JPH09161810A - 直接メタノール型燃料電池 - Google Patents
直接メタノール型燃料電池Info
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- JPH09161810A JPH09161810A JP7318296A JP31829695A JPH09161810A JP H09161810 A JPH09161810 A JP H09161810A JP 7318296 A JP7318296 A JP 7318296A JP 31829695 A JP31829695 A JP 31829695A JP H09161810 A JPH09161810 A JP H09161810A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な構成で、アノード側電極全面にわたり適
正量のメタノール水溶液を確実に供給することを可能に
する。 【解決手段】メタノールタンク７０と水タンク７２は、
それぞれポンプ７４、７６を介して供給路７８に接続さ
れ、この供給路７８がメタノール水溶液用整流板５０の
平坦面側と仕切板４４の間に形成された第１通路６０に
連通する。メタノール水溶液用整流板５０は、多孔質の
導電性材料で形成され、第１通路６０にメタノールと水
の混合液が導入されると、この混合液は、前記メタノー
ル水溶液用整流板５０を透過してアノード側電極１６の
全作動面に供給される。従って、アノード側電極１６の
全作動面にわたって均一な濃度のメタノール水溶液を安
定して供給することができる。
正量のメタノール水溶液を確実に供給することを可能に
する。 【解決手段】メタノールタンク７０と水タンク７２は、
それぞれポンプ７４、７６を介して供給路７８に接続さ
れ、この供給路７８がメタノール水溶液用整流板５０の
平坦面側と仕切板４４の間に形成された第１通路６０に
連通する。メタノール水溶液用整流板５０は、多孔質の
導電性材料で形成され、第１通路６０にメタノールと水
の混合液が導入されると、この混合液は、前記メタノー
ル水溶液用整流板５０を透過してアノード側電極１６の
全作動面に供給される。従って、アノード側電極１６の
全作動面にわたって均一な濃度のメタノール水溶液を安
定して供給することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質を挟んでア
ノード側電極とカソード側電極を対設した燃料電池構造
体と、前記燃料電池構造体を挟持するセパレータとを備
え、燃料としてメタノール水溶液が燃料電池内に直接供
給される直接メタノール型燃料電池に関する。
ノード側電極とカソード側電極を対設した燃料電池構造
体と、前記燃料電池構造体を挟持するセパレータとを備
え、燃料としてメタノール水溶液が燃料電池内に直接供
給される直接メタノール型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、固体高分子電解質膜を挟んでア
ノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池構
造体をセパレータによって挟持して複数積層することに
より構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実用
化されつつある。
ノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池構
造体をセパレータによって挟持して複数積層することに
より構成された燃料電池が開発され、種々の用途に実用
化されつつある。
【０００３】この種の燃料電池として、メタノール水溶
液を液体のまま直接アノード側電極に供給するととも
に、酸化剤ガス（空気）をカソード側電極に供給するこ
とにより、前記メタノール水溶液が水と反応して水素イ
オンが得られ、この水素イオンが固体高分子電解質膜内
を流れることによって外部に電気エネルギが得られるよ
うに構成された直接メタノール型燃料電池が知られてい
る。
液を液体のまま直接アノード側電極に供給するととも
に、酸化剤ガス（空気）をカソード側電極に供給するこ
とにより、前記メタノール水溶液が水と反応して水素イ
オンが得られ、この水素イオンが固体高分子電解質膜内
を流れることによって外部に電気エネルギが得られるよ
うに構成された直接メタノール型燃料電池が知られてい
る。
【０００４】この場合、上記直接メタノール型燃料電池
では、通常、アノード側電極とセパレータの間に形成さ
れた通路に沿ってメタノール水溶液と硫酸の混合液（ア
ノライト）を通流させることにより、前記メタノール水
溶液を前記アノード側電極に直接供給するように構成さ
れている。
では、通常、アノード側電極とセパレータの間に形成さ
れた通路に沿ってメタノール水溶液と硫酸の混合液（ア
ノライト）を通流させることにより、前記メタノール水
溶液を前記アノード側電極に直接供給するように構成さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、メタノール水溶液が通路に沿って流通し
つつ水と反応するため、この通路の上流側と下流側とで
該メタノール水溶液の濃度にばらつきが生じ易い。これ
