JP2005100864A - Measurement method of alcohol concentration, measurement device of alcohol concentration, and fuel cell system including the device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルコールガスのアルコール濃度測定方法、アルコール濃度測定装置、および当該装置を含む燃料電池システムに関する。 The present invention relates to an alcohol concentration measurement method for alcohol gas, an alcohol concentration measurement device, and a fuel cell system including the device.
近年、発電効率が高く、有害ガスの発生も極めて少ない燃料電池は注目を集めており、活発に研究・開発されている。燃料電池には、水素等の気体を燃料として用いるものとメタノール等の液体を用いるものとがある。気体燃料を用いる燃料電池は燃料ボンベ等を搭載する必要があるため、小型化するには限界がある。このため、携帯電話やノート型パソコン等の小型携帯機器の電源としては、改質器等を必要としないダイレクトメタノール型燃料電池の採用が有望視されている。 In recent years, fuel cells with high power generation efficiency and extremely low generation of harmful gases have attracted attention and are actively researched and developed. Some fuel cells use a gas such as hydrogen as a fuel, and others use a liquid such as methanol. Since a fuel cell using gaseous fuel needs to be equipped with a fuel cylinder or the like, there is a limit to downsizing. For this reason, the use of a direct methanol fuel cell that does not require a reformer or the like is considered promising as a power source for small portable devices such as mobile phones and notebook computers.
ダイレクトメタノール型燃料電池の場合、燃料極および酸化剤極で生じる電気化学反応はそれぞれ下記反応式(1)および(2)で表される。 In the case of a direct methanol fuel cell, electrochemical reactions occurring at the fuel electrode and the oxidant electrode are represented by the following reaction formulas (1) and (2), respectively.
燃料極:CH3OH+H2O→CO2+6H++6e− (1) Fuel electrode: CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e − (1)
酸化剤極:O2+4H++4e−→2H2O (2) Oxidant electrode: O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (2)
上記反応式(1)で表されるように、燃料極においては二酸化炭素が発生する。円滑に発電を行うには、メタノールを効率良く金属触媒表面に供給し、上記反応式(1)の反応を活発に生じさせる必要がある。しかし、従来のダイレクトメタノール型燃料電池における燃料の供給は、燃料極をメタノール水溶液で浸すようにして行われていた。そのため、上記反応式(1)により生じた二酸化炭素が燃料極中に滞留して気泡を生成し、燃料極における触媒反応が阻害されることがあった。その結果、安定した出力が得られない場合もあった。 As represented by the reaction formula (1), carbon dioxide is generated at the fuel electrode. In order to generate electricity smoothly, it is necessary to efficiently supply methanol to the surface of the metal catalyst and actively cause the reaction of the above reaction formula (1). However, the supply of fuel in a conventional direct methanol fuel cell has been performed by immersing the fuel electrode with an aqueous methanol solution. Therefore, the carbon dioxide generated by the reaction formula (1) stays in the fuel electrode to generate bubbles, and the catalytic reaction in the fuel electrode may be inhibited. As a result, stable output may not be obtained.
ところで、下記特許文献1には超音波式微粒化装置を備える燃料電池用改質装置が開示されている。この技術は、燃料を水素に富んだガスに変換する改質器に対し、燃料を超音波式微粒化装置により霧化して供給するものである。したがって、この技術の燃料電池用改質装置を利用した燃料電池においては、上記のような二酸化炭素の気泡の滞留は生じなくなる。しかし、こうした燃料電池用改質装置を有する燃料電池の小型化・軽量化には限界がある。
そこで、本件特許出願人等により、メタノール等の有機液体燃料をガス化した燃料ガスを燃料極に供給する技術が開発されている。燃料ガスを用いることにより、燃料極で発生する二酸化炭素を効率よく電極表面から除去することができるので、二酸化炭素が電極表面に滞留するのを抑えることができ、発電効率を向上することができる。 Therefore, a technology for supplying a fuel gas obtained by gasifying an organic liquid fuel such as methanol to the fuel electrode has been developed by the present applicant. By using the fuel gas, carbon dioxide generated at the fuel electrode can be efficiently removed from the electrode surface, so that carbon dioxide can be prevented from staying on the electrode surface, and power generation efficiency can be improved. .
また、燃料ガスを用いることにより、メタノール水溶液が固体高分子電解質膜を透過して酸化剤極側に達してしまう現象であるクロスオーバーの問題を低減することができる。これにより、酸化剤極の電位が下がることによる発電効率の低下を低減することができる。さらに、燃料ガスを用いることにより、燃料ガス中のアルコール濃度を高くしても、クロスオーバーの問題を低減することができるため、ガス中のアルコール濃度を高くすることもでき、より一層発電効率を向上することができる。 Further, by using the fuel gas, it is possible to reduce the problem of crossover, which is a phenomenon in which the methanol aqueous solution permeates the solid polymer electrolyte membrane and reaches the oxidant electrode side. Thereby, the fall of the power generation efficiency by the potential of an oxidant electrode falling can be reduced. Furthermore, by using the fuel gas, even if the alcohol concentration in the fuel gas is increased, the problem of crossover can be reduced. Therefore, the alcohol concentration in the gas can be increased, further improving the power generation efficiency. Can be improved.
燃料ガスを用いることにより、このように発電効率を向上することができるため、燃料極タンクの容器を小さくしても充分な出力を得ることができ、燃料電池システムを小型化することができる。 By using the fuel gas, the power generation efficiency can be improved in this way. Therefore, a sufficient output can be obtained even if the container of the fuel electrode tank is made small, and the fuel cell system can be downsized.
ところで、従来、燃料極に供給する燃料として有機液体燃料を用いた場合は、クロスオーバーの問題があるため、燃料極に供給する有機液体燃料の濃度を一定以下にする必要があり、有機液体燃料の濃度を制御することが行われていた。一方、上述したように、燃料として燃料ガスを用いた場合はこのような問題が生じないため、燃料極に供給する燃料ガスの濃度を測定したり制御するという発想がなかった。 Conventionally, when an organic liquid fuel is used as a fuel to be supplied to the fuel electrode, there is a problem of crossover. Therefore, the concentration of the organic liquid fuel to be supplied to the fuel electrode needs to be constant or lower. It was done to control the concentration. On the other hand, as described above, when the fuel gas is used as the fuel, such a problem does not occur. Therefore, there has been no idea of measuring or controlling the concentration of the fuel gas supplied to the fuel electrode.
しかし、本発明者の検討によれば、燃料電池の出力を安定的に保つため、また効率的な出力を得るためには、燃料ガスを用いた場合でも、燃料ガスの濃度を適正な範囲にすることが必要であることが見出された。 However, according to the study of the present inventor, in order to keep the output of the fuel cell stable and to obtain an efficient output, even when the fuel gas is used, the concentration of the fuel gas is within an appropriate range. It has been found necessary to do.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構造で燃料ガスのアルコール濃度を検出することが可能なアルコール濃度測定装置および当該装置を含む燃料電池システム、およびアルコール濃度測定方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an alcohol concentration measuring device capable of detecting the alcohol concentration of fuel gas with a simple structure, a fuel cell system including the device, and an alcohol. It is to provide a concentration measurement method.
本発明によれば、アルコールガスを燃料として利用する燃料電池システムであって、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜に配された燃料極および酸化剤極とを含む燃料電池本体と、アルコールガスを含む容器と、容器中のアルコールガスのアルコール濃度を検出する濃度検出部と、を含むことを特徴とする燃料電池システムが提供される。 According to the present invention, there is provided a fuel cell system that uses alcohol gas as a fuel, and a fuel cell main body including a solid polymer electrolyte membrane, and a fuel electrode and an oxidizer electrode disposed on the solid polymer electrolyte membrane; There is provided a fuel cell system comprising a container containing alcohol gas, and a concentration detector for detecting the alcohol concentration of the alcohol gas in the container.
ここで、燃料電池本体は、燃料極に液体燃料を直接供給する直接型のものとすることができる。アルコールガスを含む容器は、燃料電池本体の燃料極に設けられた燃料極タンク、燃料極タンクに供給する燃料を収容するバッファタンク、カートリッジ、またはこれらを結ぶ配管を含む。 Here, the fuel cell main body may be a direct type that directly supplies liquid fuel to the fuel electrode. The container containing the alcohol gas includes a fuel electrode tank provided in the fuel electrode of the fuel cell main body, a buffer tank for storing fuel supplied to the fuel electrode tank, a cartridge, or a pipe connecting these.
このような構成とすることにより、燃料極に供給するアルコールガスの濃度を適正な範囲に保つことができ、燃料電池システムの出力を安定化することができる。また、アルコールガスの濃度を効率よく電極反応を行うことのできる範囲にすることができる。 By setting it as such a structure, the density | concentration of the alcohol gas supplied to a fuel electrode can be maintained in an appropriate range, and the output of a fuel cell system can be stabilized. In addition, the concentration of the alcohol gas can be set within a range where the electrode reaction can be performed efficiently.
