JPWO2006001419A1 - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

燃料電池は、燃料電池本体と、液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵槽と、該液体燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有し、該液体燃料を該燃料電池本体に供給する燃料供給体と、 を備え、該液体燃料貯蔵槽には、該液体燃料が収容される筒状の燃料収容容器と、該燃料収容容器の下部に設けられた燃料流出弁を有する燃料流出部と、該燃料収容容器に収容される該液体燃料の後端部に配置され、該液体燃料の消費に伴い移動する追従体と、を有する液体燃料貯蔵体と、該液体燃料貯蔵体の周囲の空間部を介して該液体燃料貯蔵体の少なくとも一部を内包し、後端部が閉鎖された収納箱体と、該空間部に封入された加圧ガスと、が設けられている。この構造となる燃料電池とすることにより、液体燃料を安定的に供給でき、保管時に液体燃料の損失がなく、高温の環境に放置されても液体燃料の沸騰及び蒸発が起こりにくく、燃料電池の小型化をなし得ることができるものとなる。

Description

本発明は、燃料電池に関し、更に詳しくは携帯電話、ノート型パソコン及びＰＤＡなどの携帯用電子機器の電源として用いられるのに好適な小型の燃料電池に関する。

一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空気中の酸素とによって燃料電池セル内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得るようにした電池であり種々の形式のものが開発されている。

近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる燃料電池が注目されてきている（例えば、特許文献１及び２参照）。
これらの中でも、液体燃料の供給に毛管力を利用した各液体燃料電池等が知られている（例えば、特許文献３〜７参照）。
これらの各特許文献に記載される液体燃料電池は、燃料タンクから液体燃料を毛管力で燃料極に供給するため、液体燃料を圧送するためのポンプを必要としないなど小型化に際してメリットがある。

しかしながら、このような単に燃料貯蔵槽に設けられた、多孔体及び／又は繊維束体の毛管力だけを利用した液体燃料電池は、構成上は小型化に適するものの、燃料極に燃料が直接液体状態で供給されるため小型携帯機器に搭載し、電池部の前後左右や上下が絶えず変わる使用環境下では、長時間の使用期間中に燃料の追従が不完全となり、燃料供給遮断などの弊害が発生し、電解質層への燃料供給を一定にすることを阻害する原因となっている。

また、これら欠点の解決策の一つとして、例えば、液体燃料を毛管力によりセル内に導入した後、液体燃料を燃料気化層にて気化して、使用する燃料電池システム（例えば、特許文献８参照）が知られているが、基本的な問題点である燃料の追従性不足は改善されていないという課題を有し、また、この構造の燃料電池は液体を気化させた後に燃料として用いるシステムのため、小型化が困難となるなどの課題がある。

このように従来の燃料電池では、燃料極に直接液体燃料を供給する際に、燃料の供給が不安定で動作中の出力値に変動が生じたり、安定な特性を維持したまま携帯機器への搭載が可能な程度の小型化は困難であるのが現状である。
また、燃料タンクの材質として、通常の樹脂、例えば、ポリエチレンなどを利用した場合、長期間の保管の際に、樹脂自体が液体燃料を透過することにより、また、燃料タンクの部品の継ぎ手等から液体燃料の蒸発、漏洩が起こり、燃料の損失が起こり得ることが考えられる。ここで、燃料の蒸発、漏洩を防止するために樹脂部材を一つ一つ、蒸発、漏洩がなくなるくらいに厚みを持って構成させると、前記した燃料電池本体の小型化の目的を達成できないばかりか、液体燃料の残量確認がし辛くなるという課題が生じる。更にまた、燃料タンクを構成する材質に金属、ガラスなどの材料を用いた場合において、金属製では、燃料の残量確認が不可能で燃料タンク内の燃料の残量確認ができず、また、ガラス製では、加工や組立時の管理が面倒でコスト高となり、変形、破壊が起こりやすくなるなどの課題がある。

更にまた、液体燃料としてメタノールなどの低沸点の燃料を用いた場合、車のフロントガラス近くなどの高温になることがある場所に、燃料貯蔵槽を含む燃料電池、更には燃料電池を搭載した電子機器などを放置すると、低沸点の液体燃料が沸騰し全て蒸発して失われてしまいことがある。これらの不具合への対策としては、液体燃料に沸点上昇を起こさせる物質を混入する方法が考えられるが、液体燃料中に異物が混入していると電極反応に悪影響を及ぼすことがあるなどの課題がある。
また、液体燃料の見掛けの沸点を上昇させる方法としては、燃料貯蔵槽全体を加圧する方法が考えられる。この場合、加圧に耐えられる燃料貯蔵槽を構成する材料としては、金属、ガラス、通常の樹脂などが考えられるが、上述したように、金属では液体燃料の残量確認ができない、ガラスでは、加工や組立時の管理が面倒でコスト高となり、樹脂では、液体燃料及び加圧用ガスの蒸発又は漏洩が起こり易いとう、夫々の課題があり、変形等も起こり易いという課題がある。

