JP5164691B2 - Fuel transport mechanism of direct alcohol fuel cell - Google Patents

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Description

この発明は、ノートパソコン、携帯電話、小型ビデオカメラ用などの小型の機器から自動車および家庭用などの大型機器に至る各種の電気機器の電源として用いることのできる燃料電池に関し、特にその燃料供給装置に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell that can be used as a power source for various electric devices ranging from small devices such as notebook computers, mobile phones, and small video cameras to large devices such as automobiles and homes, and more particularly to the fuel supply device thereof. It is about.

ダイレクトアルコール型の燃料電池は、比較的低い温度での発電が可能なこと、可燃性ガスを使用する燃料電池と比較して、液体燃料を用いるために燃料のエネルギ密度が高いこと、またその結果として燃料容器が小型化できること、さらには貯蔵の難しい水素ガスを燃料に用いないなどのことから、燃料電池全体の構成を小型化することができるなどの特徴を有する。したがって今後ノートパソコン、携帯電話、小型ビデオカメラなどの小型携帯型の機器用電源として有望視される燃料電池である。   Direct alcohol type fuel cells are capable of generating electricity at relatively low temperatures, and have higher fuel energy densities due to the use of liquid fuels compared to fuel cells using flammable gases, and as a result Since the fuel container can be reduced in size, and hydrogen gas that is difficult to store is not used as fuel, the configuration of the entire fuel cell can be reduced. Therefore, it is a fuel cell that is promising as a power source for small portable devices such as notebook computers, mobile phones, and small video cameras.

従来のダイレクトアルコール型の燃料電池は、水素ガスを燃料とした燃料電池と比較して発電される電力が小さいなどの問題があり、発電電力の向上が課題になっている。   Conventional direct alcohol fuel cells have problems such as a small amount of electric power generated compared to a fuel cell using hydrogen gas as a fuel, and improvement of generated electric power has been an issue.

液体燃料としてメタノールを用いたダイレクトメタノール型燃料電池は電池本体への燃料供給方法によって液体燃料をそのまま電池本体に供給する液体供給型と、気化させたメタノールを電池本体に供給する気化供給型とに大別される。   Direct methanol fuel cells using methanol as the liquid fuel are divided into a liquid supply type that supplies liquid fuel directly to the battery body by a fuel supply method to the battery body, and a vaporization supply type that supplies vaporized methanol to the battery body. Broadly divided.

前者の液体供給型のメタノール燃料電池は、電池本体の燃料側にメタノールを供給した場合、そのメタノールはメッシュ状の金属で構成された電極を透過し、さらに多孔質で構成されたガス拡散層を透過して触媒層に到達する。白金/ルテニウムの混合物によって構成された触媒層にメタノールとそれと同量以上の水分が到達あるいは触媒層に存在すると、メタノールは二酸化炭素、プロトン、電子に分解される。
CHOH + HO → CO+ 6H+ + 6e
この時発生した二酸化炭素は、燃料が透過してきたガス拡散層および電極を通って外部へ放出される。また発生したプロトンは電解質膜中を透過し、空気供給側に移動する。さらにまた発生した電子は、導電体である多孔質のガス拡散層を透過して電極で捕捉され、反対側(空気供給側)の電極との間に形成した回路中を移動して電気を発生する。
In the former liquid supply type methanol fuel cell, when methanol is supplied to the fuel side of the cell main body, the methanol permeates through an electrode made of a mesh-like metal and further forms a porous gas diffusion layer. Permeate to reach the catalyst layer. When methanol and water of the same amount or more reach or exist in the catalyst layer composed of a platinum / ruthenium mixture, the methanol is decomposed into carbon dioxide, protons, and electrons.
CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e
The carbon dioxide generated at this time is released to the outside through the gas diffusion layer and the electrode through which the fuel has permeated. The generated protons pass through the electrolyte membrane and move to the air supply side. Furthermore, the generated electrons pass through the porous gas diffusion layer, which is a conductor, and are captured by the electrodes, and move through the circuit formed between the electrodes on the opposite side (air supply side) to generate electricity. To do.

