CN101523646B - 燃料电池 - Google Patents

燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN101523646B
CN101523646B CN2007800364970A CN200780036497A CN101523646B CN 101523646 B CN101523646 B CN 101523646B CN 2007800364970 A CN2007800364970 A CN 2007800364970A CN 200780036497 A CN200780036497 A CN 200780036497A CN 101523646 B CN101523646 B CN 101523646B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oscillating plate
fuel cell
oxidizing agent
stream
agent pole
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007800364970A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101523646A (zh
Inventor
中川龙幸
西川诚人
木原均
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric 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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of CN101523646A publication Critical patent/CN101523646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101523646B publication Critical patent/CN101523646B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
    • 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

燃料电池在电解质层的两侧配备氧化剂极及燃料极，构成膜·电极接合体(1)。燃料电池具备配置为从氧化剂极夹着流路(30)而对置的、产生声波的振动板(32)。振动板(32)为具有一个以上孔(34)的形状。另外，利用通过振动板(32)的振动及对置的氧化剂极表面的反射，在气体的流路(30)内产生的声波流移送气体。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及在电解质层的两侧配备氧化剂极及燃料极而构成膜-电极接合体的燃料电池。
背景技术
燃料电池的能量转换效率高，而且由发电反应不产生有害物质，因此，作为各种电设备的能源受到瞩目。
图1表示构成燃料电池的单位电池单元的具体结构。如图1所示，在电解质层11的两侧配置氧化剂极12及燃料极13，构成膜-电极接合体(MEA)1。
配置有覆盖构成膜-电极接合体1的氧化剂极12的表面，并形成有多条凹状空气供给槽19的氧化剂极侧导电性板14。进而，在氧化剂极侧导电性板14的外侧配置有气体隔板16。另外，配置有覆盖构成膜-电极接合体1的燃料极13的表面，并形成有多条凹状燃料气体供给槽18的燃料极侧导电性板17。
在上述燃料电池中，向氧化剂极侧导电性板14的空气供给槽19送入空气，并且，向燃料极侧导电性板17的燃料气体供给槽18送入燃料气体，由此进行发电。
还有，近年来，探讨了在小型电子设备搭载作为电源的燃料电池的技术，例如，期望能够薄型化的直接甲醇型燃料电池(DMFC)。在DMFC中，将空气或氧等氧化性气体向氧化剂极12供给，将甲醇等燃料以气体或液体的状态向燃料极13供给，由此进行发电。
然而，为了在小型的电子设备搭载燃料电池，在向氧化剂极12或燃料极13供给空气或燃料气体的情况下，需要将供给这些的气体供给装置小型化。
以往，作为小型的气体供给装置，公开了通过使燃料电池振动而供给气体的装置(例如，参照专利文献1及专利文献2)。专利文献1中提出了使用由振动体形成的多个腔室并喷出气体的气体喷出装置。专利文献2中提出了具备使氧化剂极、燃料极、隔板等振动的励振机构的燃料电池。
