JP4946031B2 - 燃料電池、電気機器、並びに、燃料電池における生成水の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池において発生する水の簡便な排出処理技術に関し、特に、当該燃料電池から発生した生成水の気化速度を速めることを可能とした技術に関する。

近年、携帯電話、携帯型コンピュータシステム（ノートＰＣ）をはじめとした携帯型情報機器の高性能化、多機能化は著しく、それに伴い、その電源となる電池についても、小型軽量化及び高容量化が着実に進んでいる。

前記携帯型情報機器における、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。このリチウムイオン電池は、その高いエネルギー密度により、実用化当初から高い駆動電圧と電池容量を有し、携帯型情報機器の進化に合わせて、その性能が改善されてきた。

しかしながら、前記リチウムイオン電池の性能の改善にも限界があり、該リチウムイオンでは、今後も高機能化が進む携帯型情報機器の駆動電源として、要求を十分に満足できなくなりつつある状態にある。

このような状況の下、前記リチウムイオン電池に変わる新たなエネルギーデバイスの実現が切望されており、その候補の１つとして、燃料電池が注目されている。燃料電池は、負極に燃料を供給して電子とプロトンとを生成させ、該プロトンを、正極に供給された酸素と反応させることにより、長時間の発電が可能であり、携帯型情報機器の２次電池として有望である。

このため、燃料電池は、分散電源や電気自動車用の大型の発電機だけでなく、携帯電話、携帯型コンピュータシステム（ノートＰＣ）等に搭載される超小型の発電ユニットとして、研究開発が盛んに行なわれてきている。

燃料電池は、大きく、りん酸型、固体電解質型、溶融炭酸塩型、高分子固体電解質型などに分類されるが、携帯用の小型燃料電池には、室温付近での動作が可能な高分子固体電解質型の燃料電池が適している。中でも、燃料として、メタノール或いはメタノール水溶液を用いる高分子固体電解質型の燃料電池（いわゆる、ダイレクトメタノール型燃料電池）は、低温動作可能という利点に加えて軽量小型化も可能であるという優れた特性を有している。

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或いはメタノール水溶液の発電反応に伴い、以下の（１）から（３）のメカニズムにより水（Ｈ_２Ｏ）が発生する。

最初に、（１）次式：ＣＨ_３ＯＨ（燃料）＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２（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）前記高分子固体電解質中の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^＋＋３／２Ｏ_２＋６ｅ⁻→３Ｈ_２Ｏ、のように、プロトンが該空気極で酸化されて，空気極で水が発生する。この際、燃料極と空気極とに、外部回路のプラス側とマイナス側をそれぞれ接続すると、該外部回路に対する電子（ｅ⁻）の働きによって、電力が取り出せる。以上のように、前記空気極側では、前記発電反応により水が生成される。

この生成水は、燃料極で反応に使用する水として、その一部を利用することができる他は、不要なものとして外部へ廃棄しなければならないという問題がある。このような余剰生成水の処理に関する問題について、発生した生成水を、積極的に蒸発させて外部へ放出させる方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−８７１５９号公報

特許文献１では、発電により空気極で生じた水を、燃料電池の側面に取付けられたヒーターで強制的に乾燥させることにより、燃料電池の外部（機器側）に、水を回収するタンクを設けることを不要とした燃料電池の例が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１のように、該生成水を系外へ強制的に放出させると、水分を含んだ空気が一気に外部に放出し、前記燃料電池の周囲に存在する（比較的低温の）空気中や物体の表面において結露を生ずるという問題を生じる。

上記の解決策として、前記発電により生じた生成水を、系内で回収・保持することが考えられる。しかしながら、この場合、水を溜めておくタンクを設けなければならないことに加えて、該生成水の処理も問題がある。すなわち、回収されて前記タンクに溜まった生成水を、その都度、外部へ捨てなければならないため、機器の取扱性が大きく劣るという問題である。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その主目的は、発電により生じた生成水を外部での結露させることなく、尚且つ、タンクに溜まった水を外部に捨てるという作業が殆ど不要な、取扱性の良好な燃料電池及び燃料電池における生成水の処理方法を提供することにある。