電極の構造は、液体と気体とを透過させやすく、さらに電気を捕捉しやすいようにメッシュ状が望ましい。また電極の材料には、電気的腐食を受けないように白金あるいは金などの貴金属によってメッキ処理が施されたチタンあるいは鉄あるいは銅などの金属が望ましい。   The structure of the electrode is desirably a mesh shape so that liquid and gas can be easily transmitted and electricity can be easily captured. The electrode material is preferably a metal such as titanium, iron or copper plated with a noble metal such as platinum or gold so as not to be subject to electrical corrosion.

ガス拡散層は、電極と同様に液体と気体とを透過させやすくさらに電気の良導体であるカーボン繊維やカーボン紙などが望ましい。さらに望ましくは、ガス拡散層を構成する素材は、液体を透過させやすいよう水和処理を施しておくとよい。水和処理は酸化錫などをカーボン繊維などを含浸させることが一般的である。   The gas diffusion layer is preferably made of carbon fiber or carbon paper, which is easy to transmit liquid and gas, and is a good electrical conductor, like the electrode. More preferably, the material constituting the gas diffusion layer may be subjected to a hydration treatment so that the liquid can easily pass therethrough. In the hydration treatment, carbon fiber or the like is generally impregnated with tin oxide or the like.

空気供給側では、標準気圧によって吸入した空気中に含まれる酸素が、空気供給側の電極およびガス拡散層を経て触媒層に到達し、燃料供給側から移動してきたプロトンと電解質膜において、電子とともに反応して水が生成する。
3/2O +6H + 6e → 3H
On the air supply side, oxygen contained in the air sucked by the standard atmospheric pressure reaches the catalyst layer via the electrode and gas diffusion layer on the air supply side, and in the proton and electrolyte membrane that has moved from the fuel supply side, together with electrons Reaction produces water.
3 / 2O 2 + 6H + + 6e → 3H 2 O

上述した一般的なメタノール燃料電池において、必要とする電力を安定的に取り出そうとする場合に、液体状態のメタノールを標準気圧下で外部からの動力を用いずに供給することは、必要とする電力を安定的に取り出すためには不十分である。そのため従来では、小型ポンプを用いて、メタノールの流量を制御しながら強制的に燃料電極へ供給している。   In the above-described general methanol fuel cell, when the required power is to be stably taken out, it is necessary to supply methanol in a liquid state under the standard pressure without using external power. Is not sufficient for the stable extraction. Therefore, conventionally, a small pump is used to forcibly supply the fuel electrode while controlling the flow rate of methanol.

ところで携帯電話のような携帯型の小型電子機器に同様の燃料電池を用いようとした場合には、上記のような燃料供給用ポンプはその大きさの観点から採用することはできない。また一般的に、ポンプを制御するためには電力が必要であり、燃料電池で発電した電力の一部をポンプの駆動に用いた場合には、燃料電池全体としての出力電力の低下を招く。   When a similar fuel cell is used in a portable small electronic device such as a mobile phone, the fuel supply pump as described above cannot be adopted from the viewpoint of its size. In general, electric power is required to control the pump, and when a part of the electric power generated by the fuel cell is used for driving the pump, the output power of the entire fuel cell is reduced.

後者の気化供給型のメタノール燃料電池は、従来ポンプによって送液されたメタノールを気化させて、ブロワによって供給する方法が知られている。また電極反応性能は液体供給型と比較して高いが、この方法においても気化器などの補器を設ける必要があり、装置の大型化を招く。   As the latter vaporization supply type methanol fuel cell, a method of vaporizing methanol fed by a conventional pump and supplying it by a blower is known. The electrode reaction performance is higher than that of the liquid supply type, but this method also requires an auxiliary device such as a vaporizer, which leads to an increase in the size of the apparatus.

