JP2006156034A - Liquid fuel battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の単電池を平面上に配置した液体燃料電池に関する。 The present invention relates to a liquid fuel cell in which a plurality of single cells are arranged on a plane.
近年、パソコン、携帯電話などのコードレス機器の普及に伴い、その電源である二次電池はますます小型化、高容量化が要望されている。現在、エネルギー密度が高く、小型軽量化が図れる二次電池としてリチウムイオン二次電池が実用化されており、モバイル機器電源として需要が増大している。しかし、使用されるコードレス機器の種類によっては、このリチウム二次電池では未だ十分な連続使用時間を保証する程度までには至っていない。 In recent years, with the widespread use of cordless devices such as personal computers and mobile phones, secondary batteries as power sources are increasingly required to be smaller and have higher capacities. Currently, lithium ion secondary batteries have been put into practical use as secondary batteries that have high energy density and can be reduced in size and weight, and demand for mobile device power supplies is increasing. However, depending on the type of cordless device used, this lithium secondary battery has not yet reached a level that guarantees sufficient continuous use time.
このような状況の中で上記要望に応え得る電池として、電解質に固体高分子電解質、正極活物質に空気中の酸素、負極活物質に水素、メタノールなどの燃料を用いる固体高分子型燃料電池が、リチウムイオン二次電池よりも高エネルギー密度が期待できることから注目されている。なかでも、液体燃料であるメタノールを直接電池の反応に利用する直接メタノール型燃料電池は、電池本体に空気を供給するブロアや燃料を供給するポンプなどを用いなくてもよいため、小型化が可能であり、将来のポータブル電源として有望である(例えば、特許文献1参照。)。 Under such circumstances, solid polymer fuel cells that use solid polymer electrolytes as electrolytes, oxygen in the air as positive electrode active materials, and hydrogen, methanol, etc. as negative electrode active materials are available as batteries that can meet the above-mentioned demands. Attention has been paid to the fact that a higher energy density can be expected than lithium ion secondary batteries. In particular, direct methanol fuel cells that use methanol, which is a liquid fuel, for direct cell reactions do not require the use of a blower that supplies air to the cell body or a pump that supplies fuel. Therefore, it is promising as a future portable power supply (see, for example, Patent Document 1).
また、最近では、複数の単電池を同一平面上に並べて、それぞれを連結し集電して薄型化を図った液体燃料電池も提案されている(例えば、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5参照。)
しかし、隣り合う単電池を連結して集電しようとすると、その構造が複雑となり、電池性能に寄与しない連結のためのみのスペースを多く必要としてしまう。また、隣り合う単電池を確実に絶縁させながら、効率よく平面上に並べるには、正極、負極、固体電解質からなる電極・電解質一体化物に対して、その両面に一対の集電板を正確に位置合わせして配置するとともに、隣り合う集電板同士も正確に位置合わせして配置する必要がある。 However, when collecting current by connecting adjacent unit cells, the structure becomes complicated, and a large space only for connection that does not contribute to battery performance is required. In addition, in order to efficiently arrange adjacent cells on a flat surface while ensuring insulation, a pair of current collector plates on both sides of an electrode / electrolyte integrated body consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte is accurately provided. In addition to aligning and arranging, it is necessary to accurately align and arrange adjacent current collector plates.
例えば、特許文献2又は特許文献3に記載の集電方法は、発電要素である複数の電極・電解質一体化物を平面状に配置して、一対の集電板で電極・電解質一体化物を挟んで集電を行うものであるが、電極・電解質一体化物に対して一対の集電板の位置、隣り合う集電板の位置をそれぞれ合わせる必要があり、組立が困難である。 For example, in the current collection method described in Patent Document 2 or Patent Document 3, a plurality of electrode / electrolyte integrated products that are power generation elements are arranged in a plane, and the electrode / electrolyte integrated material is sandwiched between a pair of current collector plates. Although current collection is performed, it is necessary to align the positions of the pair of current collector plates and the positions of adjacent current collector plates with respect to the electrode / electrolyte integrated body, which makes assembly difficult.
