WO2006035740A1

WO2006035740A1 - 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法

Info

Publication number: WO2006035740A1
Application number: PCT/JP2005/017685
Authority: WO
Inventors: Kunihiro Ukai; Yasuo Takebe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2006-04-06
Also published as: CN1993854A; JPWO2006035740A1; US20070248853A1; JP4991292B2

Abstract

　水素生成装置による水素含有ガス生成に使用する水回収装置の回収水に含有される、非イオン性硫黄化合物を適切に除去可能な燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を提供する。　　燃料電池システム（１００）は、原料ガスと水蒸気とから水素含有ガスを生成する水素生成装置（１）と、水素含有ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池（５）と、発電に基づいて発生した水を回収する水回収装置（１２）と、水回収装置（１２）により回収した水に含まれるイオン性不純物を除去するイオン交換体を含む第１の水浄化装置（１８）と、水回収装置（１２）により回収した水に含まれる非イオン性硫黄化合物を化学吸着により除去する第２の水浄化装置（１７）と、水回収装置（１２）より取り出され、第１の水浄化装置（１８）および第２の水浄化装置（１７）を通過する水を水素生成装置（１）に導く水供給路（４０）と、を備える。

Description

燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法

技術分野

[0001] 本発明は、水素含有ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池システムおよびその運転方法に関し、特に、燃料電池システムで発生した水に含まれる、非イオン性硫黄化合物を適切に除去することを可能にした燃料電池システムおよびその運転方法に関する。

背景技術

[0002] 高効率発電を可能にするコンパクトな燃料電池システムは、移動体用の電気エネルギー供給源および家庭用の電気エネルギー供給源として開発されている。

[0003] こうした燃料電池システムでは発電動作の際に、燃料電池の内部を冷却する目的、燃料電池の力ソードに供給される酸化剤ガス (空気)を加湿する目的、および燃料電池のアノードに供給される燃料ガス (水素リッチガス）を加湿する目的で、多量の水が使用されている。

[0004] また、燃料電池システムに対する水素ガスの供給インフラは整備されているとは言い難ぐ都市ガスや LPG等のような既存の供給インフラカゝら得られる原料ガスの改質反応によって水素ガスを生成する水素生成装置が、燃料電池に併設され、この水素生成装置によるガスの改質反応についても原料ガスと共に水が使用される。

[0005] このように燃料電池システムでは、水は不可欠な材料であるところ、水供給インフラは整備され、燃料電池システムに使用する水を、適宜、既存の水供給インフラ力補充できる。

[0006] し力し一方、燃料電池システムの発電動作中には、水素ガスを酸ィ匕することにより多量の水が燃料電池の内部で発生する。このため、燃料電池システムの発電動作の際に発生した水を回収してこれを再利用することが、既存の水供給インフラに依存しない水自立運転を可能にする観点力望ましぐこうした水回収装置も、標準的に燃料電池に併設されている。

[0007] ところで、アノードから力ソードに向けて水素イオンを移動させる電解質膜のイオン伝導度は、それを発現させる水の状態に起因して影響される。

[0008] 例えば水中に金属イオンが多量に含まれると、燃料電池の電解質膜へのイオンコンタミが生じてイオン伝導度が低下し、その結果、燃料電池の発電特性が劣化する。

[0009] 同様に、既存の水供給インフラから水道水を燃料電池システムに供給する場合には、水道水中のカルシウムイオン又は水道水中の塩素成分によって水素生成装置の触媒が被毒される。

[0010] 更に、水素ガスの生成に使用する触媒の活性を適切に維持する際にも水中の金属イオンの低減は重要であり、例えば水蒸気改質反応触媒にニッケルイオンに起因するニッケル化合物が付着すると、原料ガスの熱分解を促進してその触媒上に炭素析出を生じせしめる。

[0011] 勿論、燃料電池システムを循環型の水自立運転により動作させると、水中のイオン成分の含有量を抑えることが可能であって、これにより、水処理手段の負荷が少なくできその寿命を延ばせるというメリットはある。し力し例えそうであっても、水回収装置により回収した水には、炭酸イオンや金属イオンのようなイオン性不純物が所定量残留しており、回収水に対しても何らかのイオン性不純物処理は不可欠である。

[0012] 以上に説明した状況から理解されるとおり、従来から電解質膜のイオン伝導度を発現する水や水素生成装置に使用される水の管理は、基本的にイオン成分を除去ことに主眼が置かれている。このため、燃料電池システムに使用する水に含まれるイオンを、大規模なイオン交換樹脂で除去可能にする水処理手段が、燃料電池システムに配置され、その技術開発も進められている。例えば、燃焼排ガスやオフガスカゝら回収した水に含まれる不純物を除去するイオン交換式水処理装置が開発されている (特許文献 1参照)。

[0013] 翻って、上記の原料ガスに基づく水素ガス生成は、改質触媒の触媒反応によって進行する一方、こうした原料ガスとしての都市ガスには硫黄系付臭成分が添加され、または原料ガス自体に由来する硫黄化合物も存在する。

[0014] 水素ガス生成に使用する触媒、特に原料ガスを改質する役割を担う改質触媒は、このような硫黄ィ匕合物中の硫黄によって被毒され易ぐその触媒の活性は、硫黄の存在する環境下で劣化する。 [0015] 燃料電池システムを長期に亘つて運転することを想定すると、原料ガス中の硫黄を、原料ガスを水素生成装置に供給される前に予め除去することが不可欠な事項になる。

[0016] 例えば、原料ガス中の硫黄を適宜の吸収剤により除去する常温吸収脱硫方法、若しくは原料ガスに水素ガスを添加して硫黄ィ匕合物を水素化させ硫ィ匕水素とした上で、適宜の吸収剤により硫ィ匕水素を除去する水添脱硫方法が知られている。

[0017] また最近、脱硫処理した後の原料ガス中の硫黄濃度と改質触媒の寿命との間に明らかな相関があることも分力つてきた。このため、改質触媒の更なる長寿命化を想定した場合、可能な限り硫黄濃度を下げることが望ましぐ例えば、銅亜鉛系脱硫剤を用いた水添脱硫方法により、原料ガス中の硫黄量を lvol. ppb以下にまで低減させる技術が開発されている (特許文献 2参照)。

