(57)【要約】【課題】混合ガス中の付臭剤を除去するための付臭剤除去部の交換を省略することのできる技術を提供する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池１００に水素ガスを供給するための水素ガス供給部２００を備えている。水素ガス供給部２００は、与えられた水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を処理するための付臭剤処理部２３０を備えている。付臭剤処理部２３０は、混合ガス中の付臭剤を吸着するための多孔質の吸着媒と、吸着された付臭剤の分解を促進させるための触媒と、を含む付臭剤除去部２４０と、吸着された付臭剤の分解を実行させるための空気ブロワ２５０と、を備えている。これにより、付臭剤処理部２３０は、混合ガス中の付臭剤を吸着することによって、水素ガスを燃料電池に供給する機能と、吸着された付臭剤を分解することによって、吸着能力を回復させる機能と、を発揮することができる。【選択図】　図１
2004134272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に水素ガスを供給するための水素ガス供給部と、
を備え、
前記水素ガス供給部は、
与えられた水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を処理するための付臭剤処理部を備え、
前記付臭剤処理部は、前記混合ガス中の付臭剤を捕捉することによって、水素ガスを前記燃料電池に供給する機能と、前記捕捉された付臭剤を分解することによって、前記捕捉能力を回復させる機能と、を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記付臭剤処理部は、吸着によって前記混合ガス中の付臭剤を捕捉する、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池システムであって、
前記付臭剤処理部は、
前記混合ガス中の付臭剤を吸着するための多孔質の吸着媒と、前記吸着された付臭剤の分解を促進させるための触媒と、を含む付臭剤除去部と、
前記吸着された付臭剤の分解を実行させるための分解支援部と、
を備える、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池システムであって、
前記吸着媒は、活性炭を含む、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項３記載の燃料電池システムであって、
前記吸着媒は、ゼオライトを含む、燃料電池システム。
【請求項６】
請求項３記載の燃料電池システムであって、
前記触媒は、貴金属触媒を含む、燃料電池システム。
【請求項７】
請求項３記載の燃料電池システムであって、
前記分解支援部は、
前記付臭剤除去部に酸素ガスを供給するための酸素ガス供給部を備え、
前記付臭剤処理部は、さらに、
前記混合ガスと前記酸素ガスとを選択的に前記付臭剤除去部に導くための第１の流路切替部を備え、
前記付臭剤除去部は、前記酸素ガス供給部から供給される前記酸素ガスを利用して、前記吸着された付臭剤を酸化して分解する、燃料電池システム。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記付臭剤処理部を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記付臭剤除去部に吸着された前記付臭剤の推定量が所定値以上となり、かつ、前記燃料電池システムの運転が停止される期間に、前記酸素ガス供給部と前記第１の流路切替部とを制御して、前記酸素ガスを前記付臭剤除去部に供給する、燃料電池システム。
【請求項９】
請求項７記載の燃料電池システムであって、
前記付臭剤処理部は、さらに、
前記吸着された付臭剤の分解の際に、前記付臭剤除去部から排出される分解済みガスが通る分解済みガス通路と、
前記付臭剤除去部から前記水素ガスが排出される場合には、前記水素ガスを前記燃料電池に導き、前記付臭剤除去部から前記分解済みガスが排出される場合には、前記分解済みガスを前記分解済みガス通路に導くための第２の流路切替部と、
を備える、燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記付臭剤処理部を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記付臭剤除去部に吸着された前記付臭剤の推定量が所定値以上となり、かつ、前記燃料電池システムの運転が停止される期間に、前記酸素ガス供給部と前記第１の流路切替部とを制御して、前記酸素ガスを前記付臭剤除去部に供給するとともに、前記第２の流路切替部を制御して、前記付臭剤除去部から排出される前記分解済みガスを前記分解済みガス通路に導く、燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項３記載の燃料電池システムであって、
前記分解支援部は、
前記付臭剤除去部を加熱するための加熱部を備え、
前記付臭剤除去部は、前記加熱部によって加熱される際に、供給される前記混合ガス中の水素ガスを利用して、前記吸着された付臭剤を還元して分解する、燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池システムであって、
前記付臭剤処理部は、さらに、
前記吸着された付臭剤の分解の際に、前記付臭剤処理部から排出される分解済みガスが通る分解済みガス通路と、
