(57)【要約】【課題】液体中のガスを効率良く分離することが可能な気液分離器、およびこれを備えた燃料電池装置を提供する。【解決手段】燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有し化学反応により発電する起電部と、燃料タンクと、起電部に燃料および空気を供給する循環系と、を有している。循環系は、燃料タンクから供給された燃料をアノードを通して循環させる燃料流路２２と、カソードを通して空気を循環させる空気流路２４と、燃料流路内でアノードの流出端と燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器４０と、を有している。気液分離器は、多孔質材料で形成され、気液２相流に接する第１表面と外気に接する第２表面とを有し、気液２相流中のガスを透過するガス透過性膜４６と、ガス透過性膜において少なくとも第２表面側設けられ、ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第２表面側を発熱させる触媒４８と、を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質材料で形成され、気液２相流に接する第１表面と外気に接する第２表面とを有し、気液２相流中のガスを透過するガス透過性膜と、
前記ガス透過性膜において少なくとも前記第２表面側設けられ、前記ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第２表面側を発熱させる触媒と、を備えた気液分離器。
【請求項２】
前記触媒は、前記ガス透過性膜の第２表面上に塗布されている請求項１に記載の気液分離器。
【請求項３】
前記触媒は、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第２表面側の領域に分散されている請求項１に記載の気液分離器。
【請求項４】
前記ガス透過性膜は、前記多孔質材料および前記触媒を混合した材料で形成されている請求項１に記載の気液分離器。
【請求項５】
前記ガス透過膜は筒状に形成され、前記第１表面により、前記気液２相流が流れる流路を規定し、前記第２表面により外面を形成している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の気液分離器。
【請求項６】
前記ガス透過膜の外面を覆っているとともに、外気が流れる空間を規定した外容器を備えている請求項５に記載の気液分離器。
【請求項７】
アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、
燃料を収容した燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給された燃料を前記起電部のアノードを通して循環させる燃料流路と、前記起電部のカソードを通して空気を循環させる気体流路と、前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器と、を有した循環系と、を備え、
前記気液分離器は、多孔質材料で形成され、前記アノードから排出された気液２相流に接する第１表面と外気に接する第２表面とを有し、気液２相流中のガスを透過するガス透過性膜と、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第２表面側設けられ、前記ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第２表面側を発熱させる触媒と、を備えている燃料電池装。
【請求項８】
前記触媒は、前記ガス透過性膜の第２表面上に塗布されている請求項７に記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記触媒は、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第２表面側の領域に分散されている請求項７に記載の燃料電池装置。
【請求項１０】
前記ガス透過膜は筒状に形成され、前記第１表面により、前記気液２相流が流れる燃料流路の一部を規定し、前記第２表面により外面を形成している請求項７ないし９のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
【請求項１１】