本発明の燃料電池システムにおいて、濃度検出部は、プロトン伝導性を有し、容器内に設けられた高分子膜を含むことができ、高分子膜のプロトン伝導度の変化に基づき、容器中のアルコールガスのアルコール濃度を検出することができる。 In the fuel cell system of the present invention, the concentration detector has proton conductivity and can include a polymer membrane provided in the container. Based on the change in proton conductivity of the polymer membrane, the concentration detector The alcohol concentration of the alcohol gas can be detected.
高分子膜は、容器中のアルコールガス中のアルコール濃度に応じてプロトン伝導度が変化する材料により構成することができる。高分子膜としては、プロトン酸基を含む材料を用いることができる。また、高分子膜は、架橋されたものとすることもできる。 The polymer membrane can be composed of a material whose proton conductivity changes depending on the alcohol concentration in the alcohol gas in the container. As the polymer film, a material containing a proton acid group can be used. The polymer film can also be crosslinked.
本発明の燃料電池システムによれば、簡易な構成でアルコールガスのアルコール濃度を検出することができる。 According to the fuel cell system of the present invention, the alcohol concentration of the alcohol gas can be detected with a simple configuration.
本発明の燃料電池システムにおいて、濃度検出部は、高分子膜に配設された一対の電極端子と、電極端子間の抵抗値を測定する抵抗測定部と、抵抗測定部が測定した抵抗値に基づきアルコールガスのアルコール濃度を算出する濃度算出部と、を含むことができる。 In the fuel cell system of the present invention, the concentration detection unit includes a pair of electrode terminals disposed on the polymer film, a resistance measurement unit that measures a resistance value between the electrode terminals, and a resistance value measured by the resistance measurement unit. A concentration calculation unit that calculates an alcohol concentration of the alcohol gas based on the alcohol gas.
ここで、高分子膜は、アルコール濃度に応じてプロトン伝導度が変化する材料により構成されるので、電極端子間に高分子膜を介して電流を流した場合、アルコールガスのアルコール濃度に応じて電極端子間の抵抗値が変化する。濃度検出部は、電極端子間の抵抗値とアルコール濃度との対応関係を示す参照データを保持することができ、濃度算出部は、参照データに基づき、アルコールガスのアルコール濃度を算出することができる。 Here, since the polymer membrane is made of a material whose proton conductivity changes according to the alcohol concentration, when a current is passed between the electrode terminals via the polymer membrane, the polymer membrane depends on the alcohol concentration of the alcohol gas. The resistance value between the electrode terminals changes. The concentration detection unit can hold reference data indicating a correspondence relationship between the resistance value between the electrode terminals and the alcohol concentration, and the concentration calculation unit can calculate the alcohol concentration of the alcohol gas based on the reference data. .
ここで、濃度検出部は三以上の電極端子を含むこともでき、たとえば四つの電極端子を含むこともできる。この場合、一方の一対の電極端子を電流測定用とすることができ、他方の一対の電極端子を電圧測定用とすることができる。電極端子は、高分子膜表面に設けることもできるが、高分子膜中に設けてもよい。また、電極端子は、アルコールガス中に設けることもできるが、アルコールガスに直接接しない構成とすることもできる。電極端子をアルコールガスに直接接しない構成とすることにより、電極端子がアルコールガスにより腐食等されるのを防ぐことができる。これにより、電極端子を安定に保つことができる。電極端子は、導電性を有するものであれば、どのような材料により構成することもできる。電極端子は、たとえば、金、銀、白金、アルミニウム、ステンレス等により構成することができる。 Here, the concentration detection unit may include three or more electrode terminals, and may include, for example, four electrode terminals. In this case, one pair of electrode terminals can be used for current measurement, and the other pair of electrode terminals can be used for voltage measurement. The electrode terminal can be provided on the surface of the polymer film, but may be provided in the polymer film. Moreover, although an electrode terminal can also be provided in alcohol gas, it can also be set as the structure which does not contact alcohol gas directly. By making the electrode terminal not in direct contact with the alcohol gas, it is possible to prevent the electrode terminal from being corroded by the alcohol gas. Thereby, an electrode terminal can be kept stable. The electrode terminal can be made of any material as long as it has conductivity. The electrode terminal can be made of, for example, gold, silver, platinum, aluminum, stainless steel, or the like.
本発明の燃料電池システムにおいて、濃度検出部において、電極端子は、容器外部に設けることができる。また、濃度検出部は、電極端子を覆う疎水性膜を有することができる。 In the fuel cell system of the present invention, in the concentration detection unit, the electrode terminal can be provided outside the container. Further, the concentration detection unit can have a hydrophobic film covering the electrode terminals.
本発明の燃料電池システムにおいて、固体高分子電解質膜は容器中に設けることができ、固体高分子電解質膜の一部を高分子膜として利用することができる。この場合、固体高分子電解質膜において、触媒層が設けられていない領域に電極端子を設けることができる。 In the fuel cell system of the present invention, the solid polymer electrolyte membrane can be provided in a container, and a part of the solid polymer electrolyte membrane can be used as the polymer membrane. In this case, in the solid polymer electrolyte membrane, an electrode terminal can be provided in a region where the catalyst layer is not provided.
本発明の燃料電池システムは、温度またはpHに対するプロトン伝導度が異なる複数の高分子膜を含むことができ、濃度検出部は、複数の高分子膜それぞれのプロトン伝導度の変化に基づき、容器中のアルコールガスの温度又はpHを考慮して、アルコールガスのアルコール濃度を検出することができる。 The fuel cell system of the present invention can include a plurality of polymer membranes having different proton conductivities with respect to temperature or pH, and the concentration detection unit is based on a change in proton conductivity of each of the plurality of polymer membranes. The alcohol concentration of the alcohol gas can be detected in consideration of the temperature or pH of the alcohol gas.
本発明の燃料電池システムは、アルコールを含む液体燃料をガス化するガス化手段をさらに含むことができ、ガス化したアルコールガスが容器に供給される構成とすることができる。ここで、アルコールガスは、液体燃料を気化または霧化したものとすることができる。液体燃料をガス化する方法としては、加温装置による加熱、窒素等のキャリアガスで液体をバブリングする方法、液体燃料を収容する容器にガスを導入して加圧する方法、霧化手段を用いる方法を用いることができる。霧化手段としては、圧電振動子等の超音波振動型霧化装置を用いることができる。 The fuel cell system of the present invention can further include gasification means for gasifying a liquid fuel containing alcohol, and the gasified alcohol gas can be supplied to the container. Here, the alcohol gas may be vaporized or atomized liquid fuel. As a method for gasifying the liquid fuel, heating by a heating device, a method for bubbling a liquid with a carrier gas such as nitrogen, a method for introducing and pressurizing a gas into a container containing the liquid fuel, and a method using an atomizing means Can be used. As the atomizing means, an ultrasonic vibration type atomizing device such as a piezoelectric vibrator can be used.
このように、ガス化した燃料を燃料極へ供給することにより、従来の液体燃料を燃料極に直接供給する燃料電池とは異なり、燃料極が液体で満たされていない。これにより、燃料極で生成する二酸化炭素は気泡を形成することなく燃料極から離脱することから、燃料極での電気化学反応が円滑に進行し、安定した出力が得られる。 In this way, by supplying gasified fuel to the fuel electrode, the fuel electrode is not filled with liquid, unlike a conventional fuel cell that directly supplies liquid fuel to the fuel electrode. As a result, the carbon dioxide produced at the fuel electrode separates from the fuel electrode without forming bubbles, so that the electrochemical reaction at the fuel electrode proceeds smoothly and a stable output is obtained.
本発明の燃料電池システムは、濃度検出部が検出したアルコール濃度に応じて、ガス化手段の駆動を制御する制御部をさらに含むことができる。 The fuel cell system of the present invention may further include a control unit that controls driving of the gasification means in accordance with the alcohol concentration detected by the concentration detection unit.
本発明の燃料電池システムは、燃料電池本体に取り外し可能に構成されるとともに液体燃料を収容するカートリッジをさらに含むことができ、ガス化手段は、カートリッジに収容された液体燃料をガス化することができる。 The fuel cell system of the present invention can further include a cartridge configured to be detachable from the fuel cell main body and accommodate liquid fuel, and the gasification means can gasify the liquid fuel accommodated in the cartridge. it can.
本発明の燃料電池システムは、アルコール濃度が異なる液体燃料をそれぞれ収容する複数の液体燃料収容部をさらに含むことができ、ガス化手段は、液体燃料毎に、液体燃料をガス化させることができる。 The fuel cell system of the present invention can further include a plurality of liquid fuel storage portions that respectively store liquid fuels having different alcohol concentrations, and the gasification means can gasify the liquid fuel for each liquid fuel. .
本発明の燃料電池システムにおいて、液体燃料収容部は、燃料電池本体に取り外し可能に構成されたカートリッジとすることができる。 In the fuel cell system of the present invention, the liquid fuel container may be a cartridge configured to be removable from the fuel cell main body.
