JP2003217642A - Direct alcohol fuel cell - Google Patents

Direct alcohol fuel cell

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JP2003217642A JP2002093982A JP2002093982A JP2003217642A JP 2003217642 A JP2003217642 A JP 2003217642A JP 2002093982 A JP2002093982 A JP 2002093982A JP 2002093982 A JP2002093982 A JP 2002093982A JP 2003217642 A JP2003217642 A JP 2003217642A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell whose size and weight are securely reduced, having safety electromotive force and output property greater than a direct methanol fuel cell by using a specific electrode material for an anode with respect to a fuel cell of such a type as to directly feed isopropyl alcohol as a fuel to a fuel electrode. <P>SOLUTION: The miniaturized or microminiaturized fuel cell, having safety and electromotive force and output larger than a direct methanol fuel cell can be provided by using an isopropyl alcohol aqueous solution as the fuel and using a platinum - ruthenium alloy with a specific composition or an alloy material based on the alloy for the material of the anode. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はアルコール燃料を直
接アノードに供給する燃料電池に関し、詳しくは、イソ
プロピルアルコール(2−プロパノール)やエタノール
を主成分として含む燃料をアノードに直接供給すること
を特徴とし、さらに該燃料を効果的にアノード酸化する
アノード材料を用いることを特徴とする小型軽量化に適
した直接アルコール型燃料電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell for directly supplying an alcohol fuel to an anode, and more specifically, it is characterized in that a fuel containing isopropyl alcohol (2-propanol) or ethanol as a main component is directly supplied to the anode. Further, the present invention relates to a direct alcohol fuel cell suitable for reduction in size and weight, which uses an anode material that effectively anodizes the fuel.

【0002】[0002]

【従来の技術】直接メタノール型燃料電池(DMFC)
は比較的低温(常温〜120℃)で運転する発電装置で
ある。この燃料電池は、古くより研究されているよう
に、メタノール燃料を直接アノードに供給するため、ア
ルコールから水素を取り出すための改質器が不要とな
り、装置自体が小型化ならびに安価にできるだけでなく
全体の運転手段も簡素化できる。このように利点の多い
直接メタノール型燃料電池ではあるが、メタノールのア
ノード酸化反応が大きな過電圧を有するという欠点を有
している。水素を燃料に用いる酸素−水素燃料電池で
は、水素の酸化速度が大きく、空気極(酸素極)におけ
る酸素還元が律速となっているが、直接メタノール型燃
料電池では酸素還元よりもメタノール酸化がはるかに律
速となってしまい、出力低下の回避を免れることができ
なかった。また、メタノールの持つ毒性は、人体の健康
を害するばかりか生命の危険をも脅かすものである。さ
らに、直接メタノール型燃料電池においては、メタノー
ル酸化の反応中間体としてギ酸やホルムアルデヒドが生
成することが知られており、両者ともに毒性が報告され
ている。
2. Description of the Related Art Direct methanol fuel cell (DMFC)
Is a power generator that operates at a relatively low temperature (normal temperature to 120 ° C.). Since this fuel cell has been researched for a long time, it supplies methanol fuel directly to the anode, so that a reformer for taking out hydrogen from alcohol is not required, and the device itself can be miniaturized and inexpensive, as well as the entire device. The driving means can also be simplified. Although the direct methanol fuel cell has many advantages as described above, it has a drawback that the anodic oxidation reaction of methanol has a large overvoltage. In an oxygen-hydrogen fuel cell that uses hydrogen as a fuel, the oxidation rate of hydrogen is high, and the oxygen reduction at the air electrode (oxygen electrode) is rate-determining, but in the direct methanol fuel cell, methanol oxidation is far more likely than oxygen reduction. It became the rate-control, and I could not avoid avoiding the output reduction. Further, the toxicity of methanol not only harms the health of the human body but also threatens the life. Furthermore, in a direct methanol fuel cell, it is known that formic acid and formaldehyde are produced as reaction intermediates for methanol oxidation, and both have been reported to be toxic.

【0003】その一方で、液体燃料は水素ガスを燃料と
して使用する場合に比べて可燃物としての安全性及び小
型化容易の面からおおきな期待が寄せられている。この
ような観点から、メタノール燃料の代わりにジメチルエ
ーテルを用いる燃料電池が提案されているが、メタノー
ルを使用する以上の出力特性は得られていないのが現状
である。このため、液体燃料を直接アノードに供給する
燃料電池でありながら、直接メタノール型燃料電池を上
回る出力特性を有しかつ安全な燃料電池の開発が待ち望
まれていた。
On the other hand, the liquid fuel is expected to have a large amount of safety as a combustible substance and is easily miniaturized as compared with the case where hydrogen gas is used as a fuel. From such a point of view, a fuel cell using dimethyl ether instead of methanol fuel has been proposed, but at present, output characteristics higher than those using methanol are not obtained. For this reason, it has been desired to develop a safe fuel cell that has output characteristics superior to those of the direct methanol fuel cell even though the fuel cell directly supplies the liquid fuel to the anode.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】燃料電池の電極反応
は、アノード反応とカソード反応からなる。カソード反
応は、通常酸素還元であり、これを回避することはでき
ないため、アノード反応はこれより速い反応(反応速度
が大きい)であることが要求される。すなわちアノード
反応が全体の律速とならないことが望まれる。水素を燃
料とする場合、この要件は満足されるが、水素燃料電池
の取り扱いに対する要求が煩雑であることは前述したと
おりであり、小型電源、特に携帯機器等の電源を目的と
したパーソナル用途には不向きである。代わって有望視
されるのが液体燃料であり、その筆頭候補にあげられる
のがメタノールである。しかし、メタノールは水と混合
する以外に単独で使用した場合、アノード酸化の過電圧
が大きく取り出せる電流値も水素に及ばない。この他に
もジメチルエーテルが有力候補にあげられているが、実
際はメタノールを上回るアノード酸化特性を発現するこ
とがないのが現状である。メタノールの酸化が律速とな
る理由は、電極酸化を受ける過程で発生する一酸化炭素
が電極に吸着し、白金をはじめとする電極触媒を被毒す
ることが原因とされている。これを解決するため、さま
ざまな電極触媒の開発が検討されてきた。中でもPt−
Ru合金を使用した場合、CO被毒を低減することが知
られているが、この場合も依然として燃料極反応が酸素
還元に比較して律速となっており、液体燃料を用いなが
らも液体燃料酸化反応の過電圧を低減し、燃料電池の起
電力及び出力電流密度を上昇させる技術の開発が待ち望
まれていた。
The electrode reaction of a fuel cell consists of an anode reaction and a cathode reaction. Since the cathode reaction is usually oxygen reduction and cannot be avoided, the anode reaction is required to be a faster reaction (higher reaction rate). That is, it is desired that the anode reaction does not rate-control the whole. When hydrogen is used as a fuel, this requirement is satisfied, but as described above, the requirement for handling a hydrogen fuel cell is complicated, and it is suitable for personal use for the purpose of power supply for small power supplies, especially portable devices. Is not suitable for. Liquid fuel is the most promising alternative, and methanol is the first candidate. However, when methanol is used alone in addition to being mixed with water, the overvoltage of anodic oxidation is large and the current value that can be taken out is lower than hydrogen. Other than this, dimethyl ether is listed as a promising candidate, but in reality, it does not actually exhibit anodic oxidation characteristics superior to those of methanol. The reason why the oxidation of methanol is rate-determined is that carbon monoxide generated in the process of undergoing electrode oxidation is adsorbed on the electrode and poisons the electrode catalyst such as platinum. In order to solve this, development of various electrocatalysts has been studied. Above all, Pt-
It is known that when Ru alloy is used, CO poisoning is reduced, but in this case as well, the fuel electrode reaction is still rate-controlling as compared with oxygen reduction, and liquid fuel oxidation is performed while using liquid fuel. There has been a long-awaited development of a technique for reducing the reaction overvoltage and increasing the electromotive force and output current density of the fuel cell.

