燃料電池システム
【課題】水素貯蔵手段への水の流入を抑制しつつ、水素を再利用することが可能な、燃料電池システムを提供する。
【解決手段】水素貯蔵手段及び燃料電池と、燃料電池から排出される水素を捕捉する水素捕捉手段と、水素貯蔵手段から燃料電池へと供給される水素が流通する第１水素流通部と、燃料電池と水素捕捉手段とを繋ぐ流体流通部と、水素捕捉手段から燃料電池へと供給される水素が流通する第２水素流通部と、を備え、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素を供給している間に、第２水素流通部を流通した流体が水素貯蔵手段へと流入することを阻止する、阻止手段が備えられる、燃料電池システムとする。
【解決手段】水素貯蔵手段及び燃料電池と、燃料電池から排出される水素を捕捉する水素捕捉手段と、水素貯蔵手段から燃料電池へと供給される水素が流通する第１水素流通部と、燃料電池と水素捕捉手段とを繋ぐ流体流通部と、水素捕捉手段から燃料電池へと供給される水素が流通する第２水素流通部と、を備え、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素を供給している間に、第２水素流通部を流通した流体が水素貯蔵手段へと流入することを阻止する、阻止手段が備えられる、燃料電池システムとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵手段及び燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層（以下「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極（アノード触媒層及びカソード触媒層）とを備える膜電極構造体（以下「ＭＥＡ」という。）で電気化学反応を起こし、当該電気化学反応により発生した電気エネルギーを外部に取り出す装置である。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」ということがある。）は、低温領域で運転することができる。このＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車の動力源や携帯用電源として注目されている。
【０００３】
ＰＥＦＣの単セルは、ＭＥＡと、当該ＭＥＡを狭持する一対の集電体とを備え、ＭＥＡには、含水状態に保たれることによりプロトン伝導性能を発現するプロトン伝導性ポリマーが含有される。ＰＥＦＣの運転時には、アノードに水素含有ガス（以下「水素」という。）が、カソードに酸素含有ガス（以下「空気」という。）が、それぞれ供給される。アノードへと供給された水素は、アノードの触媒層（以下「アノード触媒層」ということがある。）に含まれる触媒の作用下でプロトンと電子に分離し、水素から生じたプロトンは、アノード触媒層及び電解質膜を通ってカソードの触媒層（以下「カソード触媒層」ということがある。）へと達する。一方、電子は、外部回路を通ってカソード触媒層へと達し、かかる過程を経ることにより、電気エネルギーを取り出すことが可能になる。そして、カソード触媒層へと達したプロトン及び電子と、カソード触媒層へと供給された酸素とが反応することにより、水が生成される。
【０００４】
ここで、運転時に単セルへと供給された水素の少なくとも一部は、プロトンと電子に分離する電気化学反応に供されるものの、多くの場合、単セルへと供給された水素の一部は、当該電気化学反応に供されることなく、単セルから排出される。単セルから排出された水素を回収せずにそのまま外部へ放出すると、水素の利用効率が低下し、システム全体としてのエネルギー利用効率が低下する。それゆえ、エネルギーの利用効率を向上させる等の観点から、水素を再利用する技術の開発が望まれている。
【０００５】
燃料電池システムにおける水素の利用効率向上に関する技術として、例えば、特許文献１には、不純ガスを含む水素を燃料として発電する燃料電池の水素排ガスを排出させる水素排ガスラインに、水素吸蔵合金を収容する水素精製装置を接続し、燃料電池から排出される水素排ガスに含まれる水素を水素吸蔵合金に吸蔵させて精製して回収することを特徴とする水素回収装置を備える燃料電池が開示されている。さらに、特許文献１には、水素精製装置に回収する水素を燃料電池の燃料として供給する技術、及び、燃料電池へ水素を供給する水素供給装置が備えられる技術も開示されている。また、特許文献２には、水素供給が終了した一対の水素吸蔵合金容器の一方を冷却・減圧して他方の容器から水素を流入させ、加熱することによって一方の容器内の水素を燃料電池に供給する、水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置が開示されている。加えて、特許文献３には、水素燃料を還流させるためのエジェクタを備えつつも、燃料電池に対するより適切で効率の良い水素供給を可能とする車両搭載用燃料電池の水素供給システムが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１５５４号公報
【特許文献２】特開２００５−６３７０３号公報
【特許文献３】特開２００１−２１０３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている技術によれば、水素精製装置に回収した水素を燃料電池へ供給することができるため、水素の利用効率を向上させることが可能になると考えられる。しかし、上述のように、ＰＥＦＣの運転時には水が生成されるので、水素精製装置には水素とともに水が流入する。それゆえ、水素精製装置から燃料電池へ水素を供給する際には、水素とともに水が供給される。したがって、特許文献１に開示されている技術において、水素精製装置から燃料電池へ水素を供給すると、水素とともに燃料電池へと供給される水が水素供給装置（以下において「水素貯蔵手段」ということがある。）へと流入し、水素供給装置に収容された水素吸蔵合金の機能を低下させる虞がある、という問題があった。かかる問題は、特許文献２及び特許文献３に開示されている技術によっても解決が困難であり、特許文献１〜特許文献３に開示された２以上の発明を組み合わせても、水素を再利用する燃料電池システムにおいて水素貯蔵手段への水の流入を抑制することは困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、水素貯蔵手段への水の流入を抑制しつつ、水素を再利用することが可能な、燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、水素貯蔵手段及び燃料電池と、燃料電池から排出される水素を捕捉する水素捕捉手段と、水素貯蔵手段から燃料電池へと供給される水素が流通する第１水素流通部と、燃料電池と水素捕捉手段とを繋ぐ流体流通部と、水素捕捉手段から燃料電池へと供給される水素が流通する第２水素流通部と、を備え、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素を供給している間に、第２水素流通部を流通した流体が水素貯蔵手段へと流入することを阻止する、阻止手段が備えられることを特徴とする、燃料電池システムである。
【００１０】
ここに、本発明における「水素貯蔵手段」は、水素を貯蔵し、気体の水素を取り出すことが可能であれば、その形態は特に限定されない。さらに、本発明における「水素捕捉手段」は、燃料電池から排出される流体に含まれる水素を少なくとも捕捉し、捕捉した水素を燃料電池へ供給可能であれば、その形態は特に限定されない。本発明における水素捕捉手段が採り得る形態としては、水素を吸着（吸蔵）・放出可能な水素貯蔵材料が収容される形態の水素捕捉手段のほか、膜状部材を用いて燃料電池から排出された流体に含まれる水素を分離し、分離した水素が燃料電池へと供給される形態の水素捕捉手段等を例示することができる。さらに、本発明における「阻止手段」は、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素を供給している間に、第２水素流通部を流通した流体（例えば、水等）が水素貯蔵手段へと流入することを阻止する機能を有していれば、その形態は特に限定されない。本発明における阻止手段が採り得る形態としては、弁等を例示することができる。例えば、少なくとも第１水素流通部に弁が備えられることにより、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素を供給している間は、第１水素流通部に備えられる弁を閉じることで、第２水素流通部を流通した流体の水素貯蔵手段への流入を阻止することが可能になる。
【００１１】
上記本発明において、第２水素流通部が、第１水素流通部に接続されることが好ましい。
【００１２】
また、上記本発明において、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されている間は、水素貯蔵手段から燃料電池への水素の供給が停止されても良い。
【００１３】
また、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されている間は、水素貯蔵手段から燃料電池への水素の供給が停止される上記本発明において、第２水素流通部に、圧力計測手段が備えられ、第２水素流通部内の水素の圧力が所定圧以上である場合に、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されても良い。
【００１４】
また、第２水素流通部に圧力計測手段が備えられる上記本発明において、さらに、第２水素流通部に、調圧手段が備えられていても良い。
【００１５】
また、上記本発明において、水素捕捉手段が複数備えられ、複数の水素捕捉手段が流体流通部に並列に接続されていることが好ましい。
【００１６】
また、上記本発明において、水素捕捉手段に、水素貯蔵材料が収容されていても良い。
【００１７】
また、水素捕捉手段に水素貯蔵材料が収容されている上記本発明において、水素貯蔵材料は、水素吸蔵合金であっても良い。
【００１８】
また、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されている上記本発明において、当該水素吸蔵合金に、希土類元素が含有されることが好ましい。
【００１９】
また、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されている上記本発明において、さらに、当該水素吸蔵合金を加熱可能な温度制御手段が備えられることが好ましい。
【００２０】
また、上記本発明において、水素貯蔵手段に、水素吸蔵合金が収容されていても良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、阻止手段が備えられるので、燃料電池から排出された水素を燃料電池へ再び供給して水素を再利用する場合であっても、再供給される水素とともに流通する虞のある水が水素貯蔵手段へ流入することを阻止できる。それゆえ、本発明によれば、水素貯蔵手段への水の流入を抑制しつつ、水素を再利用することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２２】
本発明において、第２水素流通部が第１水素流通部に接続されることにより、簡易な構成で、水素貯蔵手段への水の流入を抑制しつつ、水素を再利用することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２３】
また、本発明において、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されている間は、水素貯蔵手段から燃料電池への水素の供給が停止されることにより、水素貯蔵手段への水の流入を抑制することが容易になる。
【００２４】
また、本発明において、第２水素流通部内の水素の圧力が所定圧以上である場合に、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されることにより、第２水素流通部のみを介して燃料電池へ水素が供給される場合であっても、燃料電池で必要とされる圧力の水素を確実に供給することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２５】
また、本発明において、第２水素流通部に調圧手段が備えられることにより、燃料電池で必要とされる圧力の水素を確実に供給することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２６】
また、本発明において、複数の水素捕捉手段が流体流通部に並列に接続されることにより、水素捕捉手段の水素捕捉機能を長期間に亘って維持することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２７】
また、本発明において、水素捕捉手段に水素貯蔵材料が収容されることにより、簡易な構成で水素を捕捉し放出させることが可能な水素捕捉手段を備える、燃料電池システムを提供することができる。
【００２８】
また、本発明において、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されることにより、水素吸蔵合金に吸蔵された流体に含まれる水素の割合よりも、水素吸蔵合金から放出される流体に含まれる水素の割合を容易に向上させることが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２９】
また、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されている本発明において、水素捕捉手段に、希土類元素を含有する水素吸蔵合金が収容されることにより、長期間に亘って、水素の吸蔵・放出機能を維持することが可能な水素捕捉手段を備える、燃料電池システムを提供することができる。
【００３０】
また、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されている本発明において、水素吸蔵合金を加熱可能な温度制御手段が備えられることにより、水素を容易に放出することが可能な水素捕捉手段を備える、燃料電池システムを提供することができる。
【００３１】