专利文献1：特开2005-243496号公报
专利文献2：特开2002-203585号公报
在此，在燃料电池的氧化剂极侧，供给的氧和氢离子发生反应，由此生成水。在上述以往技术中，没有确立该生成水的除去路径，导致在燃料电池内残留生成水的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于鉴于上述问题，提供容易地除去生成的水的燃料电池。
本发明的特征在于，其在电解质层的两侧配备氧化剂极及燃料极，构成膜-电极接合体，其特征在于，具备：振动的振动板，其配置为从所述氧化剂极夹着气体的流路而对置，所述振动板为具有一个以上孔的形状。
根据本发明的特征的燃料电池可知，通过使水从在振动板形成的孔蒸发，能够容易地除去生成的水。
另外，优选在本发明的特征的燃料电池中，所述振动板的氧化剂极侧表面为亲水性，所述氧化剂极的振动板侧表面为疏水性。
根据该燃料电池可知，生成的水容易从氧化剂极侧向振动板侧移动，并且，容易将振动的能量向水滴传递。从而，能够更有效地除去生成水。
另外，优选在本发明的特征的燃料电池中，振动板具有夹着孔，梳齿形状相互相对的形状。
根据该燃料电池可知，作为振动的波腹的部分的振幅变大，振动的能量变大，能够除去更大量的生成水。
另外，在本发明的特征的燃料电池中，利用通过在振动板的振动及对置的氧化剂极表面的反射，在气体的流路内产生的声波流移送气体也可。
根据该燃料电池可知，能够利用声波流向氧化剂极效率良好地送入氧。
另外，优选在本发明的特征的燃料电池中，振动板的孔的形状相对于振动板的中心线对称。
根据该燃料电池可知，相对于中心线对称，由此能够均匀地振动。
另外，在本发明的特征的燃料电池中，振动板具有多个孔，并具有夹着各孔，梳齿形状相互组合地相对的形状，各梳齿的长度从振动板的一方朝向另一方阶段性地变长也可。
根据该燃料电池可知，能够在气体流路内形成声压梯度。
另外，在本发明的特征的燃料电池中，也可以还具备：控制振动板的振动，赋予振动板的共振频率的回路。
根据该燃料电池可知，即使水滴附着于振动板，共振频率变化，也能够赋予其状态的共振频率。
附图说明
图1是以往的燃料电池的分解立体图。
图2是第一实施方式的燃料电池的分解立体图。
图3是第一实施方式的燃料电池的剖面图。
图4是第一实施方式的振动板的立体图。
图5是第一实施方式的另一振动板的俯视图。
图6是用于说明第一实施方式的振动板及氧化剂极的表面特性的图。
图7是用于说明第一实施方式的压电元件的频率变动的图(其一)。
图8是用于说明第一实施方式的压电元件的频率变动的图(其二)。
图9是第一实施方式的燃料电池的另一剖面图。
图10是第一实施方式的燃料电池系统的功能方框图。
图11是表示第一实施方式的燃料电池的控制方法的流程图。
图12是用于说明第一实施方式的压电元件的频率变动的图(其三)。
图13是用于说明第一实施方式的燃料电池的作用及效果的图。
图14是用于说明第二实施方式的声波流的产生原理的图。
图15是第二实施方式的另一振动板的俯视图。
图16是第三实施方式的燃料电池的剖面图。
图17是用于说明在第三实施方式的燃料电池中，振动板在气体的移送方向上共振的状态的剖面图。
图18是第四实施方式的燃料电池的立体图。
图19是第四实施方式的燃料电池的剖面图。
图20是第五实施方式的燃料电池的立体图。
图21是第五实施方式的燃料电池的剖面图。
具体实施方式
其次，使用附图，说明本发明的实施方式。在以下的附图的记载中，对于相同或类似的部分标注相同或类似的符号。但是，应注意附图为示意性，各尺寸的比率等与现实的物体不同。从而，具体的尺寸等应参照以下的说明而判断。另外，在附图相互间也当然包括相互的尺寸或关系或比率不同的部分。
<第一实施方式>
(燃料电池)
第一实施方式的燃料电池100如图2所示，具备：膜-电极接合体1、燃料供给机构2、和空气供给机构3。膜-电极接合体1在电解质层11的两侧配置氧化剂极12及燃料极13而构成。燃料供给机构2覆盖燃料极13的表面而设置。空气供给机构3覆盖氧化剂极12的表面而设置。在此，电解质层11为固体高分子膜等电解质膜也无妨。
另外，在空气供给机构3形成有用于取入空气的孔34。孔34还具有向外部排出生成水的功能。在图2中，在空气供给机构3的上部或侧部形成有孔34。在此，孔34的形状可以为圆形状，也可以为四边形状。
