JP2005228687A - Air-breathing type fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯機器用の電源としての燃料電池に関し、より具体的には、空気を送るためのポンプ等といった補機を持たない空気呼吸型の燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell as a power source for portable devices, and more specifically to an air breathing type fuel cell having no auxiliary equipment such as a pump for sending air.
近年、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ(以下、ノートパソコンと略す)といった携帯型電子機器において、軽量化、小型化が要求されるとともに長時間の使用が要求されている。このため、軽量および小型であって、かつ、エネルギー密度の高い電源が求められている。エネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池が、そのような電源として現在普及しているが、このほかにも、電気化学反応により発電を行う燃料電池も注目されている。中でも、パーフルオロカーボンスルホン酸膜といった高分子膜をプロトン伝導性膜とし、水素ガスを燃料とする固体高分子型燃料電池(以下、PEFCと略す)や、メタノール水溶液を燃料とする直接型メタノール燃料電池(以下、DMFCと略す)は、リチウムイオン二次電池よりも高いエネルギー密度が実現可能な電源として期待されている。 In recent years, portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers (hereinafter abbreviated as notebook personal computers) are required to be light and small, and to be used for a long time. For this reason, there is a need for a power source that is lightweight and compact and has a high energy density. Lithium ion secondary batteries with high energy density are currently popular as such power sources, but in addition to these, fuel cells that generate electricity by electrochemical reactions are also attracting attention. Among them, a polymer membrane such as a perfluorocarbon sulfonic acid membrane is used as a proton conductive membrane, and a solid polymer fuel cell (hereinafter abbreviated as PEFC) using hydrogen gas as fuel, or a direct methanol fuel cell using methanol aqueous solution as fuel. (Hereinafter abbreviated as DMFC) is expected as a power source capable of realizing a higher energy density than a lithium ion secondary battery.
空気極で酸素を消費して発電を行う燃料電池である、上記PEFCやDMFCは、空気を送るためのポンプ等といった補機を用いない空気呼吸型の燃料電池でも、48mW/cm2程度の最大出力密度で発電を行うことができる(特許文献1参照。)。
上記のような燃料電池において、高出力での発電中は、多くの酸素が空気極へ到達できるように、大きな空気取入れ口が必要である。特許文献1に記載される燃料電池の空気の取入れ口は、常時開放状態となっており、高出力運転に適した構造となっている。しかし、電子機器の電源として燃料電池を用いる場合、高出力運転だけでなく、休止や低出力運転といった運転状態が生じる。特許文献1に記載される燃料電池では、空気の取入れ口の開度を調節できないために、以下のような問題が生じる。
In the fuel cell as described above, during power generation at a high output, a large air intake is necessary so that a large amount of oxygen can reach the air electrode. The air intake port of the fuel cell described in
プロトン伝導性は、プロトン伝導性膜の湿潤状態に大きく依存する。高出力運転中は空気極で水が生成するため、プロトン伝導性膜を湿潤した状態に維持することができる。しかし、外気が乾燥している場合に、休止状態や低出力運転状態で空気取入れ口が全開のままであると、プロトン伝導性膜が乾燥して、プロトン伝導性が低下する。このため、次の起動時および運転中に内部抵抗が増大し、出力が低下してしまうことがある。 Proton conductivity is highly dependent on the wet state of the proton conducting membrane. Since water is generated at the air electrode during high power operation, the proton conductive membrane can be maintained in a wet state. However, when the outside air is dry and the air intake port remains fully open in a resting state or a low-power operation state, the proton conductive membrane is dried and the proton conductivity is lowered. For this reason, internal resistance increases at the time of the next starting and driving | operation, and an output may fall.
DMFCの場合は、更に、燃料のメタノール水溶液がプロトン伝導性膜中を燃料極から空気極に透過する現象であるクロスリークを生じてしまう。クロスリークしたメタノールは、空気極に酸素があれば反応し、水と二酸化炭素になる。このメタノール水溶液のクロスリークの駆動力の1つとしては、燃料極と空気極との間のメタノールの濃度勾配が挙げられる。
空気取入れ口の開度が調節できないと、空気極に酸素が供給され続けることになる。これにより、メタノール水溶液が空気極側での反応により消費されて、空気極でのメタノールの濃度が薄くなる。このため、メタノール水溶液が燃料極から空気極に常にクロスリークすることになる。このメタノール水溶液のクロスリークは、燃料極と空気極との濃度差がほぼゼロになるまで続く。
In the case of DMFC, further, a cross leak, which is a phenomenon in which a methanol aqueous solution of fuel permeates through the proton conductive membrane from the fuel electrode to the air electrode, is generated. The cross-leaked methanol reacts if there is oxygen in the air electrode, and becomes water and carbon dioxide. One of the driving forces for the cross leak of the aqueous methanol solution is a methanol concentration gradient between the fuel electrode and the air electrode.
If the opening of the air intake port cannot be adjusted, oxygen will continue to be supplied to the air electrode. As a result, the aqueous methanol solution is consumed by the reaction on the air electrode side, and the concentration of methanol at the air electrode is reduced. For this reason, the methanol aqueous solution always cross-leaks from the fuel electrode to the air electrode. This cross leak of the methanol aqueous solution continues until the difference in concentration between the fuel electrode and the air electrode becomes almost zero.
空気取入れ口の開度を調節できない場合でも、燃料電池を高出力で運転すれば、クロスリークし、空気極側で反応するメタノールの量は、発電で消費されるメタノール量と比較して少なくなる。しかしながら、燃料電池が休止状態や低出力運転状態にある場合には、クロスリークし空気極側で反応するメタノールの量は、発電で消費するメタノール量と比較して相対的に多くなる。従って、電力へ変換できる燃料の量が減少する。 Even if the opening of the air intake cannot be adjusted, if the fuel cell is operated at a high output, the amount of methanol that cross-leaks and reacts on the air electrode side will be smaller than the amount of methanol consumed in power generation. . However, when the fuel cell is in a resting state or a low-power operation state, the amount of methanol that cross-leaks and reacts on the air electrode side is relatively larger than the amount of methanol consumed by power generation. Accordingly, the amount of fuel that can be converted into electric power is reduced.
そこで、本発明は、プロトン伝導性膜の湿潤状態を適切な状態に保ち、さらに、燃料の無駄を抑制することができる燃料電池を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a fuel cell that can maintain the wet state of the proton conductive membrane in an appropriate state and can further suppress waste of fuel.
