CN101010822A - 燃料电池用燃料贮存体 - Google Patents
燃料电池用燃料贮存体 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101010822A CN101010822A CNA2005800188823A CN200580018882A CN101010822A CN 101010822 A CN101010822 A CN 101010822A CN A2005800188823 A CNA2005800188823 A CN A2005800188823A CN 200580018882 A CN200580018882 A CN 200580018882A CN 101010822 A CN101010822 A CN 101010822A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel
- liquid
- follower
- liquid fuel
- storing body
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
- H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本发明提供了一种适用于用作携带电话、笔记本电脑和PDA等携带用电子设备电源的小型燃料电池用的燃料贮存体,形成为如下结构:是与燃料电池主体可拆装自如地连结的燃料贮存体,具有:收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、在液体燃料的后端部的随动体,所述随动体对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动,并被插入随动辅助部件;而且,上述随动辅助部件没有流动性,相对于液体燃料是不溶性的,且具有的截面积为上述燃料收容容器在直径方向上的截面积的50%以上。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池用燃料贮存体,更详细地说,涉及适用于用作携带电话、笔记本电脑和PDA等携带用电子设备的电源的小型燃料电池中的燃料贮存体。
背景技术
通常,燃料电池包括:由空气电极层、电解质层和燃料电极层层叠而成的燃料电池单元;用于向燃料电极层供应作为还原剂的燃料的燃料供应部;和用于向空气电极层供应作为氧化剂的空气的空气供应部,其是通过燃料和空气中的氧在燃料电池单元内产生电化学反应,从而在外部获得电力的电池,正在开发各种形式的电池。
近年来,随着对环境问题和节省能源意识的提高,对于将燃料电池作为清洁能源用于各种用途进行了研究,特别是,仅通过直接供应包含甲醇和水的液体燃料就能发电的燃料电池比较引人注目(参见例如专利文献1和2)。
在这些电池中,已知有在液体燃料的供应中利用了了毛细管力的各种液体燃料电池等(参见例如专利文献3~7)。
这些专利文献中记载的液体燃料电池通过毛细管力将液体燃料由燃料罐供应至燃料极,因此当进行小型化时具有不需要用于压送液体燃料的泵等优点。
然而,像这样只设置了燃料贮存槽、仅利用多孔体和/或纤维束体的毛细管力的液体燃料电池,虽然在结构上适合小型化,但由于直接以液体状态向燃料极供应燃料,因此在安装在小型携带设备、电池部的前后左右或上下不断改变的使用环境下,在长时间的使用期间中,燃料的随动不足,会产生燃料供应被切断等问题,成为阻碍向电解质层稳定地供应燃料的原因。
此外,作为解决这些缺陷的方法之一,已知例如在通过毛细管力将液体燃料导入单元内后,通过燃料气化层将液体燃料气化而进行使用的燃料电池体系(参见例如专利文献8),但存在的问题是:作为基本问题点的燃料随动性不足没有得到改善。此外,由于该结构的燃料电池是将液体气化后用作燃料的体系,因此存在难以小型化等问题。
像这样,在目前的燃料电池用燃料贮存体中存在的现状如下:在向燃料极直接供应液体燃料时,燃料的供应不稳定,使得操作中的输出值发生改变,因而难以实现在维持稳定的特性的状态下可以安装在携带设备上这种程度的小型化。
专利文献1:特开平5-258760号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献2:特开平5-307970号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献3:特开昭59-66066号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献4:特开平6-188008号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献5:特开2003-229158号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献6:特开2003-299946号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献7:特开2003-340273号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献8:特开2001-102069号公报(权利要求书、实施例等)
发明内容
本发明是鉴于上述目前燃料电池用燃料贮存体中的问题和现状、并为了将其消除而作出的,其目的是提供一种燃料电池用燃料贮存体,其能稳定地向燃料电池主体直接供应液体燃料,并且在保管时没有液体燃料的损失,且可以获得燃料电池小型化。
本发明人对上述目前的问题进行专心的研究,结果发现:在与燃料电池主体可拆装自如地连结的燃料贮存体中,通过使该燃料贮存体具有收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、以及在液体燃料的后端部的插入了特定结构的随动辅助部件的随动体,从而成功地获得上述目的的燃料电池用燃料贮存体,从而完成了本发明。
即,本发明包括如下的(1)~(11)。
(1)一种可拆装自如地与燃料电池主体连结的燃料电池用燃料贮存体,其特征在于,该燃料贮存体具有:收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、以及在液体燃料的后端部的随动体;所述随动体对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动,并被插入随动辅助部件;而且,上述随动辅助部件没有流动性,相对于液体燃料是不溶性的,并且具有的截面积为上述燃料收容容器在直径方向上的截面积的50%以上。
(2)如(1)所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,随动体包含选自相对于液体燃料是不溶性或难溶性的液体、以及该液体的凝胶状物中的至少一种,而且,相对于液体燃料的比重,随动体的比重为90%~200%。
(3)一种可拆装自如地与燃料电池主体连结的燃料电池用燃料贮存体,其特征在于,该燃料贮存体具有:收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、以及在液体燃料的后端部的随动体;所述随动体对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动;而且,上述随动体包含相对于液体燃料是不溶性或难溶性的液体、或该液体的凝胶状物与由树脂片和/或中空树脂片构成的固形物的混炼物(kneaded matter),而且,相对于液体燃料的比重,随动体的比重为90%~200%。
(4)如上述(2)或(3)所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,不溶性或难溶性的液体包含不挥发性或难挥发性有机溶剂;不溶性或难溶性的液体的凝胶状物包含含有不挥发性或难挥发性有机溶剂和增粘剂的物质。
