JP2010176848A

JP2010176848A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2010176848A
Application number: JP2009014868A
Authority: JP
Inventors: Hideo Einaga; 秀男永長
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】アルカリ型燃料電池のアノード電極同士が液体燃料を介して短絡するのを確実に抑制でき、且つコストアップを抑制できる技術の提供を課題とする。
【解決手段】イオン伝導補助剤を混入した液体燃料１０を用いて発電するセル１１を複数積層したスタック１２と、液体燃料１０を貯蔵する燃料タンク１３と、燃料タンク１３とセル１１とを接続する配管１５と、セル１１内の液体燃料１０の液表面を検出する液面計１４と、液表面がセル１１における電極の上端２２ａ又は上端より下側の所定の位置にあるときに、燃料タンク１３からセル１１に対する液体燃料１０の供給を停止する電磁弁１６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

従来、液体燃料を用いる燃料電池（以下、セルと呼ぶ。）を積層した燃料電池積層体（以下、スタックと呼ぶ。）において、液体燃料によるセル間の短絡（液短絡）を抑制するために、セル毎に独立の燃料タンクを設ける技術、或いは燃料が透過し且つカチオンが透過しない膜（隔壁）によって一つの燃料タンクを仕切り、仕切られた部分内の液体燃料を各セルにおける陰極の板面に対向させることにより、陰極に燃料を供給する技術が知られている。

特開２０００−２６８８３６号公報

しかしながら、従来のセル毎に独立の燃料タンクを設ける技術では、燃料タンクの数が多くなりコストアップになるという問題があった。また、燃料タンクを隔壁で仕切り、仕切られた部分に各セルの陰極における盤面を対向させる技術では、複数のセルを陰極の板面方向に並べて配置しなければならないので、スタック及び燃料タンクの長さが長くなり、燃料電池システムが大型でコストアップになるという問題があった。燃料電池システムが大型になると、燃料電池システムの配置の自由度が低下し、搭載スペースが限られている場合には適用できないという問題が発生する。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、アルカリ型燃料電池同士が液体燃料を介して短絡するのを確実に抑制でき、且つコストアップになるのを抑制できる燃料電池システムの提供を目的とする。

本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
すなわち、本発明は、イオン伝導補助剤を混入した液体燃料を用いて発電するアルカリ型燃料電池を複数積層した燃料電池積層体と、前記液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記燃料タンクと前記アルカリ型燃料電池とを接続する燃料配管と、前記アルカリ型燃料電池内の前記液体燃料の液表面を検出する液面計と、前記液表面が前記アルカリ型燃料電池の上端又は上端より下側の所定の位置にあるときに、前記燃料タンクから前記アルカリ型燃料電池に対する前記液体燃料の供給を停止する燃料供給停止手段と、を備える。

本発明によれば、アルカリ型燃料電池内の液体燃料の液表面が電極の上端と同一レベル、又はそれより下側のレベルにあるときに、アルカリ型燃料電池に対する液体燃料の供給を停止するので、アルカリ型燃料電池内の液体燃料が他のアルカリ型燃料電池内の液体燃料と接触するのを抑制できる。従って、アルカリ型燃料電池同士が短絡するのを抑制できる。

また、液面計と電磁弁等の燃料供給手段とを備えれば済むので、コストアップを抑制できる。更に、液体燃料にアルカリ型燃料電池の電圧が作用しないので、燃料電池からのガス発生を抑制でき、アルカリ型燃料電池の性能低下、及びガス発生による引火を抑制でき
る。

ここで、前記燃料供給停止手段は、前記液表面が前記アルカリ型燃料電池における電極の上端と同一のレベルにあるときに、前記アルカリ型燃料電池に対する前記液体燃料の供給を停止する構成にできる。

