CN102124596A - 燃料电池系统和电子装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种燃料电池系统，其燃料汽化部的浮色现象能够在不丧失发电特性的情况下被抑制。在燃料泵(42)中，启动止回阀(425a)和(425b)的打开/关闭操作的上限频率(阈值频率f_TH)低于压电体(422)的机械共振频率(f_E)。而且，执行实施控制以使在规定情形下压电体(422)的振荡频率(f)在该共振频率(f_E)附近。由此，可以在停止通过燃料泵(42)进行的燃料供应操作的同时，燃料泵(42)的液体燃料通过压电体(422)的振荡而被加热，并且被加热的液体燃料(41)供应到燃料汽化部(44)。而且，由于产生的热是通过压电体422的振荡所产生的热量，所以发电部(10)中的发电特性不会损失，这与过去的情形不同。

Description

燃料电池系统和电子装置

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，其中通过甲醇等和氧化剂气体(oxidantgas)(氧气)之间的反应进行发电以及一种包括这样的燃料电池系统的电子装置。

背景技术

在过去，由于燃料电池具有高发电效率并且不会排出有毒物质，所以燃料电池已在实践中被用作工业发电设备和家用发电设备，或者用作用于人造卫星、宇宙飞船等的电源。而且，近年来，燃料电池已被日益增多地开发作为用于汽车如客车、公交车和货车的电源。这样的燃料电池分成碱性水溶液燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸酯燃料电池(molten carbonate fuel cell)、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池等。特别地，固体聚电解质(solid polyelectrolyte)DMFC(直接甲醇燃料电池)能够通过利用甲醇作为燃料氢源而提供高能量密度。而且，DMFC不需要重整器并因此能够减小尺寸。用于小型移动燃料电池的DMFC已被日益增多地进行研究。

在DMFC中，使用作为单元电池(unit cell)的MEA(膜电极组件)，其中固体聚电解质夹在两个电极之间，并将所得物接合和集成。一种气体扩散电极被用作燃料电极(负极)，并且作为燃料的甲醇供应到其表面。结果，甲醇被分解，产生氢离子(质子)和电子，并且氢离子通过固体聚电解质膜。而且，另一气体扩散电极被用作氧电极(正极)，而作为氧化剂气体的空气供应到其表面。结果，空气中的氧结合至前述氢离子和前述电子而产生水。这样的电化学反应导致从DMFC产生电原动力(electro motive force)。

在这样的DMFC中，作为将甲醇供应到燃料电极的一种方法，提出了液体供应型燃料电池(液体燃料(甲醇水溶液)直接供应到燃料电极)和汽化供应型燃料电池(汽化的液体燃料供应到燃料电极)。这之中，在汽化供应型燃料电池中，存在这样的问题，即由于燃料汽化部(燃料蒸发部，fuel vaporization section)的温度随着燃料被汽化而降低，所以产生的水易于在燃料汽化部中凝结。这样的水凝结也称为浮色现象(floodingphenomenon)。尤其是，浮色现象在低环境温度下显著显现，其已是在寒冷区域中长期使用时引起发电故障(power generation fault)的一个因素。

用来防止燃料汽化部中这样的水凝结的方法的实例包括一种预先对燃料汽化部升温的方法。然而，在这种方法中，必需单独地提供用于升温的加热器。另外，存在这样的缺点，即对于对燃料汽化部整个区域升温浪费能量。

因此，作为在没有利用用于升温的加热器的情况下防止浮色现象的方法之一，已经提供了一种通过在发电部中产生的热来加热燃料汽化部的方法(例如，专利文献1)。

文献列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2008-27817

发明内容

然而，前述专利文献1的方法中，存在这样的问题，即由于发电部的温度降低，所以催化剂活性降低并且发电性能本身受损(发电特性受损)。

鉴于前述问题，本发明的一个目的是提供一种能够抑制燃料汽化部中的浮色现象同时不损失发电特性的燃料电池系统以及一种包括这样的燃料电池系统的电子装置。

本发明的燃料电池系统包括：发电部，通过被供应燃料和氧化剂气体而进行发电；压电泵部(piezoelectric pump section)，包括压电体和止回阀，并且将液体燃料供应到发电部侧；燃料汽化部，通过使从压电泵部供应的液体燃料汽化而将气体燃料供应到发电部；以及控制部，通过控制压电体的振荡频率而调节从压电泵部供应的液体燃料的供应量。这里，启动(激活，enable)止回阀的打开/关闭操作的上限频率低于压电体的机械共振频率。而且，控制部执行进行控制以使在规定情形下(在某种情形下，in a certain case)压电体的振荡频率在共振频率附近。