前記気液分離器は、前記ガス透過膜の外面を覆っているとともに、前記気体流路の一部を形成する空間を規定した外容器を備えている請求項１０に記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液分離器、およびこの気液分離器を備えているとともに電子機器等の電源として用いられる燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣと称する）、モバイル機器等の電子機器の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が用いられている。近年、これら電子機器の高機能化に伴う消費電力の増加や更なる長時間使用の要請から、高出力で充電の必要のない小型燃料電池が新たな電源として期待されている。燃料電池には種々の形態があるが、特に、燃料としてメタノール溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池（以下、ＤＭＦＣと称する）は、水素を燃料とする燃料電池に比べて燃料の取扱いが容易で、システムが簡易であることから、電子機器の電源として注目されている。
【０００３】
通常、ＤＭＦＣは、メタノールが収容された燃料タンク、メタノールを起電部に圧送する送液ポンプ、および起電部に空気を供給する送気ポンプ等を備えている。起電部はそれぞれアノードおよびカソードを有した複数の単セルを積層したセルスタックを備え、アノード側に希釈されたメタノールを、カソード側に空気を供給することにより、化学反応によって発電を行う。発電に伴う反応生成物として、起電部のアノード側には未反応のメタノールおよび炭酸ガスが発生し、カソード側には水が発生する。反応生成物である水は蒸気となって排気される。
【０００４】
アノードで生じた未反応の燃料および炭酸ガスの気液２相流において、炭酸ガスは発電反応を阻害するため、アノードで生じた未反応燃料を循環させて使用する場合、気液２層流中の期待成分を分離、除去する必要がある。そこで、起電部のアノード出口と燃料タンクとの間を延びる流路には気液分離器が設けられている。起電部のアノード側に生じた未反応のメタノールおよび炭酸ガスは気液分離器に送られ、メタノールと炭酸ガスとが分離される。分離後、メタノールは回収流路を通して燃料タンクへ送られ、炭酸ガスは排気路を通してカソード流路に送られる（例えば、特許文献１）。
【０００５】
気液分離器としては、多孔質の気液分離膜からなるチューブによって構成されたものが提案されている（例えば、特許文献２）。このチューブは液体の流れ横切って配置されているとともに、内部が排気装置によって減圧されている。これにより、液体中に含まれる気体は、気液分離膜のチューブを通ってチューブ内へ排気され、液体から分離される。
【特許文献１】特開２００５−１０８７１８号公報
【特許文献２】特開平４−４００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように構成された燃料電池装置において、気液分離器で分離された燃料は燃料タンクに戻され、再度、発電に利用される。そのため、燃料を効率良く利用する上で、起電部と燃料タンクとの間に設けられた気液分離器は、燃料と炭酸ガスとを確実に分離できることが必要となる。
【０００７】
しかしながら、燃料電池装置のアノード燃料循環系は比較的高温であり、また、気液分離器により分離されたガスは、分離直後に多くの水蒸気を含んでいる。そのため、分離されたガスが冷却されると水蒸気が結露し、気液分離器を構成している気液分離膜の表面に付着する。そして、この結露により気液分離膜の孔が埋められ、気体の通路が閉じられてしまう。その結果、気液分離器の気液分離効率が低下する可能性がある。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、液体中のガスを効率良く分離することが可能な気液分離器、およびこれを備えた燃料電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するため、この発明の態様に係る気液分離器は、多孔質材料で形成され、気液２相流に接する第１表面と外気に接する第２表面とを有し、気液２相流中のガスを透過するガス透過性膜と、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第２表面側設けられ、前記ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第２表面側を発熱させる触媒と、を備えている。
【００１０】
この発明の他の態様に係る燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、燃料を収容した燃料タンクと、前記燃料タンクから供給された燃料を前記起電部のアノードを通して循環させる燃料流路と、前記起電部のカソードを通して空気を循環させる気体流路と、前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器と、を有した循環系と、を備え、  