本発明は、(1)燃料極、(2)空気極、(3)燃料極と空気極との間に挟持されたプロトン伝導性膜、ならびに(4)空気極への空気取入れ口に設けられた開閉可能な扉(もしくはゲート)からなる燃料電池に関する。これにより、プロトン伝導性膜におけるプロトン伝導性を制御でき、さらに、DMFCの場合には、燃料のクロスリークを一定範囲に制御することもできる。 The present invention is provided in (1) a fuel electrode, (2) an air electrode, (3) a proton conductive membrane sandwiched between the fuel electrode and the air electrode, and (4) an air intake port to the air electrode. The present invention relates to a fuel cell comprising an openable / closable door (or gate). Thereby, the proton conductivity in the proton conductive membrane can be controlled, and in the case of DMFC, the cross leak of the fuel can be controlled within a certain range.
上記燃料電池において、前記開閉可能な扉の開度を、燃料電池の出力密度および電流密度の少なくとも一方に応じて制御する制御手段をさらに備えることが好ましい。これにより、プロトン伝導性の制御性とクロスリークの制御性を向上することができる。 The fuel cell preferably further includes control means for controlling the opening degree of the openable / closable door according to at least one of an output density and a current density of the fuel cell. Thereby, the controllability of proton conductivity and the controllability of cross leak can be improved.
上記燃料電池において、開閉可能な扉が、平行に配列した旋回可能な複数の羽板からなるよろい戸であることが好ましい。また、開閉可能な扉を、複数の引き戸から構成してもよい。これにより、簡易な構成で扉の開度の制御を行うことができる。
また、上記複数の羽板の各々において、その縁部に、クロロプレンゴムおよびフッ素ゴムよりなる群から選択される少なくとも1種からなるパッキンが配置されていることがさらに好ましい。これにより、扉のシール性を向上することができる。
In the fuel cell, it is preferable that the openable / closable door is a stable door composed of a plurality of rotatable blades arranged in parallel. Moreover, you may comprise the door which can be opened and closed from several sliding doors. Thereby, the opening degree of the door can be controlled with a simple configuration.
Further, in each of the plurality of slats, it is more preferable that at least one type of packing selected from the group consisting of chloroprene rubber and fluororubber is disposed on the edge thereof. Thereby, the sealing performance of a door can be improved.
また、本発明は、上記のような燃料電池を搭載した携帯型電子機器に関する。本発明にかかる燃料電池を用いることにより、出力の安定化と燃料の高利用率が達成されるので、携帯型電子機器の信頼性を向上することができ、また、携帯型電子機器の長時間にわたる使用を可能にする。 The present invention also relates to a portable electronic device equipped with the fuel cell as described above. By using the fuel cell according to the present invention, output stabilization and high fuel utilization are achieved, so that the reliability of the portable electronic device can be improved and the portable electronic device can be used for a long time. Enables widespread use.
本発明によれば、燃料電池が休止状態および低出力運転状態において、プロトン伝導性膜のプロトン伝導性を高い状態に保つことができるので、次の起動時および運転中に出力低下を抑制できる。さらに、休止状態および低出力運転状態における燃料の無駄な消費を抑制することができる。 According to the present invention, since the proton conductivity of the proton conducting membrane can be kept high when the fuel cell is in a rest state and a low output operation state, it is possible to suppress a decrease in output during the next start-up and operation. Furthermore, it is possible to suppress wasteful consumption of fuel in the resting state and the low output operation state.
実施の形態1
以下に、本発明の燃料電池を、図面を参照しながら説明する。
図1に、本発明の一実施形態にかかる燃料電池を装着したノートパソコンの斜視図を示す。また、図2に、本発明の一実施形態にかかる燃料電池の発電部の概略構成図を示す。
本実施形態において、燃料電池は、燃料極、空気極、および燃料極と空気極との間に挟持されたプロトン伝導性膜からなる膜電極複合体を備える発電部、ならびに空気極と外部とを連通する開口に設けられた開閉可能な扉(もしくはゲート)からなる。
The fuel cell of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a notebook computer equipped with a fuel cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the power generation unit of the fuel cell according to the embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the fuel cell includes a fuel electrode, an air electrode, and a power generation unit including a membrane electrode assembly including a proton conductive membrane sandwiched between the fuel electrode and the air electrode, and the air electrode and the outside. It consists of an openable / closable door (or gate) provided in a communicating opening.
図2に示されるように、燃料電池の発電部20は、燃料極30、空気極31、ならびに燃料極30と空気極31との間に挟持されたプロトン伝導性膜23からなる膜電極接合体を備える。上記燃料極30は、触媒層21と拡散層24からなり、拡散層24は、多孔質カーボンシートからなる。また、上記空気極31は、触媒層22と拡散層27からなり、拡散層27は、撥水性を有する多孔質カーボンシートからなる。
As shown in FIG. 2, the
燃料極側の拡散層24の上には、カーボンセパレータ25が積層されており、カーボンセパレータ25には、その拡散層24と接する側に、燃料が流れる複数の溝26が形成されている。
また、空気極側の拡散層27の上には、金属シート28が積層されており、金属シート28には、空気が通る複数の孔29が形成されている。
A
A
上記触媒層21および22は、触媒を担持したカーボンからなり、ここで、触媒およびカーボンとしては、当該分野で公知のものを用いることができる。また、多孔質カーボンシートおよびプロトン伝導性膜としては、当該分野で公知のものを用いることができる。
ただし、本発明の燃料電池は、燃料として、水素ガスを用いてもよいし、メタノール水溶液を用いてもよいので、用いる燃料の種類によって、燃料極等を選択する必要がある。
The
However, since the fuel cell of the present invention may use hydrogen gas or a methanol aqueous solution as the fuel, it is necessary to select a fuel electrode or the like depending on the type of fuel used.
次に、空気極への空気取入れ口に設けられた開閉可能な扉について、説明する。
この開閉可能な扉は、空気極と外部とを連通する開口に設けられており、図1に示されるように、ルーバーやブラインドと呼ばれる、複数の一定幅の羽板14を平行に旋回可能に取り付けたよろい戸13からなる。ここで、羽板14は、左右方向に開くように配置されている。
Next, the openable / closable door provided at the air inlet to the air electrode will be described.
