JP2006338932A

JP2006338932A - Fuel cell

Info

Publication number: JP2006338932A
Application number: JP2005159949A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kabumoto; 浩揮株本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-12-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell which is hygienic, or which does not impart unpleasant feeling to a user. <P>SOLUTION: In the fuel cell 100 which is equipped with a cell 12 having an anode 10, a cathode 16, and an electrolyte layer 14 pinched by the anode 10 and the cathode 16, and with a cabinet 24 that holds the cell 12 inside, the cabinet 24 has an antibacterial function. Furthermore, in the fuel cell 100 which is equipped with the cell 12 having the anode 10, the cathode 16, and the electrolyte layer 14 pinched by the anode 10 and the cathode 16, and with the cabinet 24 that holds the cell 12 inside, the cabinet 24 has a hydrophilic function. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に関し、具体的には、携帯機器に用いる燃料電池であって抗菌機能を有する燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell used for a portable device and having an antibacterial function.

燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できる、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性をもっているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。 A fuel cell is a device that generates electrical energy from hydrogen and oxygen, and can achieve high power generation efficiency. The main feature of the fuel cell is direct power generation that does not go through the process of thermal energy and kinetic energy as in the conventional power generation method, so high power generation efficiency can be expected even on a small scale, and there is little emission of nitrogen compounds, etc. Noise and vibration are also small, so the environmental performance is good. In this way, fuel cells can effectively use the chemical energy of fuels and have environmentally friendly characteristics, so they are expected to be energy supply systems for the 21st century, and are used on a large scale from space use to automobiles and portable devices. It is attracting attention as a promising new power generation system that can be used in various applications from power generation to small-scale power generation, and technological development is in full swing toward practical application.

中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、固体高分子形燃料電池の一形態として、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈａｎｏｌＦｕｅｌＣｅｌｌ：ＤＭＦＣ）が注目を集めている。ＤＭＦＣは、燃料であるメタノール水溶液を改質することなく直接アノードへ供給し、メタノール水溶液と酸素との電気化学反応により電力を得るものであり、この電気化学反応によりアノードからは二酸化炭素が、カソードからは生成水が、反応生成物として排出される。メタノール水溶液は水素に比べ、単位体積当たりのエネルギが高く、また、貯蔵に適しており、爆発などの危険性も低いため、自動車や携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書（書籍））などの電源への利用が期待されている。 Among them, solid polymer fuel cells are characterized by low operating temperature and high power density compared to other types of fuel cells. In particular, as a form of solid polymer fuel cells, direct methanol A fuel cell (Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) is attracting attention. In DMFC, an aqueous methanol solution as a fuel is directly supplied to the anode without modification, and electric power is obtained by an electrochemical reaction between the aqueous methanol solution and oxygen, and carbon dioxide is emitted from the anode to the cathode by this electrochemical reaction. The product water is discharged as a reaction product. Aqueous methanol solution has higher energy per unit volume than hydrogen, and is suitable for storage and has a low risk of explosion, so it can be used in automobiles and mobile devices (cell phones, notebook personal computers, PDAs, MP3 players, Use for power sources such as digital cameras or electronic dictionaries (books) is expected.

特許文献１に開示されているような平面形の燃料電池は、小型、軽量が要求される携帯機器への利用が期待されているが、カソードからの生成水が、カソード側生成物排出孔を通って、直接排出されるため、衛生面での問題や利用者へ不快感を与えるなどの問題を抱えている。一方、日本人の衛生意識の高さから、利用者が直接接触する物に対して、特許文献２に開示されているような抗菌加工を施す技術の開発も進められている。
特開２００３−２８２１３１号公報特開２００５−１０５０５３号公報 The planar fuel cell as disclosed in Patent Document 1 is expected to be used for portable devices that are required to be small and light. However, the generated water from the cathode is not connected to the cathode-side product discharge hole. Because it is discharged directly through, it has problems such as hygiene problems and discomfort to users. On the other hand, development of a technique for performing antibacterial processing as disclosed in Patent Document 2 is being promoted with respect to a thing in which a user is in direct contact because of high Japanese hygiene awareness.
JP 2003-282131 A JP 2005-105053 A