更に、加圧ガスを液体燃料の供給装置として用いた燃料電池としては、例えば、携帯機器に用いる燃料電池用液体燃料と、液体燃料を加圧して燃料電池へ圧送する加圧ガスを内蔵した容器と、容器を燃料電池への燃料供給路に着脱する着脱手段とを備えてなるものが知られている（例えば、特許文献９参照）。
しかしながら、この液体燃料を加圧ガスにより供給する燃料電池では、液体燃料を燃料供給路に設けた流量制御バルブで調整するものであるため、装置の大型化を招き、携帯型の機器への搭載には未だ課題があるものであり、また、容器を上下左右等に傾けると液体燃料の供給がうまく供給できず、発電効率に悪影響を及ぼすなどの課題があるのが現状である。
特開平５−２５８７６０号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平５−３０７９７０号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開昭５９−６６０６６号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平６−１８８００８号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００３−２２９１５８号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００３−２９９９４６号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００３−３４０２７３号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００１−１０２０６９号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００２−１２１４３１号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明は、上記従来の燃料電池における課題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、燃料電池本体の燃料極に直接液体燃料を安定的に供給し、燃料の使用状況を容易に視認でき、保管時に液体燃料の損失がなく、しかも、高温の環境に放置されても液体燃料の沸騰及び蒸発が起こりにくく、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、燃料電池本体と、液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵槽と、該液体燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有し、該液体燃料を該燃料電池本体に供給する燃料供給体と、を備え、
該液体燃料貯蔵槽には、該液体燃料が収容される筒状の燃料収容容器と、該燃料収容容器の下部に設けられた燃料流出弁を有する燃料流出部と、該燃料収容容器に収容される該液体燃料の後端部に配置され、該液体燃料の消費に伴い移動する追従体と、を有する液体燃料貯蔵体と、
該液体燃料貯蔵体の周囲の空間部を介して該液体燃料貯蔵体の少なくとも一部を内包し、後端部が閉鎖された収納箱体と、該空間部に封入された加圧ガスと、が設けられている構造とすることにより、上記目的の燃料電池が得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、次の（１）〜（１６）に存する。
（１） 燃料電池は、燃料電池本体と、液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵槽と、該液体燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有し、該液体燃料を該燃料電池本体に供給する燃料供給体と、を備え、
該液体燃料貯蔵槽には、該液体燃料が収容される筒状の燃料収容容器と、該燃料収容容器の下部に設けられた燃料流出弁を有する燃料流出部と、該燃料収容容器に収容される該液体燃料の後端部に配置され、該液体燃料の消費に伴い移動する追従体と、を有する液体燃料貯蔵体と、
該液体燃料貯蔵体の周囲の空間部を介して該液体燃料貯蔵体の少なくとも一部を内包し、後端部が閉鎖された収納箱体と、該空間部に封入された加圧ガスと、が設けられている。
（２） 通気管と、該通気管を介して該空間部内の該加圧ガスを加圧する加圧手段と、をさらに有する上記（１）記載の燃料電池。
（３） 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、ガス不透過性の材質からなる上記（１）又は（２）記載の燃料電池。
（４） 前記燃料収容容器は、少なくとも液体燃料と接触する壁面が液体燃料の表面自由エネルギーよりも低く調整されている上記（３）に記載の燃料電池。
（５） 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、光線透過率が５０％以上である材質で形成されている上記（３）又は（４）に記載の燃料電池。
（６） 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）以下の酸素ガス透過度の材質で形成されている上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の燃料電池。
（７） 前記ガス不透過性の材質がポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリロニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルの単独若しくは２種以上のガス不透過性樹脂からなる上記（３）〜（６）の何れか一つに記載の燃料電池。
（８） 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、樹脂層が２層以上の多層構造であり、樹脂層の少なくとも１層がガス不透過性の樹脂である上記（１）〜（７）の何れか一つに記載の燃料電池。
（９） 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、ガス不透過性の樹脂を塗布することで多層構造を形成してなる上記（１）〜（８）の何れか一つに記載の燃料電池。
（１０） 前記ガス不透過性の樹脂層の厚さが１０〜２０００μｍである上記（８）又は（９）に記載の燃料電池。
（１１） 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、ガス不透過性の薄膜部材で被覆してなる上記（１）〜（１０）の何れか一つに記載の燃料電池。
（１２） 前記ガス不透過性の薄膜部材が金属箔、金属酸化物蒸着物、ダイアモンドライクカーボンコーティング物から選ばれる少なくとも１種である上記（１１）に記載の燃料電池。
（１３） 前記収納箱体の少なくとも一部には、前記燃料貯蔵槽が高温下に曝された際に、前記空間部に封入された前記加圧ガスの少なくとも一部を前記燃料貯蔵槽の外に逃がす崩壊部が形成されている上記（１）〜（１２）の何れか一つに記載の燃料電池。
（１４） 前記収納箱体は、少なくとも２部品以上の部材を接合することにより形成され、該部品間の接合力の少なくとも一つは、前記液体燃料供給弁の接合力よりも小さく設定されている上記（１）〜（１３）の何れか一つに記載の燃料電池。
（１５） 前記燃料貯蔵槽は、前記燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ構造体からなる上記（１）〜（１４）の何れか一つに記載の燃料電池。
（１６） 前記燃料電池本体は、燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、上記単位セルには前記燃料貯蔵槽に接続される前記燃料供給体が連結されて前記液体燃料が供給される構成となる上記（１）〜（１５）の何れか一つに記載の燃料電池。
なお、本発明（後述する実施例等含む）で規定する「光線透過率」とは、ＪＩＳ Ｋ ７１０５−１９８１に規定により測定される光線透過率をいう。

本発明によれば、燃料電池本体の燃料極に直接液体燃料を安定的に供給、保管時に液体燃料の損失がなく、しかも、高温の環境に放置されても液体燃料の沸騰及び蒸発が起こりにくく、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池が提供される。
請求項２〜１６の発明によれば、燃料電池本体に直接液体燃料を更に安定的に供給できると共に、燃料の使用状況を容易に視認でき、保管時に液体燃料の損失が極めて少なく、しかも、高温の環境に放置されても液体燃料の沸騰及び蒸発が更に起こりにくい燃料電池が得られることとなる。

本発明の第１実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図である。 本発明の第１実施形態の燃料電池に用いる燃料貯蔵槽を縦断面態様で示す概略断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施形態の燃料流出部に備わる燃料流出弁の弁体構造を示すものであり、（ａ）は弁体の斜視図、（ｂ）は弁体の平面図、（ｃ）は弁体の縦断面図、（ｄ）はアダプターの平面図、（ｅ）はアダプターの縦断面図、（ｆ）はアダプターに弁体を装填した状態の平面図、（ｇ）はアダプターに弁体を装填した状態の縦断面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の燃料電池の燃料単位セルの斜視図、（ｂ）は燃料単位セルの縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第２実施形態を示す燃料電池に用いる燃料貯蔵槽の他の形態を示すものであり、（ａ）は燃料貯蔵槽の縦断面図、（ｂ）は燃料流出部に備わる燃料流出弁の弁体構造の縦断面図、（ｃ）はその斜視図である。 本発明の第３実施形態を示す燃料電池における燃料貯蔵槽を燃料電池本体へ取り付ける前の状態を示す部分断面図である。 本発明の第３実施形態を示す燃料電池における燃料貯蔵槽を燃料電池本体へ取り付けた状態を示す部分断面図である。 本発明の第４実施形態を示す燃料電池の燃料貯蔵槽を示す縦断面図である。 本発明の第４実施形態を示す燃料電池における燃料貯蔵槽を燃料電池本体へ取り付けた状態を示す部分断面図である。

符号の説明

Ａ 燃料電池
Ｆ 液体燃料
Ｇ 加圧ガス
１０ 燃料貯蔵槽
１１ 液体燃料貯蔵体
１２ 燃料収容容器
１３ 燃料流出部
１３ａ 燃料流出弁
１４ 追従体
１５ 空間部
１６ 収納箱体

