CN1750306A - 直接型甲醇燃料电池、燃料液面检测方法、甲醇浓度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能管理由变化为酸性的甲醇水溶液构成的液体燃料的燃料量的直接型甲醇燃料电池、燃料液面检测方法、甲醇浓度检测方法。关于液体燃料，使用在发电开始前的状态下预先把pH值调整为约2.5～3.0的燃料。因此，在发电运转开始之后，能减小发电运转期间中液体燃料的导电性的变化，通过测定2个液位电极的阻抗值，能抑制pH值的变化引起的阻抗值的影响，检测液体燃料的液位变化。

Description

直接型甲醇燃料电池、燃料液面检测方法、甲醇浓度检测方法

技术领域

本发明涉及燃料电池，特别是涉及直接对阳极供给甲醇水溶液，进行发电的直接型甲醇燃料电池(DMFC)、应用于该直接型甲醇燃料电池的燃料液面检测方法以及能应用于所述直接型甲醇燃料电池的检测所述甲醇水溶液的甲醇浓度的甲醇浓度检测方法。

背景技术

移动电话、便携式信息终端、笔记本型个人电脑、便携式电视、便携式数字机器等便携式电子机器中现在使用的二次电池能通过充电再利用，但是充电器和充电时间成为必要。因此，希望不需要充电动作而能长时间连续使用的电池，作为这样的电池，存在燃料电池。

在燃料电池的初始的开发阶段中，发明把甲醇、硫酸等作为液体燃料使用的酸性电解液型燃料电池。(例如，参照JP1983-165274A、JP1988-136472A)

在这些电池中，燃料被供给到称作阳极电解液，例如在硫酸0.5～3.0mol％/升的酸性电解液中，在燃料室中进行甲醇的氧化反应。该电池的缺点是电解质即硫酸引起的腐蚀性高，如果考虑基于反应的温度上升，就存在必须对电池的构成材料使用耐腐蚀性材料的问题。

作为改善上述问题的方法，受到瞩目的有只要持续供给燃料，就能半永久地持续进行发电的直接型甲醇燃料电池(DMFC)。

该直接型甲醇燃料电池的基本结构，具有供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、供给氧化用气体的阴极、由阳极和阴极夹着配置的固体高分子电解质膜。在这样的直接型甲醇燃料电池中，通过以下方程式的反应进行发电。

阳极

阴极

即，在阳极，在包含白金、钌的催化剂反应中，甲醇和水反应，生成氢离子、电子、二氧化碳。所述电子作为电力从阳极向外部输出。所述氢离子通过所述电解质膜向阴极传到，与氧结合，成为水。直接型甲醇燃料电池消耗甲醇和水进行发电，用化学反应生成与甲醇反应的水的3倍量的水。因此，作为直接型甲醇燃料电池的特征点，没必要供给水，基本上如果只供给甲醇，就能发电(例如参照USP5599638号)。

在所述USP5599638号的发明中，作为所述固体高分子电解质膜，包含氢离子传导性膜，具体而言，所述电解质膜是四氟乙烯和全氟乙烯醚磺酸的共聚物。通过使用这样的电解质膜，以往是包含硫酸的酸电解质，但是变为能使用不包含酸电解质的液体燃料进行发电。因此，解决了关于与液体接触的部分，考虑耐腐蚀性的使用材料中的种种以往的问题。

而在直接型甲醇燃料电池中，在发电过程中，在阳极，燃料的甲醇和水反应，生成碳酸气体和氢离子时，作为杂质，生成微量的甲醛和蚁酸。此外在阴极中，由于所谓的交叉(crossover)现象，通过所述电解质膜的甲醇与氧反应时也生成所述杂质，在阴极上生成的水中包含微量的甲醛和蚁酸。可是，这样生成的蚁酸是极微量的，所以与上述的硫酸相比，没必要视为问题，对发电动作不会产生障碍。

而在直接型甲醇燃料电池中，为了没有充电过程地半永久地持续发电，有必要连续供给燃料。因此，燃料收藏容器的燃料量的管理是重要的。作为液体的剩余量的检测方法，一般除了目测，还有全体重量的测定、在基准位置的光透射率的变化等方法，但是它们结构复杂，或极端需要精度，无法以低价和简单的电路结构变换为电信号。

此外，在直接型甲醇燃料电池中，在进行发电动作时，如上所述，生成蚁酸，蚁酸使甲醇水溶液从中性变化为酸性。

发明内容

因此，本发明的目的在于：提供使用变化为酸性的甲醇水溶液构成的液体燃料无障碍地进行发电的直接型甲醇燃料电池；并且提供能管理变化为酸性的甲醇水溶液构成的液体燃料的燃料量的直接型甲醇燃料电池；提供在该直接型甲醇燃料电池中执行的燃料液面检测方法。

作为在基于直接型甲醇燃料电池的发电中重要的项目，有燃料即甲醇水溶液的浓度管理。即在甲醇和水通过催化剂反应，生成氢离子和电子时，存在最适合于甲醇水溶液的浓度范围，例如有3～5重量％左右的水溶液浓度为最佳的例子。虽然能通过检测介电常数的变化，测定甲醇水溶液的浓度，但是在由于蚁酸的生成，中性的甲醇水溶液变为酸性的甲醇水溶液中，其导电性的变化成为误差原因，无法正确地测定所述浓度。

因此，作为本发明的另一目的，提供在直接型甲醇燃料电池中能执行的甲醇浓度检测方法。

为了实现所述目的，本发明按以下构成。

即本发明的第一形态的直接型甲醇燃料电池具有供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、供给氧化用气体的阴极、在所述阳极和所述阴极之间夹着配置的包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电，其特征在于：

对所述阳极供给的所述甲醇水溶液在所述化学反应开始前预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸。

在所述第一形态中，具有求出所述液体燃料的甲醇浓度的甲醇浓度决定装置。

所述甲醇浓度决定装置具有供给所述液体燃料的阳极、供给氧化用气体的阴极、包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜、测定在所述阳极和所述阴极的化学反应中从所述阳极和所述阴极取得的输出电压的电压计，根据所述输出电压和甲醇浓度的关系求出所述甲醇浓度。

此外所述甲醇浓度决定装置具有浸渍在所述液体燃料中而设置的发射部和接收部、连接在所述接收部上并且求出从所述发射部向所述接收部在液体燃料中传播的振动波的传播速度的传播速度决定部，根据所述传播速度和甲醇浓度的关系求出所述甲醇浓度。

