JP2014165042A

JP2014165042A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2014165042A
Application number: JP2013035473A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tanikake; 誠谷掛
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: JP6106457B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of excellently decomposing ammonia.SOLUTION: A fuel cell system 2 includes: a fuel cell 3 to which a fuel that contains hydrazine is supplied; combustion apparatus 37 for burning the hydrazine; and ammonia decomposition apparatus 51 that decomposes ammonia contained in a drained liquid C drained from the fuel cell 3 by heat generated at the combustion apparatus 37.

Description

本発明は、液体燃料が供給される燃料電池を備える燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell to which liquid fuel is supplied.

現在まで、燃料電池としては、アルカリ形（ＡＦＣ）、固体高分子形（ＰＥＦＣ）、リン酸形（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形（ＭＣＦＣ）、固体電解質形（ＳＯＦＣ）などの各種のものが知られている。なかでも、固体高分子形燃料電池は、比較的低温で運転できることから、例えば、自動車用途などの各種用途での使用が検討されている。 To date, various types of fuel cells such as alkaline type (AFC), solid polymer type (PEFC), phosphoric acid type (PAFC), molten carbonate type (MCFC), and solid electrolyte type (SOFC) are known. It has been. In particular, since the polymer electrolyte fuel cell can be operated at a relatively low temperature, use in various applications such as an automobile application has been studied.

具体的には、燃料極としてのアノードと、酸素極としてのカソードとが、固体高分子膜からなる電解質層を挟んで対向配置される固体高分子形の燃料電池が知られている。そして、固体高分子膜がアニオン交換膜である場合には、燃料としてヒドラジン類を用いることが知られている。 Specifically, a solid polymer fuel cell is known in which an anode as a fuel electrode and a cathode as an oxygen electrode are arranged opposite to each other with an electrolyte layer made of a solid polymer film interposed therebetween. When the solid polymer membrane is an anion exchange membrane, it is known to use hydrazines as fuel.

一方、このような燃料電池では、燃料として、ヒドラジンが用いられることから、反応後の燃料電池から排出される排出物には、有害なアンモニアガスが含まれる場合がある。 On the other hand, in such a fuel cell, since hydrazine is used as the fuel, the exhausted gas discharged from the fuel cell after the reaction may contain harmful ammonia gas.

このようなアンモニアガスを無害化するために、アンモニアガスと水蒸気とを、凝縮器によって凝縮し、凝縮されたアンモニア水と、窒素ガスとに分解することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In order to render such ammonia gas harmless, it has been proposed to condense the ammonia gas and water vapor by a condenser and decompose the condensed ammonia water and nitrogen gas (for example, Patent Document 1). reference).

特開２００９−０７０６９５号公報JP 2009-070695 A

しかるに、上記した特許文献１に記載の燃料電池では、凝縮器を稼働させるためには多くの電力を必要とする。その電力は、外部からの供給か、もしくは、燃料電池で発生させて使用する必要があるため、非効率的である。また、凝縮器では、アンモニアガスを十分に除去しきれない場合や、反応したアンモニア水を定期的に回収処理する必要がある。 However, in the fuel cell described in Patent Document 1 described above, a large amount of electric power is required to operate the condenser. The electric power is inefficient because it must be supplied from the outside or generated by a fuel cell. Further, in the condenser, when ammonia gas cannot be removed sufficiently, it is necessary to periodically recover the reacted ammonia water.

そこで、本発明の目的は、アンモニアを効率よく分解することができる燃料電池システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of efficiently decomposing ammonia.

本発明の燃料電池システムは、ヒドラジンを含む燃料が供給される燃料電池と、ヒドラジンを燃焼させるための燃焼装置と、燃料電池から排出される排出液に含まれるアンモニアを、燃焼装置において発生する熱によって分解するアンモニア分解装置とを備えている。 The fuel cell system of the present invention includes a fuel cell to which a fuel containing hydrazine is supplied, a combustion device for burning hydrazine, and heat generated in the combustion device for ammonia contained in an exhaust liquid discharged from the fuel cell. And an ammonia decomposition device that decomposes by

このような燃料電池システムによれば、ヒドラジンは、燃料電池に供給される。ヒドラジンが供給された燃料電池からは、アンモニアを含む排出液が排出される。排出されたアンモニアは、アンモニア分解装置に供給される。 According to such a fuel cell system, hydrazine is supplied to the fuel cell. From the fuel cell supplied with hydrazine, an exhaust liquid containing ammonia is discharged. The discharged ammonia is supplied to an ammonia decomposition apparatus.

また、ヒドラジンは、燃焼装置に供給され、燃焼され、これにより、燃焼装置において熱を発生する。 In addition, hydrazine is supplied to the combustion device and burned, thereby generating heat in the combustion device.

そして、アンモニアが供給されたアンモニア分解装置に、燃焼装置において発生する熱を供給することにより、アンモニアが分解される。 And ammonia is decomposed | disassembled by supplying the heat | fever which generate | occur | produces in a combustion apparatus to the ammonia decomposition | disassembly apparatus supplied with ammonia.

そのため、燃料に含まれるヒドラジンは、燃料電池によって電気エネルギを発生させることができながら、アンモニア分解装置内のアンモニアを分解させるための熱を発生させることができる。 Therefore, the hydrazine contained in the fuel can generate heat for decomposing ammonia in the ammonia decomposing apparatus while being able to generate electric energy by the fuel cell.

その結果、アンモニアを分解させるための、アンモニア分解装置の熱源を別途用意する必要がなく、ヒドラジンを利用して、アンモニアを効率よく分解することができる。 As a result, it is not necessary to separately prepare a heat source of an ammonia decomposition apparatus for decomposing ammonia, and ammonia can be efficiently decomposed using hydrazine.

また、本発明の燃料電池システムでは、さらに、相対的に高濃度のヒドラジンを含む１次燃料を貯留する１次タンクと、１次タンクに接続され、１次タンクから供給される１次燃料が希釈され、相対的に低濃度のヒドラジンを含む２次燃料を貯留する２次タンクと、排出液からアンモニアを分離する分離装置とを備え、燃料電池において、供給側には、２次タンクが接続され、排出側には、分離装置が接続され、アンモニア分解装置には、アンモニアが供給されるように分離装置が接続されるとともに、熱が供給されるように燃焼装置が接続され、２次タンクには、燃焼により発生する水が供給されるように、燃焼装置が接続されていることが好適である。 In the fuel cell system of the present invention, a primary tank that stores a primary fuel containing a relatively high concentration of hydrazine, and a primary fuel that is connected to the primary tank and supplied from the primary tank are further provided. A secondary tank for storing a diluted secondary fuel containing a relatively low concentration of hydrazine and a separator for separating ammonia from the effluent are provided. In the fuel cell, a secondary tank is connected to the supply side. A separation device is connected to the discharge side, a separation device is connected to the ammonia decomposition device so that ammonia is supplied, and a combustion device is connected to supply heat, and a secondary tank. It is preferable that a combustion apparatus is connected to the tank so that water generated by combustion is supplied.

このような燃料電池システムによれば、アンモニア分解装置に熱を供給するための燃焼装置からは、ヒドラジンが燃焼されることにより水が発生する。 According to such a fuel cell system, water is generated by burning hydrazine from the combustion device for supplying heat to the ammonia decomposition device.

また、燃料電池には、適正な濃度のヒドラジンを供給する必要があるが、１次タンクに貯留される１次燃料としては、相対的に高濃度のヒドラジンを含むため、１次タンクから２次タンクに流入される１次燃料は、１次燃料が燃焼装置において発生させる水によって希釈されることにより、相対的に低濃度のヒドラジンを含む２次燃料が２次タンクに貯留される。そして、２次タンクに貯留される２次燃料が、燃料電池に供給される。 In addition, it is necessary to supply hydrazine having an appropriate concentration to the fuel cell. However, since the primary fuel stored in the primary tank contains hydrazine having a relatively high concentration, secondary fuel is supplied from the primary tank. The primary fuel flowing into the tank is diluted with water generated in the combustion device, whereby secondary fuel containing a relatively low concentration of hydrazine is stored in the secondary tank. The secondary fuel stored in the secondary tank is supplied to the fuel cell.

そのため、ヒドラジンを利用してアンモニアを効率よく分解することができながら、その分解に使用した燃焼装置から発生する水を利用して、１次燃料に含まれる高濃度のヒドラジンを希釈し、濃度を調整することができる。 Therefore, while being able to efficiently decompose ammonia using hydrazine, the water generated from the combustion device used for the decomposition is used to dilute the high concentration hydrazine contained in the primary fuel and reduce the concentration. Can be adjusted.

その結果、各装置が相互に作用しあう高効率の燃料電池システムを構成することができる。 As a result, a highly efficient fuel cell system in which each device interacts can be configured.

本発明の燃料電池システムによれば、アンモニアを効率よく分解することができる。 According to the fuel cell system of the present invention, ammonia can be decomposed efficiently.

図１は、本発明の燃料電池システムの一実施形態を搭載した電動車両の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with an embodiment of a fuel cell system of the present invention.

１．燃料電池システムの全体構成
図１において、電動車両１は、燃料電池およびバッテリを選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、燃料電池システム２を搭載している。 1. Overall Configuration of Fuel Cell System In FIG. 1, an electric vehicle 1 is a hybrid vehicle that selectively uses a fuel cell and a battery as a power source, and is equipped with a fuel cell system 2.

燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、動力部７とを備え、さらには、原液タンク２１（後述）と分解調整部２６（後述）とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池３は、液体燃料が直接供給および排出される、例えば、アニオン交換型燃料電池またはカチオン交換型燃料電池であって、電動車両１の中央下側に配置されている。 The fuel cell system 2 includes a fuel cell 3, a fuel supply / exhaust unit 4, an air supply / exhaust unit 5, a control unit 6, and a power unit 7, and further a stock solution tank 21 (described later) and a decomposition adjustment unit. 26 (described later).
(1) Fuel Cell The fuel cell 3 is, for example, an anion exchange type fuel cell or a cation exchange type fuel cell to which liquid fuel is directly supplied and discharged, and is disposed on the lower center side of the electric vehicle 1.

