JP2006032159A - Gas purification unit for fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas purification unit for a fuel cell capable of effectively removing impurities from a reaction gas to be supplied to a fuel cell. <P>SOLUTION: This gas purification unit for a fuel cell is installed in a reaction gas supply passage 7 for supplying the reaction gas to the fuel cell 1. The reaction gas supply passage 7 is provided with a catalyst 13 for decomposing an organic constituent in the reaction gas and a filter 12 installed on the downstream side of the catalyst 13. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給流路に配設される燃料電池用ガス浄化ユニットに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell gas purification unit disposed in a reaction gas supply channel for supplying a reaction gas to a fuel cell.

従来、例えば固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード（燃料極）とカソード（空気極）とで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタック（以下において燃料電池と呼ぶ）を備えている。アノードに燃料として水素が供給され、カソードに酸化剤として空気が供給されると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。   Conventionally, for example, a polymer electrolyte membrane fuel cell is configured by stacking a plurality of cells on a cell formed by sandwiching a polymer electrolyte membrane between an anode (fuel electrode) and a cathode (air electrode) from both sides. Stack (hereinafter referred to as a fuel cell). When hydrogen is supplied to the anode as a fuel and air is supplied to the cathode as an oxidant, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode move through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode and oxygen at the cathode. It is designed to generate electricity through an electrochemical reaction.

このような燃料電池において、不純物が燃料電池内部に混入することを防止するために、燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給流路（特に、空気供給流路）に燃料電池用ガス浄化ユニットを設けたものが知られている。   In such a fuel cell, in order to prevent impurities from entering the fuel cell, a gas purification unit for a fuel cell is provided in a reaction gas supply channel (in particular, an air supply channel) for supplying a reaction gas to the fuel cell. What is provided is known.

例えば、特許文献１には、フィルタで浄化ユニット塵埃を除去し、不純物吸着装置で有機物などを吸着する技術が提案されている。
特許文献２には、鉄錆、塩類を永久磁石や凝縮で捕捉する技術が提案されている。
特許文献３には、湿潤フィルタで塩類や粉塵を捕捉する技術が提案されている。
特許文献４には、イオン交換樹脂で酸性ガスを捕捉する技術が提案されている。
特許文献５には、粉塵や酸性ガスを静電フィルタで吸着し、光触媒で分解する技術が提案されている。
特許文献６には、水酸化ジルコニウムとその他の吸着剤の複合吸着剤で酸性ガスを吸着捕捉する技術が提案されている。
特開平７−９４２００号公報 特開平８−２９８１３０号公報 特開２００１−１８５１９３号公報 特開２００１−３１３０５７号公報 特開２００３−１３２９２８号公報 特開２００３−３２０２４６号公報 For example, Patent Document 1 proposes a technique for removing purification unit dust with a filter and adsorbing an organic substance or the like with an impurity adsorption device.
Patent Document 2 proposes a technique for capturing iron rust and salts by permanent magnets or condensation.
Patent Document 3 proposes a technique for capturing salts and dust with a wet filter.
Patent Document 4 proposes a technique for capturing an acidic gas with an ion exchange resin.
Patent Document 5 proposes a technique of adsorbing dust or acid gas with an electrostatic filter and decomposing with a photocatalyst.
Patent Document 6 proposes a technique for adsorbing and trapping acidic gas with a composite adsorbent of zirconium hydroxide and other adsorbents.
JP-A-7-94200 JP-A-8-298130 JP 2001-185193 A JP 2001-313057 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-132828 JP 2003-320246 A

しかしながら、従来の技術においては、以下のような問題がある。
すなわち、大気中に存在する有機物のガス成分や有機ケイ素化合物（シロキサン）は燃料電池内の触媒電極を被毒させたり、電解質膜を劣化させたり、さらに、二酸化ケイ素となってガス拡散層に堆積して燃料電池を劣化させてしまう。これらの有機物を吸着剤等で捕捉する方法もあるが、化学的に吸着剤に固定することは困難で、吸着剤から脱離する可能性がある。また、高濃度の不純物が存在する場所では、吸着剤の容量を超えてしまい、捕捉性能が劣化する。酸化触媒を用いる方法では熱源が必要となり、また、光触媒を用いる方法では別途光源が必要であるため、エネルギー効率が低い。 However, the conventional techniques have the following problems.
That is, organic gas components and organosilicon compounds (siloxane) present in the atmosphere poison the catalyst electrode in the fuel cell, degrade the electrolyte membrane, and further deposit on the gas diffusion layer as silicon dioxide. As a result, the fuel cell is deteriorated. Although there is a method of capturing these organic substances with an adsorbent or the like, it is difficult to chemically fix the adsorbent to the adsorbent, and there is a possibility of desorption from the adsorbent. Further, in a place where a high concentration of impurities exists, the capacity of the adsorbent is exceeded, and the trapping performance deteriorates. The method using an oxidation catalyst requires a heat source, and the method using a photocatalyst requires a separate light source, so that the energy efficiency is low.