此外，在所述第一形态中，具有：浸渍在所述液体燃料中而设置的2个电极；电连接在所述电极上，测定所述电极间的阻抗，求出所述液体燃料的状态的阻抗测定装置。

作为用所述阻抗测定装置能测定的对象，除了液体燃料的液面水平的检测，还有液体燃料的温度测定。阻抗测定装置具有对于液体燃料的传感器功能。

此外，本发明的第二形态的直接型甲醇燃料电池包括：具有供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、供给氧化用气体的阴极、在所述阳极和所述阴极之间夹着配置的包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电的发电部；

收藏对所述阳极供给的所述甲醇水溶液即在所述化学反应开始前预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸的甲醇水溶液的燃料容器；

具有配置在按照所述燃料容器内的所述液体燃料的液位变化浸渍量变化的位置的2个液体电极、电连接在所述电极上并且发送与所述液体燃料的液位相应的检测值的液位检测电路，根据所述检测值和所述浸渍量的关系，检测所述液体燃料的液位的液面检测装置。

此外，本发明的第三形态的直接型甲醇燃料电池的液体燃料的液面检测方法中，所述直接型甲醇燃料电池具有供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、供给氧化用气体的阴极、在所述阳极和所述阴极之间夹着配置的包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电，其特征在于：

把对所述阳极供给的所述甲醇水溶液的液体燃料调整为在所述化学反应开始前预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸；

配置2个液位电极，从而按照所述调整完毕的所述液体燃料的液位变化，浸渍量变化；

根据所述液位电极间的阻抗和所述浸渍量的关系，检测所述液体燃料的液位。

此外，本发明的第四形态的直接型甲醇燃料电池的所述液体燃料的甲醇浓度检测方法中，直接型甲醇燃料电池具有供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、供给氧化用气体的阴极、在所述阳极和所述阴极之间夹着配置的包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电，其特征在于：

对于具有所述阳极、所述阴极、所述固体高分子电解质膜，在所述阳极和所述阴极上连接一定值的负载，并且用所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电的浓度检测器，把在所述化学反应开始前预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸的甲醇水溶液的液体燃料向所述浓度检测器的阳极供给；

根据从所述浓度检测器的阳极和阴极取得的输出变化求出所述甲醇浓度。

本发明的第五形态的直接型甲醇燃料电池的所述液体燃料的甲醇浓度检测方法中，直接型甲醇燃料电池具有供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、供给氧化用气体的阴极、在所述阳极和所述阴极之间夹着配置的包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电，其特征在于：

把在所述化学反应开始前预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸的甲醇水溶液的液体燃料向所述阳极供给；

使振动波在所述液体燃料中传播，求出所述振动波的传播速度，根据所述传播速度和甲醇浓度的关系求出所述甲醇浓度。

在设置具有包含由阳极和阴极夹着配置的由四氟乙烯和全氟乙烯醚磺酸的共聚物构成的氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜的发电部的燃料电池中，在发电开始前的初始阶段中，把不包含酸电解质的甲醇水溶液作为液体燃料。这是因为如上所述，通过设置上述结构的固体高分子电解质膜，即使是不包含酸电解质的甲醇水溶液，也能无障碍地发电。

而在所述初始阶段中，即使是不包含酸电解质的甲醇水溶液，如果开始发电，甲醇就分解，生成甲醛、蚁酸，在初始阶段为中性的甲醇水溶液渐渐酸性变化。从申请人的实验可知，即使发电经过长时间，甲醇水溶液的导电性或酸性如图5所示，pH值为2.5～3.0左右，几乎一定。

因此，本发明如上所述，利用由催化剂使甲醇和水反应的过程中作为副产物生成的蚁酸，还利用甲醇的催化剂反应和蚁酸的催化剂反应在某范围中变为平衡状态即连续进行发电动作，也不过剩地生成蚁酸，成为蚁酸以一定浓度存在的状态的现象。具体而言，对于提供给发电的液体燃料，在发电开始前，预先混入蚁酸，从而成为所述几乎一定浓度的蚁酸存在状态，即pH值为2.5～3.0.

混入的蚁酸量有必要以使液体燃料的导电性稳定的添加量为下限，并且以对于燃料电池基体材料不产生腐蚀等影响的范围中的最大添加量为上限。在实施例中，对于甲醇水溶液，约0.05重量％～0.3重量％的添加量为最佳范围。以下说明选择这样的添加量范围的理由。

即作为在燃料即甲醇水溶液中微量注入蚁酸的危害，担心蚁酸引起的对燃料电池的液体接触部的腐蚀作用。因此，制作0.3重量％、1重量％、10重量％的蚁酸水溶液，把作为构成燃料电池的液体接触部的材料而使用的钢材的一部分浸渍在其中，在高温下放置，观察浸渍界面的腐蚀程度。结果在0.3重量％的蚁酸水溶液中，不产生发泡等异常，但是在10重量％的蚁酸水溶液中，从浸渍开始24小时就观察到变色，在1重量％的蚁酸水溶液中，在96小时观察到变色。须知出的是，在0.3重量％的蚁酸水溶液中，即使经过240小时，也观察不到变色。

而从图5可知，作为液体燃料中的pH值稳定的范围，蚁酸以0.05重量％以上的浓度存在。

因此，可知如果注入下限0.05重量％、上限0.3重量％的浓度的蚁酸，则液体燃料中的pH值稳定，并且在构成燃料电池的液体接触部实际上不产生腐蚀的问题。当然，也确认在以所述浓度注入蚁酸的液体燃料中，持续进行与以往相同的发电动作。

此外，如上所述，甲醇在阳极与水混合，在催化剂反应中生成氢离子和电子。该氢离子的移动度在酸性的液体燃料中比中性的液体燃料中快。因此，如上所述，通过在中性的甲醇水溶液中预先添加蚁酸，能提高发电时的电力。这时，蚁酸的添加量为0～约0.05重量％(不足)时，液体燃料中的pH值不稳定，所以存在发电电力变为不稳定的可能性。而如果蚁酸的添加量为超过0.3重量％，就存在产生上述的腐蚀问题的担心。因此，如上所述，在初始阶段中，对于不包含酸电解质的甲醇水溶液采用约0.05重量％～0.3重量％的添加量，能取得稳定的发电电力，并且不发生腐蚀的问题，并且与中性甲醇水溶液燃料时相比，能提高发电量。

而如上所述，为了持续发电，有必要对发电部连续供给液体燃料，因此液体燃料的剩余量管理成为必要。因此，作为所述燃料电池的液体燃料的液位的检测装置，在按照液体燃料的液位变化而浸渍量变化的位置配置2个液位电极，用液位检测电路根据所述液位电极间的阻抗值和所述浸渍量的关系检测液体燃料的液位。

液体燃料的液位的变化和基于所述液位电极的阻抗值的变化的关系在液体燃料的导电性具体而言pH值一定或几乎一定的状态下，呈现相关关系。因此，在发电动作的初始阶段即液体燃料几乎中性的状态下，几乎一定时，根据阻抗值的变化，能进测液体燃料的液位。

