JP5759620B2 - 有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池およびエネルギー貯蔵・供給システム - Google Patents
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Description
本発明は、クリーンエネルギーと新エネルギー分野における水素エネルギー利用技術に属し、具体的には水素エネルギーの貯蔵および水素エネルギーと電気エネルギーの相互変換技術を核としたエネルギー最適化利用技術である。すなわち特定の水素添加・脱水素可逆可能な水素貯蔵材に対して電気化学水素添加を行って電気エネルギーの貯蔵を実現し、直接燃料電池によって水素貯蔵材水素化物における水素エネルギーを電気エネルギーに変換する。具体的には有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池およびエネルギー貯蔵・供給システムに関わる。
エネルギーは、現在社会がそれに頼って生存して発展する基礎であり、人々の製造・生活の隅々まで浸透している。現在、人類社会で使用されているエネルギーは、主に化石燃料である。しかし、従来のエネルギー利用方式には、例えば利用効率が低く、燃焼で生じる温室気体によって環境汚染を引き起こすなど、いくつかの弊害が存在している。これに加え、化石燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換した後、人々に使用される際に、時間的に連続しないことが存在し、山あり谷あり、電気エネルギー貯蔵設備への要求が比較的高いものである。伝統的な鉱物燃料の枯竭化および環境保護への要求のますますの向上に伴い、現在各国政府も新型クリーンエネルギーの開発にますます注意を払っている。ところで、数多くの新型エネルギーのうち、太陽エネルギー、風力エネルギーなどには非常に明らかな時間的非安定性が存在し、従来の電気ネットワークシステムに効果的に加わることができず、同様に高性能の電気エネルギー貯蔵施設を必要とする。一方、水素エネルギーは、エネルギー密度が高く、クリーンで害がない新型二次エネルギーとして、上記問題を解決する可能性を有し、人々から広く注目されており、水素エネルギー経済の概念もこの状況に応じて生じたのである。
水素エネルギー経済における水素エネルギーの利用は、経済生活のあらゆる面に浸透する。水素を基礎とするエネルギー体系は、主に水素の生産、保存、運輸、応用展開など一連の段階を含む。
伝統的な水素製造技術は、炭化水素類水蒸気改質法、重油（または残油）部分酸化改質法、および水電解法などを含む。現在、生物による水素製造を代表とする新しい製造方法も、各国でますます注目されており、２１世紀中期に工業化生産が実現できると見込まれている。工業、農業の副生成物を利用して水素を製造する方法も発展している。このほか、例えば太陽エネルギー、地熱エネルギー、原子エネルギーを利用した熱化学循環水素製造など、他方式で水を分解させて水素を製造する技術も広く重要視されている。
水素の貯蔵問題は、水素の生産、運輸、最終の応用など全ての段階に関わる。水素の貯蔵は、主に高圧気相貯蔵、低温液体水素貯蔵と水素貯蔵材による貯蔵の３種類の方法がある。高圧、低温による水素貯蔵は、必要とするエネルギー消耗が高過ぎて、大規模の商業化利用に好適ではない。現在、多く検討されている水素貯蔵材は、物理吸着類材と化学吸着類材がある。そのうち、有機液体水素貯蔵材は、室温で液相であり、従来の化石燃料の貯蔵・運輸方式をそのまま利用することができるとともに、水素貯蔵量が大きく、人々から広く注目されている。
水素には、主に２種類の転換応用方式がある。すなわち、燃焼の形式でモータにおいて使用されてもよいし、化学作用の形式で燃料電池において使用されてもよい。そのうち、燃料電池は、燃料の燃焼反応を利用して、カルノー熱機関を経由することなく化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換し、比較的高いエネルギー変化効率を有する。水素をエネルギーのキャリアとする燃料電池は、主にアルカリ性電解質燃料電池（ＡＦＣ）、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭ‐ＦＣ）、燐酸燃料電池（ＰＡＦＣ）、熔融炭酸塩燃料電池（ＭＣＦＣ）および固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）の五種類があり、主に電池における電解質と作動温度に差がある。有機小分子を燃料とする燃料電池について、直接メタノール燃料電池に関する研究が最も多く行なわれている。芳香族小分子を燃料とするものは、まだそれに関する報道が見られていない。
従来の水素エネルギー利用システムでも、従来のエネルギー利用方式における多くの問題を依然として効果的に解決することができない。そこで、我々は、新型の水素エネルギーによる新型燃料電池結合系統を開発した。該システムは、電気エネルギーと水素エネルギーの相互変換およびエネルギーの貯蔵・供給を実現可能であり、従来の水素エネルギー利用装置よりコストが低い。同時に、体系全体に使用する燃料は、循環して利用可能であり、汚染がなく、環境にやさしい。車載動力体系に応用できるし、固定電気ステーションにも応用できる。
該システムは、電気エネルギーを水素エネルギーに変換するエネルギー貯蔵部分と、水素エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー供給部分の２部分がある。該システムの原理は、下記のとおりである。
電解水素添加反応：芳香環分子＋Ｈ２Ｏ→芳香環水素化分子＋Ｏ２（１）
脱水素放電反応：芳香環水素化分子＋Ｏ２→芳香環分子＋Ｈ２Ｏ（２）
電解水素添加反応（１）は、不飽和結合含有有機分子に電解水によって直接水素を添加するものであり、その原理が図１によって説明される。電解槽の陽極と陰極はそれぞれ水と芳香環分子であり、水が電解されると、陽極の水が酸素ガスとプロトンに分解され、プロトンが電解質によって陰極に拡散し、吸着相の水素原子を形成して直接芳香環分子と反応し、芳香環分子を水素化することがわかる。これによって電気エネルギーを水素エネルギーに変換して水素化芳香環分子に貯蔵する。
上記の放電脱水素反応（２）の原理は、図２に示すように、芳香環水素化分子が直接電池の陽極で不完全酸素化脱水素放電を起こして芳香環分子とプロトンを生成し、電解質によって陰極に拡散し、陰極で酸素ガスと反応して水を生成する。これによって、水素化芳香環分子に貯蔵される水素エネルギーが電気エネルギーに変換されることになる。該工程の反応生成物である芳香環分子は、反応（１）を経て再び水素化し循環して利用されることが容易に分かる。芳香環分子およびその水素化分子は、それぞれ水素貯蔵材と水素源直接提供の役割を果たす。これによって、反応（２）で構成する電池は、循環可能な水素化水素貯蔵材直接燃料電池であることが分かる。簡単にするために、それをＲ‐直接燃焼電池（Reversible‐直接燃料電池）と称し、従来の有機物完全酸素化の直接燃料電池と区別を付ける。
燃料完全酸素化の直接燃料電池について、現在主にアルコール類小分子直接燃料電池である。その電池の生成物は、アルコールの完全酸素化生成物ＣＯ２と水Ｈ２Ｏであり、電解によって逆にアルコールに変換して電気エネルギーを化学エネルギーとして貯蔵することは困難である。よって上記電気エネルギーの「山を削って谷を埋める」に用いることができない。本発明における上記電池反応（２）のＲ‐直接燃焼電池は、まだそれに関する報道が見られていない。
