CN100446317C - 直接甲醇型燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直接甲醇型燃料电池系统，其设置状态稳定且可以减轻由来自周围的冲击对燃料电池组(3)的影响。燃料电池系统(1)包括收容甲醇水溶液的水溶液箱(7)；收容要供应到水溶液箱(7)的甲醇燃料的燃料箱(5)；由从水溶液箱(7)供应甲醇水溶液以通过电化学反应而产生电能的燃料电池组(3)。燃料箱(5)和水溶液箱(7)相对于燃料电池组(3)设置在上方侧。

Description

直接甲醇型燃料电池系统

技术领域

本发明涉及一种直接甲醇型燃料电池系统，更具体地说，本发明涉及一种对甲醇不改性而直接用来发电的直接甲醇型燃料电池系统。

背景技术

作为以甲醇为燃料用来发电的燃料电池系统，利用甲醇直接发电的直接甲醇型燃料电池(DMFC(直接甲醇燃料电池)，以下简称为DMFC)系统正在被研究开发。

在DMFC系统中，由于不需要对甲醇进行改性的设备，能够简单和轻量地构成系统整体，可以期望适用于各种用途。

作为DMFC系统的一个示例，文献1公开了输出为2.5kW的DMFC系统。

非专利文献1：Holger Janssen，Marcus Noelke，Walter Zwaygardt，Hendrik Dohle，Juergen Mergel，Detlef Stolten，“DMFCSYSTEMS：2.5kWCLASS IN COMPACT DESIGN”，Institute for Materials and processes inEnergy Systems Forschungszentrum Juelich GmbH 52425 Juelich，Germany

但是在上述文献1所公开的DMFC系统中，将燃料箱设置在燃料电池组(ヤルスタツク)的斜下侧，将热交换器设置在燃料电池组的下方中央部。

因而，从DMFC系统整体上看，重量很大的燃料电池组设置在很高位置上，DMFC系统的重心高。因而，DMFC系统的设置比较不稳定。而且，例如由来自DMFC系统上方侧的冲击，燃料电池组容易受影响。

发明内容

因而，本发明的主要目的是提供一种能够使设置状态稳定且减轻由来自周围的冲击对燃料电池组的影响的直接甲醇型燃料电池系统。

根据本发明的一方面，提供一种直接甲醇型燃料电池系统，其包括收容甲醇水溶液的水溶液箱；收容要供应到水溶液箱的甲醇燃料的燃料箱；和被从水溶液箱供应甲醇水溶液以通过电化学反应而产生电能的燃料电池组，其中，燃料箱和水溶液箱相对于燃料电池组设置在上方侧。

在本发明中，相对于重量大的燃料电池组，将燃料箱和水溶液箱设置在上方侧，可以降低燃料电池系统的重心，因而，可提高燃料电池系统设置状态的稳定性，即使存在从上方侧对燃料电池系统的冲击时，可以由燃料箱和水溶液箱阻挡该冲击，可以遏制对燃料电池组的影响。

最好还包括设置在燃料电池组的下方侧且对燃料电池组供应包含氧气的空气的空气泵。通过将这种重量大的空气泵设置在下侧，可以进一步降低燃料电池系统的重心，增强燃料电池系统的稳定性并且更能耐受强振动。

优选地燃料箱和上述水溶液箱并排设置在大致相同的高度上。在燃料箱和水溶液箱的下方侧，设置对从燃料箱给予的甲醇燃料进行压送并供应到水溶液箱的燃料泵。此时，可以使收容在燃料箱内的甲醇燃料的液面高度和收容在水溶液箱内的甲醇水溶液的液面高度大致一致。因而，在使用设置在燃料箱和水溶液箱的下方侧的燃料泵从燃料箱向水溶液箱供应甲醇燃料时，可以减少由各箱的液面差引起的燃料泵的入口和出口之间的压力差。因此，可以使用具有较小排出性能的燃料泵，可以轻易地设计、制造燃料泵，能够降低直接甲醇型燃料电池系统的整体设计、制造成本。而且，通过将燃料泵设置在燃料箱的下方侧，可以由重力从燃料箱向燃料泵轻易地供应甲醇燃料。