従って、本発明は、燃料電池に供給される反応ガス中から不純物を効果的に除去することができる燃料電池用ガス浄化ユニットを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas purification unit for a fuel cell that can effectively remove impurities from the reaction gas supplied to the fuel cell.

請求項１に係る発明は、燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給流路（例えば、実施の形態における空気供給流路７）に配設される燃料電池用ガス浄化ユニットであって、前記反応ガス供給流路には、前記反応ガス中の有機成分を分解する触媒（例えば、実施の形態における触媒１３）と、前記触媒の下流側に設けられるフィルタ（例えば、実施の形態における無機物質捕集用フィルタ１２）とを備えることを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a fuel cell gas purification unit disposed in a reaction gas supply channel (for example, the air supply channel 7 in the embodiment) for supplying a reaction gas to the fuel cell, The reaction gas supply channel includes a catalyst for decomposing organic components in the reaction gas (for example, the catalyst 13 in the embodiment) and a filter (for example, an inorganic substance trapping in the embodiment) provided on the downstream side of the catalyst. And a collecting filter 12).

この発明によれば、前記反応ガス供給流路を流通する反応ガス中の不純物のうち、シロキサン等の無機成分と有機成分とを含む化合物や無機成分と有機成分を含むガスが前記触媒により分解される。そして、前記触媒によって分解されたときに生じる二酸化ケイ素等の無機化合物を前記フィルタによって選択的に捕捉することができる。従って、前記反応ガス中に含まれている不純物や分解後に残留する無機化合物による燃料電池の劣化を防止することができる。これにより、燃料電池の寿命の向上を図ることができる。   According to this invention, among the impurities in the reaction gas flowing through the reaction gas supply channel, a compound containing an inorganic component and an organic component such as siloxane or a gas containing an inorganic component and an organic component is decomposed by the catalyst. The An inorganic compound such as silicon dioxide generated when decomposed by the catalyst can be selectively captured by the filter. Therefore, deterioration of the fuel cell due to impurities contained in the reaction gas or inorganic compounds remaining after decomposition can be prevented. Thereby, the lifetime of a fuel cell can be improved.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記触媒を加熱する加熱手段をさらに備えることを特徴とする。
この発明によれば、前記触媒を前記加熱手段により加熱することで、前記触媒の活性を高めることができ、前記反応ガス中に含まれる有機化合物や有機成分を含むガスの分解を促進することができる。 A second aspect of the present invention is the one according to the first aspect, further comprising heating means for heating the catalyst.
According to this invention, by heating the catalyst by the heating means, the activity of the catalyst can be increased, and the decomposition of the gas containing an organic compound or an organic component contained in the reaction gas can be promoted. it can.

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のものであって、前記加熱手段は前記反応ガスを圧送する過給機であることを特徴とする。
この発明によれば、前記過給機で前記反応ガスを圧送する際に、前記反応ガスの温度を断熱圧縮により上昇させることができるので、前記反応ガスを介して前記触媒の温度を上昇させることができ、前記触媒の活性を高めることができる。従って、前記触媒を加熱する加熱手段を新たに設けなくても、前記過給機により触媒を加熱して有機成分を含む物質を分解させることができる。これにより、部品点数の増加を抑制でき、また、加熱手段を新たに設けて電力を供給しなくてもよいのでエネルギー効率を高めることができる。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the heating means is a supercharger that pumps the reaction gas.
According to this invention, when the reaction gas is pumped by the supercharger, the temperature of the reaction gas can be increased by adiabatic compression, so that the temperature of the catalyst is increased via the reaction gas. And the activity of the catalyst can be increased. Therefore, the substance containing the organic component can be decomposed by heating the catalyst by the supercharger without newly providing a heating means for heating the catalyst. Thereby, the increase in the number of parts can be suppressed, and since it is not necessary to newly supply a heating means and supply electric power, energy efficiency can be improved.

