(57)【要約】【課題】  脱臭・抗菌作用が得られる燃料電池システムの提供。【解決手段】（１）  燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒５０を含んでいる燃料電池システム。（２）  燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が該ユニットを覆うカバー４０であり、該カバーの表面に暗所触媒５０を塗布した燃料電池システム。（３）  燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が該ユニットを覆うカバー４０であり、該カバーは該カバー内外を流通する流通部４１を有し、該流通部に暗所触媒５０を含むフィルタ４２を設けた燃料電池システム。（４）  燃料電池システムが冷媒流路２６を有し、該冷媒流路に脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒５０を塗布した燃料電池システム。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒を含んでいる燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が該ユニットを覆うカバーであり、該カバーの表面に前記暗所触媒を塗布した請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が該ユニットを覆うカバーであり、該カバーは該カバー内外を流通する流通部を有し、該流通部に前記暗所触媒を含むフィルタを設けた請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池システムが冷媒流路を有し、該冷媒流路に前記暗所触媒を塗布した請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項５】
燃料電池システムが冷媒流路を有し、該冷媒流路に脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒を塗布した燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱臭・抗菌作用を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−１５１６０５号公報は、車両に搭載する燃料電池システムの各ユニットを収容するための密閉ボックスを設けることにより、燃料電池システムを水、泥、チッピング等から保護し、高電圧部品に乗員等が触れないようにし、車室内に水素が入り込むのを防止することを開示している。
【０００３】
上記従来技術のように燃料電池を密閉ボックス内に配置する場合、例えば、燃料電池の発電状況や生成水の発生、冷却液の流通に伴う温度の変化により、密閉ボックス内に結露が発生する場合がある。そのため、密閉ボックス内に水滴が発生し、その水滴から細菌類が発生したり、場合によっては結露等によって臭気を発生したりすることがある。
また、車両における燃料電池の搭載位置は車体下部など暗所かつスペースが十分に確保されないところに位置するため、上記細菌類や臭気を低減する専用の触媒や脱臭装置などの設置が困難となる。例えば、光触媒系の脱臭・抗菌（殺菌）作用を有する装置を採用する場合は光源の確保が困難となる。
【特許文献１】特開２００３−１５１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、燃料電池の周囲を覆う密閉容器内で各種細菌類や臭気が発生することである。また、車両搭載の場合には、細菌類や臭気を低減する光触媒系の装置を設置することが困難であることである。
本発明の目的は、抗菌（減菌、殺菌）・脱臭作用が得られる燃料システムを提供することにある。本発明のもう一つの目的は、光が当たらなくても抗菌（減菌、殺菌）・脱臭作用が得られる燃料システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明はつぎの通りである。
（１）  燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒を含んでいる燃料電池システム。
（２）  前記燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が該ユニットを覆うカバーであり、該カバーの表面に前記暗所触媒を塗布した（１）記載の燃料電池システム。
（３）  前記燃料電池システムの少なくとも１つのユニットを覆う部位が該ユニットを覆うカバーであり、該カバーは該カバー内外を流通する流通部を有し、該流通部に前記暗所触媒を含むフィルタを設けた（１）記載の燃料電池システム。
（４）  前記燃料電池システムが冷媒流路を有し、該冷媒流路に前記暗所触媒を塗布した（１）記載の燃料電池システム。
（５）  燃料電池システムが冷媒流路を有し、該冷媒流路に脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒を塗布した燃料電池システム。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）の燃料電池システムによれば、ユニットを覆う部位が脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒を含んでいるので、暗所触媒による脱臭・抗菌作用により、燃料電池システムの脱臭がはからなれる。