により、アノード側電極全面にわたって適正量のメタノ
ール水溶液を安定して供給することができず、発電性能
が変動するという問題が指摘されている。
従来技術では、メタノール水溶液が通路に沿って流通し
つつ水と反応するため、この通路の上流側と下流側とで
該メタノール水溶液の濃度にばらつきが生じ易い。これ
により、アノード側電極全面にわたって適正量のメタノ
ール水溶液を安定して供給することができず、発電性能
が変動するという問題が指摘されている。
【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、簡単な構成で、アノード側電極全面にわたり適正
量のメタノール水溶液を確実に供給することが可能な直
接メタノール型燃料電池を提供することを目的とする。
あり、簡単な構成で、アノード側電極全面にわたり適正
量のメタノール水溶液を確実に供給することが可能な直
接メタノール型燃料電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、セパレータを構成するアノード側要素
部材が、多孔質の導電性材料、例えば、多孔質炭素材料
で形成されている。そして、アノード側要素部材の他方
の面側に設けられた通路にメタノールと水の混合液が導
入されると、この混合液が前記アノード側要素部材を透
過して該アノード側要素部材の一方の面が接触するアノ
ード側電極に供給される。このため、アノード側電極の
全作動面にわたって均一な濃度のメタノール水溶液を供
給することができ、前記アノード側電極全体にわたり適
正量のメタノール水溶液を確実に供給することが可能に
なる。
めに、本発明は、セパレータを構成するアノード側要素
部材が、多孔質の導電性材料、例えば、多孔質炭素材料
で形成されている。そして、アノード側要素部材の他方
の面側に設けられた通路にメタノールと水の混合液が導
入されると、この混合液が前記アノード側要素部材を透
過して該アノード側要素部材の一方の面が接触するアノ
ード側電極に供給される。このため、アノード側電極の
全作動面にわたって均一な濃度のメタノール水溶液を供
給することができ、前記アノード側電極全体にわたり適
正量のメタノール水溶液を確実に供給することが可能に
なる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
直接メタノール型燃料電池１０の概略構成図である。こ
の燃料電池１０は、固体高分子電解質膜１２を挟んでカ
ソード側電極１４とアノード側電極１６を対設した燃料
電池構造体１８と、前記燃料電池構造体１８を挟持する
セパレータ２０とを備える。燃料電池構造体１８とセパ
レータ２０は、一対のエンドプレート２２ａ、２２ｂお
よび４本のタイロッド２４により一体的に固定される
（図１および図２参照）。
直接メタノール型燃料電池１０の概略構成図である。こ
の燃料電池１０は、固体高分子電解質膜１２を挟んでカ
ソード側電極１４とアノード側電極１６を対設した燃料
電池構造体１８と、前記燃料電池構造体１８を挟持する
セパレータ２０とを備える。燃料電池構造体１８とセパ
レータ２０は、一対のエンドプレート２２ａ、２２ｂお
よび４本のタイロッド２４により一体的に固定される
（図１および図２参照）。
【０００９】図３に示すように、電解質膜１２の上部側
には、酸化剤ガス導入用孔部１２ａと、冷却水排出用孔
部１２ｂと、未反応メタノール水溶液および生成された
二酸化炭素ガスを排出する燃料排出用孔部１２ｃとが設
けられる。電解質膜１２の下部側には、酸化剤ガス排出
用孔部１２ｄと、冷却水導入用孔部１２ｅと、メタノー
ルと水の混合液を導入する燃料導入用孔部１２ｆとが設
けられる。
には、酸化剤ガス導入用孔部１２ａと、冷却水排出用孔
部１２ｂと、未反応メタノール水溶液および生成された
二酸化炭素ガスを排出する燃料排出用孔部１２ｃとが設
けられる。電解質膜１２の下部側には、酸化剤ガス排出
用孔部１２ｄと、冷却水導入用孔部１２ｅと、メタノー
ルと水の混合液を導入する燃料導入用孔部１２ｆとが設
けられる。
【００１０】燃料電池構造体１８の両側には、第１ガス
ケット３０と第２ガスケット３２とが配設される。第１
ガスケット３０は、アノード側電極１６を収容するため
の大きな開口部３４を有し、第２ガスケット３２は、カ
ソード側電極１４を収容するための大きな開口部３６を
有する。第１および第２ガスケット３０、３２は、酸化
剤ガス導入用孔部３０ａ、３２ａと、冷却水排出用孔部
３０ｂ、３２ｂと、燃料排出用孔部３０ｃ、３２ｃとを
それぞれ上部側に設けるとともに、酸化剤ガス排出用孔
部３０ｄ、３２ｄと、冷却水導入用孔部３０ｅ、３２ｅ
と、燃料導入用孔部３０ｆ、３２ｆとをそれぞれ下部側
に設ける。
ケット３０と第２ガスケット３２とが配設される。第１
ガスケット３０は、アノード側電極１６を収容するため
の大きな開口部３４を有し、第２ガスケット３２は、カ
ソード側電極１４を収容するための大きな開口部３６を
有する。第１および第２ガスケット３０、３２は、酸化
剤ガス導入用孔部３０ａ、３２ａと、冷却水排出用孔部
３０ｂ、３２ｂと、燃料排出用孔部３０ｃ、３２ｃとを
それぞれ上部側に設けるとともに、酸化剤ガス排出用孔
部３０ｄ、３２ｄと、冷却水導入用孔部３０ｅ、３２ｅ
と、燃料導入用孔部３０ｆ、３２ｆとをそれぞれ下部側
