JP2009081023A - Fuel cell electric power generation system and its operation method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify elements constituting a fuel cell power generating system, and enable downsizing of the fuel cell power generating system. <P>SOLUTION: The fuel cell power generation system has a membrane electrode assembly 8 having an anode and a cathode mutually opposed pinching an electrode membrane 3, and an anode flow passage plate 30. In this anode flow passage plate 30, a gas recovery flow passage 32 in which a gas formed in the anode is recovered via a lyophobic porous body 10, and a fuel supply passage 31 to supply a liquid fuel to the anode are formed. Furthermore, it has an anode circulation system 54 in which the fuel is made to be circulated from the outlet side of the anode flow passage 30 to the inlet of it through the outside of the anode flow passage plate 30, and a fuel supply means which is constituted so as to supply the fuel by the reduced amount from the fuel tank 45 into the anode circulation system 54 when the liquid amount of the fuel circulated in the anode circulation system 54 is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a fuel cell power generation system that generates power by directly supplying liquid fuel to an electrode, and an operation method thereof.

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。   A direct fuel cell that supplies liquid fuel such as alcohol directly to the power generation unit does not require an auxiliary device such as a vaporizer or a reformer, and is expected to be used for a small power source of a portable device. As such a direct type fuel cell, an alcohol aqueous solution is directly supplied to the power generation unit to extract protons, and discharges such as water discharged from the power generation unit are placed in a mixing tank or the like disposed upstream of the power generation unit Circulating fuel cell power generation systems that are circulated and reused are known.

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。   In a direct methanol supply fuel cell (DMFC), power generation is performed in a cell stack (power generation unit) in which power generation cells including an anode, a cathode, and a membrane electrode assembly (MEA) are stacked. A mixed solution of water and methanol is sent to the anode via a liquid feed pump or the like, and the reaction shown in the formula (1) occurs to generate carbon dioxide. On the other hand, air is sent to the cathode via an air feed pump or the like, and the reaction shown in the formula (2) occurs to generate water.

CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e ・・・(1)
3/2O2 + 6H++ 6e → 3H2O ・・・(2)
アノードで発生したCO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。
CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e - ··· (1)
3/2 O 2 + 6H + + 6e → 3H 2 O (2)
The mixed solution containing CO 2 and water generated at the anode and unreacted methanol is discharged from the anode as a gas-liquid two-phase flow. The gas-liquid two-phase flow discharged from the anode is separated into gas and liquid by a gas-liquid separator or the like provided in the flow path on the outlet side of the anode. The separated liquid is circulated to a mixing tank or the like through a recovery channel, and the separated gas is released to the atmosphere.

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。   The fuel consumed in the anode power generation reaction shown in the formula (1) and the fuel consumed in the crossover from the anode to the cathode are generally forcibly supplied from the fuel tank to the anode circulation system by a pump or the like. Yes. In this case, in order to forcibly supply the fuel, a fuel supply pump or the like is required, and the number of parts increases, resulting in an increase in cost and further difficulty in downsizing.

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。
特開2006−49115号公報
As a technique for downsizing a direct fuel cell, for example, as disclosed in Patent Document 1, a separator in which a diffusion layer of an anode electrode, a fuel supply channel and a product gas discharge channel adjacent to each other exist A technique of interposing a porous film between the two is known.
JP 2006-49115 A

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。   However, in the above-described example, in order to forcibly supply only the amount of liquid fuel consumed by the anode power generation reaction and crossover with high accuracy, a forced supply means such as a pump is used as described above. You may need it. Furthermore, in addition to the fuel supply pump, a power source such as a pump, a sensor for supplying fuel, and a circuit for controlling the same are required, which makes it difficult to reduce the cost and size of the fuel cell power generation system. There is.

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。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to simplify elements constituting the fuel cell power generation system and to reduce the size of the fuel cell power generation system.