另外，“启动止回阀的打开/关闭操作”状态不仅包括其中止回阀能够总体上进行打开/关闭操作的状态，而且包括几乎没有进行液体燃料供应操作的状态，即使轻微进行打开/关闭操作。换句话说，“启动止回阀的打开/关闭操作的上限频率”是指，例如，由于其中在例如止回阀的操作频率从额定值(rated value)逐渐增大时止回阀的打开/关闭操作不能遵循压电体的操作的机制导致液体燃料的供应量下降到例如最大值的约十分之一以下的频率。而且，压电体的机械共振频率是指，例如，压电体的振幅值为最大的机械共振频率。

本发明的电子装置包括前述燃料电池系统。

在本发明的燃料电池系统和电子装置中，从压电泵部供应的液体燃料在燃料汽化部中汽化，并由此将气体燃料供应到发电部。而且，在发电部中，通过被供应气体燃料和氧化剂气体进行发电。并且，控制压电泵部中压电体的振荡频率，并由此调节从压电泵部供应的液体燃料的供应量。这时，在规定情形下，执行控制以使压电体的振荡频率在压电体的机械共振频率附近。这里，启动止回阀的打开/关闭操作的上限频率低于压电体的机械共振频率。因此，在其中压电体的振荡频率在前述共振频率附近的情形下，停止止回阀的打开/关闭操作，并停止通过压电泵部的燃料供应操作。而且，压电泵部中的液体燃料通过压电体的振荡而被加热，并且被加热的液体燃料供应到燃料汽化部。

在本发明的燃料电池系统中，前述上限频率可以是在可听频率区域(音频范围，audible frequency region)内的一个值，并且前述控制部可以执行进行控制以使压电体的振荡频率在可听频率区域内高于前述上限频率。在这种情形下，由于压电体的振荡频率高于前述上限频率，所以止回阀的打开/关闭操作停止，并且通过压电泵部的燃料供应操作停止。而且，由于压电体的振荡频率在可听频率区域内，所以通过压电体的振荡产生可听声(audible sound)。因此，在规定情形下，在没有单独提供诸如扬声器的构件的情形下能够向使用者产生声效应等。

根据本发明的燃料电池系统或电子装置，在压电泵部中，启动止回阀的打开/关闭操作的上限频率的值被设定为低于压电体的机械共振频率，并且在规定情形下压电体的振荡频率变为在该机械共振频率附近。因此，有可能在停止通过压电泵部的燃料供应操作的同时，压电泵部中的液体燃料通过压电体的振荡而加热，并且被加热的液体燃料能够供应到燃料汽化部。而且，由于该热是通过压电体的振荡产生的热量，所以发电部中的发电特性没有损失，这不同于过去的情形。因此，燃料汽化部的浮色现象能够被抑制同时没有损失发电特性。

附图说明

图1是结构图，示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池系统的整体构造。

图2是剖视图，示出了图1所示的发电部的构造实例。

图3是平面图，示出了图1所示的发电部的构造实例。

图4是剖视图，示意性地示出了燃料泵的详细结构。

图5是时间图，示出了压电体的位置和燃料泵的操作状态之间的关系。

图6是特性要素图(characteristics diagram)，用于解释汽化供应方法的概要。

图7是特性要素图，示出了压电体的振荡频率和燃料泵的操作状态之间的关系。

图8是剖视图，用于解释制造图1所示的发电部的一种方法。

图9是平面图，用于解释制造图1所示的发电部的一种方法。

图10是特性要素图，示出了压电体的振荡频率和压电泵的温度/阻抗之间的关系的一个实例。

具体实施方式

下文将参考附图详细地描述本发明的一个实施方式。

图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池系统(燃料电池系统5)的整体构造。燃料电池系统5通过输出端子T2和T3供应用于驱动负载6的电力。电池燃料系统5由燃料电池1、电流检测部31、电压检测部32、升压电路(booster circuit)33、二次电池34和控制部35构成。

