JP4727199B2 - 燃料電池システムとそれを用いた電子機器及び燃料電池の運転方法 - Google Patents
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Description
としての新規な燃料電池システムとそれを用いた電子機器及び燃料電池の運転方法に関する。
前記循環容器が交換可能に前記燃料電池本体に一体に設置されており、
前記燃料電池本体による発電後の所定の時期に、燃料カートリッジにより前記循環容器内の前記液体燃料の抜き取りと前記燃料容器内への前記所定の濃度の液体燃料の供給を行うものであり、
前記燃料カートリッジは、前記所定の濃度の液体燃料を収納する収納部及び前記循環容器内の前記燃料電池本体から排出された前記液体燃料を回収して収納する回収部を備え、
前記回収部と前記収納部とは、互いに連動して反対方向に容積が可変に一体に形成されていることを特徴とする燃料電池システムにある。
前記発電後の所定の時期に、燃料カートリッジにより前記循環容器内の前記液体燃料の抜き取りと前記燃料容器内への前記所定の濃度の液体燃料の供給を行うものであり、
前記燃料カートリッジは、前記所定の濃度の液体燃料を収納する収納部及び前記循環容器内の前記燃料電池本体から排出された前記液体燃料を回収して収納する回収部を備え、
前記回収部と前記収納部とは互いに連動して反対方向に容積が可変に一体に形成されていることを特徴とする。
燃料電池の運転方法は、イオン性不純物等が存在しており、劣化した、即ち性能の劣る液体燃料を抜き取り、新しい燃料を供給するリフレッシュ作業を行うものである。リフレッシュ作業は燃料電池の出力が低下した時、または燃料チャージ時に行うことが好ましい。特に、燃料チャージ時に古い燃料を一部抜きながら新しい燃料を供給することは好ましい。燃料電池の出力低下の判断方法は特に限定されないが、燃料濃度を所定の濃度にしたとき、燃料電池の出力電圧が規定値に対して8割以下に低下することをもって行うことが好ましい。リフレッシュする燃料電池内の燃料は循環容器内だけでも有効である。循環容器が着脱可能となっているとリフレッシュ作業は循環容器を交換するだけで済むので好都合である。
CF2=CFO(CF2)1-8SO2F
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)1-8SO2F
CF2=CF(CF2)0-8SO2F
CF2=CF(OCF2CF(CF3))1-5O(CF2)2SO2F
などが挙げられる。
燃料電池用液体燃料の回収供給装置は、ノートパソコン、PDA(Personal Digital Assistant;携帯情報端末)、携帯電話等の燃料電池に付いているタグ等を読み取り、自動的に燃料電池発電装置の液体燃料の種類、濃度を感知して必要濃度の液体燃料を調合し、燃料電池用液体燃料の回収供給装置のクレードルに燃料電池を置くことにより自動的に燃料電池用液体燃料の回収供給装置と接続が開始され、接続完了を感知したら必要濃度の液体燃料の供給及び古い液体燃料の回収を始め、作業終了と共に自動的に接続を解除することが望ましい。燃料供給部と燃料回収部は一つの容器に収納されていても、別々であっても特に制限は無い。また、燃料供給部は予め所定の濃度の燃料のみを収納していても構わない。
CH3OH+H2O → CO2+6H++6e− ……(1)
生成された水素イオンは固体高分子電解質膜2中をアノードからカソード側に移動し、カソード触媒層4上で空気中から拡散してきた酸素ガスとカソード触媒層4上の電子と(2)式に従って反応して水を生成する。
6H++3/2O2+6e− → 3H2O ……(2)
従って発電に伴う全化学反応は(3)式に示すようにメタノールが酸素によって酸化されて炭酸ガス(CO2)と水を生成し、化学反応式は形式上メタノールの火炎燃焼と同じになる。
CH3OH+3/2O2 → CO2+3H2O ……(3)
メタノール水溶液を燃料とする燃料電池では上述の電気化学反応でメタノールの有する化学エネルギーが直接電気エネルギーに変換される形で発電される。
〔参考例1〕
〔参考例2〕
〔参考例3〕
〔参考例4〕
〔参考例5〕
〔実施例2〕
〔実施例3〕
〔参考例6〕
〔参考例7〕
〔実施例4〕
〔実施例5〕
即ち、実施例1に示すように、循環容器17内のメタノール水溶液は燃料電池との間で循環しながら発電が行われため、長時間の使用後にはイオン性不純物等が循環経路内に蓄積して発電出力が低下し寿命となる。イオン性不純物濃度は、メタノール水溶液中の不純物イオン濃度が所定濃度を越えた時、その液体燃料を図16に示す燃料回収供給装置によって回収し、新しい液体燃料に取り替えることにより、循環容器17中のメタノール水溶液の濃度が所定範囲内にコントロールすることができる。
Claims (14)