上記電池反応（１）の不飽和有機分子の電気化学触媒水素添加について、１９８０年代から既に研究されており、例えばKarivmillerなどが１９８６、１９８８年に、フェナントレン、アンスラセンなどの水溶液における陰極電気化学還元水素添加を研究し（非特許文献１及び２）、Pintauroなどが１９９１年にフェニールなど芳香炭化水素化合物のラネーニッケル電極における電気化学水素添加効果について検証をし（非特許文献３）、Jiang,J.Hなどが２００６年にＡＢ５型水素担持合金材を電極触媒材とし、ニトロベンゼンの電気化学水素添加挙動について研究した（非特許文献４）。これらの研究は、主に不飽和分子の電気化学水素添加に関する基礎研究であり、電気エネルギーから水素エネルギーの変換および貯蔵ならびに放電脱水素の簡単実行を目標とするものではない。したがって、本発明に利用する芳香分子の種類およびその物理状態、脱水素工程の温度条件およびそのエネルギーの損失などは、いずれも上記報道されている研究分子と明らかな相違を有している。以下、これについて具体的に分析して議論する。
１）分子は、作動温度（＜１５０℃）で揮発しにくい、固体ではなく液体でなければならない。一定の溶媒に可溶である固体もあるが、溶媒によって電極表面での濃度が低下することがある。例えば、フェナントレン、アンスラセンなどの固体およびフェニールなど揮発しやすい液体は、作動媒体とすることができない。
２）水素化分子の脱水素温度が高くなることは好適ではない。例えばフェニールの水素化分子シクロヘキサンの脱水素温度は３００℃より高く、電池の作動温度を大幅に超えており、作動媒体とすることは好適ではない。同時に、脱水素化温度が高くなると、電池陽極の分極化が深刻となり、脱水素放電におけるエネルギー損失を大きくする。脱水素温度が高くなると、必要とする熱量が大きいフェニールなどの芳香環小分子は、作動媒体に好適ではない。また、エタノールのような安定しない分子も作動媒体とすることもできない。
上記システムは、水素エネルギーと電気エネルギーの相互変換を実現可能であり、そのうちのＲ‐直接燃料電池が単独で車載動力体系としてもよく、移動交通分野に適用する。両部分が結合すると電気エネルギーの貯蔵装置として使用することができ、電気網システムにおける「山を削って谷を埋める」ことや、太陽エネルギー、風力エネルギーなど安定しないクリーンエネルギーの電気網への併用に適用する。
Karivmiller，E. and R.I.Pacut（1986）.Tetrahedron 42(8)：2185-2192
Karivmiller,E., R.I.Pacut,et al.（1988）.Topics in Current Chemistry 148：97-130
Pintauro,P.N. ＆ J.R. Bontha（1991）. Journal of Applied Electrochemistry 21（9）：799-804
Jiang,J.H and B.L.Wu（2006）.Journal of Applied Electrochemistry 36（7）：733-738
本発明の目的は、有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池および該直接燃料電池を応用するエネルギー貯蔵・供給システムを提供することである。エネルギー貯蔵・供給システムは、液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムと液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムを含む。該システムは、主に電気エネルギーから水素エネルギーへの変換を実現するエネルギー貯蔵装置と、水素エネルギーから電気エネルギーへの変換を実現するエネルギー供給装置からなる。該システムは、構造が簡単である特徴を有する。上記のエネルギー供給装置は、有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池（有機液相水素貯蔵材によるＲ‐燃料電池）である。
上記目的を実現するために、本発明が採用する技術案は、ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して負荷に接続する燃料電池本体１６を含む有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池（Ｒ‐直接燃料電池ともいう）において、燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、水素貯蔵材輸出管２７によって水素貯蔵材タンク３５に連通し、燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、水素貯蔵材水素化物輸入管３３によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通し、水素貯蔵材水素化物輸入管３７には、水素貯蔵材水素化物ポンプ３４が設けられており、燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２排水管３０によって、上部に排気口２１がある水ポンプ２０に連通し、燃料電池本体１６の水／ガス入口３１は、酸素ガス供給管に連通し、水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容され、前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であることを特徴とする。
燃料電池は、以下の電気化学反応によって実現できる。
芳香環水素化分子＋Ｏ２→芳香環分子＋Ｈ２Ｏ （１）
上記の放電脱水素反応（１）の原理は、図１に示すように、芳香環水素化分子が直接電池の陽極で不完全酸素化脱水素放電を起こして芳香環分子とプロトンを生成し、プロトンが電解質によって陰極に拡散し、陰極で酸素ガスと反応して水を生成する。これによって、水素ガスを放出する工程を経ることはなく、水素化芳香環分子に吸蔵される水素エネルギーが電気エネルギーに変換されることになる。その生成物は、主に芳香環分子と水であり、芳香環分子が再び水素化することができる。芳香環分子およびその水素化分子は、それぞれ水素貯蔵材と水素源直接提供の役割を果たす。これによって、反応（１）で構成する電池は、循環可能な水素化水素貯蔵材直接燃料電池であることが分かる。
上記のエネルギー貯蔵装置の作動原理は、上記エネルギー供給装置の逆工程であり、その実現装置がエネルギー供給装置と同一であるが、単にエネルギー貯蔵装置と工程が逆である。すなわち、エネルギー供給装置がＲ‐直接燃焼電池である場合、エネルギー貯蔵装置が電解水素添加装置であり、エネルギー供給装置が水素酸素燃料電池である場合、エネルギー貯蔵装置が水水素製造装置である。
上記のエネルギー貯蔵装置とエネルギー供給装置を結合すると、液相水素貯蔵材によるエネルギー貯蔵・供給一体化システムをなす。該システムは、構造が簡単であり、用途が広い。上記一体化システムは、有機液相水素貯蔵材を作動媒体として採用する場合、エネルギー供給装置がＲ‐直接燃焼電池であり、エネルギー貯蔵装置が電気化学水素化装置である。実現方式は、一体式と並列式を含む。
燃料電池本体１６と電気化学水素化装置本体１７とを含む液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、電気化学水素化装置本体１７の水供給口２２は、水ポンプ１８が設けられた水供給管１９の一端に連通し、水供給管１９の他端は、水タンク２０の底部に連通し、電気化学水素化装置本体１７の第１水／ガス出口２４は、第１排水管２３によって、排気口２１が設けられた水タンク２０に連通し、電気化学水素化装置本体１７の水素貯蔵材輸入口１３は、水素貯蔵材ポンプ３６が設けられた水素貯蔵材輸入管３７によって水素貯蔵材タンク３５の底部に連通し、電気化学水素化装置本体１７の水素貯蔵材水素化物出口１４は、水素貯蔵材輸出管２６によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通し、燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、水素貯蔵材輸出管２７によって水素貯蔵材タンク３５に接続し、燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、水素貯蔵材水素化物ポンプ３４が設けられた水素貯蔵材水素化物輸入管３３によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通し、燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２水排出管３０によって水ポンプ２０に連通し、燃料電池本体１６の水／ガス入口３１は、酸素ガス供給管に連通し、水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容され、前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であることを特徴とする。
ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して発電機、負荷にそれぞれ接続する燃料電池本体１６と、電気化学水素化装置本体１７とを含む液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、電気化学水素化装置本体の構造は、燃料電池本体の構造とは同一であり、電気化学水素化装置本体は、燃料電池本体と一体化し、燃料電池本体の陰極と電気化学水素化装置本体の陽極とは共用し、燃料電池本体の陽極と電気化学水素化装置本体の陰極とは共用し、燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２排水管３０によって、排気口２１が設けられた水ポンプ２０に連通し、水ポンプ１８が設けられた第１水供給管４１の一端は、水ポンプ２０の底部の連通し、第１水供給管４１の他端は、第１三方弁４２の第１ポートに連通し、第１三方弁４２の第２ポートは、第２水供給管４４によって燃料電池本体１６の水／ガス入口３１に連通し、第１三方弁４２の第３ポートは、酸素ガス管４３に接続し、燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、作動媒体ポンプ４８が設けられた第１作動媒体管４６によって第２三方弁４９の第１ポートに連通し、第２三方弁４９の第２ポートは、第２作動媒体管４７によって水素貯蔵材水素化物タンク２９の底部に連通し、第２三方弁４９の第３ポートは、第６作動媒体管５４によって水素貯蔵材タンク３５の底部に連通し、燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、第５作動媒体管５３によって第３三方弁５２の第１ポートに連通し、第３三方弁５２の第２ポートは、第４作動媒体管５１によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通し、第３三方弁５２の第３ポートは、第３作動媒体管５０によって水素貯蔵材タンク３５に連通し、前記水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容され、前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であることを特徴とする。
前記作動媒体は、水素貯蔵材である。
前記の多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素は、具体的に複数の液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子（例えばカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾール、インドール、キノリンなど）のうちの任意の１種または任意の２種以上の混合であり、任意の２種以上が混合した場合、任意の配合比例となる。
前記の液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子における複素環は、全ての環がいずれも複素環であってもよいし、一部が複素環であってもよく、ヘテロ原子の総数の範囲が１〜２０個であり、複素環と芳香環の総数が１〜２０であり、液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子の単一環における炭素数が４〜１０個である。
前記複素環におけるヘテロ原子は、窒素、酸素、硫のうちの任意の１種または任意の２種以上である。
前記液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子は、カルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾール、インドールまたはキノリンなどである。
作動媒体：本発明の水素貯蔵材（すなわち作動媒体）は、環に窒素、酸素、硫などヘテロ原子を含有する多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素（環数が１〜２０である）である。芳香環に異なる側基を含有して一連の縮合複素／芳香環芳香族炭化水素の混合物液体水素貯蔵材を形成する。縮合複素／芳香環芳香族炭化水素の環数が８より小さい場合、その存在形式が単有機分子であり、環数が８〜１５である場合、その形式がオリゴマーであり、環数が１５を超えると、その形式が共役高分子である。研究によると、縮合複素芳香族炭化水素の環数が多ければ多いほど、その水素化分子の脱水素温度が低くなり、対応する脱水素のエネルギー損失も少なくなるが、その融解点が高くなる。また、環にヘテロ原子も含有する場合、縮合複素芳香族炭化水素化物の脱水素温度がさらに低下するが、その融解点がさらに高くなる。多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素を水素貯蔵材とする場合、上記直接電解水素添加反応（１）の電解槽と脱水素放電反応（２）のＲ‐直接燃料が結合すると、水素エネルギーによるエネルギー貯蔵・供給一体化システムを構成可能である。該システムの作動媒体（多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素）は、循環して利用可能であり、排出ゼロであり、環境にやさしく、地域や環境から制限を受けず、各種類の電気供給システムの「山を削って谷を埋める」という急務を満足できる。本発明における多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素は、５０〜２８０℃の温度範囲内に可逆可能な水素貯蔵・放出を実現することができ、水素吸蔵容量が８．０ｗｔ％に達することができる。
本発明の原理
（一）直接電気化学水素化電解槽
直接電気化学水素化水素貯蔵材の電解槽の原理は、図１に示す。電解槽の反応は、水素貯蔵材分子＋Ｈ２Ｏ→水素貯蔵材水素化物分子＋Ｏ２である。電解槽装置の構造は、図３に示す。電解槽の作動時に、水素貯蔵材タンク（貯蔵タンクは、可動仕切板によって水素貯蔵材タンクと水素貯蔵材水素化物タンクに仕切られる）における水素貯蔵材がポンプによって電池の陰極に導入される。水を電解するとき、陽極において酸素ガスとプロトンに分解する。プロトンは、電解質によって陰極に拡散し還元され、吸着相の水素原子を形成してそのまま有機液相水素貯蔵材分子と反応し、不飽和複素環／芳香環含有有機液相水素貯蔵材を水素化する。水素化後の分子は、水素貯蔵材水素化物タンクに入る。該システムは、フィルム電極方式で電堆を形成してもよい。電堆における各本体は、フローフィールドプレート、シール部材およびフィルム電極を含む（図６、図７に示す）。
（二）Ｒ‐直接燃料電池
