CN100423343C - 燃料电池用液体燃料收容容器及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够长时间、稳定地供给液体燃料的、收容了向液体燃料直接供给型燃料电池供给的液体燃料的燃料电池用液体燃料收容容器及燃料电池系统。使在罐构件(110)内延伸并进行液体燃料(185)的供给的燃料供给管(120)具有柔软性，并且在燃料供给管的液体燃料的吸引口(121)的附近设置了配重构件(122)。这样，吸引口就能够总是向液体燃料部分移动，总是被浸渍于液体燃料中。这样，即使将燃料电池设于携带用的电子机器中时，也可以实现稳定的燃料供给。

Description

燃料电池用液体燃料收容容器及燃料电池系统

技术领域

本发明涉及收容了向液体燃料直接供给型燃料电池供给的液体燃料的燃料电池用液体燃料收容容器及具备了该液体燃料收容容器的燃料电池系统。

背景技术

以往，在携带电话或携带型计算机等携带机器的电源中，使用镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池。这些机器多为在总是接入了电源的状态下使用，在使用所述二次电池延长所述携带机器的连续使用时间时有所限制。

针对于此，已经开始了将燃料电池用于所述携带机器的电源的尝试，与电解质膜的水分控制复杂的、以氢作为燃料的固体高分子型燃料电池不同，液体燃料直接供给型燃料电池可以通过将甲醇等液体燃料和氧直接向发电部供给而进行发电，因而受到关注。即，是因为在所述液体燃料直接供给型燃料电池中，具有如下的特征：不需要在所述固体高分子型燃料电池中所必需的电解质膜的水分控制等，结构也十分简单。

但是，由于此种液体燃料直接供给型燃料电池在容器内收容有液体燃料，并且被用于携带机器中，因此燃料收容容器的姿势并不固定。这样，当容器内的液体燃料的剩余量变少时，就会产生在燃料吸引口部分不存在液体燃料的情况，从而有如下的问题，即，难以实现向发电部的稳定的燃料供给，机器的动作变得不稳定。另外，由于如上所述，燃料收容容器的姿势并不固定，因此正在研究如下的结构，即，在填充了多孔材料的容器中收容液体燃料，并且将该容器的内部与发电部利用由毛细管体构成的燃料供给路径连接。根据该结构，可以获得如下的液体燃料直接供给型燃料电池，即，无论燃料电池自身的姿势如何，或者即使液体燃料的剩余量变少，也可以实现稳定的燃料供给。

将所述构成的概要表示于图14中。在作为发电部10具备电池组的燃料电池中，其中，所述电池组被按照夹隔由质子导电性的高分子电解质或氢氧化物离子导电性的高分子电解质构成的电解质配置负极和正极，向所述负极供给液体燃料，向所述正极供给氧化剂气体的方式构成，用于向所述负极供给的液体燃料1被收容于填充了多孔材料7的不锈钢制容器2中，并且容器2的内部和发电部10通过由毛细管体制成的燃料供给路径8连接(例如参照专利文献1)。

专利文献1：JP特开2003-77505号公报

但是，在所述文献的液体燃料直接供给型燃料电池中，由于在容器2内填充有多孔材料7，因此可以收容于容器2中的液体燃料1的量较少，从而有难以实现机器的长时间驱动的问题。另外，因多孔材料7的使用，还会有在液体燃料1中混入灰尘等杂质，使燃料电池的电解质性能降低的问题。该问题特别是在使用纤维质的多孔材料的情况下会明显地产生。

发明内容

本发明是为了解决此种问题而完成的，其目的在于，提供能够长时间、稳定地供给液体燃料的、收容了向液体燃料直接供给型燃料电池供给的液体燃料的燃料电池用液体燃料收容容器及具备了该液体燃料收容容器的燃料电池系统。

为了解决所述问题，本发明如下所述地构成。

即，本发明的方式1的燃料电池用液体燃料收容容器的特征是，包括：

罐构件，其收容向进行发电的燃料电池主体直接供给的液体燃料，并且安装姿势不固定，将所述液体燃料向重力方向自由移动地收容；

燃料供给管，其设于所述罐构件内，是将所述液体燃料向所述燃料电池主体供给的管，具有柔软性，并且具有吸引所述液体燃料的吸引口，并且在所述吸引口的附近具有使所述吸引口总是浸渍于所述液体燃料中的配重构件。

另外，本发明的方式2的燃料电池系统的特征是，包括：所述方式1的燃料电池用液体燃料收容容器、由所述燃料电池用液体燃料收容容器直接供给液体燃料而进行发电的燃料电池主体。