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示す燃料電池の図面であり、図１は全体の概略断面図、図２は燃料貯蔵槽の縦断面図、図３は燃料流出部に備わる燃料流出弁の弁体構造の説明図であり、図４は第１実施形態の燃料電池の燃料単位セルの説明図である。
本第１実施形態の燃料電池は、図１〜図３に示すように、燃料電池本体Ｎに連結自在となる液体燃料Ｆを貯蔵する燃料貯蔵槽１０を有し、該燃料貯蔵槽１０に接続される浸透構造を有する燃料供給体３０を介して燃料電池本体Ｎに液体燃料Ｆが供給される構造の燃料電池Ａであって、上記燃料貯蔵槽１０は、液体燃料貯蔵体１１と、該液体燃料貯蔵体１１の少なくとも一部を空間部１５を介して内包する後端部が閉鎖された収納箱体１６とを備え、上記液体燃料貯蔵体１１には液体燃料Ｆを収容する筒状（チューブ型）の燃料収容容器１２と、該燃料収容容器１２の下部に設けた燃料流出弁を有する燃料流出部１３と、上記燃料収容容器１２に収容される液体燃料Ｆの後端部に、該液体燃料を封止すると共に、液体燃料の消費に伴い移動する追従体１４とを有し、上記液体燃料貯蔵体１１と収納箱体１６との間に設けた空間部１５内には液体燃料Ｆを加圧する加圧ガスＧが封入された構造となるものである。

液体燃料貯蔵体１１のチューブ型の燃料収容容器１２に収容される液体燃料Ｆとしては、例えば、メタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、後述する燃料電極体において燃料として供給された化合物から効率良く水素イオン（Ｈ^＋）と電子（ｅ⁻）が得られるものであれば、液体燃料は特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、ショ糖水溶液、水素化ホウ素ナトリウムなどの液体燃料も用いることができる。
また、これらの液体燃料の濃度は、燃料電池の構造、特性等により種々の濃度の液体燃料を用いることができ、例えば、１〜１００％濃度の液体燃料を用いることができる。

上記燃料収容容器１２、並びに、収容箱体１６の材質としては、収容される上記液体燃料Ｆ、後述する追従体に対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性（酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性）が要求される。
更に、液体燃料の残量を視認できるように光線透過性を有することが望ましい。液体燃料の残量視認が可能な光線透過性は、材質やその厚みに関わりなく、光線透過率が５０％以上あれば内容物の視認が可能である。更に好ましくは、８０％以上の光線透過性があれば実用上問題はなく、液体燃料の視認性が更に向上することとなる。
また、液体燃料の漏洩及び蒸発防止、空気などの燃料貯蔵槽への浸入防止については、ガス不透過性の材質から構成されることが好ましく、更に好ましくは、酸素ガス透過度（酸素ガス不透過性）が１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）以下であれば実使用上問題はない。

燃料収容容器１２（燃料供給管３０を含む）、並びに、収容箱体１６の材質としては、光線透過性を要求されない場合であれば、好ましい材質としてアルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられるが、前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性などから、好ましくは、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの単独もしくは２種以上の樹脂を含む構成であることが望ましく、更に好ましくは、これらの樹脂であって光線透過率が５０％以上、特に好ましくは８０％以上のものを選択することが望ましい。
特に好ましくは、ガス不透過性であり、光線透過率が８０％以上となるポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、セロハン、ポリ塩化ビニリデンが望ましい。

また、燃料収容容器１２、並びに、収容箱体１６は、好ましくは、２層以上の多層構造からなり、少なくとも１層は前記したガス不透過性、光線透過性を有する上述の樹脂群を含む材料から構成される２層以上の多層構造となるものが望ましい。この多層構造の内、少なくとも１層が、前記した性能（ガス透過度）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の樹脂でも実使用上問題はない。このような多層構造のチューブは、押出し成形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
また、これらの成形により設けられる少なくとも１層のガス不透過層の代わりに、前記した樹脂群から選ばれる樹脂の溶液などを塗布してガス不透過層を設けることもできる。この塗布方法では、上記押出し成形、射出成形などの成形による製造よりも特殊な製造設備を必要とせず、逐次製造することが可能である。

これらの各成形法、塗布で設けられたガス不透過層は、好ましくは、１０〜２０００μｍの厚みであることが望ましい。この厚みが１０μｍ未満では、ガス不透過性を発揮することができず、一方、２０００μｍを超える場合には、容器全体の光線透過性、柔軟性などの性能が悪化することとなる。
また、前記した樹脂による成形又は塗布によるガス不透過層の代わりに、ガス不透過性のフィルムなどのガス不透過薄膜部材によって被覆することができる。被覆するガス不透過薄膜部材としては、好ましくは、アルミ箔などの金属箔、アルミナ、シリカなどの金属酸化物蒸着物、ダイアモンドライクカーボンコーティング物から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、これらの不透過薄膜部材で燃料収容容器１２の外表面部を被覆することにより、上述のとおりのガス不透過性を発揮させることができる。なお、この不透過薄膜部材の厚みは、上記と同様に１０〜２０００μｍとすることが望ましい。また、上記ガス不透過薄膜部材が視認性を有しない部材、例えば、アルミ金箔などの場合は、ガス不透過性を損なわない程度に一部施さず、格子状、ストライプ状等に被覆して、覗き窓部を設けこの覗き窓部に光線透過性を有するガス不透過性フィルムを被覆してガス不透過性と視認性を確保することもできる。

燃料流出部１３には、筒状の燃料収容容器１２の内部と外部との連通を封止する燃料流出弁となる弁体１３ａを備えており、本実施形態では燃料流出部１３内に弁体１３ａが直接又は弁体アダプターを介して収納される構造となっている。この弁体１３ａは、筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であり、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、気圧、温度変化等により燃料収容容器１２内に直接収容される液体燃料Ｆに、後述する燃料供給管周辺より浸入する空気などの異物を防ぐものである。
この弁体１３ａは、液体燃料供給部材を挿入することで燃料収容容器１２と内部とを連通させ、燃料収容容器１２内部の液体燃料Ｆを外部へ供給させる直線状のスリットからなる連通部１３ｂが形成されると共に、前記弁体１３ａが燃料流出部１３又は弁体アダプターに収納された際に、弁体外縁部１３ｃにより弁体１３ａが径方向に圧縮されることで、前記連通部１３ｃに圧縮力が作用するようにしたものであり、本実施形態では図３（ｂ）に示すように楕円状であって、短径方向Ｙに連通部となるスリット１３ｂを設け、長径方向Ｘに外縁部１３ｃを圧縮するようにとしたものであり、スリット１３ｂが閉じる方向に圧縮力が作用する。

