JPH1092456A - 機器搭載用燃料電池装置 - Google Patents

機器搭載用燃料電池装置

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JPH1092456A
JPH1092456A JP8242762A JP24276296A JPH1092456A JP H1092456 A JPH1092456 A JP H1092456A JP 8242762 A JP8242762 A JP 8242762A JP 24276296 A JP24276296 A JP 24276296A JP H1092456 A JPH1092456 A JP H1092456A
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JP
Japan
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fuel cell
heat
hydrogen storage
hydrogen
storage cylinder
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Pending
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JP8242762A
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English (en)
Inventor
Makoto Uchida
誠 内田
Hiroko Fukuoka
裕子 福岡
Yasushi Sugawara
靖 菅原
Nobuo Eda
信夫 江田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/795,352 priority patent/US6057051A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つのパッケージ内に一体化した超小型化し
た機器搭載用の固体高分子型燃料電池を提供することを
目的とする。 【解決手段】 本発明の機器搭載用燃料電池装置は、燃
料電池本体と、水素吸蔵ボンベと、水素吸蔵ボンベと燃
料電池本体とを連結した水素供給手段と、燃料電池本体
に空気を供給する送気手段を有し、燃料電池本体での発
生熱を水素吸蔵ボンベに導いて加熱する構成を有し、送
気手段の空気流と熱伝導体を用いて熱の伝達を行い、さ
らに燃料電池本体が内部の発生熱を外部に放熱する構成
を有したものである。上記構成によって、燃料電池の廃
熱を効率的に水素吸蔵ボンベへ熱伝導することが可能と
なり、機器に搭載できる超小型の電源システムを提供で
き、長時間の作動および繰り返し利用が可能な電池シス
テムが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノート型パソコン
等のポータブル機器に搭載するための電源システムであ
って、燃料として水素を用い、空気を酸化剤とする超小
型の固体高分子型燃料電池を用いた電源システムに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】ポータブル電源として燃料電池を用いた
例は、例えば特開平4−308662号公報や特開平6
−60894号公報に記載されている一連の先行技術が
あるが、これはリン酸型燃料電池を水素吸蔵合金より供
給される水素と空気で駆動する構成を開示している。ま
た特開昭54−22537号公報や特開平2−2603
71号公報には、固体高分子型燃料電池を水素吸蔵合金
より供給される水素と空気で駆動する構成が開示されて
いる。さらにポータブルではないが、搬送可能な小型電
源として、米国特許5200278号には、生成水を回
収し、冷却水と加湿水に用いる固体高分子型燃料電池の
システムが開示されている。
【0003】固体高分子型燃料電池は、電解質に固体高
分子電解質であるイオン交換膜を用いており、その一般
的な原理の説明を図12に示す。このイオン交換膜51
を用いた構成では、上記膜51の両面に正極52ならび
に負極53を層状に形成し、これらを併せて単位電池5
4が構成される。水素を燃料とした場合、負極では触媒
と高分子電解質の接触界面において、以下のような反応
が起こる。
【0004】H2 → 2H+ + 2e- 酸素を酸化剤とした場合、正極では同様に 1/2O2 + 2H+ + 2e- = H2O の反応が起こり、水が生成される。触媒は反応の活性点
となり、電極層は上記反応の電子の伝導体であり、高分
子電解質は水素イオンの伝導体となる。ただし、高分子
電解質は含水して初めて実用的なイオン透過性を持つ。
したがって、固体高分子型燃料電池を用いた電源システ
ムとして特徴的に、この高分子電解質を加湿する方法が
広く検討されている。上記単位電池54は、図13に示
すようなセパレータ板55とガスケット56を用いて直
列に接続され、図14に示すように単位電池を複数個連
結して構成した積層体57を形成してエンドプレート5
8で締め付けて一つの発電ユニットとなる。
【0005】燃料電池の発電は発熱を伴う。高分子電解
