JP4796750B2

JP4796750B2 - Fuel cell

Info

Publication number: JP4796750B2
Application number: JP2004131254A
Authority: JP
Inventors: 吉久須田; 浩二西村; 隆博長田; 邦生山田; 俊史神谷; 康成椛澤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005317250A

Description

本発明は、燃料電池に関し、更に詳しくは携帯電話、ノート型パソコン及びＰＤＡなどの携帯用電子機器の電源として用いられるのに好適な小型の燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a small fuel cell suitable for use as a power source for portable electronic devices such as a mobile phone, a notebook computer, and a PDA.

一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空気中の酸素とによって燃料電池セル内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得るようにした電池であり種々の形式のものが開発されている。 In general, a fuel cell includes a fuel cell in which an air electrode layer, an electrolyte layer, and a fuel electrode layer are stacked, a fuel supply unit for supplying fuel as a reducing agent to the fuel electrode layer, and an oxidant for the air electrode layer. As a battery, various types of batteries are used to generate an electrochemical reaction in the fuel cell by the fuel and oxygen in the air to obtain electric power outside. Things are being developed.

近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる燃料電池が注目されてきている（例えば、特許文献１及び２参照）。
これらの中でも、液体燃料の供給に毛管力を利用した各液体燃料電池等が知られている（例えば、特許文献３〜７参照）。
これらの各特許文献に記載される液体燃料電池は、燃料タンクから液体燃料を毛管力で燃料極に供給するため、液体燃料を圧送するためのポンプを必要としないなど小型化に際してメリットがある。 In recent years, due to increasing awareness of environmental issues and energy conservation, the use of fuel cells as clean energy sources for various applications has been studied. In particular, power can be generated simply by supplying liquid fuel containing methanol and water directly. Fuel cells have attracted attention (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Among these, each liquid fuel cell etc. which utilized capillary force for supply of liquid fuel are known (for example, refer to patent documents 3-7).
Since the liquid fuel cell described in each of these patent documents supplies liquid fuel from a fuel tank to the fuel electrode by capillary force, there is an advantage in downsizing such as not requiring a pump for pumping liquid fuel.

しかしながら、このような単に燃料貯蔵槽に設けられた、多孔体及び／又は繊維束体の毛管力だけを利用した液体燃料電池は、構成上は小型化に適するものの、燃料極に燃料が直接液体状態で供給されるため小型携帯機器に搭載し、電池部の前後左右や上下が絶えず変わる使用環境下では、長時間の使用期間中に燃料の追従が不完全となり、燃料供給遮断などの弊害が発生し、電解質層への燃料供給を一定にすることを阻害する原因となっている。 However, although the liquid fuel cell using only the capillary force of the porous body and / or fiber bundle provided in the fuel storage tank is suitable for downsizing in terms of configuration, the fuel is directly liquid at the fuel electrode. Because it is supplied in a state, it is mounted on a small portable device, and in a usage environment where the front, back, left, right, top and bottom of the battery part constantly changes, fuel tracking becomes incomplete during a long period of use, causing problems such as shutting off the fuel supply This is a cause of hindering the constant supply of fuel to the electrolyte layer.

また、これら欠点の解決策の一つとして、例えば、液体燃料を毛管力によりセル内に導入した後、液体燃料を燃料気化層にて気化して、使用する燃料電池システム（例えば、特許文献８参照）が知られているが、基本的な問題点である燃料の追従性不足は改善されていないという課題を有し、また、この構造の燃料電池は液体を気化させた後に燃料として用いるシステムのため、小型化が困難となるなどの課題がある。 Further, as one of solutions to these drawbacks, for example, after introducing liquid fuel into the cell by capillary force, the liquid fuel is vaporized in the fuel vaporization layer and used (for example, Patent Document 8). However, there is a problem that the lack of fuel followability, which is a basic problem, has not been improved, and a fuel cell of this structure is used as a fuel after vaporizing a liquid For this reason, there are problems such as difficulty in miniaturization.

このように従来の燃料電池では、燃料極に直接液体燃料を供給する際に、燃料の供給が不安定で動作中の出力値に変動が生じたり、安定な特性を維持したまま携帯機器への搭載が可能な程度の小型化は困難であるのが現状である。
また、燃料タンクの材質として、通常の樹脂、例えば、ポリエチレンなどを利用した場合、長期間の保管の際に、樹脂自体が液体燃料を透過することにより、また、燃料タンクの部品の継ぎ手等から液体燃料の蒸発、漏洩が起こり、燃料の損失が起こり得ることが考えられる。ここで、燃料の蒸発、漏洩を防止するために樹脂部材を一つ一つ、蒸発、漏洩がなくなるくらいに厚みを持って構成させると、前記した燃料電池本体の小型化の目的を達成できないばかりか、液体燃料の残量確認がし辛くなるという課題が生じる。更にまた、燃料タンクを構成する材質に金属、ガラスなどの材料を用いた場合において、金属製では、燃料の残量確認が不可能で燃料タンク内の燃料の残量確認ができず、また、ガラス製では、加工や組立時の管理が面倒でコスト高となり、変形、破壊が起こりやすくなるなどの課題がある。
特開平５−２５８７６０号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開平５−３０７９７０号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開昭５９−６６０６６号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開平６−１８８００８号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００３−２２９１５８号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００３−２９９９４６号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００３−３４０２７３号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００１−１０２０６９号公報（特許請求の範囲、実施例等） As described above, in the conventional fuel cell, when the liquid fuel is supplied directly to the fuel electrode, the fuel supply is unstable and the output value during operation varies, or the stable output is maintained. At present, it is difficult to reduce the size to the extent that it can be mounted.
In addition, when a normal resin, such as polyethylene, is used as the material of the fuel tank, the resin itself permeates liquid fuel during long-term storage, and from the joints of the fuel tank components. It is conceivable that liquid fuel may evaporate and leak, resulting in fuel loss. Here, in order to prevent the evaporation and leakage of the fuel, if the resin members are formed so as to be thick enough to prevent evaporation and leakage, the purpose of reducing the size of the fuel cell body cannot be achieved. Or the subject that it becomes difficult to check the remaining amount of liquid fuel arises. Furthermore, when a material such as metal or glass is used as the material constituting the fuel tank, it is impossible to check the remaining amount of fuel in the metal because it is not possible to check the remaining amount of fuel in the fuel tank. In the case of glass, there are problems such as troublesome management at the time of processing and assembly and high cost, and deformation and destruction easily occur.
JP-A-5-258760 (Claims, Examples, etc.) JP-A-5-307970 (Claims, Examples, etc.) JP 59-66066 A (Claims, Examples, etc.) JP-A-6-188008 (Claims, Examples, etc.) JP 2003-229158 A (Claims, Examples, etc.) JP 2003-299946 A (Claims, Examples, etc.) JP-A-2003-340273 (Claims, Examples, etc.) JP 2001-102069 A (Claims, Examples, etc.)

本発明は、上記従来の燃料電池における課題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、燃料電池本体の燃料極に直接液体燃料を安定的に供給し、燃料の使用状況を容易に視認でき、保管時に液体燃料の損失がなく、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems and current situation of the conventional fuel cell, and stably supplies liquid fuel directly to the fuel electrode of the fuel cell main body to An object of the present invention is to provide a fuel cell that can be easily visually recognized, has no loss of liquid fuel during storage, and can be downsized.