に設ける。
【００１１】セパレータ２０は、アノード側電極１６側
の第１セパレータ部４０と、カソード側電極１４側の第
２セパレータ部４２と、この第１および第２セパレータ
部４０、４２に挟持される仕切板４４とを備える。
の第１セパレータ部４０と、カソード側電極１４側の第
２セパレータ部４２と、この第１および第２セパレータ
部４０、４２に挟持される仕切板４４とを備える。
【００１２】第１セパレータ部４０を構成する第１マニ
ホールド板４６は、矩形状の平板で構成され、その中央
部に大きな開口部４８を有する。第１マニホールド板４
６の上部側には、酸化剤ガス導入用孔部４６ａと、冷却
水排出用孔部４６ｂと、燃料排出用孔部４６ｃとが設け
られる。第１マニホールド板４６の下部側には、酸化剤
ガス排出用孔部４６ｄと、冷却水導入用孔部４６ｅと、
燃料導入用孔部４６ｆとが設けられる。第１マニホール
ド板４６の孔部４６ｃ、４６ｆは、この第１マニホール
ド板４６の互いに異なる面側に設けられた凹部４７ａ、
４７ｂおよび開口部４８を介して互いに連通している
（図３、図４および図６参照）。
ホールド板４６は、矩形状の平板で構成され、その中央
部に大きな開口部４８を有する。第１マニホールド板４
６の上部側には、酸化剤ガス導入用孔部４６ａと、冷却
水排出用孔部４６ｂと、燃料排出用孔部４６ｃとが設け
られる。第１マニホールド板４６の下部側には、酸化剤
ガス排出用孔部４６ｄと、冷却水導入用孔部４６ｅと、
燃料導入用孔部４６ｆとが設けられる。第１マニホール
ド板４６の孔部４６ｃ、４６ｆは、この第１マニホール
ド板４６の互いに異なる面側に設けられた凹部４７ａ、
４７ｂおよび開口部４８を介して互いに連通している
（図３、図４および図６参照）。
【００１３】第１マニホールド板４６の開口部４８にメ
タノール水溶液用整流板（アノード側要素部材）５０が
嵌合される。メタノール水溶液用整流板５０には、その
一面が平坦でかつ他面が重力方向（鉛直方向）に向かっ
て平行に延在する燃料排出用通路５０ａが形成され、こ
の通路５０ａに凹部４７ａを介して孔部４６ｃが連通す
る。メタノール水溶液用整流板５０は、その平坦面側に
構成される通路（後述する）に供給されるメタノールと
水の混合液をアノード側電極１６に透過供給するために
多孔質の導電性材料で形成され、具体的には、多孔質炭
素焼結体等の多孔質炭素材料で構成される。メタノール
水溶液用整流板５０を多孔質炭素焼結体で形成する際、
水の滴下を阻止すべくその気孔率が７０％以下でかつポ
ア径が４０μｍ以下の多孔性を有することが望ましい。
タノール水溶液用整流板（アノード側要素部材）５０が
嵌合される。メタノール水溶液用整流板５０には、その
一面が平坦でかつ他面が重力方向（鉛直方向）に向かっ
て平行に延在する燃料排出用通路５０ａが形成され、こ
の通路５０ａに凹部４７ａを介して孔部４６ｃが連通す
る。メタノール水溶液用整流板５０は、その平坦面側に
構成される通路（後述する）に供給されるメタノールと
水の混合液をアノード側電極１６に透過供給するために
多孔質の導電性材料で形成され、具体的には、多孔質炭
素焼結体等の多孔質炭素材料で構成される。メタノール
水溶液用整流板５０を多孔質炭素焼結体で形成する際、
水の滴下を阻止すべくその気孔率が７０％以下でかつポ
ア径が４０μｍ以下の多孔性を有することが望ましい。
【００１４】なお、メタノール水溶液用整流板５０は、
好適には、耐久性を向上させるために撥水化処理された
多孔質体で構成される。この場合、メタノール水溶液用
整流板５０は、所定濃度に調整されたＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）の分散液に浸漬した後、室温で
乾燥させ、次いで、３００〜３８０℃で焼成することに
より、撥水化処理が行われる。
好適には、耐久性を向上させるために撥水化処理された
多孔質体で構成される。この場合、メタノール水溶液用
整流板５０は、所定濃度に調整されたＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）の分散液に浸漬した後、室温で
乾燥させ、次いで、３００〜３８０℃で焼成することに
より、撥水化処理が行われる。
【００１５】第２セパレータ部４２は、上記第１セパレ
ータ部４０と同様に構成されており、第２マニホールド
板５２と、この第２マニホールド板５２の開口部５４に
嵌合する酸化剤ガス用整流板（カソード側要素部材）５
６とを有する。
ータ部４０と同様に構成されており、第２マニホールド
板５２と、この第２マニホールド板５２の開口部５４に
嵌合する酸化剤ガス用整流板（カソード側要素部材）５
６とを有する。
【００１６】第２マニホールド板５２の上部側には、酸
化剤ガス導入用孔部５２ａと、冷却水排出用孔部５２ｂ
と、燃料排出用孔部５２ｃとが設けられる一方、その下
部側には、酸化剤ガス排出用孔部５２ｄと、冷却水導入
用孔部５２ｅと、燃料導入用孔部５２ｆとが設けられ
る。孔部５２ａ、５２ｄは、第２マニホールド板５２の
一側面側に設けられた凹部５８ａ、５８ｂを介して開口
部５４に連通するとともに（図３、図４および図６参
照）、孔部５２ｂ、５２ｅは、凹部５８ｃ、５８ｄを介
して前記開口部５４に連通する（図５参照）。
化剤ガス導入用孔部５２ａと、冷却水排出用孔部５２ｂ