其次，使用图3，详细说明空气供给机构3。本实施方式的燃料电池100具备平板状的振动板32。振动板32配置为与氧化剂极12(膜-电极接合体1)夹着流路30而对置，并产生声波。振动板32利用压电元件33(参照图4)来振动。
作为压电元件33，优选压电常数大的材质、例如，钛酸锆酸铅(PZT)。或者，作为压电元件33也可使用所谓钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)的压电陶瓷、或水晶(SiO2)。
作为振动板32，优选轻量且杨氏模量高的材质、例如，氧化铝。或者，在金属的情况下，可以将硬铝、不锈钢、钛用作振动板32。在陶瓷的情况下，可以将氧化铝、钛酸钡、铁素体、二氧化硅、氧化锌、碳化硅、氮化硅用作振动板32。在塑料的情况下，可以将氟树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚砜树脂、聚酰亚胺、聚缩醛、乙烯乙烯基醇共聚树脂(EVOH)用作振动板32。另外，振动板32的厚度优选1.0mm以下。
在此，气体通过振动板32的振动、或在外部配置的气体供给装置来移送。另外，由氧化剂极12生成的水经由振动板32的孔34成为水蒸气40，并向外部排出。另外，振动板32和氧化剂极12之间作为与生成水接触的范围，优选0.1～5.0mm以内。还有，膜-电极接合体1、燃料供给机构2、空气供给机构3配置于框体10内。
另外，如图3所示，振动板32为具有一个以上孔34的形状。另外，如图4(a)所示，振动板32具有夹着孔34，梳齿形状相互组合地相对的形状。若使用压电元件33使振动板32振动，则振动板32如图4(b)所示地振动。
在此，基于压电元件33的振动的频率包括超声波域、可听声频域、低频率域的全部。可听声频域及低频率域与超声波域相比，具有能量损失少的优点。另外，超声波域及低频率域与可听声频域相比，具有不易作为噪音被利用人识别的优点。
进而，如图5所示，振动板也可32不是梳齿，而是具有多个分支的分支的形状。图5(a)表示振动板32的变形例1。图5(b)表示振动板32的变形例2。另外，图5(c)表示图5(a)所示的振动板32的基端部的详细情况。图5(d)表示图5(b)所示的振动板32的基端部的详细情况。
另外，振动板32的氧化剂极12侧表面为亲水性。氧化剂极12的振动板32侧表面为疏水性。振动板32表面例如可以利用氧化钛覆膜等进行具有亲水性的表面处理。作为亲水性的覆膜，不限于氧化钛，可以为氮化硅或氧化铁。
另外，氧化剂极12表面例如可以利用PTFE(聚四氟乙烯)覆膜等进行具有疏水性的表面处理。作为疏水性的覆膜，不限于PTFE，可以为FEP(四氟乙烯·六氟丙烯共聚物)或PFA(四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物)。
这样，如图6所示，由疏水性的氧化剂极12生成的水附着于亲水性的振动板32。从氧化剂极12向振动板32移动的生成水由于表面张力，不易向外部漏出。还有，通过利用利用超声波使振动板32振动，附着于振动板32的水成为水蒸气40，沿空气的流动而蒸发而去。
另外，燃料电池100还具备控制振动板32的振动，并给予振动板32的共振频率的控制回路300(参照图10)也可。关于该控制方法，在后详述，但在振动板32附着了生成水的情况下，振动板32的共振频率变化。例如，振动板32的共振频率通常为60kHz的振动板在附着后成为50kHz。
此时，如图7所示，控制回路300控制为追踪附着后的共振频率。例如，作为控制回路300使用压电元件33的情况下，输入电流最大的频率成为共振频率。因此，如图8所示，求出输入电流最大的频率的极大值，并将求出的频率作为共振频率。还有，在上述中，作为使振动板32振动的机构，使用了压电元件33，但此外使用磁致伸缩元件等也可。另外，压电元件或磁致伸缩元件期望利用涂敷来防水。
另外，在本实施方式中，生成水直接蒸发也可。另外，如图9所示，设置吸收水蒸气的吸收剂50也可。或者，设置集中并冷却空气而液化的冷凝管也可。
另外，在移动电话等上配置本实施方式的燃料电池100的情况下，在发电时，通过声音或振动、光等显示功能来告知水滴除去状态，以免放入移动电话等的口袋或提包润湿也可。
(燃料电池的控制方法)
其次，说明本实施方式的燃料电池100的控制方法。
图10中示出本实施方式的燃料电池系统的功能方框图。在此，作为控制燃料电池100的辅机300，搭载微机-升压回路35、压电元件33。也可形成为将辅机300装入燃料电池100内的结构。