燃料电池1包括发电部10、燃料箱40和燃料泵42。另外，燃料电池的详细结构在下文描述。

发电部10是通过甲醇和氧化剂气体(例如，氧)之间的反应进行发电的直接甲醇发电部。发电部10包括多个具有正极(氧电极)和负极(燃料电极)的单元电池。另外，发电部10的详细结构将在下文描述。

燃料箱40包括对于发电必需的液体燃料(例如，甲醇或甲醇水溶液)。另外，燃料箱40的详细结构将在下文描述。

燃料泵42是用于泵送(抽吸，pump)燃料箱40中容纳的液体燃料并将该液体燃料供应(传送)到发电部10侧的泵。燃料泵42由压电泵构成。而且，燃料泵42这样的操作(液体燃料的供应操作)通过下述的控制部35控制。另外，燃料泵42的详细结构在下文描述。

电流检测部31设置在发电部10的正极侧和连接线L1H上的连接点P1之间，并用来检测发电部10的发电电流I1。电流检测部31包括例如电阻器。另外，电流检测部31可以设置在连接线L1L上(在发电部10的负极侧和连接点P2之间)。

电压检测部32设置在连接线L1H上的连接点P1和连接线L1L上的连接点P2之间。电压检测部32用来检测发电部10的发电电压V1。电压检测部32包括例如电阻器。

升压电路33设置在连接线L1H上的连接点P1和输出线LO上的连接点P3之间。升压电路33是增大发电部10的发电电压V1(DC电压)并产生DC电压V2的电压转换器(voltage converter)。升压电路33例如由DC/DC转换器构成。

二次电池34设置在输出线LO上的连接点P3和接地线LG上的连接点P4之间。二次电池34用来基于由升压电路33产生的DC电压V2进行电储存。二次电池34例如由锂离子二次电池等构成。

基于通过电流检测部31检测的发电电流(所检测的电流)I1和通过电压检测部32检测的发电电压(检测电压)V1，控制部35用来调节通过燃料泵42的液体燃料的供应量。具体地，通过控制燃料泵42中的压电体(下文提及的压电体422)的振荡频率f，控制部35用来调节通过燃料泵42的液体燃料的供应量。这样的控制部例如由微计算机等构成。另外，控制部35的详细结构在下文描述。

接下来，将参考图2至图7详细描述燃料电池1的详细结构。图2和图3示出了燃料电池1的发电部10中的单元电池10A～10F的结构实例。图2对应于沿图3的线II-II截取的剖面结构。单元电池10A～10F例如在面内方向(in-plane direction)上布置成3x2的矩阵，并且具有这样的平面层压结构，其中其每一个通过多个连接件20串联地彼此电连接。作为连接件20的延伸部的端子20A附着至单元电池10A和10F。而且，在单元电池10A～10F下方，设置了燃料箱40、燃料泵42、喷嘴43和燃料汽化部44。

单元电池10A～10F各自具有相对布置的其间有电解质膜11的燃料电极(负极，负电极)12和氧电极13(正极，正电极)。

电解质膜11例如由具有磺酸盐基(-S0₃H)的质子导电材料制成。质子导电材料的实例包括聚全氟烷基磺酸质子导电材料(例如，由Du Pont制造的“Nafion(注册商标)”、烃系统质子导电材料如聚酰亚胺磺酸(polyimide sulfone acid)、以及球壳状碳分子系统质子导电材料(fullerene system proton conducive material)。

