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JP2003051333A - Power generation components - Google Patents

Power generation components

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Publication number
JP2003051333A
JP2003051333A JP2001238216A JP2001238216A JP2003051333A JP 2003051333 A JP2003051333 A JP 2003051333A JP 2001238216 A JP2001238216 A JP 2001238216A JP 2001238216 A JP2001238216 A JP 2001238216A JP 2003051333 A JP2003051333 A JP 2003051333A
Authority
JP
Japan
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fuel
power generation
gas
carbon dioxide
water
Prior art date
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Granted
Application number
JP2001238216A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3867528B2 (en
Inventor
Masaharu Shiotani
雅治 塩谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
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Priority to TW091100449A priority patent/TWI222766B/en
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Priority to MXPA02009333A priority patent/MXPA02009333A/en
Priority to CNB028001656A priority patent/CN1287478C/en
Priority to CA002403244A priority patent/CA2403244C/en
Priority to EP02716333.6A priority patent/EP1354368B1/en
Priority to KR10-2002-7012640A priority patent/KR100500173B1/en
Priority to HK04103940.1A priority patent/HK1061307B/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料電池をポータブル電源に適用する場合に、
パワー密度とエネルギー資源の利用効率の高い電源シス
テムに用いられる発電用部材を提供する。 【解決手段】発電用部材は、発電用燃料が封入された燃
料パック10と、該燃料パック10から供給される発電
用燃料に基づいて、電気エネルギーを発生する発電モジ
ュール20と、を有して構成される。発電モジュール2
0には、該発電用燃料を、水素ガスを主成分の1種とし
て含有する混合ガスに変換する水蒸気改質反応器(燃料
改質器)23bと、この混合ガスに含まれている一酸化
炭素ガスを除去する一酸化炭素除去手段である水性シフ
ト反応器23cと、もう1つの一酸化炭素除去手段であ
る選択酸化反応器23dと、が設けられている。また、
燃料パック10には、上記混合ガスから二酸化炭素ガス
を吸着する二酸化炭素吸着手段12が設けられている。
(57) [Summary] [Problem] To apply a fuel cell to a portable power supply,
Provided is a power generation member used for a power supply system having high power density and high utilization efficiency of energy resources. A power generation member includes a fuel pack in which a fuel for power generation is sealed, and a power generation module for generating electric energy based on the fuel for power generation supplied from the fuel pack. Be composed. Power generation module 2
0, a steam reforming reactor (fuel reformer) 23b for converting the fuel for power generation into a mixed gas containing hydrogen gas as one of the main components, and a monoxide contained in the mixed gas. An aqueous shift reactor 23c, which is a carbon monoxide removing means for removing carbon gas, and a selective oxidation reactor 23d, which is another carbon monoxide removing means, are provided. Also,
The fuel pack 10 is provided with carbon dioxide adsorbing means 12 for adsorbing carbon dioxide gas from the mixed gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電源システムに用
いられる発電用部材に関し、特に、エネルギーの利用効
率が高い可搬型の電源システムに用いられる発電用部材
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation member used in a power supply system, and more particularly to a power generation member used in a portable power supply system with high energy utilization efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、民生用や産業用のあらゆる分野に
おいて、様々な化学電池が使用されている。例えば、ア
ルカリ乾電池やマンガン乾電池等の一次電池は、時計や
カメラ、玩具、携帯型の音響機器等に多用されており、
我が国に限らず、世界的な観点からも最も生産数量が多
く、安価かつ入手が容易という特徴を有している。
2. Description of the Related Art In recent years, various chemical batteries have been used in all fields for consumer use and industrial use. For example, primary batteries such as alkaline batteries and manganese batteries are widely used in watches, cameras, toys, portable audio equipment, etc.
Not only in Japan, but also from a global point of view, the production volume is the largest, and it is cheap and easily available.

【0003】一方、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッ
ケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池
は、近年普及が著しい携帯電話や携帯情報端末(PD
A)、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等
の携帯機器に多用されており、繰り返し充放電ができる
ことから経済性に優れた特徴を有している。また、二次
電池のうち、鉛蓄電池は、車両や船舶の起動用電源、あ
るいは、産業設備や医療設備における非常用電源等とし
て利用されている。
On the other hand, secondary batteries such as nickel-cadmium storage batteries, nickel-hydrogen storage batteries, and lithium-ion batteries have been widely used in mobile phones and personal digital assistants (PD).
A), it is widely used in portable devices such as digital video cameras and digital still cameras, and has the advantage of being economical because it can be repeatedly charged and discharged. Further, among secondary batteries, a lead storage battery is used as a power source for starting a vehicle or a ship, an emergency power source in industrial facilities or medical facilities, and the like.

【0004】ところで、近年、環境問題やエネルギー問
題への関心の高まりに伴い、上述したような化学電池の
使用後の廃棄に関する問題やエネルギー変換効率の問題
がクローズアップされている。とくに、一次電池におい
ては、上述したように、製品価格が安価で入手が容易な
うえ、電源として利用する機器も多く、しかも、基本的
に一度放電されると電池容量を回復することができな
い、一回限りの利用(いわゆる、使い捨て)しかできな
いため、年間の廃棄量が数百万トンに上っている。ここ
で、化学電池全体では、リサイクルにより回収される比
率は、概ね20%程度に過ぎず、残りの80%程度が自
然界に投棄または埋め立て処理されている、とする統計
資料もあり、このような未回収の電池に含まれる水銀や
インジウム等の重金属による環境破壊や、自然環境の美
観の悪化が懸念されている。
By the way, in recent years, with the increasing interest in environmental problems and energy problems, the above-mentioned problems concerning disposal of chemical batteries after use and problems of energy conversion efficiency have been highlighted. In particular, in the case of the primary battery, as described above, the product price is low and it is easily available, and many devices are used as a power source, and basically, the battery capacity cannot be recovered once discharged. Since it can be used only once (so-called disposable), the amount of waste per year reaches several million tons. Here, there is also a statistical data that the ratio of the entire chemical cells recovered by recycling is only about 20%, and the remaining 80% is dumped or landfilled in the natural world. There is concern about environmental destruction due to heavy metals such as mercury and indium contained in uncollected batteries, and deterioration of aesthetics of the natural environment.

【0005】また、エネルギー資源の利用効率の観点か
ら上記化学電池を検証すると、一次電池においては、放
電可能エネルギーの概ね300倍のエネルギーを使用し
て生産されているため、エネルギー利用効率が1%にも
満たない。これに対して、繰り返し充放電が可能で経済
性に優れた二次電池であっても、家庭用電源(コンセン
ト)等から充電を行う場合、発電所における発電効率や
送電損失等により、エネルギー利用効率が概ね12%程
度にまで低下してしまうため、必ずしもエネルギー資源
の有効利用が図られているとは言えなかった。
Further, when the above-mentioned chemical battery is verified from the viewpoint of the utilization efficiency of energy resources, the primary battery is produced by using approximately 300 times as much energy as the dischargeable energy, so that the energy utilization efficiency is 1%. Less than On the other hand, even if it is a rechargeable battery that can be repeatedly charged and discharged and is economically efficient, when it is charged from a household power source (outlet), energy is consumed due to power generation efficiency and transmission loss at the power station. Since the efficiency drops to about 12%, it cannot be said that the effective use of energy resources is necessarily achieved.

【0006】そこで、近年、環境への影響が少なく、か
つ、30〜40%程度の極めて高いエネルギー利用効率
を実現することができる、いわゆる、燃料電池が注目さ
れ、車両用の駆動電源や家庭用のコジェネレーションシ
ステム等への適用を目的として、あるいは、上述したよ
うな化学電池の代替えを目的として、実用化のための研
究、開発が盛んに行われている。なお、燃料電池の具体
的な構成等については、発明の詳細な説明において詳述
する。
Therefore, in recent years, a so-called fuel cell, which has little influence on the environment and can realize an extremely high energy use efficiency of about 30 to 40%, has attracted attention, and is used as a drive power source for vehicles and household use. Research and development for practical use are being actively conducted for the purpose of applying the above to a cogeneration system or the like, or for the purpose of substituting the above-mentioned chemical battery. The specific configuration of the fuel cell will be described in detail in the detailed description of the invention.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今後、
燃料電池等のエネルギー利用効率が高い発電用部材を小
型軽量化して、可搬型又は携帯型のポータブル電源、例
えば、上述したような化学電池の代替え(互換品)とし
て適用するためには、さまざまな問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the future,
In order to reduce the size and weight of members for power generation with high energy utilization efficiency such as fuel cells, and to apply them as portable or portable portable power sources, for example, as an alternative (compatible product) to the above-mentioned chemical battery, There's a problem.

【0008】具体的には、水素を吸蔵する合金から水素
を放出させ、この水素により発電する発電システムで
は、水素吸蔵合金の単位体積当たりの発電能力(パワー
密度)やエネルギーが低い、という問題点があった。ま
た有機系化学燃料を、直接燃料電池に供給する従来の燃
料直接型発電システムでも、パワー密度や出力が低い、
という問題点があった。
Specifically, in a power generation system in which hydrogen is released from an alloy that stores hydrogen and power is generated by this hydrogen, the power generation capacity (power density) and energy per unit volume of the hydrogen storage alloy are low. was there. In addition, the conventional fuel direct power generation system that directly supplies the organic chemical fuel to the fuel cell has low power density and output,
There was a problem.

【0009】一方、メタノールやメタンガス等の有機系
化学燃料から水素を生成する燃料改質器から水素を燃料
電池に供給する燃料改質型発電システムは上記水素吸蔵
合金型発電システムや燃料直接型発電システムに比べ
て、燃料容器の単位容量当たりのエネルギー量が高いと
いう利点がある。しかし、上記水蒸気燃料改質器と酸素
−水素燃料電池を組み合わせた燃料改質方式の発電シス
テムでは、トータルのパワー密度とエネルギー利用効率
において、両者の利点を十分に活かすことができなかっ
た。
On the other hand, a fuel reforming power generation system for supplying hydrogen to a fuel cell from a fuel reformer that produces hydrogen from an organic chemical fuel such as methanol or methane gas is a hydrogen storage alloy type power generation system or a direct fuel power generation system. Compared with the system, there is an advantage that the amount of energy per unit volume of the fuel container is high. However, in the power generation system of the fuel reforming system in which the steam fuel reformer and the oxygen-hydrogen fuel cell are combined, the advantages of both cannot be fully utilized in the total power density and energy utilization efficiency.

【0010】すなわち、有機系化学燃料は燃料改質器に
よって水素ガス以外に二酸化炭素ガス等の副生成物が生
じてしまい、水素ガス及び二酸化炭素ガスを主成分とす
る混合ガスを単に燃料電池に供給したのでは発電に寄与
する水素ガスの濃度が低いために発電効率が低下すると
いう問題点がある。また、混合ガスには少量ながら一酸
化炭素ガスが副生成物として含まれており、この一酸化
炭素ガスが燃料電池の特性に大きな悪影響をもたらすと
いう問題点もある。
That is, in the organic chemical fuel, by-products such as carbon dioxide gas are generated in addition to hydrogen gas by the fuel reformer, and the mixed gas containing hydrogen gas and carbon dioxide gas as main components is simply supplied to the fuel cell. If supplied, the concentration of hydrogen gas that contributes to power generation is low, so there is a problem in that power generation efficiency decreases. Further, the mixed gas contains a small amount of carbon monoxide gas as a by-product, and this carbon monoxide gas has a problem that it has a great adverse effect on the characteristics of the fuel cell.

【0011】さらに、水蒸気燃料改質器自体の体積も相
俟って、従来知られている前記発電システムは、可搬型
又は携帯型のポータブル電源とするには十分なパワー密
度が得られなかった。
Further, in consideration of the volume of the steam fuel reformer itself, the conventionally known power generation system cannot obtain a sufficient power density to be used as a portable or portable portable power source. .

【0012】そこで、本発明は、上述した問題点に鑑
み、燃料電池を用いた発電用部材をポータブル電源とし
て適用する場合に、十分なパワー密度とエネルギー利用
効率を安価で得られる発電用部材を提供することを目的
とする。
Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention provides a power generation member which can obtain a sufficient power density and energy utilization efficiency at a low cost when the power generation member using a fuel cell is applied as a portable power source. The purpose is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係る発電用部材
は、(a)水素を含む液体もしくは気体を有する発電用
燃料が封入された燃料容器を備えた燃料封入部、(b)
該燃料封入部から供給される前記発電用燃料を、水素ガ
ス及び二酸化炭素ガスを主成分として含有する第一のガ
スに変換する改質手段と、第一のガスに含有された水素
ガスを用いて電気エネルギーを発生する燃料電池と、を
有する発電モジュール、(c)該発電モジュールに対し
て前記燃料封入部を交換自在に接続する接続部、の少な
くともいずれか一つ以上を備え、さらに前記改質手段か
ら送出された第一のガスに含有される二酸化炭素ガスを
選択的に吸収して、前記第一のガスより二酸化炭素濃度
が低められた第二のガスを前記燃料電池側に送出するた
めの二酸化炭素吸収手段とを備えることを特徴としてい
る。
A power-generating member according to the present invention comprises: (a) a fuel sealing portion provided with a fuel container in which a power-generating fuel having a liquid or gas containing hydrogen is sealed;
Reforming means for converting the power generation fuel supplied from the fuel sealing portion into a first gas containing hydrogen gas and carbon dioxide gas as main components, and hydrogen gas contained in the first gas are used. A fuel cell that generates electric energy by means of a power generation module, and (c) at least one or more of a connecting portion that connects the fuel sealing portion to the power generating module in a replaceable manner. The carbon dioxide gas contained in the first gas delivered from the quality means is selectively absorbed, and the second gas having a carbon dioxide concentration lower than that of the first gas is delivered to the fuel cell side. And a carbon dioxide absorption means for the purpose.

【0014】すなわち、電源システムにおいて、燃料封
入部に封入、充填された水素を含む発電用燃料は、ま
ず、改質手段で水素(H2)−二酸化炭素(CO2)混合
ガス(第一のガス)に変換される。この第一のガスは、
二酸化炭素吸収手段で二酸化炭素ガスが吸収、除去され
て水素ガスを主成分とする第二のガスとなり、この第二
のガスが水素−酸素燃料電池(燃料電池)へ供給され
る。第二のガスは水素ガス濃度が高いために、この燃料
電池の発電効率は発電用部材が二酸化炭素吸収手段を有
さない場合よりも大いに改善される。よって、この燃料
電池を、パワー密度とエネルギー利用効率が高く、且
つ、制御の容易な、可搬型又は携帯型のポータブル電源
として適用することができる。また、副生成物が燃料封
入部、発電モジュール、或いは接続部内に保持されて、
発電用部材外部への排出、又は漏出が抑制されるので、
副生成物によるデバイスの動作不良や劣化等を防止する
ことができる。
That is, in the power supply system, the power generation fuel containing hydrogen filled and filled in the fuel filling portion is first mixed with hydrogen (H 2 ) -carbon dioxide (CO 2 ) mixed gas (first Gas). This first gas is
Carbon dioxide gas is absorbed and removed by the carbon dioxide absorption means to become a second gas containing hydrogen gas as a main component, and this second gas is supplied to a hydrogen-oxygen fuel cell (fuel cell). Since the second gas has a high hydrogen gas concentration, the power generation efficiency of this fuel cell is greatly improved as compared with the case where the power generation member has no carbon dioxide absorbing means. Therefore, this fuel cell can be applied as a portable or portable portable power source that has high power density and energy utilization efficiency and is easy to control. In addition, the by-products are retained in the fuel sealing portion, the power generation module, or the connection portion,
Since the discharge or leakage to the outside of the power generation member is suppressed,
It is possible to prevent a malfunction or deterioration of the device due to by-products.

【0015】ここで、二酸化炭素吸収手段を、二酸化炭
素吸着後も無害であり、そのまま自然界に廃棄しても、
環境に負担を与えない二酸化炭素吸収剤で構成してもよ
い。これにより、この二酸化炭素吸収手段を、使用後に
そのまま自然界に廃棄しても、自然環境の破壊もしくは
汚染を引き起こすことがない。
Here, the carbon dioxide absorbing means is harmless even after the adsorption of carbon dioxide, and even if it is discarded as it is in the natural world,
It may be composed of a carbon dioxide absorbent that does not give a burden to the environment. As a result, even if this carbon dioxide absorbing means is disposed of in the natural environment as it is after use, it does not cause the destruction or pollution of the natural environment.

【0016】また、燃料封入部が、発電モジュールに対
して着脱可能に構成され、かつ、交換可能に構成されて
いることにより、燃料封入部に封入された発電用燃料が
なくなった(又は、少なくなった)ときに、燃料封入部
を発電モジュールから取り外して新たな燃料封入部に交
換することができるので、燃料封入部をあたかも汎用の
化学電池のように簡便に使用することができる。
Further, since the fuel sealing portion is configured to be detachable from and replaceable with respect to the power generation module, the power generation fuel sealed in the fuel sealing portion is exhausted (or less). In this case, the fuel enclosure can be removed from the power generation module and replaced with a new fuel enclosure, so that the fuel enclosure can be conveniently used as if it were a general-purpose chemical cell.

【0017】それに加えて、前記燃料封入部に前記二酸
化炭素吸収手段が配置され、前記接続部に前記改質手段
から送出される第一のガスを前記発電モジュールから前
記燃料封入部に送出する経路と、前記二酸化炭素吸収手
段から送出される第二のガスを前記燃料封入部から前記
発電モジュールに送出する経路とを有することを特徴と
してもよい。
In addition to the above, the carbon dioxide absorption means is arranged in the fuel sealing portion, and a path for sending the first gas sent from the reforming means to the connecting portion from the power generation module to the fuel sealing portion. And a path for delivering the second gas delivered from the carbon dioxide absorbing means from the fuel sealing portion to the power generation module.

【0018】これにより、発電用燃料がなくなった(又
は、少なくなった)燃料封入部を新しい燃料封入部と交
換することで、同時に二酸化炭素吸着量の上限に達した
(又は、二酸化炭素吸着能力が低下した)二酸化炭素吸
収手段を交換することができる。
As a result, the upper limit of the carbon dioxide adsorption amount is reached at the same time (or the carbon dioxide adsorption capacity is reached, by replacing the fuel encapsulation unit that has run out of (or has run out of) the fuel for power generation with a new fuel encapsulation unit. Carbon dioxide absorption means can be replaced.

【0019】さらに、前記二酸化炭素吸収手段は、選択
的に二酸化炭素(CO2)を吸収する二酸化炭素吸収剤と
して酸化カルシウム(CaO)もしくは水酸化カルシウ
ム(Ca(OH)2)を有することを特徴としてもよい。
Further, the carbon dioxide absorbing means has calcium oxide (CaO) or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) as a carbon dioxide absorbent which selectively absorbs carbon dioxide (CO 2 ). May be

【0020】これにより、二酸化炭素吸着手段をきわめ
て安価に作製することができるとともに、二酸化炭素の
吸収、除去を簡便に行なうことができる。また、この二
酸化炭素吸収手段を使用後に自然界へ投棄しても、自然
環境を破壊もしくは汚染することはない。
As a result, the carbon dioxide adsorbing means can be manufactured at an extremely low cost, and carbon dioxide can be easily absorbed and removed. Further, even if the carbon dioxide absorption means is used and then dumped into the natural world, it does not destroy or pollute the natural environment.

【0021】また、前記二酸化炭素吸収手段は、発熱反
応により二酸化炭素を化学的に吸収するものとされ、前
記改質手段における前記発電用燃料の第一のガスへの変
換が加熱を必要とするものとされ、前記二酸化炭素吸収
手段で発生する熱を前記改質手段に供給することしても
よい。
Further, the carbon dioxide absorption means is supposed to chemically absorb carbon dioxide by an exothermic reaction, and the conversion of the fuel for power generation into the first gas in the reforming means requires heating. The heat generated by the carbon dioxide absorption means may be supplied to the reforming means.

【0022】すなわち、本発明に係る発電用部材では、
二酸化炭素の吸収で発生した反応熱を、改質手段におけ
る第一のガス発生に利用してもよい。これにより、発電
用部材自体の消費エネルギーを削減できるので、発電用
部材全体の実質的な出力とエネルギー利用効率を大幅に
改善することができる。
That is, in the member for power generation according to the present invention,
The reaction heat generated by the absorption of carbon dioxide may be used for the first gas generation in the reforming means. As a result, the energy consumption of the power generation member itself can be reduced, so that the substantial output and energy utilization efficiency of the entire power generation member can be significantly improved.

【0023】さらに、前記改質手段における発電用燃料
の第一のガスへの変換が水素ガスを発生する反応と、前
記反応とともに発生する一酸化炭素を二酸化炭素に変換
する反応とからなり、これら反応の間に、前記二酸化炭
素吸収手段による二酸化炭素ガスの吸収を行なうことと
してもよい。
Further, the conversion of the power-generating fuel into the first gas in the reforming means comprises a reaction for generating hydrogen gas and a reaction for converting carbon monoxide generated together with the reaction into carbon dioxide. During the reaction, carbon dioxide gas may be absorbed by the carbon dioxide absorbing means.

