JPH0869808A - 改質装置と燃料電池システム - Google Patents

改質装置と燃料電池システム

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JPH0869808A
JPH0869808A JP6230635A JP23063594A JPH0869808A JP H0869808 A JPH0869808 A JP H0869808A JP 6230635 A JP6230635 A JP 6230635A JP 23063594 A JP23063594 A JP 23063594A JP H0869808 A JPH0869808 A JP H0869808A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不活性ガス置換が可能な改質装置や燃料電池
システムの小型化を図る。 【構成】 燃料電池システム１０は、燃料電池３０の運
転時には、アノード３４から水素消費を経て排出される
二酸化炭素リッチガスを二酸化炭素回収装置４０の二酸
化炭素回収部４３に導入する。そして、この二酸化炭素
回収部４３に収納したゼオライトに極性物質であるＣＯ
2 を吸着保持する。一方、燃料電池３０の運転停止時に
は、回収部加熱バーナ４４に、燃料電池３０の排気管路
３８から水素含有の二酸化炭素リッチガスを、メタノー
ルタンク１２からメタノールを供給してこれらを燃焼さ
せる。これにより、二酸化炭素回収部４３のゼオライト
を、吸着保持済みの二酸化炭素の脱着放出が可能な加熱
環境下に置き、脱着放出された二酸化炭素をメタノール
改質装置２０の改質反応部２２と燃料電池３０に導入し
てこれを置換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、供給された炭化水素化
合物を改質して水素リッチガスを生成する改質装置とこ
れを用いた燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、燃料電池の運転停止時にあっ
ては、改質装置および燃料電池を運転時と異なる環境下
に置くことがなされている。具体的には、運転停止時に
不活性ガスを燃料電池システムに導入して、改質装置お
よび燃料電池に残存する燃料ガスを不活性ガスで置換す
ることが行なわれている。そして、このようにガス置換
することで、残存燃料ガスによる電極反応の不用意な進
行を防止してカソードでの水の生成を回避できる。ま
た、改質装置や燃料電池およびその配管からなる系を負
圧下に置くことがない。このため、生成水の電極内又は
ガス流路内結露や生成水による電極腐食を防止できるほ
か、負圧による電解質膜、例えば固体高分子電解質膜の
破損回避や、系への空気の進入による触媒性能の劣化回
避等を図ることができる。
【０００３】ところで、不活性ガスで置換するに際して
は、不活性ガスのガスボンベを用いる等の種々の手法を
取り得る。その一例として、特開平２−１１７０７１で
は、空気を酸素と窒素に分離し、この分離した窒素を燃
料電池システムの系に導入する技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記提案された技術に
よれば、ガスボンベの交換といった手間を必要としない
ため好ましいが、窒素は空気から酸素を吸着除去した残
りのガスとして貯留される。よって、空気からの酸素の
吸着除去機器と窒素ガス貯留機器とが不可欠となり、装
置の小型化が阻害されていた。
【０００５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、不活性ガス置換が可能な改質装置とこれを用いた
燃料電池システムの小型化を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の改質装置で採用した手段は、供給さ
れた炭化水素化合物を改質して水素リッチガスを生成す
る改質手段を有する改質装置であって、二酸化炭素を吸
着保持し、所定条件下に置かれると該吸着保持した二酸
化炭素を放出する二酸化炭素吸着手段と、該二酸化炭素
吸着手段に二酸化炭素含有ガスを導入するガス導入手段
と、前記二酸化炭素吸着手段を前記所定条件下に置いて
前記吸着保持済みの二酸化炭素を放出させる二酸化炭素
放出手段と、該放出された二酸化炭素を前記炭化水素化
合物に替えて前記改質手段又は燃料電池装置の少なくと
も一方に供給する置換手段とを備えることをその要旨と
する。
【０００７】この場合、請求項２記載の改質装置では、
前記ガス導入手段を、前記生成された水素リッチガス中
の水素ガスを消費し二酸化炭素リッチガスを排出する水
素ガス消費手段の該二酸化炭素リッチガスを前記二酸化
炭素吸着手段に導入するものとした。
【０００８】また、請求項３記載の改質装置では、前記
水素ガス消費手段を、前記生成された水素リッチガス中
の水素ガスを燃料ガスとする燃料電池とした。
【０００９】一方、請求項４記載の燃料電池システムで
採用した手段は、供給された炭化水素化合物を改質して
水素リッチガスを生成する改質手段を有する改質装置
と、該生成された水素リッチガス中の水素ガスを燃料ガ
スとする燃料電池とを備えた燃料電池システムであっ
て、二酸化炭素を吸着保持し、所定温度に加熱されると
該吸着保持した二酸化炭素を放出する二酸化炭素吸着剤
を収納した吸着剤収納部と、該吸着剤収納部に前記燃料
電池の排出する二酸化炭素リッチガスを導入するガス導
入手段と、少なくとも前記燃料電池の運転停止時に前記
吸着剤収納部を所定温度以上の加熱下に置いて前記二酸
化炭素吸着剤吸着から二酸化炭素を放出させる加熱手段
と、該放出された二酸化炭素を、前記炭化水素化合物に
替えて前記改質手段に、又は前記水素リッチガスに替え
て前記燃料電池に供給する置換手段とを備えることをそ
の要旨とする。
【００１０】この場合、請求項５記載の燃料電池システ
ムでは、前記加熱手段を、前記燃料電池から排出された
残存水素を含む二酸化炭素リッチガスを導入し、該ガス
中の残存水素を燃焼させるものとした。
【００１１】
【作用】上記構成を有する請求項１記載の改質装置で
は、二酸化炭素吸着手段にガス導入手段により二酸化炭
素含有ガスを導入し、この二酸化炭素吸着手段に二酸化
炭素を吸着保持する。そして、二酸化炭素放出手段によ
り二酸化炭素吸着手段を所定条件下に置いて二酸化炭素
吸着手段から二酸化炭素を放出させる。この放出された
二酸化炭素は、置換手段により、改質手段に炭化水素化
合物に替えて供給される。又は燃料電池装置に供給され
る。従って、単一の二酸化炭素吸着手段が行なう二酸化
