JP5229525B2 - Fuel cell fuel cartridge, fuel cell fuel cartridge using the same, gelled fuel reliquefaction method, reliquefied fuel takeout method, and fuel cell fuel storage soft case used therefor - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池用燃料ソフトカートリッジ、それを用いた燃料電池用燃料カートリッジ、ゲル化燃料を再液化して取り出す再液化燃料の取出し方法、並びにそれらに用いられる燃料電池燃料収納用ソフトケースに関する。
The present invention relates to a fuel soft cartridge for a fuel cell, a fuel cartridge for a fuel cell using the same, a method for taking out reliquefied fuel from which gelled fuel is taken out again, and a soft case for storing fuel cell fuel used therein. .

燃料電池は次世代の電力供給システムとして注目されている。これは燃料電池が発電時の環境汚染ガス等をほぼ排出せず、さらにバイオ燃料を利用することができ、クリーン・エネルギーとして優れているためである。しかも十分な発電力を発揮し、軽量化や小型化が容易である等の利点を有する。このような背景から、昨今、燃料電池システム、そのアプリケーションの研究開発が精力的に進められている。   Fuel cells are attracting attention as next-generation power supply systems. This is because the fuel cell emits almost no environmental pollutant gas during power generation, can use biofuel, and is excellent as clean energy. In addition, it has sufficient advantages such as sufficient power generation and easy weight reduction and miniaturization. Against this background, research and development of fuel cell systems and their applications have been energetically advanced recently.

一方、燃料電池に用いられる燃料は通常取扱いに注意を要する。例えばメタノールはそのままでは揮発性の可燃性物質であり、発火に対する慎重な管理を要する。例えば鉄道や航空運送において規制される場合があり、また人体に吸入されると影響を与えることもある。そこで安全に取り扱える燃料電池用燃料及びそれを用いるためのフェイルセーフ性の高いシステムの開発が求められている。   On the other hand, the fuel used in the fuel cell usually requires attention in handling. For example, methanol is a volatile combustible substance as it is, and requires careful management against ignition. For example, there are cases where it is restricted in railways and air transportation, and if it is inhaled by the human body, it may have an effect. Therefore, there is a demand for the development of a fuel cell fuel that can be handled safely and a highly fail-safe system for using the fuel.

この要望に応えるものとしてメタノールを包接化合物により包接して固形化し、貯蔵することが提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、ここで開示されたものは燃料の取出し性が高いとはいえず、発電時に固形化物の内部から取り出しきれない燃料が残りやすい。また燃料を溶出するために多量の水等の溶出液を必要とし、また燃料と吸着剤との分離が困難である。そのソリッドな燃料を取り扱うカートリッジとして、水分を含んだスポンジや水を吸い取るスポイト等を利用するものが提案されているが(特許文献2〜5参照)、上記問題点は残る。   In order to meet this demand, it has been proposed to include methanol by inclusion with an inclusion compound to solidify and store (see Patent Document 1). However, what is disclosed here does not have a high fuel take-out property, and the fuel that cannot be taken out from the inside of the solidified product tends to remain during power generation. Also, a large amount of eluent such as water is required to elute the fuel, and it is difficult to separate the fuel and the adsorbent. As a cartridge for handling the solid fuel, a cartridge using a sponge containing moisture, a syringe for sucking water, or the like has been proposed (see Patent Documents 2 to 5), but the above problems remain.

最近これに対し燃料をゲル化して貯蔵し再液化剤と接触させて再液化しうる燃料混合物が開発された(特許文献5)。これにより燃料の取り扱い安全性が大幅に高まり、しかも高い発電効率を実現しうるが、それに好適に用いられる効果的なカートリッジはない。   Recently, a fuel mixture has been developed in which fuel can be gelled and stored, and brought into contact with a reliquefaction agent to reliquefy (Patent Document 5). This greatly increases the safety of fuel handling and can achieve high power generation efficiency, but there is no effective cartridge that can be suitably used therefor.

他方、消毒薬液と綿棒とを別々の収納室に入れ、投薬するときにその間に設けた弱シール部を剥がして、薬液を綿に含浸させる消毒用キットが開示されている(特許文献6)。これを用いれば医師ないし看護婦の手や指に消毒薬が付着することがなく、便利なキットではあるが、燃料電池用燃料に関する開示はない。   On the other hand, a disinfecting kit is disclosed in which a disinfecting chemical solution and a cotton swab are placed in separate storage chambers, and a weak seal portion provided between the disinfecting chemical solution is peeled off to impregnate the cotton with the chemical solution (Patent Document 6). If this is used, the disinfectant does not adhere to the hands or fingers of doctors or nurses, and although it is a convenient kit, there is no disclosure regarding fuel cells.

特開2005−203335号公報JP 2005-203335 A 特開2006−302639号公報JP 2006-302039 A 特開2006−156197号公報JP 2006-156197 A 特開2006−156198号公報JP 2006-156198 A 特開2006−236969号公報JP 2006-236969 A 特開2004−001784号公報JP 2004-001784 A

本発明は、安全に取り扱うことができ、かつ一度ゲル化して貯蔵した燃料を素早く、高収率及び高純度で再液化して取り出すことができる燃料電池用燃料ソフトカートリッジの提供を目的とする。
また本発明は、上記の優れた性能を維持して、さらに収納した燃料の劣化を抑制し、交換式カートリッジとして好適な構造を有する燃料電池用燃料ソフトカートリッジ、それを用いた燃料電池用燃料カートリッジ、ゲル化燃料を再液化して取り出す再液化燃料の取出し方法、並びにそれらに用いられる燃料電池燃料収納用ソフトケースの提供を目的とする。
It is an object of the present invention to provide a fuel soft cartridge for a fuel cell that can be handled safely and can be quickly liquefied and taken out from a fuel once gelled and stored in high yield and high purity.
The present invention also provides a fuel soft fuel cartridge for a fuel cell that maintains the above-described excellent performance, further suppresses deterioration of the stored fuel, and has a structure suitable as a replaceable cartridge, and a fuel cartridge for a fuel cell using the same Another object of the present invention is to provide a method for taking out reliquefied fuel that is taken out by reliquefying the gelled fuel and a soft case for storing fuel cell fuel used in the method.

上記の目的は以下の手段により達成された。
〔1〕ソフトケースの内部を隔部により2つの収納室に離隔し、一方の収納室にゲル化燃料を収納し、他方の収納室に再液化剤を収納し、さらに前記ソフトケースの隔部以外の部分に燃料取出し口を設け、前記隔部を外力により破断して、前記ゲル化燃料と再液化剤とを接触させ、前記燃料を再液化して、取出し口から燃料を取出ししうるようにした燃料電池用燃料ソフトカートリッジであって、
前記ゲル化燃料と再液化剤の組合せを下記A〜Cのいずれかとし、
前記燃料取出し口を前記再液化剤側の収納室に設けたことを特徴とする燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
<A>
ゲル化燃料:メタノールと電解質ゲル化剤との混合物
再液化剤:高分子電解質、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、およびカンテンからなる群から選ばれる少なくとも一種
<B>
ゲル化燃料:メタノールと電解質ゲル化剤と、高分子電解質、アスコルビン酸類、ステアリン酸、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、カンテン、およびその他の固形ないし液状の有機酸からなる群から選ばれる少なくとも一種との混合物
再液化剤:水または水性媒体
<C>
ゲル化燃料:メタノールと高分子電解質とゲル化補助樹脂との混合物
再液化剤:再液化イオン発生樹脂
〔2〕前記再液化した燃料を前記燃料取出し口から取り出す経路に内部フィルタを設けたことを特徴とする〔1〕記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
〔3〕前記燃料取出し口に螺合式又は嵌合式の接続手段を設けたことを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
〔4〕前記内部フィルタがイオン交換樹脂とテフロン(登録商標)製のろ紙とを組み合わせてなることを特徴とする〔2〕または〔3〕に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
〔5〕前記ソフトケースが紫外線遮断性の樹脂とアルミニウムシートとのラミネート材からなることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
〔6〕前記隔部の破断強度を前記ソフトケースの破断強度より低くしたことを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
〔7〕前記隔部が前記ソフトケースの内面を剥離可能に接着してなることを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
〔8〕前記再液化剤がゲル状であることを特徴とする〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
〔9〕前記燃料取り出し口の内部開口端がソフトケースの隔部の近くにまで届かせた〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
〔10〕〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載のソフトカートリッジをハードケースに収納したことを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。
〔11〕前記ソフトカートリッジの燃料取出し口に当接し密着するよう、前記ハードケース側に逆止弁を設けた、あるいは、前記ハードケース側に、前記ソフトカートリッジ側からみて外部フィルタと逆止弁とをその順に設けたことを特徴とする〔10〕に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。
〔12〕前記ハードケースが、その内部に収納した前記ソフトカートリッジを押圧する弾性押圧手段を有することを特徴とする〔10〕又は〔11〕に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。
〔13〕〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジを用いてゲル化燃料を再液化して取り出す再液化燃料の取出し方法であって、
ソフトケース内部を隔部により2つに隔てた収納室にゲル化燃料と再液化剤とをそれぞれ内包させ、前記ソフトケースの外部から押圧力を加えて前記隔部を破断することにより、前記ゲル化燃料と前記再液化剤とを接触させることを特徴とするゲル化燃料を再液化して取り出す再液化燃料の取出し方法。
〔14〕前記ゲル化燃料及び再液化剤を収納したソフトケースを手揉みにより押圧する、あるいは、前記ソフトケースをハードケースに収納し、該ハードケースに設けた弾性押圧手段により押圧してゲル化燃料を再液化して取り出すことを特徴とする〔13〕に記載の再液化燃料の取り出し方法。
〔15〕前記ソフトケースの前記再液化剤側の収納室の隔部以外の部分の隔部に対向する位置に燃料取出し口を設けることを特徴とする、〔13〕又は〔14〕に記載の再液化燃料の取出し方法。
〔16〕〔13〕〜〔15〕に記載の再液化燃料の取出し方法に用いることを特徴とする燃料電池燃料収納用ソフトケースであって、
内部を隔部により2つの収納室に離隔し、一方の収納室にゲル化燃料を収納し、他方の収納室に再液化剤を収納し、
前記ゲル化燃料と再液化剤の組合せを下記A〜Cのいずれかとし、
前記ソフトケースの隔部以外の部分で再液化剤を収納する側に燃料取出し口を設け、前記隔部を外力により破断して、前記ゲル化燃料と再液化剤とを接触させ、前記燃料を再液化して、取出し口から燃料を取出ししうる燃料電池用燃料収納用ソフトケース。
<A>
ゲル化燃料:メタノールと電解質ゲル化剤との混合物
再液化剤:高分子電解質、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、およびカンテンからなる群から選ばれる少なくとも一種
<B>
ゲル化燃料:メタノールと電解質ゲル化剤と、高分子電解質、アスコルビン酸類、ステアリン酸、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、カンテン、およびその他の固形ないし液状の有機酸からなる群から選ばれる少なくとも一種との混合物
再液化剤:水または水性媒体
<C>
ゲル化燃料:メタノールと高分子電解質とゲル化補助樹脂との混合物
再液化剤:再液化イオン発生樹脂
The above object has been achieved by the following means.
[1] The interior of the soft case is separated into two storage chambers by a partition, gelled fuel is stored in one storage chamber, a reliquefying agent is stored in the other storage chamber, and the soft case partition A fuel take-out port is provided in a portion other than the above, the partition portion is broken by an external force, the gelled fuel and the reliquefying agent are brought into contact with each other, the fuel is reliquefied, and the fuel can be taken out from the take-out port. a fuel fuel software cartridge for batteries in,
The combination of the gelled fuel and the reliquefaction agent is any one of the following AC:
A fuel soft cartridge for a fuel cell, wherein the fuel outlet is provided in a storage chamber on the reliquefying agent side.
<A>
Gelled fuel: Mixture of methanol and electrolyte gelling agent
Reliquefaction agent: at least one selected from the group consisting of polyelectrolytes, proteins, peptides, collagen, gelatin, and agar
<B>
Gelled fuel: at least one selected from the group consisting of methanol, electrolyte gelling agent, polymer electrolyte, ascorbic acid, stearic acid, protein, peptide, collagen, gelatin, agar, and other solid or liquid organic acids Mixture of
Reliquefaction agent: water or aqueous medium
<C>
Gelled fuel: Mixture of methanol, polymer electrolyte and gelling auxiliary resin
Reliquefaction agent: Reliquefaction ion generating resin [2] The fuel soft cartridge for a fuel cell according to [1], wherein an internal filter is provided in a path for taking out the reliquefied fuel from the fuel outlet.
[3] The fuel soft cartridge for a fuel cell according to [1] or [2], wherein a screwing type or fitting type connecting means is provided at the fuel outlet.
[4] The fuel soft cartridge for a fuel cell according to [ 2] or [ 3], wherein the internal filter is a combination of an ion exchange resin and a filter paper made of Teflon (registered trademark).
[5] The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of [1] to [4], wherein the soft case is made of a laminate of an ultraviolet blocking resin and an aluminum sheet.
[6] The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of [1] to [5], wherein the breaking strength of the partition is lower than the breaking strength of the soft case.
[7] The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of [1] to [6], wherein the partition portion is formed such that the inner surface of the soft case is detachably bonded.
[8] The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of [1] to [7], wherein the reliquefaction agent is in a gel form.
[9] The fuel soft cartridge for the fuel cell according to any one of [1] to [8], wherein an inner opening end of the fuel outlet port reaches a position close to a partition of the soft case .
[10] A fuel cartridge for a fuel cell, wherein the soft cartridge according to any one of [1] to [9] is stored in a hard case.
[11] A check valve is provided on the hard case side so as to be in contact with and in close contact with the fuel outlet of the soft cartridge, or an external filter and a check valve are provided on the hard case side as viewed from the soft cartridge side. The fuel cartridge for a fuel cell according to [10], wherein the fuel cartridges are provided in that order.
[12] The fuel cartridge for a fuel cell according to [10] or [11], wherein the hard case has elastic pressing means for pressing the soft cartridge housed therein.
[13] A method for taking out a reliquefied fuel by using the fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of [1] to [10], wherein the gelled fuel is reliquefied and taken out.
The gelled fuel and the reliquefaction agent are respectively contained in a storage chamber separated into two by a partition, and the gel is broken by applying a pressing force from the outside of the soft case. A method for taking out a reliquefied fuel, wherein the reliquefied fuel and the reliquefying agent are brought into contact with each other.
[14] The soft case containing the gelled fuel and the reliquefying agent is pressed by hand, or the soft case is stored in a hard case and pressed by an elastic pressing means provided in the hard case. extraction method of re liquid fuels having the constitution to retrieve and re-liquefy the fuel (13).
[15] The fuel take-out port is provided at a position opposite to a portion of the soft case other than a portion of the storage chamber on the reliquefying agent side , [13] or [14] How to take out liquefied fuel .
[16] A soft case for storing fuel cell fuel, characterized by being used in the method for taking out the reliquefied fuel according to [13] to [ 15] ,
The interior is separated into two storage chambers by a partition, gelled fuel is stored in one storage chamber, and a reliquefying agent is stored in the other storage chamber,
The combination of the gelled fuel and the reliquefaction agent is any one of the following AC:
A fuel outlet is provided on the side of the soft case other than the partition where the reliquefier is stored, the partition is broken by an external force, the gelled fuel and the reliquefier are brought into contact, and the fuel is removed. A soft case for storing fuel for a fuel cell that can be re-liquefied and fuel can be removed from the outlet.
<A>
Gelled fuel: Mixture of methanol and electrolyte gelling agent
Reliquefaction agent: at least one selected from the group consisting of polyelectrolytes, proteins, peptides, collagen, gelatin, and agar
<B>
Gelled fuel: at least one selected from the group consisting of methanol, electrolyte gelling agent, polymer electrolyte, ascorbic acid, stearic acid, protein, peptide, collagen, gelatin, agar, and other solid or liquid organic acids Mixture of
Reliquefaction agent: water or aqueous medium
<C>
Gelled fuel: Mixture of methanol, polymer electrolyte and gelling auxiliary resin
Reliquefaction agent: Reliquefaction ion generating resin

また本発明のソフトカートリッジによれば、ゲル化して貯蔵した燃料電池用燃料を収納して安全に取り扱うことができ、ゲル化燃料を素早く再液化し、該再液化燃料を高収率及び高純度で取り出すことができる。また、本発明のソフトカートリッジはハードケースと組み合わせて燃料電池用燃料カートリッジとし一層安全に取り扱うことができ、さらに多様な機能を付与することもできる。
さらにまた本発明のソフトカートリッジは、上記の優れた性能を維持して、さらに収納したゲル化燃料の劣化を抑制し、交換式カートリッジとして良好な構造、すなわち複雑な機構等を必要とせず安定した品質で効率的かつ大量に生産することができるという優れた作用効果を奏する。
Further, according to the soft cartridge of the present invention, the fuel for fuel cells stored after gelation can be stored and handled safely, the gelled fuel can be quickly re-liquefied, and the re-liquefied fuel can be obtained in high yield and high purity. Can be taken out with. In addition, the soft cartridge of the present invention can be handled more safely as a fuel cartridge for a fuel cell in combination with a hard case, and more various functions can be given.
Furthermore, the soft cartridge of the present invention maintains the above-mentioned excellent performance, further suppresses the deterioration of the gelled fuel stored therein, and is stable as a replaceable cartridge without requiring a good structure, that is, a complicated mechanism. It has an excellent effect of being able to be produced efficiently and in large quantities with quality.