上記の課題について、本発明者らは、発電部における蓄熱（発電中に発生し、発電部に蓄積される熱）を利用して、回収水の温度を高い温度に維持することにより、回収水の気化速度が大幅にアップし、上記の問題点を解決することが可能であることを見出し、本発明をなすに至った。

そして、前記発電部と、前記発電部から発生する水を溜める前記生成水回収部との間に、前記発電部と前記生成水回収部との間を熱的に接続する熱伝達部を設けることにより、問題の解決を実現する。

本発明の一観点によれば、本発明の燃料電池は、プロトン伝導性を有する電解質膜と、該電解質膜を挟持する燃料極および空気極とを含む発電部と、前記発電部から発生する水を回収する生成水回収部と、前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部と、前記熱伝達部と前記生成水回収部とを接触または解除させる押しつけレバーと、電源をオンにした場合に前記押しつけレバーの端部を引き付ける電磁石と、前記押しつけレバーが差し込まれる穴を備える押しつけレバー止めとを有する。

また、本発明の他の観点によれば、本発明の燃料電池における生成水の処理方法は、発電部で発生した水を生成水回収部に回収し、押しつけレバー止めの穴に差し込まれた押しつけレバーの端部を、電源によりオンにした電磁石に引き付けることにより、前記発電部で発生した熱を、前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部を介して前記生成水回収部に伝達し、前記生成水回収部に回収された水の温度を高める。

上記の構成を有することにより、回収された水の温度を高い温度に維持することにより、回収水の気化速度を大幅にアップする。そのため、発電と発電の間の休止時間が僅かであっても、回収された水が気化される率が高まり、回収された前記タンクの水を外部へ捨てなければならない頻度が激減する。

しかも、当該気化の速度を、燃料電池の余熱により速めるため、上記を実現するために、（例えば、特許文献１のような）余分な電力を必要としない。

本発明によれば、従来における前記問題を解決することができ、前記目的を達成することができる。即ち、
本発明によると、発電部と生成水回収部との間を熱的に接続する熱伝達部を用いて、前記発電部と前記生成水回収部との間を熱的に接続し、前記生成水回収部に溜まった水の温度を高めることにより、発電により生じた生成水が外部で結露することがなく、尚且つ、タンクに溜まった水を外部に捨てるという作業が殆ど不要な、取扱性の良好な燃料電池及び燃料電池における生成水の処理方法を提供することができる。

発明の実施するための最良の形態

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る詳細を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の燃料電池システムの一例を示す概略図である。

図１に示すように、燃料電池システム１は、大きく、発電を行なう本体部２４、本体部２４に燃料を供給する燃料供給部２８、本体部２４から発生した生成水を回収・保持する生成水回収部２６などから構成されている。

本体部２４は、実際に発電を行なう発電部８、及び、発電部８を覆う筐体１０などから構成されている。

該筐体１０は、例えば、図１に示すように、外部の空気と内部の空気を置換させるガス置換部１２を有していても良い。また、発電部８は、その内部に、発電のための化学反応が行なわれる燃料電池のセル６を複数備えており、例えば、図１に示すように、各セル６が、前記燃料供給ライン１５を挟んでその両側に、（燃料供給ライン１５に対して燃料極触媒層３側が向いた状態で）配列されていている。

セル６は、単一の電池である。該セル６は、例えば、固体電解質層４と、該固体電解質層４の両サイドに設けられた燃料極触媒層３及び空気極触媒層５などから構成されるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）と呼ばれるユニットと、その他の付属の部品から構成されている。

燃料供給部２８は、燃料カートリッジ１６、該燃料カートリッジ１６から前記セル６へ燃料を供給する燃料供給ライン１５などから構成されている。

生成水回収部２６は、本体部２４（の発電部８）で発生した生成水を回収する生成水回収ライン１４、該生成水を溜めておくタンク２０、該タンク２０に付属して該タンク２０に溜めた生成水を蒸発させる蒸発部２２などから構成されている。

