活性炭である。なお、物理吸着では、低温域において効果的に付着剤が吸着される。すなわち、物理吸着は、付臭剤を吸着する際の加温等を必要としないため、燃料電池システムの起動時等、高温域捕捉手段では吸着しにくい温度領域においても効果的に付臭剤を吸着することができる。
【００１５】
化学吸着では化学吸着剤の成分が付臭剤に含まれる特定成分と化学反応することで付臭剤が吸着される。化学吸着剤とは、例えば金属酸化物、酸化コバルト、酸化鉄である。また、化学吸着では、通常、上述した物理吸着が実行される温度領域よりも高い温度領域で効果的に付臭剤が吸着される。したがって、低温域で付臭剤を効果的に吸着する物理吸着と、高温域で付臭剤を効果的に吸着する化学吸着とを共に備える構成とすることで、より広い温度領域でアノードオフガスに含まれる付臭剤を効果的に捕捉することが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記高温域捕捉手段で発生した熱を前記低温域捕捉手段に伝達する熱伝達手段を更に備える構成としてもよい。
【００１７】
熱伝達手段を備えることで、低温域捕捉手段の温度上昇が促進される。低温域捕捉手段には、物理吸着が例示されるように、低温域捕捉手段は、温度上昇に伴って捕捉した付臭剤をリリースする性質を有する。したがって、高温域捕捉手段の反応熱を低温域捕捉手段に伝達することで、低温域捕捉手段の捕捉性能が回復される。これにより、低温域捕捉手段は、燃料電池システムが再び低温で始動する際に効果的に付臭剤を捕捉することができる。
【００１８】
また、本発明において、前記低温域捕捉手段は、前記高温域捕捉手段よりも上流側に配置することができる。これにより、起動時等の低温領域では、上流側に配置された低温域捕捉手段が付臭剤を捕捉する。また、燃料電池システムを継続的に運転することにより、アノードオフガスの熱によって下流側に配置された高温域捕捉手段の捕捉性能が向上するので、その後は高温域捕捉手段により付臭剤を捕捉することができる。また、低温域捕捉手段からリリースされる付臭剤は下流側に配置された高温域捕捉手段により捕捉されるので、車両外に放出される付臭剤の量を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、本発明において、前記低温域捕捉手段は、前記高温域捕捉手段よりも下流側に配置することができる。これにより、高温域捕捉手段がより早く昇温されるので、高温域捕捉手段の捕捉性能をより早く発揮させることが可能となる。
【００２０】
また、本発明において、前記高温域捕捉手段の前記付臭剤を捕捉する捕捉容量は、前記低温域捕捉手段の前記付臭剤を捕捉する捕捉容量よりも大きくしてもよい。高温域捕捉手段は、運転継続時等、燃料電池システムの稼動時のほとんどで付臭剤を捕捉するものである。したがって、低温域捕捉手段よりも使用頻度の高い高温域捕捉手段の捕捉容量を大きくすることで、燃料電池システム全体としての付臭剤を捕捉する性能がより向上される。また、高温域捕捉手段を低温域捕捉手段よりも下流側に配置することで低温域捕捉手段からリリースされた付臭剤を高温域捕捉手段により捕捉できるので、この点からも高温域捕捉手段の捕捉容量を大きくすることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記高温域捕捉手段の上流側に配置され、下流側に配置される高温域捕捉手段の昇温を促す酸化触媒を更に備えてもよい。これにより、酸化触媒が水素を酸化する際に発生する熱が高温域捕捉手段に伝達されので、高温域促進手段の昇温が促進され、高温域捕捉手段の捕捉性能をより早く発揮させることができる。
【００２２】
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記酸化触媒により発生する熱を前記低温域捕捉手段に伝達する触媒熱伝達手段を更に備える構成としてもよい。これにより、低温域捕捉手段で捕捉した付臭剤のリリースをより効率よく行うことが可能となる。その結果、燃料電池システムの次回の起動時に効果的に付臭剤を捕捉することが可能となる。
【００２３】
また、前記高温域捕捉手段は、捕捉した前記付臭剤を酸化して除去する除去酸化触媒を有してもよい。高温域捕捉手段に除去酸化触媒を含ませることで、供給される空気中の酸素を利用して、高温域捕捉手段に捕捉された付臭剤の分解を促進することができ、その結果、捕捉された付臭剤を酸化除去することが可能となる。なお、付臭剤除去触媒は、低温域捕捉手段に設けてもよいが、より温度が上昇している高温域捕捉手段に設ける方が効果的である。
