CN101529637A - 燃料电池用燃料盒和燃料盒用喷嘴附件 - Google Patents

燃料电池用燃料盒和燃料盒用喷嘴附件 Download PDF

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Abstract

燃料电池用燃料盒6具备收纳燃料电池用液体燃料的盒主体7。内置由阀体13等构成的阀机构的喷嘴部8被设置于盒主体7。在喷嘴部8的外周侧以可分离的状态安装了具有与燃料电池连接的喷嘴插入部21的喷嘴附件9。

Description

燃料电池用燃料盒和燃料盒用喷嘴附件
技术领域
本发明涉及燃料电池用燃料盒和被用于该燃料盒的燃料盒用喷嘴附件(attachment)。
背景技术
为了能够长时间不充电而使用笔记本电脑及手机等便携式电子设备，尝试这些便携式电子设备的电源或充电器使用燃料电池。燃料电池具有的特征是：仅通过供给燃料及空气就能够发电，若补给燃料，则能够连续地长时间发电。因此，若能够将燃料电池小型化，则作为便携式电子设备的电源或充电器，可以说是极有利的系统。
采用能量密度高的甲醇燃料的直接甲醇型燃料电池(Direct MethanolFuel Cell：DMFC)由于能够实现小型化，燃料的处理也容易，因此有望用作便携式设备的电源等。作为DMFC的液体燃料的供给方式，已知有气体供给型及液体供给型等主动方式以及在电池内部使燃料收纳部内的液体燃料气化再供至燃料极的内部气化型等被动方式。被动方式对于DMFC的小型化有利。
内部气化型等被动型DMFC中，通过燃料含浸层或燃料气化层等使燃料收纳部内的液体燃料气化，将该液体燃料的气化成分供至燃料极(参照例如专利文献1及2)。对燃料收纳部，采用燃料盒供给液体燃料。在卫星式(外部注入式)的燃料盒中，尝试使用具备分别内置阀机构的喷嘴部及插座(socket)部的联结器(coupler)进行液体燃料的切断及注入(参照例如专利文献3)。
内部气化型等被动型DMFC为了搭载于例如便携式电子设备，其小型化有所发展，其结果是，燃料盒侧的喷嘴部(燃料吐出部)也有小径化的倾向。采用这样的喷嘴部从燃料盒向DMFC等的燃料收纳部注入液体燃料时，小径化的喷嘴部在对燃料盒施加弯曲或扭转等力时有破损的危险。由于燃料盒利用内置于喷嘴部的阀机构切断液体燃料，因此若喷嘴部破损，则被收纳于燃料盒的液体燃料有漏出的危险。
专利文献1：日本专利第3413111号公报
专利文献2：国际公开第2005/112172号文本
专利文献3：日本专利特开2004-127824号公报
发明的揭示
本发明的目的是提供可抑制因燃料盒的喷嘴部破损而导致的不良情况的发生的燃料电池用燃料盒及被用于该燃料盒的燃料盒用喷嘴附件。
本发明的燃料电池用燃料盒的特征在于，具备收纳燃料电池用液体燃料的盒主体，被设置于所述盒主体的内置阀机构的喷嘴部，以可分离的状态被装载于所述喷嘴部的喷嘴附件；该喷嘴附件具有连接燃料电池的喷嘴插入部。
本发明的燃料盒用喷嘴附件的特征在于，具备被装载于燃料电池用燃料盒的喷嘴部的喷嘴头，被设置在所述喷嘴头的前端侧的与燃料电池连接的喷嘴插入部，被配置于所述喷嘴头内的附件侧阀杆；该喷嘴附件以可分离的状态被装载于所述燃料盒的喷嘴部。
附图的简单说明
图1是表示本发明的实施方式中的燃料电池用燃料盒和使用了该燃料盒的燃料电池的构成的图。
图2是表示图1所示的燃料盒中的喷嘴部和喷嘴附件的构成的装配图。
图3是表示图1所示的燃料盒中的喷嘴部和喷嘴附件的构成的剖视图。
图4是表示图3所示的喷嘴部和喷嘴附件的变形例的剖视图。
图5是表示将喷嘴附件从图3所示的燃料盒的喷嘴部分离的状态的剖视图。
