JP2011054447A - Fuel cell - Google Patents

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JP2011054447A
JP2011054447A JP2009203134A JP2009203134A JP2011054447A JP 2011054447 A JP2011054447 A JP 2011054447A JP 2009203134 A JP2009203134 A JP 2009203134A JP 2009203134 A JP2009203134 A JP 2009203134A JP 2011054447 A JP2011054447 A JP 2011054447A
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JP2009203134A
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Noboru Ishizone
昇 石曽根
Fumiharu Iwasaki
文晴 岩崎
Kazutaka Yuzurihara
一貴 譲原
Toru Ozaki
徹 尾崎
Takamasa Yanase
考応 柳▲瀬▼
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Seiko Instruments Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell capable of stably generating power and maintaining a high power generating efficiency and moreover suppressing drying-up of a power generation part. <P>SOLUTION: In the power generating part of a fuel cell of a natural aspiration type, barrier ribs 33 are provided opposed to an oxidant electrode 31 with a space interposed, a first communication port 371 and a second communication port 372 arranged near each of a first end part 361 and a second end part 362 lower than the first end part 361 respectively, and while diffusion of vapor toward a perpendicular direction to the oxidant electrode 31 is prevented, the air as a fuel is supplied from the second communication port 372 by thermal convection during power generation, and since the air after power generation is exhausted from the first communication port 371, a stable power generation is made possible and while a high power generation efficiency is maintained, dry-up of the power generation part 1 can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は外部負荷の内部電源として用いられる燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell used as an internal power source for an external load.

現在、ノートパソコンや携帯電話等の電子機器の電源として、主にリチウムイオン電池に代表される二次電池が使用されている。しかし、これらの電子機器の更なる使用時間の長期化の要望、近年の電子機器の高機能化に伴い、高出力で充電の必要がない燃料電池の利用が期待されている。また燃料電池には多数の方式が存在するが、上記の電子機器に用いられる燃料電池には、そのシステムの小型化・簡素化が容易である事から固体高分子形燃料電池の適用が有望である。   Currently, secondary batteries typified by lithium ion batteries are mainly used as power sources for electronic devices such as notebook computers and mobile phones. However, with the demand for further extension of the usage time of these electronic devices and the recent enhancement of functionality of electronic devices, the use of fuel cells that are high in output and do not require charging is expected. There are many types of fuel cells, but solid polymer fuel cells are promising for fuel cells used in the above-mentioned electronic devices because the system can be easily downsized and simplified. is there.

固体高分子形燃料電池では燃料極に燃料を、酸化剤極に空気中の酸素を与える事によって発電をする。この時燃料極から固体高分子膜中を移動してきたプロトンが、酸化剤極で酸素と結合して水を生成する。酸化剤極で生成された水は固体高分子膜中に保持されるが、その多くは酸化剤極に供給される空気中に蒸発していく。また固体高分子膜中をプロトンが移動する為には水が必要であるが、燃料電池が発電時に発生する熱により発電部が高温になり、例えば酸化剤ガスの湿度が低下してしまうドライアップ(ドライアウト)が生じて発電性能が低下する。その為、発電部は一定の湿度を保つ必要がある。   In a polymer electrolyte fuel cell, power is generated by supplying fuel to the fuel electrode and oxygen in the air to the oxidizer electrode. At this time, protons that have moved from the fuel electrode into the solid polymer membrane combine with oxygen at the oxidant electrode to generate water. The water produced at the oxidant electrode is retained in the solid polymer film, but most of it evaporates into the air supplied to the oxidant electrode. Also, water is necessary for protons to move through the solid polymer membrane, but the power generation section becomes hot due to the heat generated by the fuel cell during power generation, for example, dry-up that reduces the humidity of the oxidant gas. (Dry-out) occurs and power generation performance decreases. Therefore, the power generation unit needs to maintain a certain humidity.

そこで、酸化剤極に対してファンを用いて強制的に空気を供給し、放熱性能を向上させ、発電部が高温になるのを防ぐことでドライアップを生じさせない技術が提案されている(例えば、特許文献1)。   Therefore, a technique has been proposed that does not cause dry-up by forcibly supplying air to the oxidizer electrode using a fan, improving heat dissipation performance, and preventing the power generation unit from becoming high temperature (for example, Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1に記載の構成では、ファンを動作させる為に電力が必要であり、該電力を燃料電池や二次電池から供給する必要がある為、燃料電池システムの発電効率が低下してしまう。   However, in the configuration described in Patent Document 1, electric power is required to operate the fan, and it is necessary to supply the electric power from the fuel cell or the secondary battery, so that the power generation efficiency of the fuel cell system is reduced. End up.

また、電力を用いずに発電部のドライアップを防ぐ技術として、酸化剤極から突出して触媒層上に備えられ水蒸気を結露させるコの字状の結露手段を備え、被覆領域の水蒸気圧を高くする技術が提案されている(例えば、特許文献2)。   In addition, as a technique for preventing dry-up of the power generation unit without using electric power, it is provided with a U-shaped condensation means that protrudes from the oxidizer electrode and is provided on the catalyst layer to condense water vapor, thereby increasing the water vapor pressure in the coating region. The technique which performs is proposed (for example, patent document 2).

特開2007−95581JP2007-95581A 特開2008−198385JP2008-198385A

しかしながら、特許文献2の構成では、水蒸気を結露させる結露手段が燃料の触媒層上の一部を覆う構成となっており、燃料極に対する空気の供給が阻害されてしまい、特に多くの燃料を必要とする高電流密度条件では発電効率が低下してしまう。   However, in the configuration of Patent Document 2, the dew condensation means that condenses water vapor covers a part of the catalyst layer of the fuel, and the supply of air to the fuel electrode is obstructed, and particularly a large amount of fuel is required. Under the high current density condition, the power generation efficiency is lowered.

そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、安定した発電が可能であり高い発電効率を維持しながら発電部のドライアップを抑制することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a fuel cell capable of stable power generation and capable of suppressing dry-up of a power generation unit while maintaining high power generation efficiency. And

上記課題を解決するために本発明の燃料電池の第1の特徴は、燃料極と酸化剤極と燃料極及び酸化剤極に挟持された電解質膜から構成される発電部と、大気と連通する連通口とを有し、連通口を介して大気中の空気が酸化剤として酸化剤極に自然吸気によって供給される燃料電池であって、酸化剤極と、酸化剤極の電解質膜が配置された面に対向するように設けられた隔壁と、酸化剤極と隔壁とによって構成された空間と、を有する酸化剤極部を備え、酸化剤極側部は、第1の端部と、第1の端部とは逆側の第2の端部とを備え、第1の端部は、第2の端部よりも高い位置に備えられ、第1の端部と第2の端部との中心から第1の端部寄りの少なくとも1つの第1連通口と、第1の端部と第2の端部との中心から第2の端部寄りの少なくとも1つの第2連通口と、を備えることを要旨とする。   In order to solve the above-described problem, a first feature of the fuel cell of the present invention is that the fuel cell, the oxidant electrode, the fuel electrode and the power generation unit composed of the electrolyte membrane sandwiched between the oxidant electrode and the atmosphere communicate with each other. The fuel cell has a communication port, and air in the atmosphere is supplied to the oxidant electrode as natural oxidant via the communication port by natural intake, and the oxidant electrode and the electrolyte membrane of the oxidant electrode are disposed. And an oxidant electrode portion having a space formed by the oxidant electrode and the partition wall, the oxidant electrode side portion including a first end, A second end opposite to the first end, the first end being provided at a position higher than the second end, and the first end and the second end At least one first communication port near the first end from the center of the center, and at least near the second end from the center of the first end and the second end One second communication port of the gist that comprises a.

かかる特徴によれば、自然吸気型の燃料電池の酸化剤極において、熱対流によって上昇する空気の流れの入り口と出口に連通口が備えられているため空気の供給と排気を十分確保しながら、隔壁によって電解質膜と垂直方向の大気への水蒸気の拡散が防止する事ができる。従って、高い発電性能を保持しながら、発電時のドライアップを抑制することができる。   According to such a feature, in the oxidant electrode of the naturally aspirated fuel cell, the communication port is provided at the inlet and the outlet of the air flow rising by thermal convection, so that sufficient supply of air and exhaust are ensured, The partition walls can prevent water vapor from diffusing into the atmosphere perpendicular to the electrolyte membrane. Therefore, it is possible to suppress dry-up during power generation while maintaining high power generation performance.

本発明の燃料電池の第2の特徴は、第1の特徴の燃料電池において、前記第2の端部の側方には、前記酸化剤極に対して水を供給する加水手段を備えることを要旨とする。   According to a second aspect of the fuel cell of the present invention, in the fuel cell according to the first aspect, a hydration unit that supplies water to the oxidant electrode is provided on a side of the second end portion. The gist.

かかる特徴によれば、空気供給側の連通口から酸化剤極に対して水を供給する事により酸化剤極の湿度を高く保つことができる。   According to this feature, the humidity of the oxidant electrode can be kept high by supplying water to the oxidant electrode from the air supply side communication port.

本発明の燃料電池の第3の特徴は、第2の特徴の燃料電池において、前記加水手段は水貯留部から供給された水を蒸発する蒸発部を備える事を要旨とする。   The gist of a third feature of the fuel cell of the present invention is that, in the fuel cell of the second feature, the hydration means includes an evaporating part for evaporating water supplied from the water storage part.

かかる特徴によれば、水貯留部に備えられた水を水蒸気として蒸発させるために、ドライアップを長時間抑制する事ができる。   According to such a feature, dry-up can be suppressed for a long time because the water provided in the water reservoir is evaporated as water vapor.

本発明の燃料電池の第4の特徴は、第3の特徴の燃料電池において、前記加水手段は加熱手段を備え、前記蒸発部は前記加熱手段によって加熱される事を要旨とする。   According to a fourth aspect of the fuel cell of the present invention, in the fuel cell according to the third aspect, the hydration unit includes a heating unit, and the evaporation unit is heated by the heating unit.

かかる特徴によれば、蒸発手段が加熱手段によって高温に保たれ、より多くの水の蒸発が可能であるため、ドライアップの抑制をより効果的におこなう事ができる。   According to such a feature, the evaporation means is kept at a high temperature by the heating means, and more water can be evaporated. Therefore, it is possible to more effectively suppress the dry-up.

本発明の燃料電池の第5の特徴は、第4の特徴の燃料電池において、前記加熱手段は発電時に前記発電部で発生する熱を前記蒸発部へと伝熱する伝熱体であることを要旨とする。   According to a fifth feature of the fuel cell of the present invention, in the fuel cell of the fourth feature, the heating means is a heat transfer body that transfers heat generated in the power generation section to the evaporation section during power generation. The gist.

かかる特徴によれば、加熱手段は発電部の発電時に発生する熱を利用するため、蒸発部を高温にするために特別にエネルギーを利用することがないので、低エネルギーでドライアップを抑制することができる。   According to this feature, since the heating means uses heat generated during power generation by the power generation unit, energy is not specifically used to increase the temperature of the evaporation unit, so that dry-up can be suppressed with low energy. Can do.

本発明の燃料電池の第6の特徴は、第3の特徴から第5の特徴のいずれかの燃料電池において、前記加水手段は、前記蒸発部以外で大気と接する面に断熱手段を有することを要旨とする。   According to a sixth feature of the fuel cell of the present invention, in the fuel cell according to any one of the third to fifth features, the hydrating means has a heat insulating means on a surface in contact with the atmosphere other than the evaporation section. The gist.

かかる特徴によれば、加水手段に与えられた熱エネルギーが水の蒸発にのみ利用されるため、ドライアップの抑制をより低エネルギーで行う事ができる。   According to this feature, since the heat energy given to the hydration means is used only for the evaporation of water, the dry-up can be suppressed with a lower energy.

本発明の燃料電池の第7の特徴は、第3の特徴から第6の特徴のいずれかの燃料電池において、前記蒸発部は表面に1つ以上の隆起形状を有する面であることを要旨とする。   A seventh feature of the fuel cell of the present invention is that, in the fuel cell according to any one of the third to sixth features, the evaporation portion is a surface having one or more raised shapes on the surface. To do.

かかる特徴によれば、蒸発部の表面積が大きく、蒸発部の単位面積当たりの水が蒸発することができる面積を大きく確保することができるため、小型の加水手段によりドライアップ抑制の効果が得られる。   According to such a feature, the surface area of the evaporating part is large, and a large area where water per unit area of the evaporating part can evaporate can be ensured. Therefore, the effect of suppressing dry-up can be obtained by a small hydration means. .

本発明の燃料電池の第8の特徴は、第3の特徴から第7の特徴のいずれかの燃料電池において、前記発電部の温度を検出する検出部を備え、前記検出部で得た検出値が所定値以上の場合に前記蒸発部にて前記水を蒸発させるよう加水手段を制御する制御部を備えることを要旨とする。   According to an eighth feature of the fuel cell of the present invention, in the fuel cell according to any one of the third to seventh features, a detection unit that detects the temperature of the power generation unit is provided, and the detection value obtained by the detection unit. The gist of the present invention is to provide a control unit for controlling the hydration means so that the water is evaporated in the evaporation unit when the value is equal to or greater than a predetermined value.

