JP4673586B2 - 燃料電池用カートリッジ、燃料電池システム及び電気機器、並びに、燃料電池システムにおける発生水の回収方法 - Google Patents
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Description
前記携帯性情報機器における、現在、最も一般的な駆動電源は、リチウムイオン電池である。前記リチウムイオン電池は、実用化当初から高い駆動電圧と電池容量とを持ち、携帯電話装置の進歩に併せてその性能が改善されてきた。しかし、前記リチウムイオン電池の性能の改善にも限界があり、該リチウムイオン電池では、今後も高機能化が進む携帯性情報装置の駆動電源としての要求を十分に満足できなくなりつつある状況にある。
前記燃料電池の最大の特徴は、前記負極に燃料を供給し、前記正極に酸素を供給する点にあり、該燃料電池は、前記燃料及び前記酸素の供給により長時間の連続発電が可能であり、二次電池における充電の代わりに前記燃料を供給することにより、二次電池と同様に機器電源として応用可能である。また、メタノールを燃料とする前記燃料電池は、その理論エネルギー密度が活物質換算で前記リチウムイオン電池よりも約10倍高く、小型軽量化に甚だしく寄与可能である。これらの理由により、燃料電池は、近時、分散電源や電気自動車用の大型の発電機としてだけでなく、ノートPCや携帯電話等の携帯性情報装置における超小型の発電ユニットとしての研究開発が盛んに行われてきている。
前記ダイレクトメタノール型燃料電池においては、燃料であるメタノールの発電反応に伴い、以下の(1)から(3)のメカニズムにより水が発生する。先ず、(1)次式:CH3OH(燃料)+H2O→CO2(前記燃料極から排出)+6H++6e−、のように、燃料であるメタノールと水とが反応(発電反応)して二酸化炭素とH+(プロトン)とが生成される。次に、(2)前記固体電解質中のH+(プロトン)が前記燃料極から前記空気極に移動(プロトン伝導)して、前記燃料電池に内部電流が生じる。次に、(3)次式:6H++3/2O2+6e−→3H2O、のように、プロトンが該空気極で酸化されて水が発生する。以上のように、前記空気極側では、前記発電反応等により水が生成される。そして、この水を含む空気が、前記燃料電池の周囲の比較的低温の空気、あるいは低温の物体に接触すると、空気中あるいは該物体の表面において結露を生ずる。
ところが、結露した水は、前記燃料電池によって作動される装置の内部に侵入すると、該装置に不具合をもたらすばかりでなく、使用者にとっても不快な湿潤状態をもたらすため、前記燃料電池においては前記水が外部に放出されないような構造乃至機能を有していることが望まれる。
しかしながら、この場合、該燃料電池用カートリッジの構造乃至機構が複雑化し、製造コストを要し、取扱性に劣り、回収・保持した水の廃棄等が容易でなく、しかもリサイクル性に劣り、水の吸収の有無の判別が容易でない、などの問題があった。
本発明は、構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池発電部から発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池用カートリッジを提供することを目的とする。
本発明は、前記燃料電池用カートリッジを備え、構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池発電部から発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明は、前記燃料電池システムを備え、該燃料電池システムによるクリーンエネルギーを利用して駆動可能であり、該燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に吸収し、装置内外に水漏れを生ずることがなく、取扱性に優れ、回収・保持した水の廃棄等が容易な電気機器を提供することを目的とする。
本発明は、燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に回収可能な燃料電池システムにおける発生水の回収方法を提供することを目的とする。
本発明の燃料電池用カートリッジは、燃料電池発電部に供給する燃料を収容するための燃料収容室を有してなり、前記燃料電池発電部において発生した水を吸収する水吸収手段を外表面の少なくとも一部に有することを特徴とする。
該燃料電池用カートリッジは、燃料電池システムに装備された際、前記燃料収容室に収容されていた燃料が該燃料収容室から燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生ずる。そして、この発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記発電反応によって生成した水が、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収され、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
該燃料電池システムにおいては、前記燃料電池用カートリッジの前記燃料収容室に収容されていた燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生ずる。該発電により生じた電気は、取り出されて利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
前記燃料電池システムにおいては、前記燃料電池発電部から発生した水を集めるための集水手段を有する態様、前記集水手段が、前記燃料電池発電部から発生する水を受ける受水口と、該受水口から受水した水を燃料電池用カートリッジに放出する放水口とを有してなる態様、前記受水口の開口面積が、放水口の開口面積よりも大きい態様、前記集水手段における受水口が、前記燃料電池発電部における空気極に当接して配置され、集水手段における放水口が、燃料電池用カートリッジにおける水吸収手段に当接して配置された態様、前記集水手段がロート部材である態様、前記燃料電池発電部、集水手段、及び燃料電池用カートリッジが、この順に上から位置する態様、前記燃料電池発電部における、燃料極、固体電解質及び空気極の積層面が上下方向と略並行に配置された態様、などが好ましい。