従来の燃料電池は、上記にように、カソードからの生成水が、カソード側生成物排出孔を通って、直接排出されるため、衛生面での問題や利用者へ不快感を与えるなどの問題があった。また、カソード側生成物排出孔に液体の水が滞留することによって、空気などの反応流体の供給が阻害され、燃料電池の出力が低下してしまうという問題があった。 In the conventional fuel cell, as described above, the generated water from the cathode is directly discharged through the cathode-side product discharge hole, which causes problems in terms of hygiene and discomfort to the user. was there. Further, the liquid water stays in the cathode-side product discharge hole, so that supply of a reaction fluid such as air is hindered and the output of the fuel cell is lowered.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、燃料電池の筐体、特に水蒸気を含む水、二酸化炭素、空気などの反応生成物あるいは反応流体が流通する流通孔が配された部分に所定の機能を保持させることにより、衛生的な、または、利用者に不快感を与えない燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a fuel cell casing, in particular, a flow hole through which a reaction product or reaction fluid such as water containing water vapor, carbon dioxide, or air flows is arranged. It is an object of the present invention to provide a fuel cell that is hygienic or does not cause discomfort to the user by retaining a predetermined function in the portion.

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、アノードとカソードと前記アノード及び前記カソードに挟持される電解質層とを有するセルと、前記セルを内部に保持する筐体と、を備える燃料電池において、前記筐体は、抗菌機能を有することを特徴とする。ここで、抗菌機能とは、細菌などの微生物の増殖を抑える機能をいい、微生物が増殖するのに必要となる栄養分（有機物）あるいは微生物の細胞を分解するなどにより、増殖を抑えることが可能となる。これにより、燃料電池を衛生的に維持することができる。 In order to achieve the above object, a fuel cell according to the present invention includes a cell having an anode, a cathode, an electrolyte layer sandwiched between the anode and the cathode, and a casing that holds the cell inside. In the battery, the casing has an antibacterial function. Here, the antibacterial function means a function of suppressing the growth of microorganisms such as bacteria, and it is possible to suppress the growth by decomposing nutrients (organic matter) or microorganism cells necessary for the growth of microorganisms. Become. Thereby, a fuel cell can be maintained hygienically.

また、本発明の燃料電池は、アノードとカソードと前記アノード及び前記カソードに挟持される電解質層とを有するセルと、前記セルを内部に保持する筐体と、を備える燃料電池において、前記筐体は、親水機能を有することを特徴とする。ここで、親水機能とは、水となじみ易くする機能をいい、具体的には、筐体と水との接触角（液体が固体に接触しているとき、液体の自由表面が固体の平面となす角度）が９０°以下となるように、筐体に親水処理を施すことにより、親水機能を持たせることができる。これにより、筐体に水滴がついても薄く広がって蒸発しやすくなり、利用者が快適に燃料電池を利用することができる。また、筐体に設けられた、空気などの反応流体や、二酸化炭素あるいは生成水などの反応生成物が流通する流通孔に水滴がついても、薄く広がることで流通孔を塞ぐことなく、スムーズに反応流体や反応生成物を流通させることができる。 The fuel cell of the present invention is a fuel cell comprising: an anode, a cathode, a cell having an electrolyte layer sandwiched between the anode and the cathode; and a housing that holds the cell inside. Has a hydrophilic function. Here, the hydrophilic function refers to a function of facilitating compatibility with water. Specifically, the contact angle between the housing and water (when the liquid is in contact with the solid, the free surface of the liquid is A hydrophilic function can be provided by performing a hydrophilic treatment on the housing so that the angle formed is 90 ° or less. Thereby, even if a water droplet adheres to a housing, it spreads thinly and becomes easy to evaporate, and a user can use a fuel cell comfortably. In addition, even if water droplets are attached to the flow holes provided in the housing, where the reaction fluid such as air or reaction products such as carbon dioxide or generated water circulates, it can spread smoothly without blocking the flow holes. A reaction fluid and a reaction product can be circulated.

