JP2007012319A

JP2007012319A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2007012319A
Application number: JP2005188755A
Authority: JP
Inventors: Seijiro Suda; 精二郎須田; Shuho Ri; 洲鵬李
Original assignee: Materials & Energy Res Inst To; Materials and Energy Research Institute Tokyo MERIT Ltd
Current assignee: Materials & Energy Res Inst To; Materials and Energy Research Institute Tokyo MERIT Ltd
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2007-01-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact fuel cell system capable of obtaining high operation efficiency. <P>SOLUTION: A sodium borohydride fuel cell in which an alkaline aqueous solution of a metal hydrogen complex compound such as a sodium borohydride is supplied to a negative electrode chamber is connected in series to an alkali type fuel cell in which hydrogen gas is supplied to the negative electrode chamber, and hydrogen gas produced in the negative electrode chamber of the borohydride fuel cell is directly supplied to the negative electrode chamber of the alkali type fuel cell through a gas-liquid separation membrane installed between the negative electrode chamber of the borohydride fuel cell and the negative electrode chamber of the alkali-type fuel cell. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばテトラヒドロホウ酸塩などの金属水素錯化合物のアルカリ水溶液からなる燃料液が供給される燃料電池を用いたシステムに関する。 The present invention relates to a system using a fuel cell to which a fuel liquid comprising an alkaline aqueous solution of a metal hydrogen complex compound such as tetrahydroborate is supplied.

燃料電池は、負極及び正極に夫々燃料及び酸化剤を連続的に供給しそのときに起こる化学反応により得られるエネルギーを電気的エネルギーに変換する装置であり、例えば水素ガスを燃料として用いる燃料電池（例えば、アルカリ型燃料電池）は従来から良く知られている。また、最近において水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）などの水素化ホウ素錯化合物の液体燃料を用いた燃料電池（ボロハイドライド燃料電池）が検討されており、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。このボロンハイドライド燃料電池では、例えば水素化ホウ素ナトリウムはアルカリ溶液中において安定しており、ＢＨ4⁻をＢＯ2⁻に変換するときの電気化学的電位がより卑になることから理論電圧が高く、また水素発生器が不要であるなどの利点がある。 A fuel cell is a device that continuously supplies fuel and an oxidant to a negative electrode and a positive electrode, respectively, and converts energy obtained by a chemical reaction occurring at that time into electrical energy. For example, a fuel cell using hydrogen gas as a fuel ( For example, an alkaline fuel cell) has been well known. Recently, a fuel cell (borohydride fuel cell) using a liquid fuel of a borohydride complex compound such as sodium borohydride (NaBH4) has been studied. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe it. Yes. This boron hydride fuel cell, for example, sodium borohydride is stable in the alkaline solution, BH4 ^- the BO2 ^- theoretical voltage from the electrochemical potential is baser when converting to high, Hydrogen There is an advantage that a generator is unnecessary.

これらの燃料電池は、燃料電池を運転するのに必要なエネルギーをできるだけ小さく抑えながら大きな電気エネルギーを取り出し、高い運転効率を図ることが必要である。しかしながら水素ガスを燃料とするアルカリ型燃料電池にあっては、水素ガスを得るために例えばメタノールを改質するためのエネルギーが必要であると共に当該水素ガスを加湿するためのエネルギーが必要である。またボロハイドライド燃料電池にあっては、負極にて生成した水素ガスを処理するためのエネルギーが必要である。このように燃料電池を運転するためのエネルギーが小さいとは言い難いことから、運転効率の向上が困難になっており、燃料電池の普及を阻む要因の一つになっている。 These fuel cells need to take out a large amount of electric energy while keeping the energy necessary for operating the fuel cell as small as possible, and to achieve high operation efficiency. However, in an alkaline fuel cell using hydrogen gas as fuel, energy for reforming, for example, methanol is required to obtain hydrogen gas, and energy for humidifying the hydrogen gas is required. In the borohydride fuel cell, energy for treating the hydrogen gas generated at the negative electrode is required. Thus, since it is difficult to say that the energy for operating the fuel cell is small, it is difficult to improve the operation efficiency, which is one of the factors that hinder the spread of fuel cells.

このようなことから本発明者らは、ボロハイドライド燃料電池と水素型燃料電池とを組み合わせ、ボロハイドライド燃料電池の負極にて生成された水素ガスを水素型燃料電池の負極の燃料として利用することで、運転効率の向上を図っている（特許文献３参照）。この燃料電池システムは、ボロハイドライド燃料電池の負極室側から排出される使用済みの燃料液から気液分離部によって水素ガスを取り出し、続いて水素ガスに混入しているＮａ^＋等のアルカリ金属イオン（ミスト）をミスト除去手段で除去して、この水素ガスを加湿器で加湿した後、水素型燃料電池の負極室側に供給している。なお、ミスト除去手段によって水素ガスに混入しているミストを除去する理由は、ミストが混入した水素ガスを水素型燃料電池の負極室側に供給した場合、アルカリ金属の結晶が水素型燃料電池の負極及び電解質膜中に析出して負極及び電解質膜が劣化してしまうということから、これを防ぐためである。また水素ガスを加湿する理由は、水素型燃料電池の電解質膜の乾燥（膜抵抗の増大）による出力密度の低下を防ぐためである。 For these reasons, the present inventors combine a borohydride fuel cell and a hydrogen fuel cell, and use the hydrogen gas generated at the negative electrode of the borohydride fuel cell as fuel for the negative electrode of the hydrogen fuel cell. Thus, the driving efficiency is improved (see Patent Document 3). In this fuel cell system, hydrogen gas is extracted from the spent fuel liquid discharged from the negative electrode chamber side of the borohydride fuel cell by a gas-liquid separator, and then alkali metal ions such as Na ⁺ mixed in the hydrogen gas. (Mist) is removed by a mist removing means, and this hydrogen gas is humidified by a humidifier and then supplied to the negative electrode chamber side of the hydrogen fuel cell. The reason why the mist mixed in the hydrogen gas is removed by the mist removing means is that when the hydrogen gas mixed in the mist is supplied to the negative electrode chamber side of the hydrogen fuel cell, the alkali metal crystals are formed in the hydrogen fuel cell. This is to prevent this from being precipitated in the negative electrode and the electrolyte membrane and deteriorating the negative electrode and the electrolyte membrane. The reason for humidifying the hydrogen gas is to prevent a decrease in output density due to drying (increasing membrane resistance) of the electrolyte membrane of the hydrogen fuel cell.

このため上記燃料電池システムでは、気液分離部、ミスト除去手段及び加湿器が必要であり、これらは二つの燃料電池の外部に配置されるため、燃料電池システムのコンパクト化が阻まれている。また上記燃料電池システムでは、水素ガスを加湿するための加湿エネルギーが必要である。 For this reason, the fuel cell system requires a gas-liquid separator, a mist removing means, and a humidifier, and these are arranged outside the two fuel cells, which prevents the fuel cell system from being made compact. The fuel cell system requires humidification energy for humidifying the hydrogen gas.

特表２０００−５０２８４２：図１Special table 2000-502842: FIG. 特開２００２−５０３２５：図２Japanese Patent Laid-Open No. 2002-50325: FIG. 特開２００４−３４９０２９：図１Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-349029: FIG.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高い運転効率が得られ、且つ、コンパクトな燃料電池システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a compact fuel cell system in which high operating efficiency is obtained.

本発明の燃料電池システムは、電解質層により、負極を備えた負極室と正極を備えた正極室とに区画され、金属水素錯化合物のアルカリ水溶液からなる燃料液が負極室に供給されると共に酸素ガスが正極室に供給される第１の燃料電池と、
陰イオンを透過させる電解質層により負極を備えた負極室と正極を備えた正極室とに区画され、水素ガスが燃料として負極室に供給されると共に水分を含む酸素ガスが負極室に供給される第２の燃料電池と、
前記第１の燃料電池の負極室と前記第２の燃料電池の負極室とを区画し、気体は通過するが、液体は通過しない気液分離層と、
前記第１の燃料電池の負極室にて生成された水素ガスが前記気液分離層を介して前記第２の燃料電池の負極室に供給されることを特徴とする。 The fuel cell system of the present invention is divided into a negative electrode chamber having a negative electrode and a positive electrode chamber having a positive electrode by an electrolyte layer, and a fuel liquid composed of an alkaline aqueous solution of a metal hydride complex is supplied to the negative electrode chamber and oxygen. A first fuel cell in which gas is supplied to the positive electrode chamber;
The negative electrode chamber provided with the negative electrode and the positive electrode chamber provided with the positive electrode are partitioned by the electrolyte layer that transmits anions, and hydrogen gas is supplied to the negative electrode chamber as fuel and oxygen gas containing moisture is supplied to the negative electrode chamber. A second fuel cell;
A gas-liquid separation layer that divides a negative electrode chamber of the first fuel cell and a negative electrode chamber of the second fuel cell and allows gas to pass but not liquid;
Hydrogen gas generated in the negative electrode chamber of the first fuel cell is supplied to the negative electrode chamber of the second fuel cell via the gas-liquid separation layer.

本発明の具体的な構造としては、前記第１の燃料電池及び第２の燃料電池は、互に対向する一方のプレート及び他方のプレートからなる一対のプレートの間に設けられ、
前記気液分離層は、前記一方のプレートの面を第１の領域と第２の領域とに分割するように設けられ、
前記第１の領域を対向するように第１の燃料電池の負極が設けられると共に、この負極における他方のプレート側には第１の燃料電池の電解質層を介して正極が設けられ、
前記第２の領域と対向するように第２の燃料電池の負極が設けられると共に、この負極における他方のプレート側には第２の燃料電池の電解質層を介して正極が設けられ、
第１の燃料電池の酸素ガスの通流空間及び第２の燃料電池の酸素ガスの通流空間は、他方のプレート側において共通化された構造を挙げることができる。 As a specific structure of the present invention, the first fuel cell and the second fuel cell are provided between a pair of plates including one plate and the other plate facing each other,
The gas-liquid separation layer is provided so as to divide the surface of the one plate into a first region and a second region,
A negative electrode of the first fuel cell is provided so as to face the first region, and a positive electrode is provided on the other plate side of the negative electrode via an electrolyte layer of the first fuel cell,
A negative electrode of the second fuel cell is provided so as to face the second region, and a positive electrode is provided on the other plate side of the negative electrode via an electrolyte layer of the second fuel cell,
The oxygen gas flow space of the first fuel cell and the oxygen gas flow space of the second fuel cell can have a common structure on the other plate side.