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。   To achieve the above object, a fuel cell power generation system according to the present invention comprises a membrane electrode assembly having an anode and a cathode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween, a gas recovery flow path for recovering a gas generated at the anode, and An anode channel plate having a fuel supply channel for supplying liquid fuel to the anode, and the liquid passing through the outside of the anode channel plate with respect to the membrane electrode assembly filled with the liquid fuel. An anode circulation system for forcibly circulating fuel from the outlet side to the inlet side of the anode flow path plate, a fuel tank for storing the liquid fuel to be supplied to the anode circulation system, and the anode circulation system and the fuel tank are connected to each other. It has piping, The pressure loss provision means provided between the said fuel tank of the said piping, and the said anode circulation system, It is characterized by the above-mentioned.

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。   The fuel cell power generation system operating method according to the present invention includes a membrane electrode assembly having an anode and a cathode facing each other across an electrolyte membrane, a gas recovery flow path for recovering a gas generated at the anode, and An anode flow path plate having a fuel supply flow path for supplying liquid fuel to the anode, and the liquid fuel passing through the outside of the anode flow path plate with respect to the membrane electrode assembly filled with the liquid fuel. An anode circulation system that forcibly circulates fuel from the outlet side to the inlet side of the anode flow path plate, a fuel tank that stores the liquid fuel supplied to the anode circulation system, and a pipe that connects the anode circulation system and the fuel tank And a pressure loss applying means provided between the fuel tank of the piping and the anode circulation system. A fuel filling step of filling and circulating the liquid fuel in the anode circulation system, and supplying the liquid fuel flowing through the anode circulation system to the anode of the membrane electrode assembly after the fuel filling step. And a fuel supply step for supplying the liquid fuel consumed in the power generation step from the fuel tank to the anode circulation system without using a pump.

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。   According to the present invention, elements constituting the fuel cell power generation system can be simplified, and the fuel cell power generation system can be downsized.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part or a similar part, and duplication description is abbreviate | omitted.

[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。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a fuel cell power generation system showing a configuration of a first embodiment according to the present invention. The fuel cell power generation system according to this embodiment includes a membrane electrode assembly 8 having an electrolyte membrane 3 and the like disposed so as to be sandwiched between an anode and a cathode. The electrolyte membrane 3 is composed of a proton conductive solid polymer membrane or the like. The anode is composed of an anode catalyst layer 1 formed by applying a catalyst to the surface of the electrolyte membrane 3, an anode gas diffusion layer 4 formed outside the anode catalyst layer 1, and the like. The cathode is composed of a cathode catalyst layer 2 formed by applying a catalyst to the opposite surface of the electrolyte membrane 3 where the anode catalyst layer 1 is formed, and a cathode gas diffusion layer 5 formed outside the cathode catalyst layer 2. Yes.

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。   The fuel cell power generation system further includes a lyophobic porous body 10 disposed so as to contact the anode gas diffusion layer 4 and an anode flow path plate 30 disposed outside the lyophobic porous body 10 in contact therewith. And a cathode flow path plate 40 facing the anode flow path plate 30 via the lyophobic porous body 10 and the membrane electrode assembly 8. Further, the anode flow channel plate 30 and the cathode flow channel plate 40 seal the periphery of the membrane electrode assembly 8 through the gasket 9.

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。   The fuel cell power generation system includes a fuel tank 45 that stores liquid fuel such as high-concentration methanol, and a fuel supply pipe 51 that supplies the fuel.

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。   For the electrolyte membrane 3, a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ether sulfonic acid (for example, Nafion (registered trademark of DuPont)) can be used. For the anode catalyst layer 1, platinum ruthenium or the like can be used, and for the cathode catalyst layer 2, platinum or the like can be used. For the anode gas diffusion layer 4 and the cathode gas diffusion layer 5, porous carbon paper or the like is used.

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。   Between the anode catalyst layer 1 and the anode gas diffusion layer 4, a carbon anode microporous layer 6 having a submicron pore diameter and having a thickness of several tens of microns may be disposed. Between the cathode catalyst layer 2 and the cathode gas diffusion layer 5, a carbon cathode microporous layer 7 having a submicron pore diameter and having a thickness of several tens of microns may be disposed.