此外，优选地，燃料箱设置在水溶液箱的上方侧。此时利用重力而不必使用燃料泵，就可以通过添加阀的开闭，将来自燃料箱的甲醇燃料向水溶液箱供应。如此可以使用比泵便宜的添加阀，能够降低燃料电池系统的整体成本。

此外，优选地，对从水溶液箱输出的甲醇水溶液进行热交换并向燃料电池组侧输送的热交换器设置在燃料电池系统的一侧。此时，由于热交换器易于和外部空气接触，使热交换效率提高，可以将水溶液箱和燃料箱设置在上方。

此外，优选将对从燃料电池组排出的水分进行气液分离的气液分离器插置在燃料电池组和热交换器之间。此时可由气液分离器的操作而产生的冷却空气对燃料电池组进行冷却。

此外，优选将气液分离器设置成热交换管和气液分离管的各自的至少一部分相互对向。此时，使热交换系统(热交换器和气液分离器)的设置空间减少，并可以使燃料电池系统整体结构紧凑。

优选地，热交换器和气液分离器与控制器设置成夹着配置在电池组的下方侧的空气泵而相对设置。此时，可以使控制器与热交换器和气液分离器隔离开。因而，即使因热交换器和气液分离器的热交换作用而引起在热交换器和气液分离器上温度升高，与控制器设置成毗邻热交换系统(热交换器，气液分离器)的场合相比，可以减轻所述温度升高对控制器的影响，因而，能够遏制控制系统也就是控制器的温度上升。

此外，优选地，气液分离器包含能够由重力使从燃料电池组排出的水分流下的气液分离管。此时，可以由重力轻易地将包含由气液分离所获得的水的水向水箱侧输出。

此外，优选地，燃料箱在其侧面上具有第1嵌合部，水溶液箱在其侧面上具有用于和第1嵌合部嵌合的第2嵌合部。此时，通过将第1嵌合部嵌合在第2嵌合部上，可以使燃料箱和水溶液箱构成一体型的箱，可以减小燃料电池系统。

该系统优选包括为排出水箱内的水而与水箱相连的排泄管以及拆卸自由地设置在排泄管的排出侧前端部上的排水阻止用盖。在长期不使用燃料电池系统时，如果将盖安装在排泄管的排出侧前端部上，可以阻止来自排泄管的排水，并且至少使水溶液箱的水位升高到燃料电池组的电解质膜(固体高分子膜/固体聚合物膜)被水淹没为止，可以防止电解质膜干燥。因而即使在长期不使用燃料电池系统时，也不会因电解质膜干燥而引起燃料电池组的性能退化。而且也可以使用阀来代替上述盖。

此外，优选地还包括为排出水箱内的水而与水箱相连的排泄管，排泄管被构成为伸缩自由且其排出侧前端部可自由转动，使得可以将排泄管的排出侧前端部设置在比燃料电池组上面更高的位置上。通过将排泄管的排出侧前端部设置在比燃料电池组上面高度还高的位置上，可以阻止来自排泄管的排水，并且能够至少使燃料电池组的电解质膜被水淹没。因而即使在长期不使用燃料电池系统时，也不会因电解质膜干燥而引起燃料电池组的性能退化。

