JP2005216820A - Direct methanol fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small direct methanol fuel cell suitable as a power source of portable electronic equipment, capable of stably, continuously supplying direct liquid fuel from a fuel storage tank to each unit cell. <P>SOLUTION: A fuel cell A is formed in such a way that an electrolyte layer is installed on the outer surface part of a fuel electrode body and an air electrode layer is installed on the outer surface part of the electrolyte layer to form a unit cell, a plurality of unit cells are connected, a fuel supply body 30 having penetration structure to be connected to the fuel storage tank 10 storing liquid fuel or a fuel electrode body is connected to each unit cell 20 to supply liquid fuel, and the end of the fuel supply body is connected to a spent fuel storage tank 40. A porous body having capillary action and/or a relay core 40a comprising fiber bundles are/is arranged in the spent fuel storage tank 40, spent fuel is exhausted to the spent fuel storage tank 40 through the relay core 40a, and the spent fuel storage tank is released. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、直接メタノール型燃料電池に関し、更に詳しくは携帯電話、ノート型パソコン及びPDAなどの携帯用電子機器の電源として用いられるのに好適な小型の直接メタノール型燃料電池に関する。   The present invention relates to a direct methanol fuel cell, and more particularly to a small direct methanol fuel cell suitable for use as a power source for portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and PDAs.

一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空気中の酸素とによって燃料電池セル内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得るようにした電池であり種々の形式のものが開発されている。   In general, a fuel cell includes a fuel cell in which an air electrode layer, an electrolyte layer, and a fuel electrode layer are stacked, a fuel supply unit for supplying fuel as a reducing agent to the fuel electrode layer, and an oxidant for the air electrode layer. As a battery, various types of batteries are used to generate an electrochemical reaction in the fuel cell by the fuel and oxygen in the air to obtain electric power outside. Things are being developed.

近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる直接メタノール型燃料電池が注目されてきている(例えば、特許文献1及び2参照)。
これらの中でも、液体燃料の供給に毛管力を利用した各液体燃料電池等が知られている(例えば、特許文献3〜7参照)。
これらの各特許文献に記載される液体燃料電池は、燃料タンクから液体燃料を毛管力で燃料極に供給するため、液体燃料を圧送するためのポンプを必要としないなど小型化に際してメリットがある。
In recent years, due to increasing awareness of environmental issues and energy conservation, the use of fuel cells as clean energy sources for various applications has been studied. In particular, power can be generated simply by supplying liquid fuel containing methanol and water directly. Direct methanol fuel cells have attracted attention (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Among these, each liquid fuel cell etc. which utilized capillary force for supply of liquid fuel are known (for example, refer to patent documents 3-7).
Since the liquid fuel cell described in each of these patent documents supplies liquid fuel from a fuel tank to the fuel electrode by capillary force, there is an advantage in downsizing such as not requiring a pump for pumping liquid fuel.

しかしながら、このような単に燃料貯蔵槽に設けられた、多孔体及び/又は繊維束体の毛管力だけを利用した液体燃料電池は、構成上は小型化に適するものの、燃料極に燃料が直接液体状態で供給されるため小型携帯機器に搭載し、電池部の前後左右や上下が絶えず変わる使用環境下では、長時間の使用期間中に燃料の追従が不完全となり、燃料供給遮断などの弊害が発生し、電解質層への燃料供給を一定にすることを阻害する原因となっている。   However, although the liquid fuel cell using only the capillary force of the porous body and / or fiber bundle provided in the fuel storage tank is suitable for downsizing in terms of configuration, the fuel is directly liquid at the fuel electrode. Because it is supplied in a state, it is mounted on a small portable device, and in a usage environment where the front, back, left, right, top and bottom of the battery part constantly changes, fuel tracking becomes incomplete during a long period of use, causing problems such as shutting off the fuel supply This is a cause of hindering the constant supply of fuel to the electrolyte layer.

また、これら欠点の解決策の一つとして、例えば、液体燃料を毛管力によりセル内に導入した後、液体燃料を燃料気化層にて気化して、使用する燃料電池システム(例えば、特許文献8参照)が知られているが、基本的な問題点である燃料の追従性不足は改善されていないという課題を有し、また、この構造の燃料電池は液体を気化させた後に燃料として用いるシステムのため、小型化が困難となるなどの課題がある。   Further, as one of solutions to these drawbacks, for example, after introducing liquid fuel into a cell by capillary force, the liquid fuel is vaporized in a fuel vaporization layer and used (for example, Patent Document 8). However, there is a problem that the lack of follow-up of fuel, which is a basic problem, has not been improved, and the fuel cell of this structure is used as a fuel after vaporizing a liquid For this reason, there are problems such as difficulty in miniaturization.

このように従来の直接メタノール型燃料電池では、燃料極に直接液体燃料を供給する際に、燃料の供給が不安定で動作中の出力値に変動が生じたり、安定な特性を維持したまま携帯機器への搭載が可能な程度の小型化は困難であるのが現状である。
また、これらの特許文献1〜8には、使用済み燃料の貯蔵については開示がなされているものの、その後の使用済み燃料の処理などについては明確に開示されていないものである。
特開平5−258760号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開平5−307970号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開昭59−66066号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開平6−188008号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開2003−229158号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開2003−299946号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開2003−340273号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開2001−102069号公報(特許請求の範囲、実施例等)
As described above, in the conventional direct methanol fuel cell, when supplying the liquid fuel directly to the fuel electrode, the fuel supply is unstable and the output value during operation is fluctuated. At present, it is difficult to reduce the size to such an extent that it can be mounted on equipment.
In addition, these Patent Documents 1 to 8 disclose the storage of spent fuel, but do not clearly disclose the processing of spent fuel thereafter.
JP-A-5-258760 (Claims, Examples, etc.) JP-A-5-307970 (Claims, Examples, etc.) JP 59-66066 A (Claims, Examples, etc.) JP-A-6-188008 (Claims, Examples, etc.) JP 2003-229158 A (Claims, Examples, etc.) JP 2003-299946 A (Claims, Examples, etc.) JP-A-2003-340273 (Claims, Examples, etc.) JP 2001-102069 A (Claims, Examples, etc.)

本発明は、上記従来の直接メタノール型燃料電池における課題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、燃料極に直接液体燃料を安定的に供給し、簡便に使用済み燃料の処理を可能にしたこと及び燃料電池の小型化をなし得ることができる直接メタノール型燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems and current situation of the conventional direct methanol fuel cell described above, and has been made to solve this problem. The liquid fuel can be stably supplied directly to the fuel electrode, so that the spent fuel can be easily used. It is an object of the present invention to provide a direct methanol fuel cell that can be processed and can be miniaturized.

