(57)【要約】【課題】燃料電池発電システムを構成する要素を簡素化し、燃料電池発電システムの小型化を可能にする。【解決手段】燃料電池発電システムは、電解質膜３を挟んで互いに対向するアノードおよびカソードを有する膜電極複合体８と、アノード流路板３０を有する。このアノード流路板３０には、アノードで生成されるガスを疎液性多孔体１０を介して回収するガス回収流路３２と、アノードに液体燃料を供給する燃料供給流路３１が形成されている。さらに、燃料をアノード流路板３０の外側を通ってアノード流路板３０の出口側から入口側に循環させるアノード循環系５４と、アノード循環系５４内を流通する燃料の液量が減少したときに、燃料タンク４５からアノード循環系５４内に、減少した分の燃料が供給されるように構成される燃料供給手段と、を有する。【選択図】図１
2009081023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を挟んで互いに対向するアノードおよびカソードを有する膜電極複合体と、
前記アノードで生成されるガスを回収するガス回収流路および、前記アノードに液体燃料を供給する燃料供給流路を有するアノード流路板と、
前記液体燃料が満たされた状態の前記膜電極複合体に対して前記アノード流路板の外側を通って前記液体燃料を前記アノード流路板の出口側から入口側に強制循環させるアノード循環系と、
前記アノード循環系に供給する前記液体燃料を収納する燃料タンクと、
前記アノード循環系と前記燃料タンクを連結する配管と、
前記配管の前記燃料タンクと前記アノード循環系との間に設けられた圧力損失付与手段と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記アノードに供給される前記液体燃料は、濃度が３Ｍ以下のメタノール水溶液であること、を特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記燃料タンクに貯蔵される前記液体燃料の濃度は、前記アノード循環系内を流通する前記液体燃料の濃度よりも高いこと、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記圧力損失付与手段には開閉バルブまたは逆止弁が配置されて、前記膜電極複合体で発電しているときに、前記燃料タンク側から前記アノード循環系側に向かって前記液体燃料が流通するように構成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
電解質膜を挟んで互いに対向するアノードおよびカソードを有する膜電極複合体と、前記アノードで生成されるガスを回収するガス回収流路および、前記アノードに液体燃料を供給する燃料供給流路を有するアノード流路板と、前記液体燃料が満たされた状態の前記膜電極複合体に対して前記アノード流路板の外側を通って前記液体燃料を前記アノード流路板の出口側から入口側に強制循環させるアノード循環系と、前記アノード循環系に供給する前記液体燃料を収納する燃料タンクと、前記アノード循環系と前記燃料タンクを連結する配管と、前記配管の前記燃料タンクと前記アノード循環系との間に設けられた圧力損失付与手段と、を有する燃料電池発電システムの運転方法において、
前記アノード循環系に前記液体燃料を充填し循環させる燃料充填工程と、
前記燃料充填工程の後に、前記アノード循環系を流通する前記液体燃料を、前記膜電極複合体の前記アノードに供給して発電する発電工程と、
前記発電工程で消費された分の前記液体燃料を、前記燃料タンクからポンプを介さずに前記アノード循環系へ供給する燃料補給工程と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料を直接電極に供給して発電する燃料電池発電システムおよび、その運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコール等の液体燃料を直接発電部に供給する直接型燃料電池は、気化器や改質器等の補器が不要なため、携帯機器の小型電源等への利用が期待されている。このような直接型燃料電池としては、アルコール水溶液を発電部に直接供給してプロトンを取り出すと共に、発電部から排出された水等の排出物を発電部の上流側に配置された混合タンク等に循環させて再利用する循環型燃料電池発電システムが知られている。
【０００３】
直接メタノール供給型燃料電池（ＤＭＦＣ）においては、アノード、カソードおよび膜電極複合体（ＭＥＡ）を備える発電セルを積層したセルスタック（発電部）において、発電が行われている。アノードには、送液ポンプ等を介して水およびメタノールの混合溶液が送られ、式（１）に示す反応が生じ、二酸化炭素が発生する。一方、カソードには送気ポンプ等を介して空気が送られ、式（２）に示す反応が生じ、水が発生する。