This openable / closable door is provided in an opening that communicates the air electrode with the outside, and as shown in FIG. It consists of the attached
図1に示されるノートパソコン10の蓋部分11内には、図2に示される発電部を有する燃料電池が設置されている。このとき、燃料極がディスプレイ12側に配置され、空気極が蓋部分11の背面側に配置されている。なお、ノートパソコンの本体部15上には、キーボード等が搭載されている。
A fuel cell having a power generation unit shown in FIG. 2 is installed in the
次に、図3に、図1のI−I線での断面図を示す。ここで、図3(a)は、よろい戸が閉じている状態を示し、図3(b)は、よろい戸が全開の状態を示している。
複数の羽板14は、平行に、かつ軸32の周りに旋回可能であるように配置されている。
羽板14が閉じられた状態では、羽板14は、他の羽板と重なり、その重なった部分には、パッキン33が配置されている。ここで、パッキンとしては、クロロプレンゴムおよびフッ素ゴムからなる群から選択される少なくとも1種からなるゴムを用いることが好ましい。これにより、よろい戸が閉じているときのシール性を向上することができる。
Next, FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line II of FIG. Here, FIG. 3 (a) shows a state where the armored door is closed, and FIG. 3 (b) shows a state where the armored door is fully open.
The plurality of
In a state where the
本発明においては、燃料電池の出力状態に応じて、上記よろい戸13の開度が調節される。つまり、燃料電池が休止状態にある場合には、よろい戸13は閉じられ、運転出力が上昇するにつれて、よろい戸13の開度が大きくなる。そして、最大出力で運転されている状態で、その開度が最大になる。
In the present invention, the opening degree of the
つまり、燃料電池が休止状態にある場合には、上記羽板は、図3(a)に示されるように、閉じた状態にある。燃料電池の出力が上昇するにつれて、羽板14が軸32の周りで旋回して、ノートパソコンのディスプレイの背面に対する羽板14の角度が徐々に大きくなる。これにより、よろい戸の開度が増加する。燃料電池が最大出力で運転している状態では、図3(b)に示されるように、羽板の角度が前記背面に対して90°となり、よろい戸の開度が最大となる。
That is, when the fuel cell is in a resting state, the wing plate is in a closed state as shown in FIG. As the output of the fuel cell increases, the
上記のように、燃料電池が高出力状態で運転されている場合には、空気極で水が生成するため、プロトン伝導性膜を湿潤した状態に維持することができる。しかし、外気が乾燥している場合に、休止状態や低出力運転状態で空気取入れ口の開度が調節できないと、プロトン伝導性膜が乾燥して、プロトン伝導性が低下する。本発明においては、上記のように、空気極と外部とを連通する開口によろい戸のような開閉可能な扉が設けられており、休止状態では、その扉が閉じられ、また、低出力運転状態では、扉の開度が小さくなる。これにより、プロトン伝導性膜と外気との接触が低減されるので、空気極での水の生成量が少ない休止状態や低出力運転状態であっても、プロトン伝導性膜を湿潤した状態に維持することが可能となる。 As described above, when the fuel cell is operated in a high output state, water is generated at the air electrode, so that the proton conductive membrane can be maintained in a wet state. However, when the outside air is dry, if the opening of the air intake port cannot be adjusted in a resting state or a low power operation state, the proton conductive membrane is dried and proton conductivity is lowered. In the present invention, as described above, a door that can be opened and closed such as an open door that communicates between the air electrode and the outside is provided, and the door is closed in a resting state, and low-power operation is performed. In the state, the opening of the door is reduced. This reduces the contact between the proton conducting membrane and the outside air, so that the proton conducting membrane is kept moist even in a resting state or a low power operation state where the amount of water generated at the air electrode is small. It becomes possible to do.
特に、メタノール水溶液を燃料とする従来のDMFCでは、休止状態や低出力運転状態で、クロスリークし空気極側で反応するメタノールの量は、発電で消費するメタノール量と比較して相対的に多くなり、電力へ変換できる燃料の量が減少する。しかしながら、本発明により、休止状態や低出力運転状態では、開閉可能な扉の開度を小さくすることができるために、空気極に供給される酸素の量が制限されることになる。これにより、クロスリークして空気極側で反応するメタノールの量を低減することができる。従って、燃料であるメタノールを無駄に消費することを防ぐことが可能になる。 In particular, in a conventional DMFC using a methanol aqueous solution as a fuel, the amount of methanol that cross-leaks and reacts on the air electrode side in a resting state or low-power operation state is relatively large compared to the amount of methanol consumed in power generation. Thus, the amount of fuel that can be converted into electric power is reduced. However, according to the present invention, the opening degree of the door that can be opened and closed can be reduced in the resting state and the low-power operation state, so that the amount of oxygen supplied to the air electrode is limited. Thereby, the quantity of methanol which cross leaks and reacts on the air electrode side can be reduced. Therefore, wasteful consumption of methanol as a fuel can be prevented.
次に、開閉可能な扉の開度の制御方法について説明する。
扉の開度の制御は、燃料電池の出力密度および電流密度の少なくとも一方に応じて、扉の開度を制御する制御手段によって行われる。例えば、この制御手段として、ノートパソコンに組み込まれた電源制御ユニットを用いることができる。
Next, a method for controlling the opening degree of the door that can be opened and closed will be described.
Control of the opening degree of the door is performed by control means for controlling the opening degree of the door according to at least one of the output density and the current density of the fuel cell. For example, a power supply control unit incorporated in a notebook personal computer can be used as the control means.
本実施形態において、上記電源制御ユニットは、開閉可能な扉の開度を調節するだけでなく、燃料電池の発電、ならびにその出力密度、電流密度等をも制御することが好ましい。これにより、燃料電池の出力密度、電流密度等にあわせて、扉の開度を制御することができる。
なお、前記電源制御ユニットは、二次電池、コンデンサ等の充電可能な電源を備えることが好ましい。これにより、燃料電池が作動していない状態においても、電源制御ユニット自体を作動させることが可能になる。
In the present embodiment, it is preferable that the power supply control unit not only adjusts the opening degree of the door that can be opened and closed, but also controls the power generation of the fuel cell, its output density, current density, and the like. Thereby, the opening degree of a door can be controlled according to the output density, current density, etc. of the fuel cell.
