JP2009099491A - Fuel cell system and electronic equipment - Google Patents

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Masafumi Muraoka
将史 村岡
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Sharp Corp
シャープ株式会社
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    • Y02E60/523Direct Methanol Fuel Cells [DMFC]

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of continuing power generation by a fuel cell without supplying hydrogen from the outside, and to provide electronic equipment having the same. <P>SOLUTION: The fuel cell system is provided with the fuel cell having an electrolyte membrane, a fuel electrode formed on one surface of the electrolyte membrane, and an air electrode formed on the other surface of the electrolyte membrane, an air chamber which stores air including steam generated in the air electrode by the power generation reaction of the fuel cell, a fuel chamber which holds fuel, a hydrogen generating mechanism which generates hydrogen by making the air including steam react with a hydrogen generating material, a hydrogen separating mechanism which is interposed between the fuel chamber and the hydrogen generating mechanism and separates hydrogen from the hydrogen generating mechanism to supply it to the fuel chamber, and an introduction mechanism which introduces the air including steam from the air chamber into the hydrogen generating mechanism. An electronic equipment having the fuel cell system is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、良好な発電特性を有する燃料電池が組み込まれた燃料電池システム、および該燃料電池システムを搭載した電子機器に関する。 The present invention is a fuel cell system fuel cell is integrated with a good power generation characteristics, and an electronic device equipped with the fuel cell system.

近年、エネルギ問題や環境問題が注目を浴びており、これらの問題の解決手段のひとつとして高効率発電可能な燃料電池の利用が挙げられる。 Recently, energy and environmental issues have attracted attention, use of high-efficiency power generation fuel cell capable is mentioned as one of the solutions of these problems. 燃料電池は、燃料に水素を利用する場合、排出されるのは水だけである。 Fuel cells, when using a hydrogen fuel, is only water being discharged. したがって、石油など化石燃料を燃やすことで生じる窒素化合物(NO x )や硫黄化合物(SO x )などの有害物質や、地球温暖化のひとつの原因といわれる二酸化炭素(CO 2 )の排出を抑えることのできる高効率な発電システムである。 Therefore, to suppress the emission of nitrogen compounds resulting in the burning of fossil fuels such as oil (NO x) and sulfur compounds (SO x) hazardous substances and the like, carbon dioxide is said to cause one of global warming (CO 2) it is a high-efficiency power generation system capable of. また主として燃料に使われる水素は、昨今枯渇が懸念されている化石燃料に代わりうるクリーンエネルギとして注目されており、地球環境の保護や循環型社会の構築に貢献する可能性を秘めている。 Hydrogen also be used primarily in the fuel has attracted attention as a clean energy that can alternatively fossil fuels recently exhaustion is concerned, have the potential to contribute to the establishment of protection and recycling society of the global environment.

固体高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell、以下「PEFC」と称する)は、固体高分子膜を用いた燃料電池の一形態で、常温で出力が高く小型化しやすいという利点がある。 Polymer electrolyte fuel cell (Polymer Electrolyte Fuel Cell, hereinafter referred to as "PEFC") is a form of the fuel cell using a solid polymer film, there is an advantage that the output at normal temperature tends to increase in size. PEFCに代表される燃料電池は、典型的に、燃料極、燃料拡散層、燃料極導電層、電解質膜、空気極、空気拡散層および空気極導電層を有する。 Fuel cell typified by PEFC typically have a fuel electrode, the fuel diffusion layer, a fuel electrode conductive layer, electrolyte membrane, cathode, an air diffusion layer and the air electrode conductive layer. そして、該燃料極に水素、該空気極には空気を導入し、下記の反応から電気エネルギを外部に取り出す。 Then, hydrogen fuel electrode, the spatial Kikyoku introducing air, withdrawing electric energy to outside from the following reaction.

燃料極:H 2 →2H++2e - (酸化反応) Fuel electrode: H 2 → 2H ++ 2e - ( oxidation)
空気極:1/2O 2 +2H + +2e - →H 2 O(還元反応) Cathode: 1 / 2O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O ( reduction)
PEFCの実用化に向けた技術的課題のひとつとして、燃料電池のエネルギ密度の不足があげられる。 One of the technical problems for practical use of the PEFC, lack of energy density of the fuel cell and the like. これは、現状、燃料極の酸化反応において最も高い反応速度を有する燃料は水素であることに起因する。 This situation, the fuel having the highest reaction rate in the oxidation reaction of the fuel electrode due to hydrogen. 水素は常温で気体であるため体積あたりの密度が低く、高圧ボンベ方式で水素を燃料電池に供給する場合、燃料電池システムの大型化が避けられないためである。 Hydrogen has a low density per unit volume for a gas at normal temperature, when supplying the fuel cell with hydrogen at high pressure cylinder type, because the size of the fuel cell system can not be avoided. したがって、高圧ボンベ方式の燃料電池システムは、携帯・通信機器などの用途には適さないとされる。 Therefore, the fuel cell system of high pressure cylinder type, are not suitable for applications such as mobile-communication equipment.

そのため、燃料電池システム内で水素を生成させ供給する手段を導入し、燃料電池システムの小型化が図られている。 Therefore, by introducing a means for supplying to produce hydrogen in the fuel cell system, miniaturization of the fuel cell system is achieved. 水素を生成させ供給する手段としては、例えばエネルギ密度の高い炭化水素系燃料の高温改質による水素生成や、水素吸蔵合金からの水素生成、または水素発生材料の加水分解、もしくは酸化による水素生成などが挙げられる。 The means for supplying to generate hydrogen, such as hydrogen generation and by hot modification of high energy density hydrocarbon fuel, hydrogen generated from the hydrogen storage alloy, or hydrolysis of the hydrogen generating material, or such as hydrogen generated by oxidation and the like.

この内、炭化水素系燃料の高温改質や水素吸蔵合金からの水素生成には外部からの加熱が必要となる。 Among them, it is necessary to heat from outside to the hydrogen generation from the hot reformed or hydrogen storage alloy of the hydrocarbon-based fuel. 炭化水素系燃料または水素吸蔵合金を利用する燃料電池システムにおいて、この加熱に必要となるエネルギは、燃料の燃焼熱を利用するもの、または燃料電池の発電エネルギを利用するものがある。 In the fuel cell systems utilizing hydrocarbon fuel or hydrogen-absorbing alloy, the energy required for the heating is intended to utilize the heat of combustion of the fuel, or those that use a power generation energy of the fuel cell. これに対し水素発生材料の加水分解、もしくは酸化には加熱が不要で、常温で水素を生成することが可能である。 In contrast hydrolysis of the hydrogen generating material, or the oxidation unnecessary heating, it is possible to generate hydrogen at room temperature. したがって、水素発生材料を利用する燃料電池システムにおいては、複雑な加熱構造および断熱構造を省くことができる。 Accordingly, in the fuel cell system utilizing the hydrogen generating material, it is possible to omit a complicated heating structures and insulating structure.

しかし、水素発生材料の加水分解、もしくは酸化による水素生成には他の問題点を有しており、そのひとつとして、水素を発生させるために相応の水が必要となる点が挙げられる。 However, hydrolysis of the hydrogen generating material, or the hydrogen generation by oxidation has other problems, and as one, and the point that it is necessary to water corresponding to generate hydrogen. 以下に、代表的な水素発生材料の加水分解、もしくは酸化反応を示す。 The following is a hydrolysis or oxidation reaction of typical hydrogen generating material.

CaH 2 +2H 2 O→Ca(OH) 2 +2H 2 CaH 2 + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + 2H 2
NaBH 4 +2H 2 O→NaBO 2 +4H 2 NaBH 4 + 2H 2 O → NaBO 2 + 4H 2
NH 3 BH 3 +2H 2 O→NH 4 + +BO 2 - +3H 2 NH 3 BH 3 + 2H 2 O → NH 4 + + BO 2 - + 3H 2
Al+3H 2 O→Al(OH) 3 +3/2H 2 Al + 3H 2 O → Al ( OH) 3 + 3 / 2H 2
一般的に利用される水素発生材料は、重量・体積あたりのエネルギ密度が高いが、水素発生材料と反応に必要となる水とを合わせた燃料電池システムにおいては、重量・体積あたりのエネルギ密度が低くなってしまう問題がある。 Hydrogen generating material which is generally used, although higher energy density per weight and volume, in the fuel cell system obtained by combining the water required for reaction with the hydrogen generating material, the energy density per weight and volume there is lowered problem. 特に、携帯電子機器に適した小型の燃料電池システムでは、生成した水素から得られる発電の電気エネルギを、水素発生材料と水とをあわせた重量・体積で割ったエネルギ密度が高くなるよう水素発生材料を選択することが重要となる。 In particular, mobile in suitable small fuel cell system in an electronic device, the electric energy of the generator obtained from the generated hydrogen, hydrogen generation to be higher by dividing energy density of weight and volume was combined and water hydrogen generating material it is important to select the material.

この問題に対し、燃料電池の発電で生じた生成物の水(水蒸気)を水素発生材料に供給する構造を有する燃料電池システムが特許文献1に提案されている。 For this problem, a fuel cell system having a structure for supplying the water (water vapor) in the resulting product generator to the hydrogen generating material of the fuel cell has been proposed in Patent Document 1. この構造では、水素生成に必要となる水を燃料電池システム内で生成した水から賄うため、水の携行が不要となる。 In this structure, to cover the water required for hydrogen production from water produced in the fuel cell system, carrying the water is not necessary. 水素発生材料から生成した水素は燃料電池に供給され、その水素を酸化し発電することによって再び水が生成するといった循環の利用形態となり、外部から水素を加えることを必要とせず燃料電池の動作を持続することが可能である。 The hydrogen produced from the hydrogen generating material is supplied to the fuel cell becomes a circulation mode of use such as the water again by oxidizing power the hydrogen generated by the operation of the fuel cell does not require the addition of hydrogen from the outside it is possible to sustain.
特表2006−503414号公報 JP-T 2006-503414 JP

しかし、上述した特許文献1による水供給システムをPEFCで実現するためには、空気極で生成した水蒸気を含む空気を水素発生材料に供給することとなる。 However, in order to realize the water supply system according to Patent Document 1 described above in the PEFC, so that the supplying air containing water vapor generated in the air electrode in the hydrogen generating material. この場合、水素発生材料から生成した水素と水蒸気を含む空気とを分離することができないため水素と水蒸気を含む空気との混合気体を燃料電池の燃料極に供給することとなる。 In this case, a supplying mixed gas of air containing hydrogen and water vapor can not be separated and air to the fuel electrode of the fuel cell, including hydrogen and water vapor generated from the hydrogen generating material. そうすると、混合気体の単位体積当たりに含まれる水素の密度が低いため燃料電池で得られる出力密度が低い他、燃料極に空気が混入すると燃料極で下記に示すように水素と空気中に含まれる酸素とが反応する。 Then, another output density obtained by the fuel cell is low density of hydrogen contained per unit volume of the mixed gas is low, contained in the hydrogen and air as the fuel electrode below the fuel electrode when air is mixed oxygen and react.

2 +1/2O 2 →H 2 H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O
この反応は水素の燃焼反応であり、当該燃焼反応に用いられたエネルギは、電気エネルギとして外部に取り出すことができない。 This reaction is a combustion reaction of hydrogen, the energy used in the combustion reaction can not be taken out as electric energy to the outside. つまり、この燃焼反応で消費される水素は発電に寄与できず、結果的に水素の利用効率を落としてしまう。 That is, hydrogen is consumed in the combustion reaction can not contribute to power generation, thereby resulting in lowered utilization efficiency of hydrogen. また、上述の燃焼反応のため燃料極の反応場が少なくなり、燃料電池の出力密度が低くなる。 Also, reaction field of the fuel electrode for the above-described combustion reaction is reduced, the power density of the fuel cell is lowered. このため、特許文献1では空気極で水が生じるPEFCより、例えば燃料極で液体としての水が生じる固体酸化物燃料電池(SOFC)での利用が最も利益を得る形態であると記載されている。 Therefore, it is described that from the PEFC water Patent Document 1, the air electrode occurs, for example, use of the fuel electrode in solid oxide fuel cell where water is produced as a liquid (SOFC) is in the form of benefit most .

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、水素発生材料から得られる水素の利用効率を向上させる水素分離のための手段、またその水素分離機構、また本発明の水素分離機構を設けることによって得られる出力密度の高い燃料電池システムおよび電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, means for hydrogen separation for improving the utilization efficiency of hydrogen obtained from the hydrogen generating material, also the hydrogen separation mechanism, also hydrogen separation mechanism of the present invention and to provide a high fuel cell system and an electronic device having an output density obtained by providing the.

本発明は、電解質膜と、電解質膜の一方の表面に形成された燃料極と、電解質膜の他方の表面に形成された空気極とを有した燃料電池と、燃料電池の発電反応によって空気極で生成した水蒸気を含む空気を蓄積する空気室と、燃料を保持する燃料室と、水蒸気を含む空気と水素発生材料とを反応させることにより水素を生成する水素生成機構と、燃料室と水素生成機構に介在し水素生成機構から水素を分離して燃料室に供給する水素分離機構と、水蒸気を含む空気を空気室から水素生成機構に導入する導入機構とを備える、燃料電池システムに関する。 The present invention includes an electrolyte membrane, a fuel electrode formed on one surface of the electrolyte membrane, a fuel cell having an air electrode formed on the other surface of the electrolyte membrane, the cathode by the power generation reaction of the fuel cell an air chamber which in storing air containing the generated steam, a fuel chamber for holding a fuel, a hydrogen-producing mechanism for producing hydrogen by reacting with air and hydrogen generating material containing water vapor, the fuel chamber and the hydrogen production a hydrogen separation mechanism for supplying the fuel chamber to separate hydrogen from intervening hydrogen generation mechanism of mechanism the air containing water vapor and an introducing mechanism for introducing the hydrogen generating mechanism from the air chamber, a fuel cell system.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、水素生成機構における水素発生材料の加水分解、または酸化反応によって生じる熱を燃料電池に供給する、熱供給機構をさらに備えることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, hydrolysis of the hydrogen generating material in the hydrogen generating mechanism, or heat supplied to the fuel cell caused by the oxidation reaction, it is preferable to further comprises a heat supplying mechanism.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、導入機構は、水素生成機構に導入する水蒸気量を調節する弁を含むことが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the introduction mechanism preferably includes a valve for adjusting the amount of water vapor into the hydrogen generation mechanism.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、空気供給ファンを備えることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, it is preferable to provide an air supply fan.
また、本発明の燃料電池システムにおいて、水素生成機構における内圧P1は、燃料室における内圧P2よりも大きいことが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the internal pressure P1 in the hydrogen generating mechanism is preferably larger than the internal pressure P2 in the fuel chamber.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、水素生成機構および燃料室の少なくとも一方に、内圧P1および内圧P2の圧力を調整するリーク弁を設けることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, at least one of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber, it is preferable to provide a leak valve for adjusting the pressure of the inner pressure P1 and pressure P2.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、水素生成機構における水素発生材料の配置は、水蒸気を含む空気が導入される上流よりも下流ほど、水素発生材料間の空隙が小さく配置されていることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the arrangement of the hydrogen generating material in the hydrogen generating mechanism, toward the downstream than the upstream air containing water vapor is introduced, it is preferable that the voids between the hydrogen generating material is arranged smaller .

