(57)【要約】【課題】本発明は、より簡単なシステム構成で長時間の運転が可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の燃料電池システムは、アルカリスタック１２と、酸スタック１３とを備え、アルカリスタック１２および酸スタック１３のアノードには、共通の燃料タンク１１に貯蔵された液体燃料が循環供給され、アルカリスタック１２のカソードに酸スタック１３のカソードからの排気が供給されるように、酸スタック１３のカソードの排気口とアルカリスタック１２のカソードの吸気口が接続されていることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン交換型電解質膜と、前記アニオン交換型電解質膜の両側に配置されたアノード、カソード電極により構成される膜電極接合体を複数枚積層したアルカリスタックと、プロトン交換型電解質膜と、前記プロトン交換型電解質膜の両側に配置されたアノード、カソードにより構成される膜電極接合体を複数枚積層した酸スタックとを備えた燃料電池システムにおいて、
前記アルカリスタックおよび前記酸スタックのアノードには、共通の燃料タンクに貯蔵された液体燃料が循環供給され、
前記アルカリスタックのカソードに前記酸スタックのカソードからの排気が供給されるように、前記酸スタックのカソードの排気口と前記アルカリスタックのカソードの吸気口が接続されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記燃料タンク内または前記酸スタックに液体燃料を供給する燃料供給ラインのいずれかにイオン交換基を除去するイオン除去部を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２において、前記イオン除去部がイオン交換樹脂であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１において、前記酸スタックのカソードの排気口と前記アルカリスタックのカソードの吸気口を接続する配管にイオン交換基を除去するイオン除去部を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１において、前記アルカリスタックのアノードの燃料排出口と前記酸スタックのアノードの燃料供給口が接続され、前記アルカリスタックの排出燃料を前記酸スタックに供給することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５において、前記アルカリスタックの燃料排出口と前記酸スタックの燃料供給口を接続する燃料供給ラインにイオン交換基を除去するイオン除去部を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項５において、前記アルカリスタックの燃料排出口と前記酸スタックの燃料供給口を接続する燃料供給ラインに気液分離器を有し、前記気液分離器で分離された気体成分を前記酸スタックのアノードに供給し、前記気液分離器で分離された液体成分を前記燃料タンクに戻すことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項７において、前記アルカリスタックを所定量の液体燃料及び水がガス化される温度で発電を行うことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
請求項８において、前記アルカリスタックの発電量または前記アルカリスタックに供給する液体燃料の濃度を調整し、前記アルカリスタックの温度を制御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７において、前記燃料タンクまたは前記液体燃料を循環供給するラインの少なくとも一方にイオン交換基を除去するイオン除去部を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項１において、前記燃料タンクから前記アルカリスタックに液体燃料を循環供給するラインと、前記燃料タンクから前記酸スタックに液体燃料を循環供給するラインが分離して設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１１において、前記燃料タンクにイオン交換基を除去するイオン除去部を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項１１において、前記燃料タンクから前記酸スタックに液体燃料を供給する燃料供給ラインにイオン交換基を除去するイオン除去部を有す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、液体燃料を燃料として発電する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の電子技術の進歩によって、情報量が増加し、その増加した情報を、より高速に、より高機能に処理する必要があるため、高出力密度で高エネルギー密度の電源、すなわち、連続駆動時間の長い電源を必要とする。