なお、前記電気機器は、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3プレーヤー、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタンス)、玩具などである態様、などが好ましい。
該燃料電池システムにおける発生水の回収方法においては、前記燃料電池用カートリッジから燃料が前記燃料電池システムにおける前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。そして、前記発電反応に伴い生成した水を、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段によって吸収させる。このため、前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
本発明によると、構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池発電部から発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池用カートリッジを提供することができる。
本発明によると、前記燃料電池用カートリッジを備え、構造乃至機構が簡単で製造コストを要さず、取扱性に優れ、燃料電池発電部から発生する水を簡便かつ確実に回収可能であり、回収した水を燃料交換時に容易に廃棄可能であり、再利用が容易でリサイクル性・環境性等に優れる燃料電池システムを提供することができる。
本発明によると、前記燃料電池システムを備え、該燃料電池システムによるクリーンエネルギーを利用して駆動可能であり、該燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に吸収し、装置内外に水漏れを生ずることがなく、取扱性に優れ、回収・保持した水の廃棄等が容易な電気機器を提供することができる。
本発明によると、燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に回収可能な燃料電池システムにおける発生水の回収方法を提供することができる。
本発明の燃料電池用カートリッジは、水吸収手段を外表面の少なくとも一部に有してなり、また、燃料収容室を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記形状としては、例えば、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状、角錘上等の錘状、円錐台状、角錘台状等の錘台状、棒状、などが挙げられる。これらの中でも、柱状であるのが好ましく、円柱状であるのがより好ましい。
前記構造としては、例えば、単独の部材で形成された構造であってもよいし、2以上の部材で形成された構造であってもよい。
前記材質としては、例えば、強度に優れた材質であるのが好ましく、例えば、合成樹脂、天然樹脂、金属、ガラス、セラミクスなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属、合成樹脂などが好ましい。
前記大きさとしては、例えば、該燃料電池用カートリッジが装着される前記燃料電池システムの大きさ等に応じて適宜選択することができるが、本発明においては、携帯電話等の携帯性情報装置に装備可能な大きさであるのが特に好ましい。
前記水吸収手段としては、前記燃料電池システムにおける燃料電池発電部から発生した水を吸収することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、吸水性部材を有してなる態様、などが好適に挙げられる。
なお、前記燃料電池システムにおいて発生した水としては、例えば、前記燃料電池システムにおける発電反応により発生した水などが挙げられる。
前記有機物質としては、例えば、天然ポリマー、合成ポリマーなどが挙げられる。
前記天然ポリマーとしては、例えば、セルロース系ポリマー、アルギン酸系ポリマー、マンナン系ポリマー、プルラン系ポリマー、及びキチン・キトサン系ポリマー、などが挙げられる。なお、該天然ポリマーは、市販品を使用し手もよいし、天然物から適宜抽出等したものであってもよい。
前記合成ポリマーとしては、例えば、アクリル系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー、ポリエチレンレンオキサイド系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、などが挙げられる。なお、該合成ポリマーは、市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよい。
前記無機物質としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、酸化マグネシウム、などが挙げられる。
前記水吸収手段の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吸水性部材の成型体である構造、支持体に吸水性部材を添加させた構造、などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、前記支持体に前記吸収性部材を添加させた構造の場合、前記支持体の構造としては、例えば、多孔質構造、シート構造などが挙げられ、前記支持体の材質としては、軟質、硬質のいずれであってもよい。
