CN1855591A - 燃料电池单元及电子机器 - Google Patents

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Abstract

提供一种燃料电池单元及电子机器,该燃料电池具有可适于容纳电子部件的内部空间,该电子机器装载此燃料电池单元。此DMFC单元U1包括:具有通过向阳极(11B)供给甲醇水溶液,向阴极(11C)供给氧而发电,通过该发电在阴极(11C)上生成水蒸气的MEA(11)和与燃料盒相连接并且对阳极(11B)供给甲醇水溶液的燃料槽(14)的DMFC主体(10);具有用来容纳控制基板(51)及蓄电器(52)的内部空间(21a)并以包入方式容纳DMFC主体(10),且在MEA(11)的阴极(11C)中形成向外部开放的开口部(22a)的框体(21);以及将包围框体(21)中的开口部(22a)的缘部(22b)和DMFC主体(10)之间密封,隔断开口部(22a)和内部空间(21a)的密封构件(31)。

Description

燃料电池单元及电子机器
技术领域
本发明涉及直接甲醇型燃料电池(以下称其为DMFC)等被供给液体燃料发电的燃料电池单元及装载此燃料电池单元的电子机器。
背景技术
由于近年电子技术的进步,便携电话机、笔记本个人计算机、音频视频机器或移动终端机器等便携电子机器的普及进展迅速。这种便携电子机器一般是由二次电池驱动的系统,新型二次电池的出现,借助小型轻量化及高能量密度化,从密封铅电池起发展到Ni/Cd电池、Ni氢电池、再到Li离子电池。在任何一种二次电池中,为提高其能量密度,都在进行电池活性物质的开发及高容量电池结构的开发,努力实现使用时间更长的电源。
然而,在便携电子机器中,各功能都在努力进一步低功耗化,但今后由于用户需要的提高也必须增加新功能,便携机器总功耗增加的倾向是在预料之中的。因此,需要更高密度的电源,即连续使用时间长的电源是方向。
因此,作为连续使用时间长的电源,燃料电池近年来受到注目。燃料电池是通过向阳极(燃料极)供给燃料,向阴极(空气极)供给氧而发电。于是,通过这一发电,燃料电池生成水(水蒸气)、二氧化碳等生成物并将此生成物排出。
更具体言之,在以氢为燃料的固体高分子型燃料电池(PEFC:聚合物电解质燃料电池)等之中,作为生成物是生成水并将其排出。在以甲醇水溶液为燃料的直接甲醇型燃料电池(DMFC)等之中,作为生成物是生成水和二氧化碳并将其排出。
另外,关于燃料电池的燃料(甲醇、氢)的供给及发电产生的生成物(水、二氧化碳)的排出,提出的有使用泵、风扇、吹风机等辅助机器的主动型(强制吸气型)燃料电池及利用甲醇水溶液和空气等的自然扩散而不使用辅助机器的被动型(开放型)燃料电池。在主动型、被动型任何一种中,水等生成物最终排出到空气中。
于是,为了不使以这种方式排出的水等导致基板等电子部件劣化等等,针对主动型燃料电池,提出了使水(包含水蒸气)等不侵入容纳电子部件的隔间的技术(参照专利文献1)。
专利文献1:日本专利特开2004-71259号公报(第0010~0023段,图1)
发明内容
然而,在专利文献1中,针对被动型燃料电池未公开任何防止水等的侵入的技术。
因此,本发明的课题是提供具有可适于容纳电子部件的内部空间的燃料电池单元以及装载此燃料电池单元的电子机器。
作为用来解决上述课题的单元,本发明的燃料电池单元的特征在于包括:具有通过向阳极供给液体燃料,向阴极供给氧而发电,通过该发电在上述阴极上生成水的膜电极结合体、和与燃料盒相连接并且对上述阳极供给液体燃料的燃料槽的燃料电池主体;具有用来容纳电子部件的内部空间,并可以以包入方式容纳上述燃料电池主体的同时,在上述膜电极结合体的阴极中形成向外部开放的开口部的框体;以及将包围上述框体中的上述开口部的缘部和上述燃料电池主体之间密封,隔断上述开口部和上述内部空间的密封构件。