(5)如上述(4)所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,不挥发性或难挥发性有机溶剂是选自聚丁烯、矿物油、硅油、和流动石蜡中的至少1种。
(6)如上述(4)所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,增粘剂是选自苯乙烯类热塑性弹性体、氯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、磷酸酯的钙盐、二氧化硅微粒、和乙酰烷氧基铝二烷基化物中的至少1种。
(7)如上述(1)或(2)所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,随动辅助部件是固形物、中空结构体或多孔质体中的任一种。
(8)如上述(1)~(7)中任一项所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,液体燃料是选自甲醇溶液、乙醇溶液、二甲醚(DME)、甲酸、肼、氨溶液、乙二醇、蔗糖水溶液和硼氢化钠中的至少1种。
(9)如上述(1)~(8)中任一项所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,燃料收容容器的至少与液体燃料接触的壁面的表面自由能被调整为比液体燃料的表面自由能低。
(10)如上述(1)~(9)中任一项所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,燃料电池主体是如下的结构:将多个通过在燃料电极体的外表面部构设电解质层、并在该电解质层的外表面部构设空气电极层而得到的单元电池进行连结;并且将连接在燃料贮存体上的燃料供应体与上述单元电池连结,从而供应液体燃料。
(11)一种可拆装自如地与燃料电池主体连结的燃料电池用燃料贮存体,其特征在于,该燃料贮存体具有:收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、和在液体燃料的后端部的随动体;所述随动体对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动,并被插入随动辅助部件;而且,上述随动辅助部件具有相对于液体燃料为不溶性的中空结构体或多孔质体。
根据本发明,提供了一种燃料电池用燃料贮存体,其能稳定且有效地向燃料电池主体直接供应液体燃料,并且在保管时没有液体燃料的损失,而且能获得燃料电池的小型化。
附图说明
图1是以纵向剖面的形式来表示本发明的第1实施方案的燃料电池用燃料贮存体的概略剖面图。
图2(a)~(h)表示在本发明的第1实施方案的燃料流出部中所具有的阀体结构,(a)是阀体的立体图,(b)是阀体的平面图,(c)是阀体的纵向剖面图,(d)是适配器的平面图,(e)是适配器的纵向剖面图,(f)是将阀体安装在适配器中的状态的平面图,(g)是将阀体安装在适配器中的状态的纵向剖面图,(h)是燃料贮存体的纵向剖面图。
图3是表示将图1的燃料用燃料贮存体与燃料电池主体连接而作为燃料电池使用的状态的一个例子的概略剖面图。
图4(a)和(b)是说明燃料电池单元20的立体图、纵向剖面图。
图5(a)和(b)是表示本发明的第3实施方案的燃料电池用燃料贮存体的各变形例的要部的横向剖面图。
图6是以纵向剖面的形式来表示本发明的第2实施方案的燃料电池用燃料贮存体的概略剖面图。
图7(a)~(c)表示本发明的第2实施方案的燃料电池用燃料贮存体,(a)是以纵向剖面的形式表示的概略剖面图,(b)是阀体的纵向剖面图,(c)是阀体的立体图。
图8(a)和(b)表示本发明的第3实施方案的燃料电池用燃料贮存体,(a)是以纵向剖面的形式表示的概略剖面图,(b)是表示其要部的横向剖面图。
图9是以纵向剖面的形式来表示本发明的第4实施方案的燃料电池用燃料贮存体的概略剖面图。
图10是表示在将本发明的燃料电池用燃料贮存体安装在燃料电池主体中之前的状态的部分剖面图。
图11是表示在将本发明的燃料电池用燃料贮存体安装在燃料电池主体中之后的状态的部分剖面图。
符号说明
A燃料电池用燃料贮存体
F液体燃料
10燃料收容容器
11燃料流出部
12阀体
17随动体
18随动辅助部件
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1~图2示出了表示本发明的基本实施方式的燃料电池用燃料贮存体A的基本方案(第1实施方案)。
该第1实施方案的燃料电池用燃料贮存体A是能拆装自如地连结在燃料电池主体上的燃料贮存体,具有下述部件:收容液体燃料F的管型燃料收容容器10、燃料流出部11、以及在液体燃料F的后端部的随动体17,其将该液体燃料密封、同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动,并且被插入了随动辅助部件18;而且,上述随动辅助部件18是由没有流动性、相对于液体燃料F是不溶性的、且具有的截面积为上述燃料收容容器10在直径方向上的截面积的50%以上的物质而构成的。
作为上述管型的燃料收容容器10,优选由下述物质构成,所述物质对于所收容的液体燃料具有保存稳定性、耐久性、气体不透过性(相对于氧气、氮气等的气体不透过性)、以及能够目视确认液体燃料的残余量的光线透过性。
作为燃料收容容器10,如果是在例如不要求光线透过性的情况下,则能列举出铝、不锈钢等金属、合成树脂、玻璃等,但从上述液体燃料的残留量的目视确认性、气体不透过性、制造或组装时的成本降低以及制造的容易性等观点出发,可列举出优选由含有1种或2种以上的下述树脂的单层结构、或2层以上的多层结构而形成的物质,所述树脂是具有上述各特性的聚丙烯、聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚树脂、聚丙烯腈、尼龙、塞璐玢、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯等。在多层结构的情况下,只要至少1层由具有上述性能(气体透过度)的树脂构成,即使其余的层是通常的树脂,也不会有实用上的问题。这样的多层结构的管可以通过挤压成型、注射成型、共挤压成型等方法制造。
在燃料流出部11中,具有对筒状的燃料收容容器10的内部与外部的连通进行密封的阀体12,在本实施方案中的构成为,阀体12被直接收容、或通过阀体适配器而收容在燃料流出部11内。该阀体12与在书写工具等中使用的部件是相同的结构。如图2(a)~(c)所示,能防止空气等异物由于气压、温度变化等从后述的燃料供应管的周边侵入直接收容在燃料收容容器10内的液体燃料F中。
该阀体12通过被插入液体燃料供应部件而使燃料收容容器10与内部连通,形成将燃料收容容器10内部的液体燃料供应至外部的由直线状裂缝构成的连通部13,并且,当上述阀体12被收容在燃料流出部11或阀体适配器中时,通过由阀体边缘部14对阀体12向直径方向进行压缩,从而使压缩力作用于上述连通部13,在本实施方案中,是如图2(b)所示的椭圆状,在短轴方向设置作为连通部的缝隙13,在长轴方向对外边缘部14进行压缩,压缩力作用于使缝隙13关闭的方向上。
另外,虽然由直线状的缝隙来形成上述连通部13,但只要是能够通过插入液体燃料供应部件而使燃料收容容器10与内部连通、并将燃料收容容器10内部的液体燃料F供应至外部的结构,就没有特别的限定,可以是十字状或放射状的缝隙,也可以形成多个缝隙,各缝隙可以在同一地方形成交叉的结构,也可以是圆孔状、矩形孔状。优选希望是上述直线状的缝隙。此外,对外边缘部14的形状没有特别的限定,除了如上述方案的椭圆状以外,还可以形成为圆形。
在该阀体12的内表面侧,优选向燃料收容容器10的内部形成凸状的锥形面(突起)15,以使得在插入液体燃料供应部件时能平滑插入。
在上述燃料流出部11中,设置如图2(d)、(e)所示的适配器16,适配器16被形成为筒状,包括在其内圆周面上的阻塞部16a、形成了16a的主体部16b、和形成为筒状的固定部件16c,在阻塞部16a和固定部件16c之间挟持上述结构的阀体12而形成。