本発明者らは、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、この電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結される燃料電池において、各単位セルへの燃料供給に燃料貯蔵槽より直接接続される燃料供給体に連結し、特定構造の使用済み燃料貯蔵槽が燃料供給体の終端に接続することなどにより、上記目的の直接メタノール型燃料電池が得られることに成功し、本発明を完成するに至ったものである。   As a result of intensive studies on the above-described conventional problems, the present inventors constructed an electrolyte layer on the outer surface of a fuel electrode body made of a microporous carbon body, and constructed an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer. In a fuel cell in which a plurality of unit cells are connected to each other, a fuel supply body connected directly from the fuel storage tank to the fuel supply to each unit cell is connected, and a spent fuel storage tank of a specific structure supplies the fuel By connecting to the end of the body, etc., the direct methanol fuel cell of the above purpose was successfully obtained, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、次の(1)〜(10)に存する。
(1) 燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体が連結されて液体燃料が供給され、燃料供給体の終端は、使用済み燃料貯蔵槽に接続される燃料電池であって、毛管力を有する多孔体及び/又は繊維束体からなる中継芯を配し、該中継芯を介して使用済み燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽に排出する構成で、該使用済み燃料貯蔵槽が開放されていることを特徴とする直接メタノール型燃料電池。
(2) 前記使用済み燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び/又は繊維束体からなる使用済み燃料吸蔵体を設けたことを特徴とする上記(1)に記載の直接メタノール型燃料電池。
(3) 前記使用済み燃料吸蔵体の中継芯の毛管力が前記燃料供給体の毛管力以上であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の直接メタノール型燃料電池。
(4) 前記使用済み燃料吸蔵体の毛管力が前記中継芯の毛管力以上であることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。
(5) 前記使用済み燃料吸蔵体へ使用済み液体燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽に排出する排出機構に、コレクター体を有することを特徴とする上記(1)〜(4)の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。
(6) 前記コレクター体が射出成形又は光造形技術により製造、若しくは、前記コレクター体が枚葉体により構成されている上記(1)〜(5)の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。
(7) 前記コレクター体表面が前記使用済み液体燃料よりも表面自由エネルギーが高く調整されていることを特徴とする上記(1)〜(6)の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。
(8) 前記使用済み燃料貯蔵槽が、取り外し可能であることを特徴とする上記(1)〜(7)の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。
(9) 前記使用済み燃料貯蔵槽に、開閉可能な蓋体を設けたことを特徴とするず上記(1)〜(8)の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。
(10) 前記使用済み燃料貯蔵槽に微小な開口部を設け、該使用済み貯蔵槽内面及び該微小開放部周辺の表面自由エネルギーが前記使用済み液体燃料よりも低く調整されていることを特徴とする上記(1)〜(9)の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。
That is, the present invention resides in the following (1) to (10).
(1) A plurality of unit cells formed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body and constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer are connected to each unit cell. A fuel supply body having an osmotic structure connected to a fuel storage tank for storing fuel is connected to supply liquid fuel, and the end of the fuel supply body is a fuel cell connected to a spent fuel storage tank, A relay core composed of a porous body and / or a fiber bundle having a capillary force is arranged, and spent fuel is discharged to the spent fuel storage tank through the relay core, and the spent fuel storage tank is opened. A direct methanol fuel cell characterized by being made.
(2) The direct methanol fuel cell as described in (1) above, wherein the spent fuel storage tank is provided with a spent fuel storage body comprising a porous body and / or a fiber bundle having a capillary force. .
(3) The direct methanol fuel cell according to (1) or (2), wherein the capillary force of the relay core of the used fuel storage body is equal to or greater than the capillary force of the fuel supply body.
(4) The direct methanol fuel cell according to any one of the above (1) to (3), wherein a capillary force of the used fuel storage body is greater than or equal to a capillary force of the relay core.
(5) Any one of the above (1) to (4), wherein the discharge mechanism for discharging the used liquid fuel to the used fuel storage body has a collector body. The direct methanol fuel cell described in 1.
(6) The direct methanol fuel according to any one of (1) to (5), wherein the collector body is manufactured by injection molding or an optical modeling technique, or the collector body is configured by a single-wafer body. battery.
(7) The direct methanol fuel cell according to any one of (1) to (6), wherein the collector body surface is adjusted to have a surface free energy higher than that of the used liquid fuel. .
(8) The direct methanol fuel cell as described in any one of (1) to (7) above, wherein the spent fuel storage tank is removable.
(9) The direct methanol fuel cell according to any one of (1) to (8) above, wherein the spent fuel storage tank is provided with a lid that can be opened and closed.
(10) The used fuel storage tank is provided with a minute opening, and the surface free energy around the inner surface of the used storage tank and the minute opening is adjusted to be lower than that of the used liquid fuel. The direct methanol fuel cell according to any one of (1) to (9) above.

本発明によれば、燃料貯蔵槽から各単位セルの個々に直接液体燃料を安定的に供給し、簡便に使用済み燃料の処理を安定的に排出することができると共に、燃料電池の小型化をなし得ることができる直接メタノール型燃料電池が提供される。
請求項2〜7の発明によれば、更に液体燃料貯蔵槽への使用済み燃料の処理を安定的に排出することができる。
請求項8〜10の発明によれば、更に簡便に使用済み燃料の処理を可能とすることができる。
According to the present invention, liquid fuel can be stably supplied directly from a fuel storage tank to each unit cell, and spent fuel processing can be easily and stably discharged, and the fuel cell can be downsized. A direct methanol fuel cell is provided that can be achieved.
According to invention of Claims 2-7, the process of the spent fuel to a liquid fuel storage tank can be discharged | emitted stably further.
According to the eighth to tenth aspects, the spent fuel can be more easily processed.

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
図1(a)〜(e)は、本発明の直接メタノール型燃料電池(以下、単に「燃料電池」という)Aの基本的実施形態(第1実施形態)を示す概略図面である。
この燃料電池Aは、図1(a)〜(e)に示すように、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽10と、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体21の外表部に電解質層23を構築し、該電解質層23の外表部に空気電極層24を構築することで形成される単位セル(燃料電池セル)20、20と上記燃料貯蔵槽10に接続される浸透構造を有する燃料供給体30と、該燃料供給体30の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽40とを備え、上記各単位セル20、20は直列に連結されて燃料供給体30により燃料が順次供給される構造となっており、また、前記使用済み燃料貯蔵槽40に、毛管力を有する多孔体及び/又は繊維束体からなる中継芯40aを配し、該中継芯40aを介して使用済み燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽40に排出する構成で、該使用済み燃料貯蔵槽40が開放されている構造となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A to 1E are schematic views showing a basic embodiment (first embodiment) of a direct methanol fuel cell (hereinafter simply referred to as “fuel cell”) A of the present invention.
In this fuel cell A, as shown in FIGS. 1A to 1E, a fuel storage tank 10 containing liquid fuel and an electrolyte layer 23 are formed on the outer surface of a fuel electrode body 21 made of a microcarbon porous body. The fuel supply body 30 having a permeation structure connected to the unit cells (fuel cell) 20, 20 and the fuel storage tank 10 formed by constructing the air electrode layer 24 on the outer surface of the electrolyte layer 23. And a spent fuel storage tank 40 provided at the end of the fuel supply body 30, and the unit cells 20 and 20 are connected in series so that fuel is sequentially supplied by the fuel supply body 30. Also, the spent fuel storage tank 40 is provided with a relay core 40a made of a porous body and / or a fiber bundle having a capillary force, and the spent fuel is stored in the spent fuel storage via the relay core 40a. In the configuration to discharge to the tank 40, It has a structure in which the spent fuel pool 40 is open.

