(57)【要約】【課題】水素の発生および停止を短時間で容易に制御できるとともに、簡単な構成によりコンパクト化が容易である水素発生装置を提供する。【解決手段】アノード電極、カソード電極、及びこれらの両極に挟まれた固体高分子電解質膜で構成される第１のセル３０１、及び、第２のセル３０２と、第１、第２のセルを挟持し、電気的に閉回路を形成する一対の導電性プレート１０３、１０４を備え、第１のセルのアノード電極２０２、及び、第２のセルのアノード電極２０５に有機物と水からなる液体燃料を供給する手段と、第１のセルのカソード電極２０３に空気または加湿した空気を供給する手段と、第２のセルのカソード電極２０４に有機物と水からなる液体燃料又は水を供給する手段を備え、第２のセルのカソード電極で水素を生成する水素発生装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極、カソード電極、及びこれらの両極に挟まれた固体高分子電解質膜で構成される第１のセルと、
アノード電極、カソード電極、及びこれらの両極に挟まれた固体高分子電解質膜で構成される第２のセルと、
前記第１、第２のセルを挟持し、電気的に閉回路を形成する一対の導電性プレートを備え、
前記第１のセルのアノード電極に有機物と水からなる液体燃料を、導電性プレートを介して供給する手段と、
前記第１のセルのカソード電極に空気または加湿した空気を、導電性プレートを介して供給する手段と、
前記第２のセルのアノード電極に有機物と水からなる液体燃料を、導電性プレートを介して供給する手段と、
前記第２のセルのカソード電極に有機物と水からなる液体燃料又は水を、導電性プレートを介して供給する手段と、を備え、
前記第２のセルのカソード電極で水素を生成することを特徴とする水素発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水素発生装置において、前記一対の導電性プレートのうち、一方の導電性プレートが前記第１のセルのアノード電極および前記第２のセルのカソード電極と直接またはガス拡散層を介して接するように配置され、他方の導電性プレートが前記第１のセルのカソード電極および前記第２のセルのアノード電極と直接またはガス拡散層を介して接するように配置され、閉回路を形成することを特徴とする水素発生装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水素発生装置において、前記第１のセルを構成する固体高分子電解質膜と、前記第２のセルを構成する固体高分子電解質膜とが一体の膜で構成されていることを特徴とする水素発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の水素発生装置において、前記前記第１のセル及び第２のセルを構成する固体高分子電解質膜がＨ+を伝導することを特徴とする水素発生装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の水素発生装置において、前記前記第１のセル及び第２のセルを構成する固体高分子電解質膜がＯＨ-を伝導することを特徴とする水素発生装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の水素発生装置において、前記第２のセルのカソード電極から水素を含む前記液体燃料又は水を排出する排出部と、前記排出部に設けられた気液分離手段を備えることを特徴とする水素発生装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の水素発生装置において、前記液体燃料がメタノール水溶液であることを特徴とする水素発生装置。
【請求項８】
水素発生装置と、前記水素発生装置で生成された水素を燃料として発電する燃料電池とを備える燃料電池システムにおいて、
前記水素発生装置は、
アノード電極、カソード電極、及びこれらの両極に挟まれた固体高分子電解質膜で構成される第１のセルと、
アノード電極、カソード電極、及びこれらの両極に挟まれた固体高分子電解質膜で構成される第２のセルと、
前記第１、第２のセルを挟持し、電気的に閉回路を形成する一対の導電性プレートを備え、
前記第１のセルのアノード電極に有機物と水からなる液体燃料を、導電性プレートを介して供給する手段と、
前記第１のセルのカソード電極に空気または加湿した空気を、導電性プレートを介して供給する手段と、
前記第２のセルのアノード電極に有機物と水からなる液体燃料を、導電性プレートを介して供給する手段と、
前記第２のセルのカソード電極に有機物と水からなる液体燃料又は水を、導電性プレートを介して供給する手段と、を備え、
