JP2007527594A - 携帯装置中の燃料電池の効率を改善する方法およびシステム - Google Patents

携帯装置中の燃料電池の効率を改善する方法およびシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2007527594A
JP2007527594A JP2005508713A JP2005508713A JP2007527594A JP 2007527594 A JP2007527594 A JP 2007527594A JP 2005508713 A JP2005508713 A JP 2005508713A JP 2005508713 A JP2005508713 A JP 2005508713A JP 2007527594 A JP2007527594 A JP 2007527594A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
heat
fuel cell
component
removal device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005508713A
Other languages
English (en)
Inventor
チャン、シュン−ヒュエイ
ツェン、ウェン−ファ
Original Assignee
チャン、シュン−ヒュエイ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by チャン、シュン−ヒュエイ filed Critical チャン、シュン−ヒュエイ
Publication of JP2007527594A publication Critical patent/JP2007527594A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037Electrical heating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H01M8/04074Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H01M8/1011Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/30Fuel cells in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04059Evaporative processes for the cooling of a fuel cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04186Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10Applications of fuel cells in buildings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

ノート型またはタブレット型パーソナルコンピュータなど携帯機器中の燃料電池(120)の操作効率を改善する方法である。操作効率は、陽極部分(121)に使用する液体メタノールを加熱するためのパーソナルコンピュータ中のCPUまたは他の構成要素によって生成される熱を使用することにより改善される。液体メタノールは、導管(134)を経由して補充ユニット(110)から燃料電池まで移送される際に加熱される。導管はCPU放熱板に近接する、あるいは放射または対流によって放熱板中の液体メタノールを加熱するための放熱板に近接して配置される熱交換器(130)に埋め込み可能である。さらに、導管中の液体メタノールを加熱するために放熱板周囲の熱空気を導き、また燃料電池の陰極部分(122)に加熱空気を供給するためのファンが使用される。