また、上述した燃料電池においては、他方のプレートに対向するように正極が設けられ、この正極のうち、第１の領域に対向する部位が第１の燃料電池の正極として機能し、第２の領域に対向する部位が第２の燃料電池の正極として機能する構成にある。 Further, in the fuel cell described above, a positive electrode is provided so as to face the other plate, and a portion of the positive electrode facing the first region functions as the positive electrode of the first fuel cell, and the second The part facing the region is configured to function as the positive electrode of the second fuel cell.

さらに上述の燃料電池システムにおいて、金属水素錯化合物のアルカリ水溶液を貯槽する燃料貯槽部と、前記第２の燃料電池の負極室から排出されるアルカリ水溶液と前記第２の燃料電池の正極室から排出されるアルカリ水溶液とを貯溜する貯溜部と、前記燃料貯槽部からの金属水素錯化合物のアルカリ水溶液と前記貯溜部からのアルカリ水溶液とを混合して前記第１の燃料電池の負極室に供給するための混合部と、前記燃料貯槽部からの金属水素錯化合物のアルカリ水溶液と前記貯溜部からのアルカリ水溶液との混合比を調整するための調整部と、を備えた構成としてもよい。 Furthermore, in the above-described fuel cell system, a fuel storage tank for storing an alkaline aqueous solution of a metal hydride complex compound, an alkaline aqueous solution discharged from the negative electrode chamber of the second fuel cell, and a positive electrode chamber of the second fuel cell. A storage portion for storing the alkaline aqueous solution to be stored, an alkaline aqueous solution of a metal hydride complex compound from the fuel storage tank portion, and an alkaline aqueous solution from the storage portion are mixed and supplied to the negative electrode chamber of the first fuel cell. It is good also as a structure provided with the adjustment part for adjusting the mixing ratio for mixing and the mixing ratio of the alkaline aqueous solution of the metal hydrogen complex compound from the said fuel storage tank part, and the alkaline aqueous solution from the said storage part.

また本発明の他の燃料電池システムは、電解質層により、負極を備えた負極室と正極を備えた正極室とに区画され、金属水素錯化合物のアルカリ水溶液からなる燃料液が負極室に供給されると共に酸素ガスが正極室に供給される第１の燃料電池と、
陰イオンを透過させる電解質層により負極を備えた負極室と正極を備えた正極室とに区画され、水素ガスが燃料として負極室に供給されると共に水分を含む酸素ガスが正極室に供給される第２の燃料電池と、
前記第２の燃料電池の負極は、第１の燃料電池の負極室の燃料液に対して空間を介して上方側に位置し、前記空間は第２の燃料電池の負極室を形成し、第１の燃料電池の負極室から発生した水素ガスが第２の燃料電池の負極室に供給されることを特徴とする。 In another fuel cell system of the present invention, an electrolyte layer is partitioned into a negative electrode chamber having a negative electrode and a positive electrode chamber having a positive electrode, and a fuel liquid comprising an alkaline aqueous solution of a metal hydride complex compound is supplied to the negative electrode chamber. And a first fuel cell in which oxygen gas is supplied to the positive electrode chamber;
The negative electrode chamber provided with the negative electrode and the positive electrode chamber provided with the positive electrode are partitioned by the electrolyte layer that transmits anions, and hydrogen gas is supplied to the negative electrode chamber as fuel and oxygen gas containing moisture is supplied to the positive electrode chamber. A second fuel cell;
The negative electrode of the second fuel cell is located above the fuel liquid in the negative electrode chamber of the first fuel cell via a space, and the space forms a negative electrode chamber of the second fuel cell, Hydrogen gas generated from the negative electrode chamber of one fuel cell is supplied to the negative electrode chamber of the second fuel cell.

なお、第１の燃料電池の燃料として用いられる金属水素錯化合物としては例えば水素化ホウ素錯化合物が挙げられる。さらに本発明において「酸素ガスが正極室に供給される」とは、空気を正極室に供給する場合も含む。 In addition, as a metal hydrogen complex compound used as a fuel of a 1st fuel cell, a borohydride complex compound is mentioned, for example. Furthermore, “oxygen gas is supplied to the positive electrode chamber” in the present invention includes a case where air is supplied to the positive electrode chamber.

本発明によれば、第１の燃料電池（ボロハイドライド燃料電池）の負極室にて生成された水素ガスを、第２の燃料電池（アルカリ型燃料電池）にて利用しているので運転効率が高い。 According to the present invention, since the hydrogen gas generated in the negative electrode chamber of the first fuel cell (borohydride fuel cell) is used in the second fuel cell (alkaline fuel cell), the operation efficiency is improved. high.

また第２の燃料電池において、正極室側からＯＨ⁻が移動して負極室にて水分（Ｈ2Ｏ）が生成され、燃料である水素ガスは必然的に加湿されるため、第１の燃料電池から第２の燃料電池に送られる水素ガスについては加湿する必要がない。さらに気液分離層を通過してきた水素ガスにはＮａ^＋等のアルカリ金属イオンが混入しているが、当該アルカリ金属イオンは前記Ｈ2Ｏと反応して水酸化アルカリとなって排出されるため、アルカリ金属イオンが負極及び電解質層に付着するといったこともないのでアルカリ金属イオンを除去する必要がない。このため加湿器及びミスト除去手段が不要となることから第１の燃料電池と第２の燃料電池との直接接続構造、即ち第１の燃料電池の負極室と第２の燃料電池の負極室とを気液分離層を介して一体化させる構造を取ることができるので、燃料電池システムのコンパクト化を図ることができる。 Further, in the second fuel cell, OH ⁻ moves from the positive electrode chamber side, moisture (H 2 O) is generated in the negative electrode chamber, and hydrogen gas as fuel is inevitably humidified. It is not necessary to humidify the hydrogen gas sent to the second fuel cell. Furthermore, alkali metal ions such as Na ⁺ are mixed in the hydrogen gas that has passed through the gas-liquid separation layer. However, since the alkali metal ions react with the H 2 O and are discharged as alkali hydroxide, Since metal ions do not adhere to the negative electrode and the electrolyte layer, it is not necessary to remove alkali metal ions. For this reason, since the humidifier and the mist removing means are not required, a direct connection structure between the first fuel cell and the second fuel cell, that is, the negative electrode chamber of the first fuel cell and the negative electrode chamber of the second fuel cell. Can be integrated through the gas-liquid separation layer, so that the fuel cell system can be made compact.

さらに加湿エネルギーが不要なことから燃料電池システムを運転するのに必要なエネルギーが小さくなるのでエネルギー効率も向上する。 In addition, since no humidification energy is required, the energy required to operate the fuel cell system is reduced, so that energy efficiency is improved.

（本発明の第１の実施の形態）
図１は本発明の実施の形態に係る燃料電池システム１の基本構成を示す図であり、この燃料電池システム１は、金属水素錯化合物例えば水素化ホウ素錯化合物である水酸化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）のアルカリ水溶液例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を燃料とするボロハイドライド燃料電池と、水素（Ｈ2）ガスを燃料とするアルカリ型燃料電池とを直列に接続して構成されている。ボロハイドライド燃料電池は第１の燃料電池２に相当し、アルカリ型燃料電池は第２の燃料電池３に相当する。 (First embodiment of the present invention)
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention. This fuel cell system 1 includes a metal hydride complex compound such as sodium borohydride (NaBH 4) which is a borohydride complex compound. A borohydride fuel cell using an aqueous alkali solution such as a sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution and an alkaline fuel cell using hydrogen (H2) gas as a fuel are connected in series. The borohydride fuel cell corresponds to the first fuel cell 2, and the alkaline fuel cell corresponds to the second fuel cell 3.

前記第１の燃料電池２及び前記第２の燃料電池３は、例えば絶縁材からなるケース体（図示していない）内に一体的に収納されている。 The first fuel cell 2 and the second fuel cell 3 are accommodated integrally in a case body (not shown) made of, for example, an insulating material.

先ず前記第１の燃料電池２の構成について説明すると、前記第１の燃料電池２は、負極２１と正極２２とを電解質層である電解質膜２３を介して対向配置し、負極２１における電解質膜２３とは反対側の領域に燃料流路２４を、また正極２２における電解質膜２３とは反対側の領域に酸化剤流路２５を夫々形成して構成される。前記負極２１及び燃料流路２４は負極室２０ａを構成し、正極２２及び酸化剤流路２５は正極室２０ｂを構成している。 First, the configuration of the first fuel cell 2 will be described. In the first fuel cell 2, the negative electrode 21 and the positive electrode 22 are arranged to face each other via an electrolyte membrane 23 that is an electrolyte layer, and the electrolyte membrane 23 in the negative electrode 21. A fuel flow path 24 is formed in a region opposite to the positive electrode 22, and an oxidant flow path 25 is formed in a region of the positive electrode 22 opposite to the electrolyte membrane 23. The negative electrode 21 and the fuel flow path 24 constitute a negative electrode chamber 20a, and the positive electrode 22 and the oxidant flow path 25 constitute a positive electrode chamber 20b.