【0024】燃料電池に供給される水素ガスに副生成物
として一酸化炭素が混入していると、燃料電池の燃料極
の触媒が被毒して燃料電池の発電特性に悪影響が及ぶ。
よって、改質手段でこの一酸化炭素を二酸化炭素に変換
すれば、燃料極の被毒が回避され、発電用部材の出力及
びエネルギー利用効率が大幅に向上する。また、上記水
素を発生する反応と上記一酸化炭素を二酸化炭素に変換
する反応の間で二酸化炭素の吸収を行なえば、一酸化炭
素の変換を効率良く行なえるので、さらに発電用部材の
出力及びエネルギー利用効率が向上するとともに、改質
手段を簡素化することができる。なお、第一のガスから
二酸化炭素を吸収後、一酸化炭素を二酸化炭素に変換し
た場合の第二のガスの二酸化炭素濃度はきわめて低いの
で、この二酸化炭素が燃料電池の発電効率を低下させる
ことはない。
When carbon monoxide is mixed as a by-product in the hydrogen gas supplied to the fuel cell, the catalyst of the fuel electrode of the fuel cell is poisoned and the power generation characteristics of the fuel cell are adversely affected.
Therefore, if this reforming means converts this carbon monoxide into carbon dioxide, poisoning of the fuel electrode is avoided, and the output of the power generation member and the energy utilization efficiency are greatly improved. Further, if carbon dioxide is absorbed between the reaction for generating the hydrogen and the reaction for converting the carbon monoxide to carbon dioxide, the carbon monoxide can be efficiently converted, and thus the output of the power generation member and The energy utilization efficiency is improved and the reforming means can be simplified. Since the carbon dioxide concentration of the second gas is extremely low when carbon monoxide is converted to carbon dioxide after absorbing carbon dioxide from the first gas, this carbon dioxide should reduce the power generation efficiency of the fuel cell. There is no.

【0025】また、前記燃料電池から排出される排出物
のうち少なくとも水を選択的に吸収する選択的排出物吸
収剤を有する排出物回収手段を備え、前記選択的排出物
吸収剤が酸化カルシウムとされ、該酸化カルシウムが水
と反応して水酸化カルシウムとなることにより水を吸収
するとともに、前記水酸化カルシウムを前記二酸化炭素
吸収手段の前記二酸化炭素吸収剤として用いることとし
てもよい。
[0025] Further, there is provided an emission recovery means having a selective emission absorbent that selectively absorbs at least water among the exhausts emitted from the fuel cell, and the selective emission absorbent is calcium oxide. The calcium oxide absorbs water by reacting with water to form calcium hydroxide, and the calcium hydroxide may be used as the carbon dioxide absorbent of the carbon dioxide absorbing means.

【0026】すなわち、水素ガス(H2)と酸素ガス(O
2)の電気化学的反応により、燃料電池の空気極で生成し
た廃棄物のうち、水(H2O)が排出物回収手段で酸化カ
ルシウム(CaO)と反応することにより回収されて水
酸化カルシウム(Ca(OH) 2)となる。この水酸化カル
シウムは二酸化炭素吸収手段の二酸化炭素吸収剤として
利用される。
That is, hydrogen gas (H2) And oxygen gas (O
2) Electrochemical reaction to generate at the air electrode of the fuel cell.
Water (H2O) is the oxidation recovery means
Water recovered by reacting with lucium (CaO)
Calcium oxide (Ca (OH) 2). This calcium hydroxide
Sium as a carbon dioxide absorbent for carbon dioxide absorption means
Used.

【0027】酸化カルシウムで上記水を回収すること
で、排出物回収手段を簡素、かつ安価に作製することが
できる。また、選択的排出物吸収剤を二酸化炭素吸収剤
として再利用することで、発電システム全体をコンパク
トに作製することができる。
By recovering the above-mentioned water with calcium oxide, the effluent recovery means can be manufactured simply and inexpensively. Also, by reusing the selective emission absorbent as a carbon dioxide absorbent, the entire power generation system can be made compact.

【0028】さらに、前記排出物回収手段により回収さ
れて送出される水を選択的に吸収する水吸収剤で水を保
持する排出物保持手段を備え、前記二酸化炭素吸収手段
の水酸化カルシウムに第一のガスを接触させて、二酸化
炭素ガスと水酸化カルシウムとを反応させて炭酸カルシ
ウムと水とを生成させるとともに、該水を第二のガスと
ともに、前記排出物保持手段に送出し、該排出物保持手
段に水を吸収させて第二のガスを燃料電池に送出するこ
ととしてもよい。
Further provided is an effluent holding means for holding the water with a water absorbent which selectively absorbs the water collected and sent out by the effluent collecting means, the calcium hydroxide of the carbon dioxide absorbing means One gas is brought into contact with the carbon dioxide gas and calcium hydroxide to react with each other to generate calcium carbonate and water, and the water is sent together with the second gas to the discharge holding means, and the discharge is performed. The object holding means may absorb water and send the second gas to the fuel cell.

【0029】すなわち、第一のガスが二酸化炭素吸収手
段に導入されることで、第一のガスは水素ガスを主成分
とする第二のガスと水の混合物となり、排出物保持手段
でこの混合物から水が除去されて第二のガスだけが燃料
電池へと送出される。ここで、二酸化炭素吸収の際に生
成する水は、上述のように、燃料電池の空気極で生成し
た水に由来している。
That is, when the first gas is introduced into the carbon dioxide absorbing means, the first gas becomes a mixture of the second gas containing hydrogen gas as a main component and water, and the mixture is discharged by the discharge holding means. Is removed of water and only the second gas is delivered to the fuel cell. Here, the water generated upon absorption of carbon dioxide is derived from the water generated at the air electrode of the fuel cell, as described above.

【0030】これによれば、燃料電池の空気極で生成し
た水は、排出物回収手段と二酸化炭素吸収手段を経て、
最終的に燃料電池の燃料極と接続した排出物保持手段で
保持される。これにより、上記水を確実に保持すること
で、水が発電用部材の外部に漏出することを防止でき
る。
According to this, the water generated at the air electrode of the fuel cell is passed through the emission recovery means and the carbon dioxide absorption means,
Finally, it is held by the emission holding means connected to the fuel electrode of the fuel cell. Thus, by reliably holding the water, it is possible to prevent the water from leaking to the outside of the power generation member.

【0031】これに加えて、前記燃料封入部に、前記排
出物保持手段、前記排出物回収手段、前記二酸化炭素吸
収手段及び前記燃料容器がそれぞれ体積を変更可能に順
番に並んで配置され、前記燃料容器は、燃料を前記発電
モジュールの改質手段に送出する送出部を有し、前記燃
料容器に隣接して前記二酸化炭素吸収手段が配置され、
かつ、該二酸化炭素吸収手段は、水酸化カルシウム層
と、該水酸化カルシウム層に前記改質手段から送出され
る第一のガスを導入する混合ガス導入部と、水酸化カル
シウムと二酸化炭素ガスが反応した際に生成する水と第
二のガスとを導出する水・水素ガス導出部とを有し、前
記二酸化炭素吸収手段の水酸化カルシウム層に隣接して
前記排出物回収手段が配置され、かつ、該排出物回収手
段は、前記水酸化カルシウム層に隣接するように配置さ
れる酸化カルシウム層と、該酸化カルシウム層に前記燃
料電池から排出される水を導入する水導入部とを有し、
前記排出物回収手段に隣接して前記排出物保持手段が配
置され、かつ、該排出物保持手段は、前記水吸収剤と、
該水吸収剤に前記水・水素ガス導出部から送出された水
及び第二のガスを導入する水・水素ガス導入部とを有
し、前記排出物保持手段が水を吸収することにより膨張
して、前記排出物回収手段及び前記二酸化炭素吸収手段
を前記燃料容器側に押して前記燃料容器からの燃料送出
を補助するとともに、前記酸化カルシウム層の未反応領
域を前記水導入部側に押し出し、前記水酸化カルシウム
の未反応領域を前記混合ガス導入部側に押し出すことと
してもよい。
In addition to this, the exhaust gas holding means, the exhaust gas recovery means, the carbon dioxide absorbing means, and the fuel container are arranged in the fuel sealing portion in order so that the volume can be changed. The fuel container has a delivery unit that delivers fuel to the reforming unit of the power generation module, and the carbon dioxide absorption unit is disposed adjacent to the fuel container,
Further, the carbon dioxide absorption means includes a calcium hydroxide layer, a mixed gas introduction part for introducing the first gas delivered from the reforming means to the calcium hydroxide layer, and calcium hydroxide and carbon dioxide gas. It has a water / hydrogen gas derivation part for deriving water and a second gas generated when reacting, and the emission recovery means is arranged adjacent to the calcium hydroxide layer of the carbon dioxide absorption means, Further, the discharge recovery means has a calcium oxide layer arranged so as to be adjacent to the calcium hydroxide layer, and a water introducing section for introducing water discharged from the fuel cell into the calcium oxide layer. ,
The discharge holding means is arranged adjacent to the discharge collecting means, and the discharge holding means includes the water absorbent,
The water absorbent has a water / hydrogen gas introduction part for introducing water and a second gas delivered from the water / hydrogen gas derivation part, and expands when the discharge holding means absorbs water. The discharge recovery means and the carbon dioxide absorption means are pushed toward the fuel container side to assist the fuel delivery from the fuel container, and the unreacted region of the calcium oxide layer is pushed out toward the water introducing part side, An unreacted region of calcium hydroxide may be extruded toward the mixed gas introduction part side.

【0032】すなわち、排出物保持手段が水を吸収して
膨張することにより、排出物回収手段の酸化カルシウム
層と、二酸化炭素吸収手段の水酸化カルシウム層とを燃
料容器側へ押し出すために、燃料容器が押圧される。こ
れにより、燃料容器に充填、封入された発電用燃料は送
出部を通じて効果的に発電モジュールへ送出される。
That is, since the discharge holding means absorbs water and expands, the calcium oxide layer of the discharge collecting means and the calcium hydroxide layer of the carbon dioxide absorbing means are pushed out to the fuel container side. The container is pressed. As a result, the power generation fuel filled and sealed in the fuel container is effectively delivered to the power generation module through the delivery unit.

【0033】また、排出部回収手段の水酸化カルシウム
層側にある酸化カルシウム(CaO)は水導入部から導
入された水(H2O)を吸収して水酸化カルシウム(Ca
(OH)2)に変化した後、廃棄物回収手段の膨張によっ
て、すみやかに二酸化炭素吸収手段の水酸化カルシウム
層へ押し出される。これにより、排出物回収手段の酸化
カルシウムを効率良く水の回収に利用できるとともに、
水の回収で生成した水酸化カルシウムを効率良く二酸化
炭素吸着手段へ移行することができる。
Calcium oxide (CaO) on the side of the calcium hydroxide layer of the discharge part recovery means absorbs water (H 2 O) introduced from the water introduction part and calcium hydroxide (CaO).
After changing to (OH) 2 ), the waste recovery means expands and is promptly pushed out to the calcium hydroxide layer of the carbon dioxide absorption means. As a result, the calcium oxide of the waste collection means can be efficiently used for water collection, and
Calcium hydroxide produced by water recovery can be efficiently transferred to the carbon dioxide adsorbing means.

【0034】さらに、第一のガスが水酸化カルシウム層
の燃料容器側の端部で水酸化カルシウム(Ca(OH)2)
と触れることで二酸化炭素ガス(CO2)を除去すること
ができる。また、二酸化炭素ガスの吸着で生成した炭酸
カルシウム(CaCO3)は、排出物回収手段の膨張によ
って燃料容器側へ押し出され、燃料容器を押圧する。こ
れにより、二酸化炭素吸収手段に予め充填された水酸化
カルシウムと、排出物回収手段で生成した水酸化カルシ
ウムを効率良く二酸化炭素ガスの吸収、除去に利用する
ことができる。
Further, the first gas is calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) at the end of the calcium hydroxide layer on the fuel container side.
Carbon dioxide gas (CO 2 ) can be removed by touching. Further, the calcium carbonate (CaCO 3 ) generated by the adsorption of carbon dioxide gas is pushed out toward the fuel container side by the expansion of the emission recovery means and presses the fuel container. As a result, the calcium hydroxide pre-filled in the carbon dioxide absorption means and the calcium hydroxide generated by the emission recovery means can be efficiently used for absorbing and removing carbon dioxide gas.

【0035】また、二酸化炭素除去で生成した水と第二
のガスを導出する水・水素ガス導出部を、混合ガス導入
部と同一直線上に、かつ、最短距離をおいて設けること
により、水素ガスが燃料封入部内に拡散することなく、
二酸化炭素の除去を効率良く行なうことができる。
Further, by providing a water / hydrogen gas outlet for deriving the water and the second gas produced by removing carbon dioxide on the same straight line as the mixed gas inlet and at the shortest distance, Without the gas diffusing into the fuel enclosure
Carbon dioxide can be removed efficiently.

【0036】また、水の吸収が発熱反応とされ、発生す
る熱を前記燃料電池から排出される水の経路の凍結防止
に利用することとしてもよい。
Further, the absorption of water may be an exothermic reaction, and the generated heat may be used to prevent the passage of water discharged from the fuel cell from freezing.

【0037】これにより、発電システム自体の消費する
エネルギーを増加させることなく水の経路の凍結を防ぐ
ことができるので、発電システム自体の消費するエネル
ギーを抑制して、発電システムの出力とエネルギー利用
効率をさらに向上させることができる。
As a result, it is possible to prevent the water passage from freezing without increasing the energy consumed by the power generation system itself, so that the energy consumed by the power generation system itself can be suppressed, and the output of the power generation system and the energy utilization efficiency. Can be further improved.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる電源システ
ムに用いられる発電用部材の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。 <第一の実施形態>図1は、本発明に係る発電用部材を
含むの第一の実施形態を示すブロック図である。本実施
形態に係る発電用部材は、図1に示すように、大別し
て、発電用燃料(燃料)等が封入された燃料パック(燃
料封入部)10と、燃料パック10に対して着脱自在に
接続され、この燃料パック10から供給された燃料を用
いて電気エネルギーを発生(発電)する発電モジュール
20等から構成される。前記燃料パック10には燃料容
器11、二酸化炭素吸収手段12、排出物保持手段1
3、接続部14等が設けられている。また、前記発電モ
ジュール20には、燃料電池21、動作制御部22、改
質手段23、空気制御部24、副電源部25、排出物回
収手段26等により構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a power-generating member used in a power supply system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment including a power-generating member according to the present invention. As shown in FIG. 1, the power generation member according to the present embodiment is roughly classified into a fuel pack (fuel filling portion) 10 in which a power generation fuel (fuel) and the like are filled, and is detachable from the fuel pack 10. It is composed of a power generation module 20 and the like that are connected and generate (generate) electric energy using the fuel supplied from the fuel pack 10. The fuel pack 10 includes a fuel container 11, carbon dioxide absorbing means 12, and emission holding means 1.
3, the connection portion 14 and the like are provided. In addition, the power generation module 20 includes a fuel cell 21, an operation control unit 22, a reforming unit 23, an air control unit 24, an auxiliary power supply unit 25, an emission recovery unit 26, and the like.

【0039】以下、各構成について、具体的に説明す
る。 (A)燃料パック(燃料封入部)10 燃料容器11は、メタノールやブタンのように、その組
成に水素を含んだ液体(又は、液化)化合物又は気体化
合物、並びに水を有する燃料が充填、封入された密閉性
の高い燃料貯蔵容器であって、上記発電モジュール20
に対して、着脱可能に結合された構造を有している。燃
料容器11に封入された発電用燃料は、燃料パック10
が発電モジュール20に結合された状態でのみ、改質手
段23を介して、燃料電池21により負荷34に出力さ
れる電気エネルギーを生成するために必要な所定の供給
量が取り込まれる。
Each configuration will be specifically described below. (A) Fuel Pack (Fuel Filling Unit) 10 The fuel container 11 is filled and filled with a fuel having a liquid (or liquefied) compound or a gas compound containing hydrogen in its composition, such as methanol and butane, and water. And a highly-sealed fuel storage container, wherein the power generation module 20
In contrast, it has a structure that is detachably coupled. The fuel for power generation enclosed in the fuel container 11 is the fuel pack 10.
Only in a state in which is connected to the power generation module 20, the predetermined supply amount necessary for generating the electric energy output to the load 34 by the fuel cell 21 is taken in via the reforming means 23.

【0040】二酸化炭素吸収手段12は、後述する改質
手段23で、燃料容器11より導入された燃料が化学的
に変換されて生成した水素(H2)−二酸化炭素(C
2)混合ガス(第一のガス)から、選択的に二酸化炭
素ガスのみを除去する。具体的には、燃料パック10が
発電モジュール20に接続された状態でのみ、改質手段
23で発生した第一のガスを導入し、この第一のガスか
ら二酸化炭素(CO2)を除去することで抽出された水
素ガス(H2)を主成分とする第二のガスを、燃料電池
21へ送出するように構成されている。
The carbon dioxide absorbing means 12 is hydrogen (H 2 ) -carbon dioxide (C) produced by the chemical conversion of the fuel introduced from the fuel container 11 by the reforming means 23 described later.
Only the carbon dioxide gas is selectively removed from the O 2 ) mixed gas (first gas). Specifically, only when the fuel pack 10 is connected to the power generation module 20, the first gas generated in the reforming means 23 is introduced, and carbon dioxide (CO 2 ) is removed from this first gas. The second gas containing hydrogen gas (H 2 ) extracted as a main component is delivered to the fuel cell 21.

【0041】また、二酸化炭素吸収手段12には、二酸
化炭素吸収剤が充填されている。二酸化炭素吸収剤とし
ては、改質手段23で発生した水素−二酸化炭素混合ガ
スから選択的に、二酸化炭素のみを吸着するとともに、
二酸化炭素を吸着することで、自然界に投棄、埋め立
て、もしくは焼却しても有害物質や環境汚染物質を発生
することのない物質へ変化する物質を用いる。
The carbon dioxide absorbing means 12 is filled with a carbon dioxide absorbent. As the carbon dioxide absorbent, while selectively adsorbing only carbon dioxide from the hydrogen-carbon dioxide mixed gas generated in the reforming means 23,
Use a substance that absorbs carbon dioxide and changes into a substance that does not generate harmful substances or environmental pollutants even if it is dumped, landfilled, or incinerated in the natural world.

【0042】上記二酸化炭素吸収剤としては、例えば酸
化カルシウム(CaO)若しくは水酸化カルシウム(C
a(OH)2)を用いる。これらの物質は、反応化学式
(1)若しくは(2)に示す反応によって、上記混合ガ
スから選択的に二酸化炭素を除去する。 CaO+CO2→CaCO3 ・・・(1) Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O ・・・(2)
Examples of the carbon dioxide absorbent include calcium oxide (CaO) or calcium hydroxide (C
a (OH) 2 ) is used. These substances selectively remove carbon dioxide from the mixed gas by the reaction represented by the reaction chemical formula (1) or (2). CaO + CO 2 → CaCO 3・ ・ ・ (1) Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O ・ ・ ・ (2)

【0043】酸化カルシウム(CaO)、及び水酸化カ
ルシウム(Ca(OH)2)はきわめて安価な物質であ
る。また、これらの物質を用いた二酸化炭素吸収手段
は、二酸化炭素ガス(CO2)の吸着に際して、高温、
高圧等の条件を必要としない。したがって、これらの物
質を二酸化炭素吸収剤として用いることにより、本実施
形態に係る燃料パック10をきわめて安価、且つコンパ
クトに作製することができる。
Calcium oxide (CaO) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) are extremely inexpensive substances. In addition, the carbon dioxide absorption means using these substances, when adsorbing carbon dioxide gas (CO 2 ),
Does not require conditions such as high pressure. Therefore, by using these substances as the carbon dioxide absorbent, the fuel pack 10 according to the present embodiment can be manufactured extremely inexpensively and compactly.

【0044】また、反応化学式(1)、(2)に示す反
応で生成する炭酸カルシウム(CaCO3)は、人体や自
然環境に対して無害な物質であるとともに、自然界に投
棄、埋め立て、若しくは焼却しても有害な物質を発生し
ない。したがって、酸化カルシウム、又は水酸化カルシ
ウムを有した二酸化炭素吸収手段12を備えた燃料パッ
ク10は、使用後、環境に悪影響を及ぼすことなく処理
することができる。
Calcium carbonate (CaCO 3 ) produced by the reactions shown in the reaction chemical formulas (1) and (2) is a substance harmless to the human body and the natural environment, and is discarded, landfilled, or incinerated in the natural world. Even if it does not generate harmful substances. Therefore, the fuel pack 10 including the carbon dioxide absorbing means 12 having calcium oxide or calcium hydroxide can be treated after use without adversely affecting the environment.