The power control unit preferably includes a rechargeable power source such as a secondary battery or a capacitor. This makes it possible to operate the power supply control unit itself even when the fuel cell is not operating.
次に、開閉可能な扉がよろい戸である場合、よろい戸を構成する羽板を動かすための駆動部の一例を図4を参照しながら説明する。
図4に示される駆動部40は、モーター43、モーター43の軸であるシャフト44、シャフト44に取り付けられたボールネジ45からなる。また、羽板41には、パッキン42を取り付けられた側とは反対側の端部に、ボールネジ45と係合する歯車46が設けられている。この歯車46は、例えば、軸受(図示せず)により、支持されている。
Next, when the door that can be opened and closed is a stable door, an example of a drive unit for moving a slat constituting the stable door will be described with reference to FIG.
The
モーター43の作動は、上記電源制御ユニットにより、制御されるようにすることができる。電源制御ユニットにより、モーター43が作動されると、シャフト44が回転し、それにより、シャフト44に取り付けられたボールネジ45も回転する。ボールネジ45を回転させることにより、ボールネジ45と係合した歯車46が回転する。これにより、羽板のディスプレイの背面に対する角度が、図4に示されるように大きくなる。従って、モーターの作動時間、回転方向等を調節することにより、羽板の角度、つまりよろい戸の開度を調節することが可能となる。
The operation of the
なお、本実施形態では、図1に示されるように、羽板14が左右に開く形態を示しているが、図5に示すように、羽板14が上下に開く形態でも、同様の効果が得られる。ここで、図5は、本発明の別の実施形態にかかる燃料電池を装着したノートパソコンの斜視図である。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the
次に、燃料電池への燃料の供給について、説明する。
燃料は、燃料タンクから燃料電池へと供給される。このとき、燃料の供給速度、供給量等は、燃料電池の出力密度等に対応して、上記電源制御ユニットによって制御することが好ましい。
Next, the supply of fuel to the fuel cell will be described.
The fuel is supplied from the fuel tank to the fuel cell. At this time, it is preferable that the fuel supply speed, the supply amount, and the like are controlled by the power supply control unit in accordance with the output density of the fuel cell.
上記のように、燃料としては、水素ガスまたはメタノール水溶液が用いられる。特に、燃料が水素ガスである場合には、安全性や貯蔵できる水素ガスの量を向上させるために、水素ガスを吸蔵および放出可能な水素吸蔵合金を用いることが好ましい。水素吸蔵合金の例としては、TiCrV系水素吸蔵合金(比重:4.5)が挙げられる。このTiCrV系水素吸蔵合金は、自重の2.0重量%の水素ガスを吸蔵できる。この水素吸蔵合金は、燃料タンクに収容される。 As described above, hydrogen gas or methanol aqueous solution is used as the fuel. In particular, when the fuel is hydrogen gas, it is preferable to use a hydrogen storage alloy that can store and release hydrogen gas in order to improve safety and the amount of hydrogen gas that can be stored. An example of the hydrogen storage alloy is TiCrV-based hydrogen storage alloy (specific gravity: 4.5). This TiCrV-based hydrogen storage alloy can store 2.0 wt% hydrogen gas of its own weight. This hydrogen storage alloy is accommodated in a fuel tank.
また、上記燃料タンクは、例えば、燃料タンクへの燃料の供給が可能なように、従来ノートパソコンの電池パックを入れている部分(例えば、本体部の内部、蓋部と本体部とのつなぎめ部分等)に配置されることが好ましい。
また、燃料を燃料タンクから燃料極へ供給するためのポンプを、燃料電池が有することが好ましい。このポンプも、電源制御ユニットによって制御することが好ましい。
In addition, the fuel tank may be, for example, a portion in which a battery pack of a conventional laptop computer is inserted (for example, the inside of the main body, the joint between the lid and the main body) so that the fuel can be supplied to the fuel tank. It is preferable to be arranged in a portion or the like.
The fuel cell preferably has a pump for supplying fuel from the fuel tank to the fuel electrode. This pump is also preferably controlled by a power supply control unit.
また、燃料電池による発電は、ノートパソコンを作動させるだけでなく、上記電源制御ユニットが備える二次電池等を充電するために行われてもよい。さらに、パソコンの作動は、上記二次電池等を用いてもよいし、燃料電池からの電力を用いてもよい。さらには、二次電池と燃料電池の両方を、ノートパソコンの作動に用いてもよい。 Further, the power generation by the fuel cell may be performed not only to operate the notebook personal computer but also to charge a secondary battery or the like included in the power supply control unit. Furthermore, the operation of the personal computer may use the secondary battery or the like, or may use electric power from the fuel cell. Furthermore, you may use both a secondary battery and a fuel cell for the operation | movement of a notebook personal computer.
また、燃料電池を用いて二次電池を充電する場合、二次電池の充電量が高くなるにつれて、燃料電池の発電の出力を低下させるようにしてもよい。 In addition, when a secondary battery is charged using a fuel cell, the power generation output of the fuel cell may be reduced as the charge amount of the secondary battery increases.
また、燃料電池の出力は、例えば、燃料が水素である場合には約0.5Vまで、燃料がメタノールである場合には約0.3Vまでは、電圧が下がるにつれて増大し、一方、電圧がそれよりも小さくなると、燃料電池の出力は低下する。従って、電源制御ユニットへ出力される電圧を変化させることにより、燃料電池の出力が制御される。 Also, the output of the fuel cell increases as the voltage decreases, for example, up to about 0.5 V when the fuel is hydrogen and up to about 0.3 V when the fuel is methanol. When it becomes smaller than that, the output of the fuel cell decreases. Therefore, the output of the fuel cell is controlled by changing the voltage output to the power supply control unit.
また、ノートパソコンを使い終え、終了処理を行った後に、燃料電池による発電により、電源制御ユニットに含まれる二次電池等を充電してもよい。この場合にも、上記と同様に、二次電池の充電量が高くなるにつれて、燃料電池の発電の出力を低下させるようにしてもよい。 In addition, after using the notebook computer and performing the termination process, the secondary battery included in the power supply control unit may be charged by power generation by the fuel cell. Also in this case, as described above, the power generation output of the fuel cell may be reduced as the charge amount of the secondary battery increases.