[0018] 更に、原料ガスを液ィ匕させる石油系炭化水素中において、その原料ガス中の硫黄を予め除去するため、脱硫剤の担体に塩基性官能基を担持させ、その脱硫剤と原料ガスを接触させることにより硫黄を適切に除去する方法も提案されている（特許文献 3 参照)。

特許文献 1：特開平 5— 82147号公報

特許文献 2：特許 2765950号明細書

特許文献 3 :特開 2001— 279261号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0019] 以上に述べたように、既存の水素生成装置を併設した燃料電池システムは、原料ガスに由来する硫黄および水に由来するイオン性不純物を適宜の装置により確実に除去して一見すると、不純物による各種触媒の活性劣化や電解質膜の特性劣化を完全に防ぐことが可能な如く構成されて、る。

し力しこうした燃料電池システムによる不純物除去処理には、本願発明者等の知る限り、重大な見落としがある。その見落としは、水に由来する硫黄ィ匕合物のうちイオン性を帯びた以外のもの、例えば、非イオン性の有機系の硫黄化合物の存在である。

[0020] 水素ガス生成の触媒が、原料ガスに含まれる硫黄化合物で被毒されその触媒の活性が劣化する状況と同様に、改質水に含まれる硫黄ィ匕合物によってもこうした触媒は被毒される。

[0021] 以下、水蒸気改質反応に基づく改質触媒を例にして、改質水の硫黄化合物に起因する改質触媒の不具合をより詳しく述べる。

[0022] 改質水の中に硫黄化合物（例えば、硫酸イオン）が存在すると、この硫酸イオンは、改質触媒に基づき生成された水素ガスによって硫ィヒ水素に水素化され、この硫化水素により改質触媒は被毒される。

[0023] し力幸いにも、既存のイオン成分を除去する水処理装置は、金属イオンを除去する陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを併用した装置であり、硫酸イオンは改質水として用いられる前に、こうした水処理装置により適切に排除されていた。

[0024] これに対して仮にイオン性を帯びた硫黄ィ匕合物ではなぐ例えば非イオン性の有機系の硫黄化合物が、改質水の中に存在した場合には、最早イオン交換榭脂では除去できず、この硫黄化合物を含む水が改質水として改質部に供給されると改質触媒により硫化水素に水素化され、生成した硫化水素が改質触媒を被毒する。

[0025] こうした硫黄化合物が改質水中に存在する可能性の有無を鋭意検討した結果、水配管材料に使用される榭脂ゃゴムの添加物 (例えば、榭脂ゃゴムの架橋剤であるべンゾジァゾール)の溶出より非イオン性硫黄ィ匕合物力イオン交換榭脂を用いた水処理装置で除去されずに改質水中に混入することも分力つた。

また、スルフォン酸基を有する固体高分子電解質膜を使った固体高分子型の燃料電池において、その電解質膜が分解され、スルフォン酸基を有する高分子体がイオン交換榭脂を用いた水処理装置で除去されずに改質水に混入する可能性がある。従来の業務用リン酸型燃料電池の水配管系統は殆どステンレスで作り込まれ、硫酸イオンのようなイオン性を帯びた硫黄化合物に対して適切に除去対処すれば何ら問題はなぐ逆にこのことが、水に由来する非イオン性硫黄ィ匕合物による改質触媒の被毒を当業者に認識させることを妨げた要因のひとつと考えられる。

勿論、従来力ゝら斯力ゝる非イオン性硫黄ィ匕合物は、例えば活性炭に物理吸着させることにより、ある程度は、除去されていたものと推定されるが、現状の家庭用の燃料電池の水配管系統では、そのコスト削減を狙って榭脂ゃゴムが多用される状況になつており、活性炭の物理吸着に依存した非イオン性硫黄ィ匕合物の除去のみでは、硫黄化合物除去総量に限界があると考えられる。このため、多量の硫黄化合物を含んだ水中から適切に硫黄ィヒ合物を除去することが困難な状況に陥り、以上に述べた説明した硫黄ィ匕合物に起因する問題が、家庭用の燃料電池の実用化に向けた開発過程にお、てクローズアップされる可能性は高、。

なおここまで、水素ガス生成用の改質触媒と改質水中の非イオン性硫黄化合物との関連を言及したが、燃料電池の内部の発電電極用の触媒も、水素ガス生成用の改質触媒と同様に、硫黄被毒に脆弱であり、燃料電池のアノードに供給される水素ガスやその力ソードに供給される酸化剤ガスの加湿の元になる水に非イオン性硫黄化合物が存在すると、発電電極用の触媒は、加湿した水素ガス又は酸化剤ガスに含まれる硫黄ィ匕合物により被毒され、その結果、燃料電池の発電特性は劣化すると推察される。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、水素生成装置による水素含有ガス生成に使用する水回収装置の回収水に含有される、非イオン性硫黄ィ匕合物を適切に除去可能な燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0026] 上記課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、原料ガスと水蒸気とから水素含有ガスを生成する水素生成装置と、前記水素含有ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、前記発電に基づいて発生した水を回収する水回収装置と、前記水回収装置により回収した水に含まれるイオン性不純物を除去するィォン交換体を含む第 1の水浄化装置と、前記水回収装置により回収した水に含まれる非イオン性硫黄ィ匕合物をィ匕学吸着により除去する第 2の水浄ィ匕装置と、前記水回収装置より取り出され、前記第 1の水浄化装置および前記第 2の水浄化装置を通過する水を前記水素生成装置に導く水供給路と、を備えて構成されている。

[0027] 斯カる構成によれば、回収水中に含まれる非イオン性硫黄ィ匕合物をィ匕学結合が形成される化学吸着により除去可能であることから、硫黄化合物の除去総量を高めることがでさる。 [0028] ここで、前記水回収装置により回収した水を、前記第 2の水浄化装置に通水させた後、前記第 1の水浄ィ匕装置に導くように構成しても良い。