蒸発部２２は、例えば、水を吸収する多孔性材料を含む材料からなり、前記多孔性材料は、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一種の有機物質、並びに、無機物質を含むことが望ましい。

前記多孔性材料としては、前記燃料電池システム１における発電部８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。なお、前記燃料電池システムにおいて発生した生成水としては、例えば、前記燃料電池システム１における発電反応により発生した水などが挙げられる。

前記多孔性材料の材質としては、例えば、有機物質、無機物質などが挙げられるが、これら２種を併用してもよい。

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。

また、前記発電部８と前記蒸発部２２との間には、発電部８で発生した熱を蒸発部２２に伝えるための熱伝達部１７を備える。前記熱伝達部１７は、例えば、図１に示すように、前記発電部８及び前記蒸発部２２の一部と直接接している。或いは、（前記熱伝達部１７は、）熱伝導性を有する所定の絶縁物質などを間に挟んで、前記発電部８及び前記蒸発部２２の一部と間接的に接していても良い。

次に、発電部８の具体例について、図面を参照しながら説明する。図２は、発電部８を構成するセル６の概略断面図である。発電部８では、燃料電池の単位であるセル６が、例えば、直列に接続され、所望の電圧を発生する。図２に示すように、セル６は、空気集電体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。

次ぎに、発電により発生した水の処理について説明する。

まず、図１において、燃料カートリッジ１６の中の燃料を、燃料供給ライン１５を通して、発電部８（の燃料極触媒層３）に送り、発電部８の各セル６で発電を行なう。燃料は、例えば、メタノール或いはメタノール水溶液などのメタノール系燃料を使用する。

発電の際、空気極触媒層５から発生する生成水は、蒸発して湿気を帯びたガスとなる。そして、例えば、発電部８より温度の低い筐体１０における内側の壁面、或いは、筐体１０内に設けた（図示しない）専用の回収用フィルターなどにより、該湿気を帯びたガス中に含まれる水分を、筐体１０の内部で一旦凝縮させる。そして、その凝縮させた水を、生成水回収ライン１４を介して生成水回収用のタンク２０に回収する。なお、前記生成水の一部は、ガス置換部１２を透過して、燃料電池の外部へ排出される。

ここで、ガス置換部１２を透過して、燃料電池の外部へ排出される生成水については、制限なく、全て外部へ放出してしまうと、その水分がシステムの外部で結露してしまうという問題を生じる。そこで、燃料電池システム１の外部に結露が生じないように、所定時間あたりの放出量を制限しながら放出させることが必要となる。

そして、放出しきれなかった生成水に関しては、上述したように、例えば、燃料電池内に、生成水回収用のタンク２０を含む生成水の回収機構（例えば、図１における生成水回収部２６）を設け、前記生成水を、燃料電池内部で回収する。

この生成水の回収部２６では、例えば、生成水を一旦タンク２０に回収するが、この回収されたタンク２０内の水の一部は発電部８へ送られ、そこで、発電に再利用される。

発電に使用されずにタンク２０内に残った水は、タンク２０が水で一杯になったときに、タンク２０ごと交換、或いは、発電停止時に使用者が該水を外部に捨てる作業が必要となる。但し、この作業は、機器の操作性を低下させることになるので、できる限り行なわない（或いは行なうにしても回数が少ない）方が望ましい。

そこで、図中の蒸発部２２により、タンク２０内に残った水を、例えば、発電が行なわれていないとき等に、外部へ放出させる。タンク２０には、タンク内部の水を蒸発部２２へ排出するための（図示しない）小さな穴が設けられ、タンク２０内に所定の量の水が溜まったときに、その水が該穴を経由して、蒸発部２２へ自動的に排出される。但し、この場合にも、燃料電池システム１の外部に結露が生じないように、例えば、自然気化などの方法により、所定時間あたりの放出量を制限しながら放出させる。なお、図１に示すように、タンク２０と蒸発部２２は筐体２２の外部に配置され、蒸発部２２から蒸発した水は、直接燃料電池の外部へ放出される。