附图说明

图1是示意性显示本发明一实施例的透视图；

图2是示意性显示图1所示实施例的正视图；

图3是示意性显示图1所示实施例的右侧视图；

图4是对在图1所示实施例中所使用的热交换器和气液分离器进行放大显示的透视图；

图5是显示图1所示实施例的大致结构的框图；

图6是示意性显示图1所示实施例的变形示例的正视图；

图7是示意性显示图1所示实施例的其它变形示例的正视图；

图8(a)是示意性显示燃料箱和水溶液箱以及它们的安装状态的大致结构的平面图，图8(b)是其长度方向侧视图，图8(c)是沿图8(a)中A-A箭头看的截面图；

图9是显示本发明其它实施例的大致结构的框图。

符号说明

1、1A、1B、1C直接甲醇型燃料电池系统  3燃料电池组

5、114燃料箱  7、116水溶液箱  9热交换器  10热交换管

11、12、15、17、21、25、29、31、35、39、43、51、53、57、59管13水溶液泵  23空气泵  33气液分离器  34气液分离管  37水箱45、45b排泄管  49水泵  55燃料泵  81控制器  105盖  118嵌入凸部  120嵌入凹部  132、134添加阀

具体实施方式

下文参考附图对本发明实施例进行说明。

参考图1～5，根据本发明一实施例的直接甲醇型燃料电池系统(下文简称为“燃料电池系统”)1例如作为具有大约400W～500W输出的固定型系统构成，包含大致盒状(长方体状)的箱体F。

将燃料电池组(下文简称为“电池组”)3固定在箱体F内。将多个基于甲醇的氢和氧的电化学反应而能够产生电能的单体电池叠层(叠置)而构成电池组3。构成燃料电池组3的各个单体电池包括由固体分子膜等构成的电解质(电解质膜)、夹持着该电解质且相互对向的燃料极(阳极)和空气极(阴极)。

将燃料箱5和水溶液箱7固定在箱体F上面以及电池组3的上方侧。燃料箱5和水溶液箱7大致皆构成为长方体状，同时沿与电池组3的长度方向(叠层方向)垂直的方向(电池组3的宽度方向)设置。燃料箱5和水溶液箱7分别在其高度大致一致的位置上沿电池组3的叠层方向并置。在该实施例中，燃料箱5和水溶液箱7设置成它们的箱底面高度大致一致。

将作为电池组3的上述电化学反应的燃料的甲醇燃料(高浓度(例如大约5％)的甲醇水溶液)存储在燃料箱5内，将存储在燃料箱5内的甲醇燃料稀释到适合于电池组3的电化学反应的浓度(例如大约3％)的甲醇水溶液存储在水溶液箱7内。

在电池组3的里侧(在图3中在电池组3的右侧)，并且在燃料箱5和水溶液箱7各自一端部5a和7a的下侧，设置有由散热器构成的热交换器9。热交换器9以平行于电池组3的叠层方向的状态设置。水溶液箱7和热交换器9由管11相连。管11的一端部与安装在水溶液箱7的下面的管12相连，管11的另一端部连接在热交换器9的热交换管10的上端部10a上。

此外，将水溶液泵13设置在箱体F内的底部，而且位于水溶液箱的另一端部7b的下方。水溶液泵13和热交换器9由管15连接。管15的一端部连接在热交换器9的热交换管10的下端部10b上。管15从热交换器侧朝向水溶液泵侧斜向下延伸，管15的另一端部连接在水溶液泵13的一侧面13a上。

过滤器19通过管17连接在水溶液泵13上。过滤器19设置在水溶液泵13的上方。管17的一端部连接在与水溶液箱13的一侧面13a平行的另一侧面13b上，管17斜向上方地弯曲成大致U字形，管17的另一端部与设置在过滤器19的下部的安装管19a相连。由过滤器19将流经管17的甲醇水溶液中的杂质除去。

而且在水溶液泵13和过滤器19之间的管17上安装有用于对流经管17的甲醇水溶液的浓度进行检测的浓度传感器20。

在设置于过滤器19的上部的输出管19b上连接着管21。管21沿电池组3中面对过滤器19的宽度方向侧面3b向热交换器侧延伸，大致弯曲90度后沿电池组3长度方向的侧面3a延伸，然后折回到与侧面3b平行的宽度方向侧面3c一侧，与形成在电池组3的侧面3c下侧一个角部附近的燃料入口部I1相连。