また、本発明の燃料電池システムにおいて、内圧P1と内圧P2の圧力調整のために、水素発生材料が水素の生成に必要となる水蒸気の化学量論数より、生成する水素の化学量論数が大きい水素発生材料を有し、かつ空気室と水素生成機構との間に逆止弁を設けることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, for the pressure regulation of the internal pressure P1 and pressure P2, stoichiometric number of water vapor hydrogen generating material is required to generate the hydrogen, is produced stoichiometric number of hydrogen It has a larger hydrogen generating material, and it is preferable to provide a check valve between the air chamber and the hydrogen generation mechanism.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、水素発生材料は、 Further, in the fuel cell system of the present invention, the hydrogen generating material,
一般式 MH 4-nで表される水素化物、 Hydrides of the general formula MH 4-n,
一般式 M(BH 44-nで表される水素化物、 Formula M (BH 4) hydrides represented by the 4-n,
一般式 M(AlH 44-nで表される水素化物、 Formula M hydrides represented by (AlH 4) 4-n,
(ここで、Mは周期表1A族のアルカリ金属、2A族のアルカリ土類金属であり、nは0〜3の整数である)、 (Here, M is the periodic table Group 1A alkali metal, 2A group alkaline earth metals, n is an integer of 0 to 3),
NH 3 BH 3 、ならびに、Al、FeおよびMgから選ばれる金属微粒子の群の中から選ばれる1種または2種以上の混合物であることが好ましい。 NH 3 BH 3, and, Al, is preferably one or a mixture of two or more selected from the group of Fe and fine metal particles selected from Mg.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、水素発生材料は、LiH、NaH、KH、MgH 2 、CaH 2 、AlH 3 、LiBH 4 、NaBH 4 、LiAlH 4およびNaAlH 4から選ばれる1種以上の化合物であることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the hydrogen generating material, LiH, NaH, KH, in MgH 2, CaH 2, AlH 3 , LiBH 4, NaBH 4, 1 or more compounds selected from LiAlH 4 and NaAlH 4 there it is preferable.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、水素発生材料は、NaBH 4 、LiBH 4およびNH 3 BH 3から選ばれる1種または2種以上の混合物であることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the hydrogen generating material is preferably NaBH 4, LiBH 4 and NH 3 BH 1 or a mixture of two or more of 3 selected from.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、水素分離機構は、ポリイミドまたはポリスルホンからなる高分子膜、多孔質セラミックスからなる無機多孔質膜、および、ニオブ、タンタルまたはバナジウムからなる金属支持体、もしくは多孔質硝子、多孔質セラミックスまたは多孔質酸化アルミニウムからなる無機多孔質支持体の表面に、パラジウム、もしくはパラジウム合金を被覆させた合金膜、から選ばれるいずれかであることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, hydrogen separation mechanism, the polymer film made of polyimide or polysulfone, inorganic porous membranes of porous ceramics, and niobium, a metal support made of tantalum or vanadium, or porous glass, on the surface of the inorganic porous support made of a porous ceramic or porous aluminum oxide, palladium, or an alloy film formed by coating a palladium alloy, it is preferable that any one selected from.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、燃料室に保持された燃料は、メタノール、エタノール、ジメトキシメタン、ギ酸、ギ酸メチル、ジメチルエーテル、ブタン、アスコルビン酸、ヒドラジン、アンモニア、亜硫酸、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、亜ジチオン酸塩、次亜リン酸および亜リン酸から選択される1種または2種以上の混合物であることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the fuel held in the fuel chamber, methanol, ethanol, dimethoxymethane, formic acid, methyl formate, dimethyl ether, butane, ascorbic acid, hydrazine, ammonia, sulfite, bisulfite, thiosulfate salts, dithionites, is preferably one or a mixture of two or more selected from hypophosphorous acid and phosphorous acid.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、燃料室に保持された燃料は、気体燃料であることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, fuel held in the fuel chamber is preferably gaseous fuel.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、気体燃料が、水素、ジメチルエーテル、ブタン、およびアンモニアから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, the gaseous fuel is hydrogen, dimethyl ether, butane, and is preferably at least one selected from ammonia.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、燃料は、液体燃料、または固体燃料を液体に溶解させたものであり、メタノール、エタノール、ジメトキシメタン、ギ酸、ギ酸メチル、アスコルビン酸およびヒドラジンから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, fuel is a liquid fuel or solid fuel, which has dissolved in the liquid, at least one element selected methanol, ethanol, dimethoxymethane, formic acid, methyl formate, ascorbic acid and hydrazine One that it is preferable that.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、燃料室内に気液分離膜をさらに備えていることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, preferably further includes a gas-liquid separation membrane fuel chamber.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、気液分離膜は、多孔質層であることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, gas-liquid separation membrane is preferably a porous layer.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、複数の燃料電池を備え、水素生成機構で生成される水素と燃料室における燃料とを隔てる仕切りを有し、燃料室における燃料が供給される燃料電池と、水素生成機構で生成される水素と燃料室における燃料とが供給される燃料電池とを備えることが好ましい。 Further, in the fuel cell system of the present invention, it comprises a plurality of fuel cells, have a partition that separates the fuel in the hydrogen and fuel chamber generated by the hydrogen generating mechanism, a fuel cell is the fuel in the fuel chamber is supplied, it is preferable to provide a fuel cell and a fuel in the hydrogen and fuel chamber generated by the hydrogen generating mechanism is supplied.

また、本発明は、上述の燃料電池システムを備える電子機器に関する。 Further, the present invention relates to an electronic apparatus equipped with the above fuel cell system.

本発明の燃料電池システムは、水素分離機構を備えるために、水素発生材料から生成した水素を空気と分離し燃料電池に供給することができるため、燃料電池から高い出力密度が得られる他、発生させた水素の利用効率を向上させることが可能となる。 The fuel cell system of the present invention, in order to provide a hydrogen separation mechanism, since hydrogen produced from the hydrogen generating material can be supplied to the fuel cell separated from the air, in addition to high power density from the fuel cell can be obtained, generation it is possible to improve the utilization efficiency of hydrogen was. そして、燃料電池システムの体積および重量を抑えることができ、燃料電池を含む燃料電池システム全体の軽量化、小型化を図ることができる。 Then, it is possible to suppress the volume and weight of the fuel cell system, weight reduction of the entire fuel cell system including a fuel cell, it can be miniaturized.

さらに、水素発生材料の加水分解、または酸化反応によって生じる熱を利用し、燃料および燃料電池を容易に昇温することができるため、燃料電池から得られる出力密度を向上させることができる。 Furthermore, by utilizing the heat generated by the hydrolysis, or oxidation of the hydrogen generating material, since the fuel and the fuel cell can be easily heated, it is possible to improve the output density obtained from the fuel cell.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。 Note that the same or corresponding parts in the following drawings, the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表してはいない。 The length in the drawings, the size, the dimensional relationships, such as width, appropriate for clarification and simplification of the drawing are changed, it does not represent the actual dimensions.

<燃料電池システムの基本的構成> <The basic configuration of the fuel cell system>
図1は、本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした斜視図である。 Figure 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a fuel cell system of the present invention. 以下、図1に基づいて説明する。 Hereinafter will be described with reference to FIG.

本発明の燃料電池システムは、燃料電池10と、空気室50と、燃料室80と、水素生成機構30と、水素分離機構20と、導入機構90とを主に備える。 The fuel cell system of the present invention includes a fuel cell 10 includes an air chamber 50, the fuel chamber 80, the hydrogen generating mechanism 30, the hydrogen separation mechanism 20, mainly the introducing mechanism 90. 燃料電池10は、電解質膜5と、電解質膜5の一方の表面に形成された燃料極4と、電解質膜5の他方の面に形成された空気極6とを主として有する。 The fuel cell 10 is mainly has an electrolyte membrane 5, a fuel electrode 4 formed on one surface of the electrolyte membrane 5, and a cathode 6 formed on the other surface of the electrolyte membrane 5. そして、燃料電池10は、さらに燃料極4側に燃料拡散層3および燃料極導電層2を有し、空気極6側に空気拡散層7および空気極導電層8を有する。 The fuel cell 10 further has a fuel diffusion layer 3 and the fuel electrode conductive layer 2 to the fuel electrode 4 side has an air diffusion layer 7 and the air electrode conductive layer 8 on the cathode 6 side.

燃料電池10における発電反応としては、下記に示すように、正極である空気極6側において還元反応が起こり、負極である燃料極4側において酸化反応が起こる。 The power generation reaction in the fuel cell 10, as shown below, reduction reaction occurs in the cathode 6 side is a positive electrode, the oxidation reaction occurs in the fuel electrode 4 side is a negative electrode.

燃料極:H 2 →2H++2e - (酸化反応) Fuel electrode: H 2 → 2H ++ 2e - ( oxidation)
空気極:1/2O 2 +2H + +2e - →H 2 O(還元反応) Cathode: 1 / 2O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O ( reduction)
空気室50は、燃料電池10の発電反応によって空気極6で生成した水蒸気を含む空気を蓄積することができるスペースである。 Air chamber 50 is a space capable of storing air containing water vapor generated in the air electrode 6 by the power generation reaction of the fuel cell 10. また、燃料室80は、燃料電池10の発電反応に必要な水素等の燃料を保持することができるスペースである。 The fuel chamber 80 is a space that can hold fuel such as hydrogen necessary for power generation reaction of the fuel cell 10.

そして、空気室50と水素生成機構30とは、導入機構90によって連結されており、空気室50に蓄積された水蒸気を含む空気は、導入機構90によって水素生成機構30に導入される。 And, the air chamber 50 and the hydrogen generation mechanism 30 are coupled by the introduction mechanism 90, the air containing water vapor accumulated in the air chamber 50, is introduced to the hydrogen generation mechanism 30 by introducing mechanism 90. 水素生成機構30には、水素発生材料40が保持されており、水素生成機構30において、上述の水蒸気を含む空気と水素発生材料40とが反応を起こし、水素を生成する。 The hydrogen generating mechanism 30, the hydrogen generating material and 40 is held, in the hydrogen generating mechanism 30, the air and hydrogen generating material 40 comprising the above-described water vapor reacts to produce hydrogen.

導入機構90には弁60を含むことができる。 It can include a valve 60 to the introducing mechanism 90. この際、導入機構90によって、空気室50から水素生成機構30に導入される水蒸気を含む空気の量は、該弁60の開閉によって調整することができる。 In this case, by introducing mechanism 90, the amount of air containing water vapor is introduced from the air chamber 50 in the hydrogen generating mechanism 30 can be adjusted by opening and closing of the valve 60.

水素生成機構30は、燃料室80と隣接し、水素生成機構30と燃料室80との間には、水素分離機構20が介在する。 Hydrogen generation mechanism 30 is adjacent the fuel chamber 80, between the hydrogen generator mechanism 30 and the fuel chamber 80, the hydrogen separation mechanism 20 is interposed. 図1に示す構成において、水素生成機構30と燃料室80とは水素分離機構20によって隔てられている。 In the configuration shown in FIG. 1, are separated by the hydrogen separation mechanism 20 is a hydrogen generator mechanism 30 and the fuel chamber 80. このとき、水素生成機構30と燃料室80との間は完全に水素分離機構20によって遮断されていることが好ましい。 In this case, it is preferable that between the hydrogen generating mechanism 30 and the fuel chamber 80 which is blocked completely by the hydrogen separation mechanism 20. そして、水素分離機構20は、水素生成機構30に導入される水蒸気を含む空気と生成された水素との混合物から、水素を分離し、燃料室80に供給するものである。 The hydrogen separation mechanism 20, from a mixture of hydrogen produced with air containing water vapor to be introduced into the hydrogen generating mechanism 30, to separate the hydrogen, and supplies the fuel chamber 80. 水素分離機構20としては、水素を透過し、水素以外の気体等を透過しないものを用いることができる。 As the hydrogen separation mechanism 20, it passes through the hydrogen, can be used which does not transmit gas or the like other than hydrogen. 水素分離機構20として、たとえば、水素分離膜を用いることができ、具体的にはポリイミドまたはポリスルホンからなる高分子膜、多孔質セラミックスからなる無機多孔質膜、および、ニオブ、タンタルまたはバナジウムからなる金属支持体、もしくは多孔質硝子、多孔質セラミックスまたは多孔質酸化アルミニウムからなる無機多孔質支持体の表面に、パラジウム、もしくはパラジウム合金を被覆させた合金膜、から選ばれるいずれかであることが好ましい。 As the hydrogen separation mechanism 20, for example, can be used hydrogen separation membrane, a polymer film made of polyimide or polysulfone in particular, the inorganic porous membrane comprising a porous ceramic, and a metal of niobium, tantalum or vanadium support, or porous glass, the surface of the porous ceramic or porous aluminum oxide inorganic porous support, palladium, or an alloy film formed by coating a palladium alloy, it is preferable that any one selected from.

また、図1の構成において、水素分離機構20は、水素生成機構30における水素発生材料の加水分解、または酸化反応によって生じる熱を燃料室に伝熱し、燃料電池10に供給する熱供給機構としての役割も果たす。 Further, in the configuration of FIG. 1, the hydrogen separation mechanism 20, the hydrolysis of the hydrogen generating material in the hydrogen generating mechanism 30, or the heat generated by the oxidation reaction conducts the heat to the fuel chamber, as heat supply mechanism for supplying to the fuel cell 10 role play. 該熱は、燃料電池10に供給されることで、燃料電池システムの発電効率は向上し、出力密度を向上することができる。 Heat, by being supplied to the fuel cell 10, the power generation efficiency of the fuel cell system can be improved, thereby improving the output density.

また、空気室50において、空気供給ファン70によって外部の空気を供給することができ、水素生成機構30において、導入機構90によって導入された水蒸気を含む空気を適宜排出する排出口が設けられている。 Further, in the air chamber 50, it can supply the external air by the air supply fan 70, in the hydrogen generation mechanism 30, the discharge port is provided for discharging the air containing water vapor introduced by introducing mechanism 90 appropriately . 空気供給ファン70は、空気極6にも空気を供給する役割を有する。 Air supply fan 70 is responsible for supplying air to the air electrode 6.

また、水素生成機構30で生成した水素が空気極6側に拡散し、空気極6で酸化されることを防ぐため、気体の流れ方向が空気室50から水素生成機構30の方向となるよう送風するための空気供給ファン70を適宜設定することが好ましい。 Further, hydrogen produced by the hydrogen generation mechanism 30 is diffused to the cathode 6 side, to prevent it from being oxidized in the air electrode 6, so that the gas flow direction is the direction of the hydrogen generating mechanism 30 from the air chamber 50 blown it is preferable to set the air supply fan 70 for appropriately.