続いて前記第２の燃料電池３の構成について説明すると、前記第２の燃料電池３は、負極３１と正極３２とを陰イオンを透過させる電解質層である電解質膜３３を介して対向配置し、負極３１における電解質膜３３とは反対側の領域に燃料流路３４を、また正極３２における電解質膜３３とは反対側の領域に酸化剤流路３５を夫々形成して構成される。前記負極３１及び燃料流路３４は負極室３０ａを構成し、酸化剤極３２及び酸化剤流路３５は正極室３０ｂを構成している。 Next, the configuration of the second fuel cell 3 will be described. In the second fuel cell 3, the negative electrode 31 and the positive electrode 32 are disposed to face each other through an electrolyte membrane 33 that is an electrolyte layer that transmits anions. A fuel channel 34 is formed in a region of the negative electrode 31 opposite to the electrolyte membrane 33, and an oxidant channel 35 is formed in a region of the positive electrode 32 opposite to the electrolyte membrane 33. The negative electrode 31 and the fuel flow path 34 constitute a negative electrode chamber 30a, and the oxidant electrode 32 and the oxidant flow path 35 constitute a positive electrode chamber 30b.

そして前記第１の燃料電池２の負極室２０ａと前記第２の燃料電池３の負極室３０ａとの間には気体は通過するが、液体は通過しない気液分離層である気液分離膜４が介設されていて、この気液分離膜４により負極室２０ａ、負極室３０ａが仕切られている。即ち、後述するように第１の燃料電池２の負極室２０ａで生成された水素ガスが前記気液分離膜４を通って第２の燃料電池３の負極室３０ａに供給されるようになっている。前記気液分離層４としては、例えば微孔性ポリテトラフルオロエチレン膜など多孔質フッ素系樹脂膜が好ましく、また多孔質フッ素系樹脂膜と他の気体透過性材料例えば織布、不織布、フェルトなどとの積層複合体、さらにこれらに撥水性処理を施して用いてもよい。なおフッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレンとエチレン、パーフルオロアルキルビニールエーテルなどとの共重合体を挙げることができる。 A gas-liquid separation membrane 4 that is a gas-liquid separation layer that allows gas to pass between the negative electrode chamber 20a of the first fuel cell 2 and the negative electrode chamber 30a of the second fuel cell 3 but does not pass liquid. The gas-liquid separation membrane 4 partitions the negative electrode chamber 20a and the negative electrode chamber 30a. That is, as described later, the hydrogen gas generated in the negative electrode chamber 20a of the first fuel cell 2 is supplied to the negative electrode chamber 30a of the second fuel cell 3 through the gas-liquid separation membrane 4. Yes. The gas-liquid separation layer 4 is preferably a porous fluororesin membrane such as a microporous polytetrafluoroethylene membrane, and the porous fluororesin membrane and other gas permeable materials such as woven fabric, non-woven fabric, felt, etc. These may be used after being subjected to a water-repellent treatment. Examples of the fluorine-based resin include a copolymer of tetrafluoroethylene, ethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, and the like.

前記燃料流路２４には燃料供給路４１及び燃料排出路４２が接続されている。前記燃料供給路４１には上流側から燃料貯槽部５、バルブＶ１、ポンプＰ１、混合部５１、バルブＶ２がこの順に接続されている。また前記混合部５１には戻り水供給管５２を介して後述するように前記第２の燃料電池の負極室３０ａ及び正極室３０ｂから排出されるアルカリ水溶液を貯溜するための貯溜部５３が接続されている。なお、正極室３０ｂから排出されるアルカリ水溶液には余剰燃料である酸素ガスも含まれているため、前記貯留部５３には当該貯留部５３内の気相部に溜まる酸素ガスを排気するための排気口が形成されている。前記戻り水供給管５２には、ポンプＰ２及びバルブＶ３が介設されている。なお、実施の形態においては、このアルカリ水溶液を戻り水と呼んで説明することにする。前記混合部５１は、燃料貯槽部５からの燃料と貯溜部５３からの戻り水とが十分混合されるように例えばコイル状の流路が形成され、両液が当該流路の出口側に達したときに十分混合される構成になっている。そして前記混合部５１で濃度が調整された燃料液である金属水素錯化合物のアルカリ水溶液が燃料流路２４を通って燃料排出路４２から排出されるようになっている。 A fuel supply passage 41 and a fuel discharge passage 42 are connected to the fuel passage 24. A fuel storage tank 5, a valve V1, a pump P1, a mixing unit 51, and a valve V2 are connected to the fuel supply path 41 in this order from the upstream side. The mixing unit 51 is connected via a return water supply pipe 52 to a storage unit 53 for storing an alkaline aqueous solution discharged from the negative electrode chamber 30a and the positive electrode chamber 30b of the second fuel cell, as will be described later. ing. Since the alkaline aqueous solution discharged from the positive electrode chamber 30b also contains oxygen gas as surplus fuel, the reservoir 53 is used to exhaust oxygen gas accumulated in the gas phase in the reservoir 53. An exhaust port is formed. The return water supply pipe 52 is provided with a pump P2 and a valve V3. In the embodiment, the alkaline aqueous solution will be referred to as return water. The mixing unit 51 is formed with, for example, a coiled channel so that the fuel from the fuel storage unit 5 and the return water from the storage unit 53 are sufficiently mixed, and both liquids reach the outlet side of the channel. When it is done, it is configured to be mixed well. An alkaline aqueous solution of a metal hydride complex, which is a fuel liquid whose concentration is adjusted by the mixing unit 51, is discharged from the fuel discharge path 42 through the fuel flow path 24.

ここで金属水素錯化合物のアルカリ水溶液とは、具体的には金属水素錯化合物である例えば水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）をアルカリ水溶液である水酸化ナトリウム水溶液に例えば５〜２０重量％溶解させ、水酸化ナトリウムの濃度が例えば５〜２０重量％に調整された水溶液である。また金属水素錯化合物は水素化ホウ素ナトリウムに限られず、水素化ホウ素カリウム（ＫＢＨ4）、または水素化ホウ素リチウム（ＬｉＢＨ4）などを用いてもよい。またアルカリ水溶液は水酸化ナトリウムに限られず、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物を用いてもよい。 Here, the alkali aqueous solution of the metal hydride complex is specifically a metal hydride complex compound such as sodium borohydride (NaBH4) dissolved in an aqueous sodium hydroxide solution that is an alkaline solution, for example, 5 to 20% by weight. An aqueous solution in which the concentration of sodium oxide is adjusted to, for example, 5 to 20% by weight. The metal hydride complex is not limited to sodium borohydride, and potassium borohydride (KBH4) or lithium borohydride (LiBH4) may be used. The alkaline aqueous solution is not limited to sodium hydroxide, and an alkali metal hydroxide such as potassium hydroxide may be used.

前記酸化剤流路２５には酸化剤供給路４４及び酸化剤排出路４５が接続され、酸化剤供給源６からバルブＶ４、ポンプＰ３及び酸化剤供給路４４を介して酸化剤流路２５に酸化剤、例えば酸素ガスが供給されるようになっている。前記酸化剤排出路４５の基端側は第２の燃料電池３に接続されており、この酸化剤排出路４５は、第２の燃料電池３から見ると酸化剤供給路に相当するため、この「４５」で示される酸化剤排出／供給路を便宜上、接続路と呼ぶことにする。なお、ここでいう酸素ガスは、例えば高純度の酸素ガスのみならず、空気も含む意味である。 An oxidant supply path 44 and an oxidant discharge path 45 are connected to the oxidant flow path 25, and the oxidant flow path 25 is oxidized from the oxidant supply source 6 to the oxidant flow path 25 through the valve V 4, the pump P 3 and the oxidant supply path 44. An agent such as oxygen gas is supplied. The base end side of the oxidant discharge path 45 is connected to the second fuel cell 3, and the oxidant discharge path 45 corresponds to an oxidant supply path when viewed from the second fuel cell 3. The oxidant discharge / supply path indicated by “45” will be referred to as a connection path for convenience. The oxygen gas here means not only high-purity oxygen gas but also air, for example.

前記燃料流路３４には燃料排出路５０が接続され、後述するように負極３１において水酸化物イオン（ＯＨ⁻）と水素ガス（Ｈ2）との反応により生成された水（Ｈ2Ｏ）、具体的には後述するようにアルカリ水溶液が燃料流路３４を通って燃料排出路５０から排出されるようになっている。また前記排出路５０は貯溜部５３に接続されている。 A fuel discharge path 50 is connected to the fuel flow path 34. As will be described later, water (H 2 O) generated by the reaction of hydroxide ions (OH ⁻ ) and hydrogen gas (H 2) in the negative electrode 31, specifically, As will be described later, the aqueous alkaline solution is discharged from the fuel discharge path 50 through the fuel flow path 34. The discharge path 50 is connected to a reservoir 53.

前記酸化剤流路３５には上述した接続路４５及び酸化剤排出路５４が接続され、後述するように第１の燃料電池２の正極室２０ｂから排出されたアルカリイオンを同伴した水分を含む酸素ガスが前記接続路４５を介して酸化剤流路３５に供給されるようになっている。また前記排出路５４は貯溜部５３に接続されている。 The oxidant flow path 35 is connected to the connection path 45 and the oxidant discharge path 54 described above, and oxygen containing water accompanied by alkali ions discharged from the positive electrode chamber 20b of the first fuel cell 2 as will be described later. A gas is supplied to the oxidant flow path 35 via the connection path 45. The discharge path 54 is connected to the reservoir 53.

