JP2010165482A

JP2010165482A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2010165482A
Application number: JP2009004936A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nishiyama; 朋宏西山; Naoya Hatayama; 直哉畑山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】発電に必要な酸素を安定して取り込み、十分な出力を得ることが可能な燃料電池を提供することを目的とする。
【解決手段】アノードとカソードとの間に電解質膜を挟持した構造の膜電極接合体２を有する燃料電池本体１と、燃料電池本体を収納するとともにカソードに対向する開口部１１１Ａを有するカバー体１１１を備えた筐体１１０と、筐体のカバー体から突出する脚部１２０と、を備え、脚部は、その少なくとも一部が筐体に収納可能であることを特徴とする燃料電池。
【選択図】図２

Description

この発明は、燃料電池、及び、この燃料電池を電源として搭載した携帯用電子機器や充電器などの電子機器の技術に関する。

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

特に、メタノールを燃料として用いた直接メタノール型燃料電池（ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈａｎｏｌＦｕｅｌＣｅｌｌ：ＤＭＦＣ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯用電子機器の電源として有望視されている。

このような燃料電池は、発電に必要な酸素を空気極（カソード）側に設けられた孔を介して取り込んでいる。このため、孔が遮蔽物によって塞がれてしまった場合、酸素が不足して発電効率の低下を招く。例えば、孔を下に向けた状態で燃料電池を机上に載置した場合や、孔の上に物体を積み重ねてしまった場合などには、孔が塞がれてしまう。

例えば、特許文献１によれば、発電に必要な酸素を供給しつつ放熱性を改善するために、厚みが一定の屈曲した板状片からなる凹凸と、凹凸の凸部先端よりも酸素導入部側に設けられた複数の開口とを有するカソード側筐体部を備えた燃料電池が開示されている。

また、特許文献２によれば、熱の放出能力を増大させるために、吸気孔が設けられた空気極側のケーシングの外側表面にフィンが形成された燃料電池が開示されている。
特開２００６−３３１９２７号公報国際公開第２００６／１０１０７１号パンフレット

この発明の目的は、発電に必要な酸素を安定して取り込み、十分な出力を得ることが可能な燃料電池を提供することにある。

この発明の一態様によれば、
アノードとカソードとの間に電解質膜を挟持した構造の膜電極接合体を有する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体を収納するとともに、前記カソードに対向する開口部を有するカバー体を備えた筐体と、
前記筐体の前記カバー体から突出する脚部と、を備え、
前記脚部は、その少なくとも一部が前記筐体に収納可能であることを特徴とする燃料電池が提供できる。

この発明によれば、発電に必要な酸素を安定して取り込み、十分な出力を得ることが可能な燃料電池を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る燃料電池について図面を参照して説明する。

ここでは、まず、燃料電池本体の構成について説明する。図１は、この実施の形態に係る燃料電池本体１の構造例を概略的に示す断面図である。

燃料電池本体１は、起電部を構成する膜電極接合体（ＭＥＡ）２と、膜電極接合体２に燃料を供給する燃料供給機構３と、から主として構成されている。

すなわち、燃料電池本体１において、膜電極接合体２は、アノード触媒層１１とアノードガス拡散層１２とを有するアノード（燃料極）１３と、カソード触媒層１４とカソードガス拡散層１５とを有するカソード（空気極／酸化剤極）１６と、アノード触媒層１１とカソード触媒層１４とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜１７とを備えて構成されている。

膜電極接合体２は、電解質膜１７のアノード側及びカソード側にそれぞれ配置されたゴム製のＯリング等のシール部材１９によってシールされており、これにより、膜電極接合体２からの燃料漏れや酸化剤漏れが防止されている。

膜電極接合体２のカソード１６側には、絶縁材料によって形成された板状体２０が配置されている。この板状体２０は、主に保湿層として機能する。すなわち、この板状体２０は、カソード触媒層１４で生成された水の一部が含浸されて水の蒸散を抑制するとともに、カソード触媒層１４への空気の取入れ量を調整し且つ空気の均一拡散を促進するものである。