従来ではポンプに替えて毛管作用の生じるウィック構造の燃料供給媒体を用いることが提案されている。ウィック構造を用いることにより、従来の燃料電池のようなアクティブ構造ではなく、パッシブ構造を採用することができる。また燃料の供給に関するエネルギの供給を極力抑え、かつ燃料供給構造をも小さく抑えることができるため、前述した小型携帯型の機器用電源としての可能性をより高めることができる。   Conventionally, it has been proposed to use a fuel supply medium having a wick structure that causes capillary action instead of a pump. By using the wick structure, a passive structure can be adopted instead of an active structure like a conventional fuel cell. In addition, since the energy supply related to the fuel supply can be suppressed as much as possible and the fuel supply structure can be suppressed to be small, the possibility of the power supply for small portable devices described above can be further increased.

ウィック構造の燃料供給媒体を提案した例が下記の特許文献に記載されている。特許文献1および2には、液体燃料を毛細管現象を用いてスタックに導入するように構成されている。またスタックに導入された液体燃料は、発電部の反応熱によって気化されて発電部に供給される。気化された燃料を供給することにより、電極反応性を高めて出力電力が向上されるように構成されている。また燃料気化層内の気体燃料は、ほぼ飽和状態に保たれる。そのため電池反応による燃料の消費分だけ液体燃料が気化される。さらに気化した分だけ液体燃料が毛細管現象によって単電池内に導入される。   An example in which a fuel supply medium having a wick structure is proposed is described in the following patent document. Patent Documents 1 and 2 are configured to introduce liquid fuel into a stack using a capillary phenomenon. The liquid fuel introduced into the stack is vaporized by the reaction heat of the power generation unit and supplied to the power generation unit. By supplying the vaporized fuel, the electrode reactivity is increased and the output power is improved. Further, the gaseous fuel in the fuel vaporization layer is kept almost saturated. Therefore, liquid fuel is vaporized by the amount of fuel consumed by the cell reaction. Furthermore, liquid fuel is introduced into the unit cell by capillary action as much as it is vaporized.

また特許文献2には、特許文献1の構成に加えて、燃料収容容器内に封入したバネなどの機械的圧力によって、燃料収容容器内部の圧力を一定に保つように構成されている。   Further, in Patent Document 2, in addition to the structure of Patent Document 1, the pressure inside the fuel storage container is kept constant by mechanical pressure such as a spring sealed in the fuel storage container.

特許第3442688号公報Japanese Patent No. 3442688 特許第3668069号公報Japanese Patent No. 3668069

特許文献1および2に記載された燃料電池は、燃料収容容器内部の圧力を一定に保ち、ウィックの毛細管現象によって液体燃料を押し出してスタックに導入するように構成されている。そのため燃料供給量は燃料消費量に連動しているので、燃料供給量は発電部の燃料消費量に依存する。また燃料電池の起動時に燃料供給量不足を生じる虞がある。さらにまた燃料供給量の調整をおこなうためには、単電池の面積を増減させる必要がある。   The fuel cells described in Patent Documents 1 and 2 are configured to keep the pressure inside the fuel container constant and to push out liquid fuel and introduce it into the stack by the wick capillary phenomenon. Therefore, since the fuel supply amount is linked to the fuel consumption amount, the fuel supply amount depends on the fuel consumption amount of the power generation unit. Further, there is a risk that the fuel supply amount will be insufficient when the fuel cell is started. Furthermore, in order to adjust the fuel supply amount, it is necessary to increase or decrease the area of the unit cell.