そして、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の燃料電池において、前記筐体は、前記カソードから生成される反応生成物を排出するカソード生成物排出部を備え、前記カソード生成物排出部は、抗菌機能および／または親水機能を有することを特徴とする。これにより、特に反応生成物として生成水が排出されるカソード側生成物排出孔あるいはその周辺部において、抗菌機能および／または親水機能を有するので、衛生的で利用者に不快感を与えない燃料電池を提供することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the fuel cell according to the first or second aspect, the casing includes a cathode product discharge unit that discharges a reaction product generated from the cathode, and the cathode product The discharge part has an antibacterial function and / or a hydrophilic function. As a result, the cathode-side product discharge hole where the generated water is discharged as a reaction product or its peripheral portion has an antibacterial function and / or a hydrophilic function, so that the fuel cell is hygienic and does not cause discomfort to the user. Can be provided.

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池において、前記筐体は、光触媒を含むことにより、抗菌機能および／または親水機能を有することを特徴とする。ここで、光触媒とは、光エネルギーを吸収し、光を吸収しない別の物質に化学反応を起こさせる物質をいい、太陽や蛍光灯などの光が当たると、その表面で強力な酸化力が生まれ、接触してくる有機化合物や細菌などを分解することができる。具体的には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸化カドミウム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マンガン、酸化ロジウム、酸化ニッケル、酸化レニウム、チタン酸ストロンチウムなどが挙げられ、抗菌機能と親水機能の両機能を有するものもある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel cell according to any one of the first to third aspects, the casing includes a photocatalyst to have an antibacterial function and / or a hydrophilic function. Here, a photocatalyst is a substance that absorbs light energy and causes a chemical reaction to another substance that does not absorb light. When exposed to light from the sun or a fluorescent lamp, a strong oxidizing power is generated on its surface. It can decompose organic compounds and bacteria that come in contact. Specifically, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, iron oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, germanium oxide, lead oxide, cadmium oxide, copper oxide, vanadium oxide, niobium oxide, Examples include tantalum oxide, manganese oxide, rhodium oxide, nickel oxide, rhenium oxide, and strontium titanate. Some have both an antibacterial function and a hydrophilic function.

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池において、前記アノードへ供給する燃料は、液体燃料であることを特徴とする。ここで、液体燃料としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ジメチルエーテルが挙げられ、特にメタノールを直接アノードへ供給するＤＭＦＣは、携帯機器用電源への利用が期待されており、利用者が直接筐体に手を触れる機会も多く、抗菌機能および／または親水機能を有する燃料電池は有用であると考えられる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fuel cell according to any one of the first to fourth aspects, the fuel supplied to the anode is a liquid fuel. Here, examples of the liquid fuel include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, and dimethyl ether. In particular, the DMFC that supplies methanol directly to the anode is expected to be used as a power source for portable devices. There are many opportunities to directly touch the housing, and a fuel cell having an antibacterial function and / or a hydrophilic function is considered useful.

本発明によれば、衛生的なまたは、利用者に不快感を与えない、燃料電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell that is hygienic or does not cause discomfort to the user.