また、本発明は、イオン伝導補助剤を混入した液体燃料を用いて発電するアルカリ型燃料電池を複数積層した燃料電池積層体と、前記液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記燃料タンクと前記アルカリ型燃料電池とを接続する燃料流路と、を備え、前記燃料流路は、前記燃料タンクから前記アルカリ型燃料電池に向かって分岐され、前記アルカリ型燃料電池にそれぞれ接続される分岐流路を有し、前記分岐流路の長さは、前記分岐流路内の前記液体燃料からガスが発生するのに要する電圧が、前記分岐流路を介して接続される前記アルカリ型燃料電池の閉回路電圧より高くなるように設定されている。

本発明によれば、燃料流路から分岐して各アルカリ型燃料電池に接続される分岐流路の長さは、分岐流路内の液体燃料におけるガス発生に必要な電圧が、分岐流路を介して接続されるアルカリ型燃料電池の閉回路電圧より高くなるように設定されているので、分岐流路によって接続されたアルカリ型燃料電池が液体燃料を介して短絡するのを抑制できる。また、燃料タンクに燃料流路が接続され、この燃料流路から分岐した分岐流路が各アルカリ型燃料電池に接続されているので、燃料タンクの数を減少してコストアップを抑制できる。

ここで、前記液体燃料は水酸化カリウムを含み、前記水酸化カリウムの濃度が３％、前記閉回路電圧が１．８Ｖのとき、前記分岐流路の長さは１００ｍｍ以上である構成にできる。

また、前記液体燃料は水酸化カリウムを含み、前記水酸化カリウムの濃度が３０％、前記閉回路電圧が１．８Ｖのとき、前記分岐流路の長さは２００ｍｍ以上である構成にできる。

本発明によれば、アルカリ型燃料電池内の液体燃料の液表面が電極の上端と同一レベル、又はそれより下側のレベルにあるときに、アルカリ型燃料電池に対する液体燃料の供給を停止するので、アルカリ型燃料電池内の液体燃料が他のアルカリ型燃料電池内の液体燃料と接触するのを抑制できる。従って、アルカリ型燃料電池同士が短絡するのを抑制できる。また、構成を簡略化できるのでコストアップを抑制できる。更に、燃料電池からのガス発生を抑制できるので、アルカリ型燃料電池の性能低下、及びガス発生による引火を抑制できる。

また、本発明によれば、燃料タンクと各アルカリ型燃料電池とを接続する燃料流路における分岐流路の長さは、分岐流路内の液体燃料におけるガス発生に必要な電圧が、分岐流路によって接続されるアルカリ型燃料電池間の閉回路電圧より高くなるように設定されるので、アルカリ型燃料電池同士が液体燃料を介して短絡するのを抑制できる。また、従来のように各セルに対して燃料タンクを設ける場合に比べて燃料タンクの数を減少できるので、コストアップの抑制が可能になる。

第１実施形態に係る燃料電池システムを示す図である。第２実施形態に係る燃料電池システムを示す図である。第２実施形態に係る水酸化カリウムの濃度、ガス発生電圧、及び流路長さの関係を示す図である。第２実施形態に係る燃料供給流路、及び燃料排出流路を示す図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）に係る燃料電池システムについて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システム１の構成を示す。この燃料電池システム１は、イオン伝導補助剤である水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含む液体燃料１０を用いて発電するアルカリ型燃料電池（以下、セルと呼ぶ。）１１を複数積層した燃料電池積層体（以下、スタックと呼ぶ。）１２と、液体燃料１０を貯蔵する燃料タンク１３と、を備えている。

また、この燃料電池システム１は、各セル１１内の液体燃料１０の液表面を検出する液面計（液面計）１４（一個のみ図示）と、液体燃料１０の液表面がアノード電極２２の上端２２ａと同一レベル又は上端２２ａより下の所定のレベルにあるとき、本実施形態では上端２２ａと同一レベルにあるときに、燃料タンク１３から各セル１１に対する液体燃料１０の供給を停止するため、燃料タンク１３とスタック１２とを接続する絶縁性のある配管１５に設けられた燃料供給停止手段としての電磁弁１６と、を備えている。