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、発電部の燃料消費量に依存せずに安定して燃料を供給することが可能なダイレクトアルコール型燃料電池の燃料輸送機構を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and provides a fuel transportation mechanism for a direct alcohol fuel cell capable of stably supplying fuel without depending on the fuel consumption of the power generation unit. It is intended to provide.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、液状のガス発生剤から触媒反応によって非凝縮性ガスを発生させ、その非凝縮性ガスによって燃料を加圧して発電部に輸送するダイレクトアルコール型燃料電池において、前記触媒が固定されるとともに、かつ前記液状のガス発生剤を透過させずに前記非凝縮性ガスを透過させる多孔質部材が、前記非凝縮性ガスを前記燃料に対して供給する管路中に配置されていることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to generating a non-condensable gas by a catalytic reaction from a liquid gas generating agent, pressurizing the fuel with the non-condensable gas, and transporting it to the power generation unit. In the alcohol fuel cell, a porous member that fixes the catalyst and allows the non-condensable gas to permeate without allowing the liquid gas generating agent to permeate the non-condensable gas to the fuel. It arrange | positions in the pipe line to supply, It is characterized by the above-mentioned.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記多孔質部材は、一方の端部が閉じかつ他方の端部が開口した有底円筒状に形成され、かつ前記非凝縮性ガスを前記燃料に送る管路中に同心状に挿入されて該管路の上流側と下流側とを区画していることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the porous member is formed in a bottomed cylindrical shape with one end closed and the other end opened, and It is characterized by being inserted concentrically into a pipeline that feeds fuel and dividing the upstream side and the downstream side of the pipeline.

請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記多孔質部材は、多孔質セラミックによって形成されていることを特徴とするものである。   A third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the porous member is formed of a porous ceramic.

請求項1の発明によれば、液状のガス発生剤が多孔質部材を透過しないので、液状のガス発生剤と多孔質部材に固定された触媒との反応効率を向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the liquid gas generating agent does not permeate the porous member, the reaction efficiency between the liquid gas generating agent and the catalyst fixed to the porous member can be improved.

請求項2の発明によれば、請求項1の発明による効果と同様の効果に加えて、多孔質部材は有底円筒状に形成されているので、触媒を平面上に固定した場合と比較して、触媒を固定させる面積を増大させることができる。また燃料に対して非凝縮性ガスを供給する管路に挿入されているので、省スペース化を図ることができる。さらにまた多孔質部材は有底円筒状に形成され管路に挿入されているので、その形状から管路の上流側と下流側とを区画することができる。   According to the invention of claim 2, in addition to the same effect as that of the invention of claim 1, since the porous member is formed in a bottomed cylindrical shape, it is compared with the case where the catalyst is fixed on a flat surface. Thus, the area for fixing the catalyst can be increased. Moreover, since it is inserted in the conduit for supplying the non-condensable gas to the fuel, space can be saved. Furthermore, since the porous member is formed in a bottomed cylindrical shape and inserted into the pipeline, the upstream side and the downstream side of the pipeline can be partitioned from the shape.

請求項3の発明によれば、請求項1または2の発明による効果と同様の効果に加えて、多孔質部材は多孔質セラミックによって形成されているので、形状設計の自由度が得られ、組み付け性の向上を図ることができる。また材質がセラミックであるから、耐熱性が得られる。   According to the invention of claim 3, in addition to the effect similar to the effect of the invention of claim 1 or 2, since the porous member is formed of porous ceramic, the degree of freedom in shape design can be obtained and assembled. It is possible to improve the performance. Moreover, since the material is ceramic, heat resistance can be obtained.