[0029] こうすると、第 2の水浄化装置で発生するイオン性不純物を第 1の水浄化装置において適切に除去できる。

[0030] 一方、前記水回収装置により回収した水を、前記第 1の水浄化装置に通水させた後、前記第 2の水浄ィ匕装置に導くように構成しても良い。

[0031] こうすると、第 2の水浄ィ匕装置の交換期間の延命措置 (長寿命化措置)が図れる。

[0032] 前記第 2の水浄化装置は、例えば、 Agを含有してなる。

[0033] 銀 (Ag)金属は硫黄との結合性能に優れ、これにより、銀を含有した第 2の水浄ィ匕装置は、硫黄化合物除去装置として有望である。

[0034] また、前記第 2の水浄化装置は、例えば、 Cuを含有してなる。

[0035] 安価な銅 (Cu)を使用することにより、燃料電池システムのコストダウンに寄与して有益な場合がある。

[0036] また、前記第 2の水浄化装置は、例えば、 Ruを含有してなる。

[0037] ルテニウム (Ru)は、硫黄との結合性能では銀に比べて劣る力硫黄化合物の分解性能では銀に比べて優れている。このため、ルテニウムを含有した第 2の水浄ィ匕装置は、即効性のある硫黄ィ匕合物除去装置として有益な場合がある。

[0038] 前記第 2の水浄ィ匕装置の一例は、活性炭を備え、 Ag、 Cuおよび Ruの中から選ばれる少なくとも一種の金属を前記活性炭に担持して構成されている。

[0039] 前記第 2の水浄ィ匕装置の他の例は、シリカ、アルミナおよびチタ-ァのうちの少なくとも一つから選ばれる酸ィ匕物を備え、 Ag、 Cuおよび Ruの中力も選ばれる少なくとも一種の金属を前記酸化物に担持して構成されて！ヽる。

[0040] 活性炭および上記酸ィ匕物は何れも、非イオン性硫黄ィ匕合物を物理吸着できる。そして、 Ag、 Cuおよび Ruのうちの少なくとも一種の金属力活性炭または上記酸ィ匕物に担持されていることにより、硫黄ィ匕合物に対し触媒活性を示しているため、物理吸着された硫黄化合物が分解される。そして、この分解過程において、金属と硫黄とが化学反応して硫ィ匕物として固定化される。

また、本発明に係る燃料電池システムの運転方法は、原料ガスと水蒸気とから改質触媒を用いて水素含有ガスを生成する水素生成ステップと、前記水素含有ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する発電ステップと、前記発電に基づヽて発生した水を回収する水回収ステップと、前記水回収ステップにより回収された水に含まれるィォン性不純物を除去する第 1の水浄化ステップと、前記水回収ステップにより回収された水に含まれる非イオン性硫黄ィ匕合物をィ匕学吸着により除去する第 2の水浄化ステップと、前記第 1の水浄化ステップおよび前記第 2の水浄化ステップを経た水で前記水素生成ステップに利用される水蒸気が生成される水蒸気生成ステップと、を含んでなる。

[0041] 本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

発明の効果

[0042] 本発明によれば、水素生成装置による水素含有ガス生成に使用する水回収装置の回収水に含有される、非イオン性硫黄化合物を適切に除去可能な燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法が得られる。

図面の簡単な説明

[0043] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1に係る燃料電池システムの構成を説明した概略図である。

[図 2]図 2は、実施の形態 1による燃料電池システムにおける水浄ィ匕装置の構成例の概略を示した図である。

[図 3]図 3は、原料ガス中の硫黄濃度が改質触媒体の転化率に及ぼす影響を測定した結果を示す図である。

[図 4]図 4は、実施の形態 3による燃料電池システムにおける水浄ィ匕装置の構成例の概略を示した図である。

[図 5]図 5は、実施の形態 4による燃料電池システムにおける水浄ィ匕装置の構成例の概略を示した図である。

符号の説明

[0044] 1 水素生成装置

2 原料供給手段水供給手段水素ガス供給経路燃料電池

オフガス経路ブロア

全熱交換器空気加湿器排空気経路燃焼排ガス経路水回収装置貯水装置

排水手段

水取り入れ手段水浄化装置a 脱着手段

b 仕切板

c 筐体

d 回収水通流口e Oリング

硫黄除去部イオン交換部オゾン酸化部オゾン発生器オゾン導入部オゾン排気部紫外線発生器 a 紫外線処理槽の内b 紫外線処理槽の外配管 24c 紫外線処理槽の上下蓋

30 ポンプ

31 紫外線酸化部

32a 第 1の酸ィ匕チタン系光触媒層

32b 第 2の酸ィ匕チタン系光触媒層

40 回収水配管

41 回収水容器

100 燃料電池システム

発明を実施するための最良の形態

[0045] 以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

(実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1に係る水自立運転可能な燃料電池システムの構成を説明した概略図である。

[0046] 最初に、燃料電池システム 100の主要機器である水素生成装置 1および燃料電池 5の構成を説明する。

[0047] 水素生成装置 1は、炭化水素成分 (天然ガスや LPG等）、アルコール (メタノール等 )又はナフサ成分等を含む原料ガスと水蒸気との混合ガスによる改質反応を進行させて、水素リッチガス (水素ガス含有の改質ガス）を生成する装置である。

[0048] より詳しくは、水素生成装置 1は、混合ガスの改質反応を進行させ改質ガスを生成する改質器 (図示せず)と、改質器から流出した改質ガス中の一酸化炭素ガスの濃度を下げる変成器（図示せず)および選択酸化器（図示せず)と、によって構成されている。

[0049] そして、水素生成装置 1には、改質器に内蔵され改質反応を触媒する改質触媒体

(図示せず)と、改質触媒体の改質反応に必要となる熱を燃焼ガスとの熱交換により供給する改質加熱部（図示せず)と、が配置される。また、改質加熱部には、原料ガスの一部又は燃料電池 (後ほど説明）力戻されるオフガスを燃焼させ上記の燃焼ガスを生成する火炎バーナーと、原料ガス等の燃焼に使用する空気を供給するためのシロッコファン（図示せず）と、が配置されている。 [0050] また、変成器は、改質器を通過した改質ガス中の一酸ィ匕炭素ガスと水蒸気とを反応させることにより、一酸ィ匕炭素ガスを除去する変成触媒を有しており、選択酸化器は、この変成器を通過した改質ガス中の一酸ィ匕炭素ガスを酸ィ匕若しくはメタンィ匕させることにより、一酸ィ匕炭素ガスの濃度を更に下げる CO除去触媒を有している。

