(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気供給系における空気流れ方向に燃料電池本体、水素吸蔵合金タンク及び水回収手段が順に配置され、前記燃料電池本体の上流側に前記燃料電池本体の空気極にノズルにより水を液体の状態で供給する手段が設けられた燃料電池システムであって、
前記燃料電池本体、前記水素吸蔵合金タンク及び前記水回収手段は、上から順に配置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】
空気供給系における空気流れ方向に燃料電池本体、水素吸蔵合金タンク及び水回収手段が順に配置され、前記燃料電池本体の上流側に前記燃料電池本体の空気極にノズルにより水を液体の状態で供給する手段が設けられた燃料電池システムであって、
前記水素吸蔵合金へ水素を吸蔵させる際に前記燃料電池本体の発電を停止させると共に前記空気極にノズルより水を液体の状態で供給するにことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
前記水回収手段は前記水素吸蔵合金タンクの直下に設けられる排気ポートと、仕切り板を介して前記排気ポートの下に設けられる吸気ポートとを備え、前記仕切り板を介して前記排気ポートと前記吸気ポートとの間で熱交換がされて前記排気ポートの水蒸気が凝縮されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池システムは燃料電池本体、空気供給系及び燃料供給系から大略構成される。燃料電池本体は電解質膜を空気極と燃料極とで挟持した構成であり（通常は複数のセルを重ねてスタックとする）、この燃料電池本体の空気極に空気供給系から外気（若しくは酸素）を供給し、一方、燃料極に燃料供給系から水素ガスを供給して電解質膜を介して両者を電気化学的に反応させ、もって燃料電池本体に起電力を発生させる。
【０００３】
水素ガスの供給源として水素吸蔵合金の利用が提案されている。例えば特開平７―１９２７４３号公報に記載の燃料電池システムでは、燃料電池本体の冷却水系と水素吸蔵合金の冷却水系とが統合されている。即ち、燃料電池本体の発電反応の熱が当該冷却水系により水素吸蔵合金に運ばれ、水素吸蔵合金から水素を放出させる際の熱源として使用される。よって、燃料電池システムとして熱を有効利用できることとなる。
なお、水素吸蔵合金は使用環境温度や周囲水素分圧で可逆的に水素を放出する。水素吸蔵合金より水素を放出する過程は吸熱反応であり、他方水素を吸蔵する過程は発熱反応である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
燃料電池システムにはより高い効率と、より低い製造コストが求められている。かかる見地から上記従来の燃料電池システムをみたとき、本発明者は冷却水系に改良の余地があることに気が付いた。冷却水系は配管、ポンプ、弁、ラジエータ等の多数の部品からなり、冷却水を循環させること自体も燃料電池本体で発電した電気エネルギーを消費する。
冷却水系の改良策として、本出願人は特願平１０―６７８８５号（整理番号：ＥＱ９７０８３／代理人整理番号：Ｐ００６７０１）において、燃料電池本体の空気極に水を液体の状態で供給し、もってこれを冷却するシステムを提案している（以下、「水直噴システム」と呼ぶ）。これにより冷却水系を燃料電池本体から省略できることを見い出した。
【０００５】
この発明も上記の一連の流れに沿い、水素吸蔵合金タンクの冷却水系を省略することを目的とする。
この発明の他の目的は新規な構成の燃料電池システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の局面は上記課題を解決するためになされたものであり、その構成は次の通りである。
燃料電池本体と、水素吸蔵合金と、前記燃料電池本体から排出されるガスにより前記水素吸蔵合金を加熱する手段と、を備えてなる燃料電池システム。
【０００７】
このように構成された燃料電池システムによれば、燃料電池本体において昇温されている排出ガスにより水素吸蔵合金が加熱されるので、この熱が水素吸蔵合金に吸収されてこれから水素が放出される。このとき、水素を放出させるために十分な熱が排気ガスより水素吸蔵合金に与えられれば、従来のような熱運搬系（燃料電池本体の熱を水素吸蔵合金へ運搬する熱運搬系）を省略できる。よって、当該熱運搬系を運転するエネルギーが不要となるとともに、システムとしても部品点数が削減されて安価に製造出来ることとなる。