本発明者らは、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、燃料電池本体と、該燃料電池本体に連結自在となる液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽とを有し、上記燃料電池本体には燃料貯蔵槽に接続される燃料供給体を介して液体燃料が供給されると共に、上記燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体である燃料電池にあって、該カートリッジ構造体を特定構造とすることにより、上記目的の燃料電池が得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。 As a result of intensive studies on the above-described conventional problems, the present inventors have a fuel cell main body and a fuel storage tank that stores liquid fuel that can be connected to the fuel cell main body. Is a fuel cell which is a cartridge structure in which liquid fuel is supplied via a fuel supply body connected to the fuel storage tank and the fuel storage tank is replaceable, and the cartridge structure has a specific structure As a result, the above-described fuel cell was successfully obtained and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、次の（１）〜（１２）に存する。
（１）燃料電池本体と、該燃料電池本体に連結自在となる液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽とを有し、上記燃料電池本体には燃料貯蔵槽に接続される燃料供給体を介して液体燃料が供給されると共に、上記燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体である燃料電池であって、該カートリッジ構造体は、液体燃料を収容する燃料収容容器と、燃料流出部と燃料消費に伴い移動する追従体とを備えると共に、カートリッジ構造体内部の液体燃料が視認可能であることを特徴とする燃料電池。
（２）燃料電池本体は、燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、上記単位セルには燃料貯蔵槽に接続される燃料供給体が連結されて液体燃料が供給される構成となる上記（１）記載の燃料電池。
（３）燃料収容容器は、ガス不透過性の材質からなることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の燃料電池。
（４）燃料収容容器は、少なくとも液体燃料と接触する壁面が液体燃料の表面自由エネルギーよりも低く調整されていることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の燃料電池。
（５）燃料収容容器は、光線透過率が５０％以上である材質で形成されていることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の燃料電池。
（６）燃料収容容器は、１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）以下の酸素ガス透過度の材質で形成されていることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の燃料電池。
（７）ガス不透過性の材質がポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリロニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルの単独若しくは２種以上のガス不透過性樹脂からなることを特徴とする上記（６）に記載の燃料電池。
（８）燃料収容容器は、樹脂層が２層以上の多層構造であり、樹脂層の少なくとも１層がガス不透過性の樹脂であることを特徴とする上記（１）〜（７）の何れか一つに記載の燃料電池。
（９）燃料収容容器は、ガス不透過性の樹脂を塗布することで多層構造を形成していることを特徴とする上記（１）〜（８）の何れか一つに記載の燃料電池。
（１０）ガス不透過性の樹脂層の厚さが１０〜２０００μｍであることを特徴とする上記（８）又は（９）に記載の燃料電池。
（１１）燃料収容容器は、ガス不透過性の薄膜部材で被覆してなることを特徴とする上記（１）〜（１０）の何れか一つに記載の燃料電池。
（１２）ガス不透過性の薄膜部材が金属箔、金属酸化物蒸着物、ダイアモンドライクカーボンコーティング物から選ばれる少なくとも１種である上記（１１）に記載の燃料電池。
なお、本発明（後述する実施例等含む）で規定する「光線透過率」とは、ＪＩＳＫ７１０５−１９８１に規定により測定される光線透過率をいう。 That is, the present invention resides in the following (1) to (12).
(1) A fuel cell main body and a fuel storage tank for storing liquid fuel that can be connected to the fuel cell main body. The fuel cell main body is liquid via a fuel supply body connected to the fuel storage tank. A fuel cell having a cartridge structure in which fuel is supplied and the fuel storage tank is replaceable. The cartridge structure includes a fuel storage container that stores liquid fuel, a fuel outflow portion, and fuel consumption. A fuel cell comprising: a moving follower; and the liquid fuel inside the cartridge structure is visible.
(2) The fuel cell main body is constructed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body, and connecting a plurality of unit cells formed by constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer. The fuel cell according to (1), wherein the cell is connected to a fuel supply body connected to a fuel storage tank to supply liquid fuel.
(3) The fuel cell according to (1) or (2), wherein the fuel container is made of a gas-impermeable material.
(4) As described in any one of the above (1) to (3), in the fuel container, at least a wall surface in contact with the liquid fuel is adjusted to be lower than a surface free energy of the liquid fuel. Fuel cell.
(5) The fuel cell according to any one of (1) to (4), wherein the fuel container is made of a material having a light transmittance of 50% or more.
(6) The fuel container is formed of a material having an oxygen gas permeability of 100 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm (25 ° C., 65% RH) or less. The fuel cell according to any one of 5).
(7) Gas impermeable material is polyvinyl alcohol, ethylene / vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile, nylon, cellophane, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride alone or two or more gases The fuel cell as described in (6) above, which is made of an impermeable resin.
(8) The fuel container has a multilayer structure having two or more resin layers, and at least one of the resin layers is a gas-impermeable resin, any one of the above (1) to (7) A fuel cell according to any one of the above.
(9) The fuel cell according to any one of (1) to (8), wherein the fuel container has a multilayer structure formed by applying a gas-impermeable resin.
(10) The fuel cell as described in (8) or (9) above, wherein the thickness of the gas-impermeable resin layer is 10 to 2000 μm.
(11) The fuel cell according to any one of (1) to (10), wherein the fuel container is covered with a gas-impermeable thin film member.
(12) The fuel cell according to (11), wherein the gas-impermeable thin film member is at least one selected from metal foil, metal oxide deposit, and diamond-like carbon coating.
In addition, the "light transmittance" prescribed | regulated by this invention (including the Example etc. mentioned later) means the light transmittance measured by prescription | regulation by JISK7105-1981.

本発明によれば、燃料貯蔵槽となるカートリッジ構造体から燃料電池本体に直接液体燃料を安定的に供給し、燃料の使用状況を容易に視認でき、保管時に液体燃料の損失がなく、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池が提供される。
請求項２〜１２の発明によれば、燃料の使用状況を更に容易に視認でき、保管時に液体燃料の損失が極めて少ない燃料電池が得られることとなる。 According to the present invention, liquid fuel is stably supplied directly from the cartridge structure serving as a fuel storage tank to the fuel cell main body, the use state of the fuel can be easily visually confirmed, there is no loss of liquid fuel during storage, and A fuel cell capable of reducing the size of the fuel cell is provided.
According to the second to twelfth aspects of the present invention, it is possible to obtain a fuel cell in which the use status of the fuel can be visually recognized more easily and the loss of liquid fuel is extremely small during storage.

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
図１〜図３は、本発明の基本的な実施形態を示す燃料電池（以下、単に「燃料電池」という）Ａの基本形態（第１実施形態）を示すものである。
この燃料電池Ａは、図１〜図３に示すように、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽１０と、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体２１の外表部に電解質層２３を構築し、該電解質層２３の外表部に空気電極層２４を構築することで形成される燃料電池本体となる単位セル（燃料電池セル）２０、２０と、上記燃料貯蔵槽１０に接続される浸透構造を有する燃料供給体３０と、該燃料供給体３０の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽４０とを備え、上記燃料電池本体となる各単位セル２０、２０は直列に連結されて燃料供給体３０により燃料が順次供給される構造となっており、前記燃料貯蔵槽１０は、交換可能なカートリッジ構造体から構成されている。
この燃料貯蔵槽となるカートリッジ構造体１０は、液体燃料１１を収容するチューブ型の燃料収容容器１２と、燃料流出部１３と燃料消費に伴い移動する追従体１４とを備えると共に、カートリッジ構造体１０内部の燃料が視認可能となっており、視認性を有する樹脂等で構成された支持体１５に支持される構造となっている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 3 show a basic form (first embodiment) of a fuel cell (hereinafter simply referred to as “fuel cell”) A showing a basic embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 1 to 3, the fuel cell A includes a fuel storage tank 10 that stores liquid fuel, and an electrolyte layer 23 on the outer surface of a fuel electrode body 21 made of a microporous carbon body. A fuel supply having a unit cell (fuel cell) 20, 20 to be a fuel cell body formed by constructing an air electrode layer 24 on the outer surface of the layer 23, and an infiltration structure connected to the fuel storage tank 10 A unit 30 and a spent fuel storage tank 40 provided at the end of the fuel supply body 30, and the unit cells 20, 20 serving as the fuel cell body are connected in series so that fuel is sequentially supplied by the fuel supply body 30. The fuel storage tank 10 is composed of a replaceable cartridge structure.
The cartridge structure 10 serving as a fuel storage tank includes a tube-type fuel storage container 12 that stores liquid fuel 11, a fuel outflow portion 13, and a follower 14 that moves as fuel is consumed, and the cartridge structure 10. The internal fuel is visible and has a structure supported by a support 15 made of a resin having visibility.