また、特許文献4に記載の集電方法は、発電要素である複数の電極・電解質一体化物を平面状に配置した後、アダプター部に装着して電極・電解質一体化物を接続して集電を行うものであるが、同様に、電極・電解質一体化物に対して一対の集電板の位置、隣り合う集電板の位置をそれぞれ合わせる必要があり、組立が困難である。
In addition, the current collecting method described in
さらに、特許文献5に記載の集電方法のように、集電板を折り曲げて装着する方法や、隣り合う集電板リード部同士を溶接などで接合する方法もあるが、複雑な溶接工程や積層プロセスが必要で、生産性が低下する問題がある。 Furthermore, like the current collection method described in Patent Document 5, there are a method of bending and mounting the current collector plate and a method of joining adjacent current collector plate lead parts by welding or the like. A lamination process is required, and there is a problem that productivity is lowered.
そこで、本発明は、上記問題を解決したもので、複数の単電池を平面上に配置した液体燃料電池の構造を改良することで、生産性の高い液体燃料電池を提供するものである。 Therefore, the present invention solves the above-described problems, and provides a highly productive liquid fuel cell by improving the structure of a liquid fuel cell in which a plurality of single cells are arranged on a plane.
本発明の液体燃料電池は、酸素を還元する正極と、燃料を酸化する負極と、前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質と、液体燃料貯蔵部とを含む液体燃料電池であって、前記正極と、前記負極と、前記固体電解質とは、電極・電解質一体化物を構成し、前記電極・電解質一体化物は、一対の基板の間に複数配置され、前記基板の表面の一部には、前記電極・電解質一体化物と電気的に接触する集電部が配置され、前記複数の電極・電解質一体化物は、前記集電部によって電気的に接続され、前記基板の一方は、凹部を備え、前記基板の他方は、凸部を備え、前記一対の基板は、前記凹部と前記凸部により相互に嵌合していることを特徴とする。 The liquid fuel cell of the present invention is a liquid fuel cell including a positive electrode for reducing oxygen, a negative electrode for oxidizing fuel, a solid electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a liquid fuel storage unit. The positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte constitute an electrode / electrolyte integrated product, and a plurality of the electrode / electrolyte integrated products are arranged between a pair of substrates, and a part of the surface of the substrate Is provided with a current collector that is in electrical contact with the electrode / electrolyte integral, the plurality of electrodes / electrolyte integral is electrically connected by the current collector, and one of the substrates is a recess. The other of the substrates includes a convex portion, and the pair of substrates are fitted to each other by the concave portion and the convex portion.
本発明は、小型で薄型の液体燃料電池の組立工数の削減と組立作業の簡素化を図ることができ、生産性の高い液体燃料電池を提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can reduce the number of assembling steps for a small and thin liquid fuel cell and simplify the assembling work, and can provide a highly productive liquid fuel cell.
本発明の液体燃料電池の一例は、酸素を還元する正極と、燃料を酸化する負極と、正極と負極との間に配置された固体電解質と、液体燃料貯蔵部とを含み、正極と、負極と、固体電解質とは、電極・電解質一体化物を構成し、この電極・電解質一体化物は、一対の基板の間に複数配置されている。基板の表面の一部には、電極・電解質一体化物と電気的に接触する集電部が配置され、複数の電極・電解質一体化物は、この集電部によって電気的に接続されている。予め、基板に集電部を一体として配置することにより、電池組立時に基板と集電部とを位置合わせする必要がなく、部品点数を削減でき、組立工数を削減できる。 An example of the liquid fuel cell of the present invention includes a positive electrode that reduces oxygen, a negative electrode that oxidizes fuel, a solid electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a liquid fuel storage unit. The solid electrolyte constitutes an electrode / electrolyte integrated product, and a plurality of these electrode / electrolyte integrated products are arranged between a pair of substrates. A current collector that is in electrical contact with the electrode / electrolyte integrated product is disposed on a part of the surface of the substrate, and the plurality of electrode / electrolyte integrated products are electrically connected by the current collector. By preliminarily arranging the current collecting part on the board, it is not necessary to align the board and the current collecting part when assembling the battery, so that the number of parts can be reduced and the number of assembly steps can be reduced.
また、上記基板の一方は、凹部を備え、上記基板の他方は、凸部を備え、一対の基板は、この凹部と凸部により相互に嵌合している。これにより、基板同士の接合を確実に行うことができるとともに、組立作業を簡素化できる。 One of the substrates includes a concave portion, the other of the substrates includes a convex portion, and the pair of substrates are fitted to each other by the concave portion and the convex portion. As a result, the substrates can be reliably bonded to each other and the assembly work can be simplified.
