(57)【要約】【課題】排水基準を満たす燃料電池発電システムを確保すること。【解決手段】燃料電池１７から排気される空気は排空気側熱交換器１２を介して空気側回収水と排空気に分離され、空気側回収水は回収水タンク１６に貯えられる。排空気は炭酸ガス吸着手段１１１に送られ、炭酸ガス吸着処理を受けた後、脱気装置１１に送られる。燃料処理器１４から排気される燃焼排ガスに含まれる水分は燃焼排ガス側熱交換器１９で凝縮された後、脱気装置１１に送られ、脱気装置１１において、炭酸ガス吸着手段１１１で炭酸ガス吸着処理を受けた排空気と接触し脱気処理された後、回収水タンク１６に送られる。【選択図】図１
2007087624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、前記燃料電池から排気される空気を凝縮し排空気と排空気側回収水に分離する排空気側熱交換器と、燃料処理器と、前記燃料処理器から排気される燃焼ガスを凝縮し燃焼排ガスと燃焼排ガス側回収水に分離する燃焼排ガス側熱交換器と、前記燃焼排ガス側熱交換器から回収された燃焼排ガス側回収水を前記排空気と接触させ脱気処理する脱気装置と、前記脱気装置で脱気処理された燃焼排ガス側回収水及び前記排空気側回収水を貯える回収水タンクと、前記回収水タンクの水を浄化処理する浄水装置と、前記脱気装置の前段に燃料電池から排気される空気に含まれる炭酸ガスを吸収処理する炭酸ガス吸収手段または吸着処理する炭酸ガス吸着手段とを具備することを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
炭酸ガス吸着手段が炭酸ガスの吸着性能を再生するための炭酸ガス吸着性能再生手段を具備することを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
炭酸ガス吸着性能再生手段が加熱器であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
炭酸ガス吸収手段が塩基性酸化物または塩基性水酸化物及びそれらの水溶液若しくはアミン化合物及びその水溶液であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
炭酸ガス吸着手段がゼオライトまたは活性炭若しくはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
炭酸ガス吸収手段の内部または外部に光源を具備することを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項７】
炭酸ガス吸収手段が葉緑素を含む緑色植物であることを特徴とする請求項６記載の燃料電池発電システム。
【請求項８】
光源が少なくとも６４０ｎｍから７００ｎｍの波長域に発光領域を有する光源であることを特徴とする請求項６または７記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電システムは、プロトン導電性機能を有する電解質膜の両側に触媒を担持した一対の電極を配置し作製した電解質膜／電極結合体の両側に、反応ガス通流路を設けたセパレータを配置して燃料電池を構成し、前記燃料電池の一方のセパレータの反応ガス通流路から燃料処理器で製造した水素を、また他方のセパレータの反応ガス通流路から大気中の空気を供給し、電極触媒上での酸化還元反応を利用して発電を行い、また、燃料電池に冷却水を通水し、発電の結果として発生する熱を温水として回収するシステムである。
【０００３】