つぎにこの発明に係るダイレクトアルコール型燃料電池の燃料輸送機構を実施例に基づいて説明する。図1に、この発明における多孔質部材1を模式的に示してある。この発明に係る機構は、燃料であるアルコールを非凝縮性ガス2によって圧送して図示しない発電部へ供給する。この発明における多孔質部材1は、非凝縮性ガス2を発生させる液状のガス発生剤3を透過させず、触媒反応によって発生した非凝縮性ガス2を透過させることができる多孔構造を有している。これらの孔または表面には、触媒反応によって液状のガス発生剤3から非凝縮性ガス2を発生させる触媒4が固定化されている。そのため例えば内壁面1aに液状のガス発生剤3が接触した場合は、触媒反応によって発生した非凝縮性ガス2が多孔質部材1を透過して外壁面1bから管路5に導出される。これとは反対に外壁面1bに接触した場合は、触媒反応によって発生した非凝縮性ガス2が多孔質部材1を透過して内壁面1aから管路5に導出される。その結果、液状のガス発生剤3は多孔質部材1を透過しないので、未反応の液状のガス発生剤3が漏出することを防止もしくは抑制することができる。   Next, a fuel transport mechanism of a direct alcohol fuel cell according to the present invention will be described based on examples. FIG. 1 schematically shows a porous member 1 according to the present invention. In the mechanism according to the present invention, alcohol as fuel is pumped by the non-condensable gas 2 and supplied to a power generation unit (not shown). The porous member 1 in the present invention has a porous structure that does not allow the liquid gas generating agent 3 that generates the non-condensable gas 2 to permeate but allows the non-condensable gas 2 generated by the catalytic reaction to permeate. Yes. A catalyst 4 for generating the non-condensable gas 2 from the liquid gas generating agent 3 by a catalytic reaction is fixed in these holes or surfaces. Therefore, for example, when the liquid gas generating agent 3 contacts the inner wall surface 1a, the non-condensable gas 2 generated by the catalytic reaction passes through the porous member 1 and is led out from the outer wall surface 1b to the conduit 5. On the other hand, when it contacts the outer wall surface 1b, the non-condensable gas 2 generated by the catalytic reaction passes through the porous member 1 and is led out from the inner wall surface 1a to the conduit 5. As a result, since the liquid gas generating agent 3 does not permeate the porous member 1, it is possible to prevent or suppress leakage of the unreacted liquid gas generating agent 3.

図2には、上記の多孔質部材1が非凝縮性ガス2を供給する管路5に挿入された例を模式的に示してある。この多孔質部材1と管路5との間に生じる間隙は、液状のガス発生剤3を漏出させないようにOリング6などのシール材6によって埋められている。また多孔質部材1の内壁1aに接触してウィック7が挿入されている。そのため液状のガス発生剤3はウィック7の生じる毛細管力によって送液される。ウィック7の生じる毛細管力によって送液された液状のガス発生剤3が内壁面1aに接触した場合に、触媒反応によって発生した非凝縮性ガス2が多孔質部材1を透過して外壁面1bから管路5に導出される。これとは反対に外壁面1bに接触してウィック7が設けられた場合には、ウィック7によって外壁面1bに液状のガス発生剤3が供給され、触媒反応によって発生した非凝縮性ガス2が多孔質部材1を透過して内壁面1aから管路5に導出される。その結果、多孔質部材1と管路5との間に生じる間隙はOリング6などのシール材6によって埋められるので、未反応の液状のガス発生剤3が漏出することを防止もしくは抑制することができる。また触媒反応によって発生させた非凝縮性ガス2が逆流することを防止もしくは抑制することができる。さらにまた、液状のガス発生剤3の供給にウィック7が用いられるので、液状のガス発生剤3を滞らせずに供給することができる。   FIG. 2 schematically shows an example in which the porous member 1 is inserted into a conduit 5 that supplies the non-condensable gas 2. A gap generated between the porous member 1 and the pipe line 5 is filled with a sealing material 6 such as an O-ring 6 so that the liquid gas generating agent 3 is not leaked. A wick 7 is inserted in contact with the inner wall 1 a of the porous member 1. Therefore, the liquid gas generating agent 3 is fed by the capillary force generated by the wick 7. When the liquid gas generating agent 3 fed by the capillary force generated by the wick 7 comes into contact with the inner wall surface 1a, the non-condensable gas 2 generated by the catalytic reaction passes through the porous member 1 from the outer wall surface 1b. It is led out to the pipeline 5. On the contrary, when the wick 7 is provided in contact with the outer wall surface 1b, the liquid gas generating agent 3 is supplied to the outer wall surface 1b by the wick 7, and the non-condensable gas 2 generated by the catalytic reaction is generated. It passes through the porous member 1 and is led out from the inner wall surface 1 a to the pipe 5. As a result, the gap formed between the porous member 1 and the pipe line 5 is filled with the sealing material 6 such as the O-ring 6, thereby preventing or suppressing leakage of the unreacted liquid gas generating agent 3. Can do. Moreover, it is possible to prevent or suppress the non-condensable gas 2 generated by the catalytic reaction from flowing backward. Furthermore, since the wick 7 is used to supply the liquid gas generating agent 3, the liquid gas generating agent 3 can be supplied without stagnation.

