WO2003085768A1 - Purificateur de fluide et centrale a pile a combustible - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a purifier for removing impurities from a fluid such as air and fuel supplied to a fuel cell, and to a fuel cell power plant equipped with the purifier.
  • Fuel cells generate electricity through an electrochemical reaction between hydrogen and the like and oxygen. If impurities are contained in the fluid such as fuel supplied to the fuel cell, the characteristics of the fuel cell are likely to deteriorate. For example, operating a fuel cell for a long period of time will reduce its electromotive force and shorten its life.
  • Various proposals have been made to remove impurities in air and fuel supplied to the fuel cell.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-277139 describes that air is passed through a heated catalyst layer, and impurities such as an organic solvent in the air are removed by combustion decomposition.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-327305 describes that air used for reforming fuel gas is subjected to adsorption treatment with activated carbon to adsorb and remove impurities such as SO x and NO x in the air.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313057 describes that air or hydrogen gas is brought into contact with a filter made of an ion exchange resin to remove gas impurities such as acid gas and alkaline gas.
  • JP-A-2002-93452 describes that impurities such as sulfurous acid gas in a fuel gas are removed by contact with molten carbonate. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to efficiently remove impurities from a fluid such as a fuel gas or air supplied to a fuel cell.
  • the present invention relates to a fluid purifier for removing impurities in a fluid supplied to a fuel cell, comprising: a three-dimensional structure; and a device for decomposing or adsorbing impurities retained in the three-dimensional structure.
  • Fluid purifier comprising:
  • the present invention provides a fuel cell power generation facility including a fuel cell and the fluid purifier of the present invention.
  • impurities in the fluid are decomposed or adsorbed by the decomposition or adsorption substance held in the three-dimensional structure, and are removed from the fluid. Since the substance for decomposition or adsorption is held in the three-dimensional structure, the specific surface area is large and impurities are decomposed or adsorbed and removed efficiently. Fuel cells supplied with purified fluid will maintain high performance over the long term and have a longer life. Preferred embodiments of the invention
  • This three-dimensional structure may be a polyurethane foam or a three-dimensional structure net having a three-dimensional structure.
  • the substance for decomposition or adsorption may be adsorbent particles such as activated carbon.
  • the adsorbent particles may be held on the three-dimensional structure via a binder layer. Part of the adsorbent particles may be in contact with the binder layer, and the rest may be exposed from the binder layer.
  • the fluid purifier of the present invention comprises: a polyurethane foam as a three-dimensional structure; a non-solvent type binder applied to the surface and inside of the polyurethane foam skeleton structure; Adsorbent particles having an average particle diameter of 50 times or more and 1.5 times or less of the average inter-skeleton distance of the polyurethane foam, which is fixed and the remainder is exposed, may be included.
  • a non-solvent-based binder may be applied to the surface layer of the fluid purifier.
  • the fuel cell may be any of a polymer electrolyte fuel cell, an alkaline aqueous electrolyte fuel cell, a phosphoric acid aqueous electrolyte fuel cell, a molten carbonate electrolyte fuel cell, and a solid oxide electrolyte fuel cell. You may.
  • This fuel cell may be a stationary type or a portable type such as for mounting on a vehicle.
  • the fuel supplied to the fuel cell may be a gas fuel such as hydrogen, coal gas, natural gas, other various hydrocarbon gases, or a reformed gas thereof.
  • the fuel may be a liquid.
  • the oxidizing gas to be reacted with the fuel may be any of oxygen, air, oxygen-enriched air and the like.
  • the impurities contained in the gas such as fuel and air include SO x , NO x , H 2 S, And various volatile organic compounds.
  • a fluid purifier of the present invention for removing impurities from a fluid supplied to a fuel cell has a three-dimensional structure and a substance for decomposing or adsorbing impurities retained in the three-dimensional structure.
  • the three-dimensional structure may be various plastic foams such as a polyurethane foam and a breathable polyethylene foam.
  • the three-dimensional structure is a nonwoven or woven fabric that has organic fibers (for example, filaments such as polyester and nylon) solidified in a rock wool shape and has a thickness (3 mm to 30 mm or more). Good.
  • the polyurethane foam can increase the air permeability and control the distance between the skeletons by controlling the foaming. After foaming, the air permeability of the polyurethane foam can be increased by physical or chemical treatment such as explosion treatment and alkali treatment.