根据这种燃料电池单元,通过将液体燃料从燃料盒供给阳极,将氧经向外部开放的开口部供给阴极而使膜电极结合体发电。于是,通过这一发电,在阴极生成水(水蒸气)并将生成的水经开放部排出到外部。此处,由于利用密封构件将开放部和内部空间隔断,可以防止水(包含水蒸气)侵入框体的内部空间。因此,可以不考虑水的影响,框体的内部空间可适于容纳电子部件。
另外,燃料电池主体,利用以包入方式容纳此燃料电池主体的框体,可得到良好的保护。
根据本发明,可以提供具有可适于容纳电子部件的内部空间的燃料电池单元及装载此燃料电池单元的电子机器。
附图说明
图1为实施方式1的笔记本个人计算机的整体立体图。
图2为示意地示出实施方式1的笔记本个人计算机的结构的示图。
图3为实施方式1的DMFC单元的整体立体图。
图4为示出图3所示的实施方式1的DMFC单元的X-X线剖面图。
图5为实施方式1的DMFC单元的分解立体图。
图6为实施方式2的DMFC单元的剖面图。
图7为实施方式3的DMFC单元的剖面图。
图8为实施方式3的DMFC单元的变形例的剖面图。
图9为实施方式1的笔记本个人计算机及DMFC单元的变形例的整体立体图。
附图标记说明
U1DMFC单元(燃料电池单元)
10DMFC主体(燃料电池主体)
11MEA(膜电极结合体)
14燃料槽
15二氧化碳分离膜(气体分离膜)
18二氧化碳分离膜导管(气体分离膜导管)
21框体
21a 内部空间
22 上半部
23 半部
22a、23a 开口部
22b、23b 缘部
22d、23d 沟槽
22e、23e 底面
31、32、33、34 密封构件
41 燃料盒
51 控制基板(电子部件)
52 蓄电器(电子部件)
61 二氧化碳排出导管(气体排出导管)
81 阴极流路构件
81a 阴极流路
100 笔记本个人计算机(电子机器)
101c 排气口
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
实施方式1
参照图1至图5对实施方式1的DMFC单元(燃料电池单元)及装载DMFC单元的笔记本个人计算机(电子机器)进行说明。在参照的附图中,图1为实施方式1的笔记本个人计算机的整体立体图。图2为示意地示出实施方式1的笔记本个人计算机的结构的示图。图3为实施方式1的DMFC单元的整体立体图。图4为示出图3所示的实施方式1的DMFC单元的X-X线剖面图。图5为实施方式1的DMFC单元的分解立体图。
《笔记本个人计算机》
如图1所示,实施方式1的笔记本个人计算机100(电子机器)主要具备:主体部101、液晶屏部110、作为电源的DMFC单元U1。DMFC单元U1,通过容纳于主体部101的插槽101a装载到笔记本个人计算机100中。
除了图1之外,如图2所示,笔记本个人计算机100,主要具备CPU 102和冷却CPU 102的散热器103。于是,在笔记本个人计算机100启动时,散热器103的风扇103a转动,形成从主体部101的吸气口101b通到排气口101c的空气流路F1。
DMFC单元U1,配置在此空气流路F1上。进一步说明的话,后述的沟槽22d及沟槽23d(参照图3、图4),设定为位于流路F1上,在风扇103a转动时,从吸气口101b吹向排气口101c的空气流经过沟槽22d及沟槽23d。
《DMFC单元的结构》
下面主要参照图3至图5对DMFC单元U1进行说明。
如图3至图5所示,实施方式1的DMFC单元U1主要具备:DMFC主体10(燃料电池主体)、以包入方式容纳DMFC单元主体10的框体21、密封构件31、燃料盒41、控制基板51及蓄电器52。另外,DMFC单元U1,是不使用泵、风扇、吹风机等辅助机器,而利用甲醇水溶液和空气等的自然扩散的被动型(开放型)燃料电池。
<DMFC主体>
DMFC主体10,主要具备:MEA11(膜电极结合体、膜电极复合体),集电板12、13,燃料槽14,二氧化碳分离膜15以及夹持板16、17(按压板)。于是,DMFC主体10,是由夹持板16、集电板13、MEA11、集电板12、燃料槽14、二氧化碳分离膜15及夹持板17顺序重叠而构成。
[MEA]