【0045】なお、反応化学式(1)及び(2)に示す
反応は発熱反応であるので、二酸化炭素吸収手段12
は、二酸化炭素吸着に伴なって発生した熱を、後述する
改質手段23等に供給する構造を有してもよい。これに
より、本実施形態に係る発電用部材のエネルギー利用効
率をより高めることができる。
Since the reactions represented by the reaction chemical formulas (1) and (2) are exothermic reactions, the carbon dioxide absorption means 12
May have a structure for supplying the heat generated by the adsorption of carbon dioxide to the reforming means 23 and the like described later. Thereby, the energy use efficiency of the power generation member according to the present embodiment can be further enhanced.

【0046】排出物保持手段(排出物保持手段)13
は、後述する発電モジュール20において電気エネルギ
ーを発生する際に生成し、排出される副生成物のうち、
排出物回収手段26により分離、回収された特定の成分
又は物質のみを保持する。具体的には、後述するが、燃
料パック10が発電モジュール20に結合された状態で
のみ、発電モジュール20の燃料電池21における電気
化学反応で電気エネルギーが発生する際に生成する水
(H2O)や場合によってはごく微量の窒素酸化物(N
Ox)、硫黄酸化物(SOx)等の副生成物(特定の成分
又は物質)の全て、又は、これらの一部が、排出物保持
手段13(又は、燃料パック10)の外部に漏出又は排
出しないように、不可逆的に保持するよう構成されてい
る。
Discharge holding means (discharge holding means) 13
Of the by-products generated and emitted when electric energy is generated in the power generation module 20 described later,
Only the specific component or substance separated and collected by the discharge collection means 26 is held. Specifically, as will be described later, water (H 2 O) generated when electric energy is generated by an electrochemical reaction in the fuel cell 21 of the power generation module 20 only when the fuel pack 10 is coupled to the power generation module 20. ) Or, in some cases, a very small amount of nitrogen oxides (N
Ox), sulfur oxides (SOx) and other by-products (specific components or substances), or part of these leaks or is discharged to the outside of the emission holding means 13 (or the fuel pack 10). It is configured to hold irreversibly so as not to.

【0047】ここで、水(H2O)は常温常圧下では液
体なので、排出物保持手段13及び燃料パック10の気
圧を高めて液化するための手段は特に必要ない。しか
し、ガソリン等の燃料を適用して電気エネルギーを発生
する際に生成する恐れのある窒素酸化物(NOx)及び
硫黄酸化物(SOx)の気化点は、常圧で概ね常温より
もきわめて低いので、これらの副生成物ガスの量が多
く、排出物保持手段13内で回収した水に溶けきれない
分が排出物保持手段13の容積を超える恐れがある場合
には、排出物保持手段13及び排出物回収手段26内の
気圧を高くすることによりこれらの副生成物ガスを液化
し、副生成物の体積を縮小することで排出物保持手段1
3に収容する。
Here, since water (H 2 O) is a liquid under normal temperature and pressure, means for increasing the atmospheric pressure of the discharge holding means 13 and the fuel pack 10 to liquefy it is not particularly necessary. However, the vaporization points of nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), which may be generated when electric energy is generated by applying fuel such as gasoline, are much lower than normal temperature at normal pressure. When there is a large amount of these by-product gases and there is a risk that the amount of the by-product gas that is not completely dissolved in the collected water in the discharge holding means 13 may exceed the volume of the discharge holding means 13, the discharge holding means 13 and By raising the atmospheric pressure in the exhaust gas recovery means 26, these by-product gases are liquefied and the volume of the by-product is reduced, whereby the exhaust gas holding means 1
Store in 3.

【0048】したがって、排出物保持手段13に適用さ
れる構成としては、上記特定の成分又は物質を不可逆的
に吸収、吸着固定、定着等することができるように、水
吸収剤(例えば、吸収ポリマー)や逆止弁等を備えてい
ることが好ましい。
Therefore, as a constitution applied to the discharge holding means 13, a water absorbent (for example, an absorbent polymer) is used so that the above-mentioned specific component or substance can be irreversibly absorbed, adsorbed and fixed, fixed and the like. ) And a check valve are preferably provided.

【0049】接続部14は、燃料パック10及び発電モ
ジュール20を着脱可能に結合する構成を有する。ま
た、接続部14は、燃料パック10及び発電モジュール
20が、接続部14を介して結合されている状態での
み、燃料パック10から発電モジュール20に発電用燃
料が供給されるとともに、発電モジュール20から燃料
パック10へ電気エネルギー発生に伴なって生成する副
生成物の特定の成分が排出され、燃料パック10と発電
モジュール20の間でガスの授受が行なわれる。具体的
には、例えば、燃料パック10側に設けられた後述する
送出口14A、水導入部14B、混合ガス導入部15A
及び水・水素ガス送出口15Bが、非可逆、又は可逆に
封密されており、発電モジュール20の接続に伴なって
これらの封密が解除される(破れる)構成を適用するこ
とにより、発電モジュール20との結合前、あるいは、
使用途中での結合解除時における燃料や廃棄物の漏出を
防止でき、より安全な発電用部材を実現することができ
る。送出口14Aは、燃料パック10内に挿入されてい
る送出管(図示せず)に連結されており、燃料パック1
0を発電モジュール20に装着すると毛細管現象により
送出管及び送出口14Aを経て動作制御部22及び副電
源部25に燃料を送出しようとするが、燃料電池21が
駆動していない場合は、動作制御部22のバルブが閉じ
られており、副電源部25のみに燃料が供給される。そ
して、負荷34が待機(オフ)状態からメイン機能の起
動する状態へのシフトにともない変位する電位を電源シ
ステムの正極及び負極を介してモニタリング手段17が
検知し、動作制御部22に起動信号を送信すると、動作
制御部22が副電源部25の電力により起動して送出口
14Aのバルブを開放し燃料が供給され、改質手段23
への所定量の燃料の送出を開始するように設定されてい
る。
The connecting portion 14 has a structure for detachably connecting the fuel pack 10 and the power generation module 20. Further, the connecting portion 14 supplies the fuel for power generation from the fuel pack 10 to the power generation module 20 and the power generation module 20 only when the fuel pack 10 and the power generation module 20 are coupled to each other via the connection portion 14. From the fuel pack 10, a specific component of a by-product generated along with the generation of electric energy is discharged from the fuel pack 10, and gas is exchanged between the fuel pack 10 and the power generation module 20. Specifically, for example, a delivery port 14A, a water introduction section 14B, and a mixed gas introduction section 15A, which will be described later, provided on the fuel pack 10 side.
By applying a configuration in which the water / hydrogen gas outlet 15B is irreversibly or reversibly sealed, and the sealing is released (broken) with the connection of the power generation module 20, power generation is performed. Before coupling with the module 20, or
It is possible to prevent leakage of fuel and waste at the time of releasing the coupling during use, and it is possible to realize a safer member for power generation. The delivery port 14A is connected to a delivery pipe (not shown) inserted in the fuel pack 10,
When 0 is attached to the power generation module 20, it tries to deliver the fuel to the operation control unit 22 and the sub power supply unit 25 through the delivery pipe and the delivery port 14A due to the capillary phenomenon, but when the fuel cell 21 is not driven, the operation control is performed. The valve of the part 22 is closed, and the fuel is supplied only to the sub power supply part 25. Then, the monitoring unit 17 detects a potential that is displaced with the shift of the load 34 from the standby (OFF) state to the state in which the main function is activated through the positive electrode and the negative electrode of the power supply system, and outputs the activation signal to the operation controller 22. When transmitted, the operation control unit 22 is activated by the electric power of the sub power supply unit 25 to open the valve of the outlet port 14A to supply the fuel, and the reforming unit 23.
It is set to start the delivery of a predetermined amount of fuel to.

【0050】なお、燃料容器11、二酸化炭素吸収手段
12、排出物保持手段13、送出口14A、水導入部1
4B、混合ガス導入部15A、水素送出口15Bの具体
的な構成及び作用については、後述する。
Incidentally, the fuel container 11, the carbon dioxide absorbing means 12, the discharge holding means 13, the delivery port 14A, the water introducing section 1
Specific configurations and operations of 4B, the mixed gas introduction unit 15A, and the hydrogen delivery port 15B will be described later.

【0051】上述の燃料パック10の具体的な外形形状
としては、例えば、図2に示すようにシート状に形成し
たものをロール状に巻いたものとする。この場合、後述
するように発電用部材を汎用の化学電池とほぼ同じ外形
形状に形成することが容易となる。なお、本発明に係る
燃料パック10の外形形状は上記の形状に限らない。
As a specific outer shape of the above-mentioned fuel pack 10, for example, a sheet-shaped one as shown in FIG. 2 is wound into a roll. In this case, as will be described later, it becomes easy to form the power-generating member to have substantially the same outer shape as a general-purpose chemical battery. The outer shape of the fuel pack 10 according to the present invention is not limited to the above shape.

【0052】ここで、燃料パック10は、人為的な加熱
・焼却処理や薬品・化学処理等を行なった場合でも、有
機塩素化合物(ダイオキシン類;ポリ塩化ジベンゾパラ
ジオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン)や塩化水素ガ
ス、重金属等の有害物質、環境汚染物質の発生が少な
い、又は、抑制された材料により構成されているもので
あってもよい。
Here, the fuel pack 10 contains organic chlorine compounds (dioxins; polychlorinated dibenzoparadioxins, polychlorinated dibenzofurans) and hydrogen chloride even if they are artificially heated / incinerated or treated with chemicals / chemicals. It may be composed of a material in which generation of harmful substances such as gas and heavy metal and environmental pollutants is small or suppressed.

【0053】また、本実施形態に係る発電用部材に用い
られる発電用燃料としては、少なくとも、発電用の燃料
が封入された上記燃料パック10が、自然界に投棄又は
埋め立て処理されて、大気中や土壌中、水中に漏れ出し
た場合であっても、自然環境に対して汚染物質となら
ず、かつ、後述する発電モジュール20の燃料電池21
において、高いエネルギー変換効率で電気エネルギーを
発生することができる燃料、具体的には、メタノール、
エタノール、ブタノール等のアルコールからなる液体化
合物や、ジメチルエーテル、イソブタン、天然ガス(L
PG)等の炭化水素ガス、水素ガス等の気体化合物を良
好に適用することができる。
As the power-generating fuel used in the power-generating member according to the present embodiment, at least the fuel pack 10 in which the power-generating fuel is enclosed is dumped or landfilled in the natural world to be discharged into the atmosphere or Even if it leaks into soil or water, it does not become a pollutant to the natural environment, and the fuel cell 21 of the power generation module 20 described later is used.
In, a fuel that can generate electric energy with high energy conversion efficiency, specifically, methanol,
Liquid compounds consisting of alcohols such as ethanol and butanol, dimethyl ether, isobutane, natural gas (L
A hydrocarbon gas such as PG) or a gas compound such as hydrogen gas can be favorably applied.

【0054】このような構成を有する燃料パック10及
び発電用燃料によれば、本実施形態に係る発電用部材に
おいて電気エネルギーを発生する際に生成する副生成物
が、燃料パック10内に設けられた排出物保持手段13
に不可逆的に保持されるので、仮に、自然環境や、発電
用部材が接続されるデバイスに対して有害な副生成物
(NOx、SOx、H2O等)が生成した場合であって
も、該副生成物が発電用部材の外部に排出されることが
ないので、大気汚染、地球温暖化等の環境への影響や、
デバイスの漏電による電子部品の劣化、接触不良等の発
生を抑えることができる。
According to the fuel pack 10 and the fuel for power generation having such a configuration, the by-product generated when the electric power is generated in the power generation member according to the present embodiment is provided in the fuel pack 10. Discharge holding means 13
Since it is irreversibly held in the environment, even if a by-product (NOx, SOx, H 2 O, etc.) harmful to the natural environment or the device to which the power generation member is connected is generated, Since the by-products are not emitted to the outside of the power generation member, environmental pollution such as air pollution and global warming,
It is possible to suppress the deterioration of electronic components and the occurrence of contact failure due to the leakage of the device.

【0055】(B)発電モジュール20 図3は本実施形態に係る発電モジュールに適用される改
質手段23の構成例を示すブロック図であり、図4は、
本実施形態に係る発電モジュール20に適用される燃料
電池21の構成例を示す概略構成図である。発電モジュ
ール20は、図1に示すように、待機状態(オフ状態)
の負荷34に待機電力を供給する副電源部25と、副電
源部25の電力で駆動し、利用者が負荷34の起動スイ
ッチをオンすることにより変位する電位を電源システム
の正極及び負極を介して検知するモニタリング手段17
と、負荷34が待機状態から起動状態に移行するときに
モニタリング手段17から送信される起動信号を受信す
ると送出口14Aとの間のバルブを開放して燃料パック
10から燃料が供給され、改質手段23への所定量の燃
料及び副電源部25からの電力の一部を供給開始する動
作制御部22と、表面に活性触媒が付着され、延在方向
に対して直行する方向の断面での縦横の長さがともに5
00μm以下の蛇行した形状であって、気化した燃料が
導通する流路、及び動作制御部22から供給された電力
により流路内の燃料を過熱するためのヒータを備え、ヒ
ータの熱及び活性触媒により燃料から改質された水素と
副生成物として生じた二酸化炭素とを二酸化炭素吸収手
段12に供給する改質手段23と、燃料パック10の二
酸化炭素吸収手段12から供給される水素ガスを用い
て、電気化学反応により、少なくとも、発電用部材に接
続された負荷34に対して、駆動電源(電圧/電流)と
なる電気エネルギーを発生し出力する燃料電池21と、
発電燃料の電気化学反応に要する空気を大気から取り込
んで、燃料電池21等に供給する空気制御部24と、燃
料電池21における電気エネルギー発生の際に生成する
副生成物のうち、特定の成分又は物質のみを燃料パック
10内に設けられた排出物保持手段13に不可逆的に回
収、保持する排出物回収手段26と、を有して構成され
ている。
(B) Power Generation Module 20 FIG. 3 is a block diagram showing a structural example of the reforming means 23 applied to the power generation module according to this embodiment, and FIG.
It is a schematic block diagram which shows the structural example of the fuel cell 21 applied to the electric power generation module 20 which concerns on this embodiment. The power generation module 20, as shown in FIG. 1, is in a standby state (off state).
The auxiliary power supply unit 25 that supplies standby power to the load 34, and a potential that is driven by the power of the auxiliary power supply unit 25 and is displaced by the user turning on the start switch of the load 34 via the positive and negative electrodes of the power supply system Monitoring means 17 for detecting by
When the load 34 shifts from the standby state to the activated state and receives the activation signal transmitted from the monitoring means 17, the valve between the delivery port 14A is opened and the fuel is supplied from the fuel pack 10 for reforming. The operation control unit 22 that starts supplying a predetermined amount of fuel to the means 23 and a part of the electric power from the auxiliary power supply unit 25, and the active catalyst adhered to the surface of the operation control unit 22 and the cross section in the direction orthogonal to the extending direction. Both vertical and horizontal length is 5
The heater has a meandering shape of 00 μm or less, a flow path through which vaporized fuel is conducted, and a heater for overheating the fuel in the flow path by the electric power supplied from the operation control unit 22. Using the reforming means 23 for supplying the hydrogen reformed from the fuel and the carbon dioxide produced as a by-product to the carbon dioxide absorbing means 12, and the hydrogen gas supplied from the carbon dioxide absorbing means 12 of the fuel pack 10. A fuel cell 21 that generates and outputs electrical energy as a drive power source (voltage / current) to at least the load 34 connected to the power generation member by an electrochemical reaction,
The air control unit 24 that takes in air required for the electrochemical reaction of the power generation fuel from the atmosphere and supplies it to the fuel cell 21 and the like, and a specific component of a by-product generated when electric energy is generated in the fuel cell 21 or Exhaust material collecting means 26 that irreversibly collects and holds only the substance in the exhaust material holding means 13 provided in the fuel pack 10.

【0056】動作制御部22は、例えば副電源部25で
発生する電気エネルギー(動作電源)により動作し、モ
ニタリング手段17により得られる、本実施形態に係る
電源システムに接続された負荷34の駆動状態に関する
情報(負荷駆動情報)に基づいて、後述する燃料電池2
1の発電状態を制御する。具体的には、燃料電池21が
駆動していない状態で、負荷34を起動する信号を検出
した場合には、改質手段23の内部のヒータを加熱する
ための電力を改質手段23に供給するとともに、送出口
14Aとの間のバルブを開放して燃料容器11からの燃
料が毛細管現象により自動的に供給されるようにして、
所定量の燃料を噴霧して改質手段23に供給する。ま
た、動作制御部22は、燃料電池21が駆動している状
態で、利用者が駆動停止スイッチを押すことで負荷34
が駆動状態から待機状態に変位する際に伴なう電位変化
をモニタリング手段17が検知して出力する停止信号を
受けて改質手段23に対して、燃料及び電力の供給を停
止する。
The operation control unit 22 is operated, for example, by electric energy (operation power supply) generated by the sub power supply unit 25, and is driven by the monitoring means 17 to drive the load 34 connected to the power supply system according to this embodiment. Based on information (load drive information) regarding the fuel cell 2 to be described later.
The power generation state of 1 is controlled. Specifically, when the signal for activating the load 34 is detected while the fuel cell 21 is not driven, electric power for heating the heater inside the reforming means 23 is supplied to the reforming means 23. At the same time, the valve between the delivery port 14A is opened so that the fuel from the fuel container 11 is automatically supplied by the capillary phenomenon.
A predetermined amount of fuel is sprayed and supplied to the reforming means 23. In addition, the operation control unit 22 loads the load 34 when the user presses the drive stop switch while the fuel cell 21 is being driven.
Receives a stop signal output by the monitoring means 17 when the potential change caused by the change from the drive state to the standby state is detected, and the supply of fuel and electric power to the reforming means 23 is stopped.

【0057】一方、燃料電池21が駆動している状態
で、モニタリング手段17が負荷34の駆動状態の変動
を検出した場合には、燃料電池21及び改質手段23に
対して、燃料電池21から負荷に供給される電気エネル
ギーが負荷の駆動状態に対応した適切な値となるよう
に、モニタリング手段17が燃料電池21における電気
エネルギーの発生量(発電量)を調整するための動作制
御信号を動作制御部22に出力する。
On the other hand, when the monitoring means 17 detects a change in the driving state of the load 34 while the fuel cell 21 is being driven, the fuel cell 21 and the reforming means 23 are connected to the fuel cell 21 from the fuel cell 21. The monitoring means 17 operates an operation control signal for adjusting the amount of electric energy generated (power generation amount) in the fuel cell 21 so that the electric energy supplied to the load has an appropriate value corresponding to the driving state of the load. Output to the control unit 22.

【0058】ここで、動作制御部22において検出され
る指令等の負荷34の駆動状態に関する情報(負荷駆動
情報)とは、周辺機器(負荷34)側から、その駆動状
態(起動/変動)に応じて出力される特定の情報信号で
あってもよいし、汎用の化学電池のように正(+)極と
負(−)極のみにより負荷と電気的に接続された構成に
あっては、例えば、後述する待機状態において、正
(+)極と負(−)極を介し、負荷に対して常時モニタ
電圧を供給して、その変動を常時監視することにより、
負荷の変動を検知するものであってもよい。
Here, the information on the driving state of the load 34 such as the command detected by the operation control unit 22 (load driving information) means the driving state (starting / fluctuation) from the peripheral device (load 34) side. It may be a specific information signal output in response to it, or in a configuration such as a general-purpose chemical battery that is electrically connected to a load only by a positive (+) pole and a negative (-) pole, For example, in a standby state described later, by constantly supplying a monitor voltage to a load via a positive (+) pole and a negative (-) pole and constantly monitoring the fluctuation,
It may be one that detects a change in load.

【0059】副電源部25は、燃料パック10から供給
される混合液を用いて電気化学反応によって所定の電気
エネルギーを常時、自立的に発生して、負荷34が待機
(オフ)状態に、モニタリング手段17にモニタリング
電力を出力するとともに負荷34に待機電力を供給し、
そして負荷34が起動しようとすると、加えて燃料電池
21、動作制御部22、改質手段23、及び空気制御部
24に駆動するための電力を供給する。
The sub-power supply unit 25 constantly and autonomously generates a predetermined electric energy by an electrochemical reaction using the mixed liquid supplied from the fuel pack 10, and monitors the load 34 in a standby (OFF) state. Outputs monitoring power to the means 17 and supplies standby power to the load 34,
Then, when the load 34 tries to start, in addition, electric power for driving the fuel cell 21, the operation control unit 22, the reforming unit 23, and the air control unit 24 is supplied.