  • the polyurethane foam may be a flexible polyurethane foam or a reticulated polyurethane foam from which a foam film has been removed.
  • the three-dimensional structure may be a rigid three-dimensional structure such as a polyurethane foam having a metal coating formed thereon, a sintered metal, or a sintered ceramic.
  • the air permeability of a three-dimensional structure can be specified by the amount of air passing (cm 3 / cm 2 Zsec) by a Frazier-type testing machine based on JISL 1004-1 972 (Test method for cotton fabric).
  • its air permeability cmVcmVs ec
  • the amount of air passing through the three-dimensional structure is preferably about 50 L / min to 500 L / min.
  • the substance for adsorption retained in the three-dimensional structure may be particles of activated carbon, zeolite, ion-exchange resin, activated clay, activated alumina, powdered silica gel and the like.
  • Activated carbon has versatility.
  • the activated carbon preferably has a BET specific surface area of at least 500 m 2 / g, in particular of the order of 1000 to 200 Om 2 / g.
  • the larger the specific surface area of the particles the higher the adsorption capacity of the particles. However, the larger the specific surface area, the lower the hardness of the adsorbent tends to be.
  • An adsorbent having low hardness and hardness may generate dust.
  • the adsorbent particles may be impregnated activated carbon, to which alkaline substances such as potassium carbonate, sodium carbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide have been impregnated.
  • alkaline substances such as potassium carbonate, sodium carbonate, potassium hydroxide and sodium hydroxide have been impregnated.
  • An acidic substance may be attached in place of the alkaline substance.
  • Activated carbon impregnated with fuel cells It removes sulfur-based compounds in the atmosphere, which can lead to poisoning of the catalyst supported on the ion-exchange membrane and the electrode and reduce the electromotive force, with high efficiency.
  • the adsorbent particles may carry a catalyst that decomposes impurities. This catalyst may be directly supported on the three-dimensional structure without passing through the adsorbent particles.
  • the fluid purifier of the present invention may have a three-dimensional structure, and the above-described adsorbent particles held on the three-dimensional structure via a binder layer. A part of the adsorbent particles may contact one layer of the binder, and the remaining part may be exposed from the binder layer. The adsorbent particles exposed from the binder layer are in direct contact with the fluid and effectively remove impurities.
  • the average particle size of the adsorbent particles is preferably at least 50 / 1.5 and at most 1.5 / 1.5 of the average inter-skeleton distance (pore diameter) of the three-dimensional structure.
  • 95% or more by weight of the adsorbent particles have a particle size that is one fifth to five times the average particle size.
  • 95% or more of the adsorbent particles have an average particle size that is 1/2 to 2 times the average particle size.
  • the average particle size of the adsorbent particles is 50/50 (2%) or more and 1.5 / (67%) or less of the average pore size of the three-dimensional structure.
  • the adsorbent particles are dispersed and fixed up to this point, and an adsorbent with higher adsorption capacity than conventional products can be obtained.
  • the average particle size should be at least one-tenth (10%) and one-half (50%) of the average pore size of the three-dimensional structure. It is more preferred that:
  • Large adsorbent particles having an average particle size of 1.5 times (67%) or more of the average pore size of the three-dimensional structure have a skeletal structure of the three-dimensional structure even if the three-dimensional structure is fed from the surface. Difficult to penetrate inside. These large adsorbent particles mostly adhere near the surface of the three-dimensional structure. Large adsorbent particles adhere to the three-dimensional structure with weak adhesion and are likely to fall off. This may be because the area of the adhering portion with the three-dimensional structure becomes relatively smaller than the size of the adsorbent particles. Large adsorbent particles are strong against 3D structure by binder! / Will gain adhesion.
  • Small adsorbent particles having an average particle size of less than 50/50 (2%) of the average pore size of the three-dimensional structure significantly reduce the weight of the adsorbent attached to the three-dimensional structure. This is probably because the fine adsorbent particles thinly weaken the binder applied to the three-dimensional structure and do not adhere any more, so that the absolute amount of fixation is reduced. As a result, the adsorbing capacity of the entire adsorbent is reduced, and the adsorbent exhibits only the same adsorbent capacity as that of the adsorbent by the conventional method (the method of adhering adsorbent particles and binder). Various binders can be appropriately selected and used.
