JP2004235084A - Liquid fuel cell - Google Patents
Liquid fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004235084A JP2004235084A JP2003024329A JP2003024329A JP2004235084A JP 2004235084 A JP2004235084 A JP 2004235084A JP 2003024329 A JP2003024329 A JP 2003024329A JP 2003024329 A JP2003024329 A JP 2003024329A JP 2004235084 A JP2004235084 A JP 2004235084A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid fuel
- negative electrode
- fuel cell
- positive electrode
- solid electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料として液体を用いた液体燃料電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、パソコン、携帯電話などのコードレス機器の普及に伴い、その電源である二次電池はますます小型化、高容量化が要望されている。現在、エネルギー密度が高く、小型軽量化が図れる二次電池としてリチウムイオン二次電池が実用化されており、ポータブル電源として需要が増大している。しかし、使用されるコードレス機器の種類によっては、このリチウム二次電池では未だ十分な連続使用時間を保証する程度までには至っていない。
【0003】
このような状況の中で、上記要望に応え得る電池として、燃料電池が挙げられるが、従来の燃料電池では、単電池を積層して構成されているため、嵩高くなり、また酸素及び燃料をそれぞれの正極及び負極へ流通させて供給しなければならず、燃料供給のための補器を必要とする。その結果、リチウムイオン電池などの小型二次電池に比べ、はるかに大きくなってしまい、小型ポータブル電源として用いるには問題があった。
【0004】
ここで、酸素及び燃料を強制的に流通させる補器を除去することで出力は低下するものの、燃料電池の小型化を図ることはできる。しかし、各電極・電解質一体化物を積み重ねていく積層構造を有する燃料電池では、小型化には限界がある。一方、複数の電極・電解質一体化物を正極(空気極)と負極(燃料極)とがそれぞれ平面状になるように配置すると、燃料タンクを共有でき、空気との接触も良好となり、さらに上記積層構造に比べて電池を小型化できる(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−56855号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、その場合、各電極・電解質一体化物を電気的に直列に接続すると、特に液体燃料を用いる場合に各電極・電解質一体化物の間から液体燃料の漏れが発生するという問題が生じる。
【0007】
本発明は、小型化しても液体燃料の漏れが発生せず、安定的に発電できる液体燃料電池を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸素を還元する正極と、燃料を酸化する負極と、前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質とを備えた液体燃料電池であって、
前記固体電解質の面積が、前記負極の面積に対して、150%以上250%以下の大きさであり、
前記負極側から見て前記固体電解質が露出している部分に、液体燃料の漏液防止用のシール材が配置されている液体燃料電池を提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0010】
本発明の液体燃料電池の一形態は、酸素を還元する正極と、燃料を酸化する負極と、正極と負極との間に配置された固体電解質とを備えた液体燃料電池であって、固体電解質の面積が、負極の面積に対して、150%以上250%以下の大きさ、より好ましくは170%以上230%以下の大きさ、さらに好ましくは180%以上220%以下の大きさに設定され、負極側から見て固体電解質が露出している部分に、液体燃料の漏液防止用のシール材が配置されている。
【0011】
固体電解質の面積が負極の面積に対して150%未満では、液体燃料の漏液防止用のシール材を配置する面積が十分に確保できなくなり、液体燃料が漏れる恐れがある。また、250%を超えると電池全体が大きくなってしまい、電池を小型化することができなくなる。
【0012】
また、正極と負極とは、固体電解質の中心部に配置されていることが好ましい。漏液防止用のシール材の配置が容易となるからである。ここで、正極と負極とが固体電解質の中心部に配置されるとは、正極と負極とが固体電解質からはみ出さずに、かつ、正極と負極の外周と固体電解質の外周とで形成される環状部が前後・左右で対象になるように配置されることをいう。
【0013】