実施の形態2
次に、複数の引き戸からなる開閉可能な扉を有する場合について、図6および7を参照しながら説明する。ここで、図6は、本発明の別の実施形態にかかる燃料電池を装着したノートパソコンの斜視図であり、図7は、図6のA−B線での断面図を示す。
本実施形態において、開閉可能な扉は、図6および図7に示されるように、複数の引き戸62と、ノートパソコン背面の筐体に開けられた複数の窓63とからなる。また、上下に配置された窓と窓の間は、引き戸の幅と同程度の間隔が開けられており、窓の縦方向の幅は、引き戸の縦方向の幅よりも多少狭くなるようにされている。さらに、窓が引き戸によって閉じられた場合に、そのシール性を向上させるために、引き戸の窓枠に対向する面は、パッキン64により縁取りされている。この場合にも、パッキンとしては、クロロプレンゴムおよびフッ素ゴムからなる群から選択される少なくとも1種からなるゴムを用いることが好ましい。
Next, the case of having an openable / closable door composed of a plurality of sliding doors will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 6 is a perspective view of a notebook computer equipped with a fuel cell according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG.
In the present embodiment, the door that can be opened and closed includes a plurality of sliding
本実施形態においても、燃料電池が休止状態にある場合には、窓は引き戸によって閉じられている。燃料電池の出力が上昇するにつれて、引き戸が下向きにスライドされ、窓が開かれる。最大出力で運転される状態では、窓は完全に開かれる。この場合にも、引き戸のスライドによる窓の開閉は、電源制御ユニットによって、燃料電池の出力状態に応じて制御される。 Also in this embodiment, when the fuel cell is in a resting state, the window is closed by the sliding door. As the output of the fuel cell increases, the sliding door is slid downward and the window is opened. When operating at maximum power, the window is fully opened. Also in this case, the opening and closing of the window by sliding the sliding door is controlled by the power supply control unit according to the output state of the fuel cell.
また、引き戸のスライドは、例えば、図4に示されるような駆動部を用いて行うことができる。この場合、引き戸のディスプレイ側の面に横方向の溝を入れておき、この溝に、ボールネジを係合させ、ボールネジを回転させることにより、引き戸をスライドさせることが可能となる。 The sliding door can be slid using, for example, a drive unit as shown in FIG. In this case, it is possible to slide the sliding door by putting a horizontal groove on the display side surface of the sliding door, engaging the ball screw in this groove, and rotating the ball screw.
本実施形態のように、引き戸を用いて扉の開閉を行う場合には、上記よろい戸を用いる場合と比較して、窓と窓との間に引き戸を収納できるだけの幅を必要とするために、開口部分の占める面積が減少してしまう。しかし、よろい戸の場合とは異なり、外形サイズが変化しないので、例えば、ノートパソコンの背面に寸法の制約がある場合や、外形サイズが変化しないことを必要とする携帯型電子機器においては有効である。 When opening and closing a door using a sliding door as in this embodiment, compared with the case where the above-mentioned door is used, a width that can accommodate the sliding door between the windows is required. The area occupied by the opening is reduced. However, unlike external doors, the external size does not change. For example, it is effective for portable electronic devices that have a dimensional constraint on the back of a notebook computer or that require that the external size does not change. is there.
実施の形態3
次に、よろい戸における羽板の駆動を、形状記憶合金で行う場合について、図8を参照しながら説明する。ここで、図8は、コイルバネならびに形状記憶合金コイルを用いる、よろい戸の駆動機構を示す概略図である。
Embodiment 3
Next, the case where the slats are driven by a shape door using a shape memory alloy will be described with reference to FIG. Here, FIG. 8 is a schematic view showing a drive mechanism of a stable door using a coil spring and a shape memory alloy coil.
本実施形態の場合、この駆動部は、固定具83、シャフト84、コイルバネ85、第1のコイル86、および第2のコイル87からなる。
固定具83は、例えば、開閉可能な扉の枠体に固定されている。固定具83には、複数の羽板81が、羽板の長さ方向の所定の位置で、回転可能に固定されている。
シャフト84には、その長さ方向にわたって、複数の羽板81の一方の端部が、回転可能に取り付けられている。さらに、シャフト84の一端には、コイルバネ85、第1のコイル86、および第2のコイル87の一端がそれぞれ取り付けられている。また、コイルバネ85の他端は、扉の枠体に固定されている。
In the case of the present embodiment, the drive unit includes a
The
One end portion of the plurality of
第1のコイル86および第2のコイル87は形状記憶合金からなり、さらに、螺旋状のコイル86、87の中空部分に、加熱のための棒状のヒーター(図示せず)が内蔵されている。このヒータにより、第1のコイル86または第2のコイル87が加熱されると、これらは伸長する。なお、第1のコイル86と第2のコイル87とは、図8に示されるように、それぞれ、直交する方向に配置されている。また、羽板81のシャフト84の取り付けられた側とは反対側の端部には、パッキン82が配置されている。
The
燃料電池が休止状態にある場合には、図8(a)に示されるように、コイルバネ85の張力により、よろい戸は閉じた状態になる。燃料電池が低出力運転状態にある場合には、第1のコイルの芯に内蔵されたヒータを作動させて、第1のコイルを加熱すると、第1のコイル86が伸び、シャフト84が移動する。このシャフト84の移動により、羽板81が回転し、図8(b)に示されるように、よろい戸が所定の開度になる。燃料電池が高出力運転状態にある場合には、更に、第2のコイルの芯に内蔵されたヒータを作動させて、第2のコイルと加熱すると、第2のコイルが伸び、シャフト84がさらに移動する。これにより、図8(c)に示されるように、よろい戸の開度が最大となる。このような、ヒータによる第1のコイルまたは第2のコイルのヒータによる加熱は、例えば、燃料電池の出力密度等に対応して、電源制御ユニットによって制御される。
When the fuel cell is in a resting state, as shown in FIG. 8A, the armored door is closed due to the tension of the
燃料電池の運転状態が、高出力運転状態から低出力運転状態に変化した場合には、第2のコイルの加熱を停止する。第2のコイルが自然に冷却されて、第2のコイルが縮み、シャフトが、今度は逆方向に移動するため、よろい戸の開度が減少する。さらに、第1のコイルの加熱を停止すると、第1のコイルが縮み、コイルバネの張力によって、休止位置に戻るため、よろい戸が閉じられる。このように、コイルバネと形状記憶合金からなるコイルとを用いる簡易な構成で、よろい戸の開閉が行うことが可能となる。 When the operation state of the fuel cell changes from the high output operation state to the low output operation state, the heating of the second coil is stopped. The second coil is naturally cooled, the second coil is contracted, and the shaft is now moved in the opposite direction, so that the opening of the stable door is reduced. Further, when the heating of the first coil is stopped, the first coil is contracted and returned to the rest position by the tension of the coil spring, so that the armor door is closed. In this way, it is possible to open and close the open door with a simple configuration using a coil spring and a coil made of a shape memory alloy.