具体说明。如果在不包含蚁酸的甲醇水溶液中浸渍2个液位电极，则该液位电极把静电电容作为阻抗检测。所述液位检测电路输出由液位电极的电容、与液位电极串联的所述液位检测电路中设置的固定电阻微分的图6(b)所示的检测电压波形201。须指出的是，图6(a)表示为了测定所述液位电极的阻抗，所述液位检测电路中具有的振荡器振荡的驱动电压波形。

按照液位电极的浸渍量，所述液位电极的静电电容值增加。因此，所述微分的时间常数增加，检测电压波形201的峰-峰值202增加。即如果液位电极的浸渍量增加，峰-峰值202即检测电压上升。图7表示液体燃料的pH值为6.5的所述检测电压和液位电极的浸渍量的关系。从图7可知，如果液位电极对液体燃料的浸渍量增加，则所述检测电压也增加。可知所述液位电极作为检测液位的传感器工作。须指出的是，如果空气中的介电常数为1，则甲醇水溶液的介电常数约为80倍，所述液位电极的露出部分全部浸渍在中性的甲醇水溶液中时，作为一例，表现约20pF的静电电容。

可是，伴随着发电进展，如上所述，生成蚁酸，液体燃料的液性如图5所示那样急剧向酸性变化。所述阻抗值也受液体燃料的pH值影响，所以伴随着蚁酸浓度的增加，在液体燃料的pH值急剧变化的区域210中，无法判断所述检测电压值的变化是液体燃料的液位变化引起的，还是液体燃料的pH值的变化引起的。因此，在pH值急剧变化的区域210中，所述为了使用具有所述液位电极以及所述液位检测电路的液面检测装置，例如需要另外测定液体燃料的pH值，根据该测定值，对基于液位电极的检测输出值进行修正的方法。

图8表示液体燃料的pH值为4.5、3.7以及3.4时，所述检测电压和液位电极的浸渍量的关系。

在液体燃料处于酸性的状态下，从所述液位检测电路输出的所述检测电压的波形与中性时不同。即如果液体燃料的pH值变为约4以下，则所述液位电极的阻抗从静电电容成分的状态变化为视为有效电阻成分的状态。这是因为如果液体燃料的pH值下降，离子导电性就增加，变为与在由平行2线构成的液位电极的静电电容上并联电阻成分时相同的效果，能视为比静电电容小很多的有效电阻。因此，从所述液位检测电路输出的所述检测电压的波形成为图6(c)所示的矩形波形状。此外如图8所示，pH值越小，对于液位电极的浸渍量的检测电压的变化越大。

如上所述，如图5所示，伴随着发电动作，生成蚁酸，但是蚁酸是甲醇的分解中的副产物，所以蚁酸不会单方面增加。因此，液体燃料的pH值在约3左右稳定。

因此，在图5所示的pH值或导电性缓慢变化的微小变化区域211中，再变为能用所述液面检测装置检测液体燃料的液位变化。

从以上的说明可知，所述液面检测装置能检测液体燃料的液位变化的区域是液体燃料的pH值或导电性没有变化或几乎无变化的状态，此外液体燃料即甲醇水溶液的pH值与发电时间无关，几乎只下降到pH值2.5左右，并且在pH3～2.5，成为微小变化区211。

如上所述，也存在通过液体燃料的pH值的另外测定，对检测输出值进行修正的方法，但是在实用性和成本方面不适合。

因此，在本发明中，利用通过发电动作，甲醇水溶液的pH变为pH3左右，并且在该值附近几乎变为一定。即在本发明中，使用对于发电开始前的新甲醇水溶液即不包含蚁酸等酸电解质的液体燃料，有意识地加入蚁酸，生成所述微小变化区211，把液体燃料的pH值预先设定为pH2.5～3.0的pH调整完毕的液体燃料。据此，从发电开始到其后，几乎不受液体燃料的导电性或pH值的变化影响，能用所述液面检测装置检测液体燃料的液位。须指出的是，液体燃料的pH值成为2.5～3.0的蚁酸的添加量为0.05～约0.30重量％。此外作为为了进行pH调整而添加的酸电解质，从由于甲醇水溶液的分解而生成的物质的观点出发，蚁酸成为一个选择分支，但是如果能调整pH值就可以，所以并不局限于蚁酸。

说明对液体燃料添加蚁酸的方法的一例。例如对水475g混合25g甲醇，生成5重量％的甲醇水溶液，对它滴下蚁酸0.09g。据此，甲醇水溶液的pH值变为约3.6。如果滴下2倍的0.18g蚁酸，则pH值变为约3.2，基于蚁酸的pH调整比较容易。

此外，根据申请人的实验，在上述的极微量的蚁酸添加中，液体燃料的pH值变化，但是不产生基于酸的腐蚀等的危害。

此外，即使使用添加蚁酸的pH值2.8的液体燃料进行发电，也能取得以往的发电特性，不会产生任何障碍。持续发电10小时后，持续发电96时后，pH值在2.7附近稳定。

此外如图5所示，在所述微小变化区211中，液体燃料的pH值变化若干。因此，有可能在基于液位电极的液面检测中，导电性或pH值的变化产生影响，产生若干的误差。因此，为了进行所述pH值的变化的修正，除了所述液位电极，还设置基准电极，并且所述液位检测电路具有修正电路部。这里，所述基准电极设置与液体燃料的液位变化无关，设置在完全浸渍在液体燃料中的位置，由与所述液位电极相同的结构构成。所述修正电路以所述基准电极为基准，进行所述液体燃料的pH变化引起的所述液位电极的液面检测误差的修正。因此，液体燃料内的pH值均一，在所述液位电极和基准电极的各配置位置，液体燃料的pH值正确的条件下，再设置基准电极，能更正确地检测液体燃料的液位。

须指出的是，虽然微小，但是如上所述，在液体燃料内包含蚁酸，所以所述液位电极和基准电极希望是具有抗腐蚀性的材料例如白金或金。此外可以进行白金或金的电镀。

此外在上述的说明中，作为液体燃料，在例子中采用甲醇水溶液，但是并不局限于此，能使用甲醇原液。

此外，如上所述，通过设置对于预先混入蚁酸，调整pH值的液体燃料，使用电极测定阻抗值的阻抗测定装置，除了如上所述检测液体燃料的液面以外，也能作为检测液体燃料的状态的传感器功能起作用。作为所述传感器功能的一例，有所述液体燃料的温度测定。

