JP2006049153A - 燃料電池用カートリッジ、燃料電池システム及び電気機器、並びに、燃料電池システムにおける発生水の回収方法 - Google Patents

燃料電池用カートリッジ、燃料電池システム及び電気機器、並びに、燃料電池システムにおける発生水の回収方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池における発電反応において発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池用カートリッジ等の提供。
【解決手段】 本発明の燃料電池用カートリッジ1は、燃料電池発電部50に供給する燃料を収容するための燃料収容室1aを有してなり、燃料電池発電部50において発生した水を吸収する水吸収手段2を外表面の少なくとも一部に有する。燃料電池システム10に装備された際、燃料収容室1aに収容されていた燃料が燃料電池10に供給される。燃料電池発電部50における発電反応により発電が生ずる。該発電反応に伴い生成した水は、水吸収手段2により吸収され、燃料電池用カートリッジ1に簡便かつ確実に吸収されるため、燃料電池システム10の外部に漏れることがない。
【選択図】 図1

Description

本発明は、燃料電池において発生する水の簡便かつ確実な吸収技術に関し、更に詳しくは、燃料電池発電部から発生した水を吸収可能な燃料電池用カートリッジ、該燃料電池用カートリッジを備えた燃料電池システム、該燃料電池システムを備えた電気機器、及び、燃料電池システムにおいて発生した水を回収するための燃料電池システムにおける発生水の回収方法に関する。
近年、携帯電話装置、携帯型コンピュータシステム(ノートPC)等の携帯性情報機器は、小型化、軽量化、高速化、高機能化などが一段と進んでおり、これに伴い、その電源となる電池も小型・軽量・高容量化が着実に進んできている。
前記携帯性情報機器における、現在、最も一般的な駆動電源は、リチウムイオン電池である。前記リチウムイオン電池は、実用化当初から高い駆動電圧と電池容量とを持ち、携帯電話装置の進歩に併せてその性能が改善されてきた。しかし、前記リチウムイオン電池の性能の改善にも限界があり、該リチウムイオン電池では、今後も高機能化が進む携帯性情報装置の駆動電源としての要求を十分に満足できなくなりつつある状況にある。
このような状況の下、前記リチウムイオン電池に代わる新たなエネルギーデバイスの開発が期待されており、その一つとして燃料電池が注目されてきている。該燃料電池においては、負極に燃料を供給することにより、電子とプロトンとを生成し、該プロトンを正極に供給された酸素と反応させることにより、発電を可能にしている。
前記燃料電池の最大の特徴は、前記負極に燃料を供給し、前記正極に酸素を供給する点にあり、該燃料電池は、前記燃料及び前記酸素の供給により長時間の連続発電が可能であり、二次電池における充電の代わりに前記燃料を供給することにより、二次電池と同様に機器電源として応用可能である。また、メタノールを燃料とする前記燃料電池は、その理論エネルギー密度が活物質換算で前記リチウムイオン電池よりも約10倍高く、小型軽量化に甚だしく寄与可能である。これらの理由により、燃料電池は、近時、分散電源や電気自動車用の大型の発電機としてだけでなく、ノートPCや携帯電話等の携帯性情報装置における超小型の発電ユニットとしての研究開発が盛んに行われてきている。
前記燃料電池の中でも、特に小型燃料電池の分野では、燃料としてメタノール水溶液を用いた、いわゆるダイレクトメタノール型の燃料電池が盛んに研究開発されている。該ダイレクトメタノール型の燃料電池の単位セルは、一般に、燃料極、固体電解質、空気極、及びこれらを挟むように設置された集電体などを有してなる。
前記ダイレクトメタノール型燃料電池においては、燃料であるメタノールの発電反応に伴い、以下の(1)から(3)のメカニズムにより水が発生する。先ず、(1)次式:CHOH(燃料)+HO→CO(前記燃料極から排出)+6H+6e、のように、燃料であるメタノールと水とが反応(発電反応)して二酸化炭素とH(プロトン)とが生成される。次に、(2)前記固体電解質中のH(プロトン)が前記燃料極から前記空気極に移動(プロトン伝導)して、前記燃料電池に内部電流が生じる。次に、(3)次式:6H+3/2O+6e→3HO、のように、プロトンが該空気極で酸化されて水が発生する。以上のように、前記空気極側では、前記発電反応等により水が生成される。そして、この水を含む空気が、前記燃料電池の周囲の比較的低温の空気、あるいは低温の物体に接触すると、空気中あるいは該物体の表面において結露を生ずる。
ところが、結露した水は、前記燃料電池によって作動される装置の内部に侵入すると、該装置に不具合をもたらすばかりでなく、使用者にとっても不快な湿潤状態をもたらすため、前記燃料電池においては前記水が外部に放出されないような構造乃至機能を有していることが望まれる。
従来においては、前記水が外部に放出されないような構造乃至機能として、例えば、燃料電池用カートリッジ中に前記水を回収・保持できる空間(室)を設けることが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
しかしながら、この場合、該燃料電池用カートリッジの構造乃至機構が複雑化し、製造コストを要し、取扱性に劣り、回収・保持した水の廃棄等が容易でなく、しかもリサイクル性に劣り、水の吸収の有無の判別が容易でない、などの問題があった。
特開2003−92128号公報 特開2003−203668号公報
本発明は、従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、
本発明は、構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池発電部から発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池用カートリッジを提供することを目的とする。
本発明は、前記燃料電池用カートリッジを備え、構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池発電部から発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明は、前記燃料電池システムを備え、該燃料電池システムによるクリーンエネルギーを利用して駆動可能であり、該燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に吸収し、装置内外に水漏れを生ずることがなく、取扱性に優れ、回収・保持した水の廃棄等が容易な電気機器を提供することを目的とする。
本発明は、燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に回収可能な燃料電池システムにおける発生水の回収方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段は、後述する付記に列挙した通りである。
本発明の燃料電池用カートリッジは、燃料電池発電部に供給する燃料を収容するための燃料収容室を有してなり、前記燃料電池発電部において発生した水を吸収する水吸収手段を外表面の少なくとも一部に有することを特徴とする。
該燃料電池用カートリッジは、燃料電池システムに装備された際、前記燃料収容室に収容されていた燃料が該燃料収容室から燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生ずる。そして、この発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記発電反応によって生成した水が、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収され、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
なお、本発明の燃料電池用カートリッジにおいては、前記水吸収手段が、吸水性部材を有してなる態様、前記吸水性部材が、吸収した水を固定可能である態様、前記吸収性部材が、天然ポリマー及び合成ポリマーから選択される少なくとも1種の有機物質、並びに、無機物質の少なくともいずれかを含む態様、前記天然ポリマーが、セルロース系ポリマー、アルギン酸系ポリマー、マンナン系ポリマー、プルラン系ポリマー、及びキチン・キトサン系ポリマーから選択される少なくとも1種である態様、前記合成ポリマーが、アクリル系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー、ポリエチレンレンオキサイド系ポリマー、及びポリエステル系ポリマーから選択される少なくとも1種である態様、前記無機物質が、シリカゲル、ゼオライト、及び酸化マグネシウムから選択される少なくとも1種である態様、前記水吸収手段が、水を吸収したこと示すシグナルを発生可能なシグナル発生手段を有する態様、前記シグナルが、変色、変形、pH変化、温度変化、圧力変化、磁気変化、電圧変化、及び物質吸放出から選択される少なくとも1種である態様、前記シグナルが、目視可能である態様、前記シグナル発生手段が、水の吸収量に対応してシグナルの発生量を制御可能である態様、前記シグナル発生手段が、水を吸収すると変色可能な化合物を含む態様、前記水を吸収すると変色可能な化合物が、塩化コバルトである態様、前記シグナル発生手段が、水を吸収するとイオンを放出可能な化合物と、pH指示薬とを含む態様、前記水を吸収するとイオンを放出可能な化合物が、電離した際のpHが7超12以下である弱アルカリ性結晶から選択され、pH指示薬が、フェノールフタレイン、チモールブルーから選択される態様、前記シグナル発生手段が、水を吸収すると溶解して発色可能な化合物を含む態様、前記水を吸収すると溶解して発色可能な化合物が、亜硝酸ナトリウムとスルファニル酸とを含む乾燥物、及びN−1ナフチルエチレンジアミンと酒石酸とを含む乾燥物から選択される態様、前記水吸収手段が、水の吸収前の体積をX(cm)とし、水の吸収後の体積をY(cm)とすると、(Y/X)が1.0以上である態様、前記水吸収手段が、吸水性部材の成型体、及び、支持体に吸水性部材を添加させた構造体の少なくともいずれかである態様、前記水吸収手段が、シート状構造物である態様、前記水吸収手段が、着脱可能に設けられた態様、前記水吸収手段が、シート状構造物における一方のシート面が貼付された態様、柱形状である態様、柱形状の燃料電池用カートリッジの周側面上に水吸収手段が配された態様、前記水吸収手段の数が2以上である態様、前記燃料収容室内に収容された燃料を燃料電池発電部に供給可能な燃料供給手段を有する態様、前記燃料供給手段が、柱形状の燃料電池用カートリッジの一端に設けられた態様、前記燃料供給手段がノズルである態様、前記燃料供給手段が燃料収容室側に押入可能であり、該燃料供給室側に押入された時に、燃料収容室内に収容された燃料を燃料電池発電部に供給可能である態様、前記燃料電池発電部から発生した水が、燃料電池反応により発生した水を含む態様、リサイクル可能である態様、などが好ましい。