[0051] なお、適宜の制御装置（図示せず）により、これらの機器は、各々反応に適した条件に制御されている。

[0052] 燃料電池 5は、スルフォン酸基を有する高分子を固体電解質膜として用いた固体高分子型の電池である。即ち、燃料電池 5の内部では、固体電解質膜およびカソード 5b (空気極）における白金系触媒並びにアノード 5a (燃料極）における白金ールテ -ゥム系触媒によって水素ガスが緩やかに酸化され電気が発生される。

[0053] また、燃料電池 5は、燃料電池 5の発電動作の際に発生する熱を回収して給湯等に利用するように構成されて、る。

[0054] こうした水素生成装置 1および燃料電池 5は、既存の技術に基づく装置であって、ここでは、これらの構成の更なる詳細な説明は省略する。

[0055] 次に、燃料電池システム 100のガスおよび水の供給 Z排出系統の構成について述ベる。

[0056] 原料供給手段 2は、原料ガスとしての天然ガスを既存のガス供給インフラカゝら水素生成装置 1に供給する手段であり、水供給手段 3は、改質反応に使用される改質水を、後ほど説明する水浄化装置 16から水素生成装置 1に供給する手段である。勿論、改質水を既存の水供給インフラ力導くように構成することも可能である。

[0057] 水素生成装置 1により生成された水素リッチな改質ガス (一酸化炭素ガスを適切に除去されたもの）は、水素ガス供給経路 4を介して燃料電池 5のアノード 5aに導かれ、これにより燃料電池 5は、燃料電池 5のアノード 5aに供給された改質ガスと燃料電池 5の力ソード 5bに供給された酸化剤ガス (空気）とを消費して発電する。

[0058] 水素生成装置 1から燃料電池 5のアノード 5aに供給され、燃料電池 5の発電動作によりアノード 5aにおいて消費されなかった水素ガスを含有するオフガスは、オフガス経路 6を介して水素生成装置 1に内蔵する火炎バーナーに導かれた後、改質触媒体の改質反応の加熱用原料として使用される。 [0059] また、ブロア 7は、燃料電池 5の力ソード 5bに発電用酸化剤ガスを供給する装置であり、このブロア 7と力ソード 5bとを繋ぐ空気供給経路の途中には、全熱交換膜を有する全熱交換器 8と温水から水蒸気として直接に酸化剤ガスを加湿する空気加湿器 9とが配置され、これにより、ブロア 7から送出された酸化剤ガスは、燃料電池 5のカソード 5bに導かれる際に加熱および加湿される。

[0060] 一方、ブロア 7から燃料電池 5の力ソード 5bに供給され、燃料電池 5の発電動作により力ソード 5bにおいて消費されな力つた酸化剤ガスは、排空気経路 10を介して全熱交換膜を有する全熱交 8に排出され、そこで排出された酸化剤ガスは、その保有する熱と湿度とをブロア 7から燃料電池 5に供給される新規の酸化剤ガスに与える。全熱交 8を通過した酸化剤ガスは、排空気経路 10を介して水回収装置 12に導かれる。

[0061] 水素生成装置 1に内蔵する火炎バーナーにより生成された燃焼ガスは、改質触媒体との間で熱交換された後、燃焼排ガスとして燃焼排ガス経路 11を介して水回収装置 12に導かれる。

[0062] 水回収装置 12は、排空気経路 10を経由して流れ込む酸化剤ガスと燃焼排ガス経路 11を経由して流れ込む燃焼排ガスを受け取り、この酸化剤ガスに同伴する、燃料電池 5の発電動作により発生した水分 (微細な水滴および水蒸気）と、燃焼排ガスに同伴する水分とを凝縮させて回収水として回収する。なお、水分分離された燃焼排ガスおよび酸化剤ガスは、大気中に放出される。

[0063] 水回収装置 12は、酸化剤ガスおよび燃焼排ガスを水冷することによりこれらのガスを凝縮させる装置であるが、その内部構成の詳細な説明は省略する。

[0064] 貯水装置 13は、水回収装置 5から得られた回収水を溜める装置であり、この貯水装置 13には、適宜の開閉手段（図示せず）により開閉可能に構成された排水手段 14と、既存の水供給インフラ力も所定量の水を取り込める水取り入れ手段 15とが、設置されている。

[0065] 水浄化装置 16は、貯水装置 13にある回収水を適切に浄ィ匕した上で浄ィ匕後の回収水を回収水配管 40 (水供給路)を介して水供給手段 3および空気加湿器 9に戻す装置であり、以下、図 2を参照してこの水浄ィ匕装置 16の構成を詳しく説明する。 [0066] 図 2は、実施の形態 1による燃料電池システムにおける水浄ィ匕装置の構成例の概略を示した図である。

[0067] 水浄化装置 16は、回収水通流口 16dを各々に配置した上蓋および下蓋を有する円筒状の筐体 16cと、この回収水通流口 16dと Oリング 16eを介して回収水を通流可能なように嵌り、筐体 16cを容易に着脱して筐体 16cの交換作業を効率ィ匕するように構成された一対の脱着手段 16aと、によって構成されて!ヽる。

[0068] また、筐体 16cの内部には、回収水の流れ方向上流部分にあり、回収水中の非ィオン性硫黄ィ匕合物をィ匕学吸着により除去可能な硫黄吸収剤を充填した硫黄除去部 17 (第 2の水浄ィ匕装置）と、回収水の流れ方向下流部分にあり、回収水中のイオン性不純物を除去可能なイオン交換榭脂 (イオン交換体)を充填したイオン交換部 18 (第 1の水浄化装置）と、回収水を通過させつつ硫黄除去部 17とイオン交換部 18とを仕切るため、多孔質のポリプロピレン榭脂からなる仕切板 16bとが、設けられている。

[0069] 上記硫黄除去部 17の一例としては、活性炭 (担体)を有して、銀 (Ag)、銅 (Cu)およびルテニウム (Ru)の中カゝら選ばれる少なくとも一種の金属がこのような活性炭に担持されている（詳細は後で述べる）。

[0070] 上記硫黄除去部 17の他の例としては、シリカ、アルミナおよびチタ-ァのうちの少なくとも一つ力選ばれる酸ィ匕物（担体）を有して、 Ag、 Cuおよび Ruの中力選ばれる少なくとも一種の金属がこのような酸ィ匕物に担持されている（詳細は後で述べる）。