上述した膜電極接合体２は、燃料供給機構３とカバープレート２１との間に配置されている。カバープレート２１は、外観が略矩形状のものであり、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）によって形成されている。また、カバープレート２１は、主として酸化剤である空気（特に酸素）を取入れるための複数の開口部（酸素導入孔）２１Ａを有している。

燃料供給機構３は、膜電極接合体２のアノード１３に対して燃料を供給するように構成されているが、特に、特定の構成に限定されるものではない。以下に、燃料供給機構３の一例について説明する。

燃料供給機構３は、例えば、箱状に形成された容器３０を備えている。この燃料供給機構３は、液体燃料を収容する燃料収容部４と流路５を介して接続されている。容器３０は、燃料導入口３０Ａを有しており、この燃料導入口３０Ａと流路５とが接続されている。

燃料供給機構３は、膜電極接合体２のアノード１３の面方向に燃料を分散並びに拡散させつつ供給する燃料供給部３１を備えている。すなわち、燃料供給部３１は、１つの燃料注入口３２と、複数の燃料排出口３３とを有しており、細管３４のような燃料通路を介して燃料注入口３２と燃料排出口３３とを接続した構成である。

膜電極接合体２は、そのアノード１３が上述したような燃料供給部３１の燃料排出口３３に対向するように配置されている。カバープレート２１は、燃料供給機構３との間に膜電極接合体２を保持した状態で容器３０に対してカシメあるいはネジ止めなどの手法により固定されている。これにより、燃料電池（ＤＭＦＣ）１の発電ユニットが構成されている。

燃料収容部４には、膜電極接合体２に応じた液体燃料が収容されている。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。なお、液体燃料は、必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えば、エタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料収容部４には、膜電極接合体２に応じた液体燃料が収容される。

さらに、流路５には、ポンプ６が介在していても良い。ポンプ６は、燃料を循環させる循環ポンプではなく、あくまでも燃料収容部４から燃料供給部３１に液体燃料を送液する燃料供給ポンプである。燃料供給部３１から膜電極接合体２に供給された燃料は、発電反応に使用され、その後に循環して燃料収容部４に戻されることはない。

この実施の形態の燃料電池本体１は、燃料を循環しないことから、従来のアクティブ方式とは異なるものであり、装置の小型化等を損なうものではない。また、液体燃料の供給にポンプ６を使用しており、従来の内部気化型のような純パッシブ方式とも異なる。図１に示す燃料電池本体１は、例えばセミパッシブ型と呼称される方式を適用したものである。

上述したように、燃料供給部３１から放出された燃料は、膜電極接合体２のアノード１３に供給される。膜電極接合体２内において、燃料は、アノードガス拡散層１２を拡散してアノード触媒層１１に供給される。液体燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層１１で下記の（１）式に示すメタノールの内部改質反応が生じる。なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層１４で生成した水や電解質膜１７中の水をメタノールと反応させて（１）式の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。

ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ → ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^- …（１）
この反応で生成した電子（ｅ^-）は、集電体１８を経由して外部に導かれ、いわゆる電気として携帯用電子機器等を動作させた後、集電体１８を経由してカソード１６に導かれる。（１）式の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ⁺）は、電解質膜１７を経てカソード１６に導かれる。カソード１６には、酸化剤として空気が供給される。カソード１６に到達した電子（ｅ^-）とプロトン（Ｈ⁺）は、カソード触媒層１４で空気中の酸素と下記の（２）式にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成する。

６ｅ^-＋６Ｈ⁺＋（３／２）Ｏ₂ → ３Ｈ₂Ｏ …（２）
上述した燃料電池本体１の発電反応において、発電する電力を増大させるためには触媒反応を円滑に行わせるとともに、膜電極接合体２の電極全体に均一に燃料を供給し、電極全体をより有効に発電に寄与させることが重要となる。

図２に示すように、この実施の形態に係る燃料電池１００は、上述した燃料電池本体１と、この燃料電池本体１を収納する筐体１１０と、を備えている。筐体１１０は、燃料電池本体１のカソード１６側に配置されたカバー体１１１を備えている。このカバー体１１１は、図１に示したカバープレート２１であっても良いし、筐体１１０の一部であっても良い。カバー体１１１は、カソード１６に対向する開口部１１１Ａを有している。この開口部１１１Ａは、上述した酸素導入孔として機能するものである。