本発明の燃料電池１００の基本構成について、図を用いて説明する。 A basic configuration of the fuel cell 100 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の燃料電池１００の外観を模式的に表した斜視図、図２は燃料電池１００のアノード側の筐体２４ａを外したときの分解斜視図、図３は燃料電池１００内部の構造を模式的に表した図１におけるＡ−Ａ’断面の断面図である。本実施の形態において、燃料電池１００は、アノード１０にメタノール水溶液あるいは純メタノール（以下、「メタノール燃料」と記載する）が供給されるＤＭＦＣである。発電部である膜−電極接合体（ＭｅｍｂｒａｎｅＥｌｅｃｔｏｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）１２は、電解質膜１４がアノード１０とカソード１６とに挟持され形成される。本実施の形態では、１枚の電解質膜１４に複数個のアノード（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…）１０とこれらのアノードと対向するように複数個のカソード（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、…）１６とが配されており、図示しない配線などによって、例えばアノード１０ａとカソード１６ｂとを接続することにより、各ＭＥＡ１２は直列に接続されている。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of the fuel cell 100 of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell 100 when the casing 24a on the anode side is removed, and FIG. It is sectional drawing of the AA 'cross section in FIG. 1 which represented the structure typically. In the present embodiment, the fuel cell 100 is a DMFC in which an aqueous methanol solution or pure methanol (hereinafter referred to as “methanol fuel”) is supplied to the anode 10. A membrane-electrode assembly (MEA) 12 that is a power generation unit is formed by sandwiching an electrolyte membrane 14 between an anode 10 and a cathode 16. In the present embodiment, a plurality of anodes (10a, 10b, 10c,...) 10 on a single electrolyte membrane 14 and a plurality of cathodes (16a, 16b, 16c,...) 16 so as to face these anodes. The MEAs 12 are connected in series by connecting, for example, the anode 10a and the cathode 16b by a wiring (not shown).

アノード１０へ供給されるメタノール燃料は、燃料電池１００の外部より、メタノール燃料供給孔２０を通って燃料室２２へ供給される。各燃料室２２は連通しており、各燃料室２２に貯蔵されるメタノール燃料から各アノード１０へ供給される。アノード１０では、式（１）に示すようなメタノールの反応が起こり、Ｈ⁺が電解質膜１４を介してカソード１６へ移動すると共に、電力が取り出される。 The methanol fuel supplied to the anode 10 is supplied from the outside of the fuel cell 100 to the fuel chamber 22 through the methanol fuel supply hole 20. Each fuel chamber 22 is in communication, and is supplied to each anode 10 from methanol fuel stored in each fuel chamber 22. At the anode 10, methanol reaction as shown in the formula (1) occurs, H ⁺ moves to the cathode 16 through the electrolyte membrane 14, and electric power is taken out.

式（１）からも明らかなように、この反応により、アノード１０からは二酸化炭素が発生する。そこで、燃料室２２と、燃料電池１００のアノード側の筐体２４ａに設けられたアノード側生成物排出孔２６との間には、気液分離フィルタ３０を配置する。

As is clear from the equation (1), carbon dioxide is generated from the anode 10 by this reaction. Therefore, a gas-liquid separation filter 30 is disposed between the fuel chamber 22 and the anode-side product discharge hole 26 provided in the anode-side casing 24 a of the fuel cell 100.

この気液分離フィルタ３０は、気体成分を選択的に透過し、液体成分は透過させない微細な孔を有する平面状のフィルタであり、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ／ＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ／ＣＴＦＥ）、パーフロロ環状重合体、あるいは、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）などのフッ素系合成樹脂は、耐メタノール（アルコール）性を有するので、この気液分離フィルタ３０の材料として適している。 The gas-liquid separation filter 30 is a planar filter having fine pores that selectively transmit a gas component but not a liquid component, and is composed of polychlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, tetrafluoro, and the like. Ethylene-ethylene copolymer, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer Polymer (E / TFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (E / CTFE), perfluorocyclic polymer, or polyvinyl fluoride Fluorine-based synthetic resins such as Ride (PVF) are suitable as a material for the gas-liquid separation filter 30 because they have methanol (alcohol) resistance.