根据上述的本发明的第一形态的直接型甲醇燃料电池，通过在初始阶段中对不包含酸电解质的甲醇水溶液以约0.05～约0.3重量％的添加量添加蚁酸，能取得稳定的发电电力，并且不发生腐蚀的问题，并且与中性甲醇水溶液时相比，能谋求发电量的提高。

此外，根据上述的本发明的第二形态的直接型甲醇燃料电池以及第三形态的燃料液面检测方法，使用在发电开始前的状态下预先把pH值调整为约2.5～约3.0的液体燃料，所以发电运转开始之后以及发电运转期间中的液体燃料的导电性变化小。因此，能用2个液位电极的阻抗值容易地进行燃料液面的检测。为了所述pH值的调整，添加酸电解质，但是使用蚁酸作为该酸电解质时，该蚁酸是使用甲醇水溶液作为液体燃料时在发电动作中必然产生的副产物，所以预先添加蚁酸不会产生问题。此外，蚁酸的生成因为是催化剂反应的中间生成物，所以通过继续进行发电，蚁酸浓度不会进一步增加。

此外，根据上述的本发明的第四形态的甲醇浓度检测方法，使用以0.05～约0.3重量％添加蚁酸，预先进行pH值调整的甲醇水溶液，所以与充电经过时间无关，液体燃料的pH值几乎一定。此外，浓度检测器用液体燃料进行充电，但是连接一定值的负载，所以不发生负载变动引起的发电电力的变化。因此，根据预先求出的浓度检测器的输出电压和甲醇浓度的关系，能从浓度检测器的输出电压监视甲醇浓度。

此外，根据上述的本发明的第四形态的甲醇浓度检测方法，与第四形态的甲醇浓度检测方法相比，不需要基于发电的输出电压，所以为了浓度的测定不消耗液体燃料。因此，能更有效地把液体燃料用于产生电力。

附图说明

图1是表示本发明实施例的直接型甲醇燃料电池的结构的图。

图2是图1所示的燃料容器和发电部的立体图。

图3是图1所示的液位电极的立体图。

图4是表示图1所示的液位检测电路的电路结构的一例的图。

图5是表示甲醇水溶液的蚁酸的添加量和pH值的关系的曲线图。

图6是图1所示的液面检测装置的各波形，其中，(a)是表示图1所示的液面检测装置的振荡器的输出波形的图，(b)是表示图1所示的液面检测装置的液位检测装置的输出波形的图，(c)是表示图1所示的液面检测装置的液位检测电路的输出波形的图。

图7是表示甲醇水溶液的pH值为6.5时，图1所示的液位电极的浸渍量和液位电极的输出值的关系的曲线图。

图8是表示甲醇水溶液的pH值为4.5、3.7、3.4时，图1所示的液位电极的浸渍量和液位电极的输出值的关系的曲线图。

图9是表示图1所示的直接型甲醇燃料电池的变形例的立体图。

图10是表示能应用图1所示的液位检测电路的燃料电池的图。

图11是表示能安装图1所示的直接型甲醇燃料电池的便携式电子机器的一例的立体图。

图12是表示图9所示的修正电路部的结构的图。

图13是表示燃料电池发电电力和甲醇浓度的关系的曲线图。

图14是表示甲醇水溶液的pH值和燃料电池的发电电力的关系的曲线图。

图15是表示本发明实施例2的具有浓度检测器的直接型甲醇燃料电池的图。

图16是表示具有图15所示的浓度检测器的一变形例的直接型甲醇燃料电池的图。

图17是表示本发明实施例3的具有阻抗测定装置的直接型甲醇燃料电池的图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明实施例的直接型甲醇燃料电池、在该直接型甲醇燃料电池中进行的燃料液面检测方法、直接型甲醇燃料电池中能执行的甲醇浓度检测方法。须指出的是，在各图中，对于相同的构成部分付与相同的符号。

实施例1

图1表示所述直接型甲醇燃料电池的一例。该直接型甲醇燃料电池101从表示其立体图的图2可知，采取发电部120浸渍在收藏在燃料容器110内的液体燃料190内的形态。须指出的是，如图10所示，发电部120的形态并不局限于图1的浸渍类型。直接型甲醇燃料电池101如图1所示，安装在笔记本型的个人电脑等便携式电子机器220上。

所述直接型甲醇燃料电池101中，作为基本的构成部分，除了燃料容器110、发电部120，还具有相当于后面描述的阻抗测定装置的一例的液面检测装置130。在本实施例中，直接型甲醇燃料电池101具有空气供给部140、燃料供给部150、水回收部160和控制装置170。

所述燃料容器110是收藏发电部120的容器，液面检测装置130测定液体燃料190的阻抗值，所以由非导电性的材料形成液体接触部分。在本实施例中，燃料容器110由绝缘性的树脂材料例如聚丙烯形成。

燃料容器110内的液体燃料190是约5重量％的浓度的甲醇水溶液，但是如上所述，是在发电开始前的新产品的状态下预先添加蚁酸，从而使所述甲醇水溶液的pH值变为约2.5～3.0的pH调整完毕液体燃料。这里，作为蚁酸的添加量，约0.05～约0.3重量％。须指出的是，发电效率最好，所以在本实施例中把甲醇浓度设定为所述约5重量％，但是并不局限于该5重量％，能按照直接型甲醇燃料电池101的机器结构变更。

发电部120中，作为基本结构，具有阳极121、阴极122、由阳极121和阴极122夹着配置的固体高分子电解质膜123，由它们形成膜电极接合体(MEA)。须指出的是，在图示中，表示具有上述的结构的一组膜电极接合体，但是实际上由多个膜电极接合体串联构成。

阳极121和阴极122由催化剂反应层以及电极构成，阳极121连接在负电极上，阴极122连接在正电极上。阳极121根据上述的浸渍状态，与燃料容器110内的所述pH值调整完毕的液体燃料190接触，对阳极121总供给甲醇。而在阴极122上连接具有空气室142以及空气供给泵141的所述空气供给部140，用空气供给泵141吹入空气的空气室142面向阴极122安装。该阴极122浸渍在pH值调整完毕的液体燃料190内，如图2所示，从空气室142延伸的空气出入口142a、142b从液体燃料190中向外部导出。因此，发电部120虽然浸渍在液体燃料190中，但是阴极122与液体燃料190不接触，在空气室142内露出，对阴极122供给空气。

在这样构成的阳极121以及阴极122中，发生上述的化学反应。即在阳极121，在包含白金、钌的催化剂反应中，甲醇和水反应，生成氢离子、电子、二氧化碳，电子从阳极121作为电力向外部输出，氢离子通过固体高分子电解质膜123向阴极122一侧传导。在阴极122中，氢离子从阴极122接受电子的供给，与空气中的氧反应，生成水。