而且在电池组3下方设置用于供应包含氧气的空气的空气泵23，过滤器27通过管25连接到空气泵23上。过滤器27设置成毗邻过滤器19。管25的一端部与设置在空气泵23在水溶液泵13一侧的侧面下端部上的泵出口部23a相连，管25向上方大致弯曲成U字形并延伸，管25的另一端部与设置在过滤器27的下部的安装管27a相连。由过滤器27将流经管25的空气中的杂质除去。

设置在过滤器27上部的输出管27b、与设置在电池组3侧面3b的上侧一个角部附近的空气入口部I2由管29相连。

电池组3的侧面3b的上侧另一个角部附近的排气出口部I3由管31与水溶液箱7的另一端7b相连。

由散热器构成的气液分离器33插置在电池组3的侧面3a和热交换器9之间。电池组3和气液分离器33由管35相连。管35的一端部与电池组3的侧面3c的下侧另一角部附近的水出口部14相连，管35的另一端部连接到气液分离器33的气液分离管34的上端部34a上。

在箱体F的底部并且在热交换器9和气液分离器33的下方，沿电池组3的叠层方向设置有长方体状的水箱37。水箱37和气液分离器33由管39相连。管39的一端部与形成在水箱37的箱本体37a上面的水供给孔H相连，管39的另一端部连接到气液分离器33的气液分离管34的下端部34b上。

水溶液箱7的一端部7a和水箱37的箱本体37a由管43相连，将甲醇捕集器(トラツプ，阱)(冷却翅片)41插装在管43中。

用于分别将收容在箱本体37a内的一部分水和气体(排气)排出的排泄管45安装在水箱37上。

而且，水泵49通过管51连接在水箱37上。水泵49和水溶液箱7通过管53相连。

燃料泵55设置在箱体F的底部以及燃性箱5的下方。

燃料泵55和燃料箱5由管57相连。管57的一端部连接到燃料箱5的下面，管57朝向下方也就是朝向燃料泵55延伸，管57的另一端部通过入口部55a连接到管57上。

管59连接到燃料泵55的出口部55b上，管59沿管57向上方延伸，在中途向水溶液箱7一侧弯曲从而与水溶液箱7相连。

另一方面从安装管19a分叉并向下方延伸的分叉管61通过阀65连接到从管15分叉的分叉管63上。

分别将液面检测传感器71设置在燃料箱5内，将液面检测传感器73设置在水溶液箱7内，将温度传感器75设置在电池组3的燃料入口部I1附近。由液面检测传感器71可以检测出燃料箱5内的甲醇燃料S1的液面高度，由液面检测传感器73可以检测出水溶液箱7内的甲醇水溶液S2的液面高度，由温度传感器75检测通过燃料入口部I1而供应的甲醇水溶液的温度。

将控制器81设置成夹着空气泵23地与热交换器9和气液分离器33相对(参考图3)。控制器81与浓度传感器20、液面检测传感器71、液面检测传感器73和温度传感器75电相连。控制器81通过将微处理器等电路部件安装在基板上而构成。

如图4所示，例如使用不锈钢等金属材料通过焊接而形成热交换器9的热交换管10。

也就是热交换管10包括沿垂直方向保持间隔并大致平行设置的多个直线状管部85、多个大致U字形的接头管部87。作为热交换管10，以能够形成从一端部10a到另一端部10b为止的1个连续管的方式，将多个直线状管部85的毗邻端部85a用接头管部87相互连接。与热交换管10相对向地安装有冷却用扇91。

同样，例如使用不锈钢等金属材料通过焊接而形成气液分离器33的气液分离管34。

也就是气液分离管34包括沿垂直方向保持间隔并大致平行排列置的多个直线状管部93、多个大致U字形的接头管部95。作为气液分离管34，以能够形成从一端部34a到另一端部34b为止的1个连续管的方式，将多个直线状管部93的毗邻端部93a用接头管部95相互连接。与气液分离管34相对向地安装有冷却扇97。气液分离管34构成得能够由重力使从电池组3排出的水分流下。