【０００３】
充電を必要としない小型発電機、即ち、容易に燃料補給ができるマイクロ発電機の必要性が高まっている。こうした背景から、燃料電池の重要性が検討されている。
【０００４】
燃料電池は、少なくとも固体又は液体の電解質及び所望の電気化学反応を誘起する一対の電極であるアノード及びカソードから構成され、その燃料が持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに高効率で変換する発電機である。
【０００５】
こうした燃料電池において、電解質膜に固体高分子電解質膜を用い、水素を燃料とするものは固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）と呼ばれ、メタノールを燃料とするものは直接メタノール形燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）と呼ばれる。中でも、液体燃料を使用するＤＭＦＣは燃料の体積エネルギー密度が高いために小型の可搬型又は携帯型の電源として有効なものとして注目されている。
【０００６】
ここで、現在開発されているＤＭＦＣの発電部である、膜・電極接合体（ＭＥＡ）に使用されている固体高分子電解質膜の多くは、イオン交換基としてスルホン酸基が導入されたプロトン交換型電解質膜であり、酸型といわれるものである。また、プロトン交換型電解質膜を用いた酸型ＤＭＦＣの他に、アミン基に代表されるアニオン交換基を有するアニオン交換型電解質膜を用いたアルカリ形燃料電池（ＡＦＣ）がある。
【０００７】
特許文献１には、酸形ＤＭＦＣとＡＦＣを組み合わせた燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−４９９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プロトン交換型電解質膜を用いた酸型ＤＭＦＣの電池反応は（式１）〜（式３）で表される。
アノード：ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ⇒ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-            …（式１）
カソード：３／２Ｏ2＋６Ｈ+＋６ｅ-⇒３Ｈ2Ｏ                 …（式２）
全    体：ＣＨ3ＯＨ＋３／２Ｏ2⇒ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ             …（式３）
【００１０】
（式１）で示されるように、酸型ＤＭＦＣではアノードでの反応に水を必要とする。このため、酸型ＤＭＦＣでは水カートリッジによりアノードに水を供給する、あるいは、（式２）のカソード反応で生成した水を、熱交換器などを用いて回収し、これをアノードに供給する必要があった。
【００１１】
一方、酸型ＤＭＦＣの他に、アミン基に代表されるアニオン交換基を有するアニオン交換型電解質膜を用いたアルカリ形燃料電池（ＡＦＣ）がある。ＡＦＣの電池反応式は（式４）〜（式６）で表される。
アノード：ＣＨ3ＯＨ＋６ＯＨ-⇒ＣＯ2＋５Ｈ2Ｏ＋６ｅ-        …（式４）
カソード：３／２Ｏ2＋３Ｈ2Ｏ＋６ｅ-⇒６ＯＨ-               …（式５）
全    体：ＣＨ3ＯＨ＋３／２Ｏ2⇒ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ             …（式６）
【００１２】
アニオン交換型電解質膜を用いるＡＦＣでは、酸型ＤＭＦＣとは逆に、（式５）で示されるように、カソードでの反応に水を必要とする。そのため、カソードに供給する酸素を含むガスを、加湿器を用いて加湿する必要があった。また、アノードでは発電により多量に水が生成する（式４）。そのため、ＡＦＣでは運転を継続すると、水の生成によりメタノール濃度が低下する、燃料タンク内の液量が増加し溢れてしまうという問題があった。
【００１３】
以上のように、酸型ＤＭＦＣ、ＡＦＣとも反応に必要となる水の供給源確保、反応により生成する水の処理により、システムの複雑化、大型化、利便性低下などの課題があり、外部からの水供給や水回収機構などの水処理装置のない、シンプルな構成の燃料電池システムが望まれていた。
【００１４】