Description

本発明は、全体的に携帯電子装置中の燃料電池の使用に関し、さらに詳細には、燃料電池の運転効率の改善に関する。
燃料電池は、バッテリーのように働くが、燃料が連続して電池に供給される限り寿命が尽きることがなく、充電する必要もない。直接メタノール燃料電池(DMFC)において、メタノールは燃料として使用され、燃料電池の一方の側に投入され、他の側には空気が循環される。2つの側はメンブレン電極組み立て体(MEA)によって分離され、2個の電極間に挟まれたプロトン交換メンブレン(PEM)を有する。図1に示すように、燃料電池120はアノード側121を有し、メタノール(MeOH)と水(H2O)(液体メタノールとも呼ばれる)がアノード(−)の周囲を循環する。カソード側122には空気がカソード(+)の周囲を循環する。MEAの触媒作用活性化によって、液体メタノールからの水素原子がプロトン(H+)と電子(示されない)に分離する。電子は燃料電池によって提供される電気の源になる。いくつかのプロトンはメンブレン組み立て体を通ってカソード側122へ移動し、そこで酸素と結合して水になる。アノード側で消費された燃料の副生成物CO2は、燃料電池から容易に排気され、カソード側の副生成物、水は適切に取り去らなければならない。
充電可能なバッテリーよりも燃料電池が有利である主な点は、燃料電池が充電することなく一般により長時間運転できることである。さらに、燃料電池の「充電」は、液体メタノールを再装填することによって殆ど瞬間的に行うことができる。対照的に、バッテリーの充電は完了まで数時間かかる。
現在、直接メタノール燃料電池の動作効率は、特に燃料の温度がある範囲以下になるとき一般に低い。したがって、動作効率を改善するために、燃料電池の温度を高めることが有利であり望ましい。
本発明の主な目的は、ラップトップPC、ノートブックPC、タブレットPC等、携帯装置中の直接メタノール燃料電池の動作効率を改善することである。この目的は、携帯装置の電気的および/または電気部品によって発生した熱を用いて燃料電池に使用する液体メタノールを加熱し、または燃料電池自体を実質上全体的に暖めることによって達成することができる。
したがって、本発明の第1の態様によって、携帯電子装置中の燃料電池の動作効率を改善する方法が提供され、燃料電池は、
燃料成分を収容するための電池室と、
燃料成分を活性化して携帯電子装置中に電気を発生するために電池室に隣接して配設された燃料活性化ユニットとを備える。方法は、
加熱された燃料部を提供するために燃料成分の少なくとも一部を加熱する工程と、
活性化のために、加熱された燃料部を電池室中の燃料活性化ユニットに投入する工程とを含む。
燃料電池が、
さらに他の燃料成分を収容するためのさらに他の電池室と、燃料電池室の異なる側に電池室に隣接して配設されたさらに他の燃料活性化ユニットをさらに備えるとき、方法は、
加熱されたさらに他の燃料部を提供するために、さらに他の燃料成分の少なくとも一部を加熱する工程と、
さらに加熱された燃料部をさらに他の電池室中の燃料活性化ユニットに投入する工程とをさらに含む。
燃料成分は実質上メタノールなどのアルコールと水の混合物を含み、さらに他の成分は実質上空気を含む。活性化ユニットは電池室中のアルコールを活性化するためのメンブレン電極組み立て体を備える。
加熱された燃料部は実質上50℃〜85℃またはそれ以上の温度範囲であるがアルコールの蒸発温度以下の温度であることが有利である。
携帯電子装置は、熱を発生するCPUなどの少なくとも1個の電子部品、および電子部品から熱の少なくとも一部をチャンネルで取り去るために電子部品に対して配設されたヒートシンクなどの熱除去デバイスを備え、熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱が前記加熱に使用されることが好ましい。
携帯電子装置は、燃料成分を貯蔵し、補給ユニットと電池室を動作上接続する燃料導管を経由して燃料成分を燃料電池中の燃料室に輸送するための補給ユニットを有することが有利である。燃料成分が燃料電池中の電池室に運ばれるとき、燃料成分の一部は燃料導管によって加熱されることが好ましい。燃料導管の少なくとも一部は、熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱が燃料導管中の前記燃料成分の一部を熱交換器によって加熱するように、熱除去デバイスの近傍に配設された熱交換器中に配設されることが有利である。
代りに、熱交換器は、熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱が伝導によって熱交換器を加熱するように、熱除去デバイスに接触して配設される。
代りに、熱交換器は、熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱が輻射または対流によって熱交換器を加熱するように、熱除去デバイスに隣接して配置される。
方法は、
熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱を用いて、副生成物の水の少なくとも一部をさらに他の電池室から除去する工程をさらに含むことが有利である。
本発明の第2態様によれば、携帯電子装置に使用するための燃料電池システムが提供され、携帯電子装置は、熱を発生する少なくとも1個の電子部品を備える。燃料電池システムは、
第1燃料成分を収容するための第1電池室と、