炭素の吸着保持と二酸化炭素の放出とにより、改質装置
の改質手段又は燃料電池装置は不活性な二酸化炭素で置
換される。そして、この二酸化炭素置換により、改質手
段は負圧環境下に置かれることがないと共に、被改質物
である炭化水素化合物や生成済みの水素リッチガスを改
質手段に残存させない。
【００１２】請求項２又は請求項３記載の改質装置で
は、燃料電池を一例とする水素ガス消費手段が水素リッ
チガス中の水素ガスを消費して排出する二酸化炭素リッ
チガスを、二酸化炭素吸着手段に導入することとした。
よって、二酸化炭素吸着手段による二酸化炭素の吸着保
持効率を高める。
【００１３】一方、請求項４記載の燃料電池システムで
は、吸着剤収納部にガス導入手段により燃料電池の排出
する二酸化炭素リッチガスを導入し、この吸着剤収納部
が収納する二酸化炭素吸着剤に二酸化炭素を吸着保持す
る。そして、少なくとも燃料電池の運転停止時には、加
熱手段により吸着剤収納部を所定温度以上の加熱下に置
いて二酸化炭素吸着剤吸着から二酸化炭素を放出させ
る。この放出された二酸化炭素は、置換手段により、改
質手段には炭化水素化合物に替えて、或いは燃料電池に
は水素リッチガスに替えて供給する。従って、単一の吸
着剤収納部にて二酸化炭素吸着剤を介して行なう二酸化
炭素の吸着保持と二酸化炭素の放出とにより、改質装置
の改質手段又は燃料電池は不活性な二酸化炭素で置換さ
れる。そして、この二酸化炭素置換により、改質手段や
燃料電池は負圧環境下に置かれることがないと共に、改
質手段には被改質物である炭化水素化合物や生成済みの
水素リッチガスを残存させない。一方、燃料電池には燃
料ガスである水素リッチガスを残存させず、電極反応を
進行させない。
【００１４】しかも、吸着剤収納部には燃料電池の排出
する二酸化炭素リッチガスを導入するので、二酸化炭素
吸着剤による二酸化炭素の吸着保持効率を高める。
【００１５】請求項５記載の燃料電池システムでは、加
熱手段は、燃料電池から排出された二酸化炭素リッチガ
ス中の残存水素を燃焼させて吸着剤収納部を所定温度以
上の加熱下に置く。このため、燃料電池がその運転を停
止して既述したように二酸化炭素置換が進むと、燃料電
池から排出される排ガス中の残存水素量は二酸化炭素置
換の進行に応じて次第に減少する。よって、加熱手段で
の水素の燃焼は、二酸化炭素置換の進行に応じて控えら
れ、ガス中の残存水素量がなくなると自ずから停止す
る。従って、加熱手段による加熱を介した二酸化炭素吸
着剤からの二酸化炭素の放出は、二酸化炭素置換が進行
するにつれて次第に抑制され、二酸化炭素置換の完了に
合わせて停止する。
【００１６】
【実施例】次に、本発明に係る燃料電池システムの実施
例について、図面に基づき説明する。図１は、第１実施
例の燃料電池システム１０の概略構成を例示するブロッ
ク図である。
【００１７】図示するように、燃料電池システム１０
は、被改質材料であるメタノールを貯留するメタノール
タンク１２と、メタノールの改質反応に用いる水を貯留
する水タンク１４と、両タンクからメタノールと水の供
給を受けるメタノール改質装置２０と、水素ガスをアノ
ード側の燃料ガスとしてその供給を受ける燃料電池３０
とを備える。
【００１８】メタノール改質装置２０は、改質触媒を介
してメタノールと水との改質反応を進行させてメタノー
ルを水蒸気改質する改質反応部２２と、この改質反応部
２２を改質触媒がその触媒機能を十分発揮できる温度
（２５０〜３００℃）に維持するための反応部加熱バー
ナ２４とを備える。この反応部加熱バーナ２４は、メタ
ノール供給管１５を経てメタノールタンク１２から管路
の圧送ポンプ１５ａによりメタノールの供給を受ける。
また、後述の二酸化炭素回収装置４０からは、ガス置換
管路４１から分岐した分岐管路４２を経て水素ガスの導
入を受ける。そして、反応部加熱バーナ２４は、このメ
タノールと水素ガスとをそれぞれのバーナ部にて燃焼さ
せ、少なくとも燃料電池３０の運転期間に亘っては改質
反応部２２を上記した温度に維持する。なお、二酸化炭
素回収装置４０からの水素ガス導入の様子については後
述する。
【００１９】改質反応部２２は、メタノール供給管１６
を経てメタノールタンク１２から管路の圧送ポンプ１６
ａにより被改質物としてメタノールの供給を受ける。ま
た、水タンク１４からは水供給管１７を経て水タンク１
４から管路の圧送ポンプ１７ａにより水の供給を受け
る。そして、この改質反応部２２は、供給されたメタノ
ールと水との改質反応を改質触媒を介して進行させてメ
タノールを水蒸気改質し、水素リッチガス（Ｈ2 ：７５
％，ＣＯ2 ：２５％）を水蒸気の混在状態で生成する。
こうして生成された水素リッチガスは、その下流の燃料
電池３０に水素ガス管路２６を経て送り出される。
【００２０】このほか、改質反応部２２には二酸化炭素
回収装置４０からのガス置換管路４１が接続されてお
り、改質反応部２２は、このガス置換管路４１を経て二
酸化炭素回収装置４０から管路のガスポンプ４１ａによ
り二酸化炭素（ＣＯ2 ）の導入を受ける。なお、二酸化
炭素回収装置４０からのＣＯ2 導入の様子については後
述する。
【００２１】燃料電池３０は、電解質膜３２をアノード
３４とカソード３６で挟持して備え、アノード３４に
は、メタノール改質装置２０の生成した水素リッチガス
が水素ガス管路２６を経て燃料ガスとして供給される。
また、カソード３６には、空気管路３７を経て大気から
図示しないコンプレッサおよび管路のバルブ３７ａを介
して空気中の酸素が燃料ガスとして供給される。そし
て、この燃料電池３０は、アノード側およびカソード側
でそれぞれの燃料ガスの周知の電極反応を進行させて起
電力を呈し、図示しない外部の駆動機器、例えば電気自
動車におけるモータを駆動する。なお、この燃料電池３
０としては、電解質膜３２を固体高分子電解質膜とする
固体高分子型燃料電池を例示することができる。
【００２２】燃料電池３０の運転時には、アノード３４
では供給された水素リッチガス中の水素がアノード側の
電極反応に供されて消費される。また、カソード３６側
では供給された空気中の酸素がカソード側の電極反応に
供されて消費される。そして、アノード３４からは未消
費（未反応）の水素（ガス）と電極反応に関与しない二
酸化炭素（ガス）とが、アノード３４側の排気管路３８
から排出される。この場合、水素はアノード３４にてそ
の一部が消費されているので、排気管路３８からは、水
素を含有する二酸化炭素リッチガスが排出される。一
方、カソード３６側の排気管路３９からは、未消費（未
反応）の酸素（ガス）と電極反応に関与しない空気中窒
素（ガス）とが排出され、大気に放出される。