また、本発明において、水素貯蔵手段に水素吸蔵合金が収容されることにより、水素貯蔵手段に収容された水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出性能を長期間に亘って維持することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
水素が供給される燃料電池では、燃料電池からの排気に、水素が含有されることがある。燃料電池から排出された水素をそのまま外部へ放出すると、水素の利用効率が低下するため、水素の利用効率を向上させる観点からは、排出された水素を再利用することが好ましい。それゆえ、水素貯蔵手段及び燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出された水素を回収した後、回収した水素を燃料電池へ再び供給して水素を再利用することにより、水素の利用効率を向上させる技術が、これまでに開示されている。ところが、水素を再利用する場合、再利用される水素とともに流通し得る水等の不純物が、水素貯蔵手段へ流入することがある。水素貯蔵手段へ不純物が流入すると、水素貯蔵手段から燃料電池へと供給される流体に含有される水素の濃度が低下する虞がある。また、例えば、水素貯蔵手段に水素吸蔵合金が収容されている場合には、水素貯蔵手段に流入した不純物によって、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出性能が低下するという問題がある。かかる問題等を解決するため、水素を再利用可能な燃料電池システムにおいて、水素の再利用時に、不純物が水素貯蔵手段へ流入することを抑制（防止）する技術が求められている。
【００３３】
本発明は、かかる観点からなされたものであり、その主な要旨は、水素の再利用時であっても、不純物の水素貯蔵手段への流入を抑制することが可能な、燃料電池システムを提供することにある。
【００３４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の燃料電池システムについて説明する。
【００３５】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池システムの形態例を概略的に示す概念図である。図１に示すように、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池システム１００は、水素吸蔵合金を収容した水素貯蔵タンク１と、ＰＥＦＣの単セルを複数備えた燃料電池２と、水素貯蔵タンク１及び燃料電池２を繋ぐ第１水素流通部３と、燃料電池２から排出された流体が流通する流体流通部４と、流体流通部４に配置された水素捕捉手段５と、水素捕捉手段５から放出された水素が流通する第２水素流通部６と、を備え、第２水素流通部６は、第１水素流通部３に接続されている。水素捕捉手段５は、希土類元素を含有する水素吸蔵合金を収容した第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂを備え、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂは、流体流通部４に並列に接続されている。流体流通部４には、さらに、燃料電池２から排出された流体の流通方向を切り替える切替手段７と、第１水素捕捉手段５ａ又は第２水素捕捉手段５ｂから排出された流体を燃料電池システム１００の外へと導く切替手段８と、が備えられている。また、燃料電池システム１００には、第１水素捕捉手段５ａに接続された温度制御手段９及びセンサー１０、並びに、第２水素捕捉手段５ｂに接続された温度制御手段１１及びセンサー１２が備えられている。また、水素捕捉手段５から放出された水素が少なくとも流通する第２水素流通部６には、弁１３、弁１４、及び、弁１５が備えられ、さらに、圧力計１６、及び、レギュレータ１７が備えられている。また、第１水素流通部３には、圧力計１８、レギュレータ１９、及び、弁２０が備えられている。かかる構成に加え、燃料電池システム１００には、制御手段３０が備えられる。燃料電池システム１００では、センサー１０、センサー１２、圧力計１６、及び、圧力計１８（以下において、「測定機器」ということがある。）によって測定された測定値に関する情報が制御手段３０に送られ、当該制御手段３０によって、切替手段７、切替手段８、温度制御手段９、温度制御手段１１、弁１３、弁１４、弁１５、レギュレータ１７、レギュレータ１９、及び、弁２０（以下において、「動作機器」ということがある。）の動作が制御される。
【００３６】
燃料電池システム１００において、弁１３は、第１水素捕捉手段５ａによって捕捉され、当該第１水素捕捉手段５ａから放出された水素を第２水素流通部６へ流通させる場合に「開」とされる。そして、第２水素捕捉手段５ｂによって捕捉され、当該第２水素捕捉手段５ｂから放出された水素を第２水素流通部６へ流通させる場合に「閉」とされる。これに対し、弁１４は、第２水素捕捉手段５ｂによって捕捉され、当該第２水素捕捉手段５ｂから放出された水素を第２水素流通部６へ流通させる場合に「開」とされる。そして、第１水素捕捉手段５ａによって捕捉され、当該第１水素捕捉手段５ａから放出された水素を第２水素流通部６へ流通させる場合に「閉」とされる。
一方、弁１５は、圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１が燃料電池２の運転に適当な水素圧Ｐ０以上であることにより、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給される場合に「開」とされ、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給されている間に「閉」とされる。第２水素流通部６に備えられるレギュレータ１７は、例えば、圧力計１６によって測定された水素の圧力（以下において、「水素圧」という。）が、水素圧Ｐ０よりも過度に大きい場合等に、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ供給される水素圧を適当な圧力へと調整する機器として機能する。なお、上記「水素圧Ｐ０」は、少なくとも、燃料電池２の運転を継続するために必要な水素圧以上の水素圧であり、燃料電池２の仕様に基づいて決められる。
【００３７】
他方、第１水素流通部３に備えられる弁２０は、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給される場合に「開」とされ、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間に「閉」とされる。なお、第１水素流通部３に備えられるレギュレータ１９は、例えば、圧力計１８によって測定された水素圧が、水素圧Ｐ０よりも過度に大きい場合等に、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ供給される水素圧を適切な圧力へと調整する機器として機能する。
【００３８】
燃料電池システム１００に備えられる制御手段３０には、燃料電池システム１００各部の動作制御を実行するＣＰＵ３２と、そのＣＰＵ３２に対する記憶装置とが設けられている。ＣＰＵ３２は、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ３２に対する記憶装置は、例えば、燃料電池システム１００に備えられる動作機器の動作制御に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ３３と、ＣＰＵ３２の作業領域として機能するＲＡＭ３４等と、を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ３２が、ＲＯＭ３３に記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、燃料電池システム１００における制御手段３０が機能する。
燃料電池システム１００において、測定機器からの出力信号は、入力ポート３１を介して、入力信号としてＣＰＵ３２へと到達する。ＣＰＵ３２は、測定機器からの信号、及び、ＲＯＭ３３に記憶されたプログラムに基づいて、出力ポート３５を介して、動作機器に対する動作指令を制御する。
【００３９】
図２は、燃料電池システム１００の第１運転状態（以下において単に「第１運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図３は、燃料電池システム１００の第２運転状態（以下において単に「第２運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図４は、燃料電池システム１００の第３運転状態（以下において単に「第３運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図５は、燃料電池システム１００の第４運転状態（以下において単に「第４運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図６は、燃料電池システム１００の第５運転状態（以下において単に「第５運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図７は、燃料電池システム１００の第６運転状態（以下において単に「第６運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。以下、図２〜図７を参照しつつ、燃料電池システム１００について説明する。なお、以下の説明において、燃料電池システム１００は、第１運転状態から開始されると仮定する。
【００４０】
１．１．第１運転状態
図２に示すように、燃料電池システム１００の第１運転状態では、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給され、燃料電池２から排出された流体を、第１水素捕捉手段５ａへ流入させる。この際、第１水素捕捉手段５ａでは水素捕捉機能が発揮される。燃料電池２に備えられるＰＥＦＣの単セルでは、アノードに水素が供給される一方、カソードに空気が供給され、アノードから移動してきたプロトン及び電子と、カソードへと供給された空気に含有される酸素とがカソードで反応することにより、水が生成される。ここで、燃料電池システム１００の運転時には、アノードに含有される触媒の機能を最大限に発揮させる等の目的で、実際に消費される量を超える量の水素がアノードへ供給されることがある。このようにしてアノードへ多量の水素が供給されると、燃料電池２から排出される流体には、水に加えて水素が含有される。
【００４１】
燃料電池２から排出された流体に含まれる水の一部及び水素等は、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金に吸着（吸蔵）される。第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金に吸着されなかった水は、切替手段８を経由して燃料電池システム１００の外へ導かれる。一方、第１運転状態では、第２水素捕捉手段５ｂに流体が流入せず、第２水素捕捉手段５ｂの水素捕捉機能及び水素放出機能は発揮されていない。なお、燃料電池システム１００の運転初期には、最初に第１水素捕捉手段５ａへ流体を流入させるので、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金には水素が吸蔵されていない。
【００４２】
燃料電池システム１００において、第１水素捕捉手段５ａの水素吸蔵合金に吸蔵された水素量（以下において「吸蔵水素量」という。）は、第１水素捕捉手段５ａに接続されたセンサー１０によって計測される。センサー１０によって計測された吸蔵水素量に関するデータは、制御手段３０へ向けて送られ、制御手段３０へと送られたデータは、入力ポート３１を介してＣＰＵ３２へと到達する。ＣＰＵ３２では、到達したデータ及びＲＯＭ３３に記憶されたプログラムに基づいて、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金の吸蔵水素量が、当該水素吸蔵合金が吸蔵し得る最大の水素吸蔵量（以下において「最大吸蔵水素量」という。）に達したか否かを特定する。かかる特定の結果、最大吸蔵水素量に達していないと判断されると、最大吸蔵水素量に達したと判断されるまで、第１運転状態が維持される。これに対し、最大吸蔵水素量に達したと判断されると、ＣＰＵ３２から、切替手段７及び切替手段８、並びに、温度制御手段９及び弁１３へ向けて動作指令が出力され、運転状態が、図２に示した第１運転状態から、図３に示した第２運転状態へと移行される。
【００４３】
１．２．第２運転状態
図３に示すように、燃料電池システム１００の第２運転状態では、燃料電池２から排出された流体が、切替手段７を経由して第２水素捕捉手段５ｂへと流入し、流体に含まれる水の一部及び水素等が、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金に吸着（吸蔵）される。一方、第２水素捕捉手段５ｂの水素吸蔵合金に吸着されなかった水は、切替手段８を経由して燃料電池システム１００の外へと導かれる。
【００４４】
第２運転状態において燃料電池２から排出された流体が流入しない第１水素捕捉手段５ａでは、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて温度制御手段９が作動することにより、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金が加熱され、第１水素捕捉手段５ａの水素放出機能が発揮される。第２運転状態では、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて、弁１３及び弁２０が「開」とされる一方、弁１４及び弁１５が「閉」とされる。それゆえ、図３に示すように、第２運転状態では、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給される。
【００４５】