と、燃料排出用孔部５２ｃとが設けられる一方、その下
部側には、酸化剤ガス排出用孔部５２ｄと、冷却水導入
用孔部５２ｅと、燃料導入用孔部５２ｆとが設けられ
る。孔部５２ａ、５２ｄは、第２マニホールド板５２の
一側面側に設けられた凹部５８ａ、５８ｂを介して開口
部５４に連通するとともに（図３、図４および図６参
照）、孔部５２ｂ、５２ｅは、凹部５８ｃ、５８ｄを介
して前記開口部５４に連通する（図５参照）。
【００１７】酸化剤ガス用整流板５６は、その一面が平
坦でかつ他面が鉛直方向に向かって蛇行する通路５６ａ
が形成される。この酸化剤ガス用整流板５６は、緻密質
材料、具体的には、黒鉛化炭素、ステンレス鋼、または
インコネル（商標名）等のニッケル系合金等の耐蝕性を
有する導電性金属、導電性ゴム、または導電性樹脂で構
成されている。
坦でかつ他面が鉛直方向に向かって蛇行する通路５６ａ
が形成される。この酸化剤ガス用整流板５６は、緻密質
材料、具体的には、黒鉛化炭素、ステンレス鋼、または
インコネル（商標名）等のニッケル系合金等の耐蝕性を
有する導電性金属、導電性ゴム、または導電性樹脂で構
成されている。
【００１８】仕切板４４は、緻密質かつ導電性を有する
黒鉛化炭素、ステンレス鋼、またはニッケル系合金等の
耐蝕性の導電性金属、導電性ゴム、導電性樹脂、または
これらを組み合わせた材料で構成される。この仕切板４
４の上部側には、酸化剤ガス導入用孔部４４ａと、冷却
水排出用孔部４４ｂと、燃料排出用孔部４４ｃとが設け
られる一方、その下部側には、酸化剤ガス排出用孔部４
４ｄと、冷却水導入用孔部４４ｅと、燃料導入用孔部４
４ｆとが設けられる。
黒鉛化炭素、ステンレス鋼、またはニッケル系合金等の
耐蝕性の導電性金属、導電性ゴム、導電性樹脂、または
これらを組み合わせた材料で構成される。この仕切板４
４の上部側には、酸化剤ガス導入用孔部４４ａと、冷却
水排出用孔部４４ｂと、燃料排出用孔部４４ｃとが設け
られる一方、その下部側には、酸化剤ガス排出用孔部４
４ｄと、冷却水導入用孔部４４ｅと、燃料導入用孔部４
４ｆとが設けられる。
【００１９】図４に示すように、セパレータ２０は、メ
タノール水溶液用整流板５０の平坦面側と仕切板４４の
間にメタノールと水の混合液が導入される第１通路６０
を有するとともに、図５に示すように、酸化剤ガス用整
流板５６の平坦面側と前記仕切板４４の間にカソード側
電極１４側を冷却するための冷却水が導入される第２通
路６２を設ける。
タノール水溶液用整流板５０の平坦面側と仕切板４４の
間にメタノールと水の混合液が導入される第１通路６０
を有するとともに、図５に示すように、酸化剤ガス用整
流板５６の平坦面側と前記仕切板４４の間にカソード側
電極１４側を冷却するための冷却水が導入される第２通
路６２を設ける。
【００２０】図１に示すように、メタノールタンク７０
と水タンク７２は、それぞれポンプ７４、７６を介して
供給路７８に接続され、この供給路７８がメタノール水
溶液用整流板５０の平坦面側と仕切板４４の間に形成さ
れた第１通路６０に連通する。メタノール水溶液用整流
板５０の通路５０ａに連通するメタノール水溶液貯留槽
８０には、圧力センサ８２を介して背圧弁８４が設けら
れるとともに、このメタノール水溶液貯留槽８０から供
給路７８に連通する循環路８６にポンプ８８が接続され
る。供給路７８の下流側およびメタノール水溶液貯留槽
８０の下端側には、メタノール水溶液の濃度を検出する
ための第１および第２濃度センサ９０、９２が配設され
る。
と水タンク７２は、それぞれポンプ７４、７６を介して
供給路７８に接続され、この供給路７８がメタノール水
溶液用整流板５０の平坦面側と仕切板４４の間に形成さ
れた第１通路６０に連通する。メタノール水溶液用整流
板５０の通路５０ａに連通するメタノール水溶液貯留槽
８０には、圧力センサ８２を介して背圧弁８４が設けら
れるとともに、このメタノール水溶液貯留槽８０から供
給路７８に連通する循環路８６にポンプ８８が接続され
る。供給路７８の下流側およびメタノール水溶液貯留槽
８０の下端側には、メタノール水溶液の濃度を検出する
ための第１および第２濃度センサ９０、９２が配設され
る。
【００２１】酸化剤ガスは、空気であり、この空気がフ
ィルタ９４、ブロア（またはコンプレッサ）９６および
ラジエータ９８を介して燃料電池１０内に供給される。
この燃料電池１０から排出される空気は、ラジエータ１
００で冷却されて弁１０２から水分が除去された後、背
圧弁１０４を介して外部に排気される。
ィルタ９４、ブロア（またはコンプレッサ）９６および
ラジエータ９８を介して燃料電池１０内に供給される。
この燃料電池１０から排出される空気は、ラジエータ１
００で冷却されて弁１０２から水分が除去された後、背
圧弁１０４を介して外部に排気される。
【００２２】このように構成される燃料電池１０の動作
について、以下に説明する。
について、以下に説明する。
【００２３】図１に示すように、供給路７８には、ポン
プ７４の作用下にメタノールタンク７０からメタノール
が供給されるとともに、ポンプ７６の作用下に水タンク
７２から水が供給される。このため、メタノールと水の
混合液が、供給路７８を通って燃料電池１０内の第１セ
パレータ部４０を構成する第１マニホールド板４６の孔
部４６ｆ、燃料電池構造体１８の孔部３０ｆ、１２ｆお
