JP5817419B2 - 2次電池型燃料電池 - Google Patents
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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、酸化反応により燃料を発生し、還元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、陽極電極3Aと、燃料発生部材1及び後述する電解質4を挟んで陽極電極3Aに対向している陰極電極3Bと、燃料発生部材1と陽極電極3Aとによって両側から挟み込まれる酸素イオンを通す電解質4と、燃料発生部材1、陽極電極3A、陰極電極3B、及び電解質4を収容する容器5と、燃料電池部2を収容する容器6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7とを備えている。
4O2-→2O2+8e- …(3)
Fe3O4+8e-→3Fe+4O2- …(4)
Fe3O4→3Fe+2O2 …(5)
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2に示す。なお、図2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。本実施形態においても第1実施形態と同様に、燃料発生部材1として、Feを主体とする水素発生部材を用い、電解質膜2Aとして、酸素イオン又は水酸化物イオンを通す電解質、例えばイットリア安定化ジルコニア(YSZ)を用いた固体酸化物電解質を用いるようにしている。
本発明の第3実施形態に係る2次電池型燃料電池の概略構成を図3に示す。なお、図3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3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次電池型燃料電池に定電圧部10及び電流検出部11を追加した構成である。
上述した各実施形態においては、燃料電池2の電解質膜2Aとして固体酸化物電解質を用いて、発電の際に燃料極9側で水を発生させるようにする。この構成によれば、燃料発生部材1が設けられた側で水を発生するため、装置の簡素化や小型化に有利である。一方、特開2009−99491号公報に開示された燃料電池のように、燃料電池部2の電解質膜2Aとして水素イオンを通す固体高分子電解質を用いることも可能である。但し、この場合には、発電の際に燃料電池部2の酸化剤極である空気極2C側で水が発生されることになるため、この水を燃料発生部材1に伝搬する流路を設ければよい。また、上述した第2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。
2 燃料電池部
2A 電解質膜
2B 燃料極
2C 空気極
3A 陽極電極
3B 陰極電極
4 電解質
5、6 容器
7 ガス流通経路
8、9 外部電源
10 定電圧部
11 電流検出部
12 定電圧源
13 マイクロコンピュータ
AMP1、AMP2 エラーアンプ
R1〜R6 抵抗
Q1 NPNトランジスタ
Claims (4)
- 酸化反応により燃料を発生し、還元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部と、
前記燃料発生部材の一方の面に形成された第1の電解質と、
前記第1の電解質の前記燃料発生部材と反対側の面に形成された陽極電極とを備え、
発電時に前記発電部で生成される反応生成物が前記燃料発生部材に供給され、
充電時に前記陽極電極と前記燃料発生部材との間に電圧を印加して前記燃料発生部材を電気還元することを特徴とする2次電池型燃料電池。 - 前記還元反応が電気還元反応と化学還元反応とを含み、
前記発電部は、第2の電解質膜と、前記第2の電解質膜の一方の面に形成された燃料極と、前記第2の電解質膜の他方の面に形成された酸化剤極とを有し、
前記発電部が、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に加えて、充電時に前記酸化剤極と前記燃料極との間に電圧を印加して前記燃料発生部材から供給される前記化学還元反応の生成物を電気分解する電気分解機能も有する発電・電気分解部であり、
充電時に、前記陽極電極と前記燃料発生部材との間に電圧を印加して前記燃料発生部材を電気還元するとともに、前記電気分解によって前記発電部で生成される還元性物質を前記燃料発生部材に供給して前記燃料発生部材を化学還元す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。 - 充電時に前記陽極電極と前記燃料発生部材との間に定電圧を印加するための定電圧部と、
前記陽極電極、前記第1の電解質、及び前記燃料発生部材に流れる電流を検出する電流検出部とを備え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。 - 前記発電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1〜3のいずれか一項に記載の2次電池型燃料電池。
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