かかる特徴によれば、制御部は検出部で得た温度情報をもとに、発電部が高温となってドライアップ状態になった時に蒸発部で水を蒸発するよう制御する。従ってドライアップでない状態では水は蒸発しないため、無駄なエネルギーを必要としない効率的なドライアップ抑制効果が得られる。   According to this feature, the control unit controls the evaporation unit to evaporate water when the power generation unit is in a dry-up state based on the temperature information obtained by the detection unit. Therefore, since water does not evaporate in a state where it is not dry-up, an efficient dry-up suppressing effect that does not require wasteful energy can be obtained.

本発明によれば、安定した発電が可能であり高い発電効率を維持しながら発電部のドライアップを抑制することが可能になる。   According to the present invention, stable power generation is possible, and dry-up of the power generation unit can be suppressed while maintaining high power generation efficiency.

本発明の第1実施形態に係る燃料電池の概略図である。1 is a schematic view of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. 図1の点線で示した領域の断面外略図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a region indicated by a dotted line in FIG. 1. 図1の破線で示した領域の断面外略図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a region indicated by a broken line in FIG. 1. 本発明の第1実施形態の連通口のその他の設置例である。It is the other example of installation of the communicating port of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の連通口のその他の設置例である。It is the other example of installation of the communicating port of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る燃料電池の概略図である。It is the schematic of the fuel cell which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る燃料電池の概略図である。It is the schematic of the fuel cell which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る燃料電池の概略図である。It is the schematic of the fuel cell which concerns on 4th Embodiment of this invention. 蒸発部の一具体例の概略図である。It is the schematic of one specific example of an evaporation part. 本発明の第5実施形態に係る燃料電池の概略図である。It is the schematic of the fuel cell which concerns on 5th Embodiment of this invention.

[第1実施形態]
図1から図5に基づいて本発明の第1実施形態に係る燃料電池を説明する。
[First Embodiment]
A fuel cell according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には本発明の第1実施形態に係る燃料電池の概略、図2及び図3には図1の断面図、図4及び図5には図1に示す本実施形態の別の形態の概略を示してある。   FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of FIG. 1, and FIGS. 4 and 5 are diagrams of another embodiment of the present embodiment shown in FIG. The outline is shown.

図1に示すように、発電部1は鉛直方向に備えられた電解質膜11が燃料極21を含む燃料極部2と酸化剤極31を含む酸化剤極部3に挟持されることによって構成される構造体である。電解質膜11は鉛直方向に配置されていることが望ましいが、この姿勢での使用に限定されるものではない。即ち燃料電池が備えられた機器の使用者が一時的に燃料電池を傾けたり、電解質膜11が水平になるように使用される事も可能である。燃料極21、酸化剤極31に対して固体高分子形燃料電池に用いられる燃料が供給される。ここで燃料極21に供給される燃料とは例えばメタノール、エタノール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液等の液体燃料、水素、等がある。一方、酸化剤極31には燃料として空気中の酸素が供給される。また燃料極部2はこれら燃料を外部と遮断する為に燃料極外壁23が備えられていることが好ましい。酸化剤極部3は発電に用いる燃料として空気中の酸素が供給される。   As shown in FIG. 1, the power generation unit 1 is configured by sandwiching an electrolyte membrane 11 provided in a vertical direction between a fuel electrode part 2 including a fuel electrode 21 and an oxidant electrode part 3 including an oxidant electrode 31. It is a structure. The electrolyte membrane 11 is preferably arranged in the vertical direction, but is not limited to use in this posture. That is, a user of a device equipped with a fuel cell can be used so that the fuel cell is temporarily tilted or the electrolyte membrane 11 is horizontal. Fuel used for the polymer electrolyte fuel cell is supplied to the fuel electrode 21 and the oxidant electrode 31. Here, the fuel supplied to the fuel electrode 21 includes, for example, liquid fuel such as methanol, ethanol, sodium borohydride aqueous solution, hydrogen, and the like. On the other hand, oxygen in the air is supplied to the oxidant electrode 31 as fuel. The fuel electrode part 2 is preferably provided with a fuel electrode outer wall 23 in order to block these fuels from the outside. The oxidant electrode 3 is supplied with oxygen in the air as a fuel used for power generation.

図2には図1の点線で示した箇所の断面図を示してある。電解質膜11を境に燃料が供給される側(図中右側)が燃料極部2であり、空気が供給される側(図中左側)が酸化剤極部3である。電解質膜11の両側表面には触媒が担持された炭素で構成された触媒層が形成されている。ここで触媒の例としては白金粒子を担持させた触媒、ルテニウムとセレンの合金触媒などが挙げられるが、燃料に対して触媒活性を有するものであれば特にこれに限らない。触媒層表面には触媒層に対する燃料の拡散性を確保しながら導電性を得るガス拡散層(GDL)が形成される。ガス拡散層は多孔質の導電材料であり、最も多く用いられる例として炭素繊維が挙げられる。またガス拡散層は多孔質である事からバルクの金属程の高い導電性は得られず、それ自体を電極として使用するには抵抗損失が大きい。その為ガス拡散層表面には金、SUS、アルミ、ニッケル等の金属部材やカーボンで構成される集電部材が配置され、小さい抵抗損失で集電を行う。ここでは触媒層とGDLと集電部材を含めたものをまとめて燃料電池の電極として扱い、燃料が供給される側の電極を燃料極21、空気が供給される側の電極を酸化剤極31とよぶ。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the portion indicated by the dotted line in FIG. The side to which fuel is supplied (the right side in the figure) is the fuel electrode part 2 with the electrolyte membrane 11 as a boundary, and the side to which air is supplied (the left side in the figure) is the oxidant electrode part 3. A catalyst layer made of carbon on which a catalyst is supported is formed on both side surfaces of the electrolyte membrane 11. Examples of the catalyst include a catalyst supporting platinum particles, an alloy catalyst of ruthenium and selenium, and the like, but is not limited to this as long as it has catalytic activity for fuel. A gas diffusion layer (GDL) is obtained on the surface of the catalyst layer to obtain conductivity while ensuring the diffusibility of the fuel with respect to the catalyst layer. The gas diffusion layer is a porous conductive material, and the most frequently used example is carbon fiber. In addition, since the gas diffusion layer is porous, the conductivity as high as that of the bulk metal cannot be obtained, and the resistance loss is large when using the gas diffusion layer as an electrode. Therefore, a current collecting member made of a metal member such as gold, SUS, aluminum, nickel, or carbon is disposed on the surface of the gas diffusion layer, and collects current with a small resistance loss. Here, the catalyst layer, the GDL, and the current collecting member are collectively treated as the fuel cell electrode. The electrode to which fuel is supplied is the fuel electrode 21, and the electrode to which air is supplied is the oxidant electrode 31. Called.