水素吸蔵合金から水素を放出するために必要な熱量の全部を排気ガスからまかなえない場合でも、少なくとも従来のような熱運搬系にかかる負担は小さくなる。よって、当該熱運搬系で消費されるエネルギーを低減し、またこれを小型化できる。
【０００８】
上記において、燃料電池本体の構成は特に限定されない。例えば、高分子固体電解質膜を有するＰＥＭ型のものを採用することができる。
水素吸蔵合金もそのタイプは特に限定されない。例えば、Ｔｉ−Ｆｅ系、Ｍｇ系、Ｌａ−Ｎｉ系等を用いることができる。
【０００９】
この発明では燃料電池本体の排気ガスの熱が水素吸蔵合金に与えられるので、水素吸蔵合金のケーシングの表面積をできるだけ大きくすることが好ましい。一の実施例ではケーシングに排出空気を通す貫通孔を複数形成した。また、他の実施例では管状のケーシングを多数準備し、その中に水素吸蔵合金を充填する構成を採った。即ち、かかる構成のケーシング自体が燃料電池本体から排出されるガスにより水素吸蔵合金を加熱する手段となる。
【００１０】
燃料電池本体からの排出ガスとしては、排出空気が好適である。燃料電池本体において主に燃料極側で発熱反応が生じているからである。勿論、排出された水素ガスを利用することもできる。
【００１１】
排出空気により水素吸蔵合金を加熱する場合、水素吸蔵合金の下流側に水分を回収する手段としての凝縮器を設け、排出空気中の水分を回収することが好ましい。燃料電池本体を通過した空気には、少なくとも発電反応に伴う反応水が含まれるので、この反応水を凝縮器で回収して空気を加湿するために再利用する場合がある。この凝縮器において空気は冷却されることとなるが、この発明のように、排出空気が水素吸蔵合金と熱交換して予め冷却されていると、凝縮器にかかる負荷が低減される。
特に、水直噴タイプの燃料電池システムでは、空気供給系に大量の水分が供給されるので、予め排出空気を水素吸蔵合金で冷却することは、水分の回収効率を向上させる見地から好ましいものとなる。
水素吸蔵合金と熱交換して凝縮した水分は水素吸蔵合金タンク自体で独自に回収するか、若しくは凝縮した水分を凝縮器へ送る構成とする。
【００１２】
この発明の第２の局面は、第１の局面と同様の課題を解決するためになされたものであり、その構成は次の通りである。
燃料電池本体と、水素吸蔵合金と、前記燃料電池本体の空気極に供給される水により前記水素吸蔵合金を冷却する手段と、を備えてなる燃料電池システム。
【００１３】
このように構成された燃料電池システムによれば、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させるときに、燃料電池本体の発電を停止するとともに、空気極へ水を供給する。この空気極へ供給された水が、前記水素吸蔵合金にも供給され、同時にこれを冷却する。このため、水素吸蔵させる際の熱が冷却され、水素吸蔵反応が促進される。このとき、水素を吸蔵させるのに十分な冷却量が、供給された水により与えられれば、従来のような熱運搬系（外部水素充電スタンド等からの水素供給と同時に、水素吸蔵合金に供給される冷媒を運搬する熱運搬系）を省略できる。よって、当該熱運搬系を運転するエネルギーが不要になるとともに、システムとしても部品点数が削減されて安価に製造できることとなる。
【００１４】
水素吸蔵合金へ水素を吸蔵させるために必要な冷却量の全部を、供給された水によりまかなえない場合でも、少なくとも従来のような熱運搬系にかかる負担は小さくなる。よって、当該熱運搬系で消費されるエネルギーを低減し、またこれを小型化できる。
【００１５】
排出空気中の水分を効率よく回収するという見地から、本発明の第２の局面では次なる構成を採った。
燃料電池の空気極から排出される空気を通過させる排気ポート、
該排気ポートの下側に配置され、前記燃料電池の空気極へ導入される空気を通過させる吸気ポート、及び
前記排気ポートと前記吸気ポートとを仕切る仕切り部材であって、前記排気ポートの排気と吸気ポートの吸気との間で熱交換を行わせる仕切り部材と、
を備えてなる、燃料電池システム。
【００１６】