質は含水している状態でプロトン伝導性示すため、燃料
電池の発熱に伴い高分子電解質が乾燥し、含水率が低下
すると燃料電池の内部抵抗が増大し発電能力が低下す
る。従って、高分子電解質の乾燥を防ぐために燃料電池
の冷却が必要となる。一方、水素吸蔵合金の水素の放出
過程は吸熱反応であり、水素燃料を供給する際に水素吸
蔵合金の温度が低下する。温度の低下に伴い水素吸蔵合
金の水素放出能力が低下するため、十分な水素の流量を
確保するためには水素吸蔵合金を加熱する必要がある。
そこで、燃料電池の発熱を水素吸蔵合金の加熱に利用す
る提案がなされている。
【0006】例えば特開平2−26037号公報では、
燃料電池のセパレータ板の直接の熱伝導により燃料電池
の廃熱を水素吸蔵合金容器に伝える方法が開示されてい
る。また、特開平6−60894号公報では、燃料電池
の排ガスが水素吸蔵合金容器周辺を通過するように構成
されている。さらに、特開平6−60895号公報では
燃料電池本体から水素吸蔵合金容器に至る排ガス通路に
通路開度調製手段を設けて熱の伝導率を調節して水素圧
力を制御する内容が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のポータブル燃料電池や固体高分子型燃料電池システ
ムの構成では、ポータブル機器に搭載するために必要な
超小型化するためのより効率的な熱伝導の構成が考慮さ
れていなかった。例えば特開平6−60894号公報や
6−60895号公報に記載されている一連の技術で
は、燃料電池の廃熱を空気流のみで水素吸蔵合金容器に
伝える構成が開示されているが、本発明の目的とする機
器搭載用の超小型システムでは空気流の経路に必要とさ
れるスペースが十分に確保できないために熱伝導の効率
が不十分であった。また、特開平2−260371号公
報に記載の構成では、セパレータ板の熱伝導により直接
に水素吸蔵容器に熱伝導する構成が開示されているが、
導電性のセパレータ板を直接接続したのでは発電された
電気を導通してしまう問題が生じる。すなわち各単位電
池のセパレータ板の電気絶縁性を保つことと各単位電池
の発生する熱を伝導することの相反する特性を両立しつ
つ、限られた容積の中で十分な熱伝導を確保することは
困難であるという欠点を有していた。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決し、一つ
のパッケージ内に一体化した超小型化した機器搭載用の
固体高分子型燃料電池システムを提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の機器搭載用燃料電池装置は、燃料電池本体
と、この燃料電池本体に必要な水素を吸蔵する水素吸蔵
ボンベと、上記水素吸蔵ボンベと燃料電池本体とを連結
し、水素を水素吸蔵ボンベから燃料電池本体に供給する
水素供給手段と、上記燃料電池本体に燃料電池の発電に
必要な酸素を供給するための空気を供給する送気手段を
有し、燃料電池本体での発生熱を水素吸蔵ボンベに導い
て同水素吸蔵ボンベを加熱する構成を有するものであ
る。詳しくは送気手段の空気流あるいは熱伝導体を用い
て熱の伝達を行い、また燃料電池本体が内部の発生熱を
外部に放熱する構成を有したものである。上記構成によ
って、燃料電池の廃熱をより効率的に水素吸蔵ボンベへ
熱伝導することが可能となり、機器に搭載できる超小型
の全く新しい電源システムを提供でき、従来の電池には
ない長時間の作動を可能とするとともに、繰り返し利用
が可能な電池システムが実現できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図1〜1
1を用いて詳細に説明する。
【0011】図1に本発明の一実施例における燃料電池
装置の斜視図を、図2〜4にその一実施例および他の実
施例の断面図を示す。燃料電池本体1と、この燃料電池
本体1で使用される水素を貯蔵する水素吸蔵ボンベ3
と、この水素吸蔵ボンベ3と燃料電池本体1とを連結
し、燃料電池の発電に必要な酸素を供給するための空気
を燃料電池本体1に供給するファン等からなる送気手段
2が、図に示すように配置されている。この燃料電池装
置には、吸気口4と排気口5が設けられている。燃料電
池本体1は単位電池をセパレータ板12で挟持し、セパ
レータ板12は各単位電池に接触するチタンなどによる
導電性部分17で電気的な接続を行っており、単位電池
の正極と負極は高分子電解質膜とガスケット等で絶縁さ
れている。このときセパレータと一体化された枠体部分
11を液晶ポリマなどの絶縁体で構成することにより、
より確実な絶縁性が得られ、燃料電池の組立におけるズ
レやガスケットのピンホール等の絶縁不良を防ぐことが
できる。燃料電池の廃熱は送気手段2による空気流で燃
料電池本体の外へ排出される。このとき図3に示すよう
にセパレータ板12の一部を放熱フィン14のように、
燃料電池外部に露出し放熱効率を高める構成とすること
により、廃熱温度を増加させることができる。送気手段
2はアルミや銅などの金属や炭素材料、熱伝導性の良好
な樹脂材料などからなるヒートシンク22構造を持ち、
燃料電池の廃熱を効率よく回収することができる。送気
手段2は水素吸蔵ボンベ3と接触しており回収した熱を
水素吸蔵合金に伝達することができる。送気手段2と水