燃料極21には燃料を供給するための燃料供給口22が備えられており、図示していない燃料源から燃料が供給される。燃料源には液体燃料や圧縮水素等の燃料そのものを貯蔵した燃料タンクや、水素化ホウ素ナトリウムや水素化アルミ等の水素貯蔵金属類を加水分解する事によって水素を得る水素発生器、メタノールを改質して水素を得る改質器が挙げられる。   The fuel electrode 21 is provided with a fuel supply port 22 for supplying fuel, and fuel is supplied from a fuel source (not shown). Fuel sources include fuel tanks that store fuel such as liquid fuel and compressed hydrogen, hydrogen generators that obtain hydrogen by hydrolyzing hydrogen storage metals such as sodium borohydride and aluminum hydride, and methanol. And a reformer to obtain hydrogen.

大気中の酸素を供給する必要がある為、酸化剤極31表面は空間32が確保され、空間32を中心に酸化剤極31と対面するように隔壁33が備えられている。酸化剤極31に対する空気の拡散性を確保するために空間32には基本的に遮蔽物がない構造が望ましいが、発電部1の形状保持や導電性を得る為の積層方向の締結力を負荷するために、酸化剤極31と隔壁33を接続する接続部34が備えられていても良い。   Since it is necessary to supply oxygen in the atmosphere, a space 32 is secured on the surface of the oxidant electrode 31, and a partition wall 33 is provided so as to face the oxidant electrode 31 with the space 32 as the center. In order to ensure the diffusibility of the air to the oxidizer electrode 31, it is desirable that the space 32 basically has no shield, but it is loaded with a fastening force in the stacking direction to maintain the shape of the power generation unit 1 and to obtain conductivity. In order to achieve this, a connecting portion 34 that connects the oxidant electrode 31 and the partition wall 33 may be provided.

また酸化剤極31に対して垂直な外面である端部は、発電部1外部からの物質の混入による機械的な破壊や、電気的なショートを防ぐ為に酸化剤極外壁35が備えられていることが望ましい。しかし発電時は空間32に空気中の酸素を供給する必要がある為、全ての酸化剤極外壁35が覆われているのではなく、一部は発電部1外部の空気と空間32を繋ぐ連通口が設けられている。   Further, the end portion which is the outer surface perpendicular to the oxidant electrode 31 is provided with an oxidant electrode outer wall 35 in order to prevent mechanical destruction due to mixing of substances from the outside of the power generation unit 1 and electrical short circuit. It is desirable that However, since it is necessary to supply oxygen in the air to the space 32 at the time of power generation, not all the oxidant electrode outer walls 35 are covered, but some communication between the air outside the power generation unit 1 and the space 32 Mouth is provided.

ここで本発明の作用について説明する。燃料電池の発電時には燃料極21の触媒層・燃料・電解質膜11の三相界面でプロトンと電子が生成される反応が起こる。燃料極21側で生成したプロトンは電解質膜11中を通して酸化剤極31へと移動し、電子は集電体を介して外部回路を流れて酸化剤極31へと移動する。酸化剤極31へと移動したプロトンは酸化剤極31中の三相界面において空気中の酸素と外部回路を移動してきた電子と結合し水を生成する。上記プロセスにより発電部1は発熱を伴い発電を行う。酸化剤極31で生成された水は発電時の熱により蒸発し水蒸気となって空間32中に拡散する。また空間32に存在する空気は発電時の発熱による熱対流によって上方へと流動する。   Here, the operation of the present invention will be described. During power generation of the fuel cell, a reaction occurs in which protons and electrons are generated at the three-phase interface of the catalyst layer / fuel / electrolyte membrane 11 of the fuel electrode 21. Protons generated on the fuel electrode 21 side move through the electrolyte membrane 11 to the oxidant electrode 31, and electrons flow through the external circuit via the current collector and move to the oxidant electrode 31. Protons that have moved to the oxidant electrode 31 combine with oxygen in the air and electrons that have moved through the external circuit at the three-phase interface in the oxidant electrode 31 to generate water. Through the above process, the power generation unit 1 generates power with heat generation. The water generated at the oxidizer electrode 31 is evaporated by the heat generated during power generation and becomes water vapor and diffuses into the space 32. The air existing in the space 32 flows upward by heat convection due to heat generated during power generation.

また図1,2に示すように発電部1の上側に存在する第1の端部361寄り、発電部1の下側に存在する第2の端部362寄りにそれぞれ一つ以上の連通口が配置されている。ここで第1の端部361寄りの連通口を第1連通口371、第2の端部362寄りの連通口を第2連通口372と呼ぶ。空間32中の空気は熱対流によって下方から上方へと流動する。本例は無駄な電力消費を省き発電システムのエネルギー効率を高くするために、ポンプやブロアー等を用いた強制的な空気供給は行わない。そのため空気供給は主に先述した熱対流によって行われる。即ち第2連通口372から空気が供給され、第1連通口371から発電で用いられたカソードオフガスが排気されるため、効果的な拡散性を得ることが出来る。ここで第1連通口371と第2連通口372の位置であるが、第1の端部361と第2の端部362の中央を中心線38として、中心線38から第1の端部361と第2の端部362までのそれぞれの中央よりも端部よりであることが望ましい。即ち発電部1を縦方向に4分割した時の最も上方の領域に第1連通口371が、最も下方の領域に第2連通口372がある事が好ましい。図3に図1の破線で示す面の断面図を示してある。図中のドットで示す領域は発電領域311であり、この領域に触媒層が形成されている。また第1連通口371と第2連通口372は上記の領域に集中して配置されている。これにより下方の第2連通口372から空間32内に発電部1外部から空気が供給され、上方の第1連通口371から空間32内の空気が排出されるという効果が顕著に得られる。   As shown in FIGS. 1 and 2, one or more communication ports are provided near the first end 361 existing above the power generation unit 1 and near the second end 362 existing below the power generation unit 1. Has been placed. Here, the communication port near the first end 361 is referred to as a first communication port 371, and the communication port close to the second end 362 is referred to as a second communication port 372. The air in the space 32 flows from below to above by heat convection. In this example, in order to save wasteful power consumption and increase the energy efficiency of the power generation system, forced air supply using a pump, a blower, or the like is not performed. Therefore, the air supply is mainly performed by the above-described thermal convection. That is, since air is supplied from the second communication port 372 and the cathode off gas used for power generation is exhausted from the first communication port 371, effective diffusibility can be obtained. Here, the positions of the first communication port 371 and the second communication port 372 are the center line 38 and the center of the first end 361 and the second end 362 is the first end 361 from the center line 38. And the second end 362 is more preferably at the end than at the center. That is, it is preferable that the first communication port 371 is in the uppermost region and the second communication port 372 is in the lowermost region when the power generation unit 1 is divided into four in the vertical direction. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the surface indicated by the broken line in FIG. A region indicated by dots in the figure is a power generation region 311, and a catalyst layer is formed in this region. Further, the first communication port 371 and the second communication port 372 are concentrated in the above-described region. Thereby, the effect that air is supplied from the outside of the power generation unit 1 into the space 32 from the lower second communication port 372 and the air in the space 32 is discharged from the upper first communication port 371 is significantly obtained.