  • the binder preferably makes the adsorbent strongly adhere to the three-dimensional structure and does not easily cause clogging of the pores of the adsorbent particles. Therefore, preferred binders have high solids content and low volatile components. Suitable binders have a solids content of at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, and the organic solvent is at most 50% by weight, preferably 0%. Non-solvent binders have little effect on adsorption performance.
  • the binder may be a moisture-curable reactive urethane-based hot melt, acrylic or urethane-based emulsion binder.
  • the binder may be a urethane-based prepolymer in NCO excess, more preferably a polyurethane-based prepolymer based on MDI (methylene diisocyanate). MDI-based prepolymers produce less free isocyanate than TDI (tolylene diisocyanate) -based prepolymers, have less adsorption to adsorbent particles, and have fewer problems in terms of hygiene in the manufacturing process .
  • MDI methylene diisocyanate
  • the binder consisting of NCO-excess urethane-based prepolymer has a viscosity that is too high, it is preferably applied with the minimum amount of organic solvent added, and most of the organic solvent is skipped by the dry hot air. After that, the adsorbent particles are attached.
  • the binder is applied by impregnating the base material in the impregnation tank and then squeezing out the excess binder with a roll, or by applying it to the surface with a spray or coater, then squeezing it with a mouth and spreading it inside. You may.
  • the adsorbent particles are attached to the three-dimensional structure to which the binder has been applied in advance by dipping the adsorbent in a fluidized bed, spraying, or dropping from a sieve.
  • the three-dimensional structure may be inverted so that the adsorbent particles are on both sides of the three-dimensional structure.
  • the adsorbent particles are supplied and adhere evenly to the entire three-dimensional structure.
  • the adsorbent particles can be passed between one or more sets of ports and lightly compressed to assist the attachment to the three-dimensional structure skeleton. At this time, it is appropriate to set the roll interval to 90 to 60% of the thickness of the three-dimensional structure.
  • the binder is solidified by an appropriate method.
  • the urethane-based prepolymer is solidified by curing with heated steam, so that the process is simple and a large fixing force can be obtained. Even when a part of the adsorbent is coated with a binder, there is little decrease in the adsorbing power because fine pores are formed in the film due to the generation of carbon dioxide gas when the urethane is cured.
  • binders may be solidified. Thereby, the adsorbent particles can be held extremely strongly in the three-dimensional structure.
  • the surface of the adsorbent particles fixed to the surface layer of the base material is entirely covered with the binder, and the adhering force to the three-dimensional structure is increased.
  • Ability decreases.
  • most of the adsorbent particles fixed to the three-dimensional structure inner layer are not affected by the binder applied to the three-dimensional structure surface layer, and the adsorption capacity of the entire adsorbent does not decrease so much.
  • the thickness of the surface layer to be applied can be arbitrarily controlled depending on the amount of the binder to be applied. Good. The greater the thickness of the three-dimensional structure, the smaller the rate of decrease in adsorption capacity due to surface coating.
  • the binder applied to the surface layer may be the same as the binder applied to the entire three-dimensional structure at first.
  • a soft binder may be applied to the entire surface so that the flexibility of the three-dimensional structure is not hindered, and a rigid binder having strong fixing force may be applied to the surface layer.
  • Emulsion-type binders which tend to cause defects (pinholes, etc.) in the film, advantageously provide air permeability to the binder layer.
  • a filter such as an HEPA filter or an ULPA filter may be arranged.
  • impurities are efficiently removed from the fluid supplied to the fuel cell, so that the output of the fuel cell power generation equipment can be kept high for a long time, and the life of the fuel cell can be extended.