なお、前記貼付面の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記水吸収手段に両面粘着性テープを貼付する方法、前記水吸収手段に粘着剤の塗布液乃至エマルジョンを塗布する方法、などが挙げられる。
このように設計するには、例えば、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料収容室内に収容させる燃料が完全に消費されるまでの時間(X)と、前記燃料電池用カートリッジの外表面に設けた前記水吸収手段における水の吸収量(該水吸収手段が複数ある場合には全部の水吸収手段における水の吸収量)が飽和状態に達するまでの時間(Y)とが、次式、X≦Y、を満たすようにすればよい。なお、前記水吸収手段における水の吸収量は、例えば、前記吸水性部材の量、大きさ等を適宜調整することにより、所望の程度に調節することができる。
この場合、前記燃料電池システムの燃料電池発電部における空気極等の層面が設置面に対し略垂直に位置するように該燃料電池システムを配置させ、その下方に前記燃料電池用カートリッジの周側面が前記設置方向に対し略水平に位置するように該燃料電池用カートリッジを配置させることができ、前記燃料電池発電部における空気極側で発生した水を重力を利用して落下させて前記燃料電池用カートリッジの周側面上に配された前記水吸収手段に吸収させることができ、該水の吸収効率に優れ、また、燃料電池システムと燃料電池用カートリッジとを小スペースに組み込むことができ、燃料電池システムを小型化することができる点で有利である。
なお、前記水吸収手段において水が吸収されているか、水の吸収量が飽和状態に達しているか等は、後述のシグナル発生手段を用いることにより、容易に判別することができる。
前記水吸収手段は、前記水を吸収したこと示すシグナルを発生可能なシグナル発生手段を有するのが好ましい。この場合、該水吸収手段が前記水を吸収したことの識別が誰にでも容易に可能となり、該水吸収手段等の交換等の判断が容易となる点で有利である。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、判別が容易であり、かつ該燃料電池用カートリッジを装備する前記燃料電池システムが用いられる各種電気機器等に対して悪影響を与える可能性がゼロに近いものが好ましく、更に目視可能であるものがより好ましく、変色が特に好ましい。
前記(2)の場合、前記水を吸収するとイオンを放出可能な化合物としては、電離した際のpHが7超12以下である弱アルカリ性結晶などが好適に挙げられ、該弱アルカリ性結晶としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、などが好適に挙げられ、前記pH指示薬としては、例えば、フェノールフタレイン、チモールブルー、などが好適に挙げられる。
前記(3)の場合、前記水を吸収すると溶解して発色可能な化合物としては、例えば、亜硝酸ナトリウムとスルファニル酸とを含む乾燥物、N−1ナフチルエチレンジアミンと酒石酸とを含む乾燥物、などが好適に挙げられる。
前記燃料収容室としては、前記燃料電池発電部に供給するための燃料を収容することができる限り、その形状、構造、材質、大きさ等については特に制限はなく、該燃料電池用カートリッジを装備させる燃料電池システム、電気機器等の大きさ等に応じて適宜選択することができる。
前記燃料収容室に収容される燃料としては、前記燃料電池システムの種類等に応じて適宜選択することができるが、液体であってもよいし、気体であってもよいが、通常は液体であり、例えば、前記燃料電池システムがいわゆるダイレクトメタノール型である場合にはメタノールが挙げられる。
前記燃料供給手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記燃料収容室側に押入可能であり、該燃料供給室側に押入された時に、該燃料収容室内に収容された燃料を前記燃料電池発電部に供給可能であるものが好ましく、具体的にはノズルなどが好適に挙げられる。この場合には、前記燃料電池用カートリッジを前記燃料電池システムに装着させる前は、前記ノズルが前記燃料収容室側に押入されないため、該燃料収容室内の前記燃料が該燃料収容室の外部に漏出されることがない一方、前記燃料電池用カートリッジを前記燃料電池システムに装着させた後は、前記ノズルが前記燃料収容室側に押入されるため、該燃料収容室内の前記燃料が該燃料収容室の外部に漏出され、前記燃料電池発電部に供給可能となる点で、必要時にのみ前記燃料を前記燃料電池発電部に供給することができる点で有利である。
前記その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離補助手段、保護手段、安全手段、などが挙げられる。
前記剥離補助手段は、前記水吸収手段を廃棄する際に、該水吸収手段の前記燃料電池用カートリッジからの剥離除去を補助する機能を有する手段であり、該機能を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、公知の粘着テープの剥離紙(台紙)などが挙げられる。該剥離紙(台紙)を前記燃料電池用カートリッジの表面に配置させておき、その表面に前記水吸収手段を粘着させておけば、該水吸収手段の廃棄等が容易となる点で有利である。
前記保護手段としては、前記燃料用カートリッジの使用時まで少なくとも前記水吸収手段の表面を覆い、該水吸収手段が水を吸収してしまうのを防止することができれば特に制限はなく、例えば、前記水吸収手段の表面を覆うカバーフィルム、などが好適に挙げられる。
前記安全手段としては、前記燃料用カートリッジの使用時まで前記燃料収容室内に収容された燃料を外部に漏出させない機能を有していれば特に制限はなく、例えば、前記燃料電池用カートリッジが前記ノズルを有している場合には、該ノズルが前記燃料収容室側に押入されないように、該ノズルをカバーする保護キャップ、などが好適に挙げられる。
