(57)【要約】【課題】酸素の導入経路を逐一設けることを要さずに一酸化炭素除去器を多段に接続する。【解決手段】原燃料から燃料電池セルに供給する燃料ガスを主生成物として生成する改質器４と、改質器４の副生成物である一酸化炭素を酸化する第１の一酸化炭素除去器５Ａと、第１の一酸化炭素除去器５Ａの副生成物である水蒸気を凝集させる凝集器６とを備えるとともに、凝集器６の下流に、凝集器６を通過した燃料ガス中の一酸化炭素を酸化する第２の一酸化炭素除去器５Ｂをさらに備える反応装置である。凝集器６には、水を分解して酸素を発生させる酸素発生装置６２が設けられているので、第２の一酸化炭素除去器５Ｂに酸素を供給する配管やバルブ、ポンプ等を別途設ける必要がなく、装置を簡略化することができる。【選択図】図１
2008247689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料から燃料ガスを主生成物として生成する改質器と、
前記燃料ガスに含まれる前記改質器の副生成物である一酸化炭素を除去する第１の一酸化炭素除去器と、
前記第１の一酸化炭素除去器の副生成物である水蒸気を凝集させる凝集器と、
前記凝集器の下流に、前記凝集器を通過した前記燃料ガス中の一酸化炭素を酸化する第２の一酸化炭素除去器と、
を備え、
前記凝集器には、酸素を発生させる酸素発生装置が設けられていることを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記酸素発生装置は電気分解装置であることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記酸素発生装置は光エネルギーにより水を分解する光触媒を備えることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項４】
前記凝集器は水蒸気が凝集した水を貯留する貯留槽を有し、
前記貯留槽から前記第１の一酸化炭素除去器及び前記第２の一酸化炭素除去器の近傍まで延在し、内部を前記貯留槽内の水が環流する配管がさらに設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項５】
前記改質器、前記第１の一酸化炭素除去器及び前記第２の一酸化炭素除去器を囲む断熱容器を更に備え、
前記凝集器は前記断熱容器の外に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項６】
前記凝集器は原燃料を貯留する燃料容器と一体に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項７】
燃料ガスの電気化学反応により電力を取り出す燃料電池セルと、
原燃料から前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを主生成物として生成する改質器と、
前記改質器の副生成物である一酸化炭素を除去する第１の一酸化炭素除去器と、
前記第１の一酸化炭素除去器の副生成物である水蒸気を凝集させる凝集器と、
前記凝集器の下流に、前記凝集器を通過した燃料ガス中の一酸化炭素を酸化する第２の一酸化炭素除去器と、
を備え、
前記凝集器には、酸素を発生させる酸素発生装置が設けられていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項８】
前記酸素発生装置は電気分解装置であることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記酸素発生装置は光エネルギーにより水を分解する光触媒を備えることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池装置。
【請求項１０】
前記凝集器は水蒸気が凝集した水を貯留する貯留槽を有し、
前記貯留槽から前記第１の一酸化炭素除去器及び前記第２の一酸化炭素除去器の近傍まで延在し、内部を前記貯留槽内の水が環流する配管がさらに設けられていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１１】
前記凝集器は水蒸気が凝集した水を貯留する貯留槽を有し、
前記貯留槽から前記燃料電池セルの近傍まで延在し、内部を前記貯留槽内の水が環流する配管がさらに設けられていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１２】
前記改質器、前記第１の一酸化炭素除去器及び前記第２の一酸化炭素除去器を囲む断熱容器を更に備え、
前記凝集器は前記断熱容器の外に設けられていることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１３】
前記凝集器は原燃料を貯留する燃料容器と一体に設けられていることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１４】
請求項７〜１３のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、