このように構成された燃料電池システムによれば、排出空気と吸気空気とが仕切り部材を介して直接熱交換されるので、ここで排出空気が冷却される。排気ポートが上側にあるので、更にこの上に燃料電池本体を配置すれば、水分を含んだ排出空気を直接、即ちできる限り短い経路で排気ポートに導くことができる。なお、燃料電池本体の上側に排気ポートを設けることは現実的でない。水分を含んだ重い空気を重力に逆らって流通させることには余分なエネルギーを必要とするからである。
また、排気ポートの側面に吸気ポートを設けることも考えられるが、そうすると排気ポートと吸気ポートとの接触面積を充分大きく取れない場合が多い。
【００１７】
特に、水直噴タイプの燃料電池システムでは、水が直接空気極に供給される。この水を自重落下により燃料電池本体から排出させるときには、空気の流れも当然に上から下に向かうようになる。そして、燃料電池本体の排気マニホールドはこの水分を受けるために燃料電池本体の直下に配置される。
従って、排気マニホールドを含む排気ポートを燃料電池本体の下側に配置し、この排気ポートと熱交換を行う吸気ポートを当該排気ポートの更に下側に配置することが合理的である。
【００１８】
なお、この明細書で排気ポートとは燃料電池本体から排出される空気を大気に放出するまでの全ての経路を含み、吸気ポートとは大気から燃料電池本体まで空気を導入する全ての経路を含む。
【００１９】
【実施例】
次に、この発明の実施例および参考例について説明する。
図１にこの発明の実施例の燃料電池システム１の構成を示す。図１に示すように、この燃料電池システム１は燃料電池本体２、水素吸蔵合金１１を含む燃料供給系１０、空気供給系４０、水供給系５０及び負荷系７０から大略構成される。
【００２０】
燃料電池本体２は燃料電池の単位ユニットを複数接続したスタックである。この単位ユニットは、図２に示すように、空気極３と燃料極４とで固体高分子電解質５を挟持したものを、更にカーボンブラックのセパレータ６、７で挟持した構成である。この単位ユニットの形状は特に限定されないが、セパレータ６と空気極３との間には空気を流通させる空気流路８が上下方向に形成される。セパレータ７と燃料極４との間には水素ガスを流通させる水素ガス流路９が形成されている。
【００２１】
水素吸蔵合金１１にはＴｉＺｒＣｒＦｅＭｎＣｕを用いた。この水素吸蔵合金１１から水素を放出させるために周知のシステムを用いている。
図示はしていないが、水素を放出させるために、水素吸蔵合金１１及びそのケーシングを加熱するための加熱ヒータが設けられる。
この加熱ヒータは、燃料電池本体２の始動時や作動環境が冷間時の場合において、燃料電池排気空気が十分に暖まっていない場合に、補助的に水素吸蔵合金１１のケーシングを水素放出可能温度まで加熱するために用いられる。加熱後、水素が供給され燃料電池本体が始動し、燃料電池排出空気若しくは燃料電池本体２の温度が充分に暖まったときに、加熱ヒータを停止させる。この他、燃料電池排出空気のみにより、水素を放出するために必要な熱量を賄えない場合は、燃料電池の熱運搬系としての冷却水通路を水素吸蔵合金のケーシングまで延長させて、そこを流通する水（燃料電池本体で昇温された温水）により当該水素吸蔵合金を加熱するようにすることもできる。
【００２２】
また同様に、図示はしていないが、水素吸蔵合金１１に対して水素を外部より補給するための水素補給管が配置される。この水素補給管を介して、外部より水素吸蔵合金１１に対して水素を補給するとともに、燃料電池本体の空気極に供給された水により、この水素吸蔵合金が冷却され、効率良く水素吸蔵反応が行われる。
また、水素吸蔵合金へ水素を吸蔵させるために必要な冷却量の全部を、供給された水により賄えない場合には、水素吸蔵合金１１のケーシングに対して冷却水路を設けるとともに、熱交換器等の冷却補器をさらに追加することも可能である。この場合、通常の場合（燃料電池本体の空気極に供給された水により、水素吸蔵合金を冷却しない場合）に比べ、冷却補器の容量を小さくすることができる。
【００２３】
この実施例では、燃料電池本体２から排出される空気との熱交換を効率良くし、かつ空気流の抵抗を小さくするため水素吸蔵合金のケーシングとして、図３に示すものを採用した。
図３に示すケーシング１２では、上下方向に複数の貫通孔１３が形成されている。これにより、燃料電池本体２から排出された空気はケーシング１２の貫通孔１３を通過するとき燃料電池と熱交換し、これを加熱する。
貫通孔１３の開口形状は図示の矩形に限定されるものではなく、他の多角形、楕円を含む円形等を採用できる。また、空気抵抗が小さく、かつ凝縮した水分が自重で滴下できれば貫通孔を傾斜若しくはスパイラル状とすることもできる。