次に、本発明の燃料電池システムの動作について説明する。 Next, the operation of the fuel cell system of the present invention. まず、上述に示した燃料電池10における発電反応として、正極である空気極6側において還元反応が起こり、負極である燃料極4側において酸化反応が起こる。 First, as power generation reaction in the fuel cell 10 shown in above, reduction reaction occurs in the cathode 6 side is a positive electrode, the oxidation reaction occurs in the fuel electrode 4 side is a negative electrode. このとき、空気拡散層7は、空気極6に均一に空気を供給する役割および空気極6で生成した水(水蒸気)を排出しやすくする役割を有し、燃料拡散層3は、燃料極4に均一に燃料を供給する役割を有する。 At this time, the air diffusion layer 7 has a role of easily discharged water produced in uniformly role and an air electrode 6 for supplying air to the air electrode 6 (water vapor), the fuel diffusion layer 3, the fuel electrode 4 uniformly have a role of supplying the fuel to the. そして、燃料電池10の発電反応による電気エネルギは、空気極導電層8および燃料極導電層2に電気的に接続する金属ワイヤ等によって、外部に取り出すことが可能である。 The electric energy by the power generation reaction of the fuel cell 10, by a metal wire or the like electrically connected to the air electrode conductive layer 8 and the fuel electrode conductive layer 2 can be taken out to the outside. 空気極6で生成された水蒸気は、空気室50に蓄積される。 Steam generated in the air electrode 6 is accumulated in the air chamber 50. 同時に空気供給ファン70によって空気室50に外部の空気が供給される。 The air chamber 50 is outside air supplied by the air supply fan 70 at the same time. そして、空気室50内の水蒸気を含む空気は、導入機構90によって水素生成機構30に導入される。 The air containing water vapor in the air chamber 50 is introduced to the hydrogen generation mechanism 30 by introducing mechanism 90. このとき、弁60によって水素生成機構30に導入される水蒸気を含む空気量を制御することができる。 In this case, it is possible to control the amount of air containing water vapor to be introduced to the hydrogen generation mechanism 30 by the valve 60. つまり、水素生成機構30に導入される水蒸気の量を制御することができる。 In other words, it is possible to control the amount of steam introduced to the hydrogen generation mechanism 30.

水素生成機構30には、水素発生材料40が備えられており、該水蒸気と水素発生材料40とが反応を起こすことによって、水素が生成される。 The hydrogen generating mechanism 30, the hydrogen generating material 40 is provided, and the water vapor and the hydrogen generating material 40 by causing a reaction, hydrogen is generated. 上述の弁60で水素生成機構30に導入される水蒸気の量を制御することで、生成される水素量を制御することができる。 By controlling the amount of water vapor is introduced to the hydrogen generation mechanism 30 in the valve 60 described above, it is possible to control the amount of hydrogen generated. また、燃料電池10の発電を止めたい場合は、弁60を閉じ水蒸気の供給を停止する方法を取ることも可能である。 Also, when you want to stop the power generation of the fuel cell 10, it is also possible to adopt a method of stopping the supply of the steam valve closed 60. そして、生成された水素は、水素分離機構20によって分離され、水素のみが燃料室80に供給される。 The produced hydrogen is separated by the hydrogen separation mechanism 20, only hydrogen is supplied to the fuel chamber 80. また、同時に水素が発生する際には、水素発生材料40の加水分解、または酸化反応によって熱が生じる。 Further, when the hydrogen is generated at the same time, heat is generated by hydrolysis, or oxidation of the hydrogen generating material 40. 水素生成機構30における、該熱は、燃料電池に供給される。 In the hydrogen generation mechanism 30, heat is supplied to the fuel cell. 具体的には、図1の構成においては、該熱は、熱供給機構としての役割も有する水素分離機構20を介して燃料室80に伝熱される。 Specifically, in the configuration of FIG. 1, the heat is heat is transferred to the fuel chamber 80 through the hydrogen separation mechanism 20 which also serves as a heat supply mechanism. この熱供給機構によって燃料室80に供給された熱は、燃料および燃料電池を昇温するために用いられる。 Heat supplied to the fuel chamber 80 by the heat supply system is used the fuel and the fuel cell in order to increase the temperature. また、燃料室80には、あらかじめ燃料が保持されており、該燃料に由来した水素も燃料室80に保持されている。 Also, the fuel chamber 80 is held in advance the fuel is held, even hydrogen derived from the fuel in the fuel chamber 80. なお、あらかじめ燃料室80に燃料を保持していない場合には、水素発生材料40の加水分解、もしくは酸化に必要となる最初の水(水蒸気)が燃料電池の発電による生成水から賄うことができないこととなる。 Note that when not holding the fuel in advance the fuel chamber 80, the hydrolysis of the hydrogen generating material 40, or the first water (water vapor) can not be covered from the product water by the power generation of the fuel cell required for oxidation and thus. この場合、最初の水は、燃料電池の発電による生成水ではなく空気供給ファン70から空気室50に供給される空気に元々含まれている水蒸気のみとなり、水素生成機構30で生成する水素量が外気の水蒸気量、つまり湿度に影響されることとなる。 In this case, the first water originally contained only becomes steam and the air supplied to the air chamber 50 from the air supply fan 70 rather than the product water by the power generation of the fuel cell, the amount of hydrogen generated by the hydrogen generating mechanism 30 ambient air water vapor, that is, be affected by humidity. 外気の湿度は常に一定ではないため、安定した持続的な発電ができないため、燃料室80にはあらかじめ燃料が保持されていることが好ましい。 Because outside air humidity is not always constant, because it can not stable and sustainable power generation, it is preferable that the fuel chamber 80 is pre-fuel retention.

本発明における水素発生材料40は、主として水素と化合した化合物のことであり、熱分解もしくは加水分解、もしくは酸化反応で水素を生成する性質を有する。 The hydrogen generating material 40 in the present invention refers to a primarily compounds combined with hydrogen, have thermal decomposition or hydrolysis, or the property of generating hydrogen in the oxidation reaction. 水素発生材料40は、自然に分解して水素を発生しない安定な粉末状であることが好ましい。 Hydrogen generating material 40 is preferably a stable powder which does not generate hydrogen by decomposing naturally. 水素発生材料40の粒子径は、1μm〜5mmであることが好ましく、さらに1μm〜100μmであることが好ましい。 Particle size of the hydrogen generating material 40 is preferably 1Myuemu~5mm, is preferably further 1 m to 100 m. これは、粒子径が小さいほど水素発生材料の表面に露出する面積が大きくなり、反応速度を向上させることが可能となるためである。 This increases the area to be exposed on the surface of the hydrogen generating material as small particle diameter, is because it becomes possible to improve the reaction rate. なお、水素発生材料40の粒子径は、径によって光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)で確認することができる。 The particle size of the hydrogen generating material 40 can be confirmed by an optical microscope or a scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) by diameter.

本発明における水素発生材料40としては、 As the hydrogen generating material 40 in the present invention,
一般式 MH 4-nで表わされる水素化物、 Hydride represented by the general formula MH 4-n,
一般式 M(BH 44-nで表される水素化物、 Formula M (BH 4) hydrides represented by the 4-n,
一般式 M(AlH 44-nで表される水素化物、 Formula M hydrides represented by (AlH 4) 4-n,
(ここで、Mは周期表1A族のアルカリ金属、2A族のアルカリ土類金属であり、nは0〜3の整数である)、 (Here, M is the periodic table Group 1A alkali metal, 2A group alkaline earth metals, n is an integer of 0 to 3),
NH 3 BH 3 、ならびに、Al、FeおよびMgから選ばれる金属微粒子の群の中から選ばれる1種または2種以上の混合物であることが好ましい。 NH 3 BH 3, and, Al, is preferably one or a mixture of two or more selected from the group of Fe and fine metal particles selected from Mg.

また、一般式 MH 4-nで表わされる水素化物の具体例としては、LiH、NaH、KH、MgH 2 、CaH 2およびAlH 3が挙げられ、一般式 M(BH 44-nで表される水素化物の具体例としては、LiBH 4およびNaBH 4が挙げられ、一般式 M(AlH 44-nで表される水素化物の具体例としては、LiAlH 4およびNaAlH 4が挙げられる。 Specific examples of hydrides of the formula MH 4-n, LiH, NaH, KH, include MgH 2, CaH 2 and AlH 3, the general formula M (BH 4) is represented by 4-n examples of that hydrides, LiBH 4 and NaBH 4 and the like, specific examples of the hydrides of the general formula M (AlH 4) 4-n , include LiAlH 4 and NaAlH 4.

また、水素発生材料は、NaBH 4 、LiBH 4およびNH 3 BH 3から選ばれる1種または2種以上の混合物であることが特に好ましい。 The hydrogen generating material is particularly preferably a NaBH 4, LiBH 4 and NH 3 BH 1 or a mixture of two or more of 3 selected from. これは、後述する「形態3」に記載する理由からである。 This is the reason described in "Embodiment 3" described later.

本発明における燃料室80に保持された燃料としては、水素のほか、メタノールおよびエタノールなどのアルコール類、ジメトキシメタンなどのアセタール類、ギ酸などのカルボン酸類、ギ酸メチルなどのエステル類、ジメチルエーテルなどのエーテル類、ブタンおよびアスコルビン酸などの炭化水素系化合物、ならびに、ヒドラジン、アンモニア、亜硫酸、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、亜ジチオン酸塩、次亜リン酸および亜リン酸などの無機化合物から選択される1種または2種以上の混合物が例示できる。 The fuel held in the fuel chamber 80 in the present invention, alcohols such as addition, methanol and ethanol hydrogen, acetals such as dimethoxymethane, carboxylic acids such as formic acid, esters such as methyl formate, ethers such as dimethyl ether s, a hydrocarbon compound such as butane and ascorbic acid, and is selected hydrazine, ammonia, sulfite, bisulfite, thiosulfate, dithionite, an inorganic compound such as hypophosphorous acid and phosphorous acid one or a mixture of two or more can be exemplified.

また、本発明における燃料電池10における電解質膜5と、燃料極4と、空気極6と、燃料拡散層3、燃料極導電層2、空気拡散層7および空気極導電層8については、従来用いられている材料を適宜用いることが可能である。 Also, the electrolyte membrane 5 in the fuel cell 10 according to the present invention, a fuel electrode 4, the cathode 6, the fuel diffusion layer 3, the fuel electrode conductive layer 2, the air diffusion layer 7 and the air electrode conductive layer 8, using conventional the its dependent material may be used as appropriate. また、取り扱いを容易にする、また部材間の界面の電気抵抗を低減するといった目的から、該部材が一体化されることにより燃料電池が構成されることが好ましい。 Also, to facilitate handling and purposes such reducing electric resistance at the interface between the members, it is preferable that the fuel cell by the member are integrated is configured. たとえば、下から空気極導電層8、空気拡散層7、空気極6、電解質膜5、燃料極4、燃料拡散層3、燃料極導電層2の順に積層し、この積層体を、ホットプレス機を用い層厚方向に電解質膜や触媒層中の電解質の軟化温度やガラス転移温度を超える温度で熱圧着することで、各部材が化学結合やアンカー効果や粘着力等により接合された状態となり、一体化することができる。 For example, the air electrode conductive layer 8 from the bottom, an air diffusion layer 7, the air electrode 6, the electrolyte membrane 5, the fuel electrode 4, the fuel diffusion layer 3 were laminated in this order in the fuel electrode conductive layer 2, the laminate, hot press by thermocompression bonding, a state in which each member is joined by a chemical bond or an anchor effect and adhesive strength, etc. at a temperature above the softening temperature or glass transition temperature of the electrolyte of the electrolyte membrane and catalyst layer in the layer thickness direction with, it can be integrated.

電解質膜5には、たとえば、パーフルオロスルホン酸系電解質膜(ナフィオン(デュポン社製)、ダウ膜(ダウ・ケミカル社製)、アシプレックス(旭化成社製)、フレミオン(旭硝子社製))やポリスチレンスルホン酸、スルホン化ポリエーテルエーテルケトンなどの炭化水素系電解質膜などが挙げられ、無機膜としては、たとえばリン酸ガラス、硫酸水素セシウム、ポリタングストリン酸、ポリリン酸アンモニウムなどが挙げられる。 The electrolyte membrane 5, for example, perfluorosulfonic acid membrane (Nafion (DuPont), Daumaku (manufactured by Dow Chemical Co.), manufactured by Aciplex (Asahi Kasei Corporation), Flemion (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)) and polystyrene sulfonic acid, include such as a hydrocarbon-based electrolyte membrane such as sulfonated polyether ether ketone, the inorganic film, for example, phosphate glass, cesium hydrogen sulfate, polytungstophosphoric acid, and ammonium polyphosphate. また、コンポジット膜としては、たとえばゴアセレクト膜(ゴア社製)が挙げられる。 As the composite membrane include, for example, Gore Select membrane (manufactured by Gore). 電解質膜はプロトン伝導率が10 -5 S/cm以上であることが好ましく、より好ましくは、パーフルオロスルホン酸ポリマーや炭化水素系ポリマーなどのプロトン伝導率が10 -3 S/cm以上の高分子電解質膜を用いることが望ましい。 Preferably the electrolyte membrane is a proton conductivity of 10 -5 S / cm or more, more preferably, the proton conductivity such as perfluorosulfonic acid polymer or a hydrocarbon-based polymer is not less than 10 -3 S / cm polymer it is preferable to use an electrolyte membrane.

燃料極4および空気極6には、触媒を担持した担持体と電解質を含むものを用いることができる。 The fuel electrode 4 and the air electrode 6, it is possible to use those containing carrier and an electrolyte carrying a catalyst. 燃料極4および空気極6に用いられる触媒としては、例えばPt、Ru、Au、Ag、Rh、Pd、Os、Irなどの貴金属や、Ni、V、Ti、Co、Mo、Fe、Cu、Zn、Sn、W、Zrなどの卑金属やその酸化物、炭化物、炭窒化物や、カーボンが例示できる。 Examples of the catalyst used in the fuel electrode 4 and the air electrode 6, for example Pt, Ru, Au, Ag, Rh, Pd, Os, precious metals and the like Ir, Ni, V, Ti, Co, Mo, Fe, Cu, Zn , Sn, W, base metals and their oxides such as Zr, carbides, and carbonitrides, carbon can be exemplified. これら材料の、単独もしくは2種類以上の組み合わせを触媒として用いることができる。 These materials, alone or combinations of two or more can be used as a catalyst. なお、燃料極4および空気極6のそれぞれ用いる触媒は必ずしも同種類のものに限定されず、異なる物質を用いることができる。 Incidentally, the catalyst used each of the fuel electrode 4 and the cathode 6 is not necessarily limited to the same type, it is possible to use different materials.

燃料極4および空気極6に含まれる担持体としては、好適に電気伝導性の高い炭素系材料が用いられカーボンブラック(具体的には、XC72(Vulcan社製)など)、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンなどが例示される。 The carrier contained in the fuel electrode 4 and the cathode 6, (specifically, XC72 (manufactured by Vulcan Corporation)) preferably carbon black high carbon-based material having electrical conductivity is used, ketjen black, carbon nanotubes, carbon nanohorn, and the like. また炭素系材料の他に、Pt、Ru、Au、Ag、Rh、Pd、Os、Irなどの貴金属や、Ni、V、Ti、Co、Mo、Fe、Cu、Zn、Sn、W、Zrなどの卑金属や、その酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物が例示できる。 The other carbon-based materials, Pt, Ru, Au, Ag, Rh, Pd, Os, precious metals and the like Ir, Ni, V, Ti, Co, Mo, Fe, Cu, Zn, Sn, W, Zr, etc. of and base metals, their oxides, carbides, nitrides, carbo-nitrides can be exemplified. これら材料の、単独もしくは2種類以上の組み合わせを担持体として用いることができる。 It can be used for these materials, alone or combinations of two or more as a carrier. また、担持体にプロトン伝導性を付与した材料、具体的には硫酸化ジルコニア、リン酸ジルコニウムなどを用いても良い。 Also, materials imparting proton conductivity to the support member, specifically may be used sulfated zirconia, and zirconium phosphate.