【００２３】このほか、燃料電池システム１０は、メタ
ノール改質装置２０の改質反応部２２および燃料電池３
０を（詳しくは、アノード３４を）二酸化炭素で置換す
るための二酸化炭素回収装置４０を備える。
【００２４】二酸化炭素回収装置４０は、極性物質であ
るＣＯ2 を優先的に吸着保持するゼオライト（合成ゼオ
ライト：商品名「モレキュラーシーブス」 米国ユニオ
ン・カーバイト社製）を収納した二酸化炭素回収部４３
と、この二酸化炭素回収部４３を加熱しゼオライトを加
熱環境下に置くための回収部加熱バーナ４４とを備え
る。この二酸化炭素回収部４３は、アノード３４側の排
気管路３８がその管路に設けられた三方切換弁３８ａで
分岐した第１分岐排気管路４５と接続されている。ま
た、回収部加熱バーナ４４は、排気管路３８の第２分岐
排気管路４６と接続されている。よって、三方切換弁３
８ａ上流の排気バルブ３８ｂが管路を開いているときに
三方切換弁３８ａが第１分岐排気管路４５側に管路を切
り換えると、二酸化炭素回収部４３には第１分岐排気管
路４５を経て、燃料電池３０の排出する二酸化炭素リッ
チガスが導入される。一方、三方切換弁３８ａが第２分
岐排気管路４６側に管路を切り換えると、回収部加熱バ
ーナ４４には第２分岐排気管路４６を経て二酸化炭素リ
ッチガスが導入される。なお、三方切換弁３８ａの管路
の切り換えの様子については後述する。
【００２５】図示するように、第１分岐排気管路４５に
は、ガス中の水蒸気を凝縮して水分除去を図る凝縮器４
７と、管路を開閉するバルブ４８が設けられている。よ
って、二酸化炭素回収部４３には、水分除去された二酸
化炭素リッチガスが導入される。また、第２分岐排気管
路４６には、ガス中の水素濃度（ガス濃度）を検出する
水素濃度センサ４９が設けられている。
【００２６】二酸化炭素回収部４３からは、既述したガ
ス置換管路４１がメタノール改質装置２０の改質反応部
２２に至るよう設けられており、管路の三方切換弁４１
ｂで分岐した分岐管路４２が反応部加熱バーナ２４に接
続されている。よって、三方切換弁４１ｂによる管路の
切り換えにより、メタノール改質装置２０の改質反応部
２２又は反応部加熱バーナ２４のいずれかに二酸化炭素
回収装置４０からガスが導入される。なお、三方切換弁
４１ｂの管路の切り換えの様子については後述する。
【００２７】二酸化炭素回収部４３の収納するゼオライ
トは、既述したようにＣＯ2 を吸着保持する性質を有す
るとともに、その吸着保持量（飽和保持量）は、図２の
模式的なグラフに示すように、温度が高くなるほど少な
くなる。よって、ゼオライトは、二酸化炭素を吸着保持
した温度以上の加熱環境下に置かれると、吸着保持済み
の二酸化炭素を放出（以下、この放出を吸着保持に対比
して脱着放出という）する。具体的には、図２に示すよ
うに、ある温度ｔ0 でＣ0 だけ二酸化炭素を吸着保持し
たゼオライトを温度ｔ0 より高温の温度ｔ1 に加熱する
と、（Ｃ1 −Ｃ0 ）だけの二酸化炭素がゼオライトから
脱着放出される。
【００２８】従って、二酸化炭素回収部４３からは、導
入された二酸化炭素リッチガスから二酸化炭素を吸着除
去した残ガスである水素ガス（水素リッチガス）、或い
は二酸化炭素ガスそのものをガス置換管路４１に送り出
すことができる。また、二酸化炭素回収部４３内のゼオ
ライトが飽和保持量を吸着保持した後にあっては、水素
含有の二酸化炭素リッチガスが二酸化炭素回収部４３を
通過してガス置換管路４１に送り出される。
【００２９】回収部加熱バーナ４４は、水素を燃焼させ
る水素バーナ部とメタノールを燃料させるメタノールバ
ーナ部とを有し、水素バーナ部に既述したように第２分
岐排気管路４６から二酸化炭素リッチガスの導入を受け
る。また、メタノールバーナ部に、メタノール供給管５
０を経てメタノールタンク１２から管路の圧送ポンプ５
０ａによりメタノールの供給を受ける。そして、回収部
加熱バーナ４４は、この二酸化炭素リッチガス中の残存
水素ガスとメタノールタンク１２からのメタノールとを
燃焼させ、少なくとも燃料電池３０の運転停止時に二酸
化炭素回収部４３のゼオライトを加熱環境下に置く。な
お、回収部加熱バーナ４４による二酸化炭素回収部４３
の加熱の様子については後述する。
【００３０】次に、上記した燃料電池システム１０の稼
働状況について、燃料電池３０の運転状態と関連付けて
説明する。
【００３１】燃料電池３０の運転期間には、メタノール
改質装置２０側にあっては、圧送ポンプ１６ａ，圧送ポ
ンプ１７ａおよび圧送ポンプ１５ａは、図示しない制御
装置により駆動制御される。これにより、改質反応部２
２へのメタノールと水との供給および反応部加熱バーナ
２４へのメタノールの供給は継続される。よって、メタ
ノール改質装置２０は、メタノールを水蒸気改質して水
素リッチガスを生成し、これを燃料電池３０のアノード
３４に送り出す。
【００３２】一方、燃料電池３０および二酸化炭素回収
装置４０側にあっては、空気管路３７のバルブ３７ａ，
排気管路３８の排気バルブ３８ｂ，第１分岐排気管路４
５のバルブ４８は管路開放側に、排気管路３８の三方切
換弁３８ａは第１分岐排気管路４５を開放側に、ガス置
換管路４１の三方切換弁４１ｂは分岐管路４２を開放側
に、制御装置によりそれぞれ駆動制御される。これによ
り、燃料電池３０のアノード３４側には水素リッチガス
が、カソード３６側には空気中の酸素が、それぞれ継続
して供給される。よって、燃料電池３０は、これら燃料
ガスを電極反応に供して起電力を呈し、排気管路３８か
ら二酸化炭素リッチガスを排出する。
【００３３】この排出された二酸化炭素リッチガスは、
図中黒塗り矢印Ａで示すように、三方切換弁３８ａから
第１分岐排気管路４５に流入する。その後、凝縮器４７
によりガス中の水分が除去された状態で、二酸化炭素回
収装置４０の二酸化炭素回収部４３に導入される。そし
て、この二酸化炭素回収部４３において、ゼオライトに
より二酸化炭素が吸着保持される。
【００３４】このように、二酸化炭素回収部４３へは二
酸化炭素リッチガスを導入するため、ゼオライトへの二
酸化炭素の吸着保持は、ガス導入初期において早期のう
ちに完了する。
【００３５】二酸化炭素回収部４３からは、残ガスであ
る水素リッチガス或いは水素含有の二酸化炭素リッチガ
スが、図中黒塗り矢印Ｂで示すように、ガス置換管路４
１の三方切換弁４１ｂから分岐管路４２を経て反応部加
熱バーナ２４に導入される。つまり、燃料電池３０の運
転時においては、反応部加熱バーナ２４には分岐管路４
２から水素含有のガスが導入され、ガス中の水素が改質
反応部２２加熱用の燃料として用いられることになる。
【００３６】一方、燃料電池３０の運転が停止される