上記燃料収容容器１２に収容される液体燃料１１としては、メタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、後述する燃料電極体において燃料として供給された化合物から効率良く水素イオン（Ｈ⁺）と電子（ｅ^-）が得られるものであれば、液体燃料は特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液などの液体燃料も用いることができる。 Examples of the liquid fuel 11 stored in the fuel storage container 12 include a methanol liquid composed of methanol and water, and hydrogen ions (H ⁺ ) are efficiently generated from a compound supplied as fuel in a fuel electrode body described later. As long as electrons (e ⁻ ) can be obtained, the liquid fuel is not particularly limited, and depends on the structure of the fuel electrode body, for example, dimethyl ether (DME), ethanol solution, formic acid, hydrazine, ammonia solution, etc. Liquid fuel can also be used.

本実施形態では、図１（ａ）〜（ｂ）及び図２（ａ）に示すように液体燃料１１が直接貯蔵され、液体燃料１１を収容する燃料収容容器１２の下部に燃料流出部となる逆止弁１３に挿入される燃料供給体３０により、燃料が供給されるものである。 In this embodiment, as shown in FIGS. 1A to 1B and FIG. 2A, the liquid fuel 11 is directly stored, and becomes a fuel outflow portion at the lower part of the fuel storage container 12 that stores the liquid fuel 11. Fuel is supplied by a fuel supply body 30 inserted into the check valve 13.

燃料流出部１３となる逆止弁は、筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であり、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、気圧、温度変化等により燃料貯蔵槽１０内に直接収容される液体燃料１１に燃料供給管３１周辺より浸入する空気などの異物を防ぐものであり、中央部がドーム状となるスリット部１３ａを有する逆止弁体１３ｂと、該逆止弁体１３ｂを支持する弁アダプタ１３ｃと、上記逆止弁体１３ｂを保持するストッパ体１３ｄとから構成されており、使用休止（未使用）時にも空気などの異物の浸入を防止する構造となっている。これは、空気などの浸入により液体燃料貯蔵槽１０内の圧力増加などによる燃料漏れ、噴出しなどの事故を防止するためである。
これらの逆止弁体１３ｂを含む逆止弁１３の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性、燃料供給管３１に密着出来る弾性を有するものであれば、特に限定されず、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム、エラストマーが挙げられ、通常の射出成形や加硫成形などによって製造することができる。 The check valve serving as the fuel outflow portion 13 has the same configuration as a member used in a writing instrument and the like, and as shown in FIGS. A check valve body 13b having a slit portion 13a having a dome-like central portion for preventing foreign matters such as air entering the liquid fuel 11 directly contained from the periphery of the fuel supply pipe 31, and the check valve body It consists of a valve adapter 13c that supports 13b and a stopper body 13d that holds the check valve body 13b, and has a structure that prevents foreign substances such as air from entering even when it is not used (not used). . This is to prevent accidents such as fuel leakage and jetting due to an increase in pressure in the liquid fuel storage tank 10 due to intrusion of air or the like.
The check valve 13 including these check valve bodies 13 b is made of a material having storage stability, durability, gas impermeability, and elasticity that can be in close contact with the fuel supply pipe 31 with respect to the liquid fuel contained therein. If there is, there is no particular limitation, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile, nylon, cellophane, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride and other synthetic resins, natural rubber, isoprene Rubber, butadiene rubber, 1,2-polybutadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, butyl rubber, ethylene-propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, fluorine rubber Rubber such as urethane rubber, elastomer and the like, can be produced by such conventional injection molding and vulcanization.

また、上記燃料貯蔵槽壁面を構成するチューブ型の燃料収容容器１２の材質としては、前記した逆止弁と同様に、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性（酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性）が要求される。更に、液体燃料の残量を視認できるように光線透過性が要求される。
液体燃料の残量視認が可能な光線透過性は、材質やその厚みに関わりなく、光線透過率が５０％以上あれば内容物の視認が可能である。好ましくは、８０％以上の光線透過性があれば実用上問題はなく、液体燃料の視認性が更に向上することとなる。
また、液体燃料の漏洩及び蒸発防止、空気などの燃料貯蔵槽への浸入防止については、ガス不透過性の材質から構成されることが好ましく、更に好ましくは、酸素ガス透過度（酸素ガス不透過性）が１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）以下であれば実使用上問題はない。 Moreover, as a material of the tube-type fuel storage container 12 constituting the fuel storage tank wall surface, storage stability, durability, and gas impermeability with respect to the liquid fuel to be stored are the same as the check valve described above. (Gas impermeability to oxygen gas, nitrogen gas, etc.) is required. Furthermore, light transmittance is required so that the remaining amount of liquid fuel can be visually recognized.
The light transmittance with which the remaining amount of the liquid fuel can be visually recognized is visible regardless of the material and its thickness, as long as the light transmittance is 50% or more. Preferably, if there is light transmittance of 80% or more, there is no practical problem, and the visibility of the liquid fuel is further improved.
Further, for preventing leakage and evaporation of liquid fuel, and preventing air or the like from entering the fuel storage tank, it is preferable that the material is made of a gas-impermeable material, more preferably oxygen gas permeability (oxygen gas impermeability). If it is 100 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm (25 ° C., 65% RH) or less, there is no problem in practical use.

燃料収容容器１２（燃料供給管３１含む）の材質としては、光線透過性を要求されない場合であれば、考えられる材質としてアルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられるが、前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性などから、好ましくは、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの単独もしくは２種以上の樹脂を含む構成であることが望ましく、更に好ましくは、これらの樹脂であって光線透過率が５０％以上、特に好ましくは８０％以上のものを選択することが望ましい。
特に好ましくは、ガス不透過性であり、光線透過率が８０％以上となるポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、セロハン、ポリ塩化ビニリデンが望ましい。 As a material of the fuel container 12 (including the fuel supply pipe 31), if light transmittance is not required, possible materials include metals such as aluminum and stainless steel, synthetic resins, and glass. In view of the visibility of the remaining amount of liquid fuel, gas impermeability, cost reduction during production and assembly, and ease of production, polyvinyl alcohol, ethylene / vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile, nylon, cellophane are preferred. , Polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, and the like are preferably used alone or in combination of two or more resins, and more preferably these resins have a light transmittance of 50% or more. In particular, it is desirable to select a material that is 80% or more
Particularly preferred are polyvinyl alcohol, ethylene / vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile, cellophane, and polyvinylidene chloride, which are gas impermeable and have a light transmittance of 80% or more.