また、筐体２４は、軽量で剛性を有し、かつ、耐食性を有する材料が適しており、具体的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、シリコン樹脂、セルロース、ナイロン、ポリアミドイミド、ポリアリルアミド、ポリアリルエーテルケトン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリグリコール酸、ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフタルアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ四フッ化エチレン、硬質ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂、あるいは、アルミニウム合金、チタン合金、ステンレス鋼などの金属が適している。また、強化ガラスやスケルトン樹脂でも良い。そして、気液分離フィルタ３０と同様に、筐体２４もメタノール燃料と接触する部分を有するので、特に、メタノール燃料と接触する部分では、上記合成樹脂あるいは金属にフッ素系合成樹脂を重ね合わせた複合材料を用いると良い。さらに、３２は、燃料室２２を形成すると共に、ＭＥＡ１２を締め付ける支持部材３２であり、支持部材３２もまた筐体２４のメタノール燃料と接触する部分と同じ材料を用いると良い。 The casing 24 is made of a lightweight, rigid, and corrosion-resistant material. Specifically, acrylic resin, epoxy resin, glass epoxy resin, silicon resin, cellulose, nylon, polyamideimide, Polyallylamide, polyallyl ether ketone, polyimide, polyurethane, polyether imide, polyether ether ketone, polyether ketone ether ketone ketone, polyether ketone ketone, polyether sulfone, polyethylene, polyethylene glycol, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, Polyoxymethylene, polycarbonate, polyglycolic acid, polydimethylsiloxane, polystyrene, polysulfone, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyphenylene sulfide, polyphthalaldehyde De, polybutylene terephthalate, polypropylene, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, synthetic resins such as rigid polyvinyl chloride or aluminum alloy, titanium alloy, a metal such as stainless steel is suitable. Further, tempered glass or skeleton resin may be used. And like the gas-liquid separation filter 30, the casing 24 also has a portion that comes into contact with the methanol fuel, and in particular, in the portion that comes into contact with the methanol fuel, a composite in which the synthetic resin or the metal is overlapped with a fluorine-based synthetic resin. Use materials. Further, reference numeral 32 denotes a support member 32 that forms the fuel chamber 22 and fastens the MEA 12, and the support member 32 may also be made of the same material as that of the portion of the housing 24 that contacts the methanol fuel.

本実施の形態において、ＭＥＡ１２は、電解質膜１４にＮａｆｉｏｎ１１５（Ｄｕｐｏｎｔ社製）を用い、この電解質膜１４の一方の面に、Ｐｔ−Ｒｕ黒と５ｗｔ％Ｎａｆｉｏｎ溶液（ＤｕＰｏｎｔ社製）とを混合したアノード触媒ペーストを塗布してアノード１０を形成し、他方の面に、Ｐｔ黒と５ｗｔ％Ｎａｆｉｏｎ溶液（ＤｕＰｏｎｔ社製）とを混合したカソード触媒ペーストを塗布してカソード１６を形成した。本実施の形態では、電解質膜１４にＮａｆｉｏｎ１１５を用いたが、電解質膜１４はイオン伝導性を有する厚さ５０〜２００μｍの電解質膜であれば良く、本実施の形態のように、燃料にメタノール燃料を使用するＤＭＦＣの場合、メタノールが電解質膜１４を透過してカソード側へ移動する、所謂、クロスリークと呼ばれる現象を抑制できる電解質膜であれば、なお望ましい。また、アノード１０およびカソード１６を電解質膜１４上に形成する方法を採ったが、作製方法はカーボンペーパなどの電極基材上に触媒層を形成する構成および方法を用いてもよい。さらに、触媒は、メタノールからＨ⁺を、あるいは、Ｈ⁺と酸素から水を生成する触媒機能を有する触媒であれば、Ｐｔ−ＲｕやＰｔからなる粒子（Ｐｔ−Ｒｕ黒やＰｔ黒）ではなく、触媒をカーボンに担持させた触媒担持カーボンを用いてもよい。 In this embodiment, the MEA 12 uses Nafion 115 (manufactured by Dupont) for the electrolyte membrane 14, and Pt—Ru black and a 5 wt% Nafion solution (manufactured by DuPont) are mixed on one surface of the electrolyte membrane 14. An anode catalyst paste was applied to form the anode 10, and a cathode catalyst paste in which Pt black and 5 wt% Nafion solution (manufactured by DuPont) were mixed was applied to the other surface to form the cathode 16. In this embodiment, Nafion 115 is used for the electrolyte membrane 14. However, the electrolyte membrane 14 may be an electrolyte membrane having a thickness of 50 to 200 μm having ion conductivity, and methanol fuel is used as the fuel as in this embodiment. In the case of the DMFC using the electrolyte membrane, an electrolyte membrane that can suppress a phenomenon called so-called cross leak in which methanol permeates the electrolyte membrane 14 and moves to the cathode side is still desirable. Moreover, although the method of forming the anode 10 and the cathode 16 on the electrolyte membrane 14 was adopted, the production method may be a configuration and a method of forming a catalyst layer on an electrode substrate such as carbon paper. Further, the catalyst, the H ⁺ from methanol, or, if a catalyst having a catalytic function of generating water from H ⁺ and oxygen, consisting of Pt-Ru and Pt particles (Pt-Ru black and Pt black) instead Alternatively, catalyst-supported carbon in which a catalyst is supported on carbon may be used.