【0005】以上、述べてきたように、液体燃料を直接
アノードに供給するタイプの燃料電池は、携帯機器用を
はじめとする小型、超小型電源として極めて有用なもの
である。このような要求に鑑み、本発明においては、液
体燃料を使用しながらもメタノールに比較して反応の過
電圧を低減し電流密度を上昇させる技術を通して、直接
メタノール型燃料電池を上回る起電力と出力を有する燃
料電池を提供することを目的とする。
As described above, the fuel cell of the type that directly supplies the liquid fuel to the anode is extremely useful as a small and ultra-small power source for portable devices and the like. In view of such requirements, in the present invention, the electromotive force and the output which are higher than those of the direct methanol fuel cell are obtained through the technique of reducing the overvoltage of the reaction and increasing the current density as compared with methanol while using the liquid fuel. An object of the present invention is to provide a fuel cell having the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的を
達成するために鋭意検討を重ねた結果、意外にも燃料と
してイソプロピルアルコール(2−プロパノール)を用
いると、高起電力及び高出力を有する燃料電池が得られ
ることを知見した。また本発明者らは、燃料としてエタ
ノールを用い、これを所定温度に加熱されたアノードに
供給することで、高起電力及び高出力を有する燃料電池
が得られることを知見した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies conducted by the present inventors in order to achieve the above object, surprisingly, when isopropyl alcohol (2-propanol) was used as a fuel, high electromotive force and high output were obtained. It was found that a fuel cell having The present inventors have also found that by using ethanol as a fuel and supplying this to an anode heated to a predetermined temperature, a fuel cell having high electromotive force and high output can be obtained.

【0007】本発明は前記知見に基づきなされたもので
あり、少なくともアノード、カソード、これらの間に介
在配置された電解質及び液体燃料を収納する部分並びに
これらを収容する筐体からなる燃料電池において、イソ
プロピルアルコールを主成分としてなる燃料が前記アノ
ードに直接供給されるようになされていることを特徴と
する直接アルコール型燃料電池を提供することにより前
記目的を達成したものである。
The present invention has been made on the basis of the above findings, and in a fuel cell comprising at least an anode, a cathode, a portion for accommodating an electrolyte and a liquid fuel interposed therebetween, and a casing for accommodating these, The object is achieved by providing a direct alcohol fuel cell in which a fuel containing isopropyl alcohol as a main component is directly supplied to the anode.

【0008】また本発明は、少なくともアノード、カソ
ード、これらの間に介在配置された電解質、液体燃料を
収納する部分及び前記アノードの加熱手段並びにこれら
を収容する筐体からなる燃料電池において、前記加熱手
段によって40℃から100℃に加熱された前記アノー
ドに、エタノールを主成分としてなる燃料が直接供給さ
れるようになされていることを特徴とする直接アルコー
ル型燃料電池を提供することにより前記目的を達成した
ものである。
Further, the present invention provides a fuel cell comprising at least an anode, a cathode, an electrolyte interposed between them, a portion for containing a liquid fuel, a heating means for the anode, and a casing for containing them, wherein By providing a fuel containing ethanol as a main component directly to the anode heated to 40 ° C. to 100 ° C. by a means, a direct alcohol fuel cell is provided. It has been achieved.

【0009】更に本発明は、少なくともアノード、カソ
ード及びこれらの間に介在配置された電解質を具備する
燃料電池における該アノードに、エタノールを主成分と
してなる燃料を、該アノードが40℃から100℃に加
熱された状態下に直接供給することを特徴とする発電方
法を提供することにより前記目的を達成したものであ
る。
Further, according to the present invention, in a fuel cell having at least an anode, a cathode and an electrolyte interposed between the anode and the cathode, a fuel containing ethanol as a main component is supplied to the anode at a temperature of 40 ° C. to 100 ° C. The above object is achieved by providing a power generation method characterized in that the power is directly supplied under a heated state.

【0010】本明細書において「直接供給する」とは、
アルコールを水素ガスやその他のガス等に改質せず、そ
のままの状態で燃料電池に供給することを意味する。
In this specification, "direct supply" means
It means supplying alcohol to the fuel cell as it is without reforming alcohol into hydrogen gas or other gas.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
をその好ましい実施形態に基づき説明する。図1は、本
発明の直接アルコール型燃料電池の単セル構造を示す概
念図であり、筐体1a、1b内にイオン交換膜2と、そ
れを挟持するカソード3とアノード4を有し、それらの
外側に酸化剤流路5と液体燃料収納部6を具備してな
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described based on its preferred embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a single cell structure of a direct alcohol fuel cell according to the present invention, which has an ion exchange membrane 2, a cathode 3 and an anode 4 sandwiching the ion exchange membrane 2 in housings 1a and 1b. An oxidant flow path 5 and a liquid fuel storage portion 6 are provided outside the.

【0012】イオン交換膜2は、アニオンまたはカチオ
ンのいずれのイオン伝導タイプでも使用できるが、プロ
トン伝導タイプのものが好適に使用される。イオン交換
膜2としては、パーフルオロアルキルスルホン酸ポリマ
ーを代表とする高分子膜をはじめとする公知の材料すべ
てが使用できる。
The ion exchange membrane 2 may be of either anion or cation ion conduction type, but a proton conduction type is preferably used. As the ion exchange membrane 2, all known materials including polymer membranes typified by perfluoroalkyl sulfonic acid polymers can be used.

【0013】カソード3及びアノード4は、それぞれ所
定の触媒が塗布された多孔質カーボンペーパーである場
合が多い。カソード3とアノード4との間に電解質膜2
を介在配置させて挟持するか、或いはホットプレス又は
キャスト製膜等によって三者を接合して、膜−電極構造
体(Membrane Electrode Assembly)が構成される。多
孔質カーボンペーパーには、必要であればポリテトラフ
ルオロエチレンに代表される撥水剤を添加又は積層する
こともできる。
The cathode 3 and the anode 4 are often porous carbon paper coated with a predetermined catalyst. An electrolyte membrane 2 is provided between the cathode 3 and the anode 4.
Are sandwiched by interposing them, or the three members are joined together by hot pressing, cast film formation, or the like to form a membrane-electrode structure (Membrane Electrode Assembly). If necessary, a water repellent typified by polytetrafluoroethylene can be added to or laminated on the porous carbon paper.

