[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及以液体燃料作为燃料的液体型的燃料电池系统。

背景技术

在以甲醇等液体燃料作为燃料的液体型燃料电池中，已知有利用泵等辅机供给发电部中的反应所需的燃料和空气的“主动方式”(例如，参照专利文件1)。通过采用主动方式，在环境变化时也能够稳定地获得较高的输出。但是，考虑面向便携机器的用途的情况下，主动方式需要携带较多的辅机，所以存在系统大型化、复杂化的问题。因此，希望能够尽量减少辅机，而且最低限度必需的辅机也可以小型化。

例如，在以甲醇为燃料的燃料电池中，在发电部的阳极，甲醇和水发生反应。在发生该反应的同时，发生供给阳极的甲醇及水透过电解质层、向阴极侧移送的“穿越(crossover)”。该穿越了的甲醇及水，对阳极反应不作贡献，移动到阴极侧。因此，穿越比例较大的情况下，发电效率就降低了。

特别地，水的穿越较大的情况下，从阳极侧向阴极侧移动的水的量较大，就有必要在燃料箱大量装载阳极反应所需的水。此时，燃料箱中的甲醇浓度就被迫下降，燃料利用率降低，也很不利于系统体积的小型化。另一方面，如果设置回收通过穿越而从阳极排出的水、并使其返回阳极侧的回收机构，则其又会导致系统体积的增加，成为小型化的障碍。

为了减少这种水的穿越，开发了低透水性的膜电极复合体(MEA)。通过利用低透水性的MEA，省去了水回收机构，也能够在MEA内从阴极侧补充阳极反应所需的水的一部分，所以燃料箱中能够装载所需的高浓度甲醇。另外，即便设置了水回收机构，由于通过水回收机构所要回收的水的量减少，所以可以使用于回收的凝缩部小型化，也会导致系统的小型化。

但是，在利用低透水性的MEA的燃料电池系统中，在长期运转的情况下，MEA的性能发生劣化，水的穿越量经过一段时间后也比初期的值增大。水的穿越增大了，则在省去了水回收机构时，由于如果以初期所装载的甲醇浓度继续运转、则与初期相比水的透过量增大，所以存在用于阳极反应所必需的水不足而不能运转的情况。另一方面，在设置了水回收机构时，由于水的回收量增加，造成用于凝缩的辅机等的负担，供给辅机等的电量也增加，系统效率就降低了。

[专利文件1]特开2005-360700号公报

发明内容

本发明提供一种在液体型燃料电池中，可以长期在维持较高的发电效率的状态下进行运转的燃料电池系统。

根据本发明的一种方式，提供一种燃料电池系统，其具备：(a)燃料箱，其储存燃料，(b)燃料供给部，其从燃料箱供给燃料，(c)混合箱，其储存稀释了燃料的燃料水溶液，(d)发电部，其具有包含电解质膜、和隔着电解质膜而相互对置的阳极和阴极的膜电极复合体，并通过供给阳极的燃料水溶液与供给阴极的空气的反应进行发电，(e)燃料循环部，其从混合箱向阳极供给燃料水溶液，(f)空气供给部，其向阴极供给空气，以及(g)气液分离部，其连接在阳极和混合箱之间，把从阳极排出的、通过反应生成的流体分离成液体和气体；其中，向阳极供给空气，向混合箱排出阳极内的燃料水溶液。

根据本发明的另一种方式，提供一种燃料电池系统，其具备：(a)燃料箱，其储存燃料，(b)燃料供给部，其从燃料箱供给燃料，(c)发电部，其具有包含电解质膜和隔着电解质膜而相互对置的阳极和阴极的膜电极复合体，并通过供给阳极的燃料与供给阴极的空气的反应进行发电，把通过反应而生成的气体从阳极的气体排出口排出，(d)燃料循环部，其向阳极供给从燃料供给部供给的燃料，(f)燃料回收部，其回收从阳极排出的燃料水溶液，以及(g)回收箱，其储存由燃料回收部所回收的燃料水溶液；其中，燃料回收部回收从阳极内排出的燃料水溶液，从气体排出口向阳极吸入空气。

发明效果

根据本发明，可以提供一种在液体型燃料电池中，能够长期在维持较高的发电效率的状态下进行运转的燃料电池系统。

附图说明

图1是举例表示根据本发明的第1实施方式的燃料电池系统的框图。

图2是举例表示根据本发明的第1实施方式的燃料电池的剖面图。

图3是用于说明根据本发明的第1实施方式的燃料电池系统的运行方法的一例的流程图。

图4是用于对根据本发明的第1实施方式的燃料电池系统的α恢复处理进行说明的图表。

图5是用于对根据本发明的第1实施方式的燃料电池系统的α恢复处理进行说明的其他图表。

图6是举例表示根据本发明的第1实施方式的第1变形例的燃料电池系统的框图。