本発明の燃料電池システムは、燃料極、固体電解質及び空気極を有する燃料電池発電部と、本発明の前記燃料電池用カートリッジとを有することを特徴とする。
該燃料電池システムにおいては、前記燃料電池用カートリッジの前記燃料収容室に収容されていた燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生ずる。該発電により生じた電気は、取り出されて利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
前記燃料電池システムにおいては、前記燃料電池発電部から発生した水を集めるための集水手段を有する態様、前記集水手段が、前記燃料電池発電部から発生する水を受ける受水口と、該受水口から受水した水を燃料電池用カートリッジに放出する放水口とを有してなる態様、前記受水口の開口面積が、放水口の開口面積よりも大きい態様、前記集水手段における受水口が、前記燃料電池発電部における空気極に当接して配置され、集水手段における放水口が、燃料電池用カートリッジにおける水吸収手段に当接して配置された態様、前記集水手段がロート部材である態様、前記燃料電池発電部、集水手段、及び燃料電池用カートリッジが、この順に上から位置する態様、前記燃料電池発電部における、燃料極、固体電解質及び空気極の積層面が上下方向と略並行に配置された態様、などが好ましい。
本発明の電気機器は、本発明の前記燃料電池システムを有することを特徴とする。該電気機器においては、前記燃料電池システムにおける前記燃料電池用カートリッジの前記燃料収容室に収容されていた燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。該発電により生じた電気は、該電気機器の駆動源として利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記電気機器における前記燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記電気機器の外部に漏れることがない。
なお、前記電気機器は、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3プレーヤー、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタンス)、玩具などである態様、などが好ましい。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、前記燃料電池システムにおいて発生した水を、該燃料電池システムにおける燃料電池発電部に燃料を供給する燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けた水吸収手段により吸収させることを特徴とする。
該燃料電池システムにおける発生水の回収方法においては、前記燃料電池用カートリッジから燃料が前記燃料電池システムにおける前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。そして、前記発電反応に伴い生成した水を、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段によって吸収させる。このため、前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
本発明によると、従来における前記問題を解決することができ、前記目的を達成することができる。即ち、
本発明によると、構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池発電部から発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池用カートリッジを提供することができる。
本発明によると、前記燃料電池用カートリッジを備え、構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池発電部から発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池システムを提供することができる。
本発明によると、前記燃料電池システムを備え、該燃料電池システムによるクリーンエネルギーを利用して駆動可能であり、該燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に吸収し、装置内外に水漏れを生ずることがなく、取扱性に優れ、回収・保持した水の廃棄等が容易な電気機器を提供することができる。
本発明によると、燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に回収可能な燃料電池システムにおける発生水の回収方法を提供することができる。
(燃料電池用カートリッジ)
本発明の燃料電池用カートリッジは、水吸収手段を外表面の少なくとも一部に有してなり、また、燃料収容室を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記燃料電池用カートリッジの形状、構造、材質、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。
前記形状としては、例えば、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状、角錘上等の錘状、円錐台状、角錘台状等の錘台状、棒状、などが挙げられる。これらの中でも、柱状であるのが好ましく、円柱状であるのがより好ましい。
前記構造としては、例えば、単独の部材で形成された構造であってもよいし、2以上の部材で形成された構造であってもよい。
前記材質としては、例えば、強度に優れた材質であるのが好ましく、例えば、合成樹脂、天然樹脂、金属、ガラス、セラミクスなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属、合成樹脂などが好ましい。
前記大きさとしては、例えば、該燃料電池用カートリッジが装着される前記燃料電池システムの大きさ等に応じて適宜選択することができるが、本発明においては、携帯電話等の携帯性情報装置に装備可能な大きさであるのが特に好ましい。
−水吸収手段−
前記水吸収手段としては、前記燃料電池システムにおける燃料電池発電部から発生した水を吸収することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、吸水性部材を有してなる態様、などが好適に挙げられる。
なお、前記燃料電池システムにおいて発生した水としては、例えば、前記燃料電池システムにおける発電反応により発生した水などが挙げられる。
前記吸水性部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吸収した水を固定可能であるのが好ましい。この場合、前記燃料電池システムにおいて発生した水を固定化することができ、一旦吸収した前記水を再度放出させてしまうことがない点で有利である。
吸収した水を固定可能な前記水吸収部材としては、特に制限はなく、前記燃料電池システム、前記燃料電池用カートリッジ等に応じて、その形状、構造、大きさ等について適宜選択することができる。
前記吸水性部材の材質としては、例えば、有機物質、無機物質、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記有機物質としては、例えば、天然ポリマー、合成ポリマーなどが挙げられる。
前記天然ポリマーとしては、例えば、セルロース系ポリマー、アルギン酸系ポリマー、マンナン系ポリマー、プルラン系ポリマー、及びキチン・キトサン系ポリマー、などが挙げられる。なお、該天然ポリマーは、市販品を使用し手もよいし、天然物から適宜抽出等したものであってもよい。
前記合成ポリマーとしては、例えば、アクリル系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー、ポリエチレンレンオキサイド系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、などが挙げられる。なお、該合成ポリマーは、市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよい。
前記無機物質としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、酸化マグネシウム、などが挙げられる。
前記水吸収手段としては、前記水の吸収前後においてその体積が略一定であるものが好ましく、例えば、前記水の吸収前の体積をX(cm)とし、前記水の吸収後の体積をY(cm)とすると、(Y/X)が1.0以上であるのが好ましい。
前記水吸収手段の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、断面形状としては、例えば、シート状、板状などが好適に挙げられ、平面形状としては、例えば、正方形、長方形などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記水吸収手段の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吸水性部材の成型体である構造、支持体に吸水性部材を添加させた構造、などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、前記支持体に前記吸収性部材を添加させた構造の場合、前記支持体の構造としては、例えば、多孔質構造、シート構造などが挙げられ、前記支持体の材質としては、軟質、硬質のいずれであってもよい。