上記集電部は、金属薄膜から形成されていることが好ましい。これにより、液体燃料電池をより薄型に形成できる。 It is preferable that the said current collection part is formed from the metal thin film. Thereby, a liquid fuel cell can be formed more thinly.
上記金属薄膜は、銅メッキ、金メッキ、銀メッキ及びハンダメッキよりなる群から選択される少なくとも一種のメッキから形成されていることが好ましい。これらのメッキは導電性が高いからである。 The metal thin film is preferably formed of at least one selected from the group consisting of copper plating, gold plating, silver plating, and solder plating. This is because these platings have high conductivity.
また、上記メッキの厚さは、1μm以上200μm以下であることが好ましい。この範囲内であれば、液体燃料などによりメッキ表面に腐食が発生しても導電性を確保でき、かつ、メッキ材料を過度に使用することもない。 The plating thickness is preferably 1 μm or more and 200 μm or less. Within this range, even if corrosion occurs on the plating surface due to liquid fuel or the like, conductivity can be ensured and the plating material is not excessively used.
上記基板は、ガラス入りエポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、硬質ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン及びポリエチレンよりなる群から選択される少なくとも1種の樹脂から形成されていることが好ましい。これらの樹脂は剛性が高いため、基板同士を強固に接合でき、その結果、電極・電解質一体化物と集電部との密着度も増して接触抵抗を低減でき、電池性能の向上を図ることができるからである。 The substrate is preferably formed of at least one resin selected from the group consisting of glass-filled epoxy resin, polytetrafluoroethylene, hard polyvinyl chloride, polypropylene, and polyethylene. Since these resins have high rigidity, the substrates can be firmly bonded to each other. As a result, the adhesion between the electrode / electrolyte integrated product and the current collector can be increased to reduce the contact resistance, thereby improving the battery performance. Because it can.
また、上記基板の厚さは、0.3mm以上5mm以下であることが好ましい。この範囲内であれば、基板の強度を確保しつつ、電池をより薄型に形成できる。 The thickness of the substrate is preferably 0.3 mm or more and 5 mm or less. Within this range, the battery can be formed thinner while ensuring the strength of the substrate.
上記集電部は、基板の端部にわたって配置されていることが好ましい。これにより、基板の端部のスペースを集電部相互の接続部に利用できる。 It is preferable that the said current collection part is arrange | positioned over the edge part of a board | substrate. Thereby, the space of the edge part of a board | substrate can be utilized for the connection part of current collection parts.
上記電極・電解質一体化物の周囲には、絶縁性弾性体がさらに配置されていることが好ましい。これにより、基板同士の密着度が増して、液体燃料が電池外へ漏れることをより確実に防止できるともに、隣接する電極・電解質一体化物相互間を絶縁することもできる。また、基板同士を強固に接合できるので、電極・電解質一体化物と集電部との密着度も増して接触抵抗を低減でき、電池性能の向上を図ることができる。 It is preferable that an insulating elastic body is further disposed around the electrode / electrolyte integrated body. As a result, the degree of adhesion between the substrates can be increased, and liquid fuel can be more reliably prevented from leaking out of the battery, and the adjacent electrode / electrolyte integrals can be insulated from each other. Further, since the substrates can be firmly bonded to each other, the degree of adhesion between the electrode / electrolyte integrated product and the current collector can be increased, the contact resistance can be reduced, and the battery performance can be improved.
上記絶縁性弾性体は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、ポリプロピレン、ナイロン及びポリエチレンよりなる群から選択される少なくとも1種の有機高分子材料から形成されていることが好ましい。これらは弾性及び絶縁性が高く、かつ、液体燃料に対する耐性も高いからである。 The insulating elastic body is preferably formed of at least one organic polymer material selected from the group consisting of silicone rubber, fluorine rubber, butyl rubber, urethane rubber, polypropylene, nylon, and polyethylene. This is because they are highly elastic and insulating and have high resistance to liquid fuel.
また、上記絶縁性弾性体の厚さは、0.1mm以上5mm以下であることが好ましい。この範囲内であれば、液体燃料が電池外へ漏れることをより確実に防止しつつ、電池をより薄型に形成できる。 The insulating elastic body preferably has a thickness of 0.1 mm to 5 mm. Within this range, the battery can be formed thinner while more reliably preventing liquid fuel from leaking out of the battery.