水素捕捉手段５（第２運転状態の場合は第１水素捕捉手段５ａ）から第２水素流通部６へと放出された水素の圧力は、圧力計１６によって測定される。圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１に関する情報は、入力ポート３１を介してＣＰＵ３２へと到達する。そして、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＜Ｐ０と判断された場合には、レギュレータ１７を作動させないまま、図３に示した第２運転状態が維持される。一方、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＝Ｐ０と判断された場合には、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、弁２０が「閉」とされた後に、弁１５が「開」とされることにより、図３に示した第２運転状態から図４に示した第３運転状態へと移行される。他方、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＞Ｐ０と判断された場合には、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、レギュレータ１７が作動されることによりＰ１＝Ｐ０とされ、弁２０が「閉」とされた後に、弁１５が「開」とされることにより、図４に示した第３運転状態へと移行される。
【００４６】
１．３．第３運転状態
図４に示すように、燃料電池システム１００の第３運転状態では、第１水素捕捉手段５ａから放出された水素が、第２水素流通部６を通って、燃料電池２へと供給される。この際、第１水素流通部３に備えられた弁２０は「閉」とされる。そのため、燃料電池システム１００によれば、第１水素捕捉手段５ａから放出された水素とともに第２水素流通部６を流通し得る水が、「閉」とされた弁２０によって、水素貯蔵タンク１へと向かう移動を阻止される。このように、燃料電池システム１００によれば、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間、すなわち、第１水素捕捉手段５ａによって捕捉された水素を再利用している間に、弁２０によって水素貯蔵タンク１への水の流入が阻止される。
【００４７】
第３運転状態で燃料電池システム１００が稼動している間にも、圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１に関する情報、及び、センサー１０によって検知された水素吸蔵量に関する情報は、ＣＰＵ３２へと送られる。そして、ＣＰＵ３２によって、Ｐ１＜Ｐ０と判断されると、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、弁１５が「閉」とされた後に、弁２０が「開」とされ、再び、図３に示した第２運転状態へと移行する。さらに、センサー１０によって検知されＣＰＵ３２へと送られた情報に基づいて、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金の残存水素吸蔵量が所定値（水素吸蔵合金から放出される水素の圧力がＰ０未満になる水素吸蔵量）以下になったと判断されると、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、切替手段７及び切替手段８が切り替えられるとともに、弁１３が「閉」とされ、温度制御手段９の動作が停止されることにより、図３に示した第２運転状態から、図５に示した第４運転状態へと移行される。
【００４８】
１．４．第４運転状態
図５に示すように、燃料電池システム１００の第４運転状態では、燃料電池２から排出された流体が、切替手段７を経由して第２水素捕捉手段５ｂへと流入し、流体に含まれる水の一部及び水素等が、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金に吸着（吸蔵）される。一方、第２水素捕捉手段５ｂの水素吸蔵合金に吸着されなかった水は、切替手段８を経由して燃料電池システム１００の外へと導かれる。
【００４９】
また、図５に示すように、第４運転状態では、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂから水素が放出されない。第４運転状態では、センサー１２によって、第２水素捕捉手段５ｂの水素吸蔵合金に吸蔵された水素量（以下において「吸蔵水素量」という。）が計測される。センサー１２によって計測された吸蔵水素量に関するデータは、制御手段３０へ向けて送られ、制御手段３０のＣＰＵ３２へと到達する。ＣＰＵ３２では、到達したデータ及びＲＯＭ３３に記憶されたプログラムに基づいて、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金の吸蔵水素量が、当該水素吸蔵合金が吸蔵し得る最大の水素吸蔵量（最大吸蔵水素量）に達したか否かを特定する。かかる特定の結果、最大吸蔵水素量に達していないと判断されると、最大吸蔵水素量に達したと判断されるまで、第４運転状態が維持される。これに対し、最大吸蔵水素量に達したと判断されると、ＣＰＵ３２から、切替手段７及び切替手段８、並びに、温度制御手段１１及び弁１４へ向けて動作指令が出力され、運転状態が、図５に示した第４運転状態から、図６に示した第５運転状態へと移行される。
【００５０】
１．５．第５運転状態
図６に示すように、燃料電池システム１００の第５運転状態では、燃料電池２から排出された流体が、切替手段７を経由して第１水素捕捉手段５ａへと流入し、流体に含まれる水の一部及び水素等が、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金に吸着（吸蔵）される。一方、第１水素捕捉手段５ａの水素吸蔵合金に吸着されなかった水は、切替手段８を経由して燃料電池システム１００の外へと導かれる。
【００５１】
第５運転状態において、燃料電池２から排出された流体が流入しない第２水素捕捉手段５ｂでは、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて作動する温度制御手段１１により、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金が加熱され、第２水素捕捉手段５ｂの水素放出機能が発揮される。第５運転状態では、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて、弁１４及び弁２０が「開」とされる一方、弁１３及び弁１５が「閉」とされる。それゆえ、図６に示すように、第５運転状態では、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給される。
【００５２】
水素捕捉手段５（第５運転状態の場合は第２水素捕捉手段５ｂ）から第２水素流通部６へと放出された水素の圧力は、圧力計１６によって測定される。圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１に関する情報は、入力ポート３１を介してＣＰＵ３２へと到達する。そして、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＜Ｐ０と判断された場合には、図６に示した第５運転状態が維持される。一方、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＝Ｐ０と判断された場合には、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、弁２０が「閉」とされた後に、弁１５が「開」とされることにより、図６に示した第５運転状態から図７に示した第６運転状態へと移行される。他方、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＞Ｐ０と判断された場合には、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、レギュレータ１７が作動されることによりＰ１＝Ｐ０とされ、弁２０が「閉」とされた後に、弁１５が「開」とされることにより、図７に示した第６運転状態へと移行される。
【００５３】
１．６．第６運転状態
図７に示すように、燃料電池システム１００の第６運転状態では、第２水素捕捉手段５ｂから放出された水素が、第２水素流通部６を通って、燃料電池２へと供給される。この際、第１水素流通部３に備えられた弁２０は「閉」とされる。そのため、燃料電池システム１００によれば、第２水素捕捉手段５ｂから放出された水素とともに第２水素流通部６を流通し得る水が、「閉」とされた弁２０によって、水素貯蔵タンク１へと向かう移動を阻止される。このように、燃料電池システム１００によれば、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間、すなわち、第２水素捕捉手段５ｂによって捕捉された水素を再利用している間に、弁２０によって水素貯蔵タンク１への水の流入が阻止される。
【００５４】
第６運転状態で燃料電池システム１００が稼動している間にも、圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１に関する情報、及び、センサー１２によって検知された水素吸蔵量に関する情報は、ＣＰＵ３２へと送られる。そして、ＣＰＵ３２によって、Ｐ１＜Ｐ０と判断されると、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、弁１５が「閉」とされた後に、弁２０が「開」とされ、再び、図６に示した第５運転状態へと移行する。さらに、センサー１２によって検知されＣＰＵ３２へと送られた情報に基づいて、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金の残存水素吸蔵量が所定値以下になったと判断されると、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、切替手段７及び切替手段８が切り替えられるとともに、弁１４が「閉」、及び、弁１３が「開」とされることにより、図６に示した第５運転状態から、図２に示した第１運転状態へと移行される。
【００５５】
このように、本発明の燃料電池システム１００によれば、水素捕捉手段５（第１水素捕捉手段５ａ又は第２水素捕捉手段５ｂ）から放出された水素が、第２水素流通部６を介して燃料電池２へと供給されている間に、阻止手段として機能する弁２０が「閉」とされる。かかる形態とすることにより、第２水素流通部６を流通する流体が水素貯蔵タンク１へ流入する事態を阻止でき、水素貯蔵タンク１に収容された水素吸蔵合金の機能低下を防止することができる。
【００５６】
また、燃料電池システム１００では、第２水素流通部６が第１水素流通部３に接続されている。かかる形態とすることにより、水素の気密性を確保しやすい形態の燃料電池システム１００とすることができる。このほか、第２水素流通部６との接続点と水素貯蔵タンク１との間に、阻止手段として機能する弁２０を配置することにより、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素を供給している間における、水素貯蔵タンク１へと向かう流体（第２水素流通部６を流通した流体）の移動を容易に阻止することが可能になる。
【００５７】
また、燃料電池システム１００では、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間は、弁２０が「閉」とされ、水素貯蔵タンク１から燃料電池２への水素供給（第１水素流通部３を介した水素供給）が停止される。かかる形態とすることにより、水素貯蔵タンク１から燃料電池２へと向かう水素の流れのみならず、第２水素流通部６から水素貯蔵タンク１へと向かう流体の流れを防止することが可能になるので、水素貯蔵タンク１への不純物の流入を防止することができる。
【００５８】
また、燃料電池システム１００では、第２水素流通部６に圧力計１６が備えられ、当該圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１が、水素圧Ｐ０以上である場合にのみ、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給される。かかる形態とすることにより、水素を再利用している間も、燃料電池２で必要とされる水素を確実に供給することができるので、第１運転状態から第６運転状態の全ての運転状態において、安定して電気エネルギーを取り出すことが可能な、燃料電池システム１００を提供することができる。
【００５９】
また、燃料電池システム１００では、第２水素流通部６にレギュレータ１７が備えられ、第２水素流通部６の水素圧Ｐ１が水素圧Ｐ０よりも過度に大きい場合には、当該レギュレータ１７によって圧力が調整された水素が、燃料電池２へと供給される。かかる形態とすることにより、水素を再利用している間も、過度に大きい圧力の水素が燃料電池２へ供給される事態を回避することが可能になるので、燃料電池システム１００の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
また、燃料電池システム１００には、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂが備えられ、これらが第２水素流通部６に並列に接続されている。かかる形態とすることにより、水素捕捉機能を発揮させる水素捕捉手段と水素放出機能を発揮させる水素捕捉手段とを交互に切り替えることができる。水素吸蔵合金が吸蔵し得る水素量には限界があるため、水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵を長期間に亘って維持するには、所定量の水素を吸蔵した水素吸蔵合金から水素を放出させ、水素吸蔵能を回復させることが重要である。この点、燃料電池システム１００によれば、一方の水素捕捉手段に収容された水素吸蔵合金に水素を吸蔵させている間に、他方の水素捕捉手段に収容された水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、水素吸蔵能を回復させることができる。そして、水素吸蔵能が回復したら、水素の流通方向を切り替えて当該回復した水素吸蔵合金に水素を吸蔵させ、これまで水素を吸蔵させていた水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、水素を吸蔵させていた水素吸蔵合金の水素吸蔵能を回復させることができる。すなわち、燃料電池システム１００によれば、常に一方の水素捕捉手段で水素を捕捉することができ、捕捉した水素を燃料電池２へ供給することができるので、水素の利用効率を向上させることができる。