また、燃料収容容器１２は、好ましくは、２層以上の多層構造からなり、少なくとも１層は前記したガス不透過性、光線透過性を有する上述の樹脂群を含む材料から構成される２層以上の多層構造となるものが望ましい。この多層構造の内、少なくとも１層が、前記した性能（ガス透過度）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の樹脂でも実使用上問題はない。このような多層構造のチューブは、押出し成形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
また、これらの成形により設けられる少なくとも１層のガス不透過層の代わりに、前記した樹脂群から選ばれる樹脂の溶液などを塗布してガス不透過層を設けることもできる。この塗布方法では、上記押出し成形、射出成形などの成形による製造よりも特殊な製造設備を必要とせず、逐次製造することが可能である。 The fuel container 12 preferably has a multilayer structure of two or more layers, and at least one layer is composed of two or more layers composed of the above-described resin group having gas impermeability and light transmittance. A multilayer structure is desirable. If at least one layer of the multilayer structure is made of a resin having the above-described performance (gas permeability), the remaining layers may be ordinary resins without any problem in practical use. Such a tube having a multilayer structure can be manufactured by extrusion molding, injection molding, coextrusion molding or the like.
Further, instead of at least one gas-impermeable layer provided by these moldings, a gas-impermeable layer can be provided by applying a resin solution selected from the resin group described above. In this coating method, it is possible to sequentially manufacture without requiring special manufacturing equipment as compared with manufacturing by molding such as extrusion molding and injection molding.

これらの各成形法、塗布で設けられたガス不透過層は、好ましくは、１０〜２０００μｍの厚みであることが望ましい。この厚みが１０μｍ未満では、ガス不透過性を発揮することができず、一方、２０００μｍを超える場合には、容器全体の光線透過性、柔軟性などの性能が悪化することとなる。
また、前記した樹脂による成形又は塗布によるガス不透過層の代わりに、ガス不透過性のフィルムなどのガス不透過薄膜部材によって被覆することができる。被覆するガス不透過薄膜部材としては、好ましくは、アルミ箔などの金属箔、アルミナ、シリカなどの金属酸化物蒸着物、ダイアモンドライクカーボンコーティング物から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、これらの不透過薄膜部材で燃料収容容器１２の外表面部を被覆することにより、上述のとおりのガス不透過性を発揮させることができる。なお、この不透過薄膜部材の厚みは、上記と同様に１０〜２０００μｍとすることが望ましい。また、上記ガス不透過薄膜部材が視認性を有しない部材、例えば、アルミ箔などの場合は、格子状、ストライプ状等に被覆してガス不透過性と視認性を確保することができる。 The gas impermeable layer provided by each of these molding methods and application is preferably 10 to 2000 μm thick. When the thickness is less than 10 μm, gas impermeability cannot be exhibited. On the other hand, when the thickness exceeds 2000 μm, the performance of the entire container such as light transmittance and flexibility is deteriorated.
Moreover, it can coat | cover with gas-impermeable thin film members, such as a gas-impermeable film, instead of the gas-impermeable layer by shaping | molding or application | coating mentioned above. The gas-impermeable thin film member to be coated preferably includes at least one selected from metal foils such as aluminum foils, metal oxide deposits such as alumina and silica, and diamond-like carbon coatings. By covering the outer surface portion of the fuel container 12 with the thin film member, the gas impermeability as described above can be exhibited. In addition, as for the thickness of this impervious thin film member, it is desirable to set it as 10-2000 micrometers similarly to the above. Further, the gas-impermeable thin film member member having no visibility, for example, in the case of such Aluminum foil, grid-like, by coating in stripes or the like can be ensured visibility and gas impermeability.

これらの燃料収容容器１２、燃料流出部となる逆止弁１３、燃料供給管３１は、嵌合などによりそれぞれ接合される。このとき、それぞれの部材が液体燃料の表面自由エネルギーよりも高い場合、接合部の隙間に入り込みやすく液体燃料が漏洩する可能性が高まってしまう。そのため、これらの部材の少なくとも液体燃料と接触する壁面には、液体燃料の表面自由エネルギーよりも低く調整されていることが望ましい。この調整方法としては、燃料収容容器などの液体燃料と接触する壁面に、シリコン系若しくはフッ素系の撥水剤を用いたコーティングによる、撥水膜形成処理を施すことにより行うことができる。 The fuel storage container 12, the check valve 13 serving as a fuel outflow portion, and the fuel supply pipe 31 are joined by fitting or the like. At this time, when each member is higher than the surface free energy of the liquid fuel, the possibility that the liquid fuel leaks is likely to easily enter the gap of the joint. Therefore, it is desirable that at least the wall surfaces of these members in contact with the liquid fuel are adjusted to be lower than the surface free energy of the liquid fuel. This adjustment method can be performed by applying a water repellent film forming process to a wall surface in contact with the liquid fuel, such as a fuel container, by a coating using a silicon-based or fluorine-based water repellent.

追従体１４は、燃料収容容器１２に収容される液体燃料の後端面に接触して燃料消費に伴い移動するものであり、燃料収容容器内の燃料が漏出、蒸発してしまうことを防止するものである。
この追従体１４の材質としては、例えば、鉱油、ポリグリコール、ポリエステル、ポリブテン、シリコーン油などの石油類、脂肪族金属石鹸、変性クレー、シリカゲル、カーボンブラック、天然または合成ゴムおよび各種の合成ポリマーなどに溶剤などを加えることにより増粘させたものを挙げることができる。
追従体１４については、液体燃料１１に対し溶解、拡散しないことが要求される。液体燃料１１に対し溶解、拡散してしまうような場合、燃料貯蔵槽となる燃料収容容器１２内の燃料が漏出、蒸発してしまい燃料貯蔵槽としての役割を果たせないばかりか、液体燃料１１によって追従体１４を構成する物質が燃料電池の燃料極に浸入し、反応に悪影響が出ることが考えられる。更に、追従体１４は、表面自由エネルギーが液体燃料１１より低いことが望ましく、前記した燃料収容容器１２、逆止弁１３、燃料供給管３１の場合と同様、燃料収容容器１２と追従体１４との隙間に液体燃料が浸入、外部へ漏洩することを防止できる可能性を高くすることができる。これらの条件を鑑み、追従体１４の材質、表面状態などを適宜選択することが可能である。
また、追従体１４と液体燃料１１の逆転を防止するために追従体１４と液体燃料１１の間に追従補助部材を設けてもよい。 The follower 14 contacts the rear end surface of the liquid fuel stored in the fuel storage container 12 and moves with fuel consumption, and prevents the fuel in the fuel storage container from leaking and evaporating. It is.
Examples of the material of the follower 14 include petroleum oils such as mineral oil, polyglycol, polyester, polybutene, and silicone oil, aliphatic metal soap, modified clay, silica gel, carbon black, natural or synthetic rubber, and various synthetic polymers. Examples thereof include those having a viscosity increased by adding a solvent or the like.
The follower 14 is required not to be dissolved or diffused in the liquid fuel 11. In the case where the liquid fuel 11 is dissolved and diffused, the fuel in the fuel storage container 12 serving as a fuel storage tank leaks and evaporates, so that the liquid fuel 11 cannot serve as a fuel storage tank. It is conceivable that the substances constituting the follower 14 enter the fuel electrode of the fuel cell and adversely affect the reaction. Further, it is desirable that the follower 14 has a surface free energy lower than that of the liquid fuel 11. As in the case of the fuel container 12, the check valve 13, and the fuel supply pipe 31, the fuel container 12, the follower 14, and the like. It is possible to increase the possibility that liquid fuel can be prevented from entering and leaking outside. In view of these conditions, the material, surface state, and the like of the follower 14 can be selected as appropriate.
Further, a follow-up auxiliary member may be provided between the follower 14 and the liquid fuel 11 in order to prevent the follower 14 and the liquid fuel 11 from reversing.