と、制御装置は上記した各制御機器を次のように駆動す
る。この燃料電池システム１０を搭載した電気自動車を
例により説明すると、イグニッションキーがオフとされ
て燃料電池３０の運転が停止されれば、このオフ信号を
受けて制御装置は各制御機器を駆動する。
【００３７】メタノール改質装置２０側では、制御装置
により、圧送ポンプ１６ａ，圧送ポンプ１７ａおよび圧
送ポンプ１５ａは停止制御される。これにより、改質反
応部２２は、メタノールと水とが残存する限りにおいて
は水蒸気改質反応を継続するが、被改質物の供給停止に
よりやがて改質を停止する。また、反応部加熱バーナ２
４は、改質反応部２２の加熱を停止する。
【００３８】一方、燃料電池３０および二酸化炭素回収
装置４０側では、バルブ３７ａ，バルブ４８は管路閉鎖
側に、三方切換弁３８ａは第２分岐排気管路４６を開放
側に、三方切換弁４１ｂはその下流管路を開放側に、そ
れぞれ駆動制御される。そして、この燃料電池３０の運
転停止時にあっては、メタノール供給管５０の圧送ポン
プ５０ａとガス置換管路４１のガスポンプ４１ａとが駆
動制御される。これにより、燃料電池３０は、燃料ガス
（酸素）の供給停止によりその運転を停止する。
【００３９】このように燃料電池３０が運転を停止して
も、メタノール改質装置２０からは残存メタノールにて
生成された水素リッチガスがややしばらくの間に亘り燃
料電池３０に供給される。よって、排気管路３８から
は、燃料電池３０の運転停止当初は二酸化炭素リッチガ
スが排出され、その後、アノード３４を電極反応に供さ
れることなく通過した水素リッチガスが排出されること
になる。そして、この排気管路３８からの排出ガスは、
図中白抜き矢印Ｃで示すように、三方切換弁３８ａから
第２分岐排気管路４６を経て二酸化炭素回収装置４０の
回収部加熱バーナ４４に導入される。
【００４０】また、回収部加熱バーナ４４は、燃料電池
３０の運転停止時に、排気管路３８からの排出ガス導入
に加え、メタノールタンク１２からのメタノールの供給
を受けることになる。よって、二酸化炭素回収部４３
は、燃料電池３０の運転停止時に初めて回収部加熱バー
ナ４４により加熱され、二酸化炭素回収部４３のゼオラ
イトは加熱環境下に置かれることになる。このため、ゼ
オライトがそれまで吸着保持していた二酸化炭素はゼオ
ライトから脱着放出されることになる。そして、この二
酸化炭素は、図中白抜き矢印Ｄで示すように、三方切換
弁４１ｂおよびガス置換管路４１を通過し、メタノール
改質装置２０の改質反応部２２に導入される。この場
合、二酸化炭素の導入は、ガスポンプ４１ａにより強制
的に行なわれる。なお、第１分岐排気管路４５はバルブ
４８により閉鎖されているので、ゼオライトから脱着放
出された二酸化炭素は、総てガス置換管路４１に流入す
る。
【００４１】この場合、改質反応部２２へのメタノール
および水の供給は既に停止されている。このため、改質
反応部２２に二酸化炭素回収部４３から二酸化炭素が導
入されると、改質反応部２２は導入された二酸化炭素で
置換される。しかも、改質反応部２２の二酸化炭素置換
が完了すれば、余剰の二酸化炭素は水素ガス管路２６を
経て燃料電池３０のアノード３４にも導入される。よっ
て、燃料電池３０の二酸化炭素置換も完了することにな
る。
【００４２】本実施例の燃料電池システム１０にあって
は、改質反応部２２と燃料電池３０とを完全に二酸化炭
素置換できるよう、二酸化炭素回収部４３におけるゼオ
ライトの収納量や回収部加熱バーナ４４による加熱温度
は定められていることは勿論である。
【００４３】こうして改質反応部２２と燃料電池３０と
の二酸化炭素置換が完了すると、圧送ポンプ５０ａおよ
びガスポンプ４１ａは停止制御され、回収部加熱バーナ
４４へのメタノール供給が停止する。これにより、回収
部加熱バーナ４４は、メタノールバーナ部による二酸化
炭素回収部４３の加熱を止める。また、排気管路３８も
燃料電池３０からの二酸化炭素にて置換されて回収部加
熱バーナ４４へは水素含有ガスが導入されなくなる。こ
のため、回収部加熱バーナ４４の水素バーナ部ではやが
て失火する。
【００４４】また、上記の二酸化炭素置換が完了する
と、排気バルブ３８ｂは管路閉鎖側に駆動制御される。
これにより、燃料電池システム１０の総ての管路が閉鎖
されるので、改質反応部２２と燃料電池３０とは、新た
に運転が再開されるまで二酸化炭素により置換されたま
まとなる。従って、燃料電池システム１０では、窒素ガ
スにより置換する従来の技術と同様に、生成水による電
極腐食や負圧による固体高分子電解質膜の破損，空気の
進入による触媒性能の劣化等の種々の不具合を、二酸化
炭素置換により回避することができる。
【００４５】ところで、改質反応部２２と燃料電池３０
の二酸化炭素置換の完了は、以下のようにして判断する
ことができる。第１の手法としては、既述したように、
回収部加熱バーナ４４の水素バーナ部は失火するので、
この失火をもって二酸化炭素置換の完了と判断する。即
ち、二酸化炭素置換を開始してから失火が起きるまでの
経過時間を改質反応部２２の容積，二酸化炭素回収部４
３の二酸化炭素吸着保持量，管路容積等により予め演算
しておき、当該経過時間が経過したことで二酸化炭素置
換の完了とする。或いは、熱電対やフォトカプラ等のセ
ンサにより実際に失火の発生を検出する。また、第２の
手法としては、第２分岐排気管路４６における水素濃度
センサ４９をスキャンし、検出水素ガス濃度が所定濃度
以下になれば、二酸化炭素置換の完了と判断する。これ
は、排気管路３８も二酸化炭素に置換されることに基づ
く。この場合、第１の手法を採れば、二酸化炭素置換の
完了を検出するための特別なセンサを必要としないの
で、構成の簡略化やコスト低減を図ることができる。
【００４６】そして、燃料電池３０の運転が再開されれ
ば、既述したように燃料電池システム１０は稼働する。
この際、運転停止の間に二酸化炭素回収部４３のゼオラ
イトは自然冷却されているので、運転再開とともに二酸
化炭素回収部４３での二酸化炭素の吸着保持は即座に行
なわれる。なお、僅かな停止の後に運転が再開されてゼ
オライトの自然冷却が不十分な場合でも、ゼオライトは
再開当初に導入される燃料電池３０の排出ガスにより強
制的に冷却されるので、二酸化炭素の吸着保持に支障は
ない。
【００４７】以上説明したように、第１実施例の燃料電
池システム１０では、改質反応部２２と燃料電池３０を
二酸化炭素で置換して種々の不具合を回避するに当た
り、二酸化炭素回収装置４０のみで二酸化炭素の吸着保
持とその脱着放出を行なう。このため、第１実施例の燃
料電池システム１０によれば、不活性ガスたる二酸化炭