【０００４】
ＣＨ3ＯＨ  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＣＯ2  ＋  ６Ｈ+  ＋  ６ｅ−       ・・・（１）
３／２Ｏ2    ＋  ６Ｈ+＋  ６ｅ−  →  ３Ｈ2Ｏ                ・・・（２）
アノードで発生したＣＯ２および水、並びに未反応のメタノールなどを含む混合溶液は、気液二相流となってアノードから排出される。アノードから排出された気液二相流は、アノードの出口側の流路に設けられた気液分離器などにより気体と液体に分離される。分離後の液体は、回収流路を介して混合タンク等へ循環させ、分離後の気体は、大気に放出させている。
【０００５】
式（１）に示すアノード発電反応で消費される燃料、およびアノードからカソードへのクロスオーバー等で消費される燃料は、一般的に、燃料タンクからポンプ等により、アノード循環系へ強制供給されている。この場合、燃料を強制供給するためには、燃料供給用ポンプなどが必要となり、部品点数が多くなるため高コスト化が生じ、さらに小型化が困難になる場合などがある。
【０００６】
直接型燃料電池を小型化する手法としては、例えば特許文献１に開示されているように、アノード電極の拡散層と互いに隣り合った燃料供給用流路と生成ガス排出用流路が存在するセパレータの間に多孔質膜を介在させる手法などが知られている。
【特許文献１】特開２００６−４９１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の例では、アノード発電反応およびクロスオーバー等により消費された分の液体燃料を、その分だけを高精度に強制供給するためには、上述のように、ポンプ等の強制供給手段を必要とすることがある。さらに、燃料供給用ポンプの他に、ポンプ等の動力源、燃料供給のためのセンサ、およびそれを制御する回路などが必要となり、燃料電池発電システムの低コスト化および小型化が困難になる場合がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料電池発電システムを構成する要素を簡素化し、燃料電池発電システムを小型化可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明に係る燃料電池発電システムは、電解質膜を挟んで互いに対向するアノードおよびカソードを有する膜電極複合体と、前記アノードで生成されるガスを回収するガス回収流路および、前記アノードに液体燃料を供給する燃料供給流路を有するアノード流路板と、前記液体燃料が満たされた状態の前記膜電極複合体に対して前記アノード流路板の外側を通って前記液体燃料を前記アノード流路板の出口側から入口側に強制循環させるアノード循環系と、前記アノード循環系に供給する前記液体燃料を収納する燃料タンクと、前記アノード循環系と前記燃料タンクを連結する配管と、前記配管の前記燃料タンクと前記アノード循環系との間に設けられた圧力損失付与手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る燃料電池発電システムの運転方法は、電解質膜を挟んで互いに対向するアノードおよびカソードを有する膜電極複合体と、前記アノードで生成されるガスを回収するガス回収流路および、前記アノードに液体燃料を供給する燃料供給流路を有するアノード流路板と、前記液体燃料が満たされた状態の前記膜電極複合体に対して前記アノード流路板の外側を通って前記液体燃料を前記アノード流路板の出口側から入口側に強制循環させるアノード循環系と、前記アノード循環系に供給する前記液体燃料を収納する燃料タンクと、前記アノード循環系と前記燃料タンクを連結する配管と、前記配管の前記燃料タンクと前記アノード循環系との間に設けられた圧力損失付与手段と、を有する燃料電池発電システムの運転方法において、前記アノード循環系に前記液体燃料を充填し循環させる燃料充填工程と、前記燃料充填工程の後に、前記アノード循環系を流通する前記液体燃料を、前記膜電極複合体の前記アノードに供給して発電する発電工程と、前記発電工程で消費された分の前記液体燃料を、前記燃料タンクからポンプを介さずに前記アノード循環系へ供給する燃料補給工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃料電池発電システムを構成する要素を簡素化し、燃料電池発電システムの小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明について実施形態を説明する。