燃料電池３に供給され、また、燃料電池３から排出される液体燃料としては、ヒドラジン（例えば、無水ヒドラジンや、ヒドラジン１水和物などの水加ヒドラジンなど）を含む液体燃料、例えば、ヒドラジンそのもの、または、それのアルコール溶液や水溶液など、好ましくは、ヒドラジン水の水溶液が挙げられる。 The liquid fuel supplied to the fuel cell 3 and discharged from the fuel cell 3 is a liquid fuel containing hydrazine (for example, hydrazine such as anhydrous hydrazine or hydrazine monohydrate), for example, hydrazine itself. Or an alcohol solution or an aqueous solution thereof, preferably an aqueous solution of hydrazine water.

燃料電池３は、電解質層８と、電解質層８の一方側に配置され、液体燃料が供給されるアノード９と、電解質層８の他方側に配置され、空気（酸素）が供給されるカソード１０とを有する単位セル（燃料電池セル）が、セパレータ（図示せず）を介して複数積層されたスタック構造に形成されている。つまり、電解質層８を介してアノード９およびカソード１０が対向配置されてなる単位セルが複数積層されている。なお、図１では、積層される複数の単位セルのうち、１つだけを燃料電池３として示し、その他の単位セルについては省略している。 The fuel cell 3 is disposed on one side of the electrolyte layer 8, the electrolyte layer 8, and supplied with liquid fuel, and the cathode 10 is disposed on the other side of the electrolyte layer 8 and supplied with air (oxygen). Are formed in a stack structure in which a plurality of unit cells (fuel cell) are stacked via separators (not shown). That is, a plurality of unit cells in which the anode 9 and the cathode 10 are arranged to face each other with the electrolyte layer 8 interposed therebetween are stacked. In FIG. 1, only one of the stacked unit cells is shown as the fuel cell 3, and the other unit cells are omitted.

電解質層８は、例えば、アニオン成分またはカチオン成分が移動可能な層であり、アニオン交換膜またはカチオン交換膜を用いて形成されている。 The electrolyte layer 8 is, for example, a layer in which an anion component or a cation component can move, and is formed using an anion exchange membrane or a cation exchange membrane.

アノード９は、アノード電極１１と、アノード電極１１に液体燃料を供給するための燃料供給部材１２とを備えている。 The anode 9 includes an anode electrode 11 and a fuel supply member 12 for supplying liquid fuel to the anode electrode 11.

アノード電極１１は、電解質層８の一方面に形成されている。 The anode electrode 11 is formed on one surface of the electrolyte layer 8.

アノード電極１１の電極材料としては、例えば、アノード触媒が担持された多孔質担体（触媒担持多孔質担体）などが挙げられる。 Examples of the electrode material of the anode electrode 11 include a porous support (catalyst-supported porous support) on which an anode catalyst is supported.

燃料供給部材１２は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。燃料供給部材１２には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、燃料供給部材１２は、溝の形成された表面がアノード電極１１に対向接触されている。これにより、アノード電極１１の一方面と燃料供給部材１２の他方面（溝の形成された表面）との間には、アノード電極１１全体に液体燃料を接触させながら通過させるためのアノード流路の一例としての燃料供給路１３が形成される。 The fuel supply member 12 is also used as a separator and is made of a gas impermeable conductive member. The fuel supply member 12 is formed with a distorted groove recessed from the surface thereof. The surface of the fuel supply member 12 in which the groove is formed is opposed to the anode electrode 11. As a result, an anode flow path for allowing the liquid fuel to pass through the entire anode electrode 11 between the one surface of the anode electrode 11 and the other surface (the surface on which the groove is formed) of the fuel supply member 12 is provided. An example fuel supply path 13 is formed.

燃料供給路１３には、液体燃料を燃料供給路１３内に流入させるための燃料供給口１４が一端側（下側）に形成され、液体燃料を燃料供給路１３から排出するための燃料排出口１５が他端側（上側）に形成されている。 A fuel supply port 14 for allowing liquid fuel to flow into the fuel supply channel 13 is formed on one end side (lower side) of the fuel supply channel 13, and a fuel discharge port for discharging the liquid fuel from the fuel supply channel 13. 15 is formed on the other end side (upper side).

カソード１０は、カソード電極１６と、カソード電極１６に空気（酸素）を供給するための空気供給部材１７とを備えている。 The cathode 10 includes a cathode electrode 16 and an air supply member 17 for supplying air (oxygen) to the cathode electrode 16.

カソード電極１６は、電解質層８の他方面に形成されている。 The cathode electrode 16 is formed on the other surface of the electrolyte layer 8.

カソード電極１６の電極材料としては、例えば、カソード触媒が担持された多孔質担体（触媒担持多孔質担体）などが挙げられる。 Examples of the electrode material of the cathode electrode 16 include a porous support (catalyst-supported porous support) on which a cathode catalyst is supported.

空気供給部材１７は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。空気供給部材１７には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、空気供給部材１７は、溝の形成された表面がカソード電極１６に対向接触されている。これにより、カソード電極１６の他方面と空気供給部材１７の一方面（溝の形成された表面）との間には、カソード電極１６全体に空気を接触させながら通過させるためのカソード流路の一例としての空気供給路１８が形成される。 The air supply member 17 is also used as a separator and is made of a gas impermeable conductive member. The air supply member 17 is formed with a twisted groove recessed from the surface thereof. The air supply member 17 has a grooved surface in contact with the cathode electrode 16. Thus, an example of a cathode flow path for allowing air to pass through the entire cathode electrode 16 between the other surface of the cathode electrode 16 and one surface (surface with grooves) of the air supply member 17. As an air supply path 18 is formed.

空気供給路１８には、空気を空気供給路１８内に流入させるための空気供給口１９が他端側（上側）に形成され、空気を空気供給路１８から排出するための空気排出口２０が一端側（下側）に形成されている。 In the air supply path 18, an air supply port 19 for allowing air to flow into the air supply path 18 is formed on the other end side (upper side), and an air discharge port 20 for discharging air from the air supply path 18. It is formed on one end side (lower side).

また、このような燃料電池３において、複数の単位セルをそれぞれ区分する１つのセパレータは、上記燃料供給部材１２および上記空気供給部材１７を兼ね備える。換言すると、セパレータは、その一方側面において、燃料供給部材１２として作用するとともに、他方側面において、空気供給部材１７として作用する。
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、燃料供給路１３に液体燃料を供給するために設けられている。 In such a fuel cell 3, one separator that divides each of the plurality of unit cells has both the fuel supply member 12 and the air supply member 17. In other words, the separator acts as the fuel supply member 12 on one side surface and acts as the air supply member 17 on the other side surface.
(2) Fuel Supply / Discharge Unit The fuel supply / discharge unit 4 is provided to supply liquid fuel to the fuel supply path 13.

燃料給排部４は、液体燃料を燃料供給路１３に供給するとともに、燃料電池３（具体的には、燃料供給路１３）から排出される液体燃料を燃料電池３（具体的には、燃料供給路１３）に還流するために還流管２２と、液体燃料を貯蔵するための２次タンクの一例としての循環燃料タンク２５と、分離装置の一例としての第１気液分離器４６とを備えている。 The fuel supply / discharge unit 4 supplies liquid fuel to the fuel supply path 13 and also supplies liquid fuel discharged from the fuel cell 3 (specifically, the fuel supply path 13) to the fuel cell 3 (specifically, the fuel supply path 13). A reflux pipe 22 for returning to the supply path 13), a circulating fuel tank 25 as an example of a secondary tank for storing liquid fuel, and a first gas-liquid separator 46 as an example of a separation device are provided. ing.

還流管２２は、その一端側が燃料電池３の燃料供給口１４に接続され、その他端側が燃料電池３の燃料排出口１５に接続されている。 The reflux pipe 22 has one end connected to the fuel supply port 14 of the fuel cell 3 and the other end connected to the fuel discharge port 15 of the fuel cell 3.

これにより、燃料供給路１３の両端（燃料排出口１５および燃料供給口１４）が、燃料電池３の外部に設けられた還流管２２を介して密閉状態で連通する。したがって、燃料電池３と燃料給排部４との間には、燃料排出口１５（上流側）から排出される液体燃料が、還流管２２を介して燃料供給口１４（下流側）へ流れ、燃料供給路１３を介して再び燃料排出口１５に戻ることにより、アノード９を循環するクローズドライン（閉流路）が形成される。 Thereby, both ends (the fuel discharge port 15 and the fuel supply port 14) of the fuel supply path 13 communicate with each other in a sealed state via the reflux pipe 22 provided outside the fuel cell 3. Therefore, between the fuel cell 3 and the fuel supply / discharge section 4, the liquid fuel discharged from the fuel discharge port 15 (upstream side) flows to the fuel supply port 14 (downstream side) via the reflux pipe 22, By returning to the fuel discharge port 15 again via the fuel supply path 13, a closed line (closed flow path) that circulates through the anode 9 is formed.

循環燃料タンク２５は、還流管２２の途中に介在されている。 The circulating fuel tank 25 is interposed in the middle of the reflux pipe 22.

循環燃料タンク２５は、例えば、中空の容器からなり、上記した液体燃料が貯蔵されている。なお、循環燃料タンク２５に貯蔵されている液体燃料は、相対的に低濃度のヒドラジンを含む２次燃料（以下、低濃度液体燃料Ｂとする）である。循環燃料タンク２５の後側側面には、循環燃料タンク２５の内外を流通させる循環燃料タンク燃料流入口２７が形成されている。また、循環燃料タンク２５の上部上面には、循環燃料タンク２５の内外を流通させる循環燃料タンク循環燃料流入口２８が形成されている。また、循環燃料タンク２５の前側側面には、循環燃料タンク２５の内外を流通させる循環燃料タンク循環燃料流出口２９が形成されている。 The circulating fuel tank 25 is formed of a hollow container, for example, and stores the above-described liquid fuel. The liquid fuel stored in the circulating fuel tank 25 is a secondary fuel (hereinafter referred to as a low concentration liquid fuel B) containing a relatively low concentration hydrazine. A circulating fuel tank fuel inlet 27 is formed on the rear side surface of the circulating fuel tank 25 to flow inside and outside the circulating fuel tank 25. In addition, a circulating fuel tank circulating fuel inlet 28 that circulates inside and outside the circulating fuel tank 25 is formed on the upper upper surface of the circulating fuel tank 25. In addition, a circulating fuel tank circulating fuel outlet 29 is formed on the front side surface of the circulating fuel tank 25 to flow inside and outside the circulating fuel tank 25.

