JP2001332274A

JP2001332274A - 電気エネルギー発生装置

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Publication number: JP2001332274A
Application number: JP2000152990A
Authority: JP
Inventors: Tomiichi Watanabe; 富一渡辺; Hiroshi Miyazawa; 弘宮沢; Terubumi Miyakoshi; 光史宮腰; Eisuke Negishi; 英輔根岸; Yasushi Inagaki; 靖史稲垣
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-11-30
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: JP4487160B2

Abstract

(57)【要約】【課題】酸素電極において生成される水が酸素電極の
表面から効果的に除去される電気エネルギー発生装置を
提供する。【解決手段】酸素電極５と、水素電極６と、酸素電極
５と水素電極６との間に挟着されたプロトン伝導体膜７
とを備える電気エネルギー発生装置において、電気エネ
ルギーの発生に伴って酸素電極５において生成される水
を吸収する吸水部材４を、酸素電極５側に設ける。これ
により、電気エネルギーの発生に伴って酸素電極５にお
いて生成される水が吸水部材４によって吸収されるの
で、水によって、酸素電極５への酸素の供給が阻害され
ることがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気エネルギー発生装
置に関するものであり、さらに詳細には、水素エネルギ
ーから電気エネルギーを発生させる際に、酸素電極にお
いて生成される水を、酸素電極の表面から効果的に除去
することができ、電気エネルギーの発生効率の向上した
電気エネルギー発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業革命以後、自動車などのエネルギー
源としてはもちろん、電力製造などのエネルギー源とし
て、ガソリン、軽油などの化石燃料が広く用いられてき
た。この化石燃料の利用によって、人類は飛躍的な生活
水準の向上や産業の発展などの利益を享受することがで
きたが、その反面、地球は深刻な環境破壊の脅威にさら
され、さらに、化石燃料の枯渇の虞が生じてその長期的
な安定供給に疑問が投げかけられる事態となりつつあ
る。

【０００３】そこで、水素は、水に含まれ、地球上に無
尽蔵に存在している上、物質量あたりに含まれる化学エ
ネルギー量が大きく、また、エネルギー源として使用す
るときに、有害物質や地球温暖化ガスなどを放出しない
などの理由から、化石燃料に代わるクリーンで、かつ、
無尽蔵なエネルギー源として、近年、大きな注目を集め
るようになっている。

【０００４】ことに、近年は、水素エネルギーから電気
エネルギーを取り出すことができる電気エネルギー発生
装置の研究開発が盛んにおこなわれており、大規模発電
から、オンサイトな自家発電、さらには、自動車用電源
としての応用が期待されている。

【０００５】水素エネルギーから電気エネルギーを取り
出すための電気エネルギー発生装置は、水素が供給され
る水素電極と、酸素が供給される酸素電極とを有してい
る。水素電極に供給された水素は、触媒の作用によっ
て、プロトン（陽子）と電子に解離され、電子は水素電
極において、吸収され、他方、プロトンは酸素電極に運
ばれる。水素電極において、吸収された電子は、負荷を
経由して、酸素電極に運ばれる。一方、酸素電極に供給
された酸素は、触媒の作用により、水素電極から運ばれ
たプロトンおよび電子と結合して、水を生成する。この
ようにして、水素電極と酸素電極との間に、起電力が生
じ、負荷に電流が流れるように、電気エネルギー発生装
置は構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、水素エネルギーから電気エネルギーを取り出す電
気エネルギー発生装置にあっては、電気エネルギーの発
生に伴って、酸素電極に、水が生成されるため、水を適
宜排出させないと、徐々に、酸素電極が水によって塞が
れ、酸素電極に酸素が供給されなくなり、発電が停止し
てしまうという問題があった。

【０００７】したがって、本発明は、水素エネルギーか
ら電気エネルギーを発生させる際に、酸素電極において
生成される水を、酸素電極の表面から効果的に除去する
ことができ、電気エネルギーの発生効率の向上した電気
エネルギー発生装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
酸素電極と、水素電極と、前記酸素電極と前記水素電極
との間に挟着されたプロトン伝導体膜とを備え、前記酸
素電極に酸素が供給されるとともに、前記水素電極に水
素が供給されることによって、前記酸素電極と前記水素
電極との間に、電気エネルギーを発生させる電気エネル
ギー発生装置であって、前記電気エネルギーの発生に伴
って、前記酸素電極において生成される水を、吸収する
吸水部材を備えたことを特徴とする電気エネルギー発生
装置によって達成される。

【０００９】本発明によれば、電気エネルギーの発生に
伴って、酸素電極において生成される水を吸収する吸水
部材を備えているから、電気エネルギーの発生に伴っ
て、酸素電極において生成される水を、酸素電極の表面
から効果的に除去することができ、したがって、生成さ
れた水によって、酸素電極が塞がれて、酸素電極への酸
素の供給が阻害されることを防止して、電気エネルギー
の発生効率を向上させることが可能になる。

【００１０】本発明の好ましい実施態様においては、前
記吸水部材が、前記酸素電極に隣接して、設けられた吸
水材料によって構成されている。

【００１１】本発明の好ましい実施態様によれば、吸水
部材が、酸素電極に隣接して、設けられた吸水材料によ
って構成されているから、簡易に、電気エネルギーの発
生に伴って、酸素電極において生成される水を吸水材料
によって吸収して、酸素電極の表面から除去し、酸素電
極への酸素の供給が阻害されることを防止して、電気エ
ネルギーの発生効率を向上させることが可能になる。