当該燃料電池発電システムにおいては、電解質膜のプロトン導電性を確保する目的で電解質膜を加湿するため、また、燃料電池からの熱回収に利用する冷却水を確保するため、水が必要になる。かかる水は燃料電池から排気される空気や燃料処理器から排気される燃焼排ガスに含まれる水分を熱交換器を介して回収した回収水を利用していた。回収水はその中に含まれるイオン性物質を除去する為、一旦回収水タンクに貯えた後、主にイオン交換樹脂で構成される浄水装置で浄化処理していた。また、浄水装置の負荷を低減するため、燃焼排ガスから回収した回収水に含まれる炭酸ガスを燃料電池から排気される空気と接触させ脱気処理を行っていた。回収水タンクにおいて余剰になった回収水は回収水タンクに設けたドレイン配管を介して、燃料電池発電システムの外部に排水されていた（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図７は前記特許文献１に記載された、従来の燃料電池発電システムを示す構成図である。図７において、燃料電池７４は燃料処理器７３で燃料を改質して得た水素と空気ブロア７１２から供給される空気を利用して発電し、燃料電池７４を介して設置される冷却水循環経路７１１に冷却水タンク７６から冷却水を循環させ、燃料電池７４を冷却すると同時に熱交換器（図示せず）により燃料電池７４で発生した熱を温水として回収していた。
【０００５】
燃料電池７４から排気される空気に含まれる水分は空気側熱交換器７５により空気側回収水と排空気に分離され、空気側回収水は回収水タンク７２に貯えられていた。また、燃料処理器７３から排気される燃焼排ガスに含まれる水分は燃焼排気ガス側熱交換器７１により凝縮回収され、燃焼ガス側回収水として、一旦燃焼排ガス側回収水タンク７７に貯えられていた。燃焼排ガス側回収水タンク７７に貯えられた燃焼排ガス側回収水は輸送手段で脱気装置７８に送られ、脱気装置７８において、燃料電池からの排空気と接触することで脱気処理された後、回収水タンク７２に貯えられていた。回収水タンク７２に貯えられた回収水は回収水輸送手段７９で浄水装置７１０に送られ浄化された後、冷却水タンク７６に送り込まれていた。回収水タンク７２において余剰になった回収水は回収水タンクに設けたドレイン配管を介して、燃料電池発電システムの外部に排水されていた。
【０００６】
また、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される余剰の回収水を中和する目的で、燃料電池発電システムの内部に中和槽を設け、余剰の回収水を中和槽において水道水等と混合することで一旦中和した後、燃料電池発電システムの外部に排水していた（例えば、特許文献２）。
【０００７】
図８は前記特許文献２に記載された、従来の燃料電池発電システムを示す構成図である。
【０００８】
図８において、燃料電池８４は燃料処理器８３で燃料を改質して得た水素と空気ブロア８１１から供給される空気を利用して発電し、燃料電池８４を介して設置される冷却水循環経路８７に冷却水タンク８６から冷却水を循環させ、燃料電池８４を冷却すると同時に熱交換器（図示せず）により燃料電池８４で発生した熱を温水として回収していた。
【０００９】
燃料電池８４からの排気される空気に含まれる水分は空気側熱交換器８５により凝縮回収し、空気側回収水として回収水タンク８２に貯えられ、また、燃料処理器８３から排気される燃焼排ガス中の水分は燃焼排ガス側熱交換器８８により凝縮回収し、燃焼ガス側回収水として回収水タンク８２に貯えられていた。回収水タンク８２において余剰になった回収水は水道水を貯えた中和槽８１に流れ込み、水道水とし中和した後、燃料電池発電システムの外部に排水していた。
【特許文献１】特開平０５−１２９０２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載される従来の構成では、回収水タンクに貯えられる回収水のＰＨが排水基準（水質汚染防止法；排水基準ＰＨ５．８〜８．６）の範囲を下回り、燃料電池発電システムから余剰の回収水が排水された場合に環境汚染につながるという課題を有していた。
【００１１】