图6是表示图1所示的燃料盒和燃料电池连接前的状态的剖视图。
图7是表示图1所示的燃料盒和燃料电池连接后的状态的剖视图。
图8是表示作为图1所示的燃料电池的一例的内部气化型DMFC的构成的剖视图。
符号说明：1…燃料电池，2…起电部，3…燃料收纳部，4…插座部，6…燃料盒，7…盒主体，8…喷嘴部，9…喷嘴附件，11…阀保持件(holder)，12…喷嘴保持件，13…阀体，14…阀头，15…主体侧阀杆，19…喷嘴头，20…基部，21…喷嘴插入部，22…O型填充物(packing)，25…附件侧阀杆，26…键部，27…键槽，28…抽出用突起部，29…机械键(mechanical key)。
实施发明的最佳方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下是基于附图对本发明的实施方式进行说明，这些附图是为了进行图解而提供的，本发明并不受这些附图的限定。
图1是表示本发明的实施方式中的燃料电池用燃料盒和使用了该燃料盒的燃料电池的构成的图。图1所示的燃料电池1具备起电部2和燃料收纳部3。在燃料收纳部3的下表面侧设置有成为燃料接受部的具备插座部4的燃料供给部5。插座部4如后所述内置阀机构，在供给液体燃料以外的时间内阀机构都处于关闭状态。燃料电池1也可具有不经燃料收纳部3而直接将液体燃料从燃料接受部5供至起电部2的结构。
燃料盒6具有收纳燃料电池用液体燃料的盒主体(容器)7。在盒主体7的前端侧装有成为将收纳于其中的液体燃料供至燃料电池1的燃料收纳部3时的燃料吐出部的喷嘴部8及喷嘴附件9。喷嘴附件9是构成与燃料电池1的连接部的构件，被安装于喷嘴部8。喷嘴部8如后所述内置阀机构，在将液体燃料供至燃料电池1以外的时间内阀机构处于关闭状态。
燃料盒6是仅在向燃料收纳部3注入液体燃料时与燃料电池1连接的所谓的卫星式(外部注入式)燃料盒。燃料盒6的盒主体7中收纳有与燃料电池1对应的液体燃料。例如，燃料电池1为直接甲醇型燃料电池(DMFC)的情况下，液体燃料为各种浓度的甲醇水溶液或纯甲醇等甲醇燃料。
收纳于盒主体7的液体燃料并不限于甲醇燃料，例如也可以是乙醇水溶液或纯乙醇等乙醇燃料，丙醇水溶液或纯丙醇等丙醇燃料，乙二醇水溶液或纯乙二醇等乙二醇燃料，二甲醚，甲酸及其它的液体燃料。与燃料电池1对应的液体燃料都被收纳于盒主体7。
被设置于燃料盒6的盒主体7的喷嘴部8及喷嘴附件9具有与被设置于燃料电池1的燃料收纳部3的插座部4对应的结构，它们构成一对连接机构(联结器)。下面参照图2～图5对被设置于燃料盒6的盒主体7的喷嘴部8及喷嘴附件9的具体结构进行说明。
如上所述，喷嘴部8被设置于盒主体7的前端，喷嘴附件9被装在其外侧。喷嘴附件9如后所述以可分离的状态被装载于喷嘴部8。喷嘴部8具有被固定在盒主体7的燃料吐出口10的杯状阀保持件11。阀保持件11的底部设有成为液体燃料的流路的连通孔11a，利用该连通孔11a与盒主体7通液。
如图2及图3所示，在阀保持件11上设置有近似圆筒状的喷嘴保持件12。阀保持件11的开口面被喷嘴保持件12覆盖，由它们划分出阀室。阀体13被配置在阀室内。阀体13具备阀头13和主体侧阀杆15。阀头14被配置在由阀保持件11和喷嘴保持件12划分出的阀室内。主体侧阀杆15被收纳在喷嘴保持件12内。
这里，主体侧阀杆15以其前端位于喷嘴保持件12内的形态来配置。即，将主体侧阀杆15配置在喷嘴保持件12内时，将主体侧阀杆15的前端部从喷嘴保持件12的前端面向内侧后退，使得喷嘴保持件12的前端部形成为凹状。这是为了在喷嘴附件9从喷嘴部8分离时防止主体侧阀杆15的前端从喷嘴保持件12突出而导致误操作等。