また、光触媒の場合は、光源および光源のためのスペース確保が必要になるが、暗所触媒の使用では、光源および光源のためのスペース確保が不要となり、制約の多い車両への搭載性上有利である。
また、暗所触媒の脱臭・抗菌作用により、車室内（および車室外）の脱臭・抗菌が促進され車両としての商品性を向上できる。
上記（２）の燃料電池システムによれば、燃料電池システムのユニットをカバーで覆い、該カバーの表面に暗所触媒を塗布したので、燃料電池システムのユニットが臭気を発生しても、その臭気はカバー表面の暗所触媒で脱臭・抗菌され、カバー外に出ることが抑制される。
上記（３）の燃料電池システムによれば、燃料電池システムのユニットをカバーで覆い、該カバーにカバー内外を流通する流通部を設け、該流通部に暗所触媒を含むフィルタを設けたので、燃料電池システムのユニットが臭気を発生しカバー内のエアが流通部を通してカバー外に流通しても、臭気はフィルタを通過するときにフィルタの暗所触媒で脱臭・抗菌され、カバー外に出ることが抑制される。また、エアがカバー内外に流通部を通して流通できるので、燃料電池システムのユニット（たとえば、燃料電池スタック）がカバー内で発熱しても、流通部を通してのエアのカバー内外流通により、カバー内の温度が上がったりカバー内に結露が生じることが抑制される。
上記（４）の燃料電池システムによれば、燃料電池システムが冷媒流路を有し、該冷媒流路に前記暗所触媒を塗布したので、上記（１）の効果が得られるとともに、冷媒流路に光があたらなくても冷媒流路のぬめりをなくすことができ、ぬめりによる冷媒流路断面積変化とそれによる燃料電池性能低下を抑制できる。
上記（５）の燃料電池システムによれば、燃料電池システムが冷媒流路を有し、該冷媒流路に前記暗所触媒を塗布したので、冷媒流路に光があたらなくても冷媒流路のぬめりをなくすことができ、ぬめりによる冷媒流路断面積変化とそれによる燃料電池性能低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の燃料電池システムを図１〜図４を参照して説明する。
図１は本発明の実施例１を示し、図２は本発明の実施例２を示す。図３、図４は本発明の実施例１、２に共通に適用可能である。本発明の実施例１、実施例２に共通する構造部分には、本発明の実施例１、実施例２にわたって同じ符号を付してある。
【０００８】
まず、本発明の各実施例に共通する部分を、図１〜図４を参照して、説明する。
本発明の燃料電池システムは、たとえば固体高分子電解質型燃料電池１０の流路系を含むシステム（「システム」は「装置」といってもよい）である。該燃料電池システムは、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
【０００９】
固体高分子電解質型燃料電池１０は、図２〜図４に示すように、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ１８との積層体からなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層１３、１６が設けられる。セパレータ１８には、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８を重ねてセル１９を構成し、少なくとも１つのセル１９からモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）、ボルト・ナット２５にて固定して、スタック２３を構成する。
【００１０】
各セルの、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換する反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード１７側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水が生成され、次式にしたがって発電が行われる。
アノード側：Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- 
カソード側：２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【００１１】
セパレータ１８は、カーボン、または金属、または金属と樹脂（メタルセパレータと樹脂フレーム）、または導電性を付与された樹脂、の何れか、またはその組み合わせ、からなる。図示例はカーボンセパレータ（カーボンと樹脂バインダーとの混合物の成形品）の場合を示す。
セパレータ１８には、冷媒マニホールド２９、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１が形成されている。冷媒マニホールド２９はセパレータの冷媒流路２６に連通しており、燃料ガスマニホールド３０はセパレータの燃料ガス流路２７に連通しており、酸化ガスマニホールド３１はセパレータの酸化ガス流路２８に連通している。マニホールド２９、３０、３１は、たとえば、矩形状セパレータ１８の対向端部に形成されており、セパレータの流路２６、２７、２８はマニホールド形成領域を除くセパレータの中央領域に形成されている。ガス流路領域２７、２８でかつ電解質膜１１の存在する領域はセルの発電領域である。
【００１２】