前記燃料電池セルにより発電された電気により動作する電子機器本体と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応装置、燃料電池装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は燃料の電気化学反応により電力を取り出すものであり、燃料電池の研究・開発が広く行われている。燃料電池に用いる燃料は水素ガスであり、メタノール等の原燃料を改質器で改質することでその水素ガスを生成している（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
オフガスには水素ガスが酸化された水蒸気や水滴が含まれており、この水滴や流路内で水蒸気が凝縮した水滴が燃焼器に入ると燃焼器の温度が急激に変動する。また、燃焼器内に入った水滴が蒸発すると水蒸気により燃焼器内の圧力が急激に変動する。これを避けるため、燃焼器の手前にオフガスを冷却する冷却部を設け、それにより凝縮した水を溜める水溜めを冷却部の下方に設けることが行われている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
また、改質反応の副産物である一酸化炭素は燃料電池セル（発電セル）に有害なため、これを酸化して除去することが必要となる。この一酸化炭素を酸化するのに用いる酸素を、水の電気分解により得る方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−５０７９８号公報
【特許文献２】特開２００１−２２９９５２号公報
【特許文献３】特開２００５−３３５９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一酸化炭素除去器では、併発する水素の酸化反応を抑制するために、温度、酸化剤である酸素と一酸化炭素の比率、ガス流速、といった反応条件を厳密に管理する必要がある。しかし、例えば後段の燃料電池の負荷変動による流速の変化や外乱による反応温度の変化などが生じた場合には、反応条件が変動し、安定した一酸化炭素除去成績を得ることが困難になる。
【０００６】
このため、複数の一酸化炭素除去器を多段に接続し、それぞれの一酸化炭素除去器に酸素の導入経路を設け、複数の一酸化炭素除去器のそれぞれに適した温度やガス流速などの反応条件を個別に制御することで、安定した一酸化炭素除去成績を得ることが本出願人により検討されている。
【０００７】
しかし、各一酸化炭素除去器にそれぞれ酸素の導入経路を設けると、流路が複雑化し、装置が大型化するおそれがある。
【０００８】
本発明の課題は、酸素の導入経路を逐一設けることを要さずに一酸化炭素除去器を多段に接続することができる反応装置、燃料電池装置及び電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、原燃料から燃料ガスを主生成物として生成する改質器と、前記燃料ガスに含まれる前記改質器の副生成物である一酸化炭素を除去する第１の一酸化炭素除去器と、前記第１の一酸化炭素除去器の副生成物である水蒸気を凝集させる凝集器と、前記凝集器の下流に、前記凝集器を通過した燃料ガス中の一酸化炭素を酸化する第２の一酸化炭素除去器と、を備え、前記凝集器には、酸素を発生させる酸素発生装置が設けられていることを特徴とする反応装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記酸素発生装置は電気分解装置であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記酸素発生装置は光エネルギーにより水を分解する光触媒を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記凝集器は水蒸気が凝集した水を貯留する貯留槽を有し、前記貯留槽から前記第１の一酸化炭素除去器及び前記第２の一酸化炭素除去器の近傍まで延在し、内部を前記貯留槽内の水が環流する配管がさらに設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記改質器、前記第１の一酸化炭素除去器及び前記第２の一酸化炭素除去器を囲む断熱容器を更に備え、前記凝集器は前記断熱容器の外に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記凝集器は原燃料を貯留する燃料容器と一体に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、燃料ガスの電気化学反応により電力を取り出す燃料電池セルと、原燃料から前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを主生成物として生成する改質器と、前記改質器の副生成物である一酸化炭素を除去する第１の一酸化炭素除去器と、前記第１の一酸化炭素除去器の副生成物である水蒸気を凝集させる凝集器と、前記凝集器の下流に、前記凝集器を通過した燃料ガス中の一酸化炭素を酸化する第２の一酸化炭素除去器と、を備え、前記凝集器には、酸素を発生させる酸素発生装置が設けられていることを特徴とする燃料電池装置である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の燃料電池装置であって、前記酸素発生装置は電気分解装置であることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の燃料電池装置であって、