ここで仮に隔壁33が備えられていない場合には空間32中の水蒸気は拡散により上方だけでなく電解質膜31の垂直方向にも移動して水蒸気が非常に拡散しやすい状態となる。その為、発電部1が高温の場合、水蒸気が過剰に拡散されてしまいドライアップ状態に陥りやすい。一方隔壁33が存在する場合には電解質膜31の垂直方向への水蒸気の拡散が防がれる為、隔壁33が存在する場合よりも空間32内の水蒸気圧が高く保たれる。また空気は空間32内を上方に向かって移動する過程で、酸化剤極31上で発生した水蒸気を含む事になるため、空間32の上方の方が高い水蒸気圧に保たれる。酸化剤極31からの放熱により温められた空気が下方から上方に移動しているために、上方に存在する空気のほうが高温になる。そのため酸化剤極31の熱は上方では放熱されにくい為に高温となり、水蒸気の蒸発が著しくドライアップが起こりやすい。つまり隔壁33を配置することにより、ドライアップしやすい上方の酸化剤極31に対して水蒸気を供給できるため、ドライアップの効率的な抑制をすることができる。   Here, if the partition wall 33 is not provided, the water vapor in the space 32 not only moves upward but also moves in the vertical direction of the electrolyte membrane 31 so that the water vapor is very easily diffused. Therefore, when the power generation unit 1 is at a high temperature, the water vapor is excessively diffused and easily falls into a dry-up state. On the other hand, when the partition wall 33 is present, the diffusion of water vapor in the vertical direction of the electrolyte membrane 31 is prevented, so that the water vapor pressure in the space 32 is kept higher than when the partition wall 33 is present. In addition, since the air contains water vapor generated on the oxidant electrode 31 in the process of moving upward in the space 32, the upper portion of the space 32 is kept at a higher water vapor pressure. Since the air warmed by the heat radiation from the oxidant electrode 31 is moving upward from below, the air present above becomes higher in temperature. For this reason, the heat of the oxidant electrode 31 is difficult to dissipate upward, so that the temperature of the oxidant electrode 31 becomes high, and the evaporation of water vapor is remarkably easy to dry up. In other words, by providing the partition wall 33, water vapor can be supplied to the upper oxidant electrode 31 that is easy to dry up, so that dry up can be efficiently suppressed.

また図4、図5に連通口の別の配置例の概略を示す。図4は隔壁33に幅広の第1連通口371(a)と第2連通口372(a)が備えられた例である。また、第1連通口371(a)と第2連通口372(a)は酸化剤極31に対して垂直な壁面だけでなく、隔壁33に設けられていても同様の効果を得る事ができる。また本例では第1連通口371(a)と第2連通口372(a)は酸化剤極31の発電領域311と同等の幅を有している。そのため、空気の供給と排気が行われやすく、隔壁33を備えた事による空気の拡散性の阻害が生じにくくなっている。さらに図5に示すように壁面と隔壁33の両方に第1連通口371(a)、(b)と第2連通口372(a)、 (b)が複数備えられている場合も同様の効果が得られる。   Moreover, the outline of another example of arrangement | positioning of a communicating port is shown in FIG. 4, FIG. FIG. 4 shows an example in which the partition wall 33 is provided with a wide first communication port 371 (a) and a second communication port 372 (a). The first communication port 371 (a) and the second communication port 372 (a) can obtain the same effect even if they are provided not only on the wall surface perpendicular to the oxidizer electrode 31 but also on the partition wall 33. . In this example, the first communication port 371 (a) and the second communication port 372 (a) have the same width as the power generation region 311 of the oxidant electrode 31. For this reason, air is easily supplied and exhausted, and the air diffusibility is hardly inhibited by the provision of the partition wall 33. Furthermore, as shown in FIG. 5, the same effect can be obtained when both the wall surface and the partition wall 33 are provided with a plurality of first communication ports 371 (a), (b) and second communication ports 372 (a), (b). Is obtained.

また本発明は単層セルのみならず積層セルに適用した場合においても有効である。積層セルに適用した場合には燃料極外壁23を隔壁33として利用することも可能である。単層セルの場合でも燃料電池に用いる制御ユニットや燃料源等の、発電部1以外のユニットや、燃料電池の電力を用いて使用される使用機器の一部を隔壁33として利用しても良い。   The present invention is effective not only when applied to a single layer cell but also to a stacked cell. When applied to the stacked cell, the fuel electrode outer wall 23 can be used as the partition wall 33. Even in the case of a single-layer cell, a unit other than the power generation unit 1 such as a control unit or a fuel source used for a fuel cell, or a part of equipment used using the power of the fuel cell may be used as the partition wall 33. .

即ち本実施形態によれば発電時に十分な空気拡散性を確保したまま、ドライアップの効率的な抑制をすることが出来る。
[第2実施形態]
図6に基づいて本発明の第2実施形態に係る燃料電池を説明する。
That is, according to this embodiment, it is possible to efficiently suppress dry-up while ensuring sufficient air diffusibility during power generation.
[Second Embodiment]
A fuel cell according to a second embodiment of the present invention will be described based on FIG.

図6には本発明の第2実施形態に係る燃料電池の概略を説明する概略図を示してある。尚、第1実施形態の燃料電池と同一部材には同一符号を付してある。   FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the outline of the fuel cell according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the fuel cell of 1st Embodiment.

図6に示すように発電部1の第2連通口372付近に加水手段4が備えられている。加水手段4は酸化剤極31に対して水を送る構造体である。ここで加水手段4の例としては噴霧によって酸化剤極31を加湿することで加水する噴出装置や、毛細管力を利用して酸化剤極31まで配置された液水路等が挙げられる。発電部1の使用環境が分かっている場合では、酸化剤極31による発熱とそれに伴う水蒸気の蒸発量が得られるため、発電に必要な水量を予め設定し水を噴霧し続ける事でドライアップを抑制することが出来る。また液水路に関しても同様に発電時の水必要量に合わせて毛細管力を設定することでドライアップを効果的に抑制することが出来る。   As shown in FIG. 6, the hydration means 4 is provided near the second communication port 372 of the power generation unit 1. The hydration means 4 is a structure that sends water to the oxidant electrode 31. Examples of the hydration means 4 include an ejection device that hydrates by humidifying the oxidant electrode 31 by spraying, a liquid channel disposed up to the oxidant electrode 31 using capillary force, and the like. When the usage environment of the power generation unit 1 is known, the heat generated by the oxidizer electrode 31 and the evaporation amount of water vapor associated therewith can be obtained. Can be suppressed. Similarly, with respect to the liquid channel, dry-up can be effectively suppressed by setting the capillary force in accordance with the required amount of water during power generation.