对于阀体12和适配器16的组合,如图2所示,可以列举出椭圆形状的缝隙阀和圆形的适配器的情况,此外,相反,还可以是圆形的缝隙阀和椭圆形状的适配器,在该情况下,缝隙阀的缝隙方向必须设定为适配器的长轴方向。
通过该结构的阀体12,在使用停止(未使用)时,还形成为防止空气等异物侵入的结构。这是为了防止由于空气等的侵入会发生液体燃料收容容器10内的压力增加等而导致的燃料泄漏、喷出等事故。
从更有效地防止液体燃料泄漏的观点出发,作为该阀体12、适配器体16,在上述结构等中,由对液体燃料F的气体透过性低的材料构成,且优选由根据JISK 6262-1997规定的压缩永久形变率为20%以下的材料构成。
作为该阀体12、适配器体16的材料,只要具有对收容的液体燃料F的保存稳定性、耐久性、气体不透过性、具有能附着在燃料供应管上的弹性这些特性的材料,就没有特别的限定,可以列举出:聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚树脂、聚丙烯腈、尼龙、塞璐玢、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯等合成树脂;天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、1,2-聚丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、乙烯-丙烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸橡胶、表氯醇橡胶、多硫化橡胶、硅酮橡胶、碳氟橡胶、聚氨酯橡胶等橡胶;热塑性弹性体,它们可以通过通常的注射成型或加硫成型等方法来制造。
作为所使用的液体燃料F,可以列举出由甲醇和水组成的甲醇溶液,但只要能从在后述的燃料电极体中作为燃料而供应的化合物中有效地获得氢离子(H+)和电子(e-),就对液体燃料没有特别的限定,根据燃料电极体的结构等,还可以使用例如二甲醚(DME)、乙醇溶液、甲酸、肼、氨溶液、乙二醇、蔗糖水溶液和硼氢化钠水溶液等液体燃料。
此外,这些液体燃料的浓度可以根据燃料电池的结构、特性等而使用各种浓度的液体燃料,例如,可以使用1~100%浓度的液体燃料。
随动体17与燃料收容容器10中所收容的液体燃料F的后端面接触,将该液体燃料F密封,并且伴随着燃料消耗而发生移动,能防止燃料收容容器10内的液体燃料的泄漏、蒸发,并且能防止空气侵入液体燃料中。
作为该随动体17,要求不会对液体燃料F发生溶解、扩散。在对液体燃料F发生溶解、扩散这样的情况下,作为燃料贮存槽的燃料收容容器10内的液体燃料发生泄漏、蒸发,从而无法发挥作为燃料贮存槽的作用,不仅如此,还可以认为构成随动体17的物质通过液体燃料F而侵入燃料电池主体的燃料极中,从而对反应产生坏的影响。考虑这些条件,可以对本发明所使用的随动体17的优选特性等进行选择。
作为能够使用的随动体17,优选包括相对于液体燃料F是不溶性或难溶性的液体,此外,优选包括这些液体的凝胶状物,且相对于液体燃料F的比重,随动体的比重为90%~200%。
作为不溶性或难溶性的液体,可以列举出选自聚丁烯、矿物油、聚甘醇、聚酯、硅油、流动石蜡等不挥发性或难挥发性的有机溶剂中的至少1种。
作为能够使用的聚丁烯,例如可以列举出市售品的NissanPolybutene N(日本油脂公司制)、LV-7、LV-10、LV-25、LX-50、LV-100、HV-15、HV-35、HV-50、HV-100、HV-300、HV-1900、HV-3000(以上由日本石油化学公司制)、35R(出光兴产公司制)等;作为矿物油,例如可以列举出市售品的Diana Process OilMC-W90、PS-430、PS-90(以上由出光兴产公司制)等。
作为硅油,可以列举出KF-96 0.65~30000(以上由Shin-EtsuChemical公司制)等。
这些不挥发性或难挥发性有机溶剂可以1种或2种以上组合使用。
此外,不溶性或难溶性的液体的凝胶状物由含有上述不挥发性或难挥发性有机溶剂和增粘剂的物质构成。
所使用的增粘剂是在上述不挥发性或难挥发性的有机溶剂中可溶或溶胀的物质,只要是能使不挥发性或难挥发性的液体形成凝胶状物的物质就可以,例如可以使用选自苯乙烯类热塑性弹性体、氯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、磷酸酯的钙盐、二氧化硅微粒、乙酰烷氧基铝二烷基化物、脂肪酸金属盐、和改性粘土中的至少1种。
苯乙烯类热塑性弹性体(SBC)是具有聚苯乙烯嵌段和橡胶中间嵌段、并且使聚苯乙烯部分形成物理交联(域)而成为交联点的热塑性弹性体(TPE),可以使用通过硬链段的聚苯乙烯(S)与软链段的聚丁二烯(B)、聚异戊二烯(I)、乙烯/丁烯(EB)、乙烯/丙烯(EP)、乙烯基-聚异戊二烯(V-I)等的组合而得到的S-B-S、S-I-S、S-EB-S、(S-B)nX、S-EP-S、V-SI-S等线状类型、放射状类型以及它们的加氢物(hydrogenated matters)。
能够使用的氯乙烯类热塑性弹性体(TPVC)是在硬链段中使用PVC、NBR等、在软链段中使用PVC的TPE;烯烃类热塑性弹性体(TPO)是在硬链段中使用聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃、在软链段中使用EPDM等的TPE。
此外,能够使用的聚酰胺类热塑性弹性体(TPAE)是将尼龙作为硬链段、并在其中以聚酯或多元醇(PTMG或PPG)作为软链段的嵌段共聚物等;聚酯类热塑性弹性体(TPEE)是在硬链段中使用高熔点且高结晶的芳香族聚酯例如聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、在软链段中使用玻璃转移温度低的(例如-70℃以下)的非晶性聚醚例如聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的多嵌段聚合物,或者在软链段中使用脂肪族聚酯等类型的TPE;对于聚氨酯类热塑性弹性体(TPU),可以列举出在分子内具有部分交联的不完全可塑类型、以及完全是线状高分子体的完全热塑性类型等,由二异氰酸酯和短链二醇构成的聚合物链是硬链段,由二异氰酸酯和多元醇构成的聚合物链是软链段,并根据二异氰酸酯、长/短链多元醇的种类、量的不同,可以形成多种聚合物,可以使用己内酮型、己二酸型、聚四亚甲基二醇型(PTMG型(或醚型))等。
作为二氧化硅微粒,可以使用疏水性二氧化硅等(作为市售品,是Aerosil R-974D,日本Aerosil公司制)。
这些增粘剂可以1种或2种以上组合使用。
在由含有这些不挥发性或难挥发性的有机溶剂和增粘剂的凝胶状物而构成的随动体中,相对于随动体的总量,期望不挥发性或难挥发性的有机溶剂被设定为70~99.8重量%(以下仅称为“%”)、优选为85~99.5%、更优选为87~99.5%,期望增粘剂被设定为0.2~30%,优选为0.5~15%,更优选为0.5~10%。
能够使用的随动体17是如上所述的由不溶性或难溶性的液体而构成的物质,或由这些液体的凝胶状物而构成的物质,而且,从可以伴随着燃料消耗而有效地随动的观点出发,相对于液体燃料F的比重,期望随动体的比重优选为90%~200%,更优选设定为95~150%。
在本发明中,根据所使用的液体燃料的种类及其浓度,随动体的比重发生改变,即,所使用的各种液体燃料及其浓度的比重如下表1所示。
表1
(各种液体燃料的比重)
液体燃料种类 | 比重(g/cc) |
甲醇 | 0.792 |
乙醇 | 0.79 |
二甲醚 | 0.661 |
甲酸 | 1.241 |
肼 | 1.00 |
氨水(浓度为25%) | 约为1 |
乙二醇 | 1.10 |
蔗糖水溶液(浓度为10%) | 约为1 |