以下、本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジについて、図面を参照しながら詳しく説明する。ただし、本発明が図面に示された実施形態に限定して解釈されるものではない。
図1は本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジの好ましい実施形態を模式的に示す斜視図である。図2は図1のII−II線断面を示す断面図である。本実施形態のソフトカートリッジ10においては、ソフトケース1にゲル化燃料11及び再液化剤12が収納されている(図2参照)。ここでソフトケース1には隔部(イージー・ピール・シール部)3が設けられ、その内部が図面左側の収納室9aと図面右側の収納室9bとに区分されている。そして、収納室9bにはゲル化燃料11が、収納室9aには再液化剤12がそれぞれ混合しないように充填されている。さらにソフトケース1の隔部3以外の部分に取出し口2が設けられており、具体的に図示したものにおいては収納室9aの一部に取出し口2が設けられている。
Hereinafter, the fuel soft cartridge for a fuel cell of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not construed as being limited to the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a preferred embodiment of a fuel soft cartridge for a fuel cell of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a section taken along line II-II in FIG. In the soft cartridge 10 of this embodiment, the gelled fuel 11 and the reliquefying agent 12 are accommodated in the soft case 1 (see FIG. 2). Here, the soft case 1 is provided with a partition (easy peel seal) 3 and the inside thereof is divided into a storage chamber 9a on the left side of the drawing and a storage chamber 9b on the right side of the drawing. The storage chamber 9b is filled with the gelled fuel 11 and the storage chamber 9a is filled with the reliquefying agent 12 so as not to mix. Further, an extraction port 2 is provided in a portion other than the partition portion 3 of the soft case 1, and in the illustrated example, the extraction port 2 is provided in a part of the storage chamber 9a.

本発明において、取り出し口2を設けた側の収納室(図示したものでは収納室9a)に再液化剤12を収納する。そのようにすることで、後述するようにゲル化燃料11と再液化剤12とを混合したとき、ゲル化燃料11が確実に再液化剤12と接触し、燃料の再液化から取出しまでを、一層、効率的に素早くかつ取出し残しなく行うことができる。
In the present invention, (the ones illustrated housing chamber 9a) Ri out port 2 is provided with side storage room preparative you housing reliquefaction agent 12. By doing so, when the gelled fuel 11 and the reliquefying agent 12 are mixed as will be described later, the gelled fuel 11 is surely brought into contact with the reliquefying agent 12, and from the reliquefaction to removal of the fuel, Further, it can be carried out efficiently and quickly without leaving any unloading.

本発明において、隔部3の形態は特に限定されないが、隔部3を破断する前にはゲル化燃料11と再液化剤12とが接触せず、所定の外力を加えることにより隔部3が破断してゲル化燃料11と再液化剤12とが接触するような形態とすることが好ましい。より具体的には、本実施形態のようにソフトケース1の内面を適度な接着力で接着したイージー・ピール・シールとすることが好ましい。本発明においてソフトケース1の内面を接着してなした隔部とは、その接着界面だけではなく、接着した領域のソフトケース部分を含む意味に用いる。
なお、本発明のソフトケースカートリッジにおいては必要に応じて付加機能的収納室を追加した3つ以上の収納室を有するものとしてもよい。また、膈部3は上述したソフトケース内面を接着してなす膈部以外にも、破断しうる壁状の膈部、例えば隔壁であってもよい。
In the present invention, the form of the partition part 3 is not particularly limited, but before the partition part 3 is broken, the gelled fuel 11 and the reliquefaction agent 12 do not contact each other, and the partition part 3 is formed by applying a predetermined external force. It is preferable that the gelled fuel 11 and the reliquefying agent 12 be brought into contact with each other. More specifically, it is preferable to use an easy peel seal in which the inner surface of the soft case 1 is bonded with an appropriate adhesive force as in this embodiment. In the present invention, the section formed by bonding the inner surface of the soft case 1 is used to mean not only the bonding interface but also the soft case portion of the bonded region.
The soft case cartridge of the present invention may have three or more storage chambers to which additional functional storage chambers are added as necessary. Moreover, the collar part 3 may be a wall-shaped collar part that can be broken, for example, a partition wall, other than the collar part formed by adhering the inner surface of the soft case.

ここで、ソフトケース1は通常のシート材から形成され、取り出し口シール部4(図1参照)をはじめ、本実施形態のソフトカートリッジ10の長手方向(X方向)の両側(取出し口2及び反対側の縁)にサイドシール部を設けることがある。このサイドシール部は内容物の漏洩などが生じないよう強固に接着し接合することが好ましい。
サイドシール部の接着強度は、特に限定されないが5kg/1cm2の圧力印加に耐えるであることが好ましく、10kg/1cm2の圧力印加に耐えることがより好ましい。
これに対し、上述した隔部3をなすイージー・ピール・シールにおいては、上記サイドシール部より弱い接着力であることが好ましく、握力により内容物を押圧したときに、その内容物の圧迫力により破断(剥離)する程度であることがより好ましい。このようにすることで、取出し口シール部4を含めたサイドシール部は剥離せずに、イージー・ピール・シール部のみが選択的に剥離し、ゲル化燃料11と再液化剤12とを外部に漏洩することなく確実に混合することができる。イージー・ピール・シールの接着強度は特に限定されないが、容器に0.5N〜2Nの力が印加された際に開封されることが好ましく、0.8N〜1Nの力が印加された際に開封されることがより好ましい。
Here, the soft case 1 is formed of a normal sheet material, and includes both the take-out port seal portion 4 (see FIG. 1) and both sides in the longitudinal direction (X direction) of the soft cartridge 10 of the present embodiment (the take-out port 2 and the opposite side). Side seals may be provided on the side edges. It is preferable that the side seal portion is firmly bonded and bonded so as not to cause leakage of contents.
The adhesive strength of the side seal portion is not particularly limited, but it is preferable to withstand pressure application of 5 kg / 1 cm 2 , and more preferably withstand pressure application of 10 kg / 1 cm 2 .
On the other hand, in the easy peel seal that forms the above-described separation part 3, it is preferable that the adhesive force is weaker than that of the side seal part, and when the contents are pressed by the gripping force, due to the compression force of the contents It is more preferable that the degree of rupture (peeling) occurs. By doing in this way, the side seal part including the outlet seal part 4 is not peeled off, but only the easy peel seal part is selectively peeled off, and the gelled fuel 11 and the reliquefaction agent 12 are separated from the outside. Can be reliably mixed without leakage. The adhesive strength of the easy peel seal is not particularly limited, but is preferably opened when a force of 0.5N to 2N is applied to the container, and is opened when a force of 0.8N to 1N is applied. More preferably.

隔部3をイージー・ピール・シールにより形成するとき、イージー・ピール・シール部の幅(図1及び2におけるX方向の長さ)は特に限定されないが、通常のシールにおける内容物の遮断性及び外力による剥離性を考慮すると、3〜10mm程度とすることが実際的である。   When the partition part 3 is formed by an easy peel seal, the width of the easy peel seal part (the length in the X direction in FIGS. 1 and 2) is not particularly limited. Considering the peelability due to external force, it is practical to set it to about 3 to 10 mm.

イージー・ピール・シールは通常のシール方法により形成すればよく限定されないが、ソフトケースとして樹脂材料を用いるようなときには、イージー・ピール性のフィルムや剤を接着界面に設ける方法や、熱接着する方法が挙げられる。熱接着するとき上述した強固なサイドシール部とは熱接着条件(例えば圧力や温度など)を変えて相対的に弱い接着力とするよう調節することが好ましい。   The easy peel seal is not limited as long as it is formed by a normal sealing method, but when using a resin material as a soft case, a method of providing an easy peel film or agent at the adhesive interface, or a method of heat bonding Is mentioned. When heat bonding, it is preferable that the above-mentioned strong side seal portion is adjusted so as to have a relatively weak adhesive force by changing the heat bonding conditions (for example, pressure and temperature).

本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジは、効率的かつ低コストに生産することができ大量生産に適している。燃料カートリッジは通常電子機器等において交換部品として使用される。このような使用実態からみて低価格でありシンプルな構造のものが好ましく、本発明によればこれらのニーズにも十分に応えることができる。さらに、後述するハードケースと組み合わせた燃料電池用燃料カートリッジとすれば、ハードケース側に機能性の部品を配置し、ソフトケースのみを交換することにより多機能なものであってもリプレースに適したカートリッジとして対応することができる。   The fuel soft cartridge for a fuel cell of the present invention can be produced efficiently and at low cost and is suitable for mass production. Fuel cartridges are usually used as replacement parts in electronic devices and the like. In view of such usage, a low-priced and simple structure is preferable, and according to the present invention, these needs can be sufficiently met. Furthermore, if it is a fuel cartridge for a fuel cell combined with a hard case described later, functional parts are arranged on the hard case side and only the soft case is replaced, so that it is suitable for replacement even if it is multifunctional. It can correspond as a cartridge.

本実施形態のソフトカートリッジは、図示したように、前記の取出し口2に取出しチューブ7を配設することが好ましい。この取出しチューブ7は必要に応じて設ければよいが、所定の場所にまで外部開口端7bを延出させて配置し、確実にその場所に再液化燃料を送り出すことができる点で好ましい。また、チューブ7は図示したもののように収納室9aの内部に深く差し込み、内部開口端7cを隔部3の近くにまで届かせて配設することが好ましい。すなわち、ゲル化燃料と再液化剤との混合が隔部3付近から広がっていくことを考慮すると、そこで再液化された燃料を内部開口端7cよりそのままケース内部での大幅な移動を伴わずに取り出すことができるため好ましい。   In the soft cartridge according to the present embodiment, it is preferable that a take-out tube 7 is disposed in the take-out port 2 as shown in the drawing. The take-out tube 7 may be provided as necessary, but is preferable in that the external open end 7b is extended to a predetermined location and the reliquefied fuel can be reliably delivered to that location. Further, it is preferable that the tube 7 is inserted deeply into the storage chamber 9a as shown in the figure, and the internal opening end 7c is arranged to reach the vicinity of the partition portion 3. In other words, considering that the mixing of the gelled fuel and the reliquefaction agent spreads from the vicinity of the partition portion 3, the reliquefied fuel is not directly moved from the inner opening end 7c as it is inside the case. It is preferable because it can be taken out.

また、図示したもののように、チューブ7の内孔に内部フィルタ8を設けることが好ましい(図2参照)。これにより再液化した燃料が取出し口2ないし開口端7bから取り出される経路に内部フィルタ8が配設され、再液化した燃料以外のものを堰き止め、燃料のみを純度良く取り出すことができる。内部フィルタとしては、イオン交換樹脂及びテフロン(登録商標)製のろ紙の組み合わせからなるものを用いることが好ましい。イオン交換樹脂としては、後述するようなカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂等を用いることができる。   Moreover, it is preferable to provide the internal filter 8 in the inner hole of the tube 7 like what was illustrated (refer FIG. 2). As a result, the internal filter 8 is disposed in a path through which the reliquefied fuel is taken out from the takeout port 2 or the opening end 7b, and other than the reliquefied fuel can be blocked and only the fuel can be taken out with high purity. As the internal filter, it is preferable to use a filter made of a combination of an ion exchange resin and a filter paper made of Teflon (registered trademark). As the ion exchange resin, a cation exchange resin, an anion exchange resin or the like as described later can be used.

取り出し口2及び取り出しチューブ7は、本実施形態のソフトカートリッジ10においては別体として取り付けられチューブ接着面4aにおいて封止接着されている。このとき接着面4a(図2参照)における接着力は先に述べたサイドシールと同様の強固な接着力であることが好ましい。これにより内容物の不用意な漏洩を防ぐことができる。ただし、取り出し口2及び取り出しチューブ7は、本実施形態とは異なり一体のものであってもよい。そこで、本発明においては、上記別体式取出し口及び一体式取出し口の両態様における取出し口を含むよう、特に「燃料取出し口」というときにはソフトケースに設けられた「取出し口2」を意味するだけではなく、「チューブ7」との組み合わせにより形成した取出し口構造部の意味を含む。   The take-out port 2 and the take-out tube 7 are attached as separate members in the soft cartridge 10 of the present embodiment, and are sealed and bonded on the tube bonding surface 4a. At this time, the adhesive force on the adhesive surface 4a (see FIG. 2) is preferably a strong adhesive force similar to that of the side seal described above. This can prevent inadvertent leakage of contents. However, unlike the present embodiment, the extraction port 2 and the extraction tube 7 may be integrated. Therefore, in the present invention, the term “fuel outlet” means only the “outlet 2” provided in the soft case so as to include the outlets in both the separate outlet and the integral outlet. Instead, it includes the meaning of the outlet structure portion formed by the combination with the “tube 7”.

上記燃料取出し口には螺合式又は嵌合式の接続手段を設けることが好ましく、図示したものにおいてはチューブ7の外部開口端7bの近傍に螺合式接続手段(雄ネジ部)7aが設けられている(図1参照)。このようにすることで、後述する逆止弁や外部フィルタと当接し密着するよう接続することができる。   The fuel outlet is preferably provided with a screw-type or fitting-type connecting means. In the illustrated case, a screw-type connecting means (male thread portion) 7a is provided in the vicinity of the external opening end 7b of the tube 7. (See FIG. 1). By doing in this way, it can connect so that it may contact | abut and contact | abut with the non-return valve and external filter which are mentioned later.

ソフトケースの材料は特に限定されないが、屈曲柔軟性を有する材料であることが好ましく、例えば握力程度の外力によって自由に変形する材料及び厚さであることが好ましい。また、後述するように所定の箇所をシールすることを考慮し熱接着性を有する材料であることが好ましい。ソフトケースの材料として、一般的には、包装ケースのシート又はフィルムとして通常用いられる材料が挙げられ、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの単体や積層体のシート、あるいはこれらにポリエステルやポリアミド等の延伸シートやアルミ箔やシリカ蒸着層、エチレン−ビニルアルコール共重合体やポリ塩化ビニリデンなどのガスバリア層などを積層した積層材が挙げられる。   The material of the soft case is not particularly limited, but is preferably a material having bending flexibility, for example, a material and a thickness that can be freely deformed by an external force such as a gripping force. Moreover, it is preferable that it is a material which has thermal adhesiveness considering sealing a predetermined location so that it may mention later. The material of the soft case generally includes materials usually used as a sheet or film of a packaging case. A single or laminated sheet of polyolefin such as polyethylene or polypropylene, or a stretched sheet of polyester or polyamide, etc. And a laminated material in which a gas barrier layer such as an aluminum foil, a silica vapor deposition layer, an ethylene-vinyl alcohol copolymer, or polyvinylidene chloride is laminated.

また、ゲル化燃料及び/又は再液化剤の劣化を抑制する観点から、紫外線遮断性のソフトケースとすることが好ましく、紫外線遮断性の樹脂とアルミニウムシートとからなるラミネートシートを用いることが好ましい。ここで紫外線遮断性のラミネートケースとしてとして具体的には、酸素と光線を遮断するためのアルミ箔(7μm、9μm)やアルミニウムを蒸着したポリエチレンテレフタラートなどを組み込んで構成することが可能である。   Further, from the viewpoint of suppressing deterioration of the gelled fuel and / or the reliquefaction agent, it is preferable to use an ultraviolet blocking soft case, and it is preferable to use a laminate sheet made of an ultraviolet blocking resin and an aluminum sheet. Specifically, the ultraviolet shielding laminate case can be constructed by incorporating aluminum foil (7 μm, 9 μm) for shielding oxygen and light, polyethylene terephthalate on which aluminum is deposited, and the like.

ゲル化燃料は燃料がゲル化貯蔵されているため、液体燃料に比べてそれ自体安全性が高められている。例えば、メタノールでいうとゲル化することにより液体のときと比べ大幅に蒸発速度を下げることができる。そして本発明においは、さらに上述のソフトケースによりゲル化燃料を封入したため、一層安全性が高められ、広範な流通手段や交通機関への持ち込みに好適に対応することができる。例えば、上述した取出し口の螺合式及び/又は嵌合式接続手段に封止キャップを取り付け、さらに漏れ防止性を高めれば、極めて安全性・信頼性の高い態様として燃料を取り扱うことができる。   Since the gelled fuel is gelled and stored, the safety of the gelled fuel is higher than that of the liquid fuel. For example, in the case of methanol, the evaporation rate can be greatly reduced by gelation as compared with liquid. In the present invention, since the gelled fuel is further enclosed by the above-mentioned soft case, the safety is further improved, and it is possible to suitably cope with a wide range of distribution means and transportation. For example, if a sealing cap is attached to the above-described screw-type and / or fitting-type connecting means of the take-out port, and the leakage prevention property is further improved, the fuel can be handled as an extremely safe and reliable aspect.