上記燃料貯蔵槽10に収容される液体燃料としては、メタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、後述する燃料電極体において燃料として供給された化合物から効率良く水素イオン(H+)と電子(e-)が得られるものであれば、液体燃料は特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエーテル(DME)、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液などの液体燃料も用いることができる。
本実施形態では、液体燃料は、燃料貯蔵槽10内に収容される中綿や多孔体、または繊維束体などの吸蔵体10aに吸蔵されている。なお、この吸蔵体10aは液体燃料を吸蔵できるものであれば特に限定されず、後述する燃料供給体30と同様の構成のものなどを用いることができる。
Examples of the liquid fuel stored in the fuel storage tank 10 include a methanol liquid composed of methanol and water, but hydrogen ions (H + ) and electrons are efficiently obtained from a compound supplied as fuel in a fuel electrode body described later. As long as (e ) can be obtained, the liquid fuel is not particularly limited and depends on the structure of the fuel electrode body. For example, liquid such as dimethyl ether (DME), ethanol solution, formic acid, hydrazine, ammonia solution, etc. Fuel can also be used.
In the present embodiment, the liquid fuel is occluded in an occlusion body 10 a such as a batting, a porous body, or a fiber bundle housed in the fuel storage tank 10. The occlusion body 10a is not particularly limited as long as it can occlude liquid fuel, and an occlusion body having the same configuration as the fuel supply body 30 described later can be used.

また、上記燃料貯蔵槽10の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐久性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂、ガラスなどが挙げられる。   The material of the fuel storage tank 10 is not particularly limited as long as it has storage stability and durability with respect to the liquid fuel to be stored. Metal such as aluminum and stainless steel, polypropylene, polyethylene, polyethylene Examples thereof include synthetic resins such as terephthalate and glass.

単位セルとなる各燃料電池セル20は、微小柱状の炭素多孔体よりなる燃料電極体21を有すると共に、その中央部に燃料供給体30を貫通する貫通部22を有し、上記燃料電極体21の外表部に電解質層23が構築され、該電解質層23の外表部に空気電極層24が構築される構造からなっている。なお、各燃料電池セル20の一つ当たり、理論上約1.2Vの起電力を生じる。   Each fuel cell 20 as a unit cell has a fuel electrode body 21 made of a micro-columnar carbon porous body, and has a through portion 22 that penetrates the fuel supply body 30 at the center thereof, and the fuel electrode body 21. An electrolyte layer 23 is constructed on the outer surface of the electrode layer, and an air electrode layer 24 is constructed on the outer surface of the electrolyte layer 23. A theoretical electromotive force of about 1.2 V is generated for each fuel cell 20.

この燃料電極体21を構成する微小柱状の炭素多孔体としては、微小な連通孔を有する多孔質構造体であれば良く、例えば、三次元網目構造若しくは点焼結構造よりなり、アモルファス炭素と炭素粉末とで構成される炭素複合成形体、等方性高密度炭素成形体、炭素繊維抄紙成形体、活性炭素成形体などが挙げられ、好ましくは、燃料電池の燃料極における反応制御が容易かつ反応効率の更なる向上の点で、アモルファス炭素と炭素粉末とからなる微細な連通孔を有する炭素複合成形体が望ましい。
この多孔質構造からなる炭素複合体の作製に用いる炭素粉末としては、更なる反応効率の向上の点から、高配向性熱分解黒鉛(HOPG)、キッシュ黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンナノチューブ、フラーレンより選ばれる少なくとも1種(単独または2種以上の組合せ)が好ましい。
The fine columnar carbon porous body constituting the fuel electrode body 21 may be a porous structure having minute communication holes, and is composed of, for example, a three-dimensional network structure or a point-sintered structure, and includes amorphous carbon and carbon. Carbon composite molded body composed of powder, isotropic high-density carbon molded body, carbon fiber papermaking molded body, activated carbon molded body, etc., preferably, reaction control at the fuel electrode of the fuel cell is easy and reaction From the viewpoint of further improving efficiency, a carbon composite molded body having fine communication holes made of amorphous carbon and carbon powder is desirable.
The carbon powder used for the production of the carbon composite having the porous structure includes highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), quiche graphite, natural graphite, artificial graphite, carbon nanotube, At least one (single or a combination of two or more) selected from fullerenes is preferred.

また、この燃料電極体21の外表部には、白金−ルテニウム(Pt−Ru)触媒、イリジウム−ルテニウム(Ir−Ru)触媒、白金−スズ(Pt−Sn)触媒などが当該金属イオンや金属錯体などの金属微粒子前駆体を含んだ溶液を含浸や浸漬処理後還元処理する方法や金属微粒子の電析法などにより形成されている。   Further, a platinum-ruthenium (Pt-Ru) catalyst, an iridium-ruthenium (Ir-Ru) catalyst, a platinum-tin (Pt-Sn) catalyst, and the like are present on the outer surface of the fuel electrode body 21. For example, a solution containing a metal fine particle precursor, such as impregnation or dipping treatment, a reduction treatment, a metal fine particle electrodeposition method, or the like.

電解質層23としては、プロトン伝導性又は水酸化物イオン伝導性を有するイオン交換膜、例えば、ナフィオン(Nafion、Du pont社製)を初めとするフッ素系イオン交換膜が挙げられる他、耐熱性、メタノールクロスオーバーの抑制が良好なもの、例えば、無機化合物をプロトン伝導材料とし、ポリマーを膜材料としたコンポジット(複合)膜、具体的には、無機化合物としてゼオライトを用い、ポリマーとしてスチレン−ブタジエン系ラバーからなる複合膜、炭化水素系グラフト膜などが挙げられる。
また、空気電極層24としては、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等を上述の金属微粒子前駆体を含んだ溶液等を用いた方法で担持させた多孔質構造からなる炭素多孔体が挙げられる。
Examples of the electrolyte layer 23 include ion exchange membranes having proton conductivity or hydroxide ion conductivity, for example, fluorine ion exchange membranes including Nafion (Nafion, manufactured by Du Pont), heat resistance, Good suppression of methanol crossover, for example, a composite membrane using an inorganic compound as a proton conducting material and a polymer as a membrane material, specifically, using a zeolite as the inorganic compound and a styrene-butadiene system as the polymer Examples thereof include a composite film made of rubber, a hydrocarbon-based graft film, and the like.
As the air electrode layer 24, carbon having a porous structure in which platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) or the like is supported by a method using a solution containing the above-mentioned metal fine particle precursor or the like. A porous body is mentioned.