循環燃料タンク燃料流入口２７、循環燃料タンク循環燃料流入口２８、および、循環燃料タンク循環燃料流出口２９は、循環燃料タンク２５の中空部分を介して互いに流通可能とされている。 The circulating fuel tank fuel inlet 27, the circulating fuel tank circulating fuel inlet 28, and the circulating fuel tank circulating fuel outlet 29 can circulate with each other through the hollow portion of the circulating fuel tank 25.

循環燃料タンク２５は、燃料電池３よりも電動車両１の前後方向後方、かつ、電動車両１の上下方向下方において、循環燃料タンク循環燃料流入口２８と循環燃料タンク循環燃料流出口２９とが、それぞれ還流管２２に接続されることにより、還流管２２に介装されている。 The circulating fuel tank 25 includes a circulating fuel tank circulating fuel inlet 28 and a circulating fuel tank circulating fuel outlet 29 at the rear side in the front-rear direction of the electric vehicle 1 and the lower side in the vertical direction of the electric vehicle 1 than the fuel cell 3. Each is connected to the reflux pipe 22, thereby being interposed in the reflux pipe 22.

これによって、循環燃料タンク２５の中空部分が、クローズドラインの一部を形成している。 Thereby, the hollow part of the circulating fuel tank 25 forms a part of the closed line.

また、循環燃料タンク２５には、詳しくは後述するが、その循環燃料タンク燃料流入口２７に、原液タンク２１（後述）に貯留された高濃度液体燃料Ａを希釈するための分解調整部２６（後述）の燃料供給管３１（後述）が接続されている。 The circulating fuel tank 25, which will be described in detail later, has a decomposition adjusting unit 26 (for diluting the high-concentration liquid fuel A stored in the stock solution tank 21 (described later) at the circulating fuel tank fuel inlet 27 (described later). A fuel supply pipe 31 (described later) is connected.

また、還流管２２において循環燃料タンク２５の下流側、かつ、燃料電池３の上流側の途中には、燃料電池３に低濃度液体燃料Ｂを輸送するための循環燃料輸送ポンプ３０が介在されている。すなわち、循環燃料タンク２５は、燃料電池３の供給側（燃料供給口１４側）に接続されている。 In addition, a circulating fuel transport pump 30 for transporting the low-concentration liquid fuel B to the fuel cell 3 is interposed in the recirculation pipe 22 on the downstream side of the circulating fuel tank 25 and in the middle of the upstream side of the fuel cell 3. Yes. That is, the circulating fuel tank 25 is connected to the supply side (fuel supply port 14 side) of the fuel cell 3.

循環燃料輸送ポンプ３０としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが用いられる。循環燃料輸送ポンプ３０は、コントロールユニット６３（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３（後述）からの制御信号が、循環燃料輸送ポンプ３０に入力され、コントロールユニット６３（後述）が、循環燃料輸送ポンプ３０の駆動および停止を制御する。 As the circulating fuel transport pump 30, for example, a known liquid feed pump such as a rotary pump such as a rotary pump or a gear pump, or a reciprocating pump such as a piston pump or a diaphragm pump is used. The circulating fuel transport pump 30 is electrically connected to a control unit 63 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 63 (described later) is input to the circulating fuel transport pump 30, and the control unit 63 (described later) controls driving and stopping of the circulating fuel transport pump 30.

第１気液分離器４６は、還流管２２において、燃料電池３の下流側、かつ、循環燃料タンク２５の上流側に介在されている。すなわち、第１気液分離器４６は、燃料電池３の排出側（燃料排出口１５側）に接続されている。 The first gas-liquid separator 46 is interposed in the reflux pipe 22 downstream of the fuel cell 3 and upstream of the circulating fuel tank 25. That is, the first gas-liquid separator 46 is connected to the discharge side (fuel discharge port 15 side) of the fuel cell 3.

第１気液分離器４６は、例えば、中空の容器からなり、その前側側面には、第１気液分離器４６の内外を流通させる第１燃料流入口４７が形成されている。また、第１気液分離器４６の後側側面には、第１気液分離器４６の内外を流通させる第１気体流出口４８が形成されている。また、第１気液分離器４６の下部底面には、第１気液分離器４６の内外を流通させる第１液体流出口４９が形成されている。 The first gas-liquid separator 46 is formed of, for example, a hollow container, and a first fuel inflow port 47 through which the inside and outside of the first gas-liquid separator 46 flows is formed on the front side surface thereof. Further, a first gas outlet 48 is formed on the rear side surface of the first gas-liquid separator 46 so as to flow inside and outside the first gas-liquid separator 46. Further, a first liquid outlet 49 is formed on the bottom surface of the first gas-liquid separator 46 so as to flow inside and outside the first gas-liquid separator 46.

第１燃料流入口４７、第１気体流出口４８、および、第１液体流出口４９は、第１気液分離器４６の中空部分を介して互いに流通可能とされている。 The first fuel inflow port 47, the first gas outflow port 48, and the first liquid outflow port 49 can be circulated with each other through the hollow portion of the first gas-liquid separator 46.

第１気液分離器４６は、燃料電池３よりも電動車両１の前後方向後方、かつ、電動車両１の上下方向上方において、第１燃料流入口４７と第１液体流出口４９とが、それぞれ還流管２２に接続されることにより、還流管２２に介装されている。 The first gas-liquid separator 46 includes a first fuel inlet 47 and a first liquid outlet 49 at the rear in the front-rear direction of the electric vehicle 1 and above the vertical direction of the electric vehicle 1 relative to the fuel cell 3. By being connected to the reflux pipe 22, the reflux pipe 22 is interposed.

これによって、第１気液分離器４６の中空部分が、クローズドラインの一部を形成している。 Thereby, the hollow part of the 1st gas-liquid separator 46 forms a part of closed line.

また、第１気体流出口４８には、第１気液分離器４６で分離されたガス（気体）を排出するための第１ガス排出管５０が接続されている。第１ガス排出管５０は、その一端側（上流側）が第１気体流出口４８に接続され、その他端側（下流側）が大気に開放されている。また、第１ガス排出管５０の途中には、第１ガス排出弁５２が設けられている。 The first gas outlet 48 is connected to a first gas discharge pipe 50 for discharging the gas (gas) separated by the first gas-liquid separator 46. The first gas discharge pipe 50 has one end side (upstream side) connected to the first gas outlet 48 and the other end side (downstream side) open to the atmosphere. A first gas discharge valve 52 is provided in the middle of the first gas discharge pipe 50.

第１ガス排出弁５２は、コントロールユニット６３に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３からの制御信号が第１ガス排出弁５２に入力され、コントロールユニット６３が、第１ガス排出弁５２の開閉を制御する。 The first gas discharge valve 52 is electrically connected to the control unit 63 (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 63 is input to the first gas discharge valve 52, and the control unit 63 controls opening and closing of the first gas discharge valve 52.

また、還流管２２において第１気液分離器４６の下流側、かつ、循環燃料タンク２５の上流側の途中には、燃料循環弁５３が設けられている。 Further, a fuel circulation valve 53 is provided in the reflux pipe 22 on the downstream side of the first gas-liquid separator 46 and in the middle of the upstream side of the circulating fuel tank 25.

燃料循環弁５３は、コントロールユニット６３（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３（後述）からの制御信号が燃料循環弁５３に入力され、コントロールユニット６３（後述）が、燃料循環弁５３の開閉を制御する。
（３）空気給排部
空気給排部５は、空気を空気供給路１８に供給するための空気供給管５６と、空気供給路１８から排出される空気を外部に排出するための空気排出管５７とを備えている。 The fuel circulation valve 53 is electrically connected to a control unit 63 (described later) (see the broken line in FIG. 1). As a result, a control signal from the control unit 63 (described later) is input to the fuel circulation valve 53, and the control unit 63 (described later) controls the opening and closing of the fuel circulation valve 53.
(3) Air Supply / Exhaust Unit The air supply / exhaust unit 5 includes an air supply pipe 56 for supplying air to the air supply path 18 and an air exhaust pipe for discharging air discharged from the air supply path 18 to the outside. 57.

空気供給管５６は、その一端側（上流側）が大気に開放され、他端側（下流側）が空気供給口１９に接続されている。空気供給管５６の途中には、空気供給ポンプ５８が介在されている。 One end side (upstream side) of the air supply pipe 56 is open to the atmosphere, and the other end side (downstream side) is connected to the air supply port 19. An air supply pump 58 is interposed in the middle of the air supply pipe 56.

空気供給ポンプ５８としては、例えば、エアコンプレッサなど、公知の送気ポンプが用いられる。空気供給ポンプ５８は、コントロールユニット６３（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３（後述）からの制御信号が、空気供給ポンプ５８に入力され、コントロールユニット６３（後述）が、空気供給ポンプ５８の駆動および停止を制御する。 As the air supply pump 58, for example, a known air supply pump such as an air compressor is used. The air supply pump 58 is electrically connected to a control unit 63 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 63 (described later) is input to the air supply pump 58, and the control unit 63 (described later) controls driving and stopping of the air supply pump 58.

空気供給管５６において空気供給ポンプ５８の下流側には、空気供給弁５９が設けられている。 An air supply valve 59 is provided downstream of the air supply pump 58 in the air supply pipe 56.

空気供給弁５９は、コントロールユニット６３（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３（後述）からの制御信号が空気供給弁５９に入力され、コントロールユニット６３（後述）が、空気供給弁５９の開閉を制御する。 The air supply valve 59 is electrically connected to a control unit 63 (described later) (see the broken line in FIG. 1). As a result, a control signal from the control unit 63 (described later) is input to the air supply valve 59, and the control unit 63 (described later) controls opening and closing of the air supply valve 59.