燃料電池本体となる各燃料電池セル（単位セル）２０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、微小柱状の炭素多孔体よりなる燃料電極体２１を有すると共に、その中央部に燃料供給体３０を貫通する貫通部２２を有し、上記燃料電極体２１の外表部に電解質層２３が構築され、該電解質層２３の外表部に空気電極層２４が構築される構造からなっている。なお、各燃料電池セル２０の一つ当たり、理論上約１．２Ｖの起電力を生じる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, each fuel cell (unit cell) 20 serving as a fuel cell main body has a fuel electrode body 21 made of a micro-columnar carbon porous body, and a central portion thereof. The structure has a through-hole 22 that penetrates the fuel supply body 30, an electrolyte layer 23 is constructed on the outer surface of the fuel electrode body 21, and an air electrode layer 24 is constructed on the outer surface of the electrolyte layer 23. Yes. A theoretical electromotive force of about 1.2 V is generated for each fuel cell 20.

この燃料電極体２１を構成する微小柱状の炭素多孔体としては、微小な連通孔を有する多孔質構造体であれば良く、例えば、三次元網目構造若しくは点焼結構造よりなり、アモルファス炭素と炭素粉末とで構成される炭素複合成形体、等方性高密度炭素成形体、炭素繊維抄紙成形体、活性炭素成形体などが挙げられ、好ましくは、燃料電池の燃料極における反応制御が容易かつ反応効率の更なる向上の点で、アモルファス炭素と炭素粉末とからなる微細な連通孔を有する炭素複合成形体が望ましい。 The fine columnar carbon porous body constituting the fuel electrode body 21 may be a porous structure having minute communication holes, and is composed of, for example, a three-dimensional network structure or a point-sintered structure, and includes amorphous carbon and carbon. Carbon composite molded body composed of powder, isotropic high-density carbon molded body, carbon fiber papermaking molded body, activated carbon molded body, etc., preferably, reaction control at the fuel electrode of the fuel cell is easy and reaction From the viewpoint of further improving efficiency, a carbon composite molded body having fine communication holes made of amorphous carbon and carbon powder is desirable.

この多孔質構造からなる炭素複合体の作製に用いる炭素粉末としては、更なる反応効率の向上の点から、高配向性熱分解黒鉛（ＨＯＰＧ）、キッシュ黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンナノチューブ、フラーレンより選ばれる少なくとも１種（単独または２種以上の組合せ）が好ましい。
また、この燃料電極体２１の外表部には、白金−ルテニウム（Ｐｔ−Ｒｕ）触媒、イリジウム−ルテニウム（Ｉｒ−Ｒｕ）触媒、白金−スズ（Ｐｔ−Ｓｎ）触媒などが当該金属イオンや金属錯体などの金属微粒子前駆体を含んだ溶液を含浸や浸漬処理後還元処理する方法や金属微粒子の電析法などにより形成されている。 The carbon powder used for the production of the carbon composite having the porous structure includes highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), quiche graphite, natural graphite, artificial graphite, carbon nanotube, At least one (single or a combination of two or more) selected from fullerenes is preferred.
Further, a platinum-ruthenium (Pt-Ru) catalyst, an iridium-ruthenium (Ir-Ru) catalyst, a platinum-tin (Pt-Sn) catalyst, and the like are present on the outer surface of the fuel electrode body 21. For example, a solution containing a metal fine particle precursor, such as impregnation or dipping treatment, a reduction treatment, a metal fine particle electrodeposition method, or the like.

電解質層２３としては、プロトン伝導性又は水酸化物イオン伝導性を有するイオン交換膜、例えば、ナフィオン（Nafion、Du pont社製）を初めとするフッ素系イオン交換膜が挙げられる他、耐熱性、メタノールクロスオーバーの抑制が良好なもの、例えば、無機化合物をプロトン伝導材料とし、ポリマーを膜材料としたコンポジット（複合）膜、具体的には、無機化合物としてゼオライトを用い、ポリマーとしてスチレン−ブタジエン系ラバーからなる複合膜、炭化水素系グラフト膜などが挙げられる。
また、空気電極層２４としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等を上述の金属微粒子前駆体を含んだ溶液等を用いた方法で担持させた多孔質構造からなる炭素多孔体が挙げられる。 Examples of the electrolyte layer 23 include ion exchange membranes having proton conductivity or hydroxide ion conductivity, for example, fluorine ion exchange membranes including Nafion (Nafion, manufactured by Du Pont), heat resistance, Good suppression of methanol crossover, for example, a composite membrane using an inorganic compound as a proton conducting material and a polymer as a membrane material, specifically, using a zeolite as the inorganic compound and a styrene-butadiene system as the polymer Examples thereof include a composite film made of rubber, a hydrocarbon-based graft film, and the like.
As the air electrode layer 24, carbon having a porous structure in which platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) or the like is supported by a method using a solution containing the above-mentioned metal fine particle precursor or the like. A porous body is mentioned.

前記燃料供給体３０は、燃料貯蔵槽１０の逆止弁１３内に挿入され、該液体燃料を各単位セル２０に供給できる浸透構造を有するものであれば特に限定されず、例えば、フェルト、スポンジ、または、樹脂粒子焼結体、樹脂繊維焼結体などの焼結体等から構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂などの１種又は２種以上の組合せからなる繊維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は各単位セル２０への供給量に応じて適宜設定されるものである。 The fuel supply body 30 is not particularly limited as long as the fuel supply body 30 is inserted into the check valve 13 of the fuel storage tank 10 and has a permeation structure capable of supplying the liquid fuel to each unit cell 20. For example, felt, sponge, etc. Or porous bodies having a capillary force composed of sintered bodies such as resin particle sintered bodies and resin fiber sintered bodies, natural fibers, animal hair fibers, polyacetal resins, acrylic resins, polyester resins , Polyamide resins, polyurethane resins, polyolefin resins, polyvinyl resins, polycarbonate resins, polyether resins, polyphenylene resins, and the like. The porosity and the like of these porous bodies and fiber bundles are appropriately set according to the supply amount to each unit cell 20.

使用済み燃料貯蔵槽４０は、燃料供給体３０の終端に配置されるものである。この時、使用済み燃料貯蔵槽４０を燃料供給体３０の終端に直接接触させて使用済み燃料を直接吸蔵体等により吸蔵させても問題ないが、燃料供給体３０と接触する接続部に中綿や多孔体、または繊維束体などを中継芯として設け、使用済み燃料排出路としてもよい。
また、燃料供給体３０により供給される液体燃料は、燃料電池セル２０で反応に供されるものであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の外に排出される液体燃料は殆どなく、従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の処理系を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽４０に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となっている。
なお、５０は、燃料貯蔵槽１０と使用済み燃料貯蔵槽４０を連結すると共に、燃料貯蔵槽１０から各単位セル２０、２０の個々に燃料供給体３０を介して直接液体燃料を確実に供給するメッシュ構造などからなる部材である。 The spent fuel storage tank 40 is disposed at the end of the fuel supply body 30. At this time, there is no problem even if the spent fuel storage tank 40 is brought into direct contact with the end of the fuel supply body 30 and the spent fuel is occluded directly by the occlusion body or the like. A porous body or a fiber bundle may be provided as a relay core to form a spent fuel discharge path.
Further, the liquid fuel supplied by the fuel supply body 30 is used for the reaction in the fuel battery cell 20, and the fuel supply amount is linked to the fuel consumption amount. There is almost no liquid fuel to be discharged, and unlike the conventional liquid fuel cell, there is no need for a processing system on the fuel outlet side, but liquid fuel that is not used for the reaction is stored in the event of excessive supply depending on the operating conditions. It has a structure that can be stored in the tank 40 to prevent the inhibition reaction.
In addition, 50 connects the fuel storage tank 10 and the spent fuel storage tank 40, and reliably supplies liquid fuel directly from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20, 20 via the fuel supply body 30. It is a member made of a mesh structure or the like.