阀体13可在轴向上进退。在阀头14和形成于喷嘴保持件12的内侧的阀座16之间配置有O型填充物17。利用压缩弹簧18等弹性体对阀体13施加将阀头14朝阀座16压紧的力，利用它们来按压O型填充物17。在燃料盒6从燃料电池1分离的状态下，通过阀头14使O型填充物17朝阀座16压紧，从而使喷嘴部8内的燃料流路成为关闭状态。如后所述，在燃料盒6与燃料电池1连接时，喷嘴部8内的燃料流路成为打开状态。
在喷嘴部8的喷嘴保持件12的外侧以可分离的状态装有喷嘴附件9。喷嘴附件9是起到与燃料电池1侧的插座部4的连接部的作用的构件，具备以可分离的状态被装在喷嘴保持件12的外侧的喷嘴头19。喷嘴头19具有被安装于喷嘴保持件12的基部20和被插入·连接于燃料电池1侧的插座部4的喷嘴插入部21。圆筒状的喷嘴插入部21形成为其轴向与喷嘴附件9的插入方向平行且从基部20突出的样子。
在喷嘴保持件12和喷嘴头19之间存在燃料流路和密封其周边的环状填充物22。此外，在喷嘴头19的喷嘴插入部21的前端面设置有凹部23。凹部23以使喷嘴插入部21的前端面凹下的状态形成，喷嘴口24在该凹部23的底面开口。凹部23具有残留(附着)于喷嘴附件9的前端侧的液体燃料的收纳部的功能，藉此可防止操作者与残留在喷嘴附件9的前端侧的液体燃料直接接触，从而能够进一步提高燃料盒6的安全性。
在喷嘴头19内配置有附件侧阀杆25。附件侧阀杆25具有大径部25a和小径部15b，大径部25a被接触配置在主体侧阀杆14上。附件侧阀杆25的小径部25b被配置在喷嘴头19的喷嘴插入部21内，在被插入·连接于燃料电池1侧的插座部4时，起到阀体13的可动系的作用。附件侧阀杆25被设定为其大径部25a的直径大于喷嘴插入部21的内径，藉此可防止从喷嘴头19的脱落。
附件侧阀杆25的防脱落机构如图4所示，可具有在阀杆25的比与环状填充物22接触的部分更靠近喷嘴口24侧的位置设置了直径大于喷嘴插入部21的内径的突起25c的结构。阀杆25的防脱落机构可设置在喷嘴附件9及附件侧阀杆25的至少一方。
喷嘴附件9如前所述具备喷嘴头19和附件侧阀杆25。将该喷嘴附件9安装于喷嘴部8时，首先在主体侧阀杆14上配置附件侧阀杆25，同时在喷嘴保持件12上配置环状填充物22，然后，将喷嘴头19装于其上。喷嘴保持件12和喷嘴头19例如用被设置在喷嘴保持件12的外周面及喷嘴头19的内周面的一方的键部和被设置在另一方的键槽来连接固定。
例如，键部26在喷嘴头19的基部20的内周面突出形成。另一方面，键槽27被设置在喷嘴保持件12的外周面。喷嘴头19装于喷嘴保持件12时，使喷嘴头19的键部26与喷嘴保持件12的键槽27卡合。由于键槽27具有例如L字形状，因此通过使键部26沿键槽27卡合，可将喷嘴头19连接固定于喷嘴保持件12。由于键部26和键槽27具有形成成对的形状，因此可用作为识别喷嘴保持件12和喷嘴头19的组合的识别手段。
喷嘴保持件12和喷嘴头19的连接也可以采用图4所示的切口(undercut)嵌合。即，切割部12a被设置在喷嘴保持件12的外周面。与切割部12a对应的突起部19a被设置在喷嘴头19的内周面。通过使突起部19a嵌合于切割部12a，喷嘴保持件12和喷嘴头19被连接固定。切割部12a和突起部19a构成利用切口嵌合的连接部。
利用切口嵌合的连接部在对燃料盒6施加了扭转方向的力时可转动。因此，可用作为喷嘴附件9的分离机构。另外，对喷嘴附件9施加了弯曲方向的力时，通过使切口嵌合(切割部12a和突起部19a的至少一方)变形，可使喷嘴附件9从喷嘴部8分离。
