JP2009021111A - 燃料電池とそれを用いた充電器および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の発電性能の増大を図ると共に、装置サイズの小型化や電池出力の制御性等を高める。
【解決手段】燃料電池４は、第１の膜電極接合体を有する第１の起電部を備える第１の燃料電池本体１１と、第２の膜電極接合体を有する第２の起電部を備える第２の燃料電池本体１２とを具備する。第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とは、それらの空気取入れ面１１ａ、１２ａの向きを変更させることが可能なように、連結部１３を介して機械的に連結されており、かつ電気配線を介して電気的に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は燃料電池とそれを用いた充電器および電子機器に関する。

近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら携帯用電子機器の電源や充電器に燃料電池を用いる試みがなされている（特許文献１，２参照）。燃料電池は燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することができるという特徴を有している。このため、燃料電池を小型化できれば携帯用電子機器の電源として極めて有利なシステムといえる。また、携帯用電子機器の携帯型充電器としても有望である。

直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯機器用の電源として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。内部気化型等のパッシブ型ＤＭＦＣでは、例えば燃料極、電解質膜および空気極を有する膜電極接合体を燃料収容部上に配置した構造が適用されている（特許文献１参照）。

ＤＭＦＣによる発電性能は、膜電極接合体の単位面積当たりの出力密度が一定であるとすれば膜電極接合体の面積に依存する。ＤＭＦＣによる発電性能の増大等を図るために膜電極接合体の広面積化が検討されているが、単に膜電極接合体の面積を増加させた場合にはＤＭＦＣの大型化を招くことになる。ＤＭＦＣを携帯用電子機器の電源や充電器等として用いる場合には、小型の装置サイズを維持しつつ発電性能の向上を図る必要がある。また、ＤＭＦＣを携帯する場合、電子機器の状況等に応じて電池出力を制御することが望まれるが、燃料供給量の制御は装置の複雑化や大型化を招くことから、簡易的に電池出力を制御することが可能なＤＭＦＣが求められている。
国際公開第２００５／１１２１７２号パンフレット 特開２００５−１４３０３３号公報

本発明の目的は、発電性能の増大を図ると共に、装置サイズの小型化や電池出力の制御性等を高めた燃料電池と、それを用いた充電器および電子機器を提供することにある。

本発明の態様に係る燃料電池は、燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを含む第１の膜電極接合体を有する第１の起電部を備える第１の燃料電池本体と、燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを含む第２の膜電極接合体を有する第２の起電部を備える第２の燃料電池本体と、前記第１および第２の燃料電池本体の空気取入れ面の向きを変更させることが可能なように、前記第１の燃料電池本体と前記第２の燃料電池本体とを機械的に連結し、かつ電気的に接続する電気配線を有する連結部とを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係る充電器は、本発明の態様に係る燃料電池と、前記燃料電池から出力された電力を電子機器に供給するための端子部とを具備することを特徴としている。本発明の態様に係る電子機器は、本発明の態様に係る燃料電池と、前記燃料電池と接続され、前記燃料電池から電力が供給される電子機器本体とを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係る燃料電池においては、第１の燃料電池本体と第２の燃料電池本体とをそれらの空気取入れ面の方向を変更させることが可能なように連結している。従って、発電性能の増大を図りつつ、用途や状況等に応じて装置サイズを小型化したり、また電池出力を簡易的に制御することが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態による電子機器の概略構成を示している。図１に示す電子機器１は充電器２と電子機器本体３とを具備している。充電器２は電源として燃料電池４を備えている。燃料電池４は制御部５を介して充電器側端子部６に接続されている。燃料電池４から出力された電力は制御部５に送られ、例えば出力電圧の検出、その検出結果や電子機器本体３の動作状況等に基づく出力のオン−オフ等が制御される。