これは以下のように説明できる。脱気装置における脱気処理は燃焼排ガスから回収した燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスが燃料電池から排気される空気に溶解する現象を利用するものであり、かかる溶解量はヘンリーの法則に支配される。図９はヘンリーの法則に従い計算した、大気空気（炭酸ガス濃度３５０ｐｐｍ）と平衡状態にある純水に対する炭酸ガスの溶解度を示す図である。図９には比較の為、炭酸ガス濃度がそれぞれ１８０ｐｐｍ及び９０ｐｐｍの空気と平衡状態にある純水に対する炭酸ガスの溶解度も記載している。図９から大気空気（炭酸ガス濃度３５０ｐｐｍ）を用いて室温付近（約３００Ｋ）で脱気処理すると純水に溶解する炭酸ガス濃度は平衡状態においても約０．５ｍｇ／Ｌが限界であること、及び、純水に対する炭酸ガスの溶解度は炭酸ガス濃度の低い空気と平衡状態にある程、低下することが分かる。また、図１０は各種濃度の炭酸ガスを含む純水のＰＨを示す図である。図１０から大気空気（炭酸ガス濃度３５０ｐｐｍ）と平衡状態にある純水（炭酸ガス濃度約０．５ｍｇ／Ｌ）のＰＨは平衡状態においてもＰＨ５．６〜５．７になることが分かる。このように、大気空気（炭酸ガス濃度３５０ｐｐｍ）を利用して脱気処理した場合、回収水のＰＨは排水基準を下回ることになる。
【００１２】
一方、特許文献２に記載される従来の構成では、回収水はＰＨ７相当の水道水で中和されるため、燃料電池発電システムからの排水は排水基準を満足し、環境汚染につながることはないが、燃料電池発電システムの内部に中和槽を設置する必要があり、燃料電池発電システムのサイズ面で不利になる。また、回収水を中和する為の水道水が必要となるため経済性の観点からも好ましくない。
【００１３】
本発明は、上記した従来構成の燃料電池発電システムが有する課題に鑑みなされたものであり、中和槽を設けることなく、また水道水を利用することなく、回収水のＰＨを向上する手段を提供し、燃料電池発電システムからの排水が排水基準を満たす燃料電池発電システムを実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するため、本発明にかかわる第１の燃料電池発電システムは、燃料電池と、前記燃料電池から排気される空気を凝縮し排空気と排空気側回収水に分離する排空気側熱交換器と、燃料処理器と、前記燃料処理器から排気される燃焼ガスを凝縮し燃焼排ガスと燃焼排ガス側回収水に分離する燃焼排ガス側熱交換器と、前記燃焼排ガス側熱交換器から回収された燃焼排ガス側回収水を前記排空気と接触させ脱気処理する脱気装置と、前記脱気装置で脱気処理された燃焼排ガス側回収水及び前記排空気側回収水を貯える回収水タンクと、前記回収水タンクの水を浄化処理する浄水装置と、前記脱気装置の前段に燃料電池から排気される空気に含まれる炭酸ガスを吸収処理する炭酸ガス吸収手段または吸着処理する炭酸ガス吸着手段を具備することを特徴とする。
【００１５】
本構成によって、脱気装置における脱気効率を向上できる為、回収水のＰＨを向上でき、燃料電池発電システムからの排水を排水基準値にすることができる。これは、脱気装置の前段に設けた炭酸ガス吸収手段または炭酸ガス吸着手段により燃料電池からの排空気に含まれる炭酸ガス濃度を低減でき、炭酸ガス濃度の低い空気で燃焼排ガス側回収水の脱気処理ができるためであり、その結果として、燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスの濃度が低下する為である。
【００１６】
また、本発明にかかわる第２の燃料電池発電システムは、第１の本発明の燃料電池発電システムであって、炭酸ガス吸着手段が炭酸ガスの吸着性能を再生するための炭酸ガス吸着性能再生手段を具備することを特徴とする。
【００１７】
本構成によって、炭酸ガス吸着手段を定期的に取り替えることなく、長期に渡り排水基準を満たす燃料電池発電システムを実現することができる。これは炭酸ガス吸着手段に再生手段を設けることで、炭酸ガス吸着手段の吸着性能を定期的に再生することができ、繰り返し炭酸ガス吸着性能を発揮できるようになる為である。炭酸ガス吸着性能再生手段としては熱、圧力等、吸着した炭酸ガスを脱離する各種手段が利用可能である。
【００１８】
また、本発明にかかわる第３の燃料電池発電システムは、前記した第２の燃料電池発電システムであって、炭酸ガス吸着性能再生手段が加熱器であることを特徴とする。
【００１９】
本構成によって、簡易かつ効率的に炭酸ガス吸着手段の再生を行うことができる。これは、炭酸ガス吸着手段に設けた加熱器によって、炭酸ガス吸着手段を炭酸ガス脱離温度に適切に加熱できるからである。