MEA11,主要具备全氟磺酸系的一价的阳离子交换膜等的电解质膜11A、和夹着电解质膜11A的阳极11B(燃料极)及阴极11C(空气极)。阳极11B及阴极11C,例如,由承载铂等催化剂的碳纸构成。
[集电板]
集电板12(阳极集电板)及集电板13(阴极集电板)是用来根据在MEA11中产生的电位差高效率地取出电力的平板,由具有导电性和抗蚀性的材料(例如,钛等金属)形成。集电板12和集电板13分别位于阳极11B一侧和阴极11C一侧,集电板12和集电板13之间夹着MEA11。
在集电板12中形成多个流通孔12a。于是,在流通孔12a中供给阳极11B的甲醇水溶液及通过发电在阳极11B中生成的二氧化碳(气体)流通。在集电板13中形成多个流通孔13a。于是,在流通孔13a中供给阴极11C的包含氧的空气及通过发电在阴极11C中生成的水蒸气(水)流通。
另外,集电板12及集电板13,经未图示的布线,与安装在笔记本个人计算机100中的连接器42电连接(参照图3)。
[燃料槽]
燃料槽14,是呈框形,在其内部具有槽室14a,将来自燃料盒41(一次槽)的甲醇水溶液(液体燃料)临时贮存在槽室14a中,并对于阳极11B向其整个表面供给甲醇水溶液的二次槽。
再进一步说明的话,燃料槽14,经燃料管14b、导管(未图示)与框体21外的燃料盒41相连接。于是,可以从燃料盒41向槽室14a供给甲醇水溶液。另外,燃料槽14,夹着集电板12,与阳极11B叠置在一起,槽室14a的甲醇水溶液,通过流通孔12a供给阳极11B。
[二氧化碳分离膜]
二氧化碳分离膜15,是将通过发电在阳极11B中生成之后,混入燃料槽14内的甲醇水溶液中的二氧化碳分离的气体分离膜。实施方式1中的二氧化碳分离膜15,是所谓的平板膜,例如,可以使用以聚四氟乙烯为基材的多孔质膜。于是,二氧化碳分离膜15,与燃料槽14叠置在一起而将框形的燃料槽14中的MEA11的对侧(图4的下侧)的开口盖住。
结果,通过发电,混入燃料槽14内的甲醇水溶液中的二氧化碳,通过透过二氧化碳分离膜15而分离,并通过后述的框体21的开口部23a排出到外部。于是,在燃料槽14中,二氧化碳不会长时间滞留,甲醇水溶液可以很合适地从燃料盒41供给槽室14a。因此,很难发生向阳极11B供给的甲醇水溶液不足(所谓的燃料不足)的情况,其结果,MEA11可以连续良好地进行发电。
[夹持板]
夹持板16及夹持板17,在DMFC主体10中,分别位于两个外侧(夹持板16在集电板13的外侧(图4的上侧),夹持板17在二氧化碳分离膜15的外侧(图4的下侧))。于是,通过利用后述的框体21的缘部22b、缘部23b夹住夹持板16、夹持板17,可将DMFC主体10在其厚度方向上夹住,使MEA11、集电板12、集电板13、燃料槽14、二氧化碳分离膜15等保持叠置状态。结果,例如,集电板12和阳极11B的密接性及集电板13和阴极11C的密接性增加,可根据在MEA11中产生的电位差,损失很小地取出电力。
在夹持板16中,与集电板13的多个流通孔13a相对应形成多个流通孔16a。于是,通过流通孔13a和流通孔16a,含氧空气和由于发电在阴极11C上生成的水蒸气(水)分别从外部流入到阴极11C和流出到外部。
在夹持板17中,与夹持板16一样,形成多个流通孔17a。于是,由二氧化碳分离膜15分离的二氧化碳及浸透和透过二氧化碳分离膜15的甲醇水溶液(甲醇、水)通过流通孔17a排出到外部。
<框体>
框体21,其外形呈厚实的板状体,以适当的手段(螺栓等)将上半部22和下半部23组装而构成。框体21,是以包入方式容纳DMFC主体10,用来保护DMFC主体10的容器。框体21,在其内部具有用来容纳控制基板51(电子部件)及蓄电器52的内部空间21a。
[上半部]
在上半部22中,形成使与MEA11的阴极11C相对应的夹持板16的部分向外部开放的开口部22a,具有包围此开口部22a的缘部22b。开口部22a,可使空气从外部流向阴极11C,并使水蒸气(水)从阴极11C流向外部。另外,在上半部22中,固定有盖住开口部22a的筛网盖22c,保护DMFC主体10。