上記凹部と上記凸部とは、さらに嵌合突起と嵌合溝とを備え、嵌合突起と嵌合溝とは相互に嵌合していることが好ましい。これにより、上記絶縁性弾性体の反発力や電池反応による電極・電解質一体化物の膨張・収縮に対して、より確実に基板同士を接合できる。 It is preferable that the concave portion and the convex portion further include a fitting protrusion and a fitting groove, and the fitting protrusion and the fitting groove are fitted to each other. Thus, the substrates can be more reliably bonded to the repulsive force of the insulating elastic body and the expansion / contraction of the integrated electrode / electrolyte due to the battery reaction.
上記基板の凹部の表面であって集電部の周囲には、突起がさらに配置され、上記基板の凸部の表面であって集電部の周囲には、上記突起が挿入する溝がさらに配置されていることが好ましい。これにより、電池組立時に電極・電解質一体化物を確実に集電部の上に配置することができる。 A protrusion is further disposed on the surface of the concave portion of the substrate and around the current collecting portion, and a groove for inserting the protrusion is further disposed on the surface of the convex portion of the substrate and around the current collecting portion. It is preferable that Thereby, an electrode-electrolyte integrated object can be reliably arrange | positioned on a current collection part at the time of battery assembly.
上記液体燃料貯蔵部は、気液分離膜で封孔された気液分離孔をさらに含んでいることが好ましい。これにより、液体燃料を漏液させることなく、放電反応で生成した二酸化炭素などを液体燃料貯蔵部から放出させることができる。 The liquid fuel storage part preferably further includes a gas-liquid separation hole sealed with a gas-liquid separation membrane. Thereby, the carbon dioxide produced | generated by discharge reaction can be discharged | emitted from a liquid fuel storage part, without making liquid fuel leak.
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の液体燃料電池の一例を示す分解斜視図である。図1において、複数の電極・電解質一体化物1は、一対の絶縁性弾性体2a、2bを介して、一対の基板3a、3bの間に複数配置される。また、基板3bの下には、液体燃料貯蔵部4が配置される。電極・電解質一体化物1は、後述する正極と、負極と、固体電解質膜とを積層して一体化して形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of the liquid fuel cell of the present invention. In FIG. 1, a plurality of electrode / electrolyte integrated
基板3a、3bの表面の一部には、電極・電解質一体化物1と電気的に接触する集電部5a、5bが配置されている。集電部5a、5bは、基板3a、3bの端部にわたって配置され、その端部において、正極集電リード部6a、負極集電リード部6b、及び正極外部端子部7a、負極外部端子部7bを形成している。各電極・電解質一体化物1は、基板3a、3bを接合することにより、上下に配置された正極集電リード部6aと負極集電リード部6bによって一括して電気的に直列に接続される。
基板3a、3bは、ガラス入りエポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、硬質ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの絶縁性樹脂から形成され、その厚さは、0.3mm〜5mmに設定されている。また、基板3a、3bにある程度の弾性を有する絶縁性樹脂を用いることで、上記絶縁性弾性体2a、2bの使用を省略できる。
The
液体燃料貯蔵部4は、例えば、PTFE、硬質ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂、ステンレス鋼などの耐食性金属などから形成できる。
The liquid