所述固体高分子电解质膜123包含氢离子传导性膜，希望是质子传导性阳离子交换膜例如全氟磺酸聚合体的膜(商标：ナフイオン)。该膜具体而言由四氟乙烯和全氟乙烯醚磺酸的共聚物构成。也能使用改质全氟磺酸聚合体、聚碳化氢磺酸、2种以上的质子交换膜的复合体的膜。

所述液面检测装置130具有液位电极131、液位检测电路132、控制装置170。为了不阻碍与发电动作直接有关的所述MEA的催化剂反应，重要的在于从液体燃料190去除不要的金属离子，所以液位电极131由白金或金等材料构成。如图3所示，隔开适宜的间隙，相互平行配置由白金或金等材料构成的棒状的电极131-1、131-2，构成这样的液位电极131。在本实施例中，各电极131-1、131-2是直径D为0.3mm、长度L为18mm的线材，以2mm的间隔S彼此平行配置。须指出的是，按照发电部120的形态，选择适当的电极131-1、131-2的直径D、长度L、间隔S、形状。此外，连接在各电极131-1、131-2上的引线由特氟纶(注册商标)绝缘膜覆盖，从而浸渍在液体燃料190中时，对液位检测电路132的输出值不造成影响。此外，通过该覆盖，也具有防止液体燃料190中包含的蚁酸引起的腐蚀的效果。此外，液位电极131的材料从对所述蚁酸的抗腐蚀性选择，并不局限于所述白金、金，如果是不被酸电解质腐蚀的材料，就可以，例如能使用碳棒。此外，材料没必要是白金或金，可以是用白金或金的材料电镀电极表面的结构。

这样的液位电极131配置在按照燃料容器110内的液体燃料190的液位变化，液位电极131的浸渍量变化的位置。具体而言，配置为各电极131-1、131-2沿着重力方向延伸，并且发电部120的上端120a如图1所示，在完全浸渍在液体燃料190中的状态下，液体燃料190的液面位于电极131-1、131-2的几乎中央部分，并且在发电部120的上端120a从液体燃料190开始露出的时刻，电极131-1、131-2的下部131a还浸渍在液体燃料190中的状态。

液位检测电路132中，作为基本结构如图4所示，作为用于测定液位电极131的阻抗值的驱动电源，具有振荡器1321、串联在所述液位电极131以及所述振荡器1321上的电阻1322，把液位电极131和电阻1322的分压作为检测值的检测输出1323。须指出的是，在本实施例中，作为一例，振荡器1321以约350kHz振荡，产生图6(a)所示的矩形波，电阻1322为10kΩ。须指出的是，按照液位电极131的直径D、长度L、间隙S的各值设计构成液位检测电路132的各元件，从而能取得适当的检测输出1323。此外，在本实施例中，如上所述，使用约350kHz的矩形波，但是并不局限于此，即使是正弦波，也能取得同样的效果。此外，频率是为了液体燃料的电解、不产生多余的成分，如果是交流，希望为10kHz以上的高频。

如上所述，液体燃料190的pH值如果是上述的约3左右，液位电极131中，与作为静电电容相比，更作为有效电阻起作用，所以可以代替振荡器1321，只设置5V的直流电源。液位检测电路132的这样的电路变更是业内人士容易想到的范围。

液位检测电路132的检测输出1323提供给控制装置170。控制装置170存储图8所示的检测输出1323和液位电极131的浸渍量的关系信息，把从液位检测电路132供给的检测输出1323变换为所述浸渍量。须指出的是，具有这样的变换功能的部分为变换部171。

所述燃料供给部150具有：收藏原液的液体燃料190的原液容器151；把喷出一侧连接在所述燃料容器110上的燃料供给泵153；连接在原液容器151和后面描述的水容器162上，把原液甲醇191或水192向燃料供给泵153送出的切换阀152；浸渍在燃料容器110内的液体燃料190中，测定该液体燃料190的甲醇浓度的浓度传感器154。这里，所述原液甲醇191如上所述，是在发电开始前的新品状态下，预先以约0.05～0.3％重量添加蚁酸，从而甲醇的pH值变为约2.5～3.0的pH调整完毕的原液甲醇191。

切换阀152、供给泵153、浓度传感器154连接在控制装置170上。如上所述，在本实施例中，液体燃料190的甲醇浓度为5重量％，所以控制装置170根据浓度传感器154检测的甲醇浓度，为了该甲醇浓度变为约5重量％，把切换阀152切换到原液容器151或水容器162一侧，使燃料供给泵153工作。因此，对燃料容器110内供给原液甲醇191或水192，把液体燃料190的甲醇浓度调整为5重量％。

所述水回收部160具有：连接在所述空气室142的空气出口142b上，使由阴极122生成的水凝结，区别为空气和水的冷凝器161；连接在冷凝器161上，回收分离的水192的水容器162。回收到水容器162的水192如上所述，提供给切换阀152。

以下包含利用液面检测装置130的燃料容器110内的液体燃料190的液面检测方法，说明采用以上结构的直接型甲醇燃料电池101中的动作。

如上所述，pH调整完毕的原液甲醇191从原液容器151通过切换阀152向燃料供给泵153引导，向燃料容器110内供给。由约5重量％构成，并且由pH调整完毕的甲醇水溶液构成的液体燃料190提供给发电部120的阳极121。在阳极121中，如上所述进行与甲醇的化学反应。而用空气供给泵141把空气提供给空气室142，在发电部120的阴极122中进行与空气中的氧的化学反应。如上所述，在这些化学反应中，由发电部120进行发电，把电力从发电部120向外部供给。须指出的是，在发电动作中，由于反应热以及交叉引起的阴极122的直接燃烧引起的温度上升，发电部120全体的温度上升到约60℃。此外，在阳极121，通过化学反应生成二氧化碳，该二氧化碳气体通过设置在燃料容器110的上部的气液分离膜(未图示)，由压力差向外部释放。

包含阴极122中反应的水蒸气的排气由冷凝器161区分为水192和排气，排气原封不动地向外部释放，水192经过水容器162通过切换阀152再度提供给燃料容器110，进行水的再利用。

通过进行上述的发电动作，燃料容器110内的甲醇消耗。该甲醇的消耗引起的甲醇浓度变化由浓度传感器154检测，根据该检测结果，如上所述，由控制装置170控制燃料供给部150的动作，把原液甲醇191和水192提供给燃料容器110。通过该液体燃料190的补充动作、水分的蒸发等，燃料容器110内的液体燃料190的液位变化。因此，为了总使发电部120浸渍在液体燃料190中，并且一边进行恰当的甲醇浓度管理，一边继续进行发电动作，液体燃料190的液位管理成为重要的。

