(57)【要約】【課題】改質器や燃料電池などの機器に影響を与えずに、燃料電池内及び燃料電池からの排出ガスであっても、可燃性ガスの漏洩を臭気によって即座に検出することができる燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】燃料電池発電システムの燃料ガス流路に硫黄成分を含まない有機化合物や無機化合物臭気物質を添加する。これにより、燃料電池発電システム内の燃料ガス流路から可燃性ガスが漏洩した時、燃料電池内及び燃料電池からの排出ガスであっても、臭気によって検知することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と酸素を反応させて電力を発生させる燃料電池発電システムにおいて、燃料ガス系統によって供給される燃料ガスに硫黄成分を含まない有機化合物、或いは無機化合物臭気物質を添加したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
水素と酸素を反応させて電力を発生させる燃料電池発電システムにおいて、燃料ガス系統によって供給される燃料ガスを改質する改質器と、該改質器で改質された改質ガスをシフト反応させ水素を生成させるシフト反応器と、前記改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化させる選択酸化器と、該選択酸化器を経た改質ガスが供給される燃料電池本体とを備え、前記燃料ガス系統を流通する燃料ガスに硫黄成分を含まない有機化合物、或いは無機化合物臭気物質を所定量添加したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記改質器に供給される原燃料に硫黄成分を含まない有機化合物、或いは無機化合物臭気物質を添加することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記燃料電池本体に供給される前の燃料ガスに硫黄成分を含まない有機化合物、或いは無機化合物臭気物質を添加することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記硫黄成分を含まない有機化合物、或いは無機化合物臭気物質が、アセトアルデヒド，プロピオンアルデヒド，ｎ−ブチルアルデヒド，イソブチルアルデヒド，ｎ−バレルアルデヒド，イソバレルアルデヒド，メチルイソブチルケトン，酢酸エチル，プロピオン酸，ｎ−酪酸，ｎ−吉草酸，イソ吉草酸，イソブチルアルコール，アンモニア，トリメチルアミン，トルエン，スチレン，キシレンの何れか１つ、またはこれらの何れかの混合物からなることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
燃料電池発電システムの排気ガス出口に脱臭部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池発電システムにおいて、可燃性ガスの漏洩を検知する方法としては、一般的にはガス検知器が用いられていた。検知器の熱伝導度差を電圧に変換して警報を発する方法である。また、一般に用いられる都市ガスやプロパンガスなどでは、メルカプタンと称せられる硫黄化合物を添加して、その臭気からガス漏洩を検知するようになっている。
【０００３】
なお、特開２００２−２９７０１号公報には、燃料電池に燃料ガスとして供給される水素が蓄えられた水素ボンベに、臭気剤として硫黄化合物を添加することで、水素供給装置からの水素の漏洩をいち早く検出し、安全性を高めるようにした発明が記載されている。
【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、燃料電池発電システムでは、硫黄化合物が燃料ガス流路内に入ることは電池性能の低下，電池寿命の劣化になる。また、改質器を用いて水素リッチガスを製造し、これを燃料電池の燃料として供給する発電システムでは、改質器の触媒が硫黄化合物でダメージを受け、触媒機能の低下を招いてしまう。このためにあらかじめ脱硫剤で除去することがなされていた。このため、燃料電池から燃料ガス（可燃性ガス）が漏洩しても臭気がなく、ガス検知器に頼らなければならなかった。
【０００６】
また、前述した特開２００２−２９７０１号公報では、改質器や燃料電池での問題をなくすため、燃料電池に供給される前の流路に脱臭部を設けて硫黄化合物を除去する方法が提案されているが、この場合ボンベから燃料電池に入る前までのガス漏洩は検知できるが、燃料電池内および燃料電池から排出された後の検知はできないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、燃料電池内及び燃料電池からの排出ガスであってもガス漏洩を検出することができる燃料電池発電システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では燃料電池発電システムの燃料ガス流路に硫黄成分を含まない有機化合物や無機化合物臭気物質を添加することで、燃料電池発電システム内の燃料ガス流路から可燃性ガスが漏洩した時、臭気によって検知することを可能にしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は従来技術が持つ問題点を解決し、誰もが即座にガス漏洩を知ることができ、その後の安全操作をできるようにするものである。改質器の触媒に害を及ぼすのは硫黄化合物であり、燃料電池の性能や寿命に悪影響を及ぼすのも硫黄化合物である。したがって、本発明では臭気剤として硫黄化合物を用いることをやめ、改質器触媒や燃料電池の性能，寿命にまったく悪影響を与えない有機化合物や無機化合物臭気物質を微量燃料ガス中に添加するものである。
