JP2009524184A - 直接酸化型燃料電池およびそれの作動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、Φはメタノール消費量を表し、ΔCは濃度差を表す。それの計算は、次の方程式に従って達成される。
d=穴または孔と膜電極組立体との間の間隔
Φ=燃料電池の燃料消費量
CA=膜電極組立体における燃料の濃度
Ca=穴または孔における燃料の濃度
D=少なくとも1つの追加の流体内での燃料の拡散定数
j=燃料電池の電流密度
η=燃料電池の効率
T=燃料電池の作動温度
したがって、表1に挙げられているモデルパラメータを使用すると、間隔d=100μmに対して、ソースに対する半径r≒51.5μmが生成される。
Claims (26)
- 少なくとも1つの流体燃料が、燃料リザーバから流体分配構造体を介して膜電極組立体へ輸送される直接酸化型燃料電池を作動させるための方法であって、
前記少なくとも1つの流体燃料の前記輸送が、対流なしで、少なくとも1つの追加の流体内での拡散によって達成されることを特徴とする方法。 - 前記酸化に必要な前記少なくとも1つの追加の流体に対する燃料の濃度比が、前記膜電極組立体において前記拡散によって調節されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの追加の流体が、少なくとも部分的に電気化学的に再循環されることを特徴とする、前記請求項のうちのいずれか1つの請求項に記載の方法。
- 燃料リザーバに接続される、穴のあいた隔膜および/または多孔質膜が前記燃料電池において使用され、前記穴および/または孔の直径が、電気化学反応に適する前記膜電極組立体の方への前記燃料の拡散が保証されるように選択されることを特徴とする、前記請求項のうちのいずれか1つの請求項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの燃料が液体であることを特徴とする、前記請求項のうちのいずれか1つの請求項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの燃料がメタノールであることを特徴とする、前記請求項のうちのいずれか1つの請求項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの追加の流体が水であることを特徴とする、前記請求項のうちのいずれか1つの請求項に記載の方法。
- 前記燃料電池におけるガス状成分が、前記少なくとも1つの液体燃料から分離されることを特徴とする、請求項7から9のうちのいずれか1つの請求項に記載の方法。
- 前記ガス状成分が、ガス状媒体の前記流体分配構造体から離れる方への輸送を支援する前記流体分配構造体の微細構造化によって除去されることを特徴とする、前記請求項10に記載の方法。
- T形状の横断面を持つ少なくとも1つのチャネルを持つ流体分配構造体が使用されることを特徴とする、前記請求項11に記載の方法。
- ガスに対しては透過性であり、液体に対しては不透過性である、少なくとも1つのアノード側バリア層が使用され、その結果として、前記液体は前記流体分配構造体に保持され、前記ガスは、前記流体分配構造体から離れる方へ輸送されることを特徴とする、前記請求項のうちのいずれか1つの請求項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのバリア層が疎油性膜であることを特徴とする、前記請求項13に記載の方法。
- 少なくとも1つの燃料の輸送が対流なしで達成され、アノードおよびカソードを持つ膜電極組立体ならびにそれぞれ1つの燃料リザーバを持つ少なくとも1つのアノード側および1つのカソード側の流体分配構造体もまた含む直接酸化型燃料電池であって、
前記燃料電池が、前記燃料リザーバに接続される穴のあいた隔膜および/または多孔質膜を有し、それの穴または孔の直径を介して、拡散を用いて前記膜電極組立体への前記燃料の輸送が制御できることを特徴とする、直接酸化型燃料電池。 - 前記膜電極組立体が、プロトン伝導性膜ならびに、またそれぞれアノード側およびカソード側触媒層および拡散層から成ることを特徴とする、請求項15から17のうちのいずれか1つの請求項に記載の直接酸化型燃料電池。
- 前記膜電極組立体が、プロトン伝導性膜ならびに、またそれぞれアノード側およびカソード側触媒層および微細構造体から成ることを特徴とする、請求項15から18のうちのいずれか1つの請求項に記載の直接酸化型燃料電池。
- 前記プロトン伝導性膜が前記燃料および反応生成物に対して不透過性であることを特徴とする、前記請求項19に記載の直接酸化型燃料電池。
- 前記触媒層が、白金、ルテニウムおよび/またはその合金を含むことを特徴とする、2つの前記請求項のうちのいずれか1つの請求項に記載の直接酸化型燃料電池。
- 燃料電池が、前記液体燃料のガス状成分を除去するためのデバイスをさらに有することを特徴とする、請求項15から21のうちのいずれか1つの請求項に記載の直接酸化型燃料電池。
- 前記ガス抜きデバイスが、ガス状媒体の前記流体分配構造体から離れる方への輸送を支援する前記流体分配構造体の微細構造化の形で存在することを特徴とする、前記請求項23に記載の直接酸化型燃料電池。
- 前記流体分配構造体が、T形状の横断面を持つ少なくとも1つのチャネルを有することを特徴とする、前記請求項23に記載の直接酸化型燃料電池。
- 前記燃料電池が、アノード側において、ガスに対しては透過性であり、液体に対しては不透過性である少なくとも1つのバリア層を有し、その結果として、前記液体は前記流体分配構造体内に保持され、前記ガスは前記流体分配構造体から離れる方へ輸送できることを特徴とする、請求項15から24のうちのいずれか1つの請求項に記載の直接酸化型燃料電池。
- 前記少なくとも1つのバリア層が疎油性膜から成ることを特徴とする、前記請求項25に記載の直接酸化型燃料電池。
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DE102005056672B4 (de) * | 2005-11-28 | 2014-05-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Betreiben einer Direktoxidationsbrennstoffzelle |
FR2960452B1 (fr) * | 2010-05-31 | 2017-01-06 | Corning Inc | Dispositif formant microreacteur equipe de moyens de collecte et d'evacuation in situ du gaz forme et procede associe |
DE102018205630A1 (de) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mikroreaktor für photokatalytische Reaktionen |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05283094A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
JP2001102069A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-04-13 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
JP2004134292A (ja) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池式発電装置の燃料貯留構造 |