前記付臭剤除去部から前記水素ガスが排出される場合には、前記水素ガスを前記燃料電池に導き、前記付臭剤除去部から前記分解済みガスが排出される場合には、前記分解済みガスを前記分解済みガス通路に導くための流路切替部と、
を備える、燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記付臭剤処理部を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記付臭剤除去部に吸着された前記付臭剤の推定量が所定値以上となり、かつ、前記燃料電池システムの運転が停止される期間に、前記加熱部を制御して、前記付臭剤除去部を加熱するとともに、前記流路切替部を制御して、前記付臭剤除去部から排出される前記分解済みガスを前記分解済みガス通路に導く、燃料電池システム。
【請求項１４】
水素ガスを所定の装置に供給するための水素ガス供給装置であって、
与えられた水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を処理するための付臭剤処理部を備え、
前記付臭剤処理部は、前記混合ガス中の付臭剤を捕捉することによって、水素ガスを前記所定の装置に供給する機能と、前記捕捉された付臭剤を分解することによって、前記捕捉能力を回復させる機能と、を有することを特徴とする水素ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素ガス供給装置に関し、特に、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を除去するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池システムは、燃料電池と、燃料ガス供給部と、酸化ガス供給部と、を備えている。燃料電池は、燃料ガス供給部から供給された燃料ガスに含まれる水素ガスと、酸化ガス供給部から供給された酸化ガス（空気）に含まれる酸素ガスと、を利用して発電する。
【０００３】
燃料電池システムでは、水素ガスの漏洩を早期に感知するために、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガスが利用されている。しかしながら、付臭剤は、燃料電池の出力特性を劣化させることが多い。このため、燃料ガス供給部には、通常、付臭剤を吸着することによって混合ガス中の付臭剤を除去するための付臭剤除去部が設けられている。このような燃料電池システムは、例えば、本願出願人によって開示された特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９７０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、付臭剤除去部の吸着可能な付臭剤の量には限界がある。また、付臭剤除去部の吸着速度は、吸着済みの付臭剤の量が多い程、低下する。このため、従来の燃料電池システムでは、付臭剤除去部を交換する必要があった。
【０００６】
なお、この問題は、燃料電池システムに限らず、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を除去して、水素ガスを所定の装置に供給するための水素ガス供給装置に共通する。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、混合ガス中の付臭剤を除去するための付臭剤除去部の交換を省略することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の装置は、燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に水素ガスを供給するための水素ガス供給部と、
を備え、
前記水素ガス供給部は、
与えられた水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を処理するための付臭剤処理部を備え、
前記付臭剤処理部は、前記混合ガス中の付臭剤を捕捉することによって、水素ガスを前記燃料電池に供給する機能と、前記捕捉された付臭剤を分解することによって、前記捕捉能力を回復させる機能と、を有することを特徴とする。
【０００９】
なお、付臭剤処理部は、吸収によって付臭剤を捕捉してもよいし、吸着によって付臭剤を捕捉してもよい。ここで、吸収（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）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（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）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。特に、気体分子が固体内部に吸収される現象は、吸蔵と呼ばれている。
【００１０】
この装置では、水素ガス供給部は、付臭剤を捕捉する機能と捕捉能力を回復させる機能とを有する付臭剤処理部を備えているため、付臭剤処理部の交換を省略することができる。
【００１１】
上記の装置において、
前記付臭剤処理部は、吸着によって前記混合ガス中の付臭剤を捕捉するようにしてもよい。
【００１２】
なお、付臭剤処理部は、物理吸着によって付臭剤を吸着してもよいし、化学吸着によって付臭剤を吸着してもよい。ここで、物理吸着は、ファンデルワールス力に起因する吸着を意味し、化学吸着は、化学結合に起因する吸着を意味する。
