JP3846727B2 - 液体燃料電池およびそれを用いた発電装置 - Google Patents
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Description
NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2
上記加水分解反応はアルカリ水溶液中では起こりにくいため、水素化ホウ素ナトリムをアルカリ水溶液中で安定に保存可能であり、新規な水素燃料源として期待されている。
図1は、本発明の実施形態1における液体燃料電池の断面図である。正極1は、例えば、多孔質炭素粉末に触媒を担持した炭素粉末からなるカーボン層1bと、ポリテトラフルオロエチレンからなる気液分離シート1aとを積層して構成される。正極1は酸素を還元する機能を有しており、多孔質炭素粉末に触媒を担持することによりその性能を向上させることができる。その触媒には、銀、白金、ルテニウム、酸化イリジウム、希土類酸化物、酸化マンガン、または銀、白金、ルテニウムを少なくとも一つ含む合金などが用いられる。また、正極1のカーボン層1bには、撥水性を付与するためポリテトラフルオロエチレン樹脂粒子が含有されている。
図3は、本発明の実施形態2における液体燃料電池の断面図である。本実施形態は、実施形態1の液体燃料電池の負極を負極2a(水素吸蔵合金極)のみとし、新たに固体高分子型燃料電池16を設け、気体保持部6を固体高分子型燃料電池16にまで導いた構造である。
以下のようにして実施形態1と同様の構造の液体燃料電池を作製した。
以下のようにして実施形態2と同様の構造の液体燃料電池を作製した。
図4は、比較例1における従来の液体燃料電池の断面図である。本比較例は、負極全体を負極2a(水素吸蔵合金極)とし、且つ気体保持部および気液分離孔を備えていないこと、および電池の設置方向を変えたこと以外は、実施例1と同様の構成である。本比較例では、液体燃料4と負極2aとは常に接触しているため、燃料電池の発電停止時においても水素ガスが発生し続けることになり、液体燃料4の一部が無駄に消費されることになる。
図5は、比較例2における従来の液体燃料電池の断面図である。本比較例では、燃料タンク5に発生した水素ガスを排出するための気液分離孔12aおよび気液分離膜12bを備えていること以外は、比較例1と同様の構成である。
1a 気液分離シート
1b カーボン層
2a 負極(水素吸蔵合金極)
2b 負極(ガス拡散電極)
3 セパレータ
4 液体燃料
5 燃料タンク
5a 仕切り板
6 気体保持部
6’ 気体保持部
7a 逆止弁
7b 逆止弁
8 カバー板
9 空気孔
10 集電体
11 燃料供給口
12a 気液分離孔
12b 気液分離膜
13 シール材
14 固体高分子電解質膜
15 拡散層
16 固体高分子型燃料電池
17 正極触媒層
18 負極触媒層
Claims (21)
- 酸素を還元する正極と、水素吸蔵材料を含む負極と、前記正極と前記負極との間に配置された電解質層と、金属水素化物を溶解した液体燃料とを含み、前記負極と前記液体燃料との接触により水素が発生する液体燃料電池であって、
前記液体燃料から発生した水素を負極に接するように保持することができる気体保持部を備え、
前記水素が前記気体保持部に蓄積されたときに、前記負極と前記液体燃料との接触を前記水素により遮断することを特徴とする液体燃料電池。 - 前記気体保持部の形状が管形状である請求項1に記載の液体燃料電池。
- 前記気体保持部が、前記液体燃料および前記液体燃料から発生した気体を一方向にのみ流すための逆止弁をさらに備えている請求項1または2に記載の液体燃料電池。
- 前記負極の液体燃料側の表面には撥水処理がさらに施されている請求項1〜3のいずれかに記載の液体燃料電池。
- 前記撥水処理が、前記負極の表面にフッ素樹脂を塗布することによりなされている請求項4に記載の液体燃料電池。
- 前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン、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、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドおよびポリクロロトリフルオロエチレンからなる群から選択された少なくとも一つである請求項5に記載の液体燃料電池。
- 前記負極の液体燃料側の表面には、水素を原子状に解離させる機能および水素を酸化する機能から選択された少なくとも一つの機能を備えた触媒がさらに付与されている請求項1〜6のいずれかに記載の液体燃料電池。
- 前記触媒が、Pt、Pd、RhおよびNiからなる群から選択された少なくとも一つの元素を含む請求項7に記載の液体燃料電池。
- 前記触媒が、多孔性のカーボンに担持されている請求項7または8に記載の液体燃料電池。
- 前記負極の一部が、水素を酸化する機能を備えたガス拡散電極からなる請求項1〜9のいずれかに記載の液体燃料電池。
- 前記ガス拡散電極が、Pt、Pd、RhおよびNiからなる群から選択された少なくとも一つの元素を含む請求項10に記載の液体燃料電池。
- 前記元素が、多孔性のカーボンに担持されている請求項11に記載の液体燃料電池。
- 前記ガス拡散電極が、ポリテトラフルオロエチレン、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、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドおよびポリクロロトリフルオロエチレンからなる群から選択された少なくとも一つを含む請求項10〜12のいずれかに記載の液体燃料電池。
- 前記液体燃料から発生した気体と前記液体燃料とを分離するための気液分離膜をさらに備えた請求項1〜13のいずれかに記載の液体燃料電池。
- 前記気液分離膜が、微孔性ポリテトラフルオロエチレン膜からなる請求項14に記載の液体燃料電池。
- 前記水素吸蔵材料が、水素吸蔵合金およびカーボンナノチューブから選択されたいずれか一つである請求項1〜15のいずれかに記載の液体燃料電池。
- 前記電解質層が、KOH、NaOHおよびLiOHからなる群から選択された少なくとも一つを溶解した水溶液を含んでいる請求項1〜16のいずれかに記載の液体燃料電池。
- 前記液体燃料が、NaBH4、KBH4、LiAlH4、KHおよびNaHからなる群から選択された少なくとも一つを含む請求項1〜17のいずれかに記載の液体燃料電池。
- 複数の発電要素が、直列および並列から選ばれたいずれか一方で電気的に接続された発電装置であって、
前記発電要素の少なくとも一つが、請求項1〜18のいずれかに記載の液体燃料電池であることを特徴とする発電装置。 - 前記液体燃料電池以外の発電要素が、水素および酸素から発電する燃料電池である請求項19に記載の発電装置。
- 前記液体燃料電池から同一発電装置内の他の燃料電池に気体を導く手段をさらに備えている請求項19または20に記載の発電装置。
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