図3には、この発明に係るダイレクトアルコール型燃料電池の燃料輸送機構の酸素発生量の評価装置を模式的に示してある。液状のガス発生剤3は、ガス発生剤タンク8に貯留されるように構成されている。またガス発生剤3は、毛細管力を有するウィック7によって管路5の内部に挿入された多孔質部材1に導入されるように構成されている。多孔質部材1に導入されて、触媒反応によって発生した非凝縮性ガス2の量を水上置換法によってビーカー9に収集して計測した。図4は、図3において、管路5に挿入した多孔質部材1およびウィック7の簡略化した拡大図を示してある。   FIG. 3 schematically shows an apparatus for evaluating the amount of oxygen generated by the fuel transport mechanism of a direct alcohol fuel cell according to the present invention. The liquid gas generating agent 3 is configured to be stored in the gas generating agent tank 8. Moreover, the gas generating agent 3 is comprised so that it may introduce | transduce into the porous member 1 inserted in the inside of the pipe line 5 by the wick 7 which has capillary force. The amount of the non-condensable gas 2 introduced into the porous member 1 and generated by the catalytic reaction was collected in the beaker 9 and measured by the water displacement method. FIG. 4 shows a simplified enlarged view of the porous member 1 and the wick 7 inserted into the pipe line 5 in FIG.

液状のガス発生剤3には、水を用いて希釈した3vol%の過酸化水素水3を使用した。過酸化水素3を分解し、非凝縮性ガス2を発生させる触媒4には二酸化マンガン4を用いた。過酸化水素3は二酸化マンガン4の触媒作用によって分解されて非凝縮性ガス3である酸素3を発生させる。
2H → 2HO + O
As the liquid gas generating agent 3, 3 vol% hydrogen peroxide solution 3 diluted with water was used. Manganese dioxide 4 was used as the catalyst 4 for decomposing the hydrogen peroxide 3 and generating the non-condensable gas 2. Hydrogen peroxide 3 is decomposed by the catalytic action of manganese dioxide 4 to generate oxygen 3 which is a non-condensable gas 3.
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

二酸化マンガン4は、多孔質部材1に焼結によって固定化させた。具体的には、10vol%の濃度となるようにエタノールを用いて希釈された硝酸マンガン(六水和物)に、あらかじめ洗浄された多孔質部材1を30分間浸漬して105℃にて1時間乾燥させた後に、酸素雰囲気下、400℃にて1時間加熱して担持させた。
Mn(NO) → MnO + NO
なお過酸化水素3を分解する触媒4に、二酸化マンガン4以外では白金を用いてもよい。また多孔質部材1には、平均孔径10μmに調整されたアルミナ製チューブ1を用いた。
Manganese dioxide 4 was fixed to the porous member 1 by sintering. Specifically, the porous member 1 previously washed is immersed in manganese nitrate (hexahydrate) diluted with ethanol so as to have a concentration of 10 vol% for 30 minutes at 105 ° C. for 1 hour. After drying, it was supported by heating at 400 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere.
Mn (NO 2 ) → MnO 2 + NO 2
Platinum other than manganese dioxide 4 may be used for the catalyst 4 for decomposing hydrogen peroxide 3. As the porous member 1, an alumina tube 1 having an average pore diameter of 10 μm was used.