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Description

明細書 流体の浄化器及び燃料電池発電設備 技術分野
本発明は、 燃料電池に供給される空気、 燃料などの流体から不純物を除去するた めの浄化器と、 この浄化器を備えた燃料電池発電設備とに関する。 背景技術
燃料電池は、 水素等と酸素の電気化学反応により電気を発生させる。 燃料電池に 供給される燃料等の流体中に不純物が含まれていると、 燃料電池の特性が低下し易 くなる。 例えば、 燃料電池を長期間にわたって運転すると起電力が低下したり、 寿 命が短くなったりする。 この燃料電池に供給される空気や燃料中の不純物を除去す ることが種々提案されている。
特開 2000 _ 277139には、 昇温された燃焼触媒層に空気を通過させ、 空 気中の有機溶媒等の不純物を燃焼分解して除去することが記載されている。
特開 2000— 327305には、 燃料ガスの改質に用いられる空気を活性炭で 吸着処理し、 空気中の SOx， NOx等の不純物を吸着除去することが記載されてい る。
特開 200 1— 3 1 3057には、 イオン交換樹脂よりなるフィルタに空気や水 素ガスを接触させて酸性ガスやアルカリ性ガス等の気体不純物を除去することが記 載されている。
特開 2002— 93452には燃料ガス中の亜硫酸ガス等の不純物を溶融炭酸塩 と接触させて除去することが記載されている。 発明の開示
本発明は、 燃料電池に供給される燃料ガスや空気などの流体から不純物を効率良 く除去することを目的とする。
本発明は、 燃料電池に供給される流体中の不純物を除去するための流体浄化器に おいて、 三次元構造体と、 該三次元構造体に保持された不純物の分解又は吸着用の 03 04213
物質とを有する流体浄化器を提供する。
また、 本発明は、 燃料電池と、 かかる本発明の流体浄化器とを有する燃料電池発 電設備を提供する。
本発明の流体浄化器によると、 流体中の不純物が三次元構造体に保持された分解 又は吸着用の物質によって分解又は吸着されて流体中から除去される。 この分解又 は吸着用の物質は三次元構造体に保持されているので、 比表面積が大きく、 不純物 が効率よく分解又は吸着除去される。 浄化された流体が供給される燃料電池は、 長 期にわたって高い特性を維持し、 寿命が延長される。 発明の好ましい形態
この三次元構造体は、 ポリウレタンフォームや三次元構造を有する立体構造ネッ トであってもよい。 この分解又は吸着用の物質は、 活性炭などの吸着体粒子であつ てもよい。 この吸着体粒子は、 三次元構造体にバインダー層を介して保持されても よい。 吸着体粒子はその一部が該バインダー層に接し、 残部は該バインダー層から 露出してもよレ、。
本発明の流体浄化器は、 三次元構造体としてのポリウレタンフォームと、 このポ リウレタンフォームの骨格構造の表面及び内部に塗布された非溶剤系パインダ一層 と、 該バインダー層に一部が接触して固着され残部が露出した、 ポリウレタンフォ ームの平均骨格間距離の 5 0分の 1以上、 1 . 5分の 1以下の平均粒径を有する吸 着体粒子とを有してもよい。 この流体浄化器の表層に非溶剤系バインダ一が塗布さ れていてもよい。
燃料電池は、 固体高分子型燃料電池、 アル力リ水溶液電解質型燃料電池、 リン酸 水溶液電解質型燃料電池、 溶融炭酸塩電解質型燃料電池、 固体酸化物電解質型燃料 電池などのいずれのものであってもよい。 この燃料電池は静置型であってもよく、 車両搭載用などの可搬型のものであってもよい。
燃料電池に供給される燃料は、 水素、 石炭ガス、 天然ガス、 その他の各種の炭化 水素ガス、 これらの改質ガスなどのガス燃料であってもよい。 燃料は液体であって もよい。
燃料と反応させる酸化剤ガスは酸素、空気、酸素富化空気などのいずれでもよい。 この燃料や空気等のガス中に含まれる不純物としては、 S O x , N O x , H 2 S、 ,ェンなどの炭化水素や各種の揮発性有機化合物などが例示される。 燃料電池に供給される流体中から不純物を除去する本発明の流体浄化器は、 三次 元構造体と、 該三次元構造体に保持された、 不純物の分解又は吸着用の物質とを有 する。
