(57)【要約】【課題】  発電効率が高く、Pt等の貴金属使用量を減らして低コスト化した発電システム及び発電設備を提供する。【解決手段】  水素ガスを供給する水素ガス供給手段２と、水素ガス供給手段２から供給された水素ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置３と、プラズマ発生装置３でプラズマ化した水素ガスを作動流体とする磁気流体発電装置４と、磁気流体発電装置４から排出されたプラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを燃料とする燃料電池５と、を備える。【選択図】  図１      
2005033961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、前記水素ガス供給手段から供給された水素ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置と、前記プラズマ発生装置でプラズマ化した水素ガスを作動流体とする磁気流体発電装置と、前記磁気流体発電装置から排出されたプラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを燃料とする燃料電池と、を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記プラズマ発生装置でプラズマ化した水素ガスの発光を利用して光エネルギから電気エネルギに変換する光電気生成手段を備えることを特徴とする請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
前記磁気流体発電装置内に供給される水素ガスの圧力が一定の圧力を保持するように前記水素ガス供給手段に対して制御情報を送ると共に、前記燃料電池内に供給される空気の圧力が一定の圧力を保持するように前記燃料電池内に設けられた空気供給手段に対して制御情報を送る圧力制御装置を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の発電システム。
【請求項４】
前記プラズマ発生装置は、前記水素ガス供給手段から供給された一定圧力の水素ガスをグロー放電してプラズマ化することを特徴とする請求項１又は２記載の発電システム。
【請求項５】
前記磁気流体発電装置は、前記プラズマ発生装置で生成したプラズマ化した水素ガスに磁場を印可して電圧を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の発電システム。
【請求項６】
前記燃料電池は、プラズマ化した水素ガスと供給された空気中の酸素ガスとを電気化学的に反応して水を生成すると共に電圧を生成する発電ユニットを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の発電システム。
【請求項７】
前記水素ガス供給手段は、水素ガスを蓄積する水素ガス蓄積手段と、水素ガスの圧力を監視して水素ガスの圧力を制御する水素ガス圧力監視制御手段と、前記水素ガス圧力監視制御手段から提供される水素ガス圧力情報に基づき、水素ガス蓄積手段からプラズマ発生装置に供給する水素ガスの流量を調整する水素ガス流量調整手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の発電システム。
【請求項８】
前記空気供給手段は、燃料電池内における空気の圧力を監視すると共に空気の圧力を制御する空気圧力監視制御手段と、前記空気圧力監視制御手段から提供された空気圧力情報に基づき、燃料電池の外部から燃料電池内に所定量の空気を取り入れる流量を調整する空気流量調整手段と、を備えることを特徴とする請求項３記載の発電システム。
【請求項９】
前記圧力制御装置は、前記プラズマ発生装置内の水素ガスの圧力が一定圧力を保持するように前記水素ガス圧力監視制御手段に対して制御情報を与えると共に、前記燃料電池内の空気の圧力が一定圧力を保持するように前記空気圧力監視制御手段に対して制御情報を与えることを特徴とする請求項３、７又は８のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１０】
前記燃料電池の発電ユニットの後流側に、水を生成するために消費された酸素を除去した空気を燃料電池の外部に排気する排気手段と、前記燃料電池内で生成した水を排水する排水手段と、を備えることを特徴とする請求項６記載の発電システム。
【請求項１１】
