JP2006120598A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
液体燃料を使用する燃料電池システムにおいて、同起電部材中に金属イオンが蓄積して、電池特性を長期間安定させることが困難であった。
【解決手段】
無機・有機複合イオン交換材料体を燃料電池ユニット内やカートリッジ部材内に配置させることで、ユニット内に混入する金属イオンを捕集して起電部材に蓄積して電池性能が低下することを未然に防止する。
【選択図】 図1
Description
リン酸ジルコニウム粉末10gと陽イオン交換能力を有するNafion溶液(20%含有、エタノール、プロパノール溶媒に分散)約50ccをビーカー内に入れ、スターラーで1h混合後、発電ユニット内で使用している配管をスラリー内に浸浸させて配管内部にイオン交換部材を塗布した。(実施例1)塗布後RT〜100℃の間で乾燥して、所定の厚さ(約30μm)になるように塗布・乾燥を繰り返した。一般に配管等に使用される高分子材料(シリコーン、PEEK、PFA材等)は合成時に触媒等の添加剤を使用するため、メタノール等の燃料電池の燃料として使用されるような有機溶媒にさらされると、添加剤等に含まれていた無機系の金属イオンが溶出して、これらが発電ユニット内の起電部材に蓄積して発電特性が維持できなくなる。
リン酸ジルコニウム粉末10gと陽イオン交換能力を有するNafion溶液(20%含有、エタノール、プロパノール溶媒に分散)約25ccをビーカー内に入れ、スターラーで1h混合後型に流し込んで、室温〜70℃の範囲で乾燥して厚さ10〜250μmの薄片を作製した。(実施例7)その後、同薄片を破砕・分級を行って、粒径400〜600μmの粒子(図3)約8gを燃料カートリッジ(約150cc、100%メタノール)内のメタノール液と共に入れて、燃料カートリッジとして使用した。なお、図3に示すように無機・有機複合イオン交換材は、内部が無機イオン交換部材5、外部を有機部材6で構成されている。燃料カートリッジ内のメタノールはポリエチレンの袋内に上記粉末と共に保管されている。
2 燃料タンク
3 高濃度燃料カートリッジ
4 フィルター
5 空気ポンプ
6 カートリッジ
7 アノード循環ライン
8 カソード排出ライン
9 配管
10 無機・有機複合イオン交換材被覆層
11 中空
12 無機系イオン交換材料体
13 有機部材(Nafion、金属アルコキシド)
Claims (7)
- 電解質としてのプロトン導電性固体高分子膜、このプロトン導電性固体高分子膜を介して対向配置する負極及び正極を有する起電部と、液体燃料から金属イオンを除去するイオン捕集材と、このイオン捕集材に前記液体燃料を接触させながら前記起電部に前記液体燃料を供給する燃料供給ラインと、前記起電部に酸素を供給する酸素供給ラインとを具備する燃料電池システムであって、前記イオン捕集材が、イオン交換能を有する材料で構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
- 前記燃料供給ラインは管路であり、その管路の内側に前記イオン捕集材がコーティングされていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記イオン捕集材は、リン酸ジルコニウム及び酸化アンチモンから選ばれる材料を主体とするイオン交換材料と、このイオン交換材料を分散させる酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタニウムから選ばれる材料を主体とするマトリックス材から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記イオン捕集材は、粒径分布が10〜1000μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記イオン捕集材は、球状粒子であって、比表面積が50〜500m2/gであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記イオン捕集材は、リン酸ジルコニウム及び酸化アンチモンから選ばれる材料を主体とするイオン交換材料と、吸水性を有する有機材料を主体とするマトリックス材とを具備することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記イオン捕集材は、交換容量が2〜6m−eq/gであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
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