特許 6691257 燃料電池装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6691257

(24)【登録日】2020年4月13日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】燃料電池装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20200421BHJP

   H01M 8/06 20160101ALI20200421BHJP

   H01M 8/1011 20160101ALI20200421BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 J

   H01M8/06

   H01M8/1011

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-154524(P2019-154524)

(22)【出願日】2019年8月27日

【審査請求日】2019年8月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中村 俊之

(72)【発明者】

【氏名】菅 博史

(72)【発明者】

【氏名】大森 誠

【審査官】 吉村 俊厚

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１７６８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１２９１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１９９５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８１４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４９９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２７３４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０４ − ８／０６６８

Ｈ０１Ｍ ８／１０１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気極と、燃料極と、前記空気極及び前記燃料極の間に配置され、水酸化物イオン伝導性を有する固体電解質体と、前記空気極に酸素を供給する酸素供給部と、前記燃料極にメタノールを供給するメタノール供給部とを有する固体アルカリ型燃料電池と、
前記メタノール供給部から排出される第１排出ガスに含まれるメタノール及び水をメタノール水溶液として回収する回収タンクと、
前記回収タンクに回収された前記メタノール水溶液に含まれるメタノールを濃化させるメタノール濃化部と、
前記メタノール濃化部から排出される水に含まれる残メタノールを除去する残メタノール除去部と
を備え、
前記残メタノール除去部は、前記酸素供給部から排出される第２排出ガスに含まれる残酸素を用いて、前記残メタノールを触媒燃焼させる、
燃料電池装置。

【請求項2】

空気極と、燃料極と、前記空気極及び前記燃料極の間に配置され、水酸化物イオン伝導性を有する固体電解質体と、前記空気極に酸素を供給する酸素供給部と、前記燃料極にメタノールを供給するメタノール供給部とを有する固体アルカリ型燃料電池と、
前記メタノール供給部から排出される第１排出ガスに含まれるメタノールを回収する回収タンクと、
前記メタノール供給部及び前記回収タンクの間に配置され、前記第１排出ガスに含まれるメタノールを濃化させるメタノール濃化部と、
前記メタノール濃化部から排出される水に含まれる残メタノールを除去する残メタノール除去部と、
を備え、
前記回収タンクは、前記メタノール濃化部によって濃化されたメタノールを回収し、
前記残メタノール除去部は、前記酸素供給部から排出される第２排出ガスに含まれる残酸素を用いて、前記残メタノールを触媒燃焼させる、
燃料電池装置。

【請求項3】

前記酸素供給部に供給される酸素に圧力を印加する圧縮機を備え、
前記残メタノール除去部は、前記圧縮機によって前記第２排出ガスに印加される圧力を利用して前記残メタノール及び前記残酸素を圧縮した状態で、前記残メタノールを触媒燃焼させる、
請求項１又は２に記載の燃料電池装置。

【請求項4】

メタノールを貯留するメタノールタンクと、
前記メタノール濃化部によって濃化されたメタノールと、前記メタノールタンクに貯留されたメタノールとを混合した混合メタノールを前記メタノール供給部に供給するメタノール混合部と、
を備える、
請求項１又は２に記載の燃料電池装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アノードと、カソードと、アノード及びカソードの間に配置された水酸化物イオン伝導性を有する電解質とを備え、メタノールを燃料として作動する固体アルカリ型燃料電池が知られている（特許文献１参照）。

【0003】

固体アルカリ型燃料電池では、以下の電気化学反応が生じる。

【0004】

・アノード： ＣＨ_３ＯＨ＋６ＯＨ⁻→６ｅ⁻＋ＣＯ_２＋５Ｈ_２Ｏ
・カソード： ３／２Ｏ_２＋３Ｈ_２Ｏ＋６ｅ⁻→６ＯＨ⁻
・全体 ： ＣＨ_３ＯＨ＋３／２Ｏ_２→ＣＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−０７１９４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、固体アルカリ型燃料電池のアノードでは供給されるメタノールの全量を完全に消費することは困難であり、アノードからの排出ガスにはメタノールが含まれる。そのため、アノードからの排出ガスに含まれるメタノールを効率的に再利用したいという要望がある。