所述液位管理由上述的液面检测装置130和控制装置170进行。

如上所述，液面检测装置130的液位电极131对于发电部120配置在适当的位置，并且控制装置170的变换部171具有来自液位检测电路132的检测输出1323和液位电极131的浸渍量的关系信息，所以控制装置170在发电部120的上端120a完全浸渍在液体燃料190中的状态下，根据所述检测输出1323，在上液面水平131b和下液面水平131c之间进行液位控制。须指出的是，在图1中，上液面水平131b和下液面水平131c是说明上图示的，设定位置能设定。可是，如上所述，液位变为发电部120的上端120a以下就不好了，所以下液面水平131c设定为比所述上端120a稍上方。

如上所述，原液甲醇191和液体燃料190在发电开始前的初始状态下，已经调整液体燃料190的pH值或导电率，从而呈现液面检测装置130不检测液体燃料190的pH值的变化，能检测液体燃料190的液面变化的所述微小变化区211。因此，液面检测装置130从发电开始当初到发电继续进行中，在上述的pH值急剧变化区210中不受液体燃料190的pH值或导电性变化的影响，能可靠并且正确地检测液体燃料190的液位。

此外，即使是所述pH调整完毕的液体燃料190，由于发电动作的继续引起的若干蚁酸的生成，液体燃料190的pH值稍微变化。如上所述，液面检测装置130不受稍微的pH值的变化影响，能检测液位变化，但是为了以更高的精度进行液位的检测，作为直接型甲醇燃料电池101的变形例，能构成图9所示的直接型甲醇燃料电池102。须指出的是，在图9中，省略关于图1所示的空气供给部140、燃料供给部150、水回收部160的结构的图示。

直接型甲醇燃料电池102在直接型甲醇燃料电池101结构上再追加基准电极133，并且所述液位检测电路132是具有修正电路部134的结构。这里，基准电极133包含在所述液位检测装置130中，与液体燃料190的液位变化无关，设置在燃料容器110内完全浸渍在液体燃料190中的位置，是与所述液位电极131相同结构的电极。此外，基准电极133连接在修正电路部134上。所述修正电路部134是把基准电极133的阻抗值作为基准，进行液体燃料190的pH值的变化引起的液位电极131的液面检测误差的修正的电路。修正电路部134的具体的电路结构作为一例，能采用与图4所示的液位检测电路132的电路结构几乎同样的结构。即修正电路部134如图12所示，把输出交流或矩形波的外部电压源1341连接在液位电极131和基准电极133上，把它们的分压电压向控制装置170输出的结构。在该结构中，基准电极133完全浸渍在液体燃料190中，所以其电阻值与液体燃料190的pH值的变化一起变动。此外，液位电极131的阻抗值按照液体燃料190的液位变化以及pH值的变化变动。因此，如果检测液位电极131和基准电极133的分压电压值，因为液体燃料190的pH值的变化引起的阻抗值的变化由基准电极133的电阻值抵消，所以能与pH值的变化无关地只检测液位。

在这样构成的直接型甲醇燃料电池102中，当燃料容器110内的液体燃料190的pH值几乎均一时，即基准电极133以及液位电极131部分的液体燃料190的pH值或导电性几乎均一时，对于pH值的基准电极133和液位电极131的相对输出值不变化，一定。因此，液位检测电路132只输出抵消液体燃料190的pH值变化的只基于液位变化的液位电极131的输出变化。直接型甲醇燃料电池102就能修正液体燃料190的pH值变化，能提供更争取的液位信息。此外，燃料电池通过发电动作发热，所以液体燃料的温度也变动。由于液体燃料的温度变化，pH值也变化，但是通过采用所述修正电路部134的结构，对于液体燃料190的温度变化，稳定的检测成为可能。

须指出的是，在以上的说明中，在例子中采用图1所示的发电部120浸渍在液体燃料190内的类型的燃料电池。可是，能应用液面检测装置130的燃料电池并不局限于图1的类型，例如可以是具有图10所示的把pH值调整完毕的液体燃料190从收藏该液体燃料190的中间容器251提供给发电部252的阳极121的结构的直接型甲醇燃料电池250。须指出的是，在图10中，符号253是用于在中间容器251和发电部252之间进行液体燃料190的循环的泵，符号254是用于从原液容器151向中间容器251供给pH值调整完毕的原液甲醇191的泵，符号255是用于从水容器162向中间容器251供给水192的泵。

实施例2

在上述的说明中，从燃料电池中重要的燃料供给的观点出发，说明了廉价、高精度的水平传感器的结构，但是例如使用通过预先混入蚁酸，预先调整pH值的液体燃料的方法直接对发电电压的稳定化也有效果。以下详细说明。

在直接型甲醇燃料电池中，如上所述，此外如图13所示，存在发电电力变为良好的最佳甲醇浓度，所以发电动作期间中的甲醇水溶液的浓度管理是重要的课题之一。因此，首先说明甲醇水溶液的浓度管理。

作为甲醇水溶液的浓度管理方法，能使用比重计等，从甲醇水溶液的密度测定甲醇浓度，但是作为设置在移动机器上的燃料电池中的浓度测定方法，是不好的。因此，考虑利用燃料电池的发电电力和甲醇浓度的关系，从发电电力测定甲醇浓度的方法。可是，作为燃料电池的一般特性，按照连接在燃料电池上的负载的变动，发电电力变化。因此，为了甲醇浓度的检测，无法单纯使用发电电力，有必要在负载保持一定的状态下检测发电电力。

此外如上所述，由于发电动作时间的经过，液体燃料的pH值变化，但是如图14所示，如果根据申请人的实验，与液体燃料的液性为中性时相比，酸性一侧时发电电力提高。须指出的是，液体燃料的酸性度如实施例1中所述，随着发电时间的经过，几乎稳定在pH值3附近。此外，pH值在3附近变为一定后，燃料电池的输出电力变为几乎一定，所以进行控制使对于液体燃料的浓度变化，提供给一定负载的电力变为最大的方法非常有效。

因此，作为直接型甲醇燃料电池中使用的燃料，不是中性的甲醇水溶液，而使用象上述的实施例1那样注入蚁酸，预先调节pH值的液体燃料，通过检测该液体燃料的甲醇浓度，能从发电初始阶段进行继续运转以后也稳定的浓度管理。这里，蚁酸的注入量为实施例1中说明的0.05重量％以上。

如上所述，管理甲醇水溶液的浓度，如实施例1中所述，根据在中性的甲醇水溶液中以0.05～0.30重量％预先混入蚁酸的液体燃料，实际观察到电力提高。即不混入蚁酸时，为48mW/cm²的电子密度，当以0.05重量％混入蚁酸时，变为约52mW/cm²的电子密度，看到约10％的电力提高。当混入0.3重量％时，是约54mW/cm²的电子密度，在0.5重量％时，为54mW/cm²的电子密度。与不混入蚁酸时相比，以0.05～0.30重量％注入蚁酸的液体燃料中，能取得的电力提高。