ソフトケースのシート厚さは特に限定されないが、屈曲柔軟性及び内容物のシール性を考慮すると、100μm〜5mm程度であることが実際的である。ソフトケースの大きさも特に限定されないが、典型的なアプリケーションとして携帯電話や携帯型コンピュータに利用するサイズのカートリッジとするようなときには、例えば縦100mm×横50mm程度、縦200mm×横100mm程度などとすることが好ましい。   The sheet thickness of the soft case is not particularly limited, but it is practical that the thickness of the soft case is about 100 μm to 5 mm in consideration of bending flexibility and the sealing property of the contents. The size of the soft case is not particularly limited, but when it is a cartridge of a size used for a mobile phone or a portable computer as a typical application, for example, it is about 100 mm long × about 50 mm wide, about 200 mm long × about 100 mm wide, etc. It is preferable.

本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジは、前記隔部を外力により破断して、前記ゲル化燃料と再液化剤とを接触させ、前記燃料を再液化しうるようにされている。図3は本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジにおけるゲル化燃料と再液化剤との混合形態を模式的に示した断面図である。同図に示したとおり、本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジにおいては、人の握力程度の力で押圧し(図示したものでは指31及び32により押圧行為を示しているが、指で押圧する態様に限られず、手掌を含めてより強く押圧してもよい。)、内容物が圧迫されて流動し、その圧迫力により隔部3を破断(剥離)することが好ましい。図3に示した混合態様においては、隔部3のイージー・ピール・シールが押圧されたゲル化燃料11の圧迫力により剥離し、再液化剤12側にゲル化燃料11が移行しながら接触させられている。そして図3に示したものにおいては、ゲル化燃料11と再液化剤12との混合が多少進行した状態を示しており、混合燃料33が隔部3のあった部分を中心に広がっており、この混合燃料33の領域において再液化燃料(図示せず)が生成される。   In the fuel soft cartridge for a fuel cell according to the present invention, the partition portion is broken by an external force so that the gelled fuel and the reliquefying agent are brought into contact with each other to reliquefy the fuel. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a mixed form of the gelled fuel and the reliquefaction agent in the fuel soft cartridge for the fuel cell of the present invention. As shown in the figure, in the fuel soft cartridge for a fuel cell according to the present invention, pressing is performed with a force about the gripping force of a person (in the illustrated case, the pressing action is indicated by the fingers 31 and 32, but pressing is performed with the finger. It is not limited to the embodiment, and it may be pressed more strongly including the palm.) It is preferable that the contents are pressed and flowed, and the partition 3 is broken (peeled) by the pressing force. In the mixing mode shown in FIG. 3, the easy peel seal of the partition 3 is peeled off by the pressing force of the gelled fuel 11 pressed, and the gelled fuel 11 is brought into contact with the reliquefying agent 12 while moving. It has been. 3 shows a state in which the mixing of the gelled fuel 11 and the reliquefying agent 12 has progressed somewhat, and the mixed fuel 33 spreads around the portion where the partition portion 3 was present, A reliquefied fuel (not shown) is generated in the region of the mixed fuel 33.

このとき、両剤の混合を一層促進するために手揉みによりソフトカートリッジ全体を多くの位置で押圧することが好ましい。それによりソリッドな構造のハードカートリッジでは実現できない素早い再液化を実現することができ、高い燃料取出し収率を達成することができる(本発明において「燃料取出し収率」とは、一度ゲル化して貯蔵した燃料の質量で再液化後に取出した燃料の質量を除した値の百分率をいい、単に「収率」ということもある。「燃料取出し収率」は高いほど好ましく、「収率」が100%であればゲル化して貯蔵した燃料が全量取り出されたことを意味する。)。また、手揉みの具合により用途やニーズに応じて再液化の速度を調節することができる。また、このように手揉みといった特別なデバイスを携帯する必要がなく簡便に燃料を供給することができるため、必要なときに必要な場所で液体燃料を素早く確保しうる交換カートリッジのニーズに応えることができる。   At this time, in order to further promote the mixing of the two agents, it is preferable to press the entire soft cartridge at many positions by hand. As a result, a quick reliquefaction that cannot be realized with a hard cartridge having a solid structure can be realized, and a high fuel extraction yield can be achieved (in the present invention, the “fuel extraction yield” is once gelled and stored. The percentage of the value obtained by dividing the mass of the fuel removed after re-liquefaction by the mass of the recovered fuel, sometimes simply referred to as “yield.” The higher the “fuel extraction yield” is, the higher the “yield” is 100%. If so, it means that all of the fuel that has been gelled and stored has been removed.) In addition, the speed of reliquefaction can be adjusted according to the use and needs depending on the degree of manual handling. In addition, it is not necessary to carry a special device such as a handcuff in this way, and fuel can be supplied easily, so that the need for a replacement cartridge that can quickly secure liquid fuel at the required place when needed is met. Can do.

本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジは、これをハードケースに収納し燃料電池用燃料カートリッジとすることが好ましい。図4は本発明の燃料電池用燃料カートリッジの好ましい実施態様を模式的に示す分解斜視図である。同図に示した形態においては、上記ソフトカートリッジが、台座43及び蓋44からなるハードケースに収納されている。ここで、台座43にはソフトカートリッジ10の外形寸法にほぼ合わせた彫りこみ部43cが形成されている。そして、台座上面の縁43aと蓋の裏面44aとが合わされ、必要に応じて両者を固定手段(図示せず)により固定して封止することができる。それにより彫りこみ部43c内でソフトカートリッジ10がいたずらに動いてしまわず、例えば携帯デバイス内に装着したときの振動等によっても、ソフトカートリッジ10の適切な設置固定状態が維持されうる。   The fuel soft cartridge for a fuel cell of the present invention is preferably housed in a hard case to form a fuel cartridge for the fuel cell. FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing a preferred embodiment of the fuel cartridge for a fuel cell of the present invention. In the form shown in the figure, the soft cartridge is housed in a hard case including a pedestal 43 and a lid 44. Here, the pedestal 43 is formed with a carved portion 43 c that is substantially matched to the outer dimensions of the soft cartridge 10. Then, the edge 43a on the upper surface of the pedestal and the rear surface 44a of the lid are combined, and if necessary, both can be fixed and sealed by a fixing means (not shown). As a result, the soft cartridge 10 does not move in the engraving portion 43c unnecessarily, and an appropriate installation and fixing state of the soft cartridge 10 can be maintained also by vibrations when mounted in the portable device, for example.

本発明においては、上記ソフトカートリッジをハードケースに収納し、該ソフトカートリッジの燃料取出し口に当接し密着するよう、前記ハードケースに、逆止弁を設ける、あるいは前記ソフトカートリッジ側からみて外部フィルタと逆止弁とをその順に設けることが好ましい。図4に示した形態においては、ソフトカートリッジの取出し口チューブ7に、ゴム付きキャップ41を介して、逆止弁キャップ42が取り付けられた構成として示されている。   In the present invention, the soft cartridge is housed in a hard case, and a check valve is provided in the hard case so that the soft cartridge comes into contact with and closely contacts the fuel outlet of the soft cartridge, or an external filter as viewed from the soft cartridge side. It is preferable to provide a check valve in that order. In the form shown in FIG. 4, the check valve cap 42 is shown as being attached to the take-out tube 7 of the soft cartridge via a cap 41 with rubber.

図5は図4のV−V線断面を模式的に示した拡大断面図である(なお、逆止弁キャップ42については一部を切欠して示す部分断面図とされている)。本実施形態においては、チューブ7に設けられた雄ネジ部7aと、ゴム付きキャップの内側に設けられた雌ネジ部41cとを螺合し接続しうる。これによりチューブ7の開口端7bと、ゴム付きキャップの開口部41bとが接続され密閉固定される。さらにゴム付きキャップ41の外側には雄ネジ部41aが設けられており、逆止弁キャップ42の内側に設けられた雌ネジ部42cと螺合して接続しうる。これによりゴム付きキャップ41が逆止弁キャップ42の開口部42bに接続されて密閉固定される。上記の各接続により、ソフトカートリッジの取出し口チューブ7、ゴム付きキャップ41、及び逆止弁キャップ42が当接し密着して接続される。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a cross section taken along the line VV of FIG. 4 (note that the check valve cap 42 is partially cut away and shown in a partial cross-sectional view). In the present embodiment, the male screw portion 7a provided on the tube 7 and the female screw portion 41c provided on the inner side of the rubber cap can be screwed and connected. Thereby, the opening end 7b of the tube 7 and the opening 41b of the cap with rubber are connected and hermetically fixed. Further, a male screw portion 41 a is provided on the outer side of the rubber cap 41, and can be connected by screwing with a female screw portion 42 c provided on the inner side of the check valve cap 42. As a result, the rubber cap 41 is connected to the opening 42b of the check valve cap 42 and hermetically fixed. With each of the above connections, the soft cartridge outlet tube 7, the cap 41 with rubber, and the check valve cap 42 come into contact with each other and are in close contact with each other.

キャップ41にはゴム52が配設されており、未使用状態(後述する針が刺し込まれる前の状態)においてソフトケースの内容物が外部に漏洩しないようにされている。したがって、例えばキャップ41を取り付けた状態で漏洩防止され、上述したような高い取扱い安全性が確保される。そして、燃料を取り出して使用するときにキャップ42をねじ込むことにより、針53がゴム52を突き刺し、そこにあけられた細口から液体燃料を取出すことができる。   The cap 41 is provided with a rubber 52 so that the contents of the soft case do not leak to the outside in an unused state (a state before a needle to be described later is inserted). Therefore, for example, leakage is prevented with the cap 41 attached, and the high handling safety as described above is ensured. Then, when the fuel is taken out and used, the cap 42 is screwed, whereby the needle 53 pierces the rubber 52 and the liquid fuel can be taken out from the narrow mouth opened there.

ゴム52を通過してきた液体燃料は、逆止弁42の逆止弁構造部(図示せず)を通過して、出口57から取り出される。このようにして、取り出された燃料を燃料電池(図示せず)に供給することができる。
このような構造にすることで、未使用時には高い安全性を維持しながら、必要なときにのみ的確に再液化した燃料を取り出すことができる。さらには、燃料の逆戻りを抑えた良好な燃料供給を行うことができる。
The liquid fuel that has passed through the rubber 52 passes through a check valve structure (not shown) of the check valve 42 and is taken out from the outlet 57. In this way, the extracted fuel can be supplied to a fuel cell (not shown).
By adopting such a structure, it is possible to accurately take out the reliquefied fuel only when necessary while maintaining high safety when not in use. Furthermore, it is possible to perform a good fuel supply in which the fuel reversion is suppressed.

図6は、本発明の燃料電池用燃料カートリッジにおいてハードケース内に弾性押圧手段(ばね材)を設けた態様を図4に示したVI−VI線断面により模式的に示した断面図である(ただし、図4におけるVI−VI断面は分解図におけるものであるが、これを組み立てた状態で示している。)。図6に示した態様のように、ソフトカートリッジを挟み込むように板状のばね材をハードケース内に配設することにより、押圧方向61に押圧力を加えることが好ましい。このようにすることで、ソフトケース1内で隔部が破断されゲル化燃料11と再液化剤12とが混合され、その混合燃料33において再液化された燃料を取り出すに当り、方向34に燃料を送り出す放出力を高めることができる。カートリッジを装着する燃料電池ないしデバイス側に燃料吸引手段があり、それにより燃料の取出力を得るのであればよいが、そのような吸引手段がないようなときにも、上述したようなばね材で押圧することにより複雑な機構を要さずに適切な量の燃料を継続的に供給することができる。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an aspect in which an elastic pressing means (spring material) is provided in a hard case in the fuel cartridge for a fuel cell of the present invention by a cross section taken along line VI-VI shown in FIG. However, although the VI-VI cross section in FIG. 4 is an exploded view, it is shown in an assembled state. As shown in FIG. 6, it is preferable to apply a pressing force in the pressing direction 61 by disposing a plate-shaped spring material in the hard case so as to sandwich the soft cartridge. By doing so, the partition portion is broken in the soft case 1 so that the gelled fuel 11 and the reliquefying agent 12 are mixed, and the fuel re-liquefied in the mixed fuel 33 is taken out in the direction 34. Can increase the discharge power. It is sufficient if there is a fuel suction means on the side of the fuel cell or device to which the cartridge is mounted so that the fuel output can be obtained. However, even if there is no such suction means, the spring material as described above can be used. By pressing, an appropriate amount of fuel can be continuously supplied without requiring a complicated mechanism.

本発明において用いられる燃料は、メタノールであるFuel used in the present invention is methanol.

上述の水素をはじめとする気体燃料は液化して用いることができる。気体燃料の液化は、例えば、吸蔵物質にあらかじめ吸蔵させ、さらにこれを分散媒に分散させた分散流体燃料とすることが好ましい。気体燃料の吸蔵物質としては、例えば水素吸蔵合金、カーボンナノチューブ等の水素吸収剤や、ケミカルハイドライド(有機ハイドライド、ボロハイドライド、ナトリウムハイドライド)、金属錯体等が挙げられる。また、気体燃料を吸蔵させた水素吸蔵物質を分散する分散媒としては、例えば水や、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ギ酸、ホルマリン、ヒドラジン等の有機溶媒が挙げられる。   The above-mentioned gaseous fuel including hydrogen can be liquefied and used. For liquefaction of the gaseous fuel, for example, it is preferable to obtain a dispersed fluid fuel in which an occlusion material is occluded in advance and further dispersed in a dispersion medium. Examples of the gaseous fuel storage material include hydrogen storage alloys, hydrogen absorbents such as carbon nanotubes, chemical hydrides (organic hydride, borohydride, sodium hydride), metal complexes, and the like. Examples of the dispersion medium for dispersing the hydrogen storage material that has stored the gaseous fuel include water and organic solvents such as methanol, ethanol, dimethyl ether, formic acid, formalin, and hydrazine.

[再液化態様1−1]
本再液化態様において、ゲル化燃料に用いるゲル化剤は、上記燃料と共存してゲル化しうるものであればよく、有機高分子等に燃料を吸収させた化学ゲルとなるものであっても、流体燃料とゲル化剤との相互作用によるチキソトロピー性を示す物理ゲルとなるものであってもよい。このとき、ゲル化剤が単独で又は燃料等とともに架橋、水素結合、分子の絡まりあいなどにより網目構造を構成し、そこに前記燃料を取込んだ状態でゲル構成体を形成するものであることが好ましい。
[Reliquefaction Aspect 1-1]
In this reliquefaction mode, the gelling agent used for the gelled fuel may be any gelling agent that can co-gel with the fuel, and may be a chemical gel in which the fuel is absorbed by an organic polymer or the like. A physical gel that exhibits thixotropic properties due to the interaction between the fluid fuel and the gelling agent may be used. At this time, the gelling agent should form a gel structure in a state in which the fuel is incorporated into the network structure by crosslinking, hydrogen bonding, molecular entanglement, etc. alone or together with the fuel etc. Is preferred.

ゲル化剤としては、例えば電解質ゲルを構成する電解質ゲル化剤が挙げられ、ゲル化剤が高分子化合物の場合、架橋型高分子ゲル化剤であっても、非架橋型高分子ゲル化剤であってもよい。架橋型高分子ゲル化剤とする場合、架橋密度を調節してゲル内に燃料を取り込もうとする吸収力(燃料となる物質との親和力、浸透圧等)と、吸収作用を止めようとする力(網目構造に基づく弾性力等)をバランスさせ、吸収量を制御してもよい。   Examples of the gelling agent include an electrolyte gelling agent that constitutes an electrolyte gel. When the gelling agent is a polymer compound, even if it is a crosslinkable polymer gelling agent, a non-crosslinking polymer gelling agent is used. It may be. In the case of a cross-linked polymer gelling agent, the absorption power (affinity and osmotic pressure, etc. with the substance serving as the fuel) that attempts to incorporate the fuel into the gel by adjusting the cross-linking density, and the power to stop the absorption action The amount of absorption may be controlled by balancing (such as elastic force based on the network structure).

非架橋型高分子ゲル化剤としては、例えば、酸性および/または塩基性の極性基を有する高分子化合物が挙げられ、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、またはその誘導体などが好ましく、ポリアクリル酸またはその誘導体がより好ましく、ポリアクリル酸が特に好ましい。   Examples of the non-crosslinking type polymer gelling agent include polymer compounds having acidic and / or basic polar groups, and polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethylene glycol, or derivatives thereof are preferable. An acid or a derivative thereof is more preferable, and polyacrylic acid is particularly preferable.