【００２０】
また、本発明にかかわる第４の燃料電池発電システムは、前記した第1の燃料電池発電システムであって、炭酸ガス吸収手段が塩基性酸化物または塩基性水酸化物及びそれらの水溶液若しくはアミン化合物及びその水溶液であることを特徴とする。
【００２１】
本構成によって、脱気装置における脱気効率を向上できる為、回収水のＰＨを向上でき、燃料電池発電システムからの排水を排水基準値にすることができる。これは、塩基性酸化物または塩基性水酸化物及びそれらの水溶液若しくはアミン化合物及びその水溶液が燃料電池からの排空気に含まれる炭酸ガスを吸収し、炭酸ガス濃度の低い空気で燃焼排ガス側回収水の脱気処理ができるためであり、その結果として、燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスの濃度が低下する為である。
【００２２】
また、本発明にかかわる第５の燃料電池発電システムは、前記した第1〜第３のいずれかの燃料電池発電システムであって、炭酸ガス吸着手段がゼオライトまたは活性炭若しくはこれらの混合物であることを特徴とする。
【００２３】
本構成によって、脱気装置における脱気効率を向上できる為、回収水のＰＨを向上でき、燃料電池発電システムからの排水を排水基準値にすることができる。これは、ゼオライトまたは活性炭が燃料電池からの排空気に含まれる炭酸ガスを吸着し、炭酸ガス濃度の低い空気で燃焼排ガス側回収水の脱気処理ができるためであり、その結果として、燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスの濃度が低下する為である。
【００２４】
また、本発明にかかわる第６の燃料電池発電システムは、第１の燃料電池システムであって、炭酸ガス吸収手段の内部または外部に光源を具備することを特徴とする燃料電池発電システムである。
【００２５】
本構成によって、脱気装置における脱気効率を向上できる為、回収水のＰＨを向上でき、燃料電池発電システムからの排水を排水基準値にすることができる。これは、脱気装置の前段に設けた炭酸ガス吸収手段により燃料電池からの排空気に含まれる炭酸ガス濃度を低減でき、炭酸ガス濃度の低い空気で燃焼排ガス側回収水の脱気処理ができるためであり、その結果として、燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスの濃度が低下する為である。
【００２６】
また、本発明にかかわる第７の燃料電池発電システムは、前記した第６の燃料電池発電システムであって、炭酸ガス吸収手段が葉緑素を含む緑色植物であることを特徴とする。
【００２７】
本構成によって、脱気装置における脱気効率を向上できる為、回収水のＰＨを向上でき、燃料電池発電システムからの排水を排水基準値にすることができる。これは、葉緑素を含む緑色植物が燃料電池からの排空気に含まれる炭酸ガスを吸収し、また光源からの光を受け光合成を行し、排空気中の炭酸ガスを消費するため、排空気中の炭酸ガスの濃度が低下し、炭酸ガス濃度の低い空気で燃焼排ガス回収水の脱気処理ができ、その結果として、燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスの濃度が低下する為である。
【００２８】
また、本発明にかかわる第８の燃料電池発電システムは、前記した第６の燃料電池発電システムまたは第７の燃料電池発電システムであって、光源が少なくとも６４０ｎｍから７００ｎｍの波長域に発光領域を有する光源であることを特徴とする。
【００２９】
本構成によって、緑色植物による光合成をより促進でき、脱気装置における脱気効果を高めることができる。これは、緑色植物による光合成に必要な波長域の光を選択的に緑色植物に照射できるからである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の燃料電池発電システムによれば、脱気処理に利用する空気に含まれる炭酸ガス濃度を低減できる為、脱気装置における脱気効率を向上でき、その結果として、回収水のＰＨが向上し、燃料電池発電システムからの排水が排水基準を満たす燃料電池発電システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムの構成図である。