空気排出管５７は、その一端側（上流側）が空気排出口２０に接続され、他端側（下流側）がドレンとされる。 One end side (upstream side) of the air discharge pipe 57 is connected to the air discharge port 20, and the other end side (downstream side) is a drain.

空気排出管５７には、空気排出弁６０が設けられている。 An air exhaust valve 60 is provided in the air exhaust pipe 57.

空気排出弁６０は、コントロールユニット６３（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３（後述）からの制御信号が空気排出弁６０に入力され、コントロールユニット６３（後述）が、空気排出弁６０の開閉を制御する。
（４）制御部
制御部６は、燃料電池システム２のコントロールユニット６３を備えている。 The air discharge valve 60 is electrically connected to a control unit 63 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 63 (described later) is input to the air exhaust valve 60, and the control unit 63 (described later) controls opening and closing of the air exhaust valve 60.
(4) Control Unit The control unit 6 includes a control unit 63 for the fuel cell system 2.

コントロールユニット６３は、電動車両１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
（５）動力部
動力部７は、燃料電池３から出力される電気エネルギを電動車両１の駆動力として機械エネルギに変換するためのモータ６４と、モータ６４に電気的に接続されるインバータ６５と、モータ６４による回生エネルギを蓄電するための動力用バッテリ６６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６７とを備えている。 The control unit 63 is a unit (for example, ECU: Electronic Control Unit) that executes electrical control in the electric vehicle 1 and is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
(5) Power unit The power unit 7 includes a motor 64 for converting electrical energy output from the fuel cell 3 into mechanical energy as a driving force of the electric vehicle 1, and an inverter 65 electrically connected to the motor 64. A power battery 66 for storing regenerative energy by the motor 64 and a DC / DC converter 67 are provided.

モータ６４は、燃料電池３よりも前方、電動車両１の前側に配置されている。モータ６４としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機など、公知の三相電動機が挙げられる。 The motor 64 is disposed in front of the fuel cell 3 and on the front side of the electric vehicle 1. Examples of the motor 64 include known three-phase motors such as a three-phase induction motor and a three-phase synchronous motor.

インバータ６５は、モータ６４と燃料電池３との間に配置されている。インバータ６５は、燃料電池３で発電された直流電力を交流電力に変換する装置であって、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置が挙げられる。また、インバータ６５は、配線により、燃料電池３およびモータ６４にそれぞれ電気的に接続されるとともに、図示しないが、コントロールユニット６３と電気的に接続されており、これにより、燃料電池３の発電を制御している。 The inverter 65 is disposed between the motor 64 and the fuel cell 3. The inverter 65 is a device that converts direct-current power generated by the fuel cell 3 into alternating-current power, and includes, for example, a power conversion device in which a known inverter circuit is incorporated. The inverter 65 is electrically connected to the fuel cell 3 and the motor 64 through wiring, and is electrically connected to the control unit 63 (not shown), thereby generating power from the fuel cell 3. I have control.

動力用バッテリ６６としては、例えば、定格電圧が１００Ｖ程度のニッケル水素電池や、リチウムイオン電池など、公知の二次電池が挙げられる。また、動力用バッテリ６６は、インバータ６５と燃料電池３との間の配線に接続され、これにより、燃料電池３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ６４に電力を供給可能とされている。 Examples of the power battery 66 include known secondary batteries such as a nickel metal hydride battery having a rated voltage of about 100 V and a lithium ion battery. In addition, the power battery 66 is connected to a wiring between the inverter 65 and the fuel cell 3, so that the power from the fuel cell 3 can be stored and the power can be supplied to the motor 64.

ＤＣ／ＤＣコンバータ６７は、動力用バッテリ６６と燃料電池３との間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６７は、燃料電池３の出力電圧を昇降圧する機能を有し、燃料電池３の電力および動力用バッテリ６６の入出力電力を調整する機能を有している。 The DC / DC converter 67 is disposed between the power battery 66 and the fuel cell 3. The DC / DC converter 67 has a function of increasing / decreasing the output voltage of the fuel cell 3 and a function of adjusting the power of the fuel cell 3 and the input / output power of the power battery 66.

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ６７は、図示しないが、コントロールユニット６３と電気的に接続されており、これにより、コントロールユニット６３から出力される出力制御信号の入力に応じて、燃料電池３の出力（出力電圧）を制御する。 Although not shown, the DC / DC converter 67 is electrically connected to the control unit 63, so that the output of the fuel cell 3 (in accordance with the input of the output control signal output from the control unit 63 ( Output voltage).

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６７は、配線により、燃料電池３および動力用バッテリ６６にそれぞれ電気的に接続されているとともに、配線の分岐により、インバータ６５に電気的に接続されている。 Further, the DC / DC converter 67 is electrically connected to the fuel cell 3 and the power battery 66 by wiring, and is also electrically connected to the inverter 65 by branching of the wiring.

これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６７からモータ６４への電力は、インバータ６５において直流電力から三相交流電力に変換され、三相交流電力としてモータ６４に供給される。
２．燃料電池システムによる発電
上記した燃料電池システム２では、コントロールユニット６３の制御により、循環燃料輸送ポンプ３０が駆動されることによって、循環燃料タンク２５に貯蔵される低濃度液体燃料Ｂが、循環燃料タンク循環燃料流出口２９から、還流管２２を介して、アノード９の燃料供給路１３に供給される。 As a result, the electric power from the DC / DC converter 67 to the motor 64 is converted from DC power to three-phase AC power in the inverter 65 and supplied to the motor 64 as three-phase AC power.
2. Power Generation by the Fuel Cell System In the fuel cell system 2 described above, the low-concentration liquid fuel B stored in the circulating fuel tank 25 is converted into the circulating fuel tank by driving the circulating fuel transport pump 30 under the control of the control unit 63. The fuel is supplied from the circulating fuel outlet 29 to the fuel supply passage 13 of the anode 9 through the reflux pipe 22.

一方、コントロールユニット６３の制御により、空気供給弁５９および空気排出弁６０が開かれ、空気供給ポンプ５８が駆動されることによって、空気が空気供給管５６を介して、カソード１０の空気供給路１８に供給される。 On the other hand, under the control of the control unit 63, the air supply valve 59 and the air discharge valve 60 are opened and the air supply pump 58 is driven, so that the air is supplied to the air supply path 18 of the cathode 10 via the air supply pipe 56. To be supplied.

アノード９では、低濃度液体燃料Ｂが、アノード電極１１と接触しながら燃料供給路１３を通過する。 At the anode 9, the low-concentration liquid fuel B passes through the fuel supply path 13 while being in contact with the anode electrode 11.

一方、カソード１０では、空気が、カソード電極１６と接触しながら空気供給路１８を通過する。 On the other hand, in the cathode 10, air passes through the air supply path 18 while being in contact with the cathode electrode 16.

そして、各電極（アノード電極１１およびカソード電極１６）において電気化学反応が生じ、起電力が発生する。この電気化学反応は、低濃度液体燃料Ｂにヒドラジンが含まれているので、下記式（１）〜（３）の通りとなる。
（１）Ｎ_２Ｈ_４＋４ＯＨ⁻→Ｎ_２＋４Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻ （アノード電極１１での反応）
（２）Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻→４ＯＨ⁻ （カソード電極１６での反応）
（３）Ｎ_２Ｈ_４＋Ｏ_２→Ｎ_２＋２Ｈ_２Ｏ（燃料電池３全体での反応）
すなわち、ヒドラジンが供給されたアノード電極１１では、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）とカソード電極１６での反応で生成した水酸化物イオン（ＯＨ⁻）とが反応して、窒素（Ｎ_２（ガス））および水（Ｈ_２Ｏ）が生成するとともに、電子（ｅ⁻）が発生する（上記式（１）参照）。 Then, an electrochemical reaction occurs in each electrode (the anode electrode 11 and the cathode electrode 16), and an electromotive force is generated. This electrochemical reaction is represented by the following formulas (1) to (3) because hydrazine is contained in the low-concentration liquid fuel B.
(1) N ₂ H ₄ + 4OH ⁻ → N ₂ + 4H ₂ O + 4e ⁻ (reaction at anode electrode 11)
(2) O ₂ + 2H ₂ O + 4e ⁻ → 4OH ⁻ (reaction at cathode electrode 16)
(3) N ₂ H ₄ + O ₂ → N ₂ + 2H ₂ O (reaction in the entire fuel cell 3)
That is, at the anode electrode 11 supplied with hydrazine, hydrazine (N ₂ H ₄ ) reacts with hydroxide ions (OH ⁻ ) generated by the reaction at the cathode electrode 16 to react with nitrogen (N ₂ (gas)). ) And water (H ₂ O) are generated, and electrons (e ⁻ ) are generated (see the above formula (1)).

また、上記した（１）で示される反応では、実際には、窒素（Ｎ_２（ガス））および水（Ｈ_２Ｏ）に加えて、アンモニア（ＮＨ_３）が副生する。 In addition, in the reaction represented by (1) described above, ammonia (NH ₃ ) is actually by-produced in addition to nitrogen (N ₂ (gas)) and water (H ₂ O).

そして、上記と同様、アノード電極１１で発生した電子（ｅ⁻）は、図示しない外部回路を経由してカソード電極１６に到達する。つまり、この外部回路を通過する電子（ｅ⁻）が、電流となる。 As described above, the electrons (e ⁻ ) generated at the anode electrode 11 reach the cathode electrode 16 via an external circuit (not shown). That is, electrons (e ⁻ ) passing through the external circuit become current.

一方、カソード電極１６では、電子（ｅ⁻）と、外部からの供給もしくは燃料電池３での反応で生成した水（Ｈ_２Ｏ）と、空気供給路１８を流れる空気中の酸素（Ｏ_２）とが反応して、水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が生成する（上記式（２）参照）。 On the other hand, in the cathode electrode 16, electrons (e ⁻ ), water (H ₂ O) generated by external supply or reaction in the fuel cell 3, and oxygen (O ₂ ) in the air flowing through the air supply path 18. React with each other to produce hydroxide ions (OH ⁻ ) (see the above formula (2)).