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。   The lyophobic porous body 10 has a surface in contact with the anode gas diffusion layer 4 and a surface in contact with the anode flow path plate 30. That is, they are arranged so as to be sandwiched between the anode gas diffusion layer 4 and the anode flow path plate 30. It is desirable that at least a part of the surface side of the lyophobic porous body 10 in contact with the anode flow path plate 30 is a conductive material having a lyophobic average pore diameter of about 1 micrometer or less.

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。   When methanol aqueous solution is used as liquid fuel, since methanol has low surface tension, high concentration methanol is lyophobized with tetrafluoroethylene resin (for example, Teflon (registered trademark of DuPont)) and has an average pore size of submicrometer. It penetrates easily into dense porous bodies. A methanol aqueous solution having a concentration of 3 M (mol / L) or less did not permeate into a dense porous body of a carbon material having an average pore size smaller than about 1 micrometer subjected to a lyophobic treatment with tetrafluoroethylene resin or the like.

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。   The lyophobic porous body 10 includes carbon paper having a pore diameter of several micrometers made of a lyophobic carbon fiber, a material in which a sintered metal is subjected to a lyophobic treatment, and a pore diameter having electrical conductivity of several micrometers. A material having a lyophobic property with a porous body of a meter or less can be used. In that case, it is desirable that at least the surface in contact with the anode flow path plate 30 is a dense porous layer having a lyophobized average pore diameter of less than about 1 micrometer.

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。   The anode flow path plate 30 has a fuel supply flow path 31 through which liquid fuel is circulated and a gas recovery flow path 32. The fuel supply channel 31 includes, for example, a serpentine channel 31a for liquid fuel and a fuel supply unit 31b. The liquid fuel serpentine flow path portion 31a is a flow path formed to meander and flow the liquid fuel from the upstream side to the downstream side through at least one flow path. On the other hand, the fuel supply part 31b branches from the liquid fuel serpentine flow path part 31a to the anode gas diffusion layer 4 side and supplies part of the fuel flowing through the liquid fuel serpentine flow path part 31a to the anode gas diffusion layer 4 It is formed to do.

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CO等の気体を回収するように形成されている。 The gas recovery channel 32 is composed of, for example, a gas channel 32a and a gas recovery unit 32b. The gas recovery unit 32 b is formed so as to recover a gas such as CO 2 in the anode gas diffusion layer 4.

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。   The fuel supply pipe 51 that supplies liquid fuel from the fuel tank 45 is provided with an open / close valve 49 and a circulation pump 48 in order, and is connected to the inlet side of the liquid fuel serpentine flow path portion 31a. Further, the fuel supply pipe 51 joins again from the outlet side of the liquid fuel serpentine flow path portion 31 a to the upstream side of the circulation pump 48 on the downstream side of the on-off valve 49 through the back pressure valve 50 and the like. That is, a circulation path is formed on the downstream side of the opening / closing valve 49. In the present embodiment, this circulation path is defined as the anode circulation system 54. Moreover, the above-mentioned part to be joined is defined as the anode circulation system inlet 55.

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。   The cathode flow path plate 40 has an intake air supply hole 41 for supplying air to the cathode catalyst layer 2. A porous body 20 having a moisturizing function for preventing the cathode catalyst layer 2 from drying may be provided between the cathode gas diffusion layer 5 and the cathode flow path plate 40.

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。   In this example, since the air intake supply hole 41 is provided in the cathode flow path plate 40, air can be supplied to the membrane electrode assembly 8 by breathing (natural intake system).

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。   In addition, the lyophobic used in the description of the present embodiment is used in the sense that the methanol aqueous solution does not permeate the porous body or the like or is difficult to permeate.