このように構成される本実施形態の燃料電池Ａは、燃料貯蔵槽１０から燃料供給部となる逆止弁１３に挿入された燃料供給体３０又は浸透構造を持つ燃料電極体２１に供給され、いずれかの浸透構造により、液体燃料を燃料電池セル２０、２０内に導入するものである。
本実施形態では、燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体が、液体燃料を収容する燃料収容容器と、燃料流出部と燃料消費に伴い移動する追従体とを備えると共に、カートリッジ構造体内部の液体燃料が視認可能であるので、燃料の使用状況を容易に視認でき、追従体により保管時に液体燃料の損失がないものとなる。また、本実施形態では、少なくとも、燃料電極体２１及び／又は燃料電極体２１に接する燃料供給体３０に毛管力が存在し、この毛管力により、燃料貯蔵槽１０から各単位セル２０、２０の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなく、安定的かつ継続的に燃料を供給することができるものとなる。より好ましくは、燃料電極体２１及び／又は燃料電極体２１に接する燃料供給体３０の毛管力＜使用済み燃料貯蔵槽４０（中継芯）の毛管力と設定することにより、燃料貯蔵槽１０、各単位セル２０、２０から使用済み燃料貯蔵槽までの夫々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなく、安定的かつ継続的に燃料の流れを作ることができるものとなる。
また、この実施形態の燃料電池Ａでは、ポンプやブロワ、燃料気化器、凝縮器等の補器を特に用いることなく、液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することが出来る構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
このように構成される第１実施形態の燃料電池Ａでは、燃料電池本体となる各単位セル２０、２０への燃料供給には、燃料貯蔵槽１０の端部より直接接続される浸透構造を有する燃料供給体３０が連結されることにより、複数セルからなる燃料電池の小型化が達成することができるものとなる。
従って、本実施形態の燃料電池Ａでは、燃料電池全体のカートリッジ化が可能となり、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯用電子機器の電源として用いられることができる小型の燃料電池が提供されることとなる。
なお、上記実施形態では、燃料電池セル２０を二つ使用した形態を示したが、燃料電池の使用用途により燃料電池セル２０の連結（直列又は並列）する数を増加させて所要の起電力等とすることができる。 The fuel cell A of the present embodiment configured as described above is supplied from the fuel storage tank 10 to the fuel supply body 30 inserted into the check valve 13 serving as a fuel supply section or the fuel electrode body 21 having a permeation structure, Liquid fuel is introduced into the fuel cells 20 and 20 by any of the permeation structures.
In the present embodiment, the cartridge structure that can replace the fuel storage tank includes a fuel storage container that stores liquid fuel, a fuel outflow portion, and a follower that moves as the fuel is consumed, and the liquid inside the cartridge structure. Since the fuel can be visually recognized, the use state of the fuel can be easily visually recognized, and the follower does not lose liquid fuel during storage. Further, in the present embodiment, at least the fuel electrode body 21 and / or the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21 has a capillary force, and the capillary force causes the unit cells 20 and 20 from the fuel storage tank 10 to have a capillary force. The liquid fuel can be supplied stably and continuously without causing direct backflow or interruption of the liquid fuel. More preferably, by setting the fuel electrode body 21 and / or the capillary force of the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21 <the capillary force of the spent fuel storage tank 40 (relay core), the fuel storage tank 10, The liquid fuel can be made to flow stably and continuously without the direct flow or interruption of the direct flow from the unit cells 20, 20 to the spent fuel storage tank.
Moreover, in the fuel cell A of this embodiment, since it becomes a structure that can smoothly supply liquid fuel as it is without vaporization without using an auxiliary device such as a pump, a blower, a fuel vaporizer, and a condenser in particular, It becomes possible to reduce the size of the fuel cell.
The fuel cell A according to the first embodiment configured as described above has a permeation structure in which fuel is supplied to the unit cells 20 and 20 serving as the fuel cell main body directly connected from the end of the fuel storage tank 10. By connecting the fuel supply body 30, it is possible to achieve downsizing of the fuel cell composed of a plurality of cells.
Therefore, in the fuel cell A of the present embodiment, the entire fuel cell can be formed into a cartridge, and a small fuel cell that can be used as a power source for portable electronic devices such as a mobile phone and a notebook computer is provided. It becomes.
In addition, although the form which used the two fuel battery cells 20 was shown in the said embodiment, the required electromotive force etc. are increased by increasing the number of connection (series or parallel) of the fuel battery cells 20 by the use use of a fuel battery. It can be.

図４及び図５は、本発明の第２実施形態の燃料電池Ｂを示すものである。以下の実施形態において、前記第１実施形態の燃料電池Ａと同様の構成及び効果を発揮するものについては、図１と同一符号を付してその説明を省略する。
この燃料電池Ｂは、図４及び図５に示すように、逆止弁１３に挿入される燃料供給管３１を介して燃料供給体３０に接続される点、追従体１４内にＰＰ製の樹脂体からなる追従補助部材１４ａを備えた点などで、上記第１実施形態の燃料電池Ａと相違するものである。
なお、図示しないが、燃料供給体３０の先端（図４、図５の矢印方向）には、上記第１実施形態と同様に燃料電池セル２０、２０…に直列又は並列に接続される構造となっている。 4 and 5 show a fuel cell B according to a second embodiment of the present invention. In the following embodiments, those that exhibit the same configuration and effects as the fuel cell A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
As shown in FIGS. 4 and 5, this fuel cell B is connected to the fuel supply body 30 through a fuel supply pipe 31 inserted into the check valve 13, and a resin made of PP in the follower body 14. This is different from the fuel cell A of the first embodiment in that a follow-up assisting member 14a made of a body is provided.
Although not shown, the tip of the fuel supply body 30 (in the direction of the arrow in FIGS. 4 and 5) is connected in series or in parallel to the fuel cells 20, 20... As in the first embodiment. It has become.

このように構成される第２実施形態の燃料電池Ｂでは、燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体１０が、液体燃料１１を収容する燃料収容容器１２と、逆止弁を有する燃料流出部１３と燃料消費に伴い移動する追従体１４とを備えると共に、カートリッジ構造体内部の液体燃料が視認可能であるので、燃料の使用状況を容易に視認でき、追従体により保管時に液体燃料の損失がないものとなり、燃料供給体３０の毛管力により、燃料収容容器１２から各単位セルの個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなく、安定的かつ継続的に燃料を供給することができるものとなる。 In the fuel cell B of the second embodiment configured as described above, the cartridge structure 10 in which the fuel storage tank can be replaced includes the fuel storage container 12 that stores the liquid fuel 11 and the fuel outflow portion 13 that includes a check valve. And the follower 14 that moves as the fuel is consumed, and the liquid fuel inside the cartridge structure can be visually recognized, so that the use state of the fuel can be easily seen and the follower does not lose liquid fuel during storage. As a result, the liquid force can be stably and continuously supplied from the fuel container 12 to each unit cell directly without backflow or interruption by the capillary force of the fuel supply body 30. Become.