前記燃料供給体30は、燃料貯蔵槽10内に収容される液体燃料を吸蔵する吸蔵体10aに接続され、該液体燃料を各単位セル20に供給できる浸透構造を有するものであれば特に限定されず、例えばフェルト、スポンジ、または、樹脂粒子焼結体、樹脂繊維焼結体などの焼結体等から構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂などの1種又は2種以上の組合せからなる繊維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は各単位セル20への供給量に応じて適宜設定されるものである。   The fuel supply body 30 is not particularly limited as long as it is connected to the storage body 10a for storing liquid fuel stored in the fuel storage tank 10 and has a permeation structure capable of supplying the liquid fuel to each unit cell 20. For example, felts, sponges, porous bodies having a capillary force composed of sintered bodies such as resin particle sintered bodies and resin fiber sintered bodies, natural fibers, animal hair fibers, polyacetal resins, acrylics, etc. Bundles made of one or a combination of two or more of resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polyvinyl resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyphenylene resin, etc. The porosity of these porous bodies and fiber bundles is appropriately set according to the amount supplied to each unit cell 20. A.

使用済み燃料貯蔵槽40は、燃料供給体30の終端に中継芯40aを介して配置されるものである。この使用済み燃料貯蔵槽40には、毛管力を有する多孔体及び/又は繊維束体からなる中継芯40aを配し、該中継芯40aを介して使用済み燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽40に排出し、該中継芯40aを介した挿入孔40bと共に、図1(d)及び(e)に示すように、吸蔵体41を大きく露出させることができる開口部40cを有する開放構造となっている。また、使用済み燃料貯蔵槽40内には、中継芯40aの下端部と接して使用済み燃料を吸蔵する多孔体や繊維束体などの吸蔵体41が内蔵されている。なお、吸蔵体41を脱落させないように、リブ体40dを設けることもできる。   The spent fuel storage tank 40 is disposed at the end of the fuel supply body 30 via a relay core 40a. The spent fuel storage tank 40 is provided with a relay core 40a made of a porous body and / or a fiber bundle having a capillary force, and the spent fuel is transferred to the spent fuel storage tank 40 through the relay core 40a. As shown in FIGS. 1 (d) and 1 (e), it has an open structure that has an opening 40c that can be discharged and, together with the insertion hole 40b through the relay core 40a, allows the occlusion body 41 to be largely exposed. . Further, in the spent fuel storage tank 40, an occlusion body 41 such as a porous body or a fiber bundle that occludes used fuel is built in contact with the lower end of the relay core 40a. In addition, the rib body 40d can also be provided so that the occlusion body 41 is not dropped.

燃料供給体30により供給される液体燃料は、燃料電池セル20で反応に供されるものであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の外に排出される液体燃料は殆どなく、従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の処理系を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となっている。
なお、50は、燃料貯蔵槽10と使用済み燃料貯蔵槽40を連結するとともに、燃料貯蔵槽10から各単位セル20、20の個々に燃料供給体30を介して直接液体燃料を確実に供給するメッシュ構造などからなる部材である。
The liquid fuel supplied by the fuel supply body 30 is used for the reaction in the fuel battery cell 20, and since the fuel supply amount is linked to the fuel consumption amount, it is unreacted and discharged out of the battery. However, unlike the conventional liquid fuel cell, there is no need for a processing system on the fuel outlet side, but liquid fuel that is not used for the reaction is stored in the storage tank 40 when there is an excessive supply due to operating conditions. It has a structure that can be stored in and prevent the inhibition reaction.
In addition, 50 connects the fuel storage tank 10 and the spent fuel storage tank 40, and reliably supplies liquid fuel directly from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20 and 20 via the fuel supply body 30. It is a member made of a mesh structure or the like.

このように構成される本実施形態の燃料電池Aは、燃料供給体30の浸透構造により燃料貯蔵槽10内の吸蔵体10aに吸蔵されている液体燃料を毛管力により燃料電池セル20、20内に導入するものである。
本実施形態では、前記使用済み燃料貯蔵槽40には、中継芯40aを介した挿入孔40bと共に、開放部40cを設けた形態となる開放構造で、燃料供給体30の終端に中継芯40aを介して使用済み燃料を吸蔵体41に直接吸蔵させる構成となっており、少なくとも、燃料貯蔵槽10(吸蔵体10a)、燃料電極体21及び/又は燃料電極体21に接する燃料供給体30、中継芯40a,使用済み燃料貯蔵槽40(吸蔵体41)の毛管力を、燃料貯蔵槽10(吸蔵体10a)<燃料電極体21及び/又は燃料電極体21に接する燃料供給体30<中継芯40a<使用済み燃料貯蔵槽40(吸蔵体41)と設定することにより、燃料電池Aがどのような状態(角度)、逆さ等に放置されても、燃料貯蔵槽10から各単位セル20、20の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなく、安定的かつ継続的に燃料を供給することができるものとなり、かつ、反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
The fuel cell A according to the present embodiment configured as described above has the liquid fuel occluded in the occlusion body 10a in the fuel storage tank 10 by the permeation structure of the fuel supply body 30 in the fuel cell units 20 and 20 by capillary force. To be introduced.
In the present embodiment, the spent fuel storage tank 40 has an open structure in which an open portion 40 c is provided together with an insertion hole 40 b through the relay core 40 a, and the relay core 40 a is provided at the end of the fuel supply body 30. The used fuel is directly stored in the storage body 41 via the fuel storage tank 10 (storage body 10a), the fuel electrode body 21 and / or the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21, and the relay. The capillary force of the wick 40a and the spent fuel storage tank 40 (occlusion body 41) is determined as follows: fuel storage tank 10 (occlusion body 10a) <fuel electrode body 21 and / or fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21 <relay core 40a <By setting it as the spent fuel storage tank 40 (occlusion body 41), the unit cell 20, 20 from the fuel storage tank 10 is kept in any state (angle), upside down, etc. individual Direct liquid fuel can be supplied stably and continuously without causing backflow or disruption, and liquid fuel that is not used for the reaction can be stored in the storage tank 40 to prevent an inhibition reaction. .

本実施形態では、使用済み燃料貯蔵槽40は密閉されていないため、吸蔵体40aから大気中へ使用済み燃料の蒸発による放出が可能である。少量の燃料電池の使用であれば、使用済み燃料の量も少量であり、大気中へ使用済み燃料の蒸発による放出が容易である。
更に、多量の使用済み燃料が排出されてきた場合でも、吸蔵体40aにより吸蔵することが可能な量までは保持することが可能であり、吸蔵された使用済み燃料を順次大気中に蒸発させて行くことで、放出が可能である。
In the present embodiment, since the spent fuel storage tank 40 is not sealed, the spent fuel can be released from the storage body 40a into the atmosphere by evaporation. If a small amount of fuel cell is used, the amount of spent fuel is small, and the spent fuel is easily released into the atmosphere by evaporation.
Further, even when a large amount of spent fuel has been discharged, it is possible to hold the amount that can be occluded by the occlusion body 40a, and the occluded spent fuel is sequentially evaporated into the atmosphere. The release is possible by going.