電子機器本体３は充電器側端子部６と接続される機器側端子部７を備えている。機器側端子部７は二次電池８と負荷部９とに接続されている。充電器２の燃料電池４から出力された電力は、基本的には充電器側および機器側端子部６、７を介して二次電池８に送られ、この二次電池８の充電に使用される。負荷部９は二次電池８から出力された電力で稼動される。ただし、電子機器本体３を充電器２に接続した状態で使用する場合には、燃料電池４から出力された電力で負荷部９を直接稼動させることも可能とされている。

電子機器本体３の具体的な構成は特に限定されるものではないが、携帯電話、携帯型情報端末器、携帯型メディアプレーヤ等の携帯型電子機器が例示される。電子機器本体３の負荷部９は、例えば携帯電話の通話や通信等を行う各種部品や表示部であり、電子機器本体３に応じて構成される。電子機器本体３の二次電池８としては、例えばＬｉイオン二次電池が挙げられるが、これに限られるものではない。各端子部６、７は露出型の電極等で直接構成してもよい。なお、ここでは燃料電池４を充電器２に搭載した構成を示したが、燃料電池４は電源として電子機器本体３に直接搭載してもよい。

充電器２を構成する燃料電池４は、図２に示すように、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とを具備している。第１および第２の燃料電池本体１１、１２には、例えばＤＭＦＣのような液体燃料を使用した燃料電池が適用される。第１および第２の燃料電池本体１１、１２は小型化が可能なパッシブ型ＤＭＦＣであることが好ましい。ここでは第１および第２の燃料電池本体１１、１２にパッシブ型ＤＭＦＣを適用した構成について主として説明するが、必ずしもこの限りではない。

第１および第２の燃料電池本体１１、１２はそれぞれ起電部を備えており、後に詳述するように独立して発電可能な構成を有している。第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とは連結部１３を介して機械的に連結されている。さらに、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とは、連結部１３内に設けられた電気配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。従って、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とは、機械的および電気的に１個の燃料電池として取り扱われるものである。なお、第１および第２の燃料電池本体１１、１２は切り離し可能な構成としてもよい。

第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とは、それらの空気取入れ面１１ａ、１２ａの向きを変更させることが可能なように連結されている。さらに、この実施形態の燃料電池４においては、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とが平面的に併置した状態と立体的に積層した状態との間で変形させることが可能なように連結されている。図２は第１および第２の燃料電池本体１１、１２の空気取入れ面１１ａ、１２ａをそれぞれ上方に向けて、平面的に併置した状態を示している。

図２に示した状態から図３ないし図５に示す状態を経て、図６に示すように第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とを立体的に積層した状態に変形可能とされている。図６は第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とをそれらの空気取入れ面１１ａ、１２ａ同士を対向させて積層した状態を示している。連結部１３は、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とを図２に示す併置状態と図６に示す積層状態との間で変形させるスライド機構を備えている。スライド機構は第１および第２の燃料電池本体１１、１２の少なくとも一方を回転させつつスライドさせることによって、これらを併置状態と積層状態との間で変形させるものである。

連結部１３を構成するスライド機構は、一端が第１の燃料電池本体１１に軸支され、他端が第２の燃料電池本体１２に軸支された連結アーム１４を有している。連結アーム１４の一端には回転軸１５が設けられており、この回転軸１５は第１の燃料電池本体１１の側面に設けられた支持部（軸受等／図示せず）に支持されている。連結アーム１４は回転軸１５を中心として回転可能とされている。連結アーム１４の他端にはスライド軸１６が設けられており、このスライド軸１６は第２の燃料電池本体１２の側面に設けられた溝１７内に支持されている。スライド軸１６は溝１７内をスライド可能とされており、かつスライド軸１６を中心として第２の燃料電池本体１２を回転可能としている。