硼氢化钠 | 约为1 |
(甲醇的浓度和比重)
甲醇浓度(wt%) | 比重(g/cc) |
0 | 0.998 |
10 | 0.982 |
20 | 0.967 |
30 | 0.952 |
40 | 0.935 |
50 | 0.916 |
60 | 0.895 |
70 | 0.872 |
80 | 0.847 |
90 | 0.820 |
100 | 0.792 |
在本发明中,在例如使用70%甲醇(比重为0.872)作为液体燃料F的情况下,期望由不溶性或难溶性的液体构成的随动体、或由这些液体的凝胶状物构成的随动体的比重优选为0.785~1.744、更优选为0.785~1.308;此外,在使用DME(比重0.661)作为液体燃料F的情况下,期望随动体的比重优选为0.595~1.322、更优选为0.5915~0.9915。
在本发明中,由于燃料电池中所使用的液体燃料的比重(大部分为1以下)较小,因此在制备所使用的具有上述优选比重范围的随动体时,可以对上述不溶性或难溶性的液体的种类及其使用量、增粘剂及其使用量、以及其制法等进行适当组合而进行制备。
此外,从良好的随动性、落下时的耐冲击性的观点出发,上述结构的随动体17的使用量相对于所使用的液体燃料的使用量(重量比为1),期望优选为0.01~0.5倍,更优选为0.1~0.2倍。例如,在收容容器中填充了2ml作为液体燃料的70%甲醇溶液的情况下,随动体的量优选为0.2~0.4ml。
插入上述结构的随动体17的随动辅助部件18,是为了即使在燃料的消耗速度快、或为了负载了大量的液体燃料而采用了直径大的管型等燃料收容容器的情况下,也不会对随动体17的随动发生随动中断、能良好地随动而插入随动体17的。
从即使在燃料的消耗速度快、或当负载大量的液体燃料而对燃料收容容器的直径进行大型化的情况下也能发挥出良好的随动性等观点出发,期望所使用的随动辅助部件18必须具有的截面积是燃料收容容器10在直径方向上的截面积的50%以上,优选为80~95%。
另外,对于随动辅助部件18的截面积,如果具有的截面积低于上述燃料收容容器10在直径方向上的截面积的50%,则会在燃料的消耗速度快、或当负载大量的液体燃料而对燃料收容容器的直径进行大型化等的情况下,随动体的随动性变得不良,因此是不优选的。
作为该随动辅助部件18的形状,只要是具有上述截面积就可以,例如可以列举出圆柱形、四角柱形、三角柱形、球形、或与燃料贮存体截面相似的形状等,从能进一步发挥良好的随动性的观点出发,相对于随动体17的总长,其长度优选为30~70%。
此外,随动辅助部件18还可以是插入不溶性或难溶性的液体或该液体的凝胶状物17a中、或者该随动辅助部件18的一部分从不溶性或难溶性的液体或该液体的凝胶状物17a的下方露出的状态。
作为随动辅助部件18,只要是具有截面积是上述截面积的50%以上的材料就可以,更优选列举出比所使用的液体燃料F比重低的材料,例如可以由聚丙烯、乙烯/乙烯醇共聚树脂、聚丙烯腈、尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯、各种橡胶等构成,优选可以使用由这些材料构成的固体物质或其中空结构体、多孔体等。
在本实施方案中,如图1(b)和图2(h)所示,是在随动辅助部件18和燃料收容容器10之间(空隙)具有不溶性或难溶性的液体或该液体的凝胶状物17a、该随动辅助部件18的一部分从不溶性或难溶性的液体或该液体的凝胶状物17a的下方露出的状态。
在本实施方案中,液体收容容器的内径为6.0mm、外径为8.0mm、长为100mm,液体燃料F是70%甲醇溶液(比重为0.872)、17a是不溶性或难溶性的液体的凝胶状物(比重为1.0)、随动辅助部件18由中空结构的聚丙烯制成,比重为0.5,相对于随动体的总长,其长度为70%,其截面积为燃料收容容器10在直径方向上的截面积的80%。
如图3和图4所示,该燃料电池用燃料贮存体A能与燃料电池主体N可拆装自如地连结,并供给使用。
即,如图3和图4所示,燃料电池主体N形成为如下的结构:在由微小碳多孔体构成的燃料电极体21的外表面部构设电解质层23,并在该电解质层23的外表面部构设空气电极层24,由此形成单元电池(燃料电池单元)20;燃料电池主体N包括20、与燃料贮存体A相连接的具有浸透结构的燃料供应体30、以及在该燃料供应体30的末端设置的使用后残留燃料的贮存槽40;将上述各单元电池20、20串联连结并通过燃料供应体30而依次供应燃料;上述燃料贮存体A是可更换的盒式结构体,被插入燃料电池主体N的支撑体19中。
在本实施方案中,如图1~图3所示,液体燃料F被直接贮存,通过在收容了液体燃料F的燃料收容容器10的下部的燃料流出部11的阀体12中插入燃料供应体30,从而提供燃料。
这些燃料贮存体A的燃料收容容器10、燃料流出部11、燃料供应体30分别通过嵌合等方式相接合。此时,在各个部件比液体燃料F的表面自由能高的情况下,容易渗入接合部的缝隙间的液体燃料F发生泄漏的可能性提高。因此,对于这些部件的至少与液体燃料F相接触的壁面,期望调整为比液体燃料的表面自由能低。作为该调整方法,可以在燃料收容容器10等的与液体燃料接触的壁面上,通过使用了硅酮类、硅树脂或氟类防水剂的涂覆法来实施防水膜形成处理而进行。
如图4(a)和(b)所示,作为单元电池的各燃料电池单元20形成为如下结构:具有由微小柱状的碳多孔体构成的燃料电极体21,并且在其中央部具有贯通燃料供应体30的贯通部22,在上述燃料电极体21的外表面部构设电解质层23,在该电解质层23的外表面部构设空气电极层24。另外,各燃料电池单元20中的每一个,理论上产生约1.2V的电动势。
作为构成该燃料电极体21的微小柱状的碳多孔体,只要是具有微小连通孔的多孔质结构体就可以,例如可以列举出包括三维网状结构或点烧结结构并由无定形碳和碳粉末而构成的碳复合成形体、各向同性高密度碳成形体、碳纤维抄纸成形体、活性碳成形体等,从容易控制燃料电池的燃料极中的反应且进一步提高反应效率的观点出发,期望优选为由无定形碳和碳粉末构成的具有微细连通孔的碳复合成形体。
作为在制备由该多孔质结构而构成的碳复合体时所使用的碳粉末,从进一步提高反应效率的观点出发,优选为选自高取向性热分解石墨(HOPG)、结晶石墨、天然石墨、人造石墨、碳纳米管、和富勒烯中的至少1种(单独或2种以上的组合)。
此外,可以通过下述方法在该燃料电极体21的外表面部形成铂-钌(Pt-Ru)催化剂、铱-钌(Ir-Ru)催化剂、铂-锡(Pt-Sn)催化剂等,所述方法是用含有上述金属离子或金属络合物等的金属微粒前体的溶液进行含浸或浸渍处理、然后进行还原处理的方法,或者金属微粒的电析法等。
作为电解质层23,除了可以列举出具有质子传导性或氢氧化物离子传导性的离子交换膜、例如以Nafion(Nafion,杜邦公司制)为代表的氟类离子交换膜以外,还可以列举出耐热性、对甲醇交联过剩的抑制良好的膜,例如,以无机化合物为质子传导材料、以聚合物为膜材料的复合膜,具体地说,由使用沸石作为无机化合物、使用苯乙烯-丁二烯类橡胶作为聚合物而构成的复合膜、烃类接枝膜等。
此外,作为空气电极层24,可以列举出由下述多孔质结构而构成的碳多孔体,所述多孔质结构通过使用了含有下述金属微粒前体的溶液等的方法而担载了铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等。
上述燃料供应体30只要具有能插入燃料贮存体A的燃料流出部11的阀体12内、并向各单元电池20供应该液体燃料F的浸透结构就可以,没有特别的限定,例如可以列举出由毡、海绵、或树脂颗粒烧结体、树脂纤维烧结体等烧结体构成的具有毛细管力的多孔体、或者由天然纤维、兽毛纤维、聚缩醛类树脂、丙烯酸类树脂、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚氨酯类树脂、聚烯烃类树脂、聚乙烯基类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚醚类树脂、聚亚苯基类树脂等的1种或2种以上组合而成的纤维束体,根据向各单元电池20的供应量,对这些多孔体、纤维束体的气孔率等进行适当设定。