カソード１６へはカソード側生成物排出孔２８を通って空気が供給され、電解質膜１４を介してカソード１６へ移動してきたＨ⁺と空気中の酸素との間で、式（２）に示すような反応が起こり、生成水が生成される。 Air is supplied to the cathode 16 through the cathode-side product discharge hole 28, and the H ⁺ that has moved to the cathode 16 through the electrolyte membrane 14 and oxygen in the air are expressed as shown in equation (2). Reaction occurs, and water is produced.

カソード１６へ空気を供給すると共に、カソ−ド１６からの生成水を排出するカソード側生成物排出孔２８は、アノード側生成物排出孔２６と総面積としては同等になるように設けられているが、アノード側生成物排出孔２６よりも径の小さい孔を多数配している。また、カソード側生成物排出孔２８の内壁およびカソード側生成物排出孔２８が設けられている部分のカソード側の筐体２４ｂ表面は、酸化チタンなどの光触媒を含む機能性コーティング材にて被覆されている。小さい孔を多数配することにより、カソード１６より排出される生成水が滴下する虞がなく、また、内壁に機能性コーティング材を被覆することにより、生成水が孔を塞ぐことなく、内壁表面に薄く広がって蒸発しやすくなると共に、微生物の繁殖などを防ぐことができる。この機能性コーティング材には、燃料電池１００に、太陽光など光触媒が機能する特定の波長を含む光が照射されないときにも、有機物分解機能あるいは抗菌機能が作用するように、銀、銅、亜鉛などの金属が含まれていると良い。さらに、筐体２４の表面全体に、機能性コーティング材を被覆すれば、燃料電池１００の利用者が、燃料電池１００に触ることにより付着する有機物を分解し、燃料電池１００に防汚機能あるいは抗菌機能を付与することができる。

The cathode side product discharge hole 28 for supplying air to the cathode 16 and discharging the generated water from the cathode 16 is provided so as to have the same total area as the anode side product discharge hole 26. However, a large number of holes having a diameter smaller than that of the anode-side product discharge hole 26 are arranged. Further, the inner wall of the cathode side product discharge hole 28 and the surface of the cathode side housing 24b where the cathode side product discharge hole 28 is provided are covered with a functional coating material containing a photocatalyst such as titanium oxide. ing. By arranging a large number of small holes, there is no risk that the generated water discharged from the cathode 16 will drip, and by covering the inner wall with a functional coating material, the generated water does not block the holes and the inner wall surface is covered. It spreads thinly and is easy to evaporate, and can prevent the growth of microorganisms. This functional coating material is silver, copper, zinc so that the organic substance decomposition function or the antibacterial function acts even when the fuel cell 100 is not irradiated with light having a specific wavelength such as sunlight where the photocatalyst functions. It is good that metal such as is included. Further, if the entire surface of the casing 24 is covered with a functional coating material, the user of the fuel cell 100 decomposes the organic matter adhering to the fuel cell 100 by touching it, and the fuel cell 100 has an antifouling function or antibacterial function. Functions can be added.