請求項１に係る発明によれば、反応ガス中の有機化合物や有機成分を含むガスを前記触媒により分解し、前記反応ガス中に含まれている不純物や分解後に残留する無機化合物を前記フィルタにより捕捉することができるので、燃料電池の寿命の向上を図ることができる。   According to the first aspect of the present invention, a gas containing an organic compound or an organic component in a reaction gas is decomposed by the catalyst, and impurities contained in the reaction gas or an inorganic compound remaining after decomposition is decomposed by the filter. Since it can be captured, the life of the fuel cell can be improved.

請求項２に係る発明によれば、前記触媒の活性を高めることができ、前記反応ガス中に含まれる有機化合物や有機成分を含むガスの分解を促進することができるので、燃料電池の寿命のさらなる向上を図ることができる。
請求項３に係る発明によれば、部品点数の増加を抑制でき、エネルギー効率を高めることができる。 According to the second aspect of the present invention, the activity of the catalyst can be increased, and the decomposition of the gas containing the organic compound or organic component contained in the reaction gas can be promoted. Further improvement can be achieved.
According to the invention which concerns on Claim 3, the increase in a number of parts can be suppressed and energy efficiency can be improved.

以下、この発明の実施の形態における燃料電池用ガス浄化ユニットを図面と共に説明する。図１は本発明の実施の形態における燃料電池用ガス浄化ユニットを備える燃料電池システムの概略構成図である。同図に示すように、燃料電池１は、ポリアリレン系電解質材料からなる固体高分子電解質膜２を燃料極（アノード）３と空気極（カソード）４とで両側から挟み込んで形成されたセルを備えている。   Hereinafter, a fuel cell gas purification unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system including a fuel cell gas purification unit according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the fuel cell 1 includes a cell formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane 2 made of a polyarylene-based electrolyte material between a fuel electrode (anode) 3 and an air electrode (cathode) 4 from both sides. ing.

燃料極３に燃料ガスとして水素ガスを供給し、空気極４に酸化剤としての酸素を含む空気を供給すると、燃料極３で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜２を通過して空気極４まで移動して、空気極４で酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。なお、図１では説明を簡略化するために単セルのみを示しているが、実際の燃料電池１は複数のセルを積層したスタックとなっている。   When hydrogen gas is supplied as fuel gas to the fuel electrode 3 and air containing oxygen as an oxidant is supplied to the air electrode 4, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the fuel electrode 3 pass through the solid polymer electrolyte membrane 2. Then, it moves to the air electrode 4 and generates an electric power by causing an electrochemical reaction with oxygen at the air electrode 4 to generate water. In FIG. 1, only a single cell is shown to simplify the description, but the actual fuel cell 1 is a stack in which a plurality of cells are stacked.

燃料電池システムは、高圧燃料タンク等の燃料供給装置５を備え、燃料供給流路６を介して燃料電池１を構成する各セルの燃料極３に燃料ガスを供給する。
また、燃料電池システムは、空気供給装置であるコンプレッサ（過給機）８を備え、コンプレッサ８により圧縮された空気を、空気供給流路７を介して燃料電池１を構成する各セルの空気極４に供給する。 The fuel cell system includes a fuel supply device 5 such as a high-pressure fuel tank, and supplies fuel gas to the fuel electrode 3 of each cell constituting the fuel cell 1 via a fuel supply channel 6.
In addition, the fuel cell system includes a compressor (supercharger) 8 that is an air supply device, and air compressed by the compressor 8 is supplied to the air electrode of each cell constituting the fuel cell 1 via the air supply channel 7. 4 is supplied.

空気供給流路７には、コンプレッサ８の上流側にフィルタ１１が配設されている。そして、コンプレッサ８の下流側には、空気中の有機成分を分解する触媒１３と、フィルタ１２と、空気を加湿する加湿器９とが順次配設されている。フィルタ１２はフィルタ１１よりも細かいピッチの繊維状エレメントから構成されている。フィルタ１１は比較的大きい塵埃を捕集するためのものであり、フィルタ１２はより小さい微粒子や無機物質を捕集するためのものである。これについては詳細を後述する。   A filter 11 is disposed in the air supply flow path 7 on the upstream side of the compressor 8. A catalyst 13 that decomposes organic components in the air, a filter 12, and a humidifier 9 that humidifies the air are sequentially disposed on the downstream side of the compressor 8. The filter 12 is composed of fibrous elements having a finer pitch than the filter 11. The filter 11 is for collecting relatively large dust, and the filter 12 is for collecting smaller fine particles and inorganic substances. Details will be described later.