また、これらの実施形態では、使用済み燃料貯蔵槽40又は使用済み燃料貯蔵槽40内の吸蔵体41又は吸蔵体41を内蔵する使用済み燃料貯蔵槽40を交換可能としてよいものである。使用済み燃料の排出には、使用済み燃料貯蔵槽40又は使用済み燃料貯蔵槽40内の吸蔵体41をそのまま廃棄しても良い。また、吸蔵体41や中継芯40aに吸蔵された使用済み燃料を搾り出し、遠心による排出、蒸発などにより使用済み燃料を排出しても良く、この場合、使用済み燃料貯蔵槽は再利用することも可能である。
更に、この実施形態の燃料電池Aでは、ポンプやブロワ、燃料気化器、凝縮器等の補器を特に用いることなく、液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することが出来る構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
更にまた、各単位セル20、20への燃料供給には、燃料貯蔵槽10の端部より直接接続される浸透構造を有する燃料供給体30が連結されることにより、複数セルからなる燃料電池の小型化が達成することができるものとなる。
In these embodiments, the spent fuel storage tank 40, the occlusion body 41 in the spent fuel storage tank 40, or the spent fuel storage tank 40 containing the occlusion body 41 may be replaceable. For discharging the spent fuel, the spent fuel storage tank 40 or the occlusion body 41 in the spent fuel storage tank 40 may be discarded as it is. Moreover, the spent fuel occluded in the occlusion body 41 or the relay core 40a may be squeezed out, and the spent fuel may be discharged by centrifugal discharge, evaporation, etc. In this case, the spent fuel storage tank may be reused. Is possible.
Furthermore, in the fuel cell A of this embodiment, since it becomes a structure that can smoothly supply liquid fuel as it is without vaporization without using an auxiliary device such as a pump, a blower, a fuel vaporizer, and a condenser in particular, It becomes possible to reduce the size of the fuel cell.
Furthermore, a fuel supply body 30 having a permeation structure connected directly from the end of the fuel storage tank 10 is connected to the fuel supply to each unit cell 20, 20, so that a fuel cell comprising a plurality of cells Miniaturization can be achieved.

図2は、本発明の第2実施形態を示す燃料電池Bを示すものである。なお、上記第1実施形態の燃料電池Aと同様の構成は同一符号を付けてその説明を省略する(第3実施形態以降においても同様)。
この実施形態の燃料電池Bは、液体燃料が燃料貯蔵槽10内に収容される中綿や多孔体、または繊維束体などの吸蔵体10a、中継芯10bを介して燃料供給体30に供給する点で、上記第1実施形態の燃料電池Aと相違するものである。
本実施形態では、少なくとも、燃料貯蔵槽10(吸蔵体10a)、中継芯10b<燃料電極体21及び/又は燃料電極体21に接する燃料供給体30、中継芯40a、使用済み燃料貯蔵槽40(吸蔵体41)の毛管力を、燃料貯蔵槽10(吸蔵体10a)<中継芯10b<燃料電極体21及び/又は燃料電極体21に接する燃料供給体30<中継芯40a<使用済み燃料貯蔵槽40(吸蔵体41)と設定することにより、燃料電池Aよりも、更に燃料電池Bがどのような状態(角度)、逆さ等に放置されても、燃料貯蔵槽10から各単位セル20、20の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなく、安定的かつ継続的に燃料を供給することができるものとなり、かつ、反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
FIG. 2 shows a fuel cell B showing a second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the fuel cell A of the said 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted (same also after 3rd Embodiment).
In the fuel cell B of this embodiment, the liquid fuel is supplied to the fuel supply body 30 via the insertion body 10a, such as a batting, a porous body, or a fiber bundle housed in the fuel storage tank 10, and the relay core 10b. Thus, it is different from the fuel cell A of the first embodiment.
In this embodiment, at least the fuel storage tank 10 (occlusion body 10a), the relay core 10b <the fuel electrode body 21 and / or the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21, the relay core 40a, the spent fuel storage tank 40 ( The capillary force of the occlusion body 41) is determined as follows: fuel storage tank 10 (occlusion body 10a) <relay core 10b <fuel electrode body 21 and / or fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21 <relay core 40a <used fuel storage tank By setting 40 (occlusion body 41), no matter what state (angle), inversion, or the like of the fuel cell B than the fuel cell A, the unit cells 20, 20 In this way, liquid fuel can be supplied stably and continuously without causing direct backflow or disruption of the individual liquid fuel, and liquid fuel that is not used in the reaction is stored in the storage tank 40 and inhibits the reaction. Gukoto can.

図3(a)は、本発明の第3実施形態を示す燃料電池Cを示すものである。
この実施形態の燃料電池Cは、図3(a)に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽10の下部にコレクター体11を備えて燃料が供給される点で、上記第1実施形態の燃料電池Aと相違するものである。
この実施形態では、コレクター体11は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であり、気圧、温度変化等により燃料貯蔵槽10内に直接収容される液体燃料が燃料供給体30に過剰に流出するのを防ぐものであり、膨張等により過剰となった液体燃料はコレクター体11のコレクター部11a、11a…間などに保持され、気圧、温度変化が元に戻れば燃料貯蔵槽10内に戻る構造となっており、上記第1実施形態と同様に機能するものである。
FIG. 3 (a) shows a fuel cell C showing a third embodiment of the present invention.
In the fuel cell C of this embodiment, as shown in FIG. 3A, the liquid fuel is directly stored, and the fuel is supplied with the collector body 11 provided in the lower part of the fuel storage tank 10 that stores the liquid fuel. Thus, it is different from the fuel cell A of the first embodiment.
In this embodiment, the collector body 11 has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and liquid fuel that is directly stored in the fuel storage tank 10 due to changes in atmospheric pressure, temperature, or the like is excessive in the fuel supply body 30. The liquid fuel that has become excessive due to expansion or the like is held between the collector portions 11a, 11a,... Of the collector body 11, and the pressure in the fuel storage tank 10 is restored when the changes in pressure and temperature are restored. The structure returns to the above and functions in the same manner as in the first embodiment.

図3(b)及び(c)は、本発明の第4実施形態を示す燃料電池Dを示すものである。
この実施形態の燃料電池Dは、図2(b)及び(c)に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽10の下部にバルブ部材12を介して更に第2燃料貯蔵槽15を有し、該第2燃料貯蔵槽15内には液体燃料を吸蔵する多孔体又は繊維束体が内蔵されており、燃料供給体30が上記第2燃料貯蔵槽15内に内蔵される多孔体又は繊維束体が接続されている点、並びに、単位セル20が平板状のものを使用している点で、上記第1実施形態の燃料電池Aと相違するものである。
この実施形態では、燃料貯蔵槽10を押圧操作(ノック操作)することによりバルブ部材12が開閉し、液体燃料が一時貯蔵用の第2燃料貯蔵槽15に流入する。これにより液体燃料は燃料供給体30により各単位セル20に供給されて、前記第1実施形態と同様の作用効果を発揮する。更に、この実施形態では燃料貯蔵槽10をノック操作することにより燃料が供給され、燃料電池として動作できるので、液体燃料の供給量の調節、使用開始時期の調整、使用休止が簡単に行うことができる。
3 (b) and 3 (c) show a fuel cell D showing a fourth embodiment of the present invention.
In the fuel cell D of this embodiment, as shown in FIGS. 2B and 2C, the liquid fuel is directly stored, and the fuel cell D is further provided via a valve member 12 below the fuel storage tank 10 containing the liquid fuel. 2 fuel storage tank 15, a porous body or fiber bundle for storing liquid fuel is built in the second fuel storage tank 15, and the fuel supply body 30 is contained in the second fuel storage tank 15. This is different from the fuel cell A of the first embodiment in that the built-in porous body or fiber bundle is connected, and that the unit cell 20 is a flat unit.
In this embodiment, when the fuel storage tank 10 is pressed (knocked), the valve member 12 is opened and closed, and the liquid fuel flows into the second fuel storage tank 15 for temporary storage. As a result, the liquid fuel is supplied to each unit cell 20 by the fuel supply body 30, and the same effect as the first embodiment is exhibited. Furthermore, in this embodiment, the fuel is supplied by knocking the fuel storage tank 10 and can operate as a fuel cell. Therefore, it is possible to easily adjust the supply amount of liquid fuel, adjust the start time of use, and stop using it. it can.