【0014】アノード4は、多くの場合白金又は白金基
合金を担持したカーボンをイオン伝導材料とともによく
混合した上でイオン交換膜2に当接させることで構成さ
れている。イオン伝導材料は、イオン交換膜2と同じ材
料であると好ましい結果が得られる。アノード4をイオ
ン交換膜2に当接させる方法としては、ホットプレス、
キャスト製膜をはじめとする公知の方法が使用できる。
白金又は白金基合金を担持したカーボン以外にも、アノ
ード4として、貴金属又はそれらを担持したもの(電極
触媒)や、有機金属錯体又はそれを焼成したものなど公
知のものを使用できる。米国特許第5759712号明
細書に開示されているような貴金属又は貴金属薄膜若し
くはそれらの積層体を、アノード4として使用すること
もできる。これらの材料の中でも白金又は白金基合金が
良好な結果を与える。
In many cases, the anode 4 is constituted by thoroughly mixing carbon carrying platinum or a platinum-based alloy with an ion conductive material and then bringing the carbon into contact with the ion exchange membrane 2. A preferable result is obtained when the ion conductive material is the same material as the ion exchange membrane 2. As a method of bringing the anode 4 into contact with the ion exchange membrane 2, hot pressing,
Known methods including cast film formation can be used.
In addition to carbon supporting platinum or a platinum-based alloy, a known material such as a noble metal or a material supporting them (electrode catalyst), an organometallic complex or a material obtained by firing the same can be used as the anode 4. A noble metal or a noble metal thin film or a laminate thereof as disclosed in US Pat. No. 5,759,712 can also be used as the anode 4. Of these materials, platinum or platinum-based alloys give good results.

【0015】白金基合金としては、白金と、ルテニウ
ム、イリジウム、オスミウム、鉄、ニッケル、金、コバ
ルト、パラジウム、タングステン、モリブデン及び錫か
らなる群より選択される一種又は二種以上の元素との合
金を用いることが、高起電力及び高出力の燃料電池が得
られる点から好ましい。とりわけ白金ルテニウム合金を
用いると、極めて良好な起電力及び出力が得られる。こ
の観点から、白金ルテニウム合金における白金とルテニ
ウムとの元素比(前者:後者)は、65:35から1
0:90、特に60:40から20:80であることが
好ましい。
As the platinum-based alloy, an alloy of platinum and one or more elements selected from the group consisting of ruthenium, iridium, osmium, iron, nickel, gold, cobalt, palladium, tungsten, molybdenum and tin. Is preferable because a fuel cell having high electromotive force and high output can be obtained. Especially when a platinum ruthenium alloy is used, extremely good electromotive force and output can be obtained. From this viewpoint, the element ratio of platinum to ruthenium in the platinum-ruthenium alloy (the former: the latter) is 65:35 to 1
It is preferably 0:90, particularly 60:40 to 20:80.

【0016】カソード3も、多くの場合白金を担持した
カーボンをイオン伝導材料とともによく混合した上でイ
オン交換膜2に当接させることで構成されている。イオ
ン伝導材料は、イオン交換膜2と同じ材料であると好ま
しい結果が得られる。カソード3をイオン交換膜2に当
接させる方法としては、ホットプレス、キャスト製膜を
はじめとする公知の方法を使用することができる。白金
を担持したカーボン以外にも、カソード3として、貴金
属又はそれらを担持したもの(電極触媒)や、有機金属
錯体又はそれを焼成したものなど公知のものを使用でき
る。
In many cases, the cathode 3 is also formed by mixing platinum-carrying carbon with an ion-conducting material well and then bringing the carbon into contact with the ion-exchange membrane 2. A preferable result is obtained when the ion conductive material is the same material as the ion exchange membrane 2. As a method of bringing the cathode 3 into contact with the ion exchange membrane 2, known methods such as hot pressing and cast membrane formation can be used. In addition to platinum-carrying carbon, as the cathode 3, a known material such as a noble metal or one carrying them (electrode catalyst), an organometallic complex or one obtained by firing it can be used.

【0017】カソード3側には、上方に酸化剤(多くの
場合空気)を導入するための酸化剤導入孔(図示せず)
が設けられる一方、下方に未反応空気と生成物(多くの
場合水)を排出するための酸化剤排出孔(図示せず)設
けられる。この場合、強制吸気及び/または強制排気手
段を付設してもよい。また、筐体1aに空気の自然対流
孔を設けてもよい。
On the cathode 3 side, an oxidant introducing hole (not shown) for introducing an oxidant (in most cases, air) upwards.
On the other hand, an oxidant discharge hole (not shown) for discharging unreacted air and products (often water) is provided below. In this case, forced intake and / or forced exhaust means may be attached. Moreover, you may provide the natural convection hole of air in the housing | casing 1a.

【0018】アノード4の外側には、液体燃料収納部6
が設けられる。液体燃料収納部6は、アルコール燃料を
収納するための部位であってもよいが、外部燃料収納部
(図示せず)との流通路であってもよい。この際、燃料
は、自然対流及び/または強制対流により撹拌されるも
のである。強制対流が必要な場合は、強制対流手段を付
設してもよい。
On the outside of the anode 4, a liquid fuel storage section 6 is provided.
Is provided. The liquid fuel storage portion 6 may be a portion for storing alcohol fuel, or may be a flow passage with an external fuel storage portion (not shown). At this time, the fuel is agitated by natural convection and / or forced convection. When forced convection is required, forced convection means may be attached.

【0019】アノード4に直接供給される燃料が、イソ
プロピルアルコールを主成分として含むと、良好なセル
起電力と出力が得られることが本発明者らの検討によっ
て判明した。また、燃料が、イソプロピルアルコールと
水との混合物であると、クロスオーバーが効果的に防止
されて更に良好な良好なセル起電力と出力が得られるこ
とも判明した。プロピルアルコールと水とのモル比(前
者:後者)は、1:60から1:0.1、特に1:7か
ら1:0.5であることが、高出力性能及び高起電力の
燃料電池が得られる点から好ましい。更に、燃料がイソ
プロピルアルコールとメタノールとの混合物を主成分と
して含む場合も、良好なセル起電力と出力が得られる。
この場合、イソプロピルアルコールとメタノールとのモ
ル比(前者:後者)は、10:0.5から1:9、特に
9:1から7:3であることが、更なる高出力性能の燃
料電池が得られる点から好ましい。
The inventors of the present invention have found that good fuel cell electromotive force and output can be obtained when the fuel directly supplied to the anode 4 contains isopropyl alcohol as a main component. It was also found that when the fuel was a mixture of isopropyl alcohol and water, crossover was effectively prevented, and more favorable cell electromotive force and output were obtained. The fuel cell having high output performance and high electromotive force has a molar ratio of propyl alcohol and water (the former: the latter) of 1:60 to 1: 0.1, particularly 1: 7 to 1: 0.5. Is preferred from the standpoint of obtaining Further, even when the fuel contains a mixture of isopropyl alcohol and methanol as a main component, good cell electromotive force and output can be obtained.
In this case, the molar ratio of isopropyl alcohol and methanol (the former: the latter) is 10: 0.5 to 1: 9, and particularly 9: 1 to 7: 3. It is preferable because it can be obtained.