図２は図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有する触媒とフィルタを示す概略斜視図である。同図に示すように、触媒１３（この場合は触媒１３ａ）は外形を略円筒状とされ、内部に多数の微細な孔１８が形成している。また、フィルタ１２は略円盤状に形成され、繊維状のエレメントから構成されている。   FIG. 2 is a schematic perspective view showing a catalyst and a filter included in the fuel cell gas purification unit of FIG. As shown in the figure, the outer shape of the catalyst 13 (in this case, the catalyst 13a) is substantially cylindrical, and a large number of fine holes 18 are formed therein. Moreover, the filter 12 is formed in a substantially disk shape, and is comprised from the fibrous element.

このように構成された燃料電池用ガス浄化ユニットの作用について説明する。まず、反応ガスである空気が空気供給流路７に流入すると、フィルタ１１により空気中の塵埃が捕捉される。ついで、前記空気はコンプレッサ８により燃料電池１側に圧送される。このとき、空気の温度は断熱圧縮により上昇する。
このように、コンプレッサ８の回転数を制御することで、空気の温度を調整することができる。そして、触媒１３に供給される空気の温度を高くすることで、触媒１３の活性を高めることができる。一方、前記空気の温度を低くすると、コンプレッサ８での消費電力を低減できるとともに、フィルタ１２や触媒１３の耐久性を高めることができる。従って、これらの点をバランスさせるように、コンプレッサ８の回転数の制御が行われる。 The operation of the fuel cell gas purification unit configured as described above will be described. First, when air as a reaction gas flows into the air supply flow path 7, dust in the air is captured by the filter 11. Next, the air is pumped to the fuel cell 1 side by the compressor 8. At this time, the temperature of air rises by adiabatic compression.
Thus, the temperature of air can be adjusted by controlling the rotation speed of the compressor 8. The activity of the catalyst 13 can be increased by increasing the temperature of the air supplied to the catalyst 13. On the other hand, when the temperature of the air is lowered, the power consumption in the compressor 8 can be reduced and the durability of the filter 12 and the catalyst 13 can be increased. Therefore, the rotational speed of the compressor 8 is controlled so as to balance these points.

そして、空気供給流路７を流通する空気中の不純物のうち、シロキサン等の無機成分と有機成分とを含む化合物や無機成分と有機成分とを含む成分を含むガスが前記触媒１３により分解される。上述のように、空気の温度は上昇しているので、前記触媒１３は空気により加熱され、活性を高めることができ、分解を促進することができる。また、触媒１３は多数の微細な孔１８を有しているので、空気が触媒１３に接触する面積を大きくすることができ、より多量の成分が分解される。   Of the impurities in the air flowing through the air supply channel 7, the catalyst 13 decomposes a compound containing an inorganic component such as siloxane and an organic component or a gas containing a component containing an inorganic component and an organic component. . As described above, since the temperature of the air is rising, the catalyst 13 is heated by the air, the activity can be increased, and the decomposition can be promoted. Further, since the catalyst 13 has a large number of fine holes 18, the area where the air contacts the catalyst 13 can be increased, and a larger amount of components are decomposed.

その後、前記触媒１３によって分解されたときに生じる二酸化ケイ素等の無機化合物を前記フィルタ１２によって捕捉することができる。このように、有機不純物や分解後に残留する無機化合物を除去された空気は、加湿器９により適度な湿度に加湿された状態で燃料電池１の空気極４に供給される。   Thereafter, an inorganic compound such as silicon dioxide generated when decomposed by the catalyst 13 can be captured by the filter 12. Thus, the air from which organic impurities and inorganic compounds remaining after decomposition are removed is supplied to the air electrode 4 of the fuel cell 1 while being humidified to an appropriate humidity by the humidifier 9.