前記第１の燃料電池２における電解質膜２３としては陽イオン交換膜などからなる高分子電解質膜を用いることができ、また前記第２の燃料電池３において電解質膜３３としては陰イオン交換膜などからなる高分子電解質膜を用いることができる。この陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜としては例えば商品面「ナフィオン」（デュポン株式会社製）を用いることができる。また第２の燃料電池３において、陰イオン交換膜などの電解質膜の代わりに負極３１と正極３３との間を水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液などの電解質液を満たした構成であってもよい。 As the electrolyte membrane 23 in the first fuel cell 2, a polymer electrolyte membrane made of a cation exchange membrane or the like can be used. In the second fuel cell 3, the electrolyte membrane 33 can be made of an anion exchange membrane or the like. A polymer electrolyte membrane can be used. As the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, for example, a product surface “Nafion” (manufactured by DuPont) can be used. Further, in the second fuel cell 3, an electrolyte solution such as potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution was filled between the negative electrode 31 and the positive electrode 33 instead of the electrolyte membrane such as an anion exchange membrane. It may be a configuration.

また、負極２１、３１及び正極２２、３２としては、白金を分散した炭素または鉄、ニッケル、クロム、銅、白金、パラジウムなどの金属あるいはそれら金属の合金が用いられ、発電効率や耐久性がよく、低コストという点でニッケルまたはニッケル・クロム合金の多孔体例えば粒状焼結体や発泡材を基材とし、その表面に白金、パラジウムなどの貴金属からなる触媒をメッキして触媒層を形成したものなどが用いられる。この実施の形態では例えば両面に触媒層が形成された負極が用いられる。 Moreover, as the negative electrodes 21 and 31 and the positive electrodes 22 and 32, carbon in which platinum is dispersed or a metal such as iron, nickel, chromium, copper, platinum, palladium, or an alloy of these metals is used, and power generation efficiency and durability are good. In terms of low cost, a nickel or nickel-chromium alloy porous body such as a granular sintered body or foamed material is used as a base material, and a catalyst layer is formed by plating a catalyst made of a noble metal such as platinum or palladium on the surface. Etc. are used. In this embodiment, for example, a negative electrode having a catalyst layer formed on both sides is used.

さらに負極２１としては、上記の電極材料を用いてもよいが、特に好ましいのは水素吸蔵合金又はその水素化物である。この水素吸蔵合金又はその水素化物は、水素を可逆的に吸収、放出し得るものであれば特に制限はなく、例えばＭｇ2Ｎｉ合金、Ｍｇ2ＮｉとＭｇとの共晶合金のようなＭｇ2Ｎｉ系合金のＡ2Ｂ型合金、ＺｒＮｉ2系合金、ＴｉＮｉ2系合金などのラベス相系ＡＢ2型合金、ＴｉＦｅ系合金のようなＡＢ型合金、ＬａＮｉ5系合金のようなＡＢ5型合金、ＴｉＶ2系合金のようなＢＣＣ型合金の中から任意に選ぶことができる。 Further, the electrode material described above may be used as the negative electrode 21, but a hydrogen storage alloy or a hydride thereof is particularly preferable. This hydrogen storage alloy or its hydride is not particularly limited as long as it can reversibly absorb and release hydrogen. For example, Mg2Ni alloy, Mg2Ni alloy such as Mg2Ni and Mg eutectic alloy, A2B type Alloys, ZrNi2 alloys, Labes phase AB2 alloys such as TiNi2 alloys, AB alloys such as TiFe alloys, AB5 alloys such as LaNi5 alloys, BCC alloys such as TiV2 alloys You can choose arbitrarily.

この中で好ましいのは、ＬａＮｉ4.7ＡＬ0.3合金、ＭｍＮｉ0.45Ｍｎ0.4Ａｌ0.3Ｃｏ0.75合金（但しＭｍはミッシュメタル）、ＭｍＮｉ3.75Ｃｏ0.75Ｍｎ0.20Ａｌ0.30合金（但しＭｍはミッシュメタル）、Ｔｉ0.5Ｚｒ0.5Ｍｎ0.8Ｃｒ0.8Ｎｉ0.4、Ｔｉ0.5Ｚｒ0.5Ｖ0.5Ｎｉ、Ｔｉ0.5Ｚｒ0.5Ｖ0.75Ｎｉ1.25、Ｔｉ0.5Ｚｒ0.5Ｖ0.5Ｎｉ1.5、Ｔｉ0.1Ｚｒ0.9Ｖ0.2Ｍｎ0.6Ｃｏ0.1Ｎｉ1.1、ＭｍＮｉ3.87Ｃｏ0.78Ｍｎ0.10Ａｌ0.38（但しＭｍはミッシュメタル）などである。 Among these, LaNi4.7AL0.3 alloy, MmNi0.45Mn0.4Al0.3Co0.75 alloy (where Mm is Misch metal), MmNi3.75Co0.75Mn0.20Al0.30 alloy (where Mm is Misch metal), Ti0.5Zr0.5Mn0.8Cr0.8Ni0.4, Ti0.5Zr0.5V0.5Ni, Ti0.5Zr0.5V0.75Ni1.25, Ti0.5Zr0.5V0.5Ni1.5, Ti0.1Zr0.9V0.2Mn0.6Co0. 1Ni1.1, MmNi3.87Co0.78Mn0.10Al0.38 (where Mm is Misch metal).

またこの燃料電池システム１は、後述する作用説明中で述べるように第１の燃料電池２の燃料流路２４に供給される金属水素錯化合物のアルカリ水溶液の濃度調整を行うためのプログラムを備えた制御部５５を有している。 The fuel cell system 1 also includes a program for adjusting the concentration of an alkaline aqueous solution of a metal hydride complex compound supplied to the fuel flow path 24 of the first fuel cell 2 as described in the description of the operation described later. A control unit 55 is included.

次に上述の実施の形態の作用について図１及び図２を参照しながら説明する。前記酸化剤供給源６から酸化剤である例えば酸素ガスをポンプＰ３によって第１の燃料電池２の酸化剤流路２５に供給する。 Next, the operation of the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. For example, oxygen gas which is an oxidant is supplied from the oxidant supply source 6 to the oxidant flow path 25 of the first fuel cell 2 by the pump P3.

一方燃料貯槽部５から混合部５１に、水酸化ナトリウム水溶液に水素化ホウ素ナトリウムを溶解させて既述のように調整した燃料液を所定の量供給すると共に、貯溜部５３から混合部５１に戻り水を所定の量供給する。運転の立ち上げ時においては、貯溜部５３内に例えば純水あるいはアルカリ濃度を調整したアルカリ水溶液を溜めておいてもよい。そして混合部５１内を通流することで上記２つの溶液が混合され、当該水酸化ナトリウム水溶液に溶解している水素化ホウ素ナトリウムの濃度を設定濃度となるように燃料液を調整する。具体例を挙げると、燃料貯槽部５からの水素化ホウ素ナトリウムの濃度が１０〜２０重量％の燃料液と、貯溜部５３からの戻り水とを混合して水素化ホウ素ナトリウムの濃度が５〜１５重量％の燃料液を得、この燃料液を第１の燃料電池２の燃料流路２４に供給する。この燃料は燃料流路２４を通流し、多孔質体である負極２１内に浸透していき、このとき下記の（１）式で示される８電子反応が主として起こり、また下記の（２）式で示される４電子反応も起っていると考えられる。 On the other hand, a predetermined amount of a fuel solution prepared by dissolving sodium borohydride in an aqueous sodium hydroxide solution is supplied from the fuel storage unit 5 to the mixing unit 51 and returned from the storage unit 53 to the mixing unit 51. A predetermined amount of water is supplied. At the start of operation, for example, pure water or an alkaline aqueous solution with an adjusted alkali concentration may be stored in the reservoir 53. Then, the two solutions are mixed by flowing through the mixing section 51, and the fuel liquid is adjusted so that the concentration of sodium borohydride dissolved in the sodium hydroxide aqueous solution becomes the set concentration. As a specific example, a fuel solution having a sodium borohydride concentration of 10 to 20% by weight from the fuel storage unit 5 and a return water from the storage unit 53 are mixed to have a sodium borohydride concentration of 5 to 5. A 15 wt% fuel liquid is obtained, and this fuel liquid is supplied to the fuel flow path 24 of the first fuel cell 2. This fuel flows through the fuel flow path 24 and permeates into the negative electrode 21 which is a porous body. At this time, an eight-electron reaction represented by the following formula (1) mainly occurs, and the following formula (2) It is thought that the four-electron reaction indicated by

ＮａＢＨ4＋８ＮａＯＨ→ＮａＢＯ2＋６Ｈ2Ｏ＋８Ｎａ^＋＋８ｅ⁻……（１）
ＮａＢＨ4＋４ＮａＯＨ→ＮａＢＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋２Ｈ2＋４Ｎａ^＋＋４ｅ⁻……（２）
このようにして負極２１から電子が、負極２１、正極２２間に接続された図示しない負荷に取り出されると共に、燃料中のナトリウムイオン（Ｎａ^＋）が陽イオン交換膜からなる電解質膜２３を通って正極２２側に移動する。その際ナトリウムイオンは３〜５個の水（Ｈ2Ｏ）分子を同伴する。前記正極２２においては下記の（３）式に示すようにナトリウムイオンと水と酸化剤流路２５に供給された酸素とが反応することで水酸化ナトリウムが生成される。 NaBH4 + 8NaOH → NaBO2 + 6H2O + 8Na ⁺ + 8e ⁻ (1)
NaBH 4 +4 NaOH → NaBO 2 + 2H 2 O + 2H 2 + 4Na ⁺ + 4e ⁻ (2)
In this way, electrons are taken out from the negative electrode 21 to a load (not shown) connected between the negative electrode 21 and the positive electrode 22, and sodium ions (Na ⁺ ) in the fuel pass through the electrolyte membrane 23 made of a cation exchange membrane. Move to the positive electrode 22 side. The sodium ions are then accompanied by 3-5 water (H2O) molecules. In the positive electrode 22, sodium hydroxide is generated by the reaction of sodium ions, water, and oxygen supplied to the oxidant channel 25 as shown in the following formula (3).