図5に、上記のように構成したアルミナ製チューブ1の酸素発生量を示してある。比較対象として、上記のアルミナ製チューブ1の長さを基準として、同長のガラス製ウィックex1および1.5倍の長さのガラス製ウィックex2ならびに2倍の長さのガラス製ウィックex3に上記と同様の方法によって二酸化マンガン4を固定化して評価した。なお、ガラス製ウィックの太さはアルミナ製チューブ1と同径とした。その結果、ウィック7に触媒4を固定化した場合と比較して、多孔質部材1に触媒4を固定化した場合の酸素発生量が最も多かった。すなわち過酸化水素水3の触媒4による分解量は触媒4の量に依存し、特に触媒4が固定化される表面積に依存するので、多孔質部材1の有効面積が広いと言える。言い換えるとウィック7に触媒4を固定化した場合と比較して、多孔質部材1は触媒4の固定化される有効面積が大きいので、充分な酸素発生量を確保できる。また有効面積が大きいので、燃料電池の小型化に寄与することができる。   FIG. 5 shows the oxygen generation amount of the alumina tube 1 configured as described above. As a comparison object, the above-described glass wick ex1 and 1.5 times longer glass wick ex2 and twice as long glass wick ex3 are used as a reference based on the length of the alumina tube 1 described above. The manganese dioxide 4 was immobilized and evaluated by the same method as described above. The thickness of the glass wick was the same as that of the alumina tube 1. As a result, compared with the case where the catalyst 4 was fixed to the wick 7, the amount of oxygen generated when the catalyst 4 was fixed to the porous member 1 was the largest. That is, the amount of decomposition of the hydrogen peroxide solution 3 by the catalyst 4 depends on the amount of the catalyst 4, and particularly depends on the surface area on which the catalyst 4 is immobilized, so it can be said that the effective area of the porous member 1 is wide. In other words, compared with the case where the catalyst 4 is fixed to the wick 7, the porous member 1 has a large effective area on which the catalyst 4 is fixed, so that a sufficient oxygen generation amount can be secured. In addition, since the effective area is large, it can contribute to miniaturization of the fuel cell.

図6にアルミナ製チューブ1の平均孔径を調整し、管路5と多孔質部材1との間に生じる間隙から過酸化水素水3の漏出の有無を確認した結果を示してある。触媒4を固定した後に測定した平均孔径が50μmよりも小さい場合には、間隙から過酸化水素水3の漏出は認められなかった。これとは反対に、平均孔径が50μmよりも大きい場合には、間隙からの過酸化水素水3の漏出が認められた。過酸化水素水3が間隙から漏出すると、多孔質部材1に固定された触媒4と過酸化水素水3との接触量が少なくなるので、酸素発生量が低下する。そのため多孔質部材1の平均孔径を50μmよりも小さく調整することによって、触媒4と過酸化水素水3との触媒反応を最適化することができる。   FIG. 6 shows the result of adjusting the average pore diameter of the alumina tube 1 and confirming the presence or absence of leakage of the hydrogen peroxide solution 3 from the gap formed between the pipe 5 and the porous member 1. When the average pore diameter measured after the catalyst 4 was fixed was smaller than 50 μm, no leakage of the hydrogen peroxide solution 3 was observed from the gap. On the contrary, when the average pore diameter was larger than 50 μm, leakage of the hydrogen peroxide solution 3 from the gap was observed. When the hydrogen peroxide solution 3 leaks from the gap, the amount of contact between the catalyst 4 fixed to the porous member 1 and the hydrogen peroxide solution 3 decreases, so the amount of oxygen generated decreases. Therefore, the catalytic reaction between the catalyst 4 and the hydrogen peroxide solution 3 can be optimized by adjusting the average pore diameter of the porous member 1 to be smaller than 50 μm.