燃料電池１００は、さらに、筐体１１０のカバー体１１１から突出する脚部１２０を備えている。この脚部１２０は、その少なくとも一部が筐体１１０に収納可能に構成されている。このような脚部１２０を燃料電池１００に設ける位置は、特に限定されないし、燃料電池１００に設けられる脚部１２０の数についても、特に制限はない。また、脚部１２０の形状は、円柱や四角柱などの柱状でも良いし、球状でも良いし、また、他の形状でも良く、特に制限はない。

このような構成の燃料電池１００によれば、脚部１２０を設けたことにより、カバー体１１１の開口部１１１Ａの閉塞を防止することが可能となる。例えば、カバー体１１１を下に向けた状態で燃料電池１００を机上に載置した場合であっても、脚部１２０は、カバー体１１１と机上の表面との間にギャップを形成するため、カバー体１１１の開口部１１１Ａが閉塞されることはない。また、カバー体１１１の上に物体を積み重ねてしまった場合でも、脚部１２０は、カバー体１１１と物体との間にギャップを形成するため、載置された物体によって開口部１１１Ａが閉塞されることはない。

このように、開口部１１１Ａを介して常に通気性を確保することが可能となる。特に、外気から発電反応に必要な酸素を安定して取り込むことが可能となるとともに、発電反応に伴って生成された不要なガス成分（例えばアノード１３側で生成した二酸化炭素や、カソード１６側で生成した過剰な水蒸気など）の排出も可能となる。このため、燃料電池１００において、その設置場所に関わらず発電に必要な物質の授受が阻害されることがなく発電を継続することができ、十分な出力を得ることが可能となる。

また、脚部１２０は、筐体１１０に収納可能に構成されているため、通気性を確保する必要があるときに突出させ、不要なときには筐体１１０内に収納可能となる。このため、燃料電池１００を携行する際や脚部１２０を突出させることなく通気性を確保できる場合などには、脚部１２０が燃料電池１００からの出っ張りとなって邪魔になることがなく、また、体積効率の低下を抑制できる。

この脚部１２０は、筐体１１０に収納した際にはその先端部がカバー体１１１から突出していても良いが、その全体が筐体１１０の内部に収納されカバー体１１１から突出しないように構成しても良い。特に、後者の場合、収納時に出っ張りがなく、デザイン性にも優れている。

さらに、脚部１２０の筐体１１０からの出し入れは、ユーザーが意図して行っても良いが、ユーザーが意図せずに脚部１２０の出し入れを可能とする構成も適用できる。

例えば、燃料電池１００がカバー体１１１を下にして机上などに載置された場合、燃料電池１００がその自重によって机上表面に近接する方向に沈むのに伴って筐体１１０に収納されていた脚部１２０の先端が押下されることによって脚部１２０が筐体１１０から飛び出すように構成しても良い。

このような機構としては、例えば、ノック軸を一度押すと押し込んだ状態を保持し、もう一度押すと元に戻るノック式機構などが挙げられる。このノック式機構の一例について説明すると、ノック式機構は、切欠を組み合わせた心材と、コイルスプリングとを備え、心材が脚部１２０に連結している。

脚部１２０が押された状態ではスプリングを圧縮した状態で切欠が出っ張った部分に保持され、心材が引っ込んだ状態を保持する。つまり、脚部１２０は、筐体１１０に収納される。再度脚部１２０が押された場合には、スプリングを押し込みながら切欠がずれることにより切欠が出っ張りのない部分に移動し、その状態がスプリングにより保持される。つまり、心材が出っ張った状態に保持され、心材に連結する脚部１２０が筐体１１０から突出した状態に保持される。

また、他の構成としては、カバー体１１１が重力方向を向くように燃料電池１００を回転した場合に、脚部１２０の自重によって、脚部１２０が筐体１１０から突出するように構成しても良い。