【００２４】
図４には、他の実施例の水素吸蔵合金のケーシング１５を示す。このケーシング１５は水素吸蔵合金の充填された複数の細管１６がリテーナ１７で支持された構成である。
各細管１６の断面形状は特に限定されない。水素吸蔵合金に熱を奪われて結露した水分を滴下するために、各細管１６は傾斜させることが好ましい。そしてリテーナ１７には各細管１６を伝わってきた水滴を流すための溝を設けることが好ましい。
【００２５】
燃料供給系１０では、水素供給路２０を介して水素吸蔵合金１１から放出された水を燃料本体２の各単位ユニットの水素ガス流路９へ送る。水素供給路２０には、水素調圧弁２１が配設され、水素吸蔵合金１１から放出された水素ガスを調圧している。符号２３は水素供給電磁弁２３であって、水素供給路２０の開閉を制御している。燃料電池本体２へ供給される直前の水素ガス圧は水素元圧センサ２５でモニタされている。
【００２６】
燃料供給系１０において、燃料電池本体２から排出される水素ガスは水素排気路３０を介して大気へ放出される。水素排気路３０には逆止弁３１と電磁弁３３が設けられている。逆止弁３１は水素排気路３０を介して空気が燃料電池本体２の燃料極に進入することを防止する。電磁弁３３は間欠的に駆動されて水素の完全燃焼を図る。
【００２７】
空気供給系４０は大気から空気を燃料電池本体２の空気流路８に供給し、燃料電池本体２から排出された空気を水素吸蔵合金１１及び水凝縮器５１を通過させて排気する。
空気供給路４１にはファン４３が備えられ、大気から空気を空気マニホールド４５へ送る。空気はマニホールド４５から燃料電池本体２の空気流路８へ流入して空気極３へ酸素を供給する。燃料電池本体２から排出された空気は水素吸蔵合金１１と熱交換し、水凝縮器５１で排気空気中の水分が凝縮・回収されて大気へ放出される。
燃料電池本体２から排出される温度は排気温度センサ４７によりモニタされている。
【００２８】
この実施例では、空気マニホールド４５にノズル５５が配設されて、これより吸気中に水が液体の状態で供給される。この水の大部分は液体の状態を維持したまま水凝縮器５１に到達し、そのままタンク５３へ送られて回収される。供給された水の一部は蒸発し、水素吸蔵合金１１及び水凝縮器５１において凝縮されて回収される。なお、排出空気に含まれる水蒸気には燃料電池本体２の発電反応に伴う反応水（生成水）に起因するものもあると考えられる。また導入する空気を加湿するタイプにおいても（特開平７―１７６３１３号公報等参照）、この水凝縮器５１は用いられる。
【００２９】
水供給系５０はタンク５３の水を空気マニホールド内に配設されたノズル５５から空気極３の表面に供給し、この水を水凝縮器５１で回収してタンク５３に戻すという閉じられた系である。勿論、水供給系５０を完全に閉じることは不可能であるので、タンク５３の水位を水位センサ５６でモニタしてこの水位が所定の閾値を超えたら外部より水を補給する。冬季にタンク５３中の水が凍結しないようにタンク５３にはヒータ５７と凍結防止電磁バルブ５８が取り付けられている。
水凝縮器５１とタンク５３を連結する配管には電磁バルブ６０が取り付けられてタンク５３内の水が蒸発するのを防止している。
【００３０】
タンク５３の水はポンプ６１により空気マニホールド内に配設されたノズル５５へ圧送され、ここから空気マニホールド４５内で連続的若しくは間欠的に噴出される。この水は燃料電池本体２の空気極３に供給され、ここにおいて優先的に空気から潜熱を奪うので、空気極３側の電解質膜５からの水分の蒸発が防止される。従って、電解質膜５はその空気極３側で乾燥することなく、生成水により常に均一な湿潤状態を維持する。
また、空気極３の表面に供給された水は空気極３自体からも熱を奪いこれを冷却するので、これにより燃料電池本体２の温度を制御できる。即ち、燃料電池本体２へ特に冷却水系を付加しなくても当該燃料電池本体２を充分に冷却することができる。
なお、排気温度センサ４７で検出された排出空気の温度に対応してポンプ６１の出力を制御し、燃料電池本体２の温度を所望の温度に維持する。
【００３１】
負荷系７０は燃料電池本体２の出力を外部に取り出して、モータ７７等の負荷を駆動させる。この負荷系７０にはスイッチのためのリレー７１と補助出力源となる２次電池７５が設けられ、２次電池７５とリレー７１との間に整流用のダイオード７３が介在されている。