另外,由上半部22的缘部22b和后述的下半部23的缘部23b在其厚度方向上夹住DMFC主体10。
另外,上半部22,具有从框体21的两侧面侧(图3中的右手前侧和左侧里侧)的外部连通到开口部22a的多个(在图1中为4个)沟槽22d。结果,例如,在DMFC单元U1容纳于容纳笔记本个人计算机的DMFC的插槽101a(容纳部,参照图1)内时,即使是包围插槽101a的壁面和上半部22的上表面接近,上述空气及水蒸气,也可在框体21的两侧面侧的外部和开口部22a之间,通过沟槽22d流动。
此外,沟槽22d,在其底面22e接近MEA11的状态下形成。就是说,底面22e和夹持板16的距离d1(参照图4),设定为尽可能地小。由此,在阴极11C中生成的水蒸气容易从开口部22a流入到沟槽22d,其结果,水蒸气可以很好地排出到外部。
除此之外,沟槽22d,如上所述,设定为位于通到笔记本个人计算机100的排气口101c的流路F1(参照图1)之上。于是,流过此流路的空气流入沟槽22d,与此一起,流向阴极11C的空气和来自阴极11C的水蒸气,都可以很好地供给/排出。
另外,从平面观察的沟槽22d的配置是与流通孔13a、流通孔16a的位置相对应。由此,在沟槽22d和流通孔13a及流通孔16a之间,空气、水蒸气可以很好地流通。
[下半部]
在下半部23中,形成使二氧化碳分离膜15部分地向外部开放的开口部23a。于是,此开口部23a,可使由二氧化碳分离膜15分离的二氧化碳及浸透和透过二氧化碳分离膜15的甲醇水溶液流通。另外,在下半部23中,固定有盖住开口部23a的筛网盖23c。
另外,下半部23具有包围开口部23a的缘部23b。
另外,下半部23,具有从框体21的两侧面侧(图3中的右手前侧和左侧里侧)的外部连通到开口部23a的多个(4个)沟槽23d(参照图3)。结果,例如,即使是包围插槽101a的壁面和下半部23的下表面接近,二氧化碳等,也可在框体21的两侧面侧的外部和开口部23a之间,通过沟槽23d流动。
此外,沟槽23d,在其底面23e接近MEA11的状态下形成,上述二氧化碳等容易从开口部23a流入到沟槽23d。
除此之外,沟槽23d,设定为位于通到笔记本个人计算机100的排气口101c的流路之上,借助上述风扇103a的转动的空气可流入沟槽22d,与此一起,上述二氧化碳等可以很好地排出。
<密封构件>
密封构件31及密封构件32,呈环状。密封构件31,位于上半部22的缘部22b和DMFC主体10的夹持板16之间。密封构件32,位于包围下半部23的开口部23a的缘部22b和夹持板17之间。
另外,密封构件31、32,由可弹性变形的材料(例如,聚四氟乙烯、SBR)形成。密封构件31,由缘部22b和夹持板16夹持并通过弹性变形进行密封,隔断开口部22a和内部空间21a。密封构件32,由缘部23b和夹持板17夹持并通过弹性变形进行密封,隔断开口部23a和内部空间21a。
此外,密封构件31、32具有与其表面对接的构件(在密封构件31中是上半部22和夹持板16,在密封构件32中是下半部23和夹持板17)进行粘接的粘接层,密封构件31、32与上述构件粘接,可增加密封性。
这样,通过以密封构件31隔断开口部22a和内部空间21a,可以防止由阴极11C生成的水蒸气侵入内部空间21a。另外,通过以密封构件32隔断开口部23a和内部空间21a,可以防止浸透和透过二氧化碳分离膜15的甲醇水溶液及其蒸气等侵入内部空间21a。
就是说,由于防止了水蒸气等侵入内部空间21a,所以可以不考虑水蒸气等的影响在内部空间21a中容纳控制基板51(电子部件)及蓄电器52。就是说,在将控制基板51等容纳到内部空间21a内时,即使是利用框体21将DMFC主体10和控制基板51等封装,由于控制基板51等不会因为水蒸气等发生劣化,DMFC单元U1的可靠性和耐久性可以得到提高。
<燃料盒>
如图3所示,在框体21的右手前侧,可自由装卸地固定燃料盒41。在燃料盒41中封入了甲醇(燃料成分)浓度例如为10质量%的甲醇水溶液和推进剂气体。于是燃料盒41经配管(未图示),与燃料槽14的燃料管14b相连接,利用推进剂气体挤出甲醇水溶液,供给燃料槽14。