冷媒マニホールド２９はスタック外の冷媒供給・排出配管３６に接続している。スタック外の冷媒供給・排出配管３６、スタック内の冷媒マニホールド２９およびセパレータの冷媒流路２６は、全体の冷媒流路を構成する。
同様に、燃料ガスマニホールド３０はスタック外の燃料ガス供給・排出配管３４に接続している。
また、酸化ガスマニホールド３１はスタック外の酸化ガス供給・排出配管３５に接続している。
各種流体流路を互いに隔てるとともに大気から隔てるために、セルの電解質膜１１を挟んで対向する一対のセパレータ１８は外周部およびマニホールド周囲で接着剤３２によりシールされるとともに互いに接着されている。また、セル同士の間はゴムガスケット３３または接着剤３２にシールされている。
【００１３】
燃料電池スタック２３に冷媒、燃料ガス、酸化ガスを供給・排出する、または循環する経路上には、スタック２３、燃料ガスタンク、コンプレッサ、加湿器、ガス・液分離器、希釈器、コンバスタ、循環ポンプ、電磁弁、流量制御弁、減圧弁、圧力計、流量計、などの各種機器（ユニット）が位置している。
燃料電池システムは、燃料電池システムの少なくとも１つのユニット（たとえば、燃料電池スタック２３、ただし、スタック２３以外のユニットでもよい）を覆う部位４０（たとえば、カバー等、なお、カバーは覆う部位と同じのため同じ符号４０を付す）を有する。ユニットを覆う部位４０は、ユニットを収容するケーシングなどであってもよいし、あるいはユニットを収容するケーシングなど以外に、ユニットを覆うように形成されている車体構造部（フード、ルーフ、荷室、シート等）などであってもよい。
カバー４０は内外にエアを流通可能とする流通部４１を有することが望ましい。ただし、カバー４０は密閉タイプでもよい。
【００１４】
燃料電池システムの少なくとも１つのユニットが燃料電池スタック２３である場合、燃料ガス供給・排出配管３４、酸化ガス供給・排出配管３５、冷媒供給・排出配管３６は、ユニットを覆う部位（たとえば、カバー）４０を貫通する。
ユニット（たとえば、燃料電池スタック２３）と該ユニットを覆う部位（たとえば、カバー）４０の何れか少なくとも一方は、光がなくても暗所脱臭・抗菌作用を有する「暗所触媒」５０を含んでいる。暗所触媒５０は部品の表面に塗布されてもよいし、あるいは部品自体を構成してもよい。
【００１５】
暗所触媒５０は、酸素と触れれば、光がなくても脱臭・抗菌作用を発揮する。暗所触媒５０は、たとえば、二価の鉄の化合物を主成分とする。暗所触媒５０は、カビ、グラム陰性菌（大腸菌等）やグラム性陽性菌（黄色ブドウ菌等）に対して強い抗菌力をもち、浄化作用（抗菌、防カビ、防汚、防ぬめり等）を発揮する。
この種の暗所触媒５０の一例として、消臭塗料「ホルムキラー」（商品名、東和産業製）がある。この暗所触媒５０は、二価鉄化合物とキレート剤と各種セラミックスを含んでいる。溶液状態で塗布できるので、インクジェット方式の塗布が可能である。
【００１６】
暗所触媒５０の塗布は、たとえばインクジェット方式塗布で行う。ただし、インクジェット方式塗布に限るものではない。
インクジェット方式塗布は、一般のスプレー塗布方法と比較し、インク滴の寸法の一定・安定化と高い塗布位置精度があることにより、均一で緻密性のある高品質塗布が可能であり、かつ、塗着効率向上による暗所触媒使用量低減、マスキング板不要などの利点がある。とくに、暗所触媒５０の塗布部位が高精度塗布が要求される場合、たとえば暗所触媒５０の塗布部位がセパレータ１８の冷媒流路２６の流路表面である場合は、インクジェット方式塗布によるのが望ましい。
【００１７】
上記構造をとることにより、本発明ではつぎの作用・効果が得られる。
ユニットを覆う部位４０が脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒５０を含んでいるので、暗所触媒５０は光が当たらなくても脱臭・抗菌作用を果たすため、光が当たらなくても燃料電池システムの脱臭・抗菌作用が得られる。
光触媒の場合は、光源および光源のためのスペース確保が必要になるが、本発明では、暗所触媒５０の使用により、光源および光源のためのスペース確保が不要となり、制約の多い車両への搭載性上有利となる。
また、暗所触媒５０の脱臭・抗菌作用により、車室内（および車室外）の脱臭・抗菌が促進され車両としての商品性が向上するなどの利点もある。
ユニットが燃料電池スタック２３である場合は、密閉状態（暗所）で結露、比較的高い温度等による菌の発生や臭気が発生することがあるが、燃料電池スタック２３を覆う部位４０が暗所触媒５０を含むことにより、燃料電池スタック２３からの臭気を効果的に脱臭、消臭することができる。
燃料電池スタック２３は、車両衝突時の安全性などからケーシング内に収容され、ケーシングごと車体に支持されるが、このケーシングをユニットを覆う部位４０として利用することにより、新たにユニットを覆う手段を設ける必要がないので、部品点数抑制上、相乗効果がある。
【００１８】
つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を説明する。
本発明の実施例１では、図１に示すように、燃料電池システムのユニットは、たとえば、燃料電池スタック２３であり、燃料電池システムのユニットを覆う部位４０は、燃料電池スタック２３を覆うカバー４０である。このカバー４０は、燃料電池スタック２３を収容するケーシング、ボックスである。カバー４０は、エアがカバー内外に流通することを許す流通部４１を有している。カバー４０の流通部４１にはフィルタ４２が取付けられている。