[0071] 一方、イオン交換部 18の一例としては、例えば陰イオン及び陽イオン交換榭脂が充填されている。

[0072] こうした水浄ィ匕装置 16の構成により、貯水装置 13から流出した水は、筐体 16cの内部の硫黄除去部 17を通過した後にイオン交換部 18に通水される。

[0073] これにより、仮に硫黄除去部 17において発生する何某かのイオン性不純物、例えば、硫黄除去部 17中の担体に担持された、銀等の金属のイオン溶出により生じるィオン性不純物が、硫黄除去部 17の下流側にあるイオン交換部 18により適切に排除可能なように構成されてヽる。

[0074] なおここでは、硫黄除去部 17で発生するイオン性不純物を適切に排除することを、燃料電池システムの設計において優先させたことから、硫黄除去部 17の下流にィォン交換部 18を配置した。

[0075] し力しながら、この配置構成とは逆に、燃料電池システムの設計において、硫黄除去部の交換期間の延命措置 (長寿命化措置)を優先させるという観点に基づき、ィォン交換部の下流に硫黄除去部を配置することも可能である。

[0076] こうすると、硫黄除去部の不純物除去材料 (例えば、硫黄除去部中の担体に担持された Ag)力硫酸イオン等のイオン性不純物や、メルカブタン等、極性を有してィォン化容易な不純物と不用意に反応することにより、この硫黄除去部の短期間の交換が余儀なくされるという事態が解消される。すなわち、上流側のイオン交換部において、硫酸イオン等のイオン性不純物等が、前もって除去される結果、下流側の硫黄除去部の不純物除去材料への負担が軽減される。

[0077] ここで、この実施の形態 1による燃料電池システム 100を、既存の燃料電池システムに対して特徴付けて、る硫黄除去部 17の構成につ、て詳細に説明する。

[0078] 最初に、この硫黄除去部 17の役割を理解するための基礎データとして、硫黄による改質触媒体の転化率 (反応率)劣化の影響を測定した。

[0079] 図 3は、横軸には原料ガス中の硫黄ィ匕合物中の硫黄濃度をとり、縦軸には、改質触媒体の温度を 650°Cに維持した上で、その改質触媒体による原料ガスの転化率が所定レベルに維持可能な時間（Life time)をとつて、原料ガス中の硫黄濃度が改質触媒体の転ィ匕率に及ぼす影響を測定した結果を示す図である。

[0080] なおここでは、原料ガス中の硫黄濃度について評価している力改質水の中の硫黄化合物であっても、図 3に示した測定結果と同様の結果を示すことが確認されている。

[0081] 改質触媒体としてルテニウム触媒が使用され、原料ガスとしてメタンガスが使用された。また、所定量のジメチルサルファイド (有機系の硫黄ィ匕合物）が、メタンガスに添カロされた。更に、 SZC (スチームカーボン比）は 3に調整され、原料ガス流量は、 SV( 空間速度)換算で 3000Z時間に調整された。

[0082] 図 3から理解されるとおり、改質触媒体を通過する硫黄濃度と改質触媒体の転化率劣化との間には明確な相関関係があり、端的に言って硫黄濃度が 10分の 1にできれば、改質触媒体の転化率が劣化する時間を約 10倍、延長させることが可能である。 [0083] このことから、原料中の硫黄ィヒ合物と同様に触媒劣化を引き起こす燃料電池システム 100を循環する水に対しても、適切に硫黄ィ匕合物を除去することが重要であることが理解される。

[0084] 既に言及したとおり、例えば水配管材として使用される榭脂又はゴムの添加物（例えば、架橋剤であるべンゾチアゾ―ル等）の溶出によって、こうした有機系の硫黄ィ匕合物が、燃料電池システム 100を循環する回収水に接触して混入する可能性がある

[0085] そして、以上に述べた有機系の硫黄ィ匕合物力仮に回収水中に存在してもイオン交換榭脂では除去できず、回収水中に残留する硫黄化合物は、水素ガス生成用の触媒 (例えば、改質触媒）により硫化水素に水素化され、この硫化水素が触媒を被毒させる。

[0086] 同様に、燃料電池 5の力ソード 5bにある白金系触媒および燃料電池 5のアノード 5a の白金ルテニウム系触媒についても硫黄ィ匕合物により被毒される。貴金属触媒は、その触媒活性点に分子中の硫黄原子が吸収されやすぐ触媒活性点が硫黄で覆われると、力ソード 5bにおいて水素イオンの酸化反応が阻害され、かつアノード 5aにおいて水素ガスのイオンィ匕反応が阻害され、燃料電池 5の発電電圧が下がり、その発電特性は低下してしまう。

[0087] こうした不具合に対処するため、この実施の形態 1では、水浄化装置 16に硫黄除去部 17が配置され、これにより、既存のイオン交換樹脂で除去不可能な硫黄化合物を確実に除去することが意図されて、る。

このため、有機系の非イオン性硫黄ィ匕合物の除去性能を支配する硫黄除去部 17 の硫黄吸収剤 (硫黄除去剤）の選定は重要である。ここでは、代表的な硫黄吸収剤例として、活性炭による物理吸着に、化学反応を伴う化学吸着によって硫黄化合物吸収性能を補完した材料、例えば、銀 (Ag)添着活性炭について説明する。この銀添着活性炭は、担体としての活性炭を有しており、この担体に銀金属が担持されている。担体の形状は、例えば直径 3mmの球形である。

[0088] 先ずは、繊維状活性炭を用いた、銀添着無しの活性炭フィルター（SIBATA社製）自体の、物理吸着による硫黄ィ匕合物の除去特性の評価例を述べる。 [0089] ここでは、ベンゾチアゾール (有機系の非イオン性硫黄ィ匕合物）がその重量比を 10 Oppmになるように調整して添加された水を、上記の活性炭フィルターに通水させ、その硫黄化合物除去効果を評価した。水通水量は毎分 20g、活性炭フィルターの容量は約 0. 1Lとした。この結果、ベンゾチアゾール吸収量は、最終的に活性炭フィルター重量の約 2%にも到達した。もっとも活性炭フィルタ一通水前後における水中のベンゾチアゾール低減率は約 90%であった。

そこで、上記活性炭フィルターを使用する場合、硫黄化合物吸収機能を補完する銀添着活性炭を採用することが、硫黄吸収剤としての硫黄ィ匕合物除去総量を高める観点から望ましい。以下、銀添着活性炭による硫黄ィ匕合物の除去内容を述べる。