本発明の燃料電池システムは、容器中の温度を測定する温度センサをさらに含むことができ、濃度検出部は、温度センサが測定した温度に応じて容器中のアルコールガスのアルコール濃度を補正することができる。 The fuel cell system of the present invention may further include a temperature sensor that measures the temperature in the container, and the concentration detection unit corrects the alcohol concentration of the alcohol gas in the container according to the temperature measured by the temperature sensor. Can do.
本発明の燃料電池システムは、容器中のpHを測定するpH測定部をさらに含むことができ、濃度検出部は、pH測定部が測定したpHに応じて容器中のアルコールガスのアルコール濃度を補正することができる。 The fuel cell system of the present invention may further include a pH measurement unit that measures the pH in the container, and the concentration detection unit corrects the alcohol concentration of the alcohol gas in the container according to the pH measured by the pH measurement unit. can do.
本発明の燃料電池システムは、警告を提示する警告提示部と、濃度検出部が検出した容器中のアルコールガスのアルコール濃度が所定の範囲外になった場合に、警告提示部に警告の提示を指示する制御部と、をさらに含むことができる。制御部は、たとえば、容器中のアルコールガスのアルコール濃度が所定値以下になった場合に警告提示部に警告の提示を指示することができる。このようにすれば、本発明の燃料電池システムが組み込まれた電子機器を使用中のユーザに容器中の燃料切れを知らせることができる。 The fuel cell system of the present invention presents a warning to the warning presenting unit when the alcohol concentration of the alcohol gas in the container detected by the concentration detecting unit and the concentration detecting unit is outside a predetermined range. And a control unit for instructing. For example, the control unit can instruct the warning presenting unit to present a warning when the alcohol concentration of the alcohol gas in the container becomes a predetermined value or less. In this way, it is possible to notify the user who is using the electronic device incorporating the fuel cell system of the present invention that the fuel in the container has run out.
本発明の燃料電池システムにおいて、容器を形成する壁の一部が、燃料極で生成する二酸化炭素を透過させる膜とすることができる。 In the fuel cell system of the present invention, a part of the wall forming the container may be a membrane that allows carbon dioxide generated at the fuel electrode to permeate.
本発明によれば、以上の構成の燃料電池システムを搭載したことを特徴とする携帯機器が提供される。 According to the present invention, there is provided a portable device in which the fuel cell system having the above configuration is mounted.
本発明によれば、以上の構成の燃料電池システムを搭載したことを特徴とする携帯型パソコンが提供される。 According to the present invention, there is provided a portable personal computer equipped with the fuel cell system having the above configuration.
本発明によれば、アルコール濃度の測定装置であって、プロトン伝導性を有し、アルコールを含むガスと接触した際に当該ガス中のアルコール濃度に応じてプロトン伝導度が変化する高分子膜と、高分子膜のプロトン伝導度の変化に基づき、ガス中のアルコール濃度を検出する濃度検出部と、を含むことを特徴とするアルコール濃度測定装置が提供される。アルコール濃度の測定装置は、上述したような燃料電池システムにおける燃料の濃度を測定するのに用いることもできるが、たとえば環境中のアルコール濃度や人の呼気中のアルコール濃度を測定するのに用いることもできる。 According to the present invention, there is provided an apparatus for measuring alcohol concentration, which has proton conductivity and a polymer membrane whose proton conductivity changes according to the alcohol concentration in the gas when in contact with a gas containing alcohol. There is provided an alcohol concentration measurement apparatus comprising: a concentration detection unit that detects an alcohol concentration in a gas based on a change in proton conductivity of a polymer membrane. The alcohol concentration measuring device can be used to measure the concentration of fuel in the fuel cell system as described above. For example, the alcohol concentration measuring device is used to measure the alcohol concentration in the environment or the alcohol concentration in human breath. You can also.
本発明のアルコール濃度測定装置において、濃度検出部は、高分子膜に配設された一対の電極端子と、電極端子間の抵抗値を測定する抵抗測定部と、伝導度測定部が測定した抵抗値をガス中のアルコール濃度に変換する濃度算出部と、を含むことができる。 In the alcohol concentration measurement apparatus of the present invention, the concentration detection unit includes a pair of electrode terminals disposed on the polymer film, a resistance measurement unit that measures a resistance value between the electrode terminals, and a resistance measured by the conductivity measurement unit. And a concentration calculator that converts the value into an alcohol concentration in the gas.
本発明によれば、アルコール濃度の測定方法であって、測定対象のアルコールガスを含む容器にプロトン伝導性を有する高分子膜を導入する工程と、高分子膜のプロトン伝導度の変化を検出する工程と、プロトン伝導度の変化に基づき、アルコールガスのアルコール濃度を検出する工程と、を含むことを特徴とするアルコール濃度測定方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for measuring an alcohol concentration, the step of introducing a polymer film having proton conductivity into a container containing an alcohol gas to be measured, and detecting a change in proton conductivity of the polymer film. There is provided a method for measuring an alcohol concentration, comprising: a step; and a step of detecting an alcohol concentration of an alcohol gas based on a change in proton conductivity.
本発明のアルコール濃度測定方法において、プロトン伝導度の変化を検出する工程は、高分子膜に配設された一対の電極端子間の抵抗値を測定する工程を含むことができ、アルコールの濃度を検出する工程は、抵抗値に基づきアルコールガスのアルコール濃度を算出する工程を含むことができる。 In the alcohol concentration measurement method of the present invention, the step of detecting a change in proton conductivity can include a step of measuring a resistance value between a pair of electrode terminals disposed on the polymer membrane, and the alcohol concentration is determined. The step of detecting can include a step of calculating the alcohol concentration of the alcohol gas based on the resistance value.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements, and those in which constituent elements and expressions of the present invention are mutually replaced between methods, apparatuses, and systems are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、簡易な構造でアルコール濃度を検出することが可能なアルコール濃度測定装置および当該装置を含む燃料電池システム、ならびにアルコール濃度測定方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the alcohol concentration measuring apparatus which can detect alcohol concentration with a simple structure, the fuel cell system containing the said apparatus, and the alcohol concentration measuring method are provided.
以下の実施の形態で説明する燃料電池システムの用途は特に限定されないが、たとえば携帯電話、ノート型等の携帯型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、各種カメラ、ナビゲーションシステム、ポータブル音楽再生プレーヤー等の小型電気機器に適切に用いられる。 The application of the fuel cell system described in the following embodiments is not particularly limited. For example, a portable personal computer such as a mobile phone or a notebook type, a PDA (Personal Digital Assistant), various cameras, a navigation system, a portable music player, etc. Appropriately used for small electrical equipment.
(第一の実施の形態)
図1は、本発明の第一の実施の形態における燃料電池システムの構成の一例を示す図である。
この燃料電池システム660は、有機液体燃料をガス化し、ガス化された燃料を燃料極に供給することにより発電する。有機液体燃料としては、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、または他のアルコール類等を用いることができる。有機液体燃料は、水溶液とすることができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.
The
燃料電池システム660は、燃料電池本体100と、燃料極タンク662と、センサ668と、濃度測定部670と、制御部672と、燃料供給処理部674と、燃料収容部676と、警告提示部680とを含む。
The
燃料電池本体100は、固体高分子電解質膜114と、固体高分子電解質膜114に配された燃料極102および酸化剤極108とを含む。酸化剤極108に供給される酸化剤としては、通常、空気を用いることができるが、酸素ガスを供給してもよい。燃料電池本体100の詳細な構成については後述する。
The fuel cell
本実施の形態において、燃料収容部676は、有機液体燃料124aを収容する。
燃料供給処理部674は、燃料収容部676に収容された有機液体燃料124aをガス化するガス化手段を含む。燃料供給処理部674は、ガス化手段がガス化した燃料ガス124bを燃料極タンク662に供給する処理を行う。燃料供給処理部674の詳細な構成については後述する。
In the present embodiment, the
The fuel
燃料極タンク662には、センサ668が設けられる。センサ668は、燃料極タンク662内の燃料ガス124bのアルコール濃度を検出するのに用いられる。センサ668は、高分子膜665と、第1の電極端子666と、第2の電極端子667とを含む。高分子膜665は、プロトン伝導性を有する高分子膜である。高分子膜665は、燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度に応じてプロトン伝導度が変化する材料により構成される。本実施の形態における燃料電池システム660は、高分子膜665のプロトン伝導度の変化に基づき、燃料極タンク662中の燃料ガス124bのメタノール濃度を検出することができる。
A
高分子膜665は、燃料ガス124bのアルコール濃度に応じてプロトン伝導度が変化する材料であればどのような材料により構成することもできるが、たとえば、燃料電池本体100の固体高分子電解質膜114と同様の材料により構成することができる。このような材料としては、
スルホン基、リン酸基、ホスホン基、ホスフィン基等の強酸基や、カルボキシル基等の弱酸基等の極性基を有する有機高分子が好ましく用いられる。こうした有機高分子として、
スルホン化ポリ(4−フェノキシベンゾイル−1,4−フェニレン)、アルキルスルフォン化ポリベンゾイミダゾール等の芳香族含有高分子;
ポリスチレンスルフォン酸共重合体、ポリビニルスルフォン酸共重合体、架橋アルキルスルフォン酸誘導体、フッ素樹脂骨格およびスルホン酸からなるフッ素含有高分子等の共重合体;
アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸のようなアクリルアミド類とn−ブチルメタクリレートのようなアクリレート類とを共重合させて得られる共重合体;
スルホン基含有パーフルオロカーボン(ナフィオン(登録商標、デュポン社製)、アシプレックス(旭化成社製));
カルボキシル基含有パーフルオロカーボン(フレミオン(登録商標)S膜(旭硝子社製));
芳香族ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリホスファゼン、トリフルオロスチレン共重合体(BAM3G、バラード社製);
等が例示される。
The
An organic polymer having a polar group such as a strong acid group such as a sulfone group, a phosphoric acid group, a phosphone group or a phosphine group, or a weak acid group such as a carboxyl group is preferably used. As these organic polymers,
Aromatic-containing polymers such as sulfonated poly (4-phenoxybenzoyl-1,4-phenylene), alkylsulfonated polybenzimidazole;
Copolymers such as a polystyrene-containing sulfonic acid copolymer, a polyvinyl sulfonic acid copolymer, a crosslinked alkyl sulfonic acid derivative, a fluorine-containing polymer composed of a fluororesin skeleton and a sulfonic acid;
A copolymer obtained by copolymerizing acrylamides such as acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid and acrylates such as n-butyl methacrylate;
Sulfone group-containing perfluorocarbon (Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (manufactured by Asahi Kasei));
Carboxyl group-containing perfluorocarbon (Flemion (registered trademark) S membrane (Asahi Glass Co., Ltd.));
Aromatic polyether, polyphenylene sulfide, polyimide, polyphosphazene, trifluorostyrene copolymer (BAM3G, manufactured by Ballard);
Etc. are exemplified.