【００１２】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記吸水部材が、通気性を有している。

【００１３】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、吸水部材が通気性を有しているので、吸収部材を、
酸素電極に隣接して設け、電気エネルギーの発生に伴っ
て、酸素電極において生成される水を吸水部材によって
吸収し、酸素電極の表面から除去するようにしても、酸
素電極への酸素の供給が、吸水部材によって阻害される
ことがない。

【００１４】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記吸水部材が、弾力性を有している。

【００１５】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、吸水部材が、弾力性を有しているので、押圧するこ
とによって、水素電極、プロトン伝導体膜および酸素電
極を密着状態に保持することが可能になる。

【００１６】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、吸水部材が、ポリアクリル酸中和物の架橋物、自己
架橋型ポリアクリル酸中和物、デンプン−アクリル酸グ
ラフト共重合体架橋物、デンプン−アクリロニトリルグ
ラフト重合体架橋物の加水分解物、酢酸ビニル−アクリ
ル酸エステル共重合体のケン化物、アクリル酸塩−アク
リルアミド共重合体架橋物、アクリル酸−２−アクリル
アミド−２メチルプロパンンスルホン酸共重合体塩の架
橋物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体塩の架橋
物、架橋カルボキシメチルセルロース塩およびこれらの
１種以上の吸水性樹脂よりなる群から選ばれる吸水性樹
脂によって、形成されている。

【００１７】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、吸水部材が、ポリアクリル酸中和物の架橋物、自己
架橋型ポリアクリル酸中和物、デンプン−アクリル酸グ
ラフト共重合体架橋物、デンプン−アクリロニトリルグ
ラフト重合体架橋物の加水分解物、酢酸ビニル−アクリ
ル酸エステル共重合体のケン化物、アクリル酸塩−アク
リルアミド共重合体架橋物、アクリル酸−２−アクリル
アミド−２メチルプロパンンスルホン酸共重合体塩の架
橋物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体塩の架橋
物、架橋カルボキシメチルセルロース塩およびこれらの
１種以上の吸水性樹脂よりなる群から選ばれる吸水性樹
脂を、ポリオキシエチレン基を有するポリウレタンによ
って、処理した吸水材料によって、形成されている。

【００１８】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記吸水部材に、保水材料が含まれている。

【００１９】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、吸水部材に保水材料が含まれているので、酸素電極
における水の生成速度が、吸水部材からの水の蒸発速度
を超える場合にも、保水材料に、生成した水を保持させ
ることができ、したがって、確実に、酸素電極の表面か
ら水を除去することが可能になる。

【００２０】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記保水材料が、ポリマーによって構成されてい
る。

【００２１】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、保水材料が、澱粉類、糖類、セルロース誘導体、フ
ェノール発泡樹脂、多官能カルボン酸とポリエーテルと
を減圧下に加熱攪拌して得られる熱架橋型生分解性ハイ
ドロゲル、高分子重合体中にカルボキシル基または水酸
基、スルホネート陰イオンなどの陰イオンとアンモニウ
ム陽イオンなどの陽イオンとを含む両性イオン性基を有
する高分子吸収体、構成分子内に陽イオンと陰イオンと
を含有するベタイン型両イオン性含有高分子吸収体およ
び両イオン性基を有する架橋型高分子吸収体に無機電解
質塩がイオン結合または担持する無機電解質塩含有高分
子吸収体よりなる群から選ばれる。

【００２２】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、電気エネルギー発生装置は、さらに、開口部を有す
る外装を備え、前記吸水部材が、前記酸素電極と前記外
装との間に挟持されている。

【００２３】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、電気エネルギー発生装置は、さらに、開口部を有す
る外装を備え、吸水部材が、酸素電極と前記外装との間
に挟持されているから、吸水部材を挟持するために、外
装に加えられた圧力によって、酸素電極、水素電極およ
びプロトン伝導体膜を密着させて、保持することが可能
になる。

【００２４】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、電気エネルギー発生装置は、さらに、前記酸素電極
と前記吸水部材との間に、開口部を備えた集電板を備
え、前記酸素電極と前記吸水部材とが、前記集電板に設
けられた前記開口部を介して、接している。

【００２５】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記酸素電極の表面が、撥水性を有している。

【００２６】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、酸素電極の表面が撥水性を有しているので、電気エ
ネルギーの発生に伴って、酸素電極において生成された
水の量が、吸水部材の吸水能力を超え、吸水部材によっ
て、酸素電極の表面から、水を吸収することができない
場合にも、水に覆われた酸素電極の表面積を最小限に抑
制することができ、したがって、電気エネルギーの発生
効率の低下を最小限に抑えることが可能になる。

【００２７】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記集電板の表面が、撥水性を有している。

【００２８】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、集電板の表面が撥水性を有しているので、電気エネ
ルギーの発生に伴って、酸素電極において生成された水
の量が、吸水部材の吸水能力を超え、吸水部材によっ
て、酸素電極の表面から、水を吸収することができず、
集電板の表面に電気エネルギーの発生に伴って生成され
た水が残存した場合にも、水に覆われた集電板の表面積
を最小限に抑制することができ、したがって、電気エネ
ルギーの発生効率の低下を最小限に抑えることが可能に
なる。

【００２９】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記酸素電極が、カーボンシートによって構成され
ている。

【００３０】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記酸素電極に触媒が付加されている。

【００３１】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記触媒が、白金を含んでいる。

【００３２】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記水素電極が、カーボンシートによって構成され
ている。

【００３３】

【発明の好ましい実施の形態】以下、添付図面に基づい
て、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加
える。