上記したスライド機構を備える連結部１３による第１および第２の燃料電池本体１１、１２の変形状態について述べる。まず、図２に示すように、第１および第２の燃料電池本体１１、１２の空気取入れ面１１ａ、１２ａの向きをそれぞれ上方に向けて併置した状態において、連結アーム１４は燃料電池本体１１、１２の側面に沿って配置されている。この状態から図３に示すように、第２の燃料電池本体１２を若干外側にスライドさせつつ第１の燃料電池本体１１と接する側を持ち上げる。次いで、図４に示すように、スライド軸１６を中心として第２の燃料電池本体１２を回転させて反転させる。この状態において、第２の燃料電池本体１２の空気取入れ面１２ａは下方に向いた状態となる。

図４に示す状態から第２の燃料電池本体１２を第１の燃料電池本体１１側にスライドさせた場合、第１および第２の燃料電池本体１１、１２は空気取入れ面１１ａ、１２ａの向きを逆方向にして併置された状態となる。図２に示した状態において、第１および第２の燃料電池本体１１、１２の空気取入れ面１１ａ、１２ａがそれぞれ開放されているとすると、第１および第２の燃料電池本体１１、１２の空気取入れ面１１ａ、１２ａの向きを逆方向にして併置した状態では、第２の燃料電池本体１２の空気取入れ面１２ａは閉塞された状態となる。従って、第１および第２の燃料電池本体１１、１２の発電を共に維持した状態と、一方の燃料電池本体１１の発電のみを維持した状態を得ることができる。

さらに、図５に示すように、第２の燃料電池本体１２の空気取入れ面１２ａを下方に向けた状態を維持しつつ、回転軸１５を中心（支点）として連結アーム１４を第１の燃料電池本体１１に向けて回転させる。この連結アーム１４の回転を第１の燃料電池本体１１上に第２の燃料電池本体１２が移動するまで継続することによって、図６に示すように第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とが積層された状態とすることができる。連結アーム１４の回転時に第２の燃料電池本体１２はその空気取入れ面１２ａを下方に向けた状態で移動するため、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とはそれらの空気取入れ面１１ａ、１２ａ同士を対向させて積層した状態となる。

第１の燃料電池本体１１の空気取入れ面１１ａには図示を省略した突起が設けられており、これにより第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とを積層した際に空気取入れ面１１ａ、１２ａ間に所定の間隙が設けられるように構成されている。また、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２との積層状態が維持されるように、連結アーム１４の状態は図示を省略したストッパで保持されている。空気取入れ面１１ａ、１２ａ間の間隙は、第１および第２の燃料電池本体１１、１２に対して発電の維持に必要な空気の供給を確保するものである。これによって、第１および第２の燃料電池本体１１、１２は積層状態においても発電を維持することが可能とされている。

このように、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とをそれら空気取入れ面１１ａ、１２ａの向きを変更可能に連結することによって、空気取入れ面１１ａ、１２ａの向きに応じて発電状態を制御することができる。燃料電池４の発電性能は第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とを連結したことで向上させることができる。その上で、空気取入れ面１１ａ、１２ａの向きを変更可能にすることによって、２個の燃料電池本体１１、１２の発電を共に維持した状態と、１個の燃料電池本体１１の発電のみを維持した状態とを得ることができる。すなわち、燃料電池４の発電性能の増大を図りつつ、簡易的に燃料電池４の出力を制御することが可能となる。

さらに、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とを積層した状態を実現することによって、燃料電池４の発電性能の増大を図りつつ、装置サイズを小型化することが可能となる。第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とを空気取入れ面１１ａ、１２ａが対向するように積層することで、２個の燃料電池本体１１、１２に基づく電池出力を維持することができる。その上で、燃料電池４の装置サイズを小型化することができる。また、例えば携帯時における空気取入れ面１１ａ、１２ａの閉塞が防止されるため、小型化に基づく携帯性の向上と電池出力の増大を両立させることが可能となる。

第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２とは、それらの空気取入れ面１１ａ、１２ａを同方向に向けて積層することも可能である。この場合、上層側に位置する燃料電池本体１２は、携帯状況等によっては空気取入れ面１２ａが閉塞されることが考えられるため、電池出力を低下（制御）させることが可能となる。なお、第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２との積層状態を実現する連結部にはスライド機構に限らず、ヒンジ機構等を適用することも可能である。