前記気液分離器は、多孔質材料で形成され、前記アノードから排出された気液２相流に接する第１表面と外気に接する第２表面とを有し、気液２相流中のガスを透過するガス透過性膜と、前記ガス透過性膜において少なくとも前記第２表面側設けられ、前記ガス透過性膜を透過するガスと前記外気中の酸素とを反応させて前記第２表面側を発熱させる触媒と、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、ガス透過性膜の第２表面側に発熱機能を付与することにより、透過ガスの結露を防止し、気液分離効率の低下を防止する。これにより、液体中のガスを効率良く分離することが可能な気液分離器、およびこれを備えた燃料電池装置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】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、この発明の第１の実施形態に係る燃料電池装置について詳細に説明する。  
図１は燃料電池装置の循環系構成を概略的に示している。図１に示すように、燃料電池装置１０は、メタノールを液体燃料としたＤＭＦＣとして構成されている。燃料電池装置１０は、起電部を構成したＤＭＦＣスタック１２、燃料タンク１４、およびＤＭＦＣスタックに燃料および空気を供給する循環系２０、燃料電池装置全体の動作を制御する電池制御部５１を備えている。
【００１３】
燃料タンク１４は密閉構造を有し、その内部には液体燃料として高濃度のメタノールが収容されている。燃料タンク１４は、燃料電池装置１０に対して脱着自在な燃料カートリッジとして形成してもよい。
【００１４】
循環系２０は、燃料タンク１４の燃料供給口１４ａから供給された燃料をＤＭＦＣスタック１２を通して循環させる燃料流路（液体流路）２２、およびＤＭＦＣスタック１２を通して空気を含む気体を循環させる空気流路（気体流路）２４、燃料流路内および空気流路内に設けられた複数の補機を有している。燃料流路２２および空気流路２４は、それぞれ配管等によって形成されている。
【００１５】
図２はＤＭＦＣスタック１２の積層構造を示し、図３は各セルの発電反応を模式的に示している。図２および図３に示すように、セルスタックとしてのＤＭＦＣスタック１２は、複数、例えば、４つの単セル１４０と、５枚の矩形板状のセパレータ１４２とを交互に積層して構成された積層体、および積層体を支持した枠体１４５を有している。各単セル１４０は、それぞれ触媒層とカーボンペーパとで構成されたほぼ矩形板状のカソード（空気極）４６およびアノード（燃料極）４７、これらカソード、アノード間に挟持されたほぼ矩形状の高分子電解質膜１４４とを一体化した膜・電極接合体（ＭＥＡ）を備えている。高分子電解質膜１４４は、アノード３７およびカソード３６よりも大きな面積に形成されている。
【００１６】
３つのセパレータ１４２は、隣合う２つの単セル１４０間に積層され、他の２つのセパレータは、積層方向両端にそれぞれ積層されている。セパレータ１４２および枠体１４５には、各単セル１４０のアノード３７に燃料を供給する燃料流路１４６、および各単セルのカソード３６に空気を供給する空気流路１４７が形成されている。
【００１７】
図３に示すように、供給された燃料および空気は、アノード３７とカソード３６との間に設けられた電解質膜１４４で化学反応し、これにより、アノードとカソードとの間に電力が発生する。ＤＭＦＣスタック１２で発生した電力は、電池制御部５１を介して外部機器等に供給される。
【００１８】
図１に示すように、燃料流路２２に設けられた補機は、燃料タンク１４の燃料供給口１４ａに配管接続された開閉弁２６、燃料ポンプ２８、燃料ポンプの出力部に配管を介して接続された混合タンク３０を備えている。また、補機は、燃料タンクの一部を構成する混合タンク３０の出力部に液体フィルタ３２を介して接続された送液ポンプ３４、および送液ポンプの流出側に設けられ燃料の濃度を検出する濃度センサ３５を備えている。送液ポンプ３４の出力部は燃料流路２２を介してＤＭＦＣスタック１２のアノード３７に接続されている。
【００１９】
ＤＭＦＣスタック１２のアノード３７の出力部は燃料流路２２を通して混合タンク３０の入力部に接続されている。ＤＭＦＣスタック１２の出力部と混合タンク３０との間で燃料流路２２には気液分離器４０が設けられている。ＤＭＦＣスタック１２のアノード３７から排出される排出流体、つまり化学反応に用いられなかった未反応メタノール水溶液および生成された二酸化炭素は、気液分離器４０により互いに分離される。分離されたメタノール水溶液は燃料流路２２を通して混合タンク３０に戻され、再度、アノード３７へ供給される。気液分離器４０により分離された二酸化炭素は、後述する空気流路２４を通してエアフィルタへ送られる。