また、他の構成としては、燃料電池１００の制御部が、開口部１１１Ａが閉塞されていると判断したのに基づいて、脚部１２０を筐体１１０から突出するように制御しても良い。その一例としては、燃料電池本体１の出力や膜電極接合体２の温度をモニタし、制御部が出力の低下や温度の変化を検知したのに基づいて、脚部１２０を筐体１１０から突出させる構成などが適用可能である。

次に、より具体的な構成例について説明する。

≪第１構成例≫
第１構成例の燃料電池１００は、図３及び図４に示すように、折り畳み式の脚部１２０を備えている。すなわち、燃料電池１００は、脚部１２０を揺動自在に筐体１１０に接続する接続具１３０を備えている。この接続具１３０の一例として、ここではヒンジを適用しているが、同等の機能を有するものであればいずれも適用可能である。

ここに示した接続具１３０は、筐体１１０に固定された固定体１３１、脚部１２０に固定された固定体１３２、及び、これらの固定体１３１及び１３２を連結するとともに脚部１２０の揺動の支点となる回転軸１３３によって構成されている。

このような構成例においては、脚部１２０は、接続具１３０の回転軸１３３の周りを揺動可能となる。脚部１２０は、ここでは中心軸１２０Ｘに沿って延びた柱状に形成されている。

このような脚部１２０は、揺動して起き上がった状態ではカバー体１１１から突出する。ここでは、脚部１２０は、その中心軸１２０Ｘがカバー体１１１の法線方向を向くように立ち上がっている。このとき、脚部１２０の先端部（接続具１３０に固定された側とは反対側）を含む略全体がカバー体１１１から突出している。

また、脚部１２０は、接続具１３０の回転軸１３３の周りを揺動して倒れた状態ではその少なくとも一部が筐体１１０に収納される。ここでは、脚部１２０は、立ち上がった状態から９０°揺動し、その中心軸１２０Ｘがカバー体１１１の表面を規定する平面と平行な方向を向くように倒れている。

通常、脚部１２０は、倒れた状態よりも起き上がった状態の方がカバー体１１１から突出する高さが長くなるように形成されている。

筐体１１０は、倒れた脚部１２０を収納するようにカバー体１１１から窪んだ形状の収納部１１２を備えていることが望ましい。これにより、倒れた脚部１２０のカバー体１１１の表面からの出っ張りを小さくすることができる。図４に示した例では、収納部１１２は、倒れた脚部１２０の高さ（あるいは脚部１２０を中心軸１２０Ｘに直交する面で切断したときの外径）より浅い深さに形成されている。このため、脚部１２０の一部がカバー体１１１から突出している。

なお、収納部１１２は、倒れた脚部１２０の高さ以上の深さに形成されていても良い。この場合には、脚部１２０の全体を収納部１１２に収納することが可能となる。

≪第２構成例≫
第２構成例の燃料電池１００は、図５に示すように、脚部１２０をカバー体１１１の法線方向に昇降させる構造を備えている。このような脚部１２０は、上昇した状態ではカバー体１１１から突出し、下降した状態ではその少なくとも一部が筐体１１０に収納されるように構成されている。筐体１１０は、下降した脚部１２０を収納するようにカバー体１１１から窪んだ形状の収納部１１２を備えている。

例えば、図６に示した例では、脚部１２０は、円柱状に形成され、その外側面にネジが切られ雄ネジを形成している。収納部１１２は、中空の円筒状に形成され、その内面にネジが切られ雌ねじを形成している。

このような脚部１２０は、その先端部１２０Ａを正回転させることによって収納部１１２から上昇し、カバー体１１１から突出する。また、脚部１２０は、その先端部１２０Ａを逆回転させることによって収納部１１２に向かって下降し、収納部１１２に収納される。このような構成においては、脚部１２０を回転させない限り、脚部１２０の位置（あるいは脚部１２０がカバー体１１１から突出した高さ）は保持される。

図７に示した例では、収納部１１２の内部にバネ１１３を備えている。つまり、バネ１１３は、収納部１１２の底部１１２Ｂと脚部１２０の後端部１２０Ｂとの間に配置されている。