热交换器9和气液分离器33设置成使热交换管10的一部分即接头管部85和气液分离管34的一部分即接头管部95相互对向。

下文对燃料电池系统1中发电时的动作进行说明。

水溶液箱7内被稀释到浓度为大约3％的甲醇水溶液由水溶液泵13的驱动通过管11而流入热交换器9内，在流经热交换管10的过程中由扇91将其冷却(热交换)到适合于电池组3的温度。冷却后的甲醇水溶液流经管15和17并经由浓度传感器20流入过滤器19以清除杂质。然后，通过管21和燃料入口部I1而直接供应到电池组3的阳极侧。

另一方面，从空气泵23供给的空气通过管25而流入过滤器27内以清除杂质等。然后通过管29和空气入口部I2而供应到电池组3的阴极侧。

此时，在电池组3中各个单体电池的阳极侧，所供应的甲醇水溶液中的甲醇和水发生化学反应，产生二氧化碳和氢离子，所产生的氢离子通过电解质流入阴极侧，与供应到阴极侧的空气中的氧发生电化学反应，产生水和电能。所产生的电能供应到图中未示的外部电路中。

另一方面，在各个单体电池中的阳极侧所产生的二氧化碳(二氧化碳气体)中包含未反应的甲醇水蒸气。该二氧化碳通过电池组3的排气出口部I3和管31而返回到水溶液箱7中。

返回到水溶液箱7中的二氧化碳经管43流动。此时甲醇水蒸气由甲醇捕集器41冷却，并作为甲醇水溶液从二氧化碳中分离(被俘获)。

因而，流经管43的二氧化碳和甲醇水溶液流入水箱37的箱本体37a，甲醇水溶液由箱本体37a回收，二氧化碳通过排泄管45排出到外部。

另一方面，在阴极侧产生的水(水蒸汽)通过水出口部I4和管35流入气液分离器33的气液分离管34内，在流经气液分离管34期间由冷却扇97冷却并进行气液分离。由气液分离器33分离后的气体成分和水分通过管39流入水箱37的箱本体37a中，所述气体成分通过排泄管45而排出。

回收到箱本体37a中的成分(水成分+甲醇水溶液)由水泵49的驱动而返回水溶液箱7内。

另一方面，根据由浓度传感器20检测出的表示甲醇水溶液浓度的浓度信号、分别由液面检测传感器71和73检测出的表示箱内甲醇燃料和甲醇水溶液液面的液面检测信号、由温度传感器75检测出的表示直接向电池组3所供应的甲醇水溶液的温度的信号、以及由电池组3所发电的电力(电流)的检测信号，控制器81分别对例如水泵49和燃料泵55进行驱动控制。

即，在水溶液箱7内甲醇水溶液的浓度比适合于上述电化学反应的浓度(大约3％)高的场合下，控制器81通过停止燃料泵55的驱动而使水泵49驱动以将水箱37的水供应到水溶液箱7内，从而将水溶液箱7内甲醇水溶液的浓度维持在适合于上述电化学反应的浓度。

在水溶液箱7内甲醇水溶液的浓度比适合于上述电化学反应的浓度(大约3％)低的场合下，通过停止水泵49的驱动，使燃料泵55驱动以将燃料箱5的甲醇燃料供应到水溶液箱7内，从而将水溶液箱7内甲醇水溶液的浓度维持在适合于上述电化学反应的浓度。通过这种浓度控制，电池组3内甲醇水溶液中未反应的甲醇通过电解质流入阴极侧，也就是可以维持低的交叉(クロスオ一バ一)。

根据这种燃料电池系统1，在重的电池组3下侧设置重的空气泵23，将燃料泵5和水溶液箱7设置在电池组3的上方侧，可以降低燃料电池系统1的重心。因而可以提高燃料电池系统1的配置状态的稳定性，能够应付强振动情况。而且，即使在相对于燃料电池1存在来自上方侧的冲击时，由燃料泵5和水溶液箱7可以阻挡该冲击，可以抑制对燃料电池组1的影响。而且，可以使燃料电池1小型化，提高体积效率。