前記発電ユニットは、導入されたプラズマを含む水素ガスから電子を取り出す水素電極と、プラズマを含む水素ガスから水素イオンを取り出し伝導させる水素イオン透過膜と、供給された空気中の酸素ガスに、前記水素電極と水素イオン透過膜から取り出した電子と水素イオンとを電気化学的に反応して水を生成すると共に水素電極との間で電圧を生成する空気電極と、を少なくとも有することを特徴とする請求項６又は１０記載の発電システム。
【請求項１２】
前記水素電極は、水素イオン及び水素のガス拡散層と、触媒が担持されると共に電解質で被覆された触媒粒子を含む層と、を有することを特徴とする請求項１１記載の発電システム。
【請求項１３】
前記水素イオン透過膜は、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基又はボロン酸基を有する高分子材料から形成される固体高分子電解質膜又は水素イオン伝導性ガラスであることを特徴とする請求項１１記載の発電システム。
【請求項１４】
前記空気電極は、空気中のガス拡散層と、触媒が担持されると共に電解質により被覆された触媒粒子を含む層と、を有することを特徴とする請求項１１記載の発電システム。
【請求項１５】
前記水素ガス蓄積手段は、水素ガスボンベ又は水素吸蔵合金であることを特徴とする請求項７記載の発電システム。
【請求項１６】
前記水素ガス流量調整手段は、前記水素ガス蓄積手段とプラズマ発生装置との間を接続する水素ガス供給配管に設けられた開閉弁であることを特徴とする請求項７記載の発電システム。
【請求項１７】
前記水素ガス圧力監視制御手段は、プラズマ発生装置に供給される水素ガスの圧力が、所定の水素ガス圧になるように監視する圧力センサと、水素ガスの圧力を調節する真空ポンプと、前記圧力センサから検出された情報を受け取ると共に、水素ガスの流量を調節するための制御情報を前記真空ポンプ及び開閉弁に送り、真空ポンプと開閉弁との動作を制御する水素ガス流量制御装置と、を備えることを特徴とする請求項７又は９に記載の発電システム。
【請求項１８】
前記プラズマ発生装置は、高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段を制御する高電圧制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１、２、７、９、１６又は１７のいずれかに記載の発電システム。
【請求項１９】
前記磁気流体発電装置は、内部にプラズマが流動可能に収納された収納容器と、前記収納容器外部に配置され、流動する前記プラズマに対して加える磁場を生成する磁場生成手段と、前記プラズマの両側に配置されると共に前記磁場生成手段から生成された磁場の方向と平行に各々配置された正電極及び負電極と、を備えることを特徴とする請求項１、２、３又は５のいずれかに記載の発電システム。  
【請求項２０】
前記磁場生成手段は、希土類元素の化合物である永久磁石と、前記永久磁石を被覆する鉄から形成される筒体と、により磁場を生成することを特徴とする請求項１９記載の発電システム。
【請求項２１】
前記磁気流体発電装置における収納容器のプラズマ流動可能部の流動面が、電気的絶縁性物質により被覆されていることを特徴とする請求項１９記載の発電システム。
【請求項２２】
前記空気供給手段は、燃料電池内における空気の圧力を監視すると共に空気の圧力を制御する空気圧力監視制御手段と、前記空気圧力監視制御手段から提供された圧力情報に基づき、燃料電池の外部から燃料電池内に所定量の空気を取り入れる流量を調整する空気流量調整手段と、を備えることを特徴とする請求項３又は８記載の発電システム。
【請求項２３】
前記水素ガス流量調整手段は、大気中の空気を燃料電池内に供給する空気供給配管と、前記空気供給配管に設置された開閉弁と、を備えることを特徴とする請求項２２記載の発電システム。
【請求項２４】
前記空気圧力監視制御手段は、燃料電池内の空気の圧力が所定圧力を保持するように監視する圧力センサと、空気の圧力を調整する真空ポンプと、前記圧力センサから検出された情報を受け取ると共に空気の流量を調節するための制御情報を前記真空ポンプ及び開閉弁に送り、真空ポンプと開閉弁の動作を制御する空気流量制御装置と、を備えることを特徴とする請求項８、９又は２２のいずれかに記載の発電システム。
【請求項２５】
前記排気手段は、前記発電ユニットに接続された排気管に設置された開閉弁と、開閉弁の開閉により排気する空気を取り込み加圧後に排気する加圧手段と、を備えることを特徴とする請求項１０記載の発電システム。
【請求項２６】