【0020】イソプロピルアルコールに代えてエタノー
ルを燃料として用い、所定温度に加熱されたアノード4
にエタノールを主成分とする燃料を直接供給することで
も、高起電力及び高出力の燃料電池が得られることが本
発明者らの検討によって判明した。エタノールは、メタ
ノールに比べて電極反応速度が極めて遅いと考えられて
きた。しかし、本発明者らはアノードを所定範囲の温度
に昇温することで、メタノール電極酸化に準ずるほどの
反応速度すなわち高電流密度が得られることを見いだし
た。エタノールの電極反応は、エタノールに水を混合
し、その混合比率を制御すること、及びアノード電極材
料の最適化を図ることで一層促進される。
Anode 4 heated to a predetermined temperature using ethanol as a fuel instead of isopropyl alcohol.
It was found by the study of the present inventors that a fuel cell having a high electromotive force and a high output can be obtained by directly supplying a fuel containing ethanol as a main component. It has been considered that ethanol has an extremely slow electrode reaction rate as compared with methanol. However, the present inventors have found that by raising the temperature of the anode to a temperature within a predetermined range, a reaction rate comparable to that of methanol electrode oxidation, that is, a high current density can be obtained. The electrode reaction of ethanol is further promoted by mixing water with ethanol, controlling the mixing ratio thereof, and optimizing the anode electrode material.

【0021】アノード4を40℃から100℃、特に4
5℃から90℃に加熱した状態下にエタノールを直接供
給すると、一層高起電力及び高出力の燃料電池が得られ
ることから好ましい。燃料としてエタノールを用いる場
合には、筐体内にアノード4の加熱手段(図示せず)を
付設する必要がある。この加熱手段としては、例えば抵
抗発熱体、PTC発熱体,赤外線,高周波,ベルチエ素
子などの公知の加熱手段が使用できる。加熱手段は、ア
ノード4を加熱し得る何れの部位に配置してもよいが、
アノード4と燃料との接触を極力妨げないことが望まし
い。例えば、加熱手段を液体燃料収納部6の中に配置し
てもよく、或いは筐体全体を加熱してもよい。尚、加熱
手段によってアノード4を加熱する必要があるのは、主
に燃料電池の運転開始時である。定常運転では反応に起
因する自己発熱によってアノード4が加熱されるので、
加熱手段によってアノード4を加熱する必要はない。
The anode 4 is 40 ° C. to 100 ° C., especially 4
It is preferable to directly supply ethanol under the condition of being heated from 5 ° C to 90 ° C because a fuel cell having higher electromotive force and higher output can be obtained. When ethanol is used as the fuel, it is necessary to additionally provide a heating means (not shown) for the anode 4 in the housing. As this heating means, for example, known heating means such as resistance heating element, PTC heating element, infrared ray, high frequency wave, and Bertier element can be used. The heating means may be arranged at any part capable of heating the anode 4,
It is desirable to prevent contact between the anode 4 and the fuel as much as possible. For example, the heating means may be arranged in the liquid fuel storage portion 6, or the entire housing may be heated. It is necessary to heat the anode 4 by the heating means mainly at the start of operation of the fuel cell. In steady operation, the anode 4 is heated by self-heating caused by the reaction,
It is not necessary to heat the anode 4 by heating means.

【0022】燃料としてエタノールを用いる場合、エタ
ノールを単独で使用してもよいが、エタノールの電極反
応の促進及びクロスオーバーの防止等の点から、エタノ
ールを主成分とし、他の成分を加えたものを燃料として
用いることが好ましい。例えば燃料としてエタノール及
び水を含むものを用いることができる。エタノールと水
とのモル比(前者:後者)は、1:60から1:2、特
に1:10から1:3であることが、高起電力及び高出
力の燃料電池が得られる点から好ましい。同様の理由に
より、燃料としてエタノール及びメタノールを含むもの
を用い、エタノールとメタノールとのモル比(前者:後
者)を、1:9から9:1、特に3:7から7:3とす
ることが好ましい。
When ethanol is used as the fuel, ethanol may be used alone, but from the viewpoint of promoting the electrode reaction of ethanol, preventing crossover, etc., ethanol is the main component and other components are added. Is preferably used as fuel. For example, a fuel containing ethanol and water can be used. The molar ratio of ethanol to water (the former: the latter) is preferably 1:60 to 1: 2, and particularly preferably 1:10 to 1: 3 from the viewpoint of obtaining a fuel cell with high electromotive force and high output. . For the same reason, it is preferable to use a fuel containing ethanol and methanol and to set the molar ratio of ethanol and methanol (the former: the latter) to 1: 9 to 9: 1, particularly 3: 7 to 7: 3. preferable.

【0023】エタノールを単独で又は水と共に電極酸化
を行うと、酢酸、アセトアルデヒド、二酸化炭素などが
生成すると考えられている。これらの物質は環境負荷が
小さいので、この点からもエタノールを燃料として用い
ることは有利である。これに対して、メタノールを単独
で又は水と共に電極酸化を行うと、ギ酸やホルムアルデ
ヒドなどが生成することが知られている。これらの物質
は何れも生体に悪影響を及ぼすものである。メタノール
が完全に六電子酸化されて生成物が二酸化炭素だけにな
ることは実質上あり得ないので、メタノールを燃料とし
て用いると多少なりとも環境負荷を伴うことは避けられ
ない。
It is believed that acetic acid, acetaldehyde, carbon dioxide and the like are produced when the electrode oxidation of ethanol alone or with water is performed. Since these substances have a low environmental load, it is advantageous to use ethanol as a fuel also from this point. On the other hand, it is known that formic acid, formaldehyde, and the like are generated when the electrode oxidation of methanol alone or with water is performed. All of these substances adversely affect the living body. Since it is virtually impossible for methanol to undergo complete six-electron oxidation to become carbon dioxide alone, the use of methanol as a fuel inevitably causes some environmental load.