前記酸素発生装置は光エネルギーにより水を分解する光触媒を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記凝集器は水蒸気が凝集した水を貯留する貯留槽を有し、前記貯留槽から前記第１の一酸化炭素除去器及び前記第２の一酸化炭素除去器の近傍まで延在し、内部を前記貯留槽内の水が環流する配管がさらに設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記凝集器は水蒸気が凝集した水を貯留する貯留槽を有し、前記貯留槽から前記燃料電池セルの近傍まで延在し、内部を前記貯留槽内の水が環流する配管がさらに設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記改質器、前記第１の一酸化炭素除去器及び前記第２の一酸化炭素除去器を囲む断熱容器を更に備え、前記凝集器は前記断熱容器の外に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記凝集器は原燃料を貯留する燃料容器と一体に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、請求項７〜１３のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、前記燃料電池セルにより発電された電気により動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、酸素の導入経路を逐一設けることを要さずに一酸化炭素除去器を多段に接続することができる反応装置、燃料電池装置及び電子機器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】
【００２４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子機器１０００を示すブロック図である。この電子機器１０００はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
【００２６】
電子機器１０００は、燃料電池装置１と、燃料電池装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１００２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００２に接続される二次電池１００３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００２より電気エネルギーが供給される電子機器本体１００１と、を備える。
【００２７】
燃料電池装置１は後述するように、電気エネルギーを生成しＤＣ／ＤＣコンバータ１００２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００２は燃料電池装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１００１に供給する機能の他に、燃料電池装置１により生成された電気エネルギーを二次電池１００３に充電する機能を有する。これにより電子機器１０００は、燃料電池装置１が動作していない時に、二次電池１００３に蓄電された電気エネルギーを電子機器本体１００１に供給することができる。
【００２８】
次に、燃料電池装置１について詳細に説明する。この燃料電池装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００２に出力する電気エネルギーを生成するものであり、燃料容器２、気化器３、改質器４、第１の一酸化炭素除去器５Ａ、第２の一酸化炭素除去器５Ｂ、凝集器６、燃料電池セル（発電セル）７、触媒燃焼器８、水素燃焼器９、断熱容器１０等を備える。
【００２９】
燃料容器２には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを別々の容器に貯留してもよい。
燃料容器２内の混合液は、図示しないポンプにより気化器３に送液される。
【００３０】
気化器３は燃料容器２から送られた混合液を改質器４や図示しないヒータ等からの伝熱等により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器３で気化した混合気は改質器４へ送られる。
【００３１】
改質器４は内部に流路が形成され、流路の壁面に触媒が担持されている。改質器４は気化器３から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。
【００３２】
ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器４では主に次式（１）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次式（２）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ  …（２）