【0007】

本発明は、メタノールの利用効率を向上可能な燃料電池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】

【0008】

本発明に係る燃料電池装置は、固体アルカリ型燃料電池と、メタノール供給部から排出される第１排出ガスに含まれるメタノールを回収する回収タンクとを備える。固体アルカリ型燃料電池は、空気極と、燃料極と、空気極及び燃料極の間に配置され、水酸化物イオン伝導性を有する固体電解質体と、空気極に酸素を供給する酸素供給部と、燃料極にメタノールを供給するメタノール供給部とを有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、メタノールの利用効率を向上可能な燃料電池装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る電力供給システムの構成を示す模式図

【図2】実施形態に係る燃料電池装置の構成を示す模式図

【図3】変形例１に係る燃料電池装置の構成を示す模式図

【発明を実施するための形態】

【0011】

（電力供給システム１の全体構成）
図１は、電力供給システム１の構成を示す模式図である。

【0012】

電力供給システム１は、自動車、鉄道車両、航空機、船舶、商業施設、病院、一般家庭などに設置される。電力供給システム１は、燃料電池装置２、蓄電装置３、ＤＣ／ＤＣコンバータ４、ＤＣ／ＡＣインバータ５及び電力消費装置６を備える。

【0013】

燃料電池装置２は、蓄電装置３に電力を供給する。燃料電池装置２の構成については後述する。

【0014】

蓄電装置３は、燃料電池装置２と電気的に接続される。蓄電装置３は、燃料電池装置２から供給される直流電力を蓄電する。蓄電装置３は、燃料電池装置２以外の電力源（例えば、家庭電源などの外部電源）から供給される電力を蓄電可能であってもよい。蓄電装置３としては、液系の二次電池、全固体型の二次電池、或いは、キャパシタなどを用いることができるが、特に限定されない。

【0015】

液系の二次電池は、有機溶媒を含む非水系電解液を用いた二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、空気亜鉛電池など）と、有機溶媒を含まない水系電解液を用いた二次電池（例えば、ニッケル亜鉛二次電池）とに分類されるが、水系電解液を用いた二次電池は、燃焼リスクが低いため特に好ましい。

【0016】

全固体型の二次電池は、燃焼リスクが低いだけでなく、液漏れも発生しないため更に好ましい。全固体型の二次電池とは、正極層と負極層との間に固体電解質層が配置された構造を有し、構成成分が固体である二次電池をいう。全固体型の二次電池としては、例えばリチウムイオン全固体型の二次電池、ナトリウムイオン全固体型の二次電池、カルシウムイオン全固体型の二次電池などが挙げられる。

【0017】

ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、蓄電装置３と電気的に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、蓄電装置３から供給される直流電力の電圧を、電力消費装置６の駆動に適した電圧まで昇圧させる。

【0018】

ＤＣ／ＡＣインバータ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と電力消費装置６とに電気的に接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から供給される直流電力を、電力消費装置６に供給する交流電力へと変換する。

【0019】

電力消費装置６は、ＤＣ／ＡＣインバータ５から供給される交流電力を消費する。電力消費装置６としては、電動機、補機、電子機器及び家電などが挙げられるが、これに限られない。電力消費装置６の個数は特に制限されない。

【0020】

（燃料電池装置２の構成）
図２は、燃料電池装置２の構成を示す模式図である。

【0021】

燃料電池装置２は、固体アルカリ型燃料電池１０、圧縮機２０、回収タンク３０、メタノール濃化部４０、残メタノール除去部５０、メタノールタンク６０、及びメタノール混合部７０を備える。

【0022】

１．固体アルカリ型燃料電池１０
固体アルカリ型燃料電池１０は、比較的低温で作動するアルカリ型燃料電池（ＡＦＣ）の一種である。本実施形態に係る固体アルカリ型燃料電池１０の作動温度は、５０℃〜２５０℃である。固体アルカリ型燃料電池１０は、メタノールを燃料として作動する。固体アルカリ型燃料電池１０は、以下の電気化学反応によって発電する。

