(57)【要約】【課題】燃料電池の分解を伴わずに貴金属を含む電極材料から貴金属を回収する過程において、副次的な有害物質を発生させることなく、貴金属を有効かつ効率的に回収する。【解決手段】ハロゲン化物を含む溶解液を用い、燃料電池材料に電位を与える事で貴金属の溶解を行う燃料電池１からの貴金属回収方法であって、貴金属回収に係わる燃料電池内部および燃料電池に接続した系統を減圧して貴金属回収を行うことを特徴とする。【選択図】図１
2017043792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲン化物を含む溶解液を用い、燃料電池材料に電位を与える事で貴金属の溶解を行う
燃料電池からの貴金属回収方法において、貴金属回収に係わる燃料電池内部および燃料電
池に接続した系統を減圧して貴金属回収を行うことを特徴とする燃料電池からの貴金属回
収方法。
【請求項２】
前記減圧の制御は、前記燃料電池の内部をこの燃料電池に接続された循環ポンプの駆動力
で行うことを特徴とする請求項１記載の燃料電池からの貴金属回収方法。
【請求項３】
前記減圧の制御は、前記燃料電池に接続された冷却器によって前記燃料電池内を流通する
溶解液の温度を制御することで行うことを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池か
らの貴金属回収方法。
【請求項４】
前記減圧の制御は、前記燃料電池の内部および前記系統配管内を流通する前記溶解液を貯
留し前記系統配管に接続される溶解液貯留タンクの水位およびタンクとポンプの高さを変
更する事でポンプの吸い込み圧を利用して行うことを特徴とする請求項１から請求項３の
いずれか１項記載の燃料電池からの貴金属回収方法。
【請求項５】
前記燃料電池は、この燃料電池内に溶解液を循環させる循環ポンプを起動させる前に、燃
料電池加熱器を利用して加熱され、この燃料電池内を昇温させることで内部に存在する気
相をこの燃料電池外に排出させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項
記載の燃料電池からの貴金属回収方法。
【請求項６】
前記燃料電池へ前記溶解液を供給する前に前記燃料電池およびこの燃料電池に接続した系
統を減圧し、減圧状態で前記燃料電池の内部構造物と溶解液を接触させることを特徴とす
る請求項１から請求項５のいずれか１項記載の燃料電池からの貴金属回収方法。
【請求項７】
ハロゲン化物を含む溶解液を用い、燃料電池材料に電位を与える事で貴金属の溶解を行う
燃料電池からの貴金属回収装置において、
貴金属回収に係わる燃料電池に接続され、この燃料電池内に溶解液を循環させるための
系統配管と、
この系統配管に配設され燃料電池内部および燃料電池に接続した系統を減圧させるととも
に前記系統配管内の溶解液を循環させる循環ポンプと、
から成ることを特徴とする燃料電池からの貴金属回収装置。
【請求項８】
前記系統配管にこの系統配管内が所定圧力以下となった場合に開となる背圧弁が配設され
、循環ポンプの吸い込み圧を利用して燃料電池内部および燃料電池に接続した系統を減圧
することを特徴とする請求項７記載の燃料電池からの貴金属回収装置。
【請求項９】
前記系統配管に前記燃料電池内部および燃料電池に接続した系統内を流通する前記溶解液
を冷却する冷却器を接続し、前記溶解液を冷却する事で燃料電池内部および燃料電池に接
続した系統を減圧させることを特徴とする請求項７または８記載の燃料電池からの貴金属
回収装置。
【請求項１０】
前記燃料電池はこの燃料電池内に溶解液を循環させる循環ポンプを起動させる前に燃料電
池内を昇温させることで内部に存在する気相をこの燃料電池外に排出させる燃料電池加熱
器に接続または収容されていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項記
載の燃料電池からの貴金属回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、燃料電池からの貴金属の回収方法および回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素を反応させることで発電時に二酸化炭素を発生させないクリーン