【００１３】
上記の装置において、
前記付臭剤処理部は、
前記混合ガス中の付臭剤を吸着するための多孔質の吸着媒と、前記吸着された付臭剤の分解を促進させるための触媒と、を含む付臭剤除去部と、
前記吸着された付臭剤の分解を実行させるための分解支援部と、
を備えることが好ましい。
【００１４】
こうすれば、物理吸着によって混合ガス中の付臭剤を吸着することができるとともに、吸着された付臭剤を速やかに分解することができる。
【００１５】
なお、前記吸着媒は、活性炭を含んでいてもよいし、ゼオライトを含んでいてもよい。また、前記触媒は、貴金属触媒を含んでいてもよい。
【００１６】
上記の装置において、
前記分解支援部は、
前記付臭剤除去部に酸素ガスを供給するための酸素ガス供給部を備え、
前記付臭剤処理部は、さらに、
前記混合ガスと前記酸素ガスとを選択的に前記付臭剤除去部に導くための第１の流路切替部を備え、
前記付臭剤除去部は、前記酸素ガス供給部から供給される前記酸素ガスを利用して、前記吸着された付臭剤を酸化して分解するようにしてもよい。
【００１７】
こうすれば、吸着された付臭剤を酸化することによって、吸着能力を回復させることができる。
【００１８】
上記の装置において、さらに、
前記付臭剤処理部を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記付臭剤除去部に吸着された前記付臭剤の推定量が所定値以上となり、かつ、前記燃料電池システムの運転が停止される期間に、前記酸素ガス供給部と前記第１の流路切替部とを制御して、前記酸素ガスを前記付臭剤除去部に供給することが好ましい。
【００１９】
こうすれば、吸着能力を効率よく回復させることができる。
【００２０】
また、上記の装置において、
前記付臭剤処理部は、さらに、
前記吸着された付臭剤の分解の際に、前記付臭剤除去部から排出される分解済みガスが通る分解済みガス通路と、
前記付臭剤除去部から前記水素ガスが排出される場合には、前記水素ガスを前記燃料電池に導き、前記付臭剤除去部から前記分解済みガスが排出される場合には、前記分解済みガスを前記分解済みガス通路に導くための第２の流路切替部と、
を備えることが好ましい。
【００２１】
こうすれば、分解済みガスが燃料電池に供給されるのを防止することができ、この結果、分解済みガスに起因する燃料電池の出力特性の劣化を防止することができる。
【００２２】
上記の装置において、さらに、
前記付臭剤処理部を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記付臭剤除去部に吸着された前記付臭剤の推定量が所定値以上となり、かつ、前記燃料電池システムの運転が停止される期間に、前記酸素ガス供給部と前記第１の流路切替部とを制御して、前記酸素ガスを前記付臭剤除去部に供給するとともに、前記第２の流路切替部を制御して、前記付臭剤除去部から排出される前記分解済みガスを前記分解済みガス通路に導くことが好ましい。
【００２３】
こうすれば、吸着能力を効率よく回復させることができる。
【００２４】
あるいは、上記の装置において、
前記分解支援部は、
前記付臭剤除去部を加熱するための加熱部を備え、
前記付臭剤除去部は、前記加熱部によって加熱される際に、供給される前記混合ガス中の水素ガスを利用して、前記吸着された付臭剤を還元して分解するようにしてもよい。
【００２５】
こうすれば、吸着された付臭剤を還元することによって、吸着能力を回復させることができる。
【００２６】
上記の装置において、
前記付臭剤処理部は、さらに、
前記吸着された付臭剤の分解の際に、前記付臭剤処理部から排出される分解済みガスが通る分解済みガス通路と、
前記付臭剤除去部から前記水素ガスが排出される場合には、前記水素ガスを前記燃料電池に導き、前記付臭剤除去部から前記分解済みガスが排出される場合には、前記分解済みガスを前記分解済みガス通路に導くための流路切替部と、
を備えることが好ましい。
【００２７】
こうすれば、分解済みガスが燃料電池に供給されるのを防止することができ、この結果、分解済みガスに起因する燃料電池の出力特性の劣化を防止することができる。
【００２８】
上記の装置において、さらに、
前記付臭剤処理部を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記付臭剤除去部に吸着された前記付臭剤の推定量が所定値以上となり、かつ、前記燃料電池システムの運転が停止される期間に、前記加熱部を制御して、前記付臭剤除去部を加熱するとともに、前記流路切替部を制御して、前記付臭剤除去部から排出される前記分解済みガスを前記分解済みガス通路に導くことが好ましい。
【００２９】
こうすれば、吸着能力を効率よく回復させることができる。
【００３０】
本発明の第２の装置は、水素ガスを所定の装置に供給するための水素ガス供給装置であって、
与えられた水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を処理するための付臭剤処理部を備え、
前記付臭剤処理部は、前記混合ガス中の付臭剤を捕捉することによって、水素ガスを前記所定の装置に供給する機能と、前記捕捉された付臭剤を分解することによって、前記捕捉能力を回復させる機能と、を有することを特徴とする。
【００３１】
この装置を用いる場合にも、本発明の第１の装置を用いる場合と同様の作用・効果を奏し、付臭剤処理部の交換を省略することが可能となる。
【００３２】
