CN1748332B - 燃料电池组 - Google Patents

Abstract

本发明的燃料电池组具有：含有由燃料极、氧化剂极以及被该二极挟持着的电解质构成的起电部的燃料电池；向所述燃料极供给燃料的燃料供给部；以及向所述氧化剂极供给氧化剂的氧化剂供给部，设有使随着所述燃料电池的发电在所述燃料极生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部。因此，即使没有将燃料、氧化生成物以及副生成物等排出燃料电池外的机构，也能防止由该些生成物等引起的能量密度降低。

Description

燃料电池组

技术领域

本发明涉及一种含有直接使用溶解有有机物的水溶液作为燃料、使用氧和空气作为氧化剂的燃料电池的燃料电池组(燃料电池发电装置)。

背景技术

作为燃料电池的燃料，采用的是氢气以及烃类液体及气体的燃料。采用烃类燃料的燃料电池分为用重整器将燃料转化成氢气、用氢气作为燃料发电的类型和将烃类燃料直接供给给燃料电池的类型。在后者燃料电池中，因在燃料极直接氧化燃料，所以无需使用重整器，能够使燃料电池组整体小型化。

直接氧化作为烃燃料的例如能量密度高的甲醇所用的燃料电池的反应，用式(1)表示。

式(1)：

燃料极：CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^-

氧化剂极：3/2O₂+6H⁺+6e^-→3H₂O

全电池反应：CH₃OH+3/2O₂→CO₂+2H₂O

从式(1)可以明白，由于1摩尔甲醇分子可生成6摩尔电子，其体积能量密度为4800Wh/L，非常高。且可以明白在该燃料电池中，在燃料极生成1摩尔作为燃料氧化生成物的二氧化碳。这样，随着发电而产生二氧化碳，则会导致燃料电池的内压缓缓上升，燃料漏液和电池性能的降低等。

对于这样的问题，例如在日本专利公开公报特开平10-507572号(第17～24页、第1～2图)和日本专利公开公报特开平2001-102070号(第1～5页、第1图)中，提出一种燃料电池组，该电池组具有采用氟树脂的多孔质体将二氧化碳和燃料分离，有选择性地仅把二氧化碳排到燃料电池外的二氧化碳排出机构。

图6是表示具有二氧化碳排出机构的燃料电池组。在图6中，该类型的燃料电池组具有燃料电池的起电部54、向所述起电部供给燃料的燃料供给部57以及向所述起电部供给氧化剂的氧化剂供给部58。燃料供给部57由燃料收纳容器51、泵52、燃料供给管53以及二氧化碳排出机构55构成。

利用泵52，燃料从燃料收纳容器51，通过燃料供给管53沿着箭头L₁的方向供给给起电部54，氧化剂沿着箭头L₂的方向由氧化剂供给部56供给给起电部54，进行发电。由发电产生的二氧化碳沿着箭头L₃的方向流走。例如，通过由氟类多孔膜等气液分离膜构成的二氧化碳排出机构55，沿着箭头L₄的方向排到燃料电池组外。

可是，作为该二氧化碳排出机构所采用的气液分离膜，不能选择性地将二氧化碳和燃料完全分离，而是利用液体和分离膜的表面张力之差分离气体和液体的分离膜。因此，不仅仅是二氧化碳，连蒸发的燃料及燃料氧化时所产生的除二氧化碳以外的氧化生成物以及副生成物(例如醛等)也以气体状态通过分离膜排出至燃料电池外。也就是，存在像这样气体状的燃料及副生成物作为蒸气泄漏到燃料电池外的问题。

作为解决这样的问题的手段，不是使用甲醇作为燃料，，而是使用一种电化学完全燃烧困难的燃料。例如，乙醇、丙醇及丁醇等的醇燃料，对这些燃料，即使进行电化学氧化，要使之完全燃烧氧化成二氧化碳也是困难的。

因为，这种场合，随着燃料的氧化反应，在燃料极并不生成从液体向气体的大体积膨胀的二氧化碳，所以能够使燃料电池的燃料极密闭化。并且，也能够抑制蒸发的燃料、氧化生成物以及副生成物泄漏到燃料电池外。

另一方面，若使用甲醇以外的燃料，有可能制造不使燃料、氧化生成物以及副生成物排出至燃料电池外的非常安全的燃料电池组。可是，因燃料的氧化反应自身不完全，所以燃料的能量密度非常低。这点，以丙醇以及丁二醇为例简单说明一下。