【0060】ここで、副電源部25における電気エネル
ギーの発生方法は、例えば、燃料容器11から供給され
る発電用燃料を直接内部の発電セルに供給して発電する
直接燃料型の燃料電池を良好に適用することができるほ
か、燃料容器11に封入された発電用燃料が気化する際
の充填圧力を用いてタービン(発電機)を回転させて電
気エネルギーを発生する力学的なエネルギー変換作用等
によるもの、又、発電モジュール内に、太陽電池や生物
電池、震動発電機等を備え、これらにより電気エネルギ
ーを発生するもの、さらには、後述する燃料電池21に
より生成した電気エネルギーの一部を充電池やコンデン
サ等の電気エネルギー蓄積手段に蓄積し、常時、自立的
に電気エネルギーを放出(放電)したもの等であっても
よい。
Here, the method of generating electric energy in the sub-power supply unit 25 is, for example, a direct fuel type fuel cell in which the power generation fuel supplied from the fuel container 11 is directly supplied to the internal power generation cells to generate power. In addition to the mechanical energy conversion action of rotating the turbine (generator) to generate electric energy by using the filling pressure when the power generation fuel enclosed in the fuel container 11 is vaporized, , A solar battery, a bio battery, a seismic power generator, etc. in a power generation module to generate electric energy by these, and a part of the electric energy generated by a fuel cell 21 described later is a rechargeable battery. It may be one that has been stored in an electric energy storage means such as a capacitor or a capacitor, and always discharges (discharges) electric energy constantly and independently.

【0061】改質手段23は、図3に示すように、燃料
容器11から供給された発電用燃料を気化する燃料気化
器23aと、燃料気化器23aで気化した発電用燃料を
ヒータで加熱して水素(H2)−二酸化炭素(CO2)混
合ガス(第一のガス)に変換する水蒸気改質反応器(燃
料改質器)23bと、この混合ガスに微量の副生成物と
して含まれている一酸化炭素ガス(CO)を二酸化炭素
ガス(CO2)に変換する水性シフト反応器23c及び選
択酸化反応器23dと、を有している。
As shown in FIG. 3, the reforming means 23 heats the fuel vaporizer 23a for vaporizing the power generation fuel supplied from the fuel container 11 and the power generation fuel vaporized by the fuel vaporizer 23a with a heater. And a steam reforming reactor (fuel reformer) 23b that converts hydrogen (H 2 ) -carbon dioxide (CO 2 ) mixed gas (first gas) into a mixed gas and a small amount of by-products. And an aqueous shift reactor 23c and a selective oxidation reactor 23d for converting carbon monoxide gas (CO) into carbon dioxide gas (CO 2 ).

【0062】燃料気化器23aは、燃料容器11から導
入された燃料を加熱して気化し、後述する水蒸気改質反
応器23bへ送出する。燃料気化器23aは、能率よく
燃料を気化するため、後述するヒータや、水性シフト反
応器23c、選択酸化反応器23d、若しくは二酸化炭
素吸収手段12等における反応熱を能率よく導入する構
造と、この熱を外部に漏らさない断熱構造とを有する。
The fuel vaporizer 23a heats and vaporizes the fuel introduced from the fuel container 11 and sends it to the steam reforming reactor 23b which will be described later. The fuel vaporizer 23a has a structure for efficiently introducing reaction heat in a heater, an aqueous shift reactor 23c, a selective oxidation reactor 23d, a carbon dioxide absorbing means 12 or the like, which will be described later, in order to vaporize the fuel efficiently. It has a heat insulating structure that does not leak heat to the outside.

【0063】水蒸気改質反応器23bは、燃料容器11
から、燃料気化器23aを介して導入された発電用燃料
を水素(H2)ガスに変換する。具体的には、例えば、
アルコール系の液体燃料であるメタノール(CH3
H)が、メタノールに対して等モル量の水(H2O)
と、均一に混合された状態で、燃料容器11から燃料燃
料気化器23aを介して水蒸気改質反応器23bに供給
され、この混合物が水蒸気改質反応器23b内で化学反
応式(3)に示す反応により、第一のガスへと変換され
る。 CH3OH+H2O→3H2+CO2 ・・・(3)
The steam reforming reactor 23b is used for the fuel container 11
To convert the power generation fuel introduced through the fuel vaporizer 23a into hydrogen (H 2 ) gas. Specifically, for example,
Alcohol-based liquid fuel such as methanol (CH 3 O
H) is an equimolar amount of water (H 2 O) with respect to methanol.
In a state of being uniformly mixed, the fuel is supplied from the fuel container 11 to the steam reforming reactor 23b through the fuel / fuel vaporizer 23a, and this mixture is converted into the chemical reaction formula (3) in the steam reforming reactor 23b. It is converted to the first gas by the reaction shown. CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 ... (3)

【0064】水蒸気改質反応器23bは、メタノール及
び水を改質するための、進行方向に直行する断面の縦、
横の長さが500μm以下の細い流路からなるマイクロ
リアクタであり、反応化学式(3)に示した反応を能率
よく進行させるための周知の触媒が流路の表面に担持さ
れている。また、反応化学式(3)に示した反応は吸熱
反応であるので、水蒸気改質反応器23bは、この反応
を能率よく進行させるため、後述するヒータ若しくは二
酸化炭素吸収手段12等から熱を能率よく導入する構造
と、この熱を外部に漏らさない断熱構造とを有する。
The steam reforming reactor 23b has a vertical cross section for reforming methanol and water, which is orthogonal to the traveling direction.
It is a microreactor consisting of a narrow channel having a lateral length of 500 μm or less, and a well-known catalyst for efficiently carrying out the reaction represented by the reaction chemical formula (3) is carried on the surface of the channel. Further, since the reaction represented by the reaction chemical formula (3) is an endothermic reaction, the steam reforming reactor 23b efficiently advances the heat from the heater or the carbon dioxide absorbing means 12 to be described later in order to efficiently proceed this reaction. It has a structure to be introduced and a heat insulating structure that does not leak this heat to the outside.

【0065】反応化学式(3)に示した反応で生じる副
生成物である二酸化炭素ガス(CO 2)は、変換後、上
記二酸化炭素吸収手段12で吸着、除去される。また、
化学式(3)に示されない反応により、微量な副生成物
として生じる一酸化炭素ガス(CO)は、後述する一酸
化炭素除去手段である水性シフト反応器23c及び選択
酸化反応器23dにより、除去される。
Reaction generated by the reaction shown in the chemical formula (3)
Carbon dioxide gas (CO 2) Is above after conversion
It is adsorbed and removed by the carbon dioxide absorbing means 12. Also,
Trace amount of by-products due to the reaction not shown in chemical formula (3)
The carbon monoxide gas (CO) generated as
Aqueous shift reactor 23c as a carbon dioxide removing means and selection
It is removed by the oxidation reactor 23d.

【0066】一酸化炭素除去手段の1つである水性シフ
ト反応器23cは、水蒸気改質反応器23bから導入し
た水素と二酸化炭素を主成分とする混合ガスに含まれる
微量の副生成物のうち、後述する燃料電池21の発電特
性に悪影響を及ぼす一酸化炭素ガス(CO)を除去する
ため、この一酸化炭素ガスを反応化学式(4)に示す反
応で水素ガス(H2)と二酸化炭素ガス(CO2)に変換
する。また、水性シフト反応器23cの内部には、反応
化学式(4)に示した反応を能率よく進行させるための
周知の触媒が担持されている。また、反応化学式(4)
に示す反応は発熱反応であるので、この反応熱を排出す
るための図示しない放熱手段を水性シフト反応器23c
に設置する。 CO+H2O→H2+CO2 ・・・(4)
The aqueous shift reactor 23c, which is one of the means for removing carbon monoxide, has a small amount of by-products contained in the mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide as the main components introduced from the steam reforming reactor 23b. In order to remove carbon monoxide gas (CO) that adversely affects the power generation characteristics of the fuel cell 21, which will be described later, the carbon monoxide gas is reacted with hydrogen gas (H 2 ) and carbon dioxide gas by the reaction shown in the reaction formula (4). Convert to (CO 2 ). A well-known catalyst for efficiently carrying out the reaction represented by the reaction chemical formula (4) is carried inside the aqueous shift reactor 23c. In addition, reaction chemical formula (4)
Since the reaction shown in (1) is an exothermic reaction, a heat radiating means (not shown) for discharging the reaction heat is provided in the aqueous shift reactor 23c.
To install. CO + H 2 O → H 2 + CO 2 ... (4)

【0067】なお、反応化学式(4)の反応に要する水
(H2O)には燃料容器11から発電用燃料として供給
される水のうち、水蒸気改質反応器23bで反応し残っ
た水が充当されるが、この水が混合ガス中の一酸化炭素
ガスに対して十分な量でない場合は、不足した分の水を
水性シフト反応器23cに供給する構造を付け加えても
よい。また、水性シフト反応器23cは、化学式(4)
の反応で発生した熱を、放熱手段から排出するかわり
に、燃料気化器23a及び水蒸気改質反応器23bへ供
給するものとしてもよい。
In the water (H 2 O) required for the reaction of the reaction chemical formula (4), among the water supplied from the fuel container 11 as the fuel for power generation, the water remaining after the reaction in the steam reforming reactor 23b is If the amount of water is adequate, but the amount of this water is not sufficient for the carbon monoxide gas in the mixed gas, a structure for supplying the insufficient amount of water to the aqueous shift reactor 23c may be added. Further, the aqueous shift reactor 23c has a chemical formula (4)
Instead of discharging the heat generated by the reaction of (3) from the heat radiating means, the heat may be supplied to the fuel vaporizer 23a and the steam reforming reactor 23b.

【0068】もう1つの一酸化炭素除去手段である選択
酸化反応器23dは、反応化学式(5)で示す反応によ
り、一酸化炭素ガス(CO)を二酸化炭素(CO2)ガ
スへ変換する。これにより、上記混合ガスから、水性シ
フト反応器23cで除去し切れなかった一酸化炭素(C
O)ガスを除去して、上記混合ガス中の一酸化炭素ガス
濃度を、燃料電池21の発電特性に悪影響が及ばない領
域まで低める。 2CO+O2→2CO2 ・・・(5)
The selective oxidation reactor 23d, which is another means for removing carbon monoxide, converts carbon monoxide gas (CO) into carbon dioxide (CO 2 ) gas by the reaction represented by the reaction chemical formula (5). As a result, carbon monoxide (C) which could not be completely removed from the mixed gas by the aqueous shift reactor 23c was obtained.
O) gas is removed to reduce the concentration of carbon monoxide gas in the mixed gas to a region where the power generation characteristics of the fuel cell 21 are not adversely affected. 2CO + O 2 → 2CO 2 (5)

【0069】選択酸化反応器23dの内部には、水性シ
フト反応器23cから導入された混合ガスに含有されて
いる水素ガス(H2)を消費することなく、一酸化炭素
ガス(CO)のみを選択的に反応化学式(5)に示す反
応で酸化するための周知の触媒が担持されている。
Inside the selective oxidation reactor 23d, only the carbon monoxide gas (CO) is consumed without consuming the hydrogen gas (H 2 ) contained in the mixed gas introduced from the aqueous shift reactor 23c. A well-known catalyst for selectively oxidizing by the reaction represented by the reaction chemical formula (5) is supported.

【0070】なお、反応化学式(5)に示す反応に要す
る酸素(O2)ガスは、水性シフト反応器23cから導入
された混合ガスに微量に含まれている大気由来の酸素ガ
スを充当するが、この酸素ガスが混合ガス中の一酸化炭
素ガスに対して少ない場合は、不足した分の酸素ガスを
後述する空気制御部24等から取り入れる構造を選択酸
化反応器23dに付け加えてもよい。また、選択酸化反
応器23dは、化学式(5)の反応で発生した熱を、放
熱手段から排出するかわりに、燃料気化器23a及び水
蒸気改質反応器23bへ供給するものとしてもよい。
The oxygen (O 2 ) gas required for the reaction represented by the reaction chemical formula (5) is the oxygen gas derived from the atmosphere which is contained in the mixed gas introduced from the aqueous shift reactor 23c in a trace amount. When the oxygen gas is less than the carbon monoxide gas in the mixed gas, a structure for taking in the insufficient oxygen gas from the air control unit 24 or the like described later may be added to the selective oxidation reactor 23d. Further, the selective oxidation reactor 23d may supply the heat generated by the reaction of the chemical formula (5) to the fuel vaporizer 23a and the steam reforming reactor 23b instead of discharging the heat from the heat radiating means.

【0071】動作制御部22は、燃料電池21が、所定
の電気エネルギーを生成、出力するために必要な量の水
素ガス(H2)に相当した量の燃料や水等を燃料容器1
1から改質手段23へ供給し、水素ガスに変換して、後
述する燃料電池21(図4)の燃料極31に供給するた
めの制御を行なう。
The operation controller 22 controls the fuel container 1 to supply the fuel cell 21 with an amount of fuel, water or the like corresponding to the amount of hydrogen gas (H 2 ) required for the fuel cell 21 to generate and output a predetermined electric energy.
The control is performed to supply hydrogen from the fuel cell 1 to the reforming means 23, convert it into hydrogen gas, and supply it to the fuel electrode 31 of the fuel cell 21 (FIG. 4) described later.

【0072】空気制御部24は、燃料電池21の空気極
32に供給する酸素ガス(O2)の量を制御する。動作
制御部22及び空気制御部24による燃料電池21への
水素(H2)ガス及び酸素ガス(O2)の供給量を制御す
ることにより、燃料電池21における電気化学反応の進
行状態が制御され、電気エネルギーの発生量(発電量)
が制御される。
The air controller 24 controls the amount of oxygen gas (O 2 ) supplied to the air electrode 32 of the fuel cell 21. By controlling the amount of hydrogen (H 2 ) gas and oxygen gas (O 2 ) supplied to the fuel cell 21 by the operation controller 22 and the air controller 24, the progress of the electrochemical reaction in the fuel cell 21 is controlled. , Electric energy generation (power generation)
Is controlled.

【0073】ここで、空気制御部24は、燃料電池21
における単位時間当たりの酸素の最大消費量に相当する
空気(大気)を供給できるものであれば、燃料電池21
の空気極32に供給する酸素ガスの量を制御することな
く、駆動時(定常状態)に常に供給するように設定され
ていてもよい。すなわち、電気化学反応の進行状態を上
記動作制御部22のみで制御し、空気制御部24の代わ
りに通気孔を設け、燃料電池21における電気化学反応
に用いられる最大消費量以上の量の空気がこの通気孔を
介して、常時供給されるように構成されているものであ
ってもよい。
Here, the air control unit 24 controls the fuel cell 21.
If the air (atmosphere) corresponding to the maximum oxygen consumption per unit time in
The oxygen gas may be set to be constantly supplied during driving (steady state) without controlling the amount of oxygen gas supplied to the air electrode 32. That is, the progress state of the electrochemical reaction is controlled only by the operation control unit 22 and a vent hole is provided in place of the air control unit 24 so that the amount of air used for the electrochemical reaction in the fuel cell 21 is equal to or more than the maximum consumption amount. It may be configured so as to be constantly supplied through this vent hole.

【0074】燃料電池21は水素−酸素燃料電池であ
り、図4に示すように、大別して、例えば白金や白金−
ルテニウム合金等の触媒微粒子が付着した炭素電極から
なる燃料極(カソード)31と、白金等の触媒微粒子が付
着した炭素電極からなる空気極(アノード)32と、燃料
極31と空気極32の間に介装されたフィルム状の周知
のイオン導電膜(交換膜)33と、を有して構成されてい
る。ここで、燃料極31には、上述した改質手段23及
び二酸化炭素吸収手段12を介して抽出された水素ガス
(H2)を主成分とする第二のガスが供給され、一方、
空気極32には大気中の酸素ガス(O2)が供給される
ことにより、電気化学反応が進行して発電が行なわれ、
負荷34に対して所定の駆動電源(電圧/電流)となる
電気エネルギーが供給される。
The fuel cell 21 is a hydrogen-oxygen fuel cell, and as shown in FIG.
Between the fuel electrode (cathode) 31 made of a carbon electrode having catalyst particles such as ruthenium alloy attached thereto, the air electrode (anode) 32 made of a carbon electrode having catalyst particles such as platinum attached thereto, and between the fuel electrode 31 and the air electrode 32. And a well-known ionic conductive film (exchange film) 33 in the form of a film interposed between Here, the fuel electrode 31 is supplied with the second gas containing hydrogen gas (H 2 ) extracted through the above-mentioned reforming means 23 and carbon dioxide absorbing means 12 as a main component, while
By supplying oxygen gas (O 2 ) in the atmosphere to the air electrode 32, an electrochemical reaction proceeds to generate power,
The load 34 is supplied with electric energy that serves as a predetermined drive power source (voltage / current).

【0075】具体的には、燃料極31に水素ガス
(H2)が供給されると、次の化学反応式(6)に示すよ
うに、上記触媒により電子(e-)が分離した水素イオ
ン(プロトン;H+)が発生し、イオン導電膜33を介し
て空気極32に透過するとともに、燃料極31を構成す
る炭素電極により電子(e-)が取り出されて負荷34
へ供給される。 3H2→6H++6e- ・・・(6)
Specifically, when hydrogen gas (H 2 ) is supplied to the fuel electrode 31, as shown in the following chemical reaction formula (6), hydrogen ions in which electrons (e ) are separated by the catalyst are (Proton; H + ) is generated and permeates to the air electrode 32 through the ion conductive film 33, and at the same time, electrons (e ) are taken out by the carbon electrode forming the fuel electrode 31 and the load 34
Is supplied to. 3H 2 → 6H + + 6e - ··· (6)

【0076】一方、空気極32に空気が供給されると、
化学反応式(7)に示すように、上記触媒により負荷3
4を経由した電子(e-)とイオン導電膜33を通過し
た水素イオン(H+)と空気中の酸素ガス(O2)ガスが
反応して水(H2O)が生成する。 6H++3/2O2+6e-→3H2O ・・・(7)
On the other hand, when air is supplied to the air electrode 32,
As shown in the chemical reaction formula (7), a load 3 is applied by the above catalyst.
Electrons (e ) that have passed through 4 and hydrogen ions (H + ) that have passed through the ion conductive film 33 react with oxygen gas (O 2 ) gas in the air to generate water (H 2 O). 6H + + 3 / 2O 2 + 6e → 3H 2 O (7)

【0077】このような一連の電気化学反応((6)式
及び(7)式)は概ね60〜80℃という比較的低温の環
境下で進行する。なお、上記反応式(6)及び(7)に
は記載していないが、副生成物として、水の他に燃料中
に存在する微量の窒素、硫黄成分から生成する窒素酸化
物(NOx)及び硫黄酸化物(SOx)が生じることがあ
る。
Such a series of electrochemical reactions (equations (6) and (7)) proceed in a relatively low temperature environment of about 60 to 80 ° C. Although not described in the above reaction formulas (6) and (7), as by-products, in addition to water, a small amount of nitrogen present in the fuel, nitrogen oxides (NOx) produced from sulfur components, and Sulfur oxides (SOx) may occur.

【0078】なお、上述したような電気化学反応により
負荷34に供給される駆動電源(電圧/電流)は、燃料
電池21の燃料極31に供給される水素ガス(H2)の
量に依存する。したがって、動作制御部22によって、
燃料電池21の燃料極31に供給される水素ガス
(H2)の量を制御することにより、負荷に供給される
電気エネルギーを任意に調節することができる。
The driving power (voltage / current) supplied to the load 34 by the above-described electrochemical reaction depends on the amount of hydrogen gas (H 2 ) supplied to the fuel electrode 31 of the fuel cell 21. . Therefore, by the operation control unit 22,
By controlling the amount of hydrogen gas (H 2 ) supplied to the fuel electrode 31 of the fuel cell 21, the electric energy supplied to the load can be arbitrarily adjusted.

【0079】そして、排出物回収手段26は、上述した
改質手段23及び燃料電池21において、電力エネルギ
ーを発生するための一連の化学反応に伴なって生成する
副生成物のうち、少なくとも1種類またはそれ以上の、
特定の成分または物質を分離して、上記燃料パック10
に設けられた排出物保持手段13に送出する。
The emission recovery means 26 includes at least one kind of by-products generated in the above-mentioned reforming means 23 and the fuel cell 21 in association with a series of chemical reactions for generating electric power energy. Or more,
The fuel pack 10 is prepared by separating a specific component or substance.
It is sent to the discharge holding means 13 provided in the.