【００２４】
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記燃料電池のアノード側から排出されるアノードオフガスが流通するアノードオフガス通路を更に備え、前記アノードオフガス通路は、前記燃料電池のカソード側から排出されるカソードオフガスが合流する第一合流点を有し、前記低温域捕捉手段と前記高温域捕捉手段は、前記第一合流点よりも下流側の前記アノードオフガス通路に設けることができる。
【００２５】
これにより、第一合流点よりも上流側の水素ガスの漏洩の検知が可能となる。すなわち、低温域捕捉手段と高温域捕捉手段を燃料電池システムの外部により近い場所に配置することで、燃料電池システム全体内の水素ガスの漏洩の検知が可能となる。
【００２６】
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記燃料電池のアノード側から排出されるアノードオフガスが流通するアノードオフガス通路と、前記アノードオフガス通路から分岐され、前記アノードオフガス通路を流通するアノードオフガスの少なくとも一部を水素ガスの一部として前記燃料電池に再度導くアノードオフガス循環通路と、前記アノードオフガス通路と前記アノードオフガス循環通路とが分岐する分岐点に設けられ、前記アノードオフガスの流れを切り替える切替弁と、を更に備え、前記低温域捕捉手段と前記高温域捕捉手段は、前記分岐点よりも下流側の前記アノードオフガス通路に設けることができる。
【００２７】
これにより、圧力損失の低減が可能となる。すなわち、上述したアノードオフガス通路がカソードオフガスと合流する第一合流点を有する構成では、カソードオフガスとアノードオフガスの総量を流す構成であるが、本構成では、アノードオフガスのみを流す構成であるため、低温域捕捉手段と高温域捕捉手段を流れる流量が減少し、その結果圧力損失の低減を行うことが可能となる。
【００２８】
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記燃料電池のアノード側に供給される水素ガスが流通する水素ガス供給通路と、前記燃料電池のアノード側から排出されるアノードオフガスが流通するアノードオフガス通路と、前記アノードオフガス通路から分岐され、前記アノードオフガス通路を流通するアノードオフガスの少なくとも一部を水素ガスの一部として前記燃料電池に再度導くアノードオフガス循環通路と、前記水素ガス供給通路と前記アノードオフガス循環通路とが合流する第二合流点と、を更に備え、前記低温域捕捉手段と前記高温域捕捉手段は、前記第二合流点と水素ガスが供給される前記燃料電池の供給口との間に設けることができる。
【００２９】
第二合流点と燃料電池の供給口との間に低温域捕捉手段と高温域捕捉手段を設けることで、付臭剤が燃料電池のスタックに堆積することを防止することができる。なお、低温域捕捉手段と高温域捕捉手段の配置場所は、燃料電池の供給口寄りとすることが好ましい。水素ガスの漏洩を検知できる範囲を最も広くすることができるからである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、より広い温度領域で脱臭が可能な燃料電池システムに関する技術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】
【００３１】
次に、本発明に係る燃料電池システムの実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。なお、本実施形態に係る燃料電池システムは、車両に搭載することができる。図１に示すように、第１の実施形態に係る燃料電池システムは、燃料電池１０と、燃料電池１０のアノード側に供給される水素ガスが流通する水素ガス供給通路２１と、燃料電池１０のアノード側から排
出されるアノードオフガスが流通するアノードオフガス通路２２と、燃料電池１０のカソード側に供給される酸化ガスが流通する酸化ガス供給通路２４と、燃料電池１０のカソード側から排出されるカソードオフガスが流通するカソードオフガス通路２５と、アノードオフガスに含まれる付臭剤を捕捉する付臭剤捕捉装置１００と、を備える。なお、図中の矢印は、燃料電池システム内を流通するガスの流れを示す。