第2燃料成分を収容するための第2電池室と、
第1および第2燃料成分の少なくとも1種を活性化して電気を発生するために第1電池室と第2電池室のあいだに配設されたメンブレン電極組み立て体とを含む燃料電池と、
第1成分を貯蔵するための燃料補給ユニットと、
第1燃料成分を燃料補給ユニットから燃料電池に輸送するための、補給ユニットと燃料電池を動作上接続する燃料導管とを備え、燃料導管の少なくとも一部は、第1燃料成分が燃料導管中を輸送されるあいだに、前記少なくとも1個の電子部品によって発生した熱が第1燃料成分の少なくとも一部の温度を上昇させるように、前記少なくとも1個の電子部品の近傍に配設される。
第1燃料成分は実質上アルコールと水の混合物を含み、第2燃料成分は実質上空気を含む。
本発明の第3態様によれば、
その使用中に熱を生成するデータ処理のためのCPUと、
CPUによって生成された熱の少なくとも一部をチャンネルで取り去るためにCPUの近傍に配設された熱除去手段と、
第1燃料成分を収容するための第1電池室と、
第2燃料成分を収容するための第2電池室と、
第1および第2燃料成分の少なくとも一部を活性化して前記電気を発生するために第1電池室と第2電池室のあいだに配設されたメンブレン電極組み立て体とを備える、少なくともCPUによって使用される電気を発生するための燃料電池と、
前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種を貯蔵するための燃料補給ユニットと、
前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種を燃料補給ユニットから燃料電池に輸送するための、補給ユニットと燃料電池を動作上接続する燃料導管とを備え、燃料導管の少なくとも一部は、前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種が燃料電池へ輸送されるあいだに、熱除去手段によってチャンネルで取り去られた熱が前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種の少なくとも一部の温度を上昇させるように、前記少なくとも1個の電子部品の近傍に配設される、携帯電子装置が提供される。
本発明は図2a〜8と共に行う説明を読み取ることによって明らかになるであろう。
ラップトップPCまたはタブレットPCなどの携帯装置の演算速度がより速くなると、携帯装置中のCPUおよび他の電子部品によって発生する熱がより問題になる。ほとんどの携帯装置では、ヒートシンクなどの1種または複数の熱伝導性媒体がCPUから熱を取り去るために用いられ、ファンまたはブロアが熱を携帯装置の外部へ排気するのに用いられる。
直接メタノール燃料電池(DMFC)の動作効率は燃料電池の温度に依存することが知られている。本発明は、望ましくない熱を用いて、燃料電池の電極の周囲を循環する液体メタノールおよび空気の温度を上昇させる。そのようにして、動作効率を改善することができる。同時に、携帯装置中の望ましくない熱をいくらか低減することができる。さらに、携帯装置中のCPUのヒートシンクおよび他の電子部品の周囲の熱い空気は、副生成物の水を蒸発させて水蒸気を携帯装置から取り去るのに用いることができる。また、この工程は携帯装置の内部温度を下げる助けになる。
本発明によってPC燃料電池の効率を改善する方法は、図2aに示される。図に示すように、燃料補給ユニット110は液体メタノール(MeOHプラスH2O)をDMFC120のアノード側121へ供給するために用いられる。ラップトップまたはノートブックPC200によって発生した熱は、燃料電池120へ燃料を供給する前に、液体メタノールを加熱するために用いられる。さらに、アノード側122の電極の周囲を循環するために用いられる空気も、ラップトップPC200によって発生した熱によって加熱される。アノード側の副生成物CO2は燃料電池120から排気されるが、カソード側の副生成物のH2Oは燃料電池120からチャンネル150を経由して補給ユニット110へ取り去られる。
熱をさらに効率的に用いるために、図2bに示すように、ラップトップPCによって発生した熱の熱エネルギーを、熱交換器を通るチャンネルで運ばれる燃料または空気へ導くために、熱交換器130が用いられる。熱交換器130はヒートシンク210上に直接配設されることが有利である。図2bに示すように、液体メタノールは補給ユニット110から導入導管131を経由して熱交換器130内部のチャンネル134へ運ばれる。それが熱交換器130中のチャンネル134を通過した後、加熱された液体メタノールは導出導管132を経由して燃料電池120へ供給される。理想的には、加熱された液体メタノールは実質上50〜60℃の範囲である。しかし、加熱された液体メタノールの温度は、約60℃、しかし90℃以下とすることができる。
燃料電池120がラップトップPC200へ電源を提供するために用いられるとき、燃料電池120は、図3a〜3dに示すように、ラップトップPC200の近傍に配設することが好ましい。燃料補給ユニット110は燃料電池120に隣接して配設することが有利である。また、図3a〜3cは燃料電池モジュール100中で燃料電池120および補給ユニット110と共に用いられる他の部品も示す。図3aに示すように、ラップトップPC200は表示部分204とデータ処理部分206を備える。燃料電池モジュールは空気ポンプ140、ファンもしくはブロア220、熱交換器130、および様々な導管もしくはチャンネル131、132、150を含む。図3bに示すように、保護カバーもしくは筐体160が燃料電池モジュール100の上に配置されることが有利である。筐体160は、複数の排気口161を有し、空気に燃料電池モジュール100の周囲を循環させる。