従って、本実施形態においては、コイルバネと、形状記憶合金からなるコイルとを用いて、よろい戸の開度を、0%、50%、および100%というように、3段階で変化させることができる。例えば、電源制御ユニット内の二次電池の充電を、燃料電池を用いて行う場合、二次電池の充電量が95%である場合には、燃料電池を休止させ、充電量が30〜95%である場合には、50%の出力で発電を行い、充電量が30%以下である場合には、100%の出力で発電を行うようにする。このとき、燃料電池が休止状態にある場合には、よろい戸の開度0%とし、50%の出力で発電を行う場合には、よろい戸の開度を50%とし、100%の出力で発電を行う場合には、よろい戸の開度を100%とすることにより、燃料電池の出力に応じて、よろい戸の開度を調節でき、燃料電池を効率よく作動させることが可能となる。 Therefore, in this embodiment, the opening degree of the stable door can be changed in three stages such as 0%, 50%, and 100% by using the coil spring and the coil made of the shape memory alloy. . For example, when the secondary battery in the power supply control unit is charged using a fuel cell, when the charge amount of the secondary battery is 95%, the fuel cell is stopped and the charge amount is 30 to 95%. If the charging amount is less than 30%, the power is generated at 100% output. At this time, when the fuel cell is in a resting state, the opening of the stable door is set to 0%, and when power generation is performed at an output of 50%, the opening of the stable door is set to 50% and the output of 100% When power generation is performed, the opening degree of the stable door is set to 100%, so that the opening degree of the stable door can be adjusted according to the output of the fuel cell, and the fuel cell can be operated efficiently.
また、本発明の燃料電池は、空気呼吸型であるため、空気強制供給型ほど出力密度を高くすることはできない。しかしながら、消費電力がある程度小さな携帯型電子機器において使用することは、十分可能である。このため、図9に示されるように、よろい戸92からなる開閉可能な扉を備える燃料電池を携帯電話91に搭載することもできる。
Moreover, since the fuel cell of the present invention is an air breathing type, the output density cannot be increased as much as the forced air supply type. However, it is sufficiently possible to use it in a portable electronic device that consumes little power. For this reason, as shown in FIG. 9, a fuel cell including an openable / closable door composed of a
本発明を、以下の実施例に基づいて、詳細に説明する。 The present invention will be described in detail based on the following examples.
本実施例では、燃料として水素ガスを用いる固体高分子型燃料電池を作製した。
まず、図2に示されるような発電部を、以下のように作製した。
プロトン伝導性膜(ナフィオン117膜:デュポン社製)の両面に、白金担持カーボンからなる触媒層を形成した。次に、一方の触媒層の上に、多孔質カーボンシートからなる拡散層を積層して、燃料極とした。次いで、他方の触媒層の上に、撥水性を有する多孔質カーボンシートからなる拡散層を積層して、空気極として、膜電極複合体(以後、MEAと略す)を作製した。MEAの燃料極の上に、一方の面に流路として溝を形成したカーボンセパレータを配置した。このとき、溝を形成した面が、多孔質カーボンシートに接するように、カーボンセパレータを配置した。
次いで、MEAの空気極の上に、複数の孔を開けた金属シートを配置して、図2に示されるような発電部を作製した。
In this example, a polymer electrolyte fuel cell using hydrogen gas as a fuel was produced.
First, a power generation unit as shown in FIG. 2 was produced as follows.
A catalyst layer made of platinum-supported carbon was formed on both sides of a proton conductive membrane (Nafion 117 membrane: manufactured by DuPont). Next, a diffusion layer made of a porous carbon sheet was laminated on one catalyst layer to obtain a fuel electrode. Next, a diffusion layer made of a porous carbon sheet having water repellency was laminated on the other catalyst layer to produce a membrane electrode assembly (hereinafter abbreviated as MEA) as an air electrode. On the MEA fuel electrode, a carbon separator having a groove formed as a flow path on one surface was disposed. At this time, the carbon separator was disposed so that the surface on which the groove was formed was in contact with the porous carbon sheet.
Next, a metal sheet having a plurality of holes was arranged on the air electrode of the MEA to produce a power generation unit as shown in FIG.
次に、空気極側の金属シートの上に、図1に示されるような、よろい戸からなる開閉可能な扉を備える枠体を取り付けて、燃料電池を作製した。このとき、よろい戸を構成する羽板を、図4に示されるような駆動部を用いて駆動できるようにした。 Next, on the metal sheet on the air electrode side, a frame provided with an openable / closable door such as that shown in FIG. 1 was attached to produce a fuel cell. At this time, the slats constituting the armored door can be driven using a drive unit as shown in FIG.
上記のようにして得られた燃料電池を、図1に示されるように、ノートパソコンのディスプレイ背面に配置した。 The fuel cell obtained as described above was arranged on the back of the display of a notebook computer as shown in FIG.
燃料である水素ガスは、内容積50ccの燃料タンク内に入れた113gのTiCrV系水素吸蔵合金(比重:4.5)に吸蔵させた。なお、このTiCrV系水素吸蔵合金は、自重の2.0重量%の水素ガスを吸蔵できるため、TiCrV系水素吸蔵合金113gでは、吸蔵できる水素ガスの量は、約2.3gであった。 Hydrogen gas as a fuel was stored in 113 g of a TiCrV hydrogen storage alloy (specific gravity: 4.5) placed in a fuel tank having an internal volume of 50 cc. Since this TiCrV hydrogen storage alloy can store 2.0 wt% hydrogen gas of its own weight, the amount of hydrogen gas that can be stored in the TiCrV hydrogen storage alloy 113 g was about 2.3 g.