集電部5a、5bは、銅メッキ、金メッキ、銀メッキ、ハンダメッキなどの厚さ1μm〜200μmの金属薄膜から形成されている。集電部5a、5bは、基板3a、3bの表面に無電解銅メッキを行い、その上からさらに金メッキを行うことにより形成することが好ましい。無電解銅メッキは絶縁性樹脂からなる基板3a、3bへの導電性下地メッキとして安定的であり、金メッキは接触抵抗などの電気的特性、耐食性に優れているからである。下地の銅メッキとその上の金メッキとの間に銀メッキを中間層として設けてもよい。中間層として金メッキよりも安価で電気伝導性が高い銀メッキを用いることにより、所定の厚さの集電部5a、5bを安価に形成できる。
The
また、集電部5a、5bは、基板3a、3bの表面の一部に、ほぼ同じ大きさで等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、集電部5a、5bを流れる電流密度を平均化できる。
In addition, it is preferable that the
基板3aには凸部8が設けられ、基板3bには凹部9が設けられ、凸部8と凹部9とは相互に嵌合するように形成されている。また、基板3aには、電極・電解質一体化物1に空気を供給する空気孔10が設けられ、基板3bには、電極・電解質一体化物1に液体燃料を供給する燃料供給孔11が設けられている。さらに、基板3a、3bには、液体燃料貯蔵部4に通じる気液分離孔12が設けられ、基板3aの気液分離孔12には、気液分離膜13が配置されている。
The
絶縁性弾性体2a、2bは、電極・電解質一体化物1と気液分離孔12とに対応する部分に開口部2a1、2a2、2b1、2b2を備えている。また、絶縁性弾性体2a、2bは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンなどの有機高分子材料から形成され、その厚さは、0.1mm〜5mmに設定されている。
The insulating
図2は、図1の液体燃料電池の一部を組立てた状態の斜視図である。図1に示した本実施形態の液体燃料電池を組み立てる際には、先ず図2に示したように、基板3bの凹部9内に、絶縁性弾性体2a、2bと電極・電解質一体化物1とを挿入する。この状態で、電極・電解質一体化物1の下面に基板3bの集電部5bが正確に位置合わせされて配置される。その後、基板3bの凹部9に基板3aの凸部8を挿入することで、基板3bの集電部5bと基板3aの集電部5aとの間に電極・電解質一体化物1を正確に配置できるとともに、上下に配置された正極集電リード部6aと負極集電リード部6b部とを電気的に接続することができる。さらに、基板3bと液体燃料貯蔵部4とを熱溶着などによって接合すれば、本実施形態の液体燃料電池が完成する。なお、基板3a、3bと液体燃料貯蔵部4とをボルト締結などにより接合することもできる。
FIG. 2 is a perspective view of a state in which a part of the liquid fuel cell of FIG. 1 is assembled. When the liquid fuel cell of the present embodiment shown in FIG. 1 is assembled, first, as shown in FIG. 2, the insulating
図3は、図1の液体燃料電池を完全に組立てた状態の斜視図である。図3において、基板3bの凹部9と基板3aの凸部8とが相互に嵌合し、基板3aと基板3bとが、電極・電解質一体化物1を介して接合している。
FIG. 3 is a perspective view of the liquid fuel cell of FIG. 1 in a fully assembled state. In FIG. 3, the
図4は、図3のI−I線の断面図であり、図5は、図3のII−II線の断面図である。但し、図4及び図5は、図面の理解の容易のため、図3に比べて厚さ方向の寸法を拡大して示してある。 4 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. However, FIG. 4 and FIG. 5 show the dimension in the thickness direction enlarged as compared with FIG. 3 for easy understanding of the drawing.
図4及び図5において、電極・電解質一体化物1は、正極14、負極15、固体電解質膜16を積層して一体化して形成されている。また、電極・電解質一体化物1は、同一平面上に複数配置されている。
4 and 5, the electrode / electrolyte integrated
正極14は、例えば、カーボンクロス、カーボンペーパなどの多孔性の炭素材料からなる拡散層14aと、触媒を担持した炭素粉末からなる触媒層14bとを積層して構成される。正極14は酸素を還元する機能を有しており、その触媒には、例えば、白金微粒子や、鉄、ニッケル、コバルト、錫、ルテニウム又は金などと白金との合金微粒子などが用いられる。また、触媒層14bには、PTFE樹脂粒子やプロトン交換樹脂粒子が含まれる場合がある。プロトン交換樹脂としては、例えば、ポリパーフルオロスルホン酸樹脂、スルホン化ポリエーテルスルホン酸樹脂、スルホン化ポリイミド樹脂などを用いることができる。拡散層14aの触媒層14b側の表面には撥水性向上のため、PTFE樹脂粒子を含む炭素粉末のペーストが塗布されている場合もある。