【００３３】
燃料電池１０は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池とすることができる。燃料電池１０は、水素ガス供給通路２１を介してアノード側に供給される水素ガスと酸化ガス供給通路２４を介して供給される酸化ガスとを電気化学反応させて発電する。
【００３４】
水素ガス供給通路２１は、一端が水素ガス供給装置（図示せず）に接続され、他端が燃料電池１０に接続され、水素ガス供給装置より供給される水素ガスを燃料電池１０に導く。また、水素ガス供給通路２１には、上流から順に、水素ガスの供給を遮断する遮断弁３１と、圧力を調整する圧力調整弁３２と、循環装置３３と、が設けられている。
【００３５】
アノードオフガス通路２２は、一端が燃料電池１０に接続され他端が燃料電池１０の外部へ解放され、燃料電池１０のアノード側から排出されるアノードオフガスを燃料電池１０の外部へ導く。また、アノードオフガス通路２２には、上流から順に、希釈器３５と、付臭剤捕捉装置１００と、が設けられている。なお、付臭剤捕捉装置１００の詳細については後述する。
【００３６】
酸化ガス供給通路２４は、一端が酸化ガス供給装置（図示せず）に接続され、他端が燃料電池１０に接続され、酸化ガス供給装置より供給される酸化ガスを燃料電池１０に導く。また、酸化ガス供給通路２４は、コンプレッサ３６を有し、また、通路途中で分岐してバイパス通路２６が設けられ、バイパス通路２６の終端は付臭剤捕捉装置１００に接続されている。
【００３７】
カソードオフガス通路２５は、一端が燃料電池１０に接続され、他端が希釈器３５に接続され、希釈器３５より下流側においてはアノードオフガス通路２２と合流している。また、カソードオフガス通路２５には、希釈器３５よりも上流側に背圧調整弁３７が設けられている。
【００３８】
次に、付臭剤捕捉装置１００の実施形態について図面に基づいて説明する。図２は、実施形態Ａの付臭剤捕捉装置１００の構成を示す図である。図２に示すように、実施形態Ａの付臭剤捕捉装置１００は、本発明の低温域捕捉手段に相当する物理吸着剤としての活性炭６０と本発明の高温域捕捉手段に相当する化学吸着剤としての金属酸化物７０とを有する。そして、本実施形態では、活性炭６０が上流側、金属酸化物７０が下流側に位置するように直列的に接続されている。なお、活性炭６０に変えて、ゼオライト等の多孔質材料を用いてもよい。また、金属酸化物７０に変えて、酸化コバルト、酸化鉄等の材料を用いてもよい。
【００３９】
なお、実施形態Ａの付臭剤捕捉装置１００は、その基本構成をステンレス鋼などの金属材料からなる担体をロール構造又はハニカム構造とすることで形成し、この基本構成の担体上に上述した活性炭６０や金属酸化物７０が担持される構成とすることができる。なお、後述する他の実施形態の付臭剤捕捉装置１００についても、基本構成については同様である。
【００４０】
以上説明した第１の実施形態に係る燃料電池システムによれば、活性炭６０と金属酸化物７０を直列的に接続する構成とすることで、より広い温度領域で付臭剤の除去が可能となる。より具体的には、低温領域、例えば燃料電池システムの起動時には活性炭６０が付
臭剤を吸着し、温度上昇後は金属酸化物７０が付臭剤を吸着する。また、下流側に金属酸化物７０を配置することで、温度上昇に伴って活性炭６０からリリースされる付臭剤を金属酸化物７０により吸着することが可能となる。
【００４１】
次に付臭剤捕捉装置１００のその他の実施形態について説明する。図３は、実施形態Ｂの付臭剤捕捉装置１００の構成を示す図である。図３に示すように、実施形態Ｂの付臭剤捕捉装置１００は、活性炭６０と金属酸化物７０とを有する点で、実施形態Ａの付臭剤捕捉装置１００と一致する。一方、本実施形態では、金属酸化物７０が上流側、活性炭６０が下流側、に位置するように直列的に接続されている点で、実施形態Ａの付臭剤捕捉装置１００と相違する。
【００４２】
実施形態Ｂの付臭剤捕捉装置１００によれば、より広い温度領域で付臭剤の除去が可能となると共に、金属酸化物７０を上流側に配置することでアノードオフガスによる金属酸化物７０の昇温が早められ、金属酸化物７０の吸着性能をより早く発揮させることが可能となる。なお、低温領域では、下流側の活性炭６０により付臭剤を吸着することができる。
【００４３】