素吸蔵ボンベ3との接続を図4に示すようにアルミや銅
などの金属や炭素材料、熱伝導性の良好な樹脂材料など
からなる熱伝板23で行えば、燃料電池発電システムを
搭載する機器のスペースに合わせた様々な構成をとるこ
とが可能となる。さらに、熱伝板23と水素吸蔵ボンベ
3との接続を銀ペースト、カーボンペーストあるいは導
電性の粘着シートやテープなどの熱伝導物で接着するこ
とにより、より効率的な熱伝導が得られる。
【0012】図5〜11に燃料電池装置のセパレータ板
12のより詳細な構成を示す。図5はセパレータの水素
極側平面図、図6は酸素極側平面図、図7は側面図であ
る。図8は図5におけるA−A間の断面図、図9はB−
B間の断面図、図10はC−C間の断面図、図11はD
−D間の断面図である。水素は各単位電池に均等に分配
するための均圧室として機能するマニホールド13と流
路15を介して供給される。放熱フィン14は燃料電池
の枠体の空気供給口16と排出口の両側に取り付けられ
るとより放熱効果が向上する。
【0013】なおセパレータ板の導電性部分としてはチ
タンの他、耐酸性のあるステンレス鋼、例えばSUS3
16、SUS316Lなども用いられる。
【0014】またセパレータと一体化された枠体部分の
絶縁体としては液晶ポリマーの他、耐薬品性、耐熱性お
よび耐クリープ性のあるエンジニアプラスチック類、例
えば変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)、ポリ
エーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレン
サルファイド(PPS)、ポリエーテルサルフォン(P
ES)、ポリサルフォン(PSF)なども用いられる。
【0015】また本発明の燃料電池電源を搭載する機器
の例として、ノート型パソコンを示したが、他の使用例
としてポータブルなプリンターやファクス、電話、テレ
ビ、通信機器、オーディオビデオ機器、扇風機、保温保
冷庫、アイロン、ポット、掃除機、炊飯器、電磁調理
器、照明器具、ゲーム機やラジコンカーなどの玩具、電
動工具など様々な用途に使用でき、特に10W以上の出
力で3時間以上の作動時間を必要とする機器にきわめて
有効である。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明の構成によれば、燃
料電池の廃熱を効果的に水素吸蔵合金に伝えることが可
能となり、従来にない超小型の燃料電池による電源シス
テムが実現できる。そしてこの電源システムをポータブ
ル機器に搭載することにより、従来の一次電池や二次電
池を用いた場合よりも長時間の作動が可能となるととも
に、発電終了後は、水素吸蔵ボンベに水素を充填するこ
とにより、または水素を充填済みのボンベに交換するこ
とにより、瞬時に発電を再開することができる。さらに
本電源システムは、繰り返し何度も使用できることか
ら、省資源の観点からも優れたシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における燃料電池装置の斜視
【図2】同燃料電池装置の断面図
【図3】燃料電池本体の放熱構造を示す他の実施例の断
面図
【図4】水素吸蔵合金の位置の異なる他の実施例の断面
【図5】同燃料電池装置のセパレータ板の水素極側平面
【図6】同燃料電池装置のセパレータ板の空気極側平面
【図7】同燃料電池装置のセパレータ板の側面図
【図8】図5におけるA−A断面図
【図9】図5におけるB−B断面図
【図10】図5におけるC−C断面図
【図11】図5におけるD−D断面図
【図12】固体高分子型燃料電池の原理を示す説明図
【図13】固体高分子型燃料電池における単位電池の構
造断面図
【図14】単位電池を複数個連結して構成した発電ユニ
ットの斜視図
【符号の説明】
1 燃料電池本体 2 送気手段 3 水素吸蔵ボンベ 4 吸気口 5 排気口 11 燃料電池枠体 12 セパレータ板 13 水素マニホールド 14 放熱フィン 15 水素流路 16 空気流路 17 導電性部分 22 ヒートシンク 23 熱伝板 51 イオン交換膜 52 正極 53 負極 54 単位電池 55 セパレータ板 56 ガスケット 57 積層体 58 エンドプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江田 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パーソナルコンピュータ等の可搬用機器
    に搭載して用いられる燃料電池装置であって、燃料電池
    本体と、この燃料電池本体に必要な水素を吸蔵する水素
    吸蔵ボンベと、上記水素吸蔵ボンベと燃料電池本体とを
    連結し、水素を水素吸蔵ボンベから燃料電池本体に供給
    する水素供給手段と、上記燃料電池本体に燃料電池の発
    電に必要な酸素を供給するための空気を供給する送気手
    段を有し、燃料電池本体での発生熱を水素吸蔵ボンベに
    導いて同水素吸蔵ボンベを加熱する構成としたことを特
    徴とする機器搭載用燃料電池装置。
  2. 【請求項2】 発生熱の伝達を送気手段による空気流に
    よって行うことを特徴とする請求項1記載の機器搭載用