【００３４】図１は、本発明の好ましい実施態様にかか
る電気エネルギー発生装置１の構造を概略的に示す略断
面図である。

【００３５】図１に示されるように、本実施態様にかか
る電気エネルギー発生装置１は、本体２と、外装３と、
本体２と外装３との間に挟持された吸水部材４とによっ
て構成され、本体２は、カーボンシートからなる酸素電
極５と、カーボンシートからなる水素電極６と、酸素電
極５と水素電極６との間に挟着されたプロトン伝導体膜
７と、酸素電極５に接して設けられた酸素電極側集電板
８と、水素電極６に接して設けられた水素電極側集電板
９とを備えている。

【００３６】吸水部材４は、弾力性と通気性を有する親
水性材料によって構成され、本体２および外装３に圧力
が加えられて、本体２および外装３の間に挟持されてお
り、その結果、図１に示されるように、外装３および酸
素電極５と当接する吸水部材４の部分には、それぞれ、
凹みが形成されている。

【００３７】吸水部材４を構成する親水性材料として
は、ポリアクリル酸中和物の架橋物、自己架橋型ポリア
クリル酸中和物、デンプン−アクリル酸グラフト共重合
体架橋物、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体
架橋物の加水分解物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル
共重合体のケン化物、アクリル酸塩−アクリルアミド共
重合体架橋物、アクリル酸−２−アクリルアミド−２メ
チルプロパンンスルホン酸共重合体塩の架橋物、イソブ
チレン−無水マレイン酸共重合体塩の架橋物、架橋カル
ボキシメチルセルロース塩等の１種以上の吸水性樹脂
や、これら吸水性樹脂がポリオキシエチレン基を有する
ポリウレタンで処理された吸水材料、その他公知の吸水
材料を用いることができる。

【００３８】酸素電極５および水素電極６には、いずれ
も白金からなる触媒（図示せず）が付加されている。ま
た、プロトン伝導体膜７は、多数の開口を有するポリプ
ロピレン薄膜を支持基体とし、ポリプロピレン薄膜の両
面に、フラレノールを含むプロトン伝導体材料が塗布さ
れて、構成されている。

【００３９】図２は、電気エネルギー発生装置１の本体
２、外装３および吸水部材４の略分解斜視図である。

【００４０】図２に示されるように、外装３および酸素
電極側集電板８は格子状をなしており、それぞれ、複数
の開口部１０および１１を有している。また、図２には
示されていないが、水素電極側集電板９も格子状をなし
ており、複数の開口部を有している。

【００４１】このように、外装３および酸素電極側集電
板８は格子状をなし、それぞれ、複数の開口部１０およ
び１１を有しているため、外装３および酸素電極側集電
板８の間に挟持される吸水部材４は、図１に示されるよ
うに、外装３に設けられた開口部１０を介して、電気エ
ネルギー発生装置１の外部にその一部が露出されるとと
もに、酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を介
して、その一部が酸素電極５と接触している。

【００４２】本実施態様においては、このように構成さ
れた電気エネルギー発生装置１は、携帯型パーソナルコ
ンピュータに内蔵され、パーソナルコンピュータを動作
させる電源として機能するように構成されている。

【００４３】図３は、電気エネルギー発生装置１が内蔵
されたパーソナルコンピュータ１２の略一部切り欠き斜
視図である。

【００４４】図３に示されるように、パーソナルコンピ
ュータ１２は、ノート型のパーソナルコンピュータであ
り、その外装には、液晶ディスプレイ１３およびキーボ
ード１４が設けられている。

【００４５】また、パーソナルコンピュータ１２の内部
には、図３に示されるように、電気エネルギー発生装置
１、ＣＰＵ（中央処理装置）１５および冷却ファン１６
が設けられている。これらの液晶ディスプレイ１３、Ｃ
ＰＵ１５および冷却ファン１６を動作させる電力は全
て、電気エネルギー発生装置１より供給されるように構
成されている。

【００４６】液晶ディスプレイ１３は、その裏面に、バ
ックライト（図示せず）を備えており、バックライトを
点灯させる電力もまた、電気エネルギー発生装置１より
供給される。ここに、冷却ファン１６は、ＣＰＵ１５を
冷却するためのものである。

【００４７】図４は、パーソナルコンピュータ１２に内
蔵された電気エネルギー発生装置１、ＣＰＵ１５および
冷却ファン１６の位置関係を示す図面である。

【００４８】図４に示されるように、電気エネルギー発
生装置１は、冷却ファン１６によって発生される空気流
の方向に対して、ＣＰＵ１５の下流側に配置されてお
り、冷却ファン１６によって発生され、ＣＰＵ１５を冷
却した空気流が電気エネルギー発生装置１に吹き付けら
れるように構成されている。

【００４９】冷却ファン１６によって発生された空気流
の温度は、ＣＰＵ１５を冷却する前においては、外気の
温度と実質的に等しいが、動作によって高温となってい
るＣＰＵ１５に吹き付けられ、ＣＰＵ１５を冷却した結
果、ＣＰＵ１５から熱を受け取り、その温度が上昇した
空気流が、電気エネルギー発生装置１に吹き付けられ
る。このため、電気エネルギー発生装置１には、外気の
温度よりも高温の空気流が供給されることになる。電気
エネルギー発生装置１に供給された高温の空気流は、パ
ーソナルコンピュータ１２に設けられた通気孔（図示せ
ず）を経由して、パーソナルコンピュータ１２の外部へ
排出される。

【００５０】以上のように構成された本実施態様にかか
る電気エネルギー発生装置１は、以下のようにして、電
気エネルギーを発生し、電気エネルギーの発生に伴って
生成される水が、酸素電極５の表面から除去される。