燃料电极12和氧电极13例如具有这样的结构，其中包含催化剂如铂(Pt)和钌(Ru)的催化剂层形成在例如由碳纸制成的集流体上。该催化剂层例如是这样的层，其中支撑催化剂的支撑体如炭黑分散在聚全氟烷基磺酸类质子导电材料等中。另外，空气供应泵(未示出)可以连接至氧电极13。另外，氧电极13可以通过在连接件20中设置的孔口(未示出)而与外部联通，并且空气，即，氧可以通过自然通风供应到其内。

连接件20在两个平坦部(flat section)21和22之间具有弯曲部(bend section)23。平坦部21与一个单元电池(例如，10A)的燃料电极12接触，而平坦部22与相邻单元电池(例如，10B)的氧电极13接触，并由此将相邻两个单元电池(例如，10A和10B)串联地电连接。而且，连接件20具有作为集流体的功能，以收集在各个单元电池10A～10F中产生的电(流)。这样的连接件20例如具有的厚度为150μm，由铜(Cu)、镍(Ni)、钛(Ti)或不锈钢(SUS)构成，并且可以镀有金(Au)、铂(Pt)等。而且，连接件20具有用于分别将燃料和空气供应到燃料电极12和氧电极13的孔口(未示出)。连接件20例如由筛网如金属网、冲孔金属等制成。弯曲部23可以根据单元电池10A～10F的厚度预先弯曲。另外，在其中连接件20由具有柔性的材料如厚度为200μm以下的筛网制成的情形下，弯曲部23可以通过在制造步骤中进行弯曲而形成。这样的连接件20通过例如将在电解质膜11周围设置的连接密封材料(未示出)如PPS(聚苯硫醚)和硅橡胶拧入到连接件20中而与单元电池10A～10F接合。

燃料箱40例如由具有即使在液体燃料41增多或减少下在没有气泡等侵入其内的情形下立方容积可变的容器(例如，塑料袋)和覆盖该容器的矩形固体壳(结构)构成。燃料箱40设置有用于将液体燃料41吸入燃料箱40中并从在大致燃料箱中部以上位置的喷嘴43排出吸入的液体燃料41的燃料泵42。

燃料汽化部44用来汽化从燃料泵42供应的液体燃料并由此将汽化的燃料供应到发电部10(各个单元电池10A～10F)。即，燃料汽化部44设置在燃料泵42和发电部10之间。这样的燃料汽化部44通过设置用于促进燃料在板(未示出)上扩散的扩散部(未示出)进行构建，其中该板例如由金属或包含不锈钢、铝等的合金、或具有高硬度的树脂材料如环烯烃共聚物(COC)制成。作为扩散部，能够使用无机多孔材料如矾土(氧化铝，alumina)、硅土和氧化钛或树脂多孔材料。

喷嘴43是通过燃料泵42的流路(未示出)传送的燃料的喷射口，并且将燃料喷向设置在燃料汽化部44的表面上的扩散部。由此，传送到燃料汽化部44的燃料被扩散和汽化，并被供应到发电部10(各个单元电池10A～10F)。喷嘴43具有例如直径为0.1mm以上0.5mm以下的孔径。

这里，将参考图4至图7描述燃料泵42的详细结构。图4示意性地示出了燃料泵42的剖面结构。

燃料泵42由容器421和压电体422形成的泵室420、作为用来连接燃料箱40与喷嘴43的管道的一对流路423a和423b、以及一对止回阀425a和425b构成。如图4中箭头指示的，燃料泵42是通过利用充当致动器的压电体422的弯曲变形和止回阀425a和425b的打开/关闭操作，用于将液体燃料41从燃料箱40侧通过由图中箭头Pin和Pout指示的路径输送到燃料汽化部44的压电泵。

压电体422形成泵室420的顶表面，并且包含压电装置如钛酸锆铅(PZT)。压电体422具有当变形时产生热的特性。尤其是，在其中压电体422以在其机械共振频率(固有频率)f_E附近的频率(例如，约45kHz)振荡的情形下，产生显著更大的弯曲变形，并由此增加热产生。