使用后残留燃料的贮存槽40被设置在燃料供应体30的末端。此时,将使用后残留燃料的贮存槽40与燃料供应体30的末端直接接触,并通过直接吸附体等将使用后残留的燃料吸附是没有问题的,还可以在与燃料供应体30相接触的连接部设置中绵、多孔体或纤维束体等作为转换芯,用作使用后残留燃料的排出通路。
此外,通过燃料供应体30而供应的液体燃料被供应至燃料电池单元20中发生反应,由于燃料供应量与燃料消耗量相关联,因此基本上没有未发生反应而向电池的外部排出的液体燃料,不必设置像目前的液体燃料电池那样的燃料出口侧的处理体系,但形成为如下结构,即根据运行情况达到供应过剩时,反应中未被使用的液体燃料被积蓄在贮存槽40中,从而能防止其阻碍反应。
另外,50是由下述网眼结构等构成的部件,所述网眼结构将燃料贮存体A和使用后残留燃料的贮存槽40相连,并且通过燃料供应体30将液体燃料直接从燃料贮存槽10切实地供应至各个单元电池20、20中。
在使用了这样结构的燃料贮存体A的燃料电池中,由燃料贮存体A向作为燃料供应部的插入燃料流出部11的阀体12中的燃料供应体30或具有浸透结构的燃料电极体21供应液体燃料,并通过任一个的浸透结构而将液体燃料导入燃料电池单元20、20内。
在本发明中,与燃料电池主体可拆装自如的燃料贮存体A具有:收容液体燃料F的燃料收容容器10、燃料流出部11、以及在液体燃料F的后端部的随动体17,该随动体17对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动,并被插入随动辅助部件18;而且,上述随动辅助部件18是由没有流动性、相对于液体燃料F是不溶性的、并具有的截面积为上述燃料收容容器10在直径方向上的截面积的50%以上的物质构成的,因此,伴随着由于燃料电池的发电而导致的燃料消耗,插入了随动辅助部件18的随动体17发生移动,通过该移动与液体燃料的体积减少进行对应,并且,即使由于燃料电池的工作而使燃料贮存体(液体燃料)被升温,上述随动体17也发生移动,通过该移动也能与体积膨胀进行对应。由此,提供了能向燃料电池主体B稳定地直接供应液体燃料F、并且在保管时没有液体燃料的损失、而且能获得燃料电池的小型化的燃料电池用燃料贮存体。
在该随动体17中,由于插入了由具有的截面积为上述燃料收容容器10在直径方向上的截面积的50%以上的物质而构成的随动辅助部件18,因此,即使在燃料的消耗速度快、或为了负载大量的液体燃料而使用直径大的管型等燃料收容容器的情况下,也不会对随动体17的随动发生随动中断,能良好地随动。
在上述实施方案中,在燃料流出部11中形成了对燃料收容容器10的内部和外部的连通进行密封的阀体12,即,通过插入液体燃料供应部件30而使燃料收容容器10与其内部连通、从而将燃料收容容器10内部的液体燃料F向外部供应的连通部13;并且当将阀体12收容在燃料流出部11中时,通过阀体的外边缘部14对阀体12向直径方向进行压缩,从而使压缩力作用于连通部13,因此,能有效地防止从连通部13泄漏液体燃料F。此外,在燃料收容容器10中设置适配器16,形成将阀体12挟持在适配器16的阻塞部16a和固定部件16c之间的结构,因此组装容易,能将阀体12稳定地固定在固设于收容容器10中的燃料流出部11内。
此外,由于燃料收容容器随着燃料排出而不进行空气置换,因此即使在排出了一定程度的燃料的状态下使燃料流出部向上,燃料也能始终与燃料流出部接触,因此能良好地排出燃料。
此外,在上述方案中,至少在燃料电极体21和/或与燃料电极体21相接的燃料供应体30中存在毛细管力,通过该毛细管力,可以使燃料直接从燃料贮存槽10向各单元电池20、20中稳定而持续地供应,而不会引起液体燃料的逆流或断流。更优选设定为燃料电极体21和/或与燃料电极体21相接的燃料供应体30的毛细管力<使用后残留燃料的贮存槽40的毛细管力,从而能使燃料的流动稳定且持续,而不会引起液体燃料直接从燃料贮存槽10、各单元电池20、20向使用后残留燃料的贮存槽的逆流或断流。
此外,由于该燃料电池的结构是不必特别使用泵、鼓风机、燃料气化器、冷凝器等辅助器件,不用将液体燃料气化就以其原状态顺利地供应,因此可以谋求燃料电池的小型化。
因此,在该方案的燃料电池中,可以对燃料电池全体进行盒式化,可以提供能用作携带电话或笔记本电脑等携带用电子设备的电源的小型燃料电池。
另外,在上述方案中,表示出使用了二个燃料电池单元20的方案,但可以根据燃料电池的使用用途而增加燃料电池单元20的连结(串联或并联)个数以获得所需的电动势等。
图5(a)和(b)表示本发明的上述第1实施方案的燃料贮存体A的变形例。
在图5(a)中,随动辅助部件18b是具有具备上述各特性的中空体的结构。另外,对中空体的数目或大小没有特别的限定,只要能满足下述条件就可以,即:即使是在燃料的消耗速度快、或使用了直径大的管型等燃料收容容器的情况下,伴随着由于燃料电池的发电而导致的燃料消耗,插入了该中空体的随动辅助部件18b的随动体17也能良好地随动,而不会发生随动中断。
在图5(b)中,随动辅助部件18b由具有具备上述各特性的连续气泡或独立气泡的多孔体而构成,该多孔体18c是用不溶性或难溶性的液体、或该液体的凝胶状物含浸而得到的。
这些实施方案(变形例)也能与上述第1实施方案同样地使用,并发挥出同样的功能。
图6和图7表示本发明的其他实施方案(第2实施方案)的燃料贮存体B。对于与上述第1实施方案的燃料电池用燃料贮存体具有相同的结构并体现出同样效果的部件,给予与图1同样的符号,省略其说明。
如图6和图7(a)~(c)所示,该第2实施方案的燃料电池用燃料贮存体B与上述第1实施方案的不同点仅在于:作为上述第1实施方案中插入了随动辅助部件18的随动体17的替代,随动体由相对于与上述相同的液体燃料是不溶性或难溶性的液体、或该液体的凝胶状物、与由树脂片和/或中空树脂片构成的固体物的混炼物而构成,而且,与上述相同,由相对于液体燃料的比重、随动体的比重为90%~200%的物质而构成;此外,上述第1实施方案的具有缝隙的阀体的结构变为下述结构的阀体,即通过弹片部件或弹簧部件等弹性体而被关闭、通过插入液体燃料供应部件而被打开。该燃料贮存体B与上述第1实施方案同样地使用。
所用的由树脂片和/或中空树脂片构成的固体物质17a是为了使其比由不溶性或难溶性液体构成的随动体的单独的比重、或由该液体的凝胶状物构成的随动体的单独的比重更低而使用的,并且是为了即使在燃料的消耗速度快、或为了负载大量的液体燃料而使用直径大的管型等燃料收容容器的情况下,也不会对随动体17的随动发生随动中断、能良好地随动而使用的;例如可以使用比所用的液体燃料F的比重低的树脂片、中空树脂片。
作为树脂,例如可以列举出聚丙烯、乙烯/乙烯醇共聚树脂、聚丙烯腈、尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯、各种橡胶等。
对由这些树脂片和/或中空树脂片构成的固体物质17a的形状没有特别的限定,例如可以列举出球形、椭圆形、立方体形、长方体形、三角柱形、圆柱形等。
这些固体物质17a的使用量根据所用液体燃料的比重、随动体中所使用液体的比重而发生改变,期望随动体17中的固体物质的体积相对于总体积优选为10~90%,更优选为30~70%。
该第2实施方案的随动体是通过将上述固体物质17a与具有上述结构的不溶性或难溶性液体、或该液体的凝胶状物进行混合而得到的。
在该第2实施方案中与燃料电池主体可拆装自如地连结的燃料贮存体B中,与上述第1实施方案相同,伴随着由于燃料电池的发电而导致的燃料消耗,随动体12发生移动,通过该移动而与液体燃料的体积减少进行对应,并且,即使由于燃料电池的工作而使得燃料贮存体(液体燃料)被升温,随动体也能发生移动,通过该移动也能与体积膨胀进行对应。由此,提供了能直接向燃料电池主体B稳定地供应液体燃料F、并且在保管时没有液体燃料的损失、而且能获得燃料电池的小型化的燃料电池用燃料贮存体。