なお、同一部分または類似部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態の構成を示す燃料電池発電システムの概略断面図である。本実施形態に係る燃料電池発電システムは、アノードおよびカソードに挟み込まれるように配置される電解質膜３などを有する膜電極複合体８を具備している。電解質膜３は、プロトン導電性の固体高分子膜等から構成されている。アノードは、電解質膜３の表面に触媒を塗布して形成されたアノード触媒層１と、この外側に形成されたアノードガス拡散層４などにより構成されている。カソードは、電解質膜３のアノード触媒層１が形成された反対側の表面に触媒を塗布して形成されたカソード触媒層２と、この外側に形成されたカソードガス拡散層５などにより構成されている。
【００１４】
この燃料電池発電システムは、さらに、アノードガス拡散層４に接するように配置される疎液性多孔体１０と、この疎液性多孔体１０に接してその外側に配置されたアノード流路板３０と、疎液性多孔体１０および膜電極複合体８などを介してアノード流路板３０に対向するカソード流路板４０などを具備している。また、アノード流路板３０とカソード流路板４０は、ガスケット９を介して膜電極複合体８の周囲をシールしている。
【００１５】
また、この燃料電池発電システムは、例えば高濃度メタノール等の液体燃料が貯蔵される燃料タンク４５と、この燃料を供給する燃料供給配管５１等を具備している。
【００１６】
電解質膜３は、テトラフルオロエチレンとペルフルオロビニルエーテルスルフォン酸とのコポリマー（例えば、ナフィオン（デュポン社の登録商標））が利用可能である。アノード触媒層１には、白金ルテニウム等を利用でき、カソード触媒層２には白金等を利用することが可能である。アノードガス拡散層４およびカソードガス拡散層５には、多孔質のカーボンペーパー等が用いられる。
【００１７】
アノード触媒層１とアノードガス拡散層４との間には、疎液処理した、サブミクロンの孔径からなる数十ミクロン厚みのカーボン製のアノードマイクロポーラス層６が配置されていてもよい。カソード触媒層２とカソードガス拡散層５との間には、サブミクロンの孔径からなる数十ミクロン厚みのカーボン製のカソードマイクロポーラス層７が配置されていてもよい。
【００１８】
疎液性多孔体１０は、アノードガス拡散層４に接する面とアノード流路板３０に接する面を有している。すなわち、アノードガス拡散層４とアノード流路板３０の間に挟まれるように配置されている。疎液性多孔体１０のアノード流路板３０に接する面側の少なくとも一部が、疎液処理された平均孔径が約１マイクロメートル以下である導電性を有する材料であることが望ましい。
【００１９】
液体燃料としてメタノール水溶液を用いる場合、メタノールは表面張力が小さいため、高濃度のメタノールは四フッ化エチレン樹脂（例えばテフロン（デュポン社の登録商標））で疎液処理した平均孔径がサブマイクロメートルの緻密多孔体へも容易に浸透する。四フッ化エチレン樹脂等で疎液処理した平均孔径が約１マイクロメートルより小さいカーボン材の緻密多孔体には、濃度が３Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）以下のメタノール水溶液は浸透しなかった。
【００２０】
疎液性多孔体１０には、疎液処理されたカーボン繊維よりなる孔径が数マイクロメートルの細孔を有するカーボンペーパー、燒結金属を疎液処理した材料や、電気伝導性を有する孔径が数マイクロメートル以下の多孔体で疎液性を有する材料を用いることができる。その場合には、少なくともアノード流路板３０に接する面には、疎液処理された平均孔径が約１マイクロメートルより小さい緻密多孔体層であることが望ましい。
【００２１】
アノード流路板３０は、液体燃料を流通させる燃料供給流路３１とガス回収流路３２を有している。燃料供給流路３１は、例えば液体燃料用サーペンタイン流路３１ａと、燃料供給部３１ｂから構成されている。液体燃料用サーペンタイン流路部３１ａは、液体燃料を少なくとも１本の流路で上流側から下流側に向かって蛇行させて流すように形成された流路である。一方、燃料供給部３１ｂは、液体燃料用サーペンタイン流路部３１ａから分岐されアノードガス拡散層４側へ、液体燃料用サーペンタイン流路部３１ａを流通する燃料の一部をアノードガス拡散層４へ供給するように形成されている。
【００２２】
ガス回収流路３２は、例えば、ガス用流路３２ａと、ガス回収部３２ｂから構成されている。ガス回収部３２ｂは、アノードガス拡散層４中のＣＯ２等の気体を回収するように形成されている。
【００２３】