発電部８の発電時の温度は、通常４０〜６０℃程度まで上昇している。発電部８では、このような高温の状態でも、触媒層、固体電解質層５、及び、触媒層の外側に配置される（図示しない）集電体などを、一定の強い面圧で保持し、それらの接触性を維持しなければならない。したがって、通常、前記集電体の外側には、（図示しない）集電体を兼ねたカーボンブロック、或いは、（図示しない）ＳＵＳブロックなどの押さえつけ用部材が設置される。そのため、発電部８は、熱容量が大きな構造体となっており、発電中に発生した熱が蓄えられる。

このように、発電時に発電部８に蓄えられた熱（蓄熱）は、発電を持続するために必要とされる一部を除いて、その殆どが不要な熱として外部へ放出される。この外部に捨てられる余熱を利用して、生成水の蒸発を促進させる。

この生成水の蒸発を促進は、具体的には、例えば、発電終了後、発電部８と蒸発部２２の間に配置された熱伝達部１７により行なう。

次ぎに、熱伝達部１７の具体例について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の燃料電池システムにおける熱伝達部１７の具体例（その１）を示す概略断面図である。

図３に示すように、熱伝達部１７は、例えば、その一部が、所定の面積を有する面（接触面１８−１）で発電部８と接し、且つ、該発電部８と接触した端部と反対側の端部が、蒸発部２２と僅かな距離で対峙する熱伝導体１８を備える。熱伝導体１８の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）、或いは、窒化アルミ（ＡｌＮ）などの熱伝導が良好な金属が好適である。

また、燃料電池システム１は、前記熱伝達部１７として、前記熱伝導体１８を蒸発部２２に接触させるためのスイッチ機構１９を備える。スイッチ機構１９は、図３に示すように、筐体１０の一部から構成される固定部１９−１、該固定部１９−１の一方の面に設置された押し付け固定具１９−２、該固定部１９−１の他方の面に設置されたスイッチ１９−３などから構成される。なお、前記スイッチ機構１９は、前記熱伝達部１７とは別の機構として、単独に設けられても良い。

前記押し付け固定具１９−２は、前記固定部１９−１に設けられた（図示しない）ネジ穴に取り付けられており、前記スイッチ１９−３を回転させることにより、図中の矢印方向に伸びる（せり出す）しくみになっている。このとき、熱伝導体１８の可動部１８−２は、押し付け固定具１９−２の先端部に押されて、蒸発部２２と接触する。

また、スイッチを、上記と反対方法に回転させると、矢印方向に伸びた前記押し付け固定具１９−２の先端部が元の位置に戻り、発熱部８と接触していた前記可動端１８−２が蒸発部２２から離れる。

なお、蒸発部２２を、熱伝導体１８と生成水回収用のタンク２０とを直接接触させるようにしてもよい。この場合は、蒸発部２２を熱伝導体１８と直接接触しない位置に配置する。蒸発部２２は、前記タンク２０の温度上昇によって、間接的に温度が上昇する。
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る詳細を、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の燃料電池システムにおける熱伝達部１７の具体例（その２）を示す概略断面図である。

本実施例が、第１の実施形態（図３）と異なる点は、熱伝達部１７を構成するスイッチ機構１９について、熱伝導体１８と蒸発部２２との接触動作（及び解除動作）を、電磁石を用いて行なうようにした点である。

図４に示すように、スイッチ部１９は、熱伝導体１８の可動端１８−２を蒸発部２２に接触させるための押し付けレバー１９−６を有する。この押し付けるレバー１９−６は、例えば、筐体１０の内面に固定される支点１９−５を支点として、図中の矢印方向に動作する。

また、前記押し付けレバー１９−６は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの鋼性を有する材料からなり、その一方の端が２つの電磁石１９−８の間に挟まれている。前記押し付けレバー１９−６の挟まれた端部は、例えば、鉄（Ｆｅ）などの金属からなり、オンした片方の電磁石に引き付けられる。

なお、前記電磁石１９−８は、例えば、筐体１０の内面に固定される電磁石固定具１９−９に固定される。前記電磁石固定具１９−９の内部には、電磁石１９−８をオン、オフさせるための（図示しない）制御部を有する。