【００５１】電気エネルギー発生装置１の水素電極６に
は、パーソナルコンピュータ１２の内部に設けられた水
素吸蔵炭素質材料、水素吸蔵合金などの水素吸蔵材料
（図示せず）から、水素が供給され、一方、酸素電極５
には、外装３に設けられた開口部１０、吸水部材４およ
び酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を経由し
た空気によって、酸素が供給される。

【００５２】電気エネルギー発生装置１の水素電極６に
供給された水素は、水素電極６に付加されている触媒
（図示せず）の作用によって、プロトンと電子に解離さ
れ、このうち、プロトンはプロトン伝導体膜７を経由し
て、酸素電極５へ供給され、電子は水素電極側集電板９
に集められる。

【００５３】水素電極側集電板９に集められた電子は、
液晶ディスプレイ１３、ＣＰＵ１５、冷却ファン１６な
どの負荷に供給される。

【００５４】一方、プロトン伝導体膜７を経由して、酸
素電極５に達したプロトン、液晶ディスプレイ１３、Ｃ
ＰＵ１５、冷却ファン１６などの負荷を経由して、酸素
電極側集電板８より供給される電子および外部より供給
される酸素は、酸素電極５に付加されている触媒（図示
せず）の作用によって結合し、水を生成する。

【００５５】このようにして、酸素電極側集電板８と水
素電極側集電板９との間に、起電力が生じ、液晶ディス
プレイ１３、ＣＰＵ１５、冷却ファン１６などの負荷に
電流が流れる。

【００５６】一方、酸素電極５において生成された水
は、酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を介し
て、酸素電極５と接触している吸水部材４によって、た
だちに吸収される。このため、酸素電極５の表面から、
生成した水は除去され、酸素電極５の表面が水によって
塞がれることが防止される。こうして、電気エネルギー
の発生に伴って生成され、吸水部材４に吸収された水
は、外装３に設けられた開口部１０を介して、電気エネ
ルギー発生装置１の外部へ、蒸発によって放出される。

【００５７】ここに、図４に示されるように、冷却ファ
ン１６により生成され、ＣＰＵ１５を冷却することによ
って、ＣＰＵ１５から熱が伝達されて、外気の温度より
も高温となった空気流が、電気エネルギー発生装置１に
吹き付けられているため、吸水部材４に吸収された水の
蒸発は著しく促進される。したがって、吸水部材４の吸
水能力を常に高く維持することができる。

【００５８】本実施態様によれば、電気エネルギーの発
生に伴って、酸素電極５において生成された水は、酸素
電極５と接して設けられた吸水部材４によって、吸収さ
れるので、酸素電極５の表面から、生成した水を除去す
ることができ、酸素電極５の表面が水によって覆われ、
酸素の供給が阻害されることがなく、したがって、電気
エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果
的に防止することが可能となる。

【００５９】また、本実施態様によれば、電気エネルギ
ーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水
は、いったん吸水部材４に吸収されてから、蒸発によっ
て、外部へ放出されるので、酸素電極５における水の生
成速度が、水の蒸発速度よりも高い場合であっても、吸
水部材４がある程度の水を蓄積して、保持するので、た
だちに、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆わ
れることはなく、吸水部材４の保水能力を超えない限
り、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われ
て、酸素の供給が阻害されることがなく、したがって、
電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、
効果的に防止することが可能となる。

【００６０】さらに、本実施態様によれば、ＣＰＵ１５
を冷却することによって、ＣＰＵ１５から熱が伝達さ
れ、外気の温度よりも高温となった空気流が、電気エネ
ルギー発生装置１に吹き付けられるように構成されてい
るので、吸水部材４に吸収された水の蒸発を促進するこ
とができ、したがって、吸水部材４の吸水能力を常に高
く維持することが可能となるとともに、電気エネルギー
の発生に伴って、酸素電極５において生成された水を、
酸素電極５の表面から、確実に、蒸発によって排出する
ことが可能になるので、特別な排水機構を設けることな
く、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われ、
酸素の供給が阻害されることを防止して、電気エネルギ
ーの発生効率が経時的に低下することを、効果的に防止
することが可能となる。

【００６１】また、本実施態様によれば、外装３が、弾
力性を有する吸水部材４を介して、本体２に押しつけら
れているので、本体２を構成する酸素電極５、水素電極
６、プロトン伝導体膜７、酸素電極側集電板８および水
素電極側集電板９が強固に密着され、酸素電極５、水素
電極６、プロトン伝導体膜７、酸素電極側集電板８また
は水素電極側集電板９の剥がれを防止することが可能に
なる。

【００６２】図５は、本発明の他の好ましい実施態様に
かかる電気エネルギー発生装置１７の構造を概略的に示
す略断面図である。

【００６３】図５に示されるように、本実施態様にかか
る電気エネルギー発生装置１７においては、図１ないし
図４に示された実施態様にかかる電気エネルギー発生装
置１を構成する吸水部材４に代えて、吸水部材１８が用
いられている点を除いて、図１ないし図４に示された実
施態様にかかる電気エネルギー発生装置１と同様の構成
を有している。

【００６４】吸水部材１８は、弾力性を有する親水性材
料によって構成され、吸水部材１８の内部には、保水材
料１９が含まれ、図１ないし図４に示された実施態様に
かかる電気エネルギー発生装置１において用いられた吸
水部材４と比べて、保水能力が向上されている。