本発明の燃料電池用カートリッジは、前記燃料電池システム等に装備された際、前記燃料収容室に収容されていた燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した上述の発電反応により発電が生する。そして、この発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記発電反応によって生成した水が、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収される結果、前記燃料電池システムの外部への水の漏出が防止される。
本発明の燃料電池システムは、燃料電池発電部と、本発明の上述した燃料電池用カートリッジとを有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材、例えば集水手段、燃料インターフェースなどを有してなる。
前記燃料電池発電部としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、燃料極、固体電解質及び空気極を有するものなどが好適に挙げられる。
前記燃料極としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記固体電解質側から負極触媒層、負極集電体層の順に積層しされてなるものが好ましい。
前記固体電解質の形状としては、例えば、層状であるのが好ましく、その厚みとしては、目的に応じて適宜選択することができる。
前記空気極としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記固体電解質側から正極触媒層、正極集電体層の順に積層してなるものなどが好ましい。
なお、該正極集電体層は、空気(酸素)を自然拡散により導入可能な構造を有しているのが好ましく、例えば、空隙を有する構造などを有しているのが好ましい。
前記燃料電池発電部としては、前記単位セルを1つ有していればよいが、所望の発電量に応じて2以上を有していてもよい。前記単位セルを2以上有する場合、例えば、互いに直列に配置してもよいし、並列に配置してもよく、後者の場合には、例えば特開平5−325993号公報に記載のように、複数個の前記単位セルを平面内に配置してもよい。
携帯電話等の携帯性情報機器などの電気機器における必要な動作電圧は、通常、1.5V〜12V程度であるため、これらの用途においては、前記単位セルを2以上直列に配置して所望の電圧が得られるように設計するのが好ましい。
前記集水手段は、前記燃料電池発電部から発生した水を集めるための手段である。
前記集水手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記燃料電池発電部から発生する水を受ける受水口と、該受水口から受水した水を燃料電池用カートリッジに放出する放水口とを有してなるものなどが好適に挙げられる。なお、この場合、集水効率等の点で、前記受水口の開口面積が、放水口の開口面積よりも大きく設計されているのが好ましい。また、この場合、集水効率等の点で、前記集水手段における受水口が、前記燃料電池発電部における空気極に当接して配置され、前記集水手段における放水口が、前記燃料電池用カートリッジにおける水吸収手段に当接して配置されるのが好ましい。
前記集水手段の具体例としては、ロート部材などが好適に挙げられる。
前記集水手段の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、樹脂、金属、セラミックスなどが好適に挙げられる。
前記燃料インターフェースは、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料収容室から取り出された燃料を一旦貯蔵させる機能等を有する。前記燃料インターフェースが設けられていると、前記燃料を、該燃料インターフェースから前記燃料極側に向って流動乃至拡散などの自然移動により、燃料導入路等を通して円滑にかつ効率的に供給することができ、一定量の前記燃料を前記燃料極に安定供給することができる点で有利である。
前記燃料インターフェースの形状、構造、大きさ等について、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の燃料電池セルにおいては、前記燃料電池用カートリッジの前記燃料収容室に収容されていた前記燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。該発電により生じた電気は、電気機器等の駆動電源等として利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
燃料電池発電部50は、図3に示すように、空気極集電体51と、カーボンペーパー52と、空気極(正極触媒層)53と、固体電解質54と、燃料極(負極触媒層)55と、カーボンペーパー56と、燃料極集電体57とを、この順に積層してなる構造を有する。
燃料電池用カートリッジ1は、上述した通りであり、図1、図2及び図4に示すように、乾電池のような略円柱形状を有している。燃料電池用カートリッジ1における2つの端面のうちの一つには、前記燃料供給手段としてのノズル3が貫入状態で備えられている。ノズル3は、燃料収容室1a内にその一端が挿入され、他端が燃料インターフェース6内に挿入されており、ノズル補助機構5の作用により、燃料収容室1a側に押入されると燃料収容室1a内の燃料が燃料インターフェース6内に移送される。燃料電池用カートリッジ1の周側面上には前記水吸収部材としての水吸収部材2が貼付されている。水吸収部材2は、平面形状が長方形状のシートであり、図4の上段の図の場合には、一つ貼付されており、図4の中段の図の場合には、三つ貼付されており、図4の下段の図の場合、前記周側面の全周を環回した状態で貼付されている。
本発明の電気機器は、本発明の上述した燃料電池システムを少なくとも有してなり、更に各種用途に応じた機能を奏するのに必要な一般構成を備えてなる。