止回阀425a设置在泵室420中的吸入孔(suction hole)424a部分中。吸入孔424a设置在泵室420和燃料箱40侧上的流路423a之间的连接部中。同时，止回阀425b设置在泵室420的排出孔424b中。排出孔424b设置在泵室420和燃料汽化部44侧上的流路423b之间的连接部中。如上所述，两个止回阀425a和425b设置在液体燃料41的流入侧和流出侧上，并由此保持液体燃料的单向流动。止回阀425a和425b具有这样的特性，其中当其驱动频率增大时，止回阀425a和425b的阀打开/关闭操作相应地变得不充分，导致产生很难供应燃料的状态。

由此，例如，如图5中的计时(timing)t1～t4指示的，在燃料泵42中，液体燃料41的吸入期(例如，在计时t1和t2之间的时期和计时t3和t4之间的时期)和液体燃料41的排出期(例如，计时t4处和之后的时期)根据压电体422的位置设置。而且，液体燃料41的供应量能够根据压电体422的振荡频率的变化、每一个操作的燃料供应量、或燃料供应周期的变化Δt(参考图6)进行调节。

在本实施方式的燃料泵42中，例如，如图7和式(1)中所示，启动止回阀425a和425b的打开/关闭操作的上限频率(阈值频率f_TH：例如，约40Hz)低于压电体422的前述机械共振频率f_E。

f_TH＜f_E    (1)

而且，控制部35用来执行控制以使在规定情形下压电体422的振荡频率f变为在压电体422的机械共振频率f_E附近(优选为共振频率f_E)。具体地，控制部35执行控制以使压电体422的振荡频率f周期地或者当燃料汽化部44的温度变为低于给定阈值温度(例如，约(发电部10的温度-5℃))时变为在共振频率f_E附近。

由此，尽管下文将进行详细描述，但是例如，如在图5中所示的加热期(计时t2和t3之间的时期)中，燃料泵中的液体燃料41通过压电体422的振荡而被加热，并且被加热的液体燃料供应到燃料汽化部44。另外，压电体422的机械共振频率f_E优选高于可听频率区域中的上限值(fmax＝约16kHz)，这是由于以下原因。即，在其中该共振频率f_E变为上限值以下的情形下，在这样的加热期间产生可听声。

而且，在本实施方式的燃料泵42中，例如，如图7中所示，在其中止回阀425a和425b的上限频率(阈值频率f_TH)为在可听频率区域内的一个值的情形下，控制部35可以执行控制以使在规定情形下压电体422的振荡频率f在可听频率区域内高于该阈值频率f_TH。即，压电体422的振荡频率f可以满足下式(2)。

f_TH＜f＜f_max  (2)

前述“规定情形”的具体实例包括以下情形。首先，在燃料箱40可拆卸的情形下更换(改变，change)燃料箱40的情形、将液体燃料注入燃料箱的情形。另外，发电部10中发电异常的情形，以及检测到发电异常的前兆的情形(例如，检测氧耗尽状态等的情形)。

前述描述可以由以下理由支持。即，在过去，例如，在其中燃料储筒通过使用者的更换操作不充分的情形下，在其中燃料注入到嵌入式燃料箱不充分的情形下，或者在其中空气进口堵塞并且停止对空气电极的氧供应的情形下，如果这样的状态没有立即解决，则存在不期望停止电源的可能。作为用于防止这样的状态的一种可能方法，例如，有产生声效应以促进使用者解决例如其中燃料储筒被正确更换的情形下、其中出现异常发电的情形下、或者其中检测到发电异常的前兆的情形下的状态的方法。然而，如果单独设置扬声器、蜂鸣器等，则增加用于该构件的成本，并且应当设置用于驱动扬声器等的电子电路。

同时，在本实施方式的燃料泵42中，在其中满足前述式(2)的情形下，由于压电体422的振荡频率f高于所述上限频率(阈值频率f_TH)，所以止回阀425a和425b的打开/关闭操作停止，并且通过燃料泵4的燃料供应操作停止。而且，由于压电体的振荡频率在可听频率区域内，所以通过压电体422的振荡产生可听声。因此，在前述“规定情形”下，对使用者能够产生声效应等同时没有单独设置诸如扬声器的构件。而且，由于燃料供应操作停止，所以仅能够产生声效应同时没有影响发电部10中的固有发电操作。