【００３３】
図１において、燃料電池１７に空気ブロア１３から供給する空気と燃料処理器１４で燃料を改質して得た水素を供給し発電を行う。燃料電池１７から排気される空気は空気側熱交換器１２を介して空気側回収水と排空気に分離され、空気側回収水は回収水タンク１６に貯えられる。一方、排空気は炭酸ガス吸着手段または炭酸ガス吸収手段１１１に送られ、当該排空気中の炭酸ガスが炭酸ガス吸収手段または炭酸ガス吸着手段１１１によって吸収処理または吸着処理された後、脱気装置１１に送られる。燃料処理器１４から排気される燃焼排ガスに含まれる水分は燃焼排ガス側熱交換器１９で凝縮された後、脱気装置１１に送られ、脱気装置１１において炭酸ガス吸収手段または炭酸ガス吸着手段１１１で炭酸ガス吸収処理または炭酸ガス吸着処理された空気と接触し脱気処理された後、回収水タンク１６に送られる。回収水タンク１６に貯えられた回収水は回収水輸送手段１５で浄水装置１１０を介して、浄化された後、冷却水タンク１８に貯えられる。冷却水タンク１８から冷却水送水手段１１３で冷却水循環経路１１２に冷却水が循環され、燃料電池１７が冷却される。
【００３４】
かかる構成によれば、炭酸ガス吸収手段または炭酸ガス吸着手段によって、燃料電池から排気される空気に含まれる炭酸ガスの濃度を低減でき、炭酸ガス濃度の低い空気で燃焼排ガス側回収水の脱気処理ができるため、燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスの濃度が低下し、その結果、燃料電池発電システムからの排水を排水基準値にすることができる。以下、実施例にて本発明の具体的な効果について説明する。
【００３５】
（実施例１の１）
ゼオライト（旭硝子（株）製、商品名ＺＥＯＬＩＴＥ）２００ｍｌをポリプロピレン製の容器に充填し、入口及び出口の開口部を設けて炭酸ガス吸着手段を作製した。図４は本実施例における炭酸ガス吸着手段の構成図である。こうして作製した炭酸ガス吸着手段を上記した実施の形態１に示す燃料電池発電システムに装着し、燃料電池発電システムを製造した。こうして完成した燃料電池発電システムを運転しながら、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される排水のＰＨを測定したところ、ＰＨは６．０であり、排水基準を満たすものであった。
【００３６】
（実施例１の２）
ゼオライト（旭硝子（株）製、商品名ＺＥＯＬＩＴＥ）を活性炭（クラレケミカル（株）製、商品名クラレコール（ブランドＧＡ））に変更した以外は実施例１の１と同一の手順で炭酸ガス吸着手段を作製した。こうして作製した炭酸ガス吸着手段を上記した実施の形態１に示す燃料電池発電システムに装着し、燃料電池発電システムを製造した。こうして完成した燃料電池発電システムを運転しながら、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される排水のＰＨを測定したところ、ＰＨは５．９であり、排水基準を満たすものであった。
【００３７】
（実施例１の３）
炭酸カリウム水溶液（濃度３０重量％）をＳＵＳ製の容器に充填し、入口及び出口の開口部を設けて炭酸ガス吸収手段を作製した。図５は本実施例における炭酸ガス吸収手段の構成図である。こうして作製した炭酸ガス吸収手段を上記した実施の形態１に示す燃料電池発電システムに装着し、燃料電池発電システムを製造した。こうして完成した燃料電池発電システムを運転しながら、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される排水のＰＨを測定したところ、ＰＨは６．０であり、排水基準を満たすものであった。
【００３８】
（実施例１の４）