前記第２のセルのカソード電極で水素を生成することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池システムにおいて、前記一対の導電性プレートのうち、一方の導電性プレートが前記第１のセルのアノード電極および前記第２のセルのカソード電極と直接またはガス拡散層を介して接するように配置され、他方の導電性プレートが前記第１のセルのカソード電極および前記第２のセルのアノード電極と直接またはガス拡散層を介して接するように配置され、閉回路を形成することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池がアルカリ形燃料電池であることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池や水素エンジン等の水素利用機器に水素を供給する水素製造装置に関し、更にはこれを用いた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、地球規模のエネルギー・環境問題に直面し、この問題の克服が求められている。
このような背景の中で燃料電池をはじめとする水素エネルギーを利用したシステムの開発が大きな関心を集めている。将来的には、水素は電気と共に中心的な二次エネルギーとしての役割を担っていくものと期待されているが、その普及にあたっては、水素エネルギー利用システムの開発や、水素製造、輸送、貯蔵等に関係した要素技術開発およびインフラ整備が重要である。水素製造に関して、現在は化石燃料を水蒸気改質して水素を製造する方法が一般的によく知られている。改質による水素製造は、ガス配管網や給油スタンド等既存の設備を利用できる利点があり、普及拡大に向けた開発が数多く行われている。
【０００３】
しかしながら、改質反応は２００℃から３００℃といった高温で起こるため、起動から改質温度まで昇温するために時間がかかることや、適用できる材料が耐熱性を有するものに限定されるといった問題がある。また、改質反応により生成されるガスには、燃料電池の性能を劣化させる一酸化炭素が含まれるため、これを除去するための装置組み込みが必要となる。したがって、改質装置の大型化が避けられない問題もある。
【０００４】
また、１００℃以下の低温で水素製造が可能な技術として、特許文献１や特許文献２に記載されているような電気化学反応を利用した方法がある。
【０００５】
特許文献１によれば、電解質膜の各々の面にアノードとカソードを備えた電解改質セルのアノードへ有機物燃料（２−プロパノール水溶液）を供給し、外部の直流電源を用いて電圧を印加することで有機物燃料を電気化学反応させてカソード側から水素を発生させる例が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２によれば、１００℃以下の温度環境下で燃料を改質し、酸化極に酸化剤の供給不足領域を設けて燃料極から水素を発生させる例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３３９０７１号公報
【特許文献２】特開２００７−８８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、電解改質セルへの電圧印加および停止により、容易に水素発生および停止できることが開示されている。また、始動時には外部電源を用いて電解改質セルへ電圧を印加し、始動後は発生した水素を燃料とした燃料電池セルを用いて電圧を印加する方法が開示されている。しかしながら、水素を用いた燃料電池を用いて電解改質セルから水素を発生させる場合、理論的には電解改質セルから発生した水素を全量用いて燃料電池セルで発電させないと、電解改質セルで同じ量の水素を発生させるための電流が得られない。すなわち電解改質セルで、アノードで(ＣＨ3)2ＣＨＯＨ＋５Ｈ2Ｏ→３ＣＯ2＋１８Ｈ+＋１８ｅ-、カソードで１８Ｈ+＋１８ｅ-→９Ｈ2の反応をさせるための１８個の電子を得るためには、燃料電池セルのアノードで、９Ｈ2→１８Ｈ+＋１８ｅ-、カソードで４.５Ｏ2＋１８Ｈ+＋１８ｅ-→９Ｈ2Ｏの反応が必要となる。したがって、常時水素貯蔵部へ水素を貯蔵していた分のみがシステム外部へ取り出せるエネルギーとなる。システム外へ電気エネルギーを取り出し続けるためには、外部電源により電解改質セルへ電圧を印加し続ける必要があると考えられ、そのための外部からの電力が別途必要となる。
【０００９】
特許文献２には、酸化極側に酸化剤の供給が不足する領域を設けることで水素を発生できることが開示されている。したがって、酸化剤の供給量の制御や酸化剤の供給不足領域の形成に工夫が必要であり、構成がやや煩雑となる。
【００１０】