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、ＡＦＣのアノードで生成された水を酸型ＤＭＦＣのアノードに供給するシステム構成を提案しており、メタノール濃度の低下、燃料タンク内の液量増加を抑制することができる。その一方で、カソードについては、酸型ＤＭＦＣに湿潤していない空気を外部から供給するラインと、ＡＦＣに湿潤した空気を外部から供給するラインを設ける構成となっている。そのため、ＡＦＣへの空気供給ラインには空気を加湿するための加湿器を設ける必要があり、燃料電池システムの簡素化、小型化の観点で不十分であった。
【００１５】
本発明は、より簡単なシステム構成で長時間の運転が可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の燃料電池システムは、アニオン交換型電解質膜と、前記アニオン交換型電解質膜の両側に配置されたアノード、カソード電極により構成される膜電極接合体を複数枚積層したアルカリスタックと、プロトン交換型電解質膜と、前記プロトン交換型電解質膜の両側に配置されたアノード、カソード電極により構成される膜電極接合体を複数枚積層した酸スタックとを備え、前記アルカリスタックおよび前記酸スタックのアノードには、共通の燃料タンクに貯蔵された液体燃料が循環供給され、前記アルカリスタックのカソードに前記酸スタックのカソードからの排気が供給されるように、前記酸スタックのカソードの排気口と前記アルカリスタックのカソードの吸気口が接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって、より簡単なシステム構成で長時間の運転が可能な燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る燃料電池システムの模式図。
【図２】本発明に係る燃料電池システムの模式図。
【図３】本発明に係る燃料電池システムの模式図。
【図４】本発明に係る燃料電池システムの模式図。
【図５】本発明に係る燃料電池システムの模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の燃料電池システムに係る第一の実施形態を説明する。本発明で対象とする燃料電池システムは、アニオン交換型電解質膜と、アニオン交換型電解質膜の両側に配置されたアノード、カソードにより構成される膜電極接合体を複数枚積層したアルカリスタックと、プロトン交換型電解質膜と、プロトン交換型電解質膜の両側に配置されたアノード、カソードにより構成される膜電極接合体を複数枚積層した酸スタックとを備え、アルカリスタックと酸スタックの両方で発電を行うシステムである。本実施形態の燃料電池システムでは、アルカリスタックおよび酸スタックのアノードには、共通の燃料タンクに貯蔵された液体燃料が循環供給されるように構成したことを特徴とする。また、アルカリスタックのカソードに酸スタックのカソードからの排気が供給されるように、酸スタックのカソードの排気口とアルカリスタックのカソードの吸気口が接続された構成としたことを特徴とする。
【００２０】
このようにアルカリスタックおよび酸スタックのアノードに対して、共通の燃料タンクに貯蔵された液体燃料を循環供給することで、アルカリスタックのアノード反応で発生した水を酸スタックのアノード反応に利用することができる。これにより、アルカリスタックから排出される水を回収する水回収機構や、酸スタックのアノードに水を供給するための水供給機構を省略することができる。また、アルカリスタックのカソードに酸スタックのカソードからの排気が供給されるように、酸スタックのカソードの排気口とアルカリスタックのカソードの吸気口を接続することで、酸スタックのカソード反応で発生した水をアルカリスタックのカソード反応に使用することができる。これにより、アルカリスタックのカソードに供給する酸化剤ガスを加湿する必要がなく、従来のアルカリスタックの酸化剤ガス供給機構で必要であった加湿器を省略することができる。このように本実施形態の燃料電池システムでは、簡単なシステム構成でアルカリスタックのアノード反応、酸スタックのカソード反応で発生する水を、酸スタックのアノード反応、アルカリスタックのカソード反応で有効利用することができる。また、酸スタックおよびアルカリスタックの発電反応で生成、消費する水を両者の間で有効利用することで、液体燃料の濃度低下やタンク内の液量増加を緩やかにすることができ、長時間の運転が可能となる。
【００２１】
