JP3123405U - 燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板の提供。
【解決手段】本考案の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板は、板体と毛細チャネルより構成する。毛細チャネルは、板体表面に微小なトレンチ構造を設け、延々と表面に分布する。そのうち、該毛細チャネルは、毛細チャネル内部の液体燃料の付着力を液体表面張力より大きくすることにより、該液体燃料を該毛細チャネル表面に付着して流動する。
【選択図】図１

Description

本考案はチャネル板、特に燃料電池の毛細チャネル構造を備えたチャネル板に関わるものである。

公知技術の燃料電池はメチルアルコールなど水素を含有する燃料を使用し、酸化還元反応により電気を取得し、その電気を外部の負荷に供給する。このような燃料電池はメチルアルコールなど必要な燃料を充分に供給しなければならない。充分な燃料供給を実現するため、燃料電池には、チャネル板および流体燃料を充填する容器構造のほか、燃料を流動させる駆動機構を設けている。駆動機構の補助により、チャネル板内部の燃料を順調に流動させる。しかしながら、駆動機構( ポンプなど) は他種のエネルギー( 電気エネルギーなど) を消費し、燃料流動の駆動エネルギーとするため、エネルギーの浪費と消耗につながる。さらに、ポンプの設置は燃料電池の小型化と低コストの目的に不利要因を与える。

本考案者は公知技術のチャネル板の欠点を鑑みて、毛細チャネル構造を備えるチャネル板を考案した。

本考案は、一種の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板を提供することを課題とし、それは燃料電池に応用され、チャネル板内部の液体燃料を毛細効果により流動させるものとする。

本考案は前記の目的を達成するため、毛細チャネル構造を備えたチャネル板を提供し、それは板体と毛細チャネルより構成する。毛細チャネルは、板体表面に設けた微小なトレンチ構造であり、湾曲して板体表面に分布する。そのうち、該毛細チャネルは、毛細チャネル内部の液体燃料の付着力を液体表面張力より大きくすることにより、該液体燃料を該毛細チャネル表面に付着して流動させる。

請求項１の考案は、板体を設け、
該板体の表面に分布するように微小なトレンチ構造を設けて毛細チャネルとなし、該毛細チャネル内部の液体燃料の付着力を液体表面張力より大きくして、該液体燃料を該毛細チャネル表面に付着させ且つ流動させるよう形成したことを特徴とする、燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項２の考案は、入口を該板体の側面に設け、該毛細チャネルの一末端部に接続し、 出口を該板体の側面に設け、該毛細チャネルの他の末端部に接続することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項３の考案は、入口を該板体の側面に設け、
混合タンクを該毛細チャネルと同じ表面に設け、該混合タンクの第１入口端は該毛細チャネルの一末端部と該入口に接続し、該混合タンクの第２入口端は該毛細チャネル他の末端部に接続することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項４の考案は、少なくとも一つの電子素子を該板体に設けることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項５の考案は、電子素子はセンサーを包含することを特徴とする請求項４記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項６の考案は、該毛細チャネルに、さらに複数の微小な通気孔を設け、該微小な通気孔は板体を貫通し、該毛細チャネルに均一に分布することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項７の考案は、通気性液体不透過フィルムを該板体の他面に被せることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項８の考案は、該板体の材料として、ガラスエポキシ板部材、セラミック焼結板部材のいずれかを用いることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項９の考案は、該板体の材質は、耐酸性・耐腐食性材質であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項１０の考案は、該板体の材質は、表面粗化の材質を用いることを特徴とする請求項９記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項１１の考案は、該液体燃料は水素を含有する溶液であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項１２の考案は、該液体燃料はメチルアルコールであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項１３の考案は、該毛細チャネルは該板体表面に湾曲して分布することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。
請求項１４の考案は、該毛細チャネルは、該板体表面に均一に分布させ、燃料電池すべてのフィルム電極組の位置に対応して設けることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板としている。

本考案は燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板を提供し、それは、燃料電池に応用される。チャネル板内部の液体燃料は毛細効果により流動する。そのうち、電気回路に一つ以上の電子素子を設ける。

図１に示すものは、本考案の毛細チャネル構造を備えた燃料電池のチャネル板の立体分解図であり、図２は本考案図１の側視断面図で、図３は本考案のチャネル板を備えた燃料電池の立体概略図である。本考案の毛細チャネル構造を備えたチャネル板１は、燃料電池３の部品のひとつである。燃料電池２をチャネル板１上部に貼り付けることにより、燃料電池３を製造する。外部の液体燃料は入口１５より注入し、毛細チャネル１１を経て、出口１７より流出する。毛細チャネル１１にある液体燃料は毛細チャネル１１の構造により、液体燃料の付着力は液体表面張力より大きくさせ、液体燃料を毛細チャネル１１の表面に付着して流動する。同時に、毛細チャネル１１で流動する液体燃料も燃料電池セル２内部に流入する。

チャネル板１は、毛細チャネル１１および板体１３より構成する。毛細チャネル１１の実施手段は、板体１３表面に延々としたトレンチ形状の構造を形成し、これらの延々としたトレンチ形状の構造を該表面に均一に分布させる。毛細チャネル１１はフィルム電極セット（図示せず）に均一に分布させ、複数のトレンチ形状の構造を形成し、最終的に同じ出口にまとめる。トレンチ構造の寸法は、トレンチ内部の液体燃料を配慮し、液体燃料の付着力を液体表面張力より大きくさせる。

燃料電池２は電気化学反応の過程で、ガス生成物を生成するため、ガス生成物を外部に排出させるため、毛細チャネル１１は複数の通気孔１１１を増設し、該通気孔１１１は板体１３を貫通し、ひとつの毛細チャネル１１を均一に分布する。ガス生成物は該通気孔１１１を通過した後、スムーズに外部へ排出する。さらに、該通気孔１１１はガス生成物に含まれる気泡により、毛細チャネルを塞いで、液体燃料の流動妨害を防止できる。