前記電気機器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、現在、電池等で駆動可能な機器などが好適に挙げられ、携帯性情報機器などが特に好適に挙げられる。
前記携帯性情報機器としては、例えば、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3プレーヤー、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタンス)、玩具、などが挙げられる。
図5は、携帯電話機用クレイドルに携帯電話機を装着した様子を示す斜視図である。携帯電話機用クレイドル10には、携帯電話機20が装着され、外部電源、例えば商用電源に接続するためのパワーアダプタ30(AC−DC変換器)が接続可能な構成とされている。携帯電話機20は、操作キー24及びマイク25が内面21−1に設けられた携帯電話機本体部21と、液晶表示部26及びスピーカ27が内面22−1に設けられた携帯電話機可動部22とがヒンジ部23により接続され、ヒンジ部23を中心にして携帯電話機可動部22が回動可能となっている。携帯電話機20は、携帯電話機用クレイドル10に装着した状態で、携帯電話機本体部21の内面21−1と携帯電話機可動部22の内面22−1が対峙するように折り畳むことができる。また、携帯電話機可動部22を開いた位置にして、液晶表示部26を見ながら操作キー24を押して操作することができ、あるいは、携帯電話機用クレイドル10の本体部(クレイドル本体部11)を把持して、通常の携帯電話機のように通話することができる。
また、携帯電話機20を取り外す際には、先ずクレイドル本体部11の後部の2つの係止部材14bの凸部を同時に下方に押し込み係止部材14bを開く方向に移動させることにより係合を解除して、携帯電話機本体部11のヒンジ部13側をクレイドル本体部11から取り外し、次いで、斜め後方に携帯電話機20を移動することにより、クレイドル本体部11の前部の2つの係止部材14aとの係合を解除する。
燃料電池用カートリッジ12は、クレイドル本体部11の後部の端面11−1に当接して嵌合により固定されている。燃料電池用カートリッジ12の燃料送出口12aは凸状になっており、他方、クレイドル本体部11の端面11−1には凹部が互いに嵌合するようになっている。
ここでは、本発明の電気機器の一例として、携帯電話機及び携帯電話機用クレイドルについて説明したが、他の電気機器においても、本発明の上述した燃料電池システムを装備させることができる。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、上述の燃料電池システムにおいて発生した前記水を、該燃料電池システムにおける前記燃料電池発電部に燃料を供給する上述の燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けた上述の水吸収手段により吸収させることを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の処理を含む。
前記燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、本発明の燃料電池システムを実施することにより好適に実施することができる。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法においては、前記燃料電池用カートリッジから燃料が前記燃料電池システムにおける燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。そして、前記発電反応に伴い生成した水を、前記燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段によって吸収させる。このため、前記発電反応によって生成した水は、前記燃料電池用カートリッジに簡便かつ確実に吸収されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
本発明の燃料電池システムの実施例を図面を参照しながら説明する。図1及び図2に示すように、燃料電池システム10は、燃料電池発電部50と、燃料電池用カートリッジ1とを備えている。燃料電池システム10は、図5から図8に記載の携帯電話機、携帯電話機用クレイドルに装備されている。
一方、燃料電池発電部50における前記発電反応により生じた電気は、取り出されて携帯電話機の電力として消費される。
燃料電池用カートリッジ1は、燃料収容室1a内の燃料(メタノール)がなくなった時、燃料電池システム10から取り外して、燃料収容室1a内に燃料(メタノール)を再充填し、表面の水吸収部材2を剥がして廃棄し、新しい水吸収部材2を貼付するだけで、再生可能である。このため、燃料電池用カートリッジ1は、リサイクル性、環境性、取扱性等に極めて優れる。また、燃料電池用カートリッジ1を使用する燃料電池セル10、携帯電話機及び携帯電話機用クレイドルも同様にリサイクル性、環境性、取扱性等に極めて優れる。
(付記1) 燃料電池発電部に供給する燃料を収容するための燃料収容室を有してなり、前記燃料電池発電部から発生した水を吸収する水吸収手段を外表面の少なくとも一部に有することを特徴とする燃料電池用カートリッジ。