Ｒ‐直接燃料電池は新型の直接燃料電池であり、その原理を図２に示す。電池の反応は、水素貯蔵材水素化分子＋Ｏ２→水素貯蔵材分子＋Ｈ２Ｏである。電池装置の構造は、図４に示す。燃料電池が作動するとき、水素貯蔵材水素化物タンク（貯蔵タンクは、可動仕切板によって水素貯蔵材タンクと水素貯蔵材水素化物タンクに仕切られる）における水素貯蔵材水素化物は、ポンプによって電池の陽極に導入されてそのまま陽極で脱水素化放電反応を起こし、水素貯蔵材分子およびプロトンを生成する。水素貯蔵材分子は、電極から流出して水素貯蔵材タンクに入るが、プロトンは電解質によって陰極に拡散し、陰極で酸素ガスと反応して水を生成する。該システムは、フィルム電極方式で電堆を形成してよい。電堆における各本体は、フローフィールドプレート、シール部材およびフィルム電極を含む（図６、図７に示す）。
Ｒ‐直接燃料電池は、新型の直接燃料電池であり、その原理を図１に示す。電池装置の構造は、図２に示す。該システムは、フィルム電極方式で電堆を形成してよい。電堆における各本体は、フローフィールドプレート、シール部材およびフィルム電極を含む（図４に示す）。
上記直接燃料電池反応と直接電気化学水素化の工程は、互いに逆となる工程である。すなわち、燃料電池工程時に、システムから外部へ放電し、水素エネルギーが電気エネルギーに変換される。通電時に、電気化学水素化工程が生じ、電気エネルギーが水素エネルギーに変換されて貯蔵される。これによって汚染がなく、排出ゼロのエネルギー貯蔵・供給一体化システムを形成できる。
本発明の有益な効果は、以上の液相水素貯蔵材による直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおける電解水素添加槽とＲ‐直接燃料電池が独自機能を有するシステムとしてもよい。特にＲ‐直接燃料電池は、直接移動交通分野に応用でき、車載動力として、従来の車載燃料電池システムに比較して、装置が大きく簡単化されており、該システムは構造が簡単であるという特徴を有する。水素ガスを予め放出する必要がないため、装置を簡単化したのみならず、安全性も大幅に向上し、該直接燃料電池は構造が簡単であるという特徴を有する。同時に、Ｒ‐直接燃料電池は、外部回路断路時に自動的に脱水素して無駄使いが生じることはなく、電堆における単電池の使用個数の随時調整が便利に行われ、電池の出力パワーを変え、よって電気自動車の随時変速の需要に適応する。また、該システム内の水素、酸素、水は循環して利用可能である。
（発明の最良の形態）
（実施例１）
図５に示すように、有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池（またはＲ−直接燃料電池という）は、燃料電池本体１６を含む。燃料電池本体１６は、ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して負荷に接続する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、水素貯蔵材輸出管２７によって水素貯蔵材タンク３５に連通する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、水素貯蔵材水素化物輸入管３３によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通する。水素貯蔵材水素化物輸入管３７には、水素貯蔵材水素化物ポンプ３４が設けられている。燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２排水管３０によって、上部に排気口２１がある水ポンプ２０に連通する。燃料電池本体１６の水／ガス入口３１は、酸素ガス供給管に連通する。水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容される。前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素である。多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素は、具体的にキノリン水素貯蔵材であり、その水素吸蔵容量が６．２ｗｔ％である。
（実施例１）
図５に示すように、有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池（またはＲ−直接燃料電池という）は、燃料電池本体１６を含む。燃料電池本体１６は、ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して負荷に接続する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、水素貯蔵材輸出管２７によって水素貯蔵材タンク３５に連通する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、水素貯蔵材水素化物輸入管３３によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通する。水素貯蔵材水素化物輸入管３７には、水素貯蔵材水素化物ポンプ３４が設けられている。燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２排水管３０によって、上部に排気口２１がある水ポンプ２０に連通する。燃料電池本体１６の水／ガス入口３１は、酸素ガス供給管に連通する。水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容される。前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素である。多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素は、具体的にキノリン水素貯蔵材であり、その水素吸蔵容量が６．２ｗｔ％である。
有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池は、図３に示すように、燃料電池本体１６によって順次積層してなる（燃料電池本体１６の構造が従来の構造である）。各燃料電池本体の構造は、同一であり、いずれも気体フローフィールドプレート１、液体フローフィールドプレート９、フィルム電極３およびシール部材２を含む。燃料電池本体１６には、水素貯蔵材出口２５と水素貯蔵材水素化物輸入口３２を有し、気体フローフィールドプレート１には、空気／水通路１１を有し、液体フローフィールドプレート９には、液体通路１２を有する（図８、図９に示す）。
（発明の実施例）
（Mode for Invention）
（実施例２）
実施例１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にキノリンとＮ‐エチルカルバゾールの二元混合水素貯蔵材であり、２種類の成分の質量の割合としてキノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝５：３であり、その水素吸蔵容量が５．２ｗｔ％である点は異なる。
（Mode for Invention）
（実施例２）
実施例１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にキノリンとＮ‐エチルカルバゾールの二元混合水素貯蔵材であり、２種類の成分の質量の割合としてキノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝５：３であり、その水素吸蔵容量が５．２ｗｔ％である点は異なる。
（実施例３）
実施例１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にＮ‐メチルカルバゾール、キノリンおよびＮ‐エチルカルバゾールの三元混合水素貯蔵材であり、３種類の成分の質量の割合としてＮ‐メチルカルバゾール：キノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝１：４：３であり、その水素吸蔵容量が５．７ｗｔ％である点は異なる。