- 燃料電池本体と、該燃料電池本体に所定の濃度の液体燃料を供給し前記燃料電池本体から排出された前記液体燃料を回収して収納する循環容器と、前記液体燃料を前記燃料電池本体に供給する供給経路と、前記燃料電池本体から排出された前記液体燃料を前記循環容器に戻す循環経路と、前記循環容器に前記所定の濃度の液体燃料を供給する燃料容器とを有し、
前記循環容器が交換可能に前記燃料電池本体に一体に設置されており、
前記燃料電池本体による発電後の所定の時期に、燃料カートリッジにより前記循環容器内の前記液体燃料の抜き取りと前記燃料容器内への前記所定の濃度の液体燃料の供給を行うものであり、
前記燃料カートリッジは、前記所定の濃度の液体燃料を収納する収納部及び前記循環容器内の前記燃料電池本体から排出された前記液体燃料を回収して収納する回収部を備え、
前記回収部と前記収納部とは互いに連動して反対方向に容積が可変に一体に形成されている
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1において、前記燃料電池本体に供給される前記液体燃料の濃度を検出する検出器を前記循環容器に有することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記燃料電池本体に供給される前記液体燃料の濃度を所定濃度に制御する制御装置を前記供給経路に有することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記燃料電池本体に供給される前記液体燃料中の不純物イオン濃度を検出する検出器を有することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記燃料電池本体は、燃料極と、前記燃料極に対向して配置された酸化剤極と、前記燃料極及び酸化剤極に狭持された電解質膜層とを有することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記液体燃料がメタノール、ジメチルエーテル及びエチレングリコールのいずれかであることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記燃料電池本体より出た前記燃料中の金属イオン又は不純物粒子を除去するイオン交換樹脂又はフィルタを前記循環経路に有することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記循環容器及び燃料容器を保持する保持手段を有することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記燃料カートリッジは、前記収納部と回収部とが液体燃料不透過性高分子膜を介して形成された一体構造を有することを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1において、前記燃料カートリッジは、前記収納部と回収部とを往復運動するピストンを有し、該ピストンの運動により前記所定の濃度の液体燃料の前記燃料容器への供給と前記使用済み液体燃料の回収とを行うことを特徴とする燃料電池システム。
- 燃料電池システムが組み込まれた電子装置を有する電子機器において、前記燃料電池システムは請求項1に記載の燃料電池システムからなることを特徴とする電子機器。
- 燃料電池本体に所定の濃度の液体燃料を供給し前記燃料電池本体から排出された前記液体燃料を回収して収納する循環容器と、前記液体燃料を前記燃料電池本体に供給する供給経路と、前記燃料電池本体から排出された前記液体燃料を前記循環容器に戻す循環経路と、前記循環容器に前記所定の濃度の液体燃料を供給する燃料容器とを有し、該循環容器が交換可能に前記燃料電池本体に一体に設置されており、前記燃料電池本体により発電する燃料電池の運転方法であって、
前記発電後の所定の時期に、燃料カートリッジにより前記循環容器内の前記液体燃料の抜き取りと前記燃料容器内への前記所定の濃度の液体燃料の供給を行うものであり、
前記燃料カートリッジは、前記所定の濃度の液体燃料を収納する収納部及び前記循環容器内の前記燃料電池本体から排出された前記液体燃料を回収して収納する回収部を備え、
前記回収部と前記収納部とは互いに連動して反対方向に容積が可変に一体に形成されていることを特徴とする燃料電池の運転方法。 - 請求項12において、前記発電後の所定の時期に、前記燃料電池本体と前記液体燃料の供給源との経路内の金属イオン及び不純物粒子の少なくとも一方を除去することを特徴とする燃料電池の運転方法。
- 請求項12において、前記液体燃料の濃度、前記発電による発電出力及び前記液体燃料中の金属イオン濃度の少なくとも一方に基づいて前記所定の濃度の液体燃料に交換することを特徴とする燃料電池の運転方法。
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