<控制基板>
控制基板51,借助凸台等配置在框体21的内部空间21a中。另外,控制基板51,是与MEA11的输出端子相连接,利用来自MEA11的供电来动作,例如,使DMFC主体10的输出电压升降的电子部件。这样,由于设置有控制基板51,例如,可以与笔记本个人计算机(电子机器)的额定输出相对应控制DMFC单元U1的输出。
<蓄电器>
蓄电器52,借助凸台等配置在框体21的内部空间21a中。另外,蓄电器52,与MEA11的输出端子相连接,可利用来自MEA11的电力进行充电。由此,例如,预先在蓄电器52中充入预定量的电量,在发电初期等的MEA11的输出不稳定时,可以优先从蓄电器52向笔记本个人计算机供电,或在电力过剩时进行充电。这种蓄电器52的构成中包含电双层电容器及二次电池中的至少一者。
《DMFC单元的动作》
下面,对于DMFC单元U1的动作,主要参照图4进行说明。
<DMFC单元的阳极一侧>
首先对DMFC单元U1的阳极11B一侧进行说明。
甲醇水溶液(甲醇的浓度,例如,是10质量%),从燃料盒41供给槽室14a。接着,槽室14a的甲醇水溶液,通过集电板12的流通孔12a,供给阳极11B的整个表面。
在有甲醇水溶液供给的11B中,相应于笔记本个人计算机100的电力要求,如下式(1)所示,在承载的铂等催化剂存在时,甲醇和水发生反应,产生质子(H+)、二氧化碳(CO2)和电子(e-)。接着,质子(H+),以浓度梯度作为驱动力,在电解质膜11A中向着阴极11C移动。
...(1)
另一方面,如式(1)所示,由阳极11B生成的二氧化碳,从阳极11B通过流通孔12a混入槽室14a的甲醇水溶液中。此混入的二氧化碳,浸透和透过二氧化碳分离膜15,通过流通孔17a,排出到开口部23a。此外,槽室14a的甲醇水溶液,有一些还是会浸透或透过二氧化碳分离膜15。此处,由于利用密封构件32,将缘部23b和DMFC主体10的夹持板17的空隙密封,透过的二氧化碳及甲醇水溶液不能侵入到内部空间21a。
<DMFC单元的阴极一侧>
下面对DMFC单元U1的阴极11C一侧进行说明。
外部的含氧空气,从开口部22a,通过流通孔16a、流通孔13a,供给阴极11C。在阴极11C中,氧和经电解质膜11A移动来的质子(H+)、经笔记本个人计算机100(外部负载)的电子(e-)发生反应,如下式(2)所示,生成水蒸气。
...(2)
于是,生成的水蒸气,通过流通孔13a、流通孔16a排出到开口部22a。此时,由于利用密封构件31,将缘部22b和夹持板16的空隙密封,水蒸气不能侵入到内部空间21a。
这样,根据DMFC单元U1,因为由阴极11C生成的水蒸气及透过二氧化碳分离膜15的甲醇水溶液,不能侵入到内部空间21a,控制基板51、蓄电器52受到保护。结果,DMFC单元U1的耐久性提高。
另外,DMFC主体10,因发电而发热,此热量经密封构件31及密封构件32传递到框体21,将热量发散到流过沟槽22d和沟槽23d的空气。
实施方式2
下面参照图6对实施方式2的DMFC单元进行说明。图6为实施方式2的DMFC单元的剖面图。
《DMFC单元的结构》
如图6所示,实施方式2的DMFC单元U2的主要特征在于具有DMFC主体10A和二氧化碳排出导管61(气体排出导管)代替实施方式1的DMFC主体10。
<DMFC主体>
DMFC主体10A,具备两个MEA11。MEA11、MEA11的各个阳极11B、11B互相对置,中间夹着燃料槽14。就是说,两个MEA11、MEA11,以燃料槽14为中心对称配置。
<二氧化碳分离膜导管>
另外,DMFC主体10A具备有选择地使二氧化碳透过进行分离的二氧化碳分离膜导管18(气体分离膜导管)。二氧化碳分离膜导管18,以蛇行形状配置在燃料槽14的槽室14a上的同时,其一端侧(图4的右侧),引出到燃料槽14的外部。于是,由于发电在对置的各阳极11B上生成并混入到槽室14a的甲醇水溶液中的二氧化碳,通过透过二氧化碳分离膜导管18的周壁而被分离并排出到燃料槽14的外部。