素の吸着保持と脱着放出とに別々の機器等を必要としな
いので、装置の小型化を図ることができる。
【００４８】また、二酸化炭素回収部４３のゼオライト
に二酸化炭素を吸着保持させるに際して、この二酸化炭
素回収部４３に燃料電池３０のアノード３４側から排出
される二酸化炭素リッチガスを導入する。このため、吸
着効率の向上を通して短時間のうちに必要量の二酸化炭
素をゼオライトに吸着保持し、燃料電池３０の運転停止
時には速やかに二酸化炭素を脱着放出して置換すること
ができる。よって、第１実施例の燃料電池システム１０
によれば、燃料電池３０の運転・停止が繰り返えされ二
酸化炭素置換の実行頻度が高い場合であっても、高い効
率での二酸化炭素吸着保持を通して支障なく当該置換を
実行することができる。
【００４９】更に、この燃料電池システム１０では、置
換に用いる二酸化炭素をシステム内で随時吸着保持し、
ボンベ等による二酸化炭素の補給を必要としない。この
ため、この燃料電池システム１０を搭載した電気自動車
では、ボンベ補給に伴う不便さを解消することができ
る。
【００５０】また、この燃料電池システム１０では、二
酸化炭素脱着放出のために加熱された二酸化炭素回収部
４３のゼオライトを、運転停止の間に自然冷却し、更に
は運転再開時の燃料電池３０の排出ガスにより強制的に
冷却する。よって、第１実施例の燃料電池システム１０
によれば、ゼオライトの二酸化炭素吸着保持性能を回復
するに当たり、特別な冷却機器を必要としないので構成
の簡略化を図ることができる。
【００５１】また、この燃料電池システム１０では、回
収部加熱バーナ４４により二酸化炭素回収部４３内のゼ
オライトを二酸化炭素脱着放出のための加熱環境下に置
くに当たり、燃料電池３０の排出ガス中の残存水素の燃
焼とメタノールタンク１２からのメタノールの燃焼とを
併用した。このため、第１実施例の燃料電池システム１
０によれば、早期のうちにゼオライトを必要な加熱環境
下に置くことができるので、改質反応部２２，燃料電池
３０の二酸化炭素置換を速やかに完了することができ
る。
【００５２】次に、第２実施例の燃料電池システム１０
Ａについて説明する。この燃料電池システム１０Ａで
は、上記した燃料電池システム１０と回収部加熱バーナ
４４の水素バーナ部への水素の導入経路と、メタノール
改質装置２０並びに燃料電池３０の停止制御の実行の様
子が異なる。よって、以下の説明に際しては、異なる構
成について詳細に説明し、第１実施例と同一の構成につ
いては同一の符号を用いてその説明を省略することとす
る（他の実施例についても同様）。
【００５３】燃料電池システム１０Ａは、その概略構成
を例示するブロック図である図３に示すように、メタノ
ール改質装置２０と燃料電池３０との間の水素ガス管路
２６に三方切換弁２６ａを有する。そして、二酸化炭素
回収装置４０の回収部加熱バーナ４４は、この三方切換
弁２６ａで水素ガス管路２６から分岐した分岐水素ガス
管路２７を経て水素リッチガスの供給を受け、当該ガス
中の水素を水素バーナ部で燃焼させる。なお、この分岐
水素ガス管路２７には、ガス中の水素濃度（ガス濃度）
を検出する水素濃度センサ２８と、管路を開閉するバル
ブ２７ａとが設けられている。
【００５４】次に、この燃料電池システム１０Ａの稼働
状況について説明する。燃料電池３０の運転期間にあっ
ては、水素ガス管路２６の三方切換弁２６ａがその下流
の燃料電池３０側を開放側に駆動制御される。よって、
燃料電池３０の運転期間には、メタノール改質装置２０
で生成された水素リッチガスは図中黒塗り矢印Ｅで示す
ように燃料電池３０に供給される。この三方切換弁２６
ａの上記制御以外は、第１実施例の燃料電池システム１
０と同じである。このため、二酸化炭素回収装置４０
は、燃料電池３０の排出する二酸化炭素リッチガス中の
二酸化炭素を、燃料電池３０の運転中に二酸化炭素回収
部４３のゼオライトに吸着保持する。
【００５５】一方、燃料電池３０の運転停止が指示され
ると、各制御機器は次のように駆動制御され、メタノー
ル改質装置２０，燃料電池３０を停止する。
【００５６】メタノール改質装置２０側では、第１実施
例と同様、圧送ポンプ１６ａ，圧送ポンプ１７ａおよび
圧送ポンプ１５ａを停止制御する。そして、第２実施例
の燃料電池システム１０Ａでは、これらポンプの停止に
合わせて、三方切換弁２６ａは分岐水素ガス管路２７を
開放側に駆動制御される。これにより、メタノール改質
装置２０ではメタノールの改質が停止され、反応部加熱
バーナ２４では加熱が停止される。また、回収部加熱バ
ーナ４４の水素バーナ部には、改質反応部２２にメタノ
ールと水とが残存する限りにおいて生成された水素リッ
チガスが、図中白抜き矢印Ｆで示すように、分岐水素ガ
ス管路２７を経て供給されることになる。この際、回収
部加熱バーナ４４のメタノールバーナ部への圧送ポンプ
５０ａによるメタノール供給およびメタノールの燃焼も
行なわれる。このため、第１実施例と同様に、二酸化炭
素回収部４３のゼオライトは、回収部加熱バーナ４４に
より加熱環境下に置かれ、それまで吸着保持していた二
酸化炭素を脱着放出する。
【００５７】一方、燃料電池３０および二酸化炭素回収
装置４０側では、排気管路３８の排気バルブ３８ｂおよ
びバルブ４８が管路閉鎖側に駆動制御され、空気管路３
７のバルブ３７ａは引き続き管路開放とされたままであ
る。これにより、燃料電池３０は、三方切換弁２６ａよ
り下流範囲の分岐水素ガス管路２７とアノード３４内に
水素リッチガスが残存している限りにおいて電極反応を
継続する。そして、燃料電池３０は、この水素リッチガ
ス中の水素を電極反応で総て消費した時点で停止する。
この場合、排気バルブ３８ｂは閉じられているので、三
方切換弁２６ａから燃料電池３０を経て排気バルブ３８
ｂに至る間に亘っては、水素の消費後の二酸化炭素のみ
が残存することになる。なお、三方切換弁２６ａから排
気バルブ３８ｂまでは僅かな空間しかないことから、水
素が消費されて二酸化炭素が残存しても僅かな負圧にし
かならず、負圧過多による電解質膜３２の破損を不用意
に招くことはない。もっとも、三方切換弁２６ａをバイ
パスするごく細い管路を水素ガス管路２６に設けるよう
構成することもできる。この構成では、改質反応部２２
にメタノールと水とが残存する限りにおいて生成された
水素リッチガスがこのバイパス管路から僅かずつ燃料電
池３０に負圧吸引されるとともに、改質反応部２２の置
換に余剰の二酸化炭素も燃料電池３０に負圧吸引され
る。よって、上記した負圧を生じない。
【００５８】また、この燃料電池システム１０Ａにあっ
ても、燃料電池３０の運転停止時にガス置換管路４１の