【0023】

・空気極１２（カソード）： ３／２Ｏ_２＋３Ｈ_２Ｏ＋６ｅ⁻→６ＯＨ⁻
・燃料極１４（アノード）： ＣＨ_３ＯＨ＋６ＯＨ⁻→６ｅ⁻＋ＣＯ_２＋５Ｈ_２Ｏ
・全体 ： ＣＨ_３ＯＨ＋３／２Ｏ_２→ＣＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ

【0024】

固体アルカリ型燃料電池１０は、空気極１２、酸素供給部１３、燃料極１４、メタノール供給部１５、及び固体電解質体１６を有する。

【0025】

空気極１２は、カソードとして機能する電極である。空気極１２は、アルカリ型燃料電池に使用される公知の空気極触媒を含むものであればよく、特に限定されない。空気極触媒の例としては、白金族元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、鉄族元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）等の第８〜１０族元素（ＩＵＰＡＣ形式での周期表において第８〜１０族に属する元素）、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の第１１族元素（ＩＵＰＡＣ形式での周期表において第１１族に属する元素）、ロジウムフタロシアニン、テトラフェニルポルフィリン、Ｃｏサレン、Ｎｉサレン（サレン＝Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）エチレンジアミン）、銀硝酸塩、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられる。空気極１２における触媒の担持量は特に限定されないが、好ましくは０．１〜１０ｍｇ／ｃｍ^２、より好ましくは、０．１〜５ｍｇ／ｃｍ^２である。空気極触媒はカーボンに担持させるのが好ましい。空気極１２ないしそれを構成する触媒の好ましい例としては、白金担持カーボン（Ｐｔ／Ｃ）、パラジウム担持カーボン（Ｐｄ／Ｃ）、ロジウム担持カーボン（Ｒｈ／Ｃ）、ニッケル担持カーボン（Ｎｉ／Ｃ）、銅担持カーボン（Ｃｕ／Ｃ）、及び銀担持カーボン（Ａｇ／Ｃ）が挙げられる。

【0026】

空気極１２の作製方法は特に限定されないが、例えば、空気極触媒及び所望により担体をバインダーと混合してペースト状にし、このペースト状混合物を固体電解質体１６の一方の面に塗布することにより形成すればよい。

【0027】

酸素供給部１３は、空気極１２に酸素を含む酸化剤を供給する。酸化剤には、少なくとも酸素が含まれていればよい。酸化剤としては、空気を用いることが好ましく、空気は加湿されていることがより好ましい。酸素供給部１３は、空気極１２における電気化学反応に利用されなかった酸素（以下、「残酸素」という。）を含む排出ガス（「第２排出ガス」の一例。以下、「第２排出ガス」という。）を残メタノール除去部５０に供給する。

【0028】

燃料極１４は、アノードとして機能する電極である。燃料極１４は、アルカリ型燃料電池に使用される公知の燃料極触媒を含むものであればよく、特に限定されない。燃料極触媒の例としては、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｓｎ、及びＰｄ等の金属触媒が挙げられる。金属触媒は、カーボン等の担体に担持されるのが好ましいが、金属触媒の金属原子を中心金属とする有機金属錯体の形態としてもよく、このような有機金属錯体を担体として担持されていてもよい。また、燃料極触媒の表面には多孔質材料等で構成された拡散層を配置してもよい。燃料極１４ないしそれを構成する触媒の好ましい例としては、ニッケル、コバルト、銀、白金担持カーボン（Ｐｔ／Ｃ）、パラジウム担持カーボン（Ｐｄ／Ｃ）、ロジウム担持カーボン（Ｒｈ／Ｃ）、ニッケル担持カーボン（Ｎｉ／Ｃ）、銅担持カーボン（Ｃｕ／Ｃ）、及び銀担持カーボン（Ａｇ／Ｃ）が挙げられる。

【0029】

燃料極１４の作製方法は特に限定されないが、例えば、燃料極触媒及び所望により担体をバインダーと混合してペースト状にし、このペースト状混合物を固体電解質体１６の空気極１２と反対側の面に塗布することにより形成すればよい。

【0030】

メタノール供給部１５は、メタノール混合部７０から供給される混合メタノールを燃料極１４に供給する。メタノール供給部１５は、混合メタノールを気体状態、液体状態、或いは気液混合状態で燃料極１４に供給することができる。メタノール供給部１５は、燃料極１４における電気化学反応に利用されなかったメタノールと、燃料極１４における電気化学反応によって生成される水（Ｈ_２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ_２）とを含む排出ガス（「第１排出ガス」の一例。以下、「第１排出ガス」という。）を回収タンク３０に供給する。