そして、生成した水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が、電解質層８を通過してアノード電極１１に到達し、上記と同様の反応（上記式（１）参照）が生じる。 And the produced | generated hydroxide ion (OH < ^- >) passes the electrolyte layer 8, reaches the anode electrode 11, and a reaction similar to the above (refer said formula (1)) arises.

このようなアノード電極１１およびカソード電極１６での電気化学的反応が連続的に生じることによって、燃料電池３全体として、上記式（３）で表わされる反応が生じて、燃料電池３に起電力が発生する。 When the electrochemical reaction at the anode electrode 11 and the cathode electrode 16 is continuously generated, the reaction represented by the above formula (3) occurs in the fuel cell 3 as a whole, and an electromotive force is generated in the fuel cell 3. Occur.

そして、発生した起電力が、配線を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６７に送電され、動力部７では、インバータ６５およびモータ６４、および／または、動力用バッテリ６６に送電される。そして、モータ６４では、インバータ６５により三相交流電力に変換された電気エネルギが電動車両１の車輪を駆動させる機械エネルギに変換される。一方、動力用バッテリ６６では、その電力が充電される。 The generated electromotive force is transmitted to the DC / DC converter 67 via the wiring, and is transmitted to the inverter 65 and the motor 64 and / or the power battery 66 in the power unit 7. In the motor 64, the electric energy converted into the three-phase AC power by the inverter 65 is converted into mechanical energy that drives the wheels of the electric vehicle 1. On the other hand, the power of the power battery 66 is charged.

また、燃料給排部４では、燃料供給路１３から排出される未反応のヒドラジンを含む排出液（以下、排出液Ｃとする）が、還流管２２（燃料電池３の下流側、かつ、第１気液分離器４６の上流側の還流管２２）を通過して、第１燃料流入口４７から第１気液分離器４６に流入する。 In the fuel supply / discharge section 4, an exhaust liquid containing unreacted hydrazine discharged from the fuel supply path 13 (hereinafter referred to as an exhaust liquid C) is returned to the reflux pipe 22 (on the downstream side of the fuel cell 3 and It passes through the reflux pipe 22) upstream of the one gas-liquid separator 46 and flows into the first gas-liquid separator 46 from the first fuel inlet 47.

第１気液分離器４６では、排出液Ｃの液面レベルが、第１燃料流入口４７、および、第１気体流出口４８よりも下方位置に保持される排出液Ｃの排出液溜まり７１が、第１気液分離器４６の中空部分に生じるとともに、排出液Ｃに含まれるガス（上記式（１）の反応により生成する窒素（Ｎ_２）やアンモニア（ＮＨ_３）など）の一部が排出液溜まり７１の上方空間へ分離される。 In the first gas-liquid separator 46, there is an exhaust liquid reservoir 71 of the exhaust liquid C in which the liquid level of the exhaust liquid C is held at a position below the first fuel inlet 47 and the first gas outlet 48. And part of the gas (nitrogen (N ₂ ), ammonia (NH ₃ ), etc. generated by the reaction of the above formula (1)) contained in the exhaust liquid C is generated in the hollow portion of the first gas-liquid separator 46. It is separated into the upper space of the discharged liquid reservoir 71.

その一方で、排出液溜まり７１の一部が、第１液体流出口４９から、第１気液分離器４６の下流側の還流管２２に流出する。そして、コントロールユニット６３の制御により、燃料循環弁５３が開かれることにより、還流管２２に流出する排出液Ｃは、還流管２２（第１気液分離器４６の下流側、かつ、循環燃料タンク２５の上流側の還流管２２）を通過して、循環燃料タンク循環燃料流入口２８から循環燃料タンク２５に流入し、貯蔵される。 On the other hand, a part of the discharged liquid reservoir 71 flows out from the first liquid outlet 49 to the reflux pipe 22 on the downstream side of the first gas-liquid separator 46. Then, when the fuel circulation valve 53 is opened under the control of the control unit 63, the discharged liquid C flowing out to the reflux pipe 22 flows into the reflux pipe 22 (on the downstream side of the first gas-liquid separator 46 and the circulating fuel tank). 25, the refrigerant flows into the circulating fuel tank 25 from the circulating fuel inlet 28 and is stored.

また、燃料循環弁５３の開閉は、循環燃料タンク２５の液面レベルが所定値に達したとき、または、一定の時間間隔で燃料循環弁５３が開かれるように制限されている。 In addition, the opening and closing of the fuel circulation valve 53 is restricted so that the fuel circulation valve 53 is opened when the liquid level of the circulating fuel tank 25 reaches a predetermined value or at regular time intervals.

その後、循環燃料タンク２５に流入される排出液Ｃは、分解調整部２６（後述）によって、その濃度が調整されることにより、低濃度液体燃料Ｂとして調製され、循環燃料タンク２５に貯留される。 Thereafter, the concentration of the discharged liquid C flowing into the circulating fuel tank 25 is adjusted by a decomposition adjusting unit 26 (described later), thereby being prepared as a low concentration liquid fuel B and stored in the circulating fuel tank 25. .

そして、循環燃料タンク２５に貯留される低濃度液体燃料Ｂは、循環燃料輸送ポンプ３０の駆動により、還流管２２を通過して、再び燃料供給路１３に流入する。 The low-concentration liquid fuel B stored in the circulating fuel tank 25 passes through the reflux pipe 22 and flows into the fuel supply path 13 again by driving the circulating fuel transport pump 30.

このようにして、低濃度液体燃料Ｂが、クローズドライン（還流管２２、第１気液分離器４６、循環燃料タンク２５、および、燃料供給路１３）を循環する。 In this manner, the low-concentration liquid fuel B circulates in the closed line (the reflux pipe 22, the first gas-liquid separator 46, the circulating fuel tank 25, and the fuel supply path 13).

一方、空気給排部５では、コントロールユニット６３の制御により、空気排出弁６０が開かれ、カソード１０から排出される空気（反応に寄与した酸素を除く空気）が、空気排出管５７を介して、外部へ排出される。
３．原液タンクおよび濃度調整分解部
燃料電池システム２は、さらに、液体燃料を貯蔵するための１次タンクの一例としての原液タンク２１と、分解調整部２６とを備えている。
（１）原液タンク
原液タンク２１は、例えば、中空の容器からなり、上記した液体燃料が貯蔵されている。なお、原液タンク２１に貯蔵されている液体燃料は、相対的に高濃度のヒドラジンを含む１次燃料（以下、高濃度液体燃料Ａとする）である。原液タンク２１は、燃料電池３よりも後方であって、電動車両１の後側に配置されている。原液タンク２１には、燃料が供給されるための燃料供給口（図示せず）が形成されている。また、原液タンク２１の後側側面には、原液タンク２１の内外を流通させる燃焼用燃料流出口２３が形成されている。また、原液タンク２１の下部底面には、原液タンク２１の内外を流通させる原液タンク燃料流出口２４が形成されている。 On the other hand, in the air supply / exhaust section 5, the air discharge valve 60 is opened by the control of the control unit 63, and the air discharged from the cathode 10 (air excluding oxygen that contributed to the reaction) passes through the air discharge pipe 57. , Discharged outside.
3. Stock Solution Tank and Concentration Adjustment Decomposition Unit The fuel cell system 2 further includes a stock solution tank 21 as an example of a primary tank for storing liquid fuel, and a decomposition adjustment unit 26.
(1) Stock solution tank The stock solution tank 21 is composed of, for example, a hollow container and stores the above-described liquid fuel. The liquid fuel stored in the stock solution tank 21 is a primary fuel (hereinafter referred to as a high concentration liquid fuel A) containing a relatively high concentration of hydrazine. The stock solution tank 21 is arranged behind the fuel cell 3 and behind the electric vehicle 1. The stock solution tank 21 is formed with a fuel supply port (not shown) for supplying fuel. In addition, a combustion fuel outlet 23 is formed on the rear side surface of the stock solution tank 21 to flow inside and outside the stock solution tank 21. In addition, a raw liquid tank fuel outlet 24 is formed on the bottom surface of the raw liquid tank 21 to flow inside and outside the raw liquid tank 21.

燃料供給口（図示せず）、燃焼用燃料流出口２３、および、原液タンク燃料流出口２４は、原液タンク２１の中空部分を介して互いに流通可能とされている。
（２）分解調整部
分解調整部２６は、第１気液分離器４６で分解されたガス（気体）を無害化し、排出するとともに、原液タンク２１の高濃度液体燃料Ａのヒドラジンの濃度を調整し、その高濃度液体燃料Ａを循環燃料タンク２５に供給するために設けられている。分解調整部２６は、原液タンク２１に貯留された高濃度液体燃料Ａを循環燃料タンク２５に供給するための燃料供給管３１と、燃焼分解機構３５と、原液タンク２１に貯留された高濃度液体燃料Ａを燃焼装置３７（後述）に供給するための燃焼用燃料供給管４５と、高濃度液体燃料Ａの燃焼により発生した燃焼液Ｄ（後述）を循環燃料タンク２５に供給するための燃焼液供給管３６と、燃焼液Ｄ（後述）を気体と液体とに分離する第２気液分離器３８とを備えている。 The fuel supply port (not shown), the combustion fuel outlet 23, and the raw liquid tank fuel outlet 24 can be circulated through a hollow portion of the raw liquid tank 21.
(2) Decomposition adjustment unit The decomposition adjustment unit 26 detoxifies and discharges the gas (gas) decomposed by the first gas-liquid separator 46 and adjusts the concentration of hydrazine in the high-concentration liquid fuel A in the stock solution tank 21. The high-concentration liquid fuel A is provided to supply to the circulating fuel tank 25. The decomposition adjusting unit 26 is configured to supply the high-concentration liquid fuel A stored in the stock solution tank 21 to the circulating fuel tank 25, the combustion decomposition mechanism 35, and the high-concentration liquid stored in the stock solution tank 21. Combustion fuel supply pipe 45 for supplying fuel A to the combustion device 37 (described later), and combustion liquid for supplying combustion fluid D (described later) generated by combustion of the high-concentration liquid fuel A to the circulating fuel tank 25 A supply pipe 36 and a second gas-liquid separator 38 that separates combustion liquid D (described later) into gas and liquid are provided.