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。   Next, the flow of liquid fuel or the like will be described. In this embodiment, high-concentration methanol is used as the liquid fuel. The liquid fuel stored in the fuel tank 45 is supplied to the anode circulation system 54. That is, the liquid fuel flows through the fuel supply pipe 51, flows through the anode circulation system inlet 55 through the opening / closing valve 49 disposed in the fuel supply pipe 51, and is supplied to the anode circulation system 54. The liquid fuel supplied to the anode circulation system 54 is supplied to the inlet side of the liquid fuel serpentine channel 31 a of the fuel supply channel 31 provided in the anode channel plate 30 via the circulation pump 48.

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。   A part of the liquid fuel supplied to the liquid fuel serpentine flow path portion 31a is supplied, for example, as methanol and water vapor to the anode gas diffusion layer 4 side through the lyophobic porous body 10 subjected to the lyophobic treatment. The The liquid fuel flowing through the anode gas diffusion layer 4 is supplied to the anode catalyst layer 1 and used for power generation or the like. Other liquid fuels are circulated through the fuel supply pipe 51 connected to the outlet side of the liquid fuel serpentine channel 31a. The liquid fuel supplied to the fuel supply pipe 51 from the outlet side of the liquid fuel serpentine channel 31a is supplied to the anode circulation system inlet 55 via the back pressure valve 50, and again the inlet of the liquid fuel serpentine channel 31a. Supplied to the side.

一方、発電中に式(1)の反応等により発生するCO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、CO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、CO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。 On the other hand, CO 2 generated by the reaction of the formula (1) during power generation flows through the gas recovery unit 32b without flowing through the fuel supply flow channel 31, flows through the gas flow channel unit 32a, and CO 2. It is exhausted from the second exhaust unit 52 to the outside of the fuel cell power generation system. The gas volume is larger than the liquid volume. Accordingly, CO 2 can be prevented from flowing into the liquid fuel serpentine flow path portion 31a and the fuel supply portion 31b formed in the anode flow path plate 30, and the volume of the fluid flowing through the fuel supply flow path 31 is increased. It becomes possible to suppress an increase in loss.

式(1)に示すアノード発電反応によりCOが生成し、このCO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CO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CO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。 CO 2 is generated by the anode power generation reaction represented by the formula (1), and this CO 2 flows through the lyophobic porous body 10 through the anode gas diffusion layer 4. At this time, CO 2 preferentially flows through the gas recovery unit 32 b at the interface between the anode flow path plate 30 and the lyophobic porous body 10. That is, CO 2 in the lyophobic porous body 10 forms bubbles and enters into the fuel supply part 31b filled with the liquid fuel because the lyophobic porous body 10 has lyophobic properties. It is easier to circulate toward the gas recovery unit 32b that is not filled with liquid fuel.

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。   As a result, gas can be prevented from being mixed into the liquid fuel flowing through the outlet side of the fuel supply flow path 31 of the anode flow path plate 30, so that formation of a gas-liquid two-phase flow is suppressed. Therefore, it is possible to suppress an increase in flow rate due to volume expansion and an increase in fluid pressure loss due to meniscus formation. Therefore, the pressure loss of the anode (fuel supply flow path 31) can be significantly reduced.

なお、アノードガス拡散層4における単位面積当たりのCO透過流量は少ないため、CO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、CO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。 In addition, since the CO 2 permeation flow rate per unit area in the anode gas diffusion layer 4 is small, the pressure loss when CO 2 passes through the lyophobic porous body 10 is small. Further, even when the membrane electrode assembly 8 is tilted in an arbitrary direction, the liquid-phobic porous body 10 is disposed, so that CO 2 and unreacted fuel can be easily gas-liquid separated. is there.