前記水吸収手段は、前記燃料電池用カートリッジをリサイクル可能に設計する観点からは、例えば、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に着脱可能に設けられているのが好ましく、例えば、該水吸収手段がシート状である場合にはその一方のシート面が着脱可能に貼付されているのがより好ましい。前記水吸収手段が着脱可能であると、前記水を吸収して廃棄する場合等において、廃棄等が容易であり、前記燃料電池用カートリッジを再生するのが極めて容易であり、リサイクル性、環境性等に極めて優れる点で有利であり、前記水吸収手段が着脱可能に貼付されている場合には、貼付面を引き剥がすだけで容易に廃棄等が可能であり、再生が極めて容易であり、リサイクル性、環境性等に優れる点で有利である。
なお、前記貼付面の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記水吸収手段に両面粘着性テープを貼付する方法、前記水吸収手段に粘着剤の塗布液乃至エマルジョンを塗布する方法、などが挙げられる。
前記水吸収手段が、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に、着脱可能に設けられている場合、該水吸収手段における水の吸収量が飽和状態に達していれば、該水吸収手段を廃棄・交換等することができるが、この廃棄・交換等の時期としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料収容室内に収容された燃料がなくなり、該燃料電池用カートリッジの交換する際と略一致しているのが好ましい。
このように設計するには、例えば、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料収容室内に収容させる燃料が完全に消費されるまでの時間(X)と、前記燃料電池用カートリッジの外表面に設けた前記水吸収手段における水の吸収量(該水吸収手段が複数ある場合には全部の水吸収手段における水の吸収量)が飽和状態に達するまでの時間(Y)とが、次式、X≦Y、を満たすようにすればよい。なお、前記水吸収手段における水の吸収量は、例えば、前記吸水性部材の量、大きさ等を適宜調整することにより、所望の程度に調節することができる。
前記水吸収手段は、前記燃料電池用カートリッジの外表面に配され、該外表面の全面であってもよいし、一部であってもよいが、該燃料電池用カートリッジの形状等に応じて適宜選択することができる。例えば、該燃料電池用カートリッジが前記柱形状である場合には、前記水吸収手段は、該燃料電池用カートリッジの周側面上に配されているのが好ましい。
この場合、前記燃料電池システムの燃料電池発電部における空気極等の層面が設置面に対し略垂直に位置するように該燃料電池システムを配置させ、その下方に前記燃料電池用カートリッジの周側面が前記設置方向に対し略水平に位置するように該燃料電池用カートリッジを配置させることができ、前記燃料電池発電部における空気極側で発生した水を重力を利用して落下させて前記燃料電池用カートリッジの周側面上に配された前記水吸収手段に吸収させることができ、該水の吸収効率に優れ、また、燃料電池システムと燃料電池用カートリッジとを小スペースに組み込むことができ、燃料電池システムを小型化することができる点で有利である。
前記水吸収手段の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1つであってもよいし、2以上であってもよいが、例えば、後者である場合には、一つの前記水吸収手段における水の吸収量が飽和状態に達したときに、例えば、燃料電池用カートリッジを回転等させることにより、未だ水を吸収していない前記水吸収手段に新たに水を吸収させること等が可能となる。
なお、前記水吸収手段において水が吸収されているか、水の吸収量が飽和状態に達しているか等は、後述のシグナル発生手段を用いることにより、容易に判別することができる。
−シグナル発生手段−
前記水吸収手段は、前記水を吸収したこと示すシグナルを発生可能なシグナル発生手段を有するのが好ましい。この場合、該水吸収手段が前記水を吸収したことの識別が誰にでも容易に可能となり、該水吸収手段等の交換等の判断が容易となる点で有利である。
前記シグナル発生手段が発生する前記シグナルとしては、判別が可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、変色、変形、pH変化、温度変化、圧力変化、磁気変化、電圧変化、物質吸放出、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、判別が容易であり、かつ該燃料電池用カートリッジを装備する前記燃料電池システムが用いられる各種電気機器等に対して悪影響を与える可能性がゼロに近いものが好ましく、更に目視可能であるものがより好ましく、変色が特に好ましい。
前記シグナルが前記変色である場合の前記シグナル発生手段としては、例えば、(1)水を吸収すると変色可能な化合物を含む態様、(2)水を吸収するとイオンを放出可能な化合物とpH指示薬とを含む態様、(3)水を吸収すると溶解して発色可能な化合物を含む態様、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記(1)の場合、前記水を吸収すると変色可能な化合物としては、例えば、塩化コバルト、などが好適に挙げられる。
前記(2)の場合、前記水を吸収するとイオンを放出可能な化合物としては、電離した際のpHが7超12以下である弱アルカリ性結晶などが好適に挙げられ、該弱アルカリ性結晶としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、などが好適に挙げられ、前記pH指示薬としては、例えば、フェノールフタレイン、チモールブルー、などが好適に挙げられる。
前記(3)の場合、前記水を吸収すると溶解して発色可能な化合物としては、例えば、亜硝酸ナトリウムとスルファニル酸とを含む乾燥物、N−1ナフチルエチレンジアミンと酒石酸とを含む乾燥物、などが好適に挙げられる。
前記シグナル発生手段は、水の吸収の有無に対応して前記シグナルを発生可能であればよいが、水の吸収量に対応して前記シグナルの発生量を制御可能であるのがより好ましい。後者の場合には、前記シグナルの発生量と、前記水吸収手段における水の吸収量とを対応させることが可能となり、前記シグナルの発生量を検知することにより、水の吸収量を定量することができる点で有利である。例えば、前記シグナルが発色である場合には、発色色の濃淡等によって前記水吸収手段における水の吸収量を目視にて容易に判別可能となる点で有利である。
−燃料収容室−
前記燃料収容室としては、前記燃料電池発電部に供給するための燃料を収容することができる限り、その形状、構造、材質、大きさ等については特に制限はなく、該燃料電池用カートリッジを装備させる燃料電池システム、電気機器等の大きさ等に応じて適宜選択することができる。
前記燃料収容室に収容される燃料としては、前記燃料電池システムの種類等に応じて適宜選択することができるが、液体であってもよいし、気体であってもよいが、通常は液体であり、例えば、前記燃料電池システムがいわゆるダイレクトメタノール型である場合にはメタノールが挙げられる。
前記燃料収容室には、内部に収容された前記燃料を前記燃料電池発電部に供給可能な燃料供給手段が備えられている。
前記燃料供給手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記燃料収容室側に押入可能であり、該燃料供給室側に押入された時に、該燃料収容室内に収容された燃料を前記燃料電池発電部に供給可能であるものが好ましく、具体的にはノズルなどが好適に挙げられる。この場合には、前記燃料電池用カートリッジを前記燃料電池システムに装着させる前は、前記ノズルが前記燃料収容室側に押入されないため、該燃料収容室内の前記燃料が該燃料収容室の外部に漏出されることがない一方、前記燃料電池用カートリッジを前記燃料電池システムに装着させた後は、前記ノズルが前記燃料収容室側に押入されるため、該燃料収容室内の前記燃料が該燃料収容室の外部に漏出され、前記燃料電池発電部に供給可能となる点で、必要時にのみ前記燃料を前記燃料電池発電部に供給することができる点で有利である。
前記燃料供給手段が設けられる位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記燃料電池用カートリッジが、円柱形状、角柱形状等の柱形状乃至棒状である場合には、該燃料電池用カートリッジの一端であるのが好ましい。この場合には、前記水吸収手段を該燃料電池用カートリッジの周側面上に広い面積で配置させることができる点で有利である。
−その他の手段−
前記その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離補助手段、保護手段、安全手段、などが挙げられる。
前記剥離補助手段は、前記水吸収手段を廃棄する際に、該水吸収手段の前記燃料電池用カートリッジからの剥離除去を補助する機能を有する手段であり、該機能を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、公知の粘着テープの剥離紙(台紙)などが挙げられる。該剥離紙(台紙)を前記燃料電池用カートリッジの表面に配置させておき、その表面に前記水吸収手段を粘着させておけば、該水吸収手段の廃棄等が容易となる点で有利である。
前記保護手段としては、前記燃料用カートリッジの使用時まで少なくとも前記水吸収手段の表面を覆い、該水吸収手段が水を吸収してしまうのを防止することができれば特に制限はなく、例えば、前記水吸収手段の表面を覆うカバーフィルム、などが好適に挙げられる。
前記安全手段としては、前記燃料用カートリッジの使用時まで前記燃料収容室内に収容された燃料を外部に漏出させない機能を有していれば特に制限はなく、例えば、前記燃料電池用カートリッジが前記ノズルを有している場合には、該ノズルが前記燃料収容室側に押入されないように、該ノズルをカバーする保護キャップ、などが好適に挙げられる。
本発明の燃料電池用カートリッジは、燃料電池システム等に装着させて使用することができ、公知の電池等に代わる電源として、各種電気機器等、特に小型の携帯性情報機器等に好適に使用することができる。