【００２０】
一方、空気流路２４の上流端２４ａおよび下流端２４ｂは、それぞれ大気に連通している。空気流路２４に設けられる補機は、ＤＭＦＣスタック１２の上流側で空気流路２４の上流端２４ａ近傍に設けられたエアフィルタ５０、ＤＭＦＣスタック１２とエアフィルタとの間で空気流路に接続された送気ポンプ５２、開閉弁５３、ＤＭＦＣスタック１２の下流側で空気流路２４の下流端２４ｂ近傍に設けられた排気フィルタ５４、および、開閉弁５５を含んでいる。
【００２１】
エアフィルタ５０は、空気流路２４に吸い込まれた空気中のゴミ、および二酸化炭素、ギ酸、燃料ガス、ギ酸メチル等の不純物、有害物質等を捕獲し除去する。排気フィルタ５４は、空気流路２４から外部へ排気される気体中の副生成物を無害化するとともに、排気中の含まれている燃料ガス等を捕獲する。
【００２２】
前述した気液分離器４０は、ＤＭＦＣスタック１２の流入側と開閉弁５３との間で空気流路２４に接続されている。また、気液分離器４０とＤＭＦＣスタック１２の流入側との間で空気流路２４には、エアフィルタ５６が設けられている。気液分離器４０から空気流路２４に送られた気体は、エアフィルタ５６を通り、ここで、二酸化炭素、燃料ガス等の不純物、有害物質が除去された後、ＤＭＦＣスタック１２へ送られる。
【００２３】
次に、気液分離器４０について詳細に説明する。図４は、気液分離器４０を拡大して示し、図５は、気液分離器の分離動作を模式的に示している。
【００２４】
図４および図５に示すように、気液分離器４０は、燃料流路２２の一部を規定している分離チューブ４２と、分離チューブ４２を覆って設けられた中空の容器４４と、を有している。分離チューブ４２は、多孔質材料、例えば、多孔質のフッ素系樹脂からなる厚さ１〜２ｍｍのガス透過性膜４６を筒状に成形して構成されている。ガス透過性膜４６の内面（第１表面）により、気液２相流が流れる流路が規定され、外面（第２表面）により分離チューブ４２の外面が形成されている。そして、ガス透過性膜４６は流路内を流れる気液２相流中のガスを透過する。
【００２５】
ガス透過性膜４６において、少なくとも外面側には粒子状の触媒４８が塗布され、ガスの透過を阻害しない程度にガス透過性膜４６の外面側領域に分散されている。触媒４８としては、白金、あるいは白金を含む合金、例えば、白金バナジウム合金、白金ロジウム合金が用いられている。ガス透過性膜４６は、フッ素溶液と触媒粒子とを混合した混合材料によって形成してもよい。
【００２６】
分離チューブ４２の両端部は、燃料流路２２を形成している配管２２ａにそれぞれ接続されている。これにより、分離チューブ４２は、アノード３７から排出された排出流体、つまり未反応メタノール水溶液および生成された二酸化炭素を含む気液２相流体が流れる燃料流路２２の一部を構成している。
【００２７】
容器４４は分離チューブ４２全体を覆って設けられ、分離チューブ４２の外面に接した密閉空間６０を規定している。容器４４は、エアフィルタ５６と開閉弁５３との間で空気流路２４に接続されている。容器４４には、空気流路２４を規定している配管２４ｃが接続され、容器４４内の空間６０は空気流路２４に連通している。これにより、送気ポンプ５２から供給される外気は、容器４４内の空間６０に供給され分離チューブ４２の周囲を流れた後、エアフィルタ５６、カソード３６に送られる。
【００２８】
上記のように構成された気液分離器４０によれば、アノード３７から排出された排出流体が分離チューブ４２内を通って流れ、分離チューブ４２の外面は空間６０に供給された外気、つまり、酸素に接している。排出流体は、比較的高温であるとともに、外気よりも数Ｋパスカルだけ圧力が高くなっている。そのため、分離チューブ４２の内外で差圧が生じている。これにより、排出流体中に含まれるガス、ここでは、二酸化炭素およびガス状のメタノール燃料成分は、上記圧力差によりガス透過性膜４６を透過して外側の空間６０に排出される。排出流体中の液体は、その表面張力によりガス透過性膜４６を透過することができず、そのまま流路を通って流れる。これにより、気液の分離が行われる。
【００２９】
また、分離されたガスは、ガス透過性膜４６を透過する際、ガス透過性膜の外面側で触媒４８に接触する。そして、触媒４８に誘発されて分離ガス中の燃料成分と外気中の酸素とが以下に示すように反応して発熱し、ガス透過性膜の外面側が加熱される。  
ＣＨ3ＯＨ  ＋  （３／２）Ｏ２  →  ＣＯ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ  ＋  反応熱