【0031】

固体電解質体１６は、水酸化物イオン伝導性を有するセラミックスである。固体電解質体１６の水酸化物イオン伝導度は、高ければ高いほど好ましく、典型的には１０^−４〜１０^−１Ｓ／ｃｍである。アルキメデス法で算出される固体電解質体１６の相対密度は、９０％以上が好ましく、９２％以上がより好ましく、９５％以上がさらに好ましい。固体電解質体１６は、層状複水酸化物（Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、以下「ＬＤＨ」という。）によって構成することができる。

【0032】

ＬＤＨは、一般式：Ｍ^２＋_１−ｘＭ^３＋_ｘ（ＯＨ）_２Ａ^ｎ−_ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏ（式中、Ｍ^２＋は２価の陽イオンであり、Ｍ^３＋は３価の陽イオンであり、Ａ^ｎ−はｎ価の陰イオンであり、ｎは１以上の整数であり、ｘは０．１〜０．４である）によって表される基本組成を有する。上記一般式において、Ｍ^２＋は、任意の２価の陽イオンでありうるが、好ましい例としてはＭｇ^２＋、Ｃａ^２＋及びＺｎ^２＋が挙げられ、より好ましくはＭｇ^２＋である。Ｍ^３＋は、任意の３価の陽イオンでありうるが、好ましい例としてはＡｌ^３＋又はＣｒ^３＋が挙げられ、より好ましくはＡｌ^３＋である。Ａ^ｎ−は、任意の陰イオンでありうるが、好ましい例としてはＯＨ⁻及びＣＯ_３^２−が挙げられる。従って、上記一般式において、Ｍ^２＋がＭｇ^２＋を含み、Ｍ^３＋がＡｌ^３＋を含み、Ａ^ｎ−がＯＨ⁻及び／又はＣＯ_３^２−を含むのが特に好ましい。ｎは、１以上の整数であるが、好ましくは１又は２である。ｘは、０．１〜０．４であるが、好ましくは０．２〜０．３５である。ｍは、任意の実数である。また、上記一般式においてＭ^３＋の一部または全部を４価以上の価数の陽イオンで置き換えてもよく、その場合は、上記一般式における陰イオンＡ^ｎ−の係数ｘ／ｎは適宜変更されてよい。

【0033】

固体電解質体１６は、水酸化物イオン伝導性を有する無機固体電解質を含む粒子群と、この粒子群の緻密化や硬化を助ける補助成分との複合体であってもよい。あるいは、固体電解質体１６は、基材としての開気孔性の多孔質体と、この多孔質体の孔を埋めるように孔中に析出及び成長させた無機固体電解質（例えばＬＤＨ）との複合体であってもよい。多孔質体は、アルミナ及びジルコニアなどのセラミックス材料や、発泡樹脂又は繊維状物質からなる多孔性シート等の絶縁性材料によって構成することができる。

【0034】

固体電解質体１６は、板状、膜状及び層状のいずれの形態であってもよい。固体電解質体１６が膜状又は層状である場合、固体電解質体１６は、膜状又は層状の固体電解質体が多孔質基材上又は多孔質基材中に形成されたものであるのが好ましい。固体電解質体１６が膜状又は層状である場合、固体電解質体１６の厚さは、１００μｍ以下とすることができ、好ましくは７５μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは２５μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下である。固体電解質体１６を薄くすることによって、固体電解質体１６の抵抗を低減できる。固体電解質体１６の厚さの下限値は、用途に応じて設定可能であるが、ある程度の堅さを確保するには１μｍ以上が好ましく、２μｍ以上がより好ましい。固体電解質体１６が板状である場合、固体電解質体１６の厚さは、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができ、好ましくは０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍであり、より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍである。

【0035】

２．圧縮機２０
圧縮機２０は、固体アルカリ型燃料電池１０に設けられた酸素供給部１３の上流に配置される。圧縮機２０は、酸素供給部１３に供給される酸素を含む酸化剤に圧力を印加する。これによって、酸化剤は、酸素供給部１３に所定圧力で圧送される。