脚部１２０は、バネ１１３が伸張することによって収納部１１２から上昇し、カバー体１１１から突出する。また、脚部１２０は、バネ１１３が収縮させることによって収納部１１２に収納される。このような構成においては、バネ１１３の弾性によって脚部１２０の位置が変化する。このため、このような例では、燃料電池１００は、脚部１２０を上昇した状態及び下降した状態で固定するストッパ１１４を備えていることが望ましい。このようなストッパ１１４により、脚部１２０の位置を保持することができる。

図８に示した例では、脚部１２０は、円柱状に形成され、その外側面から突出しストッパとしての機能を兼ね備えたレバー１１５を備えている。筐体１１０の側面には、収納部１１２に貫通するスリットＳＬが形成されている。

このスリットＳＬは、例えばコの字型に形成され、脚部１２０が収納部１１２に収納された状態を保持するようにレバー１１５が案内される横スリットＳＬ１と、脚部１２０が収納部１１２を上昇する際にレバー１１５が案内される縦スリットＳＬ２と、脚部１２０がカバー体１１１から突出した状態を保持するようにレバー１１５が案内される横スリットＳＬ３と、によって構成されている。脚部１２０は、このようなレバー１１５の操作によって上昇または下降し、その状態が保持される。

≪第３構成例≫
第３構成例の燃料電池１００は、図９に示すように、脚部１２０は、蛇腹状に形成されている。このような脚部１２０は、伸張した状態ではカバー体１１１から突出し、収縮した状態ではその少なくとも一部が筐体１１０に収納される。このような構成においては、脚部自身の弾性によって脚部１２０の位置が変化する。このため、このような第３構成例では、燃料電池１００は、脚部１２０を伸張した状態及び収縮した状態で固定するストッパ１１４を備えていることが望ましい。このようなストッパ１１４により、脚部１２０の位置を保持することができる。

≪第４構成例≫
第４構成例の燃料電池１００は、図１０に示すように、脚部１２０を回転自在に筐体１１０に接続する接続具１４０を備えている。このような脚部１２０は、自重回転式であり、カバー体１１１が重力方向を向いたときに接続具１４０の回転軸を中心に脚部自身の自重で回転し、カバー体１１１から突出するように構成されている。

より具体的には、図１０及び図１１に示すように、脚部１２０は、中空の第１球体１２１と、第１球体１２１の内部に収納された第２球体１２２と、によって構成されている。これらの第１球体１２１及び第２球体１２２の中心は、筐体１１０の内部の同一点に位置している。第２球体１２２の外径は、第１球体１２１の内径と同等以下である。

第１球体１２１は、完全な球状ではなく、その中心が筐体１１０の内部に位置した状態でカバー体１１１から突出した部分を切断した略半球状に形成されている。この第１球体１２１は、カバー体１１１の表面を規定する平面内において便宜上定義したＸ軸に沿って伸びた接続具１４１によって筐体１１０に接続されている。これにより、第１球体１２１は、Ｘ軸を中心に回転自在となっている。

第２球体１２２も同様に、完全な球状ではなく、その中心が筐体１１０の内部に位置した状態でカバー体１１１から突出した部分を切断した略半球状に形成されている。この第２球体１２２は、カバー体１１１の表面を規定する平面内において便宜上定義したＸ軸と直交するＹ軸に沿って伸びた接続具１４２によって第１球体１２１に接続されている。これにより、第２球体１２２は、Ｙ軸を中心に回転自在となっている。

このような構成によれば、燃料電池１００がカバー体１１１を上向き（つまり重力方向と反対側）にして載置された場合には、脚部１２０の第１球体１２１及び第２球体１２２のいずれもその自重によって筐体１１０の内部に収納され、平坦な切断面１２１Ａ及び１２２Ａがカバー体１１１の表面とツライチとなる。つまり、脚部１２０がカバー体１１１から突出することはない。

一方、燃料電池１００がカバー体１１１を上向きにした状態から例えばＸ軸を中心に１８０度回転されてカバー体１１１を下向きにした状態では、図１２に示すように、脚部１２０の第１球体１２１が接続具１４１によりＸ軸を中心に１８０度回転する。このとき、第１球体１２１に接続された第２球体１２２もＸ軸を中心に１８０度回転する。これにより、脚部１２０はカバー体１１１から突出する。