また、上記した高分子に対して、適宜、架橋性の置換基、たとえば、ビニル基、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基、シンナモイル基、メチロール基、アジド基、ナフトキノンジアジド基を導入し、これらの高分子をそのまま、または溶融した状態で放射線、UV、電子線等を照射すること等により架橋したものを用いることもできる。 In addition, a crosslinkable substituent such as a vinyl group, an epoxy group, an acrylic group, a methacryl group, a cinnamoyl group, a methylol group, an azide group, or a naphthoquinonediazide group is appropriately introduced into the above polymer. A polymer crosslinked by irradiation with radiation, UV, electron beam or the like in the melted state as it is can also be used.
第1の電極端子666および第2の電極端子667は、高分子膜665表面または高分子膜665中に互いに離間して設けられる。ここで、高分子膜665は、アルコール濃度に応じてプロトン伝導度が変化する材料により構成されるので、第1の電極端子666と第2の電極端子667との間に高分子膜665を介して電流を流した場合、燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度に応じて第1の電極端子666および第2の電極端子667間の抵抗値が変化する。濃度測定部670は、第1の電極端子666および第2の電極端子667間の抵抗値に基づき、燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度を測定する。濃度測定部670の詳細な構成については後述する。
The
図2は、センサ668を詳細に示す図である。
図2(a)は、センサ668の第1の電極端子666および第2の電極端子667が設けられた面を示す図、図2(b)は、図2(a)の側面図である。第1の電極端子666および第2の電極端子667は、燃料ガス124b中に安定に存在し、導電性を有する材料であればどのような材料により構成することもできる。第1の電極端子666および第2の電極端子667は、導電性ペーストにより高分子膜665に貼り付けることができる。導電性ペーストとしては、金や銀等の金属を含むポリマーペーストや、アクリルアミド等ポリマー自体が導電性を有するポリマーペーストを用いることができる。第1の電極端子666および第2の電極端子667は、それぞれ配線710aおよび配線710bを介して、図1に示した濃度測定部670に電気的に接続される。
FIG. 2 shows the
2A is a diagram illustrating a surface of the
図3は、センサ668の他の例を示す図である。センサ668は、第一の電極端子666および第二の電極端子667の表面がたとえばテフロン(登録商標)等の疎水性の膜720で覆われた構成とすることもできる。このようにすれば、センサ668を燃料極タンク662中に導入した場合でも、第一の電極端子666および第二の電極端子667が燃料極タンク662中の燃料ガス124bと直接接触することがない。そのため、第一の電極端子666および第二の電極端子667が燃料ガス124bにより腐食等されるのを防ぐことができる。これにより、第1の電極端子666および第2の電極端子667を安定に保つことができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the
図4は、センサ668の他の例を示す図である。図4(a)に示すように、第1の電極端子666および第2の電極端子667は、配線710aおよび配線710bを高分子膜665に巻き付けて構成することもできる。また、図4(b)に示すように、配線710aおよび配線710bを高分子膜665の厚さ方向に貫通させ、配線710aおよび配線710bの貫通した部分を留め部として第1の電極端子666および第2の電極端子667を構成することもできる。
FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the
図5は、センサ668のまた他の例を示す図である。図5(a)に示すように、第1の電極端子666および第2の電極端子667は、それぞれ、配線710aおよび配線710bを導電性ペースト711で高分子膜665上に固定することにより構成することもできる。導電性ペーストとしては、上述したのと同様、金や銀等の金属を含むポリマーペーストや、アクリルアミド等ポリマー自体が導電性を有するポリマーペーストを用いることができる。図5(b)は、図5(a)に示したセンサ668の側面図である。なお、前述した図4(a)および図4(b)に示した構成の第1の電極端子666および第2の電極端子667においても、同様の導電性ペーストを用いて配線710aおよび配線710bが高分子膜665にしっかり固定されるようにすることができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating still another example of the
さらに、センサ668は、図5(c)および図5(d)に示すように、4つの電極端子666a、電極端子666b、電極端子667a、および電極端子667bを含む構成とすることもできる。各電極端子666a、666b、667a、および667bはそれぞれ配線710a、配線710c、配線710b、および配線710dを介して濃度測定部670(図1参照)に電気的に接続される。たとえば、濃度測定部670は、電極端子666aおよび電極端子667a間の電流を測定するために用いることができ、電極端子666bおよび電極端子667b間の電圧を測定するために用いることができる。
Further, the
図1に戻り、濃度測定部670が測定した燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度は制御部672に伝達される。制御部672は、濃度測定部670により測定されたアルコール濃度が適正な範囲内であるか否かを判断し、燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度が適正な範囲内となるように燃料供給処理部674を制御する。燃料供給処理部674は、制御部672の制御に基づき、燃料収容部676から燃料極タンク662に供給する燃料ガス124bの供給量を制御する。
Returning to FIG. 1, the alcohol concentration of the
また、制御部672は、燃料供給処理部674を制御する処理を繰り返しても燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度が適正な範囲内にならない場合、警告提示部680に警告を発生させる。
Further, the
また、燃料電池システム660は、回収処理部675をさらに含むことができる。回収処理部675は、燃料極タンク662に供給された燃料ガス124bのうち、電極反応で消費されなかったガスを回収して濃縮し、有機液体燃料124aとして燃料収容部676に戻す処理を行う。回収処理部675は、たとえば水およびアルコールを液化させ、その他の成分を気液分離膜を介して除去する等してアルコール水溶液を得ることができる。このようにすれば、電極反応で消費されなかった燃料ガス124bを再利用することができる。
The
図6は、燃料収容部676、燃料供給処理部674、燃料極タンク662、および燃料電池本体100が一体に形成された構成を示す図である。ここで、燃料供給処理部674は、有機液体燃料124aをガス化して燃料ガス124bを発生するガス化処理部335およびインバータ461を含む。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration in which the
燃料電池本体100は、筐体338内に収容される。筐体338の下方には燃料収容部676が設けられ、有機液体燃料124aが収容される。燃料収容部676の有機液体燃料124aの下方には、ガス化処理部335が設けられる。燃料収容部676と燃料極タンク662とは、筐体338の一部に設けられた貫通口341を介して連結される。さらに、燃料極タンク662の上方には、電極反応で発生した二酸化炭素を透過して排出するガス透過膜336が設けられる。
The fuel cell
ガス化処理部335は、たとえば超音波振動のような高周波数の振動を発する霧化ユニットとすることができる。霧化ユニットが発した振動は、燃料収容部676内の有機液体燃料124aに伝導する。この振動により、有機液体燃料124aが霧化されてミスト状の燃料ガス124bが発生する。燃料ガス124bは、貫通口341を通って燃料極タンク662に進入する。霧化ユニットとしては、たとえば秋月電子社製のUSH−400、株式会社テックジャム販売のC−HM−2412等の超音波振動型霧化ユニットが挙げられる。このような霧化ユニットは、有機液体燃料を応答性良く霧化することが可能である。また、FDK株式会社製の霧化ディスクのような、圧電振動子を備えた超音波振動型霧化ユニットを用いることもできる。こうした霧化ユニットは低消費電力であるため、負荷を大きくすることなく、二酸化炭素の気泡の滞留を防ぎ、安定した発電状態を維持することができる。
The
ここでは図示していないが、制御部672は、インバータ461における振動数または電圧を変化させることにより、燃料収容部676から燃料極タンク662への燃料ガス124bの供給量を制御する。インバータ461としては、たとえば松下電子部品株式会社製のEXCFシリーズ等を用いることができる。制御部672は、濃度測定部670により測定された燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度に応じて、インバータ461の振動数または電圧を変化させる。これにより、燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度を適正範囲に保つことができる。
Although not shown here, the
なお、ガス化処理部335を霧化ユニットとした場合、霧化ユニットは、燃料収容部676内の有機液体燃料124aに振動が伝わるように構成されれば、どのような場所に配置することもできる。霧化ユニットは、図6に示すように、燃料収容部676の底面に配設してもよいし、側面に配設してもよい。
In addition, when the
また、布や紙等を介して燃料収容部676内の有機液体燃料124aに振動が伝わるように構成することにより、燃料収容部676とガス化処理部335とを分離して配置することもできる。布や紙の一端を燃料収容部676に浸し、他端をガス化処理部335に接触させると、ガス化処理部335からの振動を燃料収容部676内の有機液体燃料124aに伝導することができ、燃料ガス124bを発生することができる。
In addition, the
また、ガス化処理部335は、ヒータ等の加熱手段を含むことができ、有機液体燃料124aを加熱することにより、有機液体燃料124aを気化させて蒸気とした燃料ガス124bを発生させることができる。さらに、ガス化処理部335は、バブリング手段を含んでもよく、この場合、窒素等のキャリアガスを用いて有機液体燃料124aをバブリングすることにより、有機液体燃料124aを気化させて有機液体燃料124aを発生させることができる。また、燃料収容部676内にノズルを設け、燃料収容部676内を加圧することにより、有機液体燃料124aを霧化することもできる。