【0036】

３．回収タンク３０
回収タンク３０は、固体アルカリ型燃料電池１０に設けられたメタノール供給部１５の下流に配置される。回収タンク３０は、メタノール供給部１５から排出される第１排出ガスに含まれるメタノールを回収する。具体的には、回収タンク３０は、第１排出ガスを気液分離することによって、第１排出ガスに含まれるメタノール及び水をメタノール水溶液として回収する。また、回収タンク３０は、メタノール水溶液から分離された二酸化炭素を外部に排出する。

【0037】

４．メタノール濃化部４０
メタノール濃化部４０は、回収タンク３０の下流に配置される。メタノール濃化部４０は、回収タンク３０に回収されたメタノール水溶液に含まれるメタノールを濃化させる。本実施形態において、メタノール濃化部４０は、メタノール水溶液から水を分離することによってメタノールを濃化させる。

【0038】

具体的には、メタノール濃化部４０は、供給側空間４１、水分離膜４２及び透過側空間４３を有する。供給側空間４１には、回収タンク３０からメタノール水溶液が供給される。水分離膜４２は、供給側空間４１に供給されたメタノール水溶液に含まれる水を選択的に透過させる。水分離膜４２は、無機材料によって構成されることが好ましい。水分離膜４２を構成する無機材料としては、ゼオライト、シリカ、アルミナ、或いは、これらの複合材料を用いることができ、ゼオライトが特に好適である。水分離膜４２を透過した水は、透過側空間４３に流出する。透過側空間４３に流出した水には、微量のメタノール（以下、「残メタノール」という。）が含まれる。残メタノールを含む水は、透過側空間４３から残メタノール除去部５０に排出される。一方、供給側空間４１に残留するメタノールは、メタノール混合部７０に排出される。

【0039】

５．残メタノール除去部５０
残メタノール除去部５０は、メタノール濃化部４０に設けられた透過側空間４３の下流に配置される。残メタノール除去部５０には、残メタノールを含む水が透過側空間４３から供給される。

【0040】

残メタノール除去部５０は、固体アルカリ型燃料電池１０に設けられた酸素供給部１３の下流に配置される。残メタノール除去部５０には、残酸素を含む第２排出ガスが酸素供給部１３から供給される。

【0041】

残メタノール除去部５０は、透過側空間４３から排出される水から残メタノールを除去する。具体的には、残メタノール除去部５０は、酸素供給部１５から排出される第２排出ガスに含まれる残酸素を用いて、残メタノールを触媒燃焼させる。燃焼用触媒としては、例えば白金やパラジウムなどの白金系触媒を用いることができる。

【0042】

また、残メタノール除去部５０は、圧縮機２０によって第２排出ガスに印加される圧力を利用して、残メタノール及び残酸素を圧縮する。このように、残メタノール及び残酸素を圧縮した状態で触媒燃焼させることによって、残メタノールの燃焼効率を向上させることができる。

【0043】

残メタノール除去部５０は、残メタノールの燃焼によって生じる水及び二酸化炭素を外部に排出する。

【0044】

６．メタノールタンク６０
メタノールタンク６０は、メタノール混合部７０の上流に配置される。メタノールタンク６０は、メタノールを貯留する。メタノールタンク６０に貯留されるメタノールの純度は、メタノール濃化部４０に設けられた供給側空間４１から排出されるメタノールの純度に応じて適宜設定される。

【0045】

７．メタノール混合部７０
メタノール混合部７０は、メタノール濃化部４０及びメタノールタンク６０の下流に配置される。メタノール混合部７０には、メタノール濃化部４０によって濃化されたメタノールと、メタノールタンク６０に貯留されたメタノールとが供給される。

【0046】

メタノール混合部７０は、メタノール濃化部４０及びメタノールタンク６０それぞれから供給されるメタノールを混合することによって混合メタノールを生成する。メタノール濃化部４０及びメタノールタンク６０それぞれから供給されるメタノールの混合比は、混合メタノールが所望の純度になるように適宜設定すればよい。