[0090] ベンゾチアゾール等の硫黄ィ匕合物が混入した水を、銀添着活性炭に通水させると、斯カる硫黄ィ匕合物は、速やかに多孔質の活性炭により物理吸着される。続いて、銀金属が活性炭内に高分散で存在することにより、硫黄化合物に対し触媒活性を示しているため、物理吸着された硫黄化合物が分解される。そして、この分解過程において、銀金属と硫黄とが化学反応して硫ィ匕銀 (AgS)として固定化される。よって、銀 1モルに対して、理想的には最大、硫黄 1モルをィ匕学吸着させることが可能である。但し、銀の量やその分散度に、硫黄吸着量は支配されることになる。

[0091] なおここでは硫黄吸収剤として、硫黄との結合性能 (反応性；吸着能）に優れた銀金属を、活性炭に添着させた銀添着活性炭を例示したが、銀金属に替えて銅 (Cu) またはルテニウム (Ru)を、活性炭の添着成分として使用しても良ぐまたは、これらの銀、銅およびルテニウムの各貴金属を適宜組み合わせることにより、活性炭の添着成分として使用しても良い。

[0092] これらの貴金属は、硫黄吸収サイトとして硫黄ィ匕合物との親和性に強ぐかつ比表面積を大きくするように高分散化させることができる。よって、これらの貴金属を添着した活性炭 (硫黄吸収剤）は何れも、添着成分無しの活性炭に比べて硫黄化合物除去総量を高める傾向を示して好適である。

[0093] もっとも、銀金属は硫黄との結合性能に優れ、銀添着活性炭は、硫黄吸収剤として有望である。

[0094] また、銅添着活性炭は、銀添着活性炭に比べて硫黄ィ匕合物除去性能に劣るが、安価な銅を使用することから、燃料電池システムのコストダウンに寄与して有益な場合がある。

[0095] また、金属硫ィ匕物として硫黄の化学吸着を促進するためには、有機系の硫黄化合物から硫黄成分を分解させることが望ましい。ルテニウムは、硫黄との結合性能では銀に比べて劣ると推察されるが、有機系の硫黄化合物の分解性能 (触媒活性)では銀に比べて優れている。このため、ルテニウム添着活性炭力即効性のある硫黄ィ匕合物除去材料として有益な場合がある。

[0096] なお、貴金属以外の他の添着成分例としては、塩基性を示す成分がある。このような塩基性成分を活性炭に添着させることにより、こうした活性炭 (硫黄吸収剤)の硫黄化合物除去総量を高めることができる。すなわち、上記貴金属と同様、塩基性成分は、硫黄を吸収して硫化物を生成しやすい成分であり、これを活性炭に添着した塩基性成分添着活性炭は、従来の物理吸着を主とする活性と比較して、活性炭内の硫化物として固定化でき、その結果、添着成分無しの活性炭に比べて硫黄吸収容量を増加させ得る。

[0097] 次に、この実施の形態 1による燃料電池システム 100の発電動作を、図 1を参照して概説した上で、硫黄除去部 17の有無に基づきこうした発電動作にもたらされる影響を測定した結果を述べる。

[0098] 水素生成装置 1は、原料供給手段 2から天然ガスを受け取り、水供給手段 3から改質水を受け取ることによって水素リッチな改質ガスを生成する。

[0099] 燃料電池 5は、水素生成装置 1から燃料電池 5のアノード 5aに供給された改質ガスと、ブロア 7から燃料電池 5の力ソード 5bに供給された酸化剤ガスとを消費して発電する。なお、燃料電池 5の発電に際して、スルフォン酸基を有する高分子を電解質膜は、その機能を発揮し得るように約 70°Cに昇温される。このため、この電解質膜の耐久性を勘案すると、燃料電池 5の発電用ガスとしての改質ガス (水素ガス)および酸化剤ガス (空気）を何れも、燃料電池 5の動作温度（70°C)に近!ヽ露点にまで加湿させることを要する。

[0100] 改質ガスの加湿処理は、水素生成装置 1に供給する改質水の流量を調整して実行される。また、酸化剤ガスの加湿処理は、燃料電池 5の力ソード 5bから排出された酸ィ匕剤ガスに内在する熱量と湿度を全熱交 8で付与して実行される。

[0101] もっとも酸化剤ガスの加湿度合いが不十分な場合には、水浄化装置 16で処理した回収水を空気加湿器 9に導いて、そこで酸化剤ガスが直接加湿される。

[0102] 水素生成装置 1に内蔵する火炎バーナーから排気された燃焼排ガスおよび燃料電池 5の力ソード 5bから排気される酸化剤ガスは水回収装置 12に供給され、これらのガス中に含有された水分が、水回収装置 12により回収水として凝縮された後、この回収水は貯水装置 13に溜められる。水分分離されたガスは、大気中に放出される。

[0103] 貯水装置 13に溜まった回収水は、水浄ィ匕装置 16に導かれ、この水浄化装置 16を回収水が通過する際に、この水浄ィ匕装置 16によって回収水中の非イオン性硫黄ィ匕合物やイオン性不純物が適切に除去され、非イオン性硫黄化合物やイオン性不純物が除去された回収水は、必要に応じて水供給手段 3 (水素生成装置 1)および空気加湿器 9に戻される。

[0104] こうした一連の水処理動作によって、水素生成装置 1および燃料電池 5で使用される水は、外部の水供給インフラの補充を受けることなぐ燃料電池システム 100の内部で調達できるようになる。勿論、燃料電池システム 100における水の過不足が発生した場合には都度、貯水装置 13に連通する排水手段 14を介して余分な水の排水処理が実行され、貯水装置 13に連通する水取り入れ手段 15を介して既存の水供給ィンフラ力不足相当分の水の取り入れ処理が実行される。

[0105] ここで、燃料電池 5の酸化剤ガス加湿に使用される水および水素生成装置 1に供給される水に意図的に、ベンゾチアゾールがその重量比として 3ppmになるように調整され添カ卩して、燃料電池システム 100の水供給系統における水浄ィ匕装置 16の内部に、既に説明した硫黄ィ匕合物を吸収する硫黄吸収剤を有する硫黄除去部 17を設置した場合と、そうしな力つた場合について、燃料電池システム 100の発電特性と改質反応特性に対する影響を確認した。