このような発熱を生じさせることにより、分離ガス中に含まれる水蒸気がガス透過性膜４６の外面で結露することを防止する。従って、結露した水によりガス透過性膜４６の孔が塞がれることを防止し、ガス透過性膜のガス透過能力、つまり、気液分離効率の低下を抑制することができる。
【００３０】
上記のようにして気液分離器４０により分離された排出流体は、燃料流路２２を通して混合タンク３０へ送られ、また、分離されたガスは、外気ととともにエアフィルタ５６に送られ、ここで、不純物等が除去された後、ＤＭＦＣスタック１２のカソード３６へ送られる。
【００３１】
上記のように構成された燃料電池装置１０を電源として用いる場合、電池制御部５１の制御の下、燃料ポンプ２８、送液ポンプ３４および送気ポンプ５２を作動させるとともに、開閉弁２６、５３、５５を開放する。燃料ポンプ２８により、燃料タンク１４から混合タンク３０へメタノールが供給され、混合タンク内で水と混合され所望濃度のメタノール水溶液が形成される。また、送液ポンプ３４により、混合タンク内のメタノール水溶液が燃料流路２２を通してＤＭＦＣスタック１２のアノード３７に供給される。
【００３２】
一方、送気ポンプ５２により、空気流路２４の吸気端２４ａから空気流路内に大気、つまり、空気が吸い込まれる。この空気はエアフィルタ５０を通り、ここで、空気中のゴミ、不純物が除去される。エアフィルタ５０を通過した後、空気は、空気流路２４を通り気液分離器４０の空間６０へ送られ、更に、エアフィルタ５６を通してＤＭＦＣスタック１２のカソード３６へ供給される。
【００３３】
ＤＭＦＣスタック１２に供給されたメタノールおよび空気は、アノード３７とカソード３６との間に設けられた電解質膜１４４で電気化学反応し、これにより、アノード３７とカソード３６との間に電力が発生する。ＤＭＦＣスタック１２で発生した電力は、電池制御部５１を介して電子機器等へ供給される。
【００３４】
電気化学反応に伴い、ＤＭＦＣスタック１２には反応生成物として、アノード３７側に二酸化炭素、カソード３６側に水が生成される。アノード３７側に生じた二酸化炭素および化学反応に供されなかった未反応メタノールは燃料流路２２を通して気液分離器４０に送られ、ここで、二酸化炭素とメタノールとに分離される。分離されたメタノールは、気液分離器４０から燃料流路２２を通して混合タンク３０へ回収され、再度、発電に用いられる。
【００３５】
分離された二酸化炭素は、気液分離器４０の空間６０から空気流路２４へ送られ、更に、空気とともにエアフィルタ５６へ送られ、ここで除去される。なお、ＤＭＦＣスタック１２から排出された気体には、ギ酸、メタノールガス、ギ酸メチル等も含まれ、これらの不純物も二酸化炭素と共にエアフィルタ５６で除去される。そのため、上述した不純物がＤＭＦＣスタック１２へ送られることを防止し、これらの不純物による発電効率の低下を防止することができる。
【００３６】
ＤＭＦＣスタック１２のカソード３６側に生じた水は、その大部分が水蒸気となり空気とともに空気流路２４に排出される。排出された空気および水蒸気は、除去フィルタ５４０に送られ、ここで、ゴミ、不純物が除去された後、空気流路２４の下流端２４ｂから外部に排気される。
【００３７】
以上のように構成された燃料電池装置１０によれば、ＤＭＦＣスタックと混合タンクとの間に設けられた気液分離器４０は、ガス透過性膜４６の外面側を発熱させる機能、すなわち、触媒による燃料成分と酸素との反応熱を発生し、ガス透過性膜の外面側を加熱することができる。これにより、分離ガス中に含まれる水蒸気がガス透過性膜４６の外面で結露することを防止し、ガス透過性膜のガス透過能力、つまり、気液分離効率の低下を抑制することができる。従って、液体中のガスを効率良く分離することが可能な気液分離器が得られる。
【００３８】
また、気液分離器４０により分離した有害ガスは触媒４８の働きで直ちに無害化されるため、気液分離器の容器４４における密閉性が損なわれた場合でも安全性を維持することができる。更に、気液分離器４０は、ガス透過性膜４６に触媒４８を塗布あるいは分散させた構成であり、気液分離器４０の小型化、取扱性の向上、製造コストの削減が可能となる。
【００３９】
上記構成の気液分離器４０によって排出燃料中に含まれる二酸化炭素を確実に分離できることから、二酸化炭素が燃料と共にＤＭＦＣスタックへ供給されることを防止し、二酸化炭素に起因する発電反応低下を防止することができる。
【００４０】
次に、この発明の第２の実施形態に係る燃料電池装置の気液分離器４０ついて説明する。第２の実施形態によれば、図６に示すように、気液分離器４０は、シート状に形成されたガス透過性膜４６と、ガス透過性膜４６を覆った容器４４とを備えている。ガス透過性膜４６は、容器４４内を第１空間６０ａと第２空間６０ｂとに仕切るように設けられている。
【００４１】