ここで、触媒１３の成分としては、コンプレッサ８から供給される空気の温度で高い活性を有するものが好ましい。以下、具体的に述べる。金属系では、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇの微粒子、もしくはそれらの金属の合金微粒子を好ましく用いることができる。また、酸化物系では、ＰｄＯ、ＲｕＯ２、Ａｇ２Ｏ、Ｃｏ２Ｏ、ＰｔＯ２、ＮｉＯ２、ＭｎＯ２、ＣｕＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＷＯ３等を好ましく用いることができる。特に、金属系の触媒、もしくはＰｄＯ２、ＰｔＯ２、ＲｕＯ２を用いると、より低温での活性化を図ることができる点で好ましい。 Here, the component of the catalyst 13 is preferably one having high activity at the temperature of the air supplied from the compressor 8. The details will be described below. In the metal system, fine particles of Pt, Pd, Ir, Ru, Ag, or alloy fine particles of those metals can be preferably used. Further, in the oxide, PdO, RuO 2, Ag 2 O, Co 2 O, PtO 2, NiO 2, MnO 2, CuO, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3, V 2 O 5, ZnO, TiO 2 WO 3 etc. can be preferably used. In particular, the use of a metal catalyst, or PdO 2 , PtO 2 , or RuO 2 is preferable because activation at a lower temperature can be achieved.

また、フィルタ１２の材質としては、コンプレッサ８により加熱された空気の熱に対する耐久性を有するものが望ましく、金属焼結体、金属メッシュ、金属マット、あるいは、ガラス繊維、セラミックスフィルタを好ましく用いることができる。   Moreover, as a material of the filter 12, what has durability with respect to the heat of the air heated by the compressor 8 is desirable, and it is preferable to use a metal sintered body, a metal mesh, a metal mat, glass fiber, or a ceramic filter. it can.

このように、本実施の形態では、空気中の有機化合物や有機成分を含むガスを前記触媒１３により分解し、前記空気中に含まれている不純物や分解後に残留する無機化合物を前記フィルタ１２により捕捉することができるので、燃料電池１の寿命の向上を図ることができる。また、前記触媒１３を加熱するヒータ等の加熱手段を新たに設けなくても、コンプレッサ８により触媒１３を加熱して有機成分を含む物質を分解させることができる。これにより、部品点数の増加を抑制でき、また、加熱手段を新たに設けて電力を供給しなくてもよいのでエネルギー効率を高めることができる。
なお、フィルタ１２をコンプレッサ８の下流に設置しているので、コンプレッサ８の排気圧力を利用できる。このため、コンプレッサ８の上流側に配置した場合の吸引力を利用するよりもコンプレッサ８の負荷を軽減することが可能である。 As described above, in the present embodiment, gas containing organic compounds and organic components in the air is decomposed by the catalyst 13, and impurities contained in the air and inorganic compounds remaining after decomposition are decomposed by the filter 12. Since it can be captured, the life of the fuel cell 1 can be improved. Further, even if a heating means such as a heater for heating the catalyst 13 is not newly provided, the catalyst 13 can be heated by the compressor 8 to decompose the substance containing the organic component. Thereby, the increase in the number of parts can be suppressed, and since it is not necessary to newly supply a heating means and supply electric power, energy efficiency can be improved.
Since the filter 12 is installed downstream of the compressor 8, the exhaust pressure of the compressor 8 can be used. For this reason, it is possible to reduce the load of the compressor 8 rather than using the suction force when it is arranged upstream of the compressor 8.

図３は図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有するフィルタの変形例を示す概略斜視図である。同図に示すフィルタ１２ｂ（１２）は、空気供給流路７を横断するように配設される本体部１９と、該本体部１９から上流側に突出する円筒状の突出部２０とを有する構成となっている。前記突出部２０は、その先端面２０ａを密閉形成されているとともに、その側面２０ｂに隙間を形成した構成となっている。このようにフィルタ１２ｂを構成することで、空気供給流路７を流通する空気は、突出部２０の先端面２０ａを迂回して、側面２０ｂを介して本体部１９に流入する。従って、空気に対するフィルタ１２ｂの接触面積を増大させることができるため、分解された無機物質や微粒子の捕捉効果を高めることができる。   FIG. 3 is a schematic perspective view showing a modified example of the filter of the fuel cell gas purification unit of FIG. A filter 12b (12) shown in the figure has a main body 19 disposed so as to cross the air supply flow path 7, and a cylindrical protrusion 20 protruding upstream from the main body 19. It has become. The protruding portion 20 has a configuration in which a tip end surface 20a is hermetically formed and a gap is formed in the side surface 20b. By configuring the filter 12b as described above, the air flowing through the air supply flow path 7 bypasses the front end surface 20a of the projecting portion 20 and flows into the main body portion 19 through the side surface 20b. Accordingly, since the contact area of the filter 12b with air can be increased, the effect of capturing the decomposed inorganic substance and fine particles can be enhanced.