燃料タンク４５から液体燃料を供給する燃料供給配管５１は、順に、開閉バルブ４９、および循環用ポンプ４８が設けられて、液体燃料用サーペンタイン流路部３１ａの入口側に接続される。さらに燃料供給配管５１は液体燃料用サーペンタイン流路部３１ａの出口側から、背圧弁５０等を経て開閉バルブ４９の下流側で循環用ポンプ４８の上流側に再び合流する。すなわち、開閉バルブ４９より下流側において、循環経路を形成している。本実施形態では、この循環経路をアノード循環系５４と定義している。また、上述の合流する部位をアノード循環系入口部５５と定義する。
【００２４】
カソード流路板４０は、カソード触媒層２に空気を送給するための吸気供給孔４１を有している。なお、カソードガス拡散層５とカソード流路板４０との間には、カソード触媒層２が乾燥することを防止するための保湿機能を有する多孔体２０を備えていてもよい。
【００２５】
この例では、カソード流路板４０に吸気供給孔４１があることによって、ブリージング（自然吸気方式）により空気を膜電極複合体８に供給することが可能である。
【００２６】
なお、本実施形態の説明で用いる疎液性とは、メタノール水溶液を多孔体等に浸透しない、あるいは浸透しにくいという意味で用いている。
【００２７】
続いて、液体燃料等の流れについて説明する。本実施形態では、液体燃料として、高濃度メタノールを使用している。燃料タンク４５に貯蔵される液体燃料は、アノード循環系５４に供給される。すなわち、液体燃料は、燃料供給配管５１を流通し、燃料供給配管５１に配置される開閉バルブ４９を介して、アノード循環系入口部５５を流通して、アノード循環系５４に供給される。アノード循環系５４に供給された液体燃料は、循環用ポンプ４８を介して、アノード流路板３０に設けられた燃料供給流路３１の液体燃料用サーペンタイン流路３１ａの入口側に供給される。
【００２８】
液体燃料用サーペンタイン流路部３１ａに供給された液体燃料の一部は、例えば、メタノールおよび水蒸気として、疎液処理された疎液性多孔体１０を介して、アノードガス拡散層４側へ供給される。アノードガス拡散層４を流通する液体燃料は、アノード触媒層１に供給されて発電等に使用される。これ以外の液体燃料は、液体燃料用サーペンタイン流路３１ａの出口側に接続される燃料供給配管５１に流通される。液体燃料用サーペンタイン流路３１ａの出口側から燃料供給配管５１に供給される液体燃料は、背圧弁５０を介して、アノード循環系入口部５５に供給され、再び液体燃料用サーペンタイン流路３１ａの入口側に供給される。
【００２９】
一方、発電中に式（１）の反応等により発生するＣＯ２は、燃料供給流路３１を流通することなく、ガス回収部３２ｂを流通して、ガス用流路部３２ａを流通し、ＣＯ２排気部５２から燃料電池発電システムの外部へ排気される。ガスの体積は液体の体積よりも大きくなる。したがって、アノード流路板３０に形成される液体燃料用サーペンタイン流路部３１ａおよび燃料供給部３１ｂへの、ＣＯ２が流入を防止することができ、燃料供給流路３１を流れる流体体積増大、圧力損失増大を抑制することが可能となる。
【００３０】
式（１）に示すアノード発電反応によりＣＯ２が生成し、このＣＯ２は、アノードガス拡散層４を介して疎液性多孔体１０中を流通する。このときＣＯ２は、アノード流路板３０と疎液性多孔体１０との界面において、ガス回収部３２ｂを優先的に流通する。つまり、疎液性多孔体１０内のＣＯ２は、疎液性多孔体１０が疎液特性を有しているために、液体燃料が満たされる燃料供給部３１ｂ内に気泡を形成し侵入することよりも、液体燃料が満たされていないガス回収部３２ｂのほうへ流通しやすい。
【００３１】
この結果、アノード流路板３０の燃料供給流路３１の出口側を流通する液体燃料中に気体が混入することを防止できるため、気液二相流の形成が抑制される。よって、体積膨張による流速の高速化やメニスカス形成による流体の圧力損失増大を抑制することが可能となる。したがって、アノード（燃料供給流路３１）の圧力損失を大幅に小さくすることが可能となる。
【００３２】
なお、アノードガス拡散層４における単位面積当たりのＣＯ２透過流量は少ないため、ＣＯ２が疎液性多孔体１０を通過する場合の圧力損失は小さい。また、膜電極複合体８を任意の方向に傾けた場合においても、疎液性多孔体１０が配置されているために、ＣＯ２と未反応の燃料を容易に気液分離することが可能である。
【００３３】
燃料供給流路３１の出口側に排出された未利用の液体燃料は、燃料供給流路３１の入口に循環される。式（１）に示すアノード発電反応で消費されるメタノールおよび水と、アノード側からカソード側へクロスオーバーするメタノールおよび水は、その液体体積分だけアノード循環系５４の流体体積が減少する。高濃度メタノール水溶液が貯蔵される燃料タンク４５とアノード循環系５４は液体で満たされた燃料供給配管５１で連通しているため、アノード循環系５４の流体体積減少量分だけ、燃料タンク４５からアノード循環系５４へ燃料タンク４５に収納された燃料が供給される。