喷嘴附件9以可分离的状态被安装于喷嘴部8。通过将该喷嘴附件9插入·连接于燃料电池1的插座部4，将燃料盒6连接于燃料电池1。对与燃料电池1连接的燃料盒6施加了弯曲方向或扭转方向的力时，如图5所示，仅喷嘴附件9从喷嘴部8分离。此时，由阀体13等构成的阀机构被内置于盒主体7侧的喷嘴部8，因此，即使喷嘴附件9从喷嘴部8分离也能够维持阀机构的功能。
如上所述，在对与燃料电池1连接的燃料盒6施加了弯曲或扭转等的力时，通过使喷嘴附件9从喷嘴部8分离，可维持被内置于喷嘴部8的阀机构的功能。另外，如果喷嘴附件9从喷嘴部8分离，则通过附件侧阀杆25被施加于阀体13的力(使阀打开的力)被解除，因此，阀体13的阀头14即刻回复至关闭状态。藉此，可抑制对燃料盒6施加了弯曲或扭转等的力时的液体燃料的漏出等。
从喷嘴部8分离的喷嘴附件9以与燃料电池1的插座部4连接的状态被保留。在喷嘴附件9被保留于插座部4的状态下，无法再将液体燃料注入燃料电池1。因此，将抽出用突起部28设置在喷嘴附件9的外周面。通过抓住该抽出用突起部28将其拉出，可克服插座部4侧的保持力，将喷嘴附件9从插座部5卸除。
在对燃料盒6施加了弯曲或扭转等的力时，例如通过使喷嘴保持件12的键槽27变形，可容易地使喷嘴附件9从喷嘴部8分离。例如使键槽27发生塑性变形时，最好用软质树脂等柔软的材料构成喷嘴保持件12，同时用金属材料或硬质树脂等硬质材料构成喷嘴头19。藉此，在对燃料盒6施加了弯曲或扭转等的力时，由于喷嘴保持件12的键槽27易发生塑性变形，因此可使喷嘴头19的键部26容易地从键槽27脱离。
作为构成喷嘴保持件12的软质树脂，可例举低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、交联高密度聚乙烯(XLPE)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯(PP)、丙烯共聚物(PPCO)等。另一方面，作为构成喷嘴头19的金属材料，可采用一般的SUS材料等。作为硬质树脂，可例举聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚缩醛(POM)等超级工程塑料材料。
喷嘴头19与甲醇燃料等液体燃料接触，因此最好对由金属材料或超级工程塑料材料等形成的喷嘴头19施以用于提高耐腐蚀性和实现低溶出化的表面处理。作为适用于喷嘴头19的表面处理，可例举钝化处理、金或铂等贵金属镀层、氟树脂涂层、石墨涂层、有机硅涂层等。构成喷嘴保持件12的软质树脂优选使用具有耐甲醇性等燃料耐性的树脂材料。所述软质树脂的耐甲醇性都非常好。
然后，参照图6及图7对所述燃料盒6的喷嘴部8及喷嘴附件9和燃料电池1的插座部4的连接结构及连接机构进行说明。图6表示燃料盒6的喷嘴部8及喷嘴附件9和燃料电池1的插座部4的连接前的状态，图7表示将它们连接后的状态。燃料盒6的喷嘴部8及喷嘴附件9的结构等如前所述。
另一方面，作为燃料电池1侧的连接机构的插座部5具备带喷嘴的插入口31的插座主体32。插座主体32具有近似圆筒状的主体上部33和杯状的主体下部34。插座主体32的主体上部33内配置有作为弹性体保持件的橡胶保持件35。橡胶保持件35是使其和喷嘴头19的喷嘴插入部21之间形成密封的密封件，在其内侧形成为液体燃料流路。即，橡胶保持件35是在打开插座部4的阀机构时将外部与液体燃料流路之间密封的密封件。
阀36被设置在插座主体32内。阀36具备阀头37和阀杆38。阀头37被配置在由主体上部33和主体下部34划分出的阀室内。阀杆38被收纳在主体上部33内的中空部及橡胶保持件35内。该阀36可在轴向上进退。在阀头37与形成于主体上部33的下表面侧的阀座39之间配置了O型环40。