本考案は板体の他面に通気性液体不透過フィルム１９を被せておく、該通気性液体不透過フィルム１９の機能はガス生成物を通過させられるが、液体燃料を通過させない仕組みで外部への漏れを防止することである。

図４に示すものは、本考案のチャネル板の変化実施例における上視概略図である。本考案は板体１１表面に混合タンク１１３を設け、混合タンク１１３の実施手段は凹み構造を設けても良い。混合タンク１１３の第１入口端１１３ａは、毛細チャネル１１の一端および入口１５に接続しておく、混合タンク１１３の第２入口端１１３ｂは毛細チャネル１１の他端に接続する。

図５から図７に示すものは、本考案のチャネル板と関連部品を組み合わせて使用する態様図である。図５において、本考案のチャネル板１１は外部燃料タンク３１と組み合わせて使用する。図６において、本考案のチャネル板１１は外部燃料タンク３１と組み合わせて使用する。図７において、本考案の混合タンク１１３を備えたチャネル板１１は外部燃料タンク３１と組み合わせて使用する。

外部燃料タンク３１は、高濃度のメチルアルコールなど高濃度の液体燃料を保存し、外部混合タンク３３に流して、低濃度の液体燃料と均一に混合した上、毛細チャネル１１に注入する。外部混合タンク３３と内部混合タンク１１３の働きは、陽極の生成物( 水など) および残存した液体燃料を回収して、循環使用する。

板体１３の材質は、ガラスエポキシ繊維板部材、高分子可塑性板部材またはセラミック焼結板部材を使用しても良い。また、耐酸性・耐腐食性性質の部材も板体１３に使用できる。適切な表面付着力を図るため、これらの部材の表面に粗化加工を施すことが好ましい。

図８に示すものは、本考案に電子素子を付加したチャネル板の上視概略図である。濃度、燃料温度、液体燃料のレベルなど、燃料液位チャネル板１１内部の液体燃料の状況を把握するため、本考案は板体１３の適切な場所に一つ以上の電子素子１１５を設ける。該電子素子１１５の具体的な実施態様は濃度センサー、温度センサー、レベルセンサー、マイクロプロセッサーなどとする。

外部燃料タンク３１と混合タンク３３、１１３の間に、バルブ３５を設ける。通常のとき、バルブ３５を閉めておく、電子素子１１５によりチャネル板１１上の液体燃料の濃度が設定に下がったことを検出したとき、バルブ３５を開放する。このとき、外部燃料タンク３１に保存していた高濃度の液体燃料は混合タンク３３、１１３に注入し、混合タンク３３、１１３の既存の液体燃料と均一に混合する。電子素子１１５により、チャネル板１１の液体燃料が設定値に一致することを検出したとき、バルブ３５を閉める。

本考案を毛細チャネル構造のチャネル板を備えた燃料電池における立体分解図である。 本考案図１の側視断面図である。 本考案のチャネル板を応用した燃料電池の立体概略図である。 本考案のチャネル板の変化実施例における上視概略図である。 本考案のチャネル板と関連部品を組み合わせて使用する態様図である。 本考案のチャネル板と関連部品を組み合わせて使用する態様図である。 本考案のチャネル板と関連部品を組み合わせて使用する態様図である。 本考案に電子素子を付加したチャネル板の上視概略図である。

符号の説明

１ チャネル板
２ 燃料電池セル
３ 燃料電池
１１ 毛細チャネル
１３ 板体
１５ 入口
１７ 出口
１９ 通気性液体不透過フィルム
３１ 外部燃料タンク
３３ 外部混合タンク
３５ バルブ
１１１ 通気孔
１１３ 混合タンク
１１３ａ 第１入口端
１１３ｂ 第２入口端
１１５ 電子素子

Claims (14)

1. 板体を設け、
   該板体の表面に分布するように微小なトレンチ構造を設けて毛細チャネルとなし、該毛細チャネル内部の液体燃料の付着力を液体表面張力より大きくして、該液体燃料を該毛細チャネル表面に付着させ且つ流動させるよう形成したことを特徴とする、燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
2. 入口を該板体の側面に設け、該毛細チャネルの一末端部に接続し、
   出口を該板体の側面に設け、該毛細チャネルの他の末端部に接続することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
3. 入口を該板体の側面に設け、
   混合タンクを該毛細チャネルと同じ表面に設け、該混合タンクの第１入口端は該毛細チャネルの一末端部と該入口に接続し、該混合タンクの第２入口端は該毛細チャネル他の末端部に接続することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
4. 少なくとも一つの電子素子を該板体に設けることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
5. 電子素子はセンサーを包含することを特徴とする請求項４記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
6. 該毛細チャネルに、さらに複数の微小な通気孔を設け、該微小な通気孔は板体を貫通し、該毛細チャネルに均一に分布することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
7. 通気性液体不透過フィルムを該板体の他面に被せることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
8. 該板体の材料として、ガラスエポキシ板部材、セラミック焼結板部材のいずれかを用いることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
9. 該板体の材質は、耐酸性・耐腐食性材質であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
10. 該板体の材質は、表面粗化の材質を用いることを特徴とする請求項９記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
11. 該液体燃料は水素を含有する溶液であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
12. 該液体燃料はメチルアルコールであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
13. 該毛細チャネルは該板体表面に湾曲して分布することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
14. 該毛細チャネルは、該板体表面に均一に分布させ、燃料電池すべてのフィルム電極組の位置に対応して設けることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用の毛細チャネル構造具備チャネル板。
    

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