実施例１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にＮ‐メチルカルバゾール、キノリンおよびＮ‐エチルカルバゾールの三元混合水素貯蔵材であり、３種類の成分の質量の割合としてＮ‐メチルカルバゾール：キノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝１：４：３であり、その水素吸蔵容量が５．７ｗｔ％である点は異なる。
（実施例４）
実施例１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝１：２：４：１であり、その水素吸蔵容量が５．８ｗｔ％である点は異なる。
実施例１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝１：２：４：１であり、その水素吸蔵容量が５．８ｗｔ％である点は異なる。
（実施例５）
実施例１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝２：１：３：５であり、その水素吸蔵容量が５．４ｗｔ％である点は異なる。
実施例１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝２：１：３：５であり、その水素吸蔵容量が５．４ｗｔ％である点は異なる。
（実施例６）
図６に示すように、液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、燃料電池本体１６と電気化学水素化装置本体１７とを含む。電気化学水素化装置本体１７の水供給口２２は、水ポンプ１８が設けられた水供給管１９の一端に連通する。水供給管１９の他端は、水タンク２０の底部に連通する。電気化学水素化装置本体１７の第１水／ガス出口２４は、第１排水管２３によって、排気口２１が設けられた水タンク２０に連通する。電気化学水素化装置本体１７の水素貯蔵材輸入口１３は、水素貯蔵材ポンプ３６が設けられた水素貯蔵材輸入管３７によって水素貯蔵材タンク３５の底部に連通する。電気化学水素化装置本体１７の水素貯蔵材水素化物出口１４は、水素貯蔵材輸出管２６によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、水素貯蔵材輸出管２７によって水素貯蔵材タンク３５に連通する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、水素貯蔵材水素化物ポンプ３４が設けられた水素貯蔵材水素化物輸入管３３によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通する。燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２水排出管３０によって水ポンプ２０に連通する。燃料電池本体１６の水／ガス入口３１は、酸素ガス供給管に連通する。水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容される。前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であり、具体的にキノリン水素貯蔵材であり、その水素吸蔵容量が６．２ｗｔ％である。
図６に示すように、液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、燃料電池本体１６と電気化学水素化装置本体１７とを含む。電気化学水素化装置本体１７の水供給口２２は、水ポンプ１８が設けられた水供給管１９の一端に連通する。水供給管１９の他端は、水タンク２０の底部に連通する。電気化学水素化装置本体１７の第１水／ガス出口２４は、第１排水管２３によって、排気口２１が設けられた水タンク２０に連通する。電気化学水素化装置本体１７の水素貯蔵材輸入口１３は、水素貯蔵材ポンプ３６が設けられた水素貯蔵材輸入管３７によって水素貯蔵材タンク３５の底部に連通する。電気化学水素化装置本体１７の水素貯蔵材水素化物出口１４は、水素貯蔵材輸出管２６によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、水素貯蔵材輸出管２７によって水素貯蔵材タンク３５に連通する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、水素貯蔵材水素化物ポンプ３４が設けられた水素貯蔵材水素化物輸入管３３によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通する。燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２水排出管３０によって水ポンプ２０に連通する。燃料電池本体１６の水／ガス入口３１は、酸素ガス供給管に連通する。水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容される。前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であり、具体的にキノリン水素貯蔵材であり、その水素吸蔵容量が６．２ｗｔ％である。
液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムは、図６に示すように、燃料電池本体１６と電気化学水素化装置本体１７によって順次積層してなる（燃料電池本体１６や電気化学水素化装置本体１７の構造が従来の構造である）。燃料電池本体と電気化学水素化装置本体の構造は、ほぼ同一である。各本体には、いずれも気体フローフィールドプレート１、液体フローフィールドプレート９、フィルム電極３およびシール部材２を含む。ただし、電気化学水素化装置本体のフィルム電極３と燃料電池本体のフィルム電極３に用いられる電極材が異なる。電気化学水素化装置本体１７には、水素貯蔵材入口１３と水素貯蔵材水素化物出口１４を有し、燃料電池本体１６には、水素貯蔵材出口２５と水素貯蔵材水素化物輸入口３２を有し、気体フローフィールドプレート１には、空気／水通路１１を有し、液体フローフィールドプレート９には、液体通路１２を有する（図８、図９に示す）。
電力が山にあるとき、発電機からシステムに電気供給を行い、システムにおいて電気化学水素化装置本体１７のみが作動する。水素貯蔵材は、水素貯蔵材タンク３５を水素貯蔵材ポンプ３６によって出て、水素貯蔵材輸入管３７を経由して水素貯蔵材入口１３から電気化学水素化装置本体１７に入り、陰極の表面に達して水素化反応が生じ、生成物が水素貯蔵材水素化物であり、水素貯蔵材水素化物出口１４から流出し、水素貯蔵材水素化物輸出管２６を経由して水素貯蔵材水素化物タンク２９に流れ込み貯蔵される。水は、水タンク２０から流出し、水ポンプ１８によって排出され、水供給管１９を通過して水供給口２２から電気化学水素化装置本体１７に入り、陽極の表面で分解反応が生じ、生成物が酸素ガスであり、第１水／ガス出口２４から流出し、第１排水管２３を経由して水タンク２０に入り、水タンクの上部の排気孔２１によって排出される。
電力が谷にあるとき、システムが外部の負荷に電気供給を行い、システムにおいて燃料電池本体１６のみが作動する。水素貯蔵材水素化物は、水素貯蔵材水素化物タンク２９を水素貯蔵材水素化物ポンプ３４によって出て、水素貯蔵材水素化物輸入管３３を経由して水素貯蔵材水素化物入口３２から燃料電池本体１６に入り、陽極の表面に達して脱水素反応が生じ、生成物が水素貯蔵材であり、水素貯蔵材出口２５から流出し、水素貯蔵材輸出管２７を経由して水素貯蔵材タンク３５に流れ込み貯蔵される。空気は、気体入口３１を通過して陰極に達して反応し、生成物が水であり、第２水／ガス出口から流出し、第２排水管３０を経由して水タンク２０に入り、反応に参与しない気体が水タンク２０の上部の排気孔２１によって排出される。
（実施例７）
実施例６とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にキノリンとＮ‐エチルカルバゾールの二元混合水素貯蔵材であり、２種類の成分の質量の割合としてキノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝４：３であり、その水素吸蔵容量が６．０ｗｔ％である点は異なる。