次に、本発明の燃料電池システムの第二の実施形態を説明する。本発明者らが検討した結果、第一の実施形態の燃料電池システムでは以下の課題を有することが分かった。酸スタックおよびアルカリスタックから排出された液体燃料や、酸スタックで生成された水には電解質膜から溶出したイオン交換基が含まれる。溶出するイオン交換基は酸スタックの場合にはスルホン酸基などのプロトン交換基であり、アルカリスタックの場合には第４級アミン基などのアニオン交換基である。ここで、アルカリスタックのアノードから排出された液体燃料を酸スタックのアノードに供給した場合、アニオン交換型電解質膜から溶出したアニオン交換基が液体燃料に混入した状態で酸スタックのアノードに供給され、酸スタックのプロトン交換型電解質膜のプロトン交換基と液体燃料に含まれるアニオン交換基が結合してしまう。また、酸スタックのカソードで生成した水をアルカリスタックのカソードに供給する場合も、同様にアニオン交換型電解質膜のアニオン交換基に水に含まれるプロトン交換基が結合してしまう。これによって、電解質膜のイオン伝導度の低下により発電性能が劣化する課題がある。なお、酸スタックよりもアルカリスタックの方が液体燃料や生成水へイオン交換基が溶出しやすい傾向にあり、特にアルカリスタックのアノードから排出された液体燃料を酸スタックのアノードに供給する場合に発電性能劣化の問題が大きい。
【００２２】
本実施形態の燃料電池システムでは、第一の実施形態の燃料電池において、燃料タンク内または酸スタックに液体燃料を供給する燃料供給ラインのいずれかにイオン交換基を除去するイオン除去部を設けたことを特徴とする。イオン除去部により液体燃料中のイオン交換基が除去されることで、アニオン交換基とプロトン交換基の結合が抑制され、電解質膜のイオン伝導度の低下を抑制できる。また、上述のようにカソードにおいても同様の課題を有するため、イオン除去部を酸スタックのカソードの排気口とアルカリスタックのカソードの吸気口を接続する配管にも設けることが好ましい。イオン除去部としては、イオン交換基を除去できるものであればよくイオン交換膜などを用いることができる。
【００２３】
本実施形態の燃料電池システムにより、第一の実施形態の燃料電池システムよりも、より長時間の運転が可能となる。
【００２４】
以下、本発明の実施形態について実施例を用いて具体的に説明する。
【００２５】
（実施例１）
本実施例に係る液体燃料を燃料として発電する燃料電池システムとして、メタノールを燃料とする燃料電池を例にして説明する。本実施例に係る燃料電池システムの基本構成の一例を図１に示す。燃料電池システムは発電部であるアニオン交換型電解質膜を用いた単セルを積層したアルカリスタック１２、およびプロトン交換型電解質膜を用いた単セルを積層した酸スタック１３、アルカリスタック１２および酸スタック１３に燃料を供給および未反応の残燃料を回収するための燃料タンク１１、および液体燃料を循環供給させるための燃料ポンプ１５、アルカリスタック１２および酸スタック１３に空気を供給するためのブロア１７、アルカリスタック１２および酸スタック１３より排出された残燃料を回収するための燃料排液回収ライン１６、燃料タンク１１内のメタノール濃度を検出するメタノール濃度センサ２５、燃料タンク１１内の液量をモニタリングするための水位センサ２６、メタノール濃度センサ２５や水位センサ２６をモニタリングし、高濃度メタノールカートリッジ２１から燃料タンク１１へ高濃度メタノールを供給するための高濃度メタノール供給ポンプ２２の運転・停止を制御したり、アルカリスタック１２や酸スタック１３の発電量を制御したりするなどのシステム制御を行うためのモニタ・制御回路２４を有する。
【００２６】
アルカリスタック１２は、イオン伝導基がＯＨ-に代表されるアニオン交換型の固体高分子電解質膜を挟んでアノード極とカソード極が形成された膜電極接合体（ＭＥＡ）と、アノード極とカソード極に液体燃料および酸化剤ガスを供給するセパレータとからなる単セルを複数枚直列に積層したものである。このアルカリスタック１２に燃料であるメタノール水溶液と酸化剤ガスである空気あるいは酸素を供給することにより発電を行う。一方、酸スタック１３は、イオン伝導基がＳＯ42-に代表されるプロトン交換型の固体高分子電解質膜を挟んでアノード極とカソード極が形成された膜電極接合体（ＭＥＡ）と、アノード極とカソード極に液体燃料および酸化剤ガスを供給するセパレータとからなる単セルを複数枚直列に積層したものであり、アルカリスタック１２と同様に、燃料であるメタノール水溶液と酸化剤ガスである空気あるいは酸素を供給することにより発電を行う。
【００２７】
まず、アノード側についてみると（式４）に示したように、ＡＦＣであるアルカリスタック１２では、アノード側でのメタノール酸化反応により水が生成する。そのためアルカリスタック１２単独で長時間運転すると、水の生成によりメタノール濃度が低下する、タンク内の液量が増加し溢れてしまうといった課題が生じる。一方、図１に示したように、アルカリスタック１２のアノード排出液を酸スタック１３のアノードに供給すると、（式１）に示したように、メタノールの酸化反応に水が必要であり、アルカリスタック１２で発電により生成した水を消費して発電する。さらに、（式１）に示したメタノールの酸化反応で生成したプロトンがプロトン交換型電解質膜を通ってカソードに移行する際、プロトンの同伴水として水も一緒にカソード側に移動することでも水を消費する。