炭酸カリウム水溶液（濃度３０重量％）をジエタノールアミンに変えた以外は実施例１の３と同一の手順で炭酸ガス吸収手段を作製した。こうして作製した炭酸ガス吸収手段を上記した実施の形態１に示す燃料電池発電システムに装着し、燃料電池発電システムを製造した。こうして完成した燃料電池発電システムを運転しながら、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される排水のＰＨを測定したところ、ＰＨは６．０であり、排水基準を満たすものであった。
【００３９】
（比較例）
炭酸ガス吸収手段及び炭酸ガス吸着手段を装着しないこと以外は変更せずに、実施の形態１に示す燃料電池発電システムを製造した。こうして完成した燃料電池発電システムを運転しながら、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される排水のＰＨを測定したところ、ＰＨは５．４であり、排水基準を満たすものではなかった。
【００４０】
なお、実施例１の３において、炭酸ガス吸収手段として使用する材料は炭酸カリウム水溶液に限定されるものではなく、炭酸カルシウム等の各種塩基性酸化物や水酸化ナトリウム等の各種塩基性水酸化物またはこれらの水溶液であっても同一の効果を発揮することができる。また、実施例１の４において、炭酸ガス吸収手段として使用する材料もジエタノールアミン水溶液に限定されるものではなく、モノエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等の各種アルカノールアミン及びそれらの水溶液が利用可能である。
【００４１】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における燃料電池発電システムの構成図である。
【００４２】
図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図２において、炭酸ガス吸着手段２５には当該炭酸ガス吸着手段の炭酸ガス吸着性能を再生する為の加熱器２１と炭酸ガス排気口２２が設けられ、当該炭酸ガス排気口２２には炭酸ガスの排気を制御する為の炭酸ガス排気用制御弁２３が設けられている。また炭酸ガス吸着手段２５と脱気装置１１との連通経路には排空気の通流を制御する為の排空気通流用制御弁２４が設置される。
【００４３】
図２において、燃料電池１７に、空気ブロア１３から供給する空気と燃料処理器１４で燃料を改質して得た水素を供給し発電を行う。燃料電池１７から排気される空気は空気側熱交換器１２を介して空気側回収水と排空気に分離され、空気側回収水は回収水タンク１６に貯えられる。一方、排空気は炭酸ガス吸着手段２５に送られ、当該排空気に含まれる炭酸ガスが炭酸ガス吸着手段２５によって吸着処理された後、脱気装置１１に送られる。炭酸ガス吸着手段２５は加熱器２１によって定期的に加熱され、吸着した炭酸ガスの脱離処理を行う。炭酸ガス吸着手段２５の脱離処理を行う時には排空気通流用制御弁２４を閉じ、また炭酸ガス排気用制御弁２３を開け、脱離した炭酸ガスを燃料電池発電システムの外部に追い出す。一方、炭酸ガス吸着手段２５の脱離処理を行わない時には炭酸ガス排気用制御弁２３を閉じ、また、排空気通流用制御弁２４を開け、炭酸ガスを吸着した排空気を脱気装置１１に送り込む。燃料処理器１４から排気される燃焼排ガスに含まれる水分は燃焼排ガス側熱交換器１９で凝縮された後、脱気装置１１に送られ、脱気装置１１において炭酸ガス吸着手段２５で炭酸ガス吸着処理された排空気と接触し脱気処理された後、回収水タンク１６に送られる。回収水タンク１６に貯えられた回収水は回収水輸送手段１５で浄水装置１１０を介して、浄化された後、冷却水タンク１８に貯えられる。冷却水タンク１８から冷却水送水手段１１３で冷却水循環経路１１２に冷却水が循環され、燃料電池１７が冷却される。
【００４４】
かかる構成によれば、炭酸ガス吸収手段または炭酸ガス吸着手段によって燃料電池から排気される空気に含まれる炭酸ガスの濃度を低減でき、炭酸ガス濃度の低い空気で燃焼排ガス側回収水の脱気処理ができるため、燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスの濃度が低下し、その結果、燃料電池発電システムからの排水を排水基準値にすることができる。また、加熱器で炭酸ガス吸着手段を定期的に再生することができるため、炭酸ガス吸着手段を取り替えることなく、長期に渡り燃料電池発電システムからの排水を排水基準にすることができる。以下、実施例にて本発明の具体的な効果について説明する。