本発明の目的は、水素の発生および停止を短時間で容易に制御できるとともに、簡単な構成によりコンパクト化が容易である水素発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで発明者らは、水素発生装置への酸化剤ガスの供給および遮断によって、水素の発生および停止を容易に制御できるとともに、簡単な構成によりコンパクト化が容易である水素発生装置について鋭意検討した結果、新規な構成を構築するに至った。
【００１２】
本発明の水素発生装置は、アノード電極、カソード電極、及びこれらの両極に挟まれた固体高分子電解質膜で構成される第１のセルと、アノード電極、カソード電極、及びこれらの両極に挟まれた固体高分子電解質膜で構成される第２のセルと、前記第１、第２のセルを挟持し、電気的に閉回路を形成する一対の導電性プレートを備え、前記第１のセルのアノード電極に有機物と水からなる液体燃料を、導電性プレートを介して供給する手段と、前記第１のセルのカソード電極に空気または加湿した空気を、導電性プレートを介して供給する手段と、前記第２のセルのアノード電極に有機物と水からなる液体燃料を、導電性プレートを介して供給する手段と、前記第２のセルのカソード電極に有機物と水からなる液体燃料又は水を、導電性プレートを介して供給する手段と、を備え、前記第２のセルのカソード電極で水素を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水素発生や停止する制御を簡略化でき、装置自体の構成が単純化された水素発生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の水素発生装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の水素発生装置に設置するセルの構成を示した図である。
【図３】本発明の水素発生装置の一つの形態における反応を示した図である。
【図４】本発明の水素発生装置の別の形態における反応を示した図である。
【図５】本発明の水素発生装置の構成の一例を示した図である。
【図６】本発明の水素発生装置を搭載した燃料電池システムの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明に係る実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１６】
（第一の実施形態）
図１に、本発明の実施形態における水素発生装置１０１の構成の一例を示す。本発明では、少なくとも２つのセルを用いる。２つのセル１０２は、導電性プレート１０３、１０４によって、電気的に接続されて閉回路を構成するように挟持されている。導電性プレート１０３、１０４はそれぞれ流路溝を有しており、ここから有機物と水からなる液体燃料や酸化剤ガスを２つのセル１０２の各々の電極へ供給する。各々の部材は、２つのセル１０２の各々の電極と導電性プレート１０３、１０４が電気的に接続され、かつ漏えいを防止できる圧力で締結する。締結手段は、ネジやバンド等の一般的な方法を用いればよく、特に制限はない。また、図示していないが、２つのセル１０２の電極部外周には、セル両面の電極の短絡の防止および液体の漏洩を防止するためにガスケット等のシール部材を備えることが望ましい。なお、後述するように固体高分子電解質膜の片面の電極側ではシール部材を設けない構成とすることも可能である。
【００１７】
水素発生装置１０１に設置する２つのセル１０２の構成について図２を用いて説明する。２つのセル１０２は、固体高分子電解質膜２０１の一方の面にアノード電極２０２と、カソード電極２０４が設置され、他方の面にアノード電極２０２と対向するカソード電極２０３、カソード電極２０４と対向するアノード電極２０５がそれぞれ設置されて構成されている。図２では、１つの固体高分子電解質膜２０１に対して一対の電極を２組形成して２つのセルを構成しているが、固体高分子電解質膜２０１を分離して２つのセルを構成するようにしてもよい。電極には電気化学反応を促進させるための触媒を含んでおり、触媒材料としては特に制限はないが、白金や白金ルテニウム合金等の貴金属触媒が好ましい。また、電極上にはカーボンの多孔質体からなるガス拡散層を設置することが好ましい。
固体高分子電解質膜２０１は、水素イオンを透過させる電解質膜と水酸化物イオンを透過させる電解質膜のどちらかを選択することができる。また、燃料の種類に応じて、各々の電極と固体高分子電解質膜２０１の材料を変更することも可能であり、材料選択には特に制限はない。
【００１８】
図１に示したように、２つのセル１０２は導電性プレート１０３、１０４によって電気的に接続される。具体的には、一対の導電性プレートのうち、一方の導電性プレート１０３はアノード電極２０２およびカソード電極２０４と直接またはガス拡散層を介して接するように配置される。また、他方の導電性プレート１０４はカソード電極２０３およびアノード電極２０５と直接またはガス拡散層を介して接するように配置される。これにより、２つのセル間で閉回路が形成されている。
