JP2001515264A - 改良された燃料電池及び燃料電池を使用する方法 - Google Patents
改良された燃料電池及び燃料電池を使用する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
負極槽（１０，２２，３２，７０）中の電解質に浸漬された負極（１７，２４，４０）、及び正極槽（９，１６，３３，７２）中の電解質に浸漬された正極（１７，２４，４０）を有し、負極及び正極が外部の電気的負荷（２０，２１，２５，２６，４４，４６）に接続されている、燃料電池。燃料は負極槽に供給され、酸化体は正極槽に供給される。各電極は、触媒表面（１，１２，４１）を有する一体式電極、複合電極、又は内部結合電極である。電解質を、槽に戻す前に加工し、また燃料をコンディショニングし、再利用するための外部反応容器（２９）があってもよい。該燃料電池のインピーダンスは、溶液を通過する電気経路を有する燃料電池よりも、実質的に低い。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は、電気的燃料電池に関する。 本発明の燃料電池は、独立した負極セル及び独立した正極セルを有し、各セル
は相互に隣接した２個の電極を有する。燃料が負極セルに供給され、酸化体が正
極セルに供給される。一方のセルで生成されたイオンは他方のセルに移動し、燃 料電池反応のためのイオン移動を与える。電子回路は負荷、負極セル中の１個の
電極と正極セル中の他の電極との外部導体による接続を介して、また負極セル及
び正極セルにおける隣接する電極の間の電解質を介して、完成されている。 本発明の燃料電池は、プロトン電解質膜燃料電池、溶融カーボネート燃料電池
、及び固体オキシド燃料電池などの、普及している従来の燃料電池に共通する、
イオンの媒体への拡散の問題を解消したものである。該燃料電池は、従来の燃料
電池に共通する高インピーダンスの問題を軽減するものであるばかりでなく、簡
単にかつ比較的低温で動作するものとして、入手可能な材料及びハードウェアを
用いて低コストの燃料電池の構成を可能にしたものである。 本発明の簡単な燃料電池は、従来の燃料電池よりもはるかに大型化することが
可能である。
は相互に隣接した２個の電極を有する。燃料が負極セルに供給され、酸化体が正
極セルに供給される。一方のセルで生成されたイオンは他方のセルに移動し、燃 料電池反応のためのイオン移動を与える。電子回路は負荷、負極セル中の１個の
電極と正極セル中の他の電極との外部導体による接続を介して、また負極セル及
び正極セルにおける隣接する電極の間の電解質を介して、完成されている。 本発明の燃料電池は、プロトン電解質膜燃料電池、溶融カーボネート燃料電池
、及び固体オキシド燃料電池などの、普及している従来の燃料電池に共通する、
イオンの媒体への拡散の問題を解消したものである。該燃料電池は、従来の燃料
電池に共通する高インピーダンスの問題を軽減するものであるばかりでなく、簡
単にかつ比較的低温で動作するものとして、入手可能な材料及びハードウェアを
用いて低コストの燃料電池の構成を可能にしたものである。 本発明の簡単な燃料電池は、従来の燃料電池よりもはるかに大型化することが
可能である。
【０００２】 （背景技術） 従来の燃料電池、すなわちプロトン電解質膜燃料電池、溶融カーボネート燃料
電池、及び固体オキシド燃料電池、及びこれらの燃料電池の動作原理は、国際特
許出願ＰＣＴ／ＡＵ９７／００４８８明細書に記載されており、したがって本願
明細書では繰返さない。国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ９７／００４８８明細書に開 示されている燃料電池は、従来の燃料電池に比べて著しく改良されているもので
ある。しかしながら、電子回路が、負極セルにおいて隣接する電極の間の電解質
を通過し、さらに再度正極セルにおいて隣接する電極の間の電解質を通過しなけ
ればならない点について、なお改良の余地がある。この燃料電池のインピーダン スは、従来の燃料電池のものほど大きくはないと考えられるが、可能であればこ
のインピーダンスを除去して、電子回路が電解質の導電性に依存しないようにす
るのが望ましい。すると、さらに腐食しにくい電解質を使用し、また負極セルと 正極セルの間にイオンを伝導させるためのガスを使用することが可能になると考
えられる。また、この特徴により、燃料電池の効率がさらに向上し、電力密度が さらに高くなるものと思われる。 このような点で改良された燃料電池を提供することが、本発明の目的（の１つ
）である。
電池、及び固体オキシド燃料電池、及びこれらの燃料電池の動作原理は、国際特
許出願ＰＣＴ／ＡＵ９７／００４８８明細書に記載されており、したがって本願
明細書では繰返さない。国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ９７／００４８８明細書に開 示されている燃料電池は、従来の燃料電池に比べて著しく改良されているもので
ある。しかしながら、電子回路が、負極セルにおいて隣接する電極の間の電解質
を通過し、さらに再度正極セルにおいて隣接する電極の間の電解質を通過しなけ
ればならない点について、なお改良の余地がある。この燃料電池のインピーダン スは、従来の燃料電池のものほど大きくはないと考えられるが、可能であればこ
のインピーダンスを除去して、電子回路が電解質の導電性に依存しないようにす
るのが望ましい。すると、さらに腐食しにくい電解質を使用し、また負極セルと 正極セルの間にイオンを伝導させるためのガスを使用することが可能になると考
えられる。また、この特徴により、燃料電池の効率がさらに向上し、電力密度が さらに高くなるものと思われる。 このような点で改良された燃料電池を提供することが、本発明の目的（の１つ
）である。
【０００３】 （発明の開示） したがって、その一態様として、本発明は、独立した負極セル及び独立した正
極セルを有する燃料電池であって、該負極セルは、電解質を保持するための負極
槽を備え、そこに浸漬された負極電極、負極槽に電解質を供給する手段及び負極
槽に燃料を供給する手段を有し、前記正極セルは、電解質を保持するための正極
槽を備え、そこに浸漬された正極電極、正極槽に電解質を供給する手段及び正極
槽に酸化体を供給する手段を有し、前記燃料電池は、反応した電解質を負極槽か
ら回収して、これを正極槽に供給する手段を有し、該燃料電池は、反応した電解
質を正極槽から回収して、これを負極槽に供給する手段を有し、負極電極及び正
極電極の各々は、中央集電体及びその上に被覆された触媒コーティングを有し、
負極電極及び正極電極の各々は、第１の末端及び第２の末端を有し、前記燃料電
池は、負極電極の第１の末端及び正極電極の第１の末端を、該燃料電池の外部に
ある第１の電気的負荷に接続する手段を有し、該燃料電池は、負極電極の第２の
末端及び正極電極の第２の末端を、第２の電気的負荷に、該燃料電池の完全な電
子回路の一部として接続する手段を有する、前記燃料電池である。
極セルを有する燃料電池であって、該負極セルは、電解質を保持するための負極
槽を備え、そこに浸漬された負極電極、負極槽に電解質を供給する手段及び負極
槽に燃料を供給する手段を有し、前記正極セルは、電解質を保持するための正極
槽を備え、そこに浸漬された正極電極、正極槽に電解質を供給する手段及び正極
槽に酸化体を供給する手段を有し、前記燃料電池は、反応した電解質を負極槽か
ら回収して、これを正極槽に供給する手段を有し、該燃料電池は、反応した電解
質を正極槽から回収して、これを負極槽に供給する手段を有し、負極電極及び正
極電極の各々は、中央集電体及びその上に被覆された触媒コーティングを有し、
負極電極及び正極電極の各々は、第１の末端及び第２の末端を有し、前記燃料電
池は、負極電極の第１の末端及び正極電極の第１の末端を、該燃料電池の外部に
ある第１の電気的負荷に接続する手段を有し、該燃料電池は、負極電極の第２の
末端及び正極電極の第２の末端を、第２の電気的負荷に、該燃料電池の完全な電
子回路の一部として接続する手段を有する、前記燃料電池である。
【０００４】 一態様において、第２の電気的負荷は、イオン性又は半導体の膜あるいはダイ
オード装置を有していてよい。 負極電極及び正極電極の各々は、１個以上の外部導体集電体及びその表面に設
けられた触媒コーティング並びに２個の外部導体集電体にイオン性又は半導体の
膜を介して電気的に接続された内部集電体を備えた複合的な立方体又は円筒形の
構造体を有していてよく、ここで、該１個以上の外部導体集電体が各電極の第１
の末端を含み、該内部集電体が各電極の第２の末端を含んでいてよい。 燃料電池から最高の電力出力を得るため、各電極において生じる具体的なイオ
ン性反応に応じて、電気的負荷を、１個以上の外部導体集電体または内部集電体
のいずれかに接続してもよい。 あるいは、各内部集電体を、各内部集電体と１個以上の外部導体集電体との間
にあって、第２の電気的負荷を提供するイオン性又は半導体の膜と直接接続して
もよい。
オード装置を有していてよい。 負極電極及び正極電極の各々は、１個以上の外部導体集電体及びその表面に設
けられた触媒コーティング並びに２個の外部導体集電体にイオン性又は半導体の
膜を介して電気的に接続された内部集電体を備えた複合的な立方体又は円筒形の
構造体を有していてよく、ここで、該１個以上の外部導体集電体が各電極の第１
の末端を含み、該内部集電体が各電極の第２の末端を含んでいてよい。 燃料電池から最高の電力出力を得るため、各電極において生じる具体的なイオ
ン性反応に応じて、電気的負荷を、１個以上の外部導体集電体または内部集電体