【００６５】吸水部材１８に含まれる保水材料１９を構
成する材料としては、澱粉類、糖類、セルロース誘導
体、フェノール発泡樹脂、多官能カルボン酸とポリエー
テルとを減圧下に加熱攪拌して得られる熱架橋型生分解
性ハイドロゲル、高分子重合体中にカルボキシル基や水
酸基、スルホネート陰イオン等の陰イオンとアンモニウ
ム陽イオン等の陽イオンとを含む両性イオン性基を有す
る高分子吸収体、構成分子内に陽イオンと陰イオンとを
含有するベタイン型両イオン性含有高分子吸収体、両イ
オン性基を有する架橋型高分子吸収体に無機電解質塩が
イオン結合または担持する無機電解質塩含有高分子吸収
体、その他公知の保水材料を用いることができる。

【００６６】吸水部材１８は、前記実施態様における吸
水部材４と同様に、外装３に設けられた開口部１０を介
して、電気エネルギー発生装置１の外部に、その一部が
露出されるとともに、酸素電極側集電板８に設けられた
開口部１１を介して、その一部が酸素電極５と接触して
いる。

【００６７】また、電気エネルギー発生装置１７は、図
１ないし図４に示された実施態様にかかる電気エネルギ
ー発生装置１と同様に、パーソナルコンピュータ１２に
内蔵されており、冷却ファン１６によって生成され、Ｃ
ＰＵ１５を冷却することによって、ＣＰＵ１５から熱を
受け取り、外気温度よりも高温になった空気流が、電気
エネルギー発生装置１に吹き付けられるように構成され
ている。

【００６８】本実施態様にかかる電気エネルギー発生装
置１７おいては、電気エネルギーの発生に伴って、酸素
電極５において生成された水は、酸素電極側集電板８に
設けられた開口部１１を介して、酸素電極５と接触して
いる吸水部材１８によって、ただちに吸収される。この
ため、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われ
ることがなく、したがって、電気エネルギーの発生に伴
って生成された水によって、酸素電極への酸素の供給が
阻害されることを防止することができる。

【００６９】また、吸水部材１８に吸収された水の一部
は、吸水部材１８に含まれている保水材料１９に蓄積、
保持され、他は、外装３に設けられた開口部１０を介し
て、電気エネルギー発生装置１７の外部へ、蒸発によっ
て放出される。

【００７０】ここに、電気エネルギー発生装置１７に
は、冷却ファン１６により生成され、ＣＰＵ１５を冷却
することによって、ＣＰＵ１５から熱を受け取り、外気
温度よりも高温になった空気流が吹き付けられるように
構成されているので、吸水部材１８に吸収された水の蒸
発が促進される。したがって、吸水部材１８の吸水能力
を常に高く維持することができる。

【００７１】さらに、吸水部材１８に吸収された水の一
部は、吸水部材１８に含まれている保水材料１９に蓄積
されるので、酸素電極５における水の生成速度が、水の
蒸発速度よりも高い場合であっても、生成した水の多く
は、吸水部材１８に含まれている保水材料１９に蓄積、
保持され、したがって、ただちに、酸素電極５の表面が
水で覆われることはないから、電気エネルギーの発生に
伴って生成された水によって、酸素電極への酸素の供給
が阻害されることを防止することができる。

【００７２】本実施態様によれば、電気エネルギーの発
生に伴って、酸素電極５において生成された水は、酸素
電極５と接して設けられた吸水部材１８によって、吸収
されるので、酸素電極５の表面から、生成した水を除去
することができ、酸素電極５の表面が水によって覆わ
れ、酸素の供給が阻害されることがなく、したがって、
電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、
効果的に防止することが可能となる。

【００７３】また、本実施態様によれば、吸水部材１８
には保水材料１９が含まれているので、酸素電極５にお
ける水の生成速度が、水の蒸発速度よりも高い場合であ
っても、生成した水の多くは、吸水部材１８に含まれて
いる保水材料１９に蓄積、保持され、したがって、ただ
ちに、酸素電極５の表面が水で覆われることはなく、し
たがって、電気エネルギーの発生に伴って生成された水
によって、酸素電極への酸素の供給が阻害されることを
防止することができる。

【００７４】さらに、本実施態様によれば、ＣＰＵ１５
を冷却することによって、ＣＰＵ１５から熱が伝達さ
れ、外気の温度よりも高温となった空気流が、電気エネ
ルギー発生装置１７に吹き付けられるように構成されて
いるので、吸水部材１８に吸収された水の蒸発を促進す
ることができ、したがって、吸水部材１８の吸水能力を
常に高く維持することが可能となるとともに、電気エネ
ルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された
水を、酸素電極５の表面から、確実に、蒸発によって排
出することが可能になるので、特別な排水機構を設ける
ことなく、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆
われ、酸素の供給が阻害されることを防止して、電気エ
ネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果的
に防止することが可能となる。

【００７５】また、本実施態様によれば、外装３が、弾
力性を有する吸水部材４を介して、本体２に押しつけら
れているので、本体２を構成する酸素電極５、水素電極
６、プロトン伝導体膜７、酸素電極側集電板８および水
素電極側集電板９が強固に密着され、酸素電極５、水素
電極６、プロトン伝導体膜７、酸素電極側集電板８また
は水素電極側集電板９の剥がれを防止することが可能に
なる。

【００７６】図６は、電気エネルギー発生装置１が内蔵
された携帯型のパーソナルコンピュータ２０を概略的に
示す略斜視図である。

【００７７】図６に示されるように、携帯型のパーソナ
ルコンピュータ２０は、前記実施態様にかかるパーソナ
ルコンピュータ１２と同様に、ノート型のパーソナルコ
ンピュータであり、その外装には、液晶ディスプレイ１
３およびキーボード１４が設けられている。