利用压缩弹簧41等弹性体对阀36始终施加使阀头37朝阀座39压紧的力，由此来按压O型环40。在燃料电池1与燃料盒6分离的状态下，通过阀头37使O型环40朝阀座39压紧，由此，使插座部4内的液体燃料的流路成为关闭状态。在将燃料盒6与燃料电池1连接时，阀杆38后退，阀头37从阀座39离开，从而使插座部4内的燃料流路成为开放状态。
在插座主体32的主体下部34设置有连通孔42，该连通孔42通过燃料供给部5而与燃料收纳部3连接。藉此，插座部4的插座主体32内的燃料流路通过设置在主体下部34的连通孔42而与燃料收纳部3连接。另外，通过使阀13、36成为打开状态，使喷嘴部8和插座部4内的燃料流路分别打开，可将收纳在燃料盒6内的液体燃料通过喷嘴部8和插座部4注入到燃料收纳部3内。
在将被收纳于燃料盒6的液体燃料供至燃料电池1的燃料收纳部3时，将燃料盒6的喷嘴附件9插入并连接于插座部4。如图7所示，如果将喷嘴附件9插入插座部4，则首先喷嘴插入部21的前端和橡胶保持件35的前端接触，在阀13、36成为开放状态前实现液体燃料的流路周边的密封。
如图4所示，最好在喷嘴附件9的喷嘴插入部21设置机械键29。通过使机械键29与设置在插座部4的键槽(未图示)卡合，例如可防止燃料盒6的误连接(液体燃料的误注入等)。它可用作为燃料识别手段。机械键29除了可设置在喷嘴头19的喷嘴插入部21以外，还可设置在喷嘴保持件12。藉此，可将外径不同的喷嘴头19和喷嘴保持件12分别作为对应插座部4的插入部使用。对于内径不同的插座部4，除去喷嘴附件9，将喷嘴保持件12作为插入部使用。
如果将喷嘴附件9在喷嘴插入部21的前端和橡胶保持件35接触的状态下插入插座部4，则喷嘴附件9的附件侧阀25和插座部4的阀杆38的前端彼此对碰。若在此状态下将喷嘴附件9进一步插入，则阀36后退，插座部4内的流路被打开。之后，与附件侧阀杆25接触配置的喷嘴部8的阀体13后退，喷嘴部8内的流路被打开。藉此，喷嘴部8(包括喷嘴附件9)和插座部4的连接部的燃料流路确立。
这样，在喷嘴部8(包括喷嘴附件9)和插座部4连接的同时，将内置于它们的阀机构分别打开，使液体燃料流路畅通，藉此，收纳于燃料盒6的液体燃料被供至燃料电池1的燃料收纳部3。在提高燃料电池1和燃料盒6的连接状态下的可靠性等上，使燃料盒6在燃料盒6侧的阀机构不会因施加于燃料盒6的弯曲或扭转等的力而破损的条件下脱离是非常重要的。
针对这点，该实施方式的燃料盒6如前所述，通过使喷嘴附件9从喷嘴部8分离，内置于喷嘴部8的阀机构的功能得到维持。此外，如果喷嘴附件9从喷嘴部8分离，则内置于喷嘴部8的阀机构即刻回复至关闭状态。藉此，即使在对燃料盒6施加了弯曲或扭转等的力时，也能够在维持阀机构的功能的同时由此确立喷嘴部8内的燃料流路的关闭状态，因此，能够抑制液体燃料从燃料盒6的漏出等。
喷嘴附件9和插座主体32优选使用例如利用键部和键槽的组合的燃料识别手段。与液体燃料对应的具有成对形状的键部和键槽形成于喷嘴附件9和插座主体32，藉此可防止液体燃料的误注入等。另外，喷嘴附件9和插座主体32可采用利用弹性突起或弹性销等弹性构件和与其卡合的槽的组合的喷嘴保持机构。藉此，可提高燃料盒6与燃料电池1的连接可靠性。
下面说明上述实施方式的燃料电池1中的起电部2的具体构造。对燃料电池1并没有特别限定，例如可使用在需要时连接卫星式燃料盒6的被动式或主动式的DMFC。在此，参照图8来说明燃料电池1使用了内部气化型DMFC的实施方式。图8所示的内部气化型(被动式)DMFC1除了起电部2和燃料收纳部3以外，还包括位于它们之间的气液分离膜51。