【0080】具体的には、本実施形態に係る発電用部材
においては、改質手段23の水蒸気改質反応器23bに
おける水蒸気改質反応(化学反応式(3))に伴なっ
て、水素ガスとともに生成する二酸化炭素ガス(C
2)、および、燃料電池21における電気化学反応
(化学反応式(6)及び(7))に伴なって、電気エネ
ルギーの発生とともに生成する水(H2O)が、改質手
段23及び燃料電池21から排出される。しかし、二酸
化炭素(CO2)は、改質手段23から燃料電池21に
導入されることなくその大部分が燃料パック10に設け
られた二酸化炭素吸収手段12によって吸着、除去され
るため、水(H2O)等が排出物回収手段26により回
収されて排出物保持手段13に送出され、不可逆的に保
持される。
Specifically, in the power generation member according to this embodiment, the hydrogen gas is accompanied by the steam reforming reaction (chemical reaction formula (3)) in the steam reforming reactor 23b of the reforming means 23. Carbon dioxide gas (C
O 2 ) and water (H 2 O) generated along with the electrochemical reaction (chemical reaction formulas (6) and (7)) in the fuel cell 21 along with the generation of electrical energy, It is discharged from the fuel cell 21. However, since most of the carbon dioxide (CO 2 ) is adsorbed and removed by the carbon dioxide absorption means 12 provided in the fuel pack 10 without being introduced into the fuel cell 21 from the reforming means 23, water ( H 2 O) and the like are collected by the discharge collecting means 26, sent to the discharge holding means 13, and held irreversibly.

【0081】ここで、燃料電池21における電気化学反
応(化学反応式(6)及び(7))は、概ね常温〜90
℃程度で進行するため、燃料電池21において生成する
水(H2O)は、ほぼ水蒸気(気体)の状態で排出され
る。そこで、排出物回収手段26は、例えば、燃料電池
21から排出される水蒸気を冷却あるいは加圧すること
により、水(H2O)のみを液化して、他の成分から分
離、回収する。なお、排出物回収手段26は、発電モジ
ュール20内ではなく、燃料パック10内に設けるもの
としてもよい。
Here, the electrochemical reaction (chemical reaction formulas (6) and (7)) in the fuel cell 21 is generally from room temperature to 90.
Since the process proceeds at about ° C, the water (H 2 O) produced in the fuel cell 21 is discharged in a state of substantially water vapor (gas). Therefore, the discharge recovery means 26 liquefies only water (H 2 O) by cooling or pressurizing the steam discharged from the fuel cell 21, and separates and recovers it from other components. It should be noted that the emission recovery means 26 may be provided inside the fuel pack 10 instead of inside the power generation module 20.

【0082】この様に、本実施形態に係る発電用部材に
よれば、まず、燃料パック10から発電モジュール20
に供給された燃料は、水蒸気改質反応器23bで第一の
ガスに変換される。次に、第一のガスに不純物として微
量に含まれる一酸化炭素ガス(CO)が、水性シフト反
応器23c、及び選択酸化反応器23dで二酸化炭素ガ
ス(CO2)に変換され、除去される。さらに、この混合
ガスは二酸化炭素吸収手段12で導入され、二酸化炭素
ガスが吸収、除去されて第二のガスとなり、燃料電池2
1に供給される。
As described above, according to the power generation member of this embodiment, first, the fuel pack 10 to the power generation module 20 are removed.
The fuel supplied to is converted into the first gas in the steam reforming reactor 23b. Next, a small amount of carbon monoxide gas (CO) contained in the first gas as an impurity is converted into carbon dioxide gas (CO 2 ) in the aqueous shift reactor 23c and the selective oxidation reactor 23d and removed. . Further, this mixed gas is introduced by the carbon dioxide absorption means 12, the carbon dioxide gas is absorbed and removed to become the second gas, and the fuel cell 2
1 is supplied.

【0083】最終的に燃料電池に供給される第二のガス
はきわめて高濃度の水素ガス(H2)である。よって、第
一のガスが直接燃料電池に供給される従来の発電用部材
に比べて燃料電池21の発電効率が向上するので、パワ
ー密度、及びエネルギー利用効率が高く、ポータブル電
源として適用可能な電源システムに用いられる発電用部
材を提供することができる。また、第二のガスでは燃料
電池21の燃料極31の触媒に対して触媒毒として作用
する一酸化炭素ガスの濃度がきわめて低いので、燃料電
池21の発電効率をさらに向上させることができる。さ
らに、上記二酸化炭素吸収手段12、水性シフト反応器
23c、及び選択酸化反応器23dは、高温、高圧な動
作条件を要さないため、本実施形態に係る発電用部材を
安価、且つコンパクトに作製することができる。
The second gas finally supplied to the fuel cell is hydrogen gas (H 2 ) having an extremely high concentration. Therefore, the power generation efficiency of the fuel cell 21 is improved as compared with the conventional power generation member in which the first gas is directly supplied to the fuel cell, so that the power density and the energy use efficiency are high, and the power source is applicable as a portable power source. A power generation member used in the system can be provided. Moreover, since the concentration of the carbon monoxide gas that acts as a catalyst poison on the catalyst of the fuel electrode 31 of the fuel cell 21 is extremely low in the second gas, the power generation efficiency of the fuel cell 21 can be further improved. Furthermore, since the carbon dioxide absorption means 12, the aqueous shift reactor 23c, and the selective oxidation reactor 23d do not require high-temperature and high-pressure operating conditions, the power generation member according to the present embodiment can be manufactured inexpensively and compactly. can do.

【0084】さらに、発電モジュール20により電気エ
ネルギーを発生する際に生成する副生成物、例えば、二
酸化炭素(CO2)、水(H2O)等のうち、少なくとも
2成分が燃料パック10内に設けられた二酸化炭素吸収
手段12及び排出物保持手段13に保持されることによ
り、副生成物が燃料パック10内に不可逆的に保持され
て、発電用部材外部への排出または漏出が抑制されるの
で、副生成物(二酸化炭素)による自然環境の汚染や地
球温暖化等を防止することができる。また、窒素酸化物
(NOx)、硫黄酸化物(SOx)が生成する場合につい
ても、水(H2O)とは別の排出物保持手段13に回収
するようにしてもよい。
Further, at least two components of by-products generated when the power generation module 20 generates electric energy, such as carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O), are contained in the fuel pack 10. By being held by the carbon dioxide absorption means 12 and the emission holding means 13 provided, the by-products are irreversibly held in the fuel pack 10 and the discharge or leakage to the outside of the power generation member is suppressed. Therefore, it is possible to prevent pollution of the natural environment due to by-products (carbon dioxide) and global warming. Further, even when nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) are produced, they may be collected in the discharge holding means 13 different from water (H 2 O).

【0085】それに加えて、本実施形態に係る発電用部
材においては、発電用部材に接続される負荷(デバイ
ス)34の駆動状態(負荷駆動情報)に応じて、所定の
駆動電源となる電気エネルギーの供給、停止制御、及
び、電気エネルギーの発生量の調整制御を行なうことが
できるので、燃料電池21の発電用燃料を効率的に消費
することができる。したがって、所定の電気的特性を実
現しつつ、エネルギーの利用効率が極めて高い電源シス
テムのための発電用部材を提供することができる。
In addition to the above, in the power generation member according to the present embodiment, the electric energy that becomes a predetermined drive power source is determined in accordance with the drive state (load drive information) of the load (device) 34 connected to the power generation member. Since it is possible to control the supply of power, the stop control, and the adjustment of the amount of generated electric energy, it is possible to efficiently consume the fuel for power generation of the fuel cell 21. Therefore, it is possible to provide a power generation member for a power supply system that has extremely high energy utilization efficiency while achieving predetermined electrical characteristics.

【0086】また、本実施形態に係る発電用部材におい
ては、後述するように、本実施形態に係る発電用部材
(発電モジュール)を、半導体制御技術を適用して小型
軽量化し、規格化された汎用の化学電池と同等の形状に
なるように構成することにより、外形形状及び電気的特
性(電圧/電流特性)のいずれにおいても汎用の化学電
池との高い互換性を実現することができ、既存の電池市
場における普及を一層容易なものとすることができる。
これにより、環境問題やエネルギー利用効率等の点で課
題が多い既存の化学電池に替えて、燃料電池を用いた発
電用部材を容易に普及させることができるので、環境へ
の影響を抑制しつつ、高いエネルギー利用効率を実現す
ることができる。
In the member for power generation according to the present embodiment, as will be described later, the member for power generation (power generation module) according to the present embodiment has been standardized by applying semiconductor control technology to reduce the size and weight. By configuring it to have the same shape as a general-purpose chemical battery, it is possible to achieve high compatibility with a general-purpose chemical battery in terms of both external shape and electrical characteristics (voltage / current characteristics). Can be more easily spread in the battery market.
As a result, it is possible to easily disseminate power generation members that use fuel cells in place of existing chemical cells that have many problems in terms of environmental issues and energy utilization efficiency, while suppressing the impact on the environment. , High energy utilization efficiency can be realized.

【0087】次に、本実施形態に係る燃料パック10の
具体的な構成と、各構成要素相互の関係について、図面
を参照して説明する。図5は、本実施形態に係る燃料パ
ック10の燃料容器11、排出物保持手段13と二酸化
炭素吸収手段12との関係を示す概略図である。
Next, the specific structure of the fuel pack 10 according to this embodiment and the relationship between the respective constituent elements will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the fuel container 11, the emission holding means 13, and the carbon dioxide absorbing means 12 of the fuel pack 10 according to this embodiment.

【0088】図5(a)に示すように、本実施形態に係
る燃料パック10は、一定の容積を有し、上述したよう
な分解性を有する高分子材料(プラスチック)により構
成されているとともに、例えば、メタノール等の発電用
燃料が充填された燃料容器11と、燃料容器11と隔絶
するようにして設けられ、改質手段23で発電用燃料が
変換されて生成した水素(H2)−二酸化炭素(CO2
混合ガスのうち、二酸化炭素を選択的に吸着、除去する
ための二酸化炭素吸収剤が充填された二酸化炭素吸収手
段12と、排出物回収手段26から送出される水等の副
生成物(特定の成分または物質)を保持するとともに、
後述するように、燃料容器11の容積を相対的に可変す
る袋状体である排出物保持手段13と、燃料容器11に
封入された発電用燃料を動作制御部22に供給する送出
口14Aと、改質手段23で生成した第一のガスを二酸
化炭素吸収手段12に導入するための経路である混合ガ
ス導入部15Aと、第一のガスから二酸化炭素を除去し
た後の水素ガス(H2)を主成分とするガス(第二のガ
ス)を燃料電池21へ送出するための経路である水素送
出口15Bと、排出物回収手段26から送出される副生
成物を排出物保持手段13に取り込むための水導入部1
4Bと、を有して構成されている。
As shown in FIG. 5 (a), the fuel pack 10 according to the present embodiment has a constant volume and is made of a polymer material (plastic) having the above-described decomposability. For example, hydrogen (H 2 ) − which is provided so as to be isolated from the fuel container 11 filled with a power generation fuel such as methanol, and which is generated by converting the power generation fuel by the reforming means 23. Carbon dioxide (CO 2 )
Of the mixed gas, carbon dioxide absorption means 12 filled with a carbon dioxide absorbent for selectively adsorbing and removing carbon dioxide, and by-products such as water delivered from the emission recovery means 26 (specific Component or substance)
As will be described later, an emission holding means 13 which is a bag-shaped body for relatively varying the volume of the fuel container 11, and a delivery port 14A for supplying the power generation fuel enclosed in the fuel container 11 to the operation control unit 22. , The mixed gas introducing section 15A which is a path for introducing the first gas generated by the reforming means 23 into the carbon dioxide absorbing means 12, and the hydrogen gas (H 2 after removing carbon dioxide from the first gas). ) As a main component (second gas) to the fuel cell 21 for delivering hydrogen to the fuel cell 21, and the byproduct discharged from the exhaust recovery means 26 to the exhaust retention means 13. Water introduction part 1 for taking in
4B, and is comprised.

【0089】ここで、送出口14A及び水導入部14B
は、いずれも、燃料パック10が発電モジュール20に
結合された状態でのみ、発電用燃料の供給や、副生成物
の取込が可能となるように、逆止弁が設けられている。
これにより、燃料パック10が発電用モジュール20か
ら取り外された状態においては、燃料容器11に封入さ
れた発電用燃料、及び排出物保持手段13に保持された
副生成物は、燃料パック10の外部に漏出することがな
い。なお、水導入部14Bに逆止弁の機能を設ける替わ
りに、排出物保持手段13に吸収(吸水)ポリマー等を
充填した構造を有するものであってもよい。
Here, the outlet 14A and the water inlet 14B
In any of the above, a check valve is provided so that the power generation fuel can be supplied and the by-products can be taken in only when the fuel pack 10 is coupled to the power generation module 20.
As a result, when the fuel pack 10 is removed from the power generation module 20, the power generation fuel sealed in the fuel container 11 and the by-products held in the emission holding means 13 are outside the fuel pack 10. There is no leakage. Instead of providing the check valve function in the water introducing portion 14B, the discharge holding means 13 may have a structure filled with an absorbing (water absorbing) polymer or the like.

【0090】このような構成を有する燃料パック10に
おいて、燃料容器11に封入された発電用燃料が送出口
14Aを介して発電モジュール20(燃料電池21)に
供給されることにより、所定の電気エネルギーを発生す
る動作が実行されるとともに、電気エネルギーの発生に
伴なって生成した副生成物のうち、特定の成分または物
質(例えば水)のみが排出物回収手段26により回収さ
れて、水導入部14Bを介して排出物保持手段13に取
込、保持される。
In the fuel pack 10 having such a structure, the power generation fuel sealed in the fuel container 11 is supplied to the power generation module 20 (fuel cell 21) through the outlet port 14A so that a predetermined electric energy can be obtained. Is performed, and only a specific component or substance (for example, water) among the by-products generated by the generation of electric energy is recovered by the emission recovery means 26, and the water introduction part is generated. It is taken in and held by the discharge holding means 13 via 14B.

【0091】これにより、燃料容器11に封入された発
電用燃料の容積が減少するとともに、相対的に、排出物
保持手段13に保持される特定の成分又は物質の容積が
増大する。このとき、排出物保持手段13に水吸収剤と
して吸収ポリマー等を充填した構成を適用することによ
り、回収され、取り込まれた副生成物の実質的な容積に
比較して、より大きな容積を有するように排出物保持手
段13の容積を制御することができる。
As a result, the volume of the fuel for power generation enclosed in the fuel container 11 is reduced, and the volume of the specific component or substance retained in the emission retaining means 13 is relatively increased. At this time, by applying a configuration in which the absorbent holding means 13 is filled with an absorbent polymer or the like as a water absorbent, it has a larger volume than the substantial volume of the by-products recovered and taken in. Thus, the volume of the discharge holding means 13 can be controlled.

【0092】したがって、燃料容器11が占める空間
と、排出物保持手段13が占める空間の関係は、発電モ
ジュール20における電気エネルギーの発生(発電)動
作に伴なって、単に、相対的に増減するだけでなく、排
出物保持手段13に保持された副生成物の量に応じて、
図5(b)に示すように、所定の圧力で排出物保持手段
13に内圧を掛けることにより、燃料容器11に封入さ
れた発電用燃料が加圧されることになるので、発電モジ
ュール20への発電用燃料の供給を適切に行なうことが
でき、図5(c)に示すように、排出物保持手段13に
保持される副生成物により、燃料容器11に封入された
発電用燃料をほぼ完全になくなるまで供給することがで
きる。
Therefore, the relationship between the space occupied by the fuel container 11 and the space occupied by the exhaust gas holding means 13 simply increases or decreases with the generation (power generation) operation of electric energy in the power generation module 20. Rather, depending on the amount of by-products held in the discharge holding means 13,
As shown in FIG. 5B, by applying an internal pressure to the discharge holding means 13 at a predetermined pressure, the power generation fuel enclosed in the fuel container 11 is pressurized. The power generation fuel can be properly supplied, and as shown in FIG. 5C, the power generation fuel enclosed in the fuel container 11 can be almost completely removed by the by-product held by the emission holding means 13. Can be supplied until completely gone.

【0093】ここで、上記反応化学式(3)、(6)、
及び(7)により、1molのメタノール(CH3OH)及
び1molの水(H2O)に対して、3molの水(H2O)の
水が生成するが、液体の状態で1molのメタノール(C
3OH)は40.56cm 3であるのに対して、1mol
の水(H2O)は、18.02cm3であるので、燃料容
器11に初期状態で封入されたメタノールをMcm3
すると、燃料容器11内で液体燃料(メタノール(CH
3OH)と水(H2O)との混合物)が占める容積は1.
444Mcm3となる。
Here, the above reaction chemical formulas (3), (6),
And (7), 1 mol of methanol (CH3OH) and
And 1 mol of water (H2O) 3 mol of water (H2O)
Water is produced, but 1 mol of methanol (C
H3OH) is 40.56 cm 3While 1 mol
Water (H2O) is 18.02 cm3Therefore, the fuel content
The methanol enclosed in the container 11 in the initial state is Mcm.3When
Then, the liquid fuel (methanol (CH
3OH) and water (H2The volume occupied by (mixture with O)) is 1.
444 Mcm3Becomes

【0094】そして、すべてのメタノール(CH3
H)が反応すると、副生成物の水(H2O)の体積は
1.333Mcm3となり、初期状態の液体燃料(メタ
ノール(CH3OH)と水(H2O)との混合物)との体
積比が92.31%程度になるので、副生成物の容積の
ほとんどを水が占める場合、副生成物が生成するにした
がって、燃料パック10の燃料容器11が占める空間の
容積と排出物保持手段13が占める空間の容積の和は減
少するため、予め液体燃料が入らない副生成物用の空間
を設ける必要がない。よって、初期状態で燃料容器11
内のほとんどに液体燃料を充填することができる。
Then, all the methanol (CH 3 O
When H) reacts, the volume of water (H 2 O), which is a by-product, becomes 1.333 Mcm 3 , and the liquid fuel in the initial state (a mixture of methanol (CH 3 OH) and water (H 2 O)) Since the volume ratio is about 92.31%, when most of the volume of the by-product is water, as the by-product is generated, the volume of the space occupied by the fuel container 11 of the fuel pack 10 and the emission retention. Since the sum of the volumes of the space occupied by the means 13 is reduced, it is not necessary to previously provide a space for the by-product in which the liquid fuel does not enter. Therefore, in the initial state, the fuel container 11
Most of them can be filled with liquid fuel.

【0095】次に、本実施形態に係る発電モジュールに
適用される改質手段23の他の構成例について、図面を
参照して説明する。図6は、本実施形態に係る改質手段
23の第二の構成例を示すブロック図である。ここで
は、上述した発電用部材を含む電源システムの構成(図
1)を参照しながら説明する。
Next, another configuration example of the reforming means 23 applied to the power generation module according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a block diagram showing a second configuration example of the reforming means 23 according to this embodiment. Here, description will be given with reference to the configuration of the power supply system including the above-described power generation member (FIG. 1).

【0096】上述した改質手段23では、水蒸気改質反
応器(燃料改質器)23bで発生した第一のガスは、一
酸化炭素除去手段である水性シフト反応器23c及び選
択酸化反応器23dを経て、燃料パック10内に設置さ
れた二酸化炭素吸収手段12へ導入される。これに対
し、第二の構成例においては、水蒸気改質反応器23b
で発生した第一のガスはまず、二酸化炭素吸収手段12
へ導入され、二酸化炭素が吸収、除去されて第二のガス
となる。第二のガスは改質手段23へ戻され、一酸化炭
素除去手段である水性シフト反応器23c及び選択酸化
反応器23dにおいて、微量に含まれた一酸化炭素ガス
(CO)が変換、除去されてから燃料電池21へ送出さ
れる。
In the above reforming means 23, the first gas generated in the steam reforming reactor (fuel reformer) 23b is the carbon monoxide removing means, ie, the aqueous shift reactor 23c and the selective oxidation reactor 23d. And is introduced into the carbon dioxide absorption means 12 installed in the fuel pack 10. On the other hand, in the second configuration example, the steam reforming reactor 23b
The first gas generated in the first step is the carbon dioxide absorption means 12
Is introduced into and is absorbed and removed as a second gas. The second gas is returned to the reforming means 23, and a small amount of carbon monoxide gas (CO) is converted and removed in the aqueous shift reactor 23c and the selective oxidation reactor 23d which are carbon monoxide removing means. Then, it is delivered to the fuel cell 21.

【0097】第二の構成例の改質手段23によれば、第
一のガスを一酸化炭素除去手段へ導入する前に二酸化炭
素ガス(CO2)の大部分を除去するので、水性シフト
反応器23cにおいて、反応化学式(4)に示す二酸化
炭素ガス(CO2)の発生を伴なう反応が容易に進行す
るようになり、一酸化炭素ガス(CO)の変換、除去を
より効率よく行なうことができる。また、第二の構成例
の改質手段23の水性シフト反応器23cのみで、混合
ガス中の一酸化炭素ガス濃度を燃料電池21の発電特性
に悪影響を及ぼさない領域まで低めることができる場合
には、改質手段23から選択酸化反応器23dを省くこ
とで、改質手段23を簡略化し、小型化することができ
る。
According to the reforming means 23 of the second configuration example, most of the carbon dioxide gas (CO 2 ) is removed before the first gas is introduced into the carbon monoxide removing means. In the vessel 23c, the reaction accompanied by the generation of carbon dioxide gas (CO 2 ) shown in the reaction chemical formula (4) easily proceeds, and the conversion and removal of carbon monoxide gas (CO) are performed more efficiently. be able to. Further, in the case where the concentration of carbon monoxide gas in the mixed gas can be lowered to a region where the power generation characteristics of the fuel cell 21 are not adversely affected by only the aqueous shift reactor 23c of the reforming means 23 of the second configuration example. By omitting the selective oxidation reactor 23d from the reforming means 23, the reforming means 23 can be simplified and downsized.