また、燃料電池１００がカバー体１１１を上向きにした状態から例えばＹ軸を中心に１８０度回転されてカバー体１１１を下向きにした状態では、図１３に示すように、脚部１２０の第１球体１２１は回転しないが、第２球体１２２が接続具１４２によりＹ軸を中心に１８０度回転する。これにより、脚部１２０はカバー体１１１から突出する。

このような第４構成例によれば、特にユーザーが意図しなくても燃料電池１００を下向きにした際に脚部１２０を突出させることができる。

なお、第１球体１２１及び第２球体１２２は、それぞれの中心を挟んで切断面１２１Ａ及び１２２Ａと対向する位置に重りを有していても良い。このような構成により、第１球体１２１及び第２球体１２２のそれぞれについて、中心を挟んだ重量差を大きくすることができ、より回転しやすくすることができる。

上述した例では、脚部１２０を構成する各球体は、略半球状に形成されたが、カバー体１１１から突出した部分に少なくとも１つの平面を有することが望ましい。すなわち、上述した例では、第１球体１２１及び第２球体１２２のいずれも中心を挟んで切断面に対向する側は球面であるが、ここに示した例では、それぞれの球体の外面には、球体が回転する軸と平行な平面が形成されている。

図１４に示した例では、第１球体１２１は、その中心を挟んで切断面１２１Ａに対向する外面に、接続具１４１が伸びるＸ軸と平行な第１平面１２１Ｂ及び第２平面１２１Ｃが形成されている。これらの第１平面１２１Ｂ及び第２平面１２１Ｃは、切断面１２１Ａと対向する位置で交差し、角部１２１Ｄを形成している。

第２球体１２２も同様に、その中心を挟んで切断面１２２Ａに対向する外面に、接続具１４２が伸びるＹ軸と平行な第１平面１２２Ｂ及び第２平面１２２Ｃが形成されている。これらの第１平面１２２Ｂ及び第２平面１２２Ｃは、切断面１２２Ａと対向する位置で交差し、角部１２２Ｄを形成している。

燃料電池１００がカバー体１１１を上向きにした状態からＸ軸を中心に１８０度回転されてカバー体１１１を下向きにした状態では、図１５に示すように、脚部１２０の第１球体１２１が１８０度回転して角部１２１Ｄが机上の表面に接触するが、再度わずかに回転して第１平面１２１Ｂまたは第２平面１２１Ｃで受けることができ、脚部１２０がカバー体１１１から突出した状態が保持される。

また、燃料電池１００がカバー体１１１を上向きにした状態からＹ軸を中心に１８０度回転されてカバー体１１１を下向きにした状態では、脚部１２０の第２球体１２２のみが１８０度回転して角部１２２Ｄが机上の表面に接触するが、再度わずかに回転して第１平面１２２Ｂまたは第２平面１２２Ｃで受けることができ、脚部１２０がカバー体１１１から突出した状態が保持される。

このように、回転して突出した脚部１２０が机上の表面に接触した際に平面で受けることができ、再回転して脚部１２０が筐体１１０に戻ってしまう（つまり収納状態に戻る）ことを防止できる。このため、確実に通気性を確保できる。

《実施例》
脚部を備えていない燃料電池１００を、筐体１１０の開口部１１１Ａを下に向けて平らな机の上に放置して発電を行ったところ、酸素不足が原因と思われる出力の低下が確認された。

一方、脚部１２０を突出させた状態の燃料電池１００を、筐体１１０の開口部１１１Ａを下に向けて平らな机の上に放置して発電を行ったところ、出力が低下することなく発電を継続できることが確認された。

以上説明したように、この実施の形態によれば、発電に必要な酸素を安定して取り込み、十分な出力を得ることが可能な燃料電池を提供できる。

上述した実施形態の燃料電池本体１は、各種の液体燃料を使用した場合に効果を発揮し、液体燃料の種類や濃度は限定されるものではない。ただし、燃料を面方向に分散させつつ供給する燃料供給部３１は、特に燃料濃度が濃い場合に有効である。このため、実施形態の燃料電池本体１は、濃度が８０ｗｔ％以上のメタノールを液体燃料として用いた場合に、その性能や効果を特に発揮することができる。したがって、実施形態は、メタノール濃度が８０ｗｔ％以上のメタノール水溶液や純メタノールを液体燃料として用いた燃料電池本体１に好適である。