本発明の燃料電池用カートリッジは、前記燃料電池システム等に装備された際、前記燃料収容室に収容されていた燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した上述の発電反応により発電が生する。そして、この発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記発電反応によって生成した水が、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収される結果、前記燃料電池システムの外部への水の漏出が防止される。
本発明の燃料電池用カートリッジの具体例を図面を参照しながら説明する。図1及び図2に示すように、燃料電池用カートリッジ1は、燃料電池セル10に装着されて使用される。燃料電池用カートリッジ1は、図1、図2及び図4に示すように、乾電池のような略円柱形状を有している。燃料電池用カートリッジ1における2つの端面のうちの一つには、前記燃料供給手段としてのノズル3が貫入状態で備えられている。ノズル3は、燃料収容室1a内にその一部が挿入されており、ノズル補助機構5の作用により、燃料収容室1a側に押入されると燃料収容室1a内の燃料が外部に漏出される。燃料電池用カートリッジ1の周側面上には前記水吸収部材としての水吸収部材2が貼付されている。水吸収部材2は、平面形状が長方形状のシートであり、図4の上段の図の場合には、一つ貼付されていおり、図4の中段の図の場合には、三つ貼付されており、図4の下段の図の場合、前記周側面の全周を環回した状態で貼付されている。
水吸収部材2の表面は、直接的に又は間接的に燃料電池発電部50が、より詳しくは燃料電池における空気極21側に配置されており、燃料電池発電部50における発生水を吸収可能である。具体的には、図1及び図2に示すように、積層面が設置面に略垂直に配置された燃料電池発電部50における空気極21の下端部の下方に、水吸収部材2の表面が位置するように配置される。
水吸収部材2には、前記シグナル発生手段としての、例えば吸水すると試薬そのものが変色可能な物質を含有しているため、燃料電池発電部50から発生した水を吸収すると、色が変わる、あるいは色を生ずる。このため、水吸収部材2が水を吸収したか否かの判別が容易である。そして、図4中段の図に示すように、発色等のシグナルを判別した場合には、燃料電池用カートリッジ1を軸方向に回転等させることにより、シグナルが発生した水吸収部材2aの位置を、未だ水を吸収していない水吸収部材2b又は2cの位置と変えることができ、これにより、効率よく前記水を吸収乃至回収させることができる。
(燃料電池システム)
本発明の燃料電池システムは、燃料電池発電部と、本発明の上述した燃料電池用カートリッジとを有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材、例えば集水手段、燃料インターフェースなどを有してなる。
−燃料電池発電部−
前記燃料電池発電部としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、燃料極、固体電解質及び空気極を有するものなどが好適に挙げられる。
前記燃料極は、負極であり、燃料を酸化してプロトンと電子とを取り出す機能を有する。
前記燃料極としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記固体電解質側から負極触媒層、負極集電体層の順に積層しされてなるものが好ましい。
前記負極触媒層は、燃料を酸化させる機能を有する限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。前記負極触媒層としては、例えば、白金、白金とルテニウム等の遷移金属とからなる合金、などの微粒子、炭素粉末、電解質層を形成可能なポリマーなどをカーボンペーパーなどの多孔質導電膜上に塗布乃至充填等してなるもの、などが挙げられる。
前記負極集電体層としては、前記負極触媒層で生成された電子を効率的に取り出すことができるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、SUS、Niなどの金属メッシュなどが好適に挙げられる。
前記固体電解質は、電解質層は負極において生成したプロトンを正極に輸送するための経路としての機能を有する。該固体電解質としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、常温固体で固体でありながら、電解質溶液のごとくプロトンを透過・輸送することが可能な材料、例えば電子伝導性を持たないイオン導電体などが好適に挙げられ、具体的には、パーフルオロスルホン酸ポリマーなどが好適に挙げられる。なお、該固体電解質は、市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよく、前記パーフルオロスルホン酸の市販品としては、デュポン社製のNafionなどが好適に挙げられる。
前記固体電解質の形状としては、例えば、層状であるのが好ましく、その厚みとしては、目的に応じて適宜選択することができる。
前記空気極は、正極であり、酸素を還元して発生したイオンと、前記燃料極で生成された電子及びプロトンから水を生成する機能を有する。
前記空気極としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記固体電解質側から正極触媒層、正極集電体層の順に積層してなるものなどが好ましい。
前記正極触媒層としては、酸素を還元して発生したイオンと、前記燃料極で生成された電子及びプロトンから水を生成する機能を有する限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。前記正極触媒層としては、例えば、白金、白金とルテニウム等の遷移金属とからなる合金、などの微粒子、炭素粉末、電解質層を形成可能なポリマーなどをカーボンペーパーなどの多孔質導電膜上に塗布乃至充填等してなるもの、などが挙げられる。
前記正極集電体層としては、前記正極触媒層に電子を効率的に供給することができるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、SUS、Niなどの金属メッシュなどが好適に挙げられる。
なお、該正極集電体層は、空気(酸素)を自然拡散により導入可能な構造を有しているのが好ましく、例えば、空隙を有する構造などを有しているのが好ましい。
上述した燃料極、固体電解質及び空気極は、これら一組で単位セル(単位燃料電池発電部)を形成する。なお、該単位セル(単位燃料電池発電部)は、通常、層状の前記燃料極、前記固体電解質及び前記空気極を積層してなり、通常、層状乃至シート状の形状を有する。このため、該単位セルは、他の単位セルと積層することもできる。
前記燃料電池発電部としては、前記単位セルを1つ有していればよいが、所望の発電量に応じて2以上を有していてもよい。前記単位セルを2以上有する場合、例えば、互いに直列に配置してもよいし、並列に配置してもよく、後者の場合には、例えば特開平5−325993号公報に記載のように、複数個の前記単位セルを平面内に配置してもよい。
前記単位セルにおける出力電圧としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、出力電流にも依存するが、例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池の場合、通常、0.8V以下であり、多くは0.3V〜0.6V程度である。
携帯電話等の携帯性情報機器などの電気機器における必要な動作電圧は、通常、1.5V〜12V程度であるため、これらの用途においては、前記単位セルを2以上直列に配置して所望の電圧が得られるように設計するのが好ましい。
前記単位セルの前記燃料電池システムにおける位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、設置面に対し、略水平であってもよいし、略垂直であってもよいが、後者の場合には、前記空気極側に発生する水を重量を利用して集めることができる点で有利である。この場合、前記燃料電池用カートリッジにおける前記水吸収手段により前記水を効率的に吸収させる観点からは、該燃料電池用カートリッジを該燃料電池発電部の下方に配置させるのが好ましい。
−集水手段−
前記集水手段は、前記燃料電池発電部から発生した水を集めるための手段である。
前記集水手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記燃料電池発電部から発生する水を受ける受水口と、該受水口から受水した水を燃料電池用カートリッジに放出する放水口とを有してなるものなどが好適に挙げられる。なお、この場合、集水効率等の点で、前記受水口の開口面積が、放水口の開口面積よりも大きく設計されているのが好ましい。また、この場合、集水効率等の点で、前記集水手段における受水口が、前記燃料電池発電部における空気極に当接して配置され、前記集水手段における放水口が、前記燃料電池用カートリッジにおける水吸収手段に当接して配置されるのが好ましい。
前記集水手段の具体例としては、ロート部材などが好適に挙げられる。
前記集水手段の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、樹脂、金属、セラミックスなどが好適に挙げられる。
前記集水手段の位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記燃料電池発電部における前記空気極に当接した位置が挙げられ、該燃料電池発電部における前記空気極の層面が設置面に対して略垂直である場合には、該空気極の下端部に当接した位置であるのが、前記空気極に発生した水を効果的に集めることができる点で有利である。この場合、前記燃料電池用カートリッジは、該集水手段の下方に配置されるのが好ましい。
−燃料インターフェース−
前記燃料インターフェースは、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料収容室から取り出された燃料を一旦貯蔵させる機能等を有する。前記燃料インターフェースが設けられていると、前記燃料を、該燃料インターフェースから前記燃料極側に向って流動乃至拡散などの自然移動により、燃料導入路等を通して円滑にかつ効率的に供給することができ、一定量の前記燃料を前記燃料極に安定供給することができる点で有利である。