【００１０】
改質器触媒や燃料電池の性能にまったく悪影響しない有機化合物や無機化合物臭気物質として、アセトアルデヒド，プロピオンアルデヒド，ｎ−ブチルアルデヒド，イソブチルアルデヒド，ｎ−バレルアルデヒド，イソバレルアルデヒド，メチルイソブチルケトン，酢酸エチル，プロピオン酸，ｎ−酪酸，ｎ−吉草酸，イソ吉草酸，イソブチルアルコール，アンモニア，トリメチルアミン，トルエン，スチレン，キシレンのうちの少なくとも１種類か、またはこれらの一種以上の混合物を用いるものである。
【００１１】
これらの化合物は０.００１〜数ppmの微量添加で著しく悪臭を放つので、即座に誰でも感知することができる。臭気を感じることで、可燃性燃料ガスの漏洩を検知することができ、その後の安全操作、例えばガスの元栓を閉じ、発電システムを停止するといった操作を行うことができる。また、燃料ガスに臭気をつけるだけなので、経済性も非常に優れ、その効果が非常に大きい方法である。
【００１２】
図１に、本発明の一実施例である燃料電池発電システムの系統図を示す。燃料電池発電システムは燃料ガス（原燃料）を供給する燃料供給部１，原燃焼の改質反応の原料として使用する蒸気を発生させる水蒸気発生部２，原燃料と水蒸気とによって改質反応を起こして水素を含有する改質ガスを生成する燃料改質器３，燃料改質器３で改質された改質ガスをシフト反応させ水素を生成させるシフト反応器４，改質ガス中の一酸化炭素を選択酸化するＣＯ選択酸化器５，燃料電池６，燃料電池６で発生した電気を直交変換するＤＣ／ＡＣ変換器７によって構成されている。図には示されていないが、発電システムには燃料電池に供給する空気供給系，燃料電池内部の湿度を調節する加湿部、さらには２次電池などを付随させてもよく、図１では本実施例を説明するために必要な系統のみを示している。
【００１３】
本実施例では、燃料供給部１に臭気物質として、ｎ−酪酸を０.５ppm添加した。この臭気物は０.０２ppmでも強い臭いを発し、即座に悪臭を感知することができる。したがって、燃料改質器３，シフト反応器４およびＣＯ選択酸化器５内で仮に一部が分解されても、充分な臭気を有している。実際に燃料電池６からの排出ガスの臭いを嗅いだところ、強烈な悪臭を有していることを確認した。
【００１４】
この臭気物質を添加してから燃料電池の性能が悪影響を受けるか否かについて観察したが、燃料電池の性能はまったく影響を受けなかった。
【００１５】
また、臭気物質を添加した燃料ガスを用いて約１,０００ 時間運転した後、燃料電池排出ガス管に取り付けた配管ジョイントを故意に緩め、ガス漏洩現象を起こしたところ、即座に悪臭を検知することができた。
【００１６】
本実施例では臭気物質の添加を燃料供給部１で行ったが、燃料電池に入る前あるいは入った出口側のどの部分にでも自由に本発明に記した臭気物質を添加することができるのは明白である。すなわち、添加場所の選定にあたっては、燃料電池発電システムからの可燃性燃料ガスの漏洩が心配される場所の上流に設ければ良い。
【００１７】
また、本実施例では燃料電池から排出された燃料ガスを改質器の燃料として燃焼させたために、特に排気ガス出口に脱臭剤（脱臭部）を設けなかったが、排気ガスの臭気がある時は出口に脱臭剤を設けても良い。
【００１８】
以上述べた本実施例によれば、改質器や燃料電池などの各機器の性能を損なうことなく、可燃性ガス燃料の漏洩を即座に検知することができ、燃料電池発電システムの安全性を保つことができる。また、それにより人体や家屋等に与える被害を未然に防ぐことができる。さらに、特殊なガス検知器を用いないので、経済性に非常に優れ、その効果は甚大である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料電池発電システムにおいて燃料電池内及び燃料電池からの排出ガスであってもガス漏洩を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である燃料電池発電システムの概略系統図。
【符号の説明】
１…燃料供給部、２…水蒸気発生部、３…燃料改質器、４…シフト反応器、５…ＣＯ選択酸化器、６…燃料電池、７…ＤＣ／ＡＣ変換器。
【図１】
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