【００１９】
本発明で用いる水素発生装置の原理を、有機物としてメタノールを例にして説明する。
図３を用いて、固体高分子電解質膜に水素イオン（Ｈ+）を伝導する膜を用いた場合の水素の発生原理を説明する。図３は、図１の構成図に対応して示している。図３に示す例では、第１のセル３０１のアノード電極２０２に供給部１０５からメタノール水溶液が供給され、カソード電極２０３に供給部１０７から酸化剤ガスが供給される。また、第２のセル３０２のカソード電極２０４に供給部１１１から水等の液体が供給され、アノード電極２０５に供給部１０９からメタノール水溶液が供給される。
【００２０】
第１のセル３０１のアノード電極２０２に供給部１０５からメタノール水溶液が供給されると、メタノール水溶液はアノード電極２０２上で、（式１）に従って酸化される。ここで生じた二酸化炭素は、導電性プレート１０３に設けた流路溝を介してメタノール水溶液中へ溶解またはガスとして排出部１０６より未反応のメタノール水溶液と共に排出される。（式１）の反応で発生した電子は導電性プレート１０３を通って、第２のセル３０２のカソード電極２０４へ移動する。また、（式１）の反応で発生した水素イオンは固体高分子電解質膜２０１を透過してカソード電極２０３へ移動し、供給部１０７からカソード電極２０３に供給された酸化剤ガスおよび後述する第２のセル３０２のアノード電極２０５より導電性プレート１０４を介して移動してきた電子により、カソード電極２０３上で還元される（式２）。未反応の酸化剤ガスおよび生成水は、排出部１０８より排出される。
【００２１】
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-                 ・・・・・  （式１）    ３／２Ｏ2＋６Ｈ+＋６ｅ- → ３Ｈ2Ｏ                      ・・・・・  （式２）  この酸化還元反応により、第１のセル３０１には電位差が発生するため、閉回路を構成している第２のセル３０２へ電流が流れる。一方、第２のセル３０２では、アノード電極２０２からカソード電極２０４へ移動した電子により、第２のセル３０２のカソード電極２０４の平衡を保つようにアノード電極２０５から水素イオンが固体高分子電解質膜２０１を介して移動する。カソード電極２０４では、供給部１１１より酸化剤ガスが混入しないように水等の液体を供給しておくことで、（式３）に従った反応により水素が発生する。発生した水素は、供給部１１１へ供給した液体と共に排出部１１２より排出される。供給部１１１より電極２０４へ供給する物質は、酸化剤が混入しなければ特に制限はなく、使用する液体の種類を減らす観点からメタノール水溶液を供給してもよい。
【００２２】
６Ｈ+＋６ｅ- → ３Ｈ2                                   ・・・・・  （式３）  アノード電極２０５では、供給部１０９より供給されたメタノール水溶液が酸化還元平衡を保つようにアノード電極２０５上で（式１）に従って酸化され、電子は導電性プレート１０４を介して、第１のセルのカソード電極２０３へ移動する。未反応のメタノール水溶液および生成した二酸化炭素は、排出部１１０より外部へ排出される。
【００２３】
他の燃料の場合も、酸化反応が定まれば、同様なメカニズムで反応が進行する。燃料がホルムアルデヒドの場合はアノード電極２０２、２０５とカソード電極２０４の反応はそれぞれ（式４）と（式５）の組み合わせからなり、
ＨＣＨＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋４Ｈ+＋４ｅ-                  ・・・・・  （式４）    ４Ｈ+＋４ｅ- → ２Ｈ2                                   ・・・・・  （式５）ギ酸の場合は、（式６）と（式７）の組み合わせからなる。
【００２４】
ＨＣＯＯＨ → ＣＯ2＋２Ｈ+＋２ｅ-                       ・・・・・  （式６）    ２Ｈ+＋２ｅ- → Ｈ2                                     ・・・・・  （式７）  他に、ジメチルエーテル、ジメトキシエタン、ジオキサンなど、酸化反応後に水素イオンが生じるものは、全て水素イオン伝導体を用いて、同様な反応メカニズムで水素を発生することができる。
【００２５】