WO2004093231A2 (en) * | 2003-04-15 | 2004-10-28 | Mti Microfuel Cells Inc. | Passive water management techniques in direct methanol fuel cells |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002529892A (ja) * | 1998-10-29 | 2002-09-10 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 微細構造化流れ場 |
US6689502B2 (en) * | 2001-03-16 | 2004-02-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Monopolar cell pack of direct methanol fuel cell |
JP2002343378A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-11-29 | Hitachi Ltd | 燃料電池,燃料電池発電装置及びそれを用いた機器 |
EP1393400B1 (en) * | 2001-06-01 | 2008-07-09 | Polyfuel, Inc. | Removable fuel cartridge, fuel cell assembly comprising said fuel cartridge for portable electronic devices and corresponding device |
DE10136755A1 (de) * | 2001-07-27 | 2003-02-20 | Siemens Ag | Portable Direkt-Methanol-Brennstoffzelle und zugehöriges Betriebsverfahren |
JP2003077505A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-14 | Yuasa Corp | 液体燃料直接供給形燃料電池 |
US6921603B2 (en) * | 2002-04-24 | 2005-07-26 | The Regents Of The University Of California | Microfluidic fuel cell systems with embedded materials and structures and method thereof |
US20040062980A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-01 | Xiaoming Ren | Fluid management component for use in a fuel cell |
JP2004152561A (ja) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Hitachi Ltd | ダイレクトメタノール型燃料電池の燃料供給方法 |
EP1570537A2 (en) * | 2002-12-02 | 2005-09-07 | Donaldson Company, Inc. | Various filter elements for hydrogen fuel cell |
DE10315804B4 (de) * | 2003-03-31 | 2005-09-29 | Reinz-Dichtungs-Gmbh & Co. Kg | Bipolarplatte für Brennstoffzellen aus einer verformten Folie mit Herstellungsverfahren |
US20050170224A1 (en) * | 2003-04-15 | 2005-08-04 | Xiaoming Ren | Controlled direct liquid injection vapor feed for a DMFC |
JP4635428B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2011-02-23 | 株式会社Gsユアサ | 直接液体供給形燃料電池 |
KR100528337B1 (ko) * | 2003-09-05 | 2005-11-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치 |
KR100528338B1 (ko) * | 2003-09-05 | 2005-11-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치 |
JP2005129261A (ja) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Yuasa Corp | 直接液体供給形燃料電池 |
KR100571821B1 (ko) * | 2003-10-22 | 2006-04-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접메탄올 연료전지 및 이를 장착한 휴대용 컴퓨터 |
JP2005235519A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-02 | Seiko Epson Corp | 燃料電池、燃料電池システム、および装置 |
US7510794B2 (en) * | 2004-03-02 | 2009-03-31 | Mti Microfuel Cells, Inc. | Conformable fuel cell |
JP2006019145A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Hitachi Ltd | 燃料電池及びこれを搭載した電子機器 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05283094A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
JP2001102069A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-04-13 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
JP2004134292A (ja) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池式発電装置の燃料貯留構造 |
WO2004093231A2 (en) * | 2003-04-15 | 2004-10-28 | Mti Microfuel Cells Inc. | Passive water management techniques in direct methanol fuel cells |
JP2006523936A (ja) * | 2003-04-15 | 2006-10-19 | エムティーアイ・マイクロフューエル・セルズ・インコーポレイテッド | 直接メタノール燃料電池における受動的水管理技術 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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