上記の正極、負極、固体電解質の形状は、矩形(長方形)、正方形、楕円形などとすることができるが、矩形状とすることが好ましい。
【0014】
また、正極と負極とは、固体電解質を介して相互に接合されて電極・電解質一体化物を形成し、この複数の電極・電解質一体化物が同一平面上に配置されていることが好ましい。これにより、電池の厚さをより薄くすることができる。
【0015】
また、本実施形態の液体燃料電池は、液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵部をさらに備えていることが好ましい。これにより、一定時間燃料の補給が不要となるため、液体燃料電池を携帯電子機器の電源として使用できるようになる。
【0016】
また、液体燃料としては、メタノール水溶液、エタノール水溶液、ジメチルエーテル、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、水素化ホウ素カリウム水溶液、水素化ホウ素リチウム水溶液などを使用できるが、中でもメタノール水溶液が特に好ましい。放電特性と価格の両面から考えて、現在最も優れているからである。
【0017】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0018】
図1は、本発明の液体燃料電池の一例を示す分解斜視図である。電極・電解質一体化物4は、矩形シート状の正極4aと、矩形シート状の負極(図示せず)と、正極4aと負極との間に設けられた矩形シート状の固体電解質層4bとから構成されている。図2は、電極・電解質一体化物4の一例を負極4c側から見た斜視図である。固体電解質層4bの面積は、正極4a及び負極4cの面積に対して、150%以上250%以下の大きさに設定してある。この固体電解質層4bの負極4cからはみ出た部分に、後述する液体燃料の漏液防止用のシール材であるパッキン8が配置される。
【0019】
正極4aは、例えば、多孔性の炭素材料からなる拡散層と、触媒を担持した炭素粉末からなる触媒層とを積層して構成される。正極は酸素を還元する機能を有しており、その触媒には、例えば、白金微粒子や、鉄、ニッケル、コバルト、錫、ルテニウム又は金などと白金との合金微粒子などが用いられる。また、触媒層には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂粒子やプロトン交換樹脂粒子が含まれる場合がある。プロトン交換樹脂粒子としては、例えば、ポリパーフルオロスルホン酸樹脂やスルホン化ポリエーテルスルホン酸樹脂、スルホン化ポリイミド樹脂などを用いることができる。拡散層の触媒層側には撥水性向上のため、PTFE樹脂粒子を含む炭素粉末のペーストが塗布されている場合もある。
【0020】
固体電解質層4bは、電子伝導性を持たず、プロトンを輸送することが可能な材料により構成される。例えば、ポリパーフルオロスルホン酸樹脂膜、具体的には、デュポン社製の“ナフィオン”(商品名)、旭硝子社製の“フレミオン”(商品名)、旭化成工業社製の“アシプレックス”(商品名)などにより固体電解質層4bを構成することができる。その他では、スルホン化ポリエーテルスルホン酸樹脂膜、スルホン化ポリイミド樹脂膜、硫酸ドープポリベンズイミダゾール膜などからも構成することができる。
【0021】
負極4cは、拡散層と触媒層とからなり、燃料からプロトンを生成する機能、即ち燃料を酸化する機能を有しており、例えば、正極と同様に構成することができる。
【0022】
上記正極4a、固体電解質層4b、負極4cは、ホットプレスなどにより接合され、電極・電解質一体化物4が形成されている。
【0023】
正極4aの固体電解質層4bと反対側には蓋部となるカバー板1が配置される。カバー板1は、例えば、PTFE、硬質ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアリルアミド、ポリアリルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルイミド、ポリフタルアミドなどの合成樹脂や、ガラスエポキシ樹脂などで形成できる。
【0024】
さらに、カバー板1の強度をより向上させたい場合には、カバー板1は、金属に電気的絶縁性物質を被覆したものから形成することもできる。その金属としては、例えば、ヤング率が100000MPa以上の炭素鋼、合金鋼、超硬合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、ニッケル合金などが用いられる。
【0025】
また、電気的絶縁性物質としては、例えば、高分子ポリエチレン、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、塩化ゴムなどが用いられる。
【0026】
カバー板1の正極4aと接する部分にそれぞれ空気孔2が設けられている。これにより、正極が空気と接することができ、酸素が正極で還元される。空気孔2の正極4aと接する部分周辺にはメッシュ状の正極集電体3が配置されている。正極集電体3は、例えば、白金、金、ステンレス、ニッケルなどの微粒子、又は金などと白金との合金の微粒子をエポキシ樹脂やシリコーンなどを用いてカバー板1の内面に薄膜状に接着したものや、これらの金属の微粒子とエポキシ樹脂やシリコーンなどとを混合したものをカバー板1の内面に薄膜状に塗布したものや、あるいは、これらの金属の微粒子をスパッタリング、真空蒸着、化学メッキなどによりカバー板1の内面に薄膜状に付着させたものなどが用いられる。なお、正極集電体3は板状の矩形部10を備えている。