燃料極4および空気極6に用いられる電解質は、プロトン伝導性を有しかつ電気的絶縁性を有する材質であれば特に限定されないが、燃料によって溶解しない固体もしくはゲルであることが好ましい。 The electrolyte used in the fuel electrode 4 and the cathode 6 is not particularly limited as long as the material having a and electrically insulating proton conductivity is preferably a solid or gel not dissolved by the fuel. 具体的にはスルホン酸、リン酸基などの強酸基やカルボキシル基などの弱酸基を有する有機高分子が好ましい。 Specifically sulfonic acid, organic polymer having a weak acid group such as a strong acid group or a carboxyl group or a phosphoric acid group is preferable. こうした有機高分子として、含有パーフルオロカーボン(ナフィオン(デュポン社製))、カルボキシル基含有パーフルオロカーボン(フレミオン(旭化成社製))、ポリスチレンスルホン酸共重合体、ポリビニルスルホン酸共重合体、イミダゾール(Im)とトリフルオロメタンスルホンイミド(HTFSI)を有するイオン性液体(常温溶融塩)、スルホン化イミド、2アクリルアミド2メチルプロパンスルホン酸(AMPS)などが例示される。 As such an organic polymer, containing perfluorocarbon (Nafion (manufactured by DuPont)), a carboxyl group-containing perfluorocarbon (Flemion (manufactured by Asahi Kasei Corporation)), polystyrene sulfonic acid copolymer, polyvinyl sulfonic acid copolymer, imidazole (Im) ionic liquids with trifluoromethane sulfonimide (HTFSI) (room temperature molten salt), sulfonated imide, etc. 2 acrylamido 2 methyl propane sulfonic acid (AMPS) are exemplified. また、上述したプロトン伝導性を付与した担持体を用いる場合、担持体がプロトン伝導を行なうので必ずしも電解質は必要としない。 In the case of using a carrier which impart proton conductivity as described above, it does not require necessarily electrolyte because carrier performs the proton conductivity.

燃料極4および空気極6の厚みは、プロトン伝導の抵抗および電子伝導の抵抗を小さくし、燃料または空気の拡散抵抗を低減するために0.2mm以下であることが好ましい。 The thickness of the fuel electrode 4 and the air electrode 6, to reduce the resistance of the resistance and electron conductivity of the proton conductive, is preferably 0.2mm or less in order to reduce the diffusion resistance of the fuel or air. また、電池としての出力を向上させるため、十分な触媒を担持させる必要があり、少なくとも0.1μm以上であることが好ましい。 In order to improve the output of a battery, it is necessary to carry a sufficient catalyst is preferably at least 0.1μm or more.

燃料拡散層3および空気拡散層7は、燃料極4および空気極6と電子の授受を行なうため導電性材料である必要があり、たとえば、カーボンブラックなどのカーボン材料、Au、Pt、Pd等の貴金属、Ti、Ta、W、Nb、Cr等の金属およびこれらの金属の窒化物、炭化物等、ステンレス、Cu−Cr、Ni−Cr、Ti−Ptの合金等を用いることが好ましい。 Fuel diffusion layer 3 and the air diffusion layer 7 should be electrically conductive material for exchanging fuel electrode 4 and the air electrode 6 and the electron, for example, carbon materials such as carbon black, Au, Pt, such as Pd precious metals, Ti, Ta, W, Nb, metals and nitrides of these metals, such as Cr, carbides, stainless steel, Cu-Cr, Ni-Cr, it is preferable to use alloys such Ti-Pt. また、Cu、Ag、Zn、Ni等の酸性雰囲気下で耐腐食性に乏しい金属を用いる場合には、耐腐食性を有する貴金属および金属材質や、導電性酸化物、導電性窒化物、導電性炭化物等、導電性炭窒化物を表面コーティングとして用いることができる。 Further, Cu, Ag, Zn, in the case of using a poor metal corrosion resistance under acid atmosphere such as Ni is and precious metals and a metal material having corrosion resistance, conductive oxides, conductive nitrides, conductive carbides, conductive carbonitride may be used as a surface coating. 耐腐食性の高い材料を用いることで、主に金属イオンの溶出などによる電解質膜の劣化を抑制することができるため、燃料電池の寿命を延ばすことができる。 By using a material having higher corrosion resistance, it is possible to mainly suppress the deterioration of the electrolyte membrane due to elution of metal ions, it is possible to extend the life of the fuel cell. 空気拡散層7は、上述した素材に加え、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド)など撥水性を有したフッ素系樹脂が含まれていることが好ましい。 Air diffusion layer 7, in addition to the material described above, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene), it preferably contains PVDF (polyvinylidene fluoride) fluorine-based resin having water repellency and the like. これら撥水性の樹脂により、燃料電池の発電で生成した水を素早く空気拡散層7内から排出し、本発明で必要となる水蒸気量を増加させることができる。 The resin of these water repellency, water produced in the power generation of the fuel cell is discharged quickly from the air diffusion layer within 7, it is possible to increase the amount of steam required in the present invention.

燃料拡散層3および空気拡散層7の形状は、燃料もしくは空気を燃料極4および空気極6まで供給することが可能な連通孔を有していれば特に限定は無いが、積層方向および積層方向に対して垂直方向に連通している孔を有していることが好ましく、発泡金属、金属織物、金属焼結体、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルトなどが挙げられる。 The shape of the fuel diffusion layer 3 and the air diffusion layer 7 is not particularly limited as long as it has a communication hole capable of supplying fuel or air to the fuel electrode 4 and the cathode 6, the stacking direction and stacking direction preferably has a bore which communicates with the direction perpendicular to, foamed metal, metal fabric, sintered metal, carbon paper, carbon cloth, carbon felt and the like. 燃料拡散層3および空気拡散層7の空隙率は、燃料もしくは空気の拡散抵抗を低減させるために10%以上が好ましく、電気抵抗を低減させるために95%以下が好ましく、30%〜85%であることがより好ましい。 The porosity of the fuel diffusion layer 3 and the air diffusion layer 7 is preferably 10% or more in order to reduce the diffusion resistance of the fuel or air, preferably 95% or less in order to reduce the electrical resistance, at 30% to 85% there it is more preferable. 空隙率の測定には、例えば水銀圧入法を用いることができる。 The measurement of porosity can be used, for example mercury porosimetry.

燃料拡散層3および空気拡散層7は、燃料もしくは空気を触媒層に均一に供給するため、ホットプレス機の厚みが10μm以上であることが好ましく、燃料拡散層3および空気拡散層7の厚み方向への燃料もしくは酸素の拡散抵抗を低減させるためにホットプレス後の厚みが1mm以下であることが好ましく、50μm〜300μmであることがより好ましい。 Fuel diffusion layer 3 and the air diffusion layer 7 is, for uniformly supplying the fuel or air in the catalyst layer, it is preferable that the thickness of the hot press is 10μm or more, the thickness direction of the fuel diffusion layer 3 and the air diffusion layer 7 preferably thickness after hot pressing is 1mm or less in order to reduce the diffusion resistance of the fuel or oxygen to, and more preferably 50 m to 300 m.

燃料極導電層2および空気極導電層8は、燃料拡散層3および空気拡散層7と電子の授受を行なう機能を有する。 Fuel electrode conductive layer 2 and the air electrode conductive layer 8 has a function for exchanging the fuel diffusion layer 3 and the air diffusion layer 7 and the electron. 該導電層に用いられる材質としては、黒鉛などのカーボン材料、Au、Pt、Pd等の貴金属、Ti、Ta、W、Nb、Ni、Al、Cr、Ag、Cu、Zn、Su等の金属やSiおよびこれらの窒化物、炭化物、炭窒化物等、さらにステンレス、Cu−Cr、Ni−Cr、Ti−Pt等の合金等を用いることが好ましく、Pt、Ti、Au、Ag、Cu、Ni、Wからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を含むことがより好ましい。 The material used for the conductive layer, a carbon material such as graphite, Au, Pt, precious metals such as Pd, Ti, Ta, W, Nb, Ni, Al, Cr, Ag, Cu, Zn, metals Su like Ya Si and a nitride thereof, carbides, carbonitrides or the like, stainless steel, Cu-Cr, it is preferable to use a Ni-Cr, an alloy such as Ti-Pt and the like, Pt, Ti, Au, Ag, Cu, Ni, more preferably contains at least one element selected from the group consisting of W. また、Cu、Ag、Zn等の、酸性雰囲気下で耐腐食性に乏しい金属を用いる場合には、Au、Pt、Pd等の耐腐食性を有する貴金属および金属材質や、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性炭窒化物、導電性酸化物等を表面コーティングとして用いることができる。 Further, Cu, Ag, such as Zn, in the case of using a poor metal corrosion resistance under acid atmosphere, Au, Pt, and precious metals and a metal material having corrosion resistance such as Pd, conductive nitrides, conductive sex carbides, conductive carbonitride, an electrically conductive oxide or the like can be used as a surface coating. 耐腐食性の高い材料を用いることで、主に金属イオンの溶出などによる電解質膜の劣化を抑制することができるため、燃料電池の寿命を延ばすことができる。 By using a material having higher corrosion resistance, it is possible to mainly suppress the deterioration of the electrolyte membrane due to elution of metal ions, it is possible to extend the life of the fuel cell. また、上記の元素を含むことにより、燃料極導電層2および空気極導電層8の比抵抗が小さくなるため、燃料極導電層2および空気極導電層8の電気抵抗による電圧低下を軽減し、より高い発電特性を得ることが可能となる。 Further, by containing the above elements, for the resistivity of the fuel electrode conductive layer 2 and the air electrode conductive layer 8 is reduced, to reduce the voltage drop due to the electrical resistance of the fuel electrode conductive layer 2 and the air electrode conductive layer 8, it is possible to obtain a higher power generation characteristics.

<水素生成機構および燃料室の構成> <Configuration of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber>
図2〜図4は、それぞれ本発明における水素生成機構、水素分離機構および燃料室の一形態を示す断面図である。 2 to 4 are sectional views showing a hydrogen generating mechanism, a form of the hydrogen separation mechanism and the fuel chamber of the present invention, respectively. 図2〜図4は、本発明の水素生成機構および燃料室の好ましい構成について説明する。 2 to 4, it will be described a preferred configuration of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber of the present invention. なお、図2〜図4に記載されているP1およびP2は、それぞれ水素生成機構における内圧、燃料室における内圧を示す。 Note that has P1 and P2 is described in FIGS. 2-4, respectively showing a pressure internal pressure in the fuel chamber in the hydrogen generation mechanism. また図2〜図4における「生成物」とは、あらかじめ燃料室に保持した燃料または水素生成機構によって生じた水素を用いた発電の際に生成した化合物を示し、「未反応物」とは燃料電池に供給される前の燃料、もしくは燃料電池で反応しなかった燃料を示す。 The term "product" in FIGS. 2 to 4 show the compounds formed during the power generation using the hydrogen produced by the retaining fuel or hydrogen-producing mechanism in advance the fuel chamber, the fuel "No reactant" It shows a fuel that did not react in front of the fuel or the fuel cell, which is supplied to the battery.

≪水素生成機構および燃料室の構成:形態1≫ «Configuration of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber: Form 1 >>
本形態は、図2に基づいて説明する。 This embodiment will be described with reference to FIG. 図2における燃料室81と、水素生成機構31と、水素分離機構21と、水素発生材料41とは、上述のとおりである。 A fuel chamber 81 in FIG. 2, the hydrogen generating mechanism 31, the hydrogen separation mechanism 21, the hydrogen generating material 41, as described above. 本形態においては、水素生成機構31に第1リーク弁100が設けられ、燃料室81に第2リーク弁101が設けられている。 In this embodiment, the first leak valve 100 is provided to the hydrogen generation mechanism 31, the second leak valve 101 to the fuel chamber 81 is provided. 第1リーク弁100は、水素生成機構31における内圧P1を調整する役割を有し、第2リーク弁101は、燃料室81における内圧P2を調整する役割を有する。 The first leak valve 100 has a role of adjusting the inner pressure P1 in the hydrogen generating mechanism 31, the second leak valve 101 has a role of adjusting the pressure P2 in the fuel chamber 81. 図2においては、第1リーク弁100および第2リーク弁101が設けられているが、第1リーク弁100のみ、または第2リーク弁101のみが設けられていても良い。 Figure In 2, the first leak valve 100 and the second leak valve 101 is provided, only the first leak valve 100, or only the second leak valve 101 may be provided.

第1リーク弁100および第2リーク弁101における内圧の調整方式について特に限定はしないが、たとえば、圧力逃がし弁61B2(株式会社IBS取扱い)、RL3(Swagelok製)を採用することができる。 Although not particularly limited adjustment method of the pressure in the first leak valve 100 and the second leak valve 101, for example, pressure relief valves 61B2 (Ltd. IBS handling), may be employed RL3 (manufactured by Swagelok).

上述の逃がし弁の動作は以下のとおりである。 Operation of the above-described relief valve is as follows. 該弁は、適宜設定した設定応力、たとえば0.1MPa〜1.5MPaの範囲の応力がかかった時に気体を逃がし、圧力を一定に保つ機能を備える。 The valve, setting the stress set as appropriate, relief gas when for example applied stress range of 0.1MPa~1.5MPa, a function to keep the pressure constant. 該逃がし弁は、水素生成機構31および燃料室81における内圧P1およびP2が、該設定応力未満であるとき、水素生成機構31から気体を排出させない。該逃 is valve, the inner pressure P1 and P2 in the hydrogen generating mechanism 31 and the fuel chamber 81, when it is less than the setting stresses, does not discharge the gas from the hydrogen generating mechanism 31. しかし、該内圧P1およびP2が、該設定応力以上となったとき、逃がし弁から気体が開放され圧力は保持される。 However, the inner pressure P1 and P2, when it becomes more than the set stress, are gas from the relief valve opening pressure is maintained.

内圧P1および内圧P2は、たとえば、普通形圧力計(長野計器社製)で測定することが可能である。 Pressure P1 and pressure P2 is, for example, can be measured by ordinary pressure gauge (Nagano Keiki Co., Ltd.). また、第1リーク弁100および第2リーク弁101として逃がし弁を用いた場合において、弁の開閉圧から読み取ることで内圧P1および内圧P2とみなすことも可能である。 Further, in the case where the relief valve is used as the first leak valve 100 and the second leak valve 101, it is also possible to regard the inner pressure P1 and pressure P2 by reading from closing pressure of the valve. たとえば、0.5MPaの設定圧力を設定した場合に、弁は開かず、0.4MPaの設定圧力を設定した場合に弁が開くとき、内圧はおよそ0.4MPaであるとみなしてよい。 For example, if you set the set pressure of 0.5 MPa, the valve is not open when the valve is opened in the case of setting the set pressure of 0.4 MPa, may be considered the inner pressure is approximately 0.4 MPa.