ガスポンプ４１ａは、第１実施例と同様に駆動制御され
る。よって、二酸化炭素回収部４３のゼオライトから脱
着放出された二酸化炭素は、第１実施例と同様に、メタ
ノール改質装置２０の改質反応部２２に強制的に導入さ
れる。このため、改質反応部２２は導入された二酸化炭
素で置換される。
【００５９】こうして改質反応部２２の二酸化炭素置換
が完了すると、圧送ポンプ５０ａおよびガスポンプ４１
ａは、第１実施例と同様に停止制御される。なお、二酸
化炭素置換の完了は、回収部加熱バーナ４４の水素バー
ナ部の失火や水素濃度センサ４９の検出結果から判断す
る。また、燃料電池３０では、その起電力の推移から運
転停止、延いては上記した水素消費による二酸化炭素の
残存化が完了したと判断すれば、空気管路３７のバルブ
３７ａは管路閉鎖側に駆動制御される。
【００６０】従って、この第２実施例の燃料電池システ
ム１０Ａによっても、第１実施例の燃料電池システム１
０と同様の効果を奏することができる。しかも、第２実
施例の燃料電池システム１０Ａでは、二酸化炭素置換を
改質反応部２２について行なえばよいので、置換に必要
な二酸化炭素の吸着保持量を少なくでき、結果的にゼオ
ライトの収納量を低減することができる。よって、第２
実施例の燃料電池システム１０Ａによれば、二酸化炭素
回収部４３、延いては二酸化炭素回収装置４０の小型化
と、必要量の二酸化炭素を吸着保持する時間の短縮化と
を図ることができる。
【００６１】また、第２実施例の燃料電池システム１０
Ａでは、回収部加熱バーナ４４にメタノール改質装置２
０から水素リッチガスを供給する。よって、回収部加熱
バーナ４４の燃料効率を高めて、二酸化炭素回収部４３
のゼオライトからの二酸化炭素の脱着放出を速やかに行
なうことができる。この結果、第２実施例の燃料電池シ
ステム１０Ａによれば、改質反応部２２の二酸化炭素置
換を早期のうちに行なうことができる。
【００６２】次に、第３実施例の燃料電池システム１０
Ｂについて説明する。この燃料電池システム１０Ｂで
は、上記した第２実施例の燃料電池システム１０Ａと、
改質反応部２２と燃料電池３０とについて別々の経路で
二酸化炭素置換を行なう点でその構成が異なる。
【００６３】燃料電池システム１０Ｂは、その概略構成
を例示するブロック図である図４に示すように、二酸化
炭素回収装置４０の二酸化炭素回収部４３から水素ガス
管路２６に至るガス置換管路５１を有し、両管路の合流
点には三方切換弁２６ｂが設けられている。つまり、燃
料電池システム１０Ｂでは、燃料電池３０のみに二酸化
炭素回収部４３からガス置換管路５１を経て二酸化炭素
を導入することができる。なお、このガス置換管路５１
には、管路を開閉するバルブ５１ａが設けられている。
【００６４】次に、この燃料電池システム１０Ｂの稼働
状況について説明する。燃料電池３０の運転期間にあっ
ては、水素ガス管路２６の三方切換弁２６ｂがガス置換
管路５１を閉鎖側に且つ水素ガス管路２６を開放側に駆
動制御され、他の三方切換弁２６ａ等については第２実
施例と同一に駆動制御される。よって、燃料電池３０の
運転期間には、メタノール改質装置２０で生成された水
素リッチガスは図中黒塗り矢印Ｅ，Ｇで示すように燃料
電池３０に供給される。このため、二酸化炭素回収装置
４０は、燃料電池３０の排出する二酸化炭素リッチガス
中の二酸化炭素を、燃料電池３０の運転中に二酸化炭素
回収部４３のゼオライトに吸着保持する。
【００６５】一方、燃料電池３０の運転停止時には、上
記した第２実施例の燃料電池システム１０Ａにおける各
制御機器の駆動制御に加えて、三方切換弁２６ｂは、ガ
ス置換管路５１から水素ガス管路２６にガスが流入する
よう駆動制御される。また、この三方切換弁２６ｂの駆
動制御に合わせて、ガス置換管路５１のバルブ５１ａも
管路開放側に駆動制御される。
【００６６】従って、この燃料電池システム１０Ｂであ
っても、第２実施例の燃料電池システム１０Ａと同様
に、二酸化炭素回収部４３のゼオライトから脱着放出さ
れた二酸化炭素によりメタノール改質装置２０の改質反
応部２２を置換することができる。また、三方切換弁２
６ａから燃料電池３０を経て排気バルブ３８ｂに至る間
に亘っては、アノード３４での水素の消費に伴う負圧に
より二酸化炭素回収部４３から二酸化炭素を吸引して、
燃料電池３０をも二酸化炭素で置換することができる。
【００６７】なお、改質反応部２２と燃料電池３０の二
酸化炭素置換が完了した場合には、上記した第２実施例
の燃料電池システム１０Ａにおける各制御機器の駆動制
御に加えて、バルブ５１ａが管路閉鎖側に駆動制御され
る。
【００６８】以上説明したように、この第３実施例の燃
料電池システム１０Ｂによっても、第１，第２実施例の
燃料電池システムと同様の効果を奏することができる。
しかも、燃料電池３０を改質反応部２２とは別個に二酸
化炭素置換するに当たり、二酸化炭素導入用のためだけ
のポンプを必要としない。よって、第３実施例の燃料電
池システム１０Ｂによれば、構成の簡略化を図ることが
できる。
【００６９】次に、第４実施例の燃料電池システム１０
Ｃについて説明する。この燃料電池システム１０Ｃで
は、その概略構成を例示するブロック図である図５に示
すように、上記した第１実施例の燃料電池システム１０
と以下の点でその構成が異なる。即ち、燃料電池システ
ム１０Ｃは、ガス置換管路４１のガスポンプ４１ａに替
えて管路を開閉するバルブ４１ｃを用い、回収部加熱バ
ーナ４４へ燃料電池３０の排出ガスを導入するための管
路を省略した。そして、各制御機器の駆動制御の様子に
ついては、第２実施例の燃料電池システム１０Ａとほぼ
同一である。
【００７０】この燃料電池システム１０Ｃであっても、
燃料電池３０の運転期間に、二酸化炭素回収装置４０
は、燃料電池３０の排出する二酸化炭素リッチガス中の
二酸化炭素を、二酸化炭素回収部４３のゼオライトに吸
着保持する。そして、燃料電池３０の運転停止時には、
メタノールの燃焼を介した回収部加熱バーナ４４の加熱
により、二酸化炭素回収部４３のゼオライトから二酸化
炭素を脱着放出し、次のようにして二酸化炭素置換を行
なう。
【００７１】つまり、燃料電池３０の運転停止時には、
排気管路３８の排気バルブ３８ｂおよびバルブ４８は、
燃料電池３０の運転停止時に管路閉鎖側に駆動制御さ
れ、空気管路３７のバルブ３７ａは引き続き管路開放と
されたままである。これにより、燃料電池３０は、アノ
ード３４に残存する水素リッチガスおよび改質反応部２
２にメタノールと水とが残存する限りにおいて生成され
た水素リッチガスの水素を引き続き電極反応に供して消
費する。このため、燃料電池３０では水素消費により負