【0098】ところで、第二の実施例では、一酸化炭素
ガス除去の結果生成した二酸化炭素ガスが第二のガスに
混入して燃料電池21に取りこまれることになる。しか
し、この場合、第二のガス中の二酸化炭素ガスの濃度は
1%に満たないので、本発明に係る発電用部材を含む電
源システムの出力及びエネルギー効率を低下させること
にはならない。
By the way, in the second embodiment, the carbon dioxide gas generated as a result of the carbon monoxide gas removal is mixed into the second gas and taken into the fuel cell 21. However, in this case, since the concentration of carbon dioxide gas in the second gas is less than 1%, the output and energy efficiency of the power supply system including the power generation member according to the present invention will not be reduced.

【0099】なお、上記二酸化炭素吸収手段12は、燃
料パック10内に設けられるものとは限らず、発電モジ
ュール20内に設けてもよいし、接続部14内に設けて
もよい。また、接続部14は、燃料パック10は、燃料
パック10に設けられるものとは限らず、発電モジュー
ル20に設けてもよいし、燃料パック10、及び発電モ
ジュール20とは別個独立して設けられるものであって
もよい。
The carbon dioxide absorbing means 12 is not limited to being provided in the fuel pack 10, but may be provided in the power generation module 20 or in the connecting portion 14. The connecting portion 14 is not limited to the fuel pack 10 provided in the fuel pack 10, and may be provided in the power generation module 20 or may be provided separately from the fuel pack 10 and the power generation module 20. It may be one.

【0100】<第二の実施形態>次に、本発明に係る発
電用部材の第二の実施形態について、図面を参照して説
明する。図7は、本発明に係る発電用部材を含む電源シ
ステムの第二の実施形態を示すブロック図である。ここ
で、上述した実施形態と同等の構成については、同一の
名称及び符号を付して、その説明を簡略化又は省略す
る。
<Second Embodiment> Next, a second embodiment of the power-generating member according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of a power supply system including a power generation member according to the present invention. Here, the same names and reference numerals are given to the same configurations as those of the above-described embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted.

【0101】本実施形態における発電用部材は、大別し
て、発電用燃料が封入された燃料パック(燃料封入部)
10と、該燃料パック10から供給される発電用燃料に
基づいて、電気エネルギーを発生する発電モジュール2
0と、を有して構成される。
The power generation member in this embodiment is roughly classified into a fuel pack (fuel filling portion) in which a power generation fuel is filled.
10 and a power generation module 2 for generating electric energy based on the power generation fuel supplied from the fuel pack 10.
0, and is comprised.

【0102】ここで、燃料モジュール20は、排出物回
収手段26を有さない点を除いて、第一の実施形態に示
したもの(図1、3、4及び6を参照)と同様の構成を
有しているので、その説明を省略する。
Here, the fuel module 20 has the same structure as that shown in the first embodiment (see FIGS. 1, 3, 4 and 6) except that the fuel recovery means 26 is not provided. Therefore, the description thereof will be omitted.

【0103】第二の実施形態の燃料パック10は、第一
の実施形態の場合と同様、分解性を有する高分子材料
(プラスチック)により、構成されている。また、燃料
パック10は、図7に示すように、燃料容器11と、二
酸化炭素吸収手段12と、排出物保持手段13と、接続
部14と、排出物回収手段16と、を有して構成され
る。
The fuel pack 10 of the second embodiment is made of a decomposable polymer material (plastic) as in the case of the first embodiment. Further, as shown in FIG. 7, the fuel pack 10 includes a fuel container 11, a carbon dioxide absorbing means 12, an emission holding means 13, a connecting portion 14, and an emission collecting means 16. To be done.

【0104】図8(a)は、燃料パック10の初期状態
を示す。図8(a)に示すように、燃料容器11は、燃
料パック10内の一端に設けられ、発電用燃料(例え
ば、メタノール(CH3OH)と水(H2O)を等モル比
で混合したもの)が封入された、例えば、袋状体であ
り、送出口14Aが設置されている。燃料容器11は、
送出口14Aを介して封入された発電用燃料を発電モジ
ュール20へ送出する。燃料容器11は、燃料の送出に
したがって、その容積を相対的に変化させる。
FIG. 8A shows the initial state of the fuel pack 10. As shown in FIG. 8A, the fuel container 11 is provided at one end of the fuel pack 10, and mixes fuel for power generation (for example, methanol (CH 3 OH) and water (H 2 O) at an equimolar ratio). (For example, a bag-shaped body) in which the delivery port 14A is installed. The fuel container 11 is
The power generation fuel enclosed via the outlet 14A is sent to the power generation module 20. The fuel container 11 changes its volume relative to the delivery of fuel.

【0105】二酸化炭素吸収手段12は、改質手段23
から導入された第一のガスから二酸化炭素ガスを選択的
に吸収、除去し、第二のガスとして排出物保持手段13
へ送出する。二酸化炭素吸収手段12は、燃料パック1
0内に、燃料容器11と隣接して設けられており、二酸
化炭素吸収剤である水酸化カルシウム(Ca(OH)2)か
らなる水酸化カルシウム層12A等により、構成されて
いる。又、後述するように二酸化炭素を吸収、除去する
のに伴って、燃料容器11側に新たに炭酸カルシウム層
12Bが形成される。
The carbon dioxide absorbing means 12 is the reforming means 23.
Carbon dioxide gas is selectively absorbed and removed from the first gas introduced from the exhaust gas holding means 13 as the second gas.
Send to. The carbon dioxide absorbing means 12 is the fuel pack 1.
0 is provided adjacent to the fuel container 11 and is constituted by a calcium hydroxide layer 12A made of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) which is a carbon dioxide absorbent. Further, as will be described later, a new calcium carbonate layer 12B is formed on the fuel container 11 side as carbon dioxide is absorbed and removed.

【0106】二酸化炭素吸収手段12の、燃料容器11
側の一端には、発電モジュール20から燃料パック10
へ第一のガスを送出する経路である混合ガス導入部15
Aと、水・水素ガス導出部15Bが設けられている。ま
た、第二のガスを燃料パック10から発電モジュール2
0へ送出する経路は、水・水素ガス導出部15B、水・
水素ガス導入部15C、排出物保持手段13、及び水素
送出口15D等で構成される。二酸化炭素吸収剤である
水酸化カルシウムは、改質手段23で発生した第一のガ
スから化学反応式(2)に示す反応で選択的に二酸化炭
素ガス(CO2)のみを選択的に吸着、除去し、第二のガ
スと水の混合物として水・水素ガス導出部15Bから後
述する排出物回収手段13へ送出する。ここで、混合ガ
ス導入部15A及び水・水素ガス15Bは、燃料モジュ
ール20から第一のガス中に含まれた状態で導入された
水素ガスを燃料パック10内に拡散させることなく、効
率良く二酸化炭素を吸収、除去して、排出物保持部13
へ送出するよう、同一直線上に最短距離をおいて設置さ
れる。
Fuel container 11 of carbon dioxide absorbing means 12
From one side of the power generation module 20 to the fuel pack 10
Mixed gas introduction part 15 which is a route for sending the first gas to
A and a water / hydrogen gas outlet 15B are provided. In addition, the second gas is supplied from the fuel pack 10 to the power generation module 2
The route to send to 0 is water / hydrogen gas outlet 15B, water /
It is composed of a hydrogen gas introducing part 15C, an emission holding means 13, a hydrogen delivery port 15D and the like. Calcium hydroxide, which is a carbon dioxide absorbent, selectively adsorbs only carbon dioxide gas (CO 2 ) from the first gas generated by the reforming means 23 in the reaction represented by the chemical reaction formula (2), The mixture is removed and sent as a mixture of the second gas and water from the water / hydrogen gas outlet 15B to the emission recovery means 13 described later. Here, the mixed gas introduction part 15A and the water / hydrogen gas 15B efficiently oxidize the hydrogen gas introduced from the fuel module 20 while being contained in the first gas into the fuel pack 10 without diffusing the hydrogen gas. Absorbs and removes carbon to form an emission holding unit 13
It is installed on the same straight line with the shortest distance so that it can be sent to.

【0107】排出物回収手段16は、燃料電池21にお
ける電気エネルギー発生の際に生成する副生成物のう
ち、水(H2O)を分離、回収する。排出物回収手段1
6は、燃料パック10内の、二酸化炭素吸収手段12
と、排出物保持手段13との間の空間に設けられてお
り、選択的排出物吸収剤である酸化カルシウム(Ca
O)からなる酸化カルシウム層16A等で構成されてい
る。選択的排出物吸収剤である酸化カルシウムは、反応
化学式(8)で示す反応により、水を吸着して水酸化カ
ルシウムに変化する。また、排出物回収手段16の、二
酸化炭素吸収手段側の一端には水導入部14Bと、排気
口14Cが設けられている。 CaO+H2O → Ca(OH)2 ・・・(8)
The discharge recovery means 16 separates and recovers water (H 2 O) among the by-products generated when the fuel cell 21 generates electric energy. Waste collection means 1
6 is a carbon dioxide absorbing means 12 in the fuel pack 10.
And the discharge holding means 13 are provided in a space between the discharge holding means 13 and calcium oxide (Ca).
O) of calcium oxide layer 16A and the like. Calcium oxide, which is a selective effluent absorbent, absorbs water and changes to calcium hydroxide by the reaction represented by the reaction chemical formula (8). Further, a water introduction section 14B and an exhaust port 14C are provided at one end of the exhaust gas recovery means 16 on the carbon dioxide absorption means side. CaO + H 2 O → Ca (OH) 2・ ・ ・ (8)

【0108】ここで、上述のように、選択的排出物吸収
剤である酸化カルシウム(CaO)は、水と反応して水
酸化カルシウム(Ca(OH)2)に変化する。さらに、
この水酸化カルシウムは二酸化炭素吸収剤として再利用
されて最終的に炭酸カルシウム(CaCO3)へ変化す
る。この炭酸カルシウムは無害な物質であり、焼却した
り自然界へ廃棄したりしても環境破壊や汚染の原因とは
ならない。
Here, as described above, calcium oxide (CaO), which is a selective effluent absorbent, reacts with water to change to calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ). further,
This calcium hydroxide is reused as a carbon dioxide absorbent and finally converted to calcium carbonate (CaCO 3 ). This calcium carbonate is a harmless substance and does not cause environmental damage or pollution even if it is incinerated or disposed of in nature.

【0109】また、反応化学式(2)及び(8)に示し
た反応は発熱を伴なうので、二酸化炭素吸収手段12で
二酸化炭素ガスを吸着、除去し、排出物回収手段16で
水を吸着、除去した際に発生した熱を、改質手段23に
おける気化及び燃料改質反応や、発電システム内の一連
の反応で生成した水(H2O)を移送する経路の凍結防
止に利用することで、本実施形態に係る発電用部材のエ
ネルギー利用効率を高めることができる。
Further, since the reactions shown in the reaction chemical formulas (2) and (8) are accompanied by heat generation, the carbon dioxide absorption means 12 adsorbs and removes carbon dioxide gas, and the emission recovery means 16 adsorbs water. , The heat generated upon removal is used for vaporization and fuel reforming reaction in the reforming means 23, and for freezing prevention of a route for transferring water (H 2 O) generated by a series of reactions in the power generation system. Thus, the energy use efficiency of the power generation member according to this embodiment can be improved.

【0110】さらに、酸化カルシウム(CaO)と水酸
化カルシウム(Ca(OH)2)を用いることで、本実施
形態に係る燃料パック10もまた、第一の実施形態に係
る燃料パック10と同様、きわめて安価、且つコンパク
トに作製することができる。
Further, by using calcium oxide (CaO) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), the fuel pack 10 according to the present embodiment is also similar to the fuel pack 10 according to the first embodiment. It can be manufactured extremely inexpensively and compactly.

【0111】排出物保持手段13は、燃料パック10内
に、排出物回収手段16と隣接して設けられる袋状体で
ある。排出物保持手段13には水・水素ガス導入部15
Cと、水素ガス送出部15Dが設置されている。また、
水・水素ガス導入部15Cは二酸化炭素吸収手段12の
水・水素ガス導出部15Bと接続されている。排出物保
持手段13は、二酸化炭素吸収手段12から導入された
水素(H2)ガスを主成分とする第二のガスと水(H
2O)の混合物を水・水素ガス導入部15Cから導入
し、該混合物から選択的に水(H2O)を保持して、第
二のガスを、水素ガス送出部15Dから燃料電池21へ
送出する。排出物保持手段13は、水の除去の際、水を
不可逆的に保持し、水の保持に伴なって、その容積を相
対的に変化させる。また、排出物保持手段13には、上
述のようにして水を除去、保持するため、水吸収剤とし
て、例えば、吸収(吸水)ポリマー等が充填されてい
る。このとき、水吸収剤としては、水を吸着、保持する
のに伴ない、後述するようにして排出物回収手段16、
二酸化炭素吸収手段12及び燃料容器11を適切に押圧
することのできる材質が適宜選択される。
The discharge holding means 13 is a bag-like member provided inside the fuel pack 10 adjacent to the discharge collecting means 16. The water / hydrogen gas introduction part 15 is provided in the discharge holding means 13.
C and a hydrogen gas delivery unit 15D are installed. Also,
The water / hydrogen gas inlet 15C is connected to the water / hydrogen gas outlet 15B of the carbon dioxide absorbing means 12. The emission holding means 13 includes a second gas containing hydrogen (H 2 ) gas introduced from the carbon dioxide absorbing means 12 as a main component and water (H 2
2 O) mixture is introduced from the water / hydrogen gas introduction part 15C, and water (H 2 O) is selectively retained from the mixture, and the second gas is supplied from the hydrogen gas delivery part 15D to the fuel cell 21. Send out. The effluent holding means 13 irreversibly holds the water when removing the water, and relatively changes the volume thereof along with the holding of the water. Further, the discharge holding means 13 is filled with, for example, an absorbing (water absorbing) polymer or the like as a water absorbent in order to remove and hold water as described above. At this time, as the water absorbent, as the water is adsorbed and retained, the discharge collecting means 16,
A material capable of appropriately pressing the carbon dioxide absorbing means 12 and the fuel container 11 is appropriately selected.

【0112】接続部14は、第一の実施形態の場合と同
様、燃料パック10及び発電モジュール20を着脱可能
に結合する構成を有する。また、接続部14は、燃料パ
ック10及び発電モジュール20が、接続部14を介し
て結合されている状態でのみ、燃料パック10から発電
モジュール20に発電用燃料が供給されるとともに、発
電モジュール20から燃料パック10へ電気エネルギー
発生に伴なって生成する水が排出され、燃料パック10
と発電モジュール20の間でガスの授受が行なわれる。
Similar to the first embodiment, the connecting portion 14 has a structure for detachably connecting the fuel pack 10 and the power generation module 20. Further, the connecting portion 14 supplies the fuel for power generation from the fuel pack 10 to the power generation module 20 and the power generation module 20 only when the fuel pack 10 and the power generation module 20 are coupled to each other via the connection portion 14. The water generated by the generation of electric energy is discharged from the fuel pack 10 to the fuel pack 10.
Gas is exchanged between the power generation module 20 and the power generation module 20.

【0113】次に、図7、8を参照して、第二の実施形
態の発電用部材が電気エネルギーを発生する際の動作を
説明する。まず、燃料容器11に封入された発電用燃料
(例えばメタノール(CH3OH)と水(H2O)を等モ
ル比で混合した混合物)は送出口14Aから発電モジュ
ール20内の改質手段23へと送出され、反応化学式
(3)に示す反応で第一のガスへ変換される。さらに、
改質手段23内において、この混合ガスから、微量な副
生成物として含まれている一酸化炭素ガス(CO)が反
応化学式(4)、(5)に示す反応で変換、除去され
る。改質手段23から排出された第一のガスは、混合ガ
ス導入部15Aから、燃料パック10内の二酸化炭素吸
収手段12へ取り込まれる。
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the operation of the power generating member of the second embodiment when generating electric energy will be described. First, the power generation fuel (for example, a mixture of methanol (CH 3 OH) and water (H 2 O) mixed at an equimolar ratio) enclosed in the fuel container 11 is supplied from the outlet 14A to the reforming means 23 in the power generation module 20. And is converted into the first gas by the reaction represented by the reaction chemical formula (3). further,
In the reforming means 23, carbon monoxide gas (CO) contained as a trace amount of by-product is converted and removed from the mixed gas by the reactions shown in the reaction chemical formulas (4) and (5). The first gas discharged from the reforming means 23 is taken into the carbon dioxide absorbing means 12 in the fuel pack 10 from the mixed gas introducing section 15A.

【0114】二酸化炭素吸収剤として水酸化カルシウム
(Ca(OH)2)が充填された二酸化炭素吸収手段12
内では、反応化学式(2)に示す反応により、第一のガ
スから二酸化炭素(CO2)が吸収、除去され、第二の
ガスと水の混合物となって水・水素ガス導出部15Bか
ら、水・水素ガス導入部15Cへ送出され、排出物保持
手段13へ取り込まれる。
Carbon dioxide absorbing means 12 filled with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) as a carbon dioxide absorbent
In the inside, carbon dioxide (CO 2 ) is absorbed and removed from the first gas by the reaction represented by the reaction chemical formula (2) to form a mixture of the second gas and water from the water / hydrogen gas derivation unit 15B. It is sent to the water / hydrogen gas introduction unit 15C and taken into the discharged matter holding means 13.

【0115】排出物保持手段13では、上記混合物のう
ち、水(H2O)が選択的に除去され、水素ガス(H2
を主成分とする第二のガスが水素ガス送出部15Dから
燃料電池21の燃料極31へと送出される。
In the discharge holding means 13, water (H 2 O) in the above mixture is selectively removed, and hydrogen gas (H 2 )
The second gas containing as a main component is delivered from the hydrogen gas delivery portion 15D to the fuel electrode 31 of the fuel cell 21.

【0116】水素ガス(H2)が燃料極31へ供給され
た燃料電池21では、第一の実施例と同様に、反応化学
式(6)、(7)にしたがって電気エネルギーを発生す
る。空気極32からは、電気エネルギーの発生に伴なっ
て生成した水(H2O)を主成分とする廃棄物と、空気
制御部24から導入され、反応に関与しなかった空気と
が排出され、水導入部14Bから、排出物回収手段16
へと導入される。排出物回収手段16では、反応化学式
(8)に示す反応によって、廃棄物の主成分である水を
吸着、除去する。このとき、選択的排出物吸収剤である
酸化カルシウム(CaO)は水酸化カルシウム(Ca
(OH)2)へ変化する。水以外の廃棄物と空気は、排気
口14Cから発電用部材外部へ排出される。
In the fuel cell 21 in which hydrogen gas (H 2 ) is supplied to the fuel electrode 31, electric energy is generated according to the reaction chemical formulas (6) and (7) as in the first embodiment. From the air electrode 32, a waste containing water (H 2 O) as a main component generated along with the generation of electric energy and the air introduced from the air control unit 24 and not involved in the reaction are discharged. From the water introduction part 14B, the discharge recovery means 16
Will be introduced to. The emission recovery means 16 adsorbs and removes water, which is the main component of the waste, by the reaction represented by the reaction chemical formula (8). At this time, calcium oxide (CaO), which is a selective effluent absorbent, is
Change to (OH) 2 ). Wastes other than water and air are discharged from the exhaust port 14C to the outside of the power generation member.

【0117】発電モジュール20(燃料電池21)にお
ける電気エネルギーの発生によって、燃料容器11の容
積が減少するとともに、排出物保持手段13の容積が増
大する。これに伴なって、図8(b)に示すように、酸
化カルシウム層16A及び、水酸化カルシウム層12A
が、排出物保持手段13によって押し出され、図8にお
いて左から右へと移動する。
The generation of electric energy in the power generation module 20 (fuel cell 21) reduces the volume of the fuel container 11 and increases the volume of the discharge holding means 13. Along with this, as shown in FIG. 8B, the calcium oxide layer 16A and the calcium hydroxide layer 12A.
Is pushed out by the discharge holding means 13 and moves from left to right in FIG.