【0027】
負極4cの固体電解質層4bと反対側には液体燃料を貯蔵する燃料タンク5が配置される。燃料タンク5は、上記カバー板1と同様の材質で形成できる。液体燃料としては、例えば、メタノール水溶液、エタノール水溶液、ジメチルエーテル、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、水素化ホウ素カリウム水溶液、水素化ホウ素リチウム水溶液などが用いられる。
【0028】
また、燃料タンク5の負極4cと接する部分にそれぞれ燃料供給孔7が設けられている。これにより、液体燃料が負極と接することができ、液体燃料が負極で酸化される。燃料供給孔7の負極4cと接する部分周辺にはメッシュ状の負極集電体6が配置されている。負極集電体6は、正極集電体3と同様にして形成することができる。なお、負極集電体6は板状の矩形部11を備えている。
【0029】
さらに、燃料供給孔7の周辺部には、矩形環状のパッキン8が設けられている。このパッキン8は液体燃料の漏液防止用のシール材であり、固体電解質層4bの負極4cからはみ出た部分と、燃料供給孔7の周辺部との間に配置される。これにより、燃料タンク5と電極・電解質一体化物4との隙間から液体燃料が漏れることをより確実に防止することができる。パッキン8の材質としては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴムや、PTFE樹脂などを用いることができる。
【0030】
また、燃料タンク5とカバー板1の周辺部には気液分離孔9が配置されている。燃料タンク5の気液分離孔9には、それぞれに気液分離膜9aが備えられている。この気液分離膜9aは細孔を持つPTFE製の薄膜からなり、放電反応で生成した二酸化炭素などを、液体燃料を漏液させることなく外部に放出させることができる。
【0031】
上記カバー板1、電極・電解質一体化物4、燃料タンク5を積層することより、負極集電体6の上に電極・電解質一体化物4と隣接する正極集電体3の矩形部10が配置され、また、その正極集電体3の下には電極・電解質一体化物4が配置される。即ち、正極集電体3と負極集電体6とは、その矩形部10、11を介して接触し、隣接する各電極・電解質一体化物4はそれぞれ電気的に直列に接続される。なお、カバー板1と燃料タンク5との接合は、図示していないがボルト・ナット等を用いて任意の圧力で行うことができる。以上により、本発明の液体燃料電池の一例が構成される。
【0032】
【実施例】
次に、実施例により本発明をより具体的に説明する。
【0033】
(実施例1)
以下のようにして図1と同様の構成の液体燃料電池を作製した。
【0034】
正極は、多孔度78%、厚さ280μmのカーボンぺーパーからなる拡散層と、粒子径3nmの白金粒子を粒子径30nmのカーボン粒子に担持して形成した厚さ50μmの触媒層から形成した。負極は、多孔度78%、厚さ280μmのカーボンぺーパーからなる拡散層と、粒子径5nmの白金−ルテニウム合金粒子を粒子径30nmのカーボン粒子に担持して形成した厚さ50μmの触媒層から形成した。固体電解質層は、デュポン社製の“ナフィオン”(商品名)を用いた。
【0035】
正極、負極の大きさは、ともに縦40mm、横10mm、面積400mm2とした。また、固体電解質層の大きさは、縦44mm、横14mm、面積616mm2とした。従って、負極の面積に対する固体電解質層の面積の割合は、154%となる。
【0036】
液体燃料としては3質量%のメタノール水溶液を用い、パッキンとしては直径2mm、縦42mm、横12mmの矩形環状のブタジエンゴム製パッキンを用いた。
【0037】
カバー板は、縦70mm、横100mm、厚さ1mmの板状のPTEFから形成した。燃料タンクは、縦70mm、横100mm、深さ7mmの箱状のPTFE(厚さ2mm)から形成した。カバー板と燃料タンクとは1MPaの圧力で接合した。正極集電体は厚さ30μmのステンレス鋼を用いた。また、負極集電体は厚さ30μmのステンレス鋼を用いた。なお、正極集電体と負極集電体の全体の大きさは、縦40mm、横20mmであり、その矩形部の大きさは、縦40mm、横10mmとした。
【0038】
図3に、本実施例の液体燃料電池からカバー板を除去した状態の平面図を示す。図3において、4は電極・電解質一体化物、4aは正極、5は燃料タンクである。なお、図3では気液分離膜(9a)については図示を省略している。
【0039】
(実施例2)
固体電解質層の大きさを、縦50mm、横20mm、面積1000mm2とし、正極集電体と負極集電体の大きさを、縦40mm、横18mmとした以外は、実施例1と同様にして液体燃料電池を作製した。本実施例では、負極の面積に対する固体電解質層の面積の割合は、250%となる。
【0040】
図4に、図3と同様にして本実施例の液体燃料電池からカバー板を除去した状態の平面図を示す。
【0041】
(比較例1)
固体電解質層の大きさを、縦42mm、横12mm、面積504mm2とした以外は、実施例1と同様にして液体燃料電池を作製した。本比較例では、負極の面積に対する固体電解質層の面積の割合は、126%となる。