微机-升压回路35通过电压、及电压的频率的调节，将控制振动板32的振动模式、振动速度的控制信号向压电元件33供给。压电元件33使在燃料电池100内配置的振动板32振动，进行氧供给或生成水的除去。因此，能够提高燃料电池100的发电效率。
另外，如图10所示，微机-升压回路35也可从燃料电池100供给电力，也可从未图示的外部的电源供给电力。
另外，从燃料电池100向微机-升压回路35通知发电量信息也可。在此，微机-升压回路35在发电量比期望量多的情况下，降低电压，减小氧的供给量及生成水的除去量，由此减少发电量。另一方面，在发电量少于期望量的情况下，提高电压，增大氧的供给量及生成水的除去量，由此增加发电量。
另外，微机-升压回路35也可调节氧化剂极12和振动板32的距离，改变水滴状生成水的蒸发量、空气供给量，调节发电效率。微机-升压回路35向压电元件33施加的电压波形为超声波域的正弦波、矩形波、三角波、锯齿波等。另外，振动板32的共振频率存在多个的情况下，通过频率调节，改变振动模式，调节氧化剂供给量、生成水蒸发量也可。为了减少消耗电力，仅在必要时间歇驱动也可。
其次，使用图11及图12，说明压电元件33的振动板32的控制方法。以下所示的处理通过控制压电元件33的微机-升压回路35来执行。
首先，在图11(a)的步骤S101中，微机-升压回路35设定频率的初始值。例如，微机-升压回路35设定60kHz作为频率(f)。另外，微机-升压回路35测定该状态的电流值，并带入电流值(Ii)及电流值(Iold)。还有，电流值(Ii)表示每次更新的电流值，电流值(Iold)表示前次测定的电流值。关于最初的测定，保存与电流值(Ii)及电流值(Iold)相同的值。
首先，微机-升压回路35前进到步骤S103中的上升模式。还有，在此，将频率比前一次检测的频率提高的情况定义为上升模式，将频率比前一次检测的频率降低的情况定义为降低模式。
其次，微机-升压回路35在步骤S104中，判断电流值(Ii)是否为前次的电流值(Iold)以上。在电流值(Ii)为前次的电流值(Iold)以上的情况下，前进到步骤S105。
在步骤S105中，微机-升压回路35判断当前频率(f)是否比最大频率(fmax)小。在此，最大频率(fmax)为预先设定的值。
在当前的频率(f)比最大频率小的情况下，前进到步骤S107，微机-升压回路35增加频率。在当前的频率(f)为最大频率以上的情况下，前进到步骤S106即图11(b)，进行降低模式的处理。
在步骤S107中，增加了频率后，前进到步骤S108，微机-升压回路35将本次的电流值(Ii)带入前次的电流值(Iold)，并且，将增加后的电流值带入电流值(Ii)，并返回步骤S104的处理。
另一方面，在图11(b)的步骤S201中为降低模式的情况下，在步骤S202中，判断电流值(Ii)是否比前次的电流值(Iold)大。在大的情况下，前进到步骤S203，微机-升压回路35判断当前的频率(f)是否比最小频率(fmin)大。在此，最小频率(fmin)为预先设定的值。
在当前的频率(f)比最小频率大的情况下，前进到步骤S205，微机-升压回路35增加频率。在当前的频率(f)为最小频率以下的情况下，向步骤S204即图11(a)的步骤S103前进，微机-升压回路35进行上升模式的处理。
在步骤S205中，减少频率后，向步骤S206进展，微机-升压回路35将本次的电流值(Ii)带入前次的电流值(Iold)，并且，将减少的电流值带入电流值(Ii)，返回步骤S202的处理。
这样，微机-升压回路35将前一次检测的频率及电流值作为基础，向上升模式或降低模式转移，反复进行这些处理。
(作用及效果)
根据本实施方式的燃料电池100可知，通过具备具有一个以上孔34的振动板32，水从在振动板32形成的孔34蒸发，从而能够容易地除去生成的水。从而，能够提高燃料电池100的发电效率。
另外，振动板32的氧化剂极12侧表面为亲水性，氧化剂极12的振动板32侧表面为疏水性。因此，生成的水容易从氧化剂极12侧向振动板32侧移动，生成水和振动板32接触的面积变大。其结果，容易传递能量，能够更有效地除去生成水。
另外，振动板32具有夹着孔34，梳齿形状相互相对的形状。因此，作为振动的波腹的部分的振动变大，振动的能量变大，从而能够除去更多的生成水。
另外，本实施方式的燃料电池100还具备控制振动板32的振动，赋予振动板32的共振频率的回路也可。因此，即使水滴附着于振动板32，导致共振频率变化，也能够赋予该状态的共振频率。