次に、上記各構成要素について説明する。液体燃料１０はメタノールと水酸化カリウムとを含んでいる。メタノールは絶縁性を有し、水酸化カリウムは導電性を有する。また、スタック１２の上部には、カバー１７によって覆われ且つ各セル１１の上部側に面した燃料分散用の空間１８が設けられている。燃料タンク１３からカバー１７内に供給された液体燃料１０は、この空間１８によって分散し各セル１１の上部側から各セル１１内に供給される。

セル１１は、カソード電極（空気極）２１、アノード電極（燃料極）２２、カソード電極２１とアノード電極２２との間に配置された電解質膜２３、及び各セル１１を電気的に分離するセパレータ２４を有している。アノード電極２２は、拡散層と触媒層とを有している。液体燃料１０は、アノード電極２２に供給される。アノード電極２２に供給された液体燃料１０は、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、水素がプロトン(水
素イオン)と電子とに分離される。水素イオンは電解質膜２３を通ってカソード電極２１
に移動し、電子は外部回路(図示せず)を通ってアノード電極２２に移動する。

一方、カソード電極２１は、拡散層と触媒層とを有する。空気等の酸化剤ガスが、酸化剤供給系（図示せず）によりカソード電極２１に供給される。カソード電極２１に供給された酸化剤ガスは、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、酸化剤ガスと、電解質膜２３を通ってカソード電極２１に到達した水素イオンと、外部回路を通ってカソード電極２１に到達した電子とによる反応を通じて水が生成される。アノード電極２２及びカソード電極２１における反応の際に外部回路を通る電子が、スタック１２の両端子間に接続される負荷に対する電力として使用される。

セパレータ２４は、上部側及び下部側がアノード電極２２及びカソード電極２１の上端より上側に突出している。セパレータ２４の全表面には、絶縁コーティング２６が設けられている。

スタック１２は、複数のセル１１が積層されている。これらのセル１１は、両側のエン
ドプレート２５によって挟まれている。エンドプレート２５は、絶縁性を有している。エンドプレート２５とセル１１との間には、集電板（図示せず）が設けられている。

アノード電極２２の上部側には、液体燃料１０がアノード電極２２に侵入するのを防止する板状のガスケット２７が設けられている。更に、アノード電極２２の上方で、ガスケット２７とセパレータ２４との間には、各セル１１内の液体燃料１０が外部に漏れるのを抑制するため、スポンジ等の多孔質且つ弾性を有する材料で形成された飛散防止用多孔質弾性体２８が設けられている。

アノード電極２２の下部側には、ガスケット２７が設けられている。アノード電極２２の下方で、ガスケット２７とセパレータ２４との間には、セル１１内から排出される液体燃料１０の排出量を調整するため、絞り部２９が設けられている。

更に、スタック１２の下部側には、カバー３０によって覆われた燃料集合用の空間３１が設けられている。各セル１１から排出された液体燃料１０は、空間３１に放出されて集合され、空間３１に接続された配管３２、送液ポンプ３３及び三方弁３４を介して、脱水装置３５又はバイパス配管３６に送られる。配管３２には、液体燃料１０の濃度を測定する濃度計４０が設けられている。脱水装置３５から送出された液体燃料１０は、配管３７を介してスタック１２
におけるカバー１７内の空間１８に送られる。脱水装置３５から送出された水は、配管３９から外部に排出される。

液体燃料１０には、セル１１で発生した水が混入し液体燃料１０におけるエタノール及び水酸化カリウムの濃度が低下する。このため、液体燃料１０のエタノールの濃度を濃度計４０Ａで測定し、水酸化カリウムの濃度を濃度計４０Ｂで測定し、これらの濃度の少なくとも一方が所定値より低い場合は、液体燃料１０を脱水装置３５に送り脱水する。また、脱水されて濃度が所定値以上になった液体燃料１０は、配管３７を介してスタック１２のカバー１７内における空間１８に送られ、各セル１１に供給される。