例如，对于在携带用的电子机器中设置了将甲醇水溶液之类的液体燃料直接向燃料电池的阳极供给而进行发电的燃料电池的情况，在收容有所述液体燃料的罐构件内，液体燃料能够沿重力方向自由地移动。这样，通过使在所述罐构件内延伸、进行液体燃料的供给的燃料供给管具备柔软性，并且在燃料供给管的液体燃料吸引口的附近设置配重构件，所述吸引口就会总是向重力方向移动。根据此种构成，所述吸引口总是被浸渍于液体燃料中，即使在将燃料电池设于携带用的电子机器中时，也能够实现稳定的燃料供给。另外，可以将罐构件内的大部分设为液体燃料的收容区域，从而可以收容对于机器的长时间驱动来说足够量的液体燃料。另外，由于多孔构件部分较少，因此可以减少杂质混入的问题。

如上所述，燃料供给管由于能够在罐构件内自由地移动，因此有可能会缠绕。所以，通过设置支撑构件，规定从该支撑构件起的燃料供给管的长度，就可以防止燃料供给管的缠绕。

另外，从防止所述缠绕的观点考虑，也可以将燃料供给管设为螺旋弹簧结构，或设为嵌套结构。

所述配重构件例如为球状等形状，可以将所述吸引口包围地安装于燃料供给管上，另外通过使用多孔构件，即使吸引口未直接接触到液体燃料，只要配重构件被浸渍于液体燃料中，就能够实现液体燃料的吸引。另外，配重构件的形状还可以设为与罐构件的主体的横截面大致相同形状的筒状体。根据该形状，由于可以沿着轴向在罐构件的内面滑动，因此与使用球状等配重构件的情况相比，可以降低配重构件与罐构件的碰撞音。另外，在所述筒状体中，通过将吸引口部分设为比其他的部分更重的重量部，该重量部即沿重力方向移动，因而筒状体就能够绕着罐构件的轴向旋转。这样，就可以实现所述碰撞音的降低，并且可以将吸引口更为可靠地向液体燃料部分配置。

另外，本发明的其他方式的燃料电池用液体燃料收容容器的特征是，包括：

罐构件，其收容向进行发电的燃料电池主体直接供给的液体燃料，并且安装姿势不固定，将所述液体燃料沿重力方向自由移动地收容；

分隔构件，其设于罐构件内，并且将所述罐构件内分割为收容了所述液体燃料的燃料分区及收容了吸收所述液体燃料的多孔构件的多孔构件分区，并且具有所述液体燃料能够穿过的贯穿孔；

燃料供给管，其是将所述液体燃料向所述罐构件外供给的管，具有位于所述多孔构件分区内并吸引该多孔构件中所含的所述液体燃料的吸引口。

根据此种构成，由于在罐构件中设有收容液体燃料的燃料分区，因此就可以收容对于机器的长时间驱动来说足够量的液体燃料。另外，由于多孔构件部分较少，因此可以减少杂质混入的问题。

根据本发明的方式1的燃料电池用液体燃料收容容器及方式2的燃料电池系统，通过使在罐构件内延伸并进行液体燃料的供给的燃料供给管具备柔软性，并且在燃料供给管的液体燃料吸引口附近设置配重构件，所述吸引口就能够总是向重力方向，即向液体燃料部分移动。这样，所述吸引口就总是被浸渍于液体燃料中，即使将燃料电池设于携带用的电子机器中时，也可以实现稳定的燃料供给。

附图说明

本发明的这些及其他目的和特征，将由参照附图进行的与优选的实施方式有关的下面的叙述来阐明。该附图中，

图1是作为本发明实施方式的燃料电池用液体燃料收容容器的剖面图，

图2是表示图1所示的燃料电池用液体燃料收容容器的变形例的图，

图3是表示图1及图2所示的配重构件的变形例的图，

图4是表示图1及图2所示的配重构件的其他变形例的图，

图5是表示图1所示的燃料供给管的变形例的图，

图6是表示图1所示的燃料供给管的其他变形例的图，

图7是表示图1所示的燃料供给管的别的变形例的图，

图8A是表示具有图1及图2所示的配重构件的别的变形例的燃料电池用液体燃料收容容器的图，

图8B是图8A的I-I部的剖面图，

图9A是表示具有图1及图2所示的配重构件的其他的变形例的燃料电池用液体燃料收容容器的图，

图9B是图9A的I-I部的剖面图，

图10是作为本发明别的实施方式的燃料电池用液体燃料收容容器的剖面图，

图11是表示作为本发明实施方式的燃料电池系统的构成的图，

图12是表示图11所示的燃料电池系统的其他构成例的图，

图13是表示将图11及图12所示的燃料电池系统设于电子机器上的状态的立体图，

图14是以往的燃料收容容器的剖面图。

其中，101～104…燃料电池用液体燃料收容容器，110…罐构件，110a、110b…两端部，110c…内面，110d…主体部，112…轴向，120…燃料供给管，121…吸引口，122、125、126…配重构件，127…重量部，140…支撑构件，180…燃料电池主体，185…液体燃料

