JP5117848B2 - 燃料サプライおよび膜電極組立体スタックを具備するカートリッジ - Google Patents
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Description
CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e−
陰極での半反応:
O2 + 4H+ + 4e− → 2H2O
全体の燃料電池反応:
CH3OH + 1。5O2 → CO2 + 2H2O
NaBH4(液体)+2H2O→(加熱または触媒)→4(H2)+(NaBO2)(液体)
陽極での半反応:
H2→2H++2e−
陰極での半反応:
2(2H++2e−)+O2→2H2O
適切な触媒は白金およびルテニウム、その他である。水素化ホウ素ナトリウムを改質して生成された水素燃料は燃料電池中で、酸化剤例えばO2と反応させられ、電気(すなわち電子の流れ)および水の副産物を生成する。ホウ酸ナトリウム(NaBO2)の副産物も改質プロセスで生成される。水素化ホウ素ナトリウム燃料電池は特許文献3に検討されており、参照してここに組み入れる。
なお、以下に、上述実施例の技術的な特徴を列挙する。
[技術的特徴1]
燃料カートリッジ室部の輪郭を定義するハウジングを具備する電子装置と、
上記燃料カートリッジ室部に取り外し可能に収納できる燃料カートリッジとを有し、
上記燃料カートリッジは少なくとも1つの膜電極組立体と燃料を含有する燃料貯蔵部とを有し、上記電子装置で利用される電気に変換するために上記燃料を上記膜電極組立体に運ぶ前に上記燃料を上記電子装置に運べるようにしたことを特徴とする燃料電池システム。
[技術的特徴2]
上記電子装置はさらに第1の電気コンタクトおよびコントローラを有し、上記燃料カートリッジはさらに第2の電気コンタクトを有し、上記燃料カートリッジを上記電子装置に動作可能に関連付けたときに上記第1および第2の電気コンタクトが電気的に接続され、上記コントローラが上記電子装置および上記燃料カートリッジの機能を制御する技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴3]
上記膜電極組立体は陽極、陽子交換膜および陰極を含む技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴4]
燃料カートリッジは上記第2の電気コンタクトと電気的に接続されている情報記憶装置をさらに有し、上記燃料カートリッジを上記電子装置に動作可能に関連付けたときに上記情報記憶装置がコントローラにより読み出し可能である技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴5]
上記燃料カートリッジは上記膜電極組立体の上流に流体連通された熱交換器をさらに有し、上記燃料が上記熱交換器に運ばれて冷却されたのち、上記膜電極組立体に運ばれる技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴6]
燃料カートリッジは上記燃料貯蔵の下流に流体連通されたイオンフィルタをさらに有する技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴7]
燃料カートリッジはさらにイオンセンサを有し、このイオンセンサが上記第2の電気コンタクトと電気的に接続される技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴8]
上記電子装置は、上記燃料を上記膜電極組立体へ運ぶのを支援するポンプをさらに有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置と動作可能に関連付けられる技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴9]
上記ポンプは上記第2の電気コンタクトおよび上記コントローラと電気的に接続される技術的特徴8記載の燃料電池システム。
[技術的特徴10]
上記電子装置はさらに空気室部を有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置に動作可能に関連付けられたときに上記空気室部が上記膜電極組立体の陰極と流体連通されて空気が上記陰極に運ばれる技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴11]
上記電子装置がさらに気体副産物分離器を有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置に動作可能に関連付けられたときに上記二酸化炭素分離器が上記膜電極組立体の陽極に流体連通されて気体副産物が上記気体産物分離器へ運ばれる技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴12]
上記電子装置はさらに凝集器を有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置に動作可能に関連付けられたときに上記凝集器が上記膜電極組立体の陰極に流体連通されて液体副産物が上記凝集器に運ばれる技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴13]
上記電子装置はさらに混合室部を有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置に動作可能に関連付けられたときに上記混合室部が上記凝集器および上記燃料貯蔵部に流体連通されて上記燃料が混合室部に運ばれ上記副産物が上記混合室部に運ばれ、上記燃料および上記副産物が混合されたのちに上記膜電極組立体に運ばれる技術的特徴12記載の燃料電池システム。
[技術的特徴14]
上記電子装置は上記凝集器および上記混合室部の間に配置され上記凝集器および上記混合室部と流体連通された絞り(metering)バルブを有し、上記副産物が上記絞りバルブを介して上記混合室部に運ばれる技術的特徴13記載の燃料電池システム。
[技術的特徴15]
上記膜電極組立体は使い捨て可能である技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴16]
上記燃料貯蔵部は使い捨て可能である技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴17]
上記膜電極組立体はスタック中に配列される技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴18]