また、濃度計４０によって検出されたエタノール及び水酸化カリウムの濃度が所定値以上である場合は、液体燃料１０は三方弁３４によってバイパス配管３６に送られ、配管３７を介して各セル１１に供給される。なお、バイパス配管３６には、脱水装置３５から配管３７に送られた液体燃料１０が、バイパス配管３６に流れ込むのを抑制するため、逆止弁３８が設けられている。

液面計１４は、カバー１７に取り付けられている。液面計１４の検知部は空間１８内に配置されている。図１では液面計１４を簡略化して示しているが、実際には液面計１４は、例えば液体燃料１０中の所定の位置における圧力を検出することにより液面を検出するセンサー、フロートとリレーとを有し液体燃料１０の液面に浮上しているフロートが上昇又は降下するとリレーを作動させることによって液面を検出するセンサー、画像センサーによって基準の２点間の画像を撮像し、これらの画像と参照画像とを比較して液面を検出するセンサー、空気中の抵抗と液体燃料１０の抵抗を検出し、これらの抵抗を比較することにより液面を検出するセンサー、等を使用できる。配管１５、及びカバー１７は、絶縁性を有する樹脂等で形成されている。

次に、この燃料電池システム１の作用を説明する。本実施形態の燃料電池システム１は、セル１１内の液体燃料１０が他のセル１１内の液体燃料１０に接触しないように構成されている。すなわち、この燃料電池システム１は、各セル１１内の液体燃料１０の液表面がアノード電極２２の上端２２ａと同一レベルまで上昇すると、液体燃料１０の液表面が液面計１４によって検出される。

そうすると、燃料タンク１３とスタック１２とを接続する配管１５に設けられた電磁弁１６が閉鎖される。これにより、スタック１２の各セル１１には、液体燃料１０の供給が停止され、各セル１１内の液体燃料１０はアノード電極２２の上端２２ａと同一レベルからそれ以上増加せず、液体燃料１０が各セル１１から外部に漏れることがない。従って、スタック１２内の各セル１１におけるアノード電極２２同士が、液体燃料１０を介して短絡するのを確実に抑制できる。

各セル１１による発電が継続し、液面計１４によって各セル１１内の燃料電池１０が減少してその液面がアノード電極２２の上端２２ａより下の所定レベル以下になった場合は、電磁弁１６が開放されて燃料タンク１３内の液体燃料１０がセル１１に供給される。

この燃料電池システム１によれば、各セル１１内の液体燃料１０がセル１１のカソード電極２１の上端２２ａより上側に上昇しないので、セル１１のアノード電極２２が液体燃料１０を介して他のセル１１のアノード電極２２と短絡するのを確実に抑制できる。

また、燃料電池システム１は、液面計１４と電磁弁１６によって、セル１１内の液体燃料１０がアノード電極２２の上端２２ａより上側に上昇しないようにするだけなので、構成を簡略化できコストアップを抑制できる。更に、セル１１からのガス発生を抑制できるので、セル１１の性能低下、及びガス発生による引火を抑制できる。

また、従来の燃料タンクをカチオン不透過性の隔壁（膜）で仕切る技術では、液体燃料に水酸化カリウムを添加した場合、隔壁によって水酸化カリウムの移動が阻害される。そのため、一部のセルに水酸化カリウムが混入していない又は混入量が基準より少ない液体燃料が供給されるおそれがある。なお、液体燃料に水酸化カリウムを混入するのはアイオノマを有しないアルカリ型燃料電池において、電解質膜から触媒までのＯＨイオンの移動を補助するためである。これに対して、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料タンク１を隔壁で仕切る必要がないので、全てのセル１１に水酸化カリウムが混入された液体燃料１０を供給できる。