本形態は、燃料電池システムが稼動している間は、水素生成機構31の内圧P1と、燃料室81の内圧P2との関係がP1>P2となるよう第1リーク弁100と第2リーク弁101とで調節することができる。 This embodiment, while the fuel cell system is operating, the internal pressure P1 of the hydrogen generation mechanism 31, the relationship between the internal pressure P2 of the fuel chamber 81 is P1> P2 and so as the first leak valve 100 and the second leak valve it can be adjusted by the 101. 該内圧P1と該内圧P2との関係がP1>P2となる場合において、水素生成機構31で生成した水素と水蒸気を含む空気との分離が容易であるため好ましい。 In the case where the relationship between the said pressure P1 and the pressure P2 becomes P1> P2, preferably it is easy to separate the air containing hydrogen and water vapor generated by the hydrogen generating mechanism 31. P1>P2の場合に該分離が容易となるのは、水素分離機構21の水素透過の駆動力がP1とP2との差圧に依存するためであり、差圧に比例して透過する水素の流速が増大する。 P1> P2 of the separation is facilitated in the case of the driving force of the hydrogen permeation of the hydrogen separation mechanism 21 is in order to rely on the differential pressure between P1 and P2, the hydrogen permeation in proportion to the differential pressure the flow rate is increased.

内圧P1と内圧P2との差圧は、0.1MPa〜1.0MPaであることが好ましく、0.2MPa〜1.0MPaであることが特に好ましい。 Differential pressure between the pressure P1 and the pressure P2 is preferably 0.1MPa~1.0MPa, particularly preferably 0.2MPa~1.0MPa. 内圧P1と内圧P2との差圧の範囲が上述の数値範囲であるとき、水素と水蒸気を含む空気との分離が容易であるからである。 When the range of the differential pressure between the pressure P1 and the pressure P2 is a number within the above range, because the separation of air containing hydrogen and water vapor is easy. また、内圧P1は、0.2MPa〜1.1MPaであることが好ましく、内圧P2は、常圧(0.1MPa)であることが好ましい。 Further, the inner pressure P1 is preferably 0.2MPa~1.1MPa, pressure P2 is preferably a normal pressure (0.1 MPa).

また、本形態において、水素生成機構31における水素発生材料41の配置には特に制限はない。 Further, in this embodiment, no particular restriction on the arrangement of the hydrogen generating material 41 in the hydrogen generating mechanism 31. また、水素分離機構21の形状にも特に制限はない。 Furthermore, there are no particular limitations on the shape of the hydrogen separation mechanism 21.

水素生成機構31において、水素発生材料41が水素分離機構21に接する薄い層を形成するよう配置する場合、水素発生材料41の利用効率が向上する。 In the hydrogen generating mechanism 31, when the hydrogen generating material 41 is arranged to form a thin layer in contact with the hydrogen separation mechanism 21, thereby improving the utilization efficiency of the hydrogen generating material 41. これは、水素生成機構31に導入された水蒸気を含む空気の圧力が、水素発生材料41に均一にかかるためである。 This is the pressure of air containing water vapor is introduced to the hydrogen generation mechanism 31, because according to uniform the hydrogen generating material 41. また、水素分離機構21における水素の透過率を向上させるために、燃料室81に対する水素分離機構21の表面積を大きくすることが好ましい。 In order to improve the transmittance of the hydrogen in the hydrogen separation mechanism 21, it is preferable to increase the surface area of ​​the hydrogen separation mechanism 21 to the fuel chamber 81. したがって、たとえば、水素分離機構21を円柱型として配する、具体的には、中空の円柱壁面が水素分離機構21で形成され、壁内側に水素発生材料41を有し、これを燃料室81内に配置することで水素分離機構21の表面積を大きくすることができる。 Thus, for example, to distributing the hydrogen separation mechanism 21 as cylindrical, specifically, a hollow cylindrical wall is formed in the hydrogen separation mechanism 21, a hydrogen generating material 41 in the wall inward, which fuel chamber 81 it is possible to increase the surface area of ​​the hydrogen separation mechanism 21 by placing the.

また、水素生成機構31で発生した熱は、水素分離機構21を介して燃料室81に伝熱され、結果、燃料電池の発電効率を向上する。 The heat generated by the hydrogen generating mechanism 31 is transferred to the fuel chamber 81 through the hydrogen separation mechanism 21, the result, to improve the power generation efficiency of the fuel cell. 本形態によると、水素分離機構21は、熱供給機構としての役割も果たす。 According to this embodiment, hydrogen separation mechanism 21 also serves as a heat supply mechanism.

第1リーク弁100および第2リーク弁の材料は、酸性雰囲気化で耐腐食性を有する材料が好ましい。 The material of the first leak valve 100 and the second leak valve is made of a material having a corrosion resistance in an acidic atmosphere of preferably. 具体的には、PTFE、PVDF、PFA(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)などの耐腐食性の高いフッ素系高分子樹脂、Au、PtおよびPd等の貴金属、Ti、Ta、W、Nb、Ni、Al、Cr、Ag、Cu、ZnおよびSu等の金属、C、Si、ステンレスおよびチタン−プラチナ合金、ならびにこれらの金属の窒化物、炭化物等の合金等を用いることが好ましい。 Specifically, PTFE, PVDF, PFA corrosion highly fluorinated polymer resin such as (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), Au, noble metals such as Pt and Pd, Ti, Ta, W , Nb, Ni, Al, Cr, Ag, Cu, metals such as Zn and Su, C, Si, stainless steel and titanium - platinum alloy, as well as nitrides of these metals, it is preferable to use an alloy such as carbide and the like. また、Cu、Ag、Zn等の金属を用いる場合には、該金属よりも高い耐腐食性を有する貴金属Au、Ag、Ptなどでコーティングすることが好ましい。 Further, Cu, Ag, in the case of using a metal such as Zn, the noble metal Au having a high corrosion resistance than the metal, Ag, is preferably coated with such Pt.

≪水素生成機構および燃料室の構成:形態2≫ «Configuration of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber: Form 2 >>
本形態は、図3に基づいて説明する。 This embodiment will be described with reference to FIG. 図3における燃料室82と、水素生成機構32と、水素分離機構22と、水素発生材料42とは、上述のとおりである。 A fuel chamber 82 in FIG. 3, the hydrogen generating mechanism 32, the hydrogen separation mechanism 22, the hydrogen generating material 42, as described above.

そして、水素生成機構32において、水蒸気を含む空気が導入される方向を上流、水素生成機構32における気体が排出される方向を下流としたとき、下流における水素発生材料42の配置の間隔は、上流における水素発生材料42の配置の間隔よりも小さいことが好ましい。 Then, in the hydrogen generation mechanism 32, when the upstream direction that air containing water vapor is introduced, the direction in which the gas is discharged in the hydrogen generating mechanism 32 and downstream, the spacing of the arrangement of the hydrogen generating material 42 in the downstream, upstream it is preferably smaller than the spacing of the arrangement of the hydrogen generating material 42 in. また、このとき、該上流から該下流なるにしたがって、配置された水素発生材料42の粒子径が、小さくなることが好ましい。 At this time, with increasing downstream from the upstream, the particle size of the hydrogen generating material 42 placed becomes it is preferable small.

本形態は、水素生成機構32における該下流方向になるにつれて、水素生成機構32における気体の圧力損失が大きくなる。 This embodiment, as will downstream direction in the hydrogen generating mechanism 32, the pressure loss of the gas in the hydrogen generating mechanism 32 is increased. したがって、形態1のようなリーク弁を設けることなく水素生成機構の内圧を上げることができる。 Therefore, it is possible to increase the internal pressure of the hydrogen generation mechanism without providing a leak valve such as in the form 1. その結果、水素生成機構32の内圧P1は、燃料室82の内圧P2よりも大きくなるため、水素と空気の分離が容易になる。 As a result, the internal pressure P1 of the hydrogen generating mechanism 32, to become greater than the internal pressure P2 of the fuel chamber 82, facilitates the separation of hydrogen and air. 本構造の場合、リーク弁を備えずに、内圧P1および内圧P2を制御することができるため、燃料電池システムの軽量化および小型化に有利である。 For this structure, without providing a leak valve, it is possible to control the inner pressure P1 and pressure P2, which is advantageous in weight reduction and miniaturization of the fuel cell system.

≪水素生成機構および燃料室の構成:形態3≫ «Configuration of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber: form 3»
本形態は、図4に基づいて説明する。 This embodiment will be described with reference to FIG. 図4における燃料室83と、水素生成機構33と、水素分離機構23と、水素発生材料43とは、上述のとおりである。 A fuel chamber 83 in FIG. 4, the hydrogen generating mechanism 33, the hydrogen separation mechanism 23, the hydrogen generating material 43, as described above.

そして、水素生成機構33において、特定の水素発生材料43を用い、かつ、水素生成機構33と空気室(図示せず)との間を連結する導入部(図示せず)に、逆止弁103を設ける。 Then, in the hydrogen generation mechanism 33, using a specific hydrogen generating material 43, and the introduction portion for connecting the hydrogen generating mechanism 33 and the air chamber (not shown) (not shown), the check valve 103 the provision.

上述の「特定の水素発生材料43」とは、水素発生材料から水素を発生させるのに必要となる水蒸気を含む空気における水の化学量論数より、生成する水素の化学量論数が大き反応を起こす水素発生材料43であり、たとえばLiBH 4 、NaBH 4およびNH 3 BH 3が例示できる。 The "specific hydrogen generating material 43" described above, from the stoichiometric number of water in the air containing water vapor needed to generate the hydrogen from the hydrogen generating material, the generation stoichiometric number of hydrogen magnitude reacting the hydrogen generating material 43 to cause, for example LiBH 4, NaBH 4 and NH 3 BH 3 can be exemplified.

LiBH 4 、NaBH 4およびNH 3 BH 3を水素発生材料43としたときの反応は、以下に示すとおりである。 Reaction when the LiBH 4, NaBH 4 and NH 3 BH 3 and hydrogen generating material 43 is as shown below.

LiBH 4 +2H 2 O→LiBO 2 +4H 2 LiBH 4 + 2H 2 O → LiBO 2 + 4H 2
NaBH 4 +2H 2 O→NaBO 2 +4H 2 NaBH 4 + 2H 2 O → NaBO 2 + 4H 2
NH 3 BH 3 +2H 2 O→NH 4 + +BO 2 - +3H 2 NH 3 BH 3 + 2H 2 O → NH 4 + + BO 2 - + 3H 2
上記に示すとおり、反応に用いられる「水」の化学量論数より、生成する水素の化学量論数の方が大きい。 As shown above, from the stoichiometric number of "water" to be used in the reaction, the larger the stoichiometric number of hydrogen generated.

そして、導入機構に設けられた逆止弁103は、空気室から水素生成機構33方向へ水蒸気を含む空気を通すが、水素生成機構33から空気室方向へ水素生成機構33内の気体が流れることを抑制する。 Then, a check valve 103 provided in the introduction mechanism, from the air chamber to the hydrogen generation mechanism 33 direction through the air containing water vapor, but it flows gas in the hydrogen generation mechanism 33 from the hydrogen generating mechanism 33 to the air chamber direction to suppress. 水蒸気を含む空気が水素生成機構33に導入されると、水素生成機構33内で上述のような反応が起こり、生成される水素の体積は、反応に必要な水蒸気の体積より大きくなる。 When air containing water vapor is introduced to the hydrogen generation mechanism 33, takes place as described above reactions in the hydrogen generating mechanism 33, the volume of hydrogen produced is larger than the volume of water vapor required for the reaction. すると、水素生成機構33内の気体は、導入機構を通して空気室に逆流しようとする力が発生するが、逆止弁103により該気体は、空気室に逆流しにくい。 Then, the gas in the hydrogen generation mechanism 33, a force to be flowing back into the air chamber through the introducing mechanism occurs, it said gas by the check valve 103 is less likely to flow back to the air chamber. したがって、水素生成機構23内の内圧P1は上昇し、結果として内圧P1>内圧P2となり、水素と水蒸気を含む空気との分離が容易になる。 Therefore, the internal pressure P1 in the hydrogen generating mechanism 23 is raised, the result becomes the inner pressure P1> pressure P2, the separation of air containing hydrogen and water vapor becomes easy as.

さらに、水素分離機構の形態1から形態3のいずれの構造であっても、水素発生材料の加水分解、もしくは酸化によって熱が生じる。 Furthermore, in either structure of Embodiment 3 from Embodiment 1 of the hydrogen separation mechanism, hydrolysis of the hydrogen generating material, or heat generated by oxidation. この熱は、水素分離機構を介して燃料室に伝達するため、燃料室の昇温が容易になる。 This heat is used to transmit the fuel chamber through a hydrogen separation mechanism, heating of the fuel chamber is facilitated. つまり、形態1から形態3において、水素分離機構は、水素生成機構において発生した熱を燃料室に伝達し、燃料電池に供給する熱供給機構としての役割をも果たす。 That is, in Embodiment 3 from Embodiment 1, hydrogen separation mechanism, the heat generated in the hydrogen generating mechanism is transmitted to the fuel chamber also serves as a heat supply mechanism for supplying the fuel cell.

また、上述した水素分離機構の形態1から形態3のいずれかの水素生成機構および燃料室は、燃料電池に接続されており、水素分離機構を通して透過した水素は、結果的に、燃料電池の燃料極に供給される。 Further, any of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber of the third Modes 1 above hydrogen separation mechanism is connected to the fuel cell, the hydrogen that has passed through the hydrogen separation mechanism, as a result, the fuel of the fuel cell It is supplied to the poles. 燃料電池の発電前に、燃料室にあらかじめ燃料が保持されている場合、あらかじめ保持されていた燃料と水素生成機構から生じた水素は同一の燃料電池に供給される。 Before the power generation of the fuel cell, when the preliminary fuel into the fuel chamber is held, the hydrogen generated from the fuel and hydrogen generating mechanism has been previously held is supplied to the same fuel cell. 水素分離機構における水素の透過速度を向上させるため、あらかじめ燃料室に保持される燃料は、常温(25℃)で気体である気体燃料であることが好ましく、水素、もしくは沸点の低い炭化水素系燃料DME(ジメチルエーテル)、ブタン、もしくはアンモニアが例示できる。 To improve the permeation rate of hydrogen in the hydrogen separation mechanism, the fuel held in the preliminary fuel chamber is preferably a gaseous fuel which is gaseous at normal temperature (25 ° C.), hydrogen or lower hydrocarbon-based fuel boiling point, DME (dimethyl ether), butane or ammonia, can be exemplified. ここで、該燃料としては、常温(25℃)で液体である液体燃料または、常温(25℃)で固体である固体燃料を液体に融解させた燃料を選択すると、内圧P1と内圧P2の圧力差が得にくい場合があり、十分な水素の透過速度を得ることができないため気体燃料を選択することがより好ましい。 Here, as the fuel, a normal temperature (25 ° C.) liquid fuel or a liquid, if the solid fuel is a solid at room temperature (25 ° C.) to select the fuel melted to a liquid, the pressure of the inner pressure P1 and pressure P2 may difference difficult to obtain, it is more preferable to select the gaseous fuel can not be obtained permeation rate sufficient hydrogen. ただし、燃料電池システムの形態によっては、液体燃料を用いることができる。 However, depending on the form of the fuel cell system, it is possible to use a liquid fuel.