使燃料电池的发电效率保持一致是非常重要的，管理变动要因之一的甲醇水溶液的pH值是关键。如实施例所述，通过在中性的甲醇水溶液中预先混入0.05～0.3重量％的蚁酸，就与发电经过时间无关，使pH值几乎一定。因此，在实施例2中，在中性的甲醇水溶液中预先以入0.05～0.3重量％混入蚁酸的燃料电池用燃料在发电效率的方面也产生效果。

图15表示在使用在中性的甲醇水溶液中预先混入0.05～0.3重量％的蚁酸的燃料电池用燃料的直接型甲醇燃料电池260中设置甲醇水溶液的浓度检测器270的结构。这里，浓度检测器270具有：由与发电部120相同的结构构成，进行发电的浓度检测用发电部271；连接在该浓度检测用发电部271上的作为一定值的负载的电阻272；测定浓度检测用发电部271的输出，向控制装置170发送的电压计273。须指出的是，对浓度检测用发电部271供给与提供给发电部120的相同的甲醇水溶液。此外，由浓度检测器270、控制装置170中设置的变换部172构成甲醇浓度决定装置的一例。所述变换部172具有存储浓度检测用发电部271的发电电力和甲醇浓度的关系信息，把从电压计273供给的输出值变换为甲醇浓度的功能。

使用预先进行pH调整的甲醇水溶液，所以如上所述，与发电经过时间无关，液体燃料的pH值几乎在2.5～3为一定。因此，根据该结构，控制装置170根据从电压计273供给的浓度检测用发电部271的输出电压和甲醇浓度的关系，从浓度检测用发电部271的输出电压监视甲醇浓度。

须指出的是，图15所示的直接型甲醇燃料电池260是以直接型甲醇燃料电池101为基础的结构例，但是对于图9所示的直接型甲醇燃料电池102、图10所示的直接型甲醇燃料电池250，也能采用设置浓度检测器270的结构。

以下参照图16，说明所述甲醇浓度决定装置的其他结构例。

图16所示的甲醇浓度决定装置是用甲醇水溶液中的振动波的传播速度的变化检测甲醇水溶液的密度变化即浓度变化的装置。须指出的是，在本实施例中，使用声波作为振动波。一般声波的传播速度由C＝√(K/ρ)表示。这里，K：体积弹性模量，ρ：为声波传播的物质的密度。

此外，作为一例，当甲醇浓度为0重量％时，传播速度C为1495m/s，甲醇浓度为10重量％时，传播速度C为1537m/s，根据速度-浓度关系，测定液体燃料190中传播的声波的传播速度C，从而能求出液体燃料190的密度，进而能求出液体燃料190的甲醇浓度。

而如上所述，在直接型甲醇燃料电池中通过发电动作生成蚁酸。甲醇的密度为0.79g/cc，但是蚁酸的密度为1.22g/cc，所以甲醇水溶液中蚁酸的有无及其量大幅度影响甲醇水溶液的密度。而如上所述，即使持续进行发电动作，蚁酸也不增加，几乎稳定在一定浓度。在用声波的传播速度的变化检测甲醇水溶液的浓度变化的该甲醇浓度决定装置中也利用该现象。即如上所述，在发电开始前的状态的甲醇水溶液中混入蚁酸，从而蚁酸浓度变为0.05～0.3重量％，从而与从发电开始的经过时间无关，甲醇水溶液中的蚁酸浓度几乎维持一定状态。通过这样预先调整蚁酸浓度，在能极力减少蚁酸的影响的状态下，通过测定所述传播速度C，能求出液体燃料190的甲醇浓度。

须指出的是，在检测甲醇水溶液中的甲醇浓度的变化的方法中，为了减少蚁酸浓度的影响，进一步提高检测精度，希望把浓度调整为以下限约0.1重量％、上限约0.3重量％的浓度包含蚁酸，最希望以0.3重量％的浓度包含蚁酸。

图16表示在使用预先混入蚁酸，蚁酸浓度变为0.1～0.3重量％的燃料电池用燃料的直接型甲醇燃料电池280中设置浓度检测装置290的结构。须指出的是，浓度检测装置290相当于甲醇浓度决定装置的一例。浓度检测装置290具有：发射部291、接收部292、传播速度决定部293。传播速度决定部293具有：连接在发射部291上的脉冲电压外加装置2931、连接在接收部292上的接收电路2932、传播时间比较电路2933、控制装置170中包含的变换部2934。

发射部291和接收部292由一对压电元件构成，通过用电压外加装置2931对发射部291外加脉冲电压，发射部291振荡，对液体燃料190中发出作为振动波的声波。此外，电压外加装置2931在对发射部291外加脉冲电压的同时，对传播时间比较电路2933发送表示已经发射的意思的信号。接收部292接收发射部291发射的所述声波，接收电路2932对传播时间比较电路2933发送表示已经接收的意思的信号。传播时间比较电路2933求出来自电压外加装置2931和接收电路2932的各信号的时间差，根据所述时间差和电极间的距离，求出从发射部291到接收部292的所述声波的传播速度。然后，把传播速度值向变换部2934发送。变换部2934存储着传播速度和甲醇浓度的上述的速度-浓度关系信息，根据所述关系信息，求出甲醇浓度。须指出的是，传播时间比较电路2933把所述时间差的信息向变换部2934发送，变换部2934根据时间差和甲醇浓度的关系信息求出甲醇浓度。此外，变换方法并不局限于利用所述关系信息的方法，例如能利用由演算式求出的方法等公开的方法。

此外，液体燃料190的密度根据液体燃料190的温度而变化，所以在更正确地求出浓度时，测定液体燃料190的温度，考虑温度参数，用变换部2934求出浓度。

如上所述，如果根据利用振动波的甲醇浓度决定装置，与使用浓度检测器270时相比，没必要设置与发电部120相同的结构构成，进行发电的浓度检测用发电部271，所以能简化结构，削减成本，节省空间。此外，因为没有浓度检测用发电部271的液体燃料190的消耗，所以能把液体燃料更有效地用于产生电力。

实施例3：

所述实施例1中说明的液面检测装置130是阻抗测定装置的一个结构例，但是阻抗测定装置通过测定所述液体燃料190中浸渍的2个电极间的阻抗，不仅是上述的液面测定，如下所述，还决定直接型甲醇燃料电池的液体燃料190的状态，换言之，也具有对于液体燃料190的传感器功能。