のいずれかに接続してもよい。 あるいは、各内部集電体を、各内部集電体と１個以上の外部導体集電体との間
にあって、第２の電気的負荷を提供するイオン性又は半導体の膜と直接接続して
もよい。
【０００５】 他の態様において、前記負極槽及び正極槽は、共通の壁により隔てられていて
よく、正極電極及び負極電極の中央集電体は、該共通の壁を介して、第２の電気
的負荷を提供するイオン性又は半導体の膜あるいはダイオード装置により完全に
又は部分的に接続されていてよい。 好ましい一態様において、電解質を負極槽に供給する手段は、電解質を正極槽
から回収する手段を含み、また電解質を正極槽に供給する手段は、電解質を負極
槽から回収する手段を含む。 さらに、本発明の燃料電池は、反応槽を備えていてよく、ここで、電解質を負
極槽及び正極槽へ供給する各手段は、電解質を反応槽から回収する手段及び反応
した電解質を負極槽及び正極槽から反応槽へ移動させて回収する各手段を含んで
いてよい。 さらに、該燃料電池は、過剰の燃料を負極セルから排出された反応した電解質
から回収する手段を有していてよく、また反応生成物を負極槽、正極槽、又は反
応槽から除去する手段を有していてよい。 負極槽及び正極槽は、燃料又は酸化体を含有する電解質と、電解質中に浸漬さ
れている電極との間の十分な接触を付与するよう構成されていてよい。
よく、正極電極及び負極電極の中央集電体は、該共通の壁を介して、第２の電気
的負荷を提供するイオン性又は半導体の膜あるいはダイオード装置により完全に
又は部分的に接続されていてよい。 好ましい一態様において、電解質を負極槽に供給する手段は、電解質を正極槽
から回収する手段を含み、また電解質を正極槽に供給する手段は、電解質を負極
槽から回収する手段を含む。 さらに、本発明の燃料電池は、反応槽を備えていてよく、ここで、電解質を負
極槽及び正極槽へ供給する各手段は、電解質を反応槽から回収する手段及び反応
した電解質を負極槽及び正極槽から反応槽へ移動させて回収する各手段を含んで
いてよい。 さらに、該燃料電池は、過剰の燃料を負極セルから排出された反応した電解質
から回収する手段を有していてよく、また反応生成物を負極槽、正極槽、又は反
応槽から除去する手段を有していてよい。 負極槽及び正極槽は、燃料又は酸化体を含有する電解質と、電解質中に浸漬さ
れている電極との間の十分な接触を付与するよう構成されていてよい。
【０００６】 負極電極及び正極電極は、様々な形状の、金属又は合金、炭素、ガラス質の炭
素、導電性プラスチック材料の織布、固体、多孔体、繊維、ガーゼ、微細粒子、
及び、各槽中で流動化された触媒を含むか又は触媒で被覆された微粒子を含むス
ラリーからなる群から選ばれる材料で作られていてよい。 負極電極及び正極電極は、白金、ニッケル、コバルト、リチウム、ランタン、
ストロンチウム、パラジウム、ロジウム、イットリウム、及びこれらの任意の混
合物から選ばれる触媒で被覆され、電気めっきされ、あるいはスパッタリングさ
れていてよい。 液体電解質は、硫酸、燐酸、メタンスルホン酸、その他の有機及び無機酸を含
む酸性電解質、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを含むアルカリ性電解質、リ
チウム−炭酸カリウムを含む溶融電解質、及び電解質とコロイド又は微小固体触
媒あるいは負極反応及び正極反応用の触媒である触媒で被覆された微粒子との混
合物からなる群から選んでよい。 改質剤を界面活性剤及び酸化バナジウム等の金属イオンなどのコロイド又はイ
オンとして添加することにより、電解質の特性を変えてもよい。 電解質は、窒素、ヘリウム、アルゴン、及びこれらのガスと一酸化炭素又は二
酸化炭素等の他のガスとの混合物からなる群から選ばれるガスであってよい。 燃料は、水素、メタン、プロパン、ブタン、液体炭化水素、メタノール、エタ
ノール、及び他のアルコール類等の天然及び精製炭化水素、及びバイオマスガス
等の天然及び合成の炭水化物からなる群から選んでよい。 燃料が炭化水素である場合、本発明の燃料電池は、さらに、該燃料を負極槽に
導入する前に、炭化水素燃料から水素を生成する手段、又は炭化水素燃料をクラ
ッキングする手段を有していてよい。 燃料が炭化水素である場合、本発明の燃料電池は、さらに、燃料セルに直接供
給するに先立って、炭化水素燃料をコンディショニングする手段を有していてよ
く、該コンディショニング手段は、触媒を使用するか又は使用しない熱分解、触
媒との接触、強酸又はゼオライトとの接触、及び炭化水素燃料に電磁エネルギー
を印可することから選んでよい。 酸化体は、空気、酸素、酸素−窒素混合物、酸素−一酸化炭素混合物、過酸化
水素、及び過マンガン酸カリウムからなる群から選んでよい。
素、導電性プラスチック材料の織布、固体、多孔体、繊維、ガーゼ、微細粒子、
及び、各槽中で流動化された触媒を含むか又は触媒で被覆された微粒子を含むス
ラリーからなる群から選ばれる材料で作られていてよい。 負極電極及び正極電極は、白金、ニッケル、コバルト、リチウム、ランタン、
ストロンチウム、パラジウム、ロジウム、イットリウム、及びこれらの任意の混
合物から選ばれる触媒で被覆され、電気めっきされ、あるいはスパッタリングさ
れていてよい。 液体電解質は、硫酸、燐酸、メタンスルホン酸、その他の有機及び無機酸を含
む酸性電解質、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを含むアルカリ性電解質、リ
チウム−炭酸カリウムを含む溶融電解質、及び電解質とコロイド又は微小固体触
媒あるいは負極反応及び正極反応用の触媒である触媒で被覆された微粒子との混
合物からなる群から選んでよい。 改質剤を界面活性剤及び酸化バナジウム等の金属イオンなどのコロイド又はイ
オンとして添加することにより、電解質の特性を変えてもよい。 電解質は、窒素、ヘリウム、アルゴン、及びこれらのガスと一酸化炭素又は二
酸化炭素等の他のガスとの混合物からなる群から選ばれるガスであってよい。 燃料は、水素、メタン、プロパン、ブタン、液体炭化水素、メタノール、エタ
ノール、及び他のアルコール類等の天然及び精製炭化水素、及びバイオマスガス
等の天然及び合成の炭水化物からなる群から選んでよい。 燃料が炭化水素である場合、本発明の燃料電池は、さらに、該燃料を負極槽に
導入する前に、炭化水素燃料から水素を生成する手段、又は炭化水素燃料をクラ
ッキングする手段を有していてよい。 燃料が炭化水素である場合、本発明の燃料電池は、さらに、燃料セルに直接供
給するに先立って、炭化水素燃料をコンディショニングする手段を有していてよ
く、該コンディショニング手段は、触媒を使用するか又は使用しない熱分解、触
媒との接触、強酸又はゼオライトとの接触、及び炭化水素燃料に電磁エネルギー
を印可することから選んでよい。 酸化体は、空気、酸素、酸素−窒素混合物、酸素−一酸化炭素混合物、過酸化
水素、及び過マンガン酸カリウムからなる群から選んでよい。
【０００７】 さらに、本発明の燃料電池は、ガス状の燃料又は酸化体を、各々負極又は正極
槽に断続的に注入する手段を備えていてよい。 また、本発明の燃料電池はさらに、負極槽、又は正極槽、あるいは反応槽を、
選択した温度まで加熱または冷却する手段を有していてよく、また、負極槽、又
は正極槽、あるいは反応槽中の圧力を、選択した圧力まで上昇または維持する手
段を有していてよい。
槽に断続的に注入する手段を備えていてよい。 また、本発明の燃料電池はさらに、負極槽、又は正極槽、あるいは反応槽を、
選択した温度まで加熱または冷却する手段を有していてよく、また、負極槽、又
は正極槽、あるいは反応槽中の圧力を、選択した圧力まで上昇または維持する手
段を有していてよい。
【０００８】 他の態様において、本発明は、上記の燃料電池を複数個含む、燃料電池のバッ
テリであってよく、ここで、隣接する電池の負極と正極は直列又は並列に電気的
に接続されていてよい。 他の態様において、本発明は、独立した負極セル及び独立した正極セル並びに
反応槽を有する燃料電池であって、該負極セルは、負極槽であって、そこに浸漬
された負極電極を有するものを備え、該負極電極は、一体式電極、複合電極、及
び内部結合電極から選択され、前記燃料電池は、電解質を負極槽に反応槽から供
給する手段を有し、該燃料電池は、負極槽に供給される電解質と混合された、気
体、液体又は固体の形態の燃料を供給する手段を有し、前記正極セルは、正極槽
であって、そこに浸漬された正極電極を有するものを備え、該正極電極は、一体
式電極、複合電極、及び内部結合電極から選択され、前記燃料電池は、電解質を
正極槽に反応槽から供給する手段を有し、該燃料電池は、正極槽へ、電解質と混
合された、空気、酸素、酸素−窒素混合物、又はその他の酸化体を供給する手段
を有し、該燃料電池は、反応した電解質を負極槽から回収して、反応槽に供給す
る手段を有し、該燃料電池は、反応した電解質を正極槽から回収して、反応槽に
供給する手段を有し、負極電極及び正極電極の各々は、第１の末端及び第２の末
端を有し、前記燃料電池は、負極電極の第１の末端及び正極電極の第１の末端を
、該燃料電池の外部にある第１の電気的負荷に接続する手段を有し、該燃料電池
は、負極電極の第２の末端及び正極電極の第２の末端を、第２の電気的負荷に、
該燃料電池の完全な電子回路の一部として接続する手段を有する、前記燃料電池
であってよい。
テリであってよく、ここで、隣接する電池の負極と正極は直列又は並列に電気的
に接続されていてよい。 他の態様において、本発明は、独立した負極セル及び独立した正極セル並びに
反応槽を有する燃料電池であって、該負極セルは、負極槽であって、そこに浸漬