図4は、本発明の第5実施形態を示す燃料電池Eを示すものである。
この実施形態の燃料電池Eは、図4に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽10が交換可能なカートリッジ構造体となっており燃料貯蔵槽10の下部に流出バルブ13を介して液体燃料流入槽14を有する燃料供給体となっており、液体燃料流入槽14の下部にバルブ部材12を介して更に第2燃料貯蔵槽15を有し、該第2燃料貯蔵槽15内には液体燃料を吸蔵する多孔体又は繊維束体が内蔵されており、燃料供給体30が上記第2燃料貯蔵槽15内に内蔵される多孔体又は繊維束体が接続されている点、並びに、単位セル20を並列接続している点で、上記第1実施形態の燃料電池Aと相違するものである。
この実施形態では、燃料貯蔵槽10を押圧操作(ノック操作)することにより流出バルブ部材13、バルブ部材12が開閉し、液体燃料が一時貯蔵用の第2燃料貯蔵槽15に流入する。これにより液体燃料は燃料供給体30により各単位セル20に供給されて、前記第1実施形態と同様の作用効果を発揮する。更に、この実施形態では燃料貯蔵槽10がカートリッジ式となっているので、燃料の補充・交換が簡単にでき、燃料貯蔵槽10をノック操作することにより燃料が供給され、燃料電池として動作できるので、使用開始時期の調整、使用休止が簡単に行うことができる。
FIG. 4 shows a fuel cell E showing a fifth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, the fuel cell E of this embodiment has a cartridge structure in which liquid fuel is directly stored and a fuel storage tank 10 that stores the liquid fuel is replaceable. The fuel supply body has a liquid fuel inflow tank 14 through an outflow valve 13, and further has a second fuel storage tank 15 through a valve member 12 at the lower part of the liquid fuel inflow tank 14. The storage tank 15 contains a porous body or fiber bundle for storing liquid fuel, and the fuel supply body 30 is connected to the porous body or fiber bundle built in the second fuel storage tank 15. And the point that the unit cells 20 are connected in parallel are different from the fuel cell A of the first embodiment.
In this embodiment, when the fuel storage tank 10 is pressed (knocked), the outflow valve member 13 and the valve member 12 are opened and closed, and the liquid fuel flows into the second fuel storage tank 15 for temporary storage. As a result, the liquid fuel is supplied to each unit cell 20 by the fuel supply body 30, and the same effect as the first embodiment is exhibited. Furthermore, in this embodiment, since the fuel storage tank 10 is of a cartridge type, fuel can be easily replenished and replaced, and fuel can be supplied by operating the fuel storage tank 10 to operate as a fuel cell. Adjustment of the start time of use and suspension of use can be easily performed.

図5は、本発明の第6実施形態の燃料電池Fを示すものである。
この実施形態の燃料電池Fは、図5(a)に示すように、使用済み燃料貯蔵槽40に、開閉可能な蓋体42を設けた点で、上記第2実施形態の燃料電池Bと異なるものである。
開閉可能な蓋体42の構造としては、例えば、スクリューキャップ構造、ヒンジ構造、通常の筆記具などに用いられている嵌合キャップ構造など、使用済み液体燃料を安易に漏出させない構造であれば適宜用いることができる。
この実施形態では、上記第1実施形態の燃料電池等と同様に機能すると共に、使用済み燃料貯蔵槽40内の吸蔵体41の交換可能となり、使用済み燃料の排気が簡単に行うができる。
また、使用済み燃料貯蔵槽40を、取り外し自在としてもよく、図5(b)に示すように、大型の使用済み燃料貯蔵槽40を取り付けいてもよいものである。
使用済み燃料貯蔵槽40を取り外し自在とする構成としては、例えば、スクリューキャップ構造、嵌合構造、および、ボルトなどによる固定など脱着が簡単にできる構成が挙げられる。
FIG. 5 shows a fuel cell F according to a sixth embodiment of the present invention.
The fuel cell F of this embodiment differs from the fuel cell B of the second embodiment in that a lid 42 that can be opened and closed is provided in the spent fuel storage tank 40 as shown in FIG. Is.
As the structure of the lid 42 that can be opened and closed, for example, a screw cap structure, a hinge structure, a fitting cap structure used in a normal writing instrument, or the like is used as long as it does not easily leak used liquid fuel. be able to.
In this embodiment, while functioning similarly to the fuel cell etc. of the said 1st Embodiment, it becomes possible to replace | exchange the occlusion body 41 in the used fuel storage tank 40, and exhaust of used fuel can be performed easily.
Further, the spent fuel storage tank 40 may be removable, and a large used fuel storage tank 40 may be attached as shown in FIG.
Examples of the configuration that allows the spent fuel storage tank 40 to be removable include a screw cap structure, a fitting structure, and a configuration that can be easily attached and detached, such as fixing with a bolt.

図6は、本発明の第7実施形態の燃料電池Gを示すものである。
この実施形態の燃料電池Gは、図6(a)に示すように、燃料供給体30と接触する中継芯40bの周囲にコレクター体45を開放された使用済み燃料貯蔵槽40内に設けている点でのみ、上記第1実施形態の燃料電池と相違するものである。
コレクター体45は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であり、気圧、温度変化等により使用済み燃料貯蔵槽40内に直接収容される使用済み液体燃料が燃料供給体30に逆流することを防ぐものであり、膨張等により逆流しそうな使用済み液体燃料はコレクター体42のコレクター部45a、45a…間などに保持され、気圧、温度変化が元に戻れば燃料貯蔵槽40内に戻る構造となっている。
FIG. 6 shows a fuel cell G according to a seventh embodiment of the present invention.
In the fuel cell G of this embodiment, as shown in FIG. 6A, the collector body 45 is provided in the spent fuel storage tank 40 around the relay core 40 b that contacts the fuel supply body 30. Only in the point, it is different from the fuel cell of the first embodiment.
The collector body 45 has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and the spent liquid fuel directly stored in the spent fuel storage tank 40 flows back to the fuel supply body 30 due to changes in atmospheric pressure, temperature, or the like. The spent liquid fuel that is likely to flow backward due to expansion or the like is held between the collector portions 45a, 45a,... Of the collector body 42, and returns to the fuel storage tank 40 when the atmospheric pressure and temperature change are restored. It has a structure.