な発電方法である。中でも固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は他の燃料電池に比べ低温
で運転が可能、小型化が容易などのメリットを備えており家庭用分散電源として市販が進
んでいる。また、燃料電池自動車への応用も検討されており、広く普及する可能性が高い
と考えられている。
【０００３】
ＰＥＦＣは電極材料として膜／電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）と
称される電極周辺部材を一体化したものを使用して発電を行うが、ＭＥＡに含まれる触媒
成分として白金などを含む貴金属を使用している。白金などの貴金属は資源量およびコス
トにより燃料電池普及が進む際に大きな障害になると言われている。それらの課題を解決
するため、白金代替材料の探索や白金使用量低減触媒の開発が行われているが、今のとこ
ろ十分な性能や再現性を得られておらず、現状ではＰＥＦＣ用の触媒成分には貴金属の使
用が不可欠である。
【０００４】
ＭＥＡには前述の触媒成分の他にパーフルオロスルホン酸などのフッ素系高分子からなる
電解質膜、カーボンペーパーやカーボンクロスなどから成る拡散層が含まれており、ＭＥ
Ａの構造は触媒成分、電解質膜、拡散層が混在する構造を持つ。このような構造がＭＥＡ
から貴金属の回収時に問題となる場合がある。
【０００５】
例えば、燃料電池触媒材料を含む電極材料を炉で燃焼処理し、焼却残渣から貴金属を回収
する方法が提案されている。しかしながら、焼却を伴う処理を行った場合、フッ素樹脂の
燃焼によりフッ素含有化合物を生成するため周辺環境や炉への悪影響が避けがたい。
【０００６】
フッ化水素の生成を抑制するような工夫も試みられているが、その効果も完全ではなく、
適宜ガス処理装置が必要となることが推察される。
【０００７】
また、燃焼を含まない湿式の回収方法では王水溶解法などを適応することで白金及びその
他貴金属の回収を試みている。しかしながら、フッ素系高分子の撥水性により貴金属と王
水などの溶解液との接触が阻害され、効率的な貴金属の回収が困難となる可能性がある。
【０００８】
さらに、フッ素系高分子を予め取り除いた上での貴金属回収のために様々な工夫がなされ
ているが、それらの工程は貴金属の回収には直接影響しない工程であり作業の複雑化、長
期化が避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２６８４１７１号公報
【特許文献２】特開昭６０−３８６４号公報
【特許文献３】特開２００８−５２７６２８号公報
【特許文献４】特開２０１１−１５７０号公報
【特許文献５】特開２００５−２３５５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の技術は、それぞれ記載した固有の課題に加え、燃料電池からＭＥＡを取り出す必要
があり、燃料電池の分解工程が複雑となっている。
【００１１】
本発明者らはハロゲン化物イオンを含む溶解液に燃料電池筐体内部に含まれる膜／電極接
合体（ＭＥＡ）を浸し、外部電源から任意の電位を加える事で上記問題を解決できる手段
を見いだした。
【００１２】
特に燃料電池を分解せずに貴金属を回収する場合は、分解して回収する場合と異なり燃料
電池筐体内部の構造の影響を大きく受け、分解した際と比較してＭＥＡ内に存在する空気
等の非凝縮性の気体の燃料電池外への移動が困難であり、この気体による燃料電池に存在
する貴金属と内部に導入される溶解液との接触の阻害が生ずる可能性があった。
【００１３】
本発明は、上述した従来の事情を鑑みてなされたものであり、燃料電池の分解を伴わずに
貴金属を含む電極材料から貴金属を溶解して溶解液に回収する過程において、貴金属を有
効かつ効率的に回収することが可能な貴金属回収方法および回収装置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】
【００１４】
本実施形態に係る燃料電池からの貴金属回収方法は、ハロゲン化物を含む溶解液を用い
、燃料電池材料に電位を与える事で貴金属の溶解を行う燃料電池からの貴金属回収方法に
おいて、貴金属回収に係わる燃料電池内部および燃料電池に接続した系統を減圧して貴金