【００３４】
このことにより、燃料供給流路３１を循環する液体燃料は濃度が３Ｍ以下の低濃度メタノール水溶液となる。３Ｍ以下の低濃度メタノールは、疎液性多孔体１０には浸透しにくいため、燃料供給流路３１から疎液性多孔体１０を介してガス回収流路３２内へ流出することを防止できる。
【００３５】
したがって、別体として気液分離器等を配置することなく気液分離を行うことが可能となり、燃料電池発電システムをより小型化することが可能となる。
【００３６】
また、上述のように液体燃料が循環経路を流通することにより、燃料タンク４５には高濃度燃料を収納することができる。
【００３７】
アノード循環系５４は、液体で満たされた系であって、開閉バルブ４９を開いた状態にしておくことにより、燃料タンク４５と連通されるように構成されている。すなわち、式（１）に示すアノード発電反応によるメタノールおよび水の消費、またはアノード側からカソード側へクロスオーバーによるメタノールおよび水の減少によって、アノード循環系５４内の液量が減少すると、燃料タンク４５からアノード循環系５４内に液体燃料を吸引する効果が生じる。
【００３８】
燃料タンク４５に収納されるメタノールの濃度は、式（１）に示すアノード発電反応で消費されるメタノールおよび水の量と、アノード側からカソード側へクロスオーバーするメタノールおよび水の量から決定される濃度にほぼ等しくしている。しかし、アノード側からカソード側へクロスオーバーするメタノールおよび水の量は、発電条件や、膜電極複合体８の特性、例えば温度等が変化すると、変化する場合がある。その結果、燃料タンク４５に貯蔵されている液体燃料の濃度と膜電極複合体８で消費される量に差異が生じる場合がある。
【００３９】
例えば、メタノールのクロスオーバー量が減少すると、メタノールの消費が少なくなるためアノード循環系５４内を流通する液体燃料の濃度は高くなる。しかしながら、アノード循環系５４内を流通するメタノール濃度が高くなると、メタノールのクロスオーバー量が増加して、所定の濃度よりわずかに高い濃度でアノード循環系５４内の濃度は安定する。
【００４０】
メタノールのクロスオーバー量が増加した場合には、メタノールの消費が増加するため、アノード循環系５４内を流通する液体燃料の濃度は低くなる。しかしながら、アノード循環系５４内を流通するメタノール濃度が低くなると、メタノールのクロスオーバー量が減少する。よって、所定の濃度よりわずかに低い濃度でアノード循環系５４内を流通する液体燃料の濃度は安定する。
【００４１】
すなわち、液体燃料が、アノード循環系５４内の液量の減少に伴い、自動的に燃料タンク４５から供給されることにより、アノード循環系５４の液体量はある範囲内に調整され、アノード循環系５４内のメタノール濃度は、ある範囲内に自動的に調整される。また、圧力損失付与手段、例えば開閉バルブ４９は、燃料供給配管５１に比べ圧力損失が大きく、アノード循環系５４から燃料タンク４５へ液体燃料が逆拡散する効果より液体燃料を吸引する効果の方が大きい。従って、アノード循環系５４内のメタノール濃度は、ある範囲内に自動的に調整される効果が高い。
【００４２】
また、燃料タンク４５内の液体燃料が空になり、燃料タンク４５を交換する場合には、先ず開閉バルブ４９を閉めて、空になった燃料タンク４５を取り外し、液体燃料が充填された燃料タンク４５を装着する。その後に、開閉バルブ４９を開けることで、燃料電池発電システムを連続的に運転することが可能になる。燃料タンク４５の交換の際に、微量の空気が燃料供給配管５１に混入しても、燃料の吸引は、継続し、微量の空気がアノード循環系５４に混入しても、ガス回収流路３２に放出される。
【００４３】
したがって、本実施形態によれば、燃料タンク４５に収納された液体燃料がアノード循環系５４に自動的に供給されるために、例えば開閉バルブ４９の上流側にポンプ等を設置することが不要となる。よって、このポンプ等を制御する装置なども必要ないため、燃料電池発電システムは、構成要素が簡素化されるため、製造コストが抑制され、より小型化が可能となる。
【００４４】
［第２の実施形態］
図２は、本発明に係る第２の実施形態の構成を示す燃料電池発電システムの概略断面図である。本実施形態では、疎液性多孔体１０に燃料供給孔６１が形成されている。すなわち、この疎液性多孔体１０は、燃料供給孔６１と、それ以外の領域で、孔径１マイクロメートル以下の孔が多数形成された疎液性多孔領域６３に分けられる。
【００４５】
アノード循環系５４を流通する液体燃料は、この燃料供給孔６１を流通して膜電極複合体８のアノードに供給される。アノード発電反応で発生するＣＯ２は、第１の実施形態と同様に、燃料供給孔６１内を気泡を形成しながら流通することなく、疎液性多孔体１０の疎液性多孔領域６３を流通する。この後に、ガス回収流路３２を流通して、ＣＯ２排気部５２から燃料電池発電システムの外部に排気させる。