なお、上記連通部１３ｂを直線状のスリットで形成したが、液体燃料供給部材を挿入することで燃料収容容器１２と内部とを連通させ、燃料収容容器１２内部の液体燃料Ｆを外部へ供給できる構造となるものであれば、特に限定されず、十字状や放射状のスリット、スリットを複数形成し各スリットが同一箇所で交差するようにした構造、円孔状、矩形孔状であってもよい。好ましくは、上記直線状のスリットが望ましい。また、外縁部１３ｃの形状は、特に限定されず、上記形態のように楕円状の他、円形状に形成することができる。

この弁体１３ａの内面側には、液体燃料供給部材を挿入する際にスムーズに挿入できるように燃料収容容器１２の内部に向かって凸状のテーパー面（突起）１３ｄを形成することが好ましい。
前記燃料流出部１３には、図２（ｄ），（ｅ）に示すようなアダプター１３ｅが設けられ、アダプター１３ｅは筒状に形成され、その内周面にストッパー部１３ｆ，１３ｆが形成された本体部１３ｇと、筒状に形成された固定部材１３ｈとからなり、ストッパー部１３ｆと固定部材１３ｈとの間で上記構成の弁体１３ａを挟持してなるものである。
弁体１３ａとアダプター１３ｅとの組合せに関して、図３に示すように、楕円形状のスリット弁と円形状のアダプターの場合が挙げられ、また、逆に、円形状のスリット弁と楕円形状のアダプターとしてもよく、この場合、スリット弁のスリット方向をアダプターの長径とすることが必要である。
この構造の弁体１３ａにより、使用休止（未使用）時にも空気などの異物の浸入を防止する構造となっている。これは、空気などの浸入により液体燃料収容容器１２内の圧力増加などによる燃料漏れ、噴出しなどの事故を防止するためである。

この弁体１３ａ、アダプター１３ｅとしては、液体燃料の漏洩をより効果的に防止する点から、上記構造等で、液体燃料Ｆに対して気体透過性の低い材料からなり、かつ、ＪＩＳ Ｋ ６２６２−１９９７で規定される圧縮永久歪み率が２０％以下の材料から構成されるものが好ましい。
これらの弁体１３ａ、アダプター体１３ｅの材料としては、収容される液体燃料Ｆに対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性、燃料供給管に密着できる弾性を有し、上記特性を有するものであれば、特に限定されず、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられ、通常の射出成形や加硫成形などによって製造することができる。

追従体１４は、燃料収容容器１２に収容される液体燃料Ｆの後端面に接触し、該液体燃料Ｆを封止すると共に、燃料消費に伴い移動するものであり、燃料収容容器１２内の液体燃料が漏出、蒸発してしまうことを防止すると共に、液体燃料への空気の侵入を防止するものである。
この追従体１４としては、液体燃料Ｆに対し溶解、拡散しないことが要求される。液体燃料Ｆに対し溶解、拡散してしまうような場合、燃料貯蔵槽となる燃料収容容器１２内の液体燃料が漏出、蒸発してしまい燃料貯蔵槽としての役割を果たせないばかりか、液体燃料Ｆによって追従体１４を構成する物質が燃料電池本体の燃料極に浸入し、反応に悪影響が出ることが考えられる。更に、追従体１４は表面自由エネルギーが液体燃料Ｆよりも低いことが望ましく、燃料収容容器１２と追従体１４との隙間に液体燃料が侵入、外部へ漏洩することを更に防止できる構成としてもよい。これらの条件を勘案して、本発明に用いる追従体１４の材料、表面状態などを適宜選択して好ましい追従体を製造することができる。
この追従体１４の材料としては、例えば、鉱油、ポリグリコール、ポリエステル、ポリブテン、シリコーン油などの石油類、脂肪族金属石鹸、変性クレー、シリカゲル、カーボンブラック、天然または合成ゴムおよび各種の合成ポリマーなどに溶剤などを加えることにより増粘させたものを挙げることができる。
また、追従体１４と液体燃料１１の逆転を防止、大容量の液体燃料を収容した場合の追従性の更なる向上を発揮するために追従体１４と液体燃料Ｆの間に追従補助部材を設けてもよい。

本実施形態において、図１及び図２に示すように、上記液体燃料貯蔵体１１と収納箱体１６との間に設けた密閉された空間部１５内には、液体燃料Ｆを加圧する加圧ガスが封入されている。
この加圧ガスは、後端が開放された収容容器１２内に収容される追従体１４を含む液体燃料Ｆを加圧するものであり、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスからなり、その加圧状態としては、燃料流出部１３から液体燃料Ｆを良好に流出させる点、高温の環境下に放置されて当該空間部１５で、燃料を加圧し、液体燃料の沸騰及び蒸発が起こりにくくする点、カートリッジ自体の耐久性確保の点から、１２００〜３０００ｈＰａの加圧状態とすることが望ましい。
この空間部１５の容積としては、燃料流出部１３から液体燃料Ｆを良好に流出させる点、高温の環境下に放置されて当該空間部で熱伝導をしにくくせしめて液体燃料の沸騰及び蒸発が起こりにくくする点から、液体燃料の収容容積に対して、１．５〜６倍とすることが望ましい。

収納箱体１６の材質は、上述の如く、燃料収容容器１２と同様であり、同一材質で収納筒体１６をこうしえするものであるが、好ましくは、に収納筒体１６の少なくとも一部、本実施形態では、収納箱体１６を構成する上記各特性を有する材質からなる２部品以上の接合部材１６ａ〜１６ｄを超音波融着、レーザー融着により接合することにより形成し、この接合部材１６ｃの少なくとも１つが、燃料電池貯蔵槽１１が高温下（例えば、７５℃で、３０分以上の条件下）に曝された際に、空間部１５に封入された加圧ガスを外気に逃がす構造、例えば、接合部材１６ｃの接合力を、燃料収容容器１２と燃料流出部１３との嵌合力又は接合力よりも小さく設定させることにより、接合部材１６ｃでその接合部が崩壊する構造から形成されているものが挙げられる。
これらの構造を採用することにより、空間部１５が高温下等の状態で想定外の圧力になった場合に、接合部材１６ｃの接合部分で最初の嵌合又は接合の崩壊（破壊）が置き、燃料流出部１３の弁から燃料供給体３０へ、突発的な燃料の吹き出しが起こらないようにすることができる。

これらの燃料収容容器１２、燃料流出部１３、収納箱体１６、燃料流出部１３、燃料供給管３０は、嵌合などによりそれぞれ接合される。このとき、それぞれの部材が液体燃料の表面自由エネルギーよりも高い場合、接合部の隙間に入り込みやすく液体燃料が漏洩する可能性が高まってしまう。そのため、これらの部材の少なくとも液体燃料と接触する壁面には、液体燃料の表面自由エネルギーよりも低く調整されていることが望ましい。この調整方法としては、燃料収容容器などの液体燃料と接触する壁面に、シリコン系若しくはフッ素系の撥水剤を用いたコーティングによる、撥水膜形成処理を施すことにより行うことができる。