次に、作製した燃料電池の出力密度と電流密度との関係を表すグラフを、図10に示す。
図10に示されるように、得られた燃料電池は、最大出力密度0.05W/cm2で発電を行うことができた。従って、発電部の面積は、140cm2であるので、この燃料電池は、7Wの最大出力で発電を行うことができたことがわかる。なお、上記のように、約2.3gの水素ガスが燃料タンクにあるので、作製された燃料電池は、最大出力で発電を行う場合、燃料を外部から供給することなく、約33Whの電力量を発電することができる。
Next, a graph showing the relationship between the output density and the current density of the manufactured fuel cell is shown in FIG.
As shown in FIG. 10, the obtained fuel cell was able to generate power at a maximum power density of 0.05 W / cm 2 . Therefore, since the area of the power generation unit is 140 cm 2 , it can be seen that this fuel cell was able to generate power with a maximum output of 7 W. As described above, since about 2.3 g of hydrogen gas is present in the fuel tank, the produced fuel cell has an electric energy of about 33 Wh without supplying fuel from the outside when generating power at the maximum output. Can generate electricity.
なお、電圧制御を行うために、DC−DCコンバータを通すので、燃料電池が100%の出力(つまり、7Wの出力)で発電をした場合には、平均変換効率を90%とすると、作製された燃料電池は、6.3Wを供給する能力を有した。 Since the DC-DC converter is passed to perform voltage control, when the fuel cell generates power with 100% output (that is, 7 W output), the average conversion efficiency is 90%. The fuel cell had the ability to supply 6.3 W.
(発電試験)
気温25℃、湿度20%RHの乾燥した環境において、上記のようにして得られた燃料電池(電池1)と、比較として空気取入れ口の開度が調節できない従来の燃料電池(比較電池1)を試験した。ここで、比較電池1の発電部は、電池1の発電部と同様なものを用いた。また、比較電池1の空気取入れ口の面積は、本発明の燃料電池のよろい戸の開度が最大のときの開口部の面積と同じにした。
2時間休止状態で放置し、その後発電を行ったときの、電池1(A)および比較電池1(B)の電流密度−単セル電圧の関係を図11に示す。
(Power generation test)
In a dry environment with a temperature of 25 ° C. and a humidity of 20% RH, the fuel cell obtained as described above (cell 1) and a conventional fuel cell in which the opening of the air intake port cannot be adjusted as a comparison (comparative cell 1) Was tested. Here, the power generation unit of the
FIG. 11 shows the relationship between the current density and the single cell voltage of the battery 1 (A) and the comparative battery 1 (B) when left standing for 2 hours and then generating power.
図11に示されるように、比較電池1は、電池1と比較して、同じ電流密度において単セル電圧が低下していた。これは、空気取入れ口の開度が調節できないために、プロトン伝導性膜が乾燥し、そのため、プロトン伝導性が低下し、内部抵抗が増大するためと考えられる。また、比較電池1は、発電を続けても、内部抵抗は改善しなかった。
一方、電池1は、高い出力で運転でき、運転中も内部抵抗が増大することなく安定して運転できた。従って、本発明により、プロトン伝導性膜を湿潤した状態に維持することができ、このため、プロトン伝導性を高く維持することができることがわかる。
As shown in FIG. 11, the
On the other hand, the
本実施例では、直接型メタノール燃料電池を作製した。
白金ルテニウム担持カーボンを触媒として含む燃料極、および白金担持カーボンを触媒として含む空気極を用いたこと以外、実施例1と同様にして、燃料電池を作製し、ノートパソコンに取り付けた。ここで、発電部の面積は、320cm2とした。
In this example, a direct methanol fuel cell was produced.
A fuel cell was prepared and attached to a notebook computer in the same manner as in Example 1 except that a fuel electrode containing platinum ruthenium-supported carbon as a catalyst and an air electrode containing platinum-supported carbon as a catalyst were used. Here, the area of the power generation unit was 320 cm 2 .
本実施例では、燃料である、約10重量%(3mol/L)の濃度のメタノール水溶液は、内容積330ccの燃料タンクに収容して用いた。 In this example, a methanol aqueous solution having a concentration of about 10% by weight (3 mol / L), which is a fuel, was accommodated in a fuel tank having an internal volume of 330 cc.
次に、作製した燃料電池の出力密度と電流密度との関係を表すグラフを、図12に示す。
図12に示されるように、得られた燃料電池は、最大出力密度0.022W/cm2で発電を行うことができた。また、発電部の面積は、320cm2であるので、この燃料電池は、約7Wの最大出力で発電を行うことができた。なお、上記のように、燃料タンクには、330ccの燃料のメタノール水溶液を収容できるので、作製された燃料電池は、最大出力で発電を行う場合、燃料を外部から供給することなく、理論的には、約60Whの電力量を発電することができる。ただし、DMFCでは、メタノールがクロスリークした後、空気極で反応して消費されるため、発電される電力量は、理論値よりも小さくなる。また、メタノールの消費量は、燃料電池の作動状態によって異なるため、発電される電力量は、燃料電池の作動状態にも依存する。
Next, a graph showing the relationship between the output density and the current density of the produced fuel cell is shown in FIG.
As shown in FIG. 12, the obtained fuel cell was able to generate power at a maximum power density of 0.022 W / cm 2 . Moreover, since the area of the power generation unit is 320 cm 2 , this fuel cell was able to generate power with a maximum output of about 7 W. As described above, since the fuel tank can contain 330 cc of methanol aqueous solution of fuel, the produced fuel cell theoretically does not supply fuel from the outside when generating power at the maximum output. Can generate an electric energy of about 60 Wh. However, in DMFC, after methanol cross-leaks, it reacts and is consumed at the air electrode, so the amount of power generated is smaller than the theoretical value. Further, since the amount of methanol consumed varies depending on the operating state of the fuel cell, the amount of power generated depends on the operating state of the fuel cell.
なお、電圧制御を行うために、DC−DCコンバータを通すので、燃料電池が100%の出力(つまり、7Wの出力)で発電をした場合には、平均変換効率を90%とすると、作製された燃料電池は、6.3Wを供給する能力を有した。 Since the DC-DC converter is passed to perform voltage control, when the fuel cell generates power with 100% output (that is, 7 W output), the average conversion efficiency is 90%. The fuel cell had the ability to supply 6.3 W.