【００６１】
また、燃料電池システム１００では、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂに、水素吸蔵合金が収容されている。水素吸蔵合金は、多量の水素を吸蔵させることができるので、かかる形態とすることにより、長期間に亘って水素の再利用を維持することが可能な、燃料電池システム１００を提供することができる。
【００６２】
燃料電池システム１００において、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂに収容される水素吸蔵合金は、吸蔵した水素を放出させ得るものであれば特に限定されるものではない。ただし、簡易な構成で水素を放出させ得る形態とする観点からは、大気圧下で加熱しない場合には水素を吸蔵し、大気圧下で例えば８０℃〜１００℃程度に加熱すると水素を放出する特性を有することが好ましい。加えて、上述のように、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂには、水素とともに水が流入すると考えられるので、長期間に亘って水素吸蔵・放出性能を維持し得る形態とする観点からは、水分を多量に含むガス中においても劣化し難い水素吸蔵合金が収容されることが好ましい。これらの性質を兼ね備えた水素吸蔵合金としては、希土類元素を含有する水素吸蔵合金を例示することができる。中でも、水分を多量に含むガス中で劣化し難い、ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３やＭｍＮｉ４Ｍｎ（Ｍｍは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及び、Ｌｕからなる群より選択される１以上の元素を意味する。）を用いることが好ましい。
【００６３】
また、燃料電池システム１００では、第１水素捕捉手段５ａに温度制御手段９が、第２水素捕捉手段５ｂに温度制御手段１１が、それぞれ接続されている。かかる形態とすることにより、第１水素捕捉手段５ａや第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金を加熱することができるので、水素捕捉手段５から放出される水素の圧力を増大させることが容易になる。その結果、再利用される水素によって燃料電池２を安定的に運転させることが可能な、燃料電池システム１００を提供することができる。なお、温度制御手段９及び温度制御手段１１は、第１水素捕捉手段５ａ又は第２水素捕捉手段５ｂの水素放出機能を発揮させる際に、第１水素捕捉手段５ａや第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金を加熱し得るものであれば、その形態は特に限定されるものではない。温度制御手段９及び温度制御手段１１の具体例としては、燃料電池２の廃熱を水素捕捉手段５へ供給することにより水素吸蔵合金を加熱する形態のほか、燃料電池システム１００が燃料電池車に搭載される場合には、二次電池や制動時の回生エネルギーを利用して水素吸蔵合金を加熱する形態等を挙げることができる。
【００６４】
また、燃料電池システム１００では、水素貯蔵タンク１に水素吸蔵合金が収容されているので、多量の水素を吸蔵・放出可能であるとともに、システムを小型化することが可能な、燃料電池システム１００を提供することができる。
【００６５】
なお、燃料電池システム１００に関する上記説明では、第２水素流通部６が第１水素流通部３に接続されている形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。ただし、水素の気密性を確保しやすい形態にする等の観点からは、第２水素流通部が第１水素流通部に接続された形態とすることが好ましい。
【００６６】
また、燃料電池システム１００に関する上記説明では、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間は、第１水素流通部３を介した水素供給が停止される形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。ただし、水素の再利用中に水素貯蔵手段へ不純物が流入し難い形態にする等の観点からは、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されている間は、第１水素流通部を介した水素供給を停止することが好ましい。
【００６７】
また、燃料電池システム１００に関する上記説明では、第２水素流通部６にレギュレータ１７が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。例えば、温度制御手段を用いて温度を制御する等の方法により、水素捕捉手段から放出される水素の圧力を制御することが可能な場合には、第２水素流通部に調圧手段が備えられない形態とすることも可能である。
【００６８】
また、燃料電池システム１００に関する上記説明では、水素捕捉手段５に水素吸蔵合金が収容されている形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。本発明の燃料電池システムにおいて、水素捕捉手段に水素貯蔵材料が収容される場合、収容され得る水素貯蔵材料の具体例としては、水素吸蔵合金のほか、吸着材料等を挙げることができる。ただし、いずれにせよ、水分の共存下においても性能が確保されるものを選定する必要があることは言うまでもない。
【００６９】
２．第２実施形態
図８は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムの形態例を概略的に示す概念図である。図９は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムに備えられる水素捕捉手段の形態例を概略的に示す概念図である。図８及び図９において、図１〜図７と同様の構成を採るものには、図１〜図７で使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。また、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムに備えられる第１水素捕捉手段及び第２水素捕捉手段は同様の構成を採るため、図９では、第１水素捕捉手段の符号に加えて、第２水素捕捉手段の符号を括弧書きで付記する。以下、図１〜図９を参照しつつ、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムについて説明する。
【００７０】
図８に示すように、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システム２００は、水素貯蔵タンク１と、燃料電池２と、第１水素流通部３と、流体流通部４と、水素捕捉手段５と、第２水素流通部６と、を備え、水素捕捉手段５は、第１水素捕捉手段５ｃ及び第２水素捕捉手段５ｄを備えている。図９に示すように、第１水素捕捉手段５ｃ及び第２水素捕捉手段５ｄは、水素分離手段２１、昇圧器２３、及び、水素タンク２４を備え、さらに、これらを繋ぐ水素流路２５を備えている。なお、燃料電池システム１００とは異なり、燃料電池システム２００には、温度制御手段９及び温度制御手段１１、並びに、圧力計１６及びレギュレータ１７が備えられていない。
【００７１】
燃料電池システム２００において、燃料電池２から排出された流体は、流体流通部４を流通して、水素分離手段２１の第１水素分離部２１ａへと流入する。第１水素分離部２１ａへと流入した流体は、水素分離膜２２によって水素が分離され、分離された水素は、第２水素分離部２１ｂへと移動する。一方、水素が分離された後の流体は、第１水素分離部２１ａから排出され、切替手段８を経て、燃料電池システム２００の外へと導かれる。
【００７２】
第２水素分離部２１ｂへと移動した水素は、水素流路２５を経て昇圧器２３へと流入し、当該昇圧器２３によって圧力Ｐ０まで昇圧される。その後、昇圧された水素は、水素流路２５を経て水素タンク２４へと流入し、水素タンク２４に溜められる。
【００７３】
燃料電池システム２００において、水素タンク２４には、センサー２６が接続されており、当該センサー２６によって、水素タンク２４に溜められた水素量が検知される。センサー２６によって検知された水素量に関する情報は、ＣＰＵ３２へと送られる。そして、その水素量が、燃料電池２の運転継続に必要な量以上であると判断されると、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて、弁１３又は弁１４が「開」とされ、以下は燃料電池システム１００と同様にして、燃料電池２へ水素が供給される。
【００７４】
このように、本発明の燃料電池システム２００によれば、水素捕捉手段５ｃ及び水素捕捉手段５ｄに水素貯蔵材料が収容されていない形態であっても、水素貯蔵手段に不純物が流入しない形態で、水素を再利用することができる。
【００７５】
なお、本発明の燃料電池システム１００、２００に関する上記説明では、複数の水素捕捉手段（燃料電池システム１００では第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂ、燃料電池システム２００では第１水素捕捉手段５ｃ及び第２水素捕捉手段５ｄ。）が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池システムに備えられる水素捕捉手段の数は、これに限定されるものではない。本発明の燃料電池システムは、単一の水素捕捉手段のみが備えられる形態とすることも可能であるほか、三以上の水素捕捉手段が備えられる形態とすることも可能である。ただし、水素の利用効率をより一層向上させ得る形態とする等の観点からは、二以上の水素捕捉手段が第２水素流通部に並列に接続された形態とすることが好ましい。
【００７６】
また、燃料電池システム１００、２００に関する上記説明では、水素貯蔵タンク１に水素吸蔵合金が収容されている形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。本発明の燃料電池システムに備えられる水素貯蔵手段は、高圧ガスの水素が貯蔵された形態や、液体水素が貯蔵された形態等とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】燃料電池システム１００を示す概念図である。
【図２】第１運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図３】第２運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図４】第３運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図５】第４運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図６】第５運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図７】第６運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図８】燃料電池システム２００を示す概念図である。
【図９】水素捕捉手段の形態例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…水素貯蔵タンク（水素貯蔵手段）
２…燃料電池
３…第１水素流通部
４…流体流通部
５…水素捕捉手段
５ａ、５ｃ…第１水素捕捉手段
５ｂ、５ｄ…第２水素捕捉手段
６…第２水素流通部
７、８…切替手段
９…温度制御手段
１０…センサー
１１…温度制御手段
１２…センサー
１３、１４…弁
１５…弁
１６…圧力計（圧力計測手段）
１７…レギュレータ（調圧手段）
１８…圧力計
１９…レギュレータ
２０…弁
２１…水素分離手段
２２…水素分離膜
２３…昇圧器
２４…水素タンク
２５…水素流路
２６…センサー
３０…制御手段
１００、２００…燃料電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵手段及び燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層（以下「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極（アノード触媒層及びカソード触媒層）とを備える膜電極構造体（以下「ＭＥＡ」という。）で電気化学反応を起こし、当該電気化学反応により発生した電気エネルギーを外部に取り出す装置である。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」ということがある。）は、低温領域で運転することができる。このＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車の動力源や携帯用電源として注目されている。
【０００３】
ＰＥＦＣの単セルは、ＭＥＡと、当該ＭＥＡを狭持する一対の集電体とを備え、ＭＥＡには、含水状態に保たれることによりプロトン伝導性能を発現するプロトン伝導性ポリマーが含有される。ＰＥＦＣの運転時には、アノードに水素含有ガス（以下「水素」という。）が、カソードに酸素含有ガス（以下「空気」という。）が、それぞれ供給される。アノードへと供給された水素は、アノードの触媒層（以下「アノード触媒層」ということがある。）に含まれる触媒の作用下でプロトンと電子に分離し、水素から生じたプロトンは、アノード触媒層及び電解質膜を通ってカソードの触媒層（以下「カソード触媒層」ということがある。）へと達する。一方、電子は、外部回路を通ってカソード触媒層へと達し、かかる過程を経ることにより、電気エネルギーを取り出すことが可能になる。そして、カソード触媒層へと達したプロトン及び電子と、カソード触媒層へと供給された酸素とが反応することにより、水が生成される。