実施例６とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にキノリンとＮ‐エチルカルバゾールの二元混合水素貯蔵材であり、２種類の成分の質量の割合としてキノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝４：３であり、その水素吸蔵容量が６．０ｗｔ％である点は異なる。
（実施例８）
実施例６とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にＮ‐メチルカルバゾール、キノリンおよびＮ‐エチルカルバゾールの三元混合水素貯蔵材であり、３種類の成分の質量の割合としてＮ‐メチルカルバゾール：キノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝２：３：１であり、その水素吸蔵容量が４．９ｗｔ％である点は異なる。
実施例６とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にＮ‐メチルカルバゾール、キノリンおよびＮ‐エチルカルバゾールの三元混合水素貯蔵材であり、３種類の成分の質量の割合としてＮ‐メチルカルバゾール：キノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝２：３：１であり、その水素吸蔵容量が４．９ｗｔ％である点は異なる。
（実施例９）
実施例６とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝４：３：２：３であり、その水素吸蔵容量が５．６ｗｔ％である点は異なる。
実施例６とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝４：３：２：３であり、その水素吸蔵容量が５．６ｗｔ％である点は異なる。
（実施例１０）
実施例６とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝２：６：３：５であり、その水素吸蔵容量が６．５ｗｔ％である点は異なる。
実施例６とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝２：６：３：５であり、その水素吸蔵容量が６．５ｗｔ％である点は異なる。
（実施例１１）
図７に示すように、液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、燃料電池本体１６と、電気化学水素化装置本体１７とを含む。燃料電池本体は（電気化学水素化装置本体も）ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して発電機、負荷にそれぞれ接続する。電気化学水素化装置本体の構造は、燃料電池本体の構造とは同一である。電気化学水素化装置本体は、燃料電池本体と一体化する。燃料電池本体の陰極と電気化学水素化装置本体の陽極とは共用し、燃料電池本体の陽極と電気化学水素化装置本体の陰極とは共用する。燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２排水管３０によって、排気口２１が設けられた水ポンプ２０に連通する。水ポンプ１８が設けられた第１水供給管４１の一端は、水ポンプ２０の底部に連通する。第１水供給管４１の他端は、第１三方弁４２の第１ポートに連通する。第１三方弁４２の第２ポートは、第２水供給管４４によって燃料電池本体１６の水／ガス入口３１に連通する。第１三方弁４２の第３ポートは、酸素ガス管４３に接続する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、作動媒体ポンプ４８が設けられた第１作動媒体管４６によって第２三方弁４９の第１ポートに連通する。第２三方弁４９の第２ポートは、第２作動媒体管４７によって水素貯蔵材水素化物タンク２９の底部に連通する。第２三方弁４９の第３ポートは、第６作動媒体管５４によって水素貯蔵材タンク３５の底部に連通する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、第５作動媒体管５３によって第３三方弁５２の第１ポートに連通する。第３三方弁５２の第２ポートは、第４作動媒体管５１によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通する。第３三方弁５２の第３ポートは、第３作動媒体管５０によって水素貯蔵材タンク３５に連通する。前記水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容される。前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であり、具体的にインドール水素貯蔵材であり、その水素吸蔵容量が６．４ｗｔ％である。
図７に示すように、液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、燃料電池本体１６と、電気化学水素化装置本体１７とを含む。燃料電池本体は（電気化学水素化装置本体も）ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して発電機、負荷にそれぞれ接続する。電気化学水素化装置本体の構造は、燃料電池本体の構造とは同一である。電気化学水素化装置本体は、燃料電池本体と一体化する。燃料電池本体の陰極と電気化学水素化装置本体の陽極とは共用し、燃料電池本体の陽極と電気化学水素化装置本体の陰極とは共用する。燃料電池本体１６の第２水／ガス出口２８は、第２排水管３０によって、排気口２１が設けられた水ポンプ２０に連通する。水ポンプ１８が設けられた第１水供給管４１の一端は、水ポンプ２０の底部に連通する。第１水供給管４１の他端は、第１三方弁４２の第１ポートに連通する。第１三方弁４２の第２ポートは、第２水供給管４４によって燃料電池本体１６の水／ガス入口３１に連通する。第１三方弁４２の第３ポートは、酸素ガス管４３に接続する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材水素化物輸入口３２は、作動媒体ポンプ４８が設けられた第１作動媒体管４６によって第２三方弁４９の第１ポートに連通する。第２三方弁４９の第２ポートは、第２作動媒体管４７によって水素貯蔵材水素化物タンク２９の底部に連通する。第２三方弁４９の第３ポートは、第６作動媒体管５４によって水素貯蔵材タンク３５の底部に連通する。燃料電池本体１６の水素貯蔵材出口２５は、第５作動媒体管５３によって第３三方弁５２の第１ポートに連通する。第３三方弁５２の第２ポートは、第４作動媒体管５１によって水素貯蔵材水素化物タンク２９に連通する。第３三方弁５２の第３ポートは、第３作動媒体管５０によって水素貯蔵材タンク３５に連通する。前記水素貯蔵材タンク３５内に水素貯蔵材が収容される。前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であり、具体的にインドール水素貯蔵材であり、その水素吸蔵容量が６．４ｗｔ％である。
液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システム（両電極体系）、すなわち燃料電池と電気化学水素化装置に選択される電極が完全に同一である。燃料電池陰極と電気化学水素化装置陽極とは共用し、燃料電池陽極と電気化学水素化装置陰極とは共用する。システムは、２種類の電極のみが必要とされ、ＡＢ型構造と略称する。その原理となる構造は、図７に示すように、該システムにおいて、フィルム電極の方式を用いて電堆を構成してよい。電堆における各本体は、フローフィールドプレート、シール部材、フィルム電極を含む（図８、図９に示す）。ＡＢ型システムは、構造が簡単でコンパクトであり、体積が比較的小さいである。