    燃料電池装置。
  3. 【請求項3】 送気手段が熱伝導体を有するとともに、
    熱伝導体が水素吸蔵ボンベと連結され、発生熱の伝達を
    熱伝導体によって行うことを特徴とする請求項1記載の
    機器搭載用燃料電池装置。
  4. 【請求項4】 熱伝導体が熱伝導物により水素吸蔵ボン
    ベと接着されていることを特徴とする請求項3記載の機
    器搭載用燃料電池装置。
  5. 【請求項5】 燃料電池本体が内部の発生熱を外部に放
    熱する構成を有し、送気手段の空気流で冷却することを
    特徴とする請求項1記載の機器搭載用燃料電池装置。
  6. 【請求項6】 発生熱を燃料電池の外部に放出する構成
    が、正極と負極より電気を集電し、燃料電池内部で水素
    と空気の流路を構成し、かつ両気体の分離を行うセパレ
    ータ部材と一体であることを特徴とする請求項5記載の
    機器搭載用燃料電池装置。
  7. 【請求項7】 セパレータ部材の周縁部を電気絶縁性材
    料で包埋して燃料電池の枠体となる構造を有し、セパレ
    ータの一部が枠体の外部に露出し発生熱を外部に放出す
    る構成であることを特徴とする請求項6記載の機器搭載
    用燃料電池装置。
JP8242762A 1996-02-05 1996-09-13 機器搭載用燃料電池装置 Pending JPH1092456A (ja)

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EP97101565A EP0788172B1 (en) 1996-02-05 1997-01-31 Fuel cell for mounting on equipment
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6468681B1 (en) * 1998-06-26 2002-10-22 Kabushikikaisha Equos Research Fuel cell system
JP2002352817A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池
JP2007045301A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Kurimoto Ltd 燃料電池搭載電動車イスの燃料ボンベ設置構造
JP2007080631A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Canon Inc 燃料電池装置
WO2008120478A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Sony Corporation 燃料電池
KR101012404B1 (ko) * 2008-09-09 2011-02-09 삼성전기주식회사 연료전지 발전시스템

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6468681B1 (en) * 1998-06-26 2002-10-22 Kabushikikaisha Equos Research Fuel cell system
JP2002352817A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池
JP2007045301A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Kurimoto Ltd 燃料電池搭載電動車イスの燃料ボンベ設置構造
JP4512536B2 (ja) * 2005-08-09 2010-07-28 株式会社栗本鐵工所 燃料電池搭載電動車イスの燃料ボンベ設置構造
JP2007080631A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Canon Inc 燃料電池装置
US7691517B2 (en) 2005-09-13 2010-04-06 Canon Kabushiki Kaisha Fuel cell system with a water holding member
WO2008120478A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Sony Corporation 燃料電池
US8679692B2 (en) 2007-03-29 2014-03-25 Sony Corporation Fuel cell having enhanced heat dissipation
KR101012404B1 (ko) * 2008-09-09 2011-02-09 삼성전기주식회사 연료전지 발전시스템
US8277995B2 (en) 2008-09-09 2012-10-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Fuel cell power generation system

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