【0042】
図5に、図3と同様にして本比較例の液体燃料電池からカバー板を除去した状態の平面図を示す。
【0043】
(比較例2)
固体電解質層の大きさを、縦60mm、横30mm、面積1800mm2とし、カバー板の大きさを、縦80mm、横150mm、厚さ1mmとし、燃料タンクの大きさを、縦80mm、横150mm、深さ7mmとし、正極集電体と負極集電体の大きさを、縦40mm、横24mmとした以外は、実施例1と同様にして液体燃料電池を作製した。本比較例では、負極の面積に対する固体電解質層の面積の割合は、450%となる。
【0044】
図6に、図3と同様にして本比較例の液体燃料電池からカバー板を除去した状態の平面図を示す。
【0045】
以上のように作製した実施例1、2及び比較例1、2の液体燃料電池を100Hzの正弦波で10分間振動させたところ、比較例1では液体燃料の漏れが認められた。また、比較例2では燃料電池の漏れは認められなかったが、電極面積は実施例1と実施例2と同じでありながら、電池のサイズが大きくなってしまった。一方、実施例1と実施例2では全く液体燃料の漏れは認められず、電池のサイズも小型を維持できた。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、電池を小型化しても液体燃料の漏れが発生せず、安定的に発電できる液体燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液体燃料電池の一例を示す分解斜視図である。
【図2】本発明の電極・電解質一体化物の一例を負極側から見た斜視図である。
【図3】実施例1の液体燃料電池からカバー板を除去した状態の平面図である。
【図4】実施例2の液体燃料電池からカバー板を除去した状態の平面図である。
【図5】比較例1の液体燃料電池からカバー板を除去した状態の平面図である。
【図6】比較例2の液体燃料電池からカバー板を除去した状態の平面図である。
【符号の説明】
1 カバー板
2 空気孔
3 正極集電体
4 電極・電解質一体化物
4a 正極
4b 固体電解質層
4c 負極
5 燃料タンク
6 負極集電体
7 燃料供給孔
8 パッキン
9 気液分離孔
9a 気液分離膜
10 正極集電体の矩形部
11 負極集電体の矩形部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid fuel cell using a liquid as fuel.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of cordless devices such as personal computers and mobile phones, there is a demand for smaller and higher capacity secondary batteries as power sources. At present, lithium ion secondary batteries have been put to practical use as secondary batteries having a high energy density and can be reduced in size and weight, and demand for portable power sources is increasing. However, depending on the type of cordless device used, this lithium secondary battery has not yet reached a level where sufficient continuous use time is guaranteed.
[0003]
Under such circumstances, a fuel cell can be cited as a cell that can meet the above demand.However, in the conventional fuel cell, since a single cell is formed by stacking cells, the cell becomes bulky, and also requires oxygen and fuel. It must be supplied to each of the positive electrode and the negative electrode by circulation, and an auxiliary device for fuel supply is required. As a result, the size of the battery is much larger than that of a small secondary battery such as a lithium ion battery, and there is a problem in using the battery as a small portable power supply.