請求項１乃至３のいずれかに記載の発電システムを複数並設して、各発電ユニット、各磁気流体発電装置及び各光電気生成手段の中から選択される少なくとも１つを並列接続または直列接続あるいはそれらの組み合わせにより接続したことを特徴とする発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを作動流体として発電する磁気流体発電とプラズマ中の水素イオンと電子と、空気中の酸素ガスとを燃料として発電する燃料電池発電とを備えた発電システム及び発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、将来の石油資源の枯渇やCO2の増加に伴う地球温暖化が懸念されており、限りあるエネルギを節約するために、エネルギの有効活用が行われている。エネルギの有効活用の一環として、ハイブリッド車の開発が進められている。ハイブリッド車は、内燃機関の機械的出力をダイナモにより発電し、出力電流を電池に蓄えて、内燃機関と蓄電池とを組み合わせて両者の出力を制御した発電効率の良好な車である。
【０００３】
また、動力源として燃料電池を搭載した燃料電池車の開発も進められている。燃料電池は、水素と酸素とを電気化学的に反応して、化学エネルギを電気エネルギに直接変換する電池であり、CO2等の排ガスが生じないためクリーンな動力源として脚光を浴びている。
【０００４】
燃料電池以外の発電方法としても、ファラデーの電磁誘導の法則を利用したＭＨＤ(Magneto-Hydro-Dynamics、電磁流体力学)発電がある。ＭＨＤ発電は、プラズマや液体金属等の導電性流体を作動流体とし、作動流体が磁界を横切るときに誘導される起電力とそれによって流れる電流とにより、流体の持つエンタルピーを電力に変換している。ＭＨＤ発電によれば、流体の運動エネルギが機械エネルギの過程を経ずに直接電気エネルギに変換されるため、高効率に発電をすることができる。ＭＨＤ発電を利用した発電システムとして、内燃機関の機械的出力を利用して、ＭＨＤ(Magneto-Hydro-Dynamics、電磁流体力学)発電により、機械的出力を直接電気エネルギに変換するシステムも提案されている。
【０００５】
例えば、高温高圧下でメタンを熱分解して生じた酸素及び炭素に、溶融炭酸塩等のシード材を添加したものをプラズマ化し、そのプラズマを磁気流体発電装置の磁場生成部に送り込み、磁場に垂直に配置した電極間で電圧を生成し、更に、磁気流体発電装置の処理によって生じた熱を用いて、固体酸化物燃料電池又は溶融炭酸塩燃料電池により電力を取り出す発電システムが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−４６５５７号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、磁気流体発電と燃料電池とを組み合わせた発電システムでは、磁気流体発電の作動流体となるプラズマを生成する際に、過大な燃焼エネルギが必要となり、エネルギの損失が大きく、発電効率が低かった。
【０００７】
また、プラズマを勢いよく移動させるためには低温部が必要であるが、低温部を安定的に保持するのは極めて困難であった。このため、磁気流体発電装置を自動車等の車両に搭載するのは不向きであった。
【０００８】
さらに、磁気流体発電は高温高圧環境下で行われるため、高温高圧環境下で、磁気流体発電の磁場生成用の磁石として永久磁石を使用することは困難であった。
【０００９】
また、高温高圧環境に耐え得る材料を使用することにより、コストが高騰する原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、第１の発明である発電システムは、水素ガスを供給する水素ガス供給手段と、水素ガス供給手段から供給された水素ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置と、プラズマ発生装置でプラズマ化した水素ガスを作動流体とする磁気流体発電装置と、磁気流体発電装置から排出されたプラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを燃料とする燃料電池と、を備えることを要旨とする。
【００１１】
第２の発明である発電設備は、上記記載の発電システムを複数並設して、各発電ユニット、各磁気流体発電装置及び各光電気生成手段を並列接続または直列接続あるいはそれらの組み合わせにより接続したことを要旨とする。  