[0106] なお、両者の燃料電池システム 100の発電動作は、同一運転条件で実行されたが、詳細な運転条件の説明は省略する。

[0107] 実験の結果、燃料電池 5の発電電圧の初期低下割合について硫黄除去部 17の有無に基づき明らかな有意差が確認され、硫黄除去部 17を設置しな力つた場合には、それが lOmVZlOOO時間であるのに対し、硫黄除去部 17を設置した場合には、それが 5mVZlOOO時間であった。

[0108] こうした測定結果力も硫黄除去部 17が設置されないと、水に混入するべンゾチアゾールは、酸化剤ガスを加湿する際に水蒸気と共に酸化剤ガス中にミスト状態になって、酸化剤ガスと共に同伴して燃料電池 5の力ソード 5bに供給され、これにより、カソード 5bの白金系触媒が被毒されると推察される。

[0109] また、水素生成装置 1に内在する改質触媒体 (温度： 650°C)のメタンガス (原料ガス)転ィ匕率についても、硫黄除去部 17の有無に基づき明らかな有意差が確認され、硫黄除去部 17を設置しなかった場合には、改質触媒体の適正な反応率を維持した燃料電池システム 100の運転時間が僅か約 20時間であるのに対し、硫黄除去部 17 を設置した場合には、燃料電池システム 100の運転時間が 1000時間を越えても改質触媒体の適正な反応率が維持された。

[0110] 以上に説明した測定によれば、硫黄ィ匕合物を吸収する硫黄吸収剤を有する硫黄除去部 17が適切に設置されることにより、水中の硫黄化合物による燃料電池 5および水素生成装置 1の特性劣化が未然に防止されることが確認された。

[0111] (実施の形態 2)

実施の形態 2では、硫黄吸収剤として、シリカ（SiO )および

2 Zまたはアルミナ (A1

2

O )

3および Zまたはチタ-ァ (TiO )

2の酸化物多孔質担体 (以下、「酸化物担体」 t ヽう）に、 Ag、 Cuおよび Ruの各々の貴金属を担持した吸収剤が用いられている。これらの貴金属は、硫黄吸収サイトとして硫黄ィ匕合物との親和性に強ぐかつ比表面積を大きくするように高分散化させることができる。なお、酸化物担体の形状は、直径で約 3mmの球状である。

[0112] 硫黄吸収剤は、 Ag、 Cuおよび Ruの各々の硝酸塩を、担持量として重量比換算で約 2wt%となるように、酸化物担体に含浸させた後、約 500°Cの温度条件により焼成乾燥させ調整して製造したものである。

[0113] 上記酸化物担体は、実施の形態 1による活性炭と同様、有機系の非イオン性硫黄化合物を物理吸着できる。よって、貴金属 (Ag、 Cuまたは Ru)力酸化物担体内に高分散で存在することにより、硫黄化合物に対し触媒活性を示しているため、物理吸着された硫黄化合物が分解される。その分解過程において、上記貴金属と硫黄とが化学反応して硫化物として固定化される。このため、上記貴金属を添着した酸化物担体 (硫黄吸収剤）は、実施の形態 1による硫黄吸収剤と同様、従来の添着成分無しの活性炭に比べて硫黄ィ匕合物除去総量を高める傾向を示して好適である。なお、上記貴金属を添着した酸化物担体 (硫黄吸収剤）と、実施の形態 1による硫黄吸収剤と

、を併用した材料を用いても良い。

[0114] (実施の形態 3)

図 4は、実施の形態 3による燃料電池システムにおける水浄ィ匕装置の構成例の概略を示した図である。

[0115] なお、水浄ィ匕装置 16を除いた燃料電池システムの構成は、実施の形態 1で説明した燃料電池システム 100の構成と同じであり、両者に共通する構成の説明は省略する。

[0116] 図 4に示した水浄ィ匕装置 16におけるオゾン酸ィ匕部 19 (硫黄酸ィ匕手段）は、貯水装置 13 (図 1参照)から供給される回収水を一時的に溜める回収水容器 41と、放電によってオゾンを発生する放電式オゾン発生器 20と、この放電式オゾン発生器 20から得られたオゾンを、回収水容器 41に溜まった回収水に効率的に分散して放散可能なガラス焼結球力もなるオゾン導入部 21と、回収水容器 41の蓋部に設置され、回収水容器 41の回収水に溶解しな力つた余剰のオゾンを排気する経路に相当して、ォゾン排気の際にこれを無害化するオゾン分解触媒 (図示せず)を内蔵したオゾン排出部 22と、によって構成されている。

[0117] また、このオゾン酸ィ匕部 19の回収水流れ方向の下流側にはイオン交換榭脂 18aを内蔵したイオン交換部 18 (イオン交換手段）が配置されている。そして、オゾン酸ィ匕部 19とイオン交換部 18を繋ぐ配管の途中に配置されたポンプ 30によって、オゾン酸化部 19の回収水容器 41に溜まつた回収水は、イオン交換部 18に向けて圧送される

[0118] 回収水容器 41に溜まった回収水にオゾンが放散されることにより、有機系の非ィォン性硫黄化合物は、オゾンの作用により酸化分解され、その結果、この硫黄化合物は、硫酸イオン又は亜硫酸イオンに変化する。このため、硫酸イオン又は亜硫酸ィォンに変化した硫黄は、オゾン酸化部 19の回収水流れ下流に位置するイオン交換部 1

8により適切に除去可能になると推察される。

[0119] 以上に述べた実施の形態 3によるオゾン酸ィ匕処理に基づく硫黄吸収方法は、充分に使用可能な硫黄化合物除去性能を持つものと期待され、このような硫黄吸収法を

、実施の形態 1、 2で述べた硫黄吸収剤と併用させても良い。

[0120] また、オゾン酸ィ匕処理に基づく吸収方法は、ベンゾチアゾールの他に、各種の有機系の硫黄化合物やその他の有機化合物を酸化させ得るという効果を奏す。

[0121] なお、有機系硫黄化合物の酸化方法としてオゾン添加に限らず、例えば、過酸ィ匕水素水を添加しても良い。

[0122] (実施の形態 4)