[0004]
Here, although the output is reduced by removing the auxiliary device for forcibly flowing the oxygen and the fuel, the size of the fuel cell can be reduced. However, there is a limit to miniaturization in a fuel cell having a stacked structure in which the integrated electrodes and electrolytes are stacked. On the other hand, when a plurality of integrated electrodes and electrolytes are arranged such that the positive electrode (air electrode) and the negative electrode (fuel electrode) are respectively planar, the fuel tank can be shared, the contact with air is improved, and The battery can be reduced in size as compared with the structure (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-56855
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a case, if the electrode / electrolyte assemblies are electrically connected in series, there is a problem that leakage of liquid fuel occurs between the electrode / electrolyte assemblies particularly when a liquid fuel is used.
[0007]
The present invention provides a liquid fuel cell that can stably generate power without causing leakage of liquid fuel even when the size is reduced.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a liquid fuel cell including a positive electrode for reducing oxygen, a negative electrode for oxidizing fuel, and a solid electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode,
The area of the solid electrolyte is 150% or more and 250% or less with respect to the area of the negative electrode,
Provided is a liquid fuel cell in which a sealing material for preventing liquid fuel from leaking is disposed at a portion where the solid electrolyte is exposed when viewed from the negative electrode side.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0010]
One embodiment of the liquid fuel cell of the present invention is a liquid fuel cell including a positive electrode for reducing oxygen, a negative electrode for oxidizing fuel, and a solid electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode. Is set to a size of 150% or more and 250% or less, more preferably 170% or more and 230% or less, more preferably 180% or more and 220% or less with respect to the area of the negative electrode, A seal member for preventing liquid fuel from leaking is disposed at a portion where the solid electrolyte is exposed when viewed from the negative electrode side.
[0011]
If the area of the solid electrolyte is less than 150% of the area of the negative electrode, the area for disposing the sealing material for preventing the liquid fuel from leaking cannot be sufficiently secured, and the liquid fuel may leak. On the other hand, if it exceeds 250%, the whole battery becomes large, and the battery cannot be downsized.
[0012]
Further, it is preferable that the positive electrode and the negative electrode are arranged at the center of the solid electrolyte. This is because the arrangement of the sealing material for preventing liquid leakage becomes easy. Here, when the positive electrode and the negative electrode are arranged at the center of the solid electrolyte, the positive electrode and the negative electrode do not protrude from the solid electrolyte, and are formed by the outer periphery of the positive electrode and the negative electrode and the outer periphery of the solid electrolyte. It means that the annular portion is arranged so as to be symmetrical in front and rear, left and right.
[0013]
The shapes of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte can be rectangular (rectangular), square, elliptical, and the like, but are preferably rectangular.
[0014]
Further, it is preferable that the positive electrode and the negative electrode are joined to each other via a solid electrolyte to form an integrated electrode-electrolyte product, and that the plurality of integrated electrode-electrolyte products are preferably arranged on the same plane. Thereby, the thickness of the battery can be further reduced.
[0015]
Further, it is preferable that the liquid fuel cell of the present embodiment further includes a liquid fuel storage unit that stores the liquid fuel. This eliminates the need for refueling for a certain period of time, so that the liquid fuel cell can be used as a power source for the portable electronic device.
[0016]
As the liquid fuel, an aqueous methanol solution, an aqueous ethanol solution, dimethyl ether, an aqueous sodium borohydride solution, an aqueous potassium borohydride solution, an aqueous lithium borohydride solution and the like can be used, and among them, an aqueous methanol solution is particularly preferable. This is because it is currently the best in terms of both discharge characteristics and price.
[0017]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one example of the liquid fuel cell of the present invention. The electrode / electrolyte integrated
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The negative electrode 4c includes a diffusion layer and a catalyst layer, and has a function of generating protons from the fuel, that is, a function of oxidizing the fuel. For example, the negative electrode 4c can be configured similarly to the positive electrode.