図４は、実施形態Ｃの付臭剤捕捉装置１００の構成を示す図である。図４に示すように、実施形態Ｃの付臭剤捕捉装置１００は、活性炭６０と金属酸化物７０とを有する点で、実施形態Ａの付臭剤捕捉装置１００と一致する。一方、金属酸化物７０の上流側に酸化触媒８０が設けられている点で、実施形態Ａの付臭剤捕捉装置１００と相違する。なお、酸化触媒８０としては、Ｐｔなどの酸化能を有する触媒がある。
【００４４】
実施形態Ｃの付臭剤捕捉装置１００によれば、より広い温度領域で付臭剤の除去が可能となると共に、酸化触媒８０を備えることで、金属酸化物７０の昇温がより早く行われることになる。その結果、金属酸化物７０の吸着性能をより早く発揮させることが可能となる。
【００４５】
図５は、実施形態Ｄの付臭剤捕捉装置１００の構成を示す図である。図５に示すように、実施形態Ｄの付臭剤捕捉装置１００は、活性炭６０が金属酸化物７０の下流側に配置されている点で、実施形態Ｃの付臭剤捕捉手段１００と相違する。
【００４６】
実施形態Ｄの付臭剤捕捉装置１００によれば、より広い温度領域で付臭剤の除去が可能となる。また、酸化触媒８０を備えることで金属酸化物７０の昇温を早く行うことができ、更に金属酸化物７０を上流側に配置することで金属酸化物７０の吸着性能をより早く発揮させることが可能となる。
【００４７】
図６は、実施形態Ｅの付臭剤捕捉装置１００の構成を示す図である。図６に示すように、実施形態Ｅの付臭剤捕捉装置１００は、活性炭６０と金属酸化物７０とを有し、活性炭６０が金属酸化物７０の上流側に配置されている点で、実施形態Ａの付臭剤捕捉手段１００と一致する。一方、本発明の熱伝達手段に相当する金属板９０を更に備える点で、実施形態Ａの付臭剤捕捉装置１００と相違する。
【００４８】
実施形態Ｅの付臭剤捕捉装置１００によれば、上述した実施形態Ａの作用に加えて、金属板９０が金属酸化物７０の反応熱を活性炭６０に伝達することができる。その結果、活性炭６０が吸着した付臭剤がリリースされることで活性炭６０の吸着性能が最大限回復され、燃料電池システム１００が再び低温で始動する際に効果的に付臭剤を捕捉することができる。
【００４９】
図７は、実施形態Ｆの付臭剤捕捉装置１００の構成を示す図である。図７に示すように
、実施形態Ｆの付臭剤捕捉装置１００は、活性炭６０と金属酸化物７０と酸化触媒８０とを有する点で、実施形態Ｃの付臭剤捕捉手段１００と一致する。一方、本発明の触媒熱伝達手段に相当する金属板９１を更に備える点で、実施形態Ｃの付臭剤捕捉装置１００と相違する。
【００５０】
実施形態Ｆの付臭剤捕捉装置１００によれば、上述した実施形態Ｃの作用に加えて、金属板９１が酸化触媒８０の反応熱及び金属酸化物７０の反応熱を活性炭６０に伝達することができる。その結果、活性炭６０が吸着した付臭剤がリリースされることで活性炭６０の吸着性能が最大限回復され、燃料電池システム１００が再び低温で始動する際に効果的に付臭剤を捕捉することができる。
【００５１】
また、第１の実施形態に係る燃料電池システムは、コンプレッサ３６とバイパス通路２６とを備えることで、コンプレッサ３６から排出されるエアを直接付臭剤捕捉装置１００に供給することができる。これにより、活性炭６０と金属酸化物７０の昇温を早めることができ、活性炭６０のリリース作用が向上されると共に金属酸化物７０の吸着性能をより早く発揮させることが可能となる。
【００５２】
また、上述した燃料電池システムにおいて、使用頻度の高い活性炭６０の吸着容量を金属酸化物７０の吸着容量よりも大きくすることで、燃料電池システム１００内の付臭剤をより効果的に吸着することができる。また、金属酸化物７０に本発明の除去酸化触媒に相当するＰｔ等を含ませることで、金属酸化物７０で吸着された付臭剤を酸化（燃焼）除去することが可能となる。
【実施例２】
【００５３】
次に第２の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図８は、第２の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。同図に示すように、第２の実施形態に係る燃料電池システムは、その構成が基本的には上述した第１の実施形態に係る燃料電池システムと同じである。そして、第２の実施形態に係る燃料電池システムは、アノードオフガス通路２２から分岐されアノードオフガスの一部を再度燃料電池１０に導くアノードオフガス循環通路２３と、アノードオフガスの流路を切り替える切替弁３４とを更に備え、付臭剤捕捉装置１００の設置箇所が切替弁３４と希釈器３５の間のアノードオフガス通路２２に設けられている点で第１の実施形態に係る燃料電池システムと異なる。なお、付臭剤捕捉装置１００の構成は上述した実施形態ＡからＦの付臭剤捕捉装置１００を適用可能である。