此外,该第2实施方案的阀体60的结构如下:在主体部61中具有阀门承受部61a,剖面为倒T字状的阀门部件63被弹片部件或弹簧部件等弹性体62始终抵压在阀门承受部61a上而被关闭,通过插入液体燃料供应部件30而被打开,从而供应液体燃料。
使用了这样结构的燃料贮存体B的燃料电池与上述第1实施方案相同,将液体燃料从燃料贮存体B供应至插入作为燃料流出部的阀体60中的燃料供应部件30中,通过浸透结构而导入燃料电池单元20、20内。
在该燃料贮存体B中,随动体17由相对于液体燃料为不溶性或难溶性的液体、或该液体的凝胶状物与由树脂片和/或中空树脂片构成的固体物的混炼物构成,且与上述相同,由相对于液体燃料的比重、随动体的比重为90%~200%的物质而构成,因此,即使在燃料的消耗速度快、或为了负载大量的液体燃料而使用直径大的管型等燃料收容容器的情况下,也不会对随动体17的随动发生随动中断,能良好地随动。
此外,在该方案中,与燃料电池可拆装自如地连结的燃料贮存体B具有:收容液体燃料F的管型燃料收容容器10、和燃料流出部11;而且在燃料流出部11中具有对燃料收容容器10的内部和外部的连通进行密封的阀体60,因此,能提供在保管时没有液体燃料的损失、且能稳定地直接向燃料电池主体供应液体燃料F、而且可获得燃料电池的小型化的燃料电池用燃料贮存体。
图8表示本发明第3实施方案的燃料贮存体C。该实施方案与上述第1实施方案的不同点仅在于:随动体由不溶性且没有溶胀性的固体物质18d构成,并与燃料收容容器10的内壁紧密接触。所述燃料贮存体C与上述第1实施方案同样地使用。
作为该不溶性且没有溶胀性的固体物质18d,例如可以由包含选自聚丙烯、乙烯/乙烯醇共聚树脂、聚丙烯腈、尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯、各种橡胶、弹性体等的至少1种的物质构成。
在该实施方案中,为了使随动体18d的随动更加良好,优选在燃料收容容器11的内壁面和/或固体物质18d的外表面上,通过使用了硅酮类、氟树脂或氟类防水剂的涂覆法进行防水膜形成处理。
在该第3实施方案中能与燃料电池主体可拆装自如的燃料贮存体D中,也与上述第1实施方案相同,伴随着由于燃料电池的发电而导致的燃料消耗,随动体17发生移动,通过该移动与液体燃料的体积减少进行对应,并且,即使由于燃料电池的工作而使得燃料贮存体(液体燃料)被升温,随动体也能发生移动,通过该移动也能与体积膨胀进行对应。由此,提供了即使在燃料的消耗速度快、或使用了直径大的管型等燃料收容容器的情况下,也能直接向燃料电池主体N稳定地供应液体燃料F、并且在保管时没有液体燃料的损失、而且能获得燃料电池的小型化的燃料电池用燃料贮存体。
图9表示本发明的第4实施方案的燃料贮存体D。该实施方案的随动体使用含有由氮气等不活泼性气体而构成的气泡17b的随动体来代替上述第2实施方案中的由树脂片和/或中空树脂片而构成的固体物质17a,气泡的大小、气泡在随动体中所占的体积优选与上述第2实施方案的由树脂片等构成的物质在相同的范围内。
该第4实施方案的随动体是通过在不溶性或难溶性的液体、或该液体凝胶状物中混入气泡14a而获得的。
在该第4实施方案中与燃料电池主体可拆装自如地连结的燃料贮存体D中,也能发挥与上述第1实施方案相同的功能。
图10和图11表示与燃料电池主体连接的其它方案。在以下的方案中,对于与上述第1实施方案的燃料电池主体具有同样结构并体现出同样效果的部件,给予与图1相同的符号,省略其说明。
如图10和图11所示,该方案与上述第1实施方案的不同点在于:通过插入燃料流出部11的阀体中的燃料供应管31与燃料供应体30连接;在随动体17内,由PP制的树脂体构成的随动辅助部件18没有向液体燃料F突出等。
另外,未图示的是,在燃料供应体30的顶端(图10、图11的箭头方向),与上述第1实施方案(图3)相同,燃料电池单元20、20…形成串联或并联连接的结构。
在这样方案的燃料电池中,由燃料贮存槽可以交换且具有目视确认性的盒式结构体而构成的贮存体C等具有:收容液体燃料F的燃料收容容器10;具有阀体的燃料流出部件11;以及插入了随动辅助部件18的随动体17,其中,所述随动辅助部件伴随着液体燃料的消耗而发生移动,且具有的截面积为燃料收容容器10的直径方向上的截面积的50%以上,并且,由于能目视确认盒式结构体内部的液体燃料,因此可以容易地目视确认燃料的使用状况,通过随动体使得在保管时没有液体燃料的损失,通过燃料供应体30的毛细管力从燃料贮存槽10直接向各单元电池20、20稳定且连续地供应燃料,而不会引起液体燃料的逆流或断流。
本发明的燃料电池用燃料贮存体并不限定于上述各实施方案,可以在本发明技术思想的范围内进行各种变更。
例如,燃料电池单元20使用了圆柱形的形状,还可以是棱柱形、板形的其它形状,此外,与燃料供应体30的连接除了是串联连接以外,还可以是并联连接。
此外,在上述实施方案中,以直接甲醇型的燃料电池进行了说明,但只要满足下述条件,本发明就不限定于直接甲醇型的燃料电池,也可以适用于含有改质型的高分子改质膜型的燃料电池,所述条件是:是与燃料电池主体可拆装自如地连结的燃料贮存体,并且该燃料贮存体具有:收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、以及在液体燃料的后端部的随动体,所述随动体对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动,并被插入随动辅助部件;且上述随动辅助部件没有流动性,相对于液体燃料是不溶性的,并且具有的截面积为上述燃料收容容器的直径方向上的截面积的50%以上;此外,当在负载大容量(例如100ml以上)液体燃料的情况下增大管型等燃料收容容器的直径时,即使与此相对应而增加随动体的量,也不会对随动体的随动发生随动中断,能良好地随动。
此外,作为燃料电池主体,通过在由微小碳多孔体构成的燃料电极体的外表面部构设电解质层、并在该电解质层的外表面部构设空气电极层,从而构成燃料电池主体,但对燃料电池主体的结构没有特别的限定,例如,还可以是由下述结构而构成的燃料电池主体,即:以具有导电性的碳多孔体为基材,具有在该基材的表面形成了电极/电解质/电极的各层而得到的单元电池、或将2个以上该单元电池连结而得到的连结体,在上述基材上形成通过燃料供应体而浸透了液体燃料的结构,并且将在基材的外表面所形成的电极面暴露在空气中。
此外,作为在燃料流出部11中设置的阀体,可以列举出图2的缝隙阀体、图7的阀部件,但只要是能自由地对燃料收容容器10的内部和外部连通进行密封的结构就可以,对阀体的结构没有特别的限定。
实施例
以下,通过实施例和比较例对本发明进行更详细的描述,但本发明并不限定于下述实施例。
[实施例1~5和比较例1~3]
由以下所示的管结构以及随动体A~C的组成、树脂片、随动辅助部件1~5、没有随动辅助部件而构成燃料贮存体(全部结构以图2为基准)按照下表2所示的组合而制备,填充2g液体燃料(70wt%甲醇溶液,比重为0.87),以0.5ml/分的速度从燃料排出孔排出液体燃料,其排出性根据下述评价方法对排出性进行评价。
这些结果在下表2中示出。
[燃料收容容器的结构:管1]
长度为100mm、外径为5.4mm、内径为4.0mm、聚丙烯制的挤压管、管内截面积:12.56mm2
[燃料排出部的结构(阀体等,以图2为基准)]
长度为5mm、外径为4mm、内径为1mm、硅酮橡胶制
[液体燃料的物性]
70wt%甲醇溶液(比重为0.87)
[随动体A的组成]
使用由以下的混合组成而得到的凝胶状随动体(比重为0.90)
矿物油:Diana Process Oil MC-W90(出光兴产公司制)93质量份
疏水性二氧化硅:Aerosil R-974D 6重量份(日本Aerosil公司制,BET表面积为200m2/g)
硅酮类表面活性剂:SILWET FZ-2171 1重量份(日本Unicar公司制)
[随动体B的组成]
使用由以下的混合组成而得到的凝胶状物随动体(比重为1.0).
