Direct methanol fuel cell system
专利汇可以提供Direct methanol fuel cell system专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a direct methanol fuel cell system with little environmental load, which does not discharge carbon dioxide that is a product of reaction. SOLUTION: The direct methanol fuel cell system has a construction, in which liquid fuel is supplied to a negative electrode 12 of a single cell 1, and oxidizer gas is supplied to a positive electrode 13, and a power-generation unit which consists of the above single cell or a cell stack, in which two or more of the above electric cells 1 are stacked. To this direct methanol fuel cell system, a carbon-dioxide maintenance vessel 5, which has a carbon-dioxide maintaining substance that holds carbon dioxide separated from a reaction product produced by electrochemical reaction of the above negative electrode 12, is added. COPYRIGHT: (C)2003,JPO，下面是Direct methanol fuel cell system专利的具体信息内容。
さらに設けられていることを特徴とする直接メタノール形燃料電池システム。 【請求項３】 請求項１または２記載の直接メタノール形燃料電池システムにおいて、二酸化炭素保持体は、アミン系吸収剤またはアルカリ系吸収剤であることを特徴とする直接メタノール形燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は直接メタノール形燃料電池システムに関するもので、さらに詳しく言えば、
液体燃料としてのメタノール水溶液と酸化剤ガスとを直接供給して発電を行うことができる直接メタノール形燃料電池から、その反応生成物である二酸化炭素を放出しないようにした、環境負荷の少ないシステムの構成に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、地球温暖化問題への対策がクローズアップされ、その一環として燃料電池の開発が活発に行われている。 【０００３】燃料電池は、電解質の両側に負極と正極とを設け、負極に水素やメタンなどの還元剤を供給し、正極に空気中の酸素などの酸化剤を供給し、電解質を介した電気化学反応によって発電を行うものであるから、その発電効率が高いだけでなく、還元剤に水素を用いた場合には、前記電気化学反応による反応生成物は水蒸気だけであるから、ゼロエミッションの発電機として移動体用電源、分散形電源として、市場への導入が検討されている。 【０００４】しかしながら、これまで開発が進められてきた固体高分子形燃料電池、固体電解質形燃料電池、りん酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池では、経済性を加味した実用的な還元剤としてメタノール、メタン等の有機物が検討されてきた。 このような還元剤を用いた場合、その電池反応過程、改質過程、一酸化炭素の除去過程において二酸化炭素が生成し、これがそのまま外部に排出されてしまうため、二酸化炭素の排出量の抑制策として、発電効率の向上による単位エネルギー当りの二酸化炭素の排出量を低減することが検討されてきた。 【０００５】これに対して、直接メタノール形燃料電池は、還元剤としてのメタノール水溶液を、改質せずに負極に供給すれば発電することができるため、従来の固体高分子形燃料電池で必要であった、膜の水分管理が不要にできること、還元剤の改質過程が不要にできること、
といった特徴によって注目されるようになってきた。 【０００６】ところが、この直接メタノール形燃料電池においても、還元剤としてのメタノール水溶液と酸化剤ガスとの電気化学反応によって二酸化炭素が生成するため、二酸化炭素の排出量削減の必要性については他の燃料電池と同様であった。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】すなわち、水素以外の有機物を燃料とし、これらの有機物を完全燃焼させることによって発電を行う燃料電池システムは、その反応プロセスにおいて二酸化炭素の生成を皆無にすることは事実上不可能であり、その課題は、いかに生成した二酸化炭素を外部に排出しないようにするかであった。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するためになされたもので、直接メタノール形燃料電池の反応生成物に含まれる二酸化炭素を外部に排出しないようにし、ゼロエミションの発電機を構成することを目的とし、その請求項１記載の発明は、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質を介して負極と正極とを対設した単電池セルの、負極に液体燃料を供給し、正極に酸化剤ガスを供給する構成が設けられ、かつ前記単電池セルまたはこの単電池セルが複数個積層されたセルスタックからなる発電ユニットを備えた直接メタノール形燃料電池システムにおいて、前記負極の電気化学反応によって生成した反応生成物から分離した二酸化炭素を保持する二酸化炭素保持体を有した二酸化炭素保持槽を備えたことを特徴とするものであり、これにより、二酸化炭素を二酸化炭素保持体で保持することができるので、反応生成物に含まれる二酸化炭素を外部に排出しないようにすることができる。 