燃料供給管３１は、その一端側（上流側）が、原液タンク燃料流出口２４に接続されるとともに、その他端側（下流側）が、循環燃料タンク燃料流入口２７に接続されている。 The fuel supply pipe 31 has one end side (upstream side) connected to the raw liquid tank fuel outlet 24 and the other end side (downstream side) connected to the circulating fuel tank fuel inlet 27.

また、燃料供給管３１の途中には、燃料供給弁３２が設けられている。 A fuel supply valve 32 is provided in the middle of the fuel supply pipe 31.

燃料供給弁３２は、コントロールユニット６３（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３（後述）からの制御信号が燃料供給弁３２に入力され、コントロールユニット６３（後述）が、燃料供給弁３２の開閉を制御する。 The fuel supply valve 32 is electrically connected to a control unit 63 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 63 (described later) is input to the fuel supply valve 32, and the control unit 63 (described later) controls the opening and closing of the fuel supply valve 32.

また、燃料供給管３１において、燃料供給弁３２と原液タンク２１との間には、燃料輸送ポンプ３３が設けられている。 In the fuel supply pipe 31, a fuel transport pump 33 is provided between the fuel supply valve 32 and the stock solution tank 21.

燃料輸送ポンプ３３としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが用いられる。燃料輸送ポンプ３３は、コントロールユニット６３（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３（後述）からの制御信号が、燃料輸送ポンプ３３に入力され、コントロールユニット６３（後述）が、燃料輸送ポンプ３３の駆動および停止を制御する。 As the fuel transport pump 33, for example, a known liquid feed pump such as a rotary pump such as a rotary pump or a gear pump, a reciprocating pump such as a piston pump, or a diaphragm pump is used. The fuel transport pump 33 is electrically connected to a control unit 63 (described later) (see the broken line in FIG. 1). As a result, a control signal from the control unit 63 (described later) is input to the fuel transport pump 33, and the control unit 63 (described later) controls driving and stopping of the fuel transport pump 33.

燃焼分解機構３５は、高濃度液体燃料Ａを燃焼させる燃焼装置３７と、アンモニアを窒素と水素とに分解するアンモニア分解装置５１とを備えている。 The combustion decomposition mechanism 35 includes a combustion device 37 that combusts the high-concentration liquid fuel A, and an ammonia decomposition device 51 that decomposes ammonia into nitrogen and hydrogen.

燃焼装置３７は、高濃度液体燃料Ａを燃焼させることができ、熱を発生させることができれば、特に制限されないが、例えば、バーナやストーブなど、公知の燃焼装置から構成されている。燃焼装置３７は、コントロールユニット６３に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３からの制御信号が燃焼装置３７に入力され、コントロールユニット６３が、燃焼装置３７の駆動および停止を制御する。 The combustion device 37 is not particularly limited as long as it can burn the high-concentration liquid fuel A and can generate heat. For example, the combustion device 37 includes a known combustion device such as a burner or a stove. The combustion device 37 is electrically connected to the control unit 63 (see the broken line in FIG. 1). As a result, a control signal from the control unit 63 is input to the combustion device 37, and the control unit 63 controls driving and stopping of the combustion device 37.

燃焼装置３７の前側側面には、燃焼装置３７の内外流通させる燃焼装置流入口７４が形成されている。また、燃焼装置３７の後側側面には、燃焼装置３７の内外を流通させる燃焼装置流出口７５が形成されている。 A combustion device inlet 74 through which the combustion device 37 flows inside and outside is formed on the front side surface of the combustion device 37. In addition, a combustion device outlet port 75 through which the inside and outside of the combustion device 37 is circulated is formed on the rear side surface of the combustion device 37.

分解装置流入口７６、および、分解装置流出口７７は、燃焼装置３７の内部を介して、互いに流通可能とされている。 The cracking device inlet 76 and the cracking device outlet 77 can flow with each other through the inside of the combustion device 37.

アンモニア分解装置５１は、熱を加えることでアンモニアを分解することができれば、特に制限されないが、例えば、触媒を用い、熱を加えることでアンモニアを分解することのできるアンモニア分解装置から構成されている。触媒は、例えば、コージェライトなどからなるハニカム状のモノリス担体など、公知の触媒担体を用いて構成されている。公知の触媒担体に担持される触媒元素としては、例えば、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）などの酸化触媒元素が挙げられる。これらは、単独または２種類以上併用してもよい。アンモニア分解装置５１は、燃焼分解機構３５において、燃焼装置３７で発生する熱を受け取り可能なように、燃焼装置３７の内側に配置されており、第１ガス排出管５０の途中において、第１ガス排出弁５２の下流側に介在されている。 The ammonia decomposing apparatus 51 is not particularly limited as long as it can decompose ammonia by applying heat. For example, the ammonia decomposing apparatus 51 is composed of an ammonia decomposing apparatus that can decompose ammonia by applying heat using a catalyst. . The catalyst is configured using a known catalyst carrier such as a honeycomb monolith carrier made of cordierite. Examples of catalyst elements supported on known catalyst carriers include oxidation catalyst elements such as Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), Rh (rhodium), Pd (palladium), and Pt (platinum). Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. The ammonia decomposition device 51 is disposed inside the combustion device 37 so that the combustion decomposition mechanism 35 can receive the heat generated by the combustion device 37, and the first gas is disposed in the middle of the first gas discharge pipe 50. It is interposed downstream of the discharge valve 52.

アンモニア分解装置５１の前側側面には、アンモニア分解装置５１の内外を流通させる分解装置流入口７６が形成されている。また、アンモニア分解装置５１の後側側面には、アンモニア分解装置５１の内外を流通させる分解装置流出口７７が形成されている。 On the front side surface of the ammonia decomposing apparatus 51, a decomposing apparatus inflow port 76 for flowing inside and outside the ammonia decomposing apparatus 51 is formed. In addition, a decomposition device outlet 77 that allows the inside and outside of the ammonia decomposition device 51 to flow is formed on the rear side surface of the ammonia decomposition device 51.

分解装置流入口７６、および、分解装置流出口７７は、アンモニア分解装置５１の内部を介して互いに流通可能とされている。 The cracking device inlet 76 and the cracking device outlet 77 can flow with each other through the inside of the ammonia cracking device 51.

アンモニア分解装置５１は、分解装置流入口７６と分解装置流出口７７とが、それぞれ第１ガス排出管５０に接続されることにより、第１ガス排出管５０に介装されている。 The ammonia decomposition apparatus 51 is interposed in the first gas discharge pipe 50 by connecting a decomposition apparatus inlet 76 and a decomposition apparatus outlet 77 to the first gas discharge pipe 50, respectively.

燃焼用燃料供給管４５は、その一端側（上流側）が燃焼用燃料流出口２３に接続されるとともに、その他端側（下流側）が燃焼装置流入口７４に接続されている。 One end side (upstream side) of the combustion fuel supply pipe 45 is connected to the combustion fuel outlet 23, and the other end side (downstream side) is connected to the combustion device inlet 74.

燃焼液供給管３６は、その一端側（上流側）が、燃焼装置流出口７５に接続されるとともに、その他端側（下流側）が、燃料供給管３１における燃料供給弁３２と循環燃料タンク２５との間に接続されている。 One end side (upstream side) of the combustion liquid supply pipe 36 is connected to the combustion device outlet 75, and the other end side (downstream side) thereof is the fuel supply valve 32 and the circulating fuel tank 25 in the fuel supply pipe 31. Connected between and.

第２気液分離器３８は、例えば、中空の容器からなり、その上部上面には、第２気液分離器３８の内外を流通させる第２燃料流入口３９が形成されている。また、第２気液分離器３８の後側側面には、第２気液分離器３８の内外を流通させる第２気体流出口４０が形成されている。また、第２気液分離器３８の下部底面には、第２気液分離器３８の内外を流通させる第２液体流出口４１が形成されている。 The second gas-liquid separator 38 is formed of, for example, a hollow container, and a second fuel inlet 39 for circulating the inside and outside of the second gas-liquid separator 38 is formed on the upper surface of the upper part. Further, a second gas outlet 40 is formed on the rear side surface of the second gas-liquid separator 38 so as to circulate inside and outside the second gas-liquid separator 38. In addition, a second liquid outlet 41 is formed on the bottom surface of the second gas-liquid separator 38 so as to circulate inside and outside the second gas-liquid separator 38.

第２燃料流入口３９、第２気体流出口４０、および、第２液体流出口４１は、第２気液分離器３８の中空部分を介して互いに流通可能とされている。 The second fuel inlet 39, the second gas outlet 40, and the second liquid outlet 41 can flow with each other via the hollow portion of the second gas-liquid separator 38.

第２気液分離器３８は、燃焼分解機構３５の燃焼装置３７と、循環燃料タンク２５との間において、第２燃料流入口３９と第２液体流出口４１とが、それぞれ燃焼液供給管３６に接続されることにより、燃焼液供給管３６に介装されている。 In the second gas-liquid separator 38, the second fuel inlet 39 and the second liquid outlet 41 are respectively connected to the combustion liquid supply pipe 36 between the combustion device 37 of the combustion decomposition mechanism 35 and the circulating fuel tank 25. Are connected to the combustion fluid supply pipe 36.

これによって、第２気液分離器３８の中空部分が、燃焼液供給管３６の一部を形成している。 As a result, the hollow portion of the second gas-liquid separator 38 forms part of the combustion liquid supply pipe 36.