２Ｏ2＋４Ｈ2Ｏ＋８Ｎａ^＋＋８ｅ⁻→８ＮａＯＨ……（３）
このように酸化剤流路２５内で生成された水酸化ナトリウム水溶液と、反応には使われなかった余剰燃料（Ｏ2）とは、即ちナトリウムイオンを同伴した水分を含む酸素ガスは、接続路４５を介して第２燃料電池３の酸化剤流路３５に供給される。 2O 2 + 4H 2 O + 8Na ⁺ + 8e ⁻ → 8 NaOH (3)
Thus, the sodium hydroxide aqueous solution generated in the oxidant flow path 25 and the surplus fuel (O 2) not used in the reaction, that is, oxygen gas containing water accompanied by sodium ions, are connected to the connection path 45. To the oxidant flow path 35 of the second fuel cell 3.

また既述の（２）式に示すように上記燃料液と負極２１との電極反応により生成した水素ガスは気液分離膜４を通って第２の燃料電池３の負極室３０ａに移動し、下記の（４）式に示すように水素ガスと第２の燃料電池３の正極３２から移動してきた水酸化物イオン（ＯＨ⁻）とが反応することで水（Ｈ2Ｏ）と電子（ｅ⁻）が生成される。 Further, as shown in the aforementioned equation (2), the hydrogen gas generated by the electrode reaction between the fuel liquid and the negative electrode 21 moves through the gas-liquid separation membrane 4 to the negative electrode chamber 30a of the second fuel cell 3, As shown in the following formula (4), hydrogen (H 2 O) and electrons (e ⁻ ) react with hydrogen ions and hydroxide ions (OH ⁻ ) that have moved from the positive electrode 32 of the second fuel cell 3. Is generated.

２Ｈ2＋４ＯＨ⁻→４Ｈ2Ｏ＋４ｅ⁻……（４）
この電子は外部に接続された図示しない負荷を通って正極３２に受け渡される。また燃料流路３４内で生成された水は気液分離膜４を通過してきた水素ガスに混入しているＮａ^＋等のアルカリ金属イオンと反応し貯溜部５３に送られる。 2H2 + 4OH ⁻ → 4H2O + 4e ⁻ (4)
The electrons are transferred to the positive electrode 32 through a load (not shown) connected to the outside. The water generated in the fuel flow path 34 reacts with alkali metal ions such as Na ⁺ mixed in the hydrogen gas that has passed through the gas-liquid separation membrane 4 and is sent to the reservoir 53.

なお、前記燃料流路２４内で生成された生成物（ＮａＢＯ2、Ｈ2Ｏ）及び反応には使われなかった余剰燃料（ＮａＢＨ4、ＮａＯＨ）は燃料排出路４２から排出される。 The products (NaBO 2, H 2 O) generated in the fuel flow path 24 and surplus fuel (NaBH 4, NaOH) not used in the reaction are discharged from the fuel discharge path 42.

第２の燃料電池３の正極３２では、下記の（５）式に示すように、負極３１、正極３２間に接続された負荷を通ってきた電子と、酸化剤流路３５に供給されたナトリウムイオンを同伴した水分を含む酸素ガスとが反応することで水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が生成される。 In the positive electrode 32 of the second fuel cell 3, as shown in the following formula (5), the electrons passing through the load connected between the negative electrode 31 and the positive electrode 32 and the sodium supplied to the oxidant flow path 35. Hydroxide ions (OH ⁻ ) are generated by the reaction with oxygen gas containing water accompanied by ions.

Ｏ2＋２Ｈ2Ｏ＋４ｅ⁻→４ＯＨ⁻……（５）
この水酸化物イオンは上述したように陰イオン交換膜からなる電解質膜３３を通過して負極３１側に移動し、既述の（４）式の反応に寄与することになる。 O 2 + 2H 2 O + 4e ⁻ → 4OH ⁻ (5)
As described above, the hydroxide ions pass through the electrolyte membrane 33 made of an anion exchange membrane and move to the negative electrode 31 side, thereby contributing to the reaction of the above-described equation (4).

したがって、燃料電池３の全体の反応としては、下記の（６）式に示すように、水素が酸素と反応して、水が生成する反応が生じる。 Therefore, as a whole reaction of the fuel cell 3, as shown in the following equation (6), hydrogen reacts with oxygen to generate water.

Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ……（６）
また前記酸化剤流路３５で反応に使われなかったナトリウムイオンを同伴する水分（アルカリ水溶液）は余剰燃料である酸素ガスと共に酸化剤排出路５１を介して貯溜部５３に送られる。 H2 + (1/2) O2 → H2O (6)
Further, moisture (alkaline aqueous solution) accompanied by sodium ions not used for the reaction in the oxidant flow path 35 is sent to the storage section 53 through the oxidant discharge path 51 together with oxygen gas as surplus fuel.

上述の実施の形態によれば、第１の燃料電池（ボロハイドライド燃料電池）２の負極室２０ａにて生成された水素ガスを、第２の燃料電池（アルカリ型燃料電池）３にて利用しているので運転効率が高い。 According to the above-described embodiment, the hydrogen gas generated in the negative electrode chamber 20a of the first fuel cell (borohydride fuel cell) 2 is used in the second fuel cell (alkaline fuel cell) 3. Therefore, driving efficiency is high.

また第２の燃料電池３において、正極室３０ｂ側からＯＨ⁻が移動して負極室３０ａにてＨ2Ｏが生成されるため、第１の燃料電池２から第２の燃料電池３に送られる水素ガスについては前記Ｈ2Ｏによって必然的に加湿されることから、別途加湿する必要がない。さらに気液分離膜４を通過してきた水素ガスにはＮａ^＋等のアルカリ金属イオンが混入しているが、当該アルカリ金属イオンは、負極室３０ａにて生成された前記Ｈ2Ｏと反応して水酸化アルカリとなるため、アルカリ金属イオンが負極３１及び電解質膜３３に付着析出して、これらを劣化させるおそれがなく、従ってアルカリ金属イオンを除去する必要がない。このため加湿器及びミスト除去手段が不要となり、この結果第１の燃料電池２と第２の燃料電池３との直接接続構造、即ち第１の燃料電池２の負極室２０ａと第２の燃料電池３の負極室３０ａとを気液分離膜４を介して一体化させる構造を取ることができるので、燃料電池システムのコンパクト化を図ることができる。 In the second fuel cell 3, OH ⁻ moves from the positive electrode chamber 30 b side and H 2 O is generated in the negative electrode chamber 30 a, so that the hydrogen gas sent from the first fuel cell 2 to the second fuel cell 3 Since it is inevitably humidified by the H2O, there is no need for additional humidification. Further, alkali metal ions such as Na ⁺ are mixed in the hydrogen gas that has passed through the gas-liquid separation membrane 4, and the alkali metal ions react with the H 2 O produced in the negative electrode chamber 30a to be hydroxylated. Since it becomes an alkali, there is no possibility that alkali metal ions adhere to and deposit on the negative electrode 31 and the electrolyte membrane 33 and deteriorate them, and therefore it is not necessary to remove the alkali metal ions. This eliminates the need for a humidifier and mist removing means, and as a result, a direct connection structure between the first fuel cell 2 and the second fuel cell 3, that is, the negative electrode chamber 20a of the first fuel cell 2 and the second fuel cell. Since the structure of integrating the three negative electrode chambers 30a through the gas-liquid separation membrane 4 can be taken, the fuel cell system can be made compact.

また上述の実施の形態によれば、第２の燃料電池３の負極室３０ａ及び正極室３０ｂから排出されるアルカリ水溶液例えば水酸化ナトリウム水溶液をいわばフィードバックして、その戻り水と燃料貯槽部５に蓄えられている水素化ホウ素ナトリウムのアルカリ水溶液（燃料液）とを混合して燃料の濃度を調整して第１の燃料電池２の燃料流路２４に供給するようにしているので、燃料電池から排出されるアルカリ水溶液を再利用することができる。このためアルカリ水溶液の使用量を抑えることができるので、低コスト化に寄与する。なお、ここでいう燃料の濃度とは、水素化ホウ素ナトリウムの濃度及びアルカリ濃度を指すが、例えばアルカリ濃度は概ねある許容範囲に入っているものとして、水素化ホウ素ナトリウムの濃度の調整のみを目的とする場合も本発明の範囲に含まれる。
（本発明の第２の実施の形態）
続いて図１の構成をより具現化した例について図３から図５を参照しながら説明する。図３は前記第１の燃料電池２と前記第２の燃料電池３とを、互いに対向する一対のプレートの間に設け、一つの燃料電池スタックとして構成した例を示している。以下の説明において、図１に相当する部分については便宜上同じ符号を付しておく。図３中６Ａ及び６Ｂは、例えば導電性材料からなるセパレータである。前記セパレータ６Ａの一方の面には、前記気液分離膜４によって第１の領域８ａと第２の領域８ｂとに分割されており、図４に示すように第１の領域８ａには、屈曲路をなす溝６０が形成され、この溝６０は金属水素錯化合物のアルカリ水溶液が通流するための流路であると共に、第２の領域８ｂには網目状の路をなす溝６１が形成され、この溝６１は水素ガス及びアルカリ水溶液が通流するための流路である。前記流路（溝）６０は先の実施の形態において燃料流路２４に相当し、前記流路（溝）６１は先の実施の形態において燃料流路３４に相当する。 Further, according to the above-described embodiment, the alkaline aqueous solution discharged from the negative electrode chamber 30 a and the positive electrode chamber 30 b of the second fuel cell 3, for example, sodium hydroxide aqueous solution is fed back to the return water and the fuel storage tank 5. Since the stored aqueous solution of sodium borohydride (fuel solution) is mixed to adjust the concentration of the fuel to be supplied to the fuel flow path 24 of the first fuel cell 2, the fuel cell The discharged alkaline aqueous solution can be reused. For this reason, since the usage-amount of alkaline aqueous solution can be restrained, it contributes to cost reduction. The concentration of fuel here refers to the concentration of sodium borohydride and the concentration of alkali. For example, assuming that the alkali concentration is generally within a certain allowable range, the purpose is only to adjust the concentration of sodium borohydride. This case is also included in the scope of the present invention.
(Second embodiment of the present invention)
Next, an example in which the configuration of FIG. 1 is further embodied will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows an example in which the first fuel cell 2 and the second fuel cell 3 are provided as a single fuel cell stack by providing them between a pair of plates facing each other. In the following description, portions corresponding to those in FIG. In FIG. 3, 6A and 6B are separators made of, for example, a conductive material. One surface of the separator 6A is divided into a first region 8a and a second region 8b by the gas-liquid separation film 4, and as shown in FIG. A groove 60 forming a path is formed. The groove 60 is a flow path for the alkali aqueous solution of the metal hydride complex to flow therethrough, and a groove 61 forming a network path is formed in the second region 8b. The groove 61 is a flow path for allowing hydrogen gas and an aqueous alkali solution to flow therethrough. The flow path (groove) 60 corresponds to the fuel flow path 24 in the previous embodiment, and the flow path (groove) 61 corresponds to the fuel flow path 34 in the previous embodiment.