The
負極15は、拡散層15aと触媒層15bとからなり、燃料からプロトンを生成する機能、即ち燃料を酸化する機能を有しており、例えば、正極と同様に構成することができる。
The
固体電解質膜16は、電子伝導性を持たず、プロトン伝導性のみを有する材料により構成される。例えば、ポリパーフルオロスルホン酸樹脂膜、具体的には、デュポン社製の“ナフィオン膜”(商品名)、旭硝子社製の“フレミオン膜”(商品名)、旭化成工業社製の“アシプレックス膜”(商品名)などの膜を使用できる。その他では、スルホン化ポリエーテルスルホン酸樹脂膜、スルホン化ポリイミド樹脂膜、硫酸ドープポリベンズイミダゾール膜などを使用できる。
The
燃料タンクとして機能する液体燃料貯蔵部4内には、負極活物質である液体燃料17が充填されている。液体燃料17としては、例えば、メタノール水溶液、エタノール水溶液、ジメチルエーテル、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、水素化ホウ素カリウム水溶液、水素化ホウ素リチウム水溶液などが用いられる。
The liquid
液体燃料貯蔵部4内の液体燃料17は、基板3bに設けられた燃料供給孔11を通して、負極15に供給される。また、液体燃料17を含浸して保持し且つ負極15に供給する燃料吸い上げ材18が、負極15と接する部分を含む液体燃料貯蔵部4の内部に配置されている。これにより、液体燃料17が消費されても、液体燃料17と負極15との接触が維持されるため、液体燃料17を最後まで使い切ることができる。燃料吸い上げ材18としては、ガラス繊維を用いることができるが、液体燃料を含浸可能で、その含浸によって寸法が余り変化せず、化学的にも安定なものであれば他の材料を用いてもよい。
The
基板3aには空気孔10が設けられ、空気孔10を通して、正極活物質である空気中の酸素が正極14に供給される。
The
電極・電解質一体化物1の間には、絶縁性弾性体2a、2bが配置されている。これにより、基板3a、3b同士の密着度が増して、液体燃料17が電池外へ漏れることをより確実に防止できるとともに、隣接する電極・電解質一体化物1の相互間を絶縁することもできる。また、基板3a、3b同士を強固に接合できるので、電極・電解質一体化物1と集電部5a、5bとの密着度も増して接触抵抗を低減でき、電池性能の向上を図ることができる。
Insulating
正極14の拡散層14aと、基板3aの集電部5aとは、電気的に接続している。また、負極15の拡散層15aと、基板3bの集電部5bとは、電気的に接続している。隣接する電極・電解質一体化物1の集電部5aと集電部5bとは、前述のように上下に配置された正極集電リード部6aと負極集電リード部6bとが部分的に重なることにより、電気的に接続している。なお、正極集電リード部6aと負極集電リード部6bとは、図4及び図5では図示されていない。
The
基板3a、3bには、液体燃料貯蔵部4に通じる気液分離孔12が設けられ、気液分離孔12は、脱着可能な気液分離膜13で封孔されている。気液分離膜13は細孔を有するPTFE製シートから形成でき、放電反応で生成した二酸化炭素などを液体燃料17を漏液させることなく、液体燃料貯蔵部4から放出させることができる。また、気液分離膜13を脱着可能とすることで、気液分離孔12を液体燃料17を補充する時の充填口としても使用できる。
The
(実施形態2)
図6は、本発明の液体燃料電池の他の一例を示す断面図(実施形態1の図5に対応する図)である。図6では、図5と共通する部分には同一の符号を付した。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a cross-sectional view (a diagram corresponding to FIG. 5 of Embodiment 1) showing another example of the liquid fuel cell of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals are given to portions common to FIG. 5.
本実施形態の液体燃料電池は、基板3aの凸部8の側面に嵌合溝19aをさらに設け、基板3bの凹部9の側面に嵌合突起19bをさらに設け、嵌合溝19aと嵌合突起19bとが嵌合している以外は、実施形態1の液体燃料電池と同様の構造である。嵌合溝19aと嵌合突起19bとが嵌合することにより、絶縁性弾性体2a、2bの反発力や電池反応による電極・電解質一体化物1の膨張・収縮に対して、より確実に基板3a、3b同士を接合できる。
In the liquid fuel cell of the present embodiment, the
(実施形態3)
図7は、本発明のさらに他の一例を示す液体燃料電池の一部を組立てた状態の斜視図(実施形態1の図2に対応する図)である。図7では、図2と共通する一部には同一の符号を付した。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a perspective view of a state in which a part of a liquid fuel cell showing still another example of the present invention is assembled (a diagram corresponding to FIG. 2 of Embodiment 1). In FIG. 7, parts common to FIG.