前記燃料インターフェースの形状、構造、大きさ等について、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記燃料インターフェースの位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料供給手段(ノズル等)の近傍などが好ましい。
本発明の燃料電池システムは、公知の電池等に代わる電源として、各種電気機器等、特に小型の携帯性情報機器等に好適に使用することができる。
本発明の燃料電池セルにおいては、前記燃料電池用カートリッジの前記燃料収容室に収容されていた前記燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。該発電により生じた電気は、電気機器等の駆動電源等として利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
本発明の燃料電池セルの具体例を図面を参照しながら説明する。図1及び図2に示すように、燃料電池セル10は、燃料電池発電部50と、燃料電池用カートリッジ1とを備えている。
燃料電池発電部50は、図3に示すように、空気極集電体51と、カーボンペーパー52と、空気極(正極触媒層)53と、固体電解質54と、燃料極(負極触媒層)55と、カーボンペーパー56と、燃料極集電体57とを、この順に積層してなる構造を有する。
燃料電池用カートリッジ1は、上述した通りであり、図1、図2及び図4に示すように、乾電池のような略円柱形状を有している。燃料電池用カートリッジ1における2つの端面のうちの一つには、前記燃料供給手段としてのノズル3が貫入状態で備えられている。ノズル3は、燃料収容室1a内にその一端が挿入され、他端が燃料インターフェース6内に挿入されており、ノズル補助機構5の作用により、燃料収容室1a側に押入されると燃料収容室1a内の燃料が燃料インターフェース6内に移送される。燃料電池用カートリッジ1の周側面上には前記水吸収部材としての水吸収部材2が貼付されている。水吸収部材2は、平面形状が長方形状のシートであり、図4の上段の図の場合には、一つ貼付されており、図4の中段の図の場合には、三つ貼付されており、図4の下段の図の場合、前記周側面の全周を環回した状態で貼付されている。
水吸収部材2の表面は、前記集水手段としてのロート材4により間接的に燃料電池発電部50における空気極側と接続されており、燃料電池発電部50における発生水をロート材4を介して吸収可能である。具体的には、図1及び図2に示すように、積層面が設置面に略垂直に配置された燃料電池発電部50における空気極51の下端部に当接配置されたロート材4の他端開口部に当接するように水吸収部材2の表面が位置される。
水吸収部材2には、前記シグナル発生手段としての、例えば吸水すると試薬そのものが変色可能な物質を含有しているため、燃料電池40における発生水を吸収すると、色が変わる、あるいは色を生ずる。このため、水吸収部材2が水を吸収したか否かの判別が容易である。そして、図4中段の図に示すように、発色等のシグナルを判別した場合には、燃料電池用カートリッジ1を軸方向に回転等させることにより、シグナルが発生した水吸収部材2aの位置を、未だ水を吸収していない水吸収部材2b又は2cの位置と変えることができ、これにより、効率よく前記水を吸収乃至回収させることができる。
(電気機器)
本発明の電気機器は、本発明の上述した燃料電池システムを少なくとも有してなり、更に各種用途に応じた機能を奏するのに必要な一般構成を備えてなる。
前記電気機器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、現在、電池等で駆動可能な機器などが好適に挙げられ、携帯性情報機器などが特に好適に挙げられる。
前記携帯性情報機器としては、例えば、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3プレーヤー、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタンス)、玩具、などが挙げられる。
本発明の電気機器においては、前記燃料電池システムにおける前記燃料電池用カートリッジの前記燃料収容室に収容されていた燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。該発電により生じた電気は、該電気機器の駆動源として利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記電気機器における前記燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記電気機器の外部に漏れることがない。
ここで、本発明の電気機器の一例として、携帯電話機及び携帯電話機用クレイドルについて図面を参照しながら説明する。
図5は、携帯電話機用クレイドルに携帯電話機を装着した様子を示す斜視図である。携帯電話機用クレイドル10には、携帯電話機20が装着され、外部電源、例えば商用電源に接続するためのパワーアダプタ30(AC−DC変換器)が接続可能な構成とされている。携帯電話機20は、操作キー24及びマイク25が内面21−1に設けられた携帯電話機本体部21と、液晶表示部26及びスピーカ27が内面22−1に設けられた携帯電話機可動部22とがヒンジ部23により接続され、ヒンジ部23を中心にして携帯電話機可動部22が回動可能となっている。携帯電話機20は、携帯電話機用クレイドル10に装着した状態で、携帯電話機本体部21の内面21−1と携帯電話機可動部22の内面22−1が対峙するように折り畳むことができる。また、携帯電話機可動部22を開いた位置にして、液晶表示部26を見ながら操作キー24を押して操作することができ、あるいは、携帯電話機用クレイドル10の本体部(クレイドル本体部11)を把持して、通常の携帯電話機のように通話することができる。
携帯電話機用クレイドル10は、燃料電池システム(図示されず)を内蔵したクレイドル本体部11と、燃料を充填した燃料電池用カートリッジ12とから構成されている。燃料電池用カートリッジ12は、携帯電話機のヒンジ部23(携帯電話機可動部22が開位置のスピーカ27)側に、クレイドル本体部11の端面11−1と当接して配設されている。また、マイク25側の端面11−2にはパワーアダプタ30を接続する外部電源接続部13が配設されている。クレイドル本体部11は、その内面11−3を携帯電話機本体部21の外面21−2と対峙するようにして携帯電話機本体部21を保持するようになっている。なお、以下説明の便宜のため、燃料カートリッジ12側をクレイドル本体部11の後部、外部電源接続部13が配設されている側をクレイドル本体部11の前部と称する。
図6は、携帯電話機用クレイドルの平面図であり、図7は、携帯端末装置の斜視図である。クレイドル本体部11の内面11−3には、携帯電話機本体部21の側部に設けられた凹部28と係合するための係止部材14a、14bや、携帯電話機20に電力を供給するための接続コネクタ15が設けられている。内面11−3の前部に設けられた係止部材14aは、マイク25側に設けられた2つの凹部28と係合するようになっている。係止部材14aは、その基部にバネが設けられ、携帯電話機本体部21の方向にばね応力が印加されるようになっている。係止部材14aの爪部は凹部28の下側の内壁にかかり、携帯電話機が上方向に容易に移動できないようになっている。
図6及び図7に示すように、クレイドル本体部11の内面11−3の後部に設けられた係止部材14bはヒンジ部23側に設けられた2つの凹部28と係合するようになっている。係止部材14bは、係止部材14bの爪部14b−1は凹部28の下側の内壁にかかり、携帯電話機本体部21が上方向に容易に外れないようになっている。さらに係止部材14bには、爪部に接続され、クレイドル本体部11の側部から突出する凸部が設けられている。前記凸部を押し下げることにより、爪部が凹部28から離れ、携帯電話機本体部21をクレイドル本体部11から外すことができる。
携帯電話機20をクレイドル本体部11に装着する際は、クレイドル本体部11の内面11−3の前部に、携帯電話機20のマイク25側を押し込み、前部の係止部材14aの爪部と携帯電話機本体部21の凹部28を係合させ、次いで、携帯電話機20をクレイドル本体部11の内面11−3に押しつけるようにして、携帯電話機本体部21のヒンジ23側を下方に移動させて、後部の係止部材14bの爪部と携帯電話機本体部21の凹部28を係合させる。
また、携帯電話機20を取り外す際には、先ずクレイドル本体部11の後部の2つの係止部材14bの凸部を同時に下方に押し込み係止部材14bを開く方向に移動させることにより係合を解除して、携帯電話機本体部11のヒンジ部13側をクレイドル本体部11から取り外し、次いで、斜め後方に携帯電話機20を移動することにより、クレイドル本体部11の前部の2つの係止部材14aとの係合を解除する。
このように、携帯電話機20は携帯電話機本体部21がクレイドル本体部11と係合して固定されているので、クレイドル本体部11を把持して携帯電話機20の操作キーを押すなどの操作をしたり通話をしたりしても、携帯電話機本体部21とクレイドル本体部11が互いに外れることがなく安心して使用することができる。また、携帯電話機本体部21がクレイドル本体部11に固定されているので、携帯電話機可動部22を折り畳んでコンパクトな形態で持ち運びすることができる。
図8に示すように、クレイドル本体部11は、後部端面11−1に当接した燃料カートリッジ12から燃料が供給される燃料導入路31と、燃料の導入を遮断する燃料遮断部32と、燃料導入路31と接続された燃料室34を有する燃料電池33と、燃料電池33によって発電された電力の携帯電話機20への供給を制御する制御部41と、図5に示すパワーアダプタ30が接続され、外部電源から電力が供給される外部電源接続部13と、携帯電話機20に電力を供給するための接続コネクタ15などから構成されている。
燃料電池用カートリッジ12は、クレイドル本体部11の後部の端面11−1に当接して嵌合により固定されている。燃料電池用カートリッジ12の燃料送出口12aは凸状になっており、他方、クレイドル本体部11の端面11−1には凹部が互いに嵌合するようになっている。
ここでは、本発明の電気機器の一例として、携帯電話機及び携帯電話機用クレイドルについて説明したが、他の電気機器においても、本発明の上述した燃料電池システムを装備させることができる。
(燃料電池システムにおける発生水の回収方法)