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プラズマ化した水素ガスから磁気流体的に電気エネルギを取り出すと共に、プラズマ化した水素ガスと空気中の酸素ガスとを電気化学的に反応して電気エネルギに変換したため、発電効率が高く、Pt等の貴金属使用量を減らして低コスト化した発電システム及び発電設備を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の発電システム及び発電設備について、図１〜図１０を用いて説明する。
【００１４】
＜第１実施形態（図１〜図７）＞
本実施形態では、本発明の発電システムの基本的な構成について説明する。
【００１５】
図１は、発電システムの概略的な構成を示すブロック図である。図１に示すように、発電システム１は、水素ガス供給手段２と、水素ガス供給手段２に接続されたプラズマ発生装置３と、プラズマ発生装置３に接続された磁気流体発電装置４と、磁気流体発電装置４に接続された燃料電池５と、を備える。
【００１６】
水素ガス供給手段２は、プラズマ発生装置３に水素ガスを供給するものであり、水素ガス蓄積手段６と、水素ガス圧力監視制御手段７と、水素ガス流量調整手段８と、を備える。水素ガス蓄積手段６は水素ガスを蓄積し、水素ガス圧力監視制御手段７は、水素ガスの圧力を監視して水素ガスの圧力を制御する。水素ガス流量調整手段８は、水素ガス圧力監視制御手段７から提供される水素ガス圧力情報に基づき、水素ガス蓄積手段６からプラズマ発生装置３に供給する水素ガスの流量を調整する。
【００１７】
プラズマ発生装置３は、水素供給手段２から供給される所定量の水素ガスをグロー放電によりプラズマ化する装置である。
【００１８】
磁気流体発電装置４は、プラズマ発生装置３により生成したプラズマ化した水素ガスに磁場を印可して、電圧を生成する装置である。
【００１９】
燃料電池５は、大気中の空気を供給する空気供給手段９と、発電ユニット１０と、を備え、発電ユニット１０は、磁気流体発電装置４から排出されたプラズマ状態の水素ガスと、空気供給手段９から供給される所定量の空気中の酸素ガスとを電気化学的に反応して水を生成すると共に電圧を生成する。空気供給手段９は、空気圧力監視制御手段１１と、空気流量調整手段１２と、を備え、空気圧力監視制御手段１１は、燃料電池５内における空気の圧力を監視すると共に空気の圧力を制御し、空気流量調整手段１２は、空気圧力監視制御手段１１から提供された圧力情報に基づき、外部から燃料電池５内に所定量の空気を取り入れる流量を調整する。さらに、発電ユニット１０の後流側には、排気手段１３と、排水手段１４と、を備え、排気手段１３は、所定量の空気から水を生成するために消費した酸素を除去して残った空気を外部に排気し、排水手段１４は、発電ユニット１０で生成した水を燃料電池の外部に排水する。
【００２０】
図１に示す水素供給手段２の水素ガス圧力監視制御手段７及び燃料電池５の空気圧力監視制御手段１１には圧力制御装置１５が接続される。圧力制御装置１５は、プラズマ発生装置３に供給する水素ガスの圧力がある一定量を保持するように水素ガス圧力監視制御手段７に対して制御情報を送ると共に、燃料電池５内の空気の圧力がある一定量を保持するように空気圧力監視制御手段１１に対して制御情報を送る。圧力制御装置１５として１６ビットのマイクロコンピュータを使用し、水素ガス及び空気の各圧力を制御して発電システムを自動制御している。
【００２１】
図２は、図１に示した発電システム１の動作を概略的に示す工程図である。図２に示すように、まず、水素ガス供給手段２の水素ガス蓄積手段６から水素ガスを水素ガス圧力監視制御手段７に従い水素ガス流量調整手段８からプラズマ発生装置３内に取り込む（工程１）。次に、プラズマ発生装置３において、グロー放電により水素ガスをプラズマ化する（工程２）。磁気流体発電装置４にて、プラズマ化した水素ガスに磁場を印可して電圧を生成する。（工程３）。さらに、燃料電池５にて、磁気流体発電装置４から排出された冷却プラズマと、空気圧力監視制御手段１１に従い空気流量調整手段１２から取り込まれた機器中の空気中の酸素ガスと、を発電ユニット１０に導入し、冷却プラズマを含む水素ガスと、酸素ガスとを電気化学的に反応して、水と電圧を生成する（工程４）。発電ユニット１０で消費された酸素を除去した空気は排気手段１３から排気し、発電ユニット１０で生成した水を排水手段１４から排水する（工程５）。
【００２２】
図１に示した発電システムをさらに具体化した構成について、図３を用いて詳細に説明する。
【００２３】
[水素ガス供給手段２]
水素ガス供給手段２は、水素ガス蓄積手段６としての水素ボンベ１６に一端が接続され、他端がプラズマ発生装置３に接続された水素ガス供給配管１７に水素ガス流量調整手段８である２つの開閉弁１８a，１８bが設置され、水素ガス供給配管１７に水素ガス圧力監視制御手段７を接続した構成を有する。