【0024】図1に示す直接アルコール型燃料電池の概
念図は、単セルだけを表しているが、本発明において
は、この単セルをそのまま使用してもよいし、複数のセ
ルを直列及び/または並列接続して実装燃料電池とする
こともできる。セル同士の接続方法は、バイポーラ板を
使用する従来の接続方式を採用しても良いし、例えば"2
000 Fuel Cell Seminar Abstracts", 791から812頁に記
載の平面接続方式を採用してもよい。むろんその他公知
の接続方式の採用も有用である。
The conceptual diagram of the direct alcohol fuel cell shown in FIG. 1 shows only a single cell, but in the present invention, this single cell may be used as it is, or a plurality of cells may be connected in series and / or. Alternatively, they can be connected in parallel to form a mounted fuel cell. As a method of connecting cells, a conventional connection method using a bipolar plate may be adopted.
The flat connection method described in 000 Fuel Cell Seminar Abstracts ", pages 791 to 812 may be adopted. Of course, it is also useful to adopt other known connection methods.

【0025】図2は、本発明の直接アルコール型燃料電
池の別の実施形態を示す模式図である。図2に示す燃料
電池は、やや厚みのある扁平な直方体の形状をしてい
る。燃料電池内には、これを上下に仕切る燃料供給路6
が形成されている。また燃料電池は、円筒状の容器7か
ら構成された液体燃料の収納部分を有している。容器7
は燃料電池に着脱可能になっている。容器7にはその側
面に小孔7aが形成されている。容器7内に収納された
燃料は小孔7aを通じて供給される。小孔7aは、容器
7が筐体内へ装着される前は所定の封止手段(図示せ
ず)によって封止されており、容器7内に燃料を密封収
容することが可能になっている。小孔7aは、容器7が
燃料電池内に装着されたときに、該小孔7aが前述の燃
料供給路6と連通する位置に形成されている。
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the direct alcohol fuel cell of the present invention. The fuel cell shown in FIG. 2 has the shape of a flat rectangular parallelepiped with a little thickness. In the fuel cell, a fuel supply path 6 that divides the fuel cell into upper and lower
Are formed. Further, the fuel cell has a storage portion for the liquid fuel which is composed of a cylindrical container 7. Container 7
Is removable from the fuel cell. A small hole 7a is formed on the side surface of the container 7. The fuel contained in the container 7 is supplied through the small holes 7a. The small hole 7a is sealed by a predetermined sealing means (not shown) before the container 7 is mounted in the housing, and the fuel can be hermetically contained in the container 7. The small hole 7a is formed at a position where the small hole 7a communicates with the above-described fuel supply passage 6 when the container 7 is mounted in the fuel cell.

【0026】本実施形態の燃料電池は2個以上のセルを
具備している。詳細には、燃料供給路6の上側に4個の
セルからなる第1のセル群が配置されている。一方、燃
料供給路6の下側にも4個のセルからなる第2のセル群
が配置されている。各セルは何れもアノード4、カソー
ド3及びこれらの間に介在配置された電解質膜2から構
成されており、個々に独立している。各セル群における
セルは、平面状に配置されており且つ直列に結線されて
いる。第1のセル群のセルと、第2のセル群のセルと
は、それらのアノード4が、燃料供給路6を挟んで相対
向するように配置されている。これと共に第1のセル群
のセルと、第2のセル群のセルとは、それらのカソード
3が外方を向くように配置されている。セルをこのよう
に配置することで、燃料電池の小型化が容易となり、小
型電源、特に携帯機器の電源として適したものとなる。
また燃料を収納した容器7が着脱可能になっているの
で、燃料の補充が容易であり、これによっても本発明の
燃料電池は携帯機器の電源として適したものとなる。
尚、燃料として前述したエタノールを用いる場合には、
アノード4の加熱手段を筐体内に付設する必要がある。
The fuel cell of this embodiment has two or more cells. More specifically, the first cell group including four cells is arranged above the fuel supply path 6. On the other hand, a second cell group including four cells is also arranged below the fuel supply passage 6. Each of the cells is composed of an anode 4, a cathode 3 and an electrolyte membrane 2 arranged between them, and is independent of each other. The cells in each cell group are arranged in a plane and are connected in series. The cells of the first cell group and the cells of the second cell group are arranged so that their anodes 4 face each other with the fuel supply passage 6 interposed therebetween. Along with this, the cells of the first cell group and the cells of the second cell group are arranged such that their cathodes 3 face outward. By arranging the cells in this way, the fuel cell can be easily downsized, and the fuel cell is suitable as a small power source, particularly as a power source for portable devices.
Further, since the container 7 containing the fuel is detachable, the fuel can be easily replenished, which also makes the fuel cell of the present invention suitable as a power source for portable equipment.
When using the above-mentioned ethanol as fuel,
It is necessary to additionally install a heating means for the anode 4 in the housing.

【0027】容器7内から燃料供給路6への燃料供給
は、燃料が液体状態で行ってもよく、或いは気体状態で
行ってもよい。何れの場合においても燃料の円滑な供給
の点から、例えばSiO2やAl2O3などを焼結して得られた
多孔質体、高分子繊維、高分子多孔質膜等から構成され
ていることが好ましい。高分子繊維や高分子多孔質膜を
用いる場合には、これらが燃料にふれても変形しないこ
とが必要である。
The fuel may be supplied from the container 7 to the fuel supply passage 6 in the liquid state or in the gas state. In any case, from the viewpoint of smooth fuel supply, it is composed of, for example, a porous body obtained by sintering SiO 2 or Al 2 O 3, etc., a polymer fiber, a polymer porous membrane, etc. It is preferable. When polymer fibers or polymer porous membranes are used, it is necessary that they do not deform even if they are exposed to fuel.

【0028】図2において、横方向に隣接するセル間に
は,燃料がカソード3に到達すること(一種のクロスオ
ーバー)を防止する点から、燃料遮断機能を有する部材
を配置することが望ましい(図示せず)。例えばポリエ
チレン及びポリプロピレンに代表される高分子材料や、
ガラス及び酸化アルミを始めとする無機酸化物を、隣接
するセル間に充填することで、燃料のカソード3への到
達を遮断できる。
In FIG. 2, it is desirable to dispose a member having a fuel shut-off function between cells that are laterally adjacent to each other in order to prevent the fuel from reaching the cathode 3 (a kind of crossover). (Not shown). For example, polymeric materials typified by polyethylene and polypropylene,
It is possible to block the fuel from reaching the cathode 3 by filling the space between adjacent cells with an inorganic oxide such as glass and aluminum oxide.

【0029】各セル群のセルにおけるカソード3は前述
の通り外方を向いている。即ちカソード3は筐体と対向
している。カソード3と筐体との間には空間が設けられ
ている。また筐体には該空間と外部とを連通させる通気
孔(図示せず)が設けられている。従って、カソード3
と筐体との間の空間には、自然対流によって空気が流通
する。これによってカソード3に酸素が供給される。カ
ソード3への空気の供給を制御したい場合には、筐体の
所定部位にファン等の強制対流手段を付設してもよい。
The cathodes 3 in the cells of each cell group face outward as described above. That is, the cathode 3 faces the housing. A space is provided between the cathode 3 and the housing. Further, the housing is provided with a vent hole (not shown) for communicating the space with the outside. Therefore, cathode 3
Air circulates in the space between the housing and the housing by natural convection. As a result, oxygen is supplied to the cathode 3. When it is desired to control the supply of air to the cathode 3, a forced convection means such as a fan may be attached to a predetermined portion of the housing.