另外，如图13所示，在本实施方式中，通过振动板32的振动，能够使MEA膜(膜-电极接合体1)的内部共振。因此，通过MEA膜的振动，能够使附着于MEA膜的氧化剂极12表面的水、或MEA膜的氧化剂极表面膜的燃料极表面上附着的二氧化碳向流路扩散。
<第二实施方式>
在第一实施方式中，说明了通过振动板32的振动或气体供给装置来移送气体的情况。在第二实施方式中，说明通过利用振动板32的振动及对置的氧化剂极12表面的反射而在气体的流路30内产生的声波流移送气体的情况。
在此，说明声波流。声波流是由声场形成的恒定的流体的流动。
如图14所示，将振动板32和反射板(在此为氧化剂极12表面)对置配备，向振动板32施加振动，产生超声波域的驻波的情况下，在振动板32和反射板之间产生气柱共振。伴随气柱共振的发生，在振动板32和反射板之间发生涡旋状流动。在发生气柱共振时，通过形成声压的梯度，流路内的流体从声压高的一方向低的一方流动。将该流动称作声波流。通过这样产生的声波流，在燃料电池100中移送气体。
这样，送入氧化剂极12的气体通过在气体的流路30内产生的声波流被移送，由此能够向氧化剂极12效率良好地送入氧。
在本实施方式中，声压梯度如下所述地制作。
振动板32如图15所示，具有多个孔34，并具有夹着各孔34且以梳齿形状相互相对的形状。所述各梳齿的长度从振动板32的一方朝向另一方，阶段性地变长。另外，振动板32的孔34的形状优选相对于所述振动板32的中心线C(参照图4(a))对称。在此，通过具备长度在气体流动的方向上阶段性地变长的梳齿形状，能够形成声压的梯度。通过使振动板32的孔34的形状相对于中心线C对称，能够均等地振动。
其他方面与第一实施方式相同。
<第三实施方式>
在第三实施方式中，说明具有孔34的振动板32、和氧化剂极12表面不平行地配置的情况。
如图16所示，氧化剂极12及振动板32分别具有约50mm的长度L1、L2、约1mm的厚度t1、t2。另外，振动板32配置为与氧化剂极12的间隔(以下，称为流路30的高度)在长度L1方向上逐渐变大。振动板32以在吸气口1a侧为约2mm的间隔d1，在排气口1b侧为约4mm的间隔d2的方式倾斜约2°的角度θ而配置。
另外，压电元件33具有约3mm的长度L3、约30mm的宽度W2及约1mm的厚度t3的短条状形状。压电元件33在振动板32上形成于从振动板32的排气口1b侧的端部隔开约7mm的距离L4处。
在第三实施方式的燃料电池100中，首先，使用交流电源(未图示)，向压电元件33施加约70kHz的交流电压，由此使压电元件33在长度L3方向上收缩，从而能够使振动板32振动。由此，由振动板32产生声波。产生的声波在氧化剂极12和振动板32之间的流路30内多重反射，因此，流路30内的声压变大。
其结果，在流路30内产生声波流，产生使流路30内的空气移动的力。在此，流路30构成为排气口1b侧的高度比吸气口1a侧高，因此，与流路30内的空气朝向吸气口1a侧移动的情况相比，朝向排气口1b侧移动的情况下压力损失小。由此，空气从流路30的高度高的排气口1b侧排出，并且，从流路30的高度小的吸气口1a向流路30内供给空气。
另外，由振动板32产生的声波如图17所示，在氧化剂极12和振动板32之间的流路30内多重反射，因此，在流路30的高度和声波的波长满足共振条件的情况下，声波能够共振。
认为在流路30的高度在长度L1方向上变大的条件下，声波在流路30的高度为约3mm的流路30的吸气口1a侧共振。在这种情况下，在上述流路30的吸气口1a侧的区域产生声波的驻波。由于声波的驻波，流路30的吸气口1a侧的声压进而变大。其结果，能够进而效率良好地将空气沿流路30，从吸气口1a朝向排气口1b移送。
其他方面与第一实施方式相同。
<第四实施方式>
在第四实施方式中，说明具有孔34的振动板32的厚度沿流路方向变化的情况。
在第四实施方式的燃料电池100中，如图18所示，在流路30的两侧，以与膜-电极接合体1的表面垂直的姿势设置沿流路30伸展的一对流路壁31。横跨两个流路壁31，设置覆盖流路30的振动板32。在振动板32的上表面设置压电元件33。
如图19所示，振动板32和膜-电极接合体1的表面隔着间隔相互对置。利用振动板32的振动产生的声波在膜-电极接合体1的表面和振动板32之间的流路30内反射。
在此，振动板32在流路30的入口侧的端部32a(图19的左方端部)具有最小厚度T1，并且，在流路30的出口侧的端部32b(图19的右方端部)具有最大厚度T2。即，振动板32的剖面形成为楔状。