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。   Unused liquid fuel discharged to the outlet side of the fuel supply channel 31 is circulated to the inlet of the fuel supply channel 31. Methanol and water consumed in the anode power generation reaction shown in Formula (1) and methanol and water crossing over from the anode side to the cathode side decrease the fluid volume of the anode circulation system 54 by the liquid volume. Since the fuel tank 45 in which the high-concentration methanol aqueous solution is stored and the anode circulation system 54 communicate with each other through the fuel supply pipe 51 filled with liquid, the fuel tank 45 and the anode circulation system 54 are connected to the anode by the fluid volume reduction amount of the anode circulation system 54 The fuel stored in the fuel tank 45 is supplied to the circulation system 54.

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。   As a result, the liquid fuel circulating in the fuel supply channel 31 becomes a low-concentration methanol aqueous solution having a concentration of 3M or less. Since low concentration methanol of 3M or less hardly penetrates into the lyophobic porous body 10, it can be prevented from flowing out from the fuel supply channel 31 into the gas recovery channel 32 through the lyophobic porous body 10.

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。   Therefore, gas-liquid separation can be performed without disposing a gas-liquid separator or the like as a separate body, and the fuel cell power generation system can be further downsized.

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。   Further, as described above, liquid fuel flows through the circulation path, so that high-concentration fuel can be stored in the fuel tank 45.

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。   The anode circulation system 54 is a system filled with a liquid, and is configured to communicate with the fuel tank 45 by keeping the open / close valve 49 open. That is, when the amount of liquid in the anode circulation system 54 decreases due to the consumption of methanol and water by the anode power generation reaction shown in Formula (1) or the decrease in methanol and water by crossover from the anode side to the cathode side, the fuel tank 45 Thus, the effect of sucking the liquid fuel into the anode circulation system 54 is produced.

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。   The concentration of methanol stored in the fuel tank 45 is determined from the amount of methanol and water consumed in the anode power generation reaction shown in Formula (1) and the amount of methanol and water crossover from the anode side to the cathode side. It is almost equal to the concentration. However, the amount of methanol and water that crossover from the anode side to the cathode side may change as the power generation conditions and the characteristics of the membrane electrode assembly 8, such as temperature, change. As a result, there may be a difference between the concentration of the liquid fuel stored in the fuel tank 45 and the amount consumed by the membrane electrode assembly 8.

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。   For example, when the amount of methanol crossover decreases, the consumption of methanol decreases, so the concentration of liquid fuel flowing through the anode circulation system 54 increases. However, as the concentration of methanol flowing through the anode circulation system 54 increases, the amount of methanol crossover increases, and the concentration in the anode circulation system 54 stabilizes at a slightly higher concentration than the predetermined concentration.

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。   When the amount of methanol crossover increases, the consumption of methanol increases, so the concentration of liquid fuel flowing through the anode circulation system 54 decreases. However, when the concentration of methanol flowing through the anode circulation system 54 becomes low, the amount of methanol crossover decreases. Therefore, the concentration of the liquid fuel flowing through the anode circulation system 54 at a concentration slightly lower than the predetermined concentration is stabilized.

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。   That is, liquid fuel is automatically supplied from the fuel tank 45 as the amount of liquid in the anode circulation system 54 decreases, so that the amount of liquid in the anode circulation system 54 is adjusted within a certain range. The methanol concentration in 54 is automatically adjusted within a certain range. Further, the pressure loss applying means, for example, the opening / closing valve 49 has a larger pressure loss than the fuel supply pipe 51, and the effect of sucking the liquid fuel is more effective than the reverse diffusion of liquid fuel from the anode circulation system 54 to the fuel tank 45. large. Therefore, the methanol concentration in the anode circulation system 54 is highly effective in being automatically adjusted within a certain range.

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。   When the liquid fuel in the fuel tank 45 becomes empty and the fuel tank 45 is to be replaced, the opening / closing valve 49 is first closed, the empty fuel tank 45 is removed, and the fuel tank filled with the liquid fuel. Wear 45. After that, by opening the opening / closing valve 49, the fuel cell power generation system can be operated continuously. When the fuel tank 45 is replaced, even if a small amount of air is mixed into the fuel supply pipe 51, the fuel suction is continued, and even if a small amount of air is mixed into the anode circulation system 54, the gas recovery flow path 32 is used. To be released.