された負極電極を有するものを備え、該負極電極は、一体式電極、複合電極、及
び内部結合電極から選択され、前記燃料電池は、電解質を負極槽に反応槽から供
給する手段を有し、該燃料電池は、負極槽に供給される電解質と混合された、気
体、液体又は固体の形態の燃料を供給する手段を有し、前記正極セルは、正極槽
であって、そこに浸漬された正極電極を有するものを備え、該正極電極は、一体
式電極、複合電極、及び内部結合電極から選択され、前記燃料電池は、電解質を
正極槽に反応槽から供給する手段を有し、該燃料電池は、正極槽へ、電解質と混
合された、空気、酸素、酸素−窒素混合物、又はその他の酸化体を供給する手段
を有し、該燃料電池は、反応した電解質を負極槽から回収して、反応槽に供給す
る手段を有し、該燃料電池は、反応した電解質を正極槽から回収して、反応槽に
供給する手段を有し、負極電極及び正極電極の各々は、第１の末端及び第２の末
端を有し、前記燃料電池は、負極電極の第１の末端及び正極電極の第１の末端を
、該燃料電池の外部にある第１の電気的負荷に接続する手段を有し、該燃料電池
は、負極電極の第２の末端及び正極電極の第２の末端を、第２の電気的負荷に、
該燃料電池の完全な電子回路の一部として接続する手段を有する、前記燃料電池
であってよい。
【０００９】 他の態様において、本発明は、負極槽中の燃料と正極中の酸化体とを反応させ
ることにより、燃料電池中で電力及び熱を発生させる連続方法であって、該燃料
電池は、負極槽中の電解質に浸漬されている負極電極及び正極槽中の電解質に浸
漬されている正極電極を有し、該負極電極と正極電極は、その一方の末端で第１
の電気的負荷に接続され、またその他方の末端で第２の電気的負荷に接続されて
おり、前記方法は、次の工程：電解質とともに燃料を負極槽に導入する工程であ
って、負極槽中の負極電極上の触媒が、燃料を化学反応させるかイオン化させ、
それにより電子を生成する、前記工程、該電子を、外部電気回路を介し、外部電
気的負荷を介して正極電極へ移動させる工程、電解質と混合した酸化体を正極槽
に導入する工程であって、正極電極上の触媒が、負極からの電子を用いて酸化体
を化学反応させるかイオン化させる、前記工程、及び、第２の電気的負荷を介し
て電子回路を完成させる工程を含む、前記方法であってよい。
ることにより、燃料電池中で電力及び熱を発生させる連続方法であって、該燃料
電池は、負極槽中の電解質に浸漬されている負極電極及び正極槽中の電解質に浸
漬されている正極電極を有し、該負極電極と正極電極は、その一方の末端で第１
の電気的負荷に接続され、またその他方の末端で第２の電気的負荷に接続されて
おり、前記方法は、次の工程：電解質とともに燃料を負極槽に導入する工程であ
って、負極槽中の負極電極上の触媒が、燃料を化学反応させるかイオン化させ、
それにより電子を生成する、前記工程、該電子を、外部電気回路を介し、外部電
気的負荷を介して正極電極へ移動させる工程、電解質と混合した酸化体を正極槽
に導入する工程であって、正極電極上の触媒が、負極からの電子を用いて酸化体
を化学反応させるかイオン化させる、前記工程、及び、第２の電気的負荷を介し
て電子回路を完成させる工程を含む、前記方法であってよい。
【００１０】 負極電極で生成され、正極電極での反応に必要とされるイオンは、電解質を介
して連続的に供給されてよく、また、正極電極で生成され、負極電極での反応に
必要とされるイオンは、電解質を介して連続的に供給されてよい。 本発明の当該態様は、さらに、電解質を負極槽及び正極槽から反応槽へ移動さ
せ、電解質を反応槽から負極槽及び正極槽へ移動させる工程を含んでいてよく、
ここで、負極電極で生成されたイオン及び正極電極で生成されたイオンを、電解
質を介して連続的に反応槽に供給してもよい。 本発明の当該態様は、さらに、負極槽から排出される過剰の燃料を再利用する
工程を含んでいてもよい。 本発明の当該態様は、さらに、水又は二酸化炭素等の反応生成物を、蒸発槽、
真空容器、又は吸着容器中の電解質から除去する工程を含んでいてもよい。 本発明の当該態様は、さらに、ガス状の燃料を負極に循環方式で注入し、ガス
状の酸化体を正極槽に循環方式で注入する工程を含んでいてもよい。 負極槽、正極槽、及び反応槽は、加熱または冷却され、加圧されてもよい。 酸化体、電解質及び燃料は、上記の通りであってよい。 燃料は、負極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとして移動してよ
く、酸化体は、正極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとして移動し
てよい。
して連続的に供給されてよく、また、正極電極で生成され、負極電極での反応に
必要とされるイオンは、電解質を介して連続的に供給されてよい。 本発明の当該態様は、さらに、電解質を負極槽及び正極槽から反応槽へ移動さ
せ、電解質を反応槽から負極槽及び正極槽へ移動させる工程を含んでいてよく、
ここで、負極電極で生成されたイオン及び正極電極で生成されたイオンを、電解
質を介して連続的に反応槽に供給してもよい。 本発明の当該態様は、さらに、負極槽から排出される過剰の燃料を再利用する
工程を含んでいてもよい。 本発明の当該態様は、さらに、水又は二酸化炭素等の反応生成物を、蒸発槽、
真空容器、又は吸着容器中の電解質から除去する工程を含んでいてもよい。 本発明の当該態様は、さらに、ガス状の燃料を負極に循環方式で注入し、ガス
状の酸化体を正極槽に循環方式で注入する工程を含んでいてもよい。 負極槽、正極槽、及び反応槽は、加熱または冷却され、加圧されてもよい。 酸化体、電解質及び燃料は、上記の通りであってよい。 燃料は、負極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとして移動してよ
く、酸化体は、正極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとして移動し
てよい。
【００１１】 １個の負極槽中に同じタイプの負極電極が数個あってよく、これに対応して、
１個の正極槽中に同じタイプの正極電極が数個あってよい。これらの電極は単一
で又はグループで、直列又は並列に電気的に接続されていてよい。電極の最適な
電気的接続は、使用する触媒及び電解質によるが、通常は燃料電池からの電圧又
は電力の発生が最も高くなるようにすべきである。 電極の形状は、立方体、円筒形、管状あるいは任意の幾何学的形状であってよ
い。また電極は、電解質の流れに沿って設置してもよく、流れと交叉するように
設置してもよい。 電解質の流れに関して、数個の負極槽が、対応する数の正極槽に対して、単一
で又はグループで、直列又は並列に接続されていてよい。 さらに、本発明の燃料電池は、負極槽及び正極槽に供給される電解質への燃料
及び酸化体の割合を変化させる手段、及びガス燃料を循環量で負極槽に添加する
追加の手段を有していてよい。 一体式負極電極及び一体式正極電極は、様々な形状の、金属、炭素、グラファ
イト、ガラス質の炭素、微細なガラス質の炭素ビーズ、導電性プラスチック材料
の織布、固体、多孔体、繊維、ガーゼ、及び、各負極槽及び正極槽中で流動化さ
れた触媒を含むか又は触媒で被覆された微粒子を含むスラリーからなる群から選
ばれる材料で作られていてよい。 複合負極電極及び複合正極電極は、一体式電極と同じ材料で作られていてよい
。電極間の半導体又はイオン性の膜は、電子を一方方向にのみ流すものである必
要があり、プラスチック、セラミクス、オキシド及びクリスタルなどの様々な材
料で作られていてよい。 一体式及び複合の負極電極及び正極電極は、白金、ニッケル、コバルト、リチ
ウム、ランタン、ストロンチウム、パラジウム、イットリウム、及びこれらの任
意の混合物及びこれらの化合物から選ばれる触媒で、導電性バインダを用いて被
覆されていてよく、あるいは該触媒で電気めっきされ、又はスパッタリングされ
ていてよい。
１個の正極槽中に同じタイプの正極電極が数個あってよい。これらの電極は単一
で又はグループで、直列又は並列に電気的に接続されていてよい。電極の最適な
電気的接続は、使用する触媒及び電解質によるが、通常は燃料電池からの電圧又
は電力の発生が最も高くなるようにすべきである。 電極の形状は、立方体、円筒形、管状あるいは任意の幾何学的形状であってよ
い。また電極は、電解質の流れに沿って設置してもよく、流れと交叉するように
設置してもよい。 電解質の流れに関して、数個の負極槽が、対応する数の正極槽に対して、単一
で又はグループで、直列又は並列に接続されていてよい。 さらに、本発明の燃料電池は、負極槽及び正極槽に供給される電解質への燃料
及び酸化体の割合を変化させる手段、及びガス燃料を循環量で負極槽に添加する
追加の手段を有していてよい。 一体式負極電極及び一体式正極電極は、様々な形状の、金属、炭素、グラファ
イト、ガラス質の炭素、微細なガラス質の炭素ビーズ、導電性プラスチック材料
の織布、固体、多孔体、繊維、ガーゼ、及び、各負極槽及び正極槽中で流動化さ
れた触媒を含むか又は触媒で被覆された微粒子を含むスラリーからなる群から選
ばれる材料で作られていてよい。 複合負極電極及び複合正極電極は、一体式電極と同じ材料で作られていてよい
。電極間の半導体又はイオン性の膜は、電子を一方方向にのみ流すものである必
要があり、プラスチック、セラミクス、オキシド及びクリスタルなどの様々な材
料で作られていてよい。 一体式及び複合の負極電極及び正極電極は、白金、ニッケル、コバルト、リチ
ウム、ランタン、ストロンチウム、パラジウム、イットリウム、及びこれらの任
意の混合物及びこれらの化合物から選ばれる触媒で、導電性バインダを用いて被