[0022]
The
[0023]
A cover plate 1 serving as a lid is disposed on the side of the
[0024]
Furthermore, when it is desired to further improve the strength of the cover plate 1, the cover plate 1 can be formed from a metal coated with an electrically insulating material. As the metal, for example, carbon steel, alloy steel, cemented carbide, aluminum alloy, magnesium alloy, titanium alloy, nickel alloy, or the like having a Young's modulus of 100000 MPa or more is used.
[0025]
In addition, as the electrically insulating substance, for example, high-molecular polyethylene, phenol resin, alkyd resin, vinyl resin, urethane resin, epoxy resin, acrylic resin, chlorinated rubber, and the like are used.
[0026]
Air holes 2 are provided in portions of the cover plate 1 that are in contact with the
[0027]
A
[0028]
Further,
[0029]
Further, a rectangular annular packing 8 is provided around the
[0030]
Further, gas-
[0031]
By laminating the cover plate 1, the electrode / electrolyte integrated
[0032]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0033]
(Example 1)
A liquid fuel cell having the same configuration as that of FIG. 1 was manufactured as follows.
[0034]
The positive electrode was formed of a diffusion layer composed of carbon paper having a porosity of 78% and a thickness of 280 μm, and a catalyst layer having a thickness of 50 μm formed by supporting platinum particles having a particle diameter of 3 nm on carbon particles having a particle diameter of 30 nm. The negative electrode is composed of a diffusion layer composed of carbon paper having a porosity of 78% and a thickness of 280 μm, and a catalyst layer having a thickness of 50 μm formed by supporting platinum-ruthenium alloy particles having a particle diameter of 5 nm on carbon particles having a particle diameter of 30 nm. Formed. For the solid electrolyte layer, "Nafion" (trade name) manufactured by DuPont was used.
[0035]
The size of each of the positive electrode and the negative electrode was 40 mm in length, 10 mm in width, and 400 mm 2 in area. The size of the solid electrolyte layer was 44 mm long, 14 mm wide, and 616 mm 2 in area. Therefore, the ratio of the area of the solid electrolyte layer to the area of the negative electrode is 154%.
[0036]
A 3% by mass aqueous methanol solution was used as the liquid fuel, and a rectangular annular butadiene rubber packing having a diameter of 2 mm, a length of 42 mm and a width of 12 mm was used as the packing.
[0037]
The cover plate was formed from a plate-like PTEF having a length of 70 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 1 mm. The fuel tank was formed from box-shaped PTFE (thickness: 2 mm) having a length of 70 mm, a width of 100 mm, and a depth of 7 mm. The cover plate and the fuel tank were joined at a pressure of 1 MPa. A 30 μm thick stainless steel was used for the positive electrode current collector. The negative electrode current collector used was stainless steel having a thickness of 30 μm. The overall size of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector was 40 mm in length and 20 mm in width, and the size of the rectangular portion was 40 mm in length and 10 mm in width.
[0038]
FIG. 3 is a plan view showing a state where the cover plate is removed from the liquid fuel cell of the present embodiment. In FIG. 3,
[0039]
(Example 2)
Except that the size of the solid electrolyte layer was 50 mm in length, 20 mm in width and 1000 mm 2 in area, and the sizes of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector were 40 mm in length and 18 mm in width, the same as in Example 1 A liquid fuel cell was manufactured. In this embodiment, the ratio of the area of the solid electrolyte layer to the area of the negative electrode is 250%.
[0040]
FIG. 4 is a plan view showing a state where the cover plate is removed from the liquid fuel cell of the present embodiment in the same manner as FIG.
[0041]
(Comparative Example 1)
A liquid fuel cell was produced in the same manner as in Example 1, except that the size of the solid electrolyte layer was 42 mm long, 12 mm wide and 504 mm 2 in area. In this comparative example, the ratio of the area of the solid electrolyte layer to the area of the negative electrode is 126%.
[0042]
FIG. 5 is a plan view showing a state where the cover plate is removed from the liquid fuel cell of this comparative example in the same manner as FIG.