架橋型高分子ゲル化剤としては、上記の非架橋型高分子ゲル化剤を架橋したものやその誘導体(架橋型ポリアクリル酸やその誘導体、架橋型ポリアクリルアミド等)が挙げられ、架橋剤による網状化物、架橋性モノマー導入による網状化物、自己架橋による網状化物、光・放射線照射による網状化物、疎水性モノマーの共重合による不溶化(架橋)物、結晶性ポリマーブロックの導入による不溶化(架橋)物、多価金属陽イオンによる架橋物、水素結合等二次結合の導入による架橋物等が挙げられる。
ゲル化剤の分子量は特に制限されないが、100以上であることが好ましく、1000〜8000000がより好ましい(本発明において、分子量とは、特に断らない限り、質量平均分子量をいう。)。ただし架橋剤などを用いて架橋したさらに分子量の大きなゲル化剤を用いることもできる。
Examples of the cross-linking polymer gelling agent include those obtained by cross-linking the non-cross-linking polymer gelling agent and derivatives thereof (cross-linking polyacrylic acid and derivatives thereof, cross-linking polyacrylamide, etc.). Reticulated products, Reticulated products by introducing crosslinkable monomers, Reticulated products by self-crosslinking, Reticulated products by light / radiation irradiation, Insolubilized (crosslinked) products by copolymerization of hydrophobic monomers, Insolubilized (crosslinked) products by introducing crystalline polymer blocks , Cross-linked products with polyvalent metal cations, cross-linked products by introducing secondary bonds such as hydrogen bonds, and the like.
The molecular weight of the gelling agent is not particularly limited, but is preferably 100 or more, and more preferably 1000 to 8000000 (in the present invention, the molecular weight refers to a mass average molecular weight unless otherwise specified). However, a gelling agent having a higher molecular weight that is cross-linked using a cross-linking agent or the like can also be used.

燃料は通常ゲル化剤との相互作用により燃料の蒸発速度が減少して粘性が大きく増加する。ゲル化剤の添加量は特に限定されないが、ゲル化した燃料の粘度(本発明において、特に断らない限り、粘度は室温(25℃)における粘度を表す。)が0.02Pa・sec以上となるようにゲル化剤の種類に応じて適宜調整することが好ましく、例えばポリアクリル酸やポリアクリル酸の架橋体をゲル化剤として用いた場合、燃料100質量部に対して、3〜30質量部であることが好ましく、3〜10質量部であることがより好ましい。ゲル化剤の添加量は燃料の含有割合を低めないよう少ないことが好ましいが、少なすぎるとゲル化・再液化の反応性を確保しにくくなる。ゲル化した燃料の粘度が0.02Pa・sec以上であれば、タンクが壊れた場合や持ち運びの際に、流体の飛散を防止することができるので、高い安全性を確保することができる。   Fuel usually increases in viscosity by decreasing the fuel evaporation rate due to interaction with the gelling agent. The addition amount of the gelling agent is not particularly limited, but the viscosity of the gelled fuel (in the present invention, the viscosity represents the viscosity at room temperature (25 ° C. unless otherwise specified)) is 0.02 Pa · sec or more. Thus, it is preferable to adjust appropriately according to the kind of gelling agent. For example, when polyacrylic acid or a cross-linked polyacrylic acid is used as the gelling agent, 3 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of fuel It is preferable that it is 3-10 mass parts. The addition amount of the gelling agent is preferably small so as not to reduce the content ratio of the fuel, but if it is too small, it becomes difficult to ensure the gelation / reliquefaction reactivity. If the viscosity of the gelled fuel is 0.02 Pa · sec or more, fluid scattering can be prevented when the tank is broken or carried, so that high safety can be ensured.

再液化剤は、特に限定されないが、ゲル化した燃料の一部と水素結合をする物質や、ゲル化した燃料混合物の一部とイオン結合をする物質が挙げられ、例えば、高分子電解質(側鎖にノニオン基、カチオン基、またはその両者を含むイオン性高分子化合物であることが好ましい。)、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、カンテン等が挙げられる。
再液化剤は、燃料及びゲル化剤から少なくともなるゲル化物と作用して燃料の再液化を起こさせるものであり、ゲル化物中のゲル化剤との親和力(水素結合力、イオン結合力、ファンデルワールス力等)を通じ、不溶塩の生成、pHの変動、分子の絡まりあい、それらの組み合わせの作用により、ゲル化物中で燃料の拘束を解き再液化するものであることが好ましい。
再液化剤は、自己の有する極性基とゲル化剤の有する極性基との関係で定めることができ、再液化剤の極性(高分子化合物であれば側鎖極性)とゲル化剤の極性(高分子化合物であれば側鎖極性)とが逆極性であっても、どちらか一方が両性の極性を備えていても再液化を起こさせるものとして用いることができ、再液化剤の極性とゲル化剤の極性とが逆極性であることが好ましく、それらの極性基の反応性が高いことがより好ましい。
再液化剤の平均分子量は、100以上であることが好ましく、1000〜8000000がより好ましい。ただし架橋剤などを用いて架橋したさらに分子量の大きな再液化剤を用いることも可能である。
再液化剤の平均分子量が小さすぎると、再液化後に燃料のみを取出す場合、燃料等の低分子量化合物との分離が難しくなり、安価なフィルタが入手しにくくなる。分子量が大きすぎると、ゲル化剤で構成されたゲル化物に再液化剤が浸透しにくくなる場合がある。
The reliquefaction agent is not particularly limited, and examples thereof include a substance that forms a hydrogen bond with a part of the gelled fuel and a substance that forms an ionic bond with a part of the gelled fuel mixture. It is preferably an ionic polymer compound containing a nonionic group, a cationic group, or both in the chain.), Protein, peptide, collagen, gelatin, agar and the like.
The reliquefying agent acts to cause a reliquefaction of the fuel by acting with a gelled product comprising at least a fuel and a gelling agent. The affinity for the gelling agent in the gelled product (hydrogen bonding force, ionic bond strength, fan) It is preferable that the fuel is unbound and reliquefied in the gelled product by the action of insoluble salt formation, pH fluctuation, molecular entanglement, and combinations thereof through Delwars force and the like.
The reliquefaction agent can be determined by the relationship between the polar group possessed by itself and the polar group possessed by the gelling agent. The reliquefaction agent polarity (side chain polarity in the case of a polymer compound) and the gelling agent polarity ( In the case of a polymer compound, the side chain polarity) can be used to cause reliquefaction even if either one has amphoteric polarity. The polarity of the agent is preferably opposite to that of the agent, and the reactivity of these polar groups is more preferable.
The average molecular weight of the reliquefaction agent is preferably 100 or more, more preferably 1000 to 8000000. However, it is also possible to use a reliquefying agent having a higher molecular weight that has been crosslinked using a crosslinking agent or the like.
If the average molecular weight of the reliquefaction agent is too small, when only the fuel is taken out after reliquefaction, it becomes difficult to separate it from low molecular weight compounds such as fuel, making it difficult to obtain an inexpensive filter. If the molecular weight is too large, the reliquefaction agent may not easily penetrate into the gelled product composed of the gelling agent.

さらに再液化剤はゲル状であることが好ましい。ゲル状の再液化剤は、粘度が0.01Pa・sec以上であることが好ましい。   Furthermore, the reliquefaction agent is preferably in the form of a gel. The gel-like reliquefaction agent preferably has a viscosity of 0.01 Pa · sec or more.

本発明において、再液化剤を添加する量(複数の場合はその総量)に特に制限はないが、ゲル化物を再液化するのに十分な量とすることが好ましく、燃料100質量部に対する量でいうと1〜30質量部であることが好ましく、1〜10質量部であることがより好ましい。再液化剤の添加量は、燃料の含有割合を低めないよう少ないことが好ましいが、少なすぎると再液化の反応性を確保しにくくなる。従って、燃料の含有割合と再液化反応性とを考慮して定めることが好ましい。   In the present invention, there is no particular limitation on the amount of the reliquefaction agent added (the total amount in the case of a plurality of the reliquefaction agents), but it is preferable that the amount is sufficient to reliquefy the gelled product. When it says, it is preferable that it is 1-30 mass parts, and it is more preferable that it is 1-10 mass parts. The addition amount of the reliquefaction agent is preferably small so as not to decrease the fuel content, but if it is too small, it becomes difficult to ensure the reliquefaction reactivity. Therefore, it is preferable to determine in consideration of the fuel content and reliquefaction reactivity.

[再液化態様1−2]
本再液化態様においては、再液化補助剤を前記ゲル化燃料に予め分散させておき、再液化剤を添加して燃料を再液化することができる。再液化補助剤は該混合物に対して実質的に不溶な状態で分散させることができるものが好ましく、あるいは僅かながら溶解した状態で分散させることができるものが好ましい。さらに再液化補助剤は、再液化剤の添加により再液化補助剤に作用して、具体的にはゲル化混合物中での再液化補助剤の溶解度を高める等して、ゲル化剤と再液化補助剤との間に生じる親和力を通じた作用を起こさせ、ゲル構成体の網目構造を崩してゲル構成体の網目構造から燃料を取出せるようにするものが好ましい。
[Reliquefaction Aspect 1-2]
In this reliquefaction mode, the reliquefaction aid is dispersed in advance in the gelled fuel, and the reliquefaction agent is added to reliquefy the fuel. The reliquefaction aid is preferably one that can be dispersed in a substantially insoluble state in the mixture, or one that can be dispersed in a slightly dissolved state. Furthermore, the reliquefaction aid acts on the reliquefaction aid by the addition of the reliquefaction agent, and specifically increases the solubility of the reliquefaction aid in the gelation mixture. It is preferable to cause an action through the affinity generated between the auxiliary agent and break the network structure of the gel structure so that the fuel can be taken out from the network structure of the gel structure.

再液化補助剤は電解質からなるものであることが好ましく、再液化する前は電解質が低電離状態でゲル構成体に分散されていることが好ましい。この電解質の再液化補助剤は、好ましくは、高分子電解質、アスコルビン酸類(例えば、L−アスコルビン酸(ビタミンC)、D−アスコルビン酸、イソアスコルビン酸、エリソルビン酸、それらの酸化還元誘導体(デヒドロアスコルビン酸)等)、ステアリン酸、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、カンテン、その他の固形ないし液状の有機酸が挙げられる。また、これらの電解質は金属イオン基等を含む塩として用いることも好ましい。さらにまた、再液化補助剤として炭酸水素ナトリウムを用いることも好ましい。
再液化補助剤は、単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよく、単独で用いる場合は、ペプチド、タンパク質、金属イオンを含む電解質などが好ましく、2種類を組み合わせて用いる場合はアスコルビン酸類とタンパク質との組み合わせ、アスコルビン酸類とペプチドとの組み合わせなどが好ましい。
The reliquefaction aid is preferably composed of an electrolyte, and before reliquefaction, the electrolyte is preferably dispersed in the gel structure in a low ionization state. The electrolyte reliquefaction auxiliary agent is preferably a polyelectrolyte, ascorbic acid (for example, L-ascorbic acid (vitamin C), D-ascorbic acid, isoascorbic acid, erythorbic acid, redox derivatives thereof (dehydroascorbine) Acid) and the like, stearic acid, protein, peptide, collagen, gelatin, agar, and other solid or liquid organic acids. These electrolytes are also preferably used as salts containing metal ion groups and the like. It is also preferable to use sodium hydrogen carbonate as a reliquefaction aid.
The reliquefaction aid may be used alone or in combination of two or more. When used alone, an electrolyte containing a peptide, protein, metal ion, etc. is preferred, and when used in combination of two kinds, ascorbine A combination of acids and proteins, a combination of ascorbic acids and peptides, and the like are preferable.

本発明において、再液化補助剤を燃料混合物に予め分散させて用いるとき、その形態は特に限定されないが、粉末状または微粒子状のものを用いることが好ましく、例えば、無機金属微粒子、高分子ビーズ等を用いて微粒子化してもよい。微粒子の粒径は特に制限されないが、平均粒径で0.01mm〜1mmであることが好ましく、0.1mm〜1mmであることがより好ましい。粒径が大きいほどフィルタにより燃料と分離することが容易であるが、大きすぎると再液化補助剤とゲルとの反応が遅くなり再液化しにくくなる。   In the present invention, when the reliquefaction aid is dispersed in the fuel mixture in advance, the form is not particularly limited, but it is preferable to use powder or fine particles, for example, inorganic metal fine particles, polymer beads, etc. May be used to make fine particles. The particle diameter of the fine particles is not particularly limited, but the average particle diameter is preferably 0.01 mm to 1 mm, and more preferably 0.1 mm to 1 mm. The larger the particle size, the easier it is to separate from the fuel by a filter.

再液化補助剤を添加する量(複数の場合はその総量)に特に制限はないが、燃料100質量部に対する量でいうと1〜30質量部であることが好ましく、1〜10質量部であることがより好ましい。再液化補助剤の添加量は、燃料の含有割合を低めないよう少ないことが好ましいが、少なすぎると再液化の反応性を確保しにくくなる。従って、燃料の含有割合と再液化反応性とを考慮して定めることが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the quantity which adds a reliquefaction adjuvant (when there are two or more), when it says with respect to 100 mass parts of fuel, it is preferable that it is 1-30 mass parts, and is 1-10 mass parts. It is more preferable. The amount of the reliquefaction auxiliary added is preferably small so as not to reduce the fuel content, but if it is too small, it becomes difficult to ensure the reliquefaction reactivity. Therefore, it is preferable to determine in consideration of the fuel content and reliquefaction reactivity.

再液化補助剤を用いた本態様における再液化剤としては、再液化を促すことができるものであれば特に制限はないが、水または水性媒体が好ましく、水性媒体である場合は、低分子量(例えば、分子量100から1000)のpH調整剤(例えば、アミノ酸溶液、ペプチド溶液、燃料電池電解質類似の酸物質あるいはアルカリ物質で、例えばパーフルオロスルホン膜のセパレータ等に対しては硫酸等)、有機酸溶液(例えば、ステアリン酸溶液、アスコルビン酸溶液等)などが好ましく、アスコルビン酸は燃料電池の種類によっては燃料としても機能するためより好ましい。   The reliquefaction agent in this embodiment using a reliquefaction auxiliary agent is not particularly limited as long as it can promote reliquefaction, but water or an aqueous medium is preferable, and in the case of an aqueous medium, a low molecular weight ( For example, a pH adjuster (for example, an amino acid solution, a peptide solution, an acid substance or an alkali substance similar to a fuel cell electrolyte, such as sulfuric acid for a separator of a perfluorosulfone membrane) having a molecular weight of 100 to 1000), an organic acid A solution (for example, stearic acid solution, ascorbic acid solution, etc.) is preferable, and ascorbic acid is more preferable because it functions as a fuel depending on the type of fuel cell.

再液化補助剤を用いた本態様における再液化剤を添加する量に関して特に制限はないが、燃料100質量部に対する量でいうと1〜30質量部であることが好ましく、1〜10質量部であることがより好ましい。本態様における再液化剤の添加量は、燃料の含有割合を低めないよう少ないことが好ましいが、少なすぎると再液化誘発反応の反応性を確保しにくくなる。従って、燃料の含有割合と再液化反応性とを考慮して定めることが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular regarding the quantity which adds the reliquefaction agent in this aspect using the reliquefaction adjuvant, When it says with respect to 100 mass parts of fuel, it is preferable that it is 1-30 mass parts, and is 1-10 mass parts. More preferably. The amount of the reliquefying agent added in this embodiment is preferably small so as not to lower the fuel content, but if it is too small, it becomes difficult to ensure the reactivity of the reliquefaction induction reaction. Therefore, it is preferable to determine in consideration of the fuel content and reliquefaction reactivity.

また、気体燃料を流体化して用いる場合、例えば、水素吸蔵物質等を分散した分散流体燃料を用いる場合、そのゲル化及び再液化は、これまで述べてきたものと同様にして行うことができ、さらに再液化した後に加水分解・脱水反応・脱水素反応によって吸蔵物質から気体燃料(例えば水素)を取出して発電に用いることができ、皿田孝史、柳瀬考応他、「金属水素化物を用いたパッシブ方小型燃料電池の開発」、セイコーインスツル、第12回燃料電池シンポジウム講演予稿集;堤泰行、劉岩他、「脱水素反応型燃料電池」、第12回燃料電池シンポジウム講演予稿集等を参考にすることができる。   Further, when the gaseous fuel is used as a fluid, for example, when using a dispersed fluid fuel in which a hydrogen storage material or the like is dispersed, the gelation and reliquefaction can be performed in the same manner as described above. After re-liquefaction, gaseous fuel (eg, hydrogen) can be extracted from the occluded material by hydrolysis, dehydration, and dehydrogenation and used for power generation. Takashi Saida, Kanae Yanase et al., “Passive using metal hydride Development of small fuel cell ", Seiko Instruments, 12th Fuel Cell Symposium Lecture Collection; Yasuyuki Tsutsumi, Liuiwa et al.," Dehydrogenation Fuel Cell ", Proc. can do.