図 5は、実施の形態 4による燃料電池システムにおける水浄ィ匕装置の構成例の概略を示した図である。

[0123] なお、水浄化装置 16を除、た燃料電池システムの構成は、実施の形態 1で説明した燃料電池システム 100の構成と同じであり、両者に共通する構成の説明は省略する。

[0124] 図 5に示した水浄化装置 16における紫外線酸化部 31 (硫黄酸化手段）は、紫外線を発生する棒状の紫外線発生器 23 (光照射装置)と、この紫外線発生器 23の中心軸と同軸に配置され、円筒状の内配管 24aおよび円筒状の外配管 24b並びにこれらの内外配管 24a、 24bの軸方向両端を接続する環状の上下蓋 24cからなる紫外線処理槽と、内配管 24aの外周面に筒状にコーティングにより形成された第 1の酸ィ匕チタン系光触媒層 32aと、外配管 23bの内周面に筒状にコーティングにより形成された第 2の酸ィ匕チタン系光触媒層 32bと、によって構成されている。

[0125] ここで、紫外線処理槽は、その内部空間に貯水装置 13 (図 1参照)から供給される回収水を一時的に溜めるように構成されてヽる。

[0126] また、この紫外線酸ィ匕部 31の回収水流れ方向の下流側にはイオン交換榭脂 18a を内蔵したイオン交換部 18 (イオン交換手段）が配置されている。そして、紫外線酸化部 31とイオン交換部 18を繋ぐ配管の途中に配置されたポンプ 30によって、紫外線酸化部 31の紫外線処理槽に溜まった回収水は、イオン交換部 18に向けて圧送される。

[0127] 紫外線発生器 23により発生させた紫外線を第 1および第 2の酸ィ匕チタン系光触媒層 32a、 32bに向けて照射することにより、有機系の非イオン性硫黄ィ匕合物は、紫外線照射された酸化チタン触媒の作用により、回収水中に存在する水ゃ溶存酸素に基づき酸化分解され、その結果、この硫黄化合物は、硫酸イオン又は亜硫酸イオンに変化する。このため、硫酸イオン又は亜硫酸イオンに変化した硫黄は、紫外線酸ィ匕部 31の回収水流れ下流に位置するイオン交換部 18により適切に除去可能になると推察される。

[0128] ここで、第 1の酸ィ匕チタン系光触媒層 32aの厚みは、第 2の酸化チタン系光触媒層 32bの厚みに比べて充分に薄くなつている。このため、紫外線発生器 23から照射された光が、第 1の酸化チタン系光触媒層 32aを透過可能になって、第 1および第 2の酸ィ匕チタン系光触媒層 32a、 32bと回収水との界面部分において酸ィ匕チタン触媒による硫黄化合物の酸化分解が適切に実行される。

[0129] なお光触媒層に紫外線を照射することにより、回収水中に存在する細菌の殺菌と Vヽぅ副次的な効果も得られる。

[0130] 以上に述べた実施の形態 4による紫外線酸化処理に基づく硫黄吸収方法は、充分に使用可能な硫黄化合物除去性能を持つものと期待され、このような硫黄吸収法を、実施の形態 1、 2で述べた硫黄吸収剤と併用させても良い。

また、紫外線酸ィ匕処理に基づく吸収方法は実施の形態 3と同様に、ベンゾチアゾールの他に、各種の有機系の硫黄化合物やその他の有機化合物を酸化させると!、う効果を有する。

[0131] 上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなぐその構造及び Z又は機能の詳細を実質的に変更できる。

産業上の利用可能性

[0132] 本発明に係る燃料電池システムによれば、水素生成装置による水素含有ガス生成に使用する水回収装置の回収水に含有される、非イオン性硫黄化合物を適切に除去可能であり、例えば、家庭用の発電システムとして有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 原料ガスと水蒸気とから水素含有ガスを生成する水素生成装置と、

前記水素含有ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、

前記発電に基づいて発生した水を回収する水回収装置と、

前記水回収装置により回収した水に含まれるイオン性不純物を除去するイオン交換体を含む第 1の水浄化装置と、

前記水回収装置により回収した水に含まれる非イオン性硫黄ィ匕合物をィ匕学吸着により除去する第 2の水浄化装置と、

前記水回収装置より取り出され、前記第 1の水浄化装置および前記第 2の水浄ィ匕装置を通過する水を前記水素生成装置に導く水供給路と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。

[2] 前記水回収装置により回収した水は、前記第 2の水浄化装置に通水された後、前記第 1の水浄ィ匕装置に導かれる請求項 1記載の燃料電池システム。

[3] 前記水回収装置により回収した水は、前記第 1の水浄化装置に通水された後、前記第 2の水浄ィ匕装置に導かれる請求項 1記載の燃料電池システム。

[4] 前記第 2の水浄化装置は、 Agを含有する請求項 1記載の燃料電池システム。

[5] 前記第 2の水浄化装置は、 Cuを含有する請求項 1記載の燃料電池システム。

[6] 前記第 2の水浄化装置は、 Ruを含有する請求項 1記載の燃料電池システム。

[7] 前記第 2の水浄化装置は、活性炭を備え、 Ag、 Cuおよび Ruの中から選ばれる少なくとも一種の金属が前記活性炭に担持されている請求項 1記載の燃料電池システム。

[8] 前記第 2の水浄化装置は、シリカ、アルミナおよびチタ-ァのうちの少なくとも一つ力選ばれる酸ィ匕物を備え、 Ag、 Cuおよび Ruの中力も選ばれる少なくとも一種の金属が前記酸ィ匕物に担持されている請求項 1記載の燃料電池システム。

[9] 原料ガスと水蒸気とから改質触媒を用いて水素含有ガスを生成する水素生成ステップと、

前記水素含有ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する発電ステップと、

前記発電に基づいて発生した水を回収する水回収ステップと、前記水回収ステップにより回収された水に含まれるイオン性不純物を除去する第 1 の水浄化ステップと、

前記水回収ステップにより回収された水に含まれる非イオン性硫黄ィ匕合物をィ匕学吸着により除去する第 2の水浄化ステップと、

前記第 1の水浄化ステップおよび前記第 2の水浄化ステップを経た水で前記水素生成ステップに利用される水蒸気が生成される水蒸気生成ステップと、を備えることを特徴とする燃料電池システムの運転方法。