【０００４】
ここで、運転時に単セルへと供給された水素の少なくとも一部は、プロトンと電子に分離する電気化学反応に供されるものの、多くの場合、単セルへと供給された水素の一部は、当該電気化学反応に供されることなく、単セルから排出される。単セルから排出された水素を回収せずにそのまま外部へ放出すると、水素の利用効率が低下し、システム全体としてのエネルギー利用効率が低下する。それゆえ、エネルギーの利用効率を向上させる等の観点から、水素を再利用する技術の開発が望まれている。
【０００５】
燃料電池システムにおける水素の利用効率向上に関する技術として、例えば、特許文献１には、不純ガスを含む水素を燃料として発電する燃料電池の水素排ガスを排出させる水素排ガスラインに、水素吸蔵合金を収容する水素精製装置を接続し、燃料電池から排出される水素排ガスに含まれる水素を水素吸蔵合金に吸蔵させて精製して回収することを特徴とする水素回収装置を備える燃料電池が開示されている。さらに、特許文献１には、水素精製装置に回収する水素を燃料電池の燃料として供給する技術、及び、燃料電池へ水素を供給する水素供給装置が備えられる技術も開示されている。また、特許文献２には、水素供給が終了した一対の水素吸蔵合金容器の一方を冷却・減圧して他方の容器から水素を流入させ、加熱することによって一方の容器内の水素を燃料電池に供給する、水素吸蔵合金を用いた燃料電池用水素供給方法及び装置が開示されている。加えて、特許文献３には、水素燃料を還流させるためのエジェクタを備えつつも、燃料電池に対するより適切で効率の良い水素供給を可能とする車両搭載用燃料電池の水素供給システムが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１５５４号公報
【特許文献２】特開２００５−６３７０３号公報
【特許文献３】特開２００１−２１０３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている技術によれば、水素精製装置に回収した水素を燃料電池へ供給することができるため、水素の利用効率を向上させることが可能になると考えられる。しかし、上述のように、ＰＥＦＣの運転時には水が生成されるので、水素精製装置には水素とともに水が流入する。それゆえ、水素精製装置から燃料電池へ水素を供給する際には、水素とともに水が供給される。したがって、特許文献１に開示されている技術において、水素精製装置から燃料電池へ水素を供給すると、水素とともに燃料電池へと供給される水が水素供給装置（以下において「水素貯蔵手段」ということがある。）へと流入し、水素供給装置に収容された水素吸蔵合金の機能を低下させる虞がある、という問題があった。かかる問題は、特許文献２及び特許文献３に開示されている技術によっても解決が困難であり、特許文献１〜特許文献３に開示された２以上の発明を組み合わせても、水素を再利用する燃料電池システムにおいて水素貯蔵手段への水の流入を抑制することは困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、水素貯蔵手段への水の流入を抑制しつつ、水素を再利用することが可能な、燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、水素貯蔵手段及び燃料電池と、燃料電池から排出される水素を捕捉する水素捕捉手段と、水素貯蔵手段から燃料電池へと供給される水素が流通する第１水素流通部と、燃料電池と水素捕捉手段とを繋ぐ流体流通部と、水素捕捉手段から燃料電池へと供給される水素が流通する第２水素流通部と、を備え、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素を供給している間に、第２水素流通部を流通した流体が水素貯蔵手段へと流入することを阻止する、阻止手段が備えられることを特徴とする、燃料電池システムである。
【００１０】
ここに、本発明における「水素貯蔵手段」は、水素を貯蔵し、気体の水素を取り出すことが可能であれば、その形態は特に限定されない。さらに、本発明における「水素捕捉手段」は、燃料電池から排出される流体に含まれる水素を少なくとも捕捉し、捕捉した水素を燃料電池へ供給可能であれば、その形態は特に限定されない。本発明における水素捕捉手段が採り得る形態としては、水素を吸着（吸蔵）・放出可能な水素貯蔵材料が収容される形態の水素捕捉手段のほか、膜状部材を用いて燃料電池から排出された流体に含まれる水素を分離し、分離した水素が燃料電池へと供給される形態の水素捕捉手段等を例示することができる。さらに、本発明における「阻止手段」は、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素を供給している間に、第２水素流通部を流通した流体（例えば、水等）が水素貯蔵手段へと流入することを阻止する機能を有していれば、その形態は特に限定されない。本発明における阻止手段が採り得る形態としては、弁等を例示することができる。例えば、少なくとも第１水素流通部に弁が備えられることにより、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素を供給している間は、第１水素流通部に備えられる弁を閉じることで、第２水素流通部を流通した流体の水素貯蔵手段への流入を阻止することが可能になる。
【００１１】
上記本発明において、第２水素流通部が、第１水素流通部に接続されることが好ましい。
【００１２】
また、上記本発明において、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されている間は、水素貯蔵手段から燃料電池への水素の供給が停止されても良い。
【００１３】
また、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されている間は、水素貯蔵手段から燃料電池への水素の供給が停止される上記本発明において、第２水素流通部に、圧力計測手段が備えられ、第２水素流通部内の水素の圧力が所定圧以上である場合に、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されても良い。
【００１４】
また、第２水素流通部に圧力計測手段が備えられる上記本発明において、さらに、第２水素流通部に、調圧手段が備えられていても良い。
【００１５】
また、上記本発明において、水素捕捉手段が複数備えられ、複数の水素捕捉手段が流体流通部に並列に接続されていることが好ましい。
【００１６】
また、上記本発明において、水素捕捉手段に、水素貯蔵材料が収容されていても良い。
【００１７】
また、水素捕捉手段に水素貯蔵材料が収容されている上記本発明において、水素貯蔵材料は、水素吸蔵合金であっても良い。
【００１８】
また、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されている上記本発明において、当該水素吸蔵合金に、希土類元素が含有されることが好ましい。
【００１９】
また、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されている上記本発明において、さらに、当該水素吸蔵合金を加熱可能な温度制御手段が備えられることが好ましい。
【００２０】
また、上記本発明において、水素貯蔵手段に、水素吸蔵合金が収容されていても良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、阻止手段が備えられるので、燃料電池から排出された水素を燃料電池へ再び供給して水素を再利用する場合であっても、再供給される水素とともに流通する虞のある水が水素貯蔵手段へ流入することを阻止できる。それゆえ、本発明によれば、水素貯蔵手段への水の流入を抑制しつつ、水素を再利用することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２２】
本発明において、第２水素流通部が第１水素流通部に接続されることにより、簡易な構成で、水素貯蔵手段への水の流入を抑制しつつ、水素を再利用することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２３】
また、本発明において、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されている間は、水素貯蔵手段から燃料電池への水素の供給が停止されることにより、水素貯蔵手段への水の流入を抑制することが容易になる。
【００２４】
また、本発明において、第２水素流通部内の水素の圧力が所定圧以上である場合に、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されることにより、第２水素流通部のみを介して燃料電池へ水素が供給される場合であっても、燃料電池で必要とされる圧力の水素を確実に供給することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２５】
また、本発明において、第２水素流通部に調圧手段が備えられることにより、燃料電池で必要とされる圧力の水素を確実に供給することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２６】
また、本発明において、複数の水素捕捉手段が流体流通部に並列に接続されることにより、水素捕捉手段の水素捕捉機能を長期間に亘って維持することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２７】
また、本発明において、水素捕捉手段に水素貯蔵材料が収容されることにより、簡易な構成で水素を捕捉し放出させることが可能な水素捕捉手段を備える、燃料電池システムを提供することができる。
【００２８】
また、本発明において、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されることにより、水素吸蔵合金に吸蔵された流体に含まれる水素の割合よりも、水素吸蔵合金から放出される流体に含まれる水素の割合を容易に向上させることが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【００２９】
また、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されている本発明において、水素捕捉手段に、希土類元素を含有する水素吸蔵合金が収容されることにより、長期間に亘って、水素の吸蔵・放出機能を維持することが可能な水素捕捉手段を備える、燃料電池システムを提供することができる。
【００３０】
また、水素捕捉手段に水素吸蔵合金が収容されている本発明において、水素吸蔵合金を加熱可能な温度制御手段が備えられることにより、水素を容易に放出することが可能な水素捕捉手段を備える、燃料電池システムを提供することができる。
【００３１】
また、本発明において、水素貯蔵手段に水素吸蔵合金が収容されることにより、水素貯蔵手段に収容された水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出性能を長期間に亘って維持することが可能な、燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
水素が供給される燃料電池では、燃料電池からの排気に、水素が含有されることがある。燃料電池から排出された水素をそのまま外部へ放出すると、水素の利用効率が低下するため、水素の利用効率を向上させる観点からは、排出された水素を再利用することが好ましい。それゆえ、水素貯蔵手段及び燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出された水素を回収した後、回収した水素を燃料電池へ再び供給して水素を再利用することにより、水素の利用効率を向上させる技術が、これまでに開示されている。ところが、水素を再利用する場合、再利用される水素とともに流通し得る水等の不純物が、水素貯蔵手段へ流入することがある。水素貯蔵手段へ不純物が流入すると、水素貯蔵手段から燃料電池へと供給される流体に含有される水素の濃度が低下する虞がある。また、例えば、水素貯蔵手段に水素吸蔵合金が収容されている場合には、水素貯蔵手段に流入した不純物によって、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出性能が低下するという問題がある。かかる問題等を解決するため、水素を再利用可能な燃料電池システムにおいて、水素の再利用時に、不純物が水素貯蔵手段へ流入することを抑制（防止）する技術が求められている。
【００３３】
本発明は、かかる観点からなされたものであり、その主な要旨は、水素の再利用時であっても、不純物の水素貯蔵手段への流入を抑制することが可能な、燃料電池システムを提供することにある。
【００３４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の燃料電池システムについて説明する。