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、上述の燃料電池システムにおいて発生した前記水を、該燃料電池システムにおける前記燃料電池発電部に燃料を供給する上述の燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けた上述の水吸収手段により吸収させることを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の処理を含む。
前記燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、本発明の燃料電池システムを実施することにより好適に実施することができる。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、前記燃料電池システムの前記燃料電池発電部における発電反応により発生する水を吸収乃至回収させる場合に好適に使用することができる。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法においては、前記燃料電池用カートリッジから燃料が前記燃料電池システムにおける燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。そして、前記発電反応に伴い生成した水を、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段によって吸収させる。このため、前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
本発明の燃料電池システムの実施例を図面を参照しながら説明する。図1及び図2に示すように、燃料電池システム10は、燃料電池発電部50と、燃料電池用カートリッジ1とを備えている。燃料電池システム10は、図5から図8に記載の携帯電話機、携帯電話機用クレイドルに装備されている。
燃料電池発電部50は、図3に示すように、空気極集電体51と、カーボンペーパー52と、空気極(正極触媒層)53と、固体電解質54と、燃料極(負極触媒層)55と、カーボンペーパー56と、燃料極集電体57とを、この順に積層してなる構造を有する。燃料電池発電部50は、ダイレクトメタノール型燃料電池である。
この実施例において、空気極(正極触媒層)53は、白金担持触媒(TEC10E50E、田中貴金属製)で形成されており、固体電解質54は、部分フッ素化固体電解質(Nafion NF117、Dupont社製)で形成されており、燃料極(負極触媒層)55は、白金−ルテニウム合金担持触媒(TEC61E54、田中貴金属製)で形成されている。なお、上述した空気極は、空気極集電体51と、カーボンペーパー52と、空気極(正極触媒層)53とで構成されており、また、上述した燃料極は、燃料極(負極触媒層)55と、カーボンペーパー56と、シャッター57と、燃料極集電体57とで構成されている。
燃料電池用カートリッジ1は、上述した通りであり、図1、図2及び図4に示すように、乾電池のような略円柱形状を有している。この実施例において、燃料電池用カートリッジ1を形成する筐体は、機械的強度、化学的安定性に優れたポリスルホン製であり、そのサイズは、直径15mm×長さ60mmである。燃料電池用カートリッジ1には、内部に燃料収容室1aが設けられており、燃料であるメタノールが充填されている。なお、この実施例において、燃料収容室1aは、約6mlの燃料(メタノール)を収容可能である。
燃料電池用カートリッジ1における2つの端面のうちの一つには、前記燃料供給手段としてのノズル3が貫入状態で備えられている。ノズル3は、燃料収容室1a内にその一端が挿入され、他端が燃料インターフェース6内に挿入されており、ノズル補助機構5の作用により、燃料収容室1a側に押入されると燃料収容室1a内の燃料(メタノール)が燃料インターフェース6内に移送される。
燃料電池用カートリッジ1の周側面上には前記水吸収手段としての水吸収部材2が貼付されている。水吸収部材2は、平面形状が長方形状のシートであり、図4の上段の図の場合には、一つ貼付されており、図4の中段の図の場合には、三つ貼付されており、図4の下段の図の場合、前記周側面の全周を環回した状態で貼付されている。この実施例において、水吸収部材2は、アクリル酸系ポリマー(サンフレッシャ、三洋化成工業(株)製)0.2gで形成されたシートであり、5mlの水を容易に吸収・固定化可能である。
水吸収部材2の表面は、前記集水手段としてのロート材4により間接的に燃料電池発電部50における空気極51側と接続されており、燃料電池発電部50における発生水をロート材4を介して吸収可能である。具体的には、図1及び図2に示すように、積層面が設置面に略垂直に配置された燃料電池発電部50における空気極51の下端部に当接配置されたロート材4の他端開口部(水吸収部材2に当接する側の一端開口部よりも大径に設計されている)に当接するように水吸収部材2の表面が位置される。
この実施例においては、水吸収部材2には、前記シグナル発生手段としての塩化コバルトの結晶が含まれているため、水吸収部材2は、燃料電池40における発生水を吸収前においては青色を呈しており、前記発生水を吸収後においては赤(ピンク色)を呈するため、水吸収部材2が水を吸収したか否かの判別が容易である。そして、図4中段の図に示すように、赤色(ピンク色)の発色を判別した場合には、燃料電池用カートリッジ1を軸方向に回転等させることにより、赤色(ピンク色)を呈した水吸収部材2aの位置を、未だ水を吸収してなく青色を呈している水吸収部材2b又は2cの位置と変えることができ、これにより、効率よく前記水を吸収乃至回収させることができる。
燃料電池セル10においては、燃料電池用カートリッジ1の燃料収容室1aに収容されていた燃料(メタノール)が燃料収容室1aから燃料電池発電部50に供給される。すると、燃料電池発電部50において前記燃料(メタノール)を利用した発電反応により発電が生ずる。即ち、先ず、(1)次式:CHOH(燃料)+HO→CO(燃料極(負極触媒層)55から排出)+6H+6e、のように、燃料であるメタノールと水とが反応(発電反応)して二酸化炭素とH(プロトン)とが生成される。次に、(2)前記固体電解質中のH(プロトン)が燃料極(負極触媒層)55から空気極(正極触媒層)53に移動(プロトン伝導)して、燃料電池に内部電流が生じる。次に、(3)次式:6H+3/2O+6e→3HO、のように、プロトンが空気極(正極触媒層)53で酸化されて水が発生する。以上のように、空気極(正極触媒層)53側では、前記発電反応等により水が生成される。そして、この水を含む空気が、燃料電池発電部50の表面等において結露を生ずる。該結露により生じた水は、重力により下方に移動し、燃料電池発電部50(空気極(正極触媒層)53)の下端まで到達すると、そこに開口して配置されているロート材4により集められて重力により更に下方に移動し、ロート材4の開口部に当接配置された燃料電池用カートリッジ1の外表面に設けられた水吸収手段2により、吸収され、そこに固定化される。このため、燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、燃料電池用カートリッジ1に簡便かつ確実に吸収され、固定されるため、燃料電池システム10の外部に漏れることがない。
一方、燃料電池発電部50における前記発電反応により生じた電気は、取り出されて携帯電話機の電力として消費される。
燃料電池用カートリッジ1は、燃料収容室1a内の燃料(メタノール)がなくなった時、燃料電池システム10から取り外して、燃料収容室1a内に燃料(メタノール)を再充填し、表面の水吸収部材2を剥がして廃棄し、新しい水吸収部材2を貼付するだけで、再生可能である。このため、燃料電池用カートリッジ1は、リサイクル性、環境性、取扱性等に極めて優れる。また、燃料電池用カートリッジ1を使用する燃料電池セル10、携帯電話機及び携帯電話機用クレイドルも同様にリサイクル性、環境性、取扱性等に極めて優れる。
本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
(付記1) 燃料電池発電部に供給する燃料を収容するための燃料収容室を有してなり、前記燃料電池発電部から発生した水を吸収する水吸収手段を外表面の少なくとも一部に有することを特徴とする燃料電池用カートリッジ。
(付記2) 水吸収手段が、吸水性部材を有してなる付記1に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記3) 吸水性部材が、吸収した水を固定可能である付記1から2のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記4) 吸収性部材が、天然ポリマー及び合成ポリマーから選択される少なくとも1種の有機物質、並びに、無機物質の少なくともいずれかを含む付記1から3のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記5) 天然ポリマーが、セルロース系ポリマー、アルギン酸系ポリマー、マンナン系ポリマー、プルラン系ポリマー、及びキチン・キトサン系ポリマーから選択される少なくとも1種である付記4に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記6) 合成ポリマーが、アクリル系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー、ポリエチレンレンオキサイド系ポリマー、及びポリエステル系ポリマーから選択される少なくとも1種である付記4から5のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記7) 無機物質が、シリカゲル、ゼオライト、及び酸化マグネシウムから選択される少なくとも1種である付記4から6のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記8) 水吸収手段が、水を吸収したこと示すシグナルを発生可能なシグナル発生手段を有する付記1から7のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記9) シグナルが、変色、変形、pH変化、温度変化、圧力変化、磁気変化、電圧変化、及び物質吸放出から選択される少なくとも1種である付記8に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記10) シグナルが、目視可能である付記8から9のずれかに記載の燃料カートリッジ。