【００２４】
水素ガス圧力監視制御手段７は、圧力センサ１９と、真空ポンプ２０と、水素ガス流量制御装置２１と、を備える。圧力センサ１９は、プラズマ発生装置３に供給される水素ガスの圧力を、グロー放電によるプラズマ化に必要な水素ガス圧になるように監視し、真空ポンプ２０は水素ガスを減圧し、水素ガス流量制御装置２１は、圧力センサ１９から検出された情報を受け取ると共に、水素ガスの流量を調節するための情報を真空ポンプ２０と開閉弁１８a，１８bとに送り、真空ポンプ２０と開閉弁１８a，１８bの動作を制御する。なお、グロー放電によるプラズマ化をする場合に必要な水素ガス圧は、0.1[Torr]から100[Torr]の範囲とすることが好ましい。
【００２５】
なお、水素ガス蓄積手段６として水素ボンベ１６を使用したが、水素ガス蓄積手段６は水素ボンベ１６に限定されるものではなく、水素吸蔵合金等を使用しても良い。
【００２６】
[プラズマ発生装置３]
プラズマ発生装置３は、高電圧を発生させる放電電極２２a，２２bと、放電電極２２a，２２bを制御する高電圧制御装置２３と、を備える。
【００２７】
[磁気流体発電装置４]
磁気流体発電装置４は、図３に示すように、正電極２４と負電極２５とが対向して配置され、各電極２４,２５間にプラズマを流動させかつプラズマへの高磁場印可の実施部２６を形成している。
【００２８】
図４は、磁気流体発電装置４の要部を斜視的に示す図である。図４に示すように、図示しない収納容器内にプラズマ状態の水素ガスが流動可能に収納され、収納容器の外周に、流動するプラズマ状態の水素ガスに対して加える磁場を生成する磁場生成手段２７が設けられ、磁場生成手段２７から生成された磁場の方向Ｂと平行方向に正電極２４及び負電極２５が各々配置され、正電極２４と負電極２５との間で流動するプラズマ化した水素ガスを挟む構成としている。
【００２９】
磁場生成手段２７は、上下に対向して２つの永久磁石２８a，２８bを配置し、これらの永久磁石２８a，２８bの外周に中空形状の筒体２９を形成し、筒体２９は、永久磁石２８a，２８bを支持すると共に永久磁石２８a，２８bを被覆している。
【００３０】
永久磁石２８a，２８bとしては、高い磁場を生成するために希土類元素の化合物であるNd-Fe-B系、Sm-Co系の磁石を使用することが好ましい。
【００３１】
筒体２９は、磁場生成手段２７により生成される磁場が最大限強くなるように寸法等を設計する必要がある。図４に示す磁場生成手段２７近傍の筒体２９の厚さＨは、上下に対向配置した永久磁石２８a，２８bの厚さと同程度とすることが好ましい。
【００３２】
筒体２９は、透磁率の高い鉄、取り分け軟鉄により形成することが好ましい。筒体２９内周面のプラズマ流動可能部３０は、電気的絶縁性物質から成る材料により被覆する。電気的絶縁性物質は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）又はアルカリ土類金属の中の少なくとも１種を成分として含む酸化物又はSiCである。
【００３３】
上記構成の磁気流体発電装置４は、以下のように動作する。
【００３４】
プラズマが筒体２９内部を流動して、磁場生成手段２７により生成した磁場Ｂ内を通ると、図４に示すＹ軸方向に相当する正電極２４及び負電極２５の間に電流が流れる。
【００３５】
[燃料電池]
空気供給手段９は、空気供給配管３１に空気流量調整手段である２つの開閉弁３２a，３２bを設置し、空気供給配管３１に空気圧力監視制御手段３３を設けている。
【００３６】
空気供給配管３１は大気から燃料電池５内に空気を供給し、２つの開閉弁３２a，３２bによって供給する空気の流量を調節する。
【００３７】
空気圧力監視制御手段３３は、圧力センサ３４と、真空ポンプ３５と、空気流量制御装置３６と、を備える。圧力センサ３４は、燃料電池５内の空気の圧力が所定の定められた圧力になるようになるように監視し、真空ポンプ３５は、空気を減圧し、空気流量制御装置３６は、圧力センサ３４から検出した情報を受け取ると共に、空気の流量を調節するための情報を真空ポンプ３５と開閉弁３２a，３２bに送り、真空ポンプ３５と開閉弁３２a，３２bの動作を制御する。
【００３８】
発電ユニット１０は、３層から構成される膜構造であり、水素電極３７と、水素イオン透過膜３８と、空気電極３９とが一体に構成される。発電ユニット１０は、図５に示すように、水素電極３７によりプラズマを含む水素ガスから電子の取り出し（A）、水素イオン透過膜３８でプラズマを含む水素ガスから水素イオンを取り出し、伝導させ(B)、空気電極３９により燃料電池５内に供給された空気中の酸素ガスと、取り出された水素イオンと電子とを電気化学的に反応して水と水素電極３７と空気電極３９の間で電圧を生成する(C)。