図3bのラップトップPCシステムの分解図が図3cに示される。図3cに示すように、ファン220および熱交換器130の一部は、ヒートシンク210の温度を低下させるためにヒートシンク210の上に配設される。ヒートシンク210は、たとえばラップトップPC200中のCPU(示されない)に接触して配置することができる。図3a〜3cは、ラップトップPC200に関して燃料電池モジュール100およびその部品の位置を示すために用いていることを理解すべきである。図3aおよび3bにおいて、表示部分204はデータ処理部分206の下部にあるように見える。しかし、ラップトップPC200が使用されるとき、図3dに示すように、燃料電池モジュール100は筐体100と共にラップトップPC200の下部に位置すべきである。図に示すように、ラップトップPC200は、開いた位置にあり、表示部分204上の表示パネル205、およびデータ処理部分206上のキーボード207を示す。
燃料補給ユニット110は液体メタノールを貯蔵するためのバッグ111を含むことが有利である。燃料バッグは図4の燃料補給ユニット110の切断図および図5の断面図に見ることができる。図5に示すように、燃料バッグ111は、その収縮圧力を用いて、液体メタノールを安全弁114を経由して燃料電池120へ押し出すことができるように、収縮可能である。収縮可能な燃料バッグ111の外側の室118は燃料電池によって生成された水を貯蔵するのに用いることができる。この副生成物はチャンネル150によってノズル116を通して送達される(図4参照)。
補給ユニット110からの液体メタノールは、図2bに示すように、熱交換器130中で加熱されることが有利であるが、燃料電池120中のカソード反応に必要な空気は他の手段によって同様に加熱することができる。たとえば、燃料電池120のカソード側122に供給される空気は、図6aに示すように、ファン220によって供給することができる。加熱された空気は、一般にCPUヒートシンク210およびファン220など他の熱生成部品の周囲で入手可能である。したがって、空気ポンプ140は、図6bに示すように、加熱された空気を燃料電池120のカソード側122へ供給するのに用いることもできる。空気ポンプ140は、加熱された空気を燃料電池120のカソード側122へ送達するためにファン220と組み合わせて用いることができる。
液体メタノールは、図2bに示すように、熱交換器中の伝導によって加熱されることが好ましい。しかし、液体メタノールは輻射または対流によって加熱することもできる。図7aに示すように、折り畳まれた配管138をヒートシンク210の頂部に配置し、配管中の液体メタノールを加熱することができる。代りに、図7bに示すように、熱がヒートシンクから燃料電池へ伝導によって伝達されるように、燃料電池120の少なくとも一部をヒートシンク210の頂部に直接配置することができる。また、燃料電池120をヒートシンク210の上部に配置し、燃料電池120を輻射および対流によって加熱することもできる。
様々な加熱部品を含んで、燃料電池モジュール110は、タブレットPC202等の他の携帯電子装置へ電源を供給するために用いることができる。図8に示すように、表示部分およびデータ処理部分は物理的に一体化することができる。たとえば、燃料電池をタブレットPC202の下部に配置することが可能である。ヒートシンク210、ファン220、空気ポンプ140、熱交換器130および筐体160の配置は実質上3a〜3c、および6a〜7cと同様にすることができる。しかし、それらの部品の配置は異なることができる。いずれにしても、CPUおよび他の部品によって発生した熱を用いて燃料電池の動作効率を改善することはやはり適用可能である。
したがって、その好ましい実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、その形状および詳細において、前述および様々な他の変更、省略および偏向を加えることができることを理解するであろう。
直接メタノール燃料電池を示す概要図である。 本発明の好ましい実施形態による、DMFCの動作効率を改善する方法を示す概要図である。 本発明による、液体メタノールの加熱に使用される熱交換器を示す概要図である。 携帯PCに配設される燃料貯蔵器と共に燃料電池を示す概要図である。 燃料電池組み立て体を被覆するのに使用される筐体を示す概要図である。 PC/燃料電池組み立て体の分解図である。 PC使用中のPCと燃料電池組み立て体の相対位置を示す概要図である。 収縮性燃料バッグを示す燃料補給ユニットの切断図である。 燃料補給ユニットとその中に配設された燃料バッグの断面図である。 熱空気をヒートシンクから燃料電池のカソード側へ導くのに使用されるファンを示す概要図である。 熱空気を携帯PCから燃料電池のカソード側へ導くのに使用されるポンプを示す概要図である。 対流および輻射によって加熱されるヒートシンクの頂部に配設された燃料導管を示す概要図である。 熱伝導によって加熱されるヒートシンク上に配設された燃料電池を示す概要図である。 輻射によって加熱されるヒートシンク上方に配設された燃料電池を示す概要図である。 タブレットPCで使用するための燃料電池の配置を示す概要図である。