以下、具体的な実施の形態を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described below by way of specific embodiments in more detail, the present invention is not limited thereto.

<実施の形態1> <Embodiment 1>
図5は、本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした燃料電池の層厚方向に垂直をなす面の断面図である。 Figure 5 is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the layer thickness direction of the fuel cells schematically illustrating an embodiment of a fuel cell system of the present invention. 以下、図5に基づいて説明する。 Hereinafter will be described with reference to FIG.

本実施の形態の燃料電池システムは、図1における燃料電池システムと基本的な構成は同じである。 Fuel cell system according to this embodiment, the fuel cell system and basic configuration in FIG. 1 are the same. ただし、水素生成機構および燃料室の構成については、上述した形態1から形態3のいずれかを用いてもよい。 However, the configuration of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber, may be used either in the form 3 from Embodiment 1 described above.

なお、図4記載の水素分離を行なう際、水素生成機構30に水蒸気を含む空気を導入する量を調整する弁60は、上述した図4における逆止弁103よりも、空気室50に近い方向に形成されていることが好ましい。 Incidentally, when performing the hydrogen separation in FIG. 4, a valve 60 for adjusting the amount of introducing air containing water vapor to the hydrogen generation mechanism 30 than the check valve 103 in FIG. 4 described above, the direction closer to the air chamber 50 it is preferably formed. 該弁60と該逆止弁103を逆に配置した場合、水素発生機構30で水素が発生した際に水素発生機構30内が昇圧するため、弁60が昇圧に耐えられるような構造や材質にする必要が生じてしまうためである。 When placing the valve 60 and check valve 103 to reverse, for boosting the hydrogen generating mechanism 30 when the hydrogen at a hydrogen generating mechanism 30 has occurred, the structure and material as the valve 60 can withstand boost This is because the need to occurs.

<実施の形態2> <Embodiment 2>
図6は、本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした燃料電池の層厚方向に垂直をなす面の断面図である。 Figure 6 is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the layer thickness direction of the fuel cells schematically illustrating an embodiment of a fuel cell system of the present invention. 以下、図6に基づいて説明する。 Hereinafter will be described with reference to FIG.

本実施の形態の燃料電池システムは、実施の形態1における燃料電池システムと基本的な構成は同じである。 Fuel cell system according to this embodiment, the fuel cell system and basic configuration of Embodiment 1 is the same. そして、水素生成機構および燃料室の構成については、上述した形態1から形態3のいずれかを用いてもよい。 Then, the configuration of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber, may be used either in the form 3 from Embodiment 1 described above.

本実施の形態においては、燃料室80内に気液分離膜104をさらに備えた点において、実施の形態1と異なる。 In the present embodiment, in that, further comprising a gas-liquid separation film 104 into the fuel chamber 80, different from the first embodiment. 気液分離膜104は、燃料室80に対して燃料電池10の積層方向と平行に、燃料室80を二分するように備えられることが好ましい。 Gas-liquid separation film 104 is parallel to the stacking direction of the fuel cell 10 to the fuel chamber 80, it is preferable provided to divide the fuel chamber 80. 気液分離膜104とは、主に、燃料やその水溶液からなる液体の不透過性および、水素分離機構20からの気体(水素)透過性の性質を有する膜のことをいう。 The gas-liquid separation membrane 104, mainly, impermeable liquid consisting of fuel or an aqueous solution thereof and refers to a film having properties of gas (hydrogen) permeability from the hydrogen separation mechanism 20. 気液分離膜104が燃料室80に備えられることによって、燃料室80における燃料と水素分離機構20とが接触することを防ぎ、水素分離機構20における水素の透過速度が阻害されにくい。 By gas-liquid separation membrane 104 is provided in the fuel chamber 80, it prevents the fuel and hydrogen separation mechanism 20 in the fuel chamber 80 are in contact, hardly inhibited permeation rate of hydrogen in the hydrogen separation mechanism 20. また、燃料もしくは燃料電池の発電で生じた副生成物が酸性である場合は、これらが水素分離機構20に直接触れないため、水素分離機構20に含まれる金属の腐食劣化を抑制する効果が得られる。 Also, if the by-products generated by the power generation of the fuel or fuel cell is acidic, because they do not directly touch the hydrogen separation mechanism 20, resulting effect of suppressing the corrosion degradation of metal contained in the hydrogen separation mechanism 20 It is. 本実施の形態においては、あらかじめ燃料室に保持される燃料には、液体燃料を選択することができる。 In this embodiment, the fuel that is held in advance the fuel chamber, it is possible to select a liquid fuel. 水素生成機構30で生じた水素は燃料室80に到達するが、該液体燃料は気液分離膜104を備えることによって水素分離機構20に接しないためである。 Hydrogen produced in the hydrogen generation mechanism 30 and reaches the fuel chamber 80, the liquid fuel is because not in contact with the hydrogen separation mechanism 20 by providing a gas-liquid separation membrane 104. また、液体燃料は、体積あたりの水素含有量が高く、燃料のもつエネルギ密度が高い。 Further, the liquid fuel has a high hydrogen content per volume, high energy density in its fuel.

該液体燃料としては、特に限定はされないが、常温(25℃)で液体である燃料、または常温(25℃)で固体である固体燃料を水などの液体に溶解させた燃料であることが好ましい。 The liquid fuel is not particularly limited, but is preferably a fuel solid fuel which is solid at ordinary temperature fuel which is liquid at (25 ° C.) or ambient, (25 ° C.) is dissolved in a liquid such as water . 該液体燃料には、具体的に、メタノール、エタノールなどのアルコール類、ジメトキシメタンなどのアセタール類、ギ酸などのカルボン酸類、ギ酸メチルなどのエステル類、もしくはアスコルビン酸、ヒドラジンが挙げられる。 The liquid fuel, specifically, alcohols such as methanol and ethanol, acetals such as dimethoxymethane, carboxylic acids such as formic acid, esters such as methyl formate, or ascorbic acid, hydrazine and the like.

気液分離膜104は、後述する多孔質材料が好ましく、さらに燃料や燃料電池の発電で生じた副生成物が酸性である場合は、耐腐食性の高い材料を用いることが好ましい。 Gas-liquid separation film 104, a porous material is preferred which will be described later, when by-products further resulting in power generation of the fuel and the fuel cell is acidic, it is preferable to use a highly corrosion resistant material. 具体的には、PTFEやPVDF等を代表するフッ素系樹脂に、カーボンブラック(具体的には、XC72(Vulcan社製)など)、ケッチェンブラック、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンなどの含有物を導入した混合物からなる多孔質層が例示できる。 Specifically, the fluororesin representing PTFE or PVDF or the like (specifically, such XC72 (manufactured by Vulcan Corporation)) of carbon black, ketjen black, amorphous carbon, carbon nanotubes, inclusions such as carbon nanohorn porous layer composed of a mixture introduced can be exemplified. 上述したカーボン系の含有物は、かさ密度が大きいため、材料間に間隙が生じ、多孔質の層を形成することができる。 Content of carbon system described above, since the bulk density is large, a gap occurs between the materials, it is possible to form a layer of porous. そして、気液分離膜104は、10〜500μmの厚さであることが好ましい。 The gas-liquid separation membrane 104, preferably a thickness of 10 to 500 [mu] m.

<実施の形態3> <Embodiment 3>
図7は、本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした燃料電池の層厚方向に垂直をなす面の断面図である。 Figure 7 is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the layer thickness direction of the fuel cells schematically illustrating an embodiment of a fuel cell system of the present invention. 以下、図7に基づいて説明する。 Hereinafter will be described with reference to FIG.

なお、以下、第1燃料電池および第2燃料電池を組み込んだ燃料電池システムについて記載するが、これらの構成は、上述した燃料電池と同じ構成である。 The following will be described a fuel cell system incorporating a first fuel cell and a second fuel cell, these configuration is the same as the foregoing fuel cell.

本実施の形態の燃料電池システムは、第1燃料電池11と、第2燃料電池12と、第1燃料室84と、第2燃料室85と、第1空気室54と、第2空気室55と、第1導入機構91と、第2導入機構92と、第1弁61と、第2弁62と、水素生成機構34とを基本的に備える。 The fuel cell system of this embodiment includes a first fuel cell 11, and the second fuel cell 12, the first fuel chamber 84, a second fuel chamber 85, a first air chamber 54, the second air chamber 55 When provided with a first introduction mechanism 91, a second introduction mechanism 92, the first valve 61, a second valve 62, essentially the hydrogen generating mechanism 34. 水素生成機構34には水素発生材料44が備えられ、第1燃料室84と水素生成機構34とは、仕切り110によって隔てられ、第2燃料室85と水素生成機構34とは、水素分離機構24によって隔てられている。 The hydrogen generating mechanism 34 provided with the hydrogen generating material 44, the first fuel chamber 84 and the hydrogen-producing mechanism 34, separated by the partition 110, and the second fuel chamber 85 and the hydrogen-producing mechanism 34, hydrogen separation mechanism 24 They are separated by.

第1燃料室84および第1空気室54は、第1燃料電池11に隣接しており、第2燃料室85および第2空気室55は、第2燃料電池12に隣接している。 The first fuel chamber 84 and the first air chamber 54 is adjacent to the first fuel cell 11, the second fuel chamber 85 and the second air chamber 55 is adjacent to the second fuel cell 12. そして、第1燃料室84と第2燃料室85とが、水素分離機構24と仕切り110とによって隔てられており、水素分離機構24と仕切り110とによって水素生成機構34が形成されている。 Then, a first fuel chamber 84 and the second fuel chamber 85, are separated by the hydrogen separation mechanism 24 and the partition 110, the hydrogen generating mechanism 34 is formed by the hydrogen separation mechanism 24 and the partition 110. なお、仕切り110は、水素生成機構34と第1燃料室84との間を完全に遮断していることが好ましい。 Incidentally, the partition 110 are preferably completely blocked between the hydrogen generating mechanism 34 and the first fuel chamber 84.

また、第1空気室54における水蒸気を含む空気は、導入機構91によって水素生成機構34に導入され、第2空気室55における水蒸気を含む空気は、導入機構92によって水素生成機構34に導入される。 The air containing water vapor in the first air chamber 54 is introduced to the hydrogen generation mechanism 34 by introducing mechanism 91, the air containing water vapor in the second air chamber 55 is introduced to the hydrogen generation mechanism 34 by introducing mechanism 92 . 導入機構91によって導入される水蒸気を含む空気量は、第1弁61によって制御され、導入機構92によって導入される水蒸気を含む空気量は、第2弁62によって制御される。 Amount of air containing water vapor that is introduced by the introduction mechanism 91 is controlled by a first valve 61, the amount of air containing water vapor that is introduced by the introduction mechanism 92 is controlled by the second valve 62.

第1燃料室84には、あらかじめ燃料が保持されることが好ましい。 The first fuel chamber 84, it is preferable to advance the fuel is maintained. 水素生成機構34と第1燃料室84とは、仕切り110によって隔てられており、水素生成機構34で生成された水素は、第1燃料電池11に供給されず、第1燃料室84に、燃料が保持されなければ、第1燃料電池11は稼動しないためである。 Hydrogen generation mechanism 34 and the first fuel chamber 84, are separated by a partition 110, the hydrogen generated by the hydrogen generating mechanism 34 is not supplied to the first fuel cell 11, the first fuel chamber 84, the fuel if but be held, first fuel cell 11 is because it does not operate.

そして、第2燃料室85にはあらかじめ燃料が保持されることが好ましいが、第1燃料室84にあらかじめ燃料が保持されていれば、第2燃料室85に燃料を保持する必要はない。 Then, it is preferable to advance the fuel is held in the second fuel chamber 85, if it is pre-fuel held in the first fuel chamber 84, there is no need to hold the fuel in the second fuel chamber 85. これは、第1燃料室84にあらかじめ燃料が保持されている場合には、第1燃料電池11が稼動し、第1空気室54には水蒸気を含む空気が蓄積され、導入機構91によって水素生成機構34に当該水蒸気を含む空気が導入される。 This is because when the advance fuel in the first fuel chamber 84 is held, first fuel cell 11 is operating, the first air chamber 54 is accumulated air containing water vapor, hydrogen produced by introducing mechanism 91 air containing the water vapor is introduced into mechanism 34. このとき、水素生成機構34において、水素が生成され、生成された水素は水素分離機構24を通じて第2燃料室85に供給される。 At this time, in the hydrogen generation mechanism 34, hydrogen is generated, the generated hydrogen is supplied to the second fuel chamber 85 through the hydrogen separation mechanism 24. すると、第2燃料電池12が発電を開始するため、継続的な運転が可能だからである。 Then, since the second fuel cell 12 starts power generation, and capability for continuous operation.

実施の形態1および実施の形態2において、燃料室80にあらかじめ保持される燃料が水素以外である場合、あらかじめ保持される燃料、および、該燃料の酸化反応等で生じる反応中間体によって、燃料極4における水素酸化の反応するためのスペースが十分に得られない可能性がある。 In the first embodiment and the second embodiment, when the fuel is pre-retained in the fuel chamber 80 is other than hydrogen, the fuel, and, by the reaction intermediates generated in the oxidation reaction of fuel that is held in advance, the fuel electrode space for the reaction of hydrogen oxidation may not be sufficiently obtained in 4. このときに限って、燃料電池における発電効率の低下という問題が起こる虞がある。 Only this time, there is a possibility that a problem that reduction in the power generation efficiency of the fuel cell occurs. 本実施の形態は、上記のような問題を解決するために、より高出力の燃料電池システムを提供できる形態である。 This embodiment, in order to solve the above problems, in a form capable of providing a higher output fuel cell system.

たとえば、第1燃料室84にあらかじめ保持された燃料が水素以外の場合でも、第1燃料室84における燃料と水素生成機構34で生成した水素とが仕切り110によって互いに混ざりあうことなく、上述の第1燃料室84に保持された燃料と水素は、第1燃料電池11または第2燃料電池12に別々に供給される。 For example, fuel that has been previously held in the first fuel chamber 84 even when other than hydrogen, without the hydrogen produced by the fuel and the hydrogen generating mechanism 34 in the first fuel chamber 84 mixes with each other by a partition 110, the above-described first fuel and hydrogen held in the first fuel chamber 84 is supplied separately to the first fuel cell 11 or second fuel cell 12. したがって、本実施の形態によると第1燃料室84および第2燃料室85における水素の酸化が阻害されず、結果として第1燃料電池11および第2燃料電池12から高出力を得ることができる。 Therefore, according to this embodiment is not hydrogen oxidation inhibition in the first fuel chamber 84 and the second fuel chamber 85, can be from the first fuel cell 11 and the second fuel cell 12 as a result obtain a high output.