【００３５】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池システムの形態例を概略的に示す概念図である。図１に示すように、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池システム１００は、水素吸蔵合金を収容した水素貯蔵タンク１と、ＰＥＦＣの単セルを複数備えた燃料電池２と、水素貯蔵タンク１及び燃料電池２を繋ぐ第１水素流通部３と、燃料電池２から排出された流体が流通する流体流通部４と、流体流通部４に配置された水素捕捉手段５と、水素捕捉手段５から放出された水素が流通する第２水素流通部６と、を備え、第２水素流通部６は、第１水素流通部３に接続されている。水素捕捉手段５は、希土類元素を含有する水素吸蔵合金を収容した第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂを備え、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂは、流体流通部４に並列に接続されている。流体流通部４には、さらに、燃料電池２から排出された流体の流通方向を切り替える切替手段７と、第１水素捕捉手段５ａ又は第２水素捕捉手段５ｂから排出された流体を燃料電池システム１００の外へと導く切替手段８と、が備えられている。また、燃料電池システム１００には、第１水素捕捉手段５ａに接続された温度制御手段９及びセンサー１０、並びに、第２水素捕捉手段５ｂに接続された温度制御手段１１及びセンサー１２が備えられている。また、水素捕捉手段５から放出された水素が少なくとも流通する第２水素流通部６には、弁１３、弁１４、及び、弁１５が備えられ、さらに、圧力計１６、及び、レギュレータ１７が備えられている。また、第１水素流通部３には、圧力計１８、レギュレータ１９、及び、弁２０が備えられている。かかる構成に加え、燃料電池システム１００には、制御手段３０が備えられる。燃料電池システム１００では、センサー１０、センサー１２、圧力計１６、及び、圧力計１８（以下において、「測定機器」ということがある。）によって測定された測定値に関する情報が制御手段３０に送られ、当該制御手段３０によって、切替手段７、切替手段８、温度制御手段９、温度制御手段１１、弁１３、弁１４、弁１５、レギュレータ１７、レギュレータ１９、及び、弁２０（以下において、「動作機器」ということがある。）の動作が制御される。
【００３６】
燃料電池システム１００において、弁１３は、第１水素捕捉手段５ａによって捕捉され、当該第１水素捕捉手段５ａから放出された水素を第２水素流通部６へ流通させる場合に「開」とされる。そして、第２水素捕捉手段５ｂによって捕捉され、当該第２水素捕捉手段５ｂから放出された水素を第２水素流通部６へ流通させる場合に「閉」とされる。これに対し、弁１４は、第２水素捕捉手段５ｂによって捕捉され、当該第２水素捕捉手段５ｂから放出された水素を第２水素流通部６へ流通させる場合に「開」とされる。そして、第１水素捕捉手段５ａによって捕捉され、当該第１水素捕捉手段５ａから放出された水素を第２水素流通部６へ流通させる場合に「閉」とされる。
一方、弁１５は、圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１が燃料電池２の運転に適当な水素圧Ｐ０以上であることにより、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給される場合に「開」とされ、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給されている間に「閉」とされる。第２水素流通部６に備えられるレギュレータ１７は、例えば、圧力計１６によって測定された水素の圧力（以下において、「水素圧」という。）が、水素圧Ｐ０よりも過度に大きい場合等に、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ供給される水素圧を適当な圧力へと調整する機器として機能する。なお、上記「水素圧Ｐ０」は、少なくとも、燃料電池２の運転を継続するために必要な水素圧以上の水素圧であり、燃料電池２の仕様に基づいて決められる。
【００３７】
他方、第１水素流通部３に備えられる弁２０は、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給される場合に「開」とされ、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間に「閉」とされる。なお、第１水素流通部３に備えられるレギュレータ１９は、例えば、圧力計１８によって測定された水素圧が、水素圧Ｐ０よりも過度に大きい場合等に、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ供給される水素圧を適切な圧力へと調整する機器として機能する。
【００３８】
燃料電池システム１００に備えられる制御手段３０には、燃料電池システム１００各部の動作制御を実行するＣＰＵ３２と、そのＣＰＵ３２に対する記憶装置とが設けられている。ＣＰＵ３２は、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ３２に対する記憶装置は、例えば、燃料電池システム１００に備えられる動作機器の動作制御に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ３３と、ＣＰＵ３２の作業領域として機能するＲＡＭ３４等と、を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ３２が、ＲＯＭ３３に記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、燃料電池システム１００における制御手段３０が機能する。
燃料電池システム１００において、測定機器からの出力信号は、入力ポート３１を介して、入力信号としてＣＰＵ３２へと到達する。ＣＰＵ３２は、測定機器からの信号、及び、ＲＯＭ３３に記憶されたプログラムに基づいて、出力ポート３５を介して、動作機器に対する動作指令を制御する。
【００３９】
図２は、燃料電池システム１００の第１運転状態（以下において単に「第１運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図３は、燃料電池システム１００の第２運転状態（以下において単に「第２運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図４は、燃料電池システム１００の第３運転状態（以下において単に「第３運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図５は、燃料電池システム１００の第４運転状態（以下において単に「第４運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図６は、燃料電池システム１００の第５運転状態（以下において単に「第５運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。図７は、燃料電池システム１００の第６運転状態（以下において単に「第６運転状態」という。）における、水素の流通経路を太線で強調して示す図である。以下、図２〜図７を参照しつつ、燃料電池システム１００について説明する。なお、以下の説明において、燃料電池システム１００は、第１運転状態から開始されると仮定する。
【００４０】
１．１．第１運転状態
図２に示すように、燃料電池システム１００の第１運転状態では、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給され、燃料電池２から排出された流体を、第１水素捕捉手段５ａへ流入させる。この際、第１水素捕捉手段５ａでは水素捕捉機能が発揮される。燃料電池２に備えられるＰＥＦＣの単セルでは、アノードに水素が供給される一方、カソードに空気が供給され、アノードから移動してきたプロトン及び電子と、カソードへと供給された空気に含有される酸素とがカソードで反応することにより、水が生成される。ここで、燃料電池システム１００の運転時には、アノードに含有される触媒の機能を最大限に発揮させる等の目的で、実際に消費される量を超える量の水素がアノードへ供給されることがある。このようにしてアノードへ多量の水素が供給されると、燃料電池２から排出される流体には、水に加えて水素が含有される。
【００４１】
燃料電池２から排出された流体に含まれる水の一部及び水素等は、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金に吸着（吸蔵）される。第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金に吸着されなかった水は、切替手段８を経由して燃料電池システム１００の外へ導かれる。一方、第１運転状態では、第２水素捕捉手段５ｂに流体が流入せず、第２水素捕捉手段５ｂの水素捕捉機能及び水素放出機能は発揮されていない。なお、燃料電池システム１００の運転初期には、最初に第１水素捕捉手段５ａへ流体を流入させるので、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金には水素が吸蔵されていない。
【００４２】
燃料電池システム１００において、第１水素捕捉手段５ａの水素吸蔵合金に吸蔵された水素量（以下において「吸蔵水素量」という。）は、第１水素捕捉手段５ａに接続されたセンサー１０によって計測される。センサー１０によって計測された吸蔵水素量に関するデータは、制御手段３０へ向けて送られ、制御手段３０へと送られたデータは、入力ポート３１を介してＣＰＵ３２へと到達する。ＣＰＵ３２では、到達したデータ及びＲＯＭ３３に記憶されたプログラムに基づいて、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金の吸蔵水素量が、当該水素吸蔵合金が吸蔵し得る最大の水素吸蔵量（以下において「最大吸蔵水素量」という。）に達したか否かを特定する。かかる特定の結果、最大吸蔵水素量に達していないと判断されると、最大吸蔵水素量に達したと判断されるまで、第１運転状態が維持される。これに対し、最大吸蔵水素量に達したと判断されると、ＣＰＵ３２から、切替手段７及び切替手段８、並びに、温度制御手段９及び弁１３へ向けて動作指令が出力され、運転状態が、図２に示した第１運転状態から、図３に示した第２運転状態へと移行される。
【００４３】
１．２．第２運転状態
図３に示すように、燃料電池システム１００の第２運転状態では、燃料電池２から排出された流体が、切替手段７を経由して第２水素捕捉手段５ｂへと流入し、流体に含まれる水の一部及び水素等が、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金に吸着（吸蔵）される。一方、第２水素捕捉手段５ｂの水素吸蔵合金に吸着されなかった水は、切替手段８を経由して燃料電池システム１００の外へと導かれる。
【００４４】
第２運転状態において燃料電池２から排出された流体が流入しない第１水素捕捉手段５ａでは、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて温度制御手段９が作動することにより、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金が加熱され、第１水素捕捉手段５ａの水素放出機能が発揮される。第２運転状態では、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて、弁１３及び弁２０が「開」とされる一方、弁１４及び弁１５が「閉」とされる。それゆえ、図３に示すように、第２運転状態では、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給される。
【００４５】
水素捕捉手段５（第２運転状態の場合は第１水素捕捉手段５ａ）から第２水素流通部６へと放出された水素の圧力は、圧力計１６によって測定される。圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１に関する情報は、入力ポート３１を介してＣＰＵ３２へと到達する。そして、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＜Ｐ０と判断された場合には、レギュレータ１７を作動させないまま、図３に示した第２運転状態が維持される。一方、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＝Ｐ０と判断された場合には、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、弁２０が「閉」とされた後に、弁１５が「開」とされることにより、図３に示した第２運転状態から図４に示した第３運転状態へと移行される。他方、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＞Ｐ０と判断された場合には、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、レギュレータ１７が作動されることによりＰ１＝Ｐ０とされ、弁２０が「閉」とされた後に、弁１５が「開」とされることにより、図４に示した第３運転状態へと移行される。
【００４６】
１．３．第３運転状態
図４に示すように、燃料電池システム１００の第３運転状態では、第１水素捕捉手段５ａから放出された水素が、第２水素流通部６を通って、燃料電池２へと供給される。この際、第１水素流通部３に備えられた弁２０は「閉」とされる。そのため、燃料電池システム１００によれば、第１水素捕捉手段５ａから放出された水素とともに第２水素流通部６を流通し得る水が、「閉」とされた弁２０によって、水素貯蔵タンク１へと向かう移動を阻止される。このように、燃料電池システム１００によれば、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間、すなわち、第１水素捕捉手段５ａによって捕捉された水素を再利用している間に、弁２０によって水素貯蔵タンク１への水の流入が阻止される。
【００４７】
第３運転状態で燃料電池システム１００が稼動している間にも、圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１に関する情報、及び、センサー１０によって検知された水素吸蔵量に関する情報は、ＣＰＵ３２へと送られる。そして、ＣＰＵ３２によって、Ｐ１＜Ｐ０と判断されると、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、弁１５が「閉」とされた後に、弁２０が「開」とされ、再び、図３に示した第２運転状態へと移行する。さらに、センサー１０によって検知されＣＰＵ３２へと送られた情報に基づいて、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金の残存水素吸蔵量が所定値（水素吸蔵合金から放出される水素の圧力がＰ０未満になる水素吸蔵量）以下になったと判断されると、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、切替手段７及び切替手段８が切り替えられるとともに、弁１３が「閉」とされ、温度制御手段９の動作が停止されることにより、図３に示した第２運転状態から、図５に示した第４運転状態へと移行される。