具体实施方式

对于作为本发明的实施方式的燃料电池用液体燃料收容容器及燃料电池系统，将在参照附图的同时说明如下。而且，所述燃料电池系统是具备了所述燃料电池用液体燃料收容容器的系统。另外，在各图中，对于相同的构成部分，使用相同的符号。

首先，参照图11，对具备了实施方式的燃料电池用液体燃料收容容器101的燃料电池系统190进行说明。

燃料电池系统190具备将在后面详述的燃料收容容器101、从该燃料收容容器101中接受燃料供给而进行发电的燃料电池主体180，本实施方式中，燃料收容容器101作为能够直接向燃料电池主体180供给的液体燃料，收容了以大约10％的浓度构成的甲醇水溶液。另外，为了从燃料收容容器101向燃料电池主体180供给燃料，也可以在燃料收容容器101和燃料电池主体180之间，设置燃料供给用泵184。另外，在燃料收容容器101中，也可以收容高浓度或原液甲醇。此时，如图12所示，需要设置中间罐191，其与燃料收容容器101连接、并将由燃料收容容器101供给的高浓度或原液甲醇稀释后形成大约10％的甲醇水溶液来收容。

燃料电池主体180由电解质膜181、阴电极182、阳电极183、催化剂膜(未图示)等构成，是通过使向阳电极183供给的所述液体燃料、向阴电极182供给的空气中的氧发生化学反应而生成电能的发电模块。而且，图示中，虽然仅表示了由电解质膜181、阴电极182及阳电极183构成的1个单电池，然而实际上，是将多个单电池串联而构成的。

被如上所述地构成的燃料电池系统190如图13所示，例如被安装于笔记本型个人电脑等携带用电子机器201中。这样，无论所述燃料电池用液体燃料收容容器101的安装姿势如何，收容于燃料电池用液体燃料收容容器101内的液体燃料都向重力方向侧自由地移动。

下面，对所述实施方式的燃料电池用液体燃料收容容器101进行说明。

图1表示有所述实施方式的燃料电池用液体燃料收容容器101的基本结构。该燃料电池用液体燃料收容容器101具备罐构件110、燃料供给管120。罐构件110是收容直接向燃料电池主体180的阳电极183供给的液体燃料的罐形状，在本实施方式中为不锈钢制。本实施方式中，罐构件110收容有以大约10％的甲醇浓度构成的甲醇水溶液作为液体燃料185。而且，伴随着燃料电池主体180的发电，罐构件110内的液体燃料185将逐渐减少，然而由于罐构件110在侧壁部分具有吸气部111，即使液体燃料185被消耗，也可以从罐构件110的外部穿过吸气部111而供给与消耗量相当的空气，因此罐构件110内就不会变为大气压以下，从而能够稳定地实现液体燃料185的供给。这里，吸气部111由空气能够穿过而液体无法穿过的选择性透过膜形成。

另外，在燃料电池系统190中，罐构件110优选自由拆装的结构。这样，燃料电池用液体燃料收容容器101就具有自由拆装的连接器130。连接器130具有在罐构件110侧连接燃料供给管120而被与罐构件110一起卸取的罐侧连接器131、设于燃料电池主体180侧的主体侧连接器132，罐侧连接器131和主体侧连接器132能够连结。

燃料供给管120是将设于罐构件110内的液体燃料185向燃料电池主体180供给的管，具有柔软性，并且具有吸引液体燃料185的吸引口121，并且在吸引口121的附近具有使吸引口121总是浸渍于液体燃料185中的配重构件122。另外，燃料供给管120最好制成具有产生毛细管现象的程度的内径的细管状。或者采用虽然内径较粗，然而在内部填充了具有许多气孔的纤维状构件的结构。作为一个例子，燃料供给管120的外径约为1mm，内径约为0.5mm。

吸引口121既可以如图1所示，在吸液方向123上在配重构件122的紧邻后方处开口，也可以如图3所示，在配重构件122的紧邻前方处开口。而且，当如图3所示，吸引口121在配重构件122的紧邻前方处开口时，也要考虑因罐构件110内的配重构件122的位置与液体燃料185的量的关系，吸引口121不位于液体燃料185中的状态。这样，对于图3所示的构成的情况，最好如图4所示，设置由将配重构件122及吸引口121包围地设置的多孔材料制成的吸引用构件124。