采用直接氧化丙醇的燃料电池的反应式(完全燃烧时)用式(2)表示。

式(2)：

燃料极：C₃H₇OH+5H₂O→3CO₂+18H⁺+18e^-

氧化剂极：9/2O₂+18H⁺+18e^-→9H₂O

全电池反应：CH₃OH+9/2O₂→3CO₂+4H₂O

还有，采用直接氧化乙二醇的燃料电池的反应式(完全燃烧时)用式(3)表示。

式(3)：

燃料极：(CH₂OH)₂+2H₂O→2CO₂+10H⁺+10e^-

氧化剂极：5/2O₂+10H⁺+10e^-→5H₂O

全电池反应：(CH₂OH)₂+5/2O₂→2CO₂+3H₂O

丙醇以及乙二醇都完全燃烧的话，其生成物是二氧化碳，体积能量密度非常高，分别为7100Wh/L以及5800Wh/L。

然而，有报告指出，在实际采用这些燃料的场合，燃料极的反应是不完全燃烧，采用丙醇的场合生成丙酮(例如，A.J.Arvia.等，J.Electroanal.Chem.，350(1993)97.及杉井裕政等4人，“电化学会第69届大会演讲要旨集”(79页)，平成14年4月1日，社团法人电化学会)，采用乙二醇的场合生成脲乙酸以及甲酸(例如：松冈孝司等7人，“电化学会第69届大会演讲要旨集”(80页)，平成14年4月1日，社团法人 电化学会)等。

在这些场合，生成物是液体，不会产生伴有大体积膨胀的气体，因此燃料极可密闭化。可是，因燃料的氧化反应是不完全燃烧，燃料的能量密度比刚才所显示的数值有大幅度降低。例如，燃料使用2-丙醇的场合，完全燃烧时如式(2)所示，由1摩尔燃料生成18摩尔电子。可是，因实际上生成物为不完全燃烧，所以只氧化成丙酮，1摩尔燃料只生成2摩尔电子。

因此，该场合的能量密度非常低，为完全燃烧时的大约2/18(＝790Wh/L)。也就是，在燃料、氧化生成物及副生成物等不会排到燃料电池外的燃料电池组中，存在燃料的能量密度非常低的问题。

发明内容

鉴于上述以往技术的问题点，本发明的目的在于提供一种燃料电池组，所述燃料电池组在使用除甲醇之外的燃料、能抑制燃料、氧化生成物以及副生成物等泄漏到燃料电池外的场合，可以防止由上述内容引起的能量密度的降低。

本发明的燃料电池组具有：含有由燃料极、氧化剂极以及被该二极挟持着的电解质构成的起电部的燃料电池；向所述燃料极供给燃料的燃料供给部；以及向所述氧化剂极供给氧化剂的氧化剂供给部，其特征在于，所述燃料是通过电化学的氧化反应生成质子，且通过电化学的氧化反应，进行不完全燃烧，不氧化成二氧化碳的有机燃料，所述燃料电池组具有使随着所述燃料电池的发电在所述燃料极生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部，所述生成物还原机构部含有化学还原所述燃料氧化生成物的还原剂。

理想的是，所述生成物还原机构部含有还原剂收纳容器、生成物还原部，以及燃料溶液供给部。

理想的是，所述燃料电池组具有装卸部，所述装卸部仅将所述还原剂收纳容器从所述燃料电池组或所述生成物还原机构部进行安装及脱卸。

本发明的燃料电池组具有：含有由燃料极、氧化剂极以及被该二极挟持着的电解质构成的起电部的燃料电池；向所述燃料极供给燃料的燃料供给部；以及向所述氧化剂极供给氧化剂的氧化剂供给部，其特征在于，所述燃料是通过电化学的氧化反应生成质子，且通过电化学的氧化反应，进行不完全燃烧，不氧化成二氧化碳的有机燃料，所述燃料电池组具有使随着所述燃料电池的发电在所述燃料极生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部，所述生成物还原机构部含有通过光照还原所述燃料氧化生成物的光催化剂。