(付記2) 水吸収手段が、吸水性部材を有してなる付記1に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記3) 吸水性部材が、吸収した水を固定可能である付記1から2のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記4) 吸収性部材が、天然ポリマー及び合成ポリマーから選択される少なくとも1種の有機物質、並びに、無機物質の少なくともいずれかを含む付記1から3のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記5) 天然ポリマーが、セルロース系ポリマー、アルギン酸系ポリマー、マンナン系ポリマー、プルラン系ポリマー、及びキチン・キトサン系ポリマーから選択される少なくとも1種である付記4に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記6) 合成ポリマーが、アクリル系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー、ポリエチレンレンオキサイド系ポリマー、及びポリエステル系ポリマーから選択される少なくとも1種である付記4から5のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記7) 無機物質が、シリカゲル、ゼオライト、及び酸化マグネシウムから選択される少なくとも1種である付記4から6のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記8) 水吸収手段が、水を吸収したこと示すシグナルを発生可能なシグナル発生手段を有する付記1から7のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記9) シグナルが、変色、変形、pH変化、温度変化、圧力変化、磁気変化、電圧変化、及び物質吸放出から選択される少なくとも1種である付記8に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記10) シグナルが、目視可能である付記8から9のずれかに記載の燃料カートリッジ。
(付記11) シグナル発生手段が、水の吸収量に対応してシグナルの発生量を制御可能である付記8から10のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記12) シグナル発生手段が、水を吸収すると変色可能な化合物を含む付記8から11のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記13) 水を吸収すると変色可能な化合物が、塩化コバルトである付記12に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記14) シグナル発生手段が、水を吸収するとイオンを放出可能な化合物と、pH指示薬とを含む付記8から13のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記15) 水を吸収するとイオンを放出可能な化合物が、電離した際のpHが7超12以下である弱アルカリ性結晶から選択され、pH指示薬が、フェノールフタレイン及びチモールブルーから選択される付記14に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記16) シグナル発生手段が、水を吸収すると溶解して発色可能な化合物を含む付記8から15のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記17) 水を吸収すると溶解して発色可能な化合物が、亜硝酸ナトリウムとスルファニファール酸とを含む乾燥物、及びN−1ナフチルエチレンジアミンと酒石酸とを含む乾燥物から選択される付記16に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記18) 水吸収手段が、水の吸収前の体積をX(cm3)とし、水の吸収後の体積をY(cm3)とすると、(Y/X)が1.0以上である付記1から17のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記19) 水吸収手段が、吸水性部材の成型体、及び、支持体に吸水性部材を添加させた構造体の少なくともいずれかである付記2から18のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記20) 水吸収手段が、シート状構造物である付記1から19のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記21) 水吸収手段が、着脱可能に設けられた付記1から20のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記22) 水吸収手段が、シート状構造物における一方のシート面が貼付された付記20から21のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記23) 柱形状である付記1から22のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記24) 柱形状の燃料電池用カートリッジの周側面上に水吸収手段が配された付記23のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記25) 水吸収手段の数が2以上である付記1から24のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記26) 燃料収容室内に収容された燃料を燃料電池発電部に供給可能な燃料供給手段を有する付記1から25のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記27) 燃料供給手段が、柱形状の燃料電池用カートリッジの一端に設けられた付記26に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記28) 燃料供給手段が燃料収容室側に押入可能であり、該燃料供給室側に押入された時に、燃料収容室内に収容された燃料を燃料電池発電部に供給可能である付記26から27のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記29) 燃料電池発電部から発生した水が、燃料電池反応により発生した水を含む付記1から28に記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記30) リサイクル可能である付記1から29のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