【0030】容器7内に収納された燃料はアノード4で
の酸化反応によって消費される。この場合、燃料の種類
によっては反応中間体及び/または反応生成物によって
酸化反応が妨げられる場合がある。しかし、本実施形態
においては、容器7を交換するという簡単な操作で反応
系からこれらの物質を除去することができる。従って発
電を容易に継続できる。この場合、容器7内には反応中
間体及び/または反応生成物が含まれていることから、
容器7ごと回収することで環境負荷を軽減できるという
利点もある。
The fuel contained in the container 7 is consumed by the oxidation reaction at the anode 4. In this case, depending on the type of fuel, the oxidation reaction may be hindered by the reaction intermediate and / or the reaction product. However, in the present embodiment, these substances can be removed from the reaction system by a simple operation of replacing the container 7. Therefore, power generation can be continued easily. In this case, since the reaction intermediate and / or the reaction product is contained in the container 7,
There is also an advantage that the environmental load can be reduced by collecting the entire container 7.

【0031】本実施形態の燃料電池によれば、前述した
ように小型化が容易となる。従って、本実施形態の燃料
電池はその容積を100cm3以下、特に20cm3以下
といった小容積のものとすることが可能である。この容
積は小さいほど好ましいが、現在到達可能な最小容積は
10cm3程度となる。
According to the fuel cell of this embodiment, it is easy to reduce the size as described above. Therefore, the fuel cell of the present embodiment can have a small volume of 100 cm 3 or less, particularly 20 cm 3 or less. The smaller this volume is, the more preferable, but the minimum volume that can be reached at present is about 10 cm 3 .

【0032】本発明は前記実施形態に制限されない。例
えば前述した図1及び図2に示す実施形態は本発明を説
明するための一例であり、各々のセルの配置、配列、結
線などに関して、図示する以外の公知の方法を使用する
ことはまったく差し支えがない。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the above-described embodiments shown in FIGS. 1 and 2 are merely examples for explaining the present invention, and it is perfectly possible to use a known method other than the illustrated method for the arrangement, arrangement, connection, etc. of each cell. There is no.

【0033】また、燃料としてイソプロピルアルコール
を用いた場合、アノードを加熱しなくても高起電力及び
高出力が得られるが、アノードを加熱した状態下に発電
を行うことは差し支えない。
When isopropyl alcohol is used as the fuel, high electromotive force and high output can be obtained without heating the anode, but power generation can be performed while the anode is heated.

【0034】[0034]

【実施例】次に実施例により本発明を詳細に説明する。
しかし、実施例は本発明を詳しく説明するためのもので
あり、本発明がこれらの実施例によってなんらの制約も
受けないことは断るまでもない。
The present invention will be described in detail with reference to examples.
However, it is needless to say that the present invention is not limited to these examples, since the examples are for explaining the present invention in detail.

【0035】(実施例1及び比較例1〜3)直径6mm
の金箔に溶接器を用いて0.2mmの金線を溶接してリ
ード部とした。この金箔部の両面にスパッタ製膜法で厚
さ約0.1μmの白金層を設けた。1規定の過塩素酸水
溶液に0.5モル/リットルとなるようにイソプロピル
アルコール(実施例1)、エタノール(比較例1)、メ
タノール(比較例2)、1−プロパノール(比較例3)
を加えて被検液とした。前記の白金層を設けた金電極を
作用極、白金線を対極、標準水素電極を参照極に使用し
て、これらの電極を各々の被検液に浸漬し、常温で電気
化学測定を行った。結果を図3に示す。図3の電流−電
位曲線(サイクリックボルタモグラム)から、アルコー
ルの中で最も活性であると思われていたメタノール(比
較例2)よりも、イソプロピルアルコール(実施例1)
の方が電流の絶対値が大きく、かつ電流が流れはじめる
電位が卑方向にあることが分かり、燃料としてメタノー
ルを上回るものであることが分かる。なお、エタノール
(比較例1)、1−プロパノール(比較例3)は、図3
の結果から、電流の絶対値と電流が流れはじめる電位の
比較において、メタノールを上回る特性を示さないこと
が明らかである。
(Example 1 and Comparative Examples 1 to 3) Diameter 6 mm
A gold wire of 0.2 mm was welded to the gold foil of No. 2 using a welding machine to form a lead portion. A platinum layer having a thickness of about 0.1 μm was provided on both surfaces of this gold foil portion by a sputtering film forming method. Isopropyl alcohol (Example 1), ethanol (Comparative Example 1), methanol (Comparative Example 2), 1-propanol (Comparative Example 3), so that the amount of 0.5 mol / liter was obtained in a 1N aqueous solution of perchloric acid.
Was added to make a test solution. Using the gold electrode provided with the platinum layer as a working electrode, a platinum wire as a counter electrode, and a standard hydrogen electrode as a reference electrode, these electrodes were immersed in each test liquid, and an electrochemical measurement was performed at room temperature. . The results are shown in Fig. 3. From the current-potential curve (cyclic voltammogram) of FIG. 3, isopropyl alcohol (Example 1) was found to be more active than methanol (Comparative Example 2), which was considered to be the most active alcohol.
It can be seen that in the case of, the absolute value of the current is larger, and the potential at which the current begins to flow is in the base direction, which is higher than that of methanol as fuel. In addition, ethanol (Comparative Example 1) and 1-propanol (Comparative Example 3) are shown in FIG.
From the results, it is clear that, in comparison between the absolute value of the current and the potential at which the current starts to flow, it does not exhibit a characteristic exceeding that of methanol.

【0036】(実施例2及び比較例4〜6)実施例1及
び比較例1〜3で用いた電極に代えて、金箔の上に白金
ルテニウム合金を両金属の元素比が5:5となるように
スパッタ法により設けた電極を用いた以外は実施例1及
び比較例1〜3と同様な測定を行った。結果を図4に示
す。各アルコールの電極酸化の序列は、白金電極の場合
(図3参照)と変わらないが、とりわけイソプロピルア
ルコール(実施例2)とメタノール(比較例5)の場合
に、白金電極よりも白金ルテニウム合金の方が、電流の
絶対値が大きくかつ電流が流れはじめる電位も卑にシフ
トしていることが分かり、アルコールの電極酸化に有利
に作用していることが明らかである。
(Example 2 and Comparative Examples 4 to 6) Instead of the electrodes used in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, platinum ruthenium alloy was formed on a gold foil, and the element ratio of both metals was 5: 5. The same measurement as in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was performed except that the electrode provided by the sputtering method was used. The results are shown in Fig. 4. The order of electrode oxidation of each alcohol is the same as in the case of the platinum electrode (see FIG. 3), but especially in the case of isopropyl alcohol (Example 2) and methanol (Comparative Example 5), the platinum ruthenium alloy It was found that the absolute value of the electric current was large and the electric potential at which the electric current started to flow was shifted to the base, and it is clear that this has a beneficial effect on the electrode oxidation of alcohol.