なお、燃料タンク１３は全てのセル１１に対して一個に限らない。例えば、４００個のセル１１を積層する場合、一つの燃料タンク１３に対してセル１１を１００個ずつ接続するなどしてもよい。この場合は、スタック１２と燃料タンク１３との接続距離を短くしてもよい。

＜第２実施形態＞
第１実施形態の燃料電池システム１は、スタック１２における各セル１１内の液体燃料１０が他のセル１１内の液体燃料１０に接触しないようにすることにより、これらのセル１１のアノード電極２２同士が液体燃料１０を介して短絡するのを抑制したが、第２実施形態では、次に説明するように、燃料タンク５３（図２参照）とセル１１とを接続する燃料流入流路５４を燃料タンク５３からセル１１に向かって複数段に亘って分岐し、互いに連続する分岐流路の連続長さを、連続する分岐流路内の液体燃料１０のガス発生に必要な電圧（以下、ガス発生電圧と呼ぶ。）が、連続する分岐流路によって接続されるセル１１間の閉回路電圧より高くなるように設定することにより、当該セル１１のアノード電極２２同士が液体燃料１０を介して短絡するのを抑制する。

図２は、第２実施形態の燃料電池システム５０を示す。この燃料電池システム５０は、ガス発生電圧と、水酸化カリウムの濃度と、流路長さとの関係（図３参照）に基づいて、複数のセル１１が接続される燃料流路の長さが設定されている。なお、第１実施形態の燃料電池システム１と同様な部分には同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。

この燃料電池システム５０は、複数のセル１１を積層したスタック５２、液体燃料１０を貯蔵する複数の燃料タンク５３、燃料タンク５３と各セル１１とを接続する燃料流入流路５４、各セル１１と送液ポンプ３３の吸入口３３ａから延びる配管５６とを接続する燃料排出流路５５、三方弁３４，脱水装置３５、脱水装置３５に接続された配管３７，３９、バイパス配管３６、及びバイパス配管３６に設けられた逆止弁３８を備えている。

次に、上記各構成要素について説明する。燃料タンク５３内の液体燃料１０は、各セル１１のアノード電極２２に供給される。スタック１２のセル１１は直列に接続されるため、異なるセル１１のアノード電極２２同士間に電位差が発生する。この電位差は直列に接続されるセル１１の数に比例し、直列に接続されるセル１１の数が多くなるほどアノード電極２２同士間に発生する電位差が大きくなる。

燃料流入流路５４は、絶縁性及び柔軟性を有する材料、例えばテフロン（登録商標）等の樹脂によって形成されたチューブを使用できる。この燃料流入流路５４は、燃料タンク５３側から各セル１１側にかけて複数段に亘って分岐されている。

すなわち、この燃料流入流路５４は、燃料タンク５３から延びる第１流路６１、第１流路６１から二本に分岐する第２分岐流路６２、第２分岐流路６２のそれぞれから二本に分岐する第３分岐流路６３、及び第３分岐流路６３のそれぞれから二本に分岐し各セル１１に接続される第４分岐流路６４を有している。なお、図２中の符号６２ａ，６３ａ，６４ａは、第２〜第４分岐流路６２〜６４の分岐点を示す。

燃料排出流路５５は、燃料流入流路５４と同様に構成されている。但し、燃料排出流路５５の第１流路６１は、液送ポンプ３３の吸入口３３ａから延びる配管５６に接続されている。

次に、この燃料電池システム５０の作用を説明する。図３は、液体燃料１０の水酸化カリウムの濃度、セル１１が接続される分岐流路の合計長さ（流路長さ）、及びガス発生に必要な電圧であるガス発生電圧の関係を示す。なお、図３は、実験によって求めたものであり、電極の単位面積あたりの電流値が５ｍＡ／ｃｍ²でガスが発生する（水が分解する
）電圧を示す。