第1の電気コンタクトおよびこの第1の電気コンタクトと電気的に接続されているコントローラを具備する電子装置と、
上記電子装置と動作可能に関連付けられ、かつ、第2の電気コンタクト、少なくとも1つの膜電極組立体、および燃料を含有する燃料貯蔵部を有する燃料カートリッジとを有し、
上記燃料カートリッジを上記電子装置に動作可能に関連付けたときに上記第1および第2の電気コンタクトが電気的に接続され、上記コントローラが上記電子装置および上記燃料カートリッジの機能を制御し、かつ、上記電子装置で利用される電気に変換するために上記燃料が上記膜電極組立体に運ばれることを特徴とする燃料電池システム。
[技術的特徴19]
上記電子装置はさらに複数の第1の流体部品を有し、上記燃料カートリッジは複数の第2の流体部品と複数の二要素バルブとを有し、第1組のバルブ要素が上記燃料カートリッジに結合され、第2組のバルブ要素が上記電子装置に結合され、上記燃料カートリッジを上記電子装置に動作可能に関連付けたときに上記第1組および第2組のバルブ要素が係合して上記複数の第1の流体部品と上記複数の第2の流体部品との間を流体連通可能にする技術的特徴18記載の燃料電池システム。
[技術的特徴20]
電子装置に挿入可能に構成されて当該電子装置に電気を供給する燃料電池カートリッジにおいて、少なくとも1つの膜電極組立体と、燃料を含有する燃料貯蔵部とを有し、上記燃料が上記膜電極組立体で反応して上記電気を生成し、かつバランス・オブ・プラントが上記カートリッジ内で起こることを特徴とする燃料電池カートリッジ。
[技術的特徴21]
上記燃料貯蔵部は上記カートリッジに取り外し可能に結合され、上記燃料貯蔵部が再充填または交換可能である技術的特徴20記載の燃料電池カートリッジ。
[技術的特徴22]
上記膜電極組立体が上記カートリッジに取り外し可能に結合され、上記膜電極組立体が修繕または交換可能である技術的特徴20記載の燃料電池カートリッジ。
12 燃料電池カートリッジ
16 燃料カートリッジ室部
17 ハウジング
18 第1の電気コンタクト
20 コントローラ
22 ポンプ
24 流量計
25 燃料濃度センサ
26 水絞りバルブ
28 空気室部
30 二酸化炭素分離器
32 凝縮器
34 混合室部
46 第2の電気コンタクト
47 情報記憶装置
50 制御バルブ
52 燃料貯蔵部
54 MEAまたはスタック
54a 陽極
54b PEM
54c 陰極
56 熱交換器
58 イオンフィルタ
60 イオンセンサ
Claims (14)
- 燃料カートリッジ室部の輪郭を定義するハウジングを具備する電子装置と、
上記燃料カートリッジ室部に取り外し可能に収納できる燃料カートリッジとを有し、
上記燃料カートリッジは少なくとも1つの膜電極組立体と燃料を含有する燃料貯蔵部とを有し、上記電子装置で利用される電気に変換するために上記燃料を上記膜電極組立体に運ぶ前に上記燃料を上記電子装置内の1または複数の部品に運べるようにしたことを特徴とする燃料電池システム。 - 上記電子装置はさらに第1の電気コンタクトおよびコントローラを有し、上記燃料カートリッジはさらに第2の電気コンタクトを有し、上記燃料カートリッジを上記電子装置に動作可能に関連付けたときに上記第1および第2の電気コンタクトが電気的に接続され、上記コントローラが上記電子装置および上記燃料カートリッジの機能を制御する請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記膜電極組立体は陽極、陽子交換膜および陰極を含む請求項1記載の燃料電池システム。
- 燃料カートリッジは上記第2の電気コンタクトと電気的に接続されている情報記憶装置をさらに有し、上記燃料カートリッジを上記電子装置に動作可能に関連付けたときに上記情報記憶装置がコントローラにより読み出し可能である請求項2記載の燃料電池システム。
- 上記燃料カートリッジは上記膜電極組立体の上流に流体連通された熱交換器をさらに有し、上記燃料が上記熱交換器に運ばれて冷却されたのち、上記膜電極組立体に運ばれる請求項1記載の燃料電池システム。
- 燃料カートリッジは上記燃料貯蔵の下流に流体連通されたイオンフィルタをさらに有する請求項1記載の燃料電池システム。
- 燃料カートリッジはさらにイオンセンサを有し、このイオンセンサが上記第2の電気コンタクトと電気的に接続される請求項2記載の燃料電池システム。
- 上記電子装置は、上記燃料を上記膜電極組立体へ運ぶのを支援するポンプをさらに有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置と動作可能に関連付けられる請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記電子装置はさらに空気室部を有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置に動作可能に関連付けられたときに上記空気室部が上記膜電極組立体の陰極と流体連通されて空気が上記陰極に運ばれる請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記電子装置がさらに気体副産物分離器を有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置に動作可能に関連付けられたときに上記二酸化炭素分離器が上記膜電極組立体の陽極に流体連通されて気体副産物が上記気体産物分離器へ運ばれる請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記電子装置はさらに凝集器を有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置に動作可能に関連付けられたときに上記凝集器が上記膜電極組立体の陰極に流体連通されて液体副産物が上記凝集器に運ばれる請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記電子装置はさらに混合室部を有し、上記燃料カートリッジが上記電子装置に動作可能に関連付けられたときに上記混合室部が上記凝集器および上記燃料貯蔵部に流体連通されて上記燃料が混合室部に運ばれ上記副産物が上記混合室部に運ばれ、上記燃料および上記副産物が混合されたのちに上記膜電極組立体に運ばれる請求項11記載の燃料電池システム。
- 上記膜電極組立体または上記燃料貯蔵部は使い捨て可能である請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記膜電極組立体はスタック中に配列される請求項1記載の燃料電池システム。
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