次に、第１および第２の燃料電池本体１１、１２の各部構成について、図７を参照して説明する。図７は第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２との積層状態における断面構造を示している。第１の燃料電池本体１１と第２の燃料電池本体１２は後述する燃料収容部の構成を除いて、基本的には同一構造を有している。第１および第２の燃料電池本体１１、１２はそれぞれ起電部２１と、液体燃料を収容する燃料収容部２２と、これら起電部２１と燃料収容部２２との間に介在された気液分離層２３とを具備している。

第１の燃料電池本体１１に内蔵された起電部（第１の起電部）２１および第２の燃料電池本体１２に内蔵された起電部（第２の起電部）２１は、それぞれアノード触媒層２４とアノードガス拡散層２５とを有するアノード（燃料極）２６と、カソード触媒層２７とカソードガス拡散層２８とを有するカソード（空気極／酸化剤極）２９と、アノード触媒層２４とカソード触媒層２７とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜３０とから構成される膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）３１を有している。

アノード触媒層２４やカソード触媒層２７に含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層２４にはメタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層２７にはＰｔやＰｔ−Ｎｉ等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。

電解質膜３０を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料が挙げられる。ただし、プロトン伝導性の電解質膜３０はこれらに限られるものではない。

アノード触媒層２４に積層されるアノードガス拡散層２５は、アノード触媒層２４に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層２４の集電機能を有している。カソード触媒層２７に積層されるカソードガス拡散層２８は、カソード触媒層２７に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層２７の集電機能を有している。アノードガス拡散層２５やカソードガス拡散層２８は、例えばカーボンペーパーのような導電性を有する多孔質基材で構成されている。

上述したようなＭＥＡ３１をアノード導電層（集電体）３２とカソード導電層（集電体）３３とで挟み込むことによって、起電部２１が構成されている。アノード導電層３２やカソード導電層３３は、例えばＡｕのような導電性金属材料からなるメッシュや多孔質膜等で構成されている。導電層３２、３３は燃料や酸化剤（空気）等を流通させる貫通孔を有している。電解質膜３０とアノード導電層３２との間、および電解質膜３０とカソード導電層３３との間には、ゴム製のＯリング３４が介在されており、これによって膜電極接合体（ＭＥＡ）３１からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。

起電部２１のカソード導電層３３上には保湿層３４が積層されており、さらにその上には表面層３５が積層されている。表面層３５は酸化剤である空気の取入れ量を調整する機能を有する。空気の取入れ量は表面層３５に形成された空気導入口３６の個数やサイズ等で調整される。保湿層３４はカソード触媒層２７で生成された水の一部が含浸され、水の蒸散を抑制する共に、カソードガス拡散層２８に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層２７への酸化剤の均一拡散を促進するものである。保湿層３４は多孔質材で構成され、具体的にはポリエチレンやポリプロピレン等の多孔質体が用いられる。

起電部２１のアノード（燃料極）２６側には、燃料収容部２２が配置されている。燃料収容部２２には、起電部２１に対応した液体燃料が収容されている。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。

燃料収容部２２はアノード２６と対向する面が開口された容器形状を有している。すなわち、燃料収容部２２は上面全面が開口された箱状容器で構成されている。このような燃料収容部２２の開口部と起電部２１との間には気液分離層２３が設置されている。気液分離層２３は、液体燃料（メタノール燃料等）の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気体選択透過膜である。燃料収容部２２内で気化した液体燃料の気化成分は、気液分離膜層２３を介して起電部２１のアノード（燃料極）２６に供給される。気液分離層２３は例えばポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂等で構成される。

燃料収容部２２は矩形の平面形状を有し、その上に燃料収容部２２と同一の平面形状を有する気液分離層２３、起電部２１、保湿層３４、表面層３５が順に積層されている。そして、燃料収容部２２上に起電部２１等を積層した構造体に対して、カソード（空気極）２９側からカバープレート３７が取り付けられており、このカバープレート３７で起電部２１等を燃料収容部３に固定している。カバープレート３７は例えばステンレスのような金属材料で形成されている。カバープレート３７には表面層３５に形成された空気導入口３６と対応する部分に開口が設けられている。