なお、燃料電池本体２自体の出力は電圧センサ７５で常にモニタされている。このモニタ結果に基づき、図示しない制御回路で水素排気電磁弁３３の開閉が制御される。
【００３２】
このように構成された実施例の燃料電池システム１によれば、燃料電池本体２の排出空気が水素吸蔵合金１１へ送られてここで水素吸蔵合金１１を加熱する。また、燃料電池本体２の排出空気に含まれている水分（水蒸気）が、水素吸蔵合金１１へ接触したとき、前記水素吸蔵合金１１内で行われている吸熱反応に対して、水蒸気から水へ凝縮する時の潜熱を与えることにより加熱することができる。よって、排出空気による加熱と水蒸気の凝縮する際の潜熱による加熱とを行い得るよう構成されるので、水素の放出が効率よく行える。
このようにして水素吸蔵合金から水素が放出され、この水素が燃料電池本体２の燃料となる。
従って、従来のように水を熱媒体として燃料電池本体の熱を水素吸蔵合金まで運ぶ熱運搬系を別個に設ける必要がなくなる。つまり、この発明の燃料電池装置によれば、部品点数を少なくできるのでその構成がシンプルとなる。もって、燃料電池装置を低い製造コストで提供できるばかりでなく、その性能及び／又は耐久性が向上する。
【００３３】
図５は、実施例の燃料電池システム１のエネルギー収支を示したものである。図において、左側の矢印で供給された水の状態変化を示し、右側の矢印で空気の状態変化を示す。各矢印において、最上段の数字が流量、２段目の数字が温度（摂氏）を示す。空気を示す矢印において３段目の数字は湿度である。
図５に示したように、エネルギー収支の観点から、燃料電池本体の排出空気の熱量で水素吸蔵合金から十分な量の水素を放出させることが可能である。
【００３４】
比較のため、従来例の燃料電池システムのエネルギー収支を図６に示した。なお、図５と図６において、燃料電池本体２、水素吸蔵合金１１及び水凝縮器５１は同じ定格のものである。図６の符号８０は熱運搬系であり、燃料電池本体２と水素吸蔵合金との間でポンプ８１により水を循環させている。
図５と図６を比較して、実施例の燃料電池システムのシンプルな構成が確認できる。かかるシンプルな構成により、効率の高い燃料電池システムが実現される。
【００３５】
次に、水素吸蔵合金１１に対して、水素を供給する態様について説明する。
水素を供給する際は、基本的に燃料電池の発電操作は行われない。このため、水素供給系１０では、水素供給電磁弁２３を閉じるよう制御され、燃料電池本体２へ水素は供給されない。同様に、空気供給系４０では、空気供給路４１に接続されるファン４３の駆動が停止させられ、燃料電池本体２へ空気（酸素）は供給されない。
また水素吸蔵合金１１に対して、特に図示していないが、外部（水素補給スタンド等のインフラ）より水素を補給させるための水素補給管を設けている。
【００３６】
また、水供給系５０は、タンク５３の水を空気マニホールド内に配設されたノズル５５から、燃料電池本体２の空気極３に供給するとともに、その水は燃料電池本体２から排出され、水素吸蔵合金１１に対して供給される。
この水が、水素吸蔵合金１１が水素補給管を介して外部より水素を補給した場合の水素吸蔵反応に伴う発熱を、十分に冷却する。供給する水の量は、水素吸蔵合金１１内に設けられた図示しない温度センサにより調整されると共に、ノズル５５により間欠的に、若しくは連続的に供給される。
【００３７】
この水補給管を介して、外部より水素吸蔵合金１１に対して水素を補給するとともに、燃料電池本体の空気極に供給された水により、この水素吸蔵合金が冷却され、効率良く水素吸蔵反応が行われる。
また、システム構成上、水素吸蔵合金１１へ水素を吸蔵させるために必要な冷却量の全部を、供給された水により賄えない場合には、水素吸蔵合金１１のケーシングに対して冷却水路を設けると共に、熱交換器等の冷却補器をさらに追加することも勿論可能である。この場合においても、通常の場合（燃料電池本体の空気極に供給された水により、水素吸蔵合金を冷却しない場合）に比べ、冷却補器の容量を小さくできる効果がある。
【００３８】
次に、他の実施例の燃料電池システムについて説明する。なお、前の実施例と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図７にこの実施例の燃料電池システム１００の概略構成を示す。このシステムは空気供給系に特徴がある。
【００３９】