よび３２ｆを介して第２セパレータ部４２を構成する第
２マニホールド板５２の孔部５２ｆに至る。
プ７４の作用下にメタノールタンク７０からメタノール
が供給されるとともに、ポンプ７６の作用下に水タンク
７２から水が供給される。このため、メタノールと水の
混合液が、供給路７８を通って燃料電池１０内の第１セ
パレータ部４０を構成する第１マニホールド板４６の孔
部４６ｆ、燃料電池構造体１８の孔部３０ｆ、１２ｆお
よび３２ｆを介して第２セパレータ部４２を構成する第
２マニホールド板５２の孔部５２ｆに至る。
【００２４】図４に示すように、混合液は、第１マニホ
ールド板４６の孔部４６ｆから凹部４７ｂを通ってメタ
ノール水溶液用整流板５０と仕切板４４の間に形成され
た第１通路６０に導入される。その際、メタノール水溶
液用整流板５０は、多孔質の導電性材料で形成されてお
り、第１通路６０に導入された混合液は、このメタノー
ル水溶液用整流板５０を透過して通路５０ａに至り、ア
ノード側電極１６に燃料であるメタノールと水の混合液
が供給される。
ールド板４６の孔部４６ｆから凹部４７ｂを通ってメタ
ノール水溶液用整流板５０と仕切板４４の間に形成され
た第１通路６０に導入される。その際、メタノール水溶
液用整流板５０は、多孔質の導電性材料で形成されてお
り、第１通路６０に導入された混合液は、このメタノー
ル水溶液用整流板５０を透過して通路５０ａに至り、ア
ノード側電極１６に燃料であるメタノールと水の混合液
が供給される。
【００２５】一方、酸化剤ガスである空気は、ブロア
（またはコンプレッサ）９６の作用下に外部からフィル
タ９４を通って供給され、ラジエータ９８で冷却された
後、燃料電池１０内に導入される。この空気は、第１マ
ニホールド板４６の孔部４６ａ、燃料電池構造体１８の
孔部３０ａ、１２ａおよび３２ａを介して第２セパレー
タ部４２を構成する第２マニホールド板５２の孔部５２
ａに供給される。
（またはコンプレッサ）９６の作用下に外部からフィル
タ９４を通って供給され、ラジエータ９８で冷却された
後、燃料電池１０内に導入される。この空気は、第１マ
ニホールド板４６の孔部４６ａ、燃料電池構造体１８の
孔部３０ａ、１２ａおよび３２ａを介して第２セパレー
タ部４２を構成する第２マニホールド板５２の孔部５２
ａに供給される。
【００２６】図４に示すように、孔部５２ａに供給され
た空気は、凹部５８ａから酸化剤ガス用整流板５６の通
路５６ａに導入され、この通路５６ａに沿って流通する
ことにより、燃料電池構造体１８を構成するカソード側
電極１４に供給される。なお、未使用の空気は、図６に
示すように、第１マニホールド板４６の孔部４６ｄ等を
介して燃料電池１０の外に排出され、ラジエータ１００
で冷却されて水分が除去された後、背圧弁１０４から外
部に排気される（図１参照）。
た空気は、凹部５８ａから酸化剤ガス用整流板５６の通
路５６ａに導入され、この通路５６ａに沿って流通する
ことにより、燃料電池構造体１８を構成するカソード側
電極１４に供給される。なお、未使用の空気は、図６に
示すように、第１マニホールド板４６の孔部４６ｄ等を
介して燃料電池１０の外に排出され、ラジエータ１００
で冷却されて水分が除去された後、背圧弁１０４から外
部に排気される（図１参照）。
【００２７】また、冷却水は、図５に示すように、第１
セパレータ部４０の孔部４６ｅ、燃料電池構造体１８の
孔部３０ｅ、１２ｅおよび３２ｅから第２セパレータ部
４２の孔部５２ｅに至り、この孔部５２ｅに連通する凹
部５８ｄから仕切板４４と酸化剤ガス用整流板５６の間
に形成された第２通路６２に導入され、この第２通路６
２を下方から上方に向かって流動する。
セパレータ部４０の孔部４６ｅ、燃料電池構造体１８の
孔部３０ｅ、１２ｅおよび３２ｅから第２セパレータ部
４２の孔部５２ｅに至り、この孔部５２ｅに連通する凹
部５８ｄから仕切板４４と酸化剤ガス用整流板５６の間
に形成された第２通路６２に導入され、この第２通路６
２を下方から上方に向かって流動する。
【００２８】アノード側電極１６では、（１）式に示す
ように、メタノールと水とが電極内の電極触媒上で反応
して炭酸ガスと水素イオンが生成される。
ように、メタノールと水とが電極内の電極触媒上で反応
して炭酸ガスと水素イオンが生成される。
【００２９】 ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ2 ＋６Ｈ+ ＋６ｅ- …（１） 上記の生成された水素イオンは、電解質膜１２をカソー
ド側電極１４側に拡散移動し、このカソード側電極１４
では、（２）式に示すように、空気中の酸素と反応して
水が生成される。
ド側電極１４側に拡散移動し、このカソード側電極１４
では、（２）式に示すように、空気中の酸素と反応して
水が生成される。
【００３０】 ６Ｈ+ ＋３／２・Ｏ2 ＋６ｅ- → ３Ｈ2 Ｏ …（２） アノード側電極１６に供給されたメタノール水溶液の
中、未反応メタノールと未反応の水は、生成された炭酸
ガス（二酸化炭素ガス）と共に、図６に示すように、第
１セパレータ部４０の凹部４７ａから孔部４６ｃに供給
され、これに連通する孔部４４ｃ、５２ｃ、３２ｃ、１
２ｃおよび３０ｃ等を通ってメタノール水溶液貯留槽８
０に導入される。このメタノール水溶液貯留槽８０で