【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の直接メタノール形燃料電池システムは、メタノール水溶液の濃度より高濃度のメタノール水溶液を貯蔵する高濃度メタノールタンクが、さらに設けられていることを特徴とするものであり、これにより、燃料タンクには単電池セルまたはセルスタックの電気化学反応に適した濃度のメタノール水溶液を貯蔵し、高濃度メタノールタンクから高濃度のメタノール水溶液を適宜供給することができるから、システムの体積エネルギー効率を改善することができる。 【００１０】また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の直接メタノール形燃料電池システムにおいて、二酸化炭素保持体は、アミン系吸収剤またはアルカリ系吸収剤であることを特徴とするものであり、これにより、多量の二酸化炭素を効率よく捕捉することができる。 。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明を、その実施の形態に基づいて説明する。 【００１２】図１は、本発明の実施の形態に係る直接メタノール形燃料電池システムの構成図を示しており、その特徴は、プロトン導電性固体高分子膜からなる電解質１１を介して負極１２と正極１３とを対設して単電池セル１を構成し、前記負極１２に液体燃料としてのメタノール水溶液を供給するようにし、前記正極１３に酸化剤ガスとしての空気を供給するようにし、単電池セル１の電気化学反応に適した濃度のメタノール水溶液を燃料タンク２に貯蔵し、前記単電池セル１の負極１２における電気化学反応で生成した二酸化炭素と反応後のメタノール水溶液を気液分離槽３で二酸化炭素とメタノール水溶液に分離し、前記単電池セル１の正極１３における電気化学反応で生成した水と反応後の空気を気液分離槽４で水と空気に分離し、二酸化炭素は二酸化炭素保持槽５に導入し、メタノール水溶液と水は燃料タンク２に還流させ、空気は大気中に放出するようにしたことである。 【００１３】直接メタノール形燃料電池においては、負極１２の電気化学反応で生成する二酸化炭素は、それが反応後のメタノール水溶液中に気体の状態で混入するため、上記した構成にすることにより、１００％の濃度の二酸化炭素を、容易に二酸化炭素保持槽５に導入することができる。 そして、前記二酸化炭素保持槽５に、二酸化炭素保持体としての、モノエタノールアミン等のアミン系吸収剤やカセイソーダ、リチウムジルコネート等のアルカリ系吸収剤を配しておけば、多量の二酸化炭素を効率よく捕捉することができる。 【００１４】また、本発明の実施の形態では、図１に示したように、メタノール水溶液の濃度より高濃度のメタノール水溶液を貯蔵する高濃度メタノールタンク６を、
さらに設けておき、気液分離槽３で分離されたメタノール水溶液と気液分離槽４で分離された水を燃料タンク２
に還流させたことによって、燃料タンク２に貯蔵されるメタノール水溶液の濃度が低下した時に、高濃度メタノールタンク６から高濃度のメタノール水溶液を適宜燃料タンク２に供給し、燃料タンク２に貯蔵されるメタノール水溶液の濃度が単電池セルの電気化学反応に適した濃度になるようにすると、システムの体積エネルギー効率の改善に寄与することができる。 なお、前記燃料タンク２に貯蔵されるメタノール水溶液の濃度は１〜２０％に維持されるようにし、高濃度メタノールタンク６に貯蔵されるメタノール水溶液の濃度は２０〜６０％にし、負極１２に供給する時の濃度は約３％にするのがよい。 【００１５】上記した実施の形態の説明は、発電ユニットが単電池セル１のものについて行ったが、この単電池セル１が複数個積層されたセルスタックであっても同様である。 【００１６】なお、上記した本発明の実施の形態において、二酸化炭素保持槽５は単電池セル１と一体にしてもよいが、これに対して脱着できる機構を設ければ、ユーザーは二酸化炭素保持槽５を単電池セル１にワンタッチで脱着することができ、使用時には、二酸化炭素保持槽５を取り付け、使用後は使用済みの二酸化炭素保持槽５
を新しいものに交換するといったことができ、メーカーは使用済みの二酸化炭素保持槽５を回収し、リサイクルすれば二酸化炭素の排出規制に寄与したり、資源の有効利用に寄与することもできる。 なお、この二酸化炭素保持槽５は、単電池セル１に対して脱着できる機構に代えて気液分離槽３に対して脱着できる機構にしてもよい。 【００１７】 【発明の効果】本発明の直接メタノール形燃料電池システムによれば、システムからは外部に空気のみが放出されるようにできるから、メタノール水溶液を燃料としたゼロエミッションシステムの構成が可能である。 【００１８】また、本発明によれば、上記した如く、高濃度メタノールタンクを、さらに設けておくことにより、システムの体積エネルギー効率の改善に寄与することができる。 【００１９】さらに、本発明によれば、上記した如く、
二酸化炭素保持槽を単電池セルに対して脱着できる機構を設けることにより、ユーザーとメーカーの双方にとって有効なシステムの構成に寄与することができる。 【００２０】以上の結果から、本発明は、移動体用電源、分散形電源に直接メタノール形燃料電池を適用するのに有効であるとともに、資源の有効利用と二酸化炭素の排出規制においても有効である。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態に係る直接メタノール形燃料電池システムの構成図である。 【符号の説明】 １ 単電池セル２ 燃料タンク３，４ 気液分離槽５ 二酸化炭素保持槽６ 高濃度メタノールタンク
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8 燃料供給装置