而且通过将燃料泵5和水溶液箱7并排设置在大致相同高度上，可以使收容在燃料箱5内的甲醇燃料的液面高度与收容在水溶液箱7内的甲醇水溶液的液面高度大致一致。因而使设置在燃料泵5和水溶液箱7下侧的燃料泵55驱动以从燃料箱5向水溶液箱7供应甲醇燃料时，可以减少由各箱液面差引起的燃料泵55的入口部55a和出口部55b之间的压力差。因而，可以使用具有较小排出性能的燃料泵55，可以容易地设计、制造燃料泵55，能够降低燃料电池系统的整体设计、制造成本。而且，通过将燃料泵55设置在燃料箱5的下方侧，可以由重力从燃料箱5向燃料泵55轻易地供应燃料。此时，所谓的燃料泵5和水溶液箱7在大致相同高度是指，将两箱设置成燃料箱5内的甲醇燃料液面高度相对于水溶液箱7的通常运行时液面高度限制在±10厘米内，最好设定在±5厘米内。

通过将对从水溶液箱7输出的甲醇水溶液进行热交换并向电池组侧输送的热交换器9设置在燃料电池系统一侧，由于热交换器9容易与外部空气接触，从而使热交换效率提高，可以将燃料箱5和水溶液箱7设置在上方。

而且，由于对从电池组3排出的水分进行气液分离的气液分离器33设置在电池组3和热交换器9之间，可以由因气液分离器33的工作而产生的冷却空气对电池组3进行冷却。

而且，热交换器9和气液分离器33设置成热交换器9的热交换管10的接头管部87与气液分离器33的气液分离管34的接头管部95相互相对。因而，可以沿直线状管部85和93的方向使热交换系统(热交换器9和气液分离器33)的设置空间减少，可以使包含该热交换器系统的燃料电池系统整体(箱体F)紧凑。

而且，由于热交换器9和气液分离器33与控制器81设置成夹着空气泵23地相对，可以使控制器81离开热交换器9和气液分离器33。因而，即使因热交换器9和气液分离器33的热交换作用而引起在热交换器9和气液分离器33上温度升高，与控制器81设置成毗邻热交换系统(热交换器9和气液分离器33)的场合相比，可以减轻所述温度升高对控制器81的影响，因而，能够遏制控制系也就是控制器81的温度上升。

而且，由于电池组3的水出口部I4通过管部35与气液分离器33的气液分离管34的上端部34a相连，所以包含由气液分离而从水蒸气中得到的水的水分由重力可以轻易地输出到水箱37侧。

而且如图6所示燃料电池系统1A那样，也可以在排泄管45的排出侧前端部上形成接合部(例如内螺纹部)45a，将盖105拆卸自由地安装在接合部45a上。其它结构与图2所示燃料电池系统1相同，所以省略说明。

根据燃料电池系统1A，在长期不使用燃料电池系统1A时，如果将盖105安装在排泄管45的排出侧前端部上，可以阻止来自排泄管45的排水，至少使水溶液箱7的水位升高到燃料电池组3的电解质膜被水淹没为止，可以防止电解质膜干燥。因而即使在长期不使用燃料电池系统1A时，也不会因电解质膜干燥而引起电池组3的性能退化。

如图7所示的燃料电池系统1B那样，也可以使用排泄管45b代替排泄管45。排泄管45b构成为可自由伸缩且其排出侧前端部45b1自由转动。通过使排出侧前端部45b1自由转动并使排泄管45b伸张，可以将排出侧前端部45b1设置在比水溶液箱7的甲醇水溶液S2的液面高度高的位置上。其它结构与图2所示燃料电池系统1相同，就省略了说明。