再液化した燃料の粘度は特に限定されないが、0.02Pa・sec未満となるように再液化剤の種類に応じて適宜調整することが好ましい。再流動化した燃料の粘度が高すぎると効率良く燃料を取り出すことができない。
なお、上述のようなゲル化燃料、再液化剤、及び再液化補助剤の態様については特開2006−236969号公報を参考にすることもできる。
The viscosity of the reliquefied fuel is not particularly limited, but is preferably adjusted as appropriate according to the type of the reliquefaction agent so as to be less than 0.02 Pa · sec. If the viscosity of the reflowed fuel is too high, the fuel cannot be taken out efficiently.
In addition, JP, 2006-236969, A can be referred to for the above-mentioned aspects of gelled fuel, a reliquefaction agent, and a reliquefaction adjuvant.

[再液化態様2]
本再液化態様においては、メタノールと高分子電解質とゲル化イオンとを共存させて高分子電解質の解離度を高めてゲル化したゲル化燃料において、再液化イオン(再液化剤)の添加により高分子電解質の解離度を低下させて再液化することができる(本発明において、「剤」とは単一化合物だけではなく、樹脂や組成物及びイオンを含む意味に用いる。)。
ここで高分子電解質はその官能基の種類や樹脂内の官能基の量等により極性の強弱を調節することができ、その強度は例えば、強極性(強酸性、強塩基性)及び弱極性(弱酸性、弱塩基性)に区別することができる。官能基の解離性を表す尺度として、解離定数Kや解離定数を用いて導かれるpKなどの指標がある。酸性基はそのpK値よりも高いpHの溶液にて解離し、塩基性基はそのpK値よりも低いpHで解離することが知られている。高分子電解質の官能基の正確なpK値は測定できないが、見かけ上のpK値は計算により求められる。本発明において、その酸塩基強度は、例えば、所定濃度のメタノール水溶液に所定の高分子電解質を入れ、その電離度を測定しておおむね代用することができる。具体的には、1gの高分子電解質を1L(リットル)の水に投入した際のpHで求めることができる。必要に応じて、高分子電解質の交換容量や溶液組成などを考慮してもよい。本発明においては特に断らない限り、強酸性とは官能基として−SO3−基を有する樹脂に概ね相当する酸強度(例えば、三菱化学社製の強酸性イオン交換樹脂PK212(商品名)に相当する酸性強度)をいい、弱酸性とは官能基として−COO基を有する樹脂に概ね相当する酸強度(例えば、日本触媒社製の高分子吸収剤アクアリックCA(商品名)に相当する酸性強度)をいう。これに対し、強塩基性とは−NR 基(Rはメチル基もしくはエチル基)を有する樹脂に概ね相当する塩基強度(例えば、三菱化学製の塩基性イオン交換樹脂PA308(商品名)に相当する塩基性強度)をいい、弱塩基性とは官能基として−NR基(Rはメチル基もしくはエチル基)を有する樹脂に概ね相当する塩基強度(例えば、ダウケミカル製の塩基性イオン交換樹脂マラソンWBA(商品名)に相当する塩基性強度)をいう。なお、後述するキレート系樹脂は上記の弱極性のものより、さらに弱い極性の樹脂として用いることができる。
本再液化態様のゲル化燃料においては、なかでも高分子電解質として、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸架橋体、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール誘導体、ポリアクリルアミド、及びポリエチレンイミンからなる郡より選ばれた少なくとも1つの高分子電解質を用いることが好ましい。
[Reliquefaction Aspect 2]
In this re-liquefaction mode, the addition of re-liquefied ions (re-liquefaction agent) increases in the gelled fuel in which methanol, polymer electrolyte, and gelled ions coexist to increase the degree of dissociation of the polymer electrolyte. The dissociation degree of the molecular electrolyte can be reduced to reliquefy (in the present invention, “agent” is used to mean not only a single compound but also a resin, composition and ions).
Here, the polyelectrolyte can adjust the strength of the polarity depending on the type of the functional group, the amount of the functional group in the resin, etc., and its strength is, for example, strong polarity (strongly acidic, strongly basic) and weak polarity ( We can distinguish between weakly acidic and weakly basic. As a scale representing the dissociation property of a functional group, there are indices such as a dissociation constant K and pK derived using the dissociation constant. It is known that an acidic group is dissociated in a solution having a pH higher than its pK value, and a basic group is dissociated at a pH lower than its pK value. Although the exact pK value of the functional group of the polyelectrolyte cannot be measured, the apparent pK value can be obtained by calculation. In the present invention, for the acid-base strength, for example, a predetermined polymer electrolyte is put into a methanol aqueous solution having a predetermined concentration and the degree of ionization is measured, and the acid-base strength can be generally substituted. Specifically, it can be determined from the pH when 1 g of polymer electrolyte is added to 1 L (liter) of water. You may consider the exchange capacity of a polymer electrolyte, a solution composition, etc. as needed. In the present invention, unless otherwise specified, strong acidity is an acid strength generally corresponding to a resin having a —SO 3 group as a functional group (for example, strongly acidic ion exchange resin PK212 (trade name) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). acid corresponding to roughly corresponding acid strength resin having a group (e.g., manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. polymeric absorbent AQUALIC CA (trade name) - refers to acidic strength), the weakly acidic -COO as a functional group to Strength). On the other hand, strong basicity refers to a base strength substantially equivalent to a resin having a —NR 3 + group (R is a methyl group or an ethyl group) (for example, a basic ion exchange resin PA308 (trade name) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). refers to the corresponding basic strength), -NR 2 group as a functional group is a weak base (R bases intensity corresponding approximately to a resin having a methyl group or an ethyl group) (for example, basic ion exchange Dow Chemical Basic strength corresponding to resin marathon WBA (trade name). In addition, the chelate type resin described later can be used as a resin having a weaker polarity than that of the above weak polarity.
In the re-liquefied gel fuel, at least one selected from the group consisting of polyacrylic acid, polyacrylic acid cross-linked product, polyethylene glycol, polyethylene glycol derivative, polyacrylamide, and polyethyleneimine is used as the polymer electrolyte. It is preferable to use two polymer electrolytes.

また、ポリアクリル酸を架橋した材料のなかで、ビーズ状の巨大な分子となった高分子吸収剤とよばれるものを好ましく用いることができる。高分子吸収剤はオムツなどに利用されている広く普及した材料の一つであり、安定的に供給され、比較的安価に入手することができる。高分子吸収剤は主鎖に例えばカルボキシル基などの官能基を備えたものが挙げられる。カチオン性高分子吸収剤は、出荷時の状態として、アンモニウム塩やナトリウム塩とされ、本来弱酸性であるが水酸化ナトリウムやアンモニア水などで中和処理が行われていることが多い。このとき、高分子吸収剤に結合しているアンモニウムイオンやナトリウムイオンを取り除く前処理を行うことが好ましい。この処理は、イオン交換樹脂のコンディショニングと呼ばれる処理と同様である。コンディショニング処理を行った高分子吸収剤は、膨潤しているため、室温で乾燥することが好ましい。
高分子吸収剤は、分子量が高い巨大分子であることが好ましく、例えば、質量分子量100,000〜10,000,000のものが好ましく、1,000,000以上のものがより好ましい。このような分子量の高い吸収剤を用いることで、例えば容器をさかさまにしても垂れ落ちることのない、硬質のゲル化燃料を得ることができる。ここで硬質のゲルとは、高い粘度、高い揮発抑制性、高い引火点、低い曳糸性、低い粘着性などを備えたゲルを示す。なお、このような高分子吸収剤を用いると、メタノール燃料と混合しただけではゲル化せず、ゲル化したとしても時間がかかりすぎる場合があるが、このような場合にも後述するゲル化イオンを作用させて効率的にゲル化することができる。
Among materials obtained by crosslinking polyacrylic acid, what is called a polymer absorbent that has become a bead-like huge molecule can be preferably used. The polymer absorbent is one of widely used materials used for diapers and the like, and is supplied stably and can be obtained at a relatively low cost. Examples of the polymer absorbent include those having a functional group such as a carboxyl group in the main chain. The cationic polymer absorbent is in the form of an ammonium salt or sodium salt at the time of shipment, and is inherently weakly acidic, but is often neutralized with sodium hydroxide or aqueous ammonia. At this time, it is preferable to perform pretreatment for removing ammonium ions and sodium ions bonded to the polymer absorbent. This process is similar to a process called ion-exchange resin conditioning. Since the polymer absorbent that has been subjected to the conditioning treatment is swollen, it is preferably dried at room temperature.
The polymer absorbent is preferably a macromolecule having a high molecular weight, for example, a molecular weight of 100,000 to 10,000,000 is preferable, and a molecular weight of 1,000,000 or more is more preferable. By using such an absorbent having a high molecular weight, for example, a hard gelled fuel that does not sag even when the container is turned upside down can be obtained. Here, the hard gel refers to a gel having a high viscosity, a high volatilization inhibitory property, a high flash point, a low spinnability, a low adhesiveness and the like. If such a polymer absorbent is used, it will not gel when it is mixed with methanol fuel, and it may take too long even if gelled. Can be efficiently gelled.

上記の燃料組成物中に共存させるゲル化イオンは、前記高分子電解質(例えば燃料ゲル化樹脂)の種類やメタノール濃度等に応じて適宜定めればよいが、例えば、カチオンとしては、プロトン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、ストロンチウムイオン、鉛イオン、バリウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン等が挙げられる。アニオンとしては例えば、オキソニウムイオン、硫酸イオン、リン酸イオン等が挙げられる。なかでも水から発生する、カチオンとしては、プロトンが好ましく、アニオンとしてはオキソニウムイオンが好ましい。水を添加することは、特定の燃料電池でクロスオーバの低減のために好ましい。なお、同種のゲル化イオンであっても、燃料ゲル化樹脂の種類やメタノール濃度によってゲル化の促進状態が変化する。   The gelled ions that coexist in the fuel composition may be appropriately determined according to the type of the polymer electrolyte (for example, fuel gelled resin), the methanol concentration, and the like. Examples include ions, potassium ions, lithium ions, ammonium ions, strontium ions, lead ions, barium ions, calcium ions, and zinc ions. Examples of anions include oxonium ions, sulfate ions, phosphate ions, and the like. Among them, the cation generated from water is preferably a proton, and the anion is preferably an oxonium ion. Adding water is preferred for reducing crossover in certain fuel cells. Even in the case of the same type of gelling ions, the gelling acceleration state varies depending on the type of fuel gelling resin and the methanol concentration.

ゲル化イオンは前記高分子電解質(例えば燃料ゲル化樹脂)によるゲル化を促進するイオンである。ここで、ゲル化樹脂とゲル化イオンとから構成される塩のメタノール水溶液への溶解量が、ゲル化樹脂とゲル化イオンとの組み合わせにより変動するため、ゲル化イオンの種類や濃度は、燃料ゲル化樹脂の種類に依存するのみならず、利用するメタノール水溶液の濃度にも依存する。多くの場合ゲル化イオンの極性は、燃料ゲル化樹脂の高分子電解質の極性との関係で定められる。一般に高分子電解質は、樹脂の主鎖に拘束された官能基と官能基に結合した対イオンとから構成される。そのため、ゲル化イオンは官能基と対イオンとの電離が促進されるイオンであり、該高分子電解質の官能基と同一の極性のものが用いられる。具体的には、高分子電解質としてカチオン性高分子電解質(ポリアクリル酸等)を用いたときには、主鎖に固定された官能基はカルボキシル基であるため、ゲル化イオンはアニオンとなる。より具体的には、カルボキシル基と結合したプロトンをカルボキシル基から引き離すアニオン(オキソニウム等)となる。逆に、高分子電解質としてアニオン性高分子電解質(ポリアクリルアミド等)を用いたときには、ゲル化イオンはカチオン(プロトン等)となる。   Gelling ions are ions that promote gelation by the polymer electrolyte (for example, fuel gelling resin). Here, since the amount of the salt composed of the gelled resin and the gelled ions in the methanol aqueous solution varies depending on the combination of the gelled resin and the gelled ions, the type and concentration of the gelled ions are It depends not only on the type of gelled resin but also on the concentration of the aqueous methanol solution used. In many cases, the polarity of the gelled ions is determined in relation to the polarity of the polymer electrolyte of the fuel gelled resin. In general, a polyelectrolyte is composed of a functional group bound to a main chain of a resin and a counter ion bonded to the functional group. Therefore, the gelled ion is an ion that promotes ionization between the functional group and the counter ion, and the ion having the same polarity as the functional group of the polymer electrolyte is used. Specifically, when a cationic polymer electrolyte (polyacrylic acid or the like) is used as the polymer electrolyte, the gelling ion becomes an anion because the functional group fixed to the main chain is a carboxyl group. More specifically, it becomes an anion (such as oxonium) that separates the proton bonded to the carboxyl group from the carboxyl group. Conversely, when an anionic polymer electrolyte (such as polyacrylamide) is used as the polymer electrolyte, the gelled ions become cations (such as protons).

ゲル化イオンを燃料組成物中に共存させる方法は特に限定されず、例えば、メタノール燃料中にゲル化イオンを仕込んでおいても、メタノール燃料と燃料ゲル化樹脂とを混合した後にゲル化イオン発生剤を添加してゲル化イオンを供給発生させ共存させてもよい。なお、このときゲル化イオンは、ゲル化イオン発生剤から直接供給され発生させたものであっても(例えば、COOH基から解離したプロトン)、ゲル化イオン発生剤が有する基が水(HO)と反応して間接的に発生したイオン(例えば、NH基が水からプロトンを引き抜きNH 基となり、そのため発生したオキソニウムイオン)であってもよい。 The method for allowing gelling ions to coexist in the fuel composition is not particularly limited. For example, gelling ions are generated after mixing methanol fuel and fuel gelling resin even if gelling ions are charged in methanol fuel. An agent may be added to supply and generate gel ions to coexist. At this time, even if the gelling ions are directly supplied from the gelling ion generator and generated (for example, protons dissociated from the COOH group), the group of the gelling ion generator is water (H 2 O ions generated indirectly by reaction with O) (for example, an oxonium ion generated by the NH 2 group pulling a proton from water to become an NH 3 + group and thus generated).

ゲル化イオン発生剤としては、例えば、ゲル化イオンを含有する剤(具体的には、中性塩、酸性塩、アルカリ性塩、高分子電解質樹脂、それらの水溶液、それらのメタノール溶液)などが挙げられる。特に、水溶液、ゲル化イオンを発生する樹脂(以下、「ゲル化補助樹脂」という。)等を用いることが好ましく、なかでもゲル化補助樹脂を用いることがより好ましい。すなわち、例えば低分子量の塩やその電解水をゲル化イオン発生剤として用いたときには、ゲル化イオンと共に対イオンが燃料組成物中に発生して拡散する。例えば、塩化アンモニウムを用いて、ゲル化イオンとしてアンモニウムイオンを発生させたとき、対イオンとして塩素イオンが発生する。この対イオンは、再液化したときにメタノール燃料中に混入してしまい、その除去は困難である。このような対イオン(副生物)は、メタノール燃料を取り出して発電に用いたとき、燃料電池の電極等を劣化させその耐久性を低下させることもある。したがって除去することが好ましい。これに対し、ゲル化イオン発生剤としてゲル化補助樹脂を用いれば、ゲル化イオン放出後の樹脂部分は組成物中に拡散してしまうことはなく、その混入を避け、容易に取り除くことができるため好ましい。   Examples of the gelling ion generator include agents containing gelling ions (specifically, neutral salts, acidic salts, alkaline salts, polymer electrolyte resins, aqueous solutions thereof, and methanol solutions thereof). It is done. In particular, it is preferable to use an aqueous solution, a resin that generates gelling ions (hereinafter referred to as “gelling auxiliary resin”), or the like, and it is more preferable to use a gelling auxiliary resin. That is, for example, when a low molecular weight salt or electrolyzed water thereof is used as a gelling ion generator, counter ions are generated and diffused in the fuel composition together with the gelling ions. For example, when ammonium chloride is generated as gelling ions using ammonium chloride, chlorine ions are generated as counter ions. This counter ion is mixed in the methanol fuel when reliquefied, and its removal is difficult. Such counter ions (by-products) may deteriorate the durability of the fuel cell electrodes and the like when methanol fuel is taken out and used for power generation. Therefore, it is preferable to remove. On the other hand, if a gelling auxiliary resin is used as the gelling ion generator, the resin portion after the gelling ion release will not diffuse into the composition, and can be easily removed without mixing. Therefore, it is preferable.