【0118】これと併行して、排出物回収手段16で
は、二酸化炭素吸収手段12側の端部にある選択的排出
物吸収剤(酸化カルシウム(CaO))が燃料電池21
から送出された廃棄物と接触し、この廃棄物の成分の1
つである水(H2O)を吸着、除去して水酸化カルシウ
ム(Ca(OH)2)に変化する。この水酸化カルシウ
ムは、排出物保持手段13の膨張によって、水酸化カル
シウム層12Aへ押し出されて、二酸化炭素吸収剤とし
て再利用される。また、排出物保持手段13の膨張によ
り、水導入部14B近傍に酸化カルシウム層16Aの未
反応領域が押し出されて、引き続き水が吸収される。
In parallel with this, in the emission recovery means 16, the selective emission absorbent (calcium oxide (CaO)) at the end on the carbon dioxide absorption means 12 side is used in the fuel cell 21.
One of the components of this waste that comes into contact with the waste sent from
It absorbs and removes water (H 2 O), which is one of the two, and changes to calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ). This calcium hydroxide is pushed out to the calcium hydroxide layer 12A by the expansion of the discharge holding means 13 and reused as a carbon dioxide absorbent. Further, due to the expansion of the discharge holding means 13, the unreacted region of the calcium oxide layer 16A is pushed out in the vicinity of the water introducing portion 14B, and water is continuously absorbed.

【0119】二酸化炭素吸収手段12では、燃料容器1
1側端部の二酸化炭素吸収剤(水酸化カルシウム(Ca
(OH)2))が、改質手段23から導入された第一のガ
スと接触し、二酸化炭素ガス(CO2)を吸着除去して
炭酸カルシウム(CaCO3)に変化するとともに、水
(H2O)を生成する。この炭酸カルシウム(CaC
3)は、炭酸カルシウム層12Bを形成して、燃料容
器11側へ押し出される。これによって、燃料容器11
が加圧され、発電用燃料が発電モジュール20へ送出さ
れる。また、同時に水酸化カルシウム層12Aの未反応
領域が混合ガス導入部15A及び水・水素ガス導出部1
5Bの近傍に押し出されて、引き続き二酸化炭素の吸
収、除去が行われる。そして、図8(c)に示すよう
に、燃料容器11に封入された発電用燃料がほぼ完全に
なくなるまで、燃料容器11への加圧は続けられる。ま
た、上記水(H2O)は、水素ガス(H2)を主成分とす
る第二のガスとともに排出物保持手段13へ送出され
る。
In the carbon dioxide absorbing means 12, the fuel container 1
Carbon dioxide absorbent (calcium hydroxide (Ca
(OH) 2 )) comes into contact with the first gas introduced from the reforming means 23 and adsorbs and removes carbon dioxide gas (CO 2 ) to change to calcium carbonate (CaCO 3 ). 2 O) is produced. This calcium carbonate (CaC
O 3 ) forms a calcium carbonate layer 12B and is extruded toward the fuel container 11 side. As a result, the fuel container 11
Is pressurized and the fuel for power generation is delivered to the power generation module 20. At the same time, the unreacted region of the calcium hydroxide layer 12A is the mixed gas introduction part 15A and the water / hydrogen gas derivation part 1
It is extruded in the vicinity of 5B, and carbon dioxide is continuously absorbed and removed. Then, as shown in FIG. 8C, pressurization to the fuel container 11 is continued until the power generation fuel sealed in the fuel container 11 is almost completely exhausted. Further, the water (H 2 O) is sent to the discharge holding means 13 together with the second gas containing hydrogen gas (H 2 ) as a main component.

【0120】ここで、電気エネルギーの発生により、空
気極32で生成した水(H2O)は、まず排出物回収手
段16で吸着されて、水素化カルシウム(Ca(O
H)2))へ変化し、二酸化炭素吸収手段12を経て再び
水(H2O)となり、最終的に燃料電池21の燃料極3
1と接続された排出物保持手段13で不可逆的に保持さ
れる。
Here, the water (H 2 O) produced at the air electrode 32 due to the generation of electric energy is first adsorbed by the exhaust gas recovery means 16 to produce calcium hydride (Ca (O 2
H) 2 )), and becomes water (H 2 O) again through the carbon dioxide absorption means 12 and finally the fuel electrode 3 of the fuel cell 21.
It is held irreversibly by the discharge holding means 13 connected to 1.

【0121】燃料電池21は、大気中から空気を取り込
む空気極32側よりも、燃料極31側の方が、構造的に
液体が漏出しづらい。よって、電気エネルギー発生の副
生成物である水(H2O)を、最終的に燃料極31側で
保持することで、より確実にこの水が発電システム外へ
漏出することを防ぐことができる。
In the fuel cell 21, the liquid is structurally less likely to leak on the fuel electrode 31 side than on the air electrode 32 side that takes in air from the atmosphere. Therefore, by finally holding the water (H 2 O), which is a by-product of electric energy generation, on the side of the fuel electrode 31, it is possible to more reliably prevent this water from leaking out of the power generation system. .

【0122】また、排出物保持手段13が水を吸着、保
持するのに伴なって、排出物回収手段16、二酸化炭素
保持部12、及び燃料容器11を押圧することにより、
第一の実施形態同様、燃料容器11から発電用燃料を適
切に発電モジュール20へ送出できるとともに、選択的
排出物吸収剤(酸化カルシウム(CaO))が水(H 2
O)を吸着して生成した二酸化炭素吸収剤(水素化カル
シウム(Ca(OH)2))を、適切に水酸化カルシウム
層12Aへ押し出すことができる。
Further, the discharge holding means 13 adsorbs and retains water.
Emissions collection means 16, carbon dioxide
By pressing the holding portion 12 and the fuel container 11,
As in the first embodiment, the fuel for power generation is appropriately applied from the fuel container 11.
It can be sent to the power generation module 20 and can be selectively
Emission absorbent (calcium oxide (CaO)) is water (H 2
Carbon dioxide absorbent produced by adsorbing (O)
Cium (Ca (OH)2)), Properly calcium hydroxide
It can be extruded into layer 12A.

【0123】なお、第二の実施形態に係る燃料パック1
0もまた、第一の実施形態の場合と同様、図2に示すよ
うに、ロール状に形成して、後述する汎用の化学電池と
ほぼ同じ形態を有した発電システムに適用することがで
きる。これにより、後述するようにして本実施形態に係
る発電用部材を汎用の化学電池等と同じ形状に形成する
ことが容易になる。
Incidentally, the fuel pack 1 according to the second embodiment.
Similarly to the case of the first embodiment, 0 can also be formed into a roll shape as shown in FIG. 2, and can be applied to a power generation system having substantially the same form as a general-purpose chemical battery described later. This facilitates formation of the power-generating member according to the present embodiment in the same shape as a general-purpose chemical battery or the like, as will be described later.

【0124】また、第二の実施形態では、第一の実施形
態と同様、発電モジュール20の改質手段23を、図5
に示すように、水蒸気反応改質器23bと水性シフト反
応器23cの間に二酸化炭素吸収手段12等を介した構
造としてもよい。この場合、水蒸気改質反応器23b
は、混合ガス導入部15Aを介して二酸化炭素吸収手段
12と接続し、水性シフト反応器23cは水素ガス送出
部15Dを介して排出物保持手段13と接続する。この
場合も、第一の実施形態の場合と同様、第一のガス中の
一酸化炭素ガスを効率良く除去できるとともに、改質手
段23の構造を簡略化することができる。
In addition, in the second embodiment, as in the first embodiment, the reforming means 23 of the power generation module 20 is similar to that shown in FIG.
As shown in, the structure may be such that the carbon dioxide absorption means 12 and the like are interposed between the steam reaction reformer 23b and the aqueous shift reactor 23c. In this case, the steam reforming reactor 23b
Is connected to the carbon dioxide absorption means 12 via the mixed gas introduction part 15A, and the aqueous shift reactor 23c is connected to the emission holding means 13 via the hydrogen gas delivery part 15D. Also in this case, as in the case of the first embodiment, the carbon monoxide gas in the first gas can be efficiently removed and the structure of the reforming means 23 can be simplified.

【0125】次に、本発明に係る発電用部材の適用され
る外形形状について、図面を参照して説明する。図9
は、本発明に係る発電用部材に適用される外形形状の具
体例を示す概略構成図であり、図10は、本発明に係る
発電用部材に適用される外形形状と、汎用の化学電池の
外形形状との対応関係を示す概略構成図である。
Next, the external shape to which the power-generating member according to the present invention is applied will be described with reference to the drawings. Figure 9
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a specific example of the outer shape applied to the power-generating member according to the present invention, and FIG. 10 shows the outer shape applied to the power-generating member according to the present invention and a general-purpose chemical battery. It is a schematic block diagram which shows the correspondence with an external shape.

【0126】上述したような構成を有する発電用部材に
おいて、燃料パック10を発電モジュール20に結合し
た状態、又は、一体的に構成した状態における外形形状
は、例えば、図9に示すように、規格化された汎用の化
学電池に多用されている円筒形電池71、72、73
や、特殊形状の電池(非円筒形電池)81、82、83
の規格に則って、これらのいずれかと同等の形状及び寸
法を有するように形成されているとともに、例えば、図
3に示した発電モジュールの燃料電池21の燃料極31
及び空気極32が、図9に示す各電池形状の正(+)極
及び(−)極に各々対応するように、電気的に構成され
ている。
In the member for power generation having the above-mentioned structure, the outer shape in the state where the fuel pack 10 is coupled to the power generation module 20 or in the state where the fuel pack 10 is integrally formed is, for example, as shown in FIG. Cylindrical batteries 71, 72, 73 often used for generalized chemical batteries
And batteries with special shapes (non-cylindrical batteries) 81, 82, 83
In accordance with the standards of (1), the fuel electrode 31 of the fuel cell 21 of the power generation module shown in FIG. 3 is formed while having the same shape and size as any of these.
And the air electrode 32 are electrically configured so as to correspond to the positive (+) electrode and the (−) electrode of each battery shape shown in FIG.

【0127】ここで、円筒形電池71、72、73は具
体的には、市販のマンガン乾電池やアルカリ乾電池、ニ
ッケル・カドミウム電池、リチウム電池等にも多用さ
れ、対応する機器も多いシリンダ型(円筒形:図9
(a))や、腕時計等に利用されるボタン型(図9
(b))、カメラや電子手帳等に利用されるコイン型
(図9(c))などの外形形状を有している。
Here, the cylindrical batteries 71, 72, and 73 are often used in commercially available manganese dry batteries, alkaline dry batteries, nickel-cadmium batteries, lithium batteries, and the like, and there are many corresponding devices. Shape: Figure 9
(A)) and a button type (Fig.
(B)), and has an outer shape such as a coin type (FIG. 9C) used for a camera, an electronic notebook, or the like.

【0128】一方、非円形電池81、82、83は、具
体的には、コンパクトカメラやデジタルスチルカメラ
等、使用する機器の形状等に対応して設計(カスタマイ
ズ)された特殊形状型(図9(d))や、形態音響機器
や携帯電話等の小型薄型化に対応した角型(図9
(e))、平型(図9(f))等の外形形状を有してい
る。
On the other hand, the non-circular batteries 81, 82, 83 are, in particular, a special shape type (FIG. 9) designed (customized) corresponding to the shape of the equipment used such as a compact camera or a digital still camera. (D)) and a square type (Fig.
(E)), a flat type (FIG. 9 (f)) and the like.

【0129】なお、上述したように、本発明に係る発電
用部材に搭載される発電モジュール20(燃料電池2
1、動作制御部22、改質手段23、空気制御部24、
副電源部25、排出物回収手段26)は、既存の半導体
技術を適用することにより、例えば、数ミクロンオーダ
ーにマイクロチップ化、あるいは、マイクロプラント化
することができる。また、発電モジュール20の発電部
として、高いエネルギー利用効率を実現することができ
る水素−酸素燃料電池を適用することにより、既存の化
学電池と同等(又は、それ以上)の電池容量を実現する
ために必要となる発電用燃料の量を比較的少量に抑制す
ることができる。
As described above, the power generation module 20 (fuel cell 2) mounted on the power generation member according to the present invention.
1, operation control unit 22, reforming means 23, air control unit 24,
By applying existing semiconductor technology, the sub-power supply unit 25 and the waste collection means 26) can be made into, for example, a microchip on the order of several microns or a microplant. Further, by applying a hydrogen-oxygen fuel cell capable of realizing high energy utilization efficiency as a power generation unit of the power generation module 20, to realize a battery capacity equivalent to (or more than) an existing chemical battery. It is possible to suppress the amount of power generation fuel required for the above to a relatively small amount.

【0130】したがって、本実施形態に係る発電用部材
において、図9に示した既存の電池形状を良好に実現す
ることができ、例えば、図10(a)、(b)に示すよ
うに、燃料パック10Aを発電モジュール20Aに結合
した状態における外形寸法(例えば、長さLa、直径D
a)が、図10(c)に示すような汎用の化学電池91
の外形寸法(例えば、長さLp、直径Dp)と略同等に
なるように構成することができる。
Therefore, in the power generation member according to this embodiment, the existing battery shape shown in FIG. 9 can be favorably realized. For example, as shown in FIGS. External dimensions (for example, length La and diameter D in a state where the pack 10A is coupled to the power generation module 20A).
a) is a general-purpose chemical battery 91 as shown in FIG.
The external dimensions (for example, length Lp and diameter Dp) can be configured to be substantially the same.

【0131】これにより、汎用の化学電池と同一又は同
等の電気的特性を有する電気エネルギーを供給すること
ができるとともに、外形形状においても同等の形状及び
寸法を備えた完全互換の発電用部材を実現することがで
きるので、既存の形態機器等のデバイスに対して、汎用
の化学電池とまったく同様に、動作電源として適用する
ことができる。特に、発電モジュールとして燃料電池を
備えた構成を適用し、かつ、燃料パックとして電気エネ
ルギーの発生に伴なう副生成物を回収、保持する手段を
備え、上述した分解性プラスチック等の材料からなる構
成を適用することにより、自然環境やデバイスへの悪影
響を抑制しつつ、高いエネルギー利用効率を実現するこ
とができるので、既存の化学電池の投棄や埋め立て処理
による環境問題やエネルギー利用効率の問題等を良好に
解決することができる。
As a result, it is possible to supply electric energy having the same or similar electrical characteristics as a general-purpose chemical battery, and to realize a completely compatible power generation member having the same external shape and the same shape and size. Therefore, it can be applied to a device such as an existing form device as an operating power source just like a general-purpose chemical battery. In particular, a structure including a fuel cell as a power generation module is applied, and a means for collecting and holding by-products associated with the generation of electric energy is provided as a fuel pack and is made of the above-described material such as degradable plastic By applying the configuration, it is possible to realize high energy utilization efficiency while suppressing adverse effects on the natural environment and devices, so environmental issues and energy utilization efficiency issues such as dumping and landfilling of existing chemical batteries Can be solved satisfactorily.

【0132】なお、図9に示した外形形状はいずれも、
日本国内で市販、又は、デバイスに付属して流通、販売
されている化学電池の一例であって、本発明の適用が可
能な構成例のごく一部を示したものに過ぎない。すなわ
ち、本発明に係る発電用部材に適用可能な外形形状は、
上記具体例以外であってもよく、例えば、世界各国で流
通、販売されている化学電池、あるいは、小題実用化が
予定されている化学電池の形状に合致し、さらには、電
気的特性をも合致するように設計することができること
はいうまでもない。
The external shapes shown in FIG. 9 are
It is an example of a chemical battery that is commercially available in Japan, or is distributed and sold as an accessory to a device, and shows only a part of a configuration example to which the present invention can be applied. That is, the outer shape applicable to the power generation member according to the present invention is
Other than the above specific examples, for example, the shape of a chemical battery that is distributed and sold all over the world, or a chemical battery that is planned to be put into practical use in a small subject is matched, and further, electrical characteristics are It goes without saying that they can be designed to match.

【0133】なお、上述した実施形態においては、図示
を省略したが、燃料パック10に残存する発電用燃料の
量(残量)を監視するための残量検出手段を備え、該発
電用燃料の残量に基づいて、燃料電池21により生成す
る電気エネルギー(特に、駆動電圧)を徐々に変化(低
下)させるものであってもよい。このような構成によれ
ば、本発明に係る発電用部材から出力される電気エネル
ギー(駆動電圧)を、化学電池における啓示的な電圧変
化に対応させて変化させることができるので、化学電池
を動作電源とする各種デバイスに標準的に搭載されてい
る電池残量の通知機能を良好に動作させることができ、
化学電池との互換性を一層高めることができる。
Although not shown in the above-mentioned embodiment, a remaining amount detecting means for monitoring the amount (remaining amount) of the power generating fuel remaining in the fuel pack 10 is provided, and the power generating fuel The electric energy (particularly, the driving voltage) generated by the fuel cell 21 may be gradually changed (decreased) based on the remaining amount. According to such a configuration, the electric energy (driving voltage) output from the power-generating member according to the present invention can be changed in accordance with the revealing voltage change in the chemical battery, and thus the chemical battery can be operated. You can operate the notification function of the remaining battery level that is standardly installed in various devices that are power sources,
The compatibility with chemical batteries can be further enhanced.

【0134】なお、上述した各実施の形態においては、
燃料としてガソリン等を用いた化学反応により生成する
窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)を回収する
構成を示したが、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物
(SOx)の生成量がごく少量であるか、あるいは、発
電モジュール20に窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物
(SOx)を無毒な物質に分解又は改質する触媒を設け
れば、排出物保持手段13に保持することなく、発電用
部材の外にそのまま排気するようにしてもよい。
In each of the above embodiments,
The structure that recovers nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) generated by a chemical reaction using gasoline as a fuel was shown, but the amount of nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) generated If the amount is very small, or if the power generation module 20 is provided with a catalyst for decomposing or reforming nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) into non-toxic substances, they are held in the emission holding means 13. Alternatively, the gas may be directly exhausted to the outside of the power generation member.

【0135】この場合、燃料パック10(排出物保持手
段13を含む)は、上記燃料貯蔵容器としての機能を有
しつつ、特定の環境下において、元来自然界に存在し、
かつ、自然を構成する物質への変換が可能な材料により
構成されていることが好ましい。すなわち、燃料パック
10は、例えば、自然界に投棄又は埋め立て処理された
場合であっても、土壌中の微生物や酵素等の働き、ある
いは、太陽光線の照射、雨水や大気等により、自然界に
無害な物質(元来自然界に存在し、かつ、自然を構成す
る物質、例えば水と二酸化炭素等)に変換される各種の
分解反応、例えば、生分解性や光分解性、酸化分解性等
の分解性を有し、かつ、封入される燃料との接触によ
り、少なくとも短期間で分解される恐れがなく、また、
封入される燃料を、少なくとも短期間で燃料としての利
用が不可能になるほど変質させるものではなく、さら
に、外的な物理適応力に対して十分な強度を有する特性
を備えた高分子材料(プラスチック)により構成するこ
とができる。
In this case, the fuel pack 10 (including the emission holding means 13) originally functions in the natural world under a specific environment while having a function as the fuel storage container.
In addition, it is preferable to be made of a material that can be converted into a substance that constitutes nature. That is, the fuel pack 10 is harmless to the natural world due to the action of microorganisms and enzymes in the soil, the irradiation of sunlight, the rainwater, the atmosphere, etc. even when the fuel pack 10 is discarded or landfilled in the natural world. Various decomposition reactions that are converted into substances (originally existing in nature and substances that compose nature, such as water and carbon dioxide), such as biodegradability, photodegradability, and oxidative degradability And has no risk of being decomposed at least in a short period of time by contact with the enclosed fuel, and
A polymer material (plastics) that does not deteriorate the encapsulated fuel so that it cannot be used as a fuel in at least a short period of time and has sufficient strength for external physical adaptability. ).

【0136】なお、上述したように、化学電池のリサイ
クルによる回収率は、僅か20%程度に過ぎず、残りの
80%程度が自然界に投棄又は埋め立て処理されている
現状を鑑みると、燃料パック10の材料としては、生分
解性プラスチックを適用することが望ましく、具体的に
は、石油系又は植物系原料から合成される化学合成型の
有機化合物を含む高分子材料(ポリ乳酸、脂肪族系ポリ
エステル、共重合ポリエステル等)や、微生物産生型の
バイオポリエステル、トウモロコシやサトウキビ等の植
物系原料から抽出されるでんぷんやセルロース、キチ
ン、キトサン等からなる天然物利用型の高分子材料等を
良好に適用することができる。
As described above, the recovery rate of the chemical battery by recycling is only about 20%, and the remaining about 80% is dumped or landfilled in the natural world. It is desirable to use biodegradable plastics as the material for the above, specifically, a polymer material containing a chemically synthesized organic compound synthesized from petroleum-based or plant-based raw materials (polylactic acid, aliphatic polyester). , Copolyester, etc.), microbial-produced biopolyester, and naturally-occurring polymer materials such as starch, cellulose, chitin, chitosan, etc. extracted from plant-based raw materials such as corn and sugar cane. can do.