附图说明

图1是表示本发明的一实施形态的燃料电池主体的概要的剖视图；

图2是表示本发明的一实施形态的燃料电池起电部的概要的剖视图；

图3是表示本发明的一实施形态生成物还原机构的概要的剖视图；

图4是表示本发明的一实施形态的其他生成物还原机构的概要的剖视图；

图5是表示本发明的一实施形态的另一种生成物还原机构的概要的剖视图；

图6是表示以往技术的燃料电池的概要的剖视图。

具体实施方式

本发明的燃料电池组的特征在于，具有将由在燃料电池的燃料极的氧化反应生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部。关于本发明的实施形态，以下参照附图进行详细的说明。图1是表示本发明的燃料电池一实施形态的结构的图。但，本发明并不仅限于该形态结构。

图1所示的燃料电池组具有：含有起电部的燃料电池14、向所述起电部供给燃料的燃料供给部17以及向所述起电部供给氧化剂的空气或氧的氧化剂供给部16。燃料供给部17包括燃料收纳容器11、将燃料从燃料收纳容器11沿着箭头X₁的方向供给给所述起电部的燃料供给管13a、泵12、及将所述起电部生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部15。另外，从燃料电池14到生成物还原机构部15连接有排出管13b。

虽然在图1中显示有用于供给燃料的泵12，但在本发明中即使没有泵12也能构成燃料电池组。实际上，燃料供给管13a及排出管13b可以由具有毛细管作用那样的细管构成。或者，为了辅助燃料的供给，也可以在管的内部充填聚氨脂、聚脂、纤维素、苯酚类树脂、聚丙烯或玻璃纤维等不织布或多孔质体。

还有，供给氧化剂的氧化剂供给部16可以具有例如泵或鼓风机等强制性地将空气或氧送入的机构。在没有这样的机构的场合，也能构成本发明的燃料电池组。此时，最好在燃料电池14的起电部的空气极侧设置多个开口部，以便容易地进行空气的自然供给。

在图1中，燃料沿着箭头X₁的方向被输送到燃料电池14的起电部，其一部分在燃料极发生氧化反应而被氧化。未消耗的燃料以及燃料氧化生成物的混合体被沿着箭头X₂的方向输送到生成物还原机构部15。在生成物还原机构部15中，燃料氧化生成物的至少一部分被还原而再生成燃料，然后再次沿着箭头X₁的方向在燃料供给管13中循环。

燃料电池14的起电部最好由含有催化剂层的燃料极、含有催化剂层的氧化剂极以及被该二极挟持的电解质膜的单电池构成。也可以由将多个所述单电池层叠而成的电池块构成，也可以采用将多个所述单电池在多个平面内串联或并联连接而成的结构。

图2表示该单电池结构的一个例子。如图2所示，单电池由燃料的扩散层24a、燃料极催化剂层24b、电解质膜24c、氧化剂极催化剂层24d、氧化剂空气的扩散层24e构成。扩散层24a和燃料极催化剂层24b构成燃料极，氧化剂极催化剂层24d和扩散层24e构成氧化剂极。

作为可在具有本发明的能将燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部15的燃料电池组中使用的燃料，只要在电化学的氧化反应中放出质子、通过电化学、化学、光还原燃料氧化反应生成物，再生成为燃料的既可。因此，虽然能利用各种有机物，但可以合适地使用其中碳原子数在2以上的有机燃料。不过，即使碳原子数为1，只要是经过电化学氧化反应，不会完全燃烧氧化成二氧化碳的燃料也能使用。其中，可以优选使用乙醇、丙醇、丁醇以及乙二醇等的醇；二乙醚等的醚以及环己烷、十氢萘等的有机氢化物。

下面，在各种燃料里，以醇为例对生成物还原机构部15的作用进行说明。醇的氧化反应用式(4)及(5)表示。

R₁-C(-OH)-R₂→R₁-C(＝O)-R₂+2H⁺+2e^-            (4)

R₃-C-OH→R₃-C(＝O)-OH+4H⁺+4e^-                 (5)

(式中，R₁、R₂及R₃分别独立地，是脂肪族基(例如烷基)、芳香族基、羟基、烷氧基、醛基、或羧基。所述脂肪族基或所述芳香族基也可以是含有一个以上的氧原子、氮原子、硅原子、磷原子、硼原子或卤素的衍生物。)。