は、メタノール水溶液に混在している炭酸ガスが除去さ
れ、前記炭酸ガスが除去されたメタノール水溶液がポン
プ８８を介して供給路７８に送り込まれる。これによ
り、未反応メタノール水溶液が燃料電池１０内に循環さ
れ、メタノール水溶液の効率的な使用が可能になる。
中、未反応メタノールと未反応の水は、生成された炭酸
ガス（二酸化炭素ガス）と共に、図６に示すように、第
１セパレータ部４０の凹部４７ａから孔部４６ｃに供給
され、これに連通する孔部４４ｃ、５２ｃ、３２ｃ、１
２ｃおよび３０ｃ等を通ってメタノール水溶液貯留槽８
０に導入される。このメタノール水溶液貯留槽８０で
は、メタノール水溶液に混在している炭酸ガスが除去さ
れ、前記炭酸ガスが除去されたメタノール水溶液がポン
プ８８を介して供給路７８に送り込まれる。これによ
り、未反応メタノール水溶液が燃料電池１０内に循環さ
れ、メタノール水溶液の効率的な使用が可能になる。
【００３１】この場合、本実施形態では、メタノール水
溶液用整流板５０が多孔質の導電性材料で形成され、そ
の平坦面側に構成される第１通路６０にメタノールと水
の混合液が導入されるため、前記混合液は、前記メタノ
ール水溶液用整流板５０を透過してアノード側電極１６
の全作動面に略同時に供給される。従って、従来のよう
に、アノード側電極１６とメタノール水溶液用整流板５
０との間に形成される通路に沿ってメタノール水溶液を
通流させるものに比べ、前記アノード側電極１６の全作
動面にわたって濃度のばらつきがない、均一な濃度のメ
タノール水溶液を安定して供給することができる。これ
により、簡単な構成で、アノード側電極１６全体にわた
り適正量のメタノール水溶液を確実に供給することが可
能になり、燃料電池１０全体の発電性能が有効に向上す
るという効果が得られる。
溶液用整流板５０が多孔質の導電性材料で形成され、そ
の平坦面側に構成される第１通路６０にメタノールと水
の混合液が導入されるため、前記混合液は、前記メタノ
ール水溶液用整流板５０を透過してアノード側電極１６
の全作動面に略同時に供給される。従って、従来のよう
に、アノード側電極１６とメタノール水溶液用整流板５
０との間に形成される通路に沿ってメタノール水溶液を
通流させるものに比べ、前記アノード側電極１６の全作
動面にわたって濃度のばらつきがない、均一な濃度のメ
タノール水溶液を安定して供給することができる。これ
により、簡単な構成で、アノード側電極１６全体にわた
り適正量のメタノール水溶液を確実に供給することが可
能になり、燃料電池１０全体の発電性能が有効に向上す
るという効果が得られる。
【００３２】さらに、供給路７８の下流側およびメタノ
ール水溶液貯留槽８０の下端側には、メタノール水溶液
の濃度を検出するための第１および第２濃度センサ９
０、９２が配設されている。このため、燃料電池１０に
対して、常時、最適濃度のメタノール水溶液を確実に供
給することができるという利点がある。
ール水溶液貯留槽８０の下端側には、メタノール水溶液
の濃度を検出するための第１および第２濃度センサ９
０、９２が配設されている。このため、燃料電池１０に
対して、常時、最適濃度のメタノール水溶液を確実に供
給することができるという利点がある。
【００３３】また、メタノール水溶液用整流板５０に
は、アノード側電極１６に接触する面側に重力方向に向
かって平行に延在する通路５０ａが形成されている。従
って、アノード側電極１６上で生成された炭酸ガスを上
方に円滑に排出することが可能になり、このアノード側
電極１６近傍に前記炭酸ガスが残留することがない。
は、アノード側電極１６に接触する面側に重力方向に向
かって平行に延在する通路５０ａが形成されている。従
って、アノード側電極１６上で生成された炭酸ガスを上
方に円滑に排出することが可能になり、このアノード側
電極１６近傍に前記炭酸ガスが残留することがない。
【００３４】
【発明の効果】本発明に係る直接メタノール型燃料電池
では、多孔質の導電性材料で形成されたアノード側要素
部材の他方の面側に設けられた通路にメタノールと水の
混合液が導入されると、この混合液が前記アノード側要
素部材を透過してアノード側電極に供給される。このた
め、アノード側電極の全作動面にわたって均一な濃度の
メタノール水溶液を安定的に供給することができ、前記
アノード側電極全体にわたり適正量のメタノール水溶液
を確実に供給することが可能になる。これにより、燃料
電池の発電性能が有効に向上することになる。
では、多孔質の導電性材料で形成されたアノード側要素
部材の他方の面側に設けられた通路にメタノールと水の
混合液が導入されると、この混合液が前記アノード側要
素部材を透過してアノード側電極に供給される。このた
め、アノード側電極の全作動面にわたって均一な濃度の
メタノール水溶液を安定的に供給することができ、前記
アノード側電極全体にわたり適正量のメタノール水溶液
を確実に供給することが可能になる。これにより、燃料
電池の発電性能が有効に向上することになる。
【図１】本発明に係る直接メタノール型燃料電池の概略
構成説明図である。
構成説明図である。
【図２】前記燃料電池の概略斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池の一部分解斜視説明図である。