Claims (34)

  1. 携帯電子装置中の燃料電池の動作効率を改善する方法であって、前記該燃料電池は、
    液体燃料成分を収容するための電池室と、
    前記液体燃料成分を活性化して前記携帯電子装置中に電気を発生するために前記電池室に隣接して配設された燃料活性化ユニットとを備え、前記方法は、
    加熱された燃料部を提供するために前記液体燃料成分の少なくとも一部を加熱することと、
    活性化のために、前記加熱された燃料部を前記電池室中の前記燃料活性化ユニットに投入することを特徴とする方法。
  2. 前記燃料電池が、
    前記燃料電池室の異なる側に前記燃料活性化ユニットに隣接して配設された、さらに他の燃料成分を収容するためのさらに他の電池室をさらに備え、前記方法は、
    加熱されたさらに他の燃料部を提供するためにさらに他の燃料成分の少なくとも一部を加熱することと、
    さらに加熱された燃料部をさらに他の電池室中の燃料活性化ユニットに投入することとをさらに特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記携帯電子装置は少なくとも1個の熱を発生する電子部品を含み、前記加熱工程は前記少なくとも1個の電子部品によって発生した熱を用いることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
  4. 前記携帯電子装置は、前記電子部品から前記熱の少なくとも一部をチャンネルで取り去るために前記電子部品に対して配設された熱除去デバイスを備え、前記熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱は前記加熱に使用されることを特徴とする請求項2または3記載の方法。
  5. 前記液体燃料成分は実質上アルコールと水の混合物を含む請求項1、2、3または4記載の方法。
  6. 前記燃料電池は直接メタノール燃料電池を含み、前記アルコールは実質上メタノールを含む請求項5記載の方法。
  7. 前記活性化ユニットは、前記電池室中のアルコールを活性化するためのメンブレン電極組み立て体を備える請求項5記載の方法。
  8. 前記活性化ユニットは、メンブレン電極組み立て体を備え、前記液体燃料成分は実質上アルコールと水の混合物を含み、さらに他の燃料成分は実質上空気を含む請求項2記載の方法。
  9. 前記携帯電子装置は、前記液体燃料成分を貯蔵し、前記補給ユニットと前記電池室を動作上接続する燃料導管を経由して前記液体燃料成分を前記燃料電池中の前記電池室に輸送するための補給ユニットを備え、前記液体燃料成分が前記燃料電池中の前記電池室に輸送される際に、前記液体燃料成分の一部は前記燃料導管によって加熱されることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7または8記載の方法。
  10. 前記携帯電子装置は、熱を発生する少なくとも1個の電子部品と、前記電子部品から熱の少なくとも一部をチャンネルで取り去るために前記電子部品に対して配設された熱除去デバイスを備え、前記液体燃料成分の一部が前記熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱を用いて前記導管によって加熱されるように、前記燃料導管の少なくとも一部が前記熱除去デバイスの近傍に配設されることを特徴とする請求項9記載の方法。
  11. 前記燃料導管の少なくとも一部は、前記熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱が燃料導管中の前記液体燃料成分の一部を前記熱交換器によって加熱するように、前記熱除去デバイスの近傍に配設された熱交換器中に配設されることを特徴とする請求項10記載の方法。
  12. 前記熱交換器は、前記熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱が伝導によって前記熱交換器を加熱するように、前記熱除去デバイスに接触して配設されることを特徴とする請求項11記載の方法。
  13. 前記熱交換器は、前記熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱が輻射または対流によって前記熱交換器を加熱するように、熱除去デバイスに隣接して配置されることを特徴とする請求項11記載の方法。
  14. 前記熱除去デバイスはヒートシンクを備えることを特徴とする請求項4記載の方法。
  15. 前記携帯電子装置中の前記少なくとも1個の電子部品はCPUである請求項3記載の方法。
  16. 前記熱除去デバイスは、前記CPUによって生成された熱をチャンネルで取り去るようにCPUに接触して配設されたヒートシンクを備えることを特徴とする請求項15記載の方法。
  17. 前記熱除去デバイスは、前記CPUによって生成された熱をチャンネルでさらに取り去るために前記ヒートシンクの近傍に配設された空気ブロアをさらに備えることを特徴とする請求項16記載の方法。
  18. 前記熱除去デバイスは空気ブロアを備えることを特徴とする請求項4記載の方法。
  19. 前記携帯電子装置は、熱を発生する少なくとも1個のCPUと、前記CPUによって発生した熱をチャンネルで取り去るために前記CPUに対して配置された熱除去デバイスとを備え、前記燃料電池は前記さらに他の電池室中に副生成物として水も生成し、前記方法は、前記熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られる熱を用いて、前記さらに他の電池室から副生成物の水の少なくとも一部を除去することをさらに特徴とする請求項7記載の方法。
  20. 前記携帯電子装置はノートブックコンピュータを含む請求項1記載の方法。