在空气供给机构3中，将振动板32和膜-电极接合体1的表面的间隔设定为产生气柱共振的共振高度(例如为0.1～5mm)，利用压电元件33使振动板32产生超声波域的驻波，由此在振动板32和膜-电极接合体1的表面之间产生气柱共振。
在此，振动板32在流路30的入口侧厚度小，因此，抗弯曲强度小，在出口侧厚度厚，因此，抗弯曲强度大。因此，如图19中虚线的箭头所示，在流路30的入口侧以大的振幅，在流路30的出口侧以小的振幅振动。由此，流路30内的声压在入口侧高，在出口侧低。
形成从流路30的入口朝向出口降低的声压梯度。由于声压梯度，在流路30内，从入口朝向出口产生声波流。流路30内的空气从入口朝向出口均匀地流动。
其结果，向膜-电极接合体1供给空气，在膜-电极接合体1发生发电反应。
其他方面与第一实施方式相同。
<第五实施方式>
在第五实施方式中，说明具有孔34的振动板32比流路30突出而形成的情况。
如图20所示，第五实施方式的燃料电池100在流路30的两侧，以与膜-电极接合体1的表面垂直的姿势设置沿流路30伸展的一对流路壁31。横跨两个流路壁31，设置覆盖流路30的振动板32。在振动板32的上表面设置压电元件33。
由此，如图21所示，振动板32和膜-电极接合体1的表面隔着规定间隔H相互对置。由振动板32的振动的声波在膜-电极接合体1的表面和振动板32之间的流路30内反射。
在此，在流路30的出口侧(图21的右侧)，振动板32具有：比膜-电极接合体1向外侧(图21的右方)突出规定距离S程度，并不与膜-电极接合体1的表面对置的区域38。
在上述空气供给机构3中，将振动板32和膜-电极接合体1的表面的间隔H设定为气柱共振产生的共振高度(例如0.1～5mm)，利用压电元件33使振动板32产生超声波域的驻波。由此，在振动板32和膜-电极接合体1的表面之间产生气柱共振。
另外，通过将振动板32的端部区域38的突出距离S设定为例如在振动板32产生的驻波的二分之一波长左右的适当的距离(例如0.5～5mm)，形成从流路30的入口朝向出口降低的声压梯度。由此，在流路30内，从入口朝向出口，产生声波流，如箭头A所示，流路30内的空气从入口朝向出口均匀地流动。
其结果，向膜-电极接合体1供给空气，在膜-电极接合体1发生发电反应。
其他方面与第一实施方式相同。
<其他实施方式>
通过上述实施方式来记载了本发明，但不应理解为构成该公开的一部分的论述及附图限定本发明。对本领域普通技术人员来说，根据该公开，进行各种代替实施方式、实施例及运用技术是显而易见的。
例如，在本实施方式中，说明了孔34的形状，但孔34的形状例如可以为圆形状。
这样，本发明当然包括在此没有记载的各种实施方式等。从而，本发明的技术范围仅由在上述说明中妥当的专利请求的范围中的发明特定事项来规定。
还有，日本专利申请第2006-270097号(2006年9月29日)及日本专利申请第2007-234622号(2007年9月10日申请)的所有内容作为参照，装入本申请说明书中。
产业上的可利用性
根据本发明的燃料电池可知，能够容易地除去生成的水，因此，有用于在电解质层的两侧配备氧化剂极及燃料极，构成膜·电极接合体的燃料电池中。

Claims (6)

1.一种燃料电池，其在电解质层的两侧配备氧化剂极及燃料极而构成膜-电极接合体，其特征在于，具备：
振动的振动板，其配置为与所述氧化剂极夹着气体的流路而对置，
所述振动板为具有一个以上的孔的形状，
所述振动板的氧化剂极侧表面为亲水性，所述氧化剂极的振动板侧表面为疏水性。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述振动板具有夹着所述孔以梳齿形状相互相对的形状。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
利用通过所述振动板的振动及所述对置的氧化剂极表面的反射而在所述气体的流路内产生的声波流来移送所述气体。
4.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，
所述振动板的孔的形状相对于所述振动板的中心线对称。
5.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，
所述振动板具有多个孔，并具有夹着各孔且以梳齿形状相互组合的方式相对的形状，
所述各梳齿的长度从所述振动板的一方朝向另一方阶段性地变长。