根据燃料电池系统1B，可以阻止来自排泄管45b的排水，至少使水溶液箱7的水位升高到燃料电池组3的电解质膜被水淹没为止。因而，即使在长期不使用燃料电池系统1B时，也不会因电解质膜干燥而引起电池组3的性能退化。

下文参考图8(a)～(c)，对在燃料电池系统1中所使用的燃料箱和水溶液箱的变形示例进行说明。

燃料箱114和水溶液箱116一体地安装在长方体形的框架117上，如图1所示，例如设置在电池组3的上方。

也就是燃料箱114和水溶液箱116例如由PE(聚乙烯)采用吹制(ブ口-)成型而一体地形成2个室(中空体)结构。

燃料箱114从平面视图和从长度方向的一侧视图中都是形成为大致矩形的中空体。水溶液箱116是具有与从大致长方体形状切除上述矩形燃料箱114时的残余部相对应形状的中空体。

燃料箱114和水溶液箱116的各自相对面形成为大致一致的形状，多个(例如3个)嵌入凸部118从其一个相对面(例如水溶液箱116的相对面)朝向另一个相对面(例如燃料箱114的相对面)突出。

此时，在燃料箱114的对向面中在与嵌入凸部118相对应的位置上，形成嵌入凸部118可嵌入的多个(例如3个)嵌入凹部120。通过将嵌入凸部118嵌入上述嵌入凹部120内，水溶液箱116被设置成与燃料箱114相对并隔开的状态。

在燃料箱114和水溶液箱116的相对面之间填充绝热材料121。

在燃料箱114上形成用于将甲醇燃料(大致50％的高浓度甲醇水溶液)排出的出口部122。管57连接在该出口部122上。

而且在水溶液箱116的上面，形成用于供应甲醇燃料的入口部124，管59连接在该入口部124上。在水溶液箱116上面还形成用于供应水的入口部126，管53连接到该入口部126上。

而且，在水溶液箱116的例如下面，形成用于排出甲醇水溶液的出口部128，管11连接在该出口部128上。而且在水溶液箱116的宽度方向的一侧面上，形成用于供给反应后的二氧化碳(包含未反应的甲醇水蒸汽)的入口部130，管31连接在该入口部130上。

在水溶液箱116的上面上，设置用于将通过入口部130供应的二氧化碳向水箱侧排出的出口部131，通过管43将该出口部131与水箱37相连。

如上所述通过将燃料箱114和水溶液箱116一体化而形成一体型箱，与上述实施例相比，可以减少部件个数，使燃料电池系统变小。

而且，由于将绝热材料121填充在燃料箱114和水溶液箱116之间，可以抑制一方的温度变化对另一方的影响。

下文将参考图9对本发明其它实施例的燃料电池1C进行说明。

燃料电池1C具有与燃料电池1不同的布置结构。

也就是如图9所示，在燃料电池系统1C中，燃料箱5、水箱37和气液分离器33设置在水溶液箱7的上方，构成单元U1。将电池组3设置在水溶液箱7的下方。管35从电池组3的水出口部I4向上方上升到气液分离器33的上方侧为止，弯曲成倒U字形，连接到气液分离器33的气液分离管34的上端部34a上。而且在水箱37和水溶液箱7之间进行连接的管51的中途，替代上述燃料电池系统1的水泵49，插置有开闭自由的添加阀132。而且在燃料箱5和水溶液箱7之间进行连接的管57的中途，替代上述燃料电池系统1的燃料泵55，插置有开闭自由的添加阀134。

而且，由于其它结构、布置和发电动作与燃料电池系统1相同，就省略了说明。

根据燃料电池系统1C，由于将燃料箱5、水箱37和气液分离器33设置在水溶液箱7的上方，通过利用重力，不用燃料泵，由控制器81对添加阀132和134的开闭控制，可以从燃料箱5和水箱37分别将甲醇燃料和水供应到水溶液箱7内。因而，可以利用比泵便宜的添加阀，能够降低燃料电池系统1C整体的成本。