第２気体流出口４０には、第２気液分離器３８で分離されたガス（気体）を排出するための第２ガス排出管４２が接続されている。第２ガス排出管４２は、その一端側（上流側）が第２気体流出口４０に接続され、その他端側（下流側）が大気に開放されている。また、第２ガス排出管４２の途中には、第２ガス排出弁４３が設けられている。 The second gas outlet 40 is connected to a second gas discharge pipe 42 for discharging the gas (gas) separated by the second gas-liquid separator 38. The second gas discharge pipe 42 has one end side (upstream side) connected to the second gas outlet 40 and the other end side (downstream side) open to the atmosphere. A second gas discharge valve 43 is provided in the middle of the second gas discharge pipe 42.

第２ガス排出弁４３は、コントロールユニット６３に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３からの制御信号が第２ガス排出弁４３に入力され、コントロールユニット６３が、第２ガス排出弁４３の開閉を制御する。 The second gas discharge valve 43 is electrically connected to the control unit 63 (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 63 is input to the second gas discharge valve 43, and the control unit 63 controls opening and closing of the second gas discharge valve 43.

また、燃焼液供給管３６において、第２気液分離器３８の下流側には、濃度調整弁５４が、介在されている。 In the combustion liquid supply pipe 36, a concentration adjustment valve 54 is interposed on the downstream side of the second gas-liquid separator 38.

濃度調整弁５４は、コントロールユニット６３に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３からの制御信号が濃度調整弁５４に入力され、コントロールユニット６３が、濃度調整弁５４の開閉を制御する。 The concentration adjustment valve 54 is electrically connected to the control unit 63 (see the broken line in FIG. 1). As a result, a control signal from the control unit 63 is input to the concentration adjustment valve 54, and the control unit 63 controls opening and closing of the concentration adjustment valve 54.

また、燃焼液供給管３６において、第２気液分離器３８の下流側、かつ、濃度調整弁５４の上流側には、濃度調整ポンプ４４が介在されている。 In the combustion liquid supply pipe 36, a concentration adjustment pump 44 is interposed on the downstream side of the second gas-liquid separator 38 and the upstream side of the concentration adjustment valve 54.

濃度調整ポンプ４４としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが用いられる。濃度調整ポンプ４４は、コントロールユニット６３に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット６３からの制御信号が、濃度調整ポンプ４４に入力され、コントロールユニット６３が、濃度調整ポンプ４４の駆動および停止を制御する。
４．液体燃料の濃度調整、および、アンモニアの分解
上記した燃料電池システム２では、コントロールユニット６３の制御により、燃料供給弁３２が開かれ、燃料輸送ポンプ３３が駆動されることによって、原液タンク２１に貯蔵される高濃度液体燃料Ａが、原液タンク燃料流出口２４から、燃料供給管３１内に流入される。 As the concentration adjusting pump 44, for example, a known liquid feed pump such as a rotary pump such as a rotary pump or a gear pump, or a reciprocating pump such as a piston pump or a diaphragm pump is used. The concentration adjustment pump 44 is electrically connected to the control unit 63 (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 63 is input to the concentration adjustment pump 44, and the control unit 63 controls driving and stopping of the concentration adjustment pump 44.
4). Liquid fuel concentration adjustment and ammonia decomposition In the fuel cell system 2 described above, the fuel supply valve 32 is opened and the fuel transport pump 33 is driven under the control of the control unit 63, so that it is stored in the stock solution tank 21. The high-concentration liquid fuel A to be supplied flows into the fuel supply pipe 31 from the raw liquid tank fuel outlet 24.

また、原液タンク２１に貯蔵される高濃度液体燃料Ａは、燃焼用燃料流出口２３から燃焼用燃料供給管４５を介して、燃焼装置流入口７４から分解燃焼装置３５の燃焼装置３７に供給され、コントロールユニット６３の制御により、燃焼装置３７が駆動されることによって、燃焼される。このとき、燃焼装置３７では、高濃度液体燃料Ａがヒドラジンを含んでいるため、下記式（４）の通りとなる。
（４）Ｎ_２Ｈ_４＋Ｏ_２→Ｎ_２＋２Ｈ_２Ｏ（燃焼装置３７での反応）
すなわち、高濃度液体燃料Ａが供給された燃焼装置３７では、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）の燃焼により、酸素（Ｏ_２）と反応して、窒素（Ｎ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）が生成する（上記式（４）参照）。 The high-concentration liquid fuel A stored in the stock solution tank 21 is supplied from the combustion fuel outlet 23 through the combustion fuel supply pipe 45 to the combustion device 37 of the cracking combustion device 35 from the combustion device inlet 74. The combustion device 37 is driven by the control of the control unit 63 to burn. At this time, in the combustion device 37, since the high-concentration liquid fuel A contains hydrazine, the following equation (4) is obtained.
(4) N ₂ H ₄ + O ₂ → N ₂ + 2H ₂ O (reaction in the combustion device 37)
That is, in the combustion device 37 to which the high-concentration liquid fuel A is supplied, nitrogen (N ₂ ) and water (H ₂ O) are reacted with oxygen (O ₂ ) by combustion of hydrazine (N ₂ H ₄ ). (See the above formula (4)).

このようにして、燃焼装置３７において燃焼し、高濃度液体燃料Ａが分解されることにより発生する水（以下、燃焼液Ｄとする）とガス（窒素（Ｎ_２）など）は、燃焼装置流出口７５から燃焼液供給管３６を介して、第２燃料流入口３９から第２気液分離器３８に流入される。 In this way, water (hereinafter referred to as combustion liquid D) and gas (nitrogen (N ₂ ), etc., generated by burning in the combustion device 37 and decomposing the high-concentration liquid fuel A, flow into the combustion device flow. The gas flows from the outlet 75 into the second gas / liquid separator 38 through the combustion liquid supply pipe 36 through the second fuel inlet 39.

第２気液分離器３８では、液面レベルが第２気体流出口４０よりも下方位置に保持される燃焼液Ｄの燃焼液溜まり７０が、第２気液分離器３８の中空部分に生じるとともに、燃焼液溜まり７０に含まれるガス（窒素（Ｎ_２）など）の一部が燃焼液溜まり７０の上方空間へ分離される。 In the second gas-liquid separator 38, a combustion liquid pool 70 of the combustion liquid D whose liquid level is maintained at a position below the second gas outlet 40 is generated in the hollow portion of the second gas-liquid separator 38. A part of the gas (nitrogen (N ₂ ) or the like) contained in the combustion liquid reservoir 70 is separated into the space above the combustion liquid reservoir 70.

第２気液分離器３８で分離されたガス（窒素（Ｎ_２）など）は、コントロールユニット６３の制御により、第２ガス排出弁４３が開かれることによって、第２気体流出口４０から、第２ガス排出管４２を介して外部へ排出される。 The gas (nitrogen (N ₂ ), etc.) separated by the second gas-liquid separator 38 is opened from the second gas outlet 40 by opening the second gas discharge valve 43 under the control of the control unit 63. 2 It is discharged to the outside through the gas discharge pipe 42.

その一方で、燃焼液溜まり７０の一部は、コントロールユニット６３の制御により、濃度調整弁５４が開かれ、濃度調整ポンプ４４が駆動されることによって、第２液体流出口４１から燃焼液供給管３６を介して、燃料供給管３１内に流入する。 On the other hand, a part of the combustion liquid reservoir 70 is controlled by the control unit 63 so that the concentration adjusting valve 54 is opened and the concentration adjusting pump 44 is driven, whereby the combustion liquid supply pipe is connected from the second liquid outlet 41. It flows into the fuel supply pipe 31 through 36.

これにより、第２気液分離器３８から燃料供給管３１に流入される燃焼液Ｄは、原液タンク２１から燃料供給管３１に流入された高濃度液体燃料Ａを希釈する。希釈された高濃度液体燃料Ａ、すなわち低濃度液体燃料Ｂは、循環燃料タンク燃料流入口２７から循環燃料タンク２５に流入し、貯蔵される。 Thereby, the combustion liquid D that flows into the fuel supply pipe 31 from the second gas-liquid separator 38 dilutes the high-concentration liquid fuel A that flows into the fuel supply pipe 31 from the raw liquid tank 21. The diluted high-concentration liquid fuel A, that is, the low-concentration liquid fuel B flows from the circulating fuel tank fuel inlet 27 into the circulating fuel tank 25 and is stored.

燃料供給弁３２および濃度調整弁５４の開閉は、図示しない循環燃料タンク２５内に設けられる濃度センサの検知に基づいて、循環燃料タンク２５内のヒドラジンの濃度を一定に保つように制御されており、また、循環燃料タンク２５の液面レベルが所定値に達したとき、または、一定の時間間隔で、燃料供給弁３２および濃度調整弁５４が閉じられるように制御されている。 The opening and closing of the fuel supply valve 32 and the concentration adjusting valve 54 is controlled so as to keep the concentration of hydrazine in the circulating fuel tank 25 constant based on detection of a concentration sensor provided in the circulating fuel tank 25 (not shown). Further, the fuel supply valve 32 and the concentration adjusting valve 54 are controlled to be closed when the liquid level of the circulating fuel tank 25 reaches a predetermined value or at regular time intervals.

なお、還流管２２における低濃度液体燃料Ｂの循環において、排出液Ｃのヒドラジンの濃度は、上記式（１）において水（Ｈ_２Ｏ）が発生するため、低濃度液体燃料Ｂのヒドラジンの濃度よりも相対的に薄い。そのような場合には、燃料供給弁３２のみを開き、高濃度液体燃料Ａを循環燃料タンク２５に流入させることで、循環燃料タンク２５内のヒドラジンの濃度を調整する。 In the circulation of the low-concentration liquid fuel B in the reflux pipe 22, the concentration of hydrazine in the discharge liquid C is the concentration of hydrazine in the low-concentration liquid fuel B because water (H ₂ O) is generated in the above formula (1) Is relatively thin. In such a case, the concentration of hydrazine in the circulating fuel tank 25 is adjusted by opening only the fuel supply valve 32 and allowing the high-concentration liquid fuel A to flow into the circulating fuel tank 25.