なお、本発明は、水素ガス供給装置、該水素ガス供給装置を備える燃料電池システム、該燃料電池システムを搭載した移動体などの装置、等の種々の態様で実現することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池システムの全体構成：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、第１実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。なお、この燃料電池システムは、車両に搭載されている。
【００３４】
図示するように、燃料電池システムは、燃料電池１００と、燃料電池に水素ガスを含む燃料ガスを供給するための燃料ガス供給部２００と、燃料電池に酸素ガスを含む酸化ガス（空気）を供給するための酸化ガス供給部３００と、各部の動作を制御するための制御部６００と、を備えている。なお、燃料電池１００には、燃料ガス供給部２００から供給される燃料ガスが通る燃料ガス通路２０１と、使用済みの燃料オフガスが通る燃料オフガス通路２０２と、が接続されている。また、燃料電池１００には、酸化ガス供給部３００から供給される酸化ガスが通る酸化ガス通路３０１と、使用済みの酸化オフガスが通る酸化オフガス通路３０２と、が接続されている。
【００３５】
燃料ガス供給部２００は、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガスを貯蔵するガスタンク２１０と、混合ガス中の付臭剤を処理するための付臭剤処理部２３０と、を備えている。ガスタンク２１０と付臭剤処理部２３０との間には、混合ガス通路２１１が設けられており、混合ガス通路２１１には、減圧弁２２１と流量制御弁２２２とが設けられている。ガスタンク２１０は、混合ガスを比較的高い圧力で貯蔵している。減圧弁２２１は、ガスタンク２１０から供給された混合ガスを所定の圧力に減圧する。流量制御弁２２２は、混合ガスの流量を調整して、付臭剤処理部２３０に供給する。付臭剤処理部２３０は、混合ガス中の付臭剤を除去して、付臭剤を殆ど含まない水素ガスを、燃料ガス通路２０１を介して燃料電池１００に供給することができる。なお、付臭剤処理部２３０については、さらに、後述する。
【００３６】
燃料ガス供給部２００は、さらに、循環ポンプ２７０と、気液分離部２８０と、遮断弁２９０と、を備えている。気液分離部２８０と遮断弁２９０とは、燃料オフガス通路２０２に設けられている。循環ポンプ２７０は、燃料オフガス通路２０２と燃料ガス通路２０１とを接続する循環通路２０３に設けられている。循環ポンプ２７０は、水素ガス濃度の比較的低い燃料オフガスを、燃料ガスとして燃料ガス通路２０１内に戻す機能を有している。この構成によって、燃料ガスは、循環ポンプ２７０と燃料電池１００との間の環状通路内を循環する。このように燃料ガスを循環させることにより、燃料電池１００内部に単位時間当たりに供給される水素ガス流量（ｍｏｌ／ｓｅｃ）を増大させることができ、この結果、燃料電池１００における反応効率を向上させることができる。ただし、燃料電池１００における電気化学反応が進むに連れて、環状通路内の燃料ガスに含まれる水素ガス量（ｍｏｌ）は低減する。また、燃料電池１００内部の電解質膜を介して、カソード（酸素極）側通路内の酸化ガスに含まれる窒素ガスや水蒸気（生成水）などがアノード（水素極）側通路内の燃料ガス中に侵入する。このため、燃料ガス中の水素ガス濃度（体積百分率）は次第に低下する。そこで、本実施例では、流量制御弁２２２と遮断弁２９０とを間欠的に開状態に設定して、水素ガス濃度の高い燃料ガスを燃料電池１００に供給すると同時に、水素ガス濃度の低い燃料オフガスを燃料電池１００から排出する。使用済みの燃料オフガスは、燃料オフガス通路２０２を介して大気に排出される。なお、気液分離部２８０は、燃料オフガス中に含まれる過剰な水蒸気を除去する機能を有している。
【００３７】
酸化ガス供給部３００は、空気ブロワ３１０を備えている。酸化ガス供給部３００は、酸素ガスを含む酸化ガス（空気）を、酸化ガス通路３０１を介して燃料電池１００に供給する。使用済みの酸化オフガスは、酸化オフガス通路３０２を介して大気に排出される。
【００３８】
燃料電池１００は、燃料ガス供給部２００から供給される燃料ガス中に含まれる水素ガスと、酸化ガス供給部３００から供給される酸化ガス（空気）中に含まれる酸素ガスと、を利用して発電する。なお、本実施例の燃料電池１００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である。
【００３９】
制御部６００は、燃料電池システム全体の動作を制御する。特に、制御部６００は、付臭剤処理部２３０を制御することによって、付臭剤処理部における付臭剤の処理を制御することができる。なお、制御部６００による付臭剤処理部２３０の制御については、さらに、後述する。
【００４０】
Ａ−２．付臭剤処理部の構成：
本実施例の燃料電池システムでは、付臭剤として、ｔ−ブチルメルカプタン（ＴＢＭ）が用いられている。ＴＢＭなどの硫黄を含有する付臭剤が燃料電池１００に供給される場合には、燃料電池内部の電極に設けられた触媒が被毒し、この結果、燃料電池の出力特性が劣化してしまう。そこで、本実施例の燃料電池システムでは、図１に示すように、燃料電池１００の上流側に、混合ガス中の付臭剤を除去することができる付臭剤処理部２３０が設けられている。
【００４１】