即ち本実施形態によれば第1実施形態に示す効果に加え、ドライアップの更なる抑制をすることができる。
[第3実施形態]
図7に基づいて本発明の第3実施形態に係る燃料電池を説明する。
That is, according to the present embodiment, in addition to the effects shown in the first embodiment, it is possible to further suppress dry-up.
[Third Embodiment]
A fuel cell according to a third embodiment of the present invention will be described based on FIG.

図7には本発明の第3実施形態に係る燃料電池の概略を説明する概略図を示してある。尚、第1実施形態及び第2実施形態の燃料電池と同一部材には同一符号を付してある。   FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the outline of the fuel cell according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the fuel cell of 1st Embodiment and 2nd Embodiment.

図7に示すように加水手段4には導水路41を介して貯留手段42が接続されている。貯留手段42には水が蓄えられており、導水路41を通る事によって加水手段4へと水が供給される。そのため加水手段4において貯留手段42の水を供給する事で連続的な水の蒸発が可能である。ここで加水手段4は水を水蒸気へと蒸発させ、第2連通口372に対して水蒸気を与える蒸発部43を備えている。第2連通口372では付近の空気を取り込むので、蒸発部43で蒸発した水蒸気も空気と一緒に取り込む。ここで加水手段4は水が蒸発するための機能を備えていれば良いため、水が存在する板材や、貯留手段そのものでも構わない。しかしより多くの水蒸気を蒸発させる為に蒸発部43に近接して加熱手段44が備えられていても良い。加熱手段44の例としてはヒーターによる発熱、水素発生器の水素発生反応の反応熱、改質器の改質反応に用いる熱、燃料電池を使用する電子機器の発熱等が挙げられる。むろん水を蒸発させるための熱エネルギーが与えられる物質であれば上記に限らない。加熱手段44によって温められた蒸発部43は高温となり、蒸発部43に接触するより多くの水を蒸発することができる。   As shown in FIG. 7, a storage means 42 is connected to the hydration means 4 via a water conduit 41. Water is stored in the storage means 42, and water is supplied to the hydration means 4 by passing through the water conduit 41. Therefore, continuous water evaporation is possible by supplying water from the storage means 42 in the hydration means 4. Here, the hydration unit 4 includes an evaporation unit 43 that evaporates water into water vapor and supplies water vapor to the second communication port 372. Since the second communication port 372 takes in nearby air, the water vapor evaporated in the evaporation unit 43 is also taken in together with the air. Here, since the hydration means 4 only needs to have a function for evaporating water, a plate material in which water exists or the storage means itself may be used. However, in order to evaporate more water vapor, the heating means 44 may be provided in the vicinity of the evaporation section 43. Examples of the heating means 44 include heat generation by a heater, reaction heat of a hydrogen generation reaction of a hydrogen generator, heat used for a reforming reaction of a reformer, heat generation of an electronic device using a fuel cell, and the like. Of course, the substance is not limited to the above as long as it is a substance to which heat energy for evaporating water is given. The evaporation unit 43 warmed by the heating means 44 becomes a high temperature, and more water that contacts the evaporation unit 43 can be evaporated.

即ち本実施形態によればドライアップの抑制を長時間持続することができる。
[第4実施形態]
図8に基づいて本発明に係る第4実施形態について説明する。
That is, according to this embodiment, the suppression of dry-up can be continued for a long time.
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

図8には本発明の第4実施形態に係る燃料電池の概略を説明する概略図を示してある。尚、第1実施形態乃至第3実施形態の燃料電池と同一部材には同一符号を付してある。   FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the outline of the fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the fuel cell of 1st Embodiment thru | or 3rd Embodiment.

図8に示すように加熱手段44として伝熱体441を備えられており、加水手段4には断熱手段45が備えられている。伝熱体441は酸化剤極31と蒸発部43と接続されており、酸化剤極31で発生する発電反応における発熱を吸熱し、蒸発部43へと熱を伝える。伝熱体441は酸化剤極31での発熱をより効率的に吸熱するために図3に示した発電領域311の全体を覆う構造が好ましい。また酸化剤極31に対する空気供給の阻害をしないために多孔質体であることが良い。多孔質体の例としては発泡金属、パンチングメタル等の金属部材が高い熱伝導性を有するため好ましい。また発電部1の構成部材数を減少させるために伝熱体441と酸化剤極31の集電体部材は同一のものであっても良い。こうして伝熱体441は酸化剤極31で発電時の発熱を吸熱する事によって高温となり、伝熱体441の熱を蒸発部43に伝えることで蒸発部43での水蒸気の蒸発の促進をすることができる。また断熱手段45は加水手段4の蒸発部43以外で大気と接する箇所に設けられる。その為、加水手段4に伝えられた熱エネルギーは蒸発部43での水の蒸発にのみ有効に利用される。ここで断熱手段45の例としては内部に真空層を有する板材で形成された真空断熱層や、多孔質の樹脂で形成された断熱シート等が挙げられる。   As shown in FIG. 8, a heat transfer body 441 is provided as the heating means 44, and the heat adding means 4 is provided with a heat insulating means 45. The heat transfer body 441 is connected to the oxidant electrode 31 and the evaporation unit 43, absorbs heat generated in the power generation reaction generated at the oxidant electrode 31, and transfers the heat to the evaporation unit 43. The heat transfer body 441 preferably has a structure covering the entire power generation region 311 shown in FIG. 3 in order to absorb heat generated at the oxidant electrode 31 more efficiently. Moreover, in order not to inhibit the air supply to the oxidant electrode 31, the porous body is preferable. As an example of a porous body, since metal members, such as a foam metal and a punching metal, have high thermal conductivity, it is preferable. In order to reduce the number of constituent members of the power generation unit 1, the heat transfer body 441 and the current collector member of the oxidizer electrode 31 may be the same. Thus, the heat transfer body 441 becomes a high temperature by absorbing heat generated during power generation at the oxidant electrode 31, and the heat of the heat transfer body 441 is transmitted to the evaporation section 43 to promote evaporation of water vapor in the evaporation section 43. Can do. Further, the heat insulating means 45 is provided at a place in contact with the atmosphere other than the evaporation section 43 of the water adding means 4. Therefore, the thermal energy transmitted to the hydration means 4 is effectively used only for the evaporation of water in the evaporation section 43. Examples of the heat insulating means 45 include a vacuum heat insulating layer formed of a plate material having a vacuum layer inside, a heat insulating sheet formed of a porous resin, and the like.