空気マニホールド４５、燃料電池本体２及び水素吸蔵合金１１が上から順に配設される構成は前の実施例と同様である。この実施例では、空気の排気ポート１０１が水素吸蔵合金１１の直下に設けられている。そして、仕切り板１０３を介して排気ポート１０１の下に吸気ポート１０５が設けられている。仕切り板は排気ポート１０１の空気と吸気ポート１０５の空気との間で熱交換がされるよう、熱伝導性のよい材料（ステンレス鋼など）で形成されている。仕切り板１０３は傾斜しており、その最も低い部分が排水口１１０となる。
吸気ポート１０５の空気はファン１０７により、送風路１０８を介して、空気マニホールド４５へ送られる。
水素供給系や負荷系の構成は前の実施例と同様である。
【００４０】
このように構成された燃料電池システムによれば、空気が供給されるとともにノズルより噴射された水分は燃料電池本体２の空気流路８を通過し、空気極３に供給される。ここでこの水分の潜熱により空気極３の湿潤状態を維持するとともに燃料電池本体２を冷却する。この燃料電池本体２で昇温された排出空気は水素吸蔵合金１１に送られこれを加熱する。このとき、排出空気は冷却されて当該排出空気中の水蒸気の一部が凝縮する。この凝縮する際の潜熱により水素吸蔵合金１１を更に加熱する。水素吸蔵合金１１を通過した排出空気は排気ポート１０１に達する。水素吸蔵合金１１を通過した後の排出空気の温度は４７℃であり（図５参照）、大気から導入された吸気ポート１０５内の空気に比べて排気ポート１０１内の空気はその温度が相当高い。よって、仕切り板１０３を介して排気ポート１０１内の空気は吸気ポート１０５内の空気と熱交換され、もって冷却される。このとき、排出空気の水蒸気が凝縮される。即ち、この水蒸気は仕切り板１０３において結露する。そして、傾斜している仕切り板１０３にそって流れて、排水口１１０より水供給系５０に戻される。
なお、ノズル５５より供給された水分のうち気化しなかったもの及び水素吸蔵合金のケーシングにおいて結露したものは自重で排気ポート１０１の仕切り板１０３まで落ちてきて、同様にして排水口１１０から水供給系５０へ戻される。
【００４１】
排気ポート１０３での水の回収が十分でない場合は、排気口１２０の後に汎用的な水凝縮器を取り付け、これで回収した水分を水供給系５０に戻すようにしてもよい。
【００４２】
図８に示すこの発明の参考例の燃料電池システム２００では、当該水凝縮器２０１が取り付けられている。この参考例の燃料電池システム２００では、回収した水分は加湿器２１０より水蒸気の状態で空気供給系に導入される。
なお、図７と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。凝縮器２０１は省略可能である。
この参考例では、排出空気中の水蒸気成分が、水素吸蔵合金１１、仕切り板１０３及び凝縮器２０１で回収される。
【００４３】
図９には他の参考例の燃料電池システム３００を示す。この燃料電池システム３００は図７に示した燃料電池システム１００から水素吸蔵合金１１を省略したものであり、他の要素は同じである。図９において図７と同一の要素には同一の符号を付してある。なお、水素吸蔵合金は燃料電池本体から分離して配置されており（図示しない）、この例では、燃料電池本体からの排出空気は水素吸蔵合金に導かれない。
この燃料電池システムにおいても、排気ポートから排出される空気を凝縮器に導いて、ここで更に水分を回収し水供給系５０に戻すようにすることもできる。
【００４４】
この参考例の燃料電池システム３００によれば、空気が供給されるとともにノズルより噴射された水分は燃料電池本体２の空気流路８を通過し空気極３に供給される。ここでこの水分の潜熱により空気極３の湿潤状態を維持するとともに燃料電池本体２を冷却する。この燃料電池本体２で昇温された排出空気は排気ポート１０１において仕切り板１０３を介して吸気ポート１０５内の空気と熱交換され、もって冷却される。このとき、排出空気の水蒸気が凝縮される。即ち、この水蒸気は仕切り板１０３において結露する。そして、傾斜している仕切り板１０３にそって流れて、排水口１１０より水供給系５０に戻される。なお、ノズル５５より供給された水分のうち気化しなかったものは自重で排気ポート１０１の仕切り板１０３まで落ちてきて、同様にして排水口１１０から水供給系５０へ戻される。
【００４５】
図１０には、この燃料電池システム３００を車輌に取り付けた例が示されている。図において吸気ポート１０５の空気を空気マニホールド４５まで送る送風路１０８は図の奥側に配置されている。