第１の燃料電池本体１１の燃料収容部２２と第２の燃料電池本体１２の燃料収容部２２とは、連結アーム１４内に設けられた燃料移送管３８を介して接続されている。これら燃料収容部２２は同一構造を有していてもよいが、ここでは第１の燃料電池本体１１の燃料収容部２２をメインタンクとし、第２の燃料電池本体１２の燃料収容部２２をサブタンクとしている。第１の燃料電池本体１１の燃料収容部（メインタンク）２２には、その内部に液体燃料を供給する燃料供給口（図示せず）が設けられている。燃料供給口は燃料カートリッジとの接続部となるカップラを有している。

第２の燃料電池本体１２の燃料収容部（サブタンク）２２には、第１の燃料電池本体１１の燃料収容部（メインタンク）２２から連結アーム１４内に設けられた燃料移送管３８を介して液体燃料が供給される。液体燃料の移送は、例えば燃料移送管３８の毛管力やポンプ等による圧力の付与、あるいは加圧型の燃料カートリッジの使用等により行われる。サブタンクとしての燃料収容部２２は、メインタンクとしての燃料収容部２２より容量が小さくてもよい。このようなタンク構造を採用することによって、液体燃料の補給作業を簡略化することが可能となる。また、タンク自体も簡素化することができる。

上述した第１および第２の燃料電池本体１１、１２においては、燃料収容部２２内のメタノール燃料等の液体燃料が気化し、この気化成分が気液分離層２３を透過して起電部２１に供給される。起電部２１内において、メタノール燃料の気化成分はアノードガス拡散層２５で拡散されてアノード触媒層２４に供給される。アノード触媒層２４に供給された気化成分は、下記の式（１）に示すメタノールの内部改質反応を生じさせる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ → ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^- …（１）

内部改質反応で生成されたプロトン（Ｈ⁺）は電解質膜３０を伝導し、カソード触媒層２７に到達する。表面層３５の空気導入口３６から取り入れられた空気（酸化剤）は、保湿層３４、カソード導電層３３、カソードガス拡散層２８を拡散して、カソード触媒層２７に供給される。カソード触媒層２７に供給された空気は、下記の式（２）に示す反応を生じさせる。この反応によって、水の生成を伴う発電反応が生じる。発電反応は第１および第２の燃料電池本体１１、１２の双方で生じるため、これら２個の燃料電池本体１１、１２に基づく電池出力を得ることができる。
（３／２）Ｏ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^- → ３Ｈ₂Ｏ …（２）

次に、燃料電池４の他の実施形態について、図８ないし図１０を参照して説明する。燃料電池４は第１の燃料電池本体４１と第２の燃料電池本体４２とを具備している。燃料電池本体４１、４２の具体的な構成は前述した実施形態と同様である。第１の燃料電池本体４１と第２の燃料電池本体４２とは図９に示すように、回転機構を備える連結部４３を介して接続されている。図９は燃料電池本体４１、４２を燃料収容部で切断した断面図であり、連結部４３は第１の燃料電池本体４１の燃料収容部と第２の燃料電池本体４２の燃料収容部とを接続するように設けられている。図１０は連結部４３の拡大図である。

第１の燃料電池本体４１と第２の燃料電池本体４２とは、それらの空気取入れ面４１ａ、４２ａの向きを変更させることが可能なように連結されている。この実施形態では空気取入れ面４１ａ、４２ａの向きを変更可能にする連結部４３として回転機構を適用している。第１の燃料電池本体４１には凹状の軸受部４４が設けられており、第２の燃料電池本体４２には凸状の軸部４５が設けられている。これら軸受部４４と軸部４５とを回転可能に組合せることで、回転機構を備える連結部４３が構成されている。連結部４３内には中央の軸部を利用して燃料移送管４６が設けられている。図示を省略したが、第１および第２の燃料電池本体４１、４２を接続する電気配線も連結部４３内に設けられている。