硅油:KF-96 30000(信越Silicon公司制)93重量份
疏水性二氧化硅:Aerosil R-974D 6重量份(日本Aerosil公司制,BET表面积为200m2/g)
硅酮类表面活性剂:SILWET FZ-2171 1重量份(日本Unicar公司制)
[随动体C的组成]
使用由以下的混合组成而得到的凝胶状随动体(比重为1.0).
聚丁烯:Nissan Polybutene 015N(日本油脂公司制,MW=580)94重量份
疏水性二氧化硅:Aerosil R-974D 5重量份(日本Aerosil公司制,BET表面积为200m2/g)
硅酮类表面活性剂:SILWET FZ-2110 1重量份(日本Unicar公司制)
[树脂片]
材质:聚丙烯制,形状:球形,最大长度为1mm,比重:0.9,在随动体中所占的体积:40%
[随动辅助部件1]
材质:聚丙烯制,形状:圆柱形,结构:中空,全长:8mm(相对于随动体的总长为60%),比重:0.5,直径:3.58mm,截面积是燃料收容容器10在直径方向上的截面积的80%(10.05mm2/12.56mm2)
[随动辅助部件2]
材质:聚丙烯制,形状:圆柱形,结构:中空,全长:8mm(相对于随动体的总长为60%),比重:0.5,直径:3.10mm,截面积是燃料收容容器10在直径方向上的截面积的60%(7.54mm2/12.56mm2)
[随动辅助部件3]
材质:聚丙烯制,形状:圆柱形,结构:中空,全长:8mm(相对于随动体的总长为60%),比重:0.5,直径:2.83mm,截面积是燃料收容容器10在直径方向上的截面积的50%(6.28mm2/12.56mm2)
[随动辅助部件4]
材质:聚丙烯制,形状:圆柱形,结构:中空,全长:8mm(相对于随动体的总长为60%),比重:0.5,直径:2.53mm,截面积是燃料收容容器10在直径方向上的截面积的40%(5.02mm2/12.56mm2)
[随动辅助部件5]
材质:聚丙烯制,形状:圆柱形,结构:中空,全长:8mm(相对于随动体的总长为60%),比重:0.5,直径:2.20mm,截面积是燃料收容容器10在直径方向上的截面积的30%(3.77mm2/12.56mm2)
(排出性的评价方法)
根据下述评价标准进行评价。
评价标准:
○:填充的燃料均能被排出。
△:燃料有80%以上被排出。
×:燃料的排出量为50%以上但不足80%。
××:燃料的排出量不足50%。
表2
实施例 | 比较例 | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 | |
管种类 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
液体燃料 | 70wt%甲醇溶液 | |||||||
随动体种类 | A | B | C | C | C | C | C | C |
树脂片 | 有 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
随动辅助部件 | 无 | 1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 无 |
评价 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | × | ×× |
从上述表2的结果可以清楚地表明,具有本发明范围内的混入了实施例1~5的树脂片的随动体(实施例1)、或插入了随动辅助部件的随动体(实施例2~5)的燃料贮存体,伴随着燃料的消耗,不会引起随动中断,随动体能良好地移动,从而能够使燃料被完全消耗。
与此相对照,还表明了在随动辅助部件的截面积不充分的比较例1和2、以及没有插入随动辅助部件的比较例3中,燃料无法被完全消耗,从供应效率的观点出发是不优选的。
本发明的液体燃料贮存体能够用在可用作携带电话、笔记本电脑和PDA等携带用电子设备的电源的适合的小型燃料电池的燃料贮存用途中。
Claims (11)
1、一种可拆装自如地与燃料电池主体连结的燃料电池用燃料贮存体,其特征在于,该燃料贮存体具有:收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、以及在液体燃料的后端部的随动体;所述随动体对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动,并被插入随动辅助部件;而且,上述随动辅助部件没有流动性,相对于液体燃料是不溶性的,并且具有的截面积为上述燃料收容容器在直径方向上的截面积的50%以上。
2、如权利要求1所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,随动体包含选自相对于液体燃料是不溶性或难溶性的液体、以及该液体的凝胶状物中的至少一种,而且,相对于液体燃料的比重,随动体的比重为90%~200%。
3、一种可拆装自如地与燃料电池主体连结的燃料电池用燃料贮存体,其特征在于,该燃料贮存体具有:收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、以及在液体燃料的后端部的随动体;所述随动体对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动;而且,上述随动体包含相对于液体燃料是不溶性或难溶性的液体、或该液体的凝胶状物与由树脂片和/或中空树脂片构成的固形物的混炼物,而且,相对于液体燃料的比重,随动体的比重为90%~200%。
4、如权利要求2或3所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,不溶性或难溶性的液体包含不挥发性或难挥发性有机溶剂;不溶性或难溶性的液体的凝胶状物包含含有不挥发性或难挥发性有机溶剂和增粘剂的物质。
5、如权利要求4所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,不挥发性或难挥发性有机溶剂是选自聚丁烯、矿物油、硅油、和流动石蜡中的至少1种。
6、如权利要求4所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,增粘剂是选自苯乙烯类热塑性弹性体、氯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、磷酸酯的钙盐、二氧化硅微粒、和乙酰烷氧基铝二烷基化物中的至少1种。
7、如权利要求1或2所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,随动辅助部件是固形物、中空结构体或多孔质体中的任一种。
8、如权利要求1~7中任一项所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,液体燃料是选自甲醇溶液、乙醇溶液、二甲醚(DME)、甲酸、肼、氨溶液、乙二醇、蔗糖水溶液和硼氢化钠中的至少1种。
9、如权利要求1~8中任一项所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,燃料收容容器的至少与液体燃料接触的壁面的表面自由能被调整为比液体燃料的表面自由能低。
10、如权利要求1~9中任一项所述的燃料电池用燃料贮存体,其中,燃料电池主体是如下的结构:将多个通过在燃料电极体的外表面部构设电解质层、并在该电解质层的外表面部构设空气电极层而得到的单元电池进行连结;并且将连接在燃料贮存体上的燃料供应体与上述单元电池连结,从而供应液体燃料。
11、一种可拆装自如地与燃料电池主体连结的燃料电池用燃料贮存体,其特征在于,该燃料贮存体具有:收容液体燃料的燃料收容容器、燃料流出部、和在液体燃料的后端部的随动体;所述随动体对该液体燃料进行密封,同时伴随着液体燃料的消耗而发生移动,并被插入随动辅助部件;而且,上述随动辅助部件具有相对于液体燃料为不溶性的中空结构体或多孔质体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004170067 | 2004-06-08 | ||
JP170067/2004 | 2004-06-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101010822A true CN101010822A (zh) | 2007-08-01 |
CN100463269C CN100463269C (zh) | 2009-02-18 |
Family
ID=35503397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2005800188823A Expired - Fee Related CN100463269C (zh) | 2004-06-08 | 2005-06-08 | 燃料电池用燃料贮存体 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7615305B2 (zh) |
EP (1) | EP1758190B1 (zh) |
JP (1) | JP4956184B2 (zh) |
KR (1) | KR100821778B1 (zh) |
CN (1) | CN100463269C (zh) |
WO (1) | WO2005122308A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116742043A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-09-12 | 哈尔滨工业大学 | 有甲醇固态化存储燃料供给结构的pdmfc及工作方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7579096B2 (en) * | 2004-05-27 | 2009-08-25 | Mitsubishi Pencil Co., Ltd. | Fuel reservoir for fuel cell |
JP4880230B2 (ja) * | 2005-02-04 | 2012-02-22 | 三菱鉛筆株式会社 | 燃料カートリッジ |