【００４６】
［第３の実施形態］
図３は、本発明に係る第３の実施形態の構成を示す燃料電池発電システムの概略断面図である。本実施形態では、第１および第２の実施形態における疎液性多孔体１０の代わりに、親液性多孔体１５を用いている。この親液性多孔体１５には、ＣＯ２等のガスを流通させるためのガス回収孔６２が形成されている。すなわち、この親液性多孔体１５は、ガス回収孔６２と、それ以外の領域で、孔径１マイクロメートル以下の孔が多数形成された親液性多孔領域６４に分けられる。
【００４７】
本実施形態では、液体燃料は、親液性多孔体１５の親液性多孔領域６４を流通して、アノードに供給される。一方、アノード発電反応等で発生したＣＯ２は、ガス回収孔６２を介して、ガス回収流路３２を流通する。この後、ＣＯ２排気部５２から燃料電池発電システムの外部に排気される。
【００４８】
なお、本実施形態の説明で用いる親液性とは、メタノール水溶液を多孔体等に浸透する、あるいは浸透しやすいという意味で用いている。
【００４９】
［第４の実施形態］
図４は、本発明に係る第４の実施形態を示す燃料電池発電システムの概略断面図である。本実施形態では、燃料供給配管５１における燃料タンク４５の下流側でアノード循環系入口部５５の上流部に逆止弁５８が配置されている。この逆止弁５８は、燃料タンク４５からアノード循環系５４の方向のみに液体燃料が流れるように形成されている。すなわち、この逆止弁５８は、第１の実施形態における開閉バルブ４９の代替として用いている。
【００５０】
アノード循環系５４の液量が減少すると、逆止弁５８を介して、燃料タンク４５の液体燃料がアノード循環系５４に供給される。燃料タンク４５内の液体燃料が空になり、燃料タンク４５を交換する場合に、燃料タンク４５を取り外しても、逆止弁５８により、アノード循環系５４内を循環する液体燃料の逆流は抑制できる。このため、燃料タンク４５の交換をより容易に行うことが可能となる。
【００５１】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００５２】
上述した燃料供給流路３１およびガス回収流路３２の構成は、サーペンタイン型に限らない。これは単なる例示であり、他にも様々な構成の燃料供給流路３１やガス回収流路３２が採用できる。
【００５３】
液体燃料は、メタノール以外の液体で、例えばアルコール、炭化水素、およびエーテル等を用いることも可能である。
【００５４】
また、第１の実施形態で用いる開閉バルブ４９および第２の実施形態で用いる逆止弁５８の両方を直列に取り付けてもよい。
【００５５】
なお、燃料タンク４５内の圧力に対して、アノード循環系５４内の圧力を負圧にすることにより、液体燃料を燃料タンク４５からアノード循環系５４内に、より容易に吸引するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る燃料電池発電システムの第１の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る燃料電池発電システムの第２の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る燃料電池発電システムの第３の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る燃料電池発電システムの第４の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…アノード触媒層、２…カソード触媒層、３…電解質膜、４…アノードガス拡散層、５…カソードガス拡散層、６…アノードマイクロポーラス層、７…カソードマイクロポーラス層、８…膜電極複合体、９…ガスケット、１０…疎液性多孔体、１５…親液性多孔体、３０…アノード流路板、３１…燃料供給流路、３１ａ…液体燃料用サーペンタイン流路部、３１ｂ…燃料供給部、３２…ガス回収流路、３２ａ…ガス用流路、３２ｂ…ガス回収部、４０…カソード流路板、４１…吸気供給孔、４５…燃料タンク、４８…循環用ポンプ、４９…開閉バルブ、５０…背圧弁、５１…燃料供給配管、５２…ＣＯ２排気部、５４…アノード循環系、５５…アノード循環系入口部、５８…逆止弁、６１…燃料供給孔、６２…ガス回収孔、６３…疎液性多孔領域、６４…親液性多孔領域
【図１】
2009081023.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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