(付記11) シグナル発生手段が、水の吸収量に対応してシグナルの発生量を制御可能である付記8から10のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記12) シグナル発生手段が、水を吸収すると変色可能な化合物を含む付記8から11のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記13) 水を吸収すると変色可能な化合物が、塩化コバルトである付記12に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記14) シグナル発生手段が、水を吸収するとイオンを放出可能な化合物と、pH指示薬とを含む付記8から13のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記15) 水を吸収するとイオンを放出可能な化合物が、電離した際のpHが7超12以下である弱アルカリ性結晶から選択され、pH指示薬が、フェノールフタレイン及びチモールブルーから選択される付記14に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記16) シグナル発生手段が、水を吸収すると溶解して発色可能な化合物を含む付記8から15のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記17) 水を吸収すると溶解して発色可能な化合物が、亜硝酸ナトリウムとスルファニファール酸とを含む乾燥物、及びN−1ナフチルエチレンジアミンと酒石酸とを含む乾燥物から選択される付記16に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記18) 水吸収手段が、水の吸収前の体積をX(cm)とし、水の吸収後の体積をY(cm)とすると、(Y/X)が1.0以上である付記1から17のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記19) 水吸収手段が、吸水性部材の成型体、及び、支持体に吸水性部材を添加させた構造体の少なくともいずれかである付記2から18のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記20) 水吸収手段が、シート状構造物である付記1から19のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記21) 水吸収手段が、着脱可能に設けられた付記1から20のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記22) 水吸収手段が、シート状構造物における一方のシート面が貼付された付記20から21のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記23) 柱形状である付記1から22のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記24) 柱形状の燃料電池用カートリッジの周側面上に水吸収手段が配された付記23のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記25) 水吸収手段の数が2以上である付記1から24のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記26) 燃料収容室内に収容された燃料を燃料電池発電部に供給可能な燃料供給手段を有する付記1から25のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記27) 燃料供給手段が、柱形状の燃料電池用カートリッジの一端に設けられた付記26に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記28) 燃料供給手段が燃料収容室側に押入可能であり、該燃料供給室側に押入された時に、燃料収容室内に収容された燃料を燃料電池発電部に供給可能である付記26から27のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記29) 燃料電池発電部から発生した水が、燃料電池反応により発生した水を含む付記1から28に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記30) リサイクル可能である付記1から29のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記31) 燃料極、固体電解質及び空気極を有する燃料電池発電部と、付記1から30のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジとを有することを特徴とする燃料電池システム。
(付記32) 燃料電池発電部から発生した水を集めるための集水手段を有する付記31に記載の燃料電池システム。
(付記33) 集水手段が、燃料電池発電部から発生する水を受ける受水口と、該受水口から受水した水を燃料電池用カートリッジに放出する放水口とを有してなる付記32に記載の燃料電池システム。
(付記34) 受水口の開口面積が、放水口の開口面積よりも大きい付記33に燃料電池システム。
(付記35) 集水手段における受水口が、燃料電池発電部における空気極に当接して配置され、集水手段における放水口が、燃料電池用カートリッジにおける水吸収手段に当接して配置された付記33から34のいずれかに燃料電池システム。
(付記36) 集水手段がロート部材である付記32から35のいずれかに記載の燃料電池システム。
(付記37) 燃料電池発電部、集水手段、及び燃料電池用カートリッジが、この順に上から位置する付記32から36のいずれかに記載の燃料電池システム。
(付記38) 燃料電池発電部における、燃料極、固体電解質及び空気極の積層面が上下方向と略並行に配置された付記31から37のいずれかに記載の燃料電池システム。
(付記39) 付記31から38のいずれかに記載の燃料電池システムを有することを特徴とする電気機器。
(付記40) 携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3プレーヤー、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタンス)及び玩具から選択される少なくともいずれかである付記39に記載の電気機器。
(付記41) 燃料電池システムにおいて発生した水を、該燃料電池システムにおける燃料発電部に燃料を供給する燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けた水吸収手段により吸収させることを特徴とする燃料電池システムにおける発生水の回収方法。
本発明の燃料電池用カートリッジは、各種の燃料電池システムに好適に使用することができ、特に本発明の燃料電池システム、電気機器、燃料電離における発生水の回収方法に好適に使用することができる。
本発明の燃料電池システムは、各種の電気機器、例えば、携帯性情報機器、具体的には、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3、玩具等に好適に使用することができ、特に本発明の電気機器、燃料電池システムにおける発生水の回収方法に好適に使用することができる。
本発明の電気機器は、リサイクル性、環境性に優れた各種電気機器等として使用することができる。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、燃料電池システムにおいて発生した水の回収・固定化等を行うのに使用することができる。
図1は、本発明の燃料電池システムの一例を示す概略斜視図である。 図2は、図1の燃料電池システムの側面図である。 図3は、単位燃料電池発電部の断面構造の一例を示す断面図である。 図4は、本発明の燃料電池システムの他の例を示す概略説明図であり、上段の図は、水吸収手段が燃料電池用カートリッジの一部表面に一つ設けられた例を示し、中段の図は、水吸収手段が燃料電池用カートリッジの一部表面に三つ設けられた例を示し、下段の図は、水吸収手段が燃料電池用カートリッジの全表面に設けられた例を示す。 図5は、携帯電話機用クレイドルに携帯電話機を装着した状態を示す斜視図である。 図6は、図4に示す携帯電話機用クレイドルの平面図である。 図7は、図4に示す携帯電話機の概略図である。 図8は、携帯電話機の断面概略図である。
符号の説明
1 燃料電池用カートリッジ
1a 燃料収容室
2 水吸収部材
2a 水吸収部材
2b 水吸収部材
2c 水吸収部材
3 ノズル
4 ロート材
5 ノズル補助機構
6 燃料インターフェース
10 燃料電池システム
50 燃料電池発電部
51 空気極集電体
52 カーボンペーパー
53 空気極
54 固体電解質
55 燃料極
56 カーボンペーパー
57 燃料極集電体

Claims (10)

  1. 燃料電池発電部に供給する燃料を収容するための燃料収容室を有してなり、前記燃料電池発電部から発生した水を吸収する水吸収手段を外表面の少なくとも一部に有することを特徴とする燃料電池用カートリッジ。
  2. 水吸収手段が吸水性部材を有してなる請求項1に記載の燃料電池用カートリッジ。
  3. 吸水性部材が吸収した水を固定可能である請求項2に記載の燃料電池用カートリッジ。
  4. 吸収性部材が、天然ポリマー及び合成ポリマーから選択される少なくとも1種の有機物質、並びに、無機物質の少なくともいずれかを含む請求項2から3のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
  5. 水吸収手段が、水を吸収したこと示すシグナルを発生可能なシグナル発生手段を有する請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
  6. 水吸収手段が着脱可能に設けられた請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