[0043]
(Comparative Example 2)
The size of the solid electrolyte layer is 60 mm long, 30 mm wide, 1800 mm 2 in area, the size of the cover plate is 80 mm long, 150 mm wide, 1 mm thick, and the size of the fuel tank is 80 mm long, 150 mm wide, A liquid fuel cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the depth was 7 mm and the sizes of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector were 40 mm in length and 24 mm in width. In this comparative example, the ratio of the area of the solid electrolyte layer to the area of the negative electrode is 450%.
[0044]
FIG. 6 is a plan view showing a state where the cover plate is removed from the liquid fuel cell of this comparative example in the same manner as FIG.
[0045]
When the liquid fuel cells of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 fabricated as described above were oscillated with a sine wave of 100 Hz for 10 minutes, leakage of liquid fuel was observed in Comparative Example 1. Further, in Comparative Example 2, no leakage of the fuel cell was recognized, but the size of the cell was increased while the electrode area was the same as in Example 1 and Example 2. On the other hand, in Examples 1 and 2, no leakage of liquid fuel was observed at all, and the size of the battery could be kept small.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can provide a liquid fuel cell capable of stably generating power without causing leakage of liquid fuel even when the cell is downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a liquid fuel cell of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an example of an electrode / electrolyte integrated body of the present invention as viewed from a negative electrode side.
FIG. 3 is a plan view showing a state where a cover plate is removed from the liquid fuel cell according to the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a state in which a cover plate is removed from the liquid fuel cell according to the second embodiment.
FIG. 5 is a plan view of the liquid fuel cell of Comparative Example 1 with a cover plate removed.
FIG. 6 is a plan view showing a state where a cover plate is removed from the liquid fuel cell of Comparative Example 2.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (6)
前記固体電解質の面積が、前記負極の面積に対して、150%以上250%以下の大きさであり、
前記負極側から見て前記固体電解質が露出している部分に、液体燃料の漏液防止用のシール材が配置されていることを特徴とする液体燃料電池。A liquid fuel cell including a positive electrode for reducing oxygen, a negative electrode for oxidizing fuel, and a solid electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode,
The area of the solid electrolyte is 150% or more and 250% or less with respect to the area of the negative electrode,
A liquid fuel cell, wherein a seal member for preventing liquid fuel from leaking is disposed at a portion where the solid electrolyte is exposed when viewed from the negative electrode side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003024329A JP2004235084A (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Liquid fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003024329A JP2004235084A (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Liquid fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004235084A true JP2004235084A (en) | 2004-08-19 |
Family
ID=32952890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003024329A Pending JP2004235084A (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Liquid fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004235084A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156034A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Hitachi Maxell Ltd | Liquid fuel battery |
-
2003
- 2003-01-31 JP JP2003024329A patent/JP2004235084A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156034A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Hitachi Maxell Ltd | Liquid fuel battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4517415B2 (en) | Power generation device | |
JP2000268836A (en) | Powder generating device | |
JP2001313047A (en) | Direct methanol fuel cell | |
JP4394340B2 (en) | Liquid fuel cell | |
US20080096077A1 (en) | Fuel cell and catalyst layer electrode for fuel cell | |
TW201041215A (en) | Fuel cell | |
WO2003069709A1 (en) | Liquid fuel cell | |
JP2003317791A (en) | Liquid fuel cell | |
JP2004079506A (en) | Liquid fuel cell | |
JP4007883B2 (en) | Liquid fuel cell | |
JP3917001B2 (en) | Liquid fuel cell | |
US20060046126A1 (en) | Fuel cell and information terminal carrying the same | |
US20100248069A1 (en) | Fuel cell | |
US7067217B2 (en) | Compact fuel cell layer | |
JP2004335236A (en) | Direct-type fuel cell | |
JP2004014148A (en) | Liquid fuel cell | |
JP2004235084A (en) | Liquid fuel cell | |
JP2004127833A (en) | Fuel cell | |
JP4018500B2 (en) | Fuel cell | |
JP4236156B2 (en) | Fuel cell | |
JP4044372B2 (en) | Liquid fuel cell | |
Enache et al. | On the road to high performance PEM fuel cells for portable applications. | |
JP2004095208A (en) | Fuel cell | |
JP2005228506A (en) | Fuel cell, and apparatus equipped therewith | |
JP2003317789A (en) | Liquid fuel cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050418 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070727 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071220 |