覆されていてよく、あるいは該触媒で電気めっきされ、又はスパッタリングされ
ていてよい。
【００１２】 ガス状の電解質は、窒素、ヘリウム、アルゴン、並びに炭素及び／又は水素あ
るいは酸素を含む化合物などのガスから選んでよい。 電解質は、バナジウム、カリウムの酸化物、及びイオン性及び非イオン性の界
面活性剤等の改質剤など、燃料電池の効率を向上させるための活性剤及び改質剤
を、イオン又は粒子あるいは微粒子のコーティングとして含んでいてよい。 負極電極で生成され、正極電極での反応に必要とされるイオンは、電解質によ
り正極槽に連続的に供給される。 反応の順序は触媒と電解質との組み合わせで決まるが、該反応は触媒と電解質
との他の組み合わせにより変わり得る。例えば、燃料として水素を、酸化体とし
て酸素を、また電解質として濃縮燐酸を使用する燃料電池においては、反応は次
の通りである： 負極反応 Ｈ2 → ２Ｈ(+)＋２ｅ(-) 正極反応 （１／２）Ｏ2＋２Ｈ(+)＋２ｅ(-) → Ｈ2Ｏ 燃料として水素を、酸化体として酸素を使用する、濃縮水酸化カリウム電解質
中での燃料電池反応は、次の通りである： 負極反応 Ｈ2＋２ＯＨ(-) → ２Ｈ2Ｏ＋２ｅ(-) 正極反応 （１／２）Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ(-) → ２ＯＨ(-)
るいは酸素を含む化合物などのガスから選んでよい。 電解質は、バナジウム、カリウムの酸化物、及びイオン性及び非イオン性の界
面活性剤等の改質剤など、燃料電池の効率を向上させるための活性剤及び改質剤
を、イオン又は粒子あるいは微粒子のコーティングとして含んでいてよい。 負極電極で生成され、正極電極での反応に必要とされるイオンは、電解質によ
り正極槽に連続的に供給される。 反応の順序は触媒と電解質との組み合わせで決まるが、該反応は触媒と電解質
との他の組み合わせにより変わり得る。例えば、燃料として水素を、酸化体とし
て酸素を、また電解質として濃縮燐酸を使用する燃料電池においては、反応は次
の通りである： 負極反応 Ｈ2 → ２Ｈ(+)＋２ｅ(-) 正極反応 （１／２）Ｏ2＋２Ｈ(+)＋２ｅ(-) → Ｈ2Ｏ 燃料として水素を、酸化体として酸素を使用する、濃縮水酸化カリウム電解質
中での燃料電池反応は、次の通りである： 負極反応 Ｈ2＋２ＯＨ(-) → ２Ｈ2Ｏ＋２ｅ(-) 正極反応 （１／２）Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ(-) → ２ＯＨ(-)
【００１３】 さらに、本発明の方法は、水及び二酸化炭素等の燃料電池反応生成物を、蒸発
容器、真空容器、又は吸着容器中の反応した電解質から除去する工程を含んでい
てよい。 該方法は、大気圧以下〜５０００ポンド／平方インチの圧力下で行なってよく
、また０℃以下〜１２００℃の温度で行ってよい。 燃料電池反応により生成した熱は、廃熱発電、工業用加熱及び家庭用加熱用に
回収してもよい。 燃料は、負極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとして移動してよ
く、また酸化体は、正極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとして移
動してよい。 以上のように、本発明は、燃料と酸化体との反応から電力及び熱を取り出す電
気化学的プロセスである。このプロセスは、燃料と電解質が導入される独立した
負極セル及び酸化体と電解質が導入される独立した正極セルで実行される。完全
な電子回路は、負極電極、外部の電気的負荷、及び正極電極の間で確立される。
燃料電池内でのイオン輸送は、液体又は気体電解質を負極セルと正極セルとの間
で循環させることにより、達成される。
容器、真空容器、又は吸着容器中の反応した電解質から除去する工程を含んでい
てよい。 該方法は、大気圧以下〜５０００ポンド／平方インチの圧力下で行なってよく
、また０℃以下〜１２００℃の温度で行ってよい。 燃料電池反応により生成した熱は、廃熱発電、工業用加熱及び家庭用加熱用に
回収してもよい。 燃料は、負極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとして移動してよ
く、また酸化体は、正極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとして移
動してよい。 以上のように、本発明は、燃料と酸化体との反応から電力及び熱を取り出す電
気化学的プロセスである。このプロセスは、燃料と電解質が導入される独立した
負極セル及び酸化体と電解質が導入される独立した正極セルで実行される。完全
な電子回路は、負極電極、外部の電気的負荷、及び正極電極の間で確立される。
燃料電池内でのイオン輸送は、液体又は気体電解質を負極セルと正極セルとの間
で循環させることにより、達成される。
【００１４】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明について全般的に記載したが、本発明についての理解を助けるために、
図面及び本発明による燃料電池を用いて行なった実施例に記載されている本発明
の好ましい態様について参照する。 さらに詳細に図面を見て、Ｆｉｇ．１を参照すると、断面において、一体式電
極が集電体２に接続された触媒コーティング１で構成され、発生した電流が銅線
３により伝導されることが示されている。集電体２は触媒コーティング１の各末 端を越えて延び、また銅線３は集電体２の各末端から延び、電気的負荷に接続さ
れていてよい。 Ｆｉｇ．２には、断面において、複合電極が集電体５に接続された触媒コーテ
ィング４で構成され、触媒コーティングでの燃料電池反応により発生し、あるい
は該反応に必要とされる電子を、前記集電体が伝導させることが示されている。 銅線８は、電子を外部回路に伝導させる。中央集電体７は、電子回路を完成させ
る手段を提供し、イオン性又は半導体の膜６により導体５に接続されている。こ のタイプの電極は、負極及び正極の両方において、一体式電極の代わりに使用さ
れる。外部の電気的な接続は、触媒及び電解質によって変わり得る。例えば、複 合負極電極の９を、複合正極電極の９、及び複合負極電極の８と複合正極電極の
８との間に接続された電気的負荷に接続してもよい。
図面及び本発明による燃料電池を用いて行なった実施例に記載されている本発明
の好ましい態様について参照する。 さらに詳細に図面を見て、Ｆｉｇ．１を参照すると、断面において、一体式電
極が集電体２に接続された触媒コーティング１で構成され、発生した電流が銅線
３により伝導されることが示されている。集電体２は触媒コーティング１の各末 端を越えて延び、また銅線３は集電体２の各末端から延び、電気的負荷に接続さ
れていてよい。 Ｆｉｇ．２には、断面において、複合電極が集電体５に接続された触媒コーテ
ィング４で構成され、触媒コーティングでの燃料電池反応により発生し、あるい
は該反応に必要とされる電子を、前記集電体が伝導させることが示されている。 銅線８は、電子を外部回路に伝導させる。中央集電体７は、電子回路を完成させ
る手段を提供し、イオン性又は半導体の膜６により導体５に接続されている。こ のタイプの電極は、負極及び正極の両方において、一体式電極の代わりに使用さ
れる。外部の電気的な接続は、触媒及び電解質によって変わり得る。例えば、複 合負極電極の９を、複合正極電極の９、及び複合負極電極の８と複合正極電極の
８との間に接続された電気的負荷に接続してもよい。
【００１５】 Ｆｉｇ．３には、断面において、内部結合電極が燃料電池中に設置されている
様子が示されている。負極槽１０及び正極槽９は、それぞれ負極及び正極を有し 、壁１１によって分離されている。触媒コーティング１２は、各電極で異なって
いてもよい。集電体１３は、壁１１を介してイオン性又は半導体の膜１４により
接続されている。端子１５を電気的負荷に接続することにより、電子回路が完成 する。イオン性膜による接続は、集電体１３の長さの一部又は全部を占めるもの
であってよい。直列又は並列に接続された１個の燃料電池において、数組の複合
電極が存在していてもよい。 Ｆｉｇ．４の直列燃料電池では、それぞれ電極１７を備えた独立した負極セル
２２及び独立した正極セル１６が示されている。この電極１７は、一体式電極あ るいは複合電極のいずれであってもよい。電極の触媒表面で生成され、あるいは
消費される電子は、電気的負荷２０及び２１を通って伝導される。負極セル２２
で生成されたイオンは、電解質によって流れ１８により輸送されるのに対し、反
応した電解質は、正極セル１６から負極セル２２へ流れ１９により戻される。こ の配置は、燃料電池についての連続システムを提供する。このダイアグラムの簡 単のため、過剰の燃料を負極から回収して、これを負極燃料フィードに再利用す
る手段、及び反応生成物を電解質の流れから除去する手段等の補助的手段は、Ｆ
ｉｇ．４には示されていない。
様子が示されている。負極槽１０及び正極槽９は、それぞれ負極及び正極を有し 、壁１１によって分離されている。触媒コーティング１２は、各電極で異なって
いてもよい。集電体１３は、壁１１を介してイオン性又は半導体の膜１４により
接続されている。端子１５を電気的負荷に接続することにより、電子回路が完成 する。イオン性膜による接続は、集電体１３の長さの一部又は全部を占めるもの
であってよい。直列又は並列に接続された１個の燃料電池において、数組の複合
電極が存在していてもよい。 Ｆｉｇ．４の直列燃料電池では、それぞれ電極１７を備えた独立した負極セル
２２及び独立した正極セル１６が示されている。この電極１７は、一体式電極あ るいは複合電極のいずれであってもよい。電極の触媒表面で生成され、あるいは