  7. 燃料極、固体電解質及び空気極を有する燃料電池発電部と、請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジとを有することを特徴とする燃料電池システム。
  8. 燃料電池発電部から発生した水を集めるための集水手段を有する請求項7に記載の燃料電池システム。
  9. 請求項7から8のいずれかに記載の燃料電池システムを有することを特徴とする電気機器。
  10. 燃料電池システムにおいて発生した水を、該燃料電池システムにおける燃料電池発電部に燃料を供給する燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けた水吸収手段により吸収させることを特徴とする燃料電池システムにおける発生水の回収方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196412A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Seiko Instruments Inc 燃料電池の水回収機構及び燃料電池システム
JP2007265798A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Nec Corp 燃料カートリッジ及びそれを備えた燃料電池カートリッジ
JP2008027703A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Tokai Corp 燃料電池用カートリッジのコネクタ
US7989111B2 (en) 2006-06-21 2011-08-02 Hitachi, Ltd. Fuel cell and information electronic device mounting the fuel cell
JP2011155016A (ja) * 2011-04-06 2011-08-11 Casio Computer Co Ltd 燃料カートリッジおよび燃料電池システム

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7713653B2 (en) * 2006-10-06 2010-05-11 Honeywell International Inc. Power generation capacity indicator
JP2009104873A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Panasonic Corp 燃料供給装置
JP2009117268A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Panasonic Corp 燃料供給装置
US20210280882A1 (en) * 2018-07-04 2021-09-09 Widex A/S Refuelling unit for refuelling fuel cell of hearing aid
CN110474075A (zh) * 2019-08-26 2019-11-19 广东国鸿氢能科技有限公司 一种氢燃料电池电源系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04223058A (ja) * 1990-12-26 1992-08-12 Aisin Aw Co Ltd 液体燃料電池の燃料タンク
JP2002164070A (ja) * 2000-11-24 2002-06-07 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池水漏れ検出装置
JP2003203668A (ja) * 2002-01-08 2003-07-18 Sony Corp 生成水回収装置、生成水回収方法、発電体、生成水排出装置、生成水排出方法、及び生成水回収システム
JP2004152741A (ja) * 2002-06-12 2004-05-27 Toshiba Corp 直接型メタノール燃料電池システム、燃料カートリッジ及び燃料カートリッジ用メモリ
JP2005332736A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Konica Minolta Holdings Inc 燃料電池装置、携帯用情報機器
JP2006049032A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Nidec Sankyo Corp 燃料カートリッジ及び燃料電池システム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4876162A (en) * 1988-04-01 1989-10-24 United Technologies Corporation Fuel cell with integral conduit means for statically removing liquid product water
US5364711A (en) * 1992-04-01 1994-11-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell
JPH07326361A (ja) 1994-05-31 1995-12-12 Toyota Motor Corp 電極とその製造方法および燃料電池
US5723229A (en) * 1996-07-08 1998-03-03 Motorola, Inc. Portable fuel cell device including a water trap
JP3583897B2 (ja) 1997-04-11 2004-11-04 三洋電機株式会社 燃料電池
US6660423B2 (en) * 2000-12-15 2003-12-09 Motorola, Inc. Direct methanol fuel cell including a water management system and method of fabrication
WO2003010836A1 (fr) * 2001-07-26 2003-02-06 Asahi Kasei Electronics Co., Ltd. Capteur a effet hall semi-conducteur
JP3764861B2 (ja) 2001-09-18 2006-04-12 シャープ株式会社 燃料電池用燃料カートリッジおよびこれを用いる電子機器
US6675492B2 (en) * 2001-11-27 2004-01-13 Tsang-Hung Hsu Regenerative dehumidifier
DE10304657B4 (de) * 2002-02-08 2015-07-02 General Motors Llc ( N. D. Ges. D. Staates Delaware ) Brennstoffzellenstapel sowie -system und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems mit einem solchen Brennstoffzellenstapel
JP2004134355A (ja) * 2002-08-16 2004-04-30 Fuji Photo Film Co Ltd 燃料電池、電子機器、携帯端末及びカメラ
JP3724476B2 (ja) * 2002-11-13 2005-12-07 日本電気株式会社 燃料電池システム、電気機器、およびカートリッジ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04223058A (ja) * 1990-12-26 1992-08-12 Aisin Aw Co Ltd 液体燃料電池の燃料タンク
JP2002164070A (ja) * 2000-11-24 2002-06-07 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池水漏れ検出装置
JP2003203668A (ja) * 2002-01-08 2003-07-18 Sony Corp 生成水回収装置、生成水回収方法、発電体、生成水排出装置、生成水排出方法、及び生成水回収システム
JP2004152741A (ja) * 2002-06-12 2004-05-27 Toshiba Corp 直接型メタノール燃料電池システム、燃料カートリッジ及び燃料カートリッジ用メモリ
JP2005332736A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Konica Minolta Holdings Inc 燃料電池装置、携帯用情報機器
JP2006049032A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Nidec Sankyo Corp 燃料カートリッジ及び燃料電池システム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196412A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Seiko Instruments Inc 燃料電池の水回収機構及び燃料電池システム
JP2007265798A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Nec Corp 燃料カートリッジ及びそれを備えた燃料電池カートリッジ
US7989111B2 (en) 2006-06-21 2011-08-02 Hitachi, Ltd. Fuel cell and information electronic device mounting the fuel cell
JP2008027703A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Tokai Corp 燃料電池用カートリッジのコネクタ
JP2011155016A (ja) * 2011-04-06 2011-08-11 Casio Computer Co Ltd 燃料カートリッジおよび燃料電池システム

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