燃料電池本体となる各燃料電池セル（単位セル）２０は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、微小柱状の炭素多孔体よりなる燃料電極体２１を有すると共に、その中央部に燃料供給体３０を貫通する貫通部２２を有し、上記燃料電極体２１の外表部に電解質層２３が構築され、該電解質層２３の外表部に空気電極層２４が構築される構造からなっている。なお、各燃料電池セル２０の一つ当たり、理論上約１．２Ｖの起電力を生じる。

この燃料貯蔵槽１０は、図１に示すように、燃料電池本体Ｎに連結して、使用に供されることとなる。
すなわち、燃料電池本体Ｎは、図１に示すように、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体２１の外表部に電解質層２３を構築し、該電解質層２３の外表部に空気電極層２４を構築することで形成される単位セル（燃料電池セル）２０，２０と、燃料貯蔵槽１０に接続される浸透構造を有する燃料供給体３０と、該燃料供給体３０の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽４０とを備え、上記各単位セル２０、２０は直列に連結されて燃料供給体３０により燃料が順次供給される構造となっており、前記燃料貯蔵槽１０は、交換可能なカートリッジ構造体となっており、燃料電池本体Ｎの支持体１７に挿入される構造となっている。

この実施形態では、図１〜図３に示すように液体燃料Ｆが直接貯蔵され、液体燃料Ｆを収容する燃料収容容器１２の下部に燃料流出部１３に備わる燃料流出弁１３ａに挿入される燃料供給体３０により、燃料が供給されるものである。
単位セルとなる各燃料電池セル２０は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、微小柱状の炭素多孔体よりなる燃料電極体２１を有すると共に、その中央部に燃料供給体３０を貫通する貫通部２２を有し、上記燃料電極体２１の外表部に電解質層２３が構築され、該電解質層２３の外表部に空気電極層２４が構築される構造からなっている。なお、各燃料電池セル２０の一つ当たり、理論上約１．２Ｖの起電力を生じる。

この燃料電極体２１を構成する微小柱状の炭素多孔体としては、微小な連通孔を有する多孔質構造体であれば良く、例えば、三次元網目構造若しくは点焼結構造よりなり、アモルファス炭素と炭素粉末とで構成される炭素複合成形体、等方性高密度炭素成形体、炭素繊維抄紙成形体、活性炭素成形体などが挙げられ、好ましくは、燃料電池の燃料極における反応制御が容易かつ反応効率の更なる向上の点で、アモルファス炭素と炭素粉末とからなる微細な連通孔を有する炭素複合成形体が望ましい。

この多孔質構造からなる炭素複合体の作製に用いる炭素粉末としては、更なる反応効率の向上の点から、高配向性熱分解黒鉛（ＨＯＰＧ）、キッシュ黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンナノチューブ、フラーレンより選ばれる少なくとも１種（単独または２種以上の組合せ）が好ましい。
また、この燃料電極体２１の外表部には、白金−ルテニウム（Ｐｔ−Ｒｕ）触媒、イリジウム−ルテニウム（Ｉｒ−Ｒｕ）触媒、白金−スズ（Ｐｔ−Ｓｎ）触媒などが当該金属イオンや金属錯体などの金属微粒子前駆体を含んだ溶液を含浸や浸漬処理後還元処理する方法や金属微粒子の電析法などにより形成されている。

電解質層２３としては、プロトン伝導性又は水酸化物イオン伝導性を有するイオン交換膜、例えば、ナフィオン（Nafion、Du pont社製）を初めとするフッ素系イオン交換膜が挙げられる他、耐熱性、メタノールクロスオーバーの抑制が良好なもの、例えば、無機化合物をプロトン伝導材料とし、ポリマーを膜材料としたコンポジット（複合）膜、具体的には、無機化合物としてゼオライトを用い、ポリマーとしてスチレン−ブタジエン系ラバーからなる複合膜、炭化水素系グラフト膜などが挙げられる。
また、空気電極層２４としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等を上述の金属微粒子前駆体を含んだ溶液等を用いた方法で担持させた多孔質構造からなる炭素多孔体が挙げられる。

前記燃料供給体３０は、燃料貯蔵槽１０の弁体１３ａ内に挿入され、該液体燃料を各単位セル２０に供給できる浸透構造を有するものであれば特に限定されず、例えば、フェルト、スポンジ、または、樹脂粒子焼結体、樹脂繊維焼結体などの焼結体等から構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂などの１種又は２種以上の組合せからなる繊維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は各単位セル２０への供給量に応じて適宜設定されるものである。

使用済み燃料貯蔵槽４０は、燃料供給体３０の終端に配置されるものである。この時、使用済み燃料貯蔵槽４０を燃料供給体３０の終端に直接接触させて使用済み燃料を直接吸蔵体等により吸蔵させても問題ないが、燃料供給体３０と接触する接続部に中綿や多孔体、または繊維束体などを中継芯として設け、使用済み燃料排出路としてもよい。
また、燃料供給体３０により供給される液体燃料は、燃料電池セル２０で反応に供されるものであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の外に排出される液体燃料は殆どなく、従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の処理系を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽４０に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となっている。
なお、５０は、燃料貯留体Ａと使用済み燃料貯蔵槽４０を連結すると共に、燃料貯蔵槽１０から各単位セル２０、２０の個々に燃料供給体３０を介して直接液体燃料を確実に供給するメッシュ構造などからなる部材である。