【００４５】
（実施例２の１）
ゼオライト（旭硝子（株）製、商品名ＺＥＯＬＩＴＥ）２００ｍｌをＳＵＳ製の容器に充填し、入口及び出口の開口部を設けて炭酸ガス吸着手段を作製した。こうして作製した炭酸ガス吸着手段を上記した実施の形態２に示す燃料電池発電システムに装着し、燃料電池発電システムを製造した。こうして完成した燃料電池発電システムを加熱器による炭酸ガス吸着手段の再生処理を加熱温度２００℃の条件で１６８時間毎に行いながら、３０００時間連続して運転し、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される排水のＰＨを測定したところ、ＰＨは６．０であり、排水基準を満たすものであった。
【００４６】
（実施例２の２）
ゼオライト（旭硝子（株）製、商品名ＺＥＯＬＩＴＥ）を活性炭（クラレケミカル（株）製、商品名商品名クラレコール（ブランドＧＡ））に変更した以外は実施例１の１と同一の手順で炭酸ガス吸着手段を作製した。こうして作製した炭酸ガス吸着手段を上記した実施の形態１に示す燃料電池発電システムに装着し、燃料電池発電システムを製造した。こうして完成した燃料電池発電システムを加熱器による炭酸ガス吸着手段の再生処理を加熱温度２００℃の条件で１６８時間毎に行いながら、３０００時間連続して運転し、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される排水のＰＨを測定したところ、ＰＨは５．９であり、排水基準を満たすものであった。
【００４７】
なお、本実施の形態において、炭酸ガス排気用制御弁と排空気通流用制御弁を設けて、炭酸ガス吸着手段の再生時に発生する炭酸ガスを脱気装置に流すことなく、燃料電池発電システムの外部に排気しているが、炭酸ガス排気用制御弁と排空気通流用制御弁を設けずに、燃料電池発電システムが停止している時に炭酸ガス吸着手段を加熱し再生処理を行い、脱離した炭酸ガスを脱気装置を介して燃料電池発電システムの外部に排気してもよい。
【００４８】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における燃料電池発電システムの構成図である。
【００４９】
図３において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図３において、炭酸ガス吸収手段３１は水の中に葉緑素を含む緑色植物を保持した容器と当該容器の内部に設置され葉緑素を含む緑色植物による光合成に利用する光を供給する光源３２で構成される。
【００５０】
図３において、燃料電池１７に、空気ブロア１３から供給する空気と燃料処理器１４で燃料を改質して得た水素を供給し発電を行う。燃料電池１７から排気される空気は空気側熱交換器１２を介して空気側回収水と排空気に分離され、空気側回収水は回収水タンク１６に貯えられる。一方、排空気は炭酸ガス吸着手段１１１に送られ、当該排空気に含まれる炭酸ガスが炭酸ガス吸着手段１１１によって吸着処理された後、脱気装置１１に送られる。燃料処理器１４から排気される燃焼排ガスに含まれる水分は燃焼排ガス側熱交換器１９で凝縮された後、脱気装置１１に送られ、脱気装置１１において炭酸ガス吸収手段３１で炭酸ガス吸収処理された排空気と接触し脱気処理された後、回収水タンク１６に送られる。回収水タンク１６に貯えられた回収水は回収水輸送手段１５で浄水装置１１０を介して、浄化された後、冷却水タンク１８に貯えられる。燃料電池１７には冷却水タンク１８から冷却水送水手段１１３で冷却水循環経路１１２に冷却水が循環され、燃料電池１７が冷却される。
【００５１】
かかる構成によれば、炭酸ガス吸収手段または炭酸ガス吸着手段によって燃料電池から排気される空気に含まれる炭酸ガスの濃度を低減でき、炭酸ガス濃度の低い空気で燃焼排ガス側回収水の脱気処理ができるため、燃焼排ガス側回収水に含まれる炭酸ガスの濃度が低下し、その結果、燃料電池発電システムからの排水を排水基準値にすることができる。以下、実施例にて本発明の具体的な効果について説明する。