【００７８】液晶ディスプレイ１３は、その裏面に、バ
ックライト（図示せず）ならびに図１および図２に示さ
れた電気エネルギー発生装置１を備えており、バックラ
イトを点灯させる電力は、電気エネルギー発生装置１よ
り供給されるように構成されている。

【００７９】電気エネルギー発生装置１は、液晶ディス
プレイ１３の裏面に配置されており、図１および図２に
示された電気エネルギー発生装置１と同様に、本体２
と、外装３と、本体２と外装３との間に挟持された吸水
部材４とを備えている。また、パーソナルコンピュータ
２０に設けられたＣＰＵ（図示せず）およびこれを冷却
する冷却ファン（図示せず）を動作させる電力も、液晶
ディスプレイ１３の裏面に配置された電気エネルギー発
生装置１によって供給されるように構成されている。

【００８０】パーソナルコンピュータ２０において、電
気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成
された水は、水酸素電極側集電板８に設けられた開口部
１１を介して、酸素電極５と接触している吸水部材４に
よって、直ちに吸収される。したがって、酸素電極５の
表面が、生成された水で覆われることがないから、電気
エネルギーの発生に伴って生成された水によって、酸素
電極への酸素の供給が阻害されることを防止することが
できる。こうして、吸水部材４に吸収された水は、外装
３に設けられた開口部１０を介して、電気エネルギー発
生装置１の外部へ、蒸発によって放出される。

【００８１】図６に示されるように、本実施態様におい
ては、電気エネルギー発生装置１が、液晶ディスプレイ
１３の裏面に配置されているので、液晶ディスプレイ１
３の裏面に配置されたバックライト（図示せず）によっ
て発生した熱が、水を吸収した吸収材４に伝達され、そ
の結果、吸水部材４に吸収された水の蒸発を促進するこ
とが可能になる。このため、吸水部材４の吸水能力を常
に高く維持することができる。

【００８２】本実施態様によれば、電気エネルギー発生
装置１が、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されてい
るので、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されたバッ
クライト（図示せず）によって発生した熱が、電気エネ
ルギーの発生に伴って生成された水を吸収した吸収材４
に伝達され、その結果、吸収材４からの水の蒸発を促進
することができ、吸水部材４の吸水能力を常に高く維持
することが可能となるとともに、電気エネルギーの発生
に伴い、酸素電極５において生成された水を、確実に、
蒸発によって排出することが可能になるので、特別な排
水機構を設けることなく、酸素電極５の表面が、生成し
た水によって覆われ、酸素の供給が阻害されることを防
止して、電気エネルギーの発生効率が経時的に低下する
ことを、効果的に防止することが可能となる。

【００８３】また、本実施態様によれば、電気エネルギ
ー発生装置１が、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置さ
れているので、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置され
たバックライト（図示せず）によって発生し、電気エネ
ルギー発生装置１に伝達された熱は、吸収材４からの水
の蒸発に伴い、気化熱として奪われるので、バックライ
ト（図示せず）やその周辺の部材を、冷却することが可
能となる。

【００８４】図７は、電気エネルギー発生装置１がＣＰ
Ｕ２１の近傍に配置された状態を概略的に示す略上面図
である。

【００８５】図７に示されるように、ＣＰＵ２１の上面
には、ＣＰＵ２１によって発生する熱を効果的に放出す
るためのヒートシンク２２が設けられており、ヒートシ
ンク２２と電気エネルギー発生装置１の外装３とは、熱
伝導部材２３によって、機械的に接続されている。

【００８６】電気エネルギー発生装置１は、図１および
図２に示されるように、本体２と、外装３と、本体２と
外装３との間に挟持された吸水部材４とを備えている。
図７に示される配置においても、ＣＰＵ２１を動作させ
る電力は、電気エネルギー発生装置１によって供給され
るように構成されている。

【００８７】電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極
５において生成された水は、水酸素電極側集電板８に設
けられた開口部１１を介して、酸素電極５と接触してい
る吸水部材４によって、ただちに吸収される。したがっ
て、酸素電極５の表面が、生成された水で覆われること
がないから、電気エネルギーの発生に伴って生成された
水によって、酸素電極への酸素の供給が阻害されること
を防止することができる。こうして、吸水部材４に吸収
された水は、外装３に設けられた開口部１０を介して、
電気エネルギー発生装置１の外部へ、蒸発によって放出
される。

【００８８】本実施態様においては、図７に示されるよ
うに、ＣＰＵ２１の上面には、ＣＰＵ２１によって発生
する熱を効果的に放出するためのヒートシンク２２が設
けられ、ヒートシンク２２と電気エネルギー発生装置１
の外装３とが、熱伝導部材２３によって、機械的に接続
されているため、ＣＰＵ２１によって発生する熱は、熱
伝導部材２３を経由して、効率よく、外装３に供給され
る。その結果、外装３に供給された熱により、水を吸収
した吸収材４の温度は上昇させられ、吸水部材４に吸収
された水の蒸発を促進することが可能になる。このた
め、吸水部材４の吸水能力を常に高く維持することがで
きる。