图17表示具有相当于阻抗测定装置的其他结构例的温度测定装置310的直接型甲醇燃料电池300。温度测定装置310利用通过在绝缘体的甲醇水溶液中混入一定量的蚁酸，在甲醇水溶液中产生导电性的性质，利用酸性电解质以一定浓度存在时，导电性具有温度特性的性质，构成温度传感器。须指出的是，甲醇水溶液与上述的实施例同样，是以下限0.05重量％、上限0.3重量％包含蚁酸的甲醇水溶液约5重量％的液体。

温度测定装置310具有电极131、振荡器1311、电阻1312。在燃料容器110内，浸渍在液体燃料190内，隔开适宜的间隔彼此平行配置电极131-1、131-2。在这些电极131-1、131-2上通过基准电阻1312外加从振荡器1311输出的电压V1。须指出的是，在本实施例中，振荡器1311发送正弦波。而且，测定由电极131-1、131-2和基准电阻1312分压的基准电阻1312的电压V2，求出电极131-1、131-2之间的高频的等价电阻。作为一个实施例，使用470Ω的基准电阻，把该振荡器1311的输出外加在电极131-1、131-2上。然后，求出液体燃料190的温度为27℃、40℃、50℃时的电极131-1、131-2之间的高频的等价电阻。结果，液体燃料190的温度以及等价电阻值在27℃为369Ω，在40℃为313Ω，在50℃为288Ω。

电极间的高频的等价电阻值和液体燃料190的温度中相关关系成立，所以通过测定电极间的高频的等价阻抗，就能推测液体燃料190的温度，温度测定装置310作为良好的温度传感器起作用。

须指出的是，也能采用适当组合上述的各实施例、变形例的结构。

本发明能应用于直接型甲醇燃料电池。

须指出的是，通过适当组合所述各实施例中的任意实施例，能取得各自具有的效果。

一边参照附图，一边与实施例关联充分记载了本发明，但是对于熟悉本技术的人，各种变形或修正是明白的。这样的变形或修正只要不脱离基于附加的权利要求书的本发明的范围，就应该理解为包含在其中。

此外，2004年9月16日提出的日本国专利申请No.特愿2004-269464号、2005年8月5日提出的日本国专利申请No.特愿2005-228262号的各说明书、附图、权利要求书的说明内容的全部作为参照编入本说明书中。

Claims (10)

1.一种直接型甲醇燃料电池，具有：被供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、

被供给氧化用气体的阴极、以及

在所述阳极与所述阴极之间夹着配置的包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，

用在所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电，其特征在于：

对所述阳极供给的所述甲醇水溶液，在所述化学反应开始前预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸。

2.根据权利要求1所述的直接型甲醇燃料电池，其特征在于：

具有求出所述液体燃料的甲醇浓度的甲醇浓度决定装置。

3.根据权利要求2所述的直接型甲醇燃料电池，其特征在于：

所述甲醇浓度决定装置，具有：被供给所述液体燃料的阳极、

被供给氧化用气体的阴极、

包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜、以及

测量在所述阳极和所述阴极的化学反应中从所述阳极和所述阴极取得的输出电压的电压计，

根据所述输出电压和甲醇浓度之间的关系求出所述甲醇浓度。

4.根据权利要求2所述的直接型甲醇燃料电池，其特征在于：

所述甲醇浓度决定装置，具有：浸渍在所述液体燃料中而设置的发射部和接收部、和

连接在所述接收部上并且求出从所述发射部向所述接收部在液体燃料中传播的振动波的传播速度的传播速度决定部，

根据所述传播速度和甲醇浓度之间的关系求出所述甲醇浓度。

5.根据权利要求1所述的直接型甲醇燃料电池，其特征在于：

还具有：浸渍在所述液体燃料中而设置的2个电极；和

电连接在所述电极上，测量所述电极间的阻抗，求出所述液体燃料的状态的阻抗测定装置。

6.一种直接型甲醇燃料电池，其特征在于：包括：

发电部，其具有：被供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、被供给氧化用气体的阴极、以及在所述阳极和所述阴极之间夹着配置的包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用在所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电；

燃料容器，其收藏对所述阳极供给的所述甲醇水溶液，即在所述化学反应开始前预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸的甲醇水溶液；以及

液面检测装置，其具有：配置在按照所述燃料容器内的所述液体燃料的液位变化浸渍量变化的位置的2个液位电极、和电连接在所述液位电极上并且发送与所述液体燃料的液位相应的检测值的液位检测电路，根据所述检测值和所述浸渍量的关系，检测所述液体燃料的液位。

7.根据权利要求6所述的直接型甲醇燃料电池，其特征在于：

所述液面检测装置，还具有：与所述液体燃料的液位变化无关地设置在所述燃料容器内完全浸没在所述甲醇水溶液中的位置，由与所述液位电极相同的结构构成的基准电极，

所述液位检测电路，具有：以所述基准电极的阻抗值为基准，进行所述甲醇水溶液的导电性变化引起的所述液位电极的液面检测误差的修正的修正电路部。

8.一种直接型甲醇燃料电池的液体燃料的液面检测方法，所述直接型甲醇燃料电池，具有：被供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、被供给氧化用气体的阴极、以及在所述阳极和所述阴极之间夹着配置的包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用在所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电，其特征在于：

把向所述阳极供给的所述甲醇水溶液的液体燃料，调整为在所述化学反应开始前预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸；

按照所述调整完毕的所述液体燃料的液位变化，配置2个液位电极，以便使浸渍量变化；

根据所述液位电极间的阻抗和所述浸渍量之间的关系，检测所述液体燃料的液位。

9.一种直接型甲醇燃料电池的液体燃料的甲醇浓度检测方法，所述直接型甲醇燃料电池，具有：被供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、被供给氧化用气体的阴极、以及包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用在所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电，其特征在于：

对于具有所述阳极、所述阴极、所述固体高分子电解质膜，在所述阳极和所述阴极上连接一定值的负载，并且用在所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电的浓度检测器，在所述化学反应开始前把预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸的甲醇水溶液的液体燃料向所述浓度检测器的阳极供给；

根据从所述浓度检测器的阳极和阴极取得的输出变化，求出所述甲醇浓度。

10.一种直接型甲醇燃料电池的液体燃料的甲醇浓度检测方法，所述直接型甲醇燃料电池，具有：被供给甲醇水溶液的液体燃料的阳极、被供给氧化用气体的阴极、以及包含氢离子传导性膜的固体高分子电解质膜，用在所述阳极和所述阴极的化学反应进行发电，其特征在于：

在所述化学反应开始前把预先以下限0.05重量％、上限0.30重量％的浓度包含蚁酸的所述液体燃料向所述阳极供给；

使振动波在所述液体燃料中传播，求出所述振动波的传播速度，根据所述传播速度和甲醇浓度之间的关系求出所述甲醇浓度。

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