根据具有所述构成的燃料电池用液体燃料收容容器101，无论是罐构件110倾斜时，还是液体燃料185的量少时，吸引口121总是向重力方向，即向存在有液体燃料185的方向移动。这样，吸引口121就总是浸渍于液体燃料185中，无论罐构件110的姿势如何，都能够实现稳定的燃料供给。另外，可以将罐构件110内的大部分设为液体燃料185的收容区域，可以收容对于机器的长时间驱动来说足够量的液体燃料185。另外，由于多孔构件部分较少，因此可以减少杂质混入的问题。

所述的图1所示的构成中，在罐构件110内燃料供给管120也有可能缠绕。所以，如图2所示，燃料电池用液体燃料收容容器102还具备支撑设于罐构件110内的燃料供给管120而防止燃料供给管120的缠绕的支撑构件140，燃料供给管120在被支撑构件140支撑的状态下，具有使所述吸引口121位于罐构件110的两端部110a、110b的长度。而且，其他的构成与燃料电池用液体燃料收容容器101相同。支撑构件140最好在罐构件110的轴向112的大致中央位置处安装于罐构件110的内面110c上。通过在此种位置上设置支撑构件140，燃料供给管120在罐构件110内能够移动的长度就被限定，从而可以防止所述缠绕。

另外，从防止罐构件110内的燃料供给管120的缠绕的观点考虑，也可以如图5及图6所示，将燃料供给管120制成螺旋状。特别是如图6所示，通过以圆锥状旋绕燃料供给管120，在折叠的状态下，燃料供给管120会变为以配重构件122为中心而成同心圆状旋绕的形态，因此更为优选。而且，对于这些结构，沿着燃料供给管120配置弹性率高的金属线的做法也能有效地避免燃料供给管120的缠绕。

另外，也可以如图7所示，将燃料供给管120设为嵌套结构，使燃料供给管120能够沿轴向自由伸缩、折叠。

另外，作为配重构件122的变形例，也可以形成采用了如图8A、图9A所示的配重构件125、126的燃料电池用液体燃料收容容器103、燃料电池用液体燃料收容容器104。

配重构件125、126都是以与罐构件110的主体部110d的横截面大致相同形状形成的筒状体，是能够沿着罐构件110的轴向112在罐构件110内滑动的构件。

配重构件125如图8B所示，是对应于罐构件110的主体部110d的横截面为方形的情况的构件，以方形的筒状的形状制成，在其内面125a上安装有燃料供给管120的头端部分120a。而且，在该头端部分120a上存在有所述吸引口121。

配重构件126如图9B所示，是对应于罐构件110的主体部110d的横截面为圆形的情况的构件，以圆环形状制成，在其内面110c上安装有所述头端部分120a。另外，在配重构件126中，与所述头端部分120a的安装部分对应地设有重量部127。重量部127由与配重构件126的比重相比更大的比重的材料或构件制成，既可以如图9B所示与配重构件126一体化地形成，也可以采用与配重构件126分开安装于配重构件126上的形态。

配重构件125、126可以通过与罐构件110的姿势对应地沿着罐构件110的轴向112在罐构件110内向重力方向移动，而与所述的配重构件122相同地将燃料供给管120的吸引口121向存在有液体燃料185的部分配置。另外，当设置了配重构件122时，也需要考虑如下的情况，即，对应于罐构件110的姿势变化，配重构件122碰撞罐构件110的内面110c，例如发出咔哒咔哒的碰撞音。然而，对于配重构件125、126的情况，由于在罐构件110的内面110c沿轴向112滑动，因此可以减少所述碰撞音的产生。

另外，对于配重构件126的情况，由于重量部127向重力方向移动，因此圆环状的配重构件126能够沿着罐构件110的内周面在绕轴方向113上旋转。这样，就可以实现所述碰撞音的减少，并且可以将吸引口121更为可靠地向液体燃料部分配置，即使是更少的剩余燃料，也可以进行发电。

以下将参照图10，对作为其他实施方式的燃料电池用液体燃料收容容器进行说明。

图10所示的燃料电池用液体燃料收容容器105在具有所述吸气部111的所述罐构件110内，具备分隔构件150、燃料供给管120。所述分隔构件150将罐构件110内分割为收容了所述液体燃料185的燃料分区114、和收容了吸收液体燃料185的多孔构件160的多孔构件分区115，并且是具有液体燃料185能够穿过的一个或多个贯穿孔151的构件。燃料分区114和多孔构件分区115的容积比率虽然没有特别规定，然而基本上各占一半，另外，最好如图所示，燃料分区114的一方略大一些。另外，燃料供给管120被按照位于多孔构件分区115内，并使所述吸引口121位于多孔构件160内的方式配置。另外，与燃料电池用液体燃料收容容器101的情况相同，燃料电池用液体燃料收容容器105也具有连接器130。

