JP5888136B2 - 燃料発生装置及びそれを備えた燃料電池システム - Google Patents
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Description
3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 …(1)
各実施形態で用いられる燃料発生剤の主体は、酸化反応によって燃料ガス(還元性ガス)を放出することができるものであれば何でもよく、例えば、Fe、Pd、V、Mgやこれらの各合金などが挙げられる。
各実施形態で用いられる体積膨張剤の主体は、各実施形態で用いられる燃料発生剤の主体と同一の材料にすることができる。例えば、体積膨張剤の主体を鉄にした場合、体積膨張剤は、酸素と反応すると、下記の(2)式に示す酸化反応が起こり、体積が2.15倍に膨張する。
2Fe+3/2O2→Fe2O3 …(2)
各実施形態で用いられる燃料発生剤の製造方法の一例として、鉄を燃料発生剤の主体にする場合の製造方法について以下に説明する。なお、各実施形態で用いられる体積膨張剤の製造方法の一例も同様である。
本発明の第1実施形態に係る燃料発生装置の概略構成を図1に示す。図1に示す燃料発生装置は、鉄を主体とする多孔質体の燃料発生剤1と、鉄を主体とする多孔質体の体積膨張剤2と、燃料発生剤1及び体積膨張剤2を収容する容器3とを備えている。上述した製造方法で説明したように、酸化されていない状態での体積膨張剤1の充填率が、酸化されていない状態での燃料発生剤2の充填率より高くなっている。そして、体積膨張剤2が燃料発生剤1と容器3の内壁との間に介在している。また、容器3には、配管5に接続されるガス流通口が設けられている。なお、容器3の内部には燃料発生剤1の温度を調節するヒーター等を必要に応じて設けてもよい。
4H2O+3Fe→4H2+Fe3O4 …(3)
4H2+Fe3O4→3Fe+4H2O …(4)
本発明の第2実施形態に係る燃料発生装置の概略構成を図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。
本発明の第3実施形態に係る燃料発生装置の概略構成を図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。
本発明に係る燃料電池システムの一構成例を図4に示す。なお、図4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。
H2+O2-→H2O+2e- …(5)
1/2O2+2e-→O2- …(6)
H2+1/2O2→H2O …(7)
H2O→H2+1/2O2 …(8)
上述した実施形態では、電解質膜10として酸素イオンを伝導する電解質を用いて、発電の際に燃料極8側で水を発生させるようにしている。この構成によれば、燃料発生剤1が設けられた側(燃料極8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、燃料電池装置の電解質膜10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、発電の際に酸化剤極9側で水が発生されることになるため、この水を燃料発生剤1に伝搬する流路を設ければよい。
2 体積膨張剤
3、11 容器
4 ガス流通口
5 配管
6 温度検出部
6A、6B 温度検出部の出力線
7 別部材
8 燃料極
9 酸化剤極
10 電解質膜
Claims (5)
- 酸化反応によって燃料ガスを発生する多孔質体の燃料発生剤と、
酸化反応によって体積膨張する多孔質体の体積膨張剤と、
前記燃料発生剤及び前記体積膨張剤を収容する容器とを備え、
酸化されていない状態での前記体積膨張剤の充填率が、酸化されていない状態での前記燃料発生剤の充填率より高く、
前記体積膨張剤が前記燃料発生剤と前記容器の内壁との間に介在していることを特徴とする燃料発生装置。 - 前記燃料発生剤の主体及び前記体積膨張剤の主体が同一の材料であることを特徴とする請求項1に記載の燃料発生装置。
- 前記体積膨張剤の温度を検出するための温度検出部を備え、
前記温度検出部の検出結果を前記容器の外部に出力することができることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料発生装置。 - 前記燃料発生剤の主体がNi、Fe、Pd、V、Mgまたはこれらの各合金のいずれか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燃料発生装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料発生装置と、
前記燃料発生装置から発生された燃料ガスが供給される燃料極、酸化剤ガスが供給される酸化剤極及び前記燃料極と前記酸化剤極とで挟まれた電解質を有し、発電を行う燃料電池装置とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
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