【００４８】
１．４．第４運転状態
図５に示すように、燃料電池システム１００の第４運転状態では、燃料電池２から排出された流体が、切替手段７を経由して第２水素捕捉手段５ｂへと流入し、流体に含まれる水の一部及び水素等が、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金に吸着（吸蔵）される。一方、第２水素捕捉手段５ｂの水素吸蔵合金に吸着されなかった水は、切替手段８を経由して燃料電池システム１００の外へと導かれる。
【００４９】
また、図５に示すように、第４運転状態では、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂから水素が放出されない。第４運転状態では、センサー１２によって、第２水素捕捉手段５ｂの水素吸蔵合金に吸蔵された水素量（以下において「吸蔵水素量」という。）が計測される。センサー１２によって計測された吸蔵水素量に関するデータは、制御手段３０へ向けて送られ、制御手段３０のＣＰＵ３２へと到達する。ＣＰＵ３２では、到達したデータ及びＲＯＭ３３に記憶されたプログラムに基づいて、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金の吸蔵水素量が、当該水素吸蔵合金が吸蔵し得る最大の水素吸蔵量（最大吸蔵水素量）に達したか否かを特定する。かかる特定の結果、最大吸蔵水素量に達していないと判断されると、最大吸蔵水素量に達したと判断されるまで、第４運転状態が維持される。これに対し、最大吸蔵水素量に達したと判断されると、ＣＰＵ３２から、切替手段７及び切替手段８、並びに、温度制御手段１１及び弁１４へ向けて動作指令が出力され、運転状態が、図５に示した第４運転状態から、図６に示した第５運転状態へと移行される。
【００５０】
１．５．第５運転状態
図６に示すように、燃料電池システム１００の第５運転状態では、燃料電池２から排出された流体が、切替手段７を経由して第１水素捕捉手段５ａへと流入し、流体に含まれる水の一部及び水素等が、第１水素捕捉手段５ａに収容された水素吸蔵合金に吸着（吸蔵）される。一方、第１水素捕捉手段５ａの水素吸蔵合金に吸着されなかった水は、切替手段８を経由して燃料電池システム１００の外へと導かれる。
【００５１】
第５運転状態において、燃料電池２から排出された流体が流入しない第２水素捕捉手段５ｂでは、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて作動する温度制御手段１１により、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金が加熱され、第２水素捕捉手段５ｂの水素放出機能が発揮される。第５運転状態では、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて、弁１４及び弁２０が「開」とされる一方、弁１３及び弁１５が「閉」とされる。それゆえ、図６に示すように、第５運転状態では、第１水素流通部３を介して燃料電池２へ水素が供給される。
【００５２】
水素捕捉手段５（第５運転状態の場合は第２水素捕捉手段５ｂ）から第２水素流通部６へと放出された水素の圧力は、圧力計１６によって測定される。圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１に関する情報は、入力ポート３１を介してＣＰＵ３２へと到達する。そして、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＜Ｐ０と判断された場合には、図６に示した第５運転状態が維持される。一方、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＝Ｐ０と判断された場合には、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、弁２０が「閉」とされた後に、弁１５が「開」とされることにより、図６に示した第５運転状態から図７に示した第６運転状態へと移行される。他方、ＣＰＵ３２において、Ｐ１＞Ｐ０と判断された場合には、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、レギュレータ１７が作動されることによりＰ１＝Ｐ０とされ、弁２０が「閉」とされた後に、弁１５が「開」とされることにより、図７に示した第６運転状態へと移行される。
【００５３】
１．６．第６運転状態
図７に示すように、燃料電池システム１００の第６運転状態では、第２水素捕捉手段５ｂから放出された水素が、第２水素流通部６を通って、燃料電池２へと供給される。この際、第１水素流通部３に備えられた弁２０は「閉」とされる。そのため、燃料電池システム１００によれば、第２水素捕捉手段５ｂから放出された水素とともに第２水素流通部６を流通し得る水が、「閉」とされた弁２０によって、水素貯蔵タンク１へと向かう移動を阻止される。このように、燃料電池システム１００によれば、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間、すなわち、第２水素捕捉手段５ｂによって捕捉された水素を再利用している間に、弁２０によって水素貯蔵タンク１への水の流入が阻止される。
【００５４】
第６運転状態で燃料電池システム１００が稼動している間にも、圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１に関する情報、及び、センサー１２によって検知された水素吸蔵量に関する情報は、ＣＰＵ３２へと送られる。そして、ＣＰＵ３２によって、Ｐ１＜Ｐ０と判断されると、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、弁１５が「閉」とされた後に、弁２０が「開」とされ、再び、図６に示した第５運転状態へと移行する。さらに、センサー１２によって検知されＣＰＵ３２へと送られた情報に基づいて、第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金の残存水素吸蔵量が所定値以下になったと判断されると、ＣＰＵ３２から出力された動作指令に基づいて、切替手段７及び切替手段８が切り替えられるとともに、弁１４が「閉」、及び、弁１３が「開」とされることにより、図６に示した第５運転状態から、図２に示した第１運転状態へと移行される。
【００５５】
このように、本発明の燃料電池システム１００によれば、水素捕捉手段５（第１水素捕捉手段５ａ又は第２水素捕捉手段５ｂ）から放出された水素が、第２水素流通部６を介して燃料電池２へと供給されている間に、阻止手段として機能する弁２０が「閉」とされる。かかる形態とすることにより、第２水素流通部６を流通する流体が水素貯蔵タンク１へ流入する事態を阻止でき、水素貯蔵タンク１に収容された水素吸蔵合金の機能低下を防止することができる。
【００５６】
また、燃料電池システム１００では、第２水素流通部６が第１水素流通部３に接続されている。かかる形態とすることにより、水素の気密性を確保しやすい形態の燃料電池システム１００とすることができる。このほか、第２水素流通部６との接続点と水素貯蔵タンク１との間に、阻止手段として機能する弁２０を配置することにより、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素を供給している間における、水素貯蔵タンク１へと向かう流体（第２水素流通部６を流通した流体）の移動を容易に阻止することが可能になる。
【００５７】
また、燃料電池システム１００では、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間は、弁２０が「閉」とされ、水素貯蔵タンク１から燃料電池２への水素供給（第１水素流通部３を介した水素供給）が停止される。かかる形態とすることにより、水素貯蔵タンク１から燃料電池２へと向かう水素の流れのみならず、第２水素流通部６から水素貯蔵タンク１へと向かう流体の流れを防止することが可能になるので、水素貯蔵タンク１への不純物の流入を防止することができる。
【００５８】
また、燃料電池システム１００では、第２水素流通部６に圧力計１６が備えられ、当該圧力計１６によって測定された水素圧Ｐ１が、水素圧Ｐ０以上である場合にのみ、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給される。かかる形態とすることにより、水素を再利用している間も、燃料電池２で必要とされる水素を確実に供給することができるので、第１運転状態から第６運転状態の全ての運転状態において、安定して電気エネルギーを取り出すことが可能な、燃料電池システム１００を提供することができる。
【００５９】
また、燃料電池システム１００では、第２水素流通部６にレギュレータ１７が備えられ、第２水素流通部６の水素圧Ｐ１が水素圧Ｐ０よりも過度に大きい場合には、当該レギュレータ１７によって圧力が調整された水素が、燃料電池２へと供給される。かかる形態とすることにより、水素を再利用している間も、過度に大きい圧力の水素が燃料電池２へ供給される事態を回避することが可能になるので、燃料電池システム１００の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
また、燃料電池システム１００には、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂが備えられ、これらが第２水素流通部６に並列に接続されている。かかる形態とすることにより、水素捕捉機能を発揮させる水素捕捉手段と水素放出機能を発揮させる水素捕捉手段とを交互に切り替えることができる。水素吸蔵合金が吸蔵し得る水素量には限界があるため、水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵を長期間に亘って維持するには、所定量の水素を吸蔵した水素吸蔵合金から水素を放出させ、水素吸蔵能を回復させることが重要である。この点、燃料電池システム１００によれば、一方の水素捕捉手段に収容された水素吸蔵合金に水素を吸蔵させている間に、他方の水素捕捉手段に収容された水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、水素吸蔵能を回復させることができる。そして、水素吸蔵能が回復したら、水素の流通方向を切り替えて当該回復した水素吸蔵合金に水素を吸蔵させ、これまで水素を吸蔵させていた水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、水素を吸蔵させていた水素吸蔵合金の水素吸蔵能を回復させることができる。すなわち、燃料電池システム１００によれば、常に一方の水素捕捉手段で水素を捕捉することができ、捕捉した水素を燃料電池２へ供給することができるので、水素の利用効率を向上させることができる。
【００６１】
また、燃料電池システム１００では、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂに、水素吸蔵合金が収容されている。水素吸蔵合金は、多量の水素を吸蔵させることができるので、かかる形態とすることにより、長期間に亘って水素の再利用を維持することが可能な、燃料電池システム１００を提供することができる。
【００６２】
燃料電池システム１００において、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂに収容される水素吸蔵合金は、吸蔵した水素を放出させ得るものであれば特に限定されるものではない。ただし、簡易な構成で水素を放出させ得る形態とする観点からは、大気圧下で加熱しない場合には水素を吸蔵し、大気圧下で例えば８０℃〜１００℃程度に加熱すると水素を放出する特性を有することが好ましい。加えて、上述のように、第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂには、水素とともに水が流入すると考えられるので、長期間に亘って水素吸蔵・放出性能を維持し得る形態とする観点からは、水分を多量に含むガス中においても劣化し難い水素吸蔵合金が収容されることが好ましい。これらの性質を兼ね備えた水素吸蔵合金としては、希土類元素を含有する水素吸蔵合金を例示することができる。中でも、水分を多量に含むガス中で劣化し難い、ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３やＭｍＮｉ４Ｍｎ（Ｍｍは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及び、Ｌｕからなる群より選択される１以上の元素を意味する。）を用いることが好ましい。
【００６３】
また、燃料電池システム１００では、第１水素捕捉手段５ａに温度制御手段９が、第２水素捕捉手段５ｂに温度制御手段１１が、それぞれ接続されている。かかる形態とすることにより、第１水素捕捉手段５ａや第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金を加熱することができるので、水素捕捉手段５から放出される水素の圧力を増大させることが容易になる。その結果、再利用される水素によって燃料電池２を安定的に運転させることが可能な、燃料電池システム１００を提供することができる。なお、温度制御手段９及び温度制御手段１１は、第１水素捕捉手段５ａ又は第２水素捕捉手段５ｂの水素放出機能を発揮させる際に、第１水素捕捉手段５ａや第２水素捕捉手段５ｂに収容された水素吸蔵合金を加熱し得るものであれば、その形態は特に限定されるものではない。温度制御手段９及び温度制御手段１１の具体例としては、燃料電池２の廃熱を水素捕捉手段５へ供給することにより水素吸蔵合金を加熱する形態のほか、燃料電池システム１００が燃料電池車に搭載される場合には、二次電池や制動時の回生エネルギーを利用して水素吸蔵合金を加熱する形態等を挙げることができる。
【００６４】
また、燃料電池システム１００では、水素貯蔵タンク１に水素吸蔵合金が収容されているので、多量の水素を吸蔵・放出可能であるとともに、システムを小型化することが可能な、燃料電池システム１００を提供することができる。