なお、硫黄を含有する付臭剤としては、ＴＢＭに代えて、テトラヒドロチオフェン（ＴＨＴ）や、ジメチルサルファイド（ＤＭＳ）、メチルメルカプタン、エチルメルカプタンなどを用いることができる。
【００４２】
前述のように、従来の燃料電池システムでは、付臭剤を吸着して除去する機能のみを有する付臭剤除去部が用いられている。しかしながら、付臭剤除去部の吸着可能な付臭剤の量には限界がある。また、付臭剤除去部の吸着速度は、吸着済みの付臭剤の量が多い程、低下する。このため、従来の燃料電池システムでは、付臭剤除去部を交換する必要があった。本実施例では、付臭剤処理部２３０の構成を工夫することによって、付臭剤処理部の交換を省略可能としている。
【００４３】
図１に示すように、付臭剤処理部２３０は、付臭剤除去部２４０と、付臭剤除去部に空気を供給するための空気ブロワ２５０と、付臭剤除去部の上流側および下流側に設けられた２つの三方弁２６１，２６２と、を備えている。なお、図１の空気ブロワ２５０が本発明における分解支援部に相当する。また、第１の三方弁２６１と第２の三方弁２６２とが、それぞれ本発明における第１の流路切替部と第２の流路切替部とに相当する。
【００４４】
第１の三方弁２６１の第１のポートには、ガスタンク２１０へ通じる混合ガス通路２１１が接続されており、第２のポートには、空気ブロワ２５０へ通じる空気通路２３２が接続されており、第３のポートには、付臭剤除去部２４０へ通じる選択ガス通路２３１が接続されている。また、第２の三方弁２６２の第１のポートには、付臭剤除去部２４０へ通じる処理済みガス通路２３３が接続されており、第２のポートには、燃料電池１００へ通じる燃料ガス通路２０１が接続されており、第３のポートには、大気へ開放された分解済みガス通路２３４が接続されている。
【００４５】
ガスタンク２１０からの混合ガスと、空気ブロワ２５０からの空気とは、第１の三方弁２６１によって、選択的に付臭剤除去部２４０に導かれる。具体的には、混合ガス通路２１１と選択ガス通路２３１とが連通するように三方弁２６１が設定される場合には、付臭剤除去部２４０には、混合ガスが供給される。一方、空気通路２３２と選択ガス通路２３１とが連通するように三方弁２６１が設定される場合には、付臭剤除去部２４０には、空気が供給される。
【００４６】
混合ガスが供給される場合には、付臭剤除去部２４０は、混合ガス中の付臭剤を吸着することによって、混合ガス中の付臭剤を除去することができる。このとき、付臭剤除去部２４０からは、付臭剤が殆ど混入していない水素ガスが排出される。一方、空気が供給される場合には、付臭剤除去部２４０は、空気中の酸素ガスを利用して、吸着済みの付臭剤を分解することによって、吸着能力を回復させることができる。このとき、付臭剤除去部２４０からは、吸着済みの付臭剤が分解された分解済みガスが排出される。付臭剤除去部２４０から排出される水素ガスと分解済みガスとは、第２の三方弁２６２によって、燃料電池１００と分解済みガス通路２３４とにそれぞれ導かれる。具体的には、水素ガスを燃料電池１００に導く場合には、第２の三方弁２６２は、処理済みガス通路２３３と燃料ガス通路２０１とが連通するように設定される。一方、分解済みガスを分解済みガス通路２３４に導く場合には、第２の三方弁２６２は、処理済みガス通路２３３と分解済みガス通路２３４とが連通するように設定される。こうすれば、分解済みガスが燃料電池に供給されるのを防止することができ、この結果、分解済みガスに起因する燃料電池の出力特性の劣化を防止することが可能となる。
【００４７】
図２は、図１の付臭剤除去部２４０の内部構成を模式的に示す説明図である。付臭剤除去部２４０は、複数の波状の小通路を有する担体２４２を備えており、担体２４２上には、吸着媒と触媒とが担持されている。
【００４８】
図３は、図２に示す付臭剤除去部２４０の製造方法を示す説明図である。図示するように、担体２４２は、平板２４２ａと波板２４２ｂとで構成されたシートを用いて形成される。シートは、その一端が軸部材２４２ｃに接合された後、軸部材を芯にして螺旋状に巻き付けられる。すなわち、担体２４２（図２）は、軸部材２４２ｃの周囲に平板２４２ａおよび波板２４２ｂが交互に巻き付けられたロール構造を有している。隣接する平板２４２ａ同士の間隔は、波板２４２ｂによってほぼ一定の間隔に保たれており、平板２４２ａと波板２４２ｂとの間には、軸部材２４２ｃの軸方向に沿って複数の波状の小通路が形成される。担体２４２が準備された後、担体２４２上に吸着媒と触媒とが担持される。吸着媒と触媒とは、例えば、それぞれを含む溶液中に担体２４２を含浸させた後に加熱することによって、担体２４２上に固定される。
【００４９】
平板２４２ａおよび波板２４２ｂとしては、例えば、ステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。また、吸着媒としては、活性炭やゼオライトなどの多孔質材料を用いることができ、触媒としては、Ｐｔや、Ｐｄ、Ｒｕなどの貴金属触媒を用いることができる。なお、本実施例では、担体２４２は、ロール構造を有しているが、これに代えて、ハニカム構造を有していてもよい。
【００５０】
上記のように、付臭剤除去部２４０は、吸着媒を含んでいるため、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を吸着することによって、混合ガス中の付臭剤を除去することができる。なお、付臭剤は、吸着媒の微細孔内に物理吸着される。また、付臭剤除去部２４０は、貴金属触媒を含んでいるため、供給される空気中の酸素ガスを利用して、吸着された付臭剤の分解を促進させることができる。なお、物理吸着された付臭剤は、酸素ガスによって酸化（燃焼）され、この結果、Ｈ２Ｏ　とＣＯ２　とＳＯ２　とを含む分解済みガスが生成される。