さらに、上述した実施形態は、本発明をセミパッシブ型の燃料電池本体１に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、内部気化型の純パッシブ型の燃料電池に対しても適用可能である。

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

図１は、この発明の一実施の形態に係る燃料電池本体の構造を概略的に示す断面図である。図２は、この発明の一実施の形態に係る燃料電池の構成を概略的に示す図である。図３は、この実施の形態に係る第１構成例の燃料電池の構成を概略的に示す斜視図である。図４は、第１構成例の燃料電池における折り畳み式の脚部の構造を概略的に示す図である。図５は、この実施の形態に係る第２構成例の燃料電池の構成を概略的に示す斜視図である。図６は、第２構成例の燃料電池における昇降式の脚部の構造例を概略的に示す図である。図７は、第２構成例の燃料電池における昇降式の脚部の他の構造例を概略的に示す図である。図８は、第２構成例の燃料電池における昇降式の脚部の他の構造例を概略的に示す図である。図９は、この実施の形態に係る第３構成例の燃料電池に脚部の構造を概略的に示す図である。図１０は、この実施の形態に係る第４構成例の燃料電池の構成を概略的に示す斜視図である。図１１は、第４構成例の燃料電池における自重回転式の脚部の構造を概略的に示す図である。図１２は、第４構成例の燃料電池においてＸ軸を中心として回転した場合の脚部の突出状態を説明するための図である。図１３は、第４構成例の燃料電池においてＹ軸を中心として回転した場合の脚部の突出状態を説明するための図である。図１４は、第４構成例の燃料電池における自重回転式の脚部の他の構造を概略的に示す図である。図１５は、第４構成例の燃料電池においてＸ軸及びＹ軸を中心として回転した場合の脚部の突出状態を説明するための図である。

１…燃料電池本体２…膜電極接合体３…燃料供給機構
４…燃料収容部６…ポンプ
１３…アノード１６…カソード１７…電解質膜
１００…燃料電池１１０…筐体
１１１…カバー体１１１Ａ…開口部１１２…収納部
１２０…脚部１３０…接続具１４０…接続具

Claims

アノードとカソードとの間に電解質膜を挟持した構造の膜電極接合体を有する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体を収納するとともに、前記カソードに対向する開口部を有するカバー体を備えた筐体と、
前記筐体の前記カバー体から突出する脚部と、を備え、
前記脚部は、その少なくとも一部が前記筐体に収納可能であることを特徴とする燃料電池。
さらに、前記脚部を揺動自在に前記筐体に接続する接続具を備え、
前記脚部は、前記接続具の回転軸の周りを揺動して起き上がった状態では前記カバー体から突出し、前記接続具の回転軸の周りを揺動して倒れた状態ではその少なくとも一部が前記筐体に収納されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
前記筐体は、倒れた前記脚部を収納するように前記カバー体から窪んだ形状の収納部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
前記脚部を前記カバー体の法線方向に昇降させる構造を備え、
前記脚部は、上昇した状態では前記カバー体から突出し、下降した状態ではその少なくとも一部が前記筐体に収納されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
前記筐体は、下降した前記脚部を収納するように前記カバー体から窪んだ形状の収納部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
さらに、前記脚部を上昇した状態及び下降した状態で固定するストッパを備えたことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
前記脚部は、蛇腹状に形成され、伸張した状態では前記カバー体から突出し、収縮した状態ではその少なくとも一部が前記筐体に収納されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
さらに、前記脚部を伸張した状態及び収縮した状態で固定するストッパを備えたことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池。
さらに、前記脚部を回転自在に前記筐体に接続する接続具を備え、
前記脚部は、前記カバー体が重力方向を向いたときに前記接続具の回転軸の周りをその自重で回転し、前記カバー体から突出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
前記脚部は、前記カバー体から突出した部分に少なくとも１つの平面を有することを特徴とする請求項９に記載の燃料電池。