（１）式及び（２）式の反応による生成物（改質ガス）は第１の一酸化炭素除去器５Ａに送出される。
【００３３】
一酸化炭素除去器５Ａ，５Ｂの内部には流路が形成され、その流路の壁面に触媒が担持されている。第１の一酸化炭素除去器５Ａには改質器４で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器５の流路を流れ、約１１０〜１６０℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうちの一酸化炭素が触媒により次式（３）のような主反応（選択酸化反応）により優先的に酸化される。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2  …（３）
【００３４】
なお、改質ガス中の水素も、次式（４）のような副反応により僅かに酸化され、副生成物として水が生成される。
２Ｈ2＋Ｏ2→２Ｈ2Ｏ  …（４）
第１の一酸化炭素除去器５Ａを通過した改質ガスは凝集器６に送出される。
【００３５】
改質器４及び一酸化炭素除去器５Ａ，５Ｂは、後述する触媒燃焼器８とともに断熱容器１０内に収容されている。断熱容器１０は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金等の金属板や、ガラス基板等により形成された筐体の内壁面に熱線反射膜を形成してなる。断熱容器１０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、低圧（０．１Ｐａ以下）に維持されている。
ここでは、気化器３は断熱容器１０の外に配置される例を示しているが、断熱容器１０内に配置されるようにしてもよい。
【００３６】
凝集器６は、水の凝集の際に生じる熱をすばやく放出できるように、また、改質反応の挙動に影響しないように、断熱容器１０の外部に設けられていることが望ましい。凝集器６では、第１の一酸化炭素除去器５Ａより供給された改質ガスが自然放熱により冷却され、温度が低下することにより凝集した改質ガス中の水が捕集される。
【００３７】
凝集器６は、捕集した水を貯留する貯留槽６１と、酸素発生装置６２とを備える。酸素発生装置６２は電源６３と、陽極６４Ａと、陰極６４Ｂとを備える。陽極６４Ａ及び陰極６４Ｂは貯留槽６１内に設けられており、陽極６４Ａは電源６３の正極と、陰極６４Ｂは電源６３の負極と導通している。電源６３は、例えば電池である。
【００３８】
電源６３から陽極６４Ａと陰極６４Ｂとの間に電圧が印加されることにより、貯留槽６１内の水が電気分解される。
すなわち、陽極６４Ａでは水中にある水酸化物イオンとの（５）式に示す電気化学反応により、酸素を発生させる。
２ＯＨ-→Ｈ2Ｏ＋１／２Ｏ2＋２ｅ-  …（５）
一方、陰極６４Ｂでは、水中にある水素イオンとの（６）式に示す電気化学反応により、水素を発生させる。
２H+＋２ｅ-→Ｈ2  …（６）
【００３９】
電源６３の出力を変えることで、発生する酸素及び水素の量を調節することができる。
なお、水の電気分解がされやすいように、例えば硫酸ナトリウム等の電気分解されない電解質を僅かに貯留槽６１内の水に溶解させておいてもよい。
【００４０】
また、凝集器６に図示しないヒータや温度計を設け、凝集器６の温度を調整することにより改質ガス中の水分量を調節して第２の一酸化炭素除去器５Ｂに供給するようにしてもよい。このようなヒータや温度計として、温度に比例して抵抗が変化する電気ヒータ兼温度センサを用いることができる。
【００４１】
第２の一酸化炭素除去器５Ｂには、凝集器６を通過した改質ガス、水の電気分解により発生した酸素及び水素が供給される。第２の一酸化炭素除去器５Ｂにおいては、第１の一酸化炭素除去器５Ａと同様に、（３）式及び（４）式の反応が生じ、一酸化炭素が酸化される。
【００４２】
第１の一酸化炭素除去器５Ａ及び第２の一酸化炭素除去器５Ｂにより一酸化炭素が酸化されることにより、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル７に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化される。
【００４３】
燃料電池セル７は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜７１と、固体高分子電解質膜７１の両面に形成された燃料極７２（アノード）及び酸素極７３（カソード）と、燃料極７２に改質ガスを供給する燃料供給流路７４ａが設けられた燃料極セパレータ７４と、酸素極７３に酸素を供給する酸素供給流路７５ａが設けられた酸素極セパレータ７５と、が積層されている。
【００４４】
固体高分子電解質膜７１は水素イオンを透過するが、酸素分子や水素分子、電子を通さない性質を有する。
燃料極７２には燃料供給流路７４ａを介して凝集器６から送出された改質ガスが送られる。燃料極７２では改質ガス中の水素による次式（７）のような反応が起こる。