図１０のシステムの排気ポート１０１、仕切り板１０３及び吸気ポート１０５の断面を図１１に示す。また、図１２は同じく空気マニホールド４５の平面図である。図１２において符号３０１が空気の導入口であり、符号３０３が水の導入口である。導入口３０３から導入された水は、空気マニホールド４５の外周に形成された水通路３０５を介して、各ノズル５５から噴出する。
【００４６】
図１３には他の参考例の燃料電池システム４００を示す。この燃料電池システム４００は図８に示した燃料電池システム２００から水素吸蔵合金１１を省略したものであり、他の要素は同じである。図１３において図８と同一の要素には同一の符号を付してある。なお、水素吸蔵合金は燃料電池本体から分離して配置されており（図示しない）、この例では、燃料電池本体からの排出空気は水素吸蔵合金に導かれない。
この参考例の燃料電池システム４００では、排出空気中の水蒸気が仕切り板１０３及び水凝縮器２０１で回収される。
この燃料電池システムにおいても、凝縮器２０１を省略することができる。
【００４７】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００４８】
以下、次の事項を開示する。
（１０）  空気供給系における空気の流れ方向に燃料電池本体、水素吸蔵合金タンク及び水回収手段が順に配置される、ことを特徴とする燃料電池システム。
（１１）  上から順に前記燃料電池本体、水素吸蔵合金タンク、及び水回収手段が配置されている、ことを特徴とする（１０）に記載の燃料電池システム。
（１２）  前記燃料電池本体の空気極に水を液体の状態で供給するする手段が前記燃料電池本体の上側であって空気流れの上流側に更に設けられる、ことを特徴とする（１１）に記載の燃料電池システム。
【００４９】
（２０）  上から順に燃料電池本体、水素吸蔵合金タンク、及び水回収手段が配置されている、ことを特徴とする燃料電池システム。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施例の燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は同じく燃料電池本体の単位ユニットの断面図である。
【図３】図３は同じく水素吸蔵合金のケーシングを示す斜視図である。
【図４】図４は他の態様の水素吸蔵合金のケーシングを示す斜視図である。
【図５】図５は同じく実施例の燃料電池システムのエネルギー収支を示す図である。
【図６】図６は従来例の燃料電池システムのエネルギー収支を示す図である。
【図７】図７は他の実施例の燃料電池システムの概略構成図である。
【図８】  図８は参考例の燃料電池システムの概略構成図である。
【図９】  図９は他の参考例の燃料電池システムの概略構成図である。
【図１０】図１０は図９の燃料電池システムを車輌に取り付けた態様を示す図である。
【図１１】図１１は同じく排気ポート及び吸気ポートを示す断面図である。
【図１２】図１２は空気マニホールドの構成を示す一部切り欠き平面図である。
【図１３】  図１３は他の参考例の燃料電池システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１、１００、２００、３００、４００  燃料電池システム
２  燃料電池本体
３  空気極
４  燃料極
１０  燃料供給系
１１  水素吸蔵合金
１２、１５  水素吸蔵合金のケーシング
４０  空気供給系
５０  水供給系
１０１  排気ポート
１０３  仕切り板
１０５  吸気ポート
【図１】
0004131038.tif 000002
【図２】
0004131038.tif 000003
【図３】
0004131038.tif 000004
【図４】
0004131038.tif 000005
【図５】
0004131038.tif 000006
【図６】
0004131038.tif 000007
【図７】
0004131038.tif 000008
【図８】
0004131038.tif 000009
【図９】
0004131038.tif 000010
【図１０】
0004131038.tif 000011
【図１１】
0004131038.tif 000012
【図１２】
0004131038.tif 000013
【図１３】
0004131038.tif 000014