また、第1燃料室84には、水素生成機構34で生成された水素は供給されないが、水素生成機構34で生じた反応熱が仕切り110を通して伝熱される。 Further, in the first fuel chamber 84, the hydrogen generated in the hydrogen generating mechanism 34 is not supplied, the reaction heat generated in the hydrogen generating mechanism 34 is heat is transferred through the partition 110. つまり、仕切り110は、第1燃料電池11に熱を供給する熱供給機構の役割も果たす。 That is, the partition 110 also serves heat supply mechanism for supplying heat to the first fuel cell 11. また、水素生成機構34は、第2燃料電池12に熱を供給する熱供給機構の役割をも果たす。 The hydrogen generating mechanism 34 also plays the role of a heat supply mechanism for supplying heat to the second fuel cell 12. 熱供給機構によって、第1燃料電池11および第2燃料電池12の発電効率が向上する。 The heat supply mechanism, the power generation efficiency of the first fuel cell 11 and the second fuel cell 12 is improved.

仕切り110は、第1燃料室84に熱を伝熱し、第1燃料電池11に熱を供給する熱供給機構の役割も有する。 Partition 110, heat conducts the heat to the first fuel chamber 84, also has the role of heat supply mechanism for supplying heat to the first fuel cell 11. 水素生成機構34における水素発生の反応熱を第1燃料室84に伝熱しやすいよう、伝熱性が優れ、かつ耐腐食性を有する材質が好ましい。 As the reaction heat of the hydrogen generation in a hydrogen generating mechanism 34 easily conducts the heat to the first fuel chamber 84, excellent heat conductivity, and is preferably a material having corrosion resistance. 耐腐食性の高い材料を用いることで、主に金属イオンの溶出などによる電解質膜の劣化を抑制することができるため、燃料電池の寿命を延ばすことができる。 By using a material having higher corrosion resistance, it is possible to mainly suppress the deterioration of the electrolyte membrane due to elution of metal ions, it is possible to extend the life of the fuel cell. 仕切り110は、具体的に、Au、PtおよびPd等の貴金属、C、Ti、Ta、W、Nb、Ni、Al、Cr、Ag、Cu、ZnおよびSu等の金属、Si、さらにステンレス、チタン−プラチナ合金、およびこれらの金属の窒化物、炭化物等の合金等を用いることが好ましい。 Partition 110, specifically, Au, noble metals such as Pt and Pd, C, Ti, Ta, W, Nb, Ni, Al, Cr, Ag, Cu, metals such as Zn and Su, Si, further stainless steel, titanium - platinum alloy, and nitrides of these metals, it is preferable to use an alloy of carbides or the like. また、仕切り110は、Cu、Ag、Zn等の金属を用いる場合には、Au、Ag、Ptなどの耐腐食性を有する貴金属でコーティングすることで利用することができる。 Further, the partition 110, when used Cu, Ag, a metal such as Zn can be used by coating a precious metal with Au, Ag, the corrosion resistance of such Pt.

<実施の形態4> <Embodiment 4>
図8は、本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした燃料電池の層厚方向に垂直をなす面の断面図である。 Figure 8 is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the layer thickness direction of the fuel cells schematically illustrating an embodiment of a fuel cell system of the present invention. 以下、図8に基づいて説明する。 Hereinafter will be described with reference to FIG.

本実施の形態の燃料電池システムは、第1燃料電池13と、第2燃料電池14と、第1燃料室86と、第2燃料室87と、空気室56と、導入機構93と、水素生成機構35とを基本的に備える。 The fuel cell system of this embodiment includes a first fuel cell 13, a second fuel cell 14, the first fuel chamber 86, a second fuel chamber 87, the air chamber 56, the introducing mechanism 93, the hydrogen generator basically, and a mechanism 35. 水素生成機構35には水素発生材料45が備えられ、第2燃料室87と水素生成機構34とは、第2燃料電池14の層と平行に備えられた水素分離機構25によって隔てられている。 The hydrogen generating mechanism 35 provided with the hydrogen generating material 45 and the second fuel chamber 87 and the hydrogen-producing mechanism 34 are separated by the hydrogen separation mechanism 25 provided in parallel with the layers of the second fuel cell 14. また、第1燃料室86は、水素生成機構35および第2燃料室87と、第1燃料電池13の層厚方向に垂直をなす仕切り111によって隔てられている。 Further, the first fuel chamber 86, the hydrogen generation mechanism 35 and the second fuel chamber 87, are separated by a partition 111 which is perpendicular to the thickness direction of the first fuel cell 13.

第1燃料室86および空気室56は、第1燃料電池13に隣接しており、第2燃料室87および空気室56は、第2燃料電池12に隣接している。 The first fuel chamber 86 and the air chamber 56 is adjacent to the first fuel cell 13, the second fuel chamber 87 and the air chamber 56 is adjacent to the second fuel cell 12. また、第1燃料電池13と第2燃料電池14とは、形成される層厚の方向が同じである。 Further, a first fuel cell 13 and the second fuel cell 14, the direction of the layer thickness to be formed is the same.

また、第1燃料電池13と第2燃料電池14とは、空気室56を共有している。 Further, a first fuel cell 13 and the second fuel cell 14, share the air chamber 56. したがって、第1燃料電池13および第2燃料電池14における空気極から生成された水蒸気を含む空気は、空気室56に蓄積され、導入機構93によって水素生成機構35に導入される。 Thus, air containing water vapor generated from the air electrode of the first fuel cell 13 and the second fuel cell 14 is accumulated in the air chamber 56, it is introduced to the hydrogen generation mechanism 35 by introducing mechanism 93. 当該水蒸気を含む空気は、弁63によって水素生成機構45に導入される量を制御することができる。 Air containing the water vapor can control the amount to be introduced to the hydrogen generation mechanism 45 by the valve 63.

第1燃料室86には、あらかじめ燃料が保持されることが好ましい。 The first fuel chamber 86, it is preferable to advance the fuel is maintained. 水素生成機構35と第1燃料室86とは、仕切り111によって隔てられており、水素生成機構34で生成された水素は、第1燃料室に供給されず、第1燃料室84に、燃料が保持されなければ、第1燃料電池11は稼動しないためである。 Hydrogen generation mechanism 35 and the first fuel chamber 86, are separated by a partition 111, the hydrogen generated by the hydrogen generating mechanism 34 is not supplied to the first fuel chamber, the first fuel chamber 84, the fuel if held, the first fuel cell 11 is because it does not operate.

そして、第2燃料室87にはあらかじめ燃料が保持されることが好ましいが、第1燃料室86にあらかじめ燃料が保持されていれば、第2燃料室87に燃料を保持する必要はない。 Then, it is preferable to advance the fuel is held in the second fuel chamber 87, if it is pre-fuel held in the first fuel chamber 86, there is no need to hold the fuel in the second fuel chamber 87. これは、第1燃料室86にあらかじめ燃料が保持されている場合には、第1燃料電池13が稼動し、空気室56には水蒸気を含む空気が蓄積され、導入機構93によって水素生成機構35に当該水蒸気を含む空気が導入される。 This is because when the advance fuel in the first fuel chamber 86 is held, first fuel cell 13 is operating, the air chamber 56 is accumulated air containing water vapor, hydrogen generation mechanism by introducing mechanism 93 35 air containing the water vapor is introduced into. このとき、水素生成機構35において、水素が生成され、生成された水素は水素分離機構25を通じて第2燃料室87に供給される。 At this time, in the hydrogen generation mechanism 35, hydrogen is generated, the generated hydrogen is supplied to the second fuel chamber 87 through the hydrogen separation mechanism 25. すると、第2燃料電池14が発電を開始するため、継続的な運転が可能だからである。 Then, since the second fuel cell 14 starts power generation, and capability for continuous operation.

実施の形態1および2において、燃料室80にあらかじめ保持される燃料が水素以外である場合、あらかじめ保持される燃料、および、該燃料の酸化反応等で生じる反応中間体によって、燃料極4における水素酸化の反応するためのスペースが十分に得られない可能性がある。 In the first and second embodiments, when the fuel is pre-retained in the fuel chamber 80 is other than hydrogen, the fuel held in advance, and, by the reaction intermediates generated in the oxidation reaction of fuel, the hydrogen in the fuel electrode 4 space for the reaction of oxidation may not be sufficiently obtained. このときに限って、燃料電池における発電効率の低下という問題が起こる虞がある。 Only this time, there is a possibility that a problem that reduction in the power generation efficiency of the fuel cell occurs. 本実施の形態は、上記のような問題を解決するために、より高出力の燃料電池システムを提供できる形態である。 This embodiment, in order to solve the above problems, in a form capable of providing a higher output fuel cell system.

さらに、本実施の形態では、実施の形態3と比較して燃料電池システムを層厚方向に薄くすることが可能である。 Further, in this embodiment, it is possible to reduce the fuel cell system in the thickness direction as compared to the third embodiment. そして、空気室56を第1燃料電池13および第2燃料電池14で共有することができるため、空気供給のための圧力損失も最小限に抑えることができ、空気供給ファン70の消費電力を低減することができる。 Then, it is possible to share the air chamber 56 in the first fuel cell 13 and the second fuel cell 14, the pressure loss for the air supply can also be minimized, reducing the power consumption of the air supply fan 70 can do. また、実施の形態3のように第1空気室と第2空気室の各々から水素生成機構への導入機構を設ける必要はなく、ひとつの空気室56から水素生成機構35への導入機構93を設けることができる。 Further, the first air chamber and is not necessary to provide the introduction mechanism for the hydrogen generation mechanism from each of the second air chamber, introducing mechanism 93 from one of the air chamber 56 to the hydrogen generation mechanism 35 as in the third embodiment it can be provided. したがって、燃料電池システムの構造が簡易になり、弁63による水蒸気を含む空気を導入する量の制御も容易になる。 Accordingly, the structure of the fuel cell system becomes simple, also control of the amount of introducing air containing water vapor by the valve 63 is facilitated. なお、第1燃料電池13と第2燃料電池14の電解質膜を共有することも可能である。 It is also possible to share the first fuel cell 13 to the electrolyte membrane of the second fuel cell 14.

ただし、実施の形態3と比較して仕切り111と第1燃料室86との接触面積が小さくなるため、水素生成機構35で生じる熱が第1燃料室86に伝達しにくい。 However, the partition 111 as compared with the third embodiment the contact area between the first fuel chamber 86 is reduced, heat generated by the hydrogen generating mechanism 35 is hardly transmitted to the first fuel chamber 86. 仕切り111が熱供給機構として、第1燃料電池13に供給する熱量は、実施の形態3と比較して低い。 As a partition 111 is heat supply mechanism, the amount of heat supplied to the first fuel cell 13 is low compared to the third embodiment. なお、第2燃料電池14は実施の形態3と同様に水素分離機構25を通して熱が伝熱され、発電効率が向上する。 The heat through the hydrogen separation mechanism 25 similarly the second fuel cell 14 in the third embodiment is the heat transfer, thus improving the power generation efficiency.

第1燃料室86と水素生成機構35との仕切り111は、実施の形態3と同様の材質を用いることが好ましい。 Partition 111 between the first fuel chamber 86 and the hydrogen-producing mechanism 35, it is preferable to use the same material as the third embodiment.

上述した実施の形態1から実施の形態4は最小の構成を例示したに過ぎず、配置する水素生成機構の数と燃料電池の数とについて、最小の構成数以上であれば特に制限はない。 Only the fourth from the first embodiment of the embodiments described above has exemplified the minimum configuration for a number of the number of fuel cells arranged to hydrogen generating mechanism is not particularly limited as long as the minimum configuration number or more. 例えば、実施の形態1および実施の形態2では1つの燃料電池に対して1つの水素生成機構を設ける構成を例としているが、1つの水素生成機構に対して複数個の燃料電池を備える燃料電池システムであっても良い。 For example, although the configuration in which one of the hydrogen generating mechanism against the first embodiment and the second in one fuel cell according to Example, a fuel cell comprising a plurality of fuel cell for one of the hydrogen generating mechanism it may be a system. また、燃料電池システムは、水素生成機構と燃料電池とを複数備える構成でも構わない。 The fuel cell system may be a plurality equipped constituting the hydrogen generating mechanism and the fuel cell. 実施の形態3は水素生成機構1つと燃料電池2つとによって構成されているが、水素生成機構1つに対し該水素生成機構から得られる水素を発電反応に用いる燃料電池を数多く配し、水蒸気を含む空気の供給量を増やした燃料電池システムを構築することも可能である。 Although the third embodiment is constituted by one fuel cell two and hydrogen generation mechanism, arranged a number of fuel cells using hydrogen to one hydrogen generating mechanism resulting from the hydrogen generating mechanism in the power generation reaction, steam it is also possible to construct a fuel cell system with an increased supply of air containing.

つまり、複数の燃料電池を備え、水素生成機構で生成される水素と燃料室における燃料とを隔てる仕切りを設置し、該仕切りは水素を通さない材料を選択することで、燃料室における燃料が供給される燃料電池と、水素生成機構で生成される水素と燃料室における燃料とが供給される燃料電池とを備えられた燃料電池システムを適宜構築することができる。 That is, provided with a plurality of fuel cells, a partition that separates the fuel placed in the hydrogen and fuel chamber generated by the hydrogen generating mechanism, the partition is to select a material that is impervious to hydrogen, supply the fuel in the fuel chamber and fuel cells, can be a fuel of hydrogen and fuel chamber generated by the hydrogen generating mechanism to build appropriate a fuel cell system provided with a fuel cell to be supplied. 燃料室における燃料が供給される燃料電池と水素生成機構で生成される水素と燃料室における燃料とが供給される燃料電池とは、別個に発電反応が起こる。 The fuel cell and the fuel in the hydrogen and fuel chamber to which the fuel in the fuel chamber is generated by the fuel cell and hydrogen production system to be supplied is supplied, it occurs separately generating reaction.

また、所望の出力電圧を確保するために、実施の形態1から実施の形態4の各実施形態の燃料電池システムにおいて、燃料電池システムを直列もしくは並列化することも可能であり、実施の形態1から実施の形態4の燃料電池システムを直列もしくは並列化して組み合わせて構築することも可能である。 Further, in order to ensure the desired output voltage, the fuel cell system of each embodiment of the fourth embodiment from the first embodiment, it is also possible to series or parallel with the fuel cell system of embodiment 1, it is also possible to construct a fuel cell system of the fourth embodiment in combination in series or in parallel from. 例えば、実施の形態3は、第1燃料電池1および第2燃料電池2をその層厚方向に配置し、実施の形態4は第1燃料電池および第2燃料電池をその層厚方向と垂直をなす方向に配置するが、これらを組み合わせ層厚方向、層厚方向と垂直をなす方向のそれぞれに燃料電池を複数個配置してもよい。 For example, the third embodiment, the first fuel cell 1 and the second fuel cell 2 is disposed in the layer thickness direction, the fourth embodiment the thickness direction perpendicular to the first fuel cell and a second fuel cell Although arranged in Nasu direction, layer combinations of these thickness direction, may be constituted by arranging a plurality of fuel cells in each direction forming the layer thickness direction and vertically.

<実施の形態5> <Embodiment 5>
図9は、本発明における燃料電池システムを備えた電子機器の好ましい一例を示す概略図である。 Figure 9 is a schematic diagram showing a preferred example of an electronic apparatus equipped with the fuel cell system of the present invention. 以下、図9を用いて説明する。 Hereinafter will be described with reference to FIG.