  21. 前記携帯電子装置はタブレットパーソナルコンピュータを含む請求項1記載の方法。
  22. 前記加熱された燃料部は実質上50℃〜85℃の温度範囲の温度を有する請求項5記載の方法。
  23. 前記携帯電子装置に使用するための燃料電池システムであって、前記携帯電子装置は熱を発生する少なくとも1個の電子部品を備え、
    第1液体燃料成分を収容するための第1電池室と、
    第2燃料成分を収容するための第2電池室と、
    前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種を活性化して電気を発生するために前記第1電池室と第2電池室のあいだに配設されたメンブレン電極組み立て体とを含む燃料電池と、
    前記第1成分を貯蔵するための燃料補給ユニットと、
    前記第1液体燃料成分を前記燃料補給ユニットから前記燃料電池に輸送するために、前記補給ユニットと前記燃料電池を動作上接続する燃料導管とを備え、前記燃料導管の少なくとも一部は、前記第1液体燃料成分が前記燃料導管中を輸送されるあいだに、前記少なくとも1個の電子部品によって発生した熱が前記第1液体燃料成分の少なくとも一部の温度を上昇させるように、前記少なくとも1個の電子部品の近傍に配設されることを特徴とする燃料電池システム。
  24. 前記第1燃料成分は実質上アルコールと水の混合物を含むことを特徴とする請求項23記載の燃料電池システム。
  25. 前記アルコールは実質上メタノールを含むことを特徴とする請求項24記載の燃料電池システム。
  26. 前記第2成分は実質上空気を含むことを特徴とする請求項23記載の燃料電池システム。
  27. 前記少なくとも1個の電子部品はCPUを備え、前記携帯電子装置が前記CPUによって発生される熱をチャンネルで取り去るために前記CPUに隣接して配設された熱除去デバイスをさらに備え、前記燃料導管は、前記熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱が前記第1燃料成分を加熱するように、前記熱除去デバイスの近傍に配設されることを特徴とする請求項23記載の燃料電池システム。
  28. 前記熱除去デバイスの近傍に配設された熱交換器をさらに特徴とし、前記燃料導管は、前記熱交換器を通る前記熱除去デバイスによってチャンネルで取り去られた熱によって加熱されることを特徴とする請求項27記載の燃料電池システム。
  29. 前記第2燃料成分を前記燃料電池中の前記第2電池室に輸送する前に、前記第2燃料成分を加熱する手段をさらに特徴とする請求項23記載の燃料電池システム。
  30. それが使用されるとき熱を生成するデータ処理用のCPUと、
    前記CPUによって生成された熱の少なくとも一部をチャンネルで取り去るために前記CPUの近傍に配設された熱除去手段と、
    第1液体燃料成分を収容するための第1電池室と、
    第2燃料成分を収容するための第2電池室と、
    前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種を活性化して前記電気を発生するために前記第1電池室と前記第2電池室のあいだに配設されたメンブレン電極組み立て体とを備える、少なくとも前記CPUによって使用される電気を発生する燃料電池と、
    前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種を貯蔵するための燃料補給ユニットと、
    前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種を前記燃料補給ユニットから前記燃料電池に輸送するための、前記補給ユニットと前記燃料電池を動作上接続する燃料導管とを備え、前記燃料導管の少なくとも一部は、前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種が前記燃料電池に輸送されるあいだに、前記熱除去手段によってチャンネルで取り去られた熱が前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種の少なくとも一部の温度を上昇させるように、前記熱除去手段の近傍に配設されることを特徴とする携帯電子装置。
  31. ラップトップコンピュータを含む請求項30記載の携帯電子装置。
  32. タブレットコンピュータを含む請求項30記載の携帯電子装置。
  33. ノートブックコンピュータを含む請求項30記載の携帯電子装置。
  34. 前記第1および第2燃料成分の少なくとも1種は実質上アルコールと水の混合物を含み、前記第1および第2燃料成分の異なる1種は実質上空気を含む請求項30記載の携帯電子装置。
JP2005508713A 2003-09-08 2003-10-24 携帯装置中の燃料電池の効率を改善する方法およびシステム Pending JP2007527594A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/658,495 US7122260B2 (en) 2003-09-08 2003-09-08 Method and system for improving efficiency of fuel cell in portable devices
PCT/IB2003/004714 WO2005024983A1 (en) 2003-09-08 2003-10-24 Method and system for improving efficiency of fuel cell in portable devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007527594A true JP2007527594A (ja) 2007-09-27