另外,二氧化碳分离膜导管18中,与实施方式1的二氧化碳分离膜15一样,还是会有一些甲醇水溶液(甲醇、水)浸透和透过,透过的甲醇水溶液排出到燃料槽14的外部。
<二氧化碳排出导管>
二氧化碳排出导管61,将二氧化碳分离膜导管18与框体21的外部连接。结果,排出的二氧化碳、甲醇水溶液通过二氧化碳排出导管61排出到框体21的外部。所以,二氧化碳、甲醇水溶液不能进入到框体21的内部空间21a,控制基板51受到很好的保护。
实施方式3
下面参照图7对实施方式3的DMFC单元进行说明。图7为实施方式3的DMFC单元的剖面图。
《DMFC单元的结构》
如图7所示,实施方式3的DMFC单元U3具备DMFC主体10B。DMFC主体10B,主要具备两个DMFC组件71、71,框形的阴极流路构件81和环形的密封构件33、33。于是,DMFC主体10B,由DMFC组件71、密封构件33、阴极流路构件81、密封构件33、DMFC组件71顺序叠置构成,这样构成的DMFC主体10B,从其两外侧(图7所示的上侧和下侧),被构成框体21的上半部22和下半部23所夹持。结果,密封构件33、34分别发生弹性变形,图4中的上侧的密封构件33将上侧的DMFC组件71和阴极流路构件81之间密封,下侧的密封构件33将下侧的DMFC组件71和阴极流路构件81之间密封。
各DMFC组件71的结构与实施方式2的DMFC主体10A(参照图6)的结构相同。所以,在DMFC主体10B中,在阴极流路构件81的两侧,上侧的DMFC组件71的阴极11C和下侧的DMFC组件71的阴极11C,中间夹着集电板13、夹持板16、夹持板17等(参照图6)对置配置。
<阴极流路构件>
阴极流路构件81呈框形。于是,阴极流路构件81的中空部用作向上述对置的阴极11C、11C供给的空气的流路和因发电在对置的阴极11C、11C中生成的水蒸气(水)的流路。
于是,在阴极流路构件81中可适当设置使阴极流路81a和框体21的外部连通的连通管81b(气体排出管)。结果,通过连通管81b,发电所必需的含氧空气可以从框体21的外部流入阴极流路81a,而因发电而生成的水蒸气可以从阴极流路81a流出到框体21的外部。因此,包含对置的阴极11C、11C的MEA11,不会缺乏氧,可以良好地进行发电。
此处,如前所述,由于利用密封构件33、33将阴极流路构件81和将其夹持的DMFC组件71、71之间密封,可以防止在对置的阴极11C中生成的水蒸气从阴极流路81a侵入到内部空间21a。结果,可以保护容纳于内部空间21a中的控制基板51。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述各实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,例如,可以进行以下各种改变。
在上述的实施方式3中,控制基板51是只容纳于内部空间21a中,但是,例如,如图8所示,也可以将单面上设置板状密封构件34的控制基板51配置在DMFC主体10B的左侧面进行密封。
在上述实施方式1中,沟槽22d和沟槽23d设定为使其位于通到笔记本个人计算机100的排气口101c的空气流路上(参照图2),但除此之外,例如,如图9所示,也可以设定为DMFC单元U1装载在笔记本个人计算机100的液晶屏部110的背面,沟槽22d及沟槽23d沿着在DMFC单元U1发电时产生的热量所产生的空气流路F2定位。
在上述实施方式1中,装载DMFC单元U1的电子机器是笔记本个人计算机100,但是电子机器的种类并不限定于此,也可以是便携电话、PDA等等。

Claims (14)

1.一种燃料电池单元,其特征在于包括:
燃料电池主体,其具有:通过向阳极供给液体燃料,向阴极供给氧而发电,通过该发电在上述阴极上生成水的膜电极结合体、和与燃料盒相连接且对上述阳极供给液体燃料的燃料槽;
具有用来容纳电子部件的内部空间,并以包入方式容纳上述燃料电池主体,且在上述膜电极结合体的阴极中形成向外部开放的开口部的框体;以及