なお、前述した例では多孔質部材1にアルミナを用いた例を示したが、平均孔径が図5に示す範囲に調整できるその他の材質を用いてもい。   In addition, although the example which used the alumina for the porous member 1 was shown in the example mentioned above, you may use the other material which can adjust an average hole diameter to the range shown in FIG.

この発明における多孔質部材を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the porous member in this invention. この発明における多孔質部材の配置例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the example of arrangement | positioning of the porous member in this invention. この発明における多孔質部材の非凝縮性ガス発生量を評価する装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the apparatus which evaluates the non-condensable gas generation amount of the porous member in this invention. 管路に挿入した多孔質部材およびウィックを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the porous member and wick which were inserted in the pipe line. この発明における多孔質部材の酸素発生量を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the oxygen generation amount of the porous member in this invention. この発明における多孔質部材の平均孔径と過酸化水素水の漏出の有無との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the average hole diameter of the porous member in this invention, and the presence or absence of the leakage of hydrogen peroxide water.

符号の説明Explanation of symbols

1…多孔質部材、 2…非凝縮性ガス、 3…ガス発生剤、 4…触媒、 5…管路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Porous member, 2 ... Non-condensable gas, 3 ... Gas generating agent, 4 ... Catalyst, 5 ... Pipe line.

Claims (3)

液状のガス発生剤から触媒反応によって非凝縮性ガスを発生させ、その非凝縮性ガスによって燃料を加圧して発電部に輸送するダイレクトアルコール型燃料電池において、
前記触媒が固定されるとともに、かつ前記液状のガス発生剤を透過させずに前記非凝縮性ガスを透過させる多孔質部材が、前記非凝縮性ガスを前記燃料に対して供給する管路中に配置されていること
を特徴とするダイレクトアルコール型燃料電池の燃料輸送機構。
In a direct alcohol fuel cell that generates a non-condensable gas from a liquid gas generant by a catalytic reaction, pressurizes the fuel with the non-condensable gas, and transports the fuel to a power generation unit.
A porous member that fixes the catalyst and allows the non-condensable gas to permeate without allowing the liquid gas generating agent to permeate is provided in a pipe that supplies the non-condensable gas to the fuel. A fuel transport mechanism for a direct alcohol fuel cell, wherein the fuel transport mechanism is arranged.
前記多孔質部材は、一方の端部が閉じかつ他方の端部が開口した有底円筒状に形成され、かつ前記非凝縮性ガスを前記燃料に送る管路中に同心状に挿入されて該管路の上流側と下流側とを区画していることを特徴とする請求項1に記載のダイレクトアルコール型燃料電池の燃料輸送機構。   The porous member is formed in a bottomed cylindrical shape with one end closed and the other end opened, and is inserted concentrically into a conduit for sending the non-condensable gas to the fuel. 2. The fuel transport mechanism for a direct alcohol fuel cell according to claim 1, wherein an upstream side and a downstream side of the pipe are partitioned. 前記多孔質部材は、多孔質セラミックによって形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のダイレクトアルコール型燃料電池の燃料輸送機構。   3. The fuel transport mechanism for a direct alcohol fuel cell according to claim 1, wherein the porous member is made of porous ceramic.
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JP4290924B2 (en) * 2002-04-23 2009-07-08 秀治 田中 Fuel supply apparatus and fuel cell system using the same
US7316719B2 (en) * 2002-09-06 2008-01-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Hydrogen generating apparatus
US7674540B2 (en) * 2003-10-06 2010-03-09 Societe Bic Fuel cartridges for fuel cells and methods for making same
JP5057685B2 (en) * 2006-03-31 2012-10-24 日本特殊陶業株式会社 Hydrogen separation device and hydrogen production device

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