【００６５】
なお、燃料電池システム１００に関する上記説明では、第２水素流通部６が第１水素流通部３に接続されている形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。ただし、水素の気密性を確保しやすい形態にする等の観点からは、第２水素流通部が第１水素流通部に接続された形態とすることが好ましい。
【００６６】
また、燃料電池システム１００に関する上記説明では、第２水素流通部６を介して燃料電池２へ水素が供給されている間は、第１水素流通部３を介した水素供給が停止される形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。ただし、水素の再利用中に水素貯蔵手段へ不純物が流入し難い形態にする等の観点からは、第２水素流通部を介して燃料電池へ水素が供給されている間は、第１水素流通部を介した水素供給を停止することが好ましい。
【００６７】
また、燃料電池システム１００に関する上記説明では、第２水素流通部６にレギュレータ１７が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。例えば、温度制御手段を用いて温度を制御する等の方法により、水素捕捉手段から放出される水素の圧力を制御することが可能な場合には、第２水素流通部に調圧手段が備えられない形態とすることも可能である。
【００６８】
また、燃料電池システム１００に関する上記説明では、水素捕捉手段５に水素吸蔵合金が収容されている形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。本発明の燃料電池システムにおいて、水素捕捉手段に水素貯蔵材料が収容される場合、収容され得る水素貯蔵材料の具体例としては、水素吸蔵合金のほか、吸着材料等を挙げることができる。ただし、いずれにせよ、水分の共存下においても性能が確保されるものを選定する必要があることは言うまでもない。
【００６９】
２．第２実施形態
図８は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムの形態例を概略的に示す概念図である。図９は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムに備えられる水素捕捉手段の形態例を概略的に示す概念図である。図８及び図９において、図１〜図７と同様の構成を採るものには、図１〜図７で使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。また、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムに備えられる第１水素捕捉手段及び第２水素捕捉手段は同様の構成を採るため、図９では、第１水素捕捉手段の符号に加えて、第２水素捕捉手段の符号を括弧書きで付記する。以下、図１〜図９を参照しつつ、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システムについて説明する。
【００７０】
図８に示すように、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池システム２００は、水素貯蔵タンク１と、燃料電池２と、第１水素流通部３と、流体流通部４と、水素捕捉手段５と、第２水素流通部６と、を備え、水素捕捉手段５は、第１水素捕捉手段５ｃ及び第２水素捕捉手段５ｄを備えている。図９に示すように、第１水素捕捉手段５ｃ及び第２水素捕捉手段５ｄは、水素分離手段２１、昇圧器２３、及び、水素タンク２４を備え、さらに、これらを繋ぐ水素流路２５を備えている。なお、燃料電池システム１００とは異なり、燃料電池システム２００には、温度制御手段９及び温度制御手段１１、並びに、圧力計１６及びレギュレータ１７が備えられていない。
【００７１】
燃料電池システム２００において、燃料電池２から排出された流体は、流体流通部４を流通して、水素分離手段２１の第１水素分離部２１ａへと流入する。第１水素分離部２１ａへと流入した流体は、水素分離膜２２によって水素が分離され、分離された水素は、第２水素分離部２１ｂへと移動する。一方、水素が分離された後の流体は、第１水素分離部２１ａから排出され、切替手段８を経て、燃料電池システム２００の外へと導かれる。
【００７２】
第２水素分離部２１ｂへと移動した水素は、水素流路２５を経て昇圧器２３へと流入し、当該昇圧器２３によって圧力Ｐ０まで昇圧される。その後、昇圧された水素は、水素流路２５を経て水素タンク２４へと流入し、水素タンク２４に溜められる。
【００７３】
燃料電池システム２００において、水素タンク２４には、センサー２６が接続されており、当該センサー２６によって、水素タンク２４に溜められた水素量が検知される。センサー２６によって検知された水素量に関する情報は、ＣＰＵ３２へと送られる。そして、その水素量が、燃料電池２の運転継続に必要な量以上であると判断されると、ＣＰＵ３２からの動作指令に基づいて、弁１３又は弁１４が「開」とされ、以下は燃料電池システム１００と同様にして、燃料電池２へ水素が供給される。
【００７４】
このように、本発明の燃料電池システム２００によれば、水素捕捉手段５ｃ及び水素捕捉手段５ｄに水素貯蔵材料が収容されていない形態であっても、水素貯蔵手段に不純物が流入しない形態で、水素を再利用することができる。
【００７５】
なお、本発明の燃料電池システム１００、２００に関する上記説明では、複数の水素捕捉手段（燃料電池システム１００では第１水素捕捉手段５ａ及び第２水素捕捉手段５ｂ、燃料電池システム２００では第１水素捕捉手段５ｃ及び第２水素捕捉手段５ｄ。）が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池システムに備えられる水素捕捉手段の数は、これに限定されるものではない。本発明の燃料電池システムは、単一の水素捕捉手段のみが備えられる形態とすることも可能であるほか、三以上の水素捕捉手段が備えられる形態とすることも可能である。ただし、水素の利用効率をより一層向上させ得る形態とする等の観点からは、二以上の水素捕捉手段が第２水素流通部に並列に接続された形態とすることが好ましい。
【００７６】
また、燃料電池システム１００、２００に関する上記説明では、水素貯蔵タンク１に水素吸蔵合金が収容されている形態を例示したが、本発明の燃料電池システムは当該形態に限定されるものではない。本発明の燃料電池システムに備えられる水素貯蔵手段は、高圧ガスの水素が貯蔵された形態や、液体水素が貯蔵された形態等とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】燃料電池システム１００を示す概念図である。
【図２】第１運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図３】第２運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図４】第３運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図５】第４運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図６】第５運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図７】第６運転状態における水素の流通経路を太線で強調して示す図である。
【図８】燃料電池システム２００を示す概念図である。
【図９】水素捕捉手段の形態例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…水素貯蔵タンク（水素貯蔵手段）
２…燃料電池
３…第１水素流通部
４…流体流通部
５…水素捕捉手段
５ａ、５ｃ…第１水素捕捉手段
５ｂ、５ｄ…第２水素捕捉手段
６…第２水素流通部
７、８…切替手段
９…温度制御手段
１０…センサー
１１…温度制御手段
１２…センサー
１３、１４…弁
１５…弁
１６…圧力計（圧力計測手段）
１７…レギュレータ（調圧手段）
１８…圧力計
１９…レギュレータ
２０…弁
２１…水素分離手段
２２…水素分離膜
２３…昇圧器
２４…水素タンク
２５…水素流路
２６…センサー
３０…制御手段
１００、２００…燃料電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素貯蔵手段及び燃料電池と、前記燃料電池から排出される水素を捕捉する水素捕捉手段と、前記水素貯蔵手段から前記燃料電池へと供給される水素が流通する第１水素流通部と、前記燃料電池と前記水素捕捉手段とを繋ぐ流体流通部と、前記水素捕捉手段から前記燃料電池へと供給される水素が流通する第２水素流通部と、を備え、
前記第２水素流通部を介して前記燃料電池へ水素を供給している間に、前記第２水素流通部を流通した流体が前記水素貯蔵手段へと流入することを阻止する、阻止手段が備えられることを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
前記第２水素流通部が、前記第１水素流通部に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第２水素流通部を介して前記燃料電池へ水素が供給されている間は、前記水素貯蔵手段から前記燃料電池への水素の供給が停止されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第２水素流通部に、圧力計測手段が備えられ、前記第２水素流通部内の水素の圧力が所定圧以上である場合に、前記第２水素流通部を介して前記燃料電池へ水素が供給されることを特徴とする、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第２水素流通部に、調圧手段が備えられることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記水素捕捉手段が複数備えられ、複数の前記水素捕捉手段が前記流体流通部に並列に接続されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記水素捕捉手段に、水素貯蔵材料が収容されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記水素貯蔵材料は、水素吸蔵合金であることを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記水素吸蔵合金に、希土類元素が含有されることを特徴とする、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
さらに、前記水素吸蔵合金を加熱可能な温度制御手段が備えられることを特徴とする、請求項８又は９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記水素貯蔵手段に、水素吸蔵合金が収容されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１】
水素貯蔵手段及び燃料電池と、前記燃料電池から排出される水素を捕捉する水素捕捉手段と、前記水素貯蔵手段から前記燃料電池へと供給される水素が流通する第１水素流通部と、前記燃料電池と前記水素捕捉手段とを繋ぐ流体流通部と、前記水素捕捉手段から前記燃料電池へと供給される水素が流通する第２水素流通部と、を備え、
前記第２水素流通部を介して前記燃料電池へ水素を供給している間に、前記第２水素流通部を流通した流体が前記水素貯蔵手段へと流入することを阻止する、阻止手段が備えられることを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項２】
前記第２水素流通部が、前記第１水素流通部に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第２水素流通部を介して前記燃料電池へ水素が供給されている間は、前記水素貯蔵手段から前記燃料電池への水素の供給が停止されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第２水素流通部に、圧力計測手段が備えられ、前記第２水素流通部内の水素の圧力が所定圧以上である場合に、前記第２水素流通部を介して前記燃料電池へ水素が供給されることを特徴とする、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第２水素流通部に、調圧手段が備えられることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記水素捕捉手段が複数備えられ、複数の前記水素捕捉手段が前記流体流通部に並列に接続されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記水素捕捉手段に、水素貯蔵材料が収容されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記水素貯蔵材料は、水素吸蔵合金であることを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記水素吸蔵合金に、希土類元素が含有されることを特徴とする、請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
さらに、前記水素吸蔵合金を加熱可能な温度制御手段が備えられることを特徴とする、請求項８又は９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記水素貯蔵手段に、水素吸蔵合金が収容されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１７０１６２（Ｐ２００９−１７０１６２Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４７０６（Ｐ２００８−４７０６）
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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