【００２８】
次に、カソード側についてみると（式２）に示したように、酸スタック１３ではカソードでの反応により水が生成する。一方、（式５）に示したように、アルカリスタック１２ではカソードでの反応に水が必要となる。そのため、アルカリスタック１２単独で運転する場合には、アルカリスタック１２に供給する酸化剤ガスを加湿器で加湿する必要があった。これに対して、本実施例の燃料電池システムでは図１に示したように、酸スタック１３のカソードの排気口とアルカリスタック１２のカソードの吸気口を接続し、酸スタック１３のカソード反応で生成された水をアルカリスタック１２のカソードに供給されるようにする。これにより、従来必要であった加湿器を省略することが可能となり、システムを簡略化できる。
【００２９】
本実施例の燃料電池システムにおいて、アルカリスタック１２や酸スタック１３のセルの電極面積やスタック枚数を調整することで各スタックの発電量を制御したり、モニタ・制御回路２４を用いて、アルカリスタック１２や酸スタック１３の発電量をそれぞれ制御したりすることで、アルカリスタック１２で発電により生成する水の量と、酸スタック１３で発電およびプロトン同伴水として消費する水の量をバランスさせることで、燃料タンク１１から液体燃料が溢れることなく、長時間燃料電池システムが運転可能となる。具体的には、アルカリスタック１２で生成、消費される水の量と、酸スタック１３で生成、消費される水の量、およびプロトンの同伴水として移動する水の量の関係から、アルカリスタック１２と酸スタック１３の発電量を同じにするか、酸スタック１３の発電量が大きくなるように発電量を制御することが好ましい。
【００３０】
（実施例２）
図２は、図１に示した燃料電池システムのアルカリスタック１２と酸スタック１３間のアノード配管、カソード配管中にイオン除去部であるイオン交換樹脂層２１を導入したシステムについて示したものである。アルカリスタック１２のアノードより排出された液体燃料については、アニオン交換型電解質膜や電極バインダから溶出したアニオン交換基の混入は避けられない。また、酸スタック１３のカソードより排出された排ガスについては、プロトン交換型電解質膜や電極バインダから溶出したプロトン交換基の混入は避けられない。これらが下流のスタックに流入した場合、それぞれの電解質膜や電極バインダで中和反応をおこしスタックの性能が低下してしまう。図２に示したように、イオン交換樹脂２１を導入して溶出した有害物質をトラップするシステム構成とすることで、燃料電池システムの長寿命化が可能となる。
【００３１】
また、図２に示した構成において、さらに燃料排液回収ライン１６または燃料タンク１１にイオン交換樹脂を設ける構成とすれば、酸スタック１３のアノードから排出される排液に含まれるプロトン交換基によるアルカリスタック１２での中和反応を防止することができ、より好ましい。
【００３２】
（実施例３）
図３は、アルカリスタック１２および酸スタック１３より溶出したアニオン交換基やプロトン交換基を除去するイオン交換樹脂層２１を燃料タンク１１内に設置したシステムについて示した図である。本実施例では、アルカリスタック１２のアノード出口と酸スタック１３のアノード入口を直接接続してしまうとアルカリスタック１２で溶出したアニオン交換基が酸スタック１３に混入してしまうため、それぞれ別の燃料ポンプ１５を用いて、燃料タンク１１から各スタックに液体燃料を循環供給するシステム構成となっている。このように液体燃料を循環供給するラインをアルカリスタック１２と酸スタック１３で分離した場合においても燃料タンク１１が共通しているため、アルカリスタック１２のアノードで生成された水は燃料タンクを介して、酸スタック１３のアノードの酸化反応で使用されるため、実施例１、２と同様に燃料タンク１１から液体燃料が溢れることなく、長時間燃料電池システムが運転可能となる。また、燃料タンク１１にイオン交換樹脂層２７を設けることで、実施例２の燃料電池システムと同様にシステムの長寿命化が可能となる。また、本実施例の構成では燃料タンク１１内にイオン交換樹脂層２７を設けるだけで、アルカリスタック１２および酸スタック１３の両方のスタックでイオン交換基による中和反応を抑制できる利点を有する。
【００３３】
（実施例４）
図４は、燃料タンク１１から２つの燃料ポンプ１５を用いて、アルカリスタック１２および酸スタック１３にそれぞれ液体燃料を供給する燃料電池システムについて、イオン交換樹脂層２１を図３に示した燃料タンク内ではなく、それぞれの燃料供給ライン１４内に設置したシステムについて示した図である。本実施例のような構成にすることで、図２および図３に示した燃料電池システムと同様、システムの長寿命化が可能となる。さらに、図３に示したように燃料タンク内にイオン交換樹脂層を設けた場合よりも、それぞれの燃料供給ライン１４内にイオン交換樹脂層を設けた場合の方がイオン交換基の除去効率の向上が望める。