本実施形態の液体燃料電池は、液体燃料貯蔵部4を挟むようにして、上下対象に電極・電解質一体化物1、絶縁性弾性体2a、2b及び基板3a、3bを配置した以外は、実施形態1の液体燃料電池と同様の構造である。本実施形態の構造とすることにより、発電有効面積を2倍にすることができ、液体燃料電池の出力を増加させることができる。
The liquid fuel cell of this embodiment is the same as that of
(実施形態4)
図8は、本発明のさらに他の一例を示す液体燃料電池の一部を組立てた状態の斜視図(実施形態1の図2に対応する図)である。図8では、図2と共通する一部には同一の符号を付した。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a perspective view of a state in which a part of a liquid fuel cell showing still another example of the present invention is assembled (a diagram corresponding to FIG. 2 of Embodiment 1). In FIG. 8, the same reference numerals are given to parts common to FIG.
本実施形態の液体燃料電池は、液体燃料貯蔵部4を挟むようにして、上下並びに左右に電極・電解質一体化物1、絶縁性弾性体2a、2b及び基板3a、3bを配置した以外は、実施形態1の液体燃料電池と同様の構造である。本実施形態の構造とすることにより、発電有効面積を4倍にすることができ、液体燃料電池の出力をさらに増加させることができる。
The liquid fuel cell of this embodiment is the same as that of
(実施形態5)
図9は、本発明の液体燃料電池のさらに他の一例を示す分解斜視図(実施形態1の図1に対応する図)である。図9では、図1と共通する一部には同一の符号を付した。
(Embodiment 5)
FIG. 9 is an exploded perspective view (a diagram corresponding to FIG. 1 of Embodiment 1) showing still another example of the liquid fuel cell of the present invention. In FIG. 9, the same reference numerals are assigned to parts common to FIG.
本実施形態の液体燃料電池は、基板3bの集電部5bの周囲には、突起20、21が設けられ、基板3aの集電部5aの周囲には、突起20、21が挿入する溝22、23が設けられている以外は、実施形態1の液体燃料電池と同様の構造である。本実施形態の構造とすることにより、複数の電極・電解質一体化物1を、集電部5a、5bと接する位置に正確に位置合わせすることができる。
In the liquid fuel cell of the present embodiment,
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment.
以上説明したように本発明は、液体燃料電池の組立工数の削減と組立作業の簡素化を図ることができ、生産性の高い小型で薄型の液体燃料電池を提供できる。また、本発明の液体燃料電池をパソコン、携帯電話などのコードレス機器の電源として用いることにより、コードレス機器の長期連続使用時間を確保できる。 As described above, the present invention can reduce the number of assembling steps of the liquid fuel cell and simplify the assembling work, and can provide a small and thin liquid fuel cell with high productivity. Further, by using the liquid fuel cell of the present invention as a power source for a cordless device such as a personal computer or a mobile phone, a long continuous use time of the cordless device can be secured.
1 電極・電解質一体化物
2a、2b 絶縁性弾性体
2a1、2a2、2b1、2b2 開口部
3a、3b 基板
4 液体燃料貯蔵部
5a、5b 集電部
6a 正極集電リード部
6b 負極集電リード部
7a 正極外部端子部
7b 負極外部端子部
8 凸部
9 凹部
10 空気孔
11 燃料供給孔
12 気液分離孔
13 気液分離膜
14 正極
14a 拡散層
14b 触媒層
15 負極
15a 拡散層
15b 触媒層
16 固体電解質膜
17 液体燃料
18 燃料吸い上げ材
19a 嵌合溝
19b 嵌合突起
20、21 突起
22、23 溝
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記正極と、前記負極と、前記固体電解質とは、電極・電解質一体化物を構成し、
前記電極・電解質一体化物は、一対の基板の間に複数配置され、
前記基板の表面の一部には、前記電極・電解質一体化物と電気的に接触する集電部が配置され、
前記複数の電極・電解質一体化物は、前記集電部によって電気的に接続され、
前記基板の一方は、凹部を備え、
前記基板の他方は、凸部を備え、
前記一対の基板は、前記凹部と前記凸部により相互に嵌合していることを特徴とする液体燃料電池。 A liquid fuel cell comprising a positive electrode that reduces oxygen, a negative electrode that oxidizes fuel, a solid electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a liquid fuel storage unit,
The positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte constitute an electrode / electrolyte integrated product,
A plurality of the electrode / electrolyte integrated products are arranged between a pair of substrates,
A part of the surface of the substrate is provided with a current collector that is in electrical contact with the electrode / electrolyte integrated product,
The plurality of electrode / electrolyte integrated products are electrically connected by the current collector,
One of the substrates comprises a recess,
The other of the substrates has a convex portion,
The pair of substrates are fitted to each other by the concave portion and the convex portion.
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