【００８９】本実施態様によれば、電気エネルギー発生
装置１が、ＣＰＵ２１の近傍に配置され、ＣＰＵ２１に
よって発生した熱を電気エネルギー発生装置１に供給す
る熱伝導部材２３が設けられているから、ＣＰＵ２１に
よって発生した熱を、効果的に、電気エネルギー発生装
置１に伝達することができる。したがって、水を吸収し
た吸収材４からの水の蒸発を促進して、吸水部材４の吸
水能力を常に高く維持することができるとともに、電気
エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成さ
れた水を、確実に、蒸発によって排出することが可能に
なるので、特別な排水機構を設けることなく、酸素電極
５の表面が、生成した水によって覆われ、酸素の供給が
阻害されることを防止して、電気エネルギーの発生効率
が経時的に低下することを、効果的に防止することが可
能となる。

【００９０】また、本実施態様によれば、熱伝導部材２
３を経由して、電気エネルギー発生装置１に伝達された
熱は、吸収材４からの水の蒸発に伴い、気化熱として奪
われるので、ＣＰＵ２１の冷却を促進することが可能に
なる。

【００９１】本発明は、以上の実施態様に限定されるこ
となく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種
々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含
されるものであることはいうまでもない。

【００９２】たとえば、前記実施態様においては、電気
エネルギーの発生に伴って生成された水を、吸水部材
４、１８に吸収させているが、さらに、酸素電極５の表
面および酸素電極側集電板８の表面の少なくとも一方
に、撥水処理を施すなどして、撥水性をもたせてもよ
い。酸素電極５の表面および酸素電極側集電板８の表面
の少なくとも一方が撥水性を有していれば、電気エネル
ギーの発生に伴って生成された水の量が、吸水部材４、
１８の吸水能力を超え、吸水部材４、１８によって吸収
することができず、酸素電極５および酸素電極側集電板
８の表面に、電気エネルギーの発生に伴って生成された
水が残存した場合にも、酸素電極５および酸素電極側集
電板８の表面のうち、水によって覆われる面積を最小限
に抑えることができるので、電気エネルギーの発生効率
の低下を最小限に抑制することが可能になる。

【００９３】また、前記実施態様においては、プロトン
伝導体膜７は、多数の開口を有するポリプロピレン薄膜
を支持基体とし、ポリプロピレン薄膜の両面にフラレノ
ールを含むプロトン伝導体材料が塗布されて、構成され
ているが、プロトン伝導体膜７としては、プロトンを伝
導させる性質を有しているとともに、水素電極６に水素
が供給されたときに、水素電極６における水素濃度と酸
素電極５における水素濃度との濃度差として、電気エネ
ルギーの発生が可能である濃度差を確保できる程度に、
水素を遮断する性質を有していればよく、多数の開口を
有するポリプロピレン薄膜を支持基体とし、ポリプロピ
レン薄膜の両面にフラレノールを含むプロトン伝導体材
料が塗布されて、構成されたプロトン伝導体膜７に限定
されるものではない。

【００９４】さらに、前記実施態様においては、外装
３、酸素電極側集電板８および水素電極側集電板９は、
いずれも、格子状をなしているが、これらを、格子状に
形成することは必ずしも必要ではなく、たとえば、スリ
ット状の開口部を設けるなど、開口部を有していれば、
その形状は、とくに限定されるものではない。

【００９５】また、前記実施態様においては、酸素電極
５および水素電極６をカーボンシートによって構成して
いるが、導電性の素材であれば、他の素材によって、酸
素電極５および水素電極６を構成してもよい。

【００９６】さらに、前記実施態様においては、酸素電
極側集電板８および水素電極側集電板９を用いている
が、酸素電極側集電板８および水素電極側集電板９を用
いることは、必ずしも必要でなく、これらを省略しても
よい。

【００９７】また、前記実施態様においては、電気エネ
ルギー発生装置１、１７が、パーソナルコンピュータに
内蔵される場合につき、説明を加えたが、電気エネルギ
ー発生装置１、１７が内蔵される装置としては、パーソ
ナルコンピュータに限定されるものではなく、音響機器
など、他の装置であってもよい。

【００９８】さらに、前記実施態様においては、電気エ
ネルギー発生装置１、１７を、冷却ファン１６によって
生成される空気流の流れ方向に対して、ＣＰＵ１５の下
流側近傍あるいは液晶ディスプレイ１３の裏面に設け、
あるいは、ヒートシンク２１と、電気エネルギー発生装
置１の外装３とが、熱伝導部材２３によって、機械的に
接続されるように設けており、このように、電気エネル
ギー発生装置１、１７を設ける場合には、吸水部材４、
１８に吸収された水を効果的に蒸発させることができ、
好ましいが、このように、電気エネルギー発生装置１、
１７を設けることは必ずしも必要ではなく、任意の位置
に設けることができる。

【００９９】また、図３および図４においては冷却ファ
ン１６によって発生され、ＣＰＵ１５を冷却した空気流
が、電気エネルギー発生装置１に吹き付けられるよう
に、パーソナルコンピュータ１２内に、電気エネルギー
発生装置１を配置しているが、パーソナルコンピュータ
１２が、たとえば、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロ
セッサ）やモータなどの熱を発生する他の要素を冷却す
るための冷却ファンを有している場合には、ＣＰＵ１５
を冷却するための冷却ファン１６の下流側に、電気エネ
ルギー発生装置１を配置せずに、ＤＳＰやモータなどの
下流側に、電気エネルギー発生装置１を配置するように
してもよい。

【０１００】さらに、前記実施態様においては、パーソ
ナルコンピュータ１２、２０は、ひとつの電気エネルギ
ー発生装置１、１７を備えているが、複数の電気エネル
ギー発生装置１、１７を積層した積層体を用いてもよ
く、複数の電気エネルギー発生装置１、１７を積層して
積層体を構成した場合には、冷却ファン１６によって積
層体の側面に次々と空気が供給されるので、冷却ファン
１６からの空気流によって、電気エネルギーの発生に伴
って生成された水の除去のみならず、積層体の側面か
ら、酸素電極５へ酸素（空気）を供給することが可能に
なる。