このように構成される燃料電池Ａは、燃料貯蔵槽１０から燃料流出部１３の弁体１３ａに挿入された燃料供給体３０又は浸透構造を持つ燃料電極体２１に供給され、いずれかの浸透構造により、液体燃料を燃料電池セル２０、２０内に導入するものである。
本実施形態の燃料電池Ａでは、燃料電池本体Ｎに連結自在となる燃料貯蔵槽１０には、液体燃料貯蔵体１１と、該液体燃料貯蔵体１１の少なくとも一部を空間部１５を介して内包する後端部が閉鎖された収納箱体１６とを備え、上記液体燃料貯蔵体１１には液体燃料Ｆを収容する筒状（チューブ型）の燃料収容容器１２と、該燃料収容容器１２の下部に設けた燃料流出弁を有する燃料流出部１３と、上記燃料収容容器１２に収容される液体燃料Ｆの後端部に、該液体燃料を封止すると共に、液体燃料の消費に伴い移動する追従体１４とを有し、上記液体燃料貯蔵体１１と収納箱体１６との間に設けた空間部１５内には液体燃料Ｆを加圧する加圧ガスＧが封入された構造となるので、燃料電池全体のカートリッジ化が可能となり、しかも、燃料の使用状況を容易に視認でき、かつ、外部からの与圧によらなくとも、燃料貯蔵体１１と収納箱体１６とにより形成される空間部１５内に封入されている加圧ガスにより与圧されているため、外部に与圧のための装置を設けなくとも、高温の環境下で液体燃料の沸騰、蒸発をしにくくさせることが可能である。また、燃料貯蔵体１１の周囲の空間に収納箱体１６を設けているため、貯蔵されている液体燃料の体積と比較して、加圧ガスの体積を大きくとっているために、液体燃料の減少に伴なう与圧の減少が少なくなるようになっており、燃料電池の使用中に貯蔵されている液体燃料の沸点降下を小さくすることができる。
このように、本実施形態の燃料電池における燃料貯蔵槽１０は、外部に与圧のための装置を設けることなく、該燃料貯蔵槽を単独で高温の環境下において放置した場合でも液体燃料の沸騰、蒸発をしにくくすることができる。
上記したように、本実施形態では加圧手段として外部に与圧のための装置を設けない場合について説明をしたが、加圧手段として燃料貯蔵槽の外部に与圧のための装置を設けることが許される場合には、燃料貯蔵槽の外部に与圧のための装置を設けても良いものである。特に図示はしないが、この場合、燃料貯蔵槽の収容箱体１６及び収容箱体を構成する部材１６ａ〜１６ｄのどこでも、空間部１５及び与圧のための装置とを連通させることが可能な連通用の部材を設けることが望ましい。該連通用の部材としては、弁体や通気管等が挙げられるが、与圧力の調整を行う場合などを考え、圧力調整に対する反応の良い通気管を設けることが好ましい。更に、連通部材の何れかの部分に加圧ガスを遮断するコック等を設けても良いものである。
また、収納箱体１６の少なくとも一部に、燃料貯蔵槽が高温下に曝された際に、空間部に封入された加圧ガスを外気に逃がす崩壊部を形成すれば、空間部１５が更なる高温下等の状態で想定外の圧力になった場合に、接合部材１６ｃの接合部分で最初の嵌合又は接合の崩壊（破壊）が置き、燃料流出部１３の弁体から燃料供給体３０へ、突発的な燃料の吹き出しが起こらないようにすることができる。

更に、上記実施形態では、少なくとも、燃料電極体２１及び／又は燃料電極体２１に接する燃料供給体３０に毛管力が存在し、この毛管力により、燃料貯蔵槽１０から各単位セル２０、２０の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなく、安定的かつ継続的に燃料を供給することができるものとなる。より好ましくは、燃料電極体２１及び／又は燃料電極体２１に接する燃料供給体３０の毛管力＜使用済み燃料貯蔵槽４０の毛管力と設定することにより、燃料貯蔵槽１０、各単位セル２０、２０から使用済み燃料貯蔵槽までの夫々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなく、安定的かつ継続的に燃料の流れを作ることができるものとなる。
更に、この燃料電池では、ポンプやブロワ、燃料気化器、凝縮器等の補器を特に用いることなく、液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することが出来る構造となるため、更に燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
従って、この形態の燃料電池では、燃料電池全体のカートリッジ化が可能となり、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯用電子機器の電源として用いられることができる小型の燃料電池が提供されることとなる。
なお、上記形態では、燃料電池セル２０を二つ使用した形態を示したが、燃料電池の使用用途により燃料電池セル２０の連結（直列又は並列）する数を増加させて所要の起電力等とすることができる。また、液体燃料Ｆが消費されて燃料貯蔵槽１０から無くなれば、別の新たな液体燃料Ｆが収容された燃料貯蔵槽１０を連結して燃料電池を稼動させる。

図５は、本発明の燃料電池の他の実施形態（第２実施形態）を示すものである。以下の第２実施形態以降において、前記第１実施形態の燃料電池と同様の構成及び効果を発揮するものについては、図１と同一符号を付してその説明を省略する。
この第２実施形態の燃料電池Ｂは、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記第１実施形態の燃料貯蔵槽１０の燃料流出部１３の弁体１３ａを、スプリング部材やバネ部材などの弾性体によって閉じられ、液体燃料供給部材の挿入により開かれる構造の弁体とした点でのみ、上記第１実施形態と相違するものであり、上記第１実施形態と同様の作用効果を発揮するものである。
この弁体６０は、本体部６１にバルブ受け部６１ａを有し、スプリング部材やバネ部材などの弾性体６２により断面逆Ｔ字状のバルブ部材６３がバルブ受け部６１に常時付勢されて閉じられており、液体燃料供給部材３０の挿入により開かれて液体燃料が供給される構造となっている。
このように構成される燃料貯蔵槽１０を用いた第２実施形態の燃料電池も、上記第１実施形態と同様に、燃料貯蔵槽１０から燃料流出部１３の弁体６０に挿入された燃料供給体３０に供給され、浸透構造により、液体燃料を燃料電池セル２０、２０内に導入するものである。
本第２実施形態の燃料電池Ｂにおいても、外部に与圧のための装置を設けることなく、高温の環境下で放置した場合でも液体燃料の沸騰、蒸発をしにくくすることができ、しかも、燃料電池本体の燃料極に直接液体燃料を安定的に供給、保管時に液体燃料の損失がなく、しかも、燃料の使用状況を容易に視認でき、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池が得られることとなる。
上記したように、本実施形態では加圧手段として外部に与圧のための装置を設けない場合について説明をしたが、加圧手段として燃料貯蔵槽の外部に与圧のための装置を設けることが許される場合には、燃料貯蔵槽の外部に与圧のための装置を設けても良いものである。特に図示はしないが、この場合、燃料貯蔵槽の収容箱体１６及び収容箱体を構成する部材１６ａ〜１６ｄのどこでも、空間部１５及び与圧のための装置とを連通させることが可能な連通用の部材を設けることが望ましい。該連通用の部材としては、弁体や通気管等が挙げられるが、与圧力の調整を行う場合などを考え、圧力調整に対する反応の良い通気管を設けることが好ましい。更に、連通部材の何れかの部分に加圧ガスを遮断するコック等を設けても良いものである。