【００５２】
（実施例３）
葉緑素を含む緑色植物として水草（オオカナダモ）５ｇを水道水１００ｇに浸し、また光源として赤色ＬＥＤを用いて、入口及び出口の開口部を設けて炭酸ガス吸収手段を作製した。図６は本実施例における炭酸ガス吸収手段の構成図である。こうして作製した炭酸ガス吸収手段を上記した実施の形態３に示す燃料電池発電システムに装着し、燃料電池発電システムを製造した。こうして完成した燃料電池発電システムを運転しながら、回収水タンクから燃料電池発電システムの外部に排水される排水のＰＨを測定したところ、ＰＨは５．９であり、排水基準を満たすものであった。
【００５３】
なお、葉緑素を含む緑色植物は水草（オオカナダモ）に限定されるものではなく、各種緑色植物が利用できる。また、光源も赤色ＬＥＤに限定されるものではないが、炭酸ガス吸収効果を高める為、６４０ｎｍ〜７００ｎｍに発行領域を有する光源を利用するのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明にかかる燃料電池発電システムは、脱気処理に利用する空気に含まれる炭酸ガス濃度を低減でき、脱気装置における脱気効率が増大する為、回収水のＰＨが向上し、排水基準を満たす燃料電池発電システムの構成として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池発電システムの構成図
【図３】本発明の実施の形態３における燃料電池発電システムの構成図
【図４】本発明の実施の形態１における炭酸ガス吸着手段の構成図
【図５】本発明の実施の形態２における炭酸ガス吸収手段の構成図
【図６】本発明の実施の形態３における炭酸ガス吸収手段の構成図
【図７】従来の燃料電池発電システムの構成図
【図８】従来の燃料電池発電システムの構成図
【図９】大気空気と平衡状態にある純水に対する炭酸ガスの溶解度を示す図
【図１０】各種濃度の炭酸ガスを含む純水のＰＨを示す図
【符号の説明】
【００５６】
１１    脱気装置
１２    空気側熱交換器
１３    空気ブロア
１４    燃料処理器
１５    回収水輸送手段
１６    回収水タンク
１７    燃料電池
１８    冷却水タンク
１９    燃焼排ガス側熱交換器
１１０    浄水装置
１１１    炭酸ガス吸収手段または炭酸ガス吸着手段
１１２    冷却水循環経路
１１３    冷却水送水手段
２１    加熱器
２２    炭酸ガス排気口
２３    炭酸ガス排気用制御弁
２４    排空気通流用制御弁
２５    炭酸ガス吸着手段
３１    炭酸ガス吸収手段
３２    光源
７１    燃焼排気側熱交換器
７２    回収水タンク
７３    燃料処理器
７４    燃料電池
７５    空気側熱交換器
７６    冷却水タンク
７７    燃焼排ガス側回収水タンク
７８    脱気装置
７９    回収水輸送手段
７１０    浄水装置
７１１    冷却水循環経路
７１２    空気ブロア
８１    中和槽
８２    回収水タンク
８３    燃料処理器
８４    燃料電池
８５    空気側熱交換器
８６    冷却水タンク
８７    冷却水循環経路
８８    燃焼排ガス側熱交換器
８９    回収水輸送手段
８１０    浄水装置
８１１    空気ブロア
【図１】
2007087624.tif 000003
【図２】
2007087624.tif 000004
【図３】
2007087624.tif 000005
【図４】
2007087624.tif 000006
【図５】
2007087624.tif 000007
【図６】
2007087624.tif 000008
【図７】
2007087624.tif 000009
【図８】
2007087624.tif 000010
【図９】
2007087624.tif 000011
【図１０】
2007087624.tif 000012