【０１０１】また、図６に示された実施態様において
は、電気エネルギー発生装置１が、液晶ディスプレイ１
３の裏面に配置され、同じく液晶ディスプレイ１３の裏
面に配置されたバックライト（図示せず）によって、発
生される熱を利用して、電気エネルギーの発生に伴って
生成された水の蒸発を促進しているが、電気エネルギー
発生装置１を、液晶ディスプレイ１３の裏面以外の熱を
発生する部材の近傍に配置することもできる。

【０１０２】さらに、前記実施態様においては、パーソ
ナルコンピュータ１２、２０は、表示手段として、液晶
ディスプレイ１３を備えているが、表示手段としては、
液晶ディスプレイ１３に限定されず、他の表示手段、た
とえば、ＣＲＴ（カソード・レイ・チューブ）、ＥＬ
（エレクトロ・ルミッセンス）ディスプレイ、ＰＤＰな
どの他の表示しを備えていてもよい。これらの表示手段
は、いずれもその動作によって、ある程度の熱を発生さ
せるので、これらの表示手段を用いた場合であっても、
その近傍に、電気エネルギー発生装置１、１７を配置さ
せることにより、電気エネルギーの発生に伴って生成さ
れた水の蒸発を促進することができる。

【０１０３】

【発明の効果】本発明によれば、水素エネルギーから電
気エネルギーを発生させる際に、酸素電極において生成
される水を、酸素電極の表面から効果的に除去すること
ができ、電気エネルギーの発生効率の向上した電気エネ
ルギー発生装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる電
気エネルギー発生装置１の構造を概略的に示す略断面図
である。

【図２】図２は、電気エネルギー発生装置１の本体２、
外装３および吸水部材４の略分解斜視図である。

【図３】図３は、電気エネルギー発生装置１が内蔵され
たパーソナルコンピュータ１２を概略的に示す略一部切
り欠き斜視図である。

【図４】図４は、パーソナルコンピュータ１２に内蔵さ
れた電気エネルギー発生装置１、ＣＰＵ１５および冷却
ファン１６の位置関係を示す図面である。

【図５】図５は、本発明の他の好ましい実施態様にかか
る電気エネルギー発生装置１７の構造を概略的に示す略
断面図である。

【図６】図６は、電気エネルギー発生装置１が内蔵され
たパーソナルコンピュータ２０を概略的に示す略斜視図
である。

【図７】図７は、電気エネルギー発生装置１がＣＰＵ２
１の近傍に配置された状態を概略的に示す略上面図であ
る。

【符号の説明】

１電気エネルギー発生装置２本体３外装４吸水部材５酸素電極６水素電極７プロトン伝導体膜８酸素電極側集電板９水素電極側集電板１０開口部１１開口部１２パーソナルコンピュータ１３液晶ディスプレイ１４キーボード１５ＣＰＵ１６冷却ファン１７電気エネルギー発生装置１８吸水部材１９保水材料２０パーソナルコンピュータ２１ＣＰＵ２２ヒートシンク２３熱伝導部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮腰光史東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者根岸英輔東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者稲垣靖史東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5H018 AA02 AS02 AS03 DD08 EE03 5H026 AA02 CX02 EE02 EE05 5H027 AA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素電極と、水素電極と、前記酸素電極
と前記水素電極との間に挟着されたプロトン伝導体膜と
を備え、前記酸素電極に酸素が供給されるとともに、前
記水素電極に水素が供給されることによって、前記酸素
電極と前記水素電極との間に、電気エネルギーを発生さ
せる電気エネルギー発生装置であって、前記電気エネル
ギーの発生に伴って、前記酸素電極において生成される
水を、吸収する吸水部材を備えたことを特徴とする電気
エネルギー発生装置。
【請求項２】前記吸水部材が、前記酸素電極に隣接し
て、設けられた吸水材料によって構成されたことを特徴
とする請求項１に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項３】前記吸水部材が、通気性を有しているこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の電気エネルギ
ー発生装置。
【請求項４】前記吸水部材が、弾力性を有しているこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の電気エネルギー発生装置。
【請求項５】前記吸水部材に、保水材料が含まれてい
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に
記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項６】前記保水材料が、ポリマーによって構成
されていることを特徴とする請求項５に記載の電気エネ
ルギー発生装置。
【請求項７】さらに、開口部を有する外装を備え、前
記吸水部材が、前記酸素電極と前記外装との間に挟持さ
れていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか
１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項８】さらに、前記酸素電極と前記吸水部材と
の間に、開口部を備えた集電板を備え、前記酸素電極と
前記吸水部材とが、前記集電板に設けられた前記開口部
を介して、接していることを特徴とする請求項１ないし
７のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項９】前記酸素電極の表面が、撥水性を有して
いることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項
に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項１０】前記集電板の表面が、撥水性を有して
いることを特徴とする請求項８または９に記載の電気エ
ネルギー発生装置。
【請求項１１】前記酸素電極が、カーボンシートによ
って構成されたことを特徴とする請求項１ないし１０の
いずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項１２】前記酸素電極に触媒が付加されている
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に
記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項１３】前記触媒が、白金を含むことを特徴と
する請求項１２に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項１４】前記水素電極が、カーボンシートによ
って構成されたことを特徴とする請求項１ないし１３の
いずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。