消費される電子は、電気的負荷２０及び２１を通って伝導される。負極セル２２
で生成されたイオンは、電解質によって流れ１８により輸送されるのに対し、反
応した電解質は、正極セル１６から負極セル２２へ流れ１９により戻される。こ の配置は、燃料電池についての連続システムを提供する。このダイアグラムの簡 単のため、過剰の燃料を負極から回収して、これを負極燃料フィードに再利用す
る手段、及び反応生成物を電解質の流れから除去する手段等の補助的手段は、Ｆ
ｉｇ．４には示されていない。
【００１６】 Ｆｉｇ．５の並列燃料電池では、それぞれ電極２４を備えた独立した負極セル
３２及び独立した正極セル３３が示されている。負極電極で生成される電子は、 電気的負荷２５及び２６に伝導される。負極反応により生成されたイオンは、流 れ２７により反応槽２９に連続的に運搬される。同様に、流れ２８は、正極反応 において生成されたイオンを、反応槽２９に連続的に運搬する。反応槽２９で反 応するイオン及び中性化された電解質は、流れ３０により負極セルへ、また流れ
３１により正極セルへ戻される。この並列配置の利点は、燃料電池反応から得ら れる熱をさらに好都合に廃熱発電に適用し得る点にある。過剰な反応体及び副生
成物は、反応槽２９から流れ３４により除去してよい。 Ｆｉｇ．６には、直列型の燃料電池に設置されたＵ字形一体式電極４０が示さ
れている。触媒コーティング４１及び集電体４２がＵ字形にされていることによ り、電気的負荷４４及び４６への外部の電気的接続を、燃料電池槽のガス側とす
ることが可能になっている。電解質と触媒とのギャップ及び性質によっては、触
媒コーティングの間にバッフル４８を設置することが必要とされる場合もあり得
る。燃料はライン５６によって負極セルに供給され、酸化体はライン５７によっ て正極槽に供給される。ポンプ５８は、電解質を負極槽から正極槽へライン６１
を介して循環させる手段を提供し、ポンプ５９は、電解質を正極槽から負極槽へ
ライン６３を介して循環させる手段を提供する。 未反応の燃料及び反応した電解質は、負極セルからライン５０を介して分離器
５２へ除去される。分離器５２では、未反応の燃料が流れから除去され、ライン
５４において燃料コンディショナ５５へ再利用される。燃料コンディショナ５５
では、触媒を使用するか又は使用しない熱分解、触媒との接触、強酸又はゼオラ
イトとの接触、及び炭化水素燃料に電磁エネルギーを印可すること等の方法によ
り、新しい燃料と再利用燃料とが改質され、次いで、コンディショニングされた
燃料は、負極セルに燃料注入口５６により供給される。過剰の酸化体、電解質及 び廃棄生成物は、ライン６０において正極槽から除去され、分離器６２において
、正極槽に戻される電解質及びライン６４において除去される酸化体並びに廃棄
物に分離される。
３２及び独立した正極セル３３が示されている。負極電極で生成される電子は、 電気的負荷２５及び２６に伝導される。負極反応により生成されたイオンは、流 れ２７により反応槽２９に連続的に運搬される。同様に、流れ２８は、正極反応 において生成されたイオンを、反応槽２９に連続的に運搬する。反応槽２９で反 応するイオン及び中性化された電解質は、流れ３０により負極セルへ、また流れ
３１により正極セルへ戻される。この並列配置の利点は、燃料電池反応から得ら れる熱をさらに好都合に廃熱発電に適用し得る点にある。過剰な反応体及び副生
成物は、反応槽２９から流れ３４により除去してよい。 Ｆｉｇ．６には、直列型の燃料電池に設置されたＵ字形一体式電極４０が示さ
れている。触媒コーティング４１及び集電体４２がＵ字形にされていることによ り、電気的負荷４４及び４６への外部の電気的接続を、燃料電池槽のガス側とす
ることが可能になっている。電解質と触媒とのギャップ及び性質によっては、触
媒コーティングの間にバッフル４８を設置することが必要とされる場合もあり得
る。燃料はライン５６によって負極セルに供給され、酸化体はライン５７によっ て正極槽に供給される。ポンプ５８は、電解質を負極槽から正極槽へライン６１
を介して循環させる手段を提供し、ポンプ５９は、電解質を正極槽から負極槽へ
ライン６３を介して循環させる手段を提供する。 未反応の燃料及び反応した電解質は、負極セルからライン５０を介して分離器
５２へ除去される。分離器５２では、未反応の燃料が流れから除去され、ライン
５４において燃料コンディショナ５５へ再利用される。燃料コンディショナ５５
では、触媒を使用するか又は使用しない熱分解、触媒との接触、強酸又はゼオラ
イトとの接触、及び炭化水素燃料に電磁エネルギーを印可すること等の方法によ
り、新しい燃料と再利用燃料とが改質され、次いで、コンディショニングされた
燃料は、負極セルに燃料注入口５６により供給される。過剰の酸化体、電解質及 び廃棄生成物は、ライン６０において正極槽から除去され、分離器６２において
、正極槽に戻される電解質及びライン６４において除去される酸化体並びに廃棄
物に分離される。
【００１７】 Ｆｉｇ．７は、直列型燃料電池の試験装置の概略図である。 該燃料電池は、負極槽７０及び正極槽７２並びにサンプ７４を有する。電解質 は、重力により、正極槽７２から堰７６を越えて負極槽７０へ流れる。電解質は 、次いで、重力により、負極槽７０から堰８２及び８４を越えてサンプ７４へ流
れる。そこから、電解質は、ライン８１において除去され、ポンプ８４により正 極槽７２に汲み出される。酸素はライン７７を介してパイプミキサー７８に導入 され、ライン７５により正極槽７２に移される。一方、水素は負極槽７０へライ ン８０を介して導入される。電極は、触媒である白金黒と有機バインダーとの混
合物８６を表面に塗布したカーボンクロスで構成され、白金で被覆した発泡金属
ニオブの集電体８８に接続されている。使用した電解質はＫＯＨの４０％水溶液 である。この装置が発生する電力密度は低いものに過ぎないが、燃料電池の動作 原理を示すのには適当である。 Ｆｉｇ．８には、２個の燃料電池を積み重ねる一方法が示されている。この積 み重ね方によれば、全電圧は各燃料電池から発生される電圧の合計になる。前述
の通り、他の積み重ね接続が可能であり、さらに高電力密度の燃料電池を使用す
る場合には、そのような他の接続がより適当であると考えられ得る。
れる。そこから、電解質は、ライン８１において除去され、ポンプ８４により正 極槽７２に汲み出される。酸素はライン７７を介してパイプミキサー７８に導入 され、ライン７５により正極槽７２に移される。一方、水素は負極槽７０へライ ン８０を介して導入される。電極は、触媒である白金黒と有機バインダーとの混
合物８６を表面に塗布したカーボンクロスで構成され、白金で被覆した発泡金属
ニオブの集電体８８に接続されている。使用した電解質はＫＯＨの４０％水溶液 である。この装置が発生する電力密度は低いものに過ぎないが、燃料電池の動作 原理を示すのには適当である。 Ｆｉｇ．８には、２個の燃料電池を積み重ねる一方法が示されている。この積 み重ね方によれば、全電圧は各燃料電池から発生される電圧の合計になる。前述
の通り、他の積み重ね接続が可能であり、さらに高電力密度の燃料電池を使用す
る場合には、そのような他の接続がより適当であると考えられ得る。
【００１８】 （実施例） 本発明を展開するために組立てた大スケールの実験装置のダイアグラムを、Ｆ
ｉｇ．７に示した。大気圧において、電解質を加熱するための電気ヒーターをセ ル及びガスミキサーに使用して、試験を行なった。 電極は市販されているものであって、カーボンクロスで挟まれた白金集電体で
被覆された発泡金属ニオブからなるものとした。カーボンクロスは、有機バイン
ダと白金黒の混合物を使用して、約０．５ｍｇ／ｃｍ2の量でコーティングした 。銅線は、電極の両末端でニオブ集電体に溶接し、次いでエポキシでコーティン
グした。電極の寸法は約５０ｍｍ×２００ｍｍ×１．９ｍｍ厚さであった。 燃料電池槽は、厚さ６ｍｍのポリプロピレンシートで作製した。使用した電解
質は、４０％（重量／重量）の水酸化カリウムであって、マスターフレックス・
イージーロード・チューブポンプにより毎分約１２００ｍｌｓの速さで循環させ
た。酸素の正極槽への流速は毎分７８ｍｌｓとし、水素の負極槽での供給速度は
毎分１００ｍｌｓとした。電極の電力出力が低いことから、実験用の電気的負荷
として約８〜１０メガオームの電圧計（メテックス・モデルＭ−３８５０−Ｄ及
びディック・スミスＱ−１５７０）を使用した。 Ｆｉｇ．７を参照して、実質的に抵抗を有しない銅線で（Ｂ）から（Ｄ）を接
続すると、（Ａ）と（Ｃ）との間の電圧はゼロになる。同様に、（Ｂ）を（Ｃ）
に、又は（Ａ）を（Ｄ）に、あるいは（Ａ）を（Ｃ）に接続すると、セルの電圧
はゼロである。このことは、電極が短絡されて、電力が完全に放出されているこ
とを示唆している。
ｉｇ．７に示した。大気圧において、電解質を加熱するための電気ヒーターをセ ル及びガスミキサーに使用して、試験を行なった。 電極は市販されているものであって、カーボンクロスで挟まれた白金集電体で
被覆された発泡金属ニオブからなるものとした。カーボンクロスは、有機バイン
ダと白金黒の混合物を使用して、約０．５ｍｇ／ｃｍ2の量でコーティングした 。銅線は、電極の両末端でニオブ集電体に溶接し、次いでエポキシでコーティン
グした。電極の寸法は約５０ｍｍ×２００ｍｍ×１．９ｍｍ厚さであった。 燃料電池槽は、厚さ６ｍｍのポリプロピレンシートで作製した。使用した電解
質は、４０％（重量／重量）の水酸化カリウムであって、マスターフレックス・
イージーロード・チューブポンプにより毎分約１２００ｍｌｓの速さで循環させ