また蒸発部43は表面が隆起形状を有する事が好ましい。隆起形状は蒸発部43の見かけの面積に対して、水を蒸発させるための有効面積が広く確保できる形状であれば良い。上記の隆起形状を有する事により、蒸発部43はより多くの水を蒸発させることができる。   Moreover, it is preferable that the surface of the evaporation part 43 has a raised shape. The raised shape may be a shape that can secure a wide effective area for evaporating water with respect to the apparent area of the evaporation portion 43. By having the above raised shape, the evaporating unit 43 can evaporate more water.

図9に蒸発部43のその他の具体例を示す。図9は酸化剤極外壁35に備えられた第2連通口372の壁面が蒸発部43となっている構造である。また図3に示した発電領域311での発熱を効率良く吸熱できるように図8に示した伝熱体441を集電部材として利用するべく、図8に示した伝熱体441は酸化剤極31と接しており、熱的に接続状態となっている。こうして発電部1で発生した熱は図8に示した伝熱体441を通じて蒸発部43に与えることにより、蒸発部43を高温にすることが出来る。   FIG. 9 shows another specific example of the evaporation unit 43. FIG. 9 shows a structure in which the wall surface of the second communication port 372 provided in the oxidant electrode outer wall 35 is the evaporation portion 43. Further, in order to use the heat transfer body 441 shown in FIG. 8 as a current collecting member so that heat generated in the power generation region 311 shown in FIG. 3 can be efficiently absorbed, the heat transfer body 441 shown in FIG. 31 and is in a thermally connected state. Thus, the heat generated in the power generation unit 1 is given to the evaporation unit 43 through the heat transfer body 441 shown in FIG.

蒸発部43となっている第2連通口372の壁面には隆起形状として複数のフィン431が備えられている。また全ての面で有効に水を蒸発することが出来るよう、蒸発部43はその表面に水を拡散させることが望ましい。水の拡散手段としては、蒸発部43表面を親水処理にする、蒸発部43表面に吸水繊維を貼り付ける、蒸発部43表面に細かい溝を設け毛細管力を利用した水の移送を行う等の手段が挙げられる。上記拡散手段に限らず、蒸発部43全面に水を拡散させることができる手段であればよい。   A plurality of fins 431 are provided on the wall surface of the second communication port 372 serving as the evaporation unit 43 as a raised shape. Moreover, it is desirable that the evaporation unit 43 diffuses water on the surface so that water can be effectively evaporated on all surfaces. As a means for diffusing water, the surface of the evaporating part 43 is subjected to a hydrophilic treatment, water absorbing fibers are attached to the surface of the evaporating part 43, a fine groove is provided on the surface of the evaporating part 43, and water is transferred using a capillary force. Is mentioned. Not only the diffusing means but also any means capable of diffusing water over the entire evaporation unit 43 may be used.

即ち本実施形態によれば第3実施形態に示す効果に加え、水の蒸発に用いるエネルギーは発電時の発熱を利用するため、加水手段4を動作させるために余分なエネルギーを利用する必要がなく、ドライアップの抑制を少ない低消費電力で行う事ができる。
[第5実施形態]
図10に基づいて本発明に係る第5実施形態について説明する。
That is, according to the present embodiment, in addition to the effects shown in the third embodiment, the energy used for water evaporation uses the heat generated during power generation, so there is no need to use extra energy to operate the hydration unit 4. , Dry-up can be suppressed with low power consumption.
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

図10には本発明の第5実施形態に係る燃料電池の概略を説明する概略図を示してある。尚、第1実施形態乃至第4実施形態の燃料電池と同一部材には同一符号に付してある。   FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the outline of the fuel cell according to the fifth embodiment of the present invention. The same members as those in the fuel cells of the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals.

図10に示すように発電部1には検出部5を備え、検出部5で得た値は破線で示す信号線を介して制御部6に入力され、制御部6は加水手段4と破線で示す信号線によって接続される。   As shown in FIG. 10, the power generation unit 1 includes a detection unit 5, and a value obtained by the detection unit 5 is input to the control unit 6 through a signal line indicated by a broken line. Connected by signal lines shown.

検出部5は発電部1の温度を検出する機能を持っており、発電部1の温度が測定することが出来れば配置される位置はどこでも良い。発電部分に最も近い酸化剤極31は温度状況によりドライアップ現象を生じるために、酸化剤極31の温度を測定する事が最も望ましい。   The detection unit 5 has a function of detecting the temperature of the power generation unit 1 and may be located anywhere as long as the temperature of the power generation unit 1 can be measured. It is most desirable to measure the temperature of the oxidant electrode 31 because the oxidant electrode 31 closest to the power generation part causes a dry-up phenomenon depending on the temperature condition.

こうして検出部5で得た発電部1の温度は信号線により制御部6へと入力される。温度を読み取った制御部6は、温度がある一定値以上の時に加水手段4にて水蒸気を蒸発させるように制御を行う。なお発電部1は外気温が25℃の場合70℃以上の高温になってくるとドライアップ現象により発電特性が大きく低下するため、検出部5で得た温度が70℃以上である場合には水蒸気を蒸発させると良い。   Thus, the temperature of the power generation unit 1 obtained by the detection unit 5 is input to the control unit 6 through a signal line. The controller 6 that has read the temperature controls the water vapor to evaporate the water vapor when the temperature exceeds a certain value. When the outside temperature is 25 ° C., the power generation characteristics of the power generation unit 1 are greatly reduced due to the dry-up phenomenon when the temperature is higher than 70 ° C. Therefore, when the temperature obtained by the detection unit 5 is 70 ° C. or more, It is good to evaporate water vapor.