将包围上述框体中的上述开口部的缘部和上述燃料电池主体之间密封,隔断上述开口部和上述内部空间的密封构件。
2.一种燃料电池单元,其特征在于包括:
燃料电池主体,其具有:通过向阳极供给液体燃料,向阴极供给氧而发电,通过该发电在上述阳极上生成气体的膜电极结合体、和与燃料盒相连接且临时贮存供给上述阳极的液体燃料的燃料槽、以及将由上述阳极生成并混入上述燃料槽内的液体燃料中的气体进行分离的气体分离膜;
具有用来容纳电子部件的内部空间,并以包入方式容纳上述燃料电池主体,且在上述气体分离膜中形成向外部开放的开口部的框体;以及
将包围上述框体中的上述开口部的缘部和上述燃料电池主体之间密封,隔断上述开口部和上述内部空间的密封构件。
3.如权利要求1或2所述的燃料电池单元,其特征在于:上述框体具有连通外部和上述开口部的沟槽。
4.如权利要求3所述的燃料电池单元,其特征在于:上述沟槽是在其底面接近上述膜电极结合体的状态下形成的。
5.如权利要求3或权利要求4所述的燃料电池单元,其特征在于:该燃料电池单元搭载在具有排气口的电子机器上,且上述沟槽设定为位于通到上述排气口的空气流路之上。
6.如权利要求3至权利要求5中的任一项所述的燃料电池单元,其特征在于:上述沟槽的位置设定为沿着在发电时产生的热量所产生的空气流路。
7.一种燃料电池单元,其特征在于包括:
燃料电池主体,其具有:通过向阳极供给液体燃料,向阴极供给氧而发电,通过该发电在上述阴极上生成水的至少两个膜电极结合体、和备有使供给上述阴极的氧及由上述阴极生成的水流通的阴极流路的阴极流路构件;以及
具有用来容纳电子部件的内部空间并以包入方式容纳上述燃料电池主体的框体;且
上述至少两个膜电极结合体,其阴极互相对置,且中间夹着上述阴极流路构件,
具有将上述对置的各个阴极和上述阴极流路构件之间密封,隔断上述阴极流路和上述内部空间的密封构件。
8.如权利要求1至权利要求7中的任一项所述的燃料电池单元,其特征在于:上述密封构件由可弹性变形的材料形成,并通过弹性变形进行密封。
9.如权利要求1至权利要求8中的任一项所述的燃料电池单元,其特征在于:上述密封构件具有和与其表面对接的构件进行粘接的粘接层。
10.一种燃料电池单元,其特征在于包括:
燃料电池主体,其具有:通过向阳极供给液体燃料,向阴极供给氧而发电,通过该发电在上述阳极上生成气体的膜电极结合体、向上述阳极供给液体燃料的燃料槽、以及配置在上述燃料槽内,并将由上述阳极生成并混入上述燃料槽内的液体燃料中的气体在其内部进行分离而排出到上述燃料槽外的气体分离膜导管;
具有用来容纳电子部件的内部空间,并以包入方式容纳上述燃料电池主体的框体;以及
将该气体分离膜导管和上述框体的外部相连接的气体排出配管,且
由上述阳极生成的气体,通过上述气体分离膜导管、气体排出配管排出到外部。
11.如权利要求1至权利要求10中的任一项所述的燃料电池单元,其特征在于:
还具有利用来自上述膜电极结合体的电力供给而动作的电子部件,
上述电子部件配置在上述内部空间。
12.如权利要求1至权利要求11中的任一项所述的燃料电池单元,其特征在于:
还具有可利用来自上述膜电极结合体的电力进行充电的蓄电器,
上述蓄电器配置在上述内部空间。
13.如权利要求12所述的燃料电池单元,其特征在于:上述蓄电器包含电双层电容器及二次电池中的至少一者。
14.一种电子机器,其特征在于:装载有权利要求1至权利要求13中的任一项所述的燃料电池单元。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109860674A (zh) * 2019-01-21 2019-06-07 西安交通大学 一种弹性势能驱动直接甲醇燃料电池及其工作方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100649738B1 (ko) * 2005-10-17 2006-11-27 삼성전기주식회사 연료전지용 공기 공급장치