図６及び図７は、燃料電池本体への接続の他の形態を示すものである。
この形態は、図６及び図７に示すように、燃料流出部１３の弁体１３ａに挿入される燃料供給管３１を介して燃料供給体３０に接続される点、追従体１４内にＰＰ製の樹脂体からなる追従補助部材１４ａを備えた点などで、上記第１実施形態と相違するものであり、上記第１実施形態と同様の作用効果を発揮するものである。
なお、図示しないが、燃料供給体３０の先端（図６、図７の矢印方向）には、上記第１実施形態（図３）と同様に燃料電池セル２０、２０…に直列又は並列に接続される構造となっている。
この第３実施形態の燃料電池Ｃにおいても、外部に与圧のための装置を設けることなく、高温の環境下で放置した場合でも液体燃料の沸騰、蒸発をしにくくすることができ、しかも、燃料電池本体の燃料極に直接液体燃料を安定的に供給、保管時に液体燃料の損失がなく、しかも、燃料の使用状況を容易に視認でき、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池が得られることとなる。
上記したように、本実施形態では加圧手段として外部に与圧のための装置を設けない場合について説明をしたが、加圧手段として燃料貯蔵槽の外部に与圧のための装置を設けることが許される場合には、燃料貯蔵槽の外部に与圧のための装置を設けても良いものである。特に図示はしないが、この場合、燃料貯蔵槽の収容箱体１６及び収容箱体を構成する部材１６ａ〜１６ｄのどこでも、空間部１５及び与圧のための装置とを連通させることが可能な連通用の部材を設けることが望ましい。該連通用の部材としては、弁体や通気管等が挙げられるが、与圧力の調整を行う場合などを考え、圧力調整に対する反応の良い通気管を設けることが好ましい。更に、連通部材の何れかの部分に加圧ガスを遮断するコック等を設けても良いものである。

図８及び図９は、燃料貯蔵槽１０の他の実施形態及び燃料電池本体Ｎへの接続の他の形態（図６及び図７と同様）を示すものである。
この第４実施形態は、図８に示すように、燃料貯蔵槽１０は、同一構造となる３個の液体燃料貯蔵体１１を使用し、これらの液体燃料貯蔵体１１と収納箱体１６との間に設けた大空間部１５ａ内に液体燃料Ｆを加圧する加圧ガスＧを封入した構造とした点、並びに、燃料流出部１３の弁体１３ａに挿入される燃料供給管３１を介して燃料供給体３０に接続される点、追従体１４内にＰＰ製の樹脂体からなる追従補助部材１４ａを備えた点、燃料貯蔵槽１０の大空間部１５ａ内の加圧ガスＧを加圧する加圧手段として燃料貯蔵槽１０の外部に与圧のための与圧装置７０を設けると共に、この与圧装置７０に燃料貯蔵槽１０の収容箱体１６を構成する部材１６ｄ及び大空間部１５ａに連通する連通用の部材である通気管７１を取り付けた点、この通気管７１に加圧ガスの供給を遮断するコック７２を設けた点などで、上記第１実施形態と相違するものである。
なお、図示しないが、燃料供給体３０の先端（図９の矢印方向）には、上記第１実施形態（図３）と同様に燃料電池セル２０、２０…に直列又は並列に接続される構造となっている。

この第４実施形態の燃料電池Ｄでは、カートリッジ構造体となる燃料貯蔵槽１０には３個の液体燃料貯蔵体１１を使用しているので、大容量の液体燃料を供給でき、使用時間を長くでき、高温の環境下で放置した場合でも液体燃料の沸騰、蒸発をしにくくすることができ、しかも、燃料電池本体の燃料極に直接液体燃料を安定的に供給、保管時に液体燃料の損失がなく、しかも、燃料の使用状況を容易に視認でき、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池が得られることとなる。
また、本実施形態では、燃料貯蔵槽１０の大空間部１５ａ内の加圧ガスＧを加圧する加圧手段として燃料貯蔵槽１０の外部に与圧のための与圧装置７０及びコック７１が設けられているので、燃料電池本体の燃料極に直接液体燃料を更に安定的に供給することができ、また、保管時に液体燃料の損失がない燃料電池とすることができる。なお、本実施形態では、加圧ガスＧを加圧する加圧手段として燃料貯蔵槽１０の外部に与圧のための与圧装置７０を設けた場合について説明したが、上記第１実施形態と同様に、外部に与圧のための装置を設けることなく実施してもよいものである。

本発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、燃料電池セル２０は円柱状のものを用いたが、角柱状、板状の他の形状のものであってもよく、また、燃料供給体３０との接続は直列接続のほか、並列接続であってもよい。
また、上記実施形態では、直接メタノール型の燃料電池として説明したが、燃料電池本体に連結自在となる本発明の構造となる燃料貯蔵槽１０を備えたものであれば、本発明は上記直接メタノール型の燃料電池に限定されるものではなく、改質型を含む高分子改質膜型の燃料電池にも好適に適用することができるものであり、更に、大容量（例えば、１００ｍｌ以上）の液体燃料を搭載する場合にチューブ型等の燃料収容容器の径を大きくした場合には、それに伴なって追従体の量を増加させたり、または、第３実施形態のように追従補助部材を挿入して、追従体の追従を追従切れを起こすことなく、良好に追従させることができる。
更に、燃料電池本体として、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで燃料電池本体を構成したが、燃料電池本体の構造は特に限定されず、例えば、電気導電性を有する炭素質多孔体を基材とし、該基材の表面に電極／電解質／電極の各層を形成した単位セル又は該単位セルを２以上連結した連結体を備え、上記基材に燃料供給体を介して液体燃料を浸透させる構成とすると共に、基材の外表面に形成される電極面を空気に曝す構造からなる燃料電池本体としてもよいものである。

次に、本発明を実施例及び参考例により、更に詳述するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〜４及び参考例１〕
（実施例１）
下記及び図２に準拠する構成の燃料貯蔵槽を作製した。
（燃料貯蔵槽１０の構成）
燃料収容容器１２：長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、ポリプロピレン製押出チューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕
液体燃料Ｆ：７０ｗｔ％メタノール液（比重０．８７２）２ｇ充填。
追従体の組成：
以下の配合組成となるゲル状追従体（比重０．９０）を用いた。
鉱油：ダイアナプロセスオイル ＭＣ−Ｗ９０（出光興産社製） ９３重量部
疎水性シリカ：アエロジル Ｒ−９７４Ｄ ６重量部
（日本アエロジル社製、ＢＥＴ表面積２００ｍ^２／ｇ）
シリコーン系界面活性剤：ＳＩＬＷＥＴ ＦＺ−２１７１ １重量部
（日本ユニカー社製）
収納箱体１６：長さ１２０ｍｍ、外径１４ｍｍ、内径１２ｍｍ、ポリプロピレン製押出チューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕の両端をポリプロピレン製の蓋を用いて密閉した容器。
空間部１５の容積１０ｍｌ
充填加圧ガスＧ：窒素ガス、３０００ｈＰａ
燃料流出部（弁体、図３に準拠）：長さ５ｍｍ、外径６ｍｍ、内径１ｍｍ、ブチルゴム製、スリット長さ１．５ｍｍ