Family

ID=34226791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005508713A Pending JP2007527594A (ja) 2003-09-08 2003-10-24 携帯装置中の燃料電池の効率を改善する方法およびシステム

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7122260B2 (ja)
EP (1) EP1665426B1 (ja)
JP (1) JP2007527594A (ja)
KR (1) KR101147435B1 (ja)
CN (1) CN100397689C (ja)
AU (1) AU2003274429A1 (ja)
TW (1) TWI255577B (ja)
WO (1) WO2005024983A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7205060B2 (en) * 2004-08-06 2007-04-17 Ultracell Corporation Method and system for controlling fluid delivery in a fuel cell
US7807313B2 (en) * 2004-12-21 2010-10-05 Ultracell Corporation Compact fuel cell package
KR100649738B1 (ko) * 2005-10-17 2006-11-27 삼성전기주식회사 연료전지용 공기 공급장치
GB0613951D0 (en) * 2006-07-14 2006-08-23 Johnson Matthey Plc Membrane electrode assembly for direct mathanol fuel cell
US20080090107A1 (en) * 2006-10-13 2008-04-17 John Perry Scartozzi Integrated thermal management of a fuel cell and a fuel cell powered device
CN101276921B (zh) * 2007-03-30 2010-09-29 联想(北京)有限公司 一种应用于便携设备的燃料电池供电装置
TWI341050B (en) 2007-05-16 2011-04-21 Young Green Energy Co Fuel cell apparatus
CN101378131B (zh) * 2007-08-28 2010-12-08 联想(北京)有限公司 一种内嵌于便携设备的燃料电池供电散热装置和方法
JP2009087543A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Toshiba Corp 燃料電池
US8735012B2 (en) * 2008-11-20 2014-05-27 Mti Microfuel Cells Inc. Direct oxidation fuel cell system with uniform vapor delivery of fuel
US20100167096A1 (en) * 2008-12-30 2010-07-01 Gateway Inc. System for managing heat transfer in an electronic device to enhance operation of a fuel cell device
EP2224525B1 (en) * 2009-02-27 2015-01-14 BlackBerry Limited Location of a fuel cell on a mobile device
US8133621B2 (en) 2009-02-27 2012-03-13 Research In Motion Limited Location of a fuel cell on a mobile device
US8685553B2 (en) 2010-12-06 2014-04-01 Blackberry Limited Mobile electronic device having a fuel cell surrounded by a solid-state battery
CN106505231A (zh) * 2016-11-02 2017-03-15 上海钧希新能源科技有限公司 一种基于甲醇燃料电池的自带投影仪电脑
CN111769302B (zh) * 2019-04-02 2022-05-17 武汉众宇动力系统科技有限公司 用于燃料电池的加热装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001075567A1 (de) * 2000-03-30 2001-10-11 Fujitsu Siemens Computers Gmbh Kühlanordnung, insbesondere für elektrische geräte
JP2001282396A (ja) * 2000-03-24 2001-10-12 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 発電機構、コンピュータ装置及び電子機器
JP2001332287A (ja) * 2000-05-24 2001-11-30 Sony Corp 電気エネルギー発生装置の装着方法および電気エネルギー発生装置を内蔵したコンピュータ
JP2002169629A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp 情報処理装置
JP2002169625A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp 情報処理装置
JP2002231290A (ja) * 2001-01-26 2002-08-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 燃料電池システム
JP2002373684A (ja) * 2001-06-18 2002-12-26 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2004363002A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Fujitsu Ltd 透過膜加熱手段を備えた燃料電池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE35002E (en) 1988-10-28 1995-07-25 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel cell system
US5948221A (en) * 1994-08-08 1999-09-07 Ztek Corporation Pressurized, integrated electrochemical converter energy system
DE69708715T2 (de) * 1996-02-05 2002-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Brennstoffzelle zur Befestigung auf Geräten
EP0813264A3 (en) * 1996-06-14 2004-02-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system, fuel feed system for fuel cell and portable electric appliance
US6447945B1 (en) * 2000-12-12 2002-09-10 General Atomics Portable electronic device powered by proton exchange membrane fuel cell
US7141326B2 (en) * 2001-04-06 2006-11-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Warm-up apparatus for fuel cell
JP3841012B2 (ja) * 2002-04-15 2006-11-01 日本電気株式会社 燃料電池、電気機器、および電気機器の駆動方法
US6916568B2 (en) * 2002-08-28 2005-07-12 Hsu-Yang Technologies Co., Ltd. Fuel cell module with heat exchange and electricity exchange functions