The
ガス透過膜336は、二酸化炭素を選択的に透過し、燃料ガス124bを透過しない材料により構成することができる。ガス透過膜336としては、二酸化炭素を選択的に透過するものであればどのようなものを用いることもできるが、たとえば0.05μm〜4μm程度の細孔を有する多孔質膜を用いることができる。このような構成は、特開2001−102070号公報に教示されている。
The gas
また、ガス透過膜336の他の例として、多孔質基材と、該多孔質基材の表面に二酸化炭素選択透過材料がコーティングされてなる前記非多孔質膜とを含む構成の気液分離フィルタを用いることができる。非多孔質膜は、二酸化炭素を効率良く透過させることが望まれるため、厚みをある程度薄くすることが好ましい。たとえば、平均厚みを、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下とする。このような薄膜とする場合、多孔質PTFEフィルタのように成形で作製することは困難である。そこで上記構成では、多孔質基材の表面に二酸化炭素選択透過材料をコーティングしてなる非多孔質膜を用いている。この構成によれば、多孔質基材を気液分離部として機能させ、ここを透過した気体のうち二酸化炭素が、非多孔質膜により選択的に透過するようにすることができる。ここで、非多孔質膜は、たとえば、フッ素樹脂を含む構成とすることができる。
In addition, as another example of the gas
このように、ガス透過膜336として、二酸化炭素を選択的に透過し、燃料ガス124bを透過しない材料を用いることにより、電極反応で発生した二酸化炭素を燃料極タンク662から外部へ排出することができる。一方、燃料ガス124bは、ガス透過膜336を通過しないため、未反応の燃料ガス124bが外部に排出されてしまうのを防ぐことができる。余剰の燃料ガス124bは、燃料極タンク662の壁面等において液滴となるが、この液滴は一定の大きさ以上に成長すると、壁面を伝って落下し、燃料収容部676に回収され、再利用される。
As described above, by using a material that selectively permeates carbon dioxide and does not permeate the
酸化剤極108において、筐体338に設けられた吸気口339から酸化剤126が導入され、同じく筐体338に設けられた排気口340から排出される。
In the
図7は、図6に示した燃料供給処理部674の他の例を示す図である。ここで、燃料電池システム660は、燃料収容部およびガス化処理部をそれぞれ二つずつ備えた構成とすることができる。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the fuel
図7の燃料電池において、第一ガス化処理部335aおよび第二ガス化処理部335bは、それぞれ第一燃料収容部676aおよび第二燃料収容部676bに配設されている。第一ガス化処理部335aおよび第二ガス化処理部335bは、それぞれ第一燃料収容部676aおよび第二燃料収容部676bに振動を伝えることにより、それぞれ第一成分481および第二成分483をガス化する。ガス化された成分は燃料極タンク662に導入される。第一ガス化処理部335aおよび第二ガス化処理部335bは、それぞれ第一インバータ461aおよび第二インバータ461bに接続しており、制御部672によってそれぞれのガス化量が制御される。
In the fuel cell of FIG. 7, the first gasification processing unit 335a and the second
たとえば、第一成分481および第二成分483はそれぞれ水および高濃度のメタノール水溶液とすることができる。この場合、制御部672による制御は、次のように行われる。制御部672は、濃度測定部670からの出力に基づき、燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度が適正範囲内であるか否かを判断する。燃料ガス124bのアルコール濃度が適正範囲より低い場合、第二燃料収容部676bからの第二成分483のガス化量を増加させる。一方、燃料ガス124bのアルコール濃度が適正範囲より高い場合、第一燃料収容部676aからの第一成分481のガス化量を増加させる。
For example, the
ここで、二酸化炭素だけは酸化剤極108へ移動しないため、燃料極タンク662から排出することが必要となる。上述のように、従来のダイレクトメタノール型燃料電池においては、燃料極に二酸化炭素の気泡が滞留して上記反応式(1)の反応進行を阻害することがあった。これに対し、有機液体燃料124aをガス化して供給する本実施の形態の燃料電池システム660においては、気泡が生成するほどの液体が燃料極タンク662に存在しないため、二酸化炭素の気泡が形成されにくい。その結果、二酸化炭素は、燃料極102表面に留まることがない。図6に示したように、燃料極タンク662にガス透過膜336を設けておけば、二酸化炭素を効率よく外部に排出することもできる。これにより、上記反応式(1)の反応が安定的に進行し、安定した出力が得られる。
Here, since only carbon dioxide does not move to the
なお、燃料供給処理部674は、燃料収容部およびガス化処理部をそれぞれ3つ以上備えた構成とすることができる。
The fuel
図8は、濃度測定部670の構成を詳細に示す図である。
濃度測定部670は、第1の電極端子666と第2の電極端子667との間の抵抗値を測定する抵抗測定部(R/O)682と、抵抗測定部682が測定した抵抗値に基づき、燃料極タンク662中のアルコール濃度を算出する濃度算出部(S/O)684と、第1の電極端子666と第2の電極端子667の間の抵抗値とメタノール濃度との関係を示す参照データを記憶する参照データ記憶部685とを含む。抵抗測定部682としては、たとえばブリッジを備えた交流インピーダンスメータを用いることができる。第1の電極端子666と第2の電極端子667との間の抵抗値は、20mV以下の低振幅の交流を用いて測定することができる。濃度算出部684は、参照データ記憶部685を参照して参照データに基づき濃度算出部684が測定した抵抗値からメタノール濃度を算出する。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the
The
また、図9に示すように、燃料電池システム660は、pHセンサ686および温度センサ688をさらに含むこともできる。前述した式(1)に示すように、燃料極102では二酸化炭素が発生する。そのため、燃料極タンク662中に含まれる二酸化炭素の濃度に応じて燃料極タンク662内のpHが変化することがある。高分子膜665のプロトン伝導度は温度やpHに依存することもあるため、濃度測定部670は、燃料極タンク662内の温度およびpHも考慮して燃料ガス124b中のメタノール濃度を測定することが好ましい。pHセンサ686および温度センサ688は、燃料極タンク662内のpHおよび温度をそれぞれ測定する。参照データ記憶部685(図8)は、第1の電極端子666および第2の電極端子667間の抵抗値とメタノール濃度との関係を温度毎およびpH毎に記憶することができる。また、参照データ記憶部685は、温度毎およびpH毎に第1の電極端子666および第2の電極端子667間の抵抗値とメタノール濃度との関係の補正式を記憶することができる。このようにすれば、濃度測定部670は、燃料極タンク662中の温度やpHをも考慮して燃料ガス124bのメタノール濃度を測定することができ、メタノール濃度を正確に測定することができる。
In addition, as shown in FIG. 9, the
温度センサ688としては、熱電対、金属測温抵抗体、サーミスタ、IC温度センサ、磁気温度センサ、サーモパイル、または焦電型温度センサ等を用いることができる。また、pHセンサ686としては市販のpHメータを用いることができる。温度測定機能を有するpHメータを用いる場合、pHセンサ686および温度センサ688は一体に形成することもできる。
As the
図10は、温度センサ688(またはpHセンサ686)とセンサ668とを一体に構成した図を示す。センサ668は、図10(a)に示すように、温度センサ688(またはpHセンサ686)を高分子膜665表面に貼り付けた構成とすることもでき、また図10(b)に示すように、温度センサ688を高分子膜665内に埋め込んだ構成とすることもできる。また、センサ668は、図10(c)に示すように、膜状の温度センサ688(またはpHセンサ686)を高分子膜665に貼り付けた構成とすることもできる。
FIG. 10 shows a diagram in which the temperature sensor 688 (or the pH sensor 686) and the
さらに、図11に示すように、温度およびpHによってプロトン伝導度が異なる三種以上の高分子膜をそれぞれ含む複数のセンサ668a、668b、および668cを組み合わせて用いることにより、燃料極タンク662内のアルコール濃度、温度、およびpHを測定することもできる。このような高分子膜の組み合わせとして、たとえば(1)ナフィオン等のスルホン酸基含有ポリパーフルオロカーボン、(2)ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等のスルホン酸基含有ポリエーテルケトン、および(3)スルホン酸基ポリスチレン共重合体を用いることができる。この場合、濃度測定部670は、センサ668a、668b、および668cにおける抵抗値をそれぞれ測定する複数の抵抗測定部682a、682b、および682cを含むことができる。濃度算出部684は、これら複数の抵抗測定部682a、682b、および682cにより測定された抵抗値に基づき、温度およびpHを考慮して燃料ガス124bのアルコール濃度を検出することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 11, by using a combination of a plurality of
さらに、たとえば図9に示したように温度センサ688を用いると共に、pHによってプロトン伝導度が異なる二種以上の高分子膜を組み合わせて用いることによっても燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度およびpHを測定することもできる。
Furthermore, for example, as shown in FIG. 9, the alcohol concentration of the
また、図12に示すように、センサ668は、燃料極タンク662の壁部に設けた構成とすることもできる。さらに、図13に示すように、センサ668は、燃料電池本体100の固体高分子電解質膜114の一部を図1に示した高分子膜665として用いた構成とすることもできる。
Further, as shown in FIG. 12, the