起电部2具有膜电极接合体(Membrane Electrode Assembly：MEA)，该膜电极接合体包括具有阳极催化剂层52和阳极气体扩散层53的阳极(燃料极)、具有阴极催化剂层54和阴极气体扩散层55的阴极(氧化剂极/空气极)、以及被阳极催化剂层52和阴极催化剂层54夹持的质子(氢离子)传导性电解质膜56。
作为在阳极催化剂层52和阴极催化剂层54中含有的催化剂，可例举例如Pt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等铂族元素的单体、含有铂族元素的合金等。在阳极催化剂层52中最好使用对甲醇和一氧化碳具有较强耐性的Pt-Ru和Pt-Mo等。在阴极催化剂层54中最好使用Pt和Pt-Ni等。催化剂既可以是使用碳素材料这样的导电性载体的载体催化剂，也可以是无载体催化剂。
作为构成电解质膜56的质子传导性材料，可例举例如具有磺酸基的全氟磺酸聚合物等氟树脂、具有磺酸基的烃类树脂、钨酸或磷钨酸等无机物等。作为具有磺酸基的氟树脂，可例示Nafion(商品名，杜邦公司制)和Flemion(商品名，旭硝子株式会社制)等。但并不限于此。
在阳极催化剂层52上层叠的阳极气体扩散层53在起到朝阳极催化剂层52均匀地供给燃料的作用的同时，还具备阳极催化剂层52的集电功能。在阴极催化剂层54上层叠的阴极气体扩散层55在起到朝阴极催化剂层54均匀地供给氧化剂的作用的同时，还具备阴极催化剂层54的集电功能。在阳极气体扩散层53上层叠有阳极导电层57作为集电体。在阴极气体扩散层55上层叠有阴极导电层58作为集电体。
阳极导电层57和阴极导电层58例如用由Au等导电性金属材料形成的网、多孔膜、薄膜等构成。另外，在电解质膜56与阳极导电层57之间以及电解质膜56与阴极导电层58之间分别设置有橡胶制的O型环59、60。利用它们来防止燃料和氧化剂从起电部2泄漏。
在燃料收纳部3的内部填充有作为液体燃料F的甲醇燃料。燃料收纳部3在起电部2侧被开口，该燃料收纳部3的开口部和起电部2之间设置有气液分离膜51。气液分离膜51是仅让液体燃料F的气化成分透过而不让液体成分透过的膜。作为气液分离膜51的构成材料，可例示聚四氟乙烯等氟树脂。所谓液体燃料F的气化成分，在使用甲醇水溶液作为液体燃料F时是指由甲醇的气化成分和水的气化成分构成的混合气，在使用纯甲醇时是指甲醇的气化成分。
在阴极导电层58上层叠有保湿层61，并在其上层叠有表面层62。表面层62具有对作为氧化剂的空气的进入量进行调整的功能。空气的进入量通过在表面层62上形成的空气导入口63的个数和尺寸来进行调整。保湿层61被在阴极催化剂层54生成的水的一部分浸渗而起到抑制水蒸散的作用，同时具备通过朝阴极气体扩散层55均匀地导入氧化剂而促进氧化剂朝阴极催化剂层54均匀扩散的功能。保湿层61由聚乙烯或聚丙烯的多孔体等多孔质结构的构件形成。
另外，通过在燃料收纳部3上依次层叠气液分离膜51、起电部2、保湿层61、表面层62，并在其上覆盖不锈钢制的盖子64以保持整体来构成被动型DMFC1。在盖子64的与表面层62上形成的空气导入口63对应的部分设置有开口。在燃料收纳部3设置有卡住盖子64的钩爪64a的平台(terrace)65，通过在平台65上卡接钩爪64a，用盖子64来一体地保持DMFC1整体。图8中虽未图示，但如图1所示，在燃料收纳部3的下表面侧设置了具有插座部4的燃料供给部5。