第１および第２の燃料電池本体４１、４２は空気取入れ面４１ａ、４２ａを同方向に向けた状態と逆方向に向けた状態との間で変形可能とされている。燃料電池本体４１、４２は連結部４３で回転可能とされているため、一方の燃料電池本体を回転させることで空気取入れ面の向きを変えることができる。図８に示した状態においては、第１および第２の燃料電池本体４１、４２の空気取入れ面４１ａ、４２ａがそれぞれ開放されている。第１および第２の燃料電池本体４１、４２の空気取入れ面４１ａ、４２ａの向きを逆方向にした場合、一方の空気取入れ面は閉塞された状態となる。従って、２個の燃料電池本体４１、４２の発電を共に維持した状態と、一方の発電のみを維持した状態が得られる。

このように、第１の燃料電池本体４１と第２の燃料電池本体４２とをそれら空気取入れ面４１ａ、４２ａの向きを変更可能に連結することによって、空気取入れ面４１ａ、４２ａの向きに応じて発電状態を制御することができる。燃料電池４の発電性能は第１の燃料電池本体４１と第２の燃料電池本体４２とを連結したことで向上させることができる。その上で、空気取入れ面４１ａ、４２ａの向きを変更可能にすることによって、２個の燃料電池本体４１、４２の発電を共に維持した状態と、１個の燃料電池本体の発電のみを維持した状態とを得ることができる。すなわち、燃料電池４の発電性能の増大を図りつつ、簡易的に燃料電池４の出力を制御することが可能となる。

なお、本発明は液体燃料を使用した各種の燃料電池に適用することができる。燃料電池の具体的な構成や燃料の供給形態等も特に限定されるものではなく、ＭＥＡに供給される燃料の全てが液体燃料の蒸気、全てが液体燃料、または一部が液体状態で供給される液体燃料の蒸気等、種々形態に本発明を適用することができる。実施段階では本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。さらに、上記実施形態に示される複数の構成要素を適宜に組合せたり、また実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除する等、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では燃料電池の構成として膜電極接合体（ＭＥＡ）の下部に燃料収容部を有する構造について説明したが、燃料収容部からＭＥＡへの燃料の供給は流路を介して接続された構造であってもよい。また、燃料電池本体の構成としてパッシブ型の燃料電池を例に挙げて説明したが、アクティブ型の燃料電池、さらには燃料供給の一部にポンプ等を用いたセミパッシブと称される構造の燃料電池に対しても適用可能である。

セミパッシブ型の燃料電池では、燃料収容部から膜電極接合体に供給された燃料は発電反応に使用され、その後に循環して燃料収容部に戻されることはない。セミパッシブ型の燃料電池は燃料を循環しないことから、従来のアクティブ方式とは異なるものであり、装置の小型化等を損なうものではない。また、燃料の供給にポンプを使用しており、従来の内部気化型のような純パッシブ方式とも異なる。このため、燃料電池は上述したようにセミパッシブ方式と呼称される。セミパッシブ型の燃料電池では、燃料収容部から膜電極接合体への燃料供給にポンプに代えて燃料遮断バルブを設置することも可能である。この場合、燃料遮断バルブは流路による液体燃料の供給を制御するために設けられる。