本発明の燃料電池システム200は、軽量で小型かつ高出力を得ることができるため、電子機器、特に、モバイル機器等の携帯電子機器に対して好適に適用されうる。 The fuel cell system 200 of the present invention, it is possible to obtain a compact and high power light, electronic equipment, in particular, can be suitably applied to portable electronic devices such as mobile devices. 図9に示される電子機器は携帯電話であるが、その他の電子機器としては、たとえば、電子手帳、ポータブルゲーム機器、モバイルテレビ機器、ハンディーターミナル、PDA、モバイルDVDプレーヤ、ノートパソコン、ビデオ機器、カメラ機器、ユビキタス機器またはモバイル発電機等が例示できる。 The electronic apparatus shown in FIG. 9 is a mobile phone, as other electronic devices, for example, an electronic organizer, a portable game machine, a mobile TV devices, handy terminals, PDA, mobile DVD players, notebook computers, video equipment, cameras equipment, ubiquitous devices or mobile generators and the like.

燃料電池システム200は、取り出し電圧が1〜4V程度になるよう図5から図8に示す燃料電池システムと同一の構成の燃料電池システムを電気的に複数直列に接続されることが好ましい。 The fuel cell system 200 is preferably taken out voltage is electrically connected in series a plurality of fuel cell system having the same configuration as the fuel cell system shown in FIGS. 5-8 so as to be approximately 1~4V.

電子機器に搭載された燃料電池システム200は、電子機器に適した電圧に変換する、たとえば、DC/DCコンバータや瞬時電力を補うキャパシタ等の部品(図示せず)に接続され、電子機器に接続することができる。 The fuel cell system 200 mounted on the electronic device into a voltage suitable for electronic devices, for example, is connected to a component such as a capacitor to compensate for the DC / DC converter and the instantaneous power (not shown), connected to the electronic device can do. 電子機器を始動する際の補助電源や最大出力をカバーするための電源として、二次電池等の燃料電池以外の電源を燃料電池とともに有することができる。 As a power source for covering the auxiliary power and maximum output at the time of starting the electronic device, a power source other than the fuel cell, such as a rechargeable battery may have a fuel cell.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。 Embodiments and examples disclosed herein are carried out are to be considered and not restrictive in all respects as illustrative. 本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalency of the claims.

本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした斜視図である。 An embodiment of a fuel cell system of the present invention is a perspective view schematically showing. 本発明における水素生成機構、水素分離機構および燃料室の一形態を示す断面図である。 Hydrogen generation mechanism in the present invention, is a cross-sectional view showing an embodiment of a hydrogen separation mechanism and the fuel chamber. 本発明における水素生成機構、水素分離機構および燃料室の一形態を示す断面図である。 Hydrogen generation mechanism in the present invention, is a cross-sectional view showing an embodiment of a hydrogen separation mechanism and the fuel chamber. 本発明における水素生成機構、水素分離機構および燃料室の一形態を示す断面図である。 Hydrogen generation mechanism in the present invention, is a cross-sectional view showing an embodiment of a hydrogen separation mechanism and the fuel chamber. 本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした燃料電池の層厚方向に垂直をなす面の断面図である。 An embodiment of a fuel cell system of the present invention is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the layer thickness direction of the fuel cells schematically illustrating. 本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした燃料電池の層厚方向に垂直をなす面の断面図である。 An embodiment of a fuel cell system of the present invention is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the layer thickness direction of the fuel cells schematically illustrating. 本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした燃料電池の層厚方向に垂直をなす面の断面図である。 An embodiment of a fuel cell system of the present invention is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the layer thickness direction of the fuel cells schematically illustrating. 本発明の燃料電池システムの一形態を模式的に表わした燃料電池の層厚方向に垂直をなす面の断面図である。 An embodiment of a fuel cell system of the present invention is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the layer thickness direction of the fuel cells schematically illustrating. 本発明における燃料電池システムを備えた電子機器の好ましい一例を示す概略図である。 One preferred example of an electronic apparatus with the fuel cell system of the present invention is a schematic diagram showing.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

2 燃料極導電層、3 燃料拡散層、4 燃料極、5 電解質膜、6 空気極、7 空気拡散層、8 空気極導電層、10 燃料電池、11,13 第1燃料電池、12,14 第2燃料電池、20,21,22,23,24,25 水素分離機構、30,31,32,33,34,35 水素生成機構、40,41,42,43,44,45 水素発生材料、50,56 空気室、54 第1空気室、55 第2空気室、60,63 弁、61 第1弁、62 第2弁、70 空気供給ファン、80,81,82,83 燃料室、84,86 第1燃料室、85,87 第2燃料室、90,93 導入機構、91 第1導入機構、92 第2導入機構、100 第1リーク弁、101 第2リーク弁、103 逆止弁、104 気液分離膜、110,111 仕切り、200 燃料電池 2 fuel electrode conductive layer, 3 a fuel diffusion layer, 4 a fuel electrode, 5 an electrolyte membrane, 6 air electrode 7 air diffusion layer, 8 an air electrode conductive layer, 10 a fuel cell, 11 and 13 the first fuel cell, 12, 14 second 2 fuel cell, 20,21,22,23,24,25 hydrogen separation mechanism, 30,31,32,33,34,35 hydrogen generation mechanism, 40,41,42,43,44,45 hydrogen generating material, 50 , 56 air chamber, 54 the first air chamber, 55 a second air chamber, 60, 63 valve, 61 first valve 62 second valve, 70 an air supply fan, 80, 81, 82, 83 fuel chamber, 84, 86 the first fuel chamber, 85 and 87 the second fuel chamber, 90 and 93 introducing mechanism, 91 a first introduction mechanism, 92 a second introduction mechanism, 100 first leak valve, 101 a second leak valve, 103 a check valve, 104 gas liquid separation membrane, 110 and 111 partition, 200 fuel cell ステム。 Stem.

Claims (20)

  1. 電解質膜と、前記電解質膜の一方の表面に形成された燃料極と、前記電解質膜の他方の表面に形成された空気極とを有した燃料電池と、 An electrolyte membrane, wherein the one fuel electrode formed on the surface of the electrolyte membrane, a fuel cell having an air electrode formed in said other surface of the electrolyte membrane,
    前記燃料電池の発電反応によって前記空気極で生成した水蒸気を含む空気を蓄積する空気室と、 An air chamber for storing air containing water vapor generated in the air electrode by the power generation reaction of the fuel cell,
    燃料を保持する燃料室と、 And the fuel chamber that holds the fuel,
    前記水蒸気を含む空気と水素発生材料とを反応させることにより水素を生成する水素生成機構と、 And hydrogen generation mechanism for generating hydrogen by reacting with air and hydrogen generating material including the water vapor,
    前記燃料室と前記水素生成機構に介在し、前記水素生成機構から水素を分離して前記燃料室に供給する水素分離機構と、 Interposed the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber, and the hydrogen separation mechanism for supplying to the fuel chamber by separating hydrogen from the hydrogen generating mechanism,
    前記水蒸気を含む空気を前記空気室から前記水素生成機構に導入する導入機構と、 And introducing mechanism for introducing the air containing the water vapor from the air chamber to the hydrogen generation mechanism,
    を備える、燃料電池システム。 Comprising a fuel cell system.
  2. 前記水素生成機構における前記水素発生材料の加水分解、または酸化反応によって生じる熱を前記燃料電池に供給する、熱供給機構をさらに備える請求項1に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system of claim 1, further comprising the hydrolysis of a hydrogen generating material, or supplies heat generated by the oxidation reaction to the fuel cell, heat supply mechanism in the hydrogen generating mechanism.
  3. 前記導入機構は、前記水素生成機構に導入する水蒸気量を調節する弁を含む請求項1または2に記載の燃料電池システム。 The introduction mechanism, a fuel cell system according to claim 1 or 2 comprising a valve for adjusting the amount of water vapor is introduced into the hydrogen generation mechanism.
  4. 空気供給ファンを備える請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, comprising an air supply fan.
  5. 前記水素生成機構における内圧P1は、前記燃料室における内圧P2よりも大きい請求項1〜4のいずれかに記載の燃料電池システム。 The internal pressure P1 in the hydrogen generation mechanism, a fuel cell system according to any one of claims 1 to 4 greater than the internal pressure P2 in the fuel chamber.
  6. 前記水素生成機構および前記燃料室の少なくとも一方に、前記内圧P1および前記内圧P2の圧力を調整するリーク弁を設けた請求項1〜5のいずれかに記載の燃料電池システム。 Wherein at least one of the hydrogen generation mechanism and the fuel chamber, a fuel cell system according to claim 1 provided with a leak valve for adjusting the pressure of the inner pressure P1 and the pressure P2.
  7. 前記水素生成機構における前記水素発生材料の配置は、 Arrangement of the hydrogen generating material in the hydrogen generating mechanism,
    前記水蒸気を含む空気が導入される上流よりも下流ほど、前記水素発生材料間の空隙が小さく配置されている請求項1〜6のいずれかに記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to the more downstream than upstream air is introduced, any one of claims 1 to 6, voids between the hydrogen generating material is arranged smaller including the water vapor.
  8. 前記内圧P1と前記内圧P2の圧力調整のために、前記水素発生材料が水素の生成に必要となる水蒸気の化学量論数より、生成する水素の化学量論数が大きい水素発生材料を有し、 For pressure adjustment of the inner pressure P1 and the pressure P2, having the hydrogen generating material is the hydrogen generating material than the stoichiometric number of steam required, a large stoichiometric number of hydrogen generated in the production of hydrogen ,
    かつ前記空気室と前記水素生成機構との間に逆止弁を設ける請求項1〜7のいずれかに記載の燃料電池システム。 And a fuel cell system according to claim 1, providing a check valve between said air chamber the hydrogen generating mechanism.
  9. 前記水素発生材料は、 The hydrogen generating material,
    一般式 MH 4-nで表される水素化物、 Hydrides of the general formula MH 4-n,
    一般式 M(BH 44-nで表される水素化物、 Formula M (BH 4) hydrides represented by the 4-n,
    一般式 M(AlH 44-nで表される水素化物、 Formula M hydrides represented by (AlH 4) 4-n,
    (ここで、Mは周期表1A族のアルカリ金属、2A族のアルカリ土類金属であり、nは0〜3の整数である)、 (Here, M is the periodic table Group 1A alkali metal, 2A group alkaline earth metals, n is an integer of 0 to 3),
    NH 3 BH 3 NH 3 BH 3,
    ならびに、 As well as,
    Al、FeおよびMgから選ばれる金属微粒子の群の中から選ばれる1種または2種以上の混合物である請求項1〜8のいずれかに記載の燃料電池システム。 Al, the fuel cell system according to claim 1 which is one or a mixture of two or more selected from the group of metal particles selected from Fe and Mg.
  10. 前記水素発生材料は、 The hydrogen generating material,
    LiH、NaH、KH、MgH 2 、CaH 2 、AlH 3 、LiBH 4 、NaBH 4 、LiAlH 4およびNaAlH 4 LiH, NaH, KH, MgH 2 , CaH 2, AlH 3, LiBH 4, NaBH 4, LiAlH 4 and NaAlH 4
    から選ばれる1種以上の化合物である請求項9に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 9 is one or more compounds selected from.
  11. 前記水素発生材料は、NaBH 4 、LiBH 4およびNH 3 BH 3から選ばれる1種または2種以上の混合物である請求項8または9に記載の燃料電池システム。 The hydrogen generating material, a fuel cell system according to claim 8 or 9 is NaBH 4, LiBH 4 and NH 3 BH 1 or a mixture of two or more selected from 3.
  12. 前記水素分離機構は、 The hydrogen separation mechanism,
    ポリイミドまたはポリスルホンからなる高分子膜、 Polymer film made of polyimide or polysulfone,
    多孔質セラミックスからなる無機多孔質膜、および、 Inorganic porous membrane consisting of a porous ceramic and,
    ニオブ、タンタルまたはバナジウムからなる金属支持体、もしくは多孔質硝子、多孔質セラミックスまたは多孔質酸化アルミニウムからなる無機多孔質支持体の表面に、パラジウム、もしくはパラジウム合金を被覆させた合金膜、 Niobium, a metal support made of tantalum or vanadium, or porous glass, porous ceramics or porous on the surface of the inorganic porous support made of aluminum oxide, palladium or palladium alloy an alloy film formed by coating,
    から選ばれるいずれかである請求項1〜11のいずれかに記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 11 is any one selected from.
  13. 前記燃料室に保持された燃料は、メタノール、エタノール、ジメトキシメタン、ギ酸、ギ酸メチル、ジメチルエーテル、ブタン、アスコルビン酸、ヒドラジン、アンモニア、亜硫酸、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、亜ジチオン酸塩、次亜リン酸および亜リン酸から選択される1種または2種以上の混合物である請求項1〜12に記載の燃料電池システム。 Fuel held in the fuel chamber, methanol, ethanol, dimethoxymethane, formic acid, methyl formate, dimethyl ether, butane, ascorbic acid, hydrazine, ammonia, sulfite, bisulfite, thiosulfate, dithionite, hypophosphorous the fuel cell system according to claim 12 which is one or a mixture of two or more selected from phosphoric acid and phosphorous acid.
  14. 前記燃料室に保持された燃料は、気体燃料である請求項13に記載の燃料電池システム。 Fuel held in the fuel chamber, a fuel cell system according to claim 13, which is a gaseous fuel.
  15. 前記気体燃料が、水素、ジメチルエーテル、ブタン、およびアンモニアから選ばれる少なくとも1つである請求項14に記載の燃料電池システム。 It said gaseous fuel, the fuel cell system of claim 14 hydrogen, dimethyl ether, butane, and that at least is one selected from ammonia.
  16. 前記燃料は、液体燃料、または固体燃料を液体に溶解させたものであり、 The fuel is for the liquid fuel or solid fuel, dissolved in the liquid,
    メタノール、エタノール、ジメトキシメタン、ギ酸、ギ酸メチル、アスコルビン酸およびヒドラジンから選ばれる少なくとも1つである請求項13に記載の燃料電池システム。 Methanol, ethanol, dimethoxymethane, fuel cell system of claim 13, formic acid, methyl formate is at least one selected from ascorbic acid and hydrazine.
  17. 前記燃料室内に気液分離膜をさらに備えている請求項1〜16のいずれかに記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 16, further comprising a gas-liquid separation membrane to the fuel chamber.
  18. 前記気液分離膜は、多孔質層である請求項17に記載の燃料電池システム。 The gas-liquid separation membrane, a fuel cell system according to claim 17 which is a porous layer.
  19. 複数の前記燃料電池を備え、 Comprising a plurality of said fuel cells,
    前記水素生成機構で生成される水素と前記燃料室における燃料とを隔てる仕切りを有し、 Has a partition that separates the fuel in the hydrogen and the fuel chamber that is generated by the hydrogen generating mechanism,
    前記燃料室における燃料が供給される前記燃料電池と、 And the fuel cell to which the fuel is supplied in the fuel chamber,
    前記水素生成機構で生成される水素と前記燃料室における燃料とが供給される前記燃料電池とを備える 請求項1〜18のいずれかに記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 18 and a said fuel cell and the fuel in the hydrogen and the fuel chamber generated by the hydrogen generating mechanism is supplied.
  20. 請求項1〜19のいずれかに記載の燃料電池システムを備える電子機器。 Electronic device including a fuel cell system according to any one of claims 1 to 19.
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