図14は、図12および図13に示した構成のセンサ668の変形例を示す図である。図14(a)は、図12に示したセンサ668の変形例を示す。センサ668において、第1の電極端子666および第2の電極端子667は、燃料極タンク662中の燃料ガス124bと直接接しないように、燃料極タンク662の外部に設けられた構成とすることができる。高分子膜665が燃料極タンク662中の燃料ガス124bと接する構成とすれば、第1の電極端子666および第2の電極端子667が燃料極タンク662中に設けられていなくても、第1の電極端子666および第2の電極端子667間の抵抗値を検出することができる。このような構成とすると、第1の電極端子666および第2の電極端子667が燃料ガス124bと常時接触しないため、第1の電極端子666および第2の電極端子667が燃料ガス124bにより腐食等されるのを防ぐことができる。これにより、第1の電極端子666および第2の電極端子667を安定に保つことができる。
FIG. 14 is a view showing a modification of the
図14(b)は、図13に示したセンサ668の変形例を示す。ここで、センサ668において、第1の電極端子666および第2の電極端子667は、燃料極タンク662中の燃料ガス124bと直接接しないように、固体高分子電解質膜114の酸化剤極108側に設けられた構成とすることができる。これにより、第1の電極端子666および第2の電極端子667を安定に保つことができる。
FIG. 14B shows a modification of the
なお、以上の例では、燃料供給処理部674から直接燃料極タンク662に燃料ガス124bが供給される形態を示したが、燃料ガス124bは、バッファタンク664を介して燃料極タンク662に供給される形態とすることもできる。図15は、燃料ガス124bがバッファタンク664を介して燃料極タンク662に供給される形態を示す模式図である。この場合、図示していないが、バッファタンク664と燃料極タンク662とは、圧電ポンプを介して燃料ガス124bが循環可能な構成とすることができる。ここで、図15では、センサ668がバッファタンク664内に設けられた構成としているが、センサ668は、燃料極タンク662に設けた構成とすることもできる。また、センサ668は、容器間を結ぶ配管中に設けた構成とすることもできる。
In the above example, the
次に、図16を参照して図1に示した燃料電池本体100の構成を説明する。燃料電池本体100は、単数または複数の単セル構造101を有する。図16は、単セル構造101を模式的に示した断面図である。各単セル構造101は、燃料極102、酸化剤極108および固体高分子電解質膜114を含む。燃料電池本体100において、単セル構造101の燃料極102には、燃料極側セパレータ120を介して燃料ガス124bが供給される。また、各単セル構造101の酸化剤極108には、酸化剤極側セパレータ122を介して酸化剤126が供給される。
Next, the configuration of the fuel cell
固体高分子電解質膜114は、燃料極102と酸化剤極108を隔てるとともに、両者の間で水素イオンを移動させる役割を有する。このため、固体高分子電解質膜114は、水素イオンの伝導性が高い膜であることが好ましい。また、化学的に安定であって機械的強度が高いことが好ましい。
The solid
燃料極102および酸化剤極108は、それぞれ、触媒を担持した炭素粒子と固体電解質の微粒子とを含む燃料極側触媒層106および酸化剤極側触媒層112をそれぞれ基体104および基体110上に形成した構成とすることができる。触媒としては、白金や白金とルテニウムの合金等が例示される。燃料極102および酸化剤極108の触媒は同じものを用いても異なるものを用いてもよい。なお、燃料電池システム660を図13に示す構成とする場合、固体高分子電解質膜114において、燃料極側触媒層106および酸化剤極側触媒層112が設けられていない領域を高分子膜665として用いる。
The
以上のようにして構成された単セル構造101を積み重ねることにより、複数の単セル構造101が直列に接続された燃料電池セルスタックを含む燃料電池本体100を得ることができる。
By stacking the
本実施の形態における燃料電池システム660によれば、高分子膜665に第1の電極端子666および第2の電極端子667を付けただけの簡易な構成で燃料ガス124bのアルコール濃度を測定することができる。
According to the
(第二の実施の形態)
図17は、本発明の第二の実施の形態における燃料電池システムの構成の一例を示す図である。本実施の形態において、燃料電池システム660にはカートリッジ678が取り付けられる。
(Second embodiment)
FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a
カートリッジ678は、バッファタンク664および燃料収容部676を含むように構成される。燃料電池システム660の本体側679には、燃料電池本体100、燃料極タンク662、燃料供給処理部674、濃度測定部670、および制御部672が設けられる。第一の実施の形態において図1を参照して説明したのと同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
The
ここで、燃料供給処理部674は、カートリッジ678が取り付けられたときに、カートリッジ678の燃料収容部676に含まれる有機液体燃料124aをガス化し、バッファタンク664に燃料ガス124bを供給可能に構成される。カートリッジ678において、バッファタンク664はセンサ668を含む。本体側679において、濃度測定部670には、カートリッジ678が取り付けられたときに、センサ668の第1の電極端子666および第2の電極端子667と電気的に接続される端子(不図示)が設けられる。燃料極タンク662は、バッファタンク664から燃料ガス124bを導入可能に構成される。
Here, the fuel
図18は、カートリッジ678におけるバッファタンク664と本体側679における燃料極タンク662とを示す模式図である。燃料極タンク662には燃料供給口643が設けられ、バッファタンク664は、燃料極タンク662の燃料供給口643と嵌合する嵌合部647を有する。カートリッジ本体645の側壁には、センサ668の第1の電極端子666および第2の電極端子667とそれぞれ電気的に接続された電極端子666aおよび電極端子667aが設けられる。ここで、燃料電池本体100は、図17に示した構成に加えて、絶縁シート130と、燃料極側集電体132と、酸化剤極側集電体134とをさらに含む。
FIG. 18 is a schematic diagram showing a
また、図19に示すように、センサ668は、本体側679の燃料極タンク662内に設けることもできる。さらに、図20に示すように、燃料電池システム660は、燃料収容部676のみを含むカートリッジ678を取り外し可能とした構成とすることもできる。また、図示していないが、カートリッジ678にバルブを含めた構成とすることもできる。また、センサ668は、カートリッジ678の壁部に設けることもできる。この場合、カートリッジ678外部に露出したセンサ668部分をシール等で覆う構成とし、本体側679に取り付け前にシールを取り外すようにすることができる。これにより、カートリッジ678を本体側679に取り付け前にカートリッジ678から液体燃料が漏れだしたりするのを防ぐことができる。
Further, as shown in FIG. 19, the
本実施の形態における燃料電池システム660によれば、有機液体燃料124aを含むカートリッジを取り付けた場合における燃料ガス124bのアルコール濃度を検出することができる。
According to the
(実施例1)
ガス化処理部335として超音波振動型霧化ユニットを使用した。高分子膜665としてナフィオンN112膜(デュポン社製、厚さ約50μm、幅約5mm、長さ約60mm)を用い、高分子膜665の長さ方向の両端の表面にPt端子(幅約6mm角)を取り付けたセンサ668を準備した。容器内にメタノール濃度を変化させて水−メタノール混合ガスを導入し、ブリッジを備えた交流インピーダンスメータを用いて10mV以下の低振幅の交流を用いて電極間の抵抗値を測定した。
(Example 1)
An ultrasonic vibration type atomization unit was used as the
図21は、燃料極タンク662のメタノール透過量と抵抗値との関係を示す図である。ここで、水−メタノール混合ガスの湿度は100%とした。図21に示すように、メタノール透過量と抵抗値とはほぼ直線関係にあった。このように、高分子膜665のプロトン伝導度の変化を利用することにより、精度よくアルコール濃度を検出することができた。
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the amount of methanol permeated through the
(実施例2)
まず、図16に示したのと同様の燃料電池本体100を作製した。燃料極側触媒層106および酸化剤極側触媒層112中に含まれる触媒として、炭素微粒子(デンカブラック;電気化学社製)に粒子径3〜5nmの白金(Pt)−ルテニウム(Ru)合金を重量比で50%担持させた触媒担持炭素微粒子を使用した。なお、合金組成は50at%Ruで、合金と炭素微粉末の重量比は1:1とした。この触媒担持炭素微粒子1gにアルドリッチ・ケミカル社製5wt%ナフィオン溶液18mlを加え、50℃にて3時間超音波混合機で攪拌し触媒ペーストとした。このペーストを、ポリテトラフルオロエチレンで撥水処理させたカーボンペーパー(東レ製:TGP−H−120)上にスクリーン印刷法で2mg/cm2塗布し、120℃で乾燥させて燃料極102および酸化剤極108とした。次に、1枚の固体高分子電解質膜114(デュポン社製ナフィオン(登録商標)、膜厚150μm)に対し、上記で得た燃料極102および酸化剤極108を120℃で熱圧着して燃料電池本体100を作製した。
(Example 2)
First, a fuel cell
このようにして作製した燃料電池本体100をステンレス製の筐体内に固定し、燃料ガスのメタノール濃度を変えて出力を測定した。なお、酸化剤極108への酸化剤の供給は、空気の自然吸気とした。その結果を表1に示す。
The fuel cell
(比較例)
実施例2と同様にして燃料電池本体100を作製した。燃料電池本体100をステンレス製の筐体内に固定し、有機液体燃料のメタノール濃度を変えて出力を測定した。その結果を表2に示す。
(Comparative example)
A fuel cell
表2に示すように、燃料極102に供給する燃料として、有機液体燃料を用いた場合、メタノール濃度が高くなると(15体積%)、クロスオーバーが生じ、出力が大幅に低下してしまう。一方、燃料として燃料ガスを用いた場合、メタノール濃度が高くなっても(15体積%)、出力の低下は見られなかった。しかし、燃料ガスを用いた場合でも、さらにメタノール濃度を高くすると(20体積%)、出力が低下することが判明した。このように、燃料ガスを用いた場合でも、高出力を得るために適正なアルコールの濃度範囲があることが示された。
As shown in Table 2, when an organic liquid fuel is used as the fuel to be supplied to the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there.
以上の実施の形態においては、燃料ガス124bのアルコール濃度に応じてプロトン伝導度が変化する材料を含むセンサ668を用いて燃料ガス124bのアルコール濃度を測定する形態を説明したが、燃料ガス124b中のアルコール濃度に応じて寸法が変化する材料を含むセンサを用いて燃料ガス124bのアルコール濃度を測定することもできる。