圧が発生するので、この負圧化により二酸化炭素回収部
４３から二酸化炭素の流れ込みを起こし、改質反応部２
２および燃料電池３０を二酸化炭素で置換する。
【００７２】なお、改質反応部２２と燃料電池３０の二
酸化炭素置換完了は、燃料電池３０の起電力の推移から
判断し、二酸化炭素置換完了とともに、上記した第２実
施例の燃料電池システム１０Ａにおける各制御機器の駆
動制御に加えて、ガス置換管路４１のバルブ４１ｃを管
路閉鎖側に駆動制御する。
【００７３】以上説明したように、この第４実施例の燃
料電池システム１０Ｃによっても、上記した各実施例の
燃料電池システムと同様の効果を奏することができる。
しかも、負圧吸引作用を利用して改質反応部２２と燃料
電池３０を二酸化炭素置換でき、二酸化炭素導入用のた
めだけのポンプを必要としない。よって、第４実施例の
燃料電池システム１０Ｃによれば、構成の簡略化を図る
ことができる。
【００７４】次に、第５実施例の燃料電池システム１０
Ｄについて説明する。この燃料電池システム１０Ｄで
は、その概略構成を例示するブロック図である図６に示
すように、上記した第１実施例の燃料電池システム１０
と以下の点でその構成が異なる。即ち、燃料電池システ
ム１０Ｄは、メタノールタンク１２から回収部加熱バー
ナ４４に至るメタノール供給管５０とその管路の圧送ポ
ンプ５０ａを省略した。つまり、この燃料電池システム
１０Ｄでは、回収部加熱バーナ４４を水素バーナ部のみ
で構成し、排気管路３８から導入される燃料電池３０の
排ガス中の水素のみを燃焼して二酸化炭素回収部４３を
加熱する。なお、各制御機器の駆動制御の様子について
は、第１実施例の燃料電池システム１０と同一である。
【００７５】即ち、この燃料電池システム１０Ｄは、燃
料電池３０の運転停止時には、回収部加熱バーナ４４に
て燃料電池３０の排ガス中の水素を燃焼して二酸化炭素
回収部４３を加熱し、二酸化炭素回収部４３のゼオライ
トから二酸化炭素を脱着放出させる。そして、脱着放出
した二酸化炭素による改質反応部２２および燃料電池３
０の置換は、第１実施例の燃料電池システム１０と同様
にして行なう。
【００７６】しかし、回収部加熱バーナ４４へは、燃料
電池３０の運転停止当初は水素ガス含有の二酸化炭素リ
ッチガスが流入し、その後は、アノード３４に残存する
水素リッチガスおよび改質反応部２２にメタノールと水
とが残存する限りにおいて生成された水素リッチガス
が、水素を消費されることなく流入する。そして、その
後には、二酸化炭素の置換の進行に応じて二酸化炭素が
徐々に流入する。このため、回収部加熱バーナ４４での
水素の燃焼は、二酸化炭素置換の進行に応じて控えら
れ、二酸化炭素が流入した時点で自ずから停止する。従
って、回収部加熱バーナ４４による加熱を介したゼオラ
イトからの二酸化炭素の脱着放出は、二酸化炭素置換が
進行するにつれて次第に抑制され、二酸化炭素置換の完
了に合わせて停止する。
【００７７】従って、第５実施例の燃料電池システム１
０Ｄによれば、燃料電池３０の停止時に二酸化炭素回収
部４３のゼオライトから不用意に二酸化炭素を放出する
ことがない。また、二酸化炭素置換の完了を容易に検出
することができる。更に、回収部加熱バーナ４４への燃
焼燃料供給のためだけのポンプを必要としない。よっ
て、第５実施例の燃料電池システム１０Ｄによれば、構
成の簡略化を図ることができる。
【００７８】以上本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこの様な実施例になんら限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々な
る態様で実施し得ることは勿論である。
【００７９】例えば、燃料電池３０は、固体高分子電解
質膜とする固体高分子型燃料電池に限らず、りん酸を電
解質とするりん酸型燃料電池や、溶融炭酸塩を含浸した
電解質板を用いる溶融炭酸塩型燃料電池等であってもよ
いことは勿論である。また、種々の燃料電池に限られる
ことはなく、メタノール改質装置２０の生成する水素リ
ッチガス中の水素を消費して二酸化炭素リッチガスを排
出するものであれば、実施例のシステムに組み込むこと
ができる。
【００８０】また、被改質物がメタノールである場合に
ついて説明したが、他の炭化水素化合物、例えばメタン
を改質する改質装置やこれを用いた燃料電池システムで
あってもよいことは勿論である。
【００８１】更に、二酸化炭素回収部４３に収納したゼ
オライトからＣＯ2 を脱着放出させる際に、二酸化炭素
回収部４３を加熱環境下に置くこととした。しかし、ゼ
オライトの吸着保持量は、図７の模式的なグラフに示す
ように、圧力が低くなるほど少なくなる。よって、二酸
化炭素回収部４３の圧力（内圧）をＣＯ2 吸着保持時の
圧力より低くして、ゼオライトからＣＯ2 を脱着放出さ
せるよう構成することもできる。具体的には、ＣＯ2 の
脱着放出の際に、二酸化炭素回収部４３上流のバルブ４
８を閉じて二酸化炭素回収部４３をガスポンプ４１ａに
替わる真空吸引ポンプにより吸引すればよい。この構成
を採れば、ＣＯ2 の速やかな脱着放出を通して、二酸化
炭素による改質反応部２２および燃料電池３０の置換の
短縮化を図ることができる。
【００８２】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の改質
装置では、改質手段を不活性ガスで置換して種々の不具
合を回避するに当たり、二酸化炭素で改質手段を置換す
ることにした。そして、二酸化炭素置換を図る上では、
二酸化炭素含有ガスからの二酸化炭素の吸着保持とその
放出とを単一の二酸化炭素吸着手段で行なう。よって、
請求項１記載の改質装置によれば、吸着保持と放出とに
別々の手段，機器等を必要としないので、装置の小型化
を図ることができる。
【００８３】請求項２および請求項３記載の改質装置に
よれば、二酸化炭素リッチガスを導入して二酸化炭素を
吸着保持するので、その吸着効率の向上を通して短時間
のうちに必要量の二酸化炭素を保持することができる。
よって、請求項２および請求項３記載の改質装置によれ
ば、二酸化炭素置換の実行頻度が高い場合であっても支
障なく当該置換を実行することができる。
【００８４】請求項４記載の燃料電池システムでは、改
質手段と燃料電池を不活性ガスで置換して種々の不具合
を回避するに当たり、少なくとも燃料電池の運転停止時
には二酸化炭素で改質手段や燃料電池を置換することに
した。そして、二酸化炭素置換を図る上では、燃料電池
の排出する二酸化炭素リッチガスからの二酸化炭素の吸
着保持とその放出とを単一の吸着剤収納部にて二酸化炭