【００５１】
このように、本実施例の付臭剤処理部２３０は、吸着された付臭剤を分解することができるため、吸着済みの付臭剤の量が増加するのに伴って低下する吸着能力を回復させることができ、この結果、付臭剤処理部の交換を省略することが可能となる。
【００５２】
ところで、制御部６００（図１）は、付臭剤処理部２３０を制御するための２つの制御モードを有している。すなわち、制御部６００は、付臭剤除去部２４０に混合ガス中の付臭剤を吸着させる場合には、第１の制御モードを実行し、付臭剤除去部２４０の吸着能力を回復させる場合には、第２の制御モードを実行する。第１の制御モードでは、制御部６００は、第１の三方弁２６１を制御して、混合ガスを付臭剤除去部２４０に導くとともに、第２の三方弁２６２を制御して、付臭剤除去部２４０から排出される水素ガスを燃料電池１００に導く。一方、第２の制御モードでは、制御部６００は、空気ブロワ２５０と第１の三方弁２６１とを制御して、空気を付臭剤除去部２４０に供給するとともに、第２の三方弁２６２を制御して、付臭剤除去部２４０から排出される分解済みガスを分解済みガス通路２３４に導く。
【００５３】
本実施例では、第１の制御モードは、燃料電池システムの運転期間（発電期間）中に常に実行される。一方、第２の制御モードは、所定の条件が満足された場合にのみ、燃料電池システムの運転停止期間（発電停止期間）中に実行される。具体的には、第２の制御モードは、付臭剤除去部２４０に吸着された付臭剤の量が所定値以上となるような場合に実行される。例えば、制御部６００は、燃料電池１００の累積発電量を取得し、累積発電量が所定値以上となったときに、第２の制御モードを実行する。２回目以降の第２の制御モードは、前回の第２の制御モード実行時を基準とする累積発電量が所定値以上となったときに、実行される。なお、本実施例では、空気ブロワ２５０と２つの三方弁２６１，２６２と制御部６００とは、燃料電池システムに設けられた図示しない二次電池（蓄電池）からの電力の供給を受けて、動作する。このため、燃料電池システムの運転停止期間中に第２の制御モードを実行することが可能となっている。
【００５４】
なお、本実施例では、累積発電量に応じて第２の制御モードの実行タイミングが決定されているが、これに代えて、燃料電池１００に供給される水素ガスの累積流量や、付臭剤処理部２３０に供給される混合ガスの累積流量などに応じて決定されるようにしてもよい。このように、水素ガスの累積流量に関係する累積発電量や、水素ガスの累積流量、混合ガスの累積流量などを用いれば、水素ガスと付臭剤との混合比を用いて、付臭剤除去部２４０に吸着された付臭剤の量を容易に推定することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施例の燃料電池システムは、燃料電池１００と、燃料電池に水素ガスを供給するための燃料ガス供給部２００と、を備えており、燃料ガス供給部２００は、与えられた水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を処理するための付臭剤処理部２３０を備えている。付臭剤処理部２３０は、混合ガス中の付臭剤を吸着するための多孔質の吸着媒と、吸着された付臭剤の分解を促進させるための触媒と、を含む付臭剤除去部２４０と、吸着された付臭剤の分解を実行させるための空気ブロワ２５０と、を備えている。これにより、付臭剤処理部２３０は、混合ガス中の付臭剤を吸着することによって、水素ガスを燃料電池に供給する機能と、吸着された付臭剤を分解することによって、吸着能力を回復させる機能と、を発揮することができる。このような付臭剤処理部２３０を採用すれば、物理吸着によって混合ガス中の付臭剤を除去することができるとともに、吸着された付臭剤を速やかに分解することができ、この結果、付臭剤処理部２３０（より具体的には付臭剤除去部２４０）の交換を省略することが可能となる。また、付臭剤処理部２３０は、吸着能力を回復させる機能を有しているため、付臭剤除去部２４０の容量（サイズ）を比較的小さく設定することができるという利点もある。
【００５６】
なお、本実施例では、第２の制御モードは、付臭剤除去部２４０に吸着された付臭剤の推定量が所定値以上となり、かつ、燃料電池システムの運転が停止される期間に実行されているが、これに代えて、第２の制御モードは、燃料電池システムの運転が停止される際に常に実行されるようにしてもよい。こうすれば、付臭剤除去部の容量（サイズ）をさらに小さく設定することが可能となる。ただし、第２の制御モードの実行タイミングを本実施例のように設定すれば、必要な場合にのみ、付臭剤除去部の吸着能力を効率よく回復させることができる。
【００５７】
Ｂ．第２実施例：
図４は、第２実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。図４は、図１とほぼ同じであるが、付臭剤処理部２３０Ｂと制御部６００Ｂとが変更されている。具体的には、本実施例の付臭剤処理部２３０Ｂでは、図１の分解済みガス通路２３３と第２の三方弁２６２とが省略されている。なお、この変更は、付臭剤の変更に伴うものである。
【００５８】