属を溶解して回収を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本実施形態に係る燃料電池からの貴金属回収装置は、ハロゲン化物を含む溶解液
を用い、燃料電池材料に電位を与える事で貴金属の溶解を行う燃料電池からの貴金属回収
装置において、貴金属回収に係わる燃料電池に接続され、この燃料電池内に溶解液を循環
させるための系統配管と、この系統配管に配設され燃料電池内部および燃料電池に接続し
た系統を減圧させるとともに前記系統配管内の溶解液を循環させる循環ポンプと、から成
ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態は、燃料電池内部および燃料電池に接続した系統を減圧して貴金属を
溶解して回収することによって、ＭＥＡ内に存在する空気等の非凝縮性の気体を燃料電池
外へ排出させ、当該気体による燃料電池に存在する貴金属と内部に導入される溶解液との
接触の阻害を軽減させることができ、燃料電池電極材料中の貴金属を、燃料電池の分解を
伴わずに、効率的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係わる燃料電池からの貴金属回収装置の第１実施例を示す概略ブロック図。
【図２】本発明に係わる燃料電池からの貴金属回収装置の第２実施例を示す概略ブロック図。
【図３】本発明に係わる燃料電池からの貴金属回収装置の第３実施例を示す概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、各実施例につ
いて同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１９】
（実施例１）
図１は本発明に係わる燃料電池からの貴金属回収方法を実施するための貴金属回収装置の
第１実施例を示す概略ブロック図である。
【００２０】
貴金属回収装置１０を構成する本系統は、貴金属を回収する燃料電池１に、この燃料電池
１内を通過した溶解液を合流させるための溶解液合流部６、貴金属を溶解させるための溶
解液を循環させる循環ポンプ２、貴金属を溶解させるための溶解液を貯留する溶解液貯留
タンク３、系統内が所定圧力以下となった場合に開となる背圧弁４、燃料電池内に溶解液
を均等に循環させるための溶解液分岐部５が系統配管１１を介して順次接続されている。
【００２１】
そして、系統配管１１の循環ポンプ２と溶解液貯留タンク３との間には溶解液と共に移送
された気体と溶解液を分離するための気液分離器７と気体を排気するための排気部８が配
設されている。
【００２２】
また、燃料電池１には燃料電池に外部から電気を流すためのブスバー２１と外部から所定
電力を与える為の外部電源２２が配設されている。
【００２３】
この実施例１における構成において、燃料電池１から貴金属を溶解液に溶解させて回収す
る際は、循環ポンプ２の動力を利用して系統内を０．１ｋＰａ以下に減圧し、背圧弁４が
開となる圧力となった後、溶解液貯留タンク２より貴金属を溶解させるための溶解液を吸
い上げ、溶解液分岐部５を経て、燃料電池１内部に溶解液を通液させる。
【００２４】
燃料電池１を通過した溶解液は溶解液合流部６を経てポンプ２に至る。このポンプ２前段
もしくは後段に気液分離器７を配置し、溶解液に含まれる気体を排気部８より系統外に排
気する。気液分離器７で分離された溶解液は再度溶解液貯留タンク３へ還流させる。
【００２５】
このように燃料電池１及び系統内を溶解液で満たした後、外部電源２２よりブスバー２１
を経て燃料電池１に電気を供給する事で、燃料電池１から貴金属を溶解させて溶解液に回
収させる貴金属回収作業を行う。
【００２６】
なお、背圧弁４の代わりに溶解液貯留タンク３内の水頭高さおよび／または溶解液貯留タ
ンク３と循環ポンプ２の高低差により生じる揚程により系統内部の圧力を管理しても良い
。
【００２７】
外部電源２２から燃料電池１に印加する電圧を調整し、ハロゲン化物イオンを含む溶解液
に溶解可能な貴金属イオンもしくはハロゲンと貴金属の錯イオンの平衡組成を変化させる
事と貴金属表面に生成する酸化被膜を除去する事で燃料電池材料からの貴金属の溶解を促
進し、効率よく貴金属成分のみを溶解液に抽出することができる。
【００２８】
なお、溶解液に含まれるハロゲン化物イオンは塩化物イオン、ヨウ化物イオン、臭化物イ