US20080268298A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Eickhoff Steven J Power source with capacitor
US20080268299A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Honeywell International, Inc. Power source with capacitor
DE102007046381B4 (de) * 2007-09-27 2011-07-28 Airbus Operations GmbH, 21129 Brennstoffzellensystem mit Saugbetrieb für ein Luftfahrzeug, Verfahren zum Betrieb des Brennstoffzellensystems und Flugzeug mit einem solchen Brennstoffzellensystem
JP2009231111A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Sony Corp 燃料電池ユニット、燃料電池スタックおよび電子機器
US20120115070A1 (en) * 2010-11-10 2012-05-10 Research In Motion Limited Fuel tank located within a frame of an electronic portable device
US20120113616A1 (en) * 2010-11-10 2012-05-10 Research In Motion Limited Frame incorporating a fuel cell for an electronic portable device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4042101B2 (ja) * 2001-07-06 2008-02-06 ソニー株式会社 燃料電池および燃料電池を用いた電力供給方法
KR100493153B1 (ko) * 2002-03-20 2005-06-03 삼성에스디아이 주식회사 공기 호흡형 직접 메탄올 연료전지 셀팩
AU2003228942A1 (en) * 2002-05-09 2003-11-11 Anuvu, Inc. , A California Corporation Electrochemical fuel cell comprised of a series of conductive compression gaskets and method of manufacture
US7097930B2 (en) * 2003-06-20 2006-08-29 Oorja Protonics Carbon dioxide management in a direct methanol fuel cell system
CN1305156C (zh) * 2003-09-02 2007-03-14 中国科学院大连化学物理研究所 空气自呼吸式微型直接醇类燃料电池结构与制作方法
JP2005108718A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Toshiba Corp 燃料電池および燃料電池を備えた電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109860674A (zh) * 2019-01-21 2019-06-07 西安交通大学 一种弹性势能驱动直接甲醇燃料电池及其工作方法

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