図４は図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有するフィルタの他の変形例を示す概略斜視図である。同図に示すフィルタ１２ｃ（１２）は、空気供給流路７よりも拡径してなる本体部２１と、該本体部２１内に設けられる略円筒形状の突出部２２とを有している。本体部２１および突出部２２は、空気供給流路７と軸心を一致するように配設されてなる。そして、突出部２２は、その先端面２２ａを密閉形成されているとともに、その側面２２ｂに隙間を形成した構成となっている。このようにすると、空気供給流路７を流通する空気は、突出部２２の先端面２２ａを迂回して、側面２２ｂを介して突出部２２内に流入する。従って、空気に対するフィルタ１２ｃの接触面積を増大させることができるため、分解された無機物質や微粒子の捕捉効果を高めることができる。   FIG. 4 is a schematic perspective view showing another modification of the filter of the fuel cell gas purification unit of FIG. The filter 12c (12) shown in the figure has a main body portion 21 having a diameter larger than that of the air supply flow path 7, and a substantially cylindrical protruding portion 22 provided in the main body portion 21. The main body portion 21 and the protruding portion 22 are disposed so as to coincide with the air supply flow path 7 and the axial center. And the protrusion part 22 becomes the structure which formed the clearance gap in the side surface 22b while sealingly forming the front end surface 22a. If it does in this way, the air which distribute | circulates the air supply flow path 7 will bypass the front end surface 22a of the protrusion part 22, and will flow in in the protrusion part 22 via the side surface 22b. Accordingly, since the contact area of the filter 12c with air can be increased, the effect of capturing the decomposed inorganic substance and fine particles can be enhanced.

図５は図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有するフィルタの他の変形例を示す概略斜視図である。同図に示すフィルタ１２ｄ（１２）は、空気供給流路７よりも拡径してなる本体部２３と、該本体部２３内に設けられる略円筒形状の突出部２４とを有している。本体部２３および突出部２４は、空気供給流路７と軸心を直交するように配設されてなる。そして、突出部２４は、その先端面２４ａを密閉形成されているとともに、その側面２４ｂに隙間を形成した構成となっている。このようにすると、空気供給流路７を流通する空気は、突出部２４の先端面２４ａを迂回して、側面２４ｂを介して突出部２４内に流入する。従って、空気に対するフィルタ１２ｄの接触面積を増大させることができるため、分解された無機物質や微粒子の捕捉効果を高めることができる。   FIG. 5 is a schematic perspective view showing another modified example of the filter included in the fuel cell gas purification unit of FIG. The filter 12 d (12) shown in the figure has a main body portion 23 having a diameter larger than that of the air supply flow path 7 and a substantially cylindrical protruding portion 24 provided in the main body portion 23. The main body part 23 and the projecting part 24 are arranged so that the air supply channel 7 and the axis are orthogonal to each other. And the protrusion part 24 becomes the structure which formed the clearance gap in the side surface 24b while sealingly forming the front end surface 24a. If it does in this way, the air which distribute | circulates the air supply flow path 7 will bypass the front end surface 24a of the protrusion part 24, and will flow in in the protrusion part 24 via the side surface 24b. Accordingly, since the contact area of the filter 12d with air can be increased, the effect of capturing the decomposed inorganic substance and fine particles can be enhanced.

図６は図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有する触媒の変形例を示す概略斜視図である。図７は図６に示す触媒の断面説明図である。これらの図に示す触媒１３ｂ（１３）は、その外形を略円筒状に形成されている。そして、触媒１３ｂの内部は薄壁１４により格子状に区画され、この区画された部位が空気流路１７を形成している。また、触媒１３ｂの両端面は、断面視で千鳥状になるように、格子状に区画された部位を遮断部１５、１６により交互に閉塞している。従って、空気流路１７を形成する部位において、互いに対向する端面のいずれか一方が遮断部１５または１６により閉塞されることになる。このように触媒１３ｂを形成することで、触媒１３ｂに流通する空気は、遮断部１５または１６を迂回するように流通することになる。従って、空気の触媒１３ｂに対する接触面積を増大させることができるため、分解反応を促進することができる。   FIG. 6 is a schematic perspective view showing a modification of the catalyst included in the fuel cell gas purification unit of FIG. FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view of the catalyst shown in FIG. The catalyst 13b (13) shown in these drawings has a substantially cylindrical outer shape. The interior of the catalyst 13 b is partitioned in a lattice pattern by thin walls 14, and the partitioned portions form an air flow path 17. Further, the both end surfaces of the catalyst 13b are alternately closed by the blocking portions 15 and 16 at the portions partitioned in a lattice shape so as to have a zigzag shape in cross section. Accordingly, at the portion where the air flow path 17 is formed, either one of the end faces facing each other is blocked by the blocking portion 15 or 16. By forming the catalyst 13b in this manner, the air flowing through the catalyst 13b flows so as to bypass the blocking portion 15 or 16. Therefore, the contact area of air with respect to the catalyst 13b can be increased, so that the decomposition reaction can be promoted.

なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、実施の形態では、燃料電池用ガス浄化ユニットを空気供給流路のみに設けた場合について説明したが、これに限らず、水素供給流路に設けてもよいし、それぞれの流路に設けてもよい。また、実施の形態では、反応ガスである空気を圧送する過給機を加熱手段として用いたが、触媒を加熱する加熱手段を別に用いてもよい。また、常温でも十分な活性を有する触媒であれば、加熱手段を設けなくてもよい。また、実施の形態では、過給機の上流側にフィルタを設けたが、該フィルタは必ずしも必須ではない。例えば水素供給流路に燃料電池用ガス浄化ユニットを設ける場合には、前記フィルタを設けなくてもよい。   Of course, the contents of the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, in the embodiment, the case where the fuel cell gas purification unit is provided only in the air supply channel has been described. However, the present invention is not limited thereto, and may be provided in the hydrogen supply channel, or provided in each channel. May be. In the embodiment, a supercharger that pumps air as a reaction gas is used as the heating unit. However, a heating unit that heats the catalyst may be used separately. Further, the heating means may not be provided as long as the catalyst has sufficient activity even at room temperature. In the embodiment, a filter is provided on the upstream side of the supercharger. However, the filter is not always essential. For example, when the fuel cell gas purification unit is provided in the hydrogen supply channel, the filter need not be provided.

本発明の実施の形態における燃料電池用ガス浄化ユニットを備える燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a fuel cell system provided with the gas purification unit for fuel cells in embodiment of this invention. 図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有する触媒とフィルタを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the catalyst and filter which the gas purification unit for fuel cells of FIG. 1 has. 図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有するフィルタの変形例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the modification of the filter which the gas purification unit for fuel cells of FIG. 1 has. 図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有するフィルタの他の変形例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other modification of the filter which the gas purification unit for fuel cells of FIG. 1 has. 図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有するフィルタの他の変形例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other modification of the filter which the gas purification unit for fuel cells of FIG. 1 has. 図１の燃料電池用ガス浄化ユニットの有する触媒の変形例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the modification of the catalyst which the gas purification unit for fuel cells of FIG. 1 has. 図６に示す触媒の断面説明図である。FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view of the catalyst shown in FIG. 6.

符号の説明Explanation of symbols

１…燃料電池
６…燃料供給流路（反応ガス供給流路）
７…空気供給流路（反応ガス供給流路）
１１…塵埃捕集用フィルタ（フィルタ）
１２…無機物質捕集用フィルタ（フィルタ）
１３…触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell 6 ... Fuel supply flow path (reaction gas supply flow path)
7. Air supply channel (reactive gas supply channel)
11 ... Dust collection filter (filter)
12 ... Filter for collecting inorganic substances (filter)
13 ... Catalyst

Claims (3)

燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給流路に配設される燃料電池用ガス浄化ユニットであって、
前記反応ガス供給流路には、
前記反応ガス中の有機成分を分解する触媒と、
前記触媒の下流側に設けられるフィルタとを備えることを特徴とする燃料電池用ガス浄化ユニット。 A fuel cell gas purification unit disposed in a reaction gas supply channel for supplying a reaction gas to a fuel cell,
In the reaction gas supply channel,
A catalyst for decomposing organic components in the reaction gas;
A gas purification unit for a fuel cell, comprising a filter provided on the downstream side of the catalyst. 前記触媒を加熱する加熱手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用ガス浄化ユニット。   The fuel cell gas purification unit according to claim 1, further comprising heating means for heating the catalyst. 前記加熱手段は前記反応ガスを圧送する過給機であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池用ガス浄化ユニット。
3. The fuel cell gas purification unit according to claim 1, wherein the heating means is a supercharger that pumps the reaction gas.
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