【0037】(実施例3及び4並びに比較例7〜9)純
水に対して表1に示す各アルコールを0.5モル/リッ
トルとなるように調整し、市販の燃料電池(H−TEC
社製モデルPEMPower1−DMFC)の燃料極に
投入した。なお、該燃料電池のカソード側は、空気の自
然対流による酸素供給を行うものである。またアノード
には白金とルテニウムとが元素比で1:1となっている
白金ルテニウム合金が使用されている。各々の燃料を使
用した場合の常温での燃料電池の開路電圧(起電力)
と、電流を取り出した場合の最大出力(電流×電圧)を
表1に示す。
(Examples 3 and 4 and Comparative Examples 7 to 9) Each alcohol shown in Table 1 was adjusted to 0.5 mol / liter with respect to pure water, and a commercially available fuel cell (H-TEC) was used.
It was put into the fuel electrode of the model PEM Power 1-DMFC manufactured by the same company. The cathode side of the fuel cell supplies oxygen by natural convection of air. A platinum-ruthenium alloy in which the element ratio of platinum and ruthenium is 1: 1 is used for the anode. Open circuit voltage (electromotive force) of the fuel cell at room temperature when using each fuel
Table 1 shows the maximum output (current x voltage) when the current is taken out.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】以上のように、イソプロピルアルコール又
はイソプロピルアルコールとメタノールとの混合アルコ
ールを用いる直接アルコール型燃料電池は、従来液体燃
料の中でメタノールが最良とされてきた燃料電池(DM
FC)を、回路電圧と最大出力を総合した特性で上回る
ことが分かる。更に、前記の結果から、アノード極材料
として白金、白金ルテニウム合金が好適であることも判
った。
As described above, the direct alcohol fuel cell using isopropyl alcohol or a mixed alcohol of isopropyl alcohol and methanol is a fuel cell (DM) in which methanol is the best conventional liquid fuel.
It can be seen that FC) is exceeded by the combined characteristics of circuit voltage and maximum output. Further, from the above results, it was found that platinum and platinum ruthenium alloy are suitable as the anode material.

【0040】(実施例5及び6並びに比較例10及び1
1)実施例1並びに比較例1〜3で用いた電極及び被検
液を用い、アノードを表2に示す温度に加熱して実施例
1並びに比較例〜3と同様な電流−電位曲線の測定を行
った。測定結果を表2に示す。
(Examples 5 and 6 and Comparative Examples 10 and 1)
1) Using the electrodes and test liquids used in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the anode was heated to the temperatures shown in Table 2 to measure current-potential curves similar to those in Example 1 and Comparative Examples 3 to 3. I went. The measurement results are shown in Table 2.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】表2における実施例6と比較例10との対
比から明らかなように、高温(40℃以上)において
は、エタノールとメタノールとで、ほぼ同等の電流密度
の値が得られることが判る。従って、アノード電極反応
によって生ずる物質の安全性の点から、高温で燃料電池
を運転する場合には、メタノールよりもエタノールの方
が有利となることが判る。
As is clear from the comparison between Example 6 and Comparative Example 10 in Table 2, at high temperatures (40 ° C. or higher), ethanol and methanol have almost the same current density values. . Therefore, from the viewpoint of the safety of substances generated by the anode electrode reaction, it is understood that ethanol is more advantageous than methanol when operating the fuel cell at high temperature.

【0043】(実施例7及び8並びに比較例12及び1
3)実施例2並びに比較例4〜6で用いた電極及び被検
液を用い、アノードを表3に示す温度に加熱して実施例
2並びに比較例4〜6と同様な電流−電位曲線の測定を
行った。測定結果を表3に示す。
(Examples 7 and 8 and Comparative Examples 12 and 1)
3) Using the electrodes and test liquids used in Example 2 and Comparative Examples 4 to 6, the anode was heated to the temperature shown in Table 3 to obtain a current-potential curve similar to that of Example 2 and Comparative Examples 4 to 6. The measurement was performed. The measurement results are shown in Table 3.

【0044】[0044]

【表3】 [Table 3]

【0045】(実施例9並びに比較例14及び15)実
施例3並びに比較例7及び8において常温で連続24時
間最大出力密度で運転を行い燃料極の水溶液をガスクロ
マトクラフィーで分析した。その結果、イソプロピルア
ルコール(実施例9)を燃料に用いた場合はイソプロピ
ルアルコールとともに電解生成物としてアセトンが検出
された。またメタノール(比較例14)の場合は生成物
としてギ酸、ホルムアルデヒド、ギ酸メチルが検出され
た。エタノール(比較例15)の場合は酢酸が検出され
た。
(Example 9 and Comparative Examples 14 and 15) In Example 3 and Comparative Examples 7 and 8, operation was performed at room temperature for 24 hours at maximum power density, and the aqueous solution of the fuel electrode was analyzed by gas chromatography. As a result, when isopropyl alcohol (Example 9) was used as the fuel, acetone was detected as an electrolytic product together with isopropyl alcohol. In the case of methanol (Comparative Example 14), formic acid, formaldehyde and methyl formate were detected as products. In the case of ethanol (Comparative Example 15), acetic acid was detected.

【0046】(実施例10及び11並びに比較例16及
び17)実施例3並びに比較例7〜9において、アノー
ドを表4に示す温度に加熱した以外は実施例3並びに比
較例7〜9と同様な電流−電位曲線の測定を行った。測
定結果を表4に示す。
(Examples 10 and 11 and Comparative Examples 16 and 17) Similar to Example 3 and Comparative Examples 7 to 9 except that the anode was heated to the temperature shown in Table 4 in Example 3 and Comparative Examples 7 to 9. Various current-potential curves were measured. The measurement results are shown in Table 4.

【0047】[0047]

【表4】 [Table 4]

【0048】(実施例12及び13並びに比較例18及
び19)実施例2並びに比較例4〜6において白金ルテ
ニウム合金の組成(元素比)を表5に示すように変え、
且つアノードを50℃に加熱した以外は実施例2並びに
比較例4〜6と同様な電流−電位曲線の測定を行った。
測定結果を表5に示す。
(Examples 12 and 13 and Comparative Examples 18 and 19) In Example 2 and Comparative Examples 4 to 6, the composition (element ratio) of the platinum ruthenium alloy was changed as shown in Table 5,
Moreover, the current-potential curve was measured in the same manner as in Example 2 and Comparative Examples 4 to 6 except that the anode was heated to 50 ° C.
The measurement results are shown in Table 5.

【0049】[0049]

【表5】 [Table 5]

【0050】(実施例14及び15並びに比較例20及
び21)実施例2並びに比較例4〜6において白金ルテ
ニウム合金の組成(元素比)を表6に示すように変え、
且つアノードを100℃に加熱した以外は実施例2並び
に比較例4〜6と同様な電流−電位曲線の測定を行っ
た。測定結果を表6に示す。
(Examples 14 and 15 and Comparative Examples 20 and 21) In Example 2 and Comparative Examples 4 to 6, the composition (element ratio) of the platinum ruthenium alloy was changed as shown in Table 6,
Moreover, the current-potential curve was measured in the same manner as in Example 2 and Comparative Examples 4 to 6 except that the anode was heated to 100 ° C. The measurement results are shown in Table 6.