从式(4)及(5)中可以明白，氧化这些醇的场合，作为氧化生成物生成酮以及羧酸。这些通常广为人知，还有将酮和羧酸还原成醇的还原反应也是已知的(例如，R.F.Nystrom.等，J.Am.Chem.Soc.，1198(1947)69，以及S.W.Chaikin.等，J.Am.Chem.Soc.，122(1949)71)。如式(4)及(5)所示的反应，在燃料电池14的起电部的燃料极中，通过燃料氧化反应，氧化醇，生成酮或羧酸等的燃料氧化生成物。

通常，使用这些燃料的场合，不产生二氧化碳等的伴有体积膨胀的气体，所以能够使燃料的循环系统密闭化。因此，不用担心燃料及氧化生成物向燃料电池组外泄漏。可是，因为是不完全燃烧，燃料的能量密度与完全燃烧的场合相比，大约为1/2～1/10，是非常小的值。通过在该燃料电池组中设置生成物还原机构部，能提高能量密度。

下面，作为生成物还原机构部的化学还原机构部的一个例子，以采用化学还原剂氢硼化钠水溶液为例，对提高能量密度的效果进行说明。将燃料氧化生成物的酮还原的还原反应如式(6)所示

4R₂CO+NaBH₄→NaB(OCHR₂)₄

NaB(OCHR₂)₄+2NaOH+H₂O→Na₃BO₃+4R₂-CHOH    (6)

如式(6)所示，用1摩尔氢硼化钠还原4摩尔酮。藉由这样的生成物还原机构部的设置，通过发电而被氧化的醇通常可利用还原使之再生，燃料电池能够持续发电直至消耗尽还原剂。另外，还原剂被耗尽时，不是追加新的燃料醇，只要追加还原剂即可。

因此，这样场合的燃料的能量密度不是由直接参与氧化反应的醇决定，而是由还原剂决定。例如，在氢硼化钠的场合，以在燃料使用丙醇、氧化剂使用氧的场合的理论电压(1.1V)计算，体积能量密度大约为6900Wh/L，比不使用还原剂的场合(790Wh/L)提高很多。

还有，在生成还原机构部可以使用化学还原剂。作为该化学还原剂，除了所述氢硼化钠，还可举出有氢硼化锂、氢硼化钾、氢化铝锂等金属氢络合物，以LaNi₅为代表的氢吸储合金等的金属氢化物，氢气、如镁金属等具有还原能力的金属，以格利雅试剂为代表的且通式R-MgBr(式中，R是选自烷基、脂肪族基、芳香族基、羟基、烷氧基、醛基、羧基的取代基。烷基是链状或环状，也有含有一个以上的氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子或卤素原子的场合)的还原剂等。

图3是详细地图示使用化学还原剂的生成物还原机构部的一个例子的图。另外，图3所示的生成物还原机构部是本发明的具有生成物还原机构部的燃料电池组的一个例子，但本发明不限于此。

图3中的生成物还原机构部35由还原剂收纳容器35a、泵35b以及还原反应部35c构成。在燃料电池的起电部生成的未消耗的燃料以及燃料氧化生成物的混合体，沿着箭头P₁的方向，通过燃料供给管33a导入到还原反应部35c。另一方面，收纳在还原剂收纳容器35a内的还原剂由泵35b，沿着箭头P₃的方向被供给给还原反应部35c，在还原反应部35c中还原燃料氧化生成物。再生的燃料沿着箭头P₂的方向，通过燃料供给管33b，再次送到起电部。

另外，在还原反应部35c中，可以使燃料氧化生成物与还原剂接触。例如，因燃料氧化生成物通常是液体，还原剂如果是气体，则可以往燃料氧化生成物中通入(bubbling)还原剂。

在还原反应部35c，为了使还原剂还原生成物的还原反应容易进行，也可以加入催化剂等。另外，如图3所示，采用将还原剂送入反应部用的泵35b的结构，对还原剂是液体状态或溶于液体中的状态特别有效，但没有该泵35b也可以。在没有泵35b的场合，只要作成还原剂收纳容器35a与还原反应部35c相通的结构既可。这种场合对还原剂是固体状态或附着在固体上的状态特别有效。在还原剂是气体的场合，不用泵35b，取代设置减压阀也是有效的。