また図４に示すように前記セパレータ６Ａにおける流路６０の左下端には供給口６０ａが形成されており、前記流路６０の右上端には排出口６０ｂが形成されている。従って前記流路６０の左下端の供給口６０ａに供給された金属水素錯化合物のアルカリ水溶液は当該流路６０を流れて排出口６０ｂから排出される。さらに前記セパレータ６Ａにおける流路６１の右下端には排出口６１ａが形成されており、先の実施の形態で述べたように気液分離膜４を透過した水素ガスが当該流路６1内に拡散されると共に第２の燃料電池３の負極３１の電極反応により生成した水（アルカリ水溶液）が当該流路６１を流れて排出口６１ｂから排出される。 As shown in FIG. 4, a supply port 60 a is formed at the lower left end of the flow channel 60 in the separator 6 </ b> A, and a discharge port 60 b is formed at the upper right end of the flow channel 60. Accordingly, the alkaline aqueous solution of the metal hydride complex supplied to the supply port 60a at the lower left end of the flow channel 60 flows through the flow channel 60 and is discharged from the discharge port 60b. Further, a discharge port 61a is formed at the lower right end of the flow path 61 in the separator 6A, and hydrogen gas that has permeated the gas-liquid separation membrane 4 diffuses into the flow path 61 as described in the previous embodiment. At the same time, water (alkaline aqueous solution) generated by the electrode reaction of the negative electrode 31 of the second fuel cell 3 flows through the flow path 61 and is discharged from the discharge port 61b.

前記セパレータ６Ｂの一方の面には、屈曲路をなす溝６２が形成されており、この溝６２は酸素ガスが通流するための流路である。前記流路（溝）６２はセパレータ６Ａに形成された第１の領域８ａと第２の領域８ｂとの投影領域に形成されており、第１の燃料電池２の正極２２に酸素ガスを供給するための流路と第２の燃料電池の正極３２に酸素ガスを供給するための流路とが共通化されている。また図３に示すように前記セパレータ６Ｂにおける流路６２の左上端には供給口６２ａが形成されており、前記流路６２の右下端には排出口６２ｂが形成されている。従って前記流路６２の左上端の供給口６２ａに供給された酸素ガスは当該流路６２を流れ、そして先の実施の形態で述べたように第１の燃料電池２の正極２２の電極反応により生成した水（アルカリ水溶液）が当該流路６２の排出口６２ｂから排出される。なお、前記流路６２は先の実施の形態において酸化剤流路２５及び酸化剤流路３５に相当する。 A groove 62 forming a curved path is formed on one surface of the separator 6B, and the groove 62 is a flow path through which oxygen gas flows. The flow path (groove) 62 is formed in a projection region of the first region 8a and the second region 8b formed in the separator 6A, and supplies oxygen gas to the positive electrode 22 of the first fuel cell 2. And a flow path for supplying oxygen gas to the positive electrode 32 of the second fuel cell. As shown in FIG. 3, a supply port 62a is formed at the upper left end of the flow path 62 in the separator 6B, and a discharge port 62b is formed at the lower right end of the flow path 62. Therefore, the oxygen gas supplied to the supply port 62a at the upper left end of the flow path 62 flows through the flow path 62, and, as described in the previous embodiment, the electrode reaction of the positive electrode 22 of the first fuel cell 2 is performed. The generated water (alkaline aqueous solution) is discharged from the discharge port 62 b of the flow path 62. The flow path 62 corresponds to the oxidant flow path 25 and the oxidant flow path 35 in the previous embodiment.

図３中７Ａ及び７Ｂは、ガスケットであり、当該ガスケット７Ａ及び７Ｂの面には、第１の領域８ａと対向する部分に窓７１ａ及び７２ａが夫々形成されていると共に第２の領域８ｂと対向する部分に窓７１ｂ及び７２ｂが夫々形成されている。前記ガスケット７Ａの窓部７１ａには第１の燃料電池２の負極２１が密に嵌合されており、前記ガスケット７Ａの窓部７１ｂには第２の燃料電池３の負極３１が密に嵌合されている。また前記ガスケット７Ｂの窓部７２ａには第１の燃料電池２の正極２２が密に嵌合されており、前記ガスケット７Ｂの窓部７２ｂには第２の燃料電池３の正極３２が密に嵌合されている。さらに前記負極２１と前記正極２２との間には電解質膜２３が配置されると共に前記負極３１と前記正極３２との間には電解質膜３３が配置されている。こうして前記セパレータ６Ａに形成された第１の領域８ａと対向する部分には負極２１、電解質膜２３、正極２２がこの順に積層されると共に前記セパレータ６Ａに形成された第２の領域８ｂと対向する部分には負極３１、電解質膜３３、正極３２がこの順に積層され、これらは例えば接着剤などで互いに固定されている。なお、図３においてバルブＶ１〜Ｖ４は便宜上省略してある。 In FIG. 3, 7A and 7B are gaskets. On the surfaces of the gaskets 7A and 7B, windows 71a and 72a are formed in portions facing the first region 8a, respectively, and opposed to the second region 8b. Windows 71b and 72b are respectively formed on the portions to be formed. The negative electrode 21 of the first fuel cell 2 is closely fitted to the window portion 71a of the gasket 7A, and the negative electrode 31 of the second fuel cell 3 is closely fitted to the window portion 71b of the gasket 7A. Has been. The positive electrode 22 of the first fuel cell 2 is closely fitted in the window portion 72a of the gasket 7B, and the positive electrode 32 of the second fuel cell 3 is closely fitted in the window portion 72b of the gasket 7B. Are combined. Further, an electrolyte membrane 23 is disposed between the negative electrode 21 and the positive electrode 22, and an electrolyte membrane 33 is disposed between the negative electrode 31 and the positive electrode 32. In this way, the negative electrode 21, the electrolyte membrane 23, and the positive electrode 22 are laminated in this order on the portion facing the first region 8a formed on the separator 6A, and facing the second region 8b formed on the separator 6A. In the portion, a negative electrode 31, an electrolyte membrane 33, and a positive electrode 32 are laminated in this order, and these are fixed to each other with, for example, an adhesive. In FIG. 3, the valves V1 to V4 are omitted for convenience.

この燃料電池スタックでは、図５に示すように金属水素錯化合物のアルカリ水溶液が燃料供給路４１から供給口６０ａを介して流路６０に供給されると共に酸素ガスが酸化剤供給路４４から供給口６２ａを介して流路６２に供給されると、既述の（２）式に示すように第１の燃料電池２の負極２１の電極反応により水素ガスが発生し、当該水素ガスは気液分離膜４を透過して流路６１内に拡散され、第２の燃料電池３の正極３２から移動してきた水酸化物イオン（ＯＨ⁻）と反応することで既述の（４）式に示すように水（アルカリ水溶液）が生成される。この水は流路６１を通流して流路６１の排出口６１ａから排出される。また酸素ガスが流路６２を通流するに当たって、第１の領域８ａの投影領域を通流したときには第１の燃料電池２の負極２１から移動してきたナトリウムイオン（Ｎａ^＋）と反応することで既述の（３）式に示すように水酸化ナトリウム水溶液が生成し、第２の領域８ｂの投影領域を通流したときには既述の（５）式に示すように第２の燃料電池３の正極３２の電極反応により水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が生成し、この水酸化物イオンは電解質膜３３を通過して負極３１側に移動する。そして水酸化ナトリウム水溶液は流路６２を通流して流路６２の排出口６２ａから排出される。このようにプレートを第１の領域８ａ及び第２の領域８ｂに分割して各領域を第１の燃料電池２の負極室及び第２の燃料電池３の負極室に割り当て、また正極室を共通化することにより、薄型の燃料電池システムを構成することができる。 In this fuel cell stack, as shown in FIG. 5, an alkaline aqueous solution of a metal hydride complex is supplied from the fuel supply path 41 to the flow path 60 via the supply port 60a, and oxygen gas is supplied from the oxidant supply path 44 to the supply port. When supplied to the flow path 62 via 62a, hydrogen gas is generated by the electrode reaction of the negative electrode 21 of the first fuel cell 2 as shown in the above-described equation (2), and the hydrogen gas is separated into gas and liquid. By passing through the membrane 4 and diffusing into the flow path 61 and reacting with hydroxide ions (OH ⁻ ) moving from the positive electrode 32 of the second fuel cell 3, as shown in the above-mentioned equation (4) Water (alkaline aqueous solution) is generated. This water flows through the channel 61 and is discharged from the outlet 61 a of the channel 61. Further, when oxygen gas flows through the flow path 62, it reacts with sodium ions (Na ⁺ ) that have moved from the negative electrode 21 of the first fuel cell 2 when flowing through the projection region of the first region 8a. When the aqueous sodium hydroxide solution is generated as shown in the above-described equation (3) and flows through the projection region of the second region 8b, the second fuel cell 3 is shown in the above-described equation (5). A hydroxide ion (OH ⁻ ) is generated by the electrode reaction of the positive electrode 32, and the hydroxide ion passes through the electrolyte membrane 33 and moves to the negative electrode 31 side. The aqueous sodium hydroxide solution flows through the flow path 62 and is discharged from the discharge port 62a of the flow path 62. In this way, the plate is divided into the first region 8a and the second region 8b, and each region is assigned to the negative electrode chamber of the first fuel cell 2 and the negative electrode chamber of the second fuel cell 3, and the positive electrode chamber is shared. Therefore, a thin fuel cell system can be configured.