図３の縦軸はガス発生電圧（Ｖ）、横軸は複数のセルが接続される分岐流路の流路長さ（ｍｍ）を示す。図３から分かるように、水酸化カリウムの濃度が低いほどガス発生電圧は高くなる。また、水酸化カリウムの濃度が同一の場合、流路長さが長いほどガス発生電圧は高くなる。

ここで、流路長さをＬ（ｍｍ）、ガス発生電圧をＰ（Ｖ）、自然対数をＥとすると、水酸化カリウムの濃度が常用範囲の最小値である３％、又は最大値である３０％のとき、次式（１）、（２）が成り立つ。
Ｐ＝２．５×Ｅ^(-3)×L＋１．７・・・（１）
但し、水酸化カリウムの濃度３％
Ｐ＝３．０×Ｅ^(-3)×Ｌ＋１．３・・・（２）
但し、水酸化カリウムの濃度３０％
また、流路長さＬ＝８００ｍｍ以上の場合は、水酸化カリウムの濃度に関わらず、ガス発生電圧Ｐ＝３．７（Ｖ）となる。

燃料流入流路５４の第２分岐流路６２〜第４分岐流路６４の長さは、図３及び式（１），（２）で示される水酸化カリウムの濃度、ガス発生電圧、及び流路長さの関係に基づい
て設定されている。

ここでは、図４に示すように、第４分岐流路６４によって接続される２個のセル１１間の閉回路電圧を０．９（Ｖ）、第４分岐流路６４及び第３分岐流路６３によって接続される４個のセル１１間の閉回路電圧を１．８Ｖ、第４分岐流路６４、第３分岐流路６３及び第２分岐流路６２によって接続される８個のセル１１間の閉回路電圧を３．６Ｖとする。

本実施形態では、水酸化カリウムの濃度が３％のとき第４分岐流路６４及び第３分岐流路６３の合計長さが１００ｍｍ以上、水酸化カリウムの濃度が３０％のとき第４分岐流路６４及び第３分岐流路６３の合計長さＬ１が２００ｍｍ以上に設定されている。これにより、第３分岐流路６３及び第４分岐流路６４内の液体燃料１０のガス発生電圧が、第４分岐流路６４、又は第４分岐流路６４と第３分岐流路６３によって接続されるセル１１間の閉回路電圧より高くなるので、セル１１のアノード電極２２同士が液体燃料１０を介して短絡するのを抑制できる。

また、８個のセル１１が接続される第４分岐流路６４，第３分岐流路６３及び第２分岐流路６２の合計長さ（分岐点６２ａからセル１１までの長さ）Ｌ２は、水酸化カリウムの濃度に拘わらず８００ｍｍに設定されている。この場合のガス発生電圧は３．７Ｖになる。このガス発生電圧３．７Ｖは、第４分岐流路６４，第３分岐流路６３及び第２分岐流路６２によって接続される８個のセル１１における閉回路電圧３．６Ｖより高くなるので、セル１１のアノード電極２２同士が液体燃料１０によって短絡するのを抑制できる。

この燃料電池システム５０によれば、各セル１１と燃料タンク５３とを接続する燃料流入流路５４に第２分岐流路６２〜第４分岐流路６４を設け、複数のセル１１が接続される第２分岐流路６２〜第４分岐流路６４の長さを、当該第２分岐流路６２〜第４分岐流路６４内の液体燃料１０のガス発生電圧が、当該第２分岐流路６２〜第４分岐流路６４によって接続されるセル１１間の閉回路電圧より高くなるように設定したので、セル１１のアノード電極２２同士が液体燃料１０を介して短絡するのを確実に抑制できる。