Ｈ2→２H+＋２ｅ-  …（７）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜７１を透過して酸素極７３に到達する。生成した電子はアノード出力電極７６に供給される。
【００４５】
酸素極７３には、空気が酸素供給流路７５ａを介して送られる。酸素極７３では固体高分子電解質膜７１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極７７より供給される電子とにより、次式（８）に示すように水が生成される。
２H+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  …（８）
アノード出力電極７６及びカソード出力電極７７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１００２と接続されており、アノード出力電極７６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１００２を通ってカソード出力電極７７に供給される。
【００４６】
触媒燃焼器８は断熱容器１０の内部に設けられ、触媒燃焼器８の内部には流路が形成され、その流路の壁面に触媒が担持されている。触媒燃焼器８には燃料供給流路７４ａを通過した未反応の改質ガス（オフガス）及び外部の空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。これにより改質器４における改質反応に用いられる反応熱が供給される。なお、触媒燃焼器８に供給する空気の量を調整することで、供給される反応熱の量が調整される。
【００４７】
水素燃焼器９は断熱容器１０の外部に設けられており、水素燃焼器９の内部には流路が形成され、その流路の壁面に触媒が担持されている。水素燃焼器９には触媒燃焼器８を通過した改質ガス（オフガス）及び外部の空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。これにより排出するガス中の水素を全て除去することができる。
【００４８】
次に、燃料電池装置１の動作について説明する。
まず、図示しないヒータにより気化器３、改質器４、燃料電池セル７を動作温度まで加熱する。
次に、図示しないポンプを駆動し、燃料容器２内の混合液を気化器３に送出するとともに、図示しないエアポンプを駆動し、一酸化炭素除去器５、燃料電池セル７の酸素供給流路７５ａ、触媒燃焼器８、水素燃焼器９に外部の空気を送出する。
【００４９】
混合液は気化器３で気化され、改質器４で改質され、第１の一酸化炭素除去器５Ａで一酸化炭素を除去され、改質ガスとして凝集器６に供給される。
凝集器６に供給された改質ガスは、凝集した水が除去され、貯留槽６１に貯留される。また、貯留槽６１内では、酸素発生装置６２により水が電気分解され、発生する酸素及び水素が改質ガスと混合され、第２の一酸化炭素除去器５Ｂに供給される。
【００５０】
第２の一酸化炭素除去器５Ｂにおいては、改質ガス中の第１の一酸化炭素除去器５Ａで酸化されなかった僅かな一酸化炭素が酸素発生装置６２により発生した酸素により酸化される。その後、改質ガスは燃料電池セル７の燃料供給流路７４ａに送出される。そして、燃料電池セル７に送出された改質ガス及び空気による化学反応式（７），（８）の電気化学反応により、電力が取り出される。
【００５１】
本実施の形態においては、第１の一酸化炭素除去器５Ａと第２の一酸化炭素除去器５Ｂとが設けられているので、それぞれの一酸化炭素除去器５Ａ，５Ｂに供給する酸素の量を制御することで、複数の一酸化炭素除去器５Ａ，５Ｂのそれぞれに適した温度やガス流速などの反応条件を個別に制御することができる。このため、例えば後段の燃料電池の負荷変動による流速の変化や外乱による反応温度の変化などが生じた場合にも、反応条件の変動に対応することができ、安定した一酸化炭素除去成績を得ることができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、第１の一酸化炭素除去器５Ａに供給する酸素の量は図示しない空気ポンプにより制御するとともに、第２の一酸化炭素除去器５Ｂに供給する酸素量の調整は電源６３の出力により水の電気分解量を調整することで行われる。このため、第２の一酸化炭素除去器５Ｂに酸素を供給する配管やバルブ、ポンプ等を別途設ける必要がなく、装置を簡略化することができる。
【００５３】
さらに、第２の一酸化炭素除去器５Ｂに送られる一酸化炭素を酸化するのに必要な酸素を凝集器６に設けられた酸素発生装置６２により発生させるため、第１の一酸化炭素除去器５Ａに供給する酸素の量を抑えることができる。このため、第１の一酸化炭素除去器５Ａにおいて（４）式の反応により酸化される水素の量を抑えることができる。
【００５４】
なお、第１の一酸化炭素除去器５Ａでほとんどの一酸化炭素は除去されるため、第２の一酸化炭素除去器５Ｂに送られる一酸化炭素を酸化するのに必要とする酸素は微量である。このため、（５）式により発生させる酸素の量を最低限に抑えることで、第２の一酸化炭素除去器５Ｂにおいて（４）式の反応により酸化される水素の量を抑えることができる。
【００５５】
＜変形例１＞
図２は本発明の第１の変形例に係る電子機器１１００を示すブロック図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００５６】