本实施方式的燃料电池系统例如能够如下制造。

首先，将由前述材料制成的电解质膜11夹在由前述材料制成的燃料电极12和氧电极13之间。所得物通过热压缩粘结进行接合。由此，燃料电极12和氧电极13用电解质膜11接合而形成单元电池10A～10F。

接下来，制备由前述材料制成的连接件20。如图8和图9中所示，将六个单元电池10A～10F布置成3x2的矩阵，并通过连接件20彼此串联地电连接。另外，由前述材料制成的密封材料(未示出)设置在电解质膜11周围，并将密封材料拧入并固定在连接件20的弯曲部23上。

之后，包含液体燃料41并且设置有燃料泵42、喷嘴43等的燃料箱40设置在连接的单元电池10A～10F的燃料电极12侧上，并由此形成燃料电池1。将前述电流检测部31、电压检测部32、升压电路33、二次电池34和控制部35如图1所示分别并联地电连接至燃料电池1。相应地，完成图1至图4所示的燃料电池系统5。

接下来，将详细描述本实施方式的燃料电池系统5的操作和效果。

在燃料电池系统5中，容纳在燃料箱40中的液体燃料41通过燃料泵42泵送，并由此使液体燃料41顺序地通过流路423a、止回阀425a、泵室420、止回阀425b和流路423b，并到达燃料汽化部44。而且，在燃料汽化部44中，在其中液体燃料通过喷嘴43喷射的情形下，燃料通过设置在其表面上的扩散部(未示出)大范围扩散。由此，液体燃料41自然地汽化，并且气体燃料被供应到发电部10(具体地，各个单元电池10A～10F的燃料电极12)。

同时，空气(氧)通过自然通风或空气供应泵(未示出)而供应到发电部10的氧电极13。然后，在氧电极13中，产生下式(3)中所示的反应，并且产生氢离子和电子。氢离子通过电解质膜11到达燃料电极12。在燃料电极12中，产生下式(4)所示的反应，并且产生水和二氧化碳。因此，作为整个燃料电池1，产生下式(5)中所示的反应，并进行发电。

CH₃OH+H₂O→CO₂6H⁺+6e^-    (3)

6H⁺+(3/2)O₂+6e^-→3H₂O    (4)

CH₃OH+(3/2)O₂→CO₂+2H₂O  (5)

由此，液体燃料41，即甲醇的部分化学能转化成电能，其通过连接件20收集并从发电部10作为电流(输出电流I1)提取。基于发电电流I1的发电电压(DC电压)V1通过升压电路33增大(电压转换)并变为DC电压V2。DC电压V2供应到二次电池34或负载(例如，电子装置主体)。在其中DC电压V2供应到二次电池34的情形下，二次电池34基于该电压进行充电。同时，在其中DC电压V2通过输出端子T2和T3供应到负载6的情形下，负载6被驱动，并进行给定操作。

这时，在燃料泵42中，每一个操作的燃料供应量或燃料供应周期Δt和燃料泵42中的压电体422的振荡频率f通过控制部进行控制，并相应地调节燃料供应量。

这时，在本实施方式的燃料电池系统5中，如图7中所示，在前述“规定情形”下，执行控制以使压电体422的振荡频率变为在压电体422的机械共振频率f_E附近。而且，启动止回阀425a和425b的打开/关闭操作的上限频率(阈值频率f_TH)低于压电体422的机械共振频率f_E。