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。   Therefore, according to the present embodiment, since the liquid fuel stored in the fuel tank 45 is automatically supplied to the anode circulation system 54, it is unnecessary to install a pump or the like on the upstream side of the on-off valve 49, for example. Become. Therefore, since a device for controlling the pump or the like is not necessary, the constituent elements of the fuel cell power generation system are simplified, so that the manufacturing cost is suppressed and the size can be further reduced.

[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。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell power generation system showing the configuration of the second embodiment according to the present invention. In the present embodiment, the fuel supply hole 61 is formed in the lyophobic porous body 10. In other words, the lyophobic porous body 10 is divided into a fuel supply hole 61 and a lyophobic porous region 63 in which many holes having a pore diameter of 1 micrometer or less are formed in other regions.

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CO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、CO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。 The liquid fuel flowing through the anode circulation system 54 flows through the fuel supply hole 61 and is supplied to the anode of the membrane electrode assembly 8. The CO 2 generated by the anodic power generation reaction flows through the lyophobic porous region 63 of the lyophobic porous body 10 without flowing through the fuel supply hole 61 while forming bubbles, as in the first embodiment. To do. Thereafter, the gas is circulated through the gas recovery passage 32 and exhausted from the CO 2 exhaust part 52 to the outside of the fuel cell power generation system.

[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、CO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。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell power generation system showing the configuration of the third embodiment according to the present invention. In the present embodiment, a lyophilic porous body 15 is used instead of the lyophobic porous body 10 in the first and second embodiments. The lyophilic porous body 15 is formed with a gas recovery hole 62 for circulating a gas such as CO 2 . That is, the lyophilic porous body 15 is divided into a gas recovery hole 62 and a lyophilic porous area 64 in which many holes having a diameter of 1 micrometer or less are formed in other areas.

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CO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、CO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。 In the present embodiment, the liquid fuel flows through the lyophilic porous region 64 of the lyophilic porous body 15 and is supplied to the anode. On the other hand, the CO 2 generated by the anode power generation reaction or the like flows through the gas recovery passage 32 through the gas recovery hole 62. Thereafter, the gas is exhausted from the CO 2 exhaust part 52 to the outside of the fuel cell power generation system.

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。   In addition, the lyophilic property used in the description of the present embodiment is used in the sense that the aqueous methanol solution penetrates into the porous body or the like or easily penetrates.

[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。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell power generation system showing a fourth embodiment according to the present invention. In the present embodiment, a check valve 58 is disposed on the downstream side of the fuel tank 45 in the fuel supply pipe 51 and upstream of the anode circulation system inlet 55. The check valve 58 is formed so that liquid fuel flows only from the fuel tank 45 toward the anode circulation system 54. That is, the check valve 58 is used as an alternative to the on-off valve 49 in the first embodiment.

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。   When the amount of liquid in the anode circulation system 54 decreases, the liquid fuel in the fuel tank 45 is supplied to the anode circulation system 54 via the check valve 58. When the liquid fuel in the fuel tank 45 becomes empty and the fuel tank 45 is replaced, the reverse flow of the liquid fuel circulating in the anode circulation system 54 can be suppressed by the check valve 58 even if the fuel tank 45 is removed. . For this reason, it becomes possible to replace the fuel tank 45 more easily.

[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。
[Other Embodiments]
The description of the above embodiment is an example for explaining the present invention, and does not limit the invention described in the claims. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.

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。   The configurations of the fuel supply channel 31 and the gas recovery channel 32 described above are not limited to the serpentine type. This is merely an example, and other various fuel supply passages 31 and gas recovery passages 32 can be employed.

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。   The liquid fuel is a liquid other than methanol, and for example, alcohol, hydrocarbon, ether and the like can be used.

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。   Further, both the on-off valve 49 used in the first embodiment and the check valve 58 used in the second embodiment may be attached in series.