本発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、燃料電池セル２０は円柱状のものを用いたが、角柱状、板状の他の形状のものであってもよく、また、燃料供給体３０との接続は直列接続のほか、並列接続であってもよい。
また、上記実施形態では、燃料流出部として図２（ａ）〜（ｄ）に示す逆止弁１３を用いたが、気圧、温度変化等により燃料貯蔵槽１０内に直接収容される液体燃料１１に燃料供給管３１周辺より浸入する空気などの異物を防ぐものであり、燃料供給体３０が挿入されて液体燃料を燃料供給体３０に供給できる構造となるものであれば、特に限定されるものではない。
更に、上記実施形態では、直接メタノール型の燃料電池を説明したが、燃料電池本体に連結自在となる液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽を有し、上記燃料電池本体には燃料貯蔵槽に接続される燃料供給体を介して液体燃料が供給されると共に、上記燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体である燃料電池であって、該カートリッジ構造体が液体燃料を収容する燃料収容容器と、燃料流出部と燃料消費に伴い移動する追従体とを備えると共に、カートリッジ構造体内部の液体燃料が視認可能であるものであれば、本発明は上記直接メタノール型の燃料電池に限定されるものではなく、改質型を含む高分子改質膜型の燃料電池にも好適に適用することができるものである。
更にまた、燃料電池本体として、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで燃料電池本体を構成したが、燃料電池本体の構造は特に限定されず、例えば、電気導電性を有する炭素質多孔体を基材とし、該基材の表面に電極／電解質／電極の各層を形成した単位セル又は該単位セルを２以上連結した連結体を備え、上記基材に燃料供給体を介して液体燃料を浸透させる構成とすると共に、基材の外表面に形成される電極面を空気に曝す構造からなる燃料電池本体としてもよいものである。 The fuel cell of the present invention is not limited to the above embodiments, but can be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention.
For example, the fuel cell 20 is a cylindrical one, but may have other shapes such as a prismatic shape or a plate shape, and the connection to the fuel supply body 30 is not only a series connection but also a parallel connection. It may be.
Moreover, in the said embodiment, although the non-return valve 13 shown to Fig.2 (a)-(d) was used as a fuel outflow part, the liquid fuel 11 accommodated directly in the fuel storage tank 10 by atmospheric pressure, temperature change, etc. In order to prevent foreign matters such as air entering from the periphery of the fuel supply pipe 31, the fuel supply body 30 is particularly limited as long as the fuel supply body 30 is inserted and the liquid fuel can be supplied to the fuel supply body 30. is not.
Furthermore, although the direct methanol type fuel cell has been described in the above embodiment, it has a fuel storage tank that stores liquid fuel that can be connected to the fuel cell body, and the fuel cell body is connected to the fuel storage tank. A fuel cell having a cartridge structure in which liquid fuel is supplied via a fuel supply body and the fuel storage tank is replaceable, wherein the cartridge structure contains a liquid fuel, and a fuel The present invention is not limited to the direct methanol fuel cell as long as it has an outflow portion and a follower that moves with fuel consumption and the liquid fuel inside the cartridge structure is visible. The present invention can also be suitably applied to a polymer-modified membrane type fuel cell including a modified type.
Furthermore, as the fuel cell body, an electrolyte layer was constructed on the outer surface portion of the fuel electrode body made of a fine carbon porous body, and the fuel cell body was constructed by constructing an air electrode layer on the outer surface portion of the electrolyte layer. The structure of the fuel cell body is not particularly limited. For example, a unit cell in which a carbonaceous porous body having electrical conductivity is used as a base material, and each layer of electrode / electrolyte / electrode is formed on the surface of the base material or the unit cell is provided. A fuel cell main body comprising two or more connected bodies, in which liquid fuel is infiltrated into the base material via a fuel supply body, and an electrode surface formed on the outer surface of the base material is exposed to air It is good.

次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳述するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in full detail, this invention is not limited to the following Example.

〔実施例１〜５及び比較例１〕
下記に示す構造のチューブ型の燃料収容容器（カートリッジ構造体）を作製した。
得られた各燃料収容容器に３０ｗｔ％メタノール水溶液２ｇを充填した後、下記組成の追従体０．２ｇにて封止した。その後、１０ｍｍ³の空気を圧入し、５０℃−３５％ＲＨにて１ヶ月放置後、下記評価方法により気泡の成長率を評価した。
これらの結果を下記表１に示す。なお、酸素ガス不透過度は、２５℃、６５％ＲＨでの値である。 [Examples 1 to 5 and Comparative Example 1]
A tube-type fuel container (cartridge structure) having the following structure was produced.
Each fuel container obtained was filled with 2 g of a 30 wt% methanol aqueous solution, and then sealed with 0.2 g of a follower having the following composition. Thereafter, 10 mm ³ of air was injected and left at 50 ° C.-35% RH for 1 month, and the growth rate of bubbles was evaluated by the following evaluation method.
These results are shown in Table 1 below. The oxygen gas impermeability is a value at 25 ° C. and 65% RH.

（燃料収容容器の構成：チューブ１〜６）
チューブ１：長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、ナイロン製押出チューブ〔光線透過率９０％、酸素ガス透過度１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ〕
チューブ２：長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、ポリ塩化ビニル製押出チューブ〔光線透過率８０％、酸素ガス透過度１５０ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ〕
チューブ３：外側表面部にポリビニルアルコール（酸素ガス透過度０．１ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ）を塗布した、長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、ポリプロピレン製チューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ〕。ポリビニルアルコールの膜厚２０μｍであった。
チューブ４：長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍで、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ：酸素ガス透過度０．５ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ層（外層）とポリプロピレン〔光線透過率９０％、酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ〕層（内層）との共押出チューブ（光線透過率９５％）。ＥＶＯＨ層の膜厚は２０μｍであった。
チューブ５：長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍのポリプロピレンチューブにシリカ蒸着フィルム（ＧＬ−Ｎ、凸版印刷社製）を巻きつけたチューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ〕。
チューブ６：長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、ポリプロピレン製の押し出しチューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度１，０００ｃｃ・２５μｍ／ｍ²・２４ｈｒ・ａｔｍ（Ｏ₂、２５℃）〕） (Configuration of fuel container: tubes 1 to 6)
Tube 1: length 100 mm, outer diameter 8 mm, inner diameter 6 mm, nylon extruded tube [light transmittance 90%, oxygen gas permeability 100 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm]
Tube 2: length 100 mm, outer diameter 8 mm, inner diameter 6 mm, extruded tube made of polyvinyl chloride (light transmittance 80%, oxygen gas permeability 150 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm)
Tube 3: Polyvinyl alcohol (oxygen gas permeability 0.1 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm) applied to the outer surface portion, length 100 mm, outer diameter 8 mm, inner diameter 6 mm, polypropylene tube [light transmittance 95 %, Oxygen gas permeability 2500 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm]. The film thickness of polyvinyl alcohol was 20 μm.
Tube 4: length 100 mm, outer diameter 8 mm, inner diameter 6 mm, ethylene / vinyl alcohol copolymer resin (EVOH: oxygen gas permeability 0.5 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm layer (outer layer) and polypropylene (light transmission) 90% rate, oxygen gas permeability 2500 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm] layer (inner layer) co-extruded tube (light transmittance 95%), EVOH layer thickness was 20 μm.
Tube 5: A tube in which a silica vapor deposition film (GL-N, manufactured by Toppan Printing Co., Ltd.) is wound around a polypropylene tube having a length of 100 mm, an outer diameter of 8 mm, and an inner diameter of 6 mm [light transmittance: 95%, oxygen gas permeability: 100 cc / 25 μm / m ² · 24 hr · atm].
Tube 6: length 100 mm, outer diameter 8 mm, inner diameter 6 mm, extruded tube made of polypropylene (light transmittance 95%, oxygen gas permeability 1,000 cc · 25 μm / m ² · 24 hr · atm (O ₂ , 25 ° C.)) )