【図４】図２中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２中、Ｖ−Ｖ線断面図である。
【図６】図２中、ＶＩ−ＶＩ線断面図である。
１０…燃料電池 １２…電解質膜 １４…カソード側電極 １６…アノード
側電極 １８…燃料電池構造体 ２０…セパレー
タ ４０、４２…セパレータ部 ４４…仕切板 ４６、５２…マニホールド板 ５０、５６…整
流板 ６０、６２…通路 ７０…メタノー
ルタンク ７２…水タンク ７８…供給路 ８０…メタノール水溶液貯留槽 ８６…循環路 ９０、９２…濃度センサ
側電極 １８…燃料電池構造体 ２０…セパレー
タ ４０、４２…セパレータ部 ４４…仕切板 ４６、５２…マニホールド板 ５０、５６…整
流板 ６０、６２…通路 ７０…メタノー
ルタンク ７２…水タンク ７８…供給路 ８０…メタノール水溶液貯留槽 ８６…循環路 ９０、９２…濃度センサ
Claims (2)
- 【請求項１】電解質を挟んでアノード側電極とカソード
側電極が対設された燃料電池構造体と、 前記燃料電池構造体を挟持するセパレータと、 を備え、 前記セパレータは、一方の面が前記アノード側電極に接
触するとともに、他方の面側にメタノールと水の混合液
を導入するための通路が形成されたアノード側要素部材
を備え、 前記アノード側要素部材は、前記通路に導入された前記
混合液を前記アノード側電極に透過供給するために多孔
質の導電性材料で形成されることを特徴とする直接メタ
ノール型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料電池において、前記ア
ノード側要素部材は、多孔質炭素材料で構成されること
を特徴とする直接メタノール型燃料電池。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31829695A JP3447875B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 直接メタノール型燃料電池 |
| EP96308841A EP0778631B1 (en) | 1995-12-06 | 1996-12-05 | Direct methanol type fuel cell |
| EP99203667A EP0978892B1 (en) | 1995-12-06 | 1996-12-05 | Direct methanol type fuel cell |
| DE69632550T DE69632550T2 (de) | 1995-12-06 | 1996-12-05 | Direkte Methanol-Brennstoffzelle |
| DE69608770T DE69608770T2 (de) | 1995-12-06 | 1996-12-05 | Direkt Methanol-Brennstoffzelle |
| US08/764,072 US5723228A (en) | 1995-12-06 | 1996-12-06 | Direct methanol type fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31829695A JP3447875B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 直接メタノール型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09161810A true JPH09161810A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3447875B2 JP3447875B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=18097624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31829695A Expired - Lifetime JP3447875B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 直接メタノール型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3447875B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030078974A (ko) * | 2002-03-21 | 2003-10-10 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지 시스템의 연료 공급 장치 |
| KR20030091485A (ko) * | 2002-05-28 | 2003-12-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접액체 연료 전지의 연료공급방법 및 이를 적용한직접액체연료 전지장치 |
| KR20040003350A (ko) * | 2002-07-02 | 2004-01-13 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 연료통 교체시기 알림장치 |