カバー４０の内表面と外表面の少なくとも一方の表面には、暗所触媒５０が塗布されている。暗所触媒５０は、二価鉄化合物とキレート剤と各種セラミックスを含んでいることが望ましい。セラミックスは燃料電池スタック２３から発する臭い成分を吸着し、二価鉄化合物が吸着した臭い成分を酸化分解し、水や二酸化炭素として空気中に放出する。
また、流通部４１に設けられたフィルタ４２は、暗所触媒５０を含む。その場合、フィルタ４２自体を暗所触媒５０を含有する素材で作製してもよいし、あるいはフィルタ４２は通常のフィルタ素材で作製しておきその表面に暗所触媒５０を塗布してもよい。
【００１９】
本発明の実施例１の作用・効果については、燃料電池システムのユニット（燃料電池スタック２３）をカバー４０で覆い、該カバー４０の表面に暗所触媒５０を塗布したので、燃料電池システムのユニット（燃料電池スタック２３）が臭気を発生しても、その臭気はカバー表面の暗所触媒５０で脱臭・抗菌され、カバー外に出ることが抑制される。
また、カバー４０にエアの流通部４１を設け、この流通部４１に暗所触媒５０を含むフィルタ４２を取付けた場合には、流通部４１を通してエアが流通しても流通部４１を通るときにエア中の臭気が暗所触媒５０で浄化、脱臭または消臭されるので、臭気がカバー外に出ることが抑制される。そして、流通部４１を通してエアが流通することができるので、ユニット（燃料電池スタック２３）が熱を発生しても熱がカバー４０内にこもることが抑制され、ユニットの耐久性、たとえばユニットが燃料電池スタック２３である場合に電解質膜１１の耐久性が、熱によって低下することが防止または抑制される。
【００２０】
本発明の実施例２では、図２に示すように、燃料電池システムが冷媒流路（セル１９の冷媒流路２６、冷媒マニホールド２９、冷媒供給・排出配管３４の少なくとも１つを含む）を有し、該冷媒流路に脱臭・抗菌作用を有する暗所触媒５０が塗布されている。また、暗所触媒５０は、冷媒流路に限らず、反応ガス流路の表面にも塗布されてもよい。
冷媒流路がセル１９の冷媒流路２６である場合は、セパレータ１８の凹溝からなる冷媒流路２６のみに高精度に暗所触媒５０を塗布するために、インクジェット方式により塗布することが望ましい。暗所触媒５０は厚さ５０μｍ程度に塗布する。
暗所触媒５０の成分は、たとえば硫酸第１鉄（ＦｅＳＯ４）、エチレンジアミン四酢酸（ＣｅＨ６Ｏ８Ｎ２−１２Ｈ２Ｏ）、焼きミョウバン（ＫＡＩ（ＳＯ４）−１２Ｈ２Ｏ）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、多機能セラミックスである。
本発明の実施例２のセパレータ１８の冷媒流路２６への暗所触媒５０の塗布構造は、それだけで用いられてもよいし（請求項５）、あるいは本発明の実施例１のカバー４０でユニットを覆ってカバー４０に暗所触媒５０を保持させる構造と併用されてもよい（請求項４）。
【００２１】
本発明の実施例２の作用・効果について説明する。セル１９のセパレータ１８の冷媒流路２６は、燃料電池運転中に徐々に水アカ等により汚れがすすみ、熱伝達率が低下するとともに流路断面が狭くなって、冷却性能が低下する。電解質膜１１や電極１４、１７の温度が上昇し、発電性能や耐久性に悪影響が出る。この対策として光触媒（酸化チタンを含む触媒）等の塗布が提案されたが、セパレータ１８の冷媒流路２６は光が当たらないので、光触媒の働きが十分でない。しかし、本発明では暗所触媒５０が塗布されているため、光がなくても浄化作用を果たし、冷媒流路は初期の状態をほぼ維持し、冷却性能が良好に維持され、燃料電池の耐久性が保たれる。本発明では、多機能セラミックスがその細胞構造と吸着親和力により、臭気を物理的に吸着し、二価鉄化合物（硫酸第１鉄）が、吸着した臭気を分解・酸化し、脱臭または消臭する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１の燃料電池システムの断面図である。
【図２】本発明の実施例２の燃料電池システムの断面図である。
【図３】本発明の燃料電池システムが適用された燃料電池スタックの側面図である。
【図４】本発明の燃料電池システムが適用された燃料電池スタックのセルの正面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  （固体高分子電解質型）燃料電池
１１  電解質膜
１３、１６  拡散層
１４  電極（アノード、燃料極）
１７  電極（カソード、空気極）
１８  セパレータ
１９  セル
２０  ターミナル
２１  インシュレータ
２２  エンドプレート
２３  燃料電池システムの少なくとも１つのユニット（たとえば、燃料電池スタック）
２４  締結部材（テンションプレート）
２５  ボルト
２６  冷媒流路（冷却水流路）
２７  燃料ガス流路
２８  酸化ガス流路
２９  冷媒マニホールド
３０  燃料ガスマニホールド
３１  酸化ガスマニホールド
３２  接着剤
３３  ガスケット
３４  燃料ガス供給・排出配管
３５  酸化ガス供給・排出配管
３６  冷媒供給・排出配管
４０  ユニットを覆う部位（たとえば、カバー）
４１  流通部位
４２  フィルタ
５０  暗所触媒
【図１】
2005332746.tif 000003
【図２】
2005332746.tif 000004
【図３】
2005332746.tif 000005
【図４】
2005332746.tif 000006