このコレクター体45の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐久性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂などが挙げられる。特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂であり、通常の射出成形や複雑な形状を形成可能な光造形技術によって製造できる。また、前記の合成樹脂などのフィルムをプレス加工するなどして得られる枚葉体を積層させることで、前記コレクター部45aの代わりとし、コレクター体を構成させることもできる。   The material of the collector body 45 is not particularly limited as long as it has storage stability and durability with respect to the liquid fuel to be accommodated, such as metal such as aluminum and stainless steel, polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, and the like. Examples include synthetic resins. Particularly preferred are synthetic resins such as polypropylene, polyethylene, and polyethylene terephthalate, which can be produced by ordinary injection molding or stereolithography technology capable of forming complex shapes. In addition, by stacking single sheets obtained by pressing a film of the synthetic resin or the like, a collector body can be configured instead of the collector portion 45a.

これらのコレクター体45の表面エネルギーは、使用済み燃料の表面自由エネルギーよりも高く設定されることが重要であり、これにより使用済み燃料に対するコレクター体45の濡れ性が向上し、使用済み燃料の保持力が向上する。コレクター体45の表面自由エネルギーの調整には通常、プラズマ処理、オゾン処理、表面改質剤による処理などが利用される。   It is important that the surface energy of these collector bodies 45 is set to be higher than the surface free energy of the spent fuel, thereby improving the wettability of the collector body 45 with respect to the spent fuel and maintaining the spent fuel. Power is improved. For the adjustment of the surface free energy of the collector body 45, plasma treatment, ozone treatment, treatment with a surface modifier or the like is usually used.

この実施形態では、前記第1実施形態と同様に機能するものであり、中継芯40aの毛管力を、燃料電極体21及び/又は燃料電極体21に接する燃料供給体30<中継芯40aとすることで、使用済み燃料貯蔵槽40から各単位セル20、20の個々に使用済み燃料が逆流を起こすことなく、反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
また、この実施形態では、使用済み燃料の排出には、排出されてくる使用済み燃料の量が少量であれば開放された口から蒸発してゆくことにより大気中への排出が可能である。
更に、排出されてくる使用済み燃料の量が多量である場合には、蓋体を開放し使用済み燃料を排出することも可能である。
開閉可能な蓋体42の構造として、前記第6実施形態の燃料電池Fの使用済み燃料貯蔵槽に用いることができる構造の他、第4、第5実施形態に燃料貯蔵槽からの液体燃料の流出機構として挙げたバルブ構造も用いることができる。
This embodiment functions in the same manner as the first embodiment, and the capillary force of the relay core 40a is defined as the fuel electrode body 21 and / or the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21 <the relay core 40a. Thus, liquid fuel that is not used for the reaction can be stored in the storage tank 40 without preventing backflow of the spent fuel individually from the spent fuel storage tank 40 to each of the unit cells 20 and 20, thereby preventing an inhibition reaction.
In this embodiment, the spent fuel can be discharged into the atmosphere by evaporating from the open mouth if the amount of spent fuel discharged is small.
Furthermore, when the amount of spent fuel discharged is large, it is possible to open the lid and discharge the spent fuel.
As the structure of the lid 42 that can be opened and closed, in addition to the structure that can be used for the spent fuel storage tank of the fuel cell F of the sixth embodiment, the liquid fuel from the fuel storage tank can be used in the fourth and fifth embodiments. The valve structure mentioned as the outflow mechanism can also be used.

更にまた、使用済み燃料貯蔵槽40を大型化すると共に、図6(b)に示すように、微小な開口部40d,40d…により更に開放してもよく、更に、使用済み燃料貯蔵槽40に開閉可能な蓋体42を設けてもよいものである。使用済み燃料の排出には、排出されてくる使用済み燃料の量が少量であれば開放された口から蒸発してゆくことにより大気中への排出が可能である。また、排出されてくる使用済み燃料の量が多量である場合には、蓋体を開放し使用済み燃料を排出することも可能である。
更に、前記使用済み燃料貯蔵槽40の内部と微小な開口部40d周辺の表面自由エネルギーを使用済み燃料よりも低く設定することにより、使用済み燃料貯蔵槽40に蓄積された使用済み燃料が液体のまま漏出することを防止することも可能である。
前記使用済み燃料貯蔵槽40の内部と開口部40d周辺の表面自由エネルギーを使用済み燃料よりも低くすることにより使用済み燃料に対する濡れ性を低下させることにより、使用済み燃料を使用済み燃料貯蔵槽40の開口部から漏出させにくくさせるためである。
Furthermore, the spent fuel storage tank 40 may be enlarged, and may be further opened by small openings 40d, 40d... As shown in FIG. A lid 42 that can be opened and closed may be provided. For discharging spent fuel, if the amount of spent fuel discharged is small, it can be discharged into the atmosphere by evaporating from the open mouth. In addition, when the amount of spent fuel discharged is large, it is possible to open the lid and discharge the spent fuel.
Further, by setting the surface free energy in the spent fuel storage tank 40 and around the small opening 40d to be lower than that of the spent fuel, the spent fuel accumulated in the spent fuel storage tank 40 is liquid. It is also possible to prevent leakage.
By reducing the surface free energy inside the spent fuel storage tank 40 and around the opening 40d lower than that of the spent fuel, the wet fuel with respect to the spent fuel is reduced, so that the spent fuel is used. This is to make it difficult to leak from the opening.

図7は、本発明の第8実施形態の燃料電池Hを示すものである。
この実施形態は、前記の各実施形態における使用済み燃料貯蔵槽40から大気中への放出される量を超える量の使用済み燃料の発生が予想される場合には吸蔵体41の形状を、より使用済み燃料が蒸発し易い形状とした点でのみ、上記各実施形態の燃料電池A〜Gと相違するものである。
図7(a)〜(c)に示すように、吸蔵体41の形状を各吸蔵部41aを所定間隔に形成したフィン状の吸蔵体とし、吸蔵部41aと吸蔵部41aの間に空気層41bを設けることにより、大気中への使用済み燃料をより効率良く蒸発させる可能とするものである。
なお、中継芯40aの取り付け箇所は、中央部の他、両サイド側でもよいものである。
FIG. 7 shows a fuel cell H according to an eighth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the shape of the occlusion body 41 is further increased when the amount of spent fuel exceeding the amount released into the atmosphere from the spent fuel storage tank 40 in each of the above embodiments is expected. It is different from the fuel cells A to G of the above embodiments only in that the spent fuel is easily evaporated.
As shown in FIGS. 7A to 7C, the occlusion body 41 has a fin-like occlusion body in which the occlusion parts 41a are formed at predetermined intervals, and an air layer 41b is formed between the occlusion part 41a and the occlusion part 41a. By providing this, it is possible to evaporate spent fuel into the atmosphere more efficiently.
In addition, the attachment location of the relay core 40a may be on both sides in addition to the central portion.

