JP2013089462A - 2次電池型燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る2次電池型燃料電池は、化学反応により水素を含む燃料を発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生部材1と、酸素を含む酸化剤と燃料発生部材1から供給される燃料との反応により発電を行う発電機能及び前記燃料発生部材に供給する水素を生成するための水蒸気の電気分解を行う電気分解機能を有する発電・電気分解部(例えば、燃料電池部2)とを備える。前記発電・電気分解部が、充電時に水蒸気の電気分解を行う燃料電池部を有し、前記燃料電池部の燃料極に、水素及び水蒸気が差異なく透過する第1の部分と、水素が水蒸気よりも優先的に透過する第2の部分とが設けられている。
【選択図】図1
Description
H2+1/2O2→H2O …(1)
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2 …(2)
本発明の第1実施形態に係る2次電池型燃料電池の概略構成を図1に示す。本発明の第1実施形態に係る2次電池型燃料電池は、化学反応により水素を含む燃料を発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生部材1と、酸素を含む酸化剤と燃料発生部材1から供給される燃料との反応により発電を行う燃料電池部2と、燃料発生部材1を収容する容器3と、燃料電池部2を収容する容器4と、燃料発生部材1と燃料電池部2とを連通するガス流通経路5とを備えている。
H2+O2-→H2O+2e- …(3)
H2O+2e-→H2+O2- …(4)
本発明の第2実施形態に係る2次電池型燃料電池の概略構成を図5に示す。なお、図5において図1と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。本発明の第2実施形態に係る2次電池型燃料電池は、本発明の第1実施形態に係る2次電池型燃料電池と異なり、燃料発生部材1と燃料電池部2とを同一の容器10に収容している構成である。
本発明の第3実施形態に係る2次電池型燃料電池は、燃料発生部材1及び燃料電池部2の材料や配置については本発明の第1実施形態に係る2次電池型燃料電池または本発明の第2実施形態に係る2次電池型燃料電池と同様であるが、本発明の第1実施形態に係る2次電池型燃料電池及び本発明の第2実施形態に係る2次電池型燃料電池と異なり、水素透過部9を設けず、図6や図7に示すように燃料極7の多孔質形状を部分的に異なるようにして、水素及び水蒸気が差異なく透過する第1の部分71と、水素が水蒸気よりも優先的に透過する第2の部分72とを燃料極7に設けている。より具体的には、水素の分子直径をσ1とし、水蒸気の分子直径をσ2として、φ1>σ1かつφ1>σ2となる最小開口径φ1を有する部分と、σ2>φ2>σ1となる最小開口径φ2を有する部分とを燃料極7に設けている。燃料極7の、φ1>σ1かつφ1>σ2となる最小開口径φ1を有する部分は、水素及び水蒸気が差異なく透過する部分になる。これに対して、燃料極7の、σ2>φ2>σ1となる最小開口径φ2を有する部分は、水素が水蒸気よりも優先的に透過する部分になる。
上述した各実施形態では、1つの燃料電池部2が発電も水の電気分解も行っているが、燃料電池(例えば発電専用の固体酸化物燃料電池)と水の電気分解器(例えば水の電気分解専用の固体酸化物燃料電池)が燃料発生部材1に対してガス流路上並列に接続される構成にしてもよい。
1a 燃料の放出面
2 燃料電池部
3、4、10 容器
5 ガス流通経路
6 電解質膜
7 燃料極
7a 燃料の供給面
8 空気極
9 水素透過部
91、93 電極
92 プロトン導電性の電解質
Claims (6)
- 化学反応により水素を含む燃料を発生し、前記化学反応の逆反応により再生可能な燃料発生部材と、
酸素を含む酸化剤と前記燃料発生部材から供給される燃料との反応により発電を行う発電機能及び前記燃料発生部材に供給する水素を生成するための水蒸気の電気分解を行う電気分解機能を有する発電・電気分解部とを備え、
前記発電・電気分解部が、充電時に水蒸気の電気分解を行う燃料電池部を有し、
前記燃料電池部の燃料極に、水素及び水蒸気が差異なく透過する第1の部分と、水素が水蒸気よりも優先的に透過する第2の部分とが設けられていることを特徴とする2次電池型燃料電池。 - 前記第2の部分は、水素を透過し、水蒸気の透過を妨げる水素透過部材が前記燃料極の表面上に設けられている部分であり、
前記第1の部分は、前記水素透過部材が設けられていない部分であることを特徴とする請求項1に記載の2次電池型燃料電池。 - 前記第1の部分は、電極構造内の最小開口径が水素の分子直径および水蒸気の分子直径のそれぞれよりも大きい部分であり、
前記第2の部分は、電極構造内の最小開口径が水素の分子直径よりも大きく水蒸気の分子直径よりも小さい部分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2次電池型燃料電池。 - 充電時に前記燃料発生部材から前記燃料極の第1の部分に偏って水素と水蒸気の混合ガスが供給されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の2次電池型燃料電池。
- 前記燃料発生部材の燃料を放出する放出面と前記燃料極の燃料が供給される供給面とが対向しており、
前記燃料極に複数の前記第1の部分が分散して設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の2次電池型燃料電池。 - 前記燃料電池部が固体酸化物燃料電池であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の2次電池型燃料電池。
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