図２に示すように、酸素発生装置１６２に独自の電源を設ける代わりに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０２の出力の正極１１０２Ａに酸素発生装置１６２の陽極１６４Ａを接続し、負極１１０２Ｂに陰極１６４Ｂを接続してもよい。これにより、燃料電池セル１０７より得た電気エネルギーを用いて水を電気分解することができる。
【００５７】
なお、第２の一酸化炭素除去器１０５Ｂで酸化する一酸化炭素は極微量であるため、必要な酸素は極微量であり、水の電気分解に用いるエネルギーも極微量で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０２から供給すべきエネルギーは少量でよい。
【００５８】
＜変形例２＞
図３は本発明の第２の変形例に係る電子機器１２００を示すブロック図である。本変形例においても、第１の変形例と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０２の出力の正極１２０２Ａと酸素発生装置２６２の陽極２６４Ａとが接続され、負極１２０２Ｂと陰極２６４Ｂとが接続されている。
本変形例に係る燃料電池装置２０１は、配管２６６と、配管２６７とをさらに備える。
【００５９】
配管２６６は両端が貯留槽２６１に接続されており、断熱容器２１０内の第１の一酸化炭素除去器２０５Ａ及び第２の一酸化炭素除去器２０５Ｂの近傍まで延設されている。これにより、貯留槽２６１内の水が配管２６６を通って断熱容器２１０内の第１の一酸化炭素除去器２０５Ａ及び第２の一酸化炭素除去器２０５Ｂの近傍に環流するように形成されている。
同様に、配管２６７は両端が貯留槽２６１に接続されており、貯留槽２６１から燃料電池セル２０７の近傍まで延設されている。これにより、貯留槽２６１内の水が配管２６７を通って燃料電池セル２０７の近傍に環流するように形成されている。
配管２６６，２６７内の水は、自然対流により環流させてもよいが、より熱交換能を高めるために環流用のポンプを設けてもよい。
【００６０】
一酸化炭素除去器２０５Ａ，２０５Ｂにおいて一酸化炭素や水素が酸化される際に熱が発生する。この反応熱は反応量に比例するが、一酸化炭素除去器２０５Ａ，２０５Ｂの反応は入口側ほど反応量が多く、出口側ほど反応量が少ない。このため入口側で反応熱が多く発生し、温度分布が生じやすい。一方、一酸化炭素を選択的に酸化するためには、一酸化炭素除去器２０５Ａ，２０５Ｂ内の温度管理が重要で、一酸化炭素除去器の温度分布を均一に近づける必要がある。
【００６１】
本変形例では、配管２６６を一酸化炭素除去器２０５Ａ，２０５Ｂの近傍に設けることで、一酸化炭素除去器２０５Ａ，２０５Ｂ内の比較的高温な部分から配管２６６に熱が伝導するとともに、配管２６６内を水が環流することにより配管２６６内で熱が伝導し、配管２６６から一酸化炭素除去器２０５Ａ，２０５Ｂ内の比較的低温な部分に熱が伝導するため、一酸化炭素除去器２０５Ａ，２０５Ｂ内の温度分布を均一に近づけることができる。また、配管２６６内の水は貯留槽２６１に環流しているため、余剰の熱を貯留槽２６１から排出することができる。
【００６２】
同様に、燃料電池セル２０７における電気化学反応は発熱反応であるため、発生した熱の除去がうまく行かずに適度な動作温度範囲から外れやすい。良好な発電性能を得るためには燃料電池セル２０７の温度を適度な動作温度まで冷却する必要がある。
【００６３】
本変形例では、配管２６７を燃料電池セル２０７の近傍に設けることで、燃料電池セル２０７内の高温部分から配管２６７に熱が伝導するとともに、配管２６７から燃料電池セル２０７内の高温部分に熱が伝導するため、燃料電池セル２０７内の温度を適度な動作温度まで冷却することができる。また、配管２６７内の水は貯留槽２６１に環流しているため、余剰の熱を貯留槽２６１から排出することができる。
【００６４】
＜変形例３＞
図４は本発明の第３の変形例に係る電子機器１３００を示すブロック図である。
本変形例においては、燃料容器３０２と凝集器３０６の貯留槽３６１とが一体に形成された燃料カートリッジ３２０となっている。燃料カートリッジ３２０は電子機器本体１３０１に対して着脱可能であり、燃料カートリッジ３２０を電子機器本体１３０１に装着することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０２の出力の正極１３０２Ａと酸素発生装置３６２の陽極３６４Ａとが接続され、負極１３０２Ｂと陰極３６４Ｂとが接続される。
【００６５】
燃料容器３０２内の混合液がなくなったときに、新たな燃料カートリッジ３２０と交換される。このとき、貯留槽３６１内に貯留された水も燃料カートリッジ３２０とともに除去することができる。
【００６６】
＜変形例４＞
図５は本発明の第４の変形例に係る電子機器１４００を示すブロック図である。
本変形例においては、燃料容器４０２と凝集器４０６の貯留槽４６１とが一体に形成された燃料カートリッジ４２０となっている。また、第２の変形例と同様の配管４６６，４６７が設けられている。
【００６７】