又，还原剂在反应后生成反应生成物时，如图4所示，在反应部35c反应后，设置分离燃料溶液和反应生成物的分离部35d是有效的。图4的结构是在图3的结构中的反应部35c和燃料供给管33b之间设置分离部35d。在反应部35c，燃料溶液与还原剂反应。还原再生的燃料与还原剂的反应生成物在分离部35d被分离，燃料溶液沿着箭头P2的方向被送到燃料供给管33b，还原剂的反应生成物沿着箭头P4的方向返回到还原剂收纳容器35a。在分离部35d使用了过滤器及吸附剂分离或蒸馏分离等方法。

又，在具有使用还原剂的生成物还原机构部的燃料电池组中，还原剂以及燃料供给部内的燃料的大部分被消耗尽时，发电停止。此时，为了再持续发电，需要在燃料 电池中追加新的还原剂。作为追加还原剂的方法，可以往还原剂收纳容器内直接注入还原剂。考虑到实际应用上的便利性，希望是将使用完的还原剂收纳容器与新的未使用的充填有还原剂的还原剂收纳容器交换。因此，生成物还原机构部具有还原剂收纳容器、生成物还原部和燃料溶液供给部，并具有这些以及仅仅将还原剂收纳容器从燃料电池组主体上安装、脱卸用的还原剂收纳容器装卸部，实际应用上是有效。

作为还原生成物的方法，除了以上所述的使用化学还原剂的化学反应的方法之外，例如也有进行电化学还原的机构。在图5中，详细地图示电化学性还原生成物的生成物还原机构部的  个例子。另外，图5所示的生成物还原机构部是本发明的作为参考的具有生成物还原机构部的燃料电池组的一个例子。

图5的生成物还原机构部45由：作为对生成物进行电化学还原的第一电极的还原极45d，作为第2电极的对极45b；作为被挟持上述二极之间的电解质膜45c；在第一电极和第二电极之间施加电压、能够在第一电极上施加还原电位的电压施加机构45f；使含有燃料氧化生成物的燃料扩散的扩散层45e；使水、或可在对极发生氧化反应的其他溶剂扩散的扩散层45a构成。燃料氧化生成物以及未消耗燃料的混合体从燃料供给管43向扩散层45e供给，在第一电极受还原电位作用，被还原再生成燃料，通过排出管43b，再次送入起电部。

这时，在第二电极对极45b发生氧化反应，例如扩散层45a中的溶剂为水时，这种场合，水被氧化发生氧。因此，这种场合，需要将生成的氧排到燃料电池组外，补充消耗的水。这样，在溶剂是水的场合，只要补充水，从外部电源供给能量，就能够使燃料再生。通常，燃料电池无法充电，需要经常连续补充燃料。对此，在如图4所示的具有生成物还原机构部的燃料电池组中，只要给第二电极补充如水这样的溶剂，使用外部电源，使燃料再生，也就是说能如充电池般使用。另外，作为该外部电源，可以使用一次电池以及二次电池等的直流电源、发电机及家庭用电源等的交流电源。

另外，作为生成物还原机构部，也能利用使用氧化钛或氧化锌等光催化剂，通过将光照射在这些催化剂上，可利用还原生成物的光还原反应。

如上所述，本发明的燃料电池组具有可以将随着发电而在燃料极生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部。由此，能够首次提供一种燃料系统密闭化、有害物质不会排到电池外，极安全且能量密度高的燃料电池组。

根据本发明的燃料电池组，可以用于作为例如笔记本电脑、及便携式摄录机等的电子设备用电源、汽车、摩托车以及电动自行车等运输机器用电源、家庭用发电机等的分散型电源、以及且于至今使用一次电池以及二次电池的机器的替代高能电源，能够期待有广泛的用途。

下面，用实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限于此。

实施例

在本实施例中，制得如图1所示的燃料电池组。

使具有平均粒径大约为30的铂粒载持于平均一次粒径为30nm的导电性碳粒的烟黑(ケッチエンブラック)EC(荷兰，AKZO Chemie公司)上，得到氧化剂极侧的催化剂载粒(50重量％铂)。又，使平均粒径大约为30

的铂粒和钌粒分别载持于烟黑EC上，得到燃料极侧的催化剂载粒(25重量％铂、25重量％钌)。

接着，分别将这些催化剂载粒和氢离子传导性高分子电解质的溶液混合，作成氧化剂极侧的催化剂浆以及燃料极侧的催化剂浆。这时，催化剂载体粒子和氢离子传导性高分子电解质的重量混合比为1∶1。还有，作为氢离子传导性高分子电解质使用过氟碳磺酸(旭硝子株式会社制的フレミオン)。