【００３９】
水素電極３７は、水素イオンと水素のガス拡散層とPt等の触媒が担持され、電解質で被覆された触媒粒子を含む層から形成される。
【００４０】
水素イオン透過膜３８は、水素電極３７に接続配置された水素イオンのみを透過する膜であり、具体的には、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基又はボロン酸基を有する高分子材料から成る固体高分子電解質膜または水素イオン伝導性ガラスである。特に、無水のプロトン伝導性を有するものとすることが好ましい。
【００４１】
空気電極３９は、空気中のガス拡散層とPt等の触媒が担持され、電解質で被覆された触媒粒子を含む層から形成される。
【００４２】
発電ユニット１０後流側の排気手段１３は、排気管４０に設けられた開閉弁４１と、加圧手段４２とを備え、開閉弁４１を開閉して酸素を除去して後に残った空気を取り込んだ後、排気する。また、排水手段１４は、発電ユニット１０に排水配管を接続しており、燃料電池内で生成した水を燃料電池外へ取り出す。
【００４３】
以下、発電システム１の動作について、図６を用いて説明する。
【００４４】
図６に示すように、まず、真空ポンプによりプラズマ発生装置３内のガス圧をゼロに近づけておく（工程１０）。次に、水素ボンベ１６からプラズマ発生装置３内の圧力が10[Torr]になる量に、予め決められた所定量の水素ガスを、開閉弁３２a，３２bを開きプラズマ発生装置３内に取り込む（工程１１）。
【００４５】
プラズマ化した水素ガスを磁気流体発電装置４の高電圧発生制御手段である放電電極により、図７に示すパルス的電圧変化(最高電圧600[V])を有する高電圧を発生せてグロー放電を起こし、水素ガスをプラズマ化する(工程１２)。
【００４６】
さらに、磁気流体発電装置４の筒体２９内部においてプラズマ化した水素ガスを移動して、プラズマ化した水素ガスに磁場を印可し、磁気流体相互作用によりステンレス製の正電極と負電極に電圧を生成する(工程１３)。
【００４７】
磁場強度が2.0[T]を達成するNdFeBの永久磁石を用いて、磁場中を通過したプラズマから水素電極３７により電子を取り出し、残りの水素イオンをナフィオンから形成した水素イオン透過膜３８を透過させて、空気電極３９に水素イオンを移動する。
【００４８】
また、空気を減圧した後、開閉弁３２a，３２bを開き、減圧空気を燃料電池５内に取り込む。水素電極３７で生成した電子と残りの水素イオンを水素イオンのみを透過する水素イオン透過膜３８を通過した水素イオンと供給された空気中の酸素とを電気化学的に反応して水を生成し、空気電極３９と水素電極３７との間に電圧を生成する(工程１４)。
【００４９】
生成した水は排水手段１４から排水し、開閉弁４１を開き空気を加圧手段４２に取り込み、加圧後に排気する。(工程１６)。以上の工程１１〜工程１５までの工程を工程１１まで戻って繰り返す。
【００５０】
本実施形態によれば、プラズマ発生装置から発生したプラズマ中の水素イオンと電子を利用して燃料電池の燃料としたため、従来必要であった電極用の触媒であるPt等の貴金属の使用量を減らすことができ、その結果、低コスト化を実現することができる。
【００５１】
プラズマ発生装置では、プラズマ生成に伴う多大なエネルギが要求されるが、プラズマのエネルギから磁気流体発電装置により磁気流体的にエネルギを取り出して、プラズマのエネルギを有効活用し、さらに、磁気流体発電後にも水素ガスのプラズマを燃料電池の燃料として有効活用したため、発電効率の高い発電システムを得ることができる。なお、磁気流体発電装置にて水素ガスのプラズマの持つエネルギを低減した上で燃料電池内の発電ユニットに導入したため、発電ユニットを破損してしまうことも無い。
【００５２】
さらに、本実施形態によれば、水素ガスをグロー放電によりプラズマ化して、
プラズマ温度を比較的低温とし、低温低圧環境下で発電できるため、自動車等の移動体にも発電システムを搭載することができる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、水素供給手段、プラズマ発生装置、磁気流体発電装置及び燃料電池の個別に構成して発電プラントとしたが、発電プラントの構成は、本実施形態に限定されるものではなく、水素供給手段、プラズマ発生装置、磁気流体発電装置及び燃料電池を一体に構成した発電プラントとした場合であっても良い。
【００５４】