また、複数のセル１１が分岐流路を介して一個の燃料タンク５３に接続されるので、従来のように燃料タンクをセル１１毎に設ける場合に比べて、燃料タンク５３の数を減少でき、コストアップを抑制できる。更に、液体燃料１０のガス発生を抑制できるので、セル１１の性能低下、及びガス発生による引火を抑制できる。また、燃料流入流路５４及び燃料排出流路５５は、柔軟性を有する樹脂製のチューブによって形成されているので、燃料流入流路５４及び燃料排出流路５５の長さが長く、且つ分岐流路の数が多い場合でも、比較的コンパクトなスペースに収容できる。

なお、上記実施形態では、８個のセル１１を一個の燃料タンク５３に接続する場合について説明したが、例えば二本の第２分岐流路６２を合流させるなど、合流（分岐）を更に多段に亘って行うことにより、燃料タンク５３の数を更に減少できる。また、隣接する２個のセル１１については、閉回路電圧が１Ｖ弱であるため、液体燃料１０の電気分解は発生しない。従って、２個の隣接するセル１１においては、これらのセル１１における液体燃料１０の供給流路を独立させなくてもよい。

１燃料電池システム
１０液体燃料
１１セル
１２スタック
１３燃料タンク
１４液面計
１５配管
１６電磁弁
１７カバー
１８空間
２１カソード電極
２２アノード電極
２２ａ電極の上端
２３電解質膜
２４セパレータ
２５エンドプレート
２６絶縁コーティング
２７ガスケット
２８飛散防止用多孔質弾性体
２９絞り部
３０カバー
３１燃料分散用の空間
３２配管
３３送液ポンプ
３３ａ送液ポンプの吸入口
３４三方弁
３５脱水装置
３６バイパス配管
３７配管
３８逆止弁
３９配管
４０Ａ，４０Ｂ濃度計
５０燃料電池システム
５２スタック
５３燃料タンク
５４燃料流入流路
５５燃料排出流路
５６配管
６１第１流路
６２第２分岐流路
６２ａ，６３ａ，６４ａ分岐点
６３第３分岐流路
６４第４分岐流路

Claims

イオン伝導補助剤を混入した液体燃料を用いて発電するアルカリ型燃料電池を複数積層した燃料電池積層体と、
前記液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンクと前記アルカリ型燃料電池とを接続する燃料配管と、
前記アルカリ型燃料電池内の前記液体燃料の液表面を検出する液面計と、
前記液表面が前記アルカリ型燃料電池の上端又は上端より下側の所定の位置にあるときに、前記燃料タンクから前記アルカリ型燃料電池に対する前記液体燃料の供給を停止する燃料供給停止手段と、
を備える燃料電池システム。
前記燃料供給停止手段は、前記液表面が前記アルカリ型燃料電池における電極の上端と同一のレベルにあるときに、前記アルカリ型燃料電池に対する前記液体燃料の供給を停止する請求項１に記載の燃料電池システム。
イオン伝導補助剤を混入した液体燃料を用いて発電するアルカリ型燃料電池を複数積層した燃料電池積層体と、前記液体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記燃料タンクと前記アルカリ型燃料電池とを接続する燃料流路と、を備え、
前記燃料流路は、前記燃料タンクから前記アルカリ型燃料電池に向かって複数に分岐され、前記アルカリ型燃料電池にそれぞれ接続される分岐流路を有し、
前記分岐流路の長さは、前記分岐流路内の前記液体燃料からガスが発生するのに要する電圧が、前記分岐流路を介して接続される前記アルカリ型燃料電池の閉回路電圧より高くなるように設定されている燃料電池システム。
前記液体燃料は水酸化カリウムを含み、前記水酸化カリウムの濃度が３％、前記閉回路電圧が１．８Ｖのとき、前記分岐流路の長さは１００ｍｍ以上である請求項３に記載の燃料電池システム。
前記液体燃料は水酸化カリウムを含み、前記水酸化カリウムの濃度が３０％、前記閉回路電圧が１．８Ｖのとき、前記分岐流路の長さは２００ｍｍ以上である請求項３に記載の燃料電池システム。