6.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述燃料电池还具备：控制所述振动板的振动，并给予所述振动板的共振频率的回路。
CN2007800364970A 2006-09-29 2007-09-27 燃料电池 Expired - Fee Related CN101523646B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006270097 2006-09-29
JP270097/2006 2006-09-29
JP2007234622A JP5078515B2 (ja) 2006-09-29 2007-09-10 燃料電池
JP234622/2007 2007-09-10
PCT/JP2007/068870 WO2008038735A1 (fr) 2006-09-29 2007-09-27 pile à combustible

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101523646A CN101523646A (zh) 2009-09-02
CN101523646B true CN101523646B (zh) 2011-12-07

Family

ID=39230170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800364970A Expired - Fee Related CN101523646B (zh) 2006-09-29 2007-09-27 燃料电池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090325011A1 (zh)
JP (1) JP5078515B2 (zh)
CN (1) CN101523646B (zh)
CA (1) CA2664762A1 (zh)
WO (1) WO2008038735A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2680846C (en) * 2007-04-20 2012-12-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell separator and fuel cell
JP2011034809A (ja) 2009-07-31 2011-02-17 Sanyo Electric Co Ltd 生成水除去装置
JP2011033274A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Sanyo Electric Co Ltd 生成水除去装置
JP2011034808A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Sanyo Electric Co Ltd 生成水除去装置
JP5723795B2 (ja) * 2012-01-11 2015-05-27 三菱電機株式会社 排煙装置
JP6091605B2 (ja) * 2012-05-24 2017-03-08 アウディ アクチェンゲゼルシャフトＡｕｄｉ Ａｇ 燃料電池用気体インレットマニフォールドドレイン
JP2015120168A (ja) * 2015-03-30 2015-07-02 三菱電機株式会社 超音波発生装置及び排煙装置
CN109065957B (zh) * 2018-07-19 2020-11-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂电池注液后的浸润装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2527647C3 (de) * 1975-06-20 1981-06-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Mit Flüssigkeitströpfchen arbeitendes Schreibgerät
JP2695418B2 (ja) * 1987-10-30 1997-12-24 株式会社リコー オンデマンド型インクジェットヘッド