由此，当压电体422的振荡频率f变为在前述共振频率f_E附近时，停止止回阀的打开/关闭操作，并且也停止通过燃料泵42的燃料供应操作。而且，燃料泵42中的液体燃料41通过压电体42的振荡而被加热。即，仅作为致动器的压电体422能够被加热同时几乎不输送液体。因此，由于压电体422位于泵室420附近，所以仅泵室420中的液体燃料41被选择性和有效地加热。接着，如上被加热的液体燃料41被供应到燃料汽化部44。由此，在燃料汽化部44中，由于汽化热导致的温度降低被抑制。在压电体422中，通过在共振频率f_E附近中的振荡频率f的振荡产生的热量优选几乎等于液体燃料41的汽化热。如果产生这样的热量，则总体上防止了燃料汽化部44中由于汽化热导致的温度降低。

这里，图10示出了在以下条件下通过观察在燃料泵42主体的两个位置(点A和点B)中的温度和阻抗变化获得的测量结果。即，将AC电压(AC频率：100kHz，1Vpp)施加至燃料泵42，其中止回阀425a和425b的上限频率(阈值频率f_TH)为约40Hz，压电体422的共振频率f_E为约45kHz，而额定驱动电压为12Vpp，并且以100kHz、1kHz、100kHz等数量级进行扫描。

首先，如通过图中的标号Ga1和Gb1的箭头指示的，在其中压电体422的振荡频率f从100kHz下降到1kHz的情形下，点A的温度和点B的温度(分别通过标号Ga1和Gb1指示)增高。结果，点A的温度在振荡频率f＝28kHz时变为最大温度59℃，而点B的温度在振荡频率f＝27kHz时变为最大温度48℃。在其中振荡频率f进一步降低的情形下，点A和点B二者的温度都降低。

接下来，如通过图中的标号Ga2和Gb2的箭头指示的，在其中压电体422的振荡频率f从1kHz增加到100kHz的情形下，点A的温度和点B的温度(分别由标号Ga2和Gb2指示)再次增高。结果，点A的温度在振荡频率f＝50kHz时变为最大温度61℃，而点B的温度在振荡频率f＝54kHz时变为最大值47℃。而且，在其中振荡频率f进一步增大的情形下，点A和点B二者的温度都降低。

根据这些结果，表明，通过仅施加1Vpp AC电压，燃料泵42有效地产生热。而且，表明，由于止回阀425a和425b在其中压电体422的共振频率f_E在45kHz附近的情形下几乎不操作，所以通过将约45kHz AC电压施加至燃料泵42，有效地进行加热同时液体燃料41保持在泵室420中。

因此，在本实施方式中，在燃料泵42中，启动止回阀425a和425b的打开/关闭操作的上限频率(阈值频率f_TH)的值设置成低于压电体422的机械共振频率f_E，并且在规定情形下压电体的振荡频率f变为在共振频率f_E附近。因此，可以在停止通过燃料泵42的燃料供应操作的同时，燃料泵42的液体燃料41通过压电体422的振荡进行加热，并且被加热的液体燃料41能够供应到燃料汽化部44。而且，由于该热是通过压电体422的振荡产生的热量，所以发电部10中的发电特性不会损失，这不同于过去的情形。因此，能够在没有损失发电特性的情形下抑制燃料汽化部44的浮色现象。

而且，由于在没有单独设置诸如加热器的构件的情形下利用燃料泵42能够进行直接加热，所以能够减少对于该构件的成本。而且，另外，本实施方式有助于空间节省，并且控制电路能够被简化。

而且，在其中在压电体422中，通过在共振频率f_E附近的振荡频率f的振荡产生的热量几乎等于液体燃料41的汽化热的情形下，燃料汽化部44中由汽化热导致的温度降低总体上被防止。因此，能够总体上避免在燃料汽化部44中的水凝结(浮色现象)。

而且，在其中止回阀425a和425b的上限频率(阈值频率f_TH)是在可听频率区域内的一个值的情形下，如果在规定情形下压电体的振荡频率f在可听频率区域内高于该阈值频率f_TH(如果压电体422的振荡频率f满足前述式(2))，则在规定情形下，在没有单独设置诸如扬声器的构件并且没有影响发电部10中的固有发电操作的情形下，能够向使用者产生声效应等。因此，代替单独安装扬声器、蜂鸣器等，例如在燃料储筒正确地加载之后或检测到空气电极堵塞之后，产生声效应。由此，使用者注意到这样的状态，并且能够避免电压被不期望地停止的状态。