In the above embodiment, the embodiment has been described in which the alcohol concentration of the
図22は、燃料ガス124b中のアルコール濃度に応じて寸法が変化する材料を含むセンサ698を示す図である。センサ698は、高分子膜694と、高分子膜694に配設されたストレインゲージ695を含み、ストレインゲージ695の表面は防水フィルム712で覆われた構成とすることができる。ストレインゲージ695からの電気信号は、配線713aおよび配線713bから取り出すことができる。
FIG. 22 is a diagram showing a
ストレインゲージ695は、高分子膜694の表面に貼付、または内部に埋め込まれる。ストレインゲージ695は、高分子膜694と一体に構成することもできる。ストレインゲージ695はどのような構成とすることもできるが、たとえば4つのストレインゲージによりホイーストンブリッジ回路を構成し、歪みによるストレインゲージの抵抗変化を電気信号として第1の端子696および第2の端子697から取り出す構成とすることができる。濃度測定部670は、第1の端子696および第2の端子697間の抵抗値に基づき、燃料極タンク662中の燃料ガス124bのアルコール濃度を測定する。
The
高分子膜694は、燃料ガス124bのアルコール濃度に応じて寸法が変化する材料であれば、どのような材料により構成することもできるが、たとえば、固体高分子電解質膜114と同様の材料により構成することができる。
The
また、センサ698は、図23に示すように、高分子膜694表面に貼り付けたクォーツ722上に第一の端子696および第二の端子697を設けた構成とすることができる。この場合、濃度測定部670は、センサ698の第一の端子696から発信周波数を変化させてマイクロ波等を送出し、第二の端子697から反射波を受信し、共振周波数特性に応じて高分子膜694の寸法の変化を検出する構成とすることができる。
In addition, as shown in FIG. 23, the
図24は、燃料ガス124b中のアルコール濃度に応じて寸法が変化する材料を含むセンサの他の例を示す図である。
センサ704は、第1の電極701および第2の電極702を含むコンデンサである。図24(a)は、高分子膜700、並びに高分子膜700を狭持する第1の電極701および第2の電極702の側面図、図24(b)は、センサ704を第1の電極701側からみた上面図である。第1の電極701および第2の電極702は、それぞれ配線714aおよび配線714bを介して、濃度測定部670に電気的に接続される。
FIG. 24 is a diagram illustrating another example of a sensor including a material whose dimensions change according to the alcohol concentration in the
The
センサ704において、第1の電極701および第2の電極702は高分子膜700を狭持する。この場合、高分子膜700は、絶縁性の材料により構成される。高分子膜700は、絶縁性で、燃料ガス124bのアルコール濃度に応じて寸法が変化する材料であれば、どのような材料により構成することもできる。高分子膜700としては、たとえば、芳香族ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリホスファゼン、トリフルオロスチレン共重合体(BAM3G、バラード社製)等が例示される。また、上述したような燃料電池本体100の固体高分子電解質膜114として用いられるスルホン酸基を有する高分子膜に電子線、UV、X線を照射したり、塩に浸したりして絶縁性としたものを用いることもできる。
In the
100 燃料電池本体
101 単セル構造
102 燃料極
104 基体
106 燃料極側触媒層
108 酸化剤極
110 基体
112 酸化剤極側触媒層
114 固体高分子電解質膜
120 燃料極側セパレータ
122 酸化剤極側セパレータ
124a 有機液体燃料
124b 燃料ガス
126 酸化剤
130 絶縁シート
132 燃料極側集電体
134 酸化剤極側集電体
335 ガス化処理部
336 ガス透過膜
338 筐体
339 吸気口
340 排気口
341 貫通口
461 インバータ
481 第1燃料成分
483 第2燃料成分
643 燃料供給口
645 カートリッジ本体
647 嵌合部
660 燃料電池システム
662 燃料極タンク
664 バッファタンク
665 高分子膜
666 第1の電極端子
666a 電極端子
667 第2の電極端子
667a 電極端子
668 センサ
668a、668b、668c センサ
670 濃度測定部
672 制御部
674 燃料供給処理部
675 回収処理部
676 燃料収容部
676a 第1の燃料収容部
676b 第2の燃料収容部
678 カートリッジ
679 本体側
680 警告提示部
682 抵抗測定部
682a、682b、682c 抵抗測定部
684 濃度算出部
685 参照データ記憶部
686 pHセンサ
688 温度センサ
694 高分子膜
695 ストレインゲージ
696 第1の端子
697 第2の端子
698 センサ
700 高分子膜
701 第1の電極
702 第2の電極
704 センサ
710a、710b、710c、710d 配線
711 導電性ペースト
712 防水フィルム
713a、713b 配線
714a、714b 配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Fuel cell main body 101 Single cell structure 102 Fuel electrode 104 Base 106 Fuel electrode side catalyst layer 108 Oxidant electrode 110 Base body 112 Oxidant electrode side catalyst layer 114 Solid polymer electrolyte membrane 120 Fuel electrode side separator 122 Oxidant electrode side separator 124a Organic liquid fuel 124b Fuel gas 126 Oxidant 130 Insulating sheet 132 Fuel electrode side current collector 134 Oxidant electrode side current collector 335 Gasification processing unit 336 Gas permeable membrane 338 Housing 339 Inlet port 340 Exhaust port 341 Through port 461 Inverter 481 First fuel component 483 Second fuel component 643 Fuel supply port 645 Cartridge body 647 Fitting portion 660 Fuel cell system 662 Fuel electrode tank 664 Buffer tank 665 Polymer film 666 First electrode terminal 666a Electrode terminal 667 Second electrode Terminal 667a Electrode terminal 668 668a, 668b, 668c Sensor 670 Concentration measurement unit 672 Control unit 674 Fuel supply processing unit 675 Recovery processing unit 676 Fuel storage unit 676a First fuel storage unit 676b Second fuel storage unit 678 Cartridge 679 Main body side 680 Warning presentation unit 682 Resistance measurement unit 682a, 682b, 682c Resistance measurement unit 684 Concentration calculation unit 685 Reference data storage unit 686 pH sensor 688 Temperature sensor 694 Polymer film 695 Strain gauge 696 First terminal 697 Second terminal 698 Sensor 700 Polymer film 701 First electrode 702 Second electrode 704 Sensor 710a, 710b, 710c, 710d Wiring 711 Conductive paste 712 Waterproof film 713a, 713b Wiring 714a, 714b Wiring
Claims (21)
固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜に配された燃料極および酸化剤極とを含む燃料電池本体と、
前記アルコールガスを含む容器と、
前記容器中の前記アルコールガスのアルコール濃度を検出する濃度検出部と、
を含むことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system using alcohol gas as fuel,
A fuel cell main body including a solid polymer electrolyte membrane, and a fuel electrode and an oxidizer electrode disposed on the solid polymer electrolyte membrane;
A container containing the alcohol gas;
A concentration detector for detecting the alcohol concentration of the alcohol gas in the container;
A fuel cell system comprising:
前記濃度検出部は、プロトン伝導性を有し、前記容器内に設けられた高分子膜を含み、前記高分子膜のプロトン伝導度の変化に基づき、前記容器中の前記アルコールガスのアルコール濃度を検出することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein
The concentration detector has proton conductivity, includes a polymer membrane provided in the container, and determines the alcohol concentration of the alcohol gas in the container based on a change in proton conductivity of the polymer membrane. A fuel cell system for detecting.