また、磁気流体発電装置は、本実施形態に示した形態に限定されるものではなく、磁場内でプラズマを流動して電流を流して発電可能な構成であれば、どのような構成としたものであっても良い。
【００５５】
＜第２実施形態（図８〜図９）＞
本実施形態では、第１実施形態で示した発電システムを改良した発電システムについて説明する。
【００５６】
図８は、プラズマ化した水素ガスから発光される光を用いた電気生成手段を備えた発電システムの構成を示す図である。なお、発電システムは、第１実施形態で示した発電システム１の構成とほぼ同様であるため、同一箇所についての説明は省略する。図８に示す発電システム４３は、プラズマ発生装置３の後流側に、磁気流体発電装置４と分岐してプラズマの発光した光エネルギを利用して電気エネルギを生成する電気生成手段４４である発電ユニットを設置している。
【００５７】
図９は、図８に示す電気生成手段４４である発電ユニットの構成を示す図である。図９に示すように、発電ユニット４５は、プラズマの発光に伴い生成される光エネルギを電気エネルギに変換して、正電極４６と負電極４７とに電圧を生成する光電気変換素子又はこれらの集合体である。本実施形態では、光電気変換素子として太陽電池を用いた。
【００５８】
本実施形態によれば、プラズマ発生装置から得られたプラズマ発光による光エネルギを有効利用して効率良く発電できるため、発電効率の高い発電システムを得ることができる。
【００５９】
＜第３実施形態（図１０）＞
本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態に示した発電システムを複数組み合わせて構成した発電設備について説明する。  
図１０は、発電設備の一部の構成を示す図である。図１０に示すように、発電設備４８は、第２実施形態に示した発電システム４３を直列に接続して、複数併設した。さらに具体的には、各発電システムにおける磁気流体発電装置４の電極２４，２５、発電ユニット１０及び電気生成手段４４を各々直列に接続した。
【００６０】
上記構成の発電システムを１００個スタック状に直列に電極間を配線してつなぎ発電設備を構成したところ、発電設備では１０ [kWh]の電力を得ることができた。
【００６１】
本実施形態によれば、発電効率が高く、コストを低減した発電システムを組み合わせて発電設備を構成したため、低コスト化した設備により大電力を得ることができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、発電システムの各発電ユニットを直列に接続した発電設備を例示したが、例示した構成に限定されず、各発電ユニット、各磁気流体発電装置及び各光電気生成手段の中から選択される少なくとも１つを並列接続または直列接続あるいはそれらの組み合わせにより接続して構成したものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態における、発電システムの基本的な構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す発電システムの基本的な動作を示す工程図。
【図３】図１に示す発電システムの詳細の構成を示す図。
【図４】発電システムにおける磁気流体発電装置の要部を示す斜視図。
【図５】発電システムの燃料電池内に設置された発電ユニットの機能を説明する図。
【図６】発電システムの動作を説明する工程図。
【図７】磁気流体発電装置におけるパルス的高電圧発生装置のパルス的電圧変化を示す図。
【図８】本発明の第２実施形態における。プラズマ化した水素ガスから発光される光を利用した電気生成手段を備えた発電システムの構成を示す図。
【図９】図８に示す電気生成手段である発電ユニットの構成を示す図。
【図１０】発電システムを直列に接続した発電設備の構成を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１…発電システム,２…水素ガス供給手段, ３…プラズマ発生装置, ４…磁気流体発電装置, ５…燃料電池, ６…水素ガス蓄積手段, ７…水素ガス圧力監視制御手段,８…水素ガス流量調整手段,９…空気供給手段,１０…発電ユニット,１１…空気圧力監視手段,１２…空気流量調整手段,１３…排気手段,１４…排水手段,１５…圧力制御装置,
【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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【図１０】
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