本发明已经参照实施方式进行了描述。然而，本发明不局限于所述实施方式，并且可以进行各种改变。

例如，在前述实施方式中，已经描述了压电体422的机械共振频率f_E高于可听频率区域中的上限值(fmax＝约16kHz)的情形。然而，例如，在其中产生的可听声很难听到的情形下，压电体422的机械共振频率f_E在可听频率区域内不必需高于该上限频率(fmax＝约16kHz)。

而且，在前述实施方式中，已经描述了发电部10包括彼此串联地电连接的六个单元电池的情形。然而，单元电池的数量不局限于此。例如，发电部10可以由1个单元电池构成，或者可以由两个以上的给定多个单元电池构成。

而且，在前述实施方式中，向氧电极13的空气供应通过自然通风进行。然而，空气可以通过利用泵等强烈地供应。在这种情形下，可以供应氧或包含氧的气体来代替空气。

而且，在前述实施方式中，已经描述了容纳燃料41的燃料箱40嵌入在燃料电池系统5中的情形。然而，这样的燃料箱可以是可从燃料电池系统拆卸的。

而且，在前述实施方式中，已经描述了直接甲醇燃料电池系统。然而，本发明还能够应用于其他类型的燃料电池系统。

本发明的燃料电池系统能够合适地用于移动电子装置如移动电话、电子照相机、电子数据手册和PDA(个人数字助理)。

Claims (11)

1.一种燃料电池系统，包括：

发电部，通过被供应燃料和氧化剂气体而进行发电；

压电泵部，包括压电体和止回阀，并且将液体燃料供应到所述发电部侧；

燃料汽化部，通过使从所述压电泵部供应的所述液体燃料汽化而将气体燃料供应到所述发电部；以及

控制部，通过控制所述压电体的振荡频率而调节从所述压电泵部供应的所述液体燃料的供应量，

其中，启动所述止回阀的打开/关闭操作的上限频率低于所述压电体的机械共振频率，并且

所述控制部执行控制以使在规定情形下所述压电体的振荡频率在所述共振频率附近。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在所述压电体中通过在所述共振频率附近的所述振荡频率的振荡产生的热量几乎等于所述液体燃料的汽化热。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料汽化部设置在所述压电泵部和所述发电部之间。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制部定期地执行控制以使所述压电体的振荡频率在所述共振频率附近。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制部执行控制以使在所述燃料汽化部的温度变为低于给定阈值温度的情形下所述压电体的振荡频率在所述共振频率附近。

6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述共振频率高于可听频率区域中的上限值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池系统，其中，

所述上限频率是所述可听频率区域中的一个值，并且，

所述控制部执行控制以使在规定情形下所述压电体的振荡频率在所述可听频率区域内高于所述上限频率。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，包括：

容纳所述液体燃料并且可拆卸的燃料箱，

其中，所述控制部执行控制以使在更换所述燃料箱时或在将所述液体燃料注入到所述燃料箱时所述压电体的振荡频率在所述可听频率区域内高于所述上限频率。

9.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中，所述控制部执行控制以使在所述发电部中发电异常时或在检测到所述发电异常的前兆时所述压电体的振荡频率在所述可听频率区域内高于所述上限频率。

10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，包括：

容纳所述液体燃料的燃料箱。

11.一种电子装置，包括：

燃料电池系统，

其中，所述燃料电池系统包括：

发电部，通过被供应燃料和氧化剂气体而进行发电；

压电泵部，包括压电体和止回阀，并且将液体燃料供应到所述发电部侧；

燃料汽化部，通过使从所述压电泵部供应的所述液体燃料汽化而将气体燃料供应到所述发电部；以及

控制部，通过控制所述压电体的振荡频率而调节从所述压电泵部供应的所述液体燃料的供应量，

其中，启动所述止回阀的打开/关闭操作的上限频率低于所述压电体的机械共振频率，并且

所述控制部执行控制以使在规定情形下所述压电体的振荡频率在所述共振频率附近。

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