また、本スイッチ機構１９には、更に、図に示すような、押し付けレバー止め１９−７を有する。この押し付けレバー止め１９−７は、図のように、筐体１０に固定されるとともに、中央部分がくびれた形状の穴を有している。そして、前記押し付けレバー止め１９−７は、前記穴に、前記押し付けレバー１９−６が差し込まれ、該穴の中でレバーが上下に移動する。

この押し付けレバー止め１９−７により、電磁石１９−８の電源をオフした状態でも、押し付けレバー１９−６がフリーにならず、前記穴の端の位置で固定される。

上記のように、熱伝導体１８について、蒸発部２２との接触動作或いは解除動作後、押し付けレバーがその位置に止まり、フリーにならないような機構を設けることにより、上記の接触動作或いは解除動作を行なう時間が、一時的な極短い時間で済むため、接触動作或いは解除動作に消費される電力が節約されるというメリットがある。このとき、熱伝導体１８と蒸発部２２との接触動作或いは解除動作を、発電部８における発電終了後の余剰電力を用いて行なうことも可能となる。

また、熱伝達部１７としては、例えば、熱伝導体１８のような部材を新たに追加する態様ではなく。筐体１０を熱伝導体１８の代用として利用することも可能である。この場合、筐体１０には、熱伝達の良好な材料を使用する。そして、スイッチ機構１９は、前記蒸発部２２を（筐体１０に対して）移動可能とし、前記蒸発部２２を筐体１０に接触及び離脱させる機能を備える。

発電時には、できるだけ発電時の発電部８の温度を高く維持するために、発電部８の熱を、生成水の蒸発用として使用しない方が望ましい。また、発電時には、通常、発電により発生した水の一部がガス置換部１２から燃料電池の外部へ放出されているため、発電時には、これ以上多くの水分が外部に放出されない方が望ましい。

これらの理由から、発電時には、熱伝導体１８と蒸発部２２とを接触させて、発電部８の熱を生成水の蒸発用として使用することは行なわない方が望ましいが、発電部８の発電効率、ガス置換部１２からの生成水の排出速度等の条件が揃えば、発電中の状態から、熱伝導体１８と蒸発部２２とを接触させて、発電部８の熱を生成水の蒸発用として使用することも可能である。

次ぎに、燃料電池を使用した電子機器について、図面を参照しながら説明する。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。

図５に示すように、携帯電話機用クレイドル３０には、携帯電話機４０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５０（ＡＣ−ＤＣ変換器）が接続可能な構成とされている。

携帯電話機４０は、操作キー４４及びマイク４５が内面４１−１に設けられた携帯電話機本体部４１と、液晶表示部４６及びスピーカ４７が内面４２−１に設けられた携帯電話機可動部４２とがヒンジ部４３により接続され、ヒンジ部４３を中心にして携帯電話機可動部４２が回動可能となっている。

携帯電話機４０は、携帯電話機用クレイドル３０に装着した状態で、携帯電話機本体部４１の内面４１−１と携帯電話機可動部４２の内面４２−１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４２を開いた位置にして、液晶表示部４６を見ながら操作キー４４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３０の本体部（クレイドル本体部３１）を手で持って、通常の携帯電話機のように通話することもできる。

携帯電話機用クレイドル３０は、燃料電池システム（図示されず）を内蔵したクレイドル本体部（カバー部）３１と、燃料を充填した燃料電池用カートリッジ３２とから構成されている。燃料電池用カートリッジ３２は、携帯電話機可動部４２が開いた位置のスピーカ４７（携帯電話機のヒンジ部４３）側に、クレイドル本体部３１の後部端面３１−１と当接して配設されている。また、マイク４５側の端面３１−２にはパワーアダプタ５０を接続する外部電源接続部３３が配設されている。

クレイドル本体部３１は、その内面３１−３を携帯電話機本体部２１の外面４１−２と対峙するようにして携帯電話機本体部４１を保持するようになっている。なお、以下説明の便宜のため、燃料カートリッジ３２側をクレイドル本体部３１の後部、外部電源接続部３３が配設されている側をクレイドル本体部３１の前部と称する。