【0047】

メタノール混合部７０は、固体アルカリ型燃料電池１０のメタノール供給部１５に生成した混合メタノールを供給する。

【0048】

（特徴）
燃料電池装置１は、固体アルカリ型燃料電池１０と、固体アルカリ型燃料電池１０のメタノール供給部１５から排出される第１排出ガスに含まれるメタノールを回収する回収タンク３０とを備える。従って、固体アルカリ型燃料電池１０において利用されなかったメタノールを回収して再利用することができる。

【0049】

燃料電池装置１は、回収タンク３０において回収されたメタノール水溶液に含まれるメタノールを濃化させるメタノール濃化部４０を備える。従って、メタノールの純度を上げて再利用することができる。

【0050】

燃料電池装置１は、メタノール濃化部４０から排出される水に含まれる残メタノールを除去する残メタノール除去部５０を備える。従って、残メタノールが外部に排出されることを抑制できる。

【0051】

残メタノール除去部５０は、固体アルカリ型燃料電池１０の酸素供給部１５から排出される第２排出ガスに含まれる残酸素を用いて残メタノールを触媒燃焼させる。従って、残メタノールを簡便に除去することができる。

【0052】

残メタノール除去部５０は、圧縮機２０によって第２排出ガスに印加される圧力を利用して残メタノール及び残酸素を圧縮した状態で残メタノールを触媒燃焼させる。従って、残メタノールの燃焼効率を向上させることができる。

【0053】

燃料電池装置１は、メタノール濃化部４０によって濃化されたメタノールと、メタノールタンク６０に貯留されたメタノールとを混合するメタノール混合部７０を備える。従って、固体アルカリ型燃料電池１０の燃料極１４に、電気化学反応に適した濃度のメタノールを供給することができる。

【0054】

（他の実施形態）
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形又は変更が可能である。

【0055】

［変形例１］
上記実施形態において、メタノール濃化部４０は、回収タンク３０の下流に配置されることとしたが、図３に示すように、回収タンク３０の上流に配置されていてもよい。すなわち、メタノール濃化部４０は、固体アルカリ型燃料電池１０のメタノール供給部１５と回収タンク３０との間に配置されていてもよい。

【0056】

この場合、メタノール濃化部４０には、メタノール供給部１５から直接的に第１排出ガスが供給される。メタノール濃化部４０では、気体状の水が水分離膜４２を透過し、気体状のメタノール及び二酸化炭素が透過側空間４３に残留する。

【0057】

供給側空間４１に残留する気体状のメタノール及び二酸化炭素は、回収タンク３０においてメタノール水溶液と二酸化炭素とに気液分離される。

【0058】

透過側空間４３に透過した水は、水タンク８０に回収された後、水タンク８０から残メタノール除去部５０に供給される。

【0059】

［変形例２］
上記実施形態において、メタノール濃化部４０は、水分離膜４２を有することとしたが、周知のメタノール分離膜を有していてもよい。メタノール濃化部４０がメタノール分離膜を有する場合には、供給側空間４１と透過側空間４３との配置を逆にすればよい。

【0060】

［変形例３］
上記実施形態において、電力消費装置６は、交流電力を消費することとしたが、直流電力を消費する装置であってもよい。この場合、ＤＣ／ＡＣインバータ５は省略することができる。

【0061】

［変形例４］
上記実施形態において、燃料電池装置２の電力は、すべて蓄電装置３に充電されることとしたが、これに限られるものではない。例えば、燃料電池装置２の電力の一部は、蓄電装置３以外の蓄電装置に充電されてもよいし、蓄電装置３を介さず電力消費装置６に供給されてもよい。

【符号の説明】

【0062】

１ 電力供給システム
２ 燃料電池装置
１０ 固体アルカリ型燃料電池
１２ 空気極
１３ 酸素供給部
１４ 燃料極
１５ メタノール供給部
１６ 固体電解質体
２０ 圧縮機
３０ 回収タンク
４０ メタノール濃化部
５０ 残メタノール除去部
６０ メタノールタンク
７０ メタノール混合部

【要約】

【課題】メタノールの利用効率を向上可能な燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置１は、固体アルカリ型燃料電池１０と、固体アルカリ型燃料電池１０のメタノール供給部１５から排出される第１排出ガスに含まれるメタノールを回収する回収タンク３０とを備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】