其次，在氢离子传导性高分子电解质膜(美国杜邦公司制、ナフイオン117)的一面印刷燃料极侧的催化剂浆，在另一面印刷氧化剂极侧的催化剂浆。接着，以氢离子传导性高分子电解质膜为中心，将燃料极侧的扩散层和氧化剂极侧的扩散层重叠，热压法接合，制成电解质膜电极结合体(MEA)。这时，燃料极以及空气极的催化剂面积为5cm×5cm。使用碳不织布(膜厚190μm、气孔率78％)作为燃料极侧的扩散层以及氧化剂极侧的扩散层。这样，得到起电部。

使用1摩尔/L浓度的2-丙醇水溶液作为燃料水溶液。给如图1所示的图中的燃料电池14的起电部的燃料极、燃料供给管13a、泵12、燃料收纳容器11充填所述燃料水溶液。2-丙醇水溶液的充填量为50cc。

作为生成物还原机构部，作成如图4所示的使用还原剂的生成物还原机构部。也就是，生成物还原机构部由还原剂收纳容器、泵、还原反应部构成。另外，作为充填在还原剂收纳容器内的还原剂，使用50g的30重量％浓度的氢硼化钠水溶液。为了提高还原剂溶液保存时的稳定性，在氢硼化钠水溶液中加入微量的氢氧化钠。在本实施例中，在还原反应部内没有使用催化剂。

还有，为了防止还原剂或还原剂的反应生成物混入到燃料溶液中，在反应部之后设置分离部，将还原剂的反应生成物和燃料溶液分离。在分离部使用蒸发器，分离成液体部和固体部(残渣)，只有液体部返回燃料供给管。

将空气作为氧化剂，用泵以每分200cc的速度供给给起电部的氧化剂极，又将燃料水溶液用泵以每分100cc的速度供给给起电部的燃料极。生成物还原部内的还原剂的供给速度为每分0.5cc。

不对电池进行温度控制，在室温环境下，以电流值为2.5A的定电流进行发电实验，电压稳定地指示在大致0.4V附近。从发电开始130分钟内能够稳定地发电，但从超过130分起，电压缓缓下降，最终能够大约发电135分钟。这就意味着能得到大约为如比较例1所示的以往例的1.7倍的长时间发电。

另外，从发电后的燃料水溶液刚通过生成物还原机构部之后的燃料供给管13c，用注射器，分别在从发电开始经过50分钟后和100分钟后，各取出1cc燃料溶液，通过气相色谱法查看2-丙醇的浓度，分别为0.96摩尔/L、0.94摩尔/L。由此，可以确认生成物被生成物还原机构部还原。

还有，发电停止后，也同样地从通过生成物还原机构部之后的燃料供给管13c，用注射器取出1cc燃料水溶液，用气相色谱法测定浓度，为0.43摩尔/L。由此可以推测，因为生成物还原机构部内的还原剂被耗尽，所以燃料浓度减少，使发电停止。

另外，当然不会发现来自燃料电池组的漏液。但为了慎重起见，使空气处于仅可自由出入燃料电池的氧化剂极的开放状态，将从燃料极到燃料供给部、燃料收纳容器、泵、生成物还原部全部装入特氟隆袋密封、运转，运转结束后，用气相色谱法对特氟隆袋进行分析。这种场合，没有检测出产生自2-丙醇以及其他燃料的有机物。由此可以确认，不用说来自燃料电池组的漏液，连燃料以及燃料氧化生成物、副生成物向燃料电池组外的泄漏也没有发生。

所以，根据本发明的、具有能够将随着发电而在燃料极生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构的燃料电池，能够提供一种使燃料系统密闭化，有害物质不会排出至电池外，极安全且能量密度高的燃料电池。

另外，在除了以下不同，其它与上述相同的条件下进行发电实验。也就是，将生成物还原所用的化学还原剂，将氢硼化钠以氢硼化钾或氢硼化锂等其他金属氢络合物代替，进行发电实验。这些还原剂全部作成30重量％浓度的水溶液，又使用量为50g。结果汇总表示在表1中。如表1所示，无论哪一种也能比不使用还原剂的发电时间长。还有，在这三种还原剂中，在使用分子量最小的氢硼化锂的场合，发电时间可达最长。