前記濃度検出部は、前記高分子膜に配設された一対の電極端子と、前記電極端子間の抵抗値を測定する抵抗測定部と、前記抵抗測定部が測定した抵抗値に基づき前記アルコールガスのアルコール濃度を算出する濃度算出部と、を含むことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
The concentration detection unit includes a pair of electrode terminals disposed on the polymer film, a resistance measurement unit that measures a resistance value between the electrode terminals, and the alcohol gas based on the resistance value measured by the resistance measurement unit. And a concentration calculation unit for calculating the alcohol concentration of the fuel cell system.
前記濃度検出部において、前記電極端子は、前記容器外部に設けられたことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 3, wherein
In the concentration detection unit, the electrode terminal is provided outside the container.
前記濃度検出部は、前記電極端子を覆う疎水性膜を有することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 3 or 4,
The fuel cell system, wherein the concentration detector has a hydrophobic film covering the electrode terminal.
前記固体高分子電解質膜は前記容器中に設けられ、
前記固体高分子電解質膜の一部が前記高分子膜として利用されることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 2 to 5,
The solid polymer electrolyte membrane is provided in the container;
A fuel cell system, wherein a part of the solid polymer electrolyte membrane is used as the polymer membrane.
温度またはpHに対するプロトン伝導度が異なる複数の高分子膜を含み、
前記濃度検出部は、前記複数の高分子膜それぞれのプロトン伝導度の変化に基づき、前記容器中の前記アルコールガスの温度又はpHを考慮して、前記アルコールガスのアルコール濃度を検出することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 2 to 6,
Including a plurality of polymer membranes having different proton conductivities with respect to temperature or pH;
The concentration detector detects the alcohol concentration of the alcohol gas in consideration of the temperature or pH of the alcohol gas in the container based on a change in proton conductivity of each of the plurality of polymer membranes. A fuel cell system.
前記高分子膜は、プロトン酸基を含むことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 2 to 7,
The fuel cell system, wherein the polymer membrane includes a protonic acid group.
前記高分子膜は、架橋されたことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 2 to 8,
The fuel cell system, wherein the polymer membrane is crosslinked.
アルコールを含む液体燃料をガス化するガス化手段をさらに含み、ガス化した前記アルコールガスが前記容器に供給されることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 9,
A fuel cell system, further comprising gasification means for gasifying a liquid fuel containing alcohol, wherein the gasified alcohol gas is supplied to the container.
前記濃度検出部が検出したアルコール濃度に応じて、前記ガス化手段の駆動を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 10, wherein
The fuel cell system further comprising a control unit that controls driving of the gasification means in accordance with the alcohol concentration detected by the concentration detection unit.
前記燃料電池本体に取り外し可能に構成されるとともに前記液体燃料を収容するカートリッジをさらに含み、
前記ガス化手段は、前記カートリッジに収容された前記液体燃料をガス化することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 10 or 11,
The cartridge further includes a cartridge configured to be removable from the fuel cell main body and containing the liquid fuel,
The fuel cell system characterized in that the gasification means gasifies the liquid fuel contained in the cartridge.
アルコール濃度が異なる液体燃料をそれぞれ収容する複数の液体燃料収容部をさらに含み、
前記ガス化手段は、前記液体燃料毎に、前記液体燃料をガス化させることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 10 or 11,
It further includes a plurality of liquid fuel storage portions that respectively store liquid fuels having different alcohol concentrations,
The fuel gas system, wherein the gasification means gasifies the liquid fuel for each liquid fuel.
前記液体燃料収容部は、前記燃料電池本体に取り外し可能に構成されたカートリッジであることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 13, wherein
The fuel cell system according to claim 1, wherein the liquid fuel container is a cartridge configured to be detachable from the fuel cell main body.
前記容器中の温度を測定する温度センサをさらに含み、
前記濃度検出部は、前記温度センサが測定した温度に応じて前記容器中の前記アルコールガスのアルコール濃度を補正することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 14,
Further comprising a temperature sensor for measuring the temperature in the container;
The fuel cell system, wherein the concentration detector corrects an alcohol concentration of the alcohol gas in the container according to a temperature measured by the temperature sensor.
前記容器中のpHを測定するpH測定部をさらに含み、
前記濃度検出部は、前記pH測定部が測定したpHに応じて前記容器中の前記アルコールガスのアルコール濃度を補正することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 15,
A pH measurement unit for measuring pH in the container;
The concentration detection unit corrects the alcohol concentration of the alcohol gas in the container according to the pH measured by the pH measurement unit.
警告を提示する警告提示部と、
前記濃度検出部が検出した前記容器中の前記アルコールガスのアルコール濃度が所定の範囲外になった場合に、前記警告提示部に警告の提示を指示する制御部と、
をさらに含むことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 16,
A warning presenting section for presenting warnings;
A control unit that instructs the warning presenting unit to present a warning when the alcohol concentration of the alcohol gas in the container detected by the concentration detecting unit is outside a predetermined range;
The fuel cell system further comprising:
プロトン伝導性を有し、アルコールを含むガス中のアルコール濃度に応じてプロトン伝導度が変化する高分子膜と、
前記高分子膜のプロトン伝導度の変化に基づき、前記ガス中のアルコール濃度を検出する濃度検出部と、
を含むことを特徴とするアルコール濃度測定装置。 A device for measuring alcohol concentration,
A polymer membrane having proton conductivity and having proton conductivity changed according to the alcohol concentration in the gas containing alcohol;
Based on a change in proton conductivity of the polymer membrane, a concentration detector that detects an alcohol concentration in the gas;
An alcohol concentration measuring device comprising:
前記濃度検出部は、前記高分子膜に配設された一対の電極端子と、前記電極端子間の抵抗値を測定する抵抗測定部と、前記伝導度測定部が測定した抵抗値を前記ガス中のアルコール濃度に変換する濃度算出部と、を含むことを特徴とするアルコール濃度測定装置。 The alcohol concentration measuring apparatus according to claim 18,
The concentration detection unit includes a pair of electrode terminals disposed on the polymer film, a resistance measurement unit that measures a resistance value between the electrode terminals, and a resistance value measured by the conductivity measurement unit in the gas. And an alcohol concentration measuring device for converting the alcohol concentration into an alcohol concentration measuring device.
測定対象のアルコールガスを含む容器にプロトン伝導性を有する高分子膜を導入する工程と、
前記高分子膜のプロトン伝導度の変化を検出する工程と、
前記プロトン伝導度の変化に基づき、前記アルコールガスのアルコール濃度を検出する工程と、
を含むことを特徴とするアルコール濃度測定方法。 A method for measuring alcohol concentration,
Introducing a polymer film having proton conductivity into a container containing alcohol gas to be measured;
Detecting a change in proton conductivity of the polymer membrane;
Detecting the alcohol concentration of the alcohol gas based on the change in proton conductivity;
A method for measuring an alcohol concentration, comprising:
前記プロトン伝導度の変化を検出する工程は、前記高分子膜に配設された一対の電極端子間の抵抗値を測定する工程を含み、
前記アルコールの濃度を検出する工程は、前記抵抗値に基づき前記アルコールガスのアルコール濃度を算出する工程を含むことを特徴とするアルコール濃度測定方法。 In the alcohol concentration measuring method according to claim 20,
The step of detecting the change in proton conductivity includes a step of measuring a resistance value between a pair of electrode terminals disposed in the polymer membrane,
The step of detecting the alcohol concentration includes a step of calculating an alcohol concentration of the alcohol gas based on the resistance value.
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