燃料カートリッジ４２０は電子機器本体１４０１に対して着脱可能である。燃料カートリッジ４２０を電子機器本体１４０１に装着することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０２の出力の正極１４０２Ａと酸素発生装置４６２の陽極４６４Ａとが接続され、負極１４０２Ｂと陰極４６４Ｂとが接続される。さらに、貯留槽４６１と配管４６６，４６７とが接続される。
【００６８】
また、配管４６６，４６７には、それぞれ貯留槽４６１内の水を環流させるためのポンプ４６８，４６９が設けられている。ポンプ４６８，４６９はＤＣ／ＤＣコンバータ１４０２の出力の正極１４０２Ａ及び負極１４０２Ｂと接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０２の電力により駆動される。これにより、貯留槽４６１内の水を配管４６６，４６７内に強制的に環流させ、一酸化炭素除去器４０５Ａ，４０５Ｂの温度分布を均一に近づけることができ、燃料電池セル４０７を適度な動作温度まで冷却することができる。
【００６９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６は本発明の第２実施形態に係る電子機器１５００を示すブロック図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
本実施形態に係る燃料電池装置５０１においては、酸素発生装置５６２の構成が異なる。すなわち、本実施形態に係る酸素発生装置５６２は、電源５６３と、光源５６４と、光触媒５６５とを備える。
【００７０】
光源５６４は電源５６３の電力により光触媒５６５に光を照射するものであり、例えば紫外線を照射するＵＶランプ等を用いることができる。光触媒５６５としては、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2）を用いることができる。
【００７１】
光触媒５６５に光が当たると、その表面から電子が飛び出す。飛び出した電子は、水中の水素イオンとの（６）式に示す電気化学反応により、水素を発生させる。
一方、電子が抜け出た光触媒の表面に形成された正孔は強い酸化力をもち、水中にある水酸化物イオンから電子を奪い、（５）式に示す電気化学反応により、酸素を発生させる。
このように、本実施形態においても、第１実施形態と同様に水を分解して水素及び酸素を発生させることができる。
【００７２】
＜変形例５＞
図７は本発明の第１の変形例に係る電子機器１６００を示すブロック図である。なお、第２実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００７３】
図６に示すように、酸素発生装置６６２に電源を設ける代わりに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０２の出力の正極１６０２Ａ及び負極１６０２Ｂを光源６６４に接続してもよい。これにより、燃料電池セル６０７より得た電気エネルギーを用いて光源６６４より光触媒６６５に光を照射し、水を電気分解することができる。
【００７４】
なお、第２の一酸化炭素除去器６０５Ｂで酸化する一酸化炭素は極微量であるため、必要な酸素は極微量であり、光源６６４に用いるエネルギーも極微量で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０２から供給すべきエネルギーは少量でよい。
【００７５】
＜変形例６＞
図８は本発明の第６の変形例に係る電子機器１７００を示すブロック図である。本変形例に係る燃料電池装置７０１は、第２の変形例と同様の配管７６６と、配管７６７とをさらに備える。
【００７６】
これにより、第２の変形例と同様に、一酸化炭素除去器７０５Ａ，７０５Ｂ内の温度分布を均一に近づけることができ、燃料電池セル７０７内の温度を適度な動作温度まで冷却することができる。また、配管７６６，７６７内の水は貯留槽７６１に環流しているため、余剰の熱を貯留槽７６１から排出することができる。
配管７６６，７６７内の水は、自然対流により環流させてもよいが、より熱交換能を高めるために環流用のポンプを設けてもよい。
【００７７】
＜変形例７＞
図９は本発明の第７の変形例に係る電子機器１８００を示すブロック図である。
本変形例においては、第３の変形例と同様に、燃料容器８０２と凝集器８０６の貯留槽８６１とが一体に形成された燃料カートリッジ８２０となっている。燃料カートリッジ３２０は電子機器本体１８０１に対して着脱可能である。
【００７８】
本変形例においても、第３の変形例と同様に、燃料容器８０２内の混合液がなくなったときに、新たな燃料カートリッジ８２０と交換することで、貯留槽８６１内に貯留された水を燃料カートリッジ８２０とともに除去することができる。
【００７９】
＜変形例８＞
図１０は本発明の第８の変形例に係る電子機器１９００を示すブロック図である。
本変形例においては、第４の変形例と同様に、燃料容器９０２と凝集器９０６の貯留槽９６１とが一体に形成された燃料カートリッジ９２０となっているとともに、配管９６６，９６７が設けられている。
【００８０】