三次元構造体は、 ポリウレタンフォーム、 通気性ポリエチレンフォームのような 各種プラスチックフォームであってもよい。 三次元構造体は、 有機繊維 （例えばポ リエステルやナイ口ンなどのフィラメント) をロックウール状に固め、 厚み （3m n！〜 30mm、 又はそれ以上） をもたせた不,織布であってもよい。 ポリウレタンフ オームは、 その発泡時のコントロールにより通気度を上げたり、 骨格間距離を任意 に設定したりすることができる。 ポリウレタンフォームは、 発泡後、 爆発処理ゃァ ルカリ処理等の物理的、 化学的処理により通気度を上げたりすることができる。 ポ リウレタンフォームは、 軟質ポリウレタンフォーム、 又は発泡膜を除去した網状ポ リウレタンフォームであってもよい。 三次元構造体は、 金属被膜が形成されたポリ ウレタンフォーム、 焼結金属、 焼結セラミックのような硬質の三次元構造体であつ てもよい。
三次元構造体の通気度は J I S L 1004-1 972 (綿織物試験方法） に基 づくフラジール型試験機による通過空気量 （cm3/cm2Zs e c) によって特定 されうる。 三次元構造体が厚さ 1 Ommにスライスされてこの試験機の測定対象と されたときに、 その通気度 (cmVcmVs e c ) は、 好ましくは 150以上、 特に好ましくは 250以上である。 三次元構造体の通過空気量は 50 L/m i n〜 500 L/m i n程度が好ましい。
三次元構造体に保持させる吸着用の物質は、 活性炭、 ゼォライ ト、 イオン交換樹 脂、活性白土、活性アルミナ、粉体シリカゲル等の粒子であってもよい。活性炭は、 汎用性を有する。 活性炭は、 好ましくは、 500m2/g以上とくに 1000〜2 00 Om2/g程度の BET比表面積を有する。 粒子の比表面積が大きい程、 粒子 の吸着能が向上する。 しかし、 比表面積が大きいほど、 吸着体の硬度が下がりがち となる。 低レ、硬度を有する吸着体は塵を発生させることがある。
吸着体粒子は添着活性炭であってもよく、 これには炭酸カリウム、 炭酸ナトリウ ム、 水酸化カリウム、 水酸化ナトリウムなどのアルカリ性物質が添着されている。 アルカリ性物質の代りに酸性物質が添着されてもよい。 添着活性炭は、 燃料電池の イオン交換膜や電極に担持された触媒の被毒要因につながり、 起電力低下となる大 気中の硫黄系化合物を高効率で除去する。
吸着体粒子は、 不純物を分解する触媒を担持してもよい。 この触媒は、 吸着体粒 子を介することなく直接に三次元構造体に担持されてもよい。
本発明の流体浄化器は、 三次元構造体と、 該三次元構造体にバインダー層を介し て保持された上記の吸着体粒子とを有していてもよい。 吸着体粒子の一部が該バイ ンダ一層に接触し、 残部がバインダー層から露出していてもよい。 バインダー層か ら露出している吸着体粒子は、流体と直接的に接触し、不純物を効果的に除去する。 この吸着体粒子の平均粒径は、 三次元構造体の平均骨格間距離 （孔径） の 5 0分の 1以上、 1 . 5分の 1以下であることが好ましい。 好ましくは、 吸着体粒子の 9 5 重量％以上が、 平均粒径の 5分の 1〜 5倍の粒径を有する。 特に好ましくは、 吸着 体粒子の 9 5 %以上が平均粒径の 2分の 1〜 2倍の平均粒径を有する。
吸着体粒子の平均粒径が三次元構造体の平均孔径の 5 0分の 1 ( 2 %)以上、 1 . 5分の 1 ( 6 7 %) 以下であると、 三次元構造体の内部にまで吸着体粒子が分散固 着し、 しかも従来品よりも吸着能力が高い吸着材が得られる。 通気性の維持及び吸 着絶対量の増加という点を考慮すれば、 平均粒径を三次元構造体の平均孔径の 1 0 分の 1 ( 1 0 %) 以上、 2分の 1 ( 5 0 %) 以下とするのが一層好ましい。
平均粒径が三次元構造体の平均孔径の 1 . 5分の 1 ( 6 7 %) 以上の大きな吸着 体粒子は、 三次元構造体に対し表面からフィードされても三次元構造体の骨格構造 の内部にまで侵入しにくい。 この大きな吸着体粒子は、 大部分、 三次元構造体の表 面近くに付着する。 大きな吸着体粒子は、 三次元構造体に対し弱い付着力をもって 付着するので、 それから脱落し易い。 これは吸着体粒子の大きさに比べ三次元構造 体との付着部分の面積が相対的に小さくなるためであろう。 大きな吸着体粒子は、 バインダーによって、 三次元構造体に対する強！/、付着力を得るであろう。