た。酸素の正極槽への流速は毎分７８ｍｌｓとし、水素の負極槽での供給速度は
毎分１００ｍｌｓとした。電極の電力出力が低いことから、実験用の電気的負荷
として約８〜１０メガオームの電圧計（メテックス・モデルＭ−３８５０−Ｄ及
びディック・スミスＱ−１５７０）を使用した。 Ｆｉｇ．７を参照して、実質的に抵抗を有しない銅線で（Ｂ）から（Ｄ）を接
続すると、（Ａ）と（Ｃ）との間の電圧はゼロになる。同様に、（Ｂ）を（Ｃ）
に、又は（Ａ）を（Ｄ）に、あるいは（Ａ）を（Ｃ）に接続すると、セルの電圧
はゼロである。このことは、電極が短絡されて、電力が完全に放出されているこ
とを示唆している。
【００１９】 ２５℃で、電圧計を（Ａ）と（Ｃ）の間に接続し、他の電圧計を（Ｂ）と（Ｄ
）の間に接続すると、電圧計の読みは： （Ａ）から（Ｃ） ＝ ５４２ミリボルト （Ｂ）から（Ｄ） ＝ ５４２ミリボルト であった。 同様の電圧が、（Ａ）から（Ｂ）を接続する銅線と（Ｃ）から（Ｄ）を接続す
る銅線との間に発生した。この結果から、一体式電極を使用する場合には、単一
の電気的負荷をこの燃料電池に接続することが可能であるといえる。 抵抗が約３オームである電流計を（Ａ）から（Ｃ）に渡って接続すると、電流
は１９．２ミリアンペア及び２９ミリボルトで安定した。 電解質の温度が摂氏３１度であるとき、電圧の読みは： （Ａ）から（Ｃ） ＝ ２６０ミリボルト （Ｂ）から（Ｄ） ＝ ２６０ミリボルト であった。 大気圧で行なった実験から、高温によりガスの溶解性が低下した結果、燃料電
池の出力が低下したものと考えられる。このことは、燃料電池の電力出力に対す る圧力の重要性を示している。
）の間に接続すると、電圧計の読みは： （Ａ）から（Ｃ） ＝ ５４２ミリボルト （Ｂ）から（Ｄ） ＝ ５４２ミリボルト であった。 同様の電圧が、（Ａ）から（Ｂ）を接続する銅線と（Ｃ）から（Ｄ）を接続す
る銅線との間に発生した。この結果から、一体式電極を使用する場合には、単一
の電気的負荷をこの燃料電池に接続することが可能であるといえる。 抵抗が約３オームである電流計を（Ａ）から（Ｃ）に渡って接続すると、電流
は１９．２ミリアンペア及び２９ミリボルトで安定した。 電解質の温度が摂氏３１度であるとき、電圧の読みは： （Ａ）から（Ｃ） ＝ ２６０ミリボルト （Ｂ）から（Ｄ） ＝ ２６０ミリボルト であった。 大気圧で行なった実験から、高温によりガスの溶解性が低下した結果、燃料電
池の出力が低下したものと考えられる。このことは、燃料電池の電力出力に対す る圧力の重要性を示している。
【００２０】 この電極及び電解質の配置は、燃料電池タイプの反応を作り出す。これらの実 験結果に基づいて、複合電極等の電極構成の他の概念を含めることも可能である
。燃料電池への電気的負荷を単一のものとすることは、ダイオード又は同様のデ バイスを電気回路に導入するなどの従来の手段により、達成し得る。あるいは、 この問題を、燃料電池を直列に接続するかまたは積み重ねることにより、解決す
ることも考えられる。 これらの実験の最も重要な結果は、燃料電池の概念が、連続システム中の燃料
タイプの反応を生み出したことにある。 燃料電池を「積み重ね」、あるいは直列接続することによって、工業用の動作
電圧を得ることは、いかなる燃料電池についての提案にとっても重要である。残
りの白金電極のうち最良のものを使用し、同一のポンプ配列を採用して、２つの
同一の直列タイプの燃料電池を構成した。Ｆｉｇ．８は、電極接続の概略図であ
る。 摂氏２４度で、４０％の水酸化カリウム電解質、水素燃料、酸化体としての酸
素を使用した場合、得られた電圧は： セル１ （１Ａ）から（１Ｃ） ＝ ６０９ミリボルト セル２ （２Ａ）から（２Ｃ） ＝ ９２６ミリボルト 合計電圧 ＝ １５３５ミリボルト であった。 電極についての観察に基づけば、触媒層とニオブ集電体との間の接触が電解質
により低下したものと考えられる。このことは、セル１により発生した電圧とセ ル２により発生した電圧との相違により説明されるであろう。
。燃料電池への電気的負荷を単一のものとすることは、ダイオード又は同様のデ バイスを電気回路に導入するなどの従来の手段により、達成し得る。あるいは、 この問題を、燃料電池を直列に接続するかまたは積み重ねることにより、解決す
ることも考えられる。 これらの実験の最も重要な結果は、燃料電池の概念が、連続システム中の燃料
タイプの反応を生み出したことにある。 燃料電池を「積み重ね」、あるいは直列接続することによって、工業用の動作
電圧を得ることは、いかなる燃料電池についての提案にとっても重要である。残
りの白金電極のうち最良のものを使用し、同一のポンプ配列を採用して、２つの
同一の直列タイプの燃料電池を構成した。Ｆｉｇ．８は、電極接続の概略図であ
る。 摂氏２４度で、４０％の水酸化カリウム電解質、水素燃料、酸化体としての酸
素を使用した場合、得られた電圧は： セル１ （１Ａ）から（１Ｃ） ＝ ６０９ミリボルト セル２ （２Ａ）から（２Ｃ） ＝ ９２６ミリボルト 合計電圧 ＝ １５３５ミリボルト であった。 電極についての観察に基づけば、触媒層とニオブ集電体との間の接触が電解質
により低下したものと考えられる。このことは、セル１により発生した電圧とセ ル２により発生した電圧との相違により説明されるであろう。
【００２１】 （１Ｃ）を（２Ｅ）に接続し、（２Ａ）を（１Ｆ）に接続した場合、測定され
た電圧は： （１Ｅ）と（２Ｃ）の間 ＝ １５３４ミリボルト （１Ａ）と（２Ｆ）の間 ＝ １５２３ミリボルト であった。 この実験から、本発明による燃料電池を積み重ねることにより、さらに高い動
作電圧を得ることが可能であることが確認された。 実験の間に、他の直列接続を試みたが、発生した電圧は比較的低いものであっ
た。例えば、１Ｃから２Ｆ、１Ａから２Ｅ、及び１Ｆから２Ａへ接続すると、１
Ｅと２Ｃの間に発生する電圧は１３６９ミリボルトであった。この燃料電池にお
いて、さらに高い電力密度を使用する場合には、最適な積み重ね接続は、Ｆｉｇ
．８に示したものと異なるものとなり得る。 本願明細書全体において、文脈から他の意味に解釈すべき場合を除き、「有す
る」及び「含む」の語、ならびに「有している」「含んでいる」などの表現は、
言及されている完全体又は完全体群を包含することを示唆するものであり、他の
完全体又は完全体群を除外することを意図するものではない。
た電圧は： （１Ｅ）と（２Ｃ）の間 ＝ １５３４ミリボルト （１Ａ）と（２Ｆ）の間 ＝ １５２３ミリボルト であった。 この実験から、本発明による燃料電池を積み重ねることにより、さらに高い動
作電圧を得ることが可能であることが確認された。 実験の間に、他の直列接続を試みたが、発生した電圧は比較的低いものであっ
た。例えば、１Ｃから２Ｆ、１Ａから２Ｅ、及び１Ｆから２Ａへ接続すると、１
Ｅと２Ｃの間に発生する電圧は１３６９ミリボルトであった。この燃料電池にお
いて、さらに高い電力密度を使用する場合には、最適な積み重ね接続は、Ｆｉｇ
．８に示したものと異なるものとなり得る。 本願明細書全体において、文脈から他の意味に解釈すべき場合を除き、「有す
る」及び「含む」の語、ならびに「有している」「含んでいる」などの表現は、
言及されている完全体又は完全体群を包含することを示唆するものであり、他の
完全体又は完全体群を除外することを意図するものではない。
【００２２】
【図１】 本発明の一態様による一体式電極の断面図である。
【図２】 本発明の他の態様による複合電極の断面図である。
【図３】 本発明の一態様による、内部結合電極を有する燃料電池の概略図である。
【図４】 本発明の他の態様による、直列の電解質流動を有する燃料電池の概略図である
。
。
【図５】 本発明の他の態様による、並列の電解質流動を有する燃料電池の概略図である
。
。
【図６】 負極及び正極槽の乾燥末端にのみ電気的接続を付与するように成形されたＵ字
形一体式電極を導入した燃料電池の概略図である。
形一体式電極を導入した燃料電池の概略図である。
【図７】 本発明を展開するために組立てた実験的な直列流動装置を示すダイアグラムで
ある。
ある。
【図８】 実験結果に基づく、２個の本発明による燃料電池の積み重ね又は直列接続の一
方式を示すダイアグラムである。
方式を示すダイアグラムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｊ 8/10 8/10 (31)優先権主張番号 ＰＯ ９９８２ (32)優先日 平成９年10月27日(1997．10．27) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＰ ００６９ (32)優先日 平成９年10月30日(1997．10．30) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＰ ０４５８ (32)優先日 平成９年11月21日(1997．11．21) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＰ ０６５８ (32)優先日 平成９年12月２日(1997．12．2) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＰ １１５８ (32)優先日 平成９年12月30日(1997．12．30) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5H018 AA03 AA04 AA05 AS02 AS03 BB07 DD01 DD05 DD06 DD08 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EE06 EE10 EE12 EE17 5H026 AA03 AA04 AA05 CV03 CX01 CX02 CX03 CX04 CX05 CX06 CX09 EE01 EE02 EE05 EE06 EE08 EE12 EE18 5H027 AA03 AA04 AA05 BE01 BE05