すなわち、第１実施例では、付臭剤として、硫黄を含有する付臭剤が使用されているが、本実施例では、硫黄を含有しない付臭剤が使用されている。具体的には、付臭剤自身は燃料電池内部の電極に設けられた触媒に付着して燃料電池の出力特性を劣化させるが、その分解済みガスは燃料電池の出力特性を殆ど劣化させないような付臭剤が使用されている。なお、このような付臭剤としては、例えば、アルデヒドや、酪酸（ブタン酸）、酢酸メチル等の酢酸エステルなどを用いることができる。そして、このような付臭剤が分解された際に生成される分解済みガスには、ＣＯ２　とＨ２Ｏ　とが含まれている。
【００５９】
付臭剤除去部２４０は、第１実施例と同様に、混合ガス中の付臭剤を吸着することによって混合ガス中の付臭剤を除去することができる。また、付臭剤除去部２４０は、空気中の酸素ガスを利用して、吸着済みの付臭剤を分解することによって吸着能力を回復させることができる。制御部６００Ｂは、第１の制御モード（付臭剤の吸着）を実行する場合には、三方弁２６１を制御して、混合ガスを付臭剤除去部２４０に導く。このとき、付臭剤除去部２４０から排出される水素ガスは、燃料電池１００に導かれる。一方、制御部６００Ｂは、第２の制御モード（吸着能力の回復）を実行する場合には、空気ブロワ２５０と三方弁２６１とを制御して、空気を付臭剤除去部２４０に供給する。このとき、付臭剤除去部２４０から排出される分解済みガスは、燃料電池１００に導かれる。このように、本実施例では、分解済みガスは燃料電池１００に導かれているが、分解済みガスには硫黄を含有する成分は含まれていない。したがって、分解済みガスが燃料電池１００の内部に導入される場合にも、燃料電池の出力特性を殆ど劣化させずに済む。
【００６０】
本実施例においても、第１実施例と同様に、第１の制御モードは、燃料電池システムの運転期間（発電期間）中に実行され、第２の制御モードは、付臭剤除去部２４０に吸着された付臭剤の推定量が所定値以上となった場合に燃料電池システムの運転停止期間（発電停止期間）中に実行される。しかしながら、本実施例では、分解済みガスを燃料電池内部に導入しても燃料電池の出力特性は殆ど劣化しない。したがって、第２の制御モードは、付臭剤除去部２４０に吸着された付臭剤の推定量が所定値以上となった場合に燃料電池システムの運転期間（発電期間）中に実行されるようにしてもよい。
【００６１】
なお、本実施例（図４）の燃料電池システムでは、分解済みガスは燃料電池１００に導かれているが、第１実施例（図１）の燃料電池システムの構成を利用して、分解済みガスを分解済みガス通路２３４に導くようにしてもよい。換言すれば、本実施例で使用される上記の硫黄を含有しない付臭剤は、第１実施例の燃料電池システムにおいても使用可能である。
【００６２】
Ｃ．第３実施例：
図５は、第３実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。図５は、図１とほぼ同じであるが、付臭剤処理部２３０Ｃと制御部６００Ｃとが変更されている。具体的には、本実施例の付臭剤処理部２３０Ｃでは、図１の空気ブロワ２５０と空気通路２３２と第１の三方弁２６１とが省略されており、これに代えて、加熱部２５２が追加されている。なお、この変更は、付臭剤の変更に伴うものである。
【００６３】
すなわち、第１実施例では、付臭剤として、硫黄を含有する付臭剤が使用されているが、本実施例では、硫黄を含有しない付臭剤が使用されている。具体的には、付臭剤自身は燃料電池内部の電極に設けられた触媒に付着して燃料電池の出力特性を劣化させるが、比較的容易に還元可能な付臭剤が使用されている。なお、このような付臭剤としては、例えば、アルデヒドや、酪酸（ブタン酸）、酢酸メチル等の酢酸エステルなどを用いることができる。
【００６４】
本実施例の付臭剤除去部２４０は、混合ガス中の付臭剤を吸着することによって混合ガス中の付臭剤を除去することができる。また、付臭剤除去部２４０は、混合ガス中の水素ガスを利用して、吸着された付臭剤の分解することによって吸着能力を回復させることができる。ただし、付臭剤除去部２４０は、吸着された付臭剤を分解させる際に、加熱部２５２によって加熱される。なお、加熱部２５２は、触媒の温度が活性温度以上となるように付臭剤除去部２４０を加熱する。ここで、活性温度は、触媒反応が自立的に進行する温度を意味しており、本実施例では、例えば、約４００〜約５００℃である。このように、付臭剤除去部２４０を加熱するとともに、付臭剤除去部に混合ガスを供給することによって、吸着済みの付臭剤は、水素ガスによって還元され、この結果、ＣＨ４　とＨ２Ｏ　とを含む分解済みガスが生成される。
【００６５】
制御部６００Ｃは、第１の制御モード（付臭剤の吸着）を実行する場合には、三方弁２６２を制御して、付臭剤除去部２４０から排出される水素ガスを燃料電池１００に導く。一方、制御部６００Ｃは、第２の制御モード（吸着能力の回復）を実行する場合には、加熱部２５２を制御して、付臭剤処理部２４０を加熱するとともに、三方弁２６２を制御して、付臭剤除去部２４０から排出される分解済みガスを分解済みガス通路２３４に導く。
【００６６】
本実施例においても、第１実施例と同様に、第１の制御モードは、燃料電池システムの運転期間（発電期間）中に実行され、第２の制御モードは、付臭剤除去部２４０に吸着された付臭剤の推定量が所定値以上となった場合に燃料電池システムの運転停止期間（発電停止期間）中に実行される。
【００６７】
なお、本実施例（図５）の燃料電池システムでは、分解済みガスは分解済みガス通路２３４に導かれているが、分解済みガスが燃料電池の出力特性を殆ど劣化させないような場合には、第２実施例（図４）の燃料電池システムの構成を利用して、分解済みガスを燃料電池１００に導くようにしてもよい。また、この場合には、第２の制御モードは、付臭剤除去部２４０に吸着された付臭剤の推定量が所定値以上となった場合に燃料電池システムの運転期間（発電期間）中に実行されるようにしてもよい。