また図６に示すように、図３に示した燃料電池スタックを複数枚例えば５枚配列し、ポンプＰ１によって金属水素錯化合物のアルカリ水溶液を燃料供給路４１を介してセパレータ６Ａの一方の面に形成された流路６０の各々に分配供給すると共にポンプＰ３によって酸素ガスを酸化剤供給路４４を介してセパレータ６Ｂの一方の面に形成された流路６２の各々に分配供給する構成であってもよい。なお、図６においてバルブＶ１〜Ｖ３は便宜上省略してある。このような構成にすれば、スタックの数を調整することで所望の電力量を負荷に供給することができる。
（本発明の第３の実施の形態）
本発明の他の実施の形態について、図７を用いて説明する。図７は本発明の他の実施の形態に係る燃料電池システムの基本構成を示す図である。なお、以下の説明において図１と同じ構成にある部分については便宜上同じ符号を付してある。図７中７０は例えば絶縁材からなるケース体である。前記ケース体７０内の下方側には電解質膜２３が設置されており、当該電解質膜２３により負極２１を備えた負極室２０ａと正極２２を備えた正極室２０ｂとに区画され、ボロハイドライド燃料電池（第１の燃料電池２）として構成されていると共に前記ケース体７０の上方側には電解質膜３３が設置されており、当該電解質膜３３により負極３１を備えた負極室３０ａと正極３２を備えた正極室３０ｂとに区画され、アルカリ型燃料電池（第２の燃料電池３）として構成されている。 Also, as shown in FIG. 6, a plurality of, for example, five fuel cell stacks shown in FIG. It is configured to distribute and supply each of the formed flow paths 60 and distribute and supply oxygen gas to each of the flow paths 62 formed on one surface of the separator 6B via the oxidant supply path 44 by the pump P3. Also good. In FIG. 6, the valves V1 to V3 are omitted for convenience. With such a configuration, a desired amount of power can be supplied to the load by adjusting the number of stacks.
(Third embodiment of the present invention)
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing a basic configuration of a fuel cell system according to another embodiment of the present invention. In the following description, portions having the same configuration as in FIG. In FIG. 7, reference numeral 70 denotes a case body made of an insulating material, for example. An electrolyte membrane 23 is installed on the lower side of the case body 70, and is divided into a negative electrode chamber 20 a having a negative electrode 21 and a positive electrode chamber 20 b having a positive electrode 22 by the electrolyte membrane 23, and a borohydride fuel cell. The first fuel cell 2 is configured, and an electrolyte membrane 33 is installed above the case body 70, and the electrolyte membrane 33 includes a negative electrode chamber 30 a having a negative electrode 31 and a positive electrode 32. The positive electrode chamber 30b is partitioned into an alkaline fuel cell (second fuel cell 3).

先ず第１の燃料電池２の構成について説明すると、前記正極室２０ｂには板状の正極２２がその一面側を電解質膜２３に接触するように設けられると共に、前記正極２２と他面側のケース体７０との間には、酸化剤である酸素ガスの流路部７１をなす空間が形成されている。この流路部７１の一端側及び他端側には酸化剤供給路４４及び酸化剤排出路４５が夫々接続されており、前記酸化剤供給路４４には上流側から酸化剤供給源６、バルブＶ４及びポンプＰ３がこの順に設けられている。前記酸化剤排出路（接続路）４５の基端側は後述する流路部７２に接続されている。 First, the configuration of the first fuel cell 2 will be described. The positive electrode chamber 20b is provided with a plate-like positive electrode 22 so that one surface side thereof is in contact with the electrolyte membrane 23, and the positive electrode 22 and the case on the other surface side. A space is formed between the body 70 and the flow path portion 71 of oxygen gas that is an oxidant. An oxidant supply path 44 and an oxidant discharge path 45 are respectively connected to one end side and the other end side of the flow path portion 71, and the oxidant supply path 44 is connected to the oxidant supply path 44 from the upstream side. V4 and pump P3 are provided in this order. The proximal end side of the oxidant discharge path (connection path) 45 is connected to a flow path portion 72 described later.

前記負極室２０ａには板状の負極２１がその一面側を電解質膜２３に接触するように設けらている。また前記負極室２０ａには金属水素錯化合物のアルカリ水溶液からなる燃料液Ｄが満たされている。 A plate-like negative electrode 21 is provided in the negative electrode chamber 20 a so that one surface side thereof is in contact with the electrolyte membrane 23. The negative electrode chamber 20a is filled with a fuel liquid D made of an alkaline aqueous solution of a metal hydrogen complex compound.

続いて第２の燃料電池の構成について説明すると、前記正極室３０ｂには板状の正極３２がその一面側を電解質膜３３に接触するように設けられると共に、前記正極３２と他面側のケース体７０との間には、水分を含む酸素ガスの流路部７２をなす空間が形成されている。この流路部７２の一端側及び他端側には接続路４５及び酸化剤排出路５４が夫々接続されている。 Next, the configuration of the second fuel cell will be described. The positive electrode chamber 30b is provided with a plate-like positive electrode 32 so that one surface thereof is in contact with the electrolyte membrane 33, and the positive electrode 32 and the case on the other surface side. A space is formed between the body 70 and a flow path portion 72 of oxygen gas containing moisture. A connection path 45 and an oxidant discharge path 54 are connected to one end side and the other end side of the flow path portion 72, respectively.

前記負極室３０ａには板状の負極３１がその一面側を電解質膜３３に接触するように設けられると共に、前記負極３１と前記負極室２０ａに満たされている燃料液Ｄの液面との間には、水素ガスの供給部７３をなす空間が形成されている。 A plate-like negative electrode 31 is provided in the negative electrode chamber 30a so that one surface thereof is in contact with the electrolyte membrane 33, and between the negative electrode 31 and the liquid level of the fuel liquid D filled in the negative electrode chamber 20a. A space forming a hydrogen gas supply unit 73 is formed.

続いて上述の実施の形態の作用について述べる。前記酸化剤供給源６から酸化剤である例えば酸素ガスをポンプＰ３によって第１の燃料電池２の流路部７２に供給すると、第１の燃料電池２の負極室２０ａでは既述の（２）式に示すように燃料液Ｄと負極２１との電極反応により水素ガスが生成される。当該水素ガスは燃料液Ｄ中から第２の燃料電池３の供給部７３に向かって移動する。即ち燃料液Ｄの液面から水素ガスが放出され、第２の燃料電池２の供給部７３に水素ガスが供給されることになる。 Next, the operation of the above embodiment will be described. When, for example, oxygen gas, which is an oxidant, is supplied from the oxidant supply source 6 to the flow path portion 72 of the first fuel cell 2 by the pump P3, the negative electrode chamber 20a of the first fuel cell 2 has the above-described (2). As shown in the formula, hydrogen gas is generated by the electrode reaction between the fuel liquid D and the negative electrode 21. The hydrogen gas moves from the fuel liquid D toward the supply unit 73 of the second fuel cell 3. That is, hydrogen gas is released from the liquid surface of the fuel liquid D, and the hydrogen gas is supplied to the supply unit 73 of the second fuel cell 2.

そして燃料中のナトリウムイオンが電解質膜２３を通って正極２２側に移動し、既述の（３）式のように第１の燃料電池２の流路部７１では水酸化ナトリウム水溶液が生成する。前記流路部７１において水酸化ナトリウムと、反応には使われなかった余剰燃料（Ｏ2）とは、即ちナトリウムイオンを同伴した水分を含む酸素ガスは、接続路４５を介して第２の燃料電池の流路部７２に供給される。 Then, sodium ions in the fuel move to the positive electrode 22 side through the electrolyte membrane 23, and an aqueous sodium hydroxide solution is generated in the flow path portion 71 of the first fuel cell 2 as described in the above-described equation (3). Sodium hydroxide and surplus fuel (O 2) not used in the reaction in the flow path portion 71, that is, oxygen gas containing water accompanied by sodium ions, is supplied to the second fuel cell via the connection path 45. Is supplied to the flow path portion 72.

第２の燃料電池３の流路部７２にナトリウムイオンを同伴した水分を含む酸素ガスが供給されると、既述の（５）式に示すように第２の燃料電池３の正極３２の電極反応により水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が生成し、この水酸化物イオンは電解質膜３３を通過して負極３１側に移動する。 When oxygen gas containing water accompanied by sodium ions is supplied to the flow path portion 72 of the second fuel cell 3, the electrode of the positive electrode 32 of the second fuel cell 3 as shown in the above equation (5). Hydroxide ions (OH ⁻ ) are generated by the reaction, and the hydroxide ions pass through the electrolyte membrane 33 and move to the negative electrode 31 side.

そして第２の燃料電池３の供給部７３に供給された水素ガスと正極３２側から移動してきた水酸化物イオンとによって既述の（４）式に示すように水（アルカリ水溶液）が生成される。当該水は重力によって下方側の第１の燃料電池２の負極室２０ａに満たされている燃料液Ｄに落下することになる。 Then, water (alkaline aqueous solution) is generated by the hydrogen gas supplied to the supply unit 73 of the second fuel cell 3 and the hydroxide ions moving from the positive electrode 32 side as shown in the above-described equation (4). The The water falls into the fuel liquid D filled in the negative electrode chamber 20a of the first fuel cell 2 on the lower side by gravity.