在具有上述结构的被动型DMFC(燃料电池)1中，燃料收纳部3内的液体燃料F(例如甲醇水溶液)气化，该气化成分透过气液分离膜51被供至起电部2。在起电部2内，液体燃料F的气化成分经阳极气体扩散层53扩散，被供至阳极催化剂层52。被供至阳极催化剂层52的气化成分发生式(1)所示的甲醇的内部改性反应。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-…(1)
在使用纯甲醇作为液体燃料F时，由于不从燃料收纳部3供给水蒸气，因此，使在阴极催化剂层54中生成的水或电解质膜56中的水与甲醇反应，发生式(1)的内部改性反应。或者不依靠式(1)的内部改性反应，而是利用不需要水的其它反应原理来引发内部改性反应。
由内部改性反应生成的质子(H+)在电解质膜56中传递，到达阴极催化剂层54。从表面层62的空气导入口63进入的空气(氧化剂)经保湿层61、阴极导电层58、阴极气体扩散层55扩散，被供至阴极催化剂层54。被供至阴极催化剂层54的空气发生式(2)所示的反应。通过该反应，引发伴随水的生成的发电反应。
(3/2)O2+6H++6e-→3H2O…(2)
随着基于上述反应的发电反应的进行，燃料收纳部3内的液体燃料F(例如甲醇水溶液或纯甲醇)被消耗。由于燃料收纳部3内的液体燃料F耗尽时发电反应会停止，因此在此时刻或其以前的时刻从燃料盒6向燃料收纳部3内供给液体燃料。如上所述，通过将燃料盒6侧的喷嘴部8(包括喷嘴附件9)插入燃料电池1的插座部4并连接，就可从燃料盒6供给液体燃料。
本发明的燃料盒只要是用于燃料电池的燃料盒即可，不对其原理等作任何限定。采用本发明的燃料盒的燃料电池只要是利用燃料盒来供给液体燃料的燃料电池即可，不对其方式和原理等作任何限定。燃料电池的具体结构可在不脱离本发明的技术思想的范围内具体化。另外，可进行各种变形，例如对上述实施方式所示的多个构成要素进行适当组合或从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素等。本发明的实施方式可在本发明的技术思想的范围内进行扩展或变更，该扩展、变更后的实施方式也落入本发明的技术范围。
产业上利用的可能性
本发明的燃料电池用燃料盒在向与燃料电池连接的燃料盒施加了弯曲或扭转等的力时喷嘴附件从喷嘴部分离，因此被内置于喷嘴部的阀机构的功能得到维持。所以，能够抑制因阀机构的损伤而导致的液体燃料的漏出等不良情况的发生。该燃料盒的可靠性和安全性良好，因此可有效地用于作为各种装置的电源或充电器等使用的燃料电池。

Claims (18)

1.燃料电池用燃料盒，其特征在于，具备收纳燃料电池用液体燃料的盒主体，被设置于所述盒主体的内置阀机构的喷嘴部，以可分离的状态被装载于所述喷嘴部的喷嘴附件；该喷嘴附件具有连接燃料电池的喷嘴插入部。
2.如权利要求1所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，在对连接于燃料电池的所述燃料盒施加了弯曲方向或扭转方向的力时，所述喷嘴附件从所述喷嘴部分离。
3.如权利要求1所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，所述喷嘴部具备被设置于所述盒主体的喷嘴保持件，被配置在所述喷嘴保持件内的具有阀头和主体侧阀杆的阀体，将所述阀头向设置在所述喷嘴保持件内的阀座压紧、将所述喷嘴部内的所述液体燃料的流路保持为关闭状态的弹性构件。
4.如权利要求3所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，所述主体侧阀杆被配置成其前端位于所述喷嘴保持件的内部。