アノード１０からカソード１６へメタノール燃料が流入することを防ぐため、複数のＭＥＡ１２を取り囲むように、Ｏリング３４（アノード側Ｏリング３４ａ、カソード側Ｏリング３４ｃ）が配されている。本実施の形態では、カソード側の筐体２４ｃと支持部材３２とによって押圧され、メタノール燃料がアノード１０からカソード１６へ流入することを防止すると共に、アノード１０へ酸素が流入することも防止している。このＯリング３４は柔軟性と耐食性を有するものが望ましく、天然ゴム、二トリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、ブタジエンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、フッ素ゴムなどが材料に適している。 In order to prevent methanol fuel from flowing from the anode 10 to the cathode 16, O-rings 34 (an anode-side O-ring 34 a and a cathode-side O-ring 34 c) are arranged so as to surround the plurality of MEAs 12. In the present embodiment, the fuel is pressed by the casing 24c on the cathode side and the support member 32 to prevent methanol fuel from flowing from the anode 10 to the cathode 16, and also to prevent oxygen from flowing into the anode 10. Yes. The O-ring 34 preferably has flexibility and corrosion resistance, and natural rubber, nitrile rubber, acrylic rubber, urethane rubber, silicon rubber, butadiene rubber, styrene rubber, butyl rubber, ethylene / propylene rubber, fluorine rubber, etc. are suitable for the material. ing.

上記の構成のほか、図示しないが、利用者がカソード１６に接触しないように、カソード１６とカソード側の筐体２４ｃとの間に、空気や生成水は流通することができる多孔質のテフロン（登録商標）シートなどを挿入すると良い。あるいは、カソード側生成物排出孔２８の径とカソード側生成物排出孔２８が設けられる部分の筐体２４の厚さとを調整する（カソード側生成物排出孔２８の径寸法に対し、筐体２４の厚さ寸法を大きくする）ことにより、利用者が燃料電池１００の筐体２４表面に触れても、カソード１６に接触することがないように筐体設計を行うことも可能である。さらに、カソード側生成物排出孔２８が設けられている部分を覆う蓋体を設けると、燃料電池１００が停止している間に、ＭＥＡ１２、特に、電解質膜１４が乾燥することを防ぐと共に、カソード１６側に埃や細菌（カビ）などの有機物が侵入することを防ぐことができる。この蓋体は、スライド式の蓋体とすると、スペースを取ることなく設けることができる。 In addition to the above configuration, although not shown in the figure, porous Teflon (which allows air and generated water to circulate between the cathode 16 and the casing 24c on the cathode side so that the user does not contact the cathode 16). It is recommended to insert a registered trademark sheet. Alternatively, the diameter of the cathode-side product discharge hole 28 and the thickness of the casing 24 in the portion where the cathode-side product discharge hole 28 is provided are adjusted. It is possible to design the housing so that the user does not come into contact with the cathode 16 even if the user touches the surface of the housing 24 of the fuel cell 100. Furthermore, providing a lid that covers the portion where the cathode-side product discharge hole 28 is provided prevents the MEA 12, in particular, the electrolyte membrane 14 from being dried while the fuel cell 100 is stopped. It is possible to prevent an organic matter such as dust or bacteria (mold) from entering the 16 side. If this lid is a sliding lid, it can be provided without taking up space.