Claims (45)
- 【請求項１】 独立した負極セル及び独立した正極セルを有する燃料電池で
あって、 該負極セルは、電解質を保持するための負極槽を備え、そこに浸漬された負極
電極、負極槽に電解質を供給する手段及び負極槽に燃料を供給する手段を有し、 前記正極セルは、電解質を保持するための正極槽を備え、そこに浸漬された正
極電極、正極槽に電解質を供給する手段及び正極槽に酸化体を供給する手段を有
し、 前記燃料電池は、反応した電解質を負極槽から回収して、これを正極槽に供給
する手段を有し、 該燃料電池は、反応した電解質を正極槽から回収して、これを負極槽に供給す
る手段を有し、 負極電極及び正極電極の各々は、中央集電体及びその上に被覆された触媒コー
ティングを有し、 負極電極及び正極電極の各々は、第１の末端及び第２の末端を有し、 前記燃料電池は、負極電極の第１の末端及び正極電極の第１の末端を、該燃料
電池の外部にある第１の電気的負荷に接続する手段を有し、 該燃料電池は、負極電極の第２の末端及び正極電極の第２の末端を、第２の電
気的負荷に、該燃料電池の完全な電子回路の一部として接続する手段を有する、
前記燃料電池。 - 【請求項２】 前記第２の電気的負荷がイオン性又は半導体の膜あるいはダ
イオード装置を有する、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項３】 負極電極及び正極電極の各々が、１個以上の外部導体集電体
及びその表面に設けられた触媒コーティング並びに２個の外部導体集電体にイオ
ン性又は半導体の膜を介して電気的に接続された内部集電体を備えた複合的な立
方体又は円筒形の構造体を有し、該１個以上の外部導体集電体が各電極の第１の
末端を含み、該内部集電体が各電極の第２の末端を含む、請求項１に記載の燃料
電池。 - 【請求項４】 前記負極槽及び正極槽が共通の壁により隔てられており、前
記正極電極及び負極電極の中央集電体が、該共通の壁を介してイオン性又は半導
体の膜あるいはダイオード装置により完全に又は部分的に接続されている、請求
項１に記載の燃料電池。 - 【請求項５】 前記電解質を負極槽に供給する手段が、電解質を正極槽から
回収する手段を含む、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項６】 前記電解質を正極槽に供給する手段が、電解質を負極槽から
回収する手段を含む、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項７】 さらに、反応槽を備え、電解質を負極槽及び正極槽へ供給す
る各手段が、電解質を反応槽から回収する手段及び反応した電解質を負極槽及び
正極槽から反応槽へ移動させて回収する各手段を含む、請求項１に記載の燃料電
池。 - 【請求項８】 さらに、過剰の燃料を、負極セルから排出された反応した電
解質から回収する手段を有する、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項９】 さらに、反応生成物を、負極槽、正極槽、又は反応槽から除
去する手段を有する、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１０】 前記負極槽及び正極槽が、燃料又は酸化体を含有する電解
質と、電解質中に浸漬されている電極との間の十分な接触を付与するよう構成さ
れている、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１１】 前記負極電極及び正極電極が、様々な形状の、金属又は合
金、炭素、ガラス質の炭素、導電性プラスチック材料の織布、固体、多孔体、繊
維、ガーゼ、微細粒子、及び、各槽中で流動化された触媒を含むか又は触媒で被
覆された微粒子を含むスラリーからなる群から選ばれる材料で作られている、請
求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１２】 前記負極電極及び正極電極が、白金、ニッケル、コバルト
、リチウム、ランタン、ストロンチウム、パラジウム、ロジウム、イットリウム
、及びこれらの任意の混合物から選ばれる触媒で被覆され、電気めっきされ、あ
るいはスパッタリングされている、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１３】 前記液体電解質が、硫酸、燐酸、メタンスルホン酸、その
他の有機及び無機酸を含む酸性電解質、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを含
むアルカリ性電解質、リチウム−炭酸カリウムを含む溶融電解質、及び電解質と
コロイド又は微小固体触媒あるいは負極反応及び正極反応用の触媒である触媒で
被覆された微粒子との混合物からなる群から選ばれる、請求項１に記載の燃料電
池。 - 【請求項１４】 改質剤を界面活性剤及び酸化バナジウム等の金属イオンな
どのコロイド又はイオンとして添加することにより、前記電解質の特性が変えら
れる、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１５】 前記電解質が、窒素、ヘリウム、アルゴン、及びこれらの
ガスと一酸化炭素又は二酸化炭素等の他のガスとの混合物からなる群から選ばれ
るガスである、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１６】 前記燃料が、水素、メタン、プロパン、ブタン、液体炭化
水素、メタノール、エタノール、及び他のアルコール類等の天然及び精製炭化水
素、及びバイオマスガス等の天然及び合成の炭水化物からなる群から選ばれる、
請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１７】 前記燃料が炭化水素であり、さらに、該燃料を負極槽に導
入する前に、炭化水素燃料から水素を生成する手段、又は炭化水素燃料をクラッ
キングする手段を有する、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１８】 前記燃料が炭化水素であり、さらに、燃料セルに直接供給
するに先立って、炭化水素燃料をコンディショニングする手段を有し、該コンデ
ィショニング手段が、触媒を使用するか又は使用しない熱分解、触媒との接触、
強酸又はゼオライトとの接触、及び炭化水素燃料に電磁エネルギーを印可するこ
とから選ばれる、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項１９】 前記酸化体が、空気、酸素、酸素−窒素混合物、酸素−一
酸化炭素混合物、過酸化水素、及び過マンガン酸カリウムからなる群から選ばれ
る、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項２０】 さらに、ガス状の燃料又は酸化体を、各々負極又は正極槽
に断続的に注入する手段を備える、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項２１】 さらに、負極槽、又は正極槽、あるいは反応槽を、選択し
た温度まで加熱または冷却する手段を有する、請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項２２】 さらに、負極槽、又は正極槽、あるいは反応槽中の圧力を
、選択した圧力まで上昇または維持する手段を有する、請求項１に記載の燃料電
池。 - 【請求項２３】 請求項１〜２２のいずれか１項に記載の燃料電池を複数個
含む、燃料電池のバッテリであって、隣接する電池の負極と正極が直列又は並列
に電気的に接続されている、前記バッテリ。 - 【請求項２４】 独立した負極セル及び独立した正極セル並びに反応槽を有
する燃料電池であって、 該負極セルは、負極槽であって、そこに浸漬された負極電極を有するものを備
え、 該負極電極は、一体式電極、複合電極、及び内部結合電極から選択され、 前記燃料電池は、電解質を負極槽に反応槽から供給する手段を有し、 該燃料電池は、負極槽に供給される電解質と混合された、気体、液体又は固体
の形態の燃料を供給する手段を有し、 前記正極セルは、正極槽であって、そこに浸漬された正極電極を有するものを
備え、 該正極電極は、一体式電極、複合電極、及び内部結合電極から選択され、 前記燃料電池は、電解質を正極槽に反応槽から供給する手段を有し、 該燃料電池は、正極槽へ、電解質と混合された、空気、酸素、酸素−窒素混合
物、又はその他の酸化体を供給する手段を有し、 該燃料電池は、反応した電解質を負極槽から回収して、反応槽に供給する手段
を有し、 該燃料電池は、反応した電解質を正極槽から回収して、反応槽に供給する手段
を有し、 負極電極及び正極電極の各々は、第１の末端及び第２の末端を有し、 前記燃料電池は、負極電極の第１の末端及び正極電極の第１の末端を、該燃料
電池の外部にある第１の電気的負荷に接続する手段を有し、 該燃料電池は、負極電極の第２の末端及び正極電極の第２の末端を、第２の電
気的負荷に、該燃料電池の完全な電子回路の一部として接続する手段を有する、
前記燃料電池。 - 【請求項２５】 前記第２の電気的負荷がイオン性又は半導体の膜あるいは