第１空間６０ａは、送気ポンプ５２とＤＭＦＣスタックのカソード３６との間で空気流路２４に接続されている。これにより、第１空間６０ａは空気流路２４の一部を構成し、送気ポンプ５２から供給される外気は、容器４４内の第１空間６０ａに供給されガス透過性膜４６に接した後、カソード３６に送られる。
【００４２】
第２空間６０ｂは、ＤＭＦＣスタックのアノード３７と混合タンク３０との間で燃料流路２２に接続され、アノード３７から排出された排出流体、つまり未反応メタノール水溶液および生成された二酸化炭素を含む気液２相流体が流れる燃料流路２２の一部を構成している。
【００４３】
ガス透過性膜４６は、第１空間６０ａに面した第１表面と、第２空間６０ｂに面した第２表面とを有している。ガス透過性膜４６は、多孔質材料、例えば、多孔質のフッ素系樹脂により厚さ１〜２ｍｍに成形されている。ガス透過性膜４６は第２空間６０ｂ内を流れる気液２相流中のガスを透過し、第１空間６０ａに排出する。
【００４４】
ガス透過性膜４６において、少なくとも第１表面側には粒子状の触媒４８が塗布され、ガスの透過を阻害しない程度にガス透過性膜４６の第１表面側の領域に分散されている。触媒４８としては、白金、あるいは白金を含む合金、例えば、白金バナジウム合金、白金ロジウム合金を用いている。ガス透過性膜４６は、フッ素溶液と触媒粒子とを混合した混合材料によって形成してもよい。
【００４５】
上記のように構成された気液分離器４０によれば、アノード３７から排出された排出流体が容器４４の第２空間６０ｂ内を通って流れ、また、容器４４の第１空間６０ａには外気、つまり、酸素が供給される。排出流体は、比較的高温であるとともに、外気よりも数Ｋパスカルだけ圧力が高くなっている。そのため、ガス透過性膜４６の両側で差圧が生じている。これにより、排出流体中に含まれるガス、ここでは、二酸化炭素およびメタノール燃料成分は、上記圧力差によりガス透過性膜４６を透過して第１空間６０ａに排出される。排出流体中の液体は、その表面張力によりガス透過性膜４６を透過することができず、これにより、気液の分離が行われる。
【００４６】
また、分離されたガスは、ガス透過性膜４６を透過する際、ガス透過性膜の第１表面側で触媒４８に接触する。そして、触媒４８に誘発されて分離ガス中の燃料成分と外気中の酸素とが反応して発熱し、ガス透過性膜の外面側が加熱される。このような発熱を生じさせることにより、分離ガス中に含まれる水蒸気がガス透過性膜４６の外面で結露することを防止する。従って、結露した水によりガス透過性膜４６の孔が塞がれることを防止し、ガス透過性膜のガス透過能力、つまり、気液分離効率の低下を抑制することができる。
【００４７】
上記のようにして気液分離器４０により分離された排出流体は、燃料流路２２を通して混合タンク３０へ送られ。また、分離されたガスは、外気ととともにエアフィルタに送られ、ここで、不純物等が除去された後、ＤＭＦＣスタック１２のカソード３６へ送られる。
【００４８】
第２の実施形態において、燃料電池装置の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５０】
例えば、気液分離器において、ガス透過性膜に設けられた触媒は、粒子状に限らず、他の形態として設けても良い。ガス透過性膜の形状は、筒状、シート状に限らず、任意の形状とすることができる。燃料電池の形式としは、ＤＭＦＣに限らず、ＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte   Fuel Cell）等の他の形式としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る燃料電池装置の循環系を示す図。
【図２】図２は、前記燃料電池装置のＤＭＦＣスタックを示す断面図。
【図３】図３は、前記ＤＭＦＣスタックの単セルを概略的に示す図。
【図４】図４は、前記燃料電池装置における気液分離器を示す断面図。
【図５】図５は、前記気液分離器の分離動作を説明するための断面図。
【図６】図６は、この発明の第２の実施形態に係る燃料電池装置の気液分離器を示す断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１０…燃料電池装置、１２…ＤＭＦＣスタック、１４…燃料タンク、２０…循環系、
２２…燃料流路、２４…空気流路、３０…混合タンク、３６…カソード（空気極）、
３７…アノード（燃料極）、４０…気液分離器、４６…ガス透過性膜、４８…触媒、
４４…容器、６０…空間
【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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