JP5063935B2 (ja) * | 2006-06-02 | 2012-10-31 | 東洋製罐株式会社 | 燃料電池カートリッジ用ポリエステル製容器 |
JP5123494B2 (ja) | 2006-06-05 | 2013-01-23 | 三菱鉛筆株式会社 | 燃料カートリッジ |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5966066A (ja) | 1982-10-06 | 1984-04-14 | Hitachi Ltd | 液体燃料電池 |
JPH05258760A (ja) | 1992-03-12 | 1993-10-08 | Hitachi Mach & Eng Ltd | 液体燃料電池の運転制御方法及び装置 |
JPH06188008A (ja) | 1992-04-01 | 1994-07-08 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
US5364711A (en) | 1992-04-01 | 1994-11-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel cell |
JPH05307970A (ja) | 1992-04-30 | 1993-11-19 | Aqueous Res:Kk | 液体燃料電池 |
WO1998018172A1 (en) * | 1996-10-24 | 1998-04-30 | Metallic Power, Inc. | Method and apparatus for refueling an electrochemical power source |
JPH1148675A (ja) * | 1997-07-31 | 1999-02-23 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 水性ボールペン用インキ追従体の製造方法 |
JP3668069B2 (ja) | 1999-09-21 | 2005-07-06 | 株式会社東芝 | 燃料電池用液体燃料収容容器および燃料電池 |
JP2001102069A (ja) | 1999-09-29 | 2001-04-13 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
US6916565B2 (en) | 2000-12-21 | 2005-07-12 | Casio Computer Co., Ltd. | Power supply system, fuel pack constituting the system, and device driven by power generator and power supply system |
US6824905B2 (en) | 2001-01-15 | 2004-11-30 | Casio Computer Co., Ltd. | Power supply system and device driven by power supply system |
CA2403244C (en) | 2001-01-24 | 2009-08-04 | Casio Computer Co., Ltd. | Power supply system, fuel pack constituting the system, and device driven by power generator and power supply system |
EP1313160A1 (de) * | 2001-11-13 | 2003-05-21 | SFC Smart Fuel Cell AG | Vorrichtung zur Brennstoffversorgung von Brennstoffzellen |
JP2003229158A (ja) | 2001-11-28 | 2003-08-15 | Casio Comput Co Ltd | 電源システム及びその電源システムを備える電子機器 |
JP4147803B2 (ja) | 2002-04-05 | 2008-09-10 | カシオ計算機株式会社 | 化学反応装置及び電源システム |
US7169367B2 (en) | 2002-04-05 | 2007-01-30 | Casio Computer Co., Ltd. | Chemical reaction apparatus and power supply system |
JP2003340273A (ja) | 2002-05-30 | 2003-12-02 | Casio Comput Co Ltd | 化学反応装置及び燃料電池システム並びにその製造方法 |
JP3838947B2 (ja) * | 2002-07-26 | 2006-10-25 | 三菱鉛筆株式会社 | 直接メタノール型燃料電池 |
JP4508539B2 (ja) | 2003-02-13 | 2010-07-21 | 日本電気株式会社 | 燃料供給カートリッジ、燃料電池装置、および燃料供給方法 |
TWI241049B (en) * | 2003-03-19 | 2005-10-01 | Casio Computer Co Ltd | Fuel container |
JP2005019291A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Fuji Photo Film Co Ltd | 燃料電池搭載機器 |
JP4438983B2 (ja) | 2003-07-03 | 2010-03-24 | 株式会社東海 | 燃料電池用燃料容器 |
JP4496731B2 (ja) | 2003-07-07 | 2010-07-07 | ソニー株式会社 | 燃料タンク及びこれを用いた燃料電池システム |
JP2005071662A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-03-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 燃料電池搭載装置及び燃料電池システム |
JP4529451B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2010-08-25 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池装置及びその制御方法、電子機器 |
JP4634728B2 (ja) * | 2004-02-16 | 2011-02-16 | 株式会社東海 | 燃料電池用燃料容器 |
JP4880230B2 (ja) * | 2005-02-04 | 2012-02-22 | 三菱鉛筆株式会社 | 燃料カートリッジ |
-
2005
- 2005-06-08 JP JP2006514539A patent/JP4956184B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-08 WO PCT/JP2005/010483 patent/WO2005122308A1/ja active Application Filing
- 2005-06-08 US US11/628,552 patent/US7615305B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-08 EP EP05748980A patent/EP1758190B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-08 KR KR1020067026161A patent/KR100821778B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2005-06-08 CN CNB2005800188823A patent/CN100463269C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116742043A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-09-12 | 哈尔滨工业大学 | 有甲醇固态化存储燃料供给结构的pdmfc及工作方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2005122308A1 (ja) | 2005-12-22 |
CN100463269C (zh) | 2009-02-18 |
KR100821778B1 (ko) | 2008-04-14 |
EP1758190A1 (en) | 2007-02-28 |
EP1758190B1 (en) | 2012-05-30 |
JP4956184B2 (ja) | 2012-06-20 |
US7615305B2 (en) | 2009-11-10 |
JPWO2005122308A1 (ja) | 2008-04-10 |
KR20070041685A (ko) | 2007-04-19 |
US20070298307A1 (en) | 2007-12-27 |
EP1758190A4 (en) | 2008-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101461082B (zh) | 燃料盒 | |
CN100463269C (zh) | 燃料电池用燃料贮存体 | |
CN100492738C (zh) | 燃料电池用燃料贮存体 | |
CN100541895C (zh) | 燃料盒 | |
CN100454642C (zh) | 燃料电池用燃料贮存体 | |
CN100444451C (zh) | 燃料电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090218 Termination date: 20160608 |