水蒸気の蒸発を制御する手段には以下のような例が挙げられる。制御部6は加熱手段44に接続され、水蒸気を蒸発させる必要がある場合には加熱手段44を作動させて蒸発を促し、水蒸気を蒸発させる必要がない場合には加熱手段44を停止する。このように加熱手段44の作動時と停止時を使い分ける事により水蒸気の蒸発量を制御する方法がある。また他の方法として導水路41にはバルブが備えられており、制御部6はバルブと接続され、水蒸気が蒸発させる必要がある場合にはバルブを開状態にすることで水を蒸発部43に送液する。水蒸気を蒸発させる必要がない場合にはバルブを閉状態にし、蒸発部43への送液を停止することで蒸発部43における水蒸気の蒸発を停止する。このように蒸発部43への水の送液を制御することで、水蒸気の蒸発量を制御する方法もある。また発電部1が第4実施形態のような伝熱体441である場合には、伝熱体441の蒸発部43までの過程に断熱構造と伝熱構造を切り替える切替手段を有する例が挙げられる。切替手段の例としては水蒸気が必要な場合には伝熱体441は熱的に接続されるが、水蒸気が必要でない場合には伝熱体441の一部が離間することで熱的な該断熱状態にする手段がある。   Examples of means for controlling the evaporation of water vapor include the following. The control unit 6 is connected to the heating means 44, and when it is necessary to evaporate water vapor, it activates the heating means 44 to promote evaporation, and when it is not necessary to evaporate water vapor, it stops the heating means 44. As described above, there is a method of controlling the evaporation amount of water vapor by properly using the heating means 44 during operation and when it is stopped. As another method, the water conduit 41 is provided with a valve, and the control unit 6 is connected to the valve. When the water vapor needs to be evaporated, the valve is opened to supply water to the evaporation unit 43. Deliver liquid. When it is not necessary to evaporate the water vapor, the valve is closed and the liquid supply to the evaporating unit 43 is stopped to stop the evaporation of the water vapor in the evaporating unit 43. There is also a method for controlling the evaporation amount of water vapor by controlling the liquid feed to the evaporation unit 43 in this way. Moreover, when the electric power generation part 1 is the heat exchanger 441 like 4th Embodiment, the example which has the switching means which switches a heat insulation structure and a heat transfer structure in the process to the evaporation part 43 of the heat exchanger 441 is given. . As an example of the switching means, when the steam is necessary, the heat transfer body 441 is thermally connected. When the steam is not required, a part of the heat transfer body 441 is separated so that the thermal insulation is achieved. There is a means to put it in a state.

即ち本実施形態によれば、第2実施形態乃至第4実施形態のドライアップの抑制を、少ない水量と熱エネルギーにより効果的に行うことができる。   That is, according to the present embodiment, it is possible to effectively suppress the dry-up of the second to fourth embodiments with a small amount of water and heat energy.

1 発電部
2 燃料極部
3 酸化剤極部
4 加水手段
5 検出部
6 制御部
11 電解質膜
21 燃料極
22 燃料供給口
23 燃料極外壁
31 酸化剤極
32 空間
33 隔壁
34 接続部
35 酸化剤極外壁
361 第1の端部
362 第2の端部
38 中心線
41 導水路
42 貯留手段
43 蒸発部
44 加熱手段
45 断熱手段
371 第1連通口
372 第2連通口
431 フィン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power generation part 2 Fuel electrode part 3 Oxidant electrode part 4 Hydration means 5 Detection part 6 Control part 11 Electrolyte membrane 21 Fuel electrode 22 Fuel supply port 23 Fuel electrode outer wall 31 Oxidant electrode 32 Space 33 Partition 34 Connection part 35 Oxidant electrode Outer wall 361 First end 362 Second end 38 Center line 41 Water conduit 42 Reserving means 43 Evaporating part 44 Heating means 45 Heat insulating means 371 First communication port 372 Second communication port 431 Fin

Claims (8)

燃料極と酸化剤極と前記燃料極及び前記酸化剤極に挟持された電解質膜から構成される発電部と、大気と連通する連通口とを有し、前記連通口を介して大気中の空気が酸化剤として前記酸化剤極に自然吸気によって供給される燃料電池であって、
前記酸化剤極と、前記酸化剤極の前記電解質膜が配置された面に対向するように設けられた隔壁と、前記酸化剤極と前記隔壁とによって構成された空間と、を有する酸化剤極部を備え、
前記酸化剤極側部は、第1の端部と、前記第1の端部とは逆側の第2の端部とを備え、
前記第1の端部は、前記第2の端部よりも高い位置に備えられ、
前記第1の端部と前記第2の端部との中心から前記第1の端部寄りの少なくとも1つの第1連通口と、
前記第1の端部と前記第2の端部との中心から前記第2の端部寄りの少なくとも1つの第2連通口と、
を備えることを特徴とした燃料電池。
A power generation unit composed of a fuel electrode, an oxidant electrode, an electrolyte membrane sandwiched between the fuel electrode and the oxidant electrode, and a communication port communicating with the atmosphere, and air in the atmosphere via the communication port Is a fuel cell that is supplied by natural intake to the oxidant electrode as an oxidant,
An oxidant electrode having the oxidant electrode, a partition wall provided to face the surface of the oxidant electrode on which the electrolyte membrane is disposed, and a space formed by the oxidant electrode and the partition wall. Part
The oxidant electrode side portion includes a first end portion and a second end portion opposite to the first end portion,
The first end is provided at a position higher than the second end,
At least one first communication port located near the first end from the center of the first end and the second end; and
At least one second communication port located near the second end from the center of the first end and the second end; and
A fuel cell comprising:
前記第2の端部の側方には、前記酸化剤極に対して水を供給する加水手段を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, further comprising a hydration unit that supplies water to the oxidant electrode at a side of the second end. 前記加水手段は水貯留部から供給された水を蒸発する蒸発部を備える事を特徴とする請求項2に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 2, wherein the hydration unit includes an evaporation unit that evaporates water supplied from a water storage unit. 前記加水手段は加熱手段を備え、前記蒸発部は前記加熱手段によって加熱される事を特徴とする請求項3記載の燃料電池。   4. The fuel cell according to claim 3, wherein the hydrating unit includes a heating unit, and the evaporation unit is heated by the heating unit. 前記加熱手段は発電時に前記発電部で発生する熱を前記蒸発部へと伝熱する伝熱体であることを特徴とする請求項4記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 4, wherein the heating unit is a heat transfer body that transfers heat generated in the power generation unit during power generation to the evaporation unit. 前記加水手段は、前記蒸発部以外で大気と接する面に断熱手段を有することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 3 to 5, wherein the hydrating means has a heat insulating means on a surface in contact with the atmosphere other than the evaporation section. 前記蒸発部は表面に1つ以上の隆起形状を有する面であることを特徴とする請求項3から請求項6のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 3 to 6, wherein the evaporation portion is a surface having one or more raised shapes on the surface. 前記発電部の温度を検出する検出部を備え、前記検出部で得た検出値が所定値以上の場合に前記蒸発部にて前記水を蒸発させるよう加水手段を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項3から請求項7のいずれかに記載の燃料電池。   A detection unit that detects the temperature of the power generation unit, and a control unit that controls a hydration unit to evaporate the water in the evaporation unit when a detection value obtained by the detection unit is a predetermined value or more. The fuel cell according to any one of claims 3 to 7, characterized in that:
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