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001282396A (ja) * 2000-03-24 2001-10-12 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 発電機構、コンピュータ装置及び電子機器
WO2001075567A1 (de) * 2000-03-30 2001-10-11 Fujitsu Siemens Computers Gmbh Kühlanordnung, insbesondere für elektrische geräte
JP2001332287A (ja) * 2000-05-24 2001-11-30 Sony Corp 電気エネルギー発生装置の装着方法および電気エネルギー発生装置を内蔵したコンピュータ
JP2002169629A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp 情報処理装置
JP2002169625A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp 情報処理装置
JP2002231290A (ja) * 2001-01-26 2002-08-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 燃料電池システム
JP2002373684A (ja) * 2001-06-18 2002-12-26 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2004363002A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Fujitsu Ltd 透過膜加熱手段を備えた燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
EP1665426B1 (en) 2012-11-28
WO2005024983A1 (en) 2005-03-17
TWI255577B (en) 2006-05-21
US20050053808A1 (en) 2005-03-10
CN100397689C (zh) 2008-06-25
EP1665426A1 (en) 2006-06-07
US7122260B2 (en) 2006-10-17
EP1665426A4 (en) 2009-05-06
CN1839500A (zh) 2006-09-27
AU2003274429A1 (en) 2005-03-29
KR101147435B1 (ko) 2012-05-21
KR20060079850A (ko) 2006-07-06
TW200511636A (en) 2005-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007527594A (ja) 携帯装置中の燃料電池の効率を改善する方法およびシステム
KR100446814B1 (ko) 연료전지시스템
US7763368B2 (en) Efficient micro fuel cell systems and methods
US8153310B2 (en) Electronic apparatus system
ES2305572T3 (es) Empleo de energia termica en celdas de combustible electromagneticas.
US7235316B2 (en) Integrated heat management of electronics and fuel cell power system
US20080160355A1 (en) Fuel cell system and method of operating the same
JPH06260198A (ja) 固体高分子電解質燃料電池システム
JP2002231290A (ja) 燃料電池システム
JP2010134786A (ja) 電子機器
JP2016207341A (ja) 燃料電池コージェネレーションシステム
JP2010108893A (ja) 燃料電池システム
JP4816854B2 (ja) 燃料電池システム及び電気機器
JP6495767B2 (ja) 燃料電池システム
JP4872390B2 (ja) 燃料電池システム
US20220416265A1 (en) Fuel cell system
JP2005317431A (ja) 冷却システム、冷却方法および電子機器
JP2007328971A (ja) 燃料電池装置及び燃料電池装置を備える電子機器
JP2010021061A (ja) 燃料電池発電システム
JP2022082273A (ja) 発電給湯システム
JP5151138B2 (ja) 液体回収装置及び電子機器
Lodzinski 5-kw hydrocarbon-air fuel cell power source
JP2009070702A (ja) 燃料電池装置
JP2006221866A (ja) 燃料電池システム
JP2010170827A (ja) 電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20090409

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20090409

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20090409

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100604

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20100604

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110208

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110712