5.如权利要求3所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，机械键被设置于所述喷嘴保持件。
6.如权利要求3所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，所述喷嘴附件具备以可分离的状态被装载于所述喷嘴保持件的外侧的具有所述喷嘴插入部的喷嘴头，以及被配置于所述喷嘴头内的附件侧阀杆；该附件侧阀杆被设置在所述主体侧阀杆上。
7.如权利要求6所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，所述喷嘴头具有通过切口嵌合与所述喷嘴保持件连接的连接部，在对所述燃料盒施加了扭转方向的力时所述连接部可转动。
8.如权利要求7所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，利用施加弯曲方向的力时所述连接部的变形，所述喷嘴附件从所述喷嘴部分离。
9.如权利要求6所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，具备设置于所述喷嘴保持件的外周面及所述喷嘴头的内周面的一方的键部和设置于所述喷嘴保持件的外周面及所述喷嘴头的内周面的另一方的与所述键部卡合的键槽，利用该卡合将所述喷嘴保持件和所述喷嘴头连接起来。
10.如权利要求9所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，在对连接于燃料电池的所述燃料盒施加了弯曲方向或扭转方向的力时利用所述键槽的变形，所述喷嘴附件从所述喷嘴部分离。
11.如权利要求10所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，所述喷嘴部的阀机构在所述键槽变形的同时转换为关闭状态。
12.如权利要求10所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，所述喷嘴头由金属材料或超级工程塑料材料形成。
13.如权利要求12所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，对所述喷嘴头的内部实施了表面处理。
14.如权利要求6所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，在所述喷嘴附件及所述附件侧阀杆的至少一方设置了防止所述附件侧阀杆的脱落的防脱落机构。
15.如权利要求14所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，所述防脱落机构被设置在所述附件侧阀杆，具备大于所述喷嘴插入部的内径的大径部。
16.如权利要求1所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，所述喷嘴附件具有被设置在其外周面的抽出用突起部。
17.如权利要求1所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，在所述喷嘴头及所述喷嘴保持件的外表面设置了机械键，且所述喷嘴头及所述喷嘴保持件具有不同的外径。
18.燃料盒用喷嘴附件，其特征在于，具备被装载于燃料电池用燃料盒的喷嘴部的喷嘴头，被设置在所述喷嘴头的前端侧的与燃料电池连接的喷嘴插入部，被配置于所述喷嘴头内的附件侧阀杆；该喷嘴附件以可分离的状态被装载于所述燃料盒的喷嘴部。
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