素吸着剤で行なう。よって、請求項４記載の燃料電池シ
ステムによれば、吸着保持と放出とに別々の手段，機器
等を必要としないので、装置の小型化を図ることができ
る。
【００８５】しかも、請求項４記載の燃料電池システム
によれば、二酸化炭素リッチガスの導入による二酸化炭
素の吸着効率の向上を通して、短時間のうちに必要量の
二酸化炭素を吸着保持することができる。このため、燃
料電池の運転時において二酸化炭素の吸着保持を行な
い、停止時には既述したように二酸化炭素置換を速やか
に行なうことができる。また、燃料電池の運転・停止が
繰り返えされ二酸化炭素置換の実行頻度が高い場合であ
っても、高い効率での二酸化炭素の吸着保持を通して支
障なく当該置換を実行することができる。
【００８６】更に、請求項４記載の燃料電池システムで
は、置換に用いる二酸化炭素をシステム内で随時吸着保
持する。このため、ボンベ等による補給を必要としない
ので、請求項４記載の燃料電池システムの適用対象物
は、二酸化炭素補給の点からの制約を受けない。従っ
て、請求項４記載の燃料電池システムによれば、その適
用対象物を発電プラント等の固定プラントに限らず、例
えば車両等の移動体に拡大しても、ボンベ補給に伴う不
便さを解消することができる。
【００８７】請求項５記載の燃料電池システムでは、二
酸化炭素の放出を二酸化炭素置換の進行に連動して次第
に抑制し、二酸化炭素置換の完了に合わせて自動的に停
止させる。このため、請求項５記載の燃料電池システム
によれば、燃料電池の停止時に吸着剤収納部の二酸化炭
素吸着剤から不用意に二酸化炭素を放出することがな
い。また、二酸化炭素置換の完了を容易に検出すること
ができるとともに、二酸化炭素吸着剤を二酸化炭素の放
出が可能な加熱環境下に置くためだけの燃焼燃料の供給
機器を必要としない。よって、請求項５記載の燃料電池
システムによれば、構成の簡略化、延いてはコスト低減
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の燃料電池システム１０の概略構成
を例示するブロック図。
【図２】二酸化炭素回収部４３の収納するゼオライトの
温度に対するＣＯ2 吸着保持特性を模式的に表わしたグ
ラフ。
【図３】第２実施例の燃料電池システム１０Ａの概略構
成を例示するブロック図。
【図４】第３実施例の燃料電池システム１０Ｂの概略構
成を例示するブロック図。
【図５】第４実施例の燃料電池システム１０Ｃの概略構
成を例示するブロック図。
【図６】第５実施例の燃料電池システム１０Ｄの概略構
成を例示するブロック図。
【図７】二酸化炭素回収部４３の収納するゼオライトの
圧力に対するＣＯ2 吸着保持特性を模式的に表わしたグ
ラフ。
【符号の説明】
１０…燃料電池システム １０Ａ…燃料電池システム １０Ｂ…燃料電池システム １０Ｃ…燃料電池システム １０Ｄ…燃料電池システム １２…メタノールタンク １４…水タンク １５…メタノール供給管 １５ａ…圧送ポンプ １６…メタノール供給管 １６ａ…圧送ポンプ １７…水供給管 １７ａ…圧送ポンプ ２０…メタノール改質装置 ２２…改質反応部 ２４…反応部加熱バーナ ２６…水素ガス管路 ２６ａ…三方切換弁 ２６ｂ…三方切換弁 ２７…分岐水素ガス管路 ３０…燃料電池 ３２…電解質膜 ３４…アノード ３６…カソード ３７…空気管路 ３８…排気管路 ３８ａ…三方切換弁 ３８ｂ…排気バルブ ３９…排気管路 ４０…二酸化炭素回収装置 ４１…ガス置換管路 ４１ａ…ガスポンプ ４１ｂ…三方切換弁 ４３…二酸化炭素回収部 ４４…回収部加熱バーナ ４５…第１分岐排気管路 ４６…第２分岐排気管路 ４７…凝縮器 ５０…メタノール供給管 ５０ａ…圧送ポンプ ５１…ガス置換管路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 供給された炭化水素化合物を改質して水
    素リッチガスを生成する改質手段を有する改質装置であ
    って、 二酸化炭素を吸着保持し、所定条件下に置かれると該吸
    着保持した二酸化炭素を放出する二酸化炭素吸着手段
    と、 該二酸化炭素吸着手段に二酸化炭素含有ガスを導入する
    ガス導入手段と、 前記二酸化炭素吸着手段を前記所定条件下に置いて前記
    吸着保持済みの二酸化炭素を放出させる二酸化炭素放出
    手段と、 該放出された二酸化炭素を前記炭化水素化合物に替えて
    前記改質手段又は燃料電池装置の少なくとも一方に供給
    する置換手段とを備えることを特徴とする改質装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の改質装置であって、 前記ガス導入手段は、前記生成された水素リッチガス中
    の水素ガスを消費し二酸化炭素リッチガスを排出する水
    素ガス消費手段の該二酸化炭素リッチガスを前記二酸化
    炭素吸着手段に導入するものである改質装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の改質装置であって、 前記水素ガス消費手段は、前記生成された水素リッチガ
    ス中の水素ガスを燃料ガスとする燃料電池である改質装
    置。
  4. 【請求項４】 供給された炭化水素化合物を改質して水
    素リッチガスを生成する改質手段を有する改質装置と、
    該生成された水素リッチガス中の水素ガスを燃料ガスと
    する燃料電池とを備えた燃料電池システムであって、 二酸化炭素を吸着保持し、所定温度に加熱されると該吸
    着保持した二酸化炭素を放出する二酸化炭素吸着剤を収
    納した吸着剤収納部と、 該吸着剤収納部に前記燃料電池の排出する二酸化炭素リ
    ッチガスを導入するガス導入手段と、 少なくとも前記燃料電池の運転停止時に前記吸着剤収納
    部を所定温度以上の加熱下に置いて前記二酸化炭素吸着
    剤吸着から二酸化炭素を放出させる加熱手段と、 該放出された二酸化炭素を、前記炭化水素化合物に替え
    て前記改質手段に、又は前記水素リッチガスに替えて前
    記燃料電池に供給する置換手段とを備えることを特徴と
    する燃料電池システム。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の燃料電池システムであっ
    て、 前記加熱手段は、前記燃料電池から排出された残存水素
    を含む二酸化炭素リッチガスを導入し、該ガス中の残存
    水素を燃焼させるものである燃料電池システム。
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