図７に示すように、燃料電池全体は、同一の本体から積層してなる。各本体には、燃料電池気体フローフィールドプレート１、シール部材２、フィルム電極３および液体フローフィールドプレート９を含む。２つの燃料電池本体の間に一つの空気冷却装置１５を挟む。燃料電池の工程と電気化学水素化の工程とは完全に可逆可能であるため、各燃料電池本体は、電気化学水素化装置本体でもある。電気化学水素化の工程において、燃料電池陰極が電気化学水素化装置の陽極であり、燃料電池陽極が電気化学水素化装置の陰極である。各構成部材にはいずれも作動媒体（水素貯蔵材）入口１３と作動媒体（水素貯蔵材）出口１４を有し、気体フローフィールドプレート１には、空気／水通路１１を有し、液体フローフィールドプレート９には、液体通路１２を有する（図７に示す）。
電力が山にあるとき、システムに電気供給（充電）を行い、電気化学水素化工程が生じる。水素貯蔵材は、水素貯蔵材タンク３５からポンプによって排出されて、水素貯蔵材水素化物輸入口（作動媒体入口）３２と液体通路１２を経由して陰極の表面に至り水素化反応が生じる（第２作動媒体管４７、第３作動媒体管５０が連通せず、酸素ガス管が作動しない）。水素化後の水素貯蔵材は、水素貯蔵材出口（作動媒体出口）２５から流出し、管路を経由して水素貯蔵材水素化物タンク２９に達する。水は、空気／水通路１１を経由して陽極の表面に達して酸素放出反応が生じる。電力が谷にあるとき、燃料電池の工程から、システムが外部に電気供給（放電）を行う。水素化した水素貯蔵材（水素貯蔵材水素化物）は、水素貯蔵材水素化物輸入口（作動媒体入口）３２と液体通路１２を経由して陽極の表面に達して脱水素反応が生じる（第６作動媒体管３７、第４作動媒体管５１、第１水供給管４１が連通せず、水ポンプが作動しない）。生成物は水素貯蔵材出口（作動媒体出口）２５から水素貯蔵材タンク３５に達する。空気は、空気／水通路１１を経由して陰極の表面に達して反応し、生成した水は、管路を経由して水タンク２０に入る。
（実施例１２）
実施例１１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にキノリンとＮ‐エチルカルバゾールの二元混合水素貯蔵材であり、２種類の成分の質量の割合としてキノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝２：３であり、その水素吸蔵容量が５．３ｗｔ％である点は異なる。
実施例１１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にキノリンとＮ‐エチルカルバゾールの二元混合水素貯蔵材であり、２種類の成分の質量の割合としてキノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝２：３であり、その水素吸蔵容量が５．３ｗｔ％である点は異なる。
（実施例１３）
実施例１１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にＮ‐メチルカルバゾール、キノリンおよびＮ‐エチルカルバゾールの三元混合水素貯蔵材であり、３種類の成分の質量の割合としてＮ‐メチルカルバゾール：キノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝５：３：３であり、その水素吸蔵容量が５．０ｗｔ％である点は異なる。
実施例１１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にＮ‐メチルカルバゾール、キノリンおよびＮ‐エチルカルバゾールの三元混合水素貯蔵材であり、３種類の成分の質量の割合としてＮ‐メチルカルバゾール：キノリン：Ｎ‐エチルカルバゾール＝５：３：３であり、その水素吸蔵容量が５．０ｗｔ％である点は異なる。
（実施例１４）
実施例１１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝４：３：５：１であり、その水素吸蔵容量が６．３ｗｔ％である点は異なる。
実施例１１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝４：３：５：１であり、その水素吸蔵容量が６．３ｗｔ％である点は異なる。
（実施例１５）
実施例１１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝２：７：３：５であり、その水素吸蔵容量が５．９ｗｔ％である点は異なる。
実施例１１とほぼ同一であるが、前記多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素が具体的にカルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾールおよびキノリンの四元混合水素貯蔵材であり、４種類の成分の質量の割合としてカルバゾール：Ｎ‐メチルカルバゾール：Ｎ‐エチルカルバゾール：キノリン＝２：７：３：５であり、その水素吸蔵容量が５．９ｗｔ％である点は異なる。
本発明に列挙した多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素の各原料はいずれも本発明を実現可能であり、ここでは実施例を逐一に枚挙しない。
１：気体フローフィールドプレート
２：シール部材
３：フィルム電極
９：液体フローフィールドプレート
１０：空気通路
１１：空気／水通路
１２：液体通路
１３：水素貯蔵材輸入口［作動媒体（水素貯蔵材）入口］
１４：水素貯蔵材水素化物出口［作動媒体（水素貯蔵材水素化物）出口］
１５：空気冷却ユニット
１６：燃料電池本体
１７：電気化学水素化装置本体
１８：水ポンプ
１９：水供給管
２０：水タンク
２１：排気口［排気孔］
２２：水供給口
２３：第１排水管
２４：第１水／ガス出口
２５：水素貯蔵材出口［作動媒体出口］
２６：水素貯蔵材水素化物輸出管
２７：水素貯蔵材輸出管
２８：第２水／ガス出口
２９：水素貯蔵材水素化物タンク
３０：第２排水管
３１：水／ガス入口（ガス供給口）
３２：水素貯蔵材水素化物輸入口
３３:水素貯蔵材水素化物輸入管
３４:水素貯蔵材水素化物ポンプ
３５:水素貯蔵材タンク
３６:水素貯蔵材ポンプ
３７:水素貯蔵材輸入管
４１:第１水供給管
４２:第１三方弁
４３:酸素ガス管
４４:第２水供給管
４６:第１作動媒体管
４７:第２作動媒体管
４８:作動媒体ポンプ
４９:第２三方弁
５０:第３作動媒体管
５１:第４作動媒体管
５２:第３三方弁
５３:第５作動媒体管
５４:第６作動媒体管
２：シール部材
３：フィルム電極
９：液体フローフィールドプレート
１０：空気通路
１１：空気／水通路
１２：液体通路
１３：水素貯蔵材輸入口［作動媒体（水素貯蔵材）入口］
１４：水素貯蔵材水素化物出口［作動媒体（水素貯蔵材水素化物）出口］
１５：空気冷却ユニット
１６：燃料電池本体
１７：電気化学水素化装置本体
１８：水ポンプ
１９：水供給管
２０：水タンク
２１：排気口［排気孔］
２２：水供給口
２３：第１排水管
２４：第１水／ガス出口
２５：水素貯蔵材出口［作動媒体出口］
２６：水素貯蔵材水素化物輸出管
２７：水素貯蔵材輸出管
２８：第２水／ガス出口
２９：水素貯蔵材水素化物タンク
３０：第２排水管
３１：水／ガス入口（ガス供給口）
３２：水素貯蔵材水素化物輸入口
３３:水素貯蔵材水素化物輸入管
３４:水素貯蔵材水素化物ポンプ
３５:水素貯蔵材タンク
３６:水素貯蔵材ポンプ
３７:水素貯蔵材輸入管
４１:第１水供給管
４２:第１三方弁
４３:酸素ガス管
４４:第２水供給管
４６:第１作動媒体管
４７:第２作動媒体管
４８:作動媒体ポンプ
４９:第２三方弁
５０:第３作動媒体管
５１:第４作動媒体管
５２:第３三方弁
５３:第５作動媒体管
５４:第６作動媒体管
Claims (9)
- ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して負荷に接続する燃料電池本体を含む有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池において、燃料電池本体の水素貯蔵材出口は、水素貯蔵材輸出管によって水素貯蔵材タンクに連通し、燃料電池本体の水素貯蔵材水素化物輸入口は、水素貯蔵材水素化物輸入管によって水素貯蔵材水素化物タンクに連通し、水素貯蔵材水素化物輸入管には、水素貯蔵材水素化物ポンプが設けられており、燃料電池本体の第２水／ガス出口は、第２排水管によって、上部に排気口がある水タンクに連通し、燃料電池本体の水／ガス入口は、酸素ガス供給管に連通し、水素貯蔵材タンク内に水素貯蔵材が収容され、前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であることを特徴とする有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池。
- 請求項１記載の有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池において、前記の多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素は、具体的に複数の液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子のうちの任意の１種または任意の２種以上の混合であり、任意の２種以上が混合した場合、任意の配合比例となることを特徴とする有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池。
- 請求項２記載の有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池において、前記の液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子における複素環は、全ての環がいずれも複素環であってもよいし、一部が複素環であってもよく、ヘテロ原子の総数の範囲が１〜２０個であり、複素環と芳香環の総数が１〜２０であり、液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子の単一環における炭素数が４〜１０個であることを特徴とする有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池。
- 請求項３記載の有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池において、複素環におけるヘテロ原子は、窒素、酸素、硫のうちの任意の１種または任意の２種以上であることを特徴とする有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池。
- 請求項２記載の有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池において、液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子は、カルバゾール、Ｎ‐メチルカルバゾール、Ｎ‐エチルカルバゾール、インドールまたはキノリンであることを特徴とする有機液相水素貯蔵材による直接燃料電池。
- 燃料電池本体と電気化学水素化装置本体とを含む液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、電気化学水素化装置本体の水供給口は、水ポンプが設けられた水供給管の一端に連通し、水供給管の他端は、水タンクの底部に連通し、電気化学水素化装置本体の第１水／ガス出口は、第１排水管によって、排気口が設けられた水タンクに連通し、電気化学水素化装置本体の水素貯蔵材輸入口は、水素貯蔵材ポンプが設けられた水素貯蔵材輸入管によって水素貯蔵材タンクの底部に連通し、電気化学水素化装置本体の水素貯蔵材水素化物出口は、水素貯蔵材輸出管によって水素貯蔵材水素化物タンクに連通し、燃料電池本体の水素貯蔵材出口は、水素貯蔵材輸出管によって水素貯蔵材タンクに接続し、燃料電池本体の水素貯蔵材水素化物輸入口は、水素貯蔵材水素化物ポンプが設けられた水素貯蔵材水素化物輸入管によって水素貯蔵材水素化物タンクに連通し、燃料電池本体の第２水／ガス出口は、第２排水管によって水タンクに連通し、燃料電池本体の水／ガス入口は、酸素ガス供給管に連通し、水素貯蔵材タンク内に水素貯蔵材が収容され、前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であることを特徴とする液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システム。
- 請求項６記載の液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、前記の多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素は、具体的に複数の液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子のうちの任意の１種または任意の２種以上の混合であり、任意の２種以上が混合した場合、任意の配合比例となることを特徴とする液相水素貯蔵材による並列式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システム。
- ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して発電機、負荷にそれぞれ接続する燃料電池本体と、電気化学水素化装置本体とを含む液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、電気化学水素化装置本体の構造は、燃料電池本体の構造とは同一であり、電気化学水素化装置本体は、燃料電池本体と一体化し、燃料電池本体の陰極と電気化学水素化装置本体の陽極とは共用し、燃料電池本体の陽極と電気化学水素化装置本体の陰極とは共用し、燃料電池本体の第２水／ガス出口は、第２排水管によって、排気口が設けられた水タンクに連通し、水ポンプが設けられた第１水供給管の一端は、水タンクの底部に連通し、第１水供給管の他端は、第１三方弁の第１ポートに連通し、第１三方弁の第２ポートは、第２水供給管によって燃料電池本体の水／ガス入口に連通し、第１三方弁の第３ポートは、酸素ガス管に接続し、燃料電池本体の水素貯蔵材水素化物輸入口は、作動媒体ポンプが設けられた第１作動媒体管によって第２三方弁の第１ポートに連通し、第２三方弁の第２ポートは、第２作動媒体管によって水素貯蔵材水素化物タンクの底部に連通し、第２三方弁の第３ポートは、第６作動媒体管によって水素貯蔵材タンクの底部に連通し、燃料電池本体の水素貯蔵材出口は、第５作動媒体管によって第３三方弁の第１ポートに連通し、第３三方弁の第２ポートは、第４作動媒体管によって水素貯蔵材水素化物タンクに連通し、第３三方弁の第３ポートは、第３作動媒体管によって水素貯蔵材タンクに連通し、前記水素貯蔵材タンク内に水素貯蔵材が収容され、前記水素貯蔵材は、多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素であることを特徴とする液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システム。
- 請求項８記載の液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、前記の多元混合液相不飽和複素環芳香族炭化水素は、具体的に複数の液相不飽和複素環芳香族炭化水素分子のうちの任意の１種または任意の２種以上の混合であり、任意の２種以上が混合した場合、任意の配合比例となることを特徴とする液相水素貯蔵材による一体式直接燃料電池のエネルギー貯蔵・供給システム。
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