JPH02108545A (ja) * 1988-10-19 1990-04-20 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド
JP2871674B1 (ja) * 1998-03-27 1999-03-17 日本電気株式会社 インクジェット式プリンタヘッド装置
JP3705541B2 (ja) * 2000-12-12 2005-10-12 シャープ株式会社 燃料電池
US6821661B2 (en) * 2001-08-31 2004-11-23 Plug Power, Inc. Hydrophilic anode gas diffusion layer
JP4249604B2 (ja) * 2003-06-11 2009-04-02 東京エレクトロン株式会社 基板の処理装置及び基板の処理方法
EP1726018A2 (en) * 2004-03-15 2006-11-29 Cabot Corporation Modified carbon products, their use in fluid/gas diffusion layers and similar devices and methods relating to the same
US8470488B2 (en) * 2005-11-23 2013-06-25 GM Global Technology Operations LLC Metallic bipolar plates with high electrochemical stability and improved water management

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2002-184430A 2002.06.28
JP特开平1-115638A 1989.05.08
JP特开平11-277739A 1999.10.12

Also Published As

Publication number Publication date
US20090325011A1 (en) 2009-12-31
WO2008038735A1 (fr) 2008-04-03
JP5078515B2 (ja) 2012-11-21
CN101523646A (zh) 2009-09-02
JP2008108708A (ja) 2008-05-08
CA2664762A1 (en) 2008-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101523646B (zh) 燃料电池
TW565472B (en) Multiple horn atomizer with high frequency capability and method thereof
EP1950421B1 (en) Fluid transfer device
US7889877B2 (en) Device for generating a medium stream
JP2009117344A (ja) 流体移送装置及びこれを具えた燃料電池
JP2002184430A (ja) 燃料電池
CN101606255B (zh) 燃料电池
US20120135324A1 (en) Device for removing generated water
KR101127382B1 (ko) 생성수 제거 장치
JP3527998B2 (ja) 超音波成膜装置
KR101095735B1 (ko) 생성수 제거 장치
JP3083902B2 (ja) 超音波霧化装置
JP2004014192A (ja) 燃料電池装置及び燃料電池装置の制御方法
JP3398870B2 (ja) 超音波霧化装置
JP2006004784A (ja) 燃料電池装置
JPH04207798A (ja) 超音波霧化装置
JP2672397B2 (ja) 超音波霧化装置
JP2004312561A (ja) パラメトリックスピーカ用電気音響変換器およびパラメトリックスピーカ

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
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111207

Termination date: 20130927