このような構成にある燃料電池システムであっても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Even in the fuel cell system having such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

また図８に示すように、一方の第１の燃料電池２の流路部７１の一端側及び第２の燃料電池３の流路部７２の一端側に他方の第１の燃料電池２の流路部７１の一端側及び第２の燃料電池３の流路部７２の一端側を夫々並列に連結した構成であってもよい。このような構成の場合、一方の第１の燃料電池２の流路部７１に供給された酸素ガスは他方の第１の燃料電池の流路部７１にも供給されると共に、他方の第２の燃料電池３の流路部７２に供給された水分を含む酸素ガスは一方の第２の燃料電池３の流路部７２にも供給されることになる。このような構成にすれば、より多くの電気量を負荷に供給できる。 As shown in FIG. 8, the flow of the other first fuel cell 2 on one end side of the flow path portion 71 of one first fuel cell 2 and the one end side of the flow path portion 72 of the second fuel cell 3 are also shown. A configuration in which one end side of the path portion 71 and one end side of the flow path portion 72 of the second fuel cell 3 are connected in parallel may be employed. In such a configuration, the oxygen gas supplied to the flow path portion 71 of one of the first fuel cells 2 is also supplied to the flow path portion 71 of the other first fuel cell and the other second The oxygen gas containing moisture supplied to the flow path portion 72 of the fuel cell 3 is also supplied to the flow path portion 72 of one of the second fuel cells 3. With such a configuration, a larger amount of electricity can be supplied to the load.

本発明の実施の形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 上記の実施の形態の作用を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect | action of said embodiment. 本発明の燃料電池システムの適用例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the example of application of the fuel cell system of this invention. 上記燃料電池システムに用いられるセパレータを示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the separator used for the said fuel cell system. 上記の実施の形態の作用を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect | action of said embodiment. 本発明の燃料電池システムの適用例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the example of application of the fuel cell system of this invention. 本発明の実施の形態に係る他の燃料電池システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the other fuel cell system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る他の燃料電池システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the other fuel cell system which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２第１の燃料電池（ボロハイドライド燃料電池）
２１燃料極
２２酸化剤極
２３電解質膜
２４燃料流路
２５酸化剤流路
３第２の燃料電池（アルカリ型燃料電池）
３１燃料極
３２酸化剤極
３３電解質膜
３４燃料流路
３５酸化剤流路
４気液分離膜
４２燃料排出路
６Ａ、６Ｂセパレータ
７Ａ、７Ｂガスケット

2 First fuel cell (borohydride fuel cell)
21 Fuel electrode 22 Oxidant electrode 23 Electrolyte membrane 24 Fuel flow path 25 Oxidant flow path 3 Second fuel cell (alkaline fuel cell)
31 Fuel electrode 32 Oxidant electrode 33 Electrolyte membrane 34 Fuel channel 35 Oxidant channel 4 Gas-liquid separation membrane 42 Fuel discharge channel 6A, 6B Separator 7A, 7B Gasket

Claims

電解質層により、負極を備えた負極室と正極を備えた正極室とに区画され、金属水素錯化合物のアルカリ水溶液からなる燃料液が負極室に供給されると共に酸素ガスが正極室に供給される第１の燃料電池と、
陰イオンを透過させる電解質層により負極を備えた負極室と正極を備えた正極室とに区画され、水素ガスが燃料として負極室に供給されると共に水分を含む酸素ガスが正極室に供給される第２の燃料電池と、
前記第１の燃料電池の負極室と前記第２の燃料電池の負極室とを仕切り、気体は通過するが、液体は通過しない気液分離層と、
前記第１の燃料電池の負極室にて生成された水素ガスが前記気液分離層を介して前記第２の燃料電池の負極室に供給されることを特徴とする燃料電池システム。 The electrolyte layer is divided into a negative electrode chamber having a negative electrode and a positive electrode chamber having a positive electrode, and a fuel liquid made of an alkali aqueous solution of a metal hydrogen complex compound is supplied to the negative electrode chamber and oxygen gas is supplied to the positive electrode chamber. A first fuel cell;
The negative electrode chamber provided with the negative electrode and the positive electrode chamber provided with the positive electrode are partitioned by the electrolyte layer that transmits anions, and hydrogen gas is supplied to the negative electrode chamber as fuel and oxygen gas containing moisture is supplied to the positive electrode chamber. A second fuel cell;
A gas-liquid separation layer that partitions the negative electrode chamber of the first fuel cell and the negative electrode chamber of the second fuel cell and allows gas to pass but not liquid;
The fuel cell system, wherein hydrogen gas generated in the negative electrode chamber of the first fuel cell is supplied to the negative electrode chamber of the second fuel cell via the gas-liquid separation layer.

前記第１の燃料電池及び第２の燃料電池は、互いに対向する一方のプレート及び他方のプレートからなる一対のプレートの間に設けられ、
前記気液分離層は、前記一方のプレートの面を第１の領域と第２の領域に分割するように設けられ、
前記第１の領域と対向するように第１の燃料電池の負極が設けられると共に、この負極における他方のプレート側には第１の燃料電池の電解質層を介して正極が設けられ、
前記第２の領域と対向するように第２の燃料電池の負極が設けられると共に、この負極における他方のプレート側には第２の燃料電池の電解質層を介して正極が設けられ、
第１の燃料電池の酸素ガスの通流空間及び第２の燃料電池の酸素ガスの通流空間は、他方のプレート側において共通化されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。 The first fuel cell and the second fuel cell are provided between a pair of plates including one plate and the other plate facing each other,
The gas-liquid separation layer is provided so as to divide the surface of the one plate into a first region and a second region,
A negative electrode of the first fuel cell is provided so as to face the first region, and a positive electrode is provided on the other plate side of the negative electrode via an electrolyte layer of the first fuel cell,
A negative electrode of the second fuel cell is provided so as to face the second region, and a positive electrode is provided on the other plate side of the negative electrode via an electrolyte layer of the second fuel cell,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the oxygen gas flow space of the first fuel cell and the oxygen gas flow space of the second fuel cell are shared on the other plate side. .

他方のプレートに対向するように正極が設けられ、この正極のうち、第１の領域に対向する部位が第１の燃料電池の正極として機能し、第２の領域に対向する部位が第２の燃料電池の正極として機能することを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。 A positive electrode is provided so as to face the other plate, and a portion of the positive electrode facing the first region functions as a positive electrode of the first fuel cell, and a portion facing the second region is the second electrode. The fuel cell system according to claim 2, wherein the fuel cell system functions as a positive electrode of the fuel cell.

金属水素錯化合物のアルカリ水溶液を貯槽する燃料貯槽部と、
前記第２の燃料電池の負極室から排出されるアルカリ水溶液と前記第２の燃料電池の正極室から排出されるアルカリ水溶液とを貯溜する貯溜部と、
前記燃料貯槽部からの金属水素錯化合物のアルカリ水溶液と前記貯溜部からのアルカリ水溶液とを混合して前記第１の燃料電池の負極室に供給するための混合部と、
前記燃料貯槽部からの金属水素錯化合物のアルカリ水溶液と前記貯溜部からのアルカリ水溶液との混合比を調整するための調整部と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の燃料電池システム。 A fuel storage tank for storing an alkaline aqueous solution of a metal-hydrogen complex compound;
A reservoir for storing an alkaline aqueous solution discharged from the negative electrode chamber of the second fuel cell and an alkaline aqueous solution discharged from the positive electrode chamber of the second fuel cell;
A mixing unit for mixing the alkaline aqueous solution of the metal hydride complex from the fuel storage unit and the alkaline aqueous solution from the storage unit and supplying the mixed aqueous solution to the negative electrode chamber of the first fuel cell;
The adjusting part for adjusting the mixing ratio of the aqueous alkali solution of the metal hydride complex from the fuel storage tank part and the alkaline aqueous solution from the storage part is provided. The fuel cell system according to 1.

電解質層により、負極を備えた負極室と正極を備えた正極室とに区画され、金属水素錯化合物のアルカリ水溶液からなる燃料液が負極室に供給されると共に酸素ガスが正極室に供給される第１の燃料電池と、
陰イオンを透過させる電解質層により負極を備えた負極室と正極を備えた正極室とに区画され、水素ガスが燃料として負極室に供給されると共に水分を含む酸素ガスが正極室に供給される第２の燃料電池と、
前記第２の燃料電池の負極は、第１の燃料電池の負極室の燃料液に対して空間を介して上方側に位置し、前記空間は第２の燃料電池の負極室を形成し、第１の燃料電池の負極室から発生した水素ガスが第２の燃料電池の負極室に供給されることを特徴とする燃料電池システム。 The electrolyte layer is divided into a negative electrode chamber having a negative electrode and a positive electrode chamber having a positive electrode, and a fuel liquid made of an alkali aqueous solution of a metal hydrogen complex compound is supplied to the negative electrode chamber and oxygen gas is supplied to the positive electrode chamber. A first fuel cell;
The negative electrode chamber provided with the negative electrode and the positive electrode chamber provided with the positive electrode are partitioned by the electrolyte layer that transmits anions, and hydrogen gas is supplied to the negative electrode chamber as fuel and oxygen gas containing moisture is supplied to the positive electrode chamber. A second fuel cell;
The negative electrode of the second fuel cell is located above the fuel liquid in the negative electrode chamber of the first fuel cell via a space, and the space forms a negative electrode chamber of the second fuel cell, A fuel cell system, wherein hydrogen gas generated from a negative electrode chamber of one fuel cell is supplied to a negative electrode chamber of a second fuel cell.

金属水素錯化合物が水素化ホウ素錯化合物であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の燃料電池システム。

6. The fuel cell system according to claim 1, wherein the metal hydride complex compound is a borohydride complex compound.