また、第１気液分離器４６で分離されたガス（アンモニアなど）は、コントロールユニット６３の制御により、第１ガス排出弁５２が開かれることによって、第１気体流出口４８から第１ガス排出管５０を介して、分解装置流入口７６からアンモニア分解装置５１に流入する。このとき、ガスに含まれるアンモニアは、無害化処理される。その反応は、下記式（５）の通りとなる。
（５）４ＮＨ_３＋３Ｏ_２→２Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ（アノード電極１１での反応）
すなわち、アンモニアガスが供給されたアンモニア分解装置５１では、アンモニア（ＮＨ_３）を、触媒と接触させ、燃焼装置３７において、高濃度液体燃料Ａが燃焼されることにより発生する熱が加えられることにより、アンモニア（ＮＨ_３）は、窒素（Ｎ_２）と水蒸気（Ｈ_２Ｏ）とに分解され、分解装置流出口７７から第１ガス排出管５０を介して、外部へ排出される。 The gas (ammonia etc.) separated by the first gas-liquid separator 46 is discharged from the first gas outlet 48 by opening the first gas discharge valve 52 under the control of the control unit 63. It flows into the ammonia decomposition apparatus 51 from the decomposition apparatus inlet 76 through the pipe 50. At this time, ammonia contained in the gas is detoxified. The reaction is represented by the following formula (5).
(5) 4NH ₃ + 3O ₂ → 2N ₂ + 6H ₂ O (reaction at anode electrode 11)
That is, in the ammonia decomposing apparatus 51 supplied with ammonia gas, ammonia (NH ₃ ) is brought into contact with the catalyst, and heat generated by burning the high-concentration liquid fuel A in the combustion apparatus 37 is applied. Ammonia (NH ₃ ) is decomposed into nitrogen (N ₂ ) and water vapor (H ₂ O), and is discharged to the outside from the decomposition apparatus outlet 77 through the first gas discharge pipe 50.

なお、アンモニア分解装置５１の反応により副生された水蒸気を必要により凝縮させ、燃焼液Ｄと合わせて循環燃料タンク２５内のヒドラジンの濃度調整に用いてもよい。
５．作用効果
上記のような燃料電池システム２によれば、図１に示すように、循環燃料タンク２５に貯蔵される相対的に低濃度のヒドラジンを含む低濃度液体燃料Ｂは、循環燃料タンク循環燃料流出口２９から還流管２２を介して、燃料電池３（アノード９の燃料供給路１３）に供給される。低濃度液体燃料Ｂが供給された燃料電池３からは、アンモニアを含む排出液Ｃが排出される。排出液Ｃは、還流管２２を介して、第１燃料流入口４７から第１気液分離器４６に流入する。第１気液分離器４６によって、排出液Ｃからは、アンモニアガスが分離され、そのアンモニアガスは、第１気体流出口４８から第１ガス排出管５０を介して、分解装置流入口７６からアンモニア分解装置５１に供給される。 In addition, the steam generated as a by-product by the reaction of the ammonia decomposing apparatus 51 may be condensed if necessary and used together with the combustion liquid D to adjust the concentration of hydrazine in the circulating fuel tank 25.
5. Effects According to the fuel cell system 2 as described above, as shown in FIG. 1, the low-concentration liquid fuel B containing hydrazine having a relatively low concentration stored in the circulating fuel tank 25 is the circulating fuel tank circulating fuel. The fuel cell 3 (the fuel supply path 13 of the anode 9) is supplied from the outlet 29 through the reflux pipe 22. From the fuel cell 3 to which the low-concentration liquid fuel B is supplied, the effluent C containing ammonia is discharged. The discharged liquid C flows into the first gas-liquid separator 46 from the first fuel inlet 47 via the reflux pipe 22. Ammonia gas is separated from the effluent C by the first gas-liquid separator 46, and the ammonia gas is supplied from the first gas outlet 48 through the first gas outlet pipe 50 to the ammonia from the decomposition apparatus inlet 76. It is supplied to the decomposition device 51.

また、相対的に高濃度のヒドラジンを含む高濃度液体燃料Ａは、燃焼用燃料流出口２３から燃焼用燃料供給管４５を介して、燃焼装置流入口７４から燃焼装置３７に供給され、燃焼される。これにより、燃焼装置３７において熱を発生する。 The high-concentration liquid fuel A containing a relatively high concentration of hydrazine is supplied from the combustion fuel outlet 23 through the combustion fuel supply pipe 45 to the combustion device 37 from the combustion device inlet 74 and burned. The Thereby, heat is generated in the combustion device 37.

そして、アンモニア分解装置５１は、燃焼装置３７内に配置されているため、アンモニアが供給されたアンモニア分解装置５１に、燃焼装置３７において発生する熱を供給することができ、アンモニアが分解される。 And since the ammonia decomposition | disassembly apparatus 51 is arrange | positioned in the combustion apparatus 37, the heat | fever which generate | occur | produces in the combustion apparatus 37 can be supplied to the ammonia decomposition apparatus 51 to which ammonia was supplied, and ammonia is decomposed | disassembled.

そのため、燃料に含まれるヒドラジンは、燃料電池３によって電気エネルギを発生させることができながら、アンモニア分解装置５１内のアンモニアを分解させるための熱を発生させることができる。 Therefore, hydrazine contained in the fuel can generate heat for decomposing ammonia in the ammonia decomposing apparatus 51 while being able to generate electric energy by the fuel cell 3.

その結果、アンモニアを分解させるための、アンモニア分解装置５１の熱源を別途用意する必要がなく、ヒドラジンを利用して、アンモニアを効率よく分解することができる。 As a result, it is not necessary to separately prepare a heat source for the ammonia decomposition apparatus 51 for decomposing ammonia, and ammonia can be efficiently decomposed using hydrazine.

また、この燃料電池システム２によれば、図１に示すように、アンモニア分解装置５１に熱を供給するための燃焼装置３７からは、原液タンク２１から供給される相対的に高濃度のヒドラジンを含む高濃度液体燃料Ａが燃焼されることで、その反応により発生する水を含む燃焼液Ｄが発生する。 Further, according to the fuel cell system 2, as shown in FIG. 1, a relatively high concentration hydrazine supplied from the stock solution tank 21 is supplied from the combustion device 37 for supplying heat to the ammonia decomposition device 51. By burning the high-concentration liquid fuel A containing, a combustion liquid D containing water generated by the reaction is generated.

また、燃料電池３には、適正な濃度のヒドラジンを供給する必要があるが、原液タンク２１に貯留される高濃度液体燃料Ａは、相対的に高濃度のヒドラジンを含む。なお、燃焼装置３７は、燃焼液供給管３６を介して燃料供給管３１と接続されている。そのため、原液タンク２１内の高濃度液体燃料Ａは、原液タンク燃料流出口２４から燃料供給管３１を介して、循環燃料タンク燃料流入口２７から循環燃料タンク２５に流入するときに、燃焼装置３７において発生する燃焼液Ｄによって希釈することができる。これにより、高濃度液体燃料Ａは、相対的に低濃度のヒドラジンを含む低濃度液体燃料Ｂとして調製され、循環燃料タンク２５に貯留される。そして、循環燃料タンク２５に貯留される低濃度液体燃料Ｂが、燃料電池３に供給される。 Further, although it is necessary to supply hydrazine having an appropriate concentration to the fuel cell 3, the high concentration liquid fuel A stored in the stock solution tank 21 contains a relatively high concentration of hydrazine. The combustion device 37 is connected to the fuel supply pipe 31 via the combustion liquid supply pipe 36. Therefore, when the high-concentration liquid fuel A in the raw liquid tank 21 flows into the circulating fuel tank 25 from the circulating fuel tank fuel inlet 27 through the fuel supply pipe 31 from the raw liquid tank fuel outlet 24, the combustion device 37. It can be diluted with the combustion liquid D generated in Thereby, the high-concentration liquid fuel A is prepared as a low-concentration liquid fuel B containing a relatively low concentration of hydrazine and stored in the circulating fuel tank 25. Then, the low-concentration liquid fuel B stored in the circulating fuel tank 25 is supplied to the fuel cell 3.

従って、ヒドラジンを利用してアンモニアを効率よく分解することができながら、その分解に使用した燃焼装置３７から発生する燃焼液Ｄを利用して、高濃度液体燃料Ａに含まれる高濃度のヒドラジンを希釈し、濃度を調整することができる。 Therefore, the hydrazine can be efficiently decomposed using hydrazine, but the high concentration hydrazine contained in the high concentration liquid fuel A is obtained using the combustion liquid D generated from the combustion device 37 used for the decomposition. Dilution and concentration can be adjusted.

その結果、各装置が相互に作用しあう高効率の燃料電池システム２を構成することができる。 As a result, a highly efficient fuel cell system 2 in which the devices interact with each other can be configured.

２燃料電池システム
３燃料電池
２１原液タンク
２５循環燃料タンク
３７燃焼装置
４６第２気液分離器
５１アンモニア分解装置
Ａ高濃度液体燃料
Ｂ低濃度液体燃料
Ｃ排出液
Ｄ燃焼液 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Fuel cell system 3 Fuel cell 21 Raw liquid tank 25 Circulating fuel tank 37 Combustion device 46 2nd gas-liquid separator 51 Ammonia decomposition device A High concentration liquid fuel B Low concentration liquid fuel C Exhaust liquid D Combustion fluid

Claims

A fuel cell to which a fuel containing hydrazine is supplied;
A combustion apparatus for burning the hydrazine;
A fuel cell system comprising: an ammonia decomposing device that decomposes ammonia contained in an exhaust liquid discharged from the fuel cell by heat generated in the combustion device.

A primary tank for storing a primary fuel containing a relatively high concentration of hydrazine;
A secondary tank connected to the primary tank, in which the primary fuel supplied from the primary tank is diluted and stores secondary fuel containing a relatively low concentration of hydrazine;
A separation device for separating the ammonia from the effluent,
In the fuel cell, the secondary tank is connected to the supply side, and the separation device is connected to the discharge side,
The ammonia decomposition apparatus is connected to the separation device so that the ammonia is supplied, and is connected to the combustion device so that heat is supplied.
The fuel cell system according to claim 1, wherein the combustion device is connected to the secondary tank so that water generated by combustion is supplied.