(付記31) 燃料極、固体電解質及び空気極を有する燃料電池発電部と、付記1から30のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジとを有することを特徴とする燃料電池システム。
(付記32) 燃料電池発電部から発生した水を集めるための集水手段を有する付記31に記載の燃料電池システム。
(付記33) 集水手段が、燃料電池発電部から発生する水を受ける受水口と、該受水口から受水した水を燃料電池用カートリッジに放出する放水口とを有してなる付記32に記載の燃料電池システム。
(付記34) 受水口の開口面積が、放水口の開口面積よりも大きい付記33に燃料電池システム。
(付記35) 集水手段における受水口が、燃料電池発電部における空気極に当接して配置され、集水手段における放水口が、燃料電池用カートリッジにおける水吸収手段に当接して配置された付記33から34のいずれかに燃料電池システム。
(付記36) 集水手段がロート部材である付記32から35のいずれかに記載の燃料電池システム。
(付記37) 燃料電池発電部、集水手段、及び燃料電池用カートリッジが、この順に上から位置する付記32から36のいずれかに記載の燃料電池システム。
(付記38) 燃料電池発電部における、燃料極、固体電解質及び空気極の積層面が上下方向と略並行に配置された付記31から37のいずれかに記載の燃料電池システム。
(付記39) 付記31から38のいずれかに記載の燃料電池システムを有することを特徴とする電気機器。
(付記40) 携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3プレーヤー、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタンス)及び玩具から選択される少なくともいずれかである付記39に記載の電気機器。
(付記41) 燃料電池システムにおいて発生した水を、該燃料電池システムにおける燃料発電部に燃料を供給する燃料電池用カートリッジの外表面の少なくとも一部に設けた水吸収手段により吸収させることを特徴とする燃料電池システムにおける発生水の回収方法。
本発明の燃料電池システムは、各種の電気機器、例えば、携帯性情報機器、具体的には、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3、玩具等に好適に使用することができ、特に本発明の電気機器、燃料電池システムにおける発生水の回収方法に好適に使用することができる。
本発明の電気機器は、リサイクル性、環境性に優れた各種電気機器等として使用することができる。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、燃料電池システムにおいて発生した水の回収・固定化等を行うのに使用することができる。
1a 燃料収容室
2 水吸収部材
2a 水吸収部材
2b 水吸収部材
2c 水吸収部材
3 ノズル
4 ロート材
5 ノズル補助機構
6 燃料インターフェース
10 燃料電池システム
50 燃料電池発電部
51 空気極集電体
52 カーボンペーパー
53 空気極
54 固体電解質
55 燃料極
56 カーボンペーパー
57 燃料極集電体
Claims (13)
- 燃料電池発電部に供給する燃料を収容するための燃料収容室を有してなり、前記燃料電池発電部から発生した水を固定可能に吸収する吸水性部材を外表面の少なくとも一部に有することを特徴とする燃料電池用カートリッジ。
- 吸収性部材がシート状構造物である請求項1に記載の燃料電池用カートリッジ。
- 吸収性部材が着脱可能に設けられた請求項1から2のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
- 吸収性部材が、天然ポリマー及び合成ポリマーから選択される少なくとも1種の有機物質、並びに、無機物質の少なくともいずれかを含む請求項2から3のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
- 吸収性部材が、水を吸収したこと示すシグナルを発生可能なシグナル発生手段を有する請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
- 吸収性部材が着脱可能に設けられた請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
- 燃料極、固体電解質及び空気極を有する燃料電池発電部と、請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジとを有することを特徴とする燃料電池システム。
- 燃料電池発電部から発生した水を集めるための集水手段を有する請求項7に記載の燃料電池システム。
- 請求項7から8のいずれかに記載の燃料電池システムを有することを特徴とする電気機器。
- 吸収性部材がシート状構造物における一方のシート面が貼付された請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
- 吸収性部材の数が2以上である請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
- 柱形状である請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池用カートリッジ。
- 柱形状の燃料電池用カートリッジの周側面上に吸水性部材が配された請求項12に記載の燃料電池用カートリッジ。
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