表1

另外，在本实施例中，作为燃料使用的是2-丙醇，除此之外，乙醇、丁醇、乙二醇、二乙醇也同样，通过具有含有还原剂的生成物还原机构，比起没有还原剂的场合，分别能长时间发电。

比较例

作为比较例，制得除了下述点，其余完全如同实施例1结构的燃料电池组。也就是，在如图4所示的生成物还原机构部的还原剂收纳容器中不装入还原剂，取而代之，将与在实施例1中所使用的还原剂相同重量的燃料、即将50g 2-丙醇水溶液充填在还原剂收纳容器内。

还有，在本比较例中，因为没用还原剂，所以无需分离部，但为了比较，与实施例一样使用蒸发器。

在起电部的氧化剂极，将空气作为氧化剂，用泵以每分200cc的速度供给，又在起电部的燃料极，将燃料水溶液用泵以每分100cc的速度供给。将充填在还原剂收纳容器内的2-丙醇以每分1.2cc的速度供给给燃料供给部。

不对电池进行温度控制，在室温环境下，以电流值为2.5A的定电流进行发电实验，与实施例1相同电压稳定地指示在大致0.4V附近。从发电开始75分钟内能够稳定地发电，从超过75分起，电压缓缓下降，最终能够大约发电83分钟。该结果如列在表1中的比较例栏所示，比实施例1的具有生成物还原机构的场合，其发电时间短。

另外，从发电后的燃料水溶液通过生成物还原机构部之后的燃料供给管13c，用注射器，分别在从发电开始经过50分钟后和发电停止后，各取出1cc燃料溶液，通过气相色谱法查看2-丙醇的浓度，分别为1.02摩尔/L、0.38摩尔/L。由此可推测，生成物还原机构部内的还原剂被耗尽，所以燃料浓度减少，使发电停止。

根据本发明，首次能够提供一种使燃料系统密闭化、燃料、燃料氧化副生成物等完全不会泄漏到电池外，极安全且作为电池的驱动时间长、能量密度高的燃料电池。

Claims (7)

1.一种燃料电池组，具有：含有由燃料极、氧化剂极及被该二极挟持着的电解质构成的起电部的燃料电池；向所述燃料极供给燃料的燃料供给部；以及向所述氧化剂极供给氧化剂的氧化剂供给部，其特征在于，

所述燃料是通过电化学的氧化反应生成质子，且通过电化学的氧化反应，进行不完全燃烧，不氧化成二氧化碳的有机燃料，

所述燃料电池组具有使随着所述燃料电池的发电在所述燃料极生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部，

所述生成物还原机构部含有化学还原所述燃料氧化生成物的还原剂。

2.如权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述生成物还原机构部含有还原剂收纳容器、生成物还原部，以及燃料溶液供给部。

3.如权利要求2所述的燃料电池组，其特征在于，所述燃料电池组具有装卸部，所述装卸部仅将所述还原剂收纳容器从所述燃料电池组或所述生成物还原机构部进行安装及脱卸。

4.如权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述有机燃料是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、二乙醚或环己烷。

5.如权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述还原剂是金属氢络合物、金属氢化物、金属、用通式R-MgBr表示的化合物，式中，R是选自脂肪族基、芳香族基、羟基、烷氧基、醛基、羧基的取代基。

6.如权利要求5所述的燃料电池组，其特征在于，所述脂肪族基是烷基，所述烷基是链状或环状，含有一个以上的氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子或卤素原子。

7.一种燃料电池组，具有：含有由燃料极、氧化剂极及被该二极挟持着的电解质构成的起电部的燃料电池；向所述燃料极供给燃料的燃料供给部；以及向所述氧化剂极供给氧化剂的氧化剂供给部，其特征在于，

所述燃料是通过电化学的氧化反应生成质子，且通过电化学的氧化反应，进行不完全燃烧，不氧化成二氧化碳的有机燃料，

所述燃料电池组具有使随着所述燃料电池的发电在所述燃料极生成的燃料氧化生成物还原的生成物还原机构部，

所述生成物还原机构部含有通过光照还原所述燃料氧化生成物的光催化剂。 

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