【0051】[0051]

【表6】 [Table 6]

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明の直接アルコール型燃料電池によ
れば、直接メタノール型燃料電池を上回る起電力及び出
力特性を得ることができる。また酸化反応の結果生ずる
排出物の毒性が低く環境負荷が小さくなる。
According to the direct alcohol fuel cell of the present invention, it is possible to obtain electromotive force and output characteristics superior to those of the direct methanol fuel cell. In addition, the toxicity of the effluent produced as a result of the oxidation reaction is low and the environmental load is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の直接アルコール型燃料電池の一実施形
態の構成を表す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of an embodiment of a direct alcohol fuel cell of the present invention.

【図2】本発明の直接アルコール型燃料電池の別の実施
形態の構成を表す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of another embodiment of a direct alcohol fuel cell of the present invention.

【図3】本発明の実施例1及び比較例1〜3のサイクリ
ックボルタモグラムを示す。
FIG. 3 shows cyclic voltammograms of Example 1 of the present invention and Comparative Examples 1 to 3.

【図4】本発明の実施例2及び比較例4〜6のサイクリ
ックボルタモグラムを示す。
FIG. 4 shows cyclic voltammograms of Example 2 of the present invention and Comparative Examples 4-6.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a.筐体 1b.筐体 2.イオン交換膜 3.カソード 4.アノード 5.酸化剤流路 6.液体燃料収納部 7.燃料供給路 1a. Case 1b. Case 2. Ion exchange membrane 3. Cathode 4. anode 5. Oxidant channel 6. Liquid fuel storage 7. Fuel supply path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉井 裕政 福島県いわき市勿来町酒井酒井原64−7 Fターム(参考) 5H018 AA07 AS02 BB07 CC01 DD05 EE03 EE05 EE10 EE18 EE19 HH08 5H026 AA08 CC03 EE08 HH02 HH08 5H027 AA08 BA13 KK46 MM08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiromasa Sugii             64-7 Sakai Sakaihara, Nakoso Town, Iwaki City, Fukushima Prefecture F-term (reference) 5H018 AA07 AS02 BB07 CC01 DD05                       EE03 EE05 EE10 EE18 EE19                       HH08                 5H026 AA08 CC03 EE08 HH02 HH08                 5H027 AA08 BA13 KK46 MM08

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくともアノード、カソード、これら
の間に介在配置された電解質及び液体燃料を収納する部
分並びにこれらを収容する筐体からなる燃料電池におい
て、イソプロピルアルコールを主成分としてなる燃料が
前記アノードに直接供給されるようになされていること
を特徴とする直接アルコール型燃料電池。
1. A fuel cell comprising at least an anode, a cathode, a portion for accommodating an electrolyte and a liquid fuel interposed therebetween, and a casing for accommodating the electrolyte, wherein the fuel containing isopropyl alcohol as a main component is the anode. A direct alcohol fuel cell, which is characterized in that it is directly supplied to the fuel cell.
【請求項2】 前記燃料が、イソプロピルアルコール及
び水を含むことを特徴とする請求項1に記載の直接アル
コール型燃料電池。
2. The direct alcohol fuel cell according to claim 1, wherein the fuel contains isopropyl alcohol and water.
【請求項3】 前記アノードが、白金又は白金基合金を
有効成分として構成されていることを特徴とする請求項
1又は2に記載の直接アルコール型燃料電池。
3. The direct alcohol fuel cell according to claim 1, wherein the anode comprises platinum or a platinum-based alloy as an active ingredient.
【請求項4】 前記アノードが、白金ルテニウム合金を
有効成分として構成されていることを特徴とする請求項
3に記載の直接アルコール型燃料電池。
4. The direct alcohol fuel cell according to claim 3, wherein the anode comprises a platinum ruthenium alloy as an active ingredient.
【請求項5】 前記液体燃料を収納する部分が、前記筐
体に着脱可能な容器からなることを特徴とする請求項1
乃至4の何れかに記載の直接アルコール型燃料電池。
5. The container for accommodating the liquid fuel comprises a container attachable to and detachable from the housing.
4. The direct alcohol fuel cell according to any one of 4 to 4.
【請求項6】 前記筐体は、その容積が100cm3
下であることを特徴とする請求項1乃至5に記載の直接
アルコール型燃料電池。
6. The direct alcohol fuel cell according to claim 1, wherein the housing has a volume of 100 cm 3 or less.
【請求項7】 前記液体燃料を収納する部分に収容され
ている前記燃料を前記アノードへ供給する供給路を更に
有すると共に2個以上のセルを有しており、 前記セルは、各セルにおける前記アノードが前記供給路
を挟んで相対向するように配置されていると共に各セル
における前記カソードが外方を向くように配置されてい
る請求項1乃至6の何れかに記載の直接アルコール型燃
料電池。
7. The fuel cell further comprises a supply passage for supplying the fuel contained in a portion containing the liquid fuel to the anode, and has two or more cells. 7. The direct alcohol fuel cell according to claim 1, wherein the anodes are arranged so as to face each other across the supply passage, and the cathodes in each cell are arranged so as to face outward. .
【請求項8】 少なくともアノード、カソード、これら
の間に介在配置された電解質、液体燃料を収納する部分
及び前記アノードの加熱手段並びにこれらを収容する筐
体からなる燃料電池において、前記加熱手段によって4
0℃から100℃に加熱された前記アノードに、エタノ
ールを主成分としてなる燃料が直接供給されるようにな
されていることを特徴とする直接アルコール型燃料電
池。
8. A fuel cell comprising at least an anode, a cathode, an electrolyte interposed between them, a portion for containing a liquid fuel, a heating means for the anode, and a housing for accommodating the anode, a cathode, and
A direct alcohol fuel cell characterized in that a fuel containing ethanol as a main component is directly supplied to the anode heated to 0 to 100 ° C.
【請求項9】 前記アノードが、白金ルテニウム合金を
有効成分として構成されていることを特徴とする請求項
8に記載の直接アルコール型燃料電池。
9. The direct alcohol fuel cell according to claim 8, wherein the anode comprises a platinum ruthenium alloy as an active ingredient.
【請求項10】 少なくともアノード、カソード及びこ
れらの間に介在配置された電解質を具備する燃料電池に
おける該アノードに、エタノールを主成分としてなる燃
料を、該アノードが40℃から100℃に加熱された状
態下に直接供給することを特徴とする発電方法。
10. A fuel cell comprising at least an anode, a cathode and an electrolyte interposed therebetween, a fuel containing ethanol as a main component, the anode being heated from 40 ° C. to 100 ° C. A power generation method characterized in that the power is directly supplied under the condition.
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