ゲル化補助樹脂の膨潤強度は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の膨潤強度より低いことが好ましい。このようにすることで、ゲル化樹脂が膨潤する際にも、ゲル化補助樹脂の膨潤は抑えられ一定形状に保たれる。そのため、例えば取り除くときにも、容易に燃料ゲル化物と分離することができる。一般に樹脂の膨潤強度は、樹脂の組成で調節することができ、とくに官能基の種類と架橋量とで調節することができる。すなわち、ゲル化補助樹脂の官能基の種類を変えたり、架橋量を高めたりするなどして膨潤量を低下させて所望の膨潤強度の樹脂を得ることができる。本発明において、メタノール水溶液中での樹脂の膨潤強度(吸収倍率)は、ティーバック法(JIS規格K7223)により測定した値をいう。具体的には所定の樹脂を投入して、プロトン量を調整したメタノール水溶液で膨潤強度を測定した値であり、その値が大きいほど膨潤し易いことを示す。   The swelling strength of the gelling auxiliary resin is not particularly limited, but is preferably lower than the swelling strength of the fuel gelling resin. By doing in this way, also when gelling resin swells, swelling of gelling auxiliary resin is suppressed and it is maintained in a fixed shape. Therefore, for example, when it is removed, it can be easily separated from the fuel gelled product. In general, the swelling strength of the resin can be adjusted by the composition of the resin, and in particular by the type of functional group and the amount of crosslinking. That is, a resin having a desired swelling strength can be obtained by reducing the amount of swelling by changing the type of functional group of the gelling auxiliary resin or increasing the amount of crosslinking. In the present invention, the swelling strength (absorption capacity) of a resin in an aqueous methanol solution is a value measured by the tea bag method (JIS standard K7223). Specifically, it is a value obtained by adding a predetermined resin and measuring the swelling strength with an aqueous methanol solution in which the amount of protons is adjusted. The larger the value, the easier the swelling.

ゲル化イオン発生剤としてゲル化補助樹脂を用いるとき、その極性はゲル化イオンの極性との関係で定められ、ゲル化イオンと反対極性の官能基を備えたものが好ましい。ゲル化補助樹脂の酸塩基強度は特に限定されず、強極性イオン交換樹脂(強酸性カチオン交換樹脂、強塩基性アニオン交換樹脂)であっても、弱極性イオン交換樹脂(弱酸性カチオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂)であっても、キレート樹脂であってもよい(ここでの酸塩基強度は、先に燃料ゲル化樹脂において説明したものと同じである。)。なかでも燃料ゲル化樹脂として弱極性高分子電解質を用い、ゲル化補助樹脂としてそれと反対極性の強極性イオン交換樹脂を用いた組み合わせが好ましく、弱酸性高分子電解質と強塩基性アニオン交換樹脂との組み合わせがより好ましい。ゲル化補助樹脂は、メタノール燃料のゲル化を妨げなければ、単独で用いても、複数の樹脂を組み合わせて用いても、その他の添加剤と組み合わせて用いてもよい。
ゲル化補助樹脂の分子量は特に限定されないが、質量平均分子量100,000〜10,000,000が好ましく、1,000,000以上がより好ましい。特に架橋された樹脂が望ましい。このような範囲の樹脂とすることで再液化後にゲル化補助樹脂の外部への流失をフィルタすることが容易になるのみならず、ゲル化した燃料をカートリッジなどに格納する前に、ゲル化補助樹脂のみを取り除くなどを行うこともできる。
When a gelling auxiliary resin is used as the gelling ion generator, its polarity is determined by the relationship with the polarity of the gelling ions, and preferably has a functional group having a polarity opposite to that of the gelling ions. The acid-base strength of the gelling auxiliary resin is not particularly limited, and even if it is a strongly polar ion exchange resin (strongly acidic cation exchange resin, strongly basic anion exchange resin), a weakly polar ion exchange resin (weakly acidic cation exchange resin, It may be a weakly basic anion exchange resin) or a chelate resin (the acid-base strength here is the same as that described above for the fuel gelled resin). In particular, a combination using a weakly polar polymer electrolyte as the fuel gelling resin and a strongly polar ion exchange resin having the opposite polarity as the gelation auxiliary resin is preferable, and a weakly acidic polymer electrolyte and a strongly basic anion exchange resin are preferably used. A combination is more preferred. The gelling auxiliary resin may be used alone, in combination with a plurality of resins, or in combination with other additives as long as it does not interfere with the gelation of methanol fuel.
The molecular weight of the gelling auxiliary resin is not particularly limited, but a mass average molecular weight of 100,000 to 10,000,000 is preferable, and 1,000,000 or more is more preferable. A crosslinked resin is particularly desirable. This range of resin not only facilitates filtering out of the gelation auxiliary resin to the outside after re-liquefaction, but also aids gelation before storing the gelled fuel in a cartridge, etc. It is also possible to remove only the resin.

本態様において、燃料ゲル化樹脂の添加量は特に限定されないが、燃料ゲル化物の粘度(本発明において、特に断らない限り、粘度は室温(25℃)における粘度を表す。)が8Pa・sec以上となるように燃料ゲル化樹脂の種類に応じて適宜調整することが好ましく、例えばポリアクリル酸やポリアクリル酸の架橋体をゲル化剤として用いた場合、メタノール燃料100質量部に対して、0.1〜100質量部であることが好ましく、0.1〜10質量部であることがより好ましい。このとき燃料ゲル化樹脂の添加量は燃料の含有量を確保するよう少ないことが好ましいが、少なすぎるとゲル化・再液化の反応性が低くなる。ゲル化した燃料の粘度が高ければより安全性を高めることができる。   In this embodiment, the amount of the fuel gelled resin added is not particularly limited, but the viscosity of the fuel gelled product (in the present invention, the viscosity represents the viscosity at room temperature (25 ° C.) unless otherwise specified) is 8 Pa · sec or more. It is preferable to adjust as appropriate according to the type of the fuel gelled resin so that, for example, when polyacrylic acid or a cross-linked polyacrylic acid is used as the gelling agent, It is preferable that it is 1-100 mass parts, and it is more preferable that it is 0.1-10 mass parts. At this time, the amount of the fuel gelled resin added is preferably small so as to ensure the fuel content, but if it is too small, the gelation / reliquefaction reactivity will be low. The higher the viscosity of the gelled fuel, the higher the safety.

前記燃料組成物に共存させるゲル化イオンの量は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基を中和・反応する当量に対して0.1〜10倍の範囲であることが好ましく、0.5〜2倍の範囲であることがより好ましい。上記範囲のゲル化イオン共存量とすることで、ゲル化イオンの添加によって、燃料組成物のpHが不用意に高くなったり、低くなったりすることが防止され、また、反応時の緩衝液としての効果が期待できる。   The amount of gelled ions to coexist in the fuel composition is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 10 times the equivalent of neutralizing and reacting the functional group of the fuel gelled resin, A range of 0.5 to 2 times is more preferable. By setting the amount of gelling ions in the above range, the pH of the fuel composition can be prevented from inadvertently increasing or decreasing due to the addition of gelling ions, and as a buffer solution during the reaction. Can be expected.

再液化イオンはゲル化燃料中に発生させると、その作用により、ゲル化物中の高分子電解質の解離度が低下して燃料ゲル化樹脂が収縮し、メタノール燃料が再液化し、放出されるものである。
再液化イオンの極性はとくに限定されないが、高分子電解質の官能基の解離度を低下させるため、高分子電解質の官能基と反対極性のものが望ましい。例えば、カオチン性高分子電解質を燃料ゲル化樹脂として用いた場合、再液化イオンはカオチンとなり、アニオン性高分子電解質を燃料ゲル化樹脂として用いた場合、再液化イオンはアニオンとなる。なかでも水から発生する、プロトンもしくはオキソニウムイオンが好ましい。再液化イオンがカオチンのとき、好ましくはプロトンである。再液化イオンがアニオンであるとき、好ましくはオキソニウムイオンである。水を添加することは、特定の燃料電池でクロスオーバの低減のために好ましい。
When reliquefied ions are generated in the gelled fuel, the action reduces the degree of dissociation of the polymer electrolyte in the gelled product, causing the fuel gelled resin to shrink, and methanol fuel to be reliquefied and released. It is.
The polarity of the re-liquefied ions is not particularly limited. However, in order to reduce the degree of dissociation of the functional group of the polymer electrolyte, a polarity opposite to that of the functional group of the polymer electrolyte is desirable. For example, when a chaotic polymer electrolyte is used as the fuel gelled resin, the reliquefied ion becomes chaotic, and when the anionic polymer electrolyte is used as the fuel gelled resin, the reliquefied ion becomes an anion. Of these, protons or oxonium ions generated from water are preferred. When the reliquefied ion is chaotic, it is preferably a proton. When the reliquefaction ion is an anion, it is preferably an oxonium ion. Adding water is preferred for reducing crossover in certain fuel cells.

再液化イオンをゲル化物中に発生させる量は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基を中和する当量に対して0.1〜10倍の範囲であることが好ましく、0.5〜2倍の範囲であることがより好ましい。ゲル化イオンの利用を考慮すれば、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基とゲル化イオンとの双方を中和する当量に対して0.1〜10倍の範囲であることが好ましく、0.5〜2倍の範囲であることがより好ましい。上記範囲のようにすることで、燃料組成物のpHが不用意に高くなったり、低くなったりすることが防止され、また、反応時の緩衝液としての効果が期待できる。   The amount of reliquefied ions generated in the gelled product is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 10 times the equivalent of neutralizing the functional group of the fuel gelled resin, It is more preferable that the range be ˜2 times. Considering the use of gelling ions, it is preferably in the range of 0.1 to 10 times the equivalent of neutralizing both the functional groups and gelling ions of the fuel gelling resin, It is more preferable that the range be ˜2 times. By setting it as the said range, it is prevented that pH of a fuel composition raises carelessly or becomes low, and the effect as a buffer solution at the time of reaction can be anticipated.

再液化イオンをゲル化物中に発生させる方法はとくに限定されないが、例えば、再液化イオンを含有する剤(具体的には、中性塩、酸性塩、アルカリ性塩、高分子電解質樹脂、それらの水溶液、それらのメタノール溶液)などが挙げられる。特に、水溶液、再液化イオンを発生する樹脂(以下、「再液化イオン発生樹脂」という。)等を用いることが好ましく、なかでも再液化イオン発生樹脂を用いることがより好ましい。このように樹脂を用いることで、ゲル化補助樹脂において説明したのと同様に、再液化燃料中に再液化イオンの対イオンを発生・拡散してしまうことなく、再液化イオン放出後の樹脂部分を固体として分離し回収することができる。なお、再液化イオンは、ゲル化イオンのときと同様に、再液化イオン発生剤から直接発生させたものでも、間接的に発生させたものでもよい。   The method for generating reliquefied ions in the gelled product is not particularly limited. For example, agents containing reliquefied ions (specifically, neutral salts, acidic salts, alkaline salts, polymer electrolyte resins, aqueous solutions thereof) And their methanol solutions). In particular, it is preferable to use an aqueous solution, a resin that generates reliquefied ions (hereinafter, referred to as “reliquefied ion generating resin”), and more preferably a reliquefied ion generating resin. By using the resin in this way, the resin portion after releasing the reliquefied ions without generating and diffusing counter ions of the reliquefied ions in the reliquefied fuel, as described in the gelation auxiliary resin. Can be separated and recovered as a solid. The reliquefied ions may be generated directly from the reliquefied ion generator or indirectly generated as in the case of gelling ions.

再液化イオン発生樹脂の種類は特に限定されないが、上述したような再液化イオンの再液化作用の点から、ゲル化物中の高分子電解質の官能基と反対極性の再液化イオンを発生する樹脂、すなわち高分子電解質と同一極性の官能基を備えた樹脂が望ましい。また、再液化効率を高めるために、ゲル化物中の高分子電解質より強い極性の樹脂を用いることが好ましい。具体的にいえば、例えば、ゲル化樹脂として弱酸性高分子電解質を用いたとき、再液化イオン発生樹脂として強酸性カオチン交換樹脂を用いることが好ましい。また、ゲル化樹脂として弱塩基性高分子電解質を用いたときは、再液化イオン発生樹脂として強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましい。ここで、極性の強弱は高分子電解質について説明したものと同様である。   The type of reliquefied ion generating resin is not particularly limited, but from the viewpoint of the reliquefied action of reliquefied ions as described above, a resin that generates reliquefied ions having a polarity opposite to the functional group of the polymer electrolyte in the gelled product, That is, a resin having a functional group having the same polarity as the polymer electrolyte is desirable. In order to increase the reliquefaction efficiency, it is preferable to use a resin having a polarity stronger than that of the polymer electrolyte in the gelled product. Specifically, for example, when a weakly acidic polymer electrolyte is used as the gelling resin, it is preferable to use a strongly acidic chaotic exchange resin as the reliquefied ion generating resin. When a weakly basic polymer electrolyte is used as the gelling resin, it is preferable to use a strongly basic anion exchange resin as the reliquefied ion generating resin. Here, the polarity is the same as that described for the polymer electrolyte.

再液化イオン発生樹脂の分子量は特に限定されないが、質量平均分子量100,000〜10,000,000が好ましく、1,000,000以上がより好ましい。特に架橋された樹脂が好ましい。このような範囲の樹脂とすることで再液化後に再液化イオン発生樹脂の外部への流失をフィルタすることが容易になる。   The molecular weight of the reliquefied ion generating resin is not particularly limited, but a mass average molecular weight of 100,000 to 10,000,000 is preferable, and 1,000,000 or more is more preferable. In particular, a crosslinked resin is preferred. By setting it as resin of such a range, it becomes easy to filter the loss of reliquefied ion generation resin to the outside after reliquefaction.

再液化イオン発生樹脂の膨潤強度は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の膨潤強度より低いことが好ましい。このようにすることで、先にもゲル化補助樹脂について述べたように、ゲル化樹脂が膨潤する際にも、再液化イオン発生樹脂の膨潤は抑えられ一定形状に保たれるため、例えば取り除くときにも、容易に燃料ゲル化物と分離することができる。樹脂の膨潤強度の調整、測定方法等はゲル化補助樹脂について説明したものと同じである。   The swelling strength of the reliquefied ion generating resin is not particularly limited, but is preferably lower than the swelling strength of the fuel gelled resin. By doing so, as described above with respect to the gelling auxiliary resin, even when the gelled resin swells, the swelling of the reliquefied ion generating resin is suppressed and kept in a certain shape. Sometimes it can be easily separated from the fuel gelled product. Adjustment of the swelling strength of the resin, measurement method, and the like are the same as those described for the gelation auxiliary resin.

再液化イオン発生樹脂の量は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基を中和・反応する当量に対して、0.1〜10倍の範囲の再液化イオンを発生する量であることが好ましく、0.5〜2倍の範囲の再液化イオンを発生する量であることがより好ましい。ゲル化イオンの利用を考慮すれば、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基とゲル化イオンとの双方を中和・反応する当量に対して上記範囲の再液化イオンを発生する量であることが好ましい。樹脂の質量は、必要な再液化イオン発生量と樹脂のイオン交換容量とから導かれる。   The amount of the reliquefied ion generating resin is not particularly limited, but is an amount that generates reliquefied ions in a range of 0.1 to 10 times the equivalent of neutralizing and reacting the functional group of the fuel gelled resin. The amount is preferably such that the amount of reliquefied ions in the range of 0.5 to 2 times is generated. In consideration of the use of gelled ions, it is preferable that the amount is such that reliquefied ions in the above range are generated with respect to the equivalent of neutralizing and reacting both the functional group and gelled ions of the fuel gelled resin. . The mass of the resin is derived from the required amount of reliquefied ions generated and the ion exchange capacity of the resin.