上記実施形態には、燃料電池を携帯電話に使用した電子機器の例を示したが、携帯電話機の他の例として、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）、玩具が挙げられる。
（実施例１）
以下、本発明を採用した場合の効果について、実際に検証をおこなった結果を説明する。

まず、ライオン社製のケッチェンブラック（ケッチェンブラックＥＣ）に粒径２〜５ｎｍ程度の白金ルテニウム（ＰｔＲｕ）触媒を約５０％担持させ、燃料極触媒粒子を作る。そして、その燃料極触媒粒子にバインダーと溶剤を加えて、それらをボールミルで混合させる。そして、該混合物を脱泡し、ペースト状とした。

上記ペースト状にした生成物を、カーボンペーパーに塗布し、８０℃で３０分間乾燥して燃料極触媒層を作製した。

次に、上記燃料極触媒層と同様の方法で、空気極触媒層を作製した。

前記空気極触媒層をカーボンペーパーに塗布し、１００℃で６０分間乾燥して燃料極触媒層を作製した。こうして作製した燃料極触媒層および空気極触媒層を、１７５μｍの膜厚を有するＮａｆｉｏｎ（デュポン社製／パーフルオロアルキルスルホン酸）の変性物の両側に配置し、加熱および加圧を行い、ＭＥＡの基本となる３層構造体を形成した。

次に、前記３層構造体を、集電体で挟持し、固定することにより、発電部８を作製した。

さらに、熱伝導体１８に相当する部材を、銅（Ｃｕ）により作製し、蒸発部２２と前記熱伝導体１８とを接触させるスイッチ機構１９を作製し、燃料電池システム１の筐体１０内に配置した。

次に、燃料供給部２８から発電部８へ送液し、発電を３時間連続して行った後、燃料供給を遮断し、発電を終了した。その発電終了と同時に、発電部８の残電力を用いて、スイッチ機構１９を駆動させ、蒸発部２２と前記熱伝導体１８とを接触させ、回収した生成水の排出を行った。このとき、蒸発部２２の温度は、３７℃〜４０℃まで上昇した。
（比較例１）
本比較例１は、熱伝導体１８及びスイッチ機構１９を設けない燃料電池システム１を作製した。なお、熱伝導体１８及びスイッチ機構１９を設けない以外は、上記実施例１と同一の構成とした。

発電は実施例１と同じ３時間とした。また、発電終了後、蒸発部２２を過熱せずに、蒸発部２２から水分を自然蒸発させた。

測定の結果、実施例１では、完全に蒸発するまでに、９０分要した。それに対して、比較例１では、完全に蒸発するまでに、１８０分要した。従って、本実施例では、排出速度を２倍程度にできることが確認された。なお、このとき、蒸発部２２の温度は、５℃程度の上昇が確認された。

以上、本発明の特徴を詳述した。本発明の好ましい諸形態を付記すると、以下の通りである。

（付記１）
プロトン伝導性を有する電解質膜と、該電解質膜を挟持する燃料極および空気極とを含む発電部と、
前記発電部から発生する水を回収する生成水回収部と、
前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部と
を有することを特徴とする燃料電池。

（付記２）
付記１に記載の燃料電池において、
前記生成水回収部はタンクと蒸発部とを備え、
前記熱伝達部は、前記発電部と前記蒸発部とを熱的に接続する
ことを特徴とする。

（付記３）
付記２に記載の燃料電池において、
前記蒸発部は、水を吸収する多孔性材料を含む
ことを特徴とする。

（付記４）
付記３に記載の燃料電池において、
前記多孔性材料は、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一種の有機物質、並びに、無機物質を含む
ことを特徴とする。

（付記５）
付記１〜４のいずれかに記載の燃料電池において、
前記熱伝達部は、前記熱的な接続を遮断するスイッチ機構を更に有する
ことを特徴とする。

（付記６）
付記５に記載の燃料電池において、
前記スイッチ機構は、前記発電部で発電しているときに、前記熱伝達部による前記発電部と前記生成水回収部との間の熱的接続を遮断する
ことを特徴とする。