【００５４】
切替弁３４には、アノードオフガス循環通路２３の一端が接続されている。そして、アノードオフガス循環通路２３の他端は循環装置３３に接続され、アノードオフガスをアノード側に供給される水素ガスに合流させて再度燃料電池１０に導くことが可能な構成となっている。
【００５５】
以上説明した、第２の実施形態に係る燃料電池システムによれば、より広い温度領域で付臭剤の除去が可能となると共に、圧力損失を低減することができる。すなわち、切替弁３４を有することで、燃料電池１０のアノード側から排出されるアノードオフガスは通常アノードオフガス循環通路２３に流通し、切替弁３４を切り替えた場合のみアノードオフガス通路２２を流通する。したがって、アノードオフガスが常にアノードオフガス通路２２を流通する場合に比べてアノードオフガス通路２２内の流量が減少するので、アノードオフガス通路２２に付臭剤捕捉装置１００を設けたことによる圧力損失を低減することが可能となる。また、付臭剤捕捉装置１００は、切替弁３４よりも下流側に配置されるので比較的広い範囲において水素ガスの漏洩の検知を行うことが可能となる。
【実施例３】
【００５６】
次に第３の実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図９は、第３の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。同図に示すように、第３の実施形態に係る燃料電池システムは、その構成が基本的には上述した第２の実施形態に係る燃料電池システムと同じであり、付臭剤捕捉装置１００が循環装置３３と燃料電池システム１０の供給口との間に設けられている点で第２の実施形態に係る燃料電池システムと構成が異なる。
【００５７】
第３の実施形態に係る燃料電池システムによれば、より広い温度領域で付臭剤の除去が可能となると共に、燃料電池１０のスタックに付臭剤が堆積するのが防止される。また、付臭剤捕捉装置１００は、図９に示すように燃料電池１０の供給口寄りとすることが水素漏れの検知からも好ましい。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明に係る燃料電池システムはこれらに限らず、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。例えば、第１の実施形態に係る燃料電池システムと第３の実施形態に係る燃料電池システムを組み合わせることで、より広い温度領域で付臭剤の除去が可能となると共に、付臭剤が燃料電池１０のスタックに堆積されるのを防止し、燃料電池システム内全体の水素ガスの漏洩を検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態Ａの付臭剤捕捉装置の構成を示す図である。
【図３】実施形態Ｂの付臭剤捕捉装置の構成を示す図である。
【図４】実施形態Ｃの付臭剤捕捉装置の構成を示す図である。
【図５】実施形態Ｄの付臭剤捕捉装置の構成を示す図である。
【図６】実施形態Ｅの付臭剤捕捉装置の構成を示す図である。
【図７】実施形態Ｆの付臭剤捕捉装置の構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図９】第３の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０・・・燃料電池
２１・・・水素ガス供給通路
２２・・・アノードオフガス通路
２３・・・アノードオフガス循環通路
２４・・・酸化ガス供給通路
２５・・・カソードオフガス通路
２６・・・バイパス通路
３１・・・遮断弁
３２・・・圧力調整弁
３３・・・循環装置
３４・・・切替弁
３５・・・希釈器
３６・・・コンプレッサ
３７・・・背圧調整弁
６０・・・物理吸着剤
７０・・・化学吸着剤
８０・・・酸化触媒
９０、９１・・・金属板
１００・・・付臭剤捕捉装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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