而且，根据这种结构，由于将气液分离器33设置在电池组3的上方，可以顺利地将在气液分离器33液化的水分引导到水箱37中。

而且，由于将水溶液箱7和电池组3设置得邻近，可以减少甲醇水溶液循环系统的压力损失。

虽然详细地图示并说明了本发明，但是上述仅作为图示和一个示例，并不限定本发明。本发明的精神和范围由后附的权利要求的文字限定。

Claims (13)

1.一种直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，包括：

收容甲醇水溶液的水溶液箱；

收容要供应到上述水溶液箱的甲醇燃料的燃料箱；和

被从上述水溶液箱供应甲醇水溶液以通过电化学反应而产生电能的燃料电池组，

其中，上述燃料箱和上述水溶液箱相对于上述燃料电池组设置在上方侧。

2.如权利要求1所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，还包括设置在上述燃料电池组的下方侧且对上述燃料电池组供应包含氧气的空气的空气泵。

3.如权利要求1所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，上述燃料箱和上述水溶液箱并排设置在大致相同的高度上。

4.如权利要求3所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，还包括：

从上述燃料箱向下方延伸的第1管；

从上述水溶液箱向下方延伸的第2管；以及

燃料泵，该燃料泵设置在上述燃料箱和上述水溶液箱的下方侧，而且分别通过上述第1管与上述燃料箱相连，通过上述第2管与上述水溶液箱相连，

其中，上述燃料泵对通过上述第1管从上述燃料箱获得的甲醇燃料进行压送，通过上述第2管供应到上述水溶液箱。

5.如权利要求1所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，上述燃料箱设置在上述水溶液箱的上方侧，还包括对上述燃料箱和上述水溶液箱进行连接的管以及插置在所述管上且可自由开闭的添加阀。

6.如权利要求1所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，还包括对从上述水溶液箱输出的甲醇水溶液进行热交换并向上述燃料电池组侧输送的热交换器，该热交换器设置在该燃料电池系统的一侧。

7.如权利要求6所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，还包括：

对从上述燃料电池组排出的水分进行气液分离的气液分离器；和

对由该气液分离所获得的水进行收容的水箱，

其中，上述气液分离器设置在上述燃料电池组和上述热交换器之间。

8.如权利要求7所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，所述热交换器具有对从上述水溶液箱输出的甲醇水溶液进行导向并向上述燃料电池组一侧输出的热交换管，

上述气液分离器具有对从上述燃料电池组排出的水分进行导向并向上述水箱输出的气液分离管，

其中，将上述气液分离器设置成使上述热交换管和上述气液分离管的各自的至少一部分相互对向。

9.如权利要求7所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，还包括：

设置在上述燃料电池组的下方且对上述燃料电池组供应包含氧气的空气的空气泵；和

设置在上述空气泵的一侧且对从上述水溶液箱向上述燃料电池组输出的甲醇水溶液的浓度进行控制的控制器，

其中，上述热交换器和上述气液分离器与上述控制器设置成夹着上述空气泵相对设置。

10.如权利要求7所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，上述气液分离器包含能够由重力使从上述燃料电池组排出的水分流下的气液分离管。

11.如权利要求3所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，上述燃料箱在其侧面上具有第1嵌合部；

所述水溶液箱在其侧面上具有用于和上述第1嵌合部嵌合的第2嵌合部。

12.如权利要求7或8所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，还包括：

为了排出上述水箱内的水而与上述水箱相连的排泄管；和

设置在上述排泄管的排出侧前端部上的可自由拆卸的用于阻止排水的盖。

13.如权利要求7或8所述的直接甲醇型燃料电池系统，其特征在于，还包括：为了排出上述水箱内的水而与上述水箱相连的排泄管，

其中，上述排泄管被设置成伸缩自由且其排出侧前端部可自由转动，使得可以将上述排泄管的排出侧前端部设置在比上述燃料电池组的上面更高的位置上。

Images