【００６８】
以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、付臭剤処理部２３０Ｃは、混合ガス中の付臭剤を吸着するための多孔質の吸着媒と、吸着された付臭剤の分解を促進させるための触媒と、を含む付臭剤除去部２４０と、吸着された付臭剤の分解を実行させるための加熱部２５２と、を備えている。これにより、付臭剤処理部２３０Ｃは、混合ガス中の付臭剤を吸着することによって、水素ガスを燃料電池に供給する機能と、吸着された付臭剤を分解することによって、吸着能力を回復させる機能と、を発揮することができる。このような付臭剤処理部２３０Ｃを採用する場合にも、物理吸着によって混合ガス中の付臭剤を除去することができるとともに、吸着された付臭剤を速やかに分解することができ、この結果、付臭剤処理部２３０Ｃ（より具体的には付臭剤除去部２４０）の交換を省略することが可能となる。
【００６９】
なお、上記の説明から分かるように、本実施例の加熱部２５２が本発明における分解支援部に相当する。加熱部２５２としては、電気ヒータやガスヒータなどを利用することができる。また、加熱部２５２は、間接的に付臭剤除去部２４０を加熱してもよいし、直接的に付臭剤除去部２４０を加熱してもよい。具体的には、図２に示す担体２４２を電気ヒータとして利用すれば、直接的に付臭剤除去部２４０を加熱することができる。この場合には、図３の波板２４２ｂの表面に予め絶縁膜（酸化皮膜）を形成し、電気的に接続された担体２４２の中央部分（軸部材２４２ｃ）と担体２４２の外側表面部分（平板２４２ａ）との間に、電流を流すようにすればよい。
【００７０】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７１】
（１）上記実施例では、付臭剤処理部２３０は、環状通路より上流側の燃料ガス通路２０１に設けられているが、これに代えて、環状通路内の燃料ガス通路２０１に設けられていてもよい。
【００７２】
（２）上記実施例では、燃料ガス供給部２００は、水素ガスと付臭剤とを含む混合ガスを貯蔵するガスタンク２１０を備えているが、これに代えて、水素ガスを貯蔵するガスタンクと、ガスタンクから排出された水素ガスに付臭剤を添加して混合ガスを生成する付臭剤添加部と、を備えるようにしてもよい。また、燃料ガス供給部が付臭剤添加部を備える場合には、燃料ガス供給部は、水素吸蔵合金を備えていてもよいし、アルコールや、天然ガス、ガソリン、エーテル、アルデヒドなどを改質して水素ガスを生成する改質部を備えていてもよい。
【００７３】
一般には、水素ガス供給部は、与えられた水素ガスと付臭剤とを含む混合ガス中の付臭剤を処理するための付臭剤処理部を備えていればよい。
【００７４】
（３）上記実施例では、付臭剤処理部２３０は、多孔質の吸着媒を含む付臭剤除去部２４０を備えているため、物理吸着によって混合ガス中の付臭剤を吸着しているが、これに代えて、付臭剤処理部は、化学吸着によって混合ガス中の付臭剤を吸着するようにしてもよい。
【００７５】
一般には、付臭剤処理部は、吸着によって混合ガス中の付臭剤を捕捉することが好ましい。
【００７６】
また、上記実施例では、付臭剤処理部２３０は、吸着によって混合ガス中の付臭剤を捕捉しているが、これに代えて、付臭剤処理部は、吸収によって混合ガス中の付臭剤を捕捉するようにしてもよい。
【００７７】
一般には、付臭剤処理部は、混合ガス中の付臭剤を捕捉することによって、水素ガスを燃料電池に供給する機能と、捕捉された付臭剤を分解することによって、捕捉能力を回復させる機能と、を有していればよい。
【００７８】
（４）上記実施例では、固体高分子型の燃料電池に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、他のタイプの燃料電池にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の付臭剤除去部２４０の内部構成を模式的に示す説明図である。
【図３】図２に示す付臭剤除去部２４０の製造方法を示す説明図である。
【図４】第２実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図５】第３実施例における燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１００…燃料電池
２００…燃料ガス供給部
２０１…燃料ガス通路
２０２…燃料オフガス通路
２０３…循環通路
２１０…ガスタンク
２１１…混合ガス通路
２２１…減圧弁
２２２…流量制御弁
２３０，２３０Ｂ，２３０Ｃ…付臭剤処理部
２３１…選択ガス通路
２３２…空気通路
２３３…処理済みガス通路
２３４…分解済みガス通路
２４０…付臭剤除去部
２４２…担体
２４２ａ…平板
２４２ｂ…波板
２４２ｃ…軸部材
２５０…空気ブロワ
２５２…加熱部
２６１…第１の三方弁
２６２…第２の三方弁
２７０…循環ポンプ
２８０…気液分離部
２９０…遮断弁
３００…酸化ガス供給部
３０１…酸化ガス通路
３０２…酸化オフガス通路
３１０…空気ブロワ
６００，６００Ｂ，６００Ｃ…制御部
【図１】
2004134272.tif 000003
【図２】
2004134272.tif 000004
【図３】
2004134272.tif 000005
【図４】
2004134272.tif 000006
【図５】
2004134272.tif 000007