燃料排出部（逆止弁、図２に準拠）：長さ５ｍｍ、外径６ｍｍ、内径１ｍｍ、ブチルゴム製
液体燃料：３０％メタノール溶液メタノール（比重０．９５ｇ／ｃｃ）
追従体の組成：
以下の配合組成となるゲル状追従体（比重０．９０ｇ／ｃｃ）を用いた。
鉱油：ダイアナプロセスオイルＭＣ−Ｗ９０（出光興産社製）９３重量部
疎水性シリカ：アエロジルＲ−９７４Ｄ６重量部
（日本アエロジル社製、ＢＥＴ表面積２００ｍ²／ｇ）
シリコーン系界面活性剤：ＳＩＬＷＥＴＦＺ−２１７１１重量部
（日本ユニカー社製） Fuel discharge part (check valve, conforming to FIG. 2): Length 5 mm, outer diameter 6 mm, inner diameter 1 mm, made of butyl rubber Liquid fuel: 30% methanol solution methanol (specific gravity 0.95 g / cc)
Follower composition:
A gel follower (specific gravity 0.90 g / cc) having the following composition was used.
Mineral oil: Diana process oil MC-W90 (manufactured by Idemitsu Kosan) 93 parts by weight Hydrophobic silica: Aerosil R-974D 6 parts by weight (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., BET surface area 200 m ² / g)
Silicone surfactant: 1 part by weight of SILWET FZ-2171 (manufactured by Nihon Unicar)

（気泡成長率の評価方法）
５０℃−３５％ＲＨにて１ヶ月放置後を目視により気泡体積を求め、下記評価基準により評価した。なお、気泡成長率は、放置前の気泡体積を基準にして算出した。
評価基準：
○：気泡が成長しない、若しくは消失した。
△：気泡の成長率が２００％未満である。
×：気泡の成長率が２００％以上である。 (Evaluation method of bubble growth rate)
The bubble volume was obtained visually after standing for 1 month at 50 ° C.-35% RH, and evaluated according to the following evaluation criteria. The bubble growth rate was calculated based on the bubble volume before being left standing.
Evaluation criteria:
○: Bubbles did not grow or disappeared.
Δ: Bubble growth rate is less than 200%.
X: The bubble growth rate is 200% or more.

上記表１の結果から明らかなように、本発明の範囲となる実施例１〜５は、本発明の範囲外となる比較例１に較べて、気泡の成長がないか、若しくは消失していることが判った。本実施例１〜５では、燃料電池として、保管時に液体燃料の損失がなく、かつ、視認性にも優れていることが判った。 As is clear from the results of Table 1 above, Examples 1 to 5 that are within the scope of the present invention have no or no growth of bubbles as compared with Comparative Example 1 that is outside the scope of the present invention. I found out. In Examples 1 to 5, it was found that as a fuel cell, there was no loss of liquid fuel during storage and the visibility was excellent.

（ａ）は本発明の第１実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図、（ｂ）は燃料貯蔵槽となる交換可能なカートリッジ構造体を縦断面態様で示す断面図である。(A) is schematic sectional drawing which shows the fuel cell of 1st Embodiment of this invention in a longitudinal cross-sectional aspect, (b) is sectional drawing which shows the replaceable cartridge structure used as a fuel storage tank in a longitudinal cross-sectional aspect. （ａ）〜（ｄ）は本発明の燃料流出部となる逆止弁を示すものであり、（ａ）は逆止弁の縦断面図、（ｂ）は弁アダプタの縦断面図、（ｃ）は逆止弁体の縦断面図、（ｄ）は逆止弁体の平面図である。(A)-(d) shows the non-return valve used as the fuel outflow part of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view of a non-return valve, (b) is a longitudinal cross-sectional view of a valve adapter, (c) ) Is a longitudinal sectional view of the check valve body, and (d) is a plan view of the check valve body. （ａ）は本発明の第１実施形態の燃料電池の燃料単位セルの斜視図、（ｂ）は燃料単位セルの縦断面図である。(A) is a perspective view of the fuel unit cell of the fuel cell of 1st Embodiment of this invention, (b) is a longitudinal cross-sectional view of a fuel unit cell. 本発明の第２実施形態を示す燃料電池の燃料貯蔵槽となる交換可能なカートリッジ構造体の取り付け前の状態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the state before attachment of the exchangeable cartridge structure used as the fuel storage tank of the fuel cell which shows 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態を示す燃料電池の燃料貯蔵槽となる交換可能なカートリッジ構造体を取り付けた状態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the state which attached the replaceable cartridge structure used as the fuel storage tank of the fuel cell which shows 2nd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

Ａ燃料電池
１０燃料貯蔵槽（カートリッジ構造体）
１１液体燃料
１２燃料収容容器
１３燃料供給部
１４追従体
２０単位セル
３０燃料供給体
４０使用済み燃料貯蔵槽

A Fuel cell 10 Fuel storage tank (cartridge structure)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Liquid fuel 12 Fuel container 13 Fuel supply part 14 Follower body 20 Unit cell 30 Fuel supply body 40 Used fuel storage tank

Claims

A fuel cell main body and a fuel storage tank for storing liquid fuel that can be connected to the fuel cell main body, and the fuel cell main body is supplied with liquid fuel via a fuel supply body connected to the fuel storage tank The fuel storage tank has a replaceable cartridge structure, and the cartridge structure includes a fuel storage container that stores liquid fuel, a fuel outflow portion, and a gel that moves with fuel consumption. And a liquid follower, and the liquid fuel inside the cartridge structure is visible.

The fuel cell main body is constructed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body, and a plurality of unit cells formed by constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer. The fuel cell according to claim 1, wherein a fuel supply body connected to the fuel storage tank is connected to supply liquid fuel.

The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the fuel container is made of a gas-impermeable material.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a wall surface in contact with the liquid fuel is adjusted to be lower than a surface free energy of the liquid fuel.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel container is made of a material having a light transmittance of 50% or more.

6. The fuel container according to claim 1, wherein the fuel container is made of a material having an oxygen gas permeability of 100 cc · 25 μm / m 2 · 24 hr · atm (25 ° C., 65% RH) or less. A fuel cell according to claim 1.

Gas impermeable material is polyvinyl alcohol, ethylene / vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile, nylon, cellophane, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride alone or two or more types of gas impermeable The fuel cell according to claim 6, comprising a resin.

The fuel container has a multi-layer structure having two or more resin layers, and at least one of the resin layers is a gas-impermeable resin. Fuel cell.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 8, wherein the fuel container has a multilayer structure formed by applying a gas-impermeable resin.

The fuel cell according to claim 8 or 9, wherein the gas-impermeable resin layer has a thickness of 10 to 2000 µm.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 10, wherein the fuel container is covered at least partially with a gas-impermeable thin film member.

The fuel cell according to claim 11 , wherein the gas-impermeable thin film member is at least one selected from a metal foil, a metal oxide deposit, and a diamond-like carbon coating.