再液化イオン発生樹脂を燃料ゲル化物に添加する態様は特に限定されず、再液化イオン発生樹脂を単独で添加しても、再液化イオン発生樹脂を他の化合物と混合しておき、その混合物をゲル化物に添加してもよい。なかでも、前記再液化イオン発生樹脂を含有する低濃度メタノール水溶液を燃料ゲル化物に添加し、燃料を取り出すにつれて高濃度メタノール燃料を放出させ、メタノール濃度を制御して燃料電池に供給することが好ましい。
特定の燃料電池では、発電時に生成する水を用いてメタノールの濃度を希釈し、燃料電池に最適なメタノール濃度を得ている。このような燃料電池では、起動時に濃度の高いメタノールが供給されると発電能力が低化することがある。起動時に低濃度メタノールを供給することで、そのような性能低化を防止することができる。さらに、再液化中に迅速にメタノールが供給されるようになる。このとき、再液化イオン発生樹脂と低濃度メタノール水溶液との混合割合は特に限定されないが、再液化イオン発生樹脂が10質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい。その低濃度メタノール水溶液のメタノール濃度は特に限定されないが、例えば3質量%以下であることが好ましい。こうして取り出される高濃度メタノールのメタノール濃度は上記低濃度メタノール水溶液の濃度より高ければ特に限定されないが、60質量%以上(80質量%以上がより好ましい。)のメタノール燃料として取り出し燃料電池に供給することが好ましい。
The mode of adding the reliquefied ion generating resin to the fuel gelled product is not particularly limited. Even if the reliquefied ion generating resin is added alone, the reliquefied ion generating resin is mixed with other compounds, and the mixture is used. It may be added to the gelled product. Among them, it is preferable to add a low-concentration methanol aqueous solution containing the re-liquefied ion generating resin to the fuel gelled product, release the high-concentration methanol fuel as the fuel is removed, and control the methanol concentration to supply the fuel cell. .
In a specific fuel cell, the concentration of methanol is diluted with water generated during power generation to obtain an optimal methanol concentration for the fuel cell. In such a fuel cell, when methanol having a high concentration is supplied at the time of startup, the power generation capacity may be reduced. By supplying low-concentration methanol at the time of startup, it is possible to prevent such a decrease in performance. Furthermore, methanol is supplied quickly during reliquefaction. At this time, the mixing ratio of the reliquefied ion generating resin and the low-concentration aqueous methanol solution is not particularly limited, but the reliquefied ion generating resin is preferably 10% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less. The methanol concentration of the low-concentration methanol aqueous solution is not particularly limited, but is preferably 3% by mass or less, for example. The methanol concentration of the high-concentration methanol thus extracted is not particularly limited as long as it is higher than the concentration of the low-concentration methanol aqueous solution. Is preferred.

一般的に市販されているイオン交換樹脂をゲル化補助樹脂もしくは再液化イオン発生樹脂として用いることができ、例えば下記のように分類される。   In general, commercially available ion exchange resins can be used as the gelling auxiliary resin or the reliquefaction ion generating resin, and are classified as follows, for example.

Figure 0005229525
ここで、基体とは高分子化合物の骨格をいい、例えば、「スチレン系」とはスチレン骨格を有する高分子化合物を意味する。I型とは、II型よりも塩基度がやや高い樹脂をいう。また、I型はII型より化学的に安定であり、交換吸着する力(イオンの選択性)が強いという特徴があり、I型を最強塩基性陰イオン交換樹脂ということもある。
ゲル型とは粒子内部が均一な架橋高分子で構成されているもので、もっとも一般的なものである。透明感のある外観をしており、粒子の内部は橋架けされた高分子が均一な網目状の構造となっており、この編目の隙間を通って水やイオン、溶質分子が粒子内部まで自由に拡散できる。
ポーラス型は粒子内部に微細な粗密構造を有するもので、高分子の編目以外に、イオンや分子の拡散を促進する細孔が存在する。
ハイポーラス型は細孔をさらに発達させた構造を持っており、反応速度が向上する。
Figure 0005229525
Here, the substrate refers to a skeleton of a polymer compound. For example, “styrene-based” means a polymer compound having a styrene skeleton. Type I refers to a resin having a slightly higher basicity than type II. In addition, type I is chemically more stable than type II and has a strong exchange-adsorption force (ion selectivity), and type I is sometimes referred to as the strongest basic anion exchange resin.
The gel type is the most common type in which the inside of the particle is composed of a uniform crosslinked polymer. It has a transparent appearance, and the inside of the particles has a uniform network structure with bridged polymers, and water, ions, and solute molecules can freely pass through the gaps inside the particles. Can diffuse.
The porous type has a fine and dense structure inside the particle, and in addition to the polymer stitches, there are pores that promote the diffusion of ions and molecules.
The high porous type has a structure in which pores are further developed, and the reaction rate is improved.

以下に、イオン交換樹脂について、それを構成する官能基を有する繰り返し単位の具体例を示す(但し、本発明がこれらにより限定して解釈されるものではない。)。ここで、C−1及びC−2が強酸性カチオン交換樹脂、C−5及びC−6が弱酸性イオン交換樹脂、K−1〜K−3がキレート樹脂、A−1及びA−2が強塩基性アニオン交換樹脂(A−1がI型、A−2がII型)、A−6〜A−8が弱塩基性アニオン交換樹脂にそれぞれ分類されるものである。なお、K−2とK−7とは同じ構造式を有するが、式中のnや分子中の官能基の数等を調節して塩基強度を変化させることができ、例えば総交換容量を小さくしてキレート系樹脂として用いても、その量を大きくして弱塩基性イオン交換樹脂として用いてもよい。   Specific examples of the repeating unit having a functional group constituting the ion exchange resin are shown below (however, the present invention is not construed as being limited thereto). Here, C-1 and C-2 are strongly acidic cation exchange resins, C-5 and C-6 are weakly acidic ion exchange resins, K-1 to K-3 are chelate resins, and A-1 and A-2 are Strongly basic anion exchange resins (A-1 is type I, A-2 is type II), and A-6 to A-8 are classified as weakly basic anion exchange resins. Although K-2 and K-7 have the same structural formula, the base strength can be changed by adjusting n in the formula, the number of functional groups in the molecule, etc., for example, reducing the total exchange capacity. Even if it is used as a chelate resin, it may be used as a weakly basic ion exchange resin by increasing the amount thereof.

Figure 0005229525
Figure 0005229525

キレート樹脂は、中心金属に配位して錯体となっていてもよく、その金属イオンとしては、Cr3+、In3+、Fe3+、Ce3+、Al3+、La3+、Hg3+、UO2+、Cu2+、VO2+、Pb2+、Ni2+、Cd2+、Cd2+、Zn2+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Be2+、Ca2+、Mg2+、St2+などが挙げられる。
また、樹脂の官能基を金属イオン塩として記載したものもあるが、必要によりコンディショニング処理等により所望のものとして用いることができる。
またゲル化補助樹脂や再液化イオン発生樹脂は、少なくとも、150μm間隔のメッシュ構造体を通過する割合が20%以下となる大きさを備えたビーズ形状が好ましいが、シート形状や繊維状あるいはパウダー状であってもよい。
The chelate resin may be coordinated with the central metal to form a complex, and the metal ions include Cr 3+ , In 3+ , Fe 3+ , Ce 3+ , Al 3+ , La 3+ , Hg 3+ , UO 2+ , Cu 2+ , VO 2+ , Pb 2+ , Ni 2+ , Cd 2+ , Cd 2+ , Zn 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Be 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , St 2+ and the like.
In addition, some resin functional groups are described as metal ion salts, but they can be used as desired by conditioning treatment, if necessary.
In addition, the gelling auxiliary resin and the reliquefied ion generating resin preferably have a bead shape having a size that allows a ratio of passing through a mesh structure with an interval of 150 μm to be 20% or less. However, a sheet shape, a fiber shape, or a powder shape is preferable. It may be.

次に本実施態様の燃料貯蔵ゲルの膨潤(燃料貯蔵)・収縮(再液化)の1例について、下記の模式的反応スキームを用いて詳しく説明する。但し本発明は、これにより限定して解釈されるものではない。   Next, one example of swelling (fuel storage) and shrinkage (reliquefaction) of the fuel storage gel of this embodiment will be described in detail using the following schematic reaction scheme. However, the present invention is not construed as being limited thereby.

Figure 0005229525
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例えば、高分子電解質の官能基としてカルボキシル基を有する燃料ゲル化樹脂を用いる場合、ゲル化補助樹脂として例えばアミノ基を有する強塩基性アニオン交換樹脂を用いることができる。ここで両者の極性は逆であるため、高分子電解質のメタノール液中での解離、プロトンの放出は促進される。すなわち、アニオン性イオン交換樹脂は強塩基性であるため、メタノール液中で解離して水酸化物イオンを放出する。高分子電解質から放出されたプロトンは上記水酸化物イオンとメタノール液中で反応する。そしてその平衡を保つためプロトンの解離は促進される。その結果、ゲル化補助樹脂の添加により高分子電解質の官能基の解離度は高まり、燃料ゲル化樹脂はメタノール中でより効果的に膨潤しゲル化物となる(反応スキーム左側)。   For example, when a fuel gelling resin having a carboxyl group as a functional group of the polymer electrolyte is used, for example, a strongly basic anion exchange resin having an amino group can be used as the gelling auxiliary resin. Here, since the polarities of both are opposite, dissociation and proton release of the polymer electrolyte in the methanol solution are promoted. That is, since anionic ion exchange resin is strongly basic, it dissociates in a methanol solution and releases hydroxide ions. Protons released from the polymer electrolyte react with the hydroxide ions in methanol. In order to maintain the equilibrium, proton dissociation is promoted. As a result, the degree of dissociation of the functional group of the polymer electrolyte is increased by the addition of the gelling auxiliary resin, and the fuel gelled resin swells more effectively in methanol to become a gelled product (left side of the reaction scheme).

そこへ酸性カチオン交換樹脂を再液化イオン発生樹脂として添加する。すると、ゲル化物中にプロトンが放出され、そのプロトンの作用によってメタノール中で膨潤していた高分子電解質の官能基の解離度は低下し収縮する。このとき、高分子電解質よりも酸性カチオン交換樹脂が強い酸であると、その作用は、より促進される。その結果、高分子電解質は収縮し、メタノールが効果的に再液化して放出される(反応スキーム右側)。   An acidic cation exchange resin is added there as a reliquefied ion generating resin. Then, protons are released into the gelled product, and the degree of dissociation of the functional group of the polymer electrolyte swollen in methanol by the action of the protons decreases and contracts. At this time, when the acidic cation exchange resin is a stronger acid than the polymer electrolyte, the action is further promoted. As a result, the polymer electrolyte contracts and methanol is effectively reliquefied and released (right side of reaction scheme).

ここで高分子電解質の膨潤に利用された強塩基性アニオン交換樹脂は、先にも述べたとおり、その膨潤後に取り除くことが好ましい。例えばナイロンやテフロン(登録商標)繊維からなる袋に強塩基性アニオン交換樹脂を詰めてから、高分子電解質と混合し、メタノール燃料を投入する。強塩基性アニオン交換樹脂から放出される水酸化物イオンは繊維の隙間から外部に放出されるため、燃料ゲル化樹脂は膨潤することとなる。このようにすることで燃料ゲル化樹脂が十分に膨潤した後、袋ごとゲル化補助樹脂を取り出すことができる。   Here, the strong base anion exchange resin used for swelling of the polymer electrolyte is preferably removed after the swelling as described above. For example, a strong base anion exchange resin is packed in a bag made of nylon or Teflon (registered trademark), mixed with a polymer electrolyte, and methanol fuel is added. Since the hydroxide ions released from the strongly basic anion exchange resin are released to the outside through the gaps between the fibers, the fuel gelled resin swells. In this way, after the fuel gelling resin is sufficiently swollen, the gelling auxiliary resin can be taken out together with the bag.

上述したようなゲル化イオンと再液化イオンとの酸塩基反応を利用する再液化態様については特願2006−203600号明細書を参考にすることができる。   Japanese Patent Application No. 2006-203600 can be referred to for the reliquefaction mode utilizing the acid-base reaction between the gelled ions and the reliquefied ions as described above.

[再液化態様3]
再液化の別の実施態様として、さらにカチオン性高分子電解質(燃料ゲル化樹脂)とメタノールとを含有させてゲル化燃料とし、該ゲル化燃料に再液化イオンを添加して、再液化イオンと高分子電解質との塩を形成させ、再液化する態様が挙げられる。
[Reliquefaction Aspect 3]
As another embodiment of reliquefaction, a cationic polymer electrolyte (fuel gelled resin) and methanol are further contained to form a gelled fuel, and reliquefied ions are added to the gelled fuel, The aspect which forms a salt with a polymer electrolyte and reliquefies is mentioned.

本再液化態様3で用いられるカチオン性高分子電解質(燃料ゲル化樹脂)及びゲル化補助樹脂、並びにそれらを用いたゲル化燃料については、先に再液化態様2で挙げたものを用いることができる(但し、本再液化態様3においては高分子電解質がカチオン性のものである。)。   As for the cationic polymer electrolyte (fuel gelation resin) and the gelation auxiliary resin used in the reliquefaction mode 3, and the gelled fuel using them, those previously mentioned in the reliquefaction mode 2 may be used. (However, in the present liquefaction mode 3, the polymer electrolyte is cationic.)

このときの再液化イオンの極性はとくに限定されないが、高分子電解質の官能基の解離度を低下させるため、高分子電解質の官能基と反対極性のものが望ましい。すなわち、本実施態様においてはカオチン性高分子電解質を燃料ゲル化樹脂として用いるため、再液化イオンとしてはカオチンが望ましい。再液化イオンとして具体的には例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、ストロンチウムイオン、鉛イオン、バリウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン等が挙げられる。好ましくはアンモニウムイオンである。   The polarity of the re-liquefied ions at this time is not particularly limited. However, in order to reduce the degree of dissociation of the functional group of the polymer electrolyte, the polarity opposite to the functional group of the polymer electrolyte is desirable. That is, in this embodiment, a chaotic polymer electrolyte is used as the fuel gelled resin, and therefore, katine is desirable as the reliquefied ion. Specific examples of the reliquefied ions include sodium ions, potassium ions, lithium ions, ammonium ions, strontium ions, lead ions, barium ions, calcium ions, zinc ions, and the like. Ammonium ions are preferred.

再液化イオンをゲル化物中に発生させる量は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基を中和する当量に対して0.1〜10倍の範囲であることが好ましく、0.5〜2倍の範囲であることがより好ましい。ゲル化イオンの利用を考慮すれば、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基とゲル化イオンとの双方を中和する当量に対して0.1〜10倍の範囲であることが好ましく、0.5〜2倍の範囲であることがより好ましい。上記範囲のようにすることで、燃料組成物のpHが不用意に高くなったり、低くなったりすることが防止され、また、反応時の緩衝液としての効果が期待できる。   The amount of reliquefied ions generated in the gelled product is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 10 times the equivalent of neutralizing the functional group of the fuel gelled resin, It is more preferable that the range be ˜2 times. Considering the use of gelling ions, it is preferably in the range of 0.1 to 10 times the equivalent of neutralizing both the functional groups and gelling ions of the fuel gelling resin, It is more preferable that the range be ˜2 times. By setting it as the said range, it is prevented that pH of a fuel composition raises carelessly or becomes low, and the effect as a buffer solution at the time of reaction can be anticipated.

再液化イオンをゲル化物中に発生させる方法はとくに限定されないが、先に述べた再液化態様2と同様であり、再液化イオンを含有する剤、再液化イオン発生樹脂等を用いることが好ましい。なかでも再液化イオン発生樹脂を用いることがより好ましい。このように樹脂を用いることで、ゲル化補助樹脂において説明したのと同様に、再液化燃料中に再液化イオンの対イオンを発生・拡散してしまうことなく、再液化イオン放出後の樹脂部分を固体として分離し回収することができる。なお、再液化イオンは、ゲル化イオンのときと同様に、再液化イオン発生剤から直接発生させたものでも、間接的に発生させたものでもよい。
再液化イオン発生樹脂の種類や好ましい範囲については、再液化態様2で述べたのと同様である(但し、本再液化態様3においては、再液化イオン発生樹脂は酸性のものである。)
The method for generating the reliquefied ions in the gelled product is not particularly limited, but is the same as the reliquefying mode 2 described above, and it is preferable to use an agent containing reliquefied ions, a reliquefied ion generating resin, or the like. Among these, it is more preferable to use a reliquefied ion generating resin. By using the resin in this way, the resin portion after releasing the reliquefied ions without generating and diffusing counter ions of the reliquefied ions in the reliquefied fuel, as described in the gelation auxiliary resin. Can be separated and recovered as a solid. The reliquefied ions may be generated directly from the reliquefied ion generator or indirectly generated as in the case of gelling ions.
The kind and preferred range of the reliquefaction ion generating resin are the same as those described in the reliquefaction aspect 2 (however, in the reliquefaction aspect 3, the reliquefaction ion generation resin is acidic).

次に本実施態様におけるゲル化燃料の膨潤(燃料貯蔵)・収縮(再液化)態様例(塩化アンモニウムのような化合物塩を燃料貯蔵ゲルに添加する態様例、アンモニウム塩となったイオン交換樹脂(以下、「樹脂塩」ともいう。)を燃料貯蔵ゲルに添加する態様例)について詳しく説明する。但し本発明は、これにより限定して解釈されるものではない。   Next, examples of swelling (fuel storage) and shrinking (reliquefaction) of gelled fuel in this embodiment (an example of adding a compound salt such as ammonium chloride to the fuel storage gel, an ion exchange resin (ammonium salt) Hereinafter, the embodiment example in which “resin salt” is also added to the fuel storage gel will be described in detail. However, the present invention is not construed as being limited thereby.