| JP2005522011A (ja) * | 2002-04-03 | 2005-07-21 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 接着テープピックヘッドを使用して、多孔性燃料電池層をシンギュレートする装置および方法 |
| JP2005203355A (ja) * | 2003-12-17 | 2005-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池システムにおける発電方法 |
| JP2005302519A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Seiko Epson Corp | 燃料電池システムおよび機器 |
| JP2006196414A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Hitachi Ltd | 燃料電池検査システム |
| KR100675690B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-02-01 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지의 연료공급장치 |
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| KR100689332B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-03-08 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지의 연료공급장치 및 그 방법 |
| KR100785001B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2007-12-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 메탄올을 직접 연료로 사용하는 연료전지 |
| KR100790855B1 (ko) * | 2007-01-16 | 2008-01-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 알코올을 직접 연료로 사용하는 연료전지 |
| JP2008243740A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
-
1995
- 1995-12-06 JP JP31829695A patent/JP3447875B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2005522011A (ja) * | 2002-04-03 | 2005-07-21 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 接着テープピックヘッドを使用して、多孔性燃料電池層をシンギュレートする装置および方法 |
| JP4662715B2 (ja) * | 2002-04-03 | 2011-03-30 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 接着テープピックヘッドを使用して、多孔性燃料電池層をシンギュレートする装置および方法 |
| KR20030091485A (ko) * | 2002-05-28 | 2003-12-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접액체 연료 전지의 연료공급방법 및 이를 적용한직접액체연료 전지장치 |
| KR20040003350A (ko) * | 2002-07-02 | 2004-01-13 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 연료통 교체시기 알림장치 |
| JP2007503704A (ja) * | 2003-05-28 | 2007-02-22 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | ロールグッド燃料電池製造プロセス、設備、およびそれらから製造された物品 |
| JP4662939B2 (ja) * | 2003-05-28 | 2011-03-30 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | ロールグッド燃料電池製造プロセス、設備、およびそれらから製造された物品 |
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| JP2008243740A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3447875B2 (ja) | 2003-09-16 |
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