オンのいずれかもしくは複数のイオンからなり、そのpHは６以下であることが好ましく、
より好適にはpHは３以下の条件であることが好ましい。また、溶解液に含まれるハロゲン
化物イオン濃度は貴金属の溶解に伴い変化するため、特に規定するものではないが、0.1k
mol/m3以上が望ましく、より好適には1kmol/m3以上であることが好ましい。
【００２９】
燃料電池１及び系統内を減圧させることで、燃料電池１内の気体が排出されやすくなり、
気体の移動を妨げる要因として考えられるＭＥＡに含まれるガス拡散層への気体の付着を
抑制させることができ、気体による燃料電池に存在する貴金属と内部に導入される溶解液
との接触の阻害を軽減させることができるので、燃料電池電極材料中の貴金属を溶解液中
に効率的に回収することができる。
【００３０】
（実施例２）
以下図２を参照して本実施形態の実施例２について説明する。なお、図２は本発明に係わ
る燃料電池からの貴金属回収装置の第２実施例を示す概略ブロック図である。なお、図２
において図１と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。
【００３１】
図２における実施例２において、貴金属回収装置１２を構成する本系統は図１に示した系
統に燃料電池１から排出され溶解液合流部６を経た気体及び液体を含む溶解液を冷却する
冷却器９を追加したものである。
【００３２】
図２において、外部電源２２より燃料電池１に電圧を与えた際、そのエネルギーの一部は
ジュール熱として燃料電池１及びその内部を通過する溶解液を加熱する。このため、溶解
液分岐部５と溶解液合流部６の温度を比較した場合、溶解液合流部６の温度の方が高くな
り、溶解液の密度は小さくなる。そのような溶解液を冷却器９で冷却する事で温度上昇に
より膨張していた溶解液を圧縮し系統内を０．１ｋＰａ以下に制御することができる。
【００３３】
よって、実施例１と同様な効果を得ることができ、さらには溶解液の温度を制御すること
で溶解液の圧力を低減させることによって燃料電池内の気体をより排出することができ、
実施例１と比較してより効率的に燃料電池電極材料中の貴金属を溶解液中に回収すること
ができる。
【００３４】
（実施例３）
以下図３を参照して本実施形態の実施例３について説明する。なお、図３は本発明に係わ
る燃料電池からの貴金属回収装置の第３実施例を示す概略ブロック図である。なお、図３
において図１、図２と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。
【００３５】
図３における実施例３において、貴金属回収装置１３を構成する本系統は図２に示した系
統に燃料電池１を加熱するための加熱器３１を追加したものである。
【００３６】
図３において、貴金属回収装置１３の循環ポンプ２を起動させる前に、燃料電池加熱器３
１を利用して燃料電池１を加熱し、昇温させることで内部に存在する気相および液相を膨
張させる。
【００３７】
膨張した気体は溶解液分岐部５および溶解液合流部６の双方向に流れようとするが、溶解
液分岐部５側は背圧弁４により閉止されており、燃料電池１内で膨張した気体は主に溶解
液合流部６側に流れる。溶解液合流部６側に流れた気体は冷却器９により冷却されること
で燃料電池１及び燃料電池１に接続した系統が減圧され、０．１ｋPa以下に制御される。
【００３８】
よって、実施例１と同様な効果を得ることができ、さらには燃料電池内の温度を上昇させ
ることで溶解液の流動が促進できることによって燃料電池内の気体をより排出することが
でき、実施例１と比較してより効率的に燃料電池電極材料中の貴金属を溶解液中に回収す
ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…燃料電池
２…循環ポンプ
３…溶解液貯留タンク
４…背圧弁
５…溶解液分岐部
６…溶解液合流部
７…気液分離器
８…排気部
９…冷却器
１０，１２，１３…貴金属回収装置
１１…系統配管
２１…ブスバー
２２…外部電源
３１…燃料電池加熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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