また、本実施の形態では、燃料室２２はメタノール燃料で満たされた空間として説明したが、メタノール燃料を吸収するスポンジのような三次元多孔質体を燃料室２２に挿入しても良い。このような燃料吸収体としては、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、綿、ポリエステル／レーヨン、ポリエステル／アクリル、レーヨン／ポリクラールなどからなる繊維の織布、不織布、フェルトなどが挙げられる。さらに、本実施の形態では、筐体２４に光触媒を含む機能性コーティング材を被覆する例を説明したが、筐体２４表面に銀、銅、亜鉛などの金属を被覆する、あるいは、筐体２４を形成する材料に銀、銅、亜鉛などの金属を混入させることでも、少なくとも抗菌機能を確保することはできる。 In the present embodiment, the fuel chamber 22 is described as a space filled with methanol fuel. However, a three-dimensional porous body such as a sponge that absorbs methanol fuel may be inserted into the fuel chamber 22. Examples of such a fuel absorber include nylon, polyester, rayon, cotton, polyester / rayon, polyester / acryl, fiber woven fabric, nonwoven fabric, felt, and the like. Furthermore, in the present embodiment, an example in which the housing 24 is coated with a functional coating material including a photocatalyst has been described. However, the surface of the housing 24 is coated with a metal such as silver, copper, zinc, or the housing 24. The antibacterial function can be secured at least by mixing a metal such as silver, copper, or zinc into the material forming the film.

本発明は、平面形ＤＭＦＣに限らず、利用者が手に触れる機会の多い携帯機器用の燃料電池、特に、その生成水や蒸気の流通孔部分において利用可能である。 The present invention is not limited to a planar DMFC, but can be used in a fuel cell for portable equipment that is frequently touched by a user, in particular, in a flow hole portion of generated water and steam.

本発明に係る燃料電池の外観を模式的に表した斜視図である。1 is a perspective view schematically showing the appearance of a fuel cell according to the present invention. 本発明に係る燃料電池の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a fuel cell according to the present invention. 本発明に係る燃料電池内部の構造を模式的に表した断面図である。It is sectional drawing which represented typically the structure inside the fuel cell which concerns on this invention.

Explanation of symbols

１０アノード
１２ＭＥＡ（セル）
１４電解質膜（電解質層）
１６カソード
２０メタノール燃料供給孔
２２燃料室
２４筐体
２６アノード側生成物排出孔（アノード生成物排出部）
２８カソード側生成物排出孔（カソード生成物排出部）
３０気液分離フィルタ
３２支持部材
３４Ｏリング
１００燃料電池

10 Anode 12 MEA (cell)
14 Electrolyte membrane (electrolyte layer)
16 Cathode 20 Methanol fuel supply hole 22 Fuel chamber 24 Case 26 Anode-side product discharge hole (anode product discharge part)
28 Cathode side product discharge hole (cathode product discharge part)
30 Gas-liquid separation filter 32 Support member 34 O-ring 100 Fuel cell

Claims

In a fuel cell comprising an anode, a cathode, a cell having an electrolyte layer sandwiched between the anode and the cathode, and a housing for holding the cell inside,
The fuel cell according to claim 1, wherein the casing has an antibacterial function.

In a fuel cell comprising an anode, a cathode, a cell having an electrolyte layer sandwiched between the anode and the cathode, and a housing for holding the cell inside,
The fuel cell according to claim 1, wherein the casing has a hydrophilic function.

The fuel cell according to claim 1 or 2,
The housing includes a cathode product discharge unit that discharges a reaction product generated from the cathode,
The cathode product discharge unit has an antibacterial function and / or a hydrophilic function.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 3,
The said housing | casing has an antibacterial function and / or a hydrophilic function by including a photocatalyst, The fuel cell characterized by the above-mentioned.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 4,
The fuel cell is characterized in that the fuel supplied to the anode is a liquid fuel.