平均粒径が三次元構造体の平均孔径の 5 0分の 1 ( 2 %) 以下の小さな吸着体粒 子は、 三次元構造体に付着する吸着体重量が著しく少なくなる。 これは細かい吸着 体粒子が三次元構造体に塗布されたバインダーをうすく力パーしてしまい、 それ以 上付着することがないので固着絶対量が減少するためであろう。 その結果吸着材全 体としての吸着能力が小さくなり従来法 （吸着体粒子とパインダーを混合付着させ る方法） による吸着材と同程度の吸着能力しか示さなくなる。 バインダーも各種のものを適宜選択、 使用することができる。 バインダーは、 好 ましくは、 吸着体を三次元構造体に強く接着させ、 かつ吸着体粒子の細孔の目詰ま りを生じさせにくい。 従って、 好ましいバインダーは固形分が多く揮発成分が少な い。 好適なバインダーは、 即ち固形分が 3 0重量％以上、 好ましくは 5 0重量％以 上で、 有機溶剤は 5 0重量％以下、 好ましくは 0 %である。 非溶剤系バインダーは 吸着性能に対する影響が小さレ、。
バインダーは、 湿気硬化型反応性ウレタン系ホットメルト、 アクリル又はウレタ ン系ェマルジヨンバインダーであってもよい。 バインダーは、 N C O過剰のウレタ ン系プレポリマー、 より好ましくは MD I (メチレンジィソシァネート) ベースの ゥレタン系プレポリマーであってもよい。 MD Iベースのプレポリマーの方が T D I (トリレンジイソシァネート） ベースのものより遊離イソシァネートが発生し難 く、 吸着体粒子への吸着が少なく、 かつ製造工程における衛生面からも問題が少な い。
N C O過剰のウレタン系プレボリマーよりなるバインダ一が高すぎる粘度を有す るときには、 好ましくは、 必要最小限の有機溶剤が加えられて塗布され、 乾燥温風 によつて大部分の有機溶剤がとばされた後、 吸着体粒子が付着される。
バインダ一は、 含浸槽に基材を含浸させた後余分のバインダーをロールで絞り取 る方法、 スプレーやコーターで表面に塗布した後口一ルで絞り込み内部まで行きわ たらせる方法等によって塗布されてもよい。 あらかじめバインダーが塗布された三 次元構造体に対し、 吸着体粒子は、 吸着体流動床浸漬、 スプレー、 又は篩からの落 下等によって付着される。
吸着体粒子が三次元構造体に対し、 スプレー、 又は篩からの落下により付着され る場合、 三次元構造体は反転されてもよく、 これにより、 三次元構造体の両面に吸 着体粒子が供給され、 吸着体粒子が三次元構造体全体に均等に付着する。
吸着体粒子付着時及び/又は付着後、 三次元構造体を振動させることにより、 吸 着体粒子の三次元構造体內部への侵入及び三次元構造体骨格への確実な付着を助け ることができる。
さらに吸着体粒子付着後、 一組又は複数組の口一ルの間を通し、 軽く圧縮するこ とにより三次元構造体骨格への付着を助けることができる。 この際ロール間隔を三 次元構造体の厚さの 9 0〜6 0 %とするのが適当である。 バインダーは、 それぞれに適した方法により固化される。 ウレタン系プレボリマ 一は加熱水蒸気でキュア一することにより固化し、 工程が単純でかつ大きな固着力 が得られる。 吸着体の一部がバインダーで被覆された場合も、 ウレタンの硬化時の 炭酸ガス発生により皮膜に微細気孔があくため、 吸着力の低下が少ない。
吸着体粒子が三次元構造体から脱落することを防止するために、 三次元構造体に 吸着体粒子を付着させた後、 バインダーを固化させる前に、 さらにその上からバイ ンダーを塗布し、 その後、 これらのバインダーを固化させてもよい。 これにより、 吸着体粒子を極めて強固に三次元構造体に保持させることができる。
この場合、 基材表層に固着している吸着体粒子はその表面が全部バインダ一で被 覆されることになり、 三次元構造体に対する固着力は増加するが、 その部分の吸着 体粒子の吸着能力は低下する。 しかし三次元構造体内層に固着された大部分の吸着 体粒子は三次元構造体表層に塗布されたバインダ一の影響を受けることなく吸着材 全体としての吸着能力はそれ程低下しない。
塗布される表層の厚さは、 塗布するバインダー量により任意にコントロールする ことができるので、 表層の吸着体粒子の固着力増加と吸着材全体の吸着能力低下の 状態を勘案して適宜定めればよい。 三次元構造体の厚さが厚ければ厚い程表層塗布 による吸着能力低下の割合は小さくなる。 表層に塗布するバインダーは当初、 三次 元構造体全体に塗布するバインダーと同じものでも良い。