本発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、第1〜第6実施形態の使用済み燃料貯蔵槽を第7実施形態のコレクター体を有する使用済み燃料貯蔵槽に代えてもよく、また、第1〜第7実施形態の使用済み燃料貯蔵槽を複数連結し、使用済み燃料の貯蔵量を上げることも可能である。
The fuel cell of the present invention is not limited to the above embodiments, but can be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention.
For example, the spent fuel storage tank of the first to sixth embodiments may be replaced with the spent fuel storage tank having the collector body of the seventh embodiment, and the spent fuel storage of the first to seventh embodiments. It is also possible to increase the storage amount of spent fuel by connecting multiple tanks.

(a)は本発明の第1実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図、(b)は燃料単位セルの斜視図、(c)は燃料単位セルの縦断面図、(d)は使用済み燃料貯蔵槽の開放構造を示す斜視図、(e)は使用済み燃料貯蔵槽の開放構造を示す縦断面図である。(A) is a schematic sectional view showing the fuel cell of the first embodiment of the present invention in a longitudinal section, (b) is a perspective view of the fuel unit cell, (c) is a longitudinal sectional view of the fuel unit cell, (d). Is a perspective view showing an open structure of a spent fuel storage tank, and (e) is a longitudinal sectional view showing an open structure of a spent fuel storage tank. 本発明の第2実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the fuel cell of 2nd Embodiment of this invention in a longitudinal cross-sectional aspect. (a)は本発明の第3実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図、(b)は本発明の第4実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図、(c)は単位セルの取り付け構造を示す部分断面図である。(A) is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell showing a third embodiment of the present invention in a longitudinal cross-sectional aspect, (b) is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell showing a fourth embodiment of the present invention in a vertical cross-sectional aspect, (C) is a fragmentary sectional view which shows the attachment structure of a unit cell. 本発明の第5実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the fuel cell which shows 5th Embodiment of this invention in a longitudinal cross-sectional aspect. (a)は本発明の第6実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略部分断面図、(b)は使用済み燃料貯蔵槽の別の形態を示す概略断面図である。(A) is a schematic fragmentary sectional view which shows the fuel cell which shows 6th Embodiment of this invention in a longitudinal cross-sectional aspect, (b) is a schematic sectional drawing which shows another form of a spent fuel storage tank. (a)は本発明の第6実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略部分断面図、(b)は使用済み燃料貯蔵槽の別の形態を示す概略断面図である。(A) is a schematic fragmentary sectional view which shows the fuel cell which shows 6th Embodiment of this invention in a longitudinal cross-sectional aspect, (b) is a schematic sectional drawing which shows another form of a spent fuel storage tank. 本発明の第7実施形態を示す燃料電池であり、使用済み燃料貯蔵槽内に収容される吸蔵体を示す図面であり、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は正面図である。It is a fuel cell which shows 7th Embodiment of this invention, and is drawing which shows the occlusion body accommodated in a spent fuel storage tank, (a) is a perspective view, (b) is a top view, (c) is a top view. It is a front view.

符号の説明Explanation of symbols

A 燃料電池
10 燃料貯蔵槽
10b 中継芯
11 コレクター体
20 単位セル
30 燃料供給体
40a 中継芯
40 使用済み燃料貯蔵槽
A fuel cell 10 fuel storage tank 10b relay core 11 collector body 20 unit cell 30 fuel supply body 40a relay core 40 spent fuel storage tank

Claims (10)

燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体が連結されて液体燃料が供給され、燃料供給体の終端は、使用済み燃料貯蔵槽に接続される燃料電池であって、毛管力を有する多孔体及び/又は繊維束体からなる中継芯を配し、該中継芯を介して使用済み燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽に排出する構成で、該使用済み燃料貯蔵槽が開放されていることを特徴とする直接メタノール型燃料電池。   A plurality of unit cells are formed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body and constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer, and liquid fuel is stored in each unit cell. A fuel supply body having an osmotic structure connected to a fuel storage tank is connected to supply liquid fuel, and the end of the fuel supply body is a fuel cell connected to a spent fuel storage tank, and has a capillary force. The spent fuel storage tank is opened in a configuration in which a relay core composed of a porous body and / or a fiber bundle having a spent core is arranged and used fuel is discharged to the spent fuel storage tank via the relay core. A direct methanol fuel cell. 前記使用済み燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び/又は繊維束体からなる使用済み燃料吸蔵体を設けたことを特徴とする請求項1に記載の直接メタノール型燃料電池。   2. The direct methanol fuel cell according to claim 1, wherein the used fuel storage tank is provided with a used fuel storage body made of a porous body and / or a fiber bundle having a capillary force. 前記使用済み燃料吸蔵体の中継芯の毛管力が前記燃料供給体の毛管力以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の直接メタノール型燃料電池。   3. The direct methanol fuel cell according to claim 1, wherein a capillary force of a relay core of the used fuel storage body is greater than or equal to a capillary force of the fuel supply body. 前記使用済み燃料吸蔵体の毛管力が前記中継芯の毛管力以上であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。   The direct methanol fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein a capillary force of the used fuel storage body is greater than or equal to a capillary force of the relay core. 前記使用済み燃料吸蔵体へ使用済み液体燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽に排出する排出機構に、コレクター体を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。   The direct methanol type according to any one of claims 1 to 4, further comprising a collector body in a discharge mechanism that discharges the used liquid fuel to the used fuel storage body into the used fuel storage tank. Fuel cell. 前記コレクター体が射出成形又は光造形技術により製造、若しくは、前記コレクター体が枚葉体により構成されている請求項1〜5の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。   The direct methanol fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the collector body is manufactured by injection molding or stereolithography technology, or the collector body is configured by a single-wafer body. 前記コレクター体表面が前記使用済み液体燃料よりも表面自由エネルギーが高く調整されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。   7. The direct methanol fuel cell according to claim 1, wherein a surface free energy of the surface of the collector body is adjusted to be higher than that of the spent liquid fuel. 前記使用済み燃料貯蔵槽が、取り外し可能であることを特徴とする請求項1〜7の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。   The direct methanol fuel cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the spent fuel storage tank is removable. 前記使用済み燃料貯蔵槽に、開閉可能な蓋体を設けたことを特徴とする請求項1〜8の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。   The direct methanol fuel cell according to claim 1, wherein the spent fuel storage tank is provided with a lid that can be opened and closed. 前記使用済み燃料貯蔵槽に微小な開口部を設け、該使用済み貯蔵槽内面及び該微小開放部周辺の表面自由エネルギーが前記使用済み液体燃料よりも低く調整されていることを特徴とする請求項1〜9の何れか一つに記載の直接メタノール型燃料電池。   A minute opening is provided in the spent fuel storage tank, and the surface free energy around the inner surface of the spent storage tank and the minute opening is adjusted to be lower than that of the spent liquid fuel. Item 10. The direct methanol fuel cell according to any one of Items 1 to 9.
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