燃料カートリッジ９２０は電子機器本体１９０１に対して着脱可能であり、燃料カートリッジ９２０を電子機器本体１９０１に装着することで、貯留槽９６１と配管９６６，９６７とが接続される。
【００８１】
本変形例においても、貯留槽９６１内の水を配管９６６，９６７内に自然対流させることで、一酸化炭素除去器９０５Ａ，９０５Ｂの温度分布を均一に近づけることができ、燃料電池セル９０７を適度な動作温度まで冷却することができる。
【００８２】
なお、配管９６６，９６７に、貯留槽９６１内の水を環流させるためのポンプをそれぞれ設けてもよい。ポンプを設けることにより、貯留槽９６１内の水を配管９６６，９６７内に強制的に環流させ、一酸化炭素除去器９０５Ａ，９０５Ｂの温度分布を均一に近づけることができ、燃料電池セル９０７を適度な動作温度まで冷却することができる。
【００８３】
以上の実施形態においては、一酸化炭素除去器を２段階に設けたが、本発明はこれに限らず、３段階以上に設け、それぞれに酸素発生装置を設けてもよい。
また、配管を一酸化炭素除去器と燃料電池セルの両方の近傍に設けるようにしたが、どちらか一方のみでもよい。
なお、第１の一酸化炭素除去器及び第２の一酸化炭素除去器にて一酸化炭素を除去する反応として選択酸化反応が使われる例で説明したが、第１の一酸化炭素除去器における一酸化炭素を除去する反応としては、水性シフト反応等の別の除去反応であっても、同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子機器１０００を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１変形例に係る電子機器１１００を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２変形例に係る電子機器１２００を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３変形例に係る電子機器１３００を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４変形例に係る電子機器１４００を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電子機器１５００を示すブロック図である。
【図７】本発明の第５変形例に係る電子機器１６００を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６変形例に係る電子機器１７００を示すブロック図である。
【図９】本発明の第７変形例に係る電子機器１８００を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第８変形例に係る電子機器１９００を示すブロック図である。
【００８５】
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１  燃料電池装置
２，１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２  燃料容器
４，１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４  改質器
５Ａ，１０５Ａ，２０５Ａ，３０５Ａ，４０５Ａ，５０５Ａ，６０５Ａ，７０５Ａ，８０５Ａ，９０５Ａ  第１の一酸化炭素除去器
５Ｂ，１０５Ｂ，２０５Ｂ，３０５Ｂ，４０５Ｂ，５０５Ｂ，６０５Ｂ，７０５Ｂ，８０５Ｂ，９０５Ｂ  第２の一酸化炭素除去器
６，１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６  凝集器
７，１０７，２０７，３０７，４０７，５０７，６０７，７０７，８０７，９０７  燃料電池セル（発電セル）
６１，１６１，２６１，３６１，４６１，５６１，６６１，７６１，８６１，９６１  貯留槽
６２，１６２，２６２，３６２，４６２，５６２，６６２，７６２，８６２，９６２  酸素発生装置
６３，５６３  電源
６４Ａ，１６４Ａ，２６４Ａ，３６４Ａ，４６４Ａ  陽極
６４Ｂ，１６４Ｂ，２６４Ｂ，３６４Ｂ，４６４Ｂ  陰極
５６４，６６４，７６４，８６４，９６４  光源
５６５，６６５，７６５，８６５，９６５  光触媒
２６６，２６７，４６６，４６７，７６６，７６７，９６６，９６７  配管
１０００，１１００，１２００，１３００,１４００,１５００,１６００，１７００，１８００，１９００  電子機器
１００１，１１０１，１２０１，１３０１，１４０１，１５０１，１６０１，１７０１，１８０１，１９０１  電子機器本体
【図１】
2008247689.tif 000003
【図２】
2008247689.tif 000004
【図３】
2008247689.tif 000005
【図４】
2008247689.tif 000006
【図５】
2008247689.tif 000007
【図６】
2008247689.tif 000008
【図７】
2008247689.tif 000009
【図８】
2008247689.tif 000010
【図９】
2008247689.tif 000011
【図１０】
2008247689.tif 000012