ダイオード装置を有する、請求項２４に記載の燃料電池。 - 【請求項２６】 負極電極及び正極電極の各々が、１個以上の外部導体集電
体及びその表面に設けられた触媒コーティング並びに２個の外部導体集電体にイ
オン性又は半導体の膜を介して電気的に接続された内部集電体を備えた複合的な
立方体又は円筒形の構造体を有し、該１個以上の外部導体集電体が各電極の第１
の末端を含み、該内部集電体が各電極の第２の末端を含む、請求項２４に記載の
燃料電池。 - 【請求項２７】 前記負極槽及び正極槽が共通の壁により隔てられており、
前記正極電極及び負極電極の中央集電体が、該共通の壁を介してイオン性又は半
導体の膜あるいはダイオード装置により完全に又は部分的に接続されている、請
求項２４に記載の燃料電池。 - 【請求項２８】 負極槽中の燃料と正極中の酸化体とを反応させることによ
り、燃料電池中で電力及び熱を発生させる連続方法であって、該燃料電池は、負
極槽中の電解質に浸漬されている負極電極及び正極槽中の電解質に浸漬されてい
る正極電極を有し、該負極電極と正極電極は、その一方の末端で第１の電気的負
荷に接続され、またその他方の末端で第２の電気的負荷に接続されており、前記
方法は、次の工程： 電解質とともに燃料を負極槽に導入する工程であって、負極槽中の負極電極上
の触媒が、燃料を化学反応させるかイオン化させ、それにより電子を生成する、
前記工程、 該電子を外部電気的負荷を介して正極電極へ移動させる工程、 電解質と混合した酸化体を正極槽に導入する工程であって、正極電極上の触媒
が、負極からの電子を用いて酸化体を化学反応させるかイオン化させる、前記工
程、及び、 第２の電気的負荷を介して電子回路を完成させる工程、 を含む、前記方法。 - 【請求項２９】 前記第２の電気的負荷がイオン性又は半導体の膜あるいは
ダイオード装置を有する、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３０】 負極電極及び正極電極の各々が、１個以上の外部導体集電
体及びその表面に設けられた触媒コーティング並びに２個の外部導体集電体にイ
オン性又は半導体の膜を介して電気的に接続された内部集電体を備えた複合的な
立方体又は円筒形の構造体を有し、該１個以上の外部導体集電体が電気的負荷に
接続されており、該内部集電体が電子回路を完成するように接続されている、請
求項２８に記載の方法。 - 【請求項３１】 前記負極槽及び正極槽が共通の壁により隔てられており、
前記正極電極及び負極電極の中央集電体が、該共通の壁を介してイオン性又は半
導体の膜あるいはダイオード装置により完全に又は部分的に接続されている、請
求項２８に記載の方法。 - 【請求項３２】 負極電極で生成され、正極電極での反応に必要とされるイ
オンが、電解質を介して連続的に供給される、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３３】 正極電極で生成され、負極電極での反応に必要とされるイ
オンが、電解質を介して連続的に供給される、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３４】 さらに、電解質を負極槽及び正極槽から反応槽へ移動させ
、電解質を反応槽から負極槽及び正極槽へ移動させる工程を含み、負極電極で生
成されたイオン及び正極電極で生成されたイオンが、電解質を介して連続的に反
応槽に供給される、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３５】 さらに、負極槽から排出される過剰の燃料を再利用する工
程を含む、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３６】 さらに、水又は二酸化炭素等の反応生成物を、蒸発槽、真
空容器、又は吸着容器中の電解質から除去する工程を含む、請求項２８に記載の
方法。 - 【請求項３７】 さらに、ガス状の燃料を負極に循環方式で注入し、ガス状
の酸化体を正極槽に循環方式で注入する工程を含む、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３８】 負極槽、正極槽、及び反応槽が、加熱または冷却される、
請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３９】 負極槽、正極槽、及び反応槽が、加圧される、請求項２８
に記載の方法。 - 【請求項４０】 前記酸化体が、空気、酸素、酸素−窒素混合物、酸素−一
酸化炭素混合物、過酸化水素、及び過マンガン酸カリウムからなる群から選ばれ
る、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項４１】 前記燃料が、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、
その他の液体炭化水素、石炭、メタノール、エタノール、及び他のアルコール類
等の天然及び精製炭化水素、及び天然及び合成の炭水化物からなる群から選ばれ
る、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項４２】 前記燃料が炭化水素であり、該炭化水素燃料がコンディシ
ョニング、クラッキング、ガス化、又は水−ガス反応を受け、燃料として燃料セ
ルに供給される水素ガスが生成される、請求項４１に記載の方法。 - 【請求項４３】 燃料が負極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れ
として移動し、酸化体が正極槽中で電解質に対して同方向又は逆方向の流れとし
て移動する、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項４４】 前記液体電解質が、硫酸、燐酸、メタンスルホン酸、その
他の有機及び無機酸を含む酸性電解質、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを含
むアルカリ性電解質、リチウム−炭酸カリウムを含む溶融電解質、及び電解質と
コロイド又は微小固体触媒あるいは負極反応及び正極反応用の触媒である触媒で
被覆された微粒子との混合物からなる群から選ばれる、請求項２８に記載の方法
。 - 【請求項４５】 前記負極電極及び正極電極が、様々な形状の、金属又は合
金、炭素、ガラス質の炭素、導電性プラスチック材料の織布、固体、多孔体、繊
維、ガーゼ、微細粒子、及び、各槽中で流動化された触媒を含むか又は触媒で被
覆された微粒子を含むスラリーからなる群から選ばれる材料で作られている、請
求項２８に記載の方法。
Applications Claiming Priority (15)
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|---|---|---|---|
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| AU0069 | 1991-12-18 | ||
| AUPO8848A AUPO884897A0 (en) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | Compact fuel cell |
| AUPO9016A AUPO901697A0 (en) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | Addition to the compact fuel cell |
| AUPO9982A AUPO998297A0 (en) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | Further addition to the compact fuel cell |
| AUPP0069A AUPP006997A0 (en) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | More addition to the compact fuel cell |
| AUPP0458A AUPP045897A0 (en) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | Final addition to the fuel cell |
| AUPP0658A AUPP065897A0 (en) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | Alternative electrode form - compact fuel cell |
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| AU9982 | 1997-12-30 | ||
| AU0458 | 1997-12-30 | ||
| AU9016 | 1997-12-30 | ||
| AU1158 | 1997-12-30 | ||
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| PCT/AU1998/000693 WO1999012220A1 (en) | 1997-09-01 | 1998-08-27 | Improved fuel cell and a process of using a fuel cell |
Publications (1)
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