具有此种构成的燃料电池用液体燃料收容容器105中，燃料分区114内的液体燃料185无论燃料电池用液体燃料收容容器105的姿势如何，都可以穿过分隔构件150的贯穿孔151而进入多孔构件分区115的多孔构件160中。这样，无论燃料电池用液体燃料收容容器105的姿势如何，都可以穿过位于多孔构件60内的燃料供给管120的吸引口121，将液体燃料185向燃料电池主体180供给。

另外，燃料电池用液体燃料收容容器105中，由于在罐构件110内的整体中填充有多孔构件160，因此液体燃料185的收容量就不会降低。这样，就能够实现机器的长时间使用。另外，由于多孔构件160的容积与以往构成相比更小，因此可以减少由多孔构件160引起的灰尘等问题的产生。

而且，通过将所述的各种各样的实施方式当中的任意的实施方式适当地组合，可以起到各自所具有的效果。

另外，作为参考，2004年5月18日申请的日本国专利申请No.特愿2004-147317号的说明书、附图及权利要求范围的全部公布内容都被编入本说明书中。

本发明虽然在参照附图的同时与优选的实施方式相关地进行了充分的记载，然而对于熟悉本技术的人员来说，各种变形或修正都是很明显的。此种变形或修正只要不脱离附加的权利要求限定的本发明范围，都可以理解为包含于其中。

本发明可以适用于收容了向液体燃料直接供给型燃料电池供给的液体燃料的燃料收容容器及具备了该燃料收容容器的燃料电池系统中。

Claims (7)

1. 一种燃料电池用液体燃料收容容器，其特征是，包括：

罐构件，其收容向进行发电的燃料电池主体直接供给的液体燃料，并且其安装姿势不固定，将所述液体燃料向重力方向自由移动地收容；

燃料供给管，其设于所述罐构件内，将所述液体燃料向所述燃料电池主体供给，该管具有柔软性，并且具有吸引所述液体燃料的吸引口，并且在所述吸引口的附近具有使所述吸引口总是浸渍于所述液体燃料中的配重构件，

所述配重构件是以与所述罐构件的主体部的横截面大致相同的形状制成的筒状体，能够沿着所述罐构件的轴向在所述罐构件内滑动。

2. 根据权利要求1所述的燃料电池用液体燃料收容容器，其特征是，还包括支撑构件，其设于所述罐构件内，支撑所述燃料供给管，防止所述罐构件内的所述燃料供给管的缠绕，

所述燃料供给管具有在由所述支撑构件支撑的状态下所述吸引口位于所述罐构件的两端部的长度。

3. 根据权利要求1所述的燃料电池用液体燃料收容容器，其特征是，当所述罐构件以圆筒状制成时，所述配重构件为圆环形状，并且在所述吸引口的附近具有使该配重构件沿着该罐构件的内周面在绕轴方向上旋转的重量部。

4. 根据权利要求1所述的燃料电池用液体燃料收容容器，其特征是，所述配重构件由多孔构件制成，所述吸引口在该多孔构件内开口。

5. 根据权利要求1所述的燃料电池用液体燃料收容容器，其特征是，所述燃料供给管以自由伸缩并防止该燃料供给管的缠绕的螺旋弹簧结构形成。

6. 根据权利要求1所述的燃料电池用液体燃料收容容器，其特征是，所述燃料供给管以嵌套结构形成。

7. 一种燃料电池系统，其特征是，包括：燃料电池用液体燃料收容容器、由所述燃料电池用液体燃料收容容器直接供给液体燃料而进行发电的燃料电池主体，

其中，所述燃料电池用液体燃料收容容器包括：

罐构件，其收容向进行发电的燃料电池主体直接供给的液体燃料，并且其安装姿势不固定，将所述液体燃料向重力方向自由移动地收容；

燃料供给管，其设于所述罐构件内，将所述液体燃料向所述燃料电池主体供给，该管具有柔软性，并且具有吸引所述液体燃料的吸引口，并且在所述吸引口的附近具有使所述吸引口总是浸渍于所述液体燃料中的配重构件，

所述配重构件是以与所述罐构件的主体部的横截面大致相同的形状制成的筒状体，能够沿着所述罐构件的轴向在所述罐构件内滑动。

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