(発電試験)
気温25℃、湿度20%RHの乾燥した環境において、上記のようにして得られた燃料電池(電池2)と、比較として空気取入れ口の開度が調節できない従来の燃料電池(比較電池2)を試験した。ここで、比較電池2の発電部は、電池2の発電部と同様なものを用いた。また、比較電池2の空気取入れ口の面積は、本発明の燃料電池のよろい戸の開度が最大のときの開口部の面積と同じにした。
2時間休止状態で放置し、その後発電を行ったときの、電池2(C)および比較電池2(D)の電流密度−単セル電圧の関係を図13に示す。
(Power generation test)
In a dry environment with a temperature of 25 ° C. and a humidity of 20% RH, the fuel cell obtained as described above (cell 2) and a conventional fuel cell in which the opening of the air intake port cannot be adjusted as a comparison (comparative cell 2) Was tested. Here, the power generation unit of the
FIG. 13 shows the relationship between the current density and the single cell voltage of the battery 2 (C) and the comparative battery 2 (D) when the battery 2 (C) and the comparative battery 2 (D) are left to stand for 2 hours and then generate power.
図13に示されるように、比較電池2は、電池2と比較して、同じ電流密度において単セル電圧が低下していた。これは、空気取入れ口の開度が調節できないために、プロトン伝導性膜が乾燥し、そのため、プロトン伝導性が低下し、内部抵抗が増大するためと考えられる。また、比較電池2は、発電を続けても、内部抵抗は改善しなかった。
更に、比較電池2において、発電前の2時間の休止中に、燃料極のカーボンセパレータの流路(体積20cc)内に満たされていたメタノール水溶液の濃度を測定したところ、その濃度が0.1mol/Lまで低下していた。この結果、流路中の約97%のメタノール(全体330cc中に含まれるメタノールの約6モル%)を無駄に消費していた。
As shown in FIG. 13, the
Furthermore, in the
一方、本発明の電池2は、高い出力で運転でき、運転中も内部抵抗が増大することなく安定して運転できた。つまり、電池1の場合と同様に、プロトン伝導性膜のプロトン伝導性が高く維持されていることがわかる。
更に、上記比較電池2と同様に測定を行ったところ、電池2の燃料の無駄な消費は、低減されていた。このことを、以下のようにして、より詳しく調べた。
On the other hand, the
Furthermore, when the measurement was performed in the same manner as the
(クロスリーク試験)
上記電池2、ならびに比較として、上記比較電池2および空気取入れ口の面積が比較電池2の場合の半分である従来の燃料電池(比較電池3)を用い、所定時間ごとに、それぞれ100%発電、50%発電、休止、100%発電と変えて運転した。そのときの燃料極出口でのメタノール水溶液の流量・濃度を、3種の燃料電池の各々について測定し、クロスリークして空気極で酸素と反応したメタノール量を得た。なお、上記100%発電とは、出力7Wでの発電を意味する。また、比較電池3の発電部は、電池2の発電部と同様なものを用いた。
(Cross leak test)
For comparison, the
電池2、比較電池2および比較電池3について得られた結果を、それぞれ、図14、図15および図16に示す。図14〜16においては、電流値と比較しやすいように、反応したメタノール量を電流密度に換算して示した(換算式:1g/cm2・sec=96485×6/32=18090A/cm2)。
The results obtained for
本発明の電池2の場合、図14に示されるように、クロスリークして空気極で反応したメタノールの量は、電流密度に換算すると、それぞれ、休止状態ではゼロ、7W(100%)発電の場合には0.02A/cm2、3.5W(50%)発電の場合には0.04A/cm2であった。
In the case of the
一方、比較電池2の場合、図15に示されるように、クロスリークして空気極で反応したメタノールの量は、電流密度に換算すると、それぞれ、休止状態では0.12A/cm2、7W発電の場合には0.02A/cm2、3.5W発電の場合には0.09A/cm2であった。
比較電池3の場合、図16に示されるように、クロスリークして空気極で反応したメタノールの量は、電流密度に換算すると、それぞれ、休止状態では0.09A/cm2、7W発電の場合には0.02A/cm2、3.5W発電の場合には0.07A/cm2であった。
On the other hand, in the case of the
In the case of the comparative battery 3, as shown in FIG. 16, the amount of methanol cross-leaked and reacted at the air electrode is 0.09 A / cm 2 and 7 W power generation in the rest state when converted into current density. Was 0.02 A / cm 2 , and 0.07 A / cm 2 in the case of 3.5 W power generation.
以上のように、クロスリークした後、空気極で酸素と反応するメタノールを、本発明では休止状態にゼロにすることができた。また、低出力で発電する場合にも、メタノールの無駄な消費を大きく低減することができた。従って、本発明により、燃料の無駄な消費を抑制することができることがわかる。 As described above, after cross leaking, methanol that reacts with oxygen at the air electrode can be brought to zero in a resting state in the present invention. In addition, even when generating power at a low output, wasteful consumption of methanol could be greatly reduced. Therefore, it can be seen that the present invention can suppress wasteful consumption of fuel.
本発明の燃料電池は、軽量・小型の携帯型電子機器用電源として有用である。 The fuel cell of the present invention is useful as a power source for lightweight and small portable electronic devices.
10 ノート型パーソナルコンピュータ
11 蓋部
12 ディスプレイ
13、92 よろい戸
14、41、81 羽板
15 本体部
20 発電部
21 燃料極側の触媒層
22 空気極側の触媒層
23 プロトン伝導性膜
24 燃料極側の拡散層
25 カーボンセパレータ
26 溝
27 空気極側の拡散層
28 金属シート
29 孔
30 燃料極
31 空気極
32 軸
33、42、64、82 パッキン
40 駆動部
43 モーター
44 シャフト
45 ボールネジ
46 歯車
62 引き戸
63 窓
83 固定具
84 シャフト
85 コイルバネ
86 第1のコイル
87 第2のコイル
91 携帯電話
DESCRIPTION OF
Claims (8)
(2)空気極、
(3)前記燃料極と前記空気極との間に挟持されたプロトン伝導性膜、ならびに
(4)前記空気極への空気取入れ口に設けられた開閉可能な扉
からなる、燃料電池。 (1) Fuel electrode,
(2) air electrode,
(3) A fuel cell comprising: a proton conductive membrane sandwiched between the fuel electrode and the air electrode; and (4) an openable / closable door provided at an air intake port to the air electrode.
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