次に図４を用いて、固体高分子電解質膜に水酸化イオン（ＯＨ-）を伝導する膜を用いた場合の水素の発生原理について説明する。図４の構成も図１に示した水素発生装置構成と同じであるが、水素発生装置へ供給する一部の物質が異なる。図４に示した構成では、第１のセル３０１のアノード電極２０２に供給部１０５からメタノール水溶液が供給され、カソード電極２０３に供給部１０７から加湿した酸化剤ガスが供給される。また、第２のセル３０２のカソード電極２０４に供給部１１１から水または水を含む液体が供給され、アノード電極２０５に供給部１０９からメタノール水溶液が供給される。供給部１０５よりメタノール水溶液をアノード電極２０２に供給し、供給部１０７より加湿した酸化剤ガスをカソード電極２０３に供給すると、第１のセル３０１は電位差が生じるため、第２のセル３０２を介して次のような反応が生じる。カソード電極２０３上では、第１のセル３０１の電位差によって第２のセル３０２から移動してきた電子を受け取り、供給部１０７より供給された加湿酸化剤ガスと電子により、（式８）に従った還元反応が生じる。排出部１０８からは未反応の加湿酸化剤ガスが排出される。
【００２６】
３／２Ｏ2＋３Ｈ2Ｏ＋６ｅ- → ６ＯＨ-                    ・・・・・  （式８）  （式８）の反応によって生成した水酸化イオンは固体高分子電解質膜２０１を通ってアノード電極２０２上へ移動し、供給部１０５より供給されたメタノールと酸化反応する（式９）。排出部１０６からは、未反応のメタノールおよび生成した二酸化炭素、水が排出される。
【００２７】
ＣＨ3ＯＨ＋６ＯＨ- → ＣＯ2＋６ｅ-＋５Ｈ2Ｏ             ・・・・・  （式９）  また、（式９）の反応によって生成した電子はアノード電極２０２から導電性プレート１０３を通ってカソード電極２０４に移動し、カソード電極２０４上で、供給部１１１から供給された水と（式１０）に従う還元反応により水素を発生する。水素は、排出部１１２より未反応の水と共に装置外へ排出される。水酸化イオンは固体高分子電解質膜２０１を介してアノード電極２０５へ移動し、供給部１０９より供給されたメタノールと（式９）に従って酸化反応する。生成した二酸化炭素と水は、排出部１１０より排出される。
【００２８】
６Ｈ2Ｏ＋６ｅ- → ３Ｈ2＋６ＯＨ-                      ・・・・・  （式１０）  選択する有機物は、固体高分子電解質膜がアニオン伝導型となっても、水素イオンを伝導する酸型と同様に還元反応により水酸化イオンを生成するものであれば特に制限はない。
【００２９】
以上で述べたように、本実施形態の水素発生装置の構成により有機物から水素を発生することができる。また、本実施形態の水素発生装置では、一般的なアルコール型燃料電池の発電温度と同等の温度で水素を発生できるため、室温から室温よりも数十℃高い程度の低温の温度環境で水素を発生させることができる。さらに、水素はセル３０１の電極間に電位差を生じさせることで発生するので、電極２０３へ酸化剤を供給、停止することで水素発生、停止を制御することができる。排出部１１２から排出されるガス成分は水素のみであるので気液分離膜等の気液分離手段を排出部１１２の下流部に設置することで、水素ガスのみを回収することができる。酸化剤は空気を利用すればよく、酸化剤の供給および停止を管理する部品は、開閉弁やシャッターのような一般的な機械部品で酸化剤の供給を遮断できる機能を備えればよく、特に制限はない。
【００３０】
固体高分子電解質膜は、材料をカチオン伝導型とアニオン伝導型を選択することで、酸型とアルカリ型のどちらの系でも水素を発生することができる。セル３０１とセル３０２は、原理上はイオン伝導体が図１のように１枚でなくてもよいが、１枚のイオン伝導体に各電極を設置した方が水素発生装置の組立性と部品点数低減の観点から単純化することができるので好ましい。
【００３１】
第１のセル３０１のカソード電極２０３と第２のセル３０２のアノード電極２０５では供給する物質が、酸化剤ガスと液体燃料で異なるため、カソード電極２０３とアノード電極２０５の間で反応物質が混ざらないようにガスケット等のシール部材で分離する必要がある。一方、第１のセル３０１のアノード電極２０２と第２のセル３０２のカソード電極２０４には同じ液体燃料を供給することが可能である。このようにアノード電極２０２とカソード電極２０４に同じ液体燃料を供給する場合には、アノード電極２０２とカソード電極２０４の間にシール部材を設ける必要はない。また、シール部材を設けずにアノード電極２０２とカソード電極２０４で互いに液体燃料を流通させる場合には、両者の供給部と排出部を１つにすることも可能であり、システムの簡略化を行うことができる。
【００３２】
（第二の実施形態）
本実施形態では、水素発生装置のシステム構成の一例を説明する。  