【００３４】
（実施例５）
図５は、本発明に係る燃料電池システムの別の形態の一例である。本燃料電池システムでは、アルカリスタック１２より排出された燃料廃液を、気液分離器２８を用いて気体部と液体部に分離し、気液分離器２８で分離された気体部を下流の酸スタック１３に供給することで、アルカリスタック１２で溶出したアニオン交換基の酸スタック１３への混入を防止することを特徴としている。
【００３５】
本実施例の燃料電池システムは、発電部であるアニオン交換型電解質膜を用いた単セルを積層したアルカリスタック１２、およびプロトン交換型電解質膜を用いた単セルを積層した酸スタック１３、アルカリスタック１２および酸スタック１３に液体燃料を供給および未反応の残燃料を回収するための燃料タンク１１、および液体燃料を循環供給させるための燃料ポンプ１５、アルカリスタック１２から排出された燃料排液を気体部と液体部に分離するための気液分離器２８、気液分離器２８で分離した気体部を酸スタック１３に供給するための燃料排ガス供給ライン２９、気液分離器２８で分離した液体部を燃料タンク１１に戻すための燃料排液回収ライン１６、アルカリスタック１２および酸スタック１３に空気を供給するためのブロア１７、酸スタック１３より排出された残燃料を回収するための燃料排ガス回収ライン３１、アルカリスタック１２の温度を計測するための熱電対３０、燃料タンク１１内のメタノール濃度を検出するメタノール濃度センサ２５、燃料タンク１１内の液量をモニタリングするための水位センサ２６、メタノール濃度センサ２５や水位センサ２６をモニタリングし、高濃度メタノールカートリッジ２１から燃料タンク１１へ高濃度メタノールを供給するための高濃度メタノール供給ポンプ２２の運転・停止を制御したり、アルカリスタック１２や酸スタック１３の発電量を制御したりするなどのシステム制御を行うためのモニタ・制御回路２４を有する。
【００３６】
本実施例の燃料電池システムについては、液体燃料の一部をガス化して酸スタック１３に供給することを特徴としており、熱電対３０を用いてアルカリスタック１２の温度を計測し、酸スタック１３での発電に必要となるメタノールおよび水を、アルカリスタック１２でガス化できるよう、アルカリスタック１２の温度を、モニタ・制御回路２４を用いてコントロールすることを特徴としている。温度をコントロールする方法としては、アルカリスタック１２の発電量を変化させる、供給するメタノール濃度を変化させるなどが考えられる。なお、アルカリスタック１２の温度の計測は熱電対に限定されるものではなく、他の温度センサを用いることができる。
【００３７】
本実施例のような構成においても、各スタックへの有害物質の混入が防止できるので、実施例２〜４に示した燃料電池システムと同様、システムの長寿命化が可能となる。
【００３８】
本実施例の燃料電池システムで使用する液体燃料としては、アルカリスタック１２で必要量の燃料および水をガス化させるために水よりも沸点が低い燃料を用いることが好ましい。このような燃料としては、例えば、メタノール（沸点６４.６℃）の他にエタノール（沸点７８.４℃）、２−プロパノール（沸点８２.４℃）などが挙げられる。
【００３９】
なお、実施例１〜５においては、メタノールを燃料とした直接メタノール形燃料電池を例として説明したが、本発明の内容はエタノールを燃料として用いる直接エタノール形燃料電池といった、他の液体燃料を使用する燃料電池にも適用可能であり、直接メタノール形燃料電池に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、液体燃料を燃料として発電する燃料電池システムに関するものであり、液体燃料を燃料として発電する燃料電池システムや、液体燃料を燃料として発電する燃料電池を電源として搭載した電子機器などに利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１１  燃料タンク
１２  アルカリスタック
１３  酸スタック
１４  燃料供給ライン
１５  燃料ポンプ
１６、３１  燃料排液回収ライン
１７  ブロア
１８  吸気ライン
１９、２０  排気口
２１  高濃度メタノールカートリッジ
２２  高濃度メタノール供給ポンプ
２３  高濃度メタノール供給ライン
２４  モニタ・制御回路
２５  メタノール濃度センサ
２６  水位センサ
２７  イオン交換樹脂層
２８  気液分離器
２９  燃料排ガス供給ライン
３０  熱電対
【図１】
2013211105.tif 000003
【図２】
2013211105.tif 000004
【図３】
2013211105.tif 000005
【図４】
2013211105.tif 000006
【図５】
2013211105.tif 000007