【0137】また、燃料パック10が分解性を有する高
分子材料により構成され、かつ、発電用材料としてアル
コールや炭化水素等の自然界に存在する無害な物質に分
解しやすい物質を適用することにより、仮に、自然界に
投棄又は埋め立て処理された場合や、人為的な焼却処分
や薬品処理等された場合であっても、自然界に対して大
気や土壌、水質の汚染、あるいは、人体に対する環境ホ
ルモンの生成等の悪影響を及ぼすことを大幅に抑制する
ことができる。
Further, the fuel pack 10 is made of a decomposable polymer material, and by applying a substance that easily decomposes to a harmless substance existing in nature such as alcohol or hydrocarbon as a power generation material, Even if it is dumped or landfilled in the natural world, or if it is artificially incinerated or treated with chemicals, it pollutes the natural world with air, soil, and water, or produces environmental hormones for the human body. It is possible to significantly suppress adverse effects such as.

【0138】[0138]

【発明の効果】以上説明したように、燃料封入部に封
入、充填された水素を含む発電用燃料は、まず、改質手
段で水素−二酸化炭素混合ガス(第一のガス)に変換さ
れる。この第一のガスは、二酸化炭素吸収手段で二酸化
炭素ガスの濃度が低められて第二のガスとなり、この第
二のガスが燃料電池へ供給される。
As described above, the fuel for power generation containing hydrogen filled and filled in the fuel filling portion is first converted into the hydrogen-carbon dioxide mixed gas (first gas) by the reforming means. . The carbon dioxide absorption means reduces the concentration of the carbon dioxide gas into the second gas, and the second gas is supplied to the fuel cell.

【0139】これにより、発電モジュール(燃料電池)
の発電効率は大いに改善される。よって、この燃料電池
を、パワー密度とエネルギー利用効率が高く、且つ、制
御の容易な、可搬型又は携帯型のポータブル電源として
適用することができる。
Thus, the power generation module (fuel cell)
The power generation efficiency of is greatly improved. Therefore, this fuel cell can be applied as a portable or portable portable power source that has high power density and energy utilization efficiency and is easy to control.

【0140】また、二酸化炭素吸収手段は、燃料封入部
内に設けてもよい。これにより、発電用燃料がなくなっ
た(又は、少なくなった)燃料封入部を新しい燃料封入
部と交換することで、同時に二酸化炭素吸着量の上限に
達した(又は、二酸化炭素吸着能力が低下した)二酸化
炭素吸収手段を交換することができる。
The carbon dioxide absorbing means may be provided inside the fuel sealing portion. As a result, the upper limit of the carbon dioxide adsorption amount was reached at the same time (or the carbon dioxide adsorption capacity was lowered by replacing the fuel encapsulation part where the fuel for power generation was lost (or decreased) with a new fuel encapsulation part) ) The carbon dioxide absorption means can be replaced.

【0141】さらに、前記二酸化炭素吸収手段は、選択
的に二酸化炭素(CO2)を吸収する二酸化炭素吸収剤と
して酸化カルシウム(CaO)もしくは水酸化カルシウ
ム(Ca(OH)2)を有することとしてもよい。
Further, the carbon dioxide absorbing means may have calcium oxide (CaO) or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) as a carbon dioxide absorbent that selectively absorbs carbon dioxide (CO 2 ). Good.

【0142】これにより、二酸化炭素吸着手段をきわめ
て安価に作製できるとともに、二酸化炭素の吸収、除去
を簡便に行える。また、この二酸化炭素吸収手段を使用
後に自然界へ投棄しても、自然環境を破壊もしくは汚染
することはない。
As a result, the carbon dioxide adsorbing means can be manufactured at a very low cost, and carbon dioxide can be easily absorbed and removed. Further, even if the carbon dioxide absorption means is used and then dumped into the natural world, it does not destroy or pollute the natural environment.

【0143】また、二酸化炭素の吸収で発生した反応熱
を、改質手段における第一のガス発生に利用してもよ
い。これにより、発電用部材自体の消費エネルギーを削
減できるので、発電用部材全体の実質的な出力とエネル
ギー利用効率を大幅に改善することができる。
Further, the reaction heat generated by the absorption of carbon dioxide may be used for the first gas generation in the reforming means. As a result, the energy consumption of the power generation member itself can be reduced, so that the substantial output and energy utilization efficiency of the entire power generation member can be significantly improved.

【0144】さらに、改質手段における発電用燃料の第
一のガスへの変換が水素ガスを発生する反応と、上記反
応で発生する一酸化炭素を二酸化炭素に変換する反応と
からなり、これら反応の間に、二酸化炭素吸収手段によ
る二酸化炭素ガスの吸収を行なうこととしてもよい。こ
れにより、発電システムの出力及びエネルギー効率をさ
らに向上できるとともに、改質手段を簡素化することが
できる。
Further, the conversion of the power-generating fuel into the first gas in the reforming means comprises a reaction for generating hydrogen gas and a reaction for converting carbon monoxide generated in the above reaction into carbon dioxide. During this period, the carbon dioxide gas may be absorbed by the carbon dioxide absorption means. As a result, the output and energy efficiency of the power generation system can be further improved, and the reforming means can be simplified.

【0145】これに加えて、燃料電池の空気極で生成し
た廃棄物のうち、水が排出物回収手段で酸化カルシウム
と反応することにより生成した水酸化カルシウムを、二
酸化炭素吸収手段の二酸化炭素吸収剤として利用しても
よい。これにより、排出物回収手段を簡素、かつ安価に
作製できるとともに、発電モジュール全体をコンパクト
に作製することができる。
In addition to the above, among the wastes generated in the air electrode of the fuel cell, calcium hydroxide generated by the reaction of water with calcium oxide in the emission recovery means is used to absorb carbon dioxide in the carbon dioxide absorption means. You may use it as an agent. This makes it possible to easily and inexpensively manufacture the waste collection means, and also to make the entire power generation module compact.

【0146】さらに、第一のガスが二酸化炭素吸収手段
に導入されることで、第一のガスは水素ガスを主成分と
する第二のガスと水の混合物となるとともに、排出物保
持手段でこの混合物から水が除去されて第二のガスだけ
が燃料電池へと送出されることとしてもよい。これによ
り、燃料電池で生成した水の発電用部材の外部への漏出
を確実に防止できる。
Further, by introducing the first gas into the carbon dioxide absorption means, the first gas becomes a mixture of the second gas containing hydrogen gas as a main component and water, and the first gas becomes the emission holding means. Water may be removed from this mixture and only the second gas may be delivered to the fuel cell. As a result, it is possible to reliably prevent the water generated by the fuel cell from leaking to the outside of the power generation member.

【0147】これに加えて、排出物保持手段が水を吸収
して膨張することで、排出物回収手段の酸化カルシウム
層と、二酸化炭素吸収手段の水酸化カルシウム層とを燃
料容器側へ押し出して、燃料パックが押圧されることと
してもよい。
In addition to this, when the discharge holding means absorbs water and expands, the calcium oxide layer of the discharge collecting means and the calcium hydroxide layer of the carbon dioxide absorbing means are pushed out to the fuel container side. The fuel pack may be pressed.

【0148】これにより、燃料容器に充填、封入された
燃料は送出部を通じて効果的に発電モジュールへ送出さ
れる。さらに、排出部回収手段の酸化カルシウムと、二
酸化炭素の吸収手段の水酸化カルシウムを効率良く利用
できる。
As a result, the fuel filled and sealed in the fuel container is effectively delivered to the power generation module through the delivery section. Further, the calcium oxide of the discharge part recovery means and the calcium hydroxide of the carbon dioxide absorption means can be efficiently used.

【0149】また、水の吸収の際に発生する熱を前記燃
料電池から排出される水の経路の凍結防止に利用するこ
ととしてもよい。これにより、発電システムの出力とエ
ネルギー利用効率をさらに向上させることができる。
Further, the heat generated upon absorption of water may be used to prevent the passage of water discharged from the fuel cell from freezing. Thereby, the output of the power generation system and the energy use efficiency can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る発電用部材を含む電源システムの
第一の実施形態を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a power supply system including a power generation member according to the present invention.

【図2】本発明に係る発電用部材に適用される燃料パッ
クの外形形状の一例を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of an outer shape of a fuel pack applied to the power generating member according to the present invention.

【図3】本発明に係る発電用部材に適用される改質手段
の一実施形態を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a reforming means applied to the power-generating member according to the present invention.

【図4】本発明に係る発電用部材に適用される燃料電池
の構成例を示す概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a fuel cell applied to a power generation member according to the present invention.

【図5】第一の実施形態に適用される燃料封入部内の燃
料容器、排出物保持手段、及び二酸化炭素保持部の関係
を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the fuel container, the emission holding means, and the carbon dioxide holding unit in the fuel sealing unit applied to the first embodiment.

【図6】本発明に係る発電用部材に適用される改質手段
の他の実施形態を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the reforming means applied to the power-generating member according to the present invention.

【図7】本発明に係る発電用部材を含む電源システムの
第二の実施形態を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of a power supply system including a power generation member according to the present invention.

【図8】第二の実施形態に適用される燃料封入部内の燃
料容器、排出物保持手段、二酸化炭素保持部、及び排出
物回収手段の関係を示す概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship among a fuel container, an emission holding means, a carbon dioxide holding portion, and an emission recovery means in a fuel sealing portion applied to the second embodiment.

【図9】本発明に係る発電用部材に適用される外形形状
の具体例を示す概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a specific example of the outer shape applied to the power-generating member according to the present invention.

【図10】本発明に係る発電用部材に適用される外形形
状と、汎用の化学電池の外形形状の対応関係を示す概略
構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a correspondence relationship between the outer shape applied to the power-generating member according to the present invention and the outer shape of a general-purpose chemical battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 燃料パック(燃料封入部) 11 燃料容器 12 二酸化炭素吸収手段 13 排出物保持手段 14 接続部 16、26 排出物回収手段 20 発電モジュール 21 燃料電池 23 改質手段 23a 燃料気化器 23b 水蒸気改質反応器 23c 水性シフト反応器 23d 選択酸化反応器 10 Fuel pack (fuel filling part) 11 Fuel container 12 Carbon dioxide absorption means 13 Discharge holding means 14 Connection 16, 26 Emissions collection means 20 power generation module 21 Fuel cell 23 Reforming means 23a Fuel vaporizer 23b Steam reforming reactor 23c aqueous shift reactor 23d selective oxidation reactor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/10 H01M 8/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/10 H01M 8/10

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発電用燃料により発電する発電システム
に用いられる発電用部材において、 前記発電用部材は、(a)水素を含む液体もしくは気体
を有する前記発電用燃料が封入された燃料容器を備えた
燃料封入部、(b)該燃料封入部から供給される前記発
電用燃料を、水素ガス及び二酸化炭素ガスを主成分とし
て含有する第一のガスに変換する改質手段と、第一のガ
スに含有された水素ガスを用いて電気エネルギーを発生
する燃料電池と、を有する発電モジュール、(c)該発
電モジュールに対して前記燃料封入部を交換自在に接続
する接続部、の少なくともいずれか一つ以上を備え、さ
らに前記改質手段から送出された第一のガスに含有され
る二酸化炭素ガスを選択的に吸収して、前記第一のガス
より二酸化炭素濃度が低められた第二のガスを前記燃料
電池側に送出するための二酸化炭素吸収手段を備えるこ
とを特徴とする発電用部材。
1. A power generation member used in a power generation system for generating power from a power generation fuel, wherein the power generation member includes a fuel container in which the power generation fuel having (a) a liquid or gas containing hydrogen is enclosed. A fuel filling section, (b) a reforming means for converting the power generation fuel supplied from the fuel filling section into a first gas containing hydrogen gas and carbon dioxide gas as main components, and a first gas At least one of a power generation module having a fuel cell for generating electric energy using hydrogen gas contained in (c) a connection part for connecting the fuel sealing part to the power generation module in a replaceable manner. And a second carbon dioxide concentration lower than that of the first gas by selectively absorbing carbon dioxide gas contained in the first gas sent from the reforming means. Power generating member, characterized in that it comprises a carbon dioxide absorbing means for delivering the gas to the fuel cell side.
【請求項2】 前記二酸化炭素吸収手段が前記燃料封入
部、前記発電モジュール及び前記接続部のうちの一つに
設けられているか、もしくは、前記発電用部材が前記燃
料封入部、前記発電モジュール及び前記接続部の内の二
つ以上を備え、且つ前記二酸化炭素吸収手段が前記燃料
封入部、前記発電モジュール及び前記接続部のうちの二
つ以上に設けられていることを特徴とする発電用部材。
2. The carbon dioxide absorbing means is provided in one of the fuel sealing portion, the power generation module and the connecting portion, or the power generating member is the fuel sealing portion, the power generation module and A member for power generation, comprising two or more of the connecting parts, and wherein the carbon dioxide absorbing means is provided in two or more of the fuel sealing part, the power generation module and the connecting part. .
【請求項3】 前記燃料封入部に前記二酸化炭素吸収手
段が配置され、前記接続部に前記改質手段から送出され
る第一のガスを前記発電モジュールから前記燃料封入部
に送出する経路と、前記二酸化炭素吸収手段から送出さ
れる第二のガスを前記燃料封入部から前記発電モジュー
ルに送出する経路とを有することを特徴とする請求項1
または2記載の発電用部材。
3. A path for arranging the carbon dioxide absorption means in the fuel sealing portion, and for sending a first gas sent from the reforming means to the connecting portion from the power generation module to the fuel sealing portion. 2. A path for sending the second gas sent from the carbon dioxide absorbing means from the fuel enclosing section to the power generation module.
Alternatively, the power generation member described in 2.
【請求項4】 前記二酸化炭素吸収手段は、選択的に二
酸化炭素を吸収する二酸化炭素吸収剤として酸化カルシ
ウムもしくは水酸化カルシウムを有することを特徴とす
る請求項1〜3いずれか一つに記載の発電用部材。
4. The carbon dioxide absorbing means has calcium oxide or calcium hydroxide as a carbon dioxide absorbent that selectively absorbs carbon dioxide, according to any one of claims 1 to 3. Power generation member.
【請求項5】 前記二酸化炭素吸収手段は、発熱反応に
より二酸化炭素を化学的に吸収するものとされ、 前記改質手段における前記発電用燃料の第一のガスへの
変換が加熱を必要とするものとされ、 前記二酸化炭素吸収手段で発生する熱を前記改質手段に
供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つ
に記載の発電用部材。
5. The carbon dioxide absorbing means chemically absorbs carbon dioxide by an exothermic reaction, and conversion of the fuel for power generation into the first gas in the reforming means requires heating. The power generation member according to any one of claims 1 to 4, wherein heat generated by the carbon dioxide absorption means is supplied to the reforming means.
【請求項6】 前記改質手段における発電用燃料の反応
が、水素ガスを発生する反応と、前記反応とともに発生
する一酸化炭素を二酸化炭素に変換する反応とからな
り、これら反応の間に、前記二酸化炭素吸収手段による
二酸化炭素ガスの吸収を行なうことを特徴とする請求項
1〜5のいずれか一つに記載の発電用部材。
6. The reaction of the fuel for power generation in the reforming means comprises a reaction of generating hydrogen gas and a reaction of converting carbon monoxide generated together with the reaction into carbon dioxide, and during these reactions, The member for power generation according to any one of claims 1 to 5, wherein carbon dioxide gas is absorbed by the carbon dioxide absorbing means.
【請求項7】 前記燃料電池から排出される排出物のう
ち少なくとも水を選択的に吸収する選択的排出物吸収剤
を有する排出物回収手段を備え、 前記選択的排出物吸収剤が酸化カルシウムとされ、該酸
化カルシウムが水と反応して水酸化カルシウムとなるこ
とにより水を吸収するとともに、前記水酸化カルシウム
を前記二酸化炭素吸収手段の前記二酸化炭素吸収剤とし
て用いることを特徴とする請求項4記載の発電用部材。
7. Emissions recovery means having a selective emissions absorbent that selectively absorbs at least water among the emissions discharged from the fuel cell, wherein the selective emissions absorbent is calcium oxide. 5. The calcium oxide absorbs water by reacting with water to form calcium hydroxide, and the calcium hydroxide is used as the carbon dioxide absorbent of the carbon dioxide absorbing means. The member for power generation described.
【請求項8】 前記排出物回収手段により回収されて送
出される水を選択的に吸収する水吸収剤で水を保持する
排出物保持手段を備え、 前記二酸化炭素吸収手段の水酸化カルシウムに第一のガ
スを接触させて、二酸化炭素ガスと水酸化カルシウムと
を反応させて炭酸カルシウムと水とを生成させるととも
に、該水を第二のガスとともに、前記排出物保持手段に
送出し、該排出物保持手段に水を吸収させて第二のガス
を燃料電池に送出することを特徴とする請求項7記載の
発電用部材。
8. An effluent holding means for holding water with a water absorbent that selectively absorbs water collected and sent out by said effluent collecting means, wherein One gas is brought into contact with the carbon dioxide gas and calcium hydroxide to react with each other to generate calcium carbonate and water, and the water is sent together with the second gas to the discharge holding means, and the discharge is performed. The member for power generation according to claim 7, wherein the object holding means absorbs water and delivers the second gas to the fuel cell.
【請求項9】 前記燃料封入部に、前記排出物保持手
段、前記排出物回収手段、前記二酸化炭素吸収手段及び
前記燃料容器がそれぞれ体積を変更可能に順番に並んで
配置され、 前記燃料容器は、燃料を前記発電モジュールの前記改質
手段に送出する送出部を有し、 前記燃料容器に隣接して前記二酸化炭素吸収手段が配置
され、かつ、該二酸化炭素吸収手段は、水酸化カルシウ
ム層と、該水酸化カルシウム層に前記改質手段から送出
される第一のガスを導入するガス導入部と、水酸化カル
シウムと二酸化炭素ガスが反応した際に生成する水と第
二のガスとを導出する水・水素ガス導出部とを有し、 前記二酸化炭素吸収手段の水酸化カルシウム層に隣接し
て前記排出物回収手段が配置され、かつ、該排出物回収
手段は、前記水酸化カルシウム層に隣接するように配置
される酸化カルシウム層と、該酸化カルシウム層に前記
燃料電池から排出される水を導入する水導入部とを有
し、 前記排出物回収手段に隣接して前記排出物保持手段が配
置され、かつ、該排出物保持手段は、前記水吸収剤と、
該水吸収剤に前記水・水素ガス導出部から送出された水
及び第二のガスを導入する水・水素ガス導入部とを有
し、前記排出物保持手段が水を吸収することにより膨張
して、前記排出物回収手段及び前記二酸化炭素吸収手段
を前記燃料容器側に押して前記燃料容器からの燃料送出
を補助するとともに、前記酸化カルシウム層の未反応領
域を前記水導入部側に押し出し、前記水酸化カルシウム
の未反応領域を前記ガス導入部側に押し出すことを特徴
とする請求項8記載の発電用部材。
9. The exhaust gas holding means, the exhaust gas recovery means, the carbon dioxide absorbing means, and the fuel container are arranged in the fuel sealing section in order so that the volume of each of them can be changed. A carbon dioxide absorption means is disposed adjacent to the fuel container, and the carbon dioxide absorption means comprises a calcium hydroxide layer. , A gas introduction part for introducing the first gas delivered from the reforming means to the calcium hydroxide layer, and water and second gas produced when the calcium hydroxide and carbon dioxide gas react with each other And a water / hydrogen gas derivation unit, the emission recovery means is disposed adjacent to the calcium hydroxide layer of the carbon dioxide absorption means, and the emission recovery means is disposed on the calcium hydroxide layer. A calcium oxide layer disposed so as to be adjacent to each other, and a water introduction part for introducing water discharged from the fuel cell into the calcium oxide layer, and the emission holding means is adjacent to the emission recovery means. And the effluent holding means is provided with the water absorbent,
The water absorbent has a water / hydrogen gas introduction part for introducing water and a second gas delivered from the water / hydrogen gas derivation part, and expands when the discharge holding means absorbs water. The discharge recovery means and the carbon dioxide absorption means are pushed toward the fuel container side to assist the fuel delivery from the fuel container, and the unreacted region of the calcium oxide layer is pushed out toward the water introducing part side, The member for power generation according to claim 8, wherein an unreacted region of calcium hydroxide is extruded toward the gas introduction part side.
【請求項10】 水の吸収が発熱反応とされ、発生する
熱を前記燃料電池から排出される水の経路の凍結防止に
利用することを特徴とする請求項7〜9のいずれか一つ
に記載の発電用部材。
10. The method according to claim 7, wherein the absorption of water is an exothermic reaction, and the generated heat is used to prevent freezing of a path of water discharged from the fuel cell. The member for power generation described.
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