図５に、本実施形態の水素発生装置のシステム構成の一例を示す。図５に示すように、水素発生装置１０１は、燃料供給部１０５、燃料排出部１０６、酸化剤ガス供給部１０７、酸化剤ガス排出部１０８、燃料供給部１０９、燃料排出部１１０、液体供給部１１１、水素排出部１１２を備える。水素発生装置１０１の基本構成は第一の実施形態で説明したものと同様である。水素発生に使われる燃料は、燃料タンク５０１に充填されている。燃料タンク５０１に貯蔵されているメタノール濃度が所定の濃度よりも低くなった場合には、高濃度燃料タンク５０９から高濃度のメタノール水溶液が供給され、燃料タンク５０１内のメタノール濃度が所定の範囲になるように調整される。高濃度燃料タンク５０９に貯蔵されているメタノールは１００％のメタノールでも良いが、本実施形態では水でメタノール濃度が５０％に希釈したメタノール水溶液を用いた。燃料であるメタノール水溶液は、燃料タンク５０１からそれぞれ燃料供給ポンプ５０２、５０３、５０４を介して、燃料供給部１０５、燃料供給部１０９、液体供給部１１１より水素発生装置１０１内の図示されていないアノード電極２０２、２０５、及びカソード電極２０４へ供給される。弁５０６を開放し、酸化剤供給ポンプ５０５により酸化剤ガスとして大気中の空気を酸化剤ガス供給部１０７からカソード電極２０３へ供給すると、カソード電極２０４から水素が発生し、水素発生部１１２より水素ガスを含む燃料が排出される。水素発生部１１２から排出された水素ガスを含む燃料は、気液分離膜５０８により水素ガスと燃料に分離され、液体燃料成分は燃料タンク５０１へ戻り、水素ガスおよび燃料蒸発成分を水素貯蔵手段５０７へ収納する。反応により生成した二酸化炭素や未反応の燃料は、燃料排出部１０６、燃料排出部１１０より燃料タンク５０１へ戻り、気体である二酸化炭素は、気液分離膜５１１を介して水素発生装置系外へ排出する。
【００３３】
本実施形態では、ポンプ類を用いて燃料を水素発生装置へ供給する構成を例示したが、燃料が自重で水素発生装置内の電極を満たすように構成することで、ポンプ類を使用しない構成にしてもよい。
【００３４】
本実施形態の水素発生装置は、２つのセルを一対の導電性プレートで挟持するような非常に単純な構成であるので、装置のコンパクト化が実現できる。水素発生および停止は、酸化剤ガスを電極へ供給および遮断することで制御できるので、煩雑な制御が不要である。また、本実施形態の水素発生装置では水素および二酸化炭素がそれぞれ別の電極で生成し排出されるため、純度の高い水素を回収することができる。
【００３５】
（第三の実施形態）
本実施形態では、水素発生装置１０１で生成した水素を燃料として発電する燃料電池システムの一例を示す。図６に、本実施形態の水素発生装置１０１を搭載した燃料電池システムの一例を示す。図６において、水素発生装置１０１の基本構成は第一の実施形態で説明したものと同様である。液体燃料を燃料タンク５０１へ供給すると、供給された燃料は自重により水素発生装置１０１へ供給される。燃料電池システムを起動すると、図示されていない空気ブロアが動作し、水素発生装置１０１へ空気を供給する。空気が供給されたことで水素発生装置１０１は水素排出部１１２より燃料電池６０１へ水素ガスを供給し始める。数秒後に燃料電池６０１へ空気供給が開始され、燃料電池システムは発電を開始し、外部へ電力を出力する。
【００３６】
燃料電池はプロトンを伝導する固体高分子膜を用いた燃料電池が知られているが、水酸化イオンを伝導する固体高分子膜を用いたアルカリ型燃料電池にも適用できる。アルカリ型燃料電池は、有機物の燃料を用いると、生成した二酸化炭素が燃料中へ溶解することで炭酸イオンとなり、系内のｐＨを低下する課題があるが、本システムの構成を適用することで有機物燃料を比較的低い温度で改質でき、さらに二酸化炭素を分離した状態で燃料電池へ供給できるので、上述した課題を解決することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０１  水素発生装置
１０２  ２つのセル
１０３、１０４  導電性プレート
１０５、１０９  燃料供給部
１０６、１１０  燃料排出部
１０７  酸化剤ガス供給部
１０８  酸化剤ガス排出部
１１１  液体供給部
１１２  水素排出部
２０１  固体高分子電解質膜
２０２、２０５  アノード電極
２０３、２０４  カソード電極
３０１  第１のセル
３０２  第２のセル
５０１  燃料タンク
５０２、５０３、５０４  燃料供給ポンプ
５０５  酸化剤供給ポンプ
５０６  弁
５０７  水素貯蔵手段
５０８  気液分離膜
５０９  高濃度燃料タンク
５１０  高濃度燃料供給ポンプ
５１１  気液分離膜
６０１  燃料電池
６０２  液体燃料供給口
【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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