メタノール液や水溶液中で、酸性高分子電解質に再液化イオンを含む化合物塩を添加して、フリーカチオン(例えば、アンモニウムイオン)を発生共存させると、そのフリーカチオンは酸性(マイナス電荷)を有する高分子電解質と反応する。本再液化態様においては、このようなイオン交換作用を利用する。このとき、先にも述べたとおり、再液化イオンを含む化合物塩に代えて、樹脂塩を添加して再液化イオンを含有させた水溶液、樹脂塩を添加して再液化イオンを含有させたメタノール溶液、もしくは樹脂塩を添加して再液化イオンを含有させたメタノール水溶液を用いることも好ましい。   When a compound salt containing reliquefied ions is added to an acidic polyelectrolyte in a methanol solution or aqueous solution and free cations (eg, ammonium ions) are generated and coexisted, the free cations are highly acidic (negative charge). Reacts with molecular electrolytes. In this reliquefaction mode, such an ion exchange action is utilized. At this time, as described above, instead of the compound salt containing the reliquefied ions, the aqueous solution containing the reliquefied ions by adding the resin salt, the methanol containing the reliquefied ions by adding the resin salt It is also preferable to use a solution or an aqueous methanol solution containing a reliquefied ion by adding a resin salt.

イオン交換樹脂どうしにおいても上記のようなイオン交換を行うことができる。例えば、フリーカチオン塩(例えば、アンモニウム塩)となった酸性のイオン交換樹脂を、コンディショニング処理してプロトン化したより強い酸性を有する高分子電解質のメタノール膨潤ゲル化物に添加する。すると、上記酸性イオン交換樹脂(樹脂塩)からより強い酸性の高分子電解質へフリーカチオンが選択的に置換される。このイオン交換作用により燃料ゲル化樹脂は収縮固形化し、メタノール燃料が放出され、再液化が実現される。   The above ion exchange can be performed between ion exchange resins. For example, an acidic ion exchange resin that has become a free cation salt (for example, an ammonium salt) is added to a methanol-swelled gelled polymer electrolyte having a stronger acidity that has been protonated by conditioning treatment. Then, free cations are selectively substituted from the acidic ion exchange resin (resin salt) to a stronger acidic polymer electrolyte. By this ion exchange action, the fuel gelled resin shrinks and solidifies, and the methanol fuel is released, thereby realizing reliquefaction.

このことを下記反応スキームによりさらに具体的に説明する(但し本発明はこれにより限定されるものではない。)。この例示スキームでは、高分子電解質はカルボキシル基を有する。これを燃料ゲル化樹脂としてメタノールに膨潤させゲル化物とする(状態1)。このとき、上述したとおり、硬質ゲルを得るために分子量の大きい高分子吸収剤を用いた場合など、そのゲル化樹脂がメタノール中に膨潤しない場合がある。そのようなときには、膨潤を補助するゲル化補助樹脂を共存させてメタノール燃料と燃料ゲル化樹脂との混合物中にゲル化イオンを発生させ膨潤ゲル化を促してもよい。このときゲル化イオンは前記高分子電解質とは逆極性のものが用いられ、本例示スキームでは強塩基性イオン交換樹脂により発生させたオキソニウムイオンが用いられている。
上記のゲル化物に、前記高分子電解質より弱い酸性のイオン交換樹脂のアンモニウム塩(本例示スキームでは、キレート樹脂アンモニウム塩が用いられている。)を添加する。するとより弱い酸性のキレート樹脂から、高分子電解質にアンモニウムイオンが置換する。アンモニウム塩となった高分子電解質はメタノールに不溶であり、その樹脂は収縮しメタノール燃料を放出する(状態2)。
This will be described more specifically with the following reaction scheme (however, the present invention is not limited thereto). In this exemplary scheme, the polyelectrolyte has a carboxyl group. This is swollen in methanol as a fuel gelled resin to form a gelled product (state 1). At this time, as described above, the gelled resin may not swell in methanol, such as when a high molecular weight absorbent is used to obtain a hard gel. In such a case, gelling ions may be generated in a mixture of methanol fuel and fuel gelling resin in the presence of a gelling auxiliary resin that assists swelling to promote swelling gelation. At this time, gelling ions having a polarity opposite to that of the polymer electrolyte are used. In this exemplary scheme, oxonium ions generated by a strongly basic ion exchange resin are used.
An ammonium salt of an acidic ion exchange resin that is weaker than the polymer electrolyte (a chelate resin ammonium salt is used in the present exemplary scheme) is added to the gelled product. Then, ammonium ions are substituted into the polymer electrolyte from the weaker acidic chelate resin. The polymer electrolyte in the form of an ammonium salt is insoluble in methanol, and the resin contracts to release methanol fuel (state 2).

Figure 0005229525
本再液化態様については特願2006−203601号明細書の記載を参考にすることができる。
Figure 0005229525
Regarding the reliquefaction mode, the description in Japanese Patent Application No. 2006-203601 can be referred to.

本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジの好ましい実施形態を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a preferred embodiment of a fuel soft cartridge for a fuel cell of the present invention. 図1のII−II線断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the II-II line cross section of FIG. 本発明の燃料電池用燃料ソフトカートリッジにおけるゲル化燃料と再液化剤との混合形態を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the mixing form of the gelatinized fuel and the reliquefaction agent in the fuel soft cartridge for fuel cells of this invention. 本発明の燃料電池用燃料カートリッジの好ましい実施態様を模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically the preferable embodiment of the fuel cartridge for fuel cells of this invention. 図4のV−V線断面を模式的に示した拡大断面図であるFIG. 5 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line VV in FIG. 4. 図4に示した燃料電池用燃料カートリッジに内設したソフトカートリッジを押圧するばね材を設けた態様を図4に示したVI−VI線断面により模式的に示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a mode in which a spring material for pressing a soft cartridge provided in the fuel cartridge for the fuel cell shown in FIG. 4 is provided by a cross section taken along line VI-VI shown in FIG. 4.

符号の説明Explanation of symbols

1 ソフトケース
2 取出し口
3 隔部(イージー・ピール・シール部)
4 取出し口シール部
4a 取出し口とチューブとのシール面
7 チューブ
7a 雄ネジ部
7b 外部開口端
7c 内部開口端
8 内部フィルタ
9a、9b 収納室
10 燃料電池用燃料ソフトカートリッジ
11 ゲル化燃料
12 再液化剤
31、32 指
33 混合燃料
34 再液化燃料の取り出し方向
41 ゴム付きキャップ
41a 雄ネジ部
41b 開口部
41c 雌ネジ部
42 逆止弁キャップ
42b 開口部
42c 雌ネジ部
52 ゴム
53 針
57 出口
61 押圧方向
63 板状押圧弾性材
1 soft case 2 outlet 3 separation (easy peel seal)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Outlet port sealing part 4a Sealing surface of extraction port and tube 7 Tube 7a Male screw part 7b External opening end 7c Internal opening end 8 Internal filter 9a, 9b Storage chamber 10 Fuel soft fuel cartridge for fuel cell 11 Gelled fuel 12 Reliquefaction Agents 31, 32 Fingers 33 Mixed fuel 34 Extraction direction of reliquefied fuel 41 Cap with rubber 41a Male thread part 41b Opening part 41c Female thread part 42 Check valve cap 42b Opening part 42c Female thread part 52 Rubber 53 Needle 57 Outlet 61 Press Direction 63 Plate-like pressing elastic material

Claims (16)

ソフトケースの内部を隔部により2つの収納室に離隔し、一方の収納室にゲル化燃料を収納し、他方の収納室に再液化剤を収納し、さらに前記ソフトケースの隔部以外の部分に燃料取出し口を設け、前記隔部を外力により破断して、前記ゲル化燃料と再液化剤とを接触させ、前記燃料を再液化して、取出し口から燃料を取出ししうるようにした燃料電池用燃料ソフトカートリッジであって、
前記ゲル化燃料と再液化剤の組合せを下記A〜Cのいずれかとし、
前記燃料取出し口を前記再液化剤側の収納室に設けたことを特徴とする燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。
<A>
ゲル化燃料:メタノールと電解質ゲル化剤との混合物
再液化剤:高分子電解質、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、およびカンテンからなる群から選ばれる少なくとも一種
<B>
ゲル化燃料:メタノールと電解質ゲル化剤と、高分子電解質、アスコルビン酸類、ステアリン酸、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、カンテン、およびその他の固形ないし液状の有機酸からなる群から選ばれる少なくとも一種との混合物
再液化剤:水または水性媒体
<C>
ゲル化燃料:メタノールと高分子電解質とゲル化補助樹脂との混合物
再液化剤:再液化イオン発生樹脂
The inside of the soft case is separated into two storage chambers by a partition, the gelled fuel is stored in one storage chamber, the reliquefying agent is stored in the other storage chamber, and the portions other than the partition of the soft case Provided with a fuel outlet, the partition portion is broken by an external force, the gelled fuel and the reliquefier are brought into contact with each other, the fuel is reliquefied, and the fuel can be taken out from the outlet. A fuel soft cartridge for a battery ,
The combination of the gelled fuel and the reliquefaction agent is any one of the following AC:
A fuel soft cartridge for a fuel cell, wherein the fuel outlet is provided in a storage chamber on the reliquefying agent side.
<A>
Gelled fuel: Mixture of methanol and electrolyte gelling agent
Reliquefaction agent: at least one selected from the group consisting of polyelectrolytes, proteins, peptides, collagen, gelatin, and agar
<B>
Gelled fuel: at least one selected from the group consisting of methanol, electrolyte gelling agent, polymer electrolyte, ascorbic acid, stearic acid, protein, peptide, collagen, gelatin, agar, and other solid or liquid organic acids Mixture of
Reliquefaction agent: water or aqueous medium
<C>
Gelled fuel: Mixture of methanol, polymer electrolyte and gelling auxiliary resin
Reliquefaction agent: Reliquefaction ion generating resin
前記再液化した燃料を前記燃料取出し口から取り出す経路に内部フィルタを設けたことを特徴とする請求項1記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。   2. The fuel soft cartridge for a fuel cell according to claim 1, wherein an internal filter is provided in a path for taking out the re-liquefied fuel from the fuel outlet. 前記燃料取出し口に螺合式又は嵌合式の接続手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。   3. The fuel soft cartridge for a fuel cell according to claim 1, wherein a screw-type or fitting-type connecting means is provided at the fuel outlet. 前記内部フィルタがイオン交換樹脂とテフロン(登録商標)製のろ紙とを組み合わせてなることを特徴とする請求項2または3に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。 4. The fuel soft cartridge for a fuel cell according to claim 2, wherein the internal filter is a combination of an ion exchange resin and a filter paper made of Teflon (registered trademark). 前記ソフトケースが紫外線遮断性の樹脂とアルミニウムシートとのラミネート材からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。   The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the soft case is made of a laminate material of an ultraviolet blocking resin and an aluminum sheet. 前記隔部の破断強度を前記ソフトケースの破断強度より低くしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。   The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein a breaking strength of the partition portion is lower than a breaking strength of the soft case. 前記隔部が前記ソフトケースの内面を剥離可能に接着してなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。   The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the partition part is formed so that the inner surface of the soft case can be peeled off. 前記再液化剤がゲル状であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。   The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the reliquefaction agent is in a gel form. 前記燃料取り出し口の内部開口端がソフトケースの隔部の近くにまで届かせた請求項1〜8のいずれか1項に記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジ。 The fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of claims 1 to 8, wherein an inner opening end of the fuel take-out port reaches a position close to a partition portion of the soft case . 請求項1〜9のいずれか1項に記載のソフトカートリッジをハードケースに収納したことを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。 A fuel cartridge for a fuel cell, wherein the soft cartridge according to any one of claims 1 to 9 is housed in a hard case. 前記ソフトカートリッジの燃料取出し口に当接し密着するよう、前記ハードケース側に逆止弁を設けた、あるいは、前記ハードケース側に、前記ソフトカートリッジ側からみて外部フィルタと逆止弁とをその順に設けたことを特徴とする請求項10に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。   A check valve is provided on the hard case side so as to come into contact with and in close contact with the fuel outlet of the soft cartridge, or an external filter and a check valve are arranged in that order on the hard case side as viewed from the soft cartridge side. The fuel cartridge for a fuel cell according to claim 10, wherein the fuel cartridge is provided. 前記ハードケースが、その内部に収納した前記ソフトカートリッジを押圧する弾性押圧手段を有することを特徴とする請求項10又は11に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。   The fuel cartridge for a fuel cell according to claim 10 or 11, wherein the hard case has an elastic pressing means for pressing the soft cartridge housed therein. 請求項1〜10のいずれかに記載の燃料電池用燃料ソフトカートリッジを用いてゲル化燃料を再液化して取り出す再液化燃料の取出し方法であって、
ソフトケース内部を隔部により2つに隔てた収納室にゲル化燃料と再液化剤とをそれぞれ内包させ、前記ソフトケースの外部から押圧力を加えて前記隔部を破断することにより、前記ゲル化燃料と前記再液化剤とを接触させることを特徴とするゲル化燃料を再液化して取り出す再液化燃料の取出し方法。
A method for taking out a reliquefied fuel by reliquefying and taking out the gelled fuel using the fuel soft cartridge for a fuel cell according to any one of claims 1 to 10,
The gelled fuel and the reliquefaction agent are respectively contained in a storage chamber separated into two by a partition, and the gel is broken by applying a pressing force from the outside of the soft case. A method for taking out a reliquefied fuel, wherein the reliquefied fuel and the reliquefying agent are brought into contact with each other.
前記ゲル化燃料及び再液化剤を収納したソフトケースを手揉みにより押圧する、あるいは、前記ソフトケースをハードケースに収納し、該ハードケースに設けた弾性押圧手段により押圧してゲル化燃料を再液化して取り出すことを特徴とする請求項13に記載の再液化燃料の取り出し方法。 The soft case containing the gelled fuel and the reliquefying agent is pressed by hand, or the soft case is stored in a hard case and pressed by elastic pressing means provided on the hard case to regenerate the gelled fuel. extraction method of re liquid fuels according to claim 13, wherein the retrieving is liquefied. 前記ソフトケースの前記再液化剤側の収納室の隔部以外の部分の隔部に対向する位置に燃料取出し口を設けることを特徴とする、請求項13又は14に記載の再液化燃料の取出し方法。 And providing a fuel outlet at a position opposed to隔部of the portion other than隔部reliquefaction agent side of the housing chamber of said soft case, extraction of the re-liquefied fuel according to claim 13 or 14 Method. 請求項13〜請求項15に記載の再液化燃料の取出し方法に用いることを特徴とする燃料電池燃料収納用ソフトケースであって、
内部を隔部により2つの収納室に離隔し、一方の収納室にゲル化燃料を収納し、他方の収納室に再液化剤を収納し、
前記ゲル化燃料と再液化剤の組合せを下記A〜Cのいずれかとし、
前記ソフトケースの隔部以外の部分で再液化剤を収納する側に燃料取出し口を設け、前記隔部を外力により破断して、前記ゲル化燃料と再液化剤とを接触させ、前記燃料を再液化して、取出し口から燃料を取出ししうる燃料電池用燃料収納用ソフトケース。
<A>
ゲル化燃料:メタノールと電解質ゲル化剤との混合物
再液化剤:高分子電解質、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、およびカンテンからなる群から選ばれる少なくとも一種
<B>
ゲル化燃料:メタノールと電解質ゲル化剤と、高分子電解質、アスコルビン酸類、ステアリン酸、タンパク質、ペプチド、コラーゲン、ゼラチン、カンテン、およびその他の固形ないし液状の有機酸からなる群から選ばれる少なくとも一種との混合物
再液化剤:水または水性媒体
<C>
ゲル化燃料:メタノールと高分子電解質とゲル化補助樹脂との混合物
再液化剤:再液化イオン発生樹脂
A soft case for storing fuel cell fuel, characterized in that it is used in the method for taking out reliquefied fuel according to claim 13 to claim 15 ,
The interior is separated into two storage chambers by a partition, gelled fuel is stored in one storage chamber, and a reliquefying agent is stored in the other storage chamber,
The combination of the gelled fuel and the reliquefaction agent is any one of the following AC:
A fuel outlet is provided on the side of the soft case other than the partition where the reliquefier is stored, the partition is broken by an external force, the gelled fuel and the reliquefier are brought into contact, and the fuel is removed. A soft case for storing fuel for a fuel cell that can be re-liquefied and fuel can be removed from the outlet.
<A>
Gelled fuel: Mixture of methanol and electrolyte gelling agent
Reliquefaction agent: at least one selected from the group consisting of polyelectrolytes, proteins, peptides, collagen, gelatin, and agar
<B>
Gelled fuel: at least one selected from the group consisting of methanol, electrolyte gelling agent, polymer electrolyte, ascorbic acid, stearic acid, protein, peptide, collagen, gelatin, agar, and other solid or liquid organic acids Mixture of
Reliquefaction agent: water or aqueous medium
<C>
Gelled fuel: Mixture of methanol, polymer electrolyte and gelling auxiliary resin
Reliquefaction agent: Reliquefaction ion generating resin
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