当初全体に柔軟なバインダーを塗布して三次元構造体の柔軟性を阻害せぬように し、 表層に強固な固着力を有する剛性のバインダーを塗布してもよい。 皮膜に欠陥 (ピンホール等） が生じ易いェマルジヨンタイプのバインダーは、 バインダー層に 有利に通気性を与える。
本発明の流体浄化器から流体を燃料電池に供給する場合、 流体浄化器の上流側に
H E P Aフィルタや U L P Aフィルタなどのフィルタが配置されてもよい。
本発明によると、 燃料電池に供給される流体中から不純物が効率よく除去される ので、 燃料電池発電設備の出力を長期にわたり高く維持することができ、 また燃料 電池の寿命延長を図ることも可能となる。

Claims

請求の範囲
1 . 燃料電池に供給される流体中の不純物を除去するための流体浄化器において、 三次元構造体と、 該三次元構造体に保持された不純物の分解又は吸着用の物質とを 有することを特徴とする燃料電池の流体浄化器。
' 2 . 請求項 1において、 前記物質は吸着体粒子であることを特徴とする燃料電池 の流体浄化器。
3 . 請求項 2において、 吸着体粒子は、 椰子柄活性炭、 木質活性炭、 石油ピッチ 系球状活性炭、 ペレツト状成型活性炭、 天然ゼォライト、 合成ゼォライト、 活性白 土、界面活性剤、陽ィオン又は陰イオン交換樹脂、陽ィオン又は陰イオン交換繊維、 キレート樹脂、 キレート化合物、 無機系陽イオン又は陰イオン吸着剤、 無機系合成 化学脱臭剤、 多孔質吸着体に中和反応等の化学反応を利用して対象ガス成分を化学 的に分解除去する化合物を担持させたもの、 及び、 多孔質吸着体に貴金属又は卑金 属からなる酸化又は還元触媒を担持させたものや酸化チタン等の光励起触媒を担持 又はコーティングさせたものから選ばれる 1種又は 2種以上であることを特徴とす る燃料電池の流体浄化器。
4 . 請求項 2において、 吸着体粒子はアル力リ性物質又は酸性物質が添着された 添着活性炭である燃料電池の流体浄化器。
5 . 請求項 2〜4のいずれか 1項において、 該吸着体粒子はバインダー層を介し て三次元構造体に保持されていることを特徴とする燃料電池の流体浄化器。
6 . 請求項 5において、 該吸着体粒子はその一部が該バインダー層に接し、 残部 は該バインダ一層から露出していることを特徴とする燃料電池の流体浄化器。
7 . 請求項 1〜 6のいずれか 1項において、 三次元構造体は合成樹脂発泡体又は 不織布であることを特徴とする燃料電池の流体浄化器。
8 . 請求項 1〜6のいずれか 1項において、 三次元構造体はポリウレタンフォー ムであることを特徴とする燃料電池の流体浄化器。
9 . 請求項 1において、 該流体浄化器は、 該三次元構造体としてのポリウレタン フォームと、 このポリウレタンフォームの骨格構造の表面及び内部に塗布された非 溶剤系バインダ一層と、該バインダ一層に一部が接触して固着され残部が露出した、 ポリウレタンフォームの平均骨格間距離の 5 0分の 1以上、 1 . 5分の 1以下の平 均粒径を有する吸着体粒子とを有することを特徴とする燃料電池の流体浄化器。
1 0 . 請求項 1において、 該流体浄化器は、 該三次元構造体としてのポリウレタ ンフォームと、 このポリウレタンフォームの骨格構造の表面及び内部に塗布された 非溶剤系バインダ一層と、 該パインダ一層に一部が接触して固着され残部が露出し た、 ポリウレタンフォームの平均骨格間距離の 5 0分の 1以上、 1 . 5分の 1以下 の平均粒径を有する吸着体粒子とを有し且つ表層に非溶剤系バインダーが塗布して あることを特徴とする燃料電池の流体浄化器。
1 1 . 燃料電池と、 該燃料電池に供給される流体の浄化器とを有する燃料電池発 電設備において、 この流体浄化器が請求項 1ないし 1 0のいずれか 1項に記載の流 体浄化器であることを特徴とする燃料電池発電設備。
1 2 . 請求項 1 1において、 該流体浄化器は該燃料電池に供給される燃料ガス又 は空気の浄化器であることを特徴とする燃料電池発電設備。
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