（付記７）
付記１から６のいずれかに記載の燃料電池において、
前記熱伝達部は、金属またはセラミックスからなる部材を含む
ことを特徴とする。

（付記８）
付記７に記載の燃料電池において、
前記部材は、銅、アルミニウム、窒化アルミニウムから選択されるすくなくとも一種からなる
ことを特徴とする。

（付記９）
付記１から８のいずれかに記載の燃料電池と、
前記燃料電池を内臓するとともに前記燃料電池からの電力を外部の機器に供給するカバー部と
を有することを特徴とする燃料電池システム。

（付記１０）
付記１から８のいずれかに記載の燃料電池を備える
ことを特徴とする電気機器。

（付記１１）
前記発電部で発生した水を生成水回収部に回収し、
前記発電部で発生した熱を、前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部を介して前記生成水回収部に伝達し、
前記生成水回収部に回収された水の温度を高める
ことを特徴とする燃料電池における生成水の処理方法。

本発明の燃料電池システムの一例を示す概略図である。 発電部８を構成するセル６の概略断面図である。 本発明の燃料電池システムにおける熱伝達部１７の具体例（その１）を示す概略断面図である。 本発明の燃料電池システムにおける熱伝達部１７の具体例（その２）を示す概略断面図である。 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。

符号の説明

１…燃料電池システム
３…燃料極触媒層
４…固体電解質層
５…空気極触媒層
６…セル
８…発電部
１０…筐体
１２…ガス置換部
１４…生成水回収ライン
１５…燃料供給ライン
１６…燃料カートリッジ
１７…熱伝達部
１８…熱伝導体
１８−１…接触面
１８−２…可動端
１９…スイッチ機構
１９−１…固定部
１９−２…押し付け固定具
１９−３…スイッチ
１９−５…支点
１９−６…押し付けレバー
１９−７…押し付けレバー止め
１９−８…電磁石
１９−９…電磁石固定具
２０…タンク
２２…蒸発部
２４…本体部
２６…生成水回収部
２８…燃料供給部
３０…携帯電話用クレイドル
３１…クレイドル本体部（カバー部）
３１−１…後部端面
３１−２…端面
３１−３…内面
３２…燃料電池用カートリッジ
３３…外部電源接続部
４０…携帯電話機
４１…携帯電話機本体部
４１−１…内面
４１−２…外面
４２…携帯電話機可動部
４２−１…内面
４３…ヒンジ部
４４…操作キー
４５…マイク
４６…液晶表示部
４７…スピーカ
５０…パワーアダプタ
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 (5)

1. プロトン伝導性を有する電解質膜と、該電解質膜を挟持する燃料極および空気極とを含む発電部と、
   前記発電部から発生する水を回収する生成水回収部と、
   前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部と、
   前記熱伝達部と前記生成水回収部とを接触または解除させる押しつけレバーと、
   電源をオンにした場合に前記押しつけレバーの端部を引き付ける電磁石と、
   前記押しつけレバーが差し込まれる穴を備える押しつけレバー止めと
   を有することを特徴とする燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池において、
   前記生成水回収部はタンクと蒸発部とを備え、
   前記熱伝達部は、前記発電部と前記蒸発部とを熱的に接続することを特徴とする燃料電池。
3. 請求項２に記載の燃料電池において、
   前記蒸発部は、水を吸収する多孔性材料を含む
   ことを特徴とする燃料電池。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池を備える
   ことを特徴とする電気機器。
5. 発電部で発生した水を生成水回収部に回収し、
   押しつけレバー止めの穴に差し込まれた押しつけレバーの端部を、電源によりオンにした電磁石に引き付けることにより、前記発電部で発生した熱を、前記発電部と前記生成水 回収部とを熱的に接続する熱伝達部を介して前記生成水回収部に伝達し、
   前記生成水回収部に回収された水の温度を高める
   ことを特徴とする燃料電池における生成水の処理方法。

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