本発明の実施形態による充電器および電子機器を示す図である。 本発明の実施形態による燃料電池を示す斜視図であって、第１の燃料電池本体と第２の燃料電池本体とを併置した状態を示す図である。 図２に示す燃料電池の変形状態を示す斜視図である。 図２に示す燃料電池の変形状態を示す斜視図であって、第１の燃料電池本体と第２の燃料電池本体とが逆方向を向いた状態を示す図である。 図２に示す燃料電池の変形状態を示す斜視図であって、第１の燃料電池本体上に第２の燃料電池本体を積層させる状態を示す図である。 図２に示す燃料電池の第１の燃料電池本体と第２の燃料電池本体とを積層した状態を示す斜視図である。 図２に示す燃料電池の積層状態における断面図である。 本発明の他の実施形態による燃料電池を示す斜視図である。 図８に示す燃料電池を燃料収容部で切断した断面図である。 図８に示す燃料電池の連結部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１…電子機器、２…充電器、３…電子機器本体、４…燃料電池、６…充電器側端子部、７…機器側端子部、８…二次電池、９…負荷部、１１，４１…第１の燃料電池本体、１２，４２…第２の燃料電池本体、１１ａ，１２ａ，４１ａ，４２ａ…空気取入れ面、１３，４３…連結部，１４…連結アーム、１５…回転軸、１６…スライド軸，１７…溝、２１…起電部、２２…燃料収容部、２３…気液分離層、２４…アノード触媒層、２５…アノードガス拡散層、２６…アノード、２７…カソード触媒層、２８…カソードガス拡散層、２９…カソード、３０…電解質膜、３１…ＭＥＡ、３８…燃料移送管。

Claims (10)

1. 燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを含む第１の膜電極接合体を有する第１の起電部を備える第１の燃料電池本体と、
   燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを含む第２の膜電極接合体を有する第２の起電部を備える第２の燃料電池本体と、
   前記第１および第２の燃料電池本体の空気取入れ面の向きを変更させることが可能なように、前記第１の燃料電池本体と前記第２の燃料電池本体とを機械的に連結し、かつ電気的に接続する電気配線を有する連結部と
   を具備することを特徴とする燃料電池。
2. 請求項１記載の燃料電池において、
   前記第１の燃料電池本体と前記第２の燃料電池本体とは、平面的に併置された状態と立体的に積層された状態との間で変形させることが可能なように連結されていることを特徴とする燃料電池。
3. 請求項２記載の燃料電池において、
   前記連結部は、前記第１の燃料電池本体と前記第２の燃料電池本体との連結状態を維持した上で、前記第１の燃料電池本体と前記第２の燃料電池本体の少なくとも一方を回転させつつスライドさせ、前記併置状態と前記積層状態との間で変形させるスライド機構を備えることを特徴とする燃料電池。
4. 請求項２または請求項３記載の燃料電池において、
   前記第１の燃料電池本体と前記第２の燃料電池本体とは前記空気取入れ面同士が対向するように積層されることを特徴とする燃料電池。
5. 請求項１記載の燃料電池において、
   前記連結部は、前記第１の燃料電池本体と前記第２の燃料電池本体との連結状態を維持した上で、前記第１の燃料電池本体と前記第２の燃料電池本体の少なくとも一方を回転させる回転機構を備えることを特徴とする燃料電池。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の燃料電池において、
   前記第１の燃料電池本体は、前記第１の膜電極接合体の前記燃料極に燃料を供給する第１の燃料収容部と、前記第１の燃料収容部に設けられ、前記第１の燃料収容部内に液体燃料を供給する燃料供給口とを備え、かつ前記第２の燃料電池本体は、前記第２の膜電極接合体の前記燃料極に燃料を供給する第２の燃料収容部を備え、前記第１の燃料収容部と前記第２の燃料収容部とは前記連結部内に設けられた燃料移送管を介して接続されていることを特徴とする燃料電池。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の燃料電池において、
   前記第１および第２の燃料電池本体には液体燃料としてメタノール燃料が供給されることを特徴とする燃料電池。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の燃料電池と、
   前記燃料電池から出力された電力を電子機器に供給するための端子部と
   を具備することを特徴とする充電器。
9. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の燃料電池と、
   前記燃料電池と接続され、前記燃料電池から電力が供給される電子機器本体と
   を具備することを特徴とする電子機器。
10. 請求項９記載の電子機器において、
    前記電子機器本体は前記燃料電池から供給された電力で充電される二次電池を備えることを特徴とする電子機器。

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