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。   In addition, by making the pressure in the anode circulation system 54 negative with respect to the pressure in the fuel tank 45, liquid fuel can be sucked from the fuel tank 45 into the anode circulation system 54 more easily. Good.

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。1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a first embodiment of a fuel cell power generation system according to the present invention. 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。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of 2nd Embodiment of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 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。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of 3rd Embodiment of the fuel cell power generation system which concerns on this invention. 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。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of 4th Embodiment of the fuel cell power generation system which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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…CO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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Anode catalyst layer, 2 ... Cathode catalyst layer, 3 ... Electrolyte membrane, 4 ... Anode gas diffusion layer, 5 ... Cathode gas diffusion layer, 6 ... Anode microporous layer, 7 ... Cathode microporous layer, 8 ... Membrane electrode composite , 9 ... gasket, 10 ... lyophobic porous body, 15 ... lyophilic porous body, 30 ... anode channel plate, 31 ... fuel supply channel, 31a ... serpentine channel part for liquid fuel, 31b ... fuel supply 32, gas recovery channel, 32a ... gas channel, 32b ... gas recovery unit, 40 ... cathode channel plate, 41 ... intake air supply hole, 45 ... fuel tank, 48 ... circulation pump, 49 ... open / close valve , 50 ... back pressure valve, 51 ... fuel supply pipe, 52 ... CO 2 exhaust unit, 54 ... anode circulation system, 55 ... anode circulating system inlet, 58 ... check valve, 61: fuel supply hole 62 ... gas recovery hole , 63 ... lyophobic Pore region, 64 ... lyophilic porous region

Claims (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、
を有することを特徴とする燃料電池発電システム。
A membrane electrode assembly having an anode and a cathode facing each other across an electrolyte membrane;
A gas recovery flow path for recovering gas generated at the anode, and an anode flow path plate having a fuel supply flow path for supplying liquid fuel to the anode;
An anode circulation system for forcibly circulating the liquid fuel from the outlet side to the inlet side of the anode channel plate through the outside of the anode channel plate with respect to the membrane electrode assembly filled with the liquid fuel; ,
A fuel tank for storing the liquid fuel to be supplied to the anode circulation system;
A pipe connecting the anode circulation system and the fuel tank;
Pressure loss applying means provided between the fuel tank of the pipe and the anode circulation system;
A fuel cell power generation system comprising:
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。   The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein the liquid fuel supplied to the anode is a methanol aqueous solution having a concentration of 3M or less. 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。   3. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein a concentration of the liquid fuel stored in the fuel tank is higher than a concentration of the liquid fuel circulating in the anode circulation system. 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。   The pressure loss applying means is provided with an on-off valve or a check valve, and the liquid fuel flows from the fuel tank side toward the anode circulation system side when generating electricity with the membrane electrode assembly. The fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell power generation system is configured as described above. 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。
A membrane electrode assembly having an anode and a cathode facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween, a gas recovery channel for recovering a gas generated at the anode, and an anode having a fuel supply channel for supplying liquid fuel to the anode The liquid fuel is forcedly circulated from the outlet side to the inlet side of the anode channel plate through the outside of the anode channel plate with respect to the channel plate and the membrane electrode assembly filled with the liquid fuel. An anode circulation system, a fuel tank that stores the liquid fuel supplied to the anode circulation system, a pipe that connects the anode circulation system and the fuel tank, and the fuel tank and the anode circulation system of the pipe In a method for operating a fuel cell power generation system having a pressure loss applying means provided therebetween,
A fuel filling step of filling and circulating the liquid fuel in the anode circulation system;
After the fuel filling step, a power generation step of generating power by supplying the liquid fuel flowing through the anode circulation system to the anode of the membrane electrode assembly;
A fuel replenishing step of supplying the liquid fuel consumed in the power generation step to the anode circulation system from the fuel tank without passing through a pump;
A method for operating a fuel cell power generation system, comprising:
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