（実施例２）
上記実施例１において、燃料貯蔵槽１０の燃料収容容器１２、収納箱体１６を下記の構成に変更した以外は、上記実施例１と同様である。
燃料収容容器１１：外側表面部にポリビニルアルコール〔酸素ガス透過度０．１ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕を塗布した、長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、ポリプロピレン製チューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕。ポリビニルアルコールの膜厚２０μｍであった。
収納箱体１６：外側表面部にポリビニルアルコール〔酸素ガス透過度０．１ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕を塗布した、長さ１２０ｍｍ、外径１４ｍｍ、内径１２ｍｍ、ポリプロピレン製チューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕の両端をポリプロピレン製の蓋を用いて密閉した容器。ポリビニルアルコールの膜厚２０μｍであった。

（実施例３）
下記及び図２に準拠する構成の燃料貯蔵槽を作製した。
（燃料貯蔵槽１０の構成）
燃料収容容器１２：長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍで、内層をエチレンビニルアルコール共重合樹脂〔ＥＶＯＨ：酸素ガス透過度０．５ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕、外層をポリプロピレン〔酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕との共押出チューブ〔光線透過率９５％〕。ＥＶＯＨの膜厚は、１００μｍであった。
液体燃料Ｆ：７０ｗｔ％メタノール液（比重０．８７２）２ｇ充填。
追従体の組成：実施例１に同じ。
収納箱体１６：長さ１２０ｍｍ、外径１４ｍｍ、内径１２ｍｍで、内層をエチレンビニルアルコール共重合樹脂〔ＥＶＯＨ：酸素ガス透過度０．５ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕、外層をポリプロピレン〔酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕との共押出チューブ〔光線透過率９５％〕の両端をポリプロピレン製の蓋を用いて密閉した容器。ＥＶＯＨの膜厚は、１００μｍであった。
空間部１５の容積１０ｍｌ
充填加圧ガスＧ：窒素ガス、３０００ｈＰａ
燃料流出部（弁体、図３に準拠）：実施例１に同じ。

（実施例４）
上記実施例１において、燃料貯蔵槽１０の燃料収容容器１２、収納箱体１６を下記の構成に変更した以外は、上記実施例１と同様である。
燃料収容容器１２：長さ１００ｍｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍのポリプロピレンチューブにシリカ蒸着フィルム（ＧＬ−Ｎ、凸版印刷社製）を巻きつけたチューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕。
収納箱体１６：長さ１２０ｍｍ、外径１４ｍｍ、内径１２ｍｍのポリプロピレン製押出チューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度２５００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕にシリカ蒸着フィルム（ＧＬ−Ｎ、凸版印刷社製）を巻きつけたチューブ〔光線透過率９５％、酸素ガス透過度１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）〕の両端をポリプロピレン製の蓋を用いて密閉した容器。

（参考例１）
上記実施例１において、燃料貯蔵槽１０の燃料収容容器１２に上記実施例１の液体燃料、追従体を充填した収納箱体１６を含まない単一構造の燃料収容容器１１のみを用いた。

得られた実施例１〜４及び参考例１の燃料貯蔵槽を用いて、下記各評価方法により、燃料の流出性及び燃料の沸騰防止性の評価を行った。

（燃料の流出性の評価方法）
弁体１３ａに燃料排出弁（外径１ｍｍ、内径０．７ｍｍ、ステンレス製）を挿入し、１ｍｌ／ｍｉｎの流速で燃料を排出した。排出された燃料の重量を測定し、燃料排出率とし、下記評価基準により評価した。
評価基準：
○：燃料排出率が９５％以上〜１００％。
△：燃料排出率が７０％以上〜９５％未満。
×：燃料排出率が７０％未満。

（燃料の沸騰防止性の評価方法）
各燃料槽を、６０℃の恒温槽に３０分間放置した後、燃料収容容器の状態を目視にて、下記評価基準により評価した。
評価基準：
○：燃料収容容器及び燃料に変化なし。
△：燃料収容容器ないの燃料に気泡が発生している。
×：燃料が沸騰し、追従体が移動し、燃料がこぼれている。

上記表１の結果から明らかなように、本発明の範囲となる実施例１〜４は、参考例１に較べて、燃料の流出性に優れ、高温環境に放置された場合の燃料の沸騰防止性にも優れることが判った。本実施例１〜４では、液体燃料を安定的に供給、保管時に液体燃料の損失がなく、しかも、高温の環境に放置されても液体燃料の沸騰及び蒸発が起こりにくいことが判った。

本発明の液体燃料貯留体は、携帯電話、ノート型パソコン及びＰＤＡなどの携帯用電子機器の電源として用いられるのに好適な小型の燃料電池の燃料貯留用に用いることができる。

Claims (16)

1. 燃料電池は、
   燃料電池本体と、
   液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵槽と、
   該液体燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有し、該液体燃料を該燃料電池本体に供給する燃料供給体と、
   を備え、
   該液体燃料貯蔵槽には、
   該液体燃料が収容される筒状の燃料収容容器と、該燃料収容容器の下部に設けられた燃料流出弁を有する燃料流出部と、該燃料収容容器に収容される該液体燃料の後端部に配置され、該液体燃料の消費に伴い移動する追従体と、を有する液体燃料貯蔵体と、
   該液体燃料貯蔵体の周囲の空間部を介して該液体燃料貯蔵体の少なくとも一部を内包し、後端部が閉鎖された収納箱体と、
   該空間部に封入された加圧ガスと、
   が設けられている。
2. 通気管と、該通気管を介して該空間部内の該加圧ガスを加圧する加圧手段と、をさらに有する請求項１記載の燃料電池。
3. 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、ガス不透過性の材質からなる請求項１又は２記載の燃料電池。
4. 前記燃料収容容器は、少なくとも液体燃料と接触する壁面が液体燃料の表面自由エネルギーよりも低く調整されている請求項３に記載の燃料電池。
5. 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、光線透過率が５０％以上である材質で形成されている請求項３又は４記載の燃料電池。
6. 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、１００ｃｃ・２５μｍ／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ（２５℃、６５％ＲＨ）以下の酸素ガス透過度の材質で形成されている請求項１〜５の何れか一つに記載の燃料電池。
7. 前記ガス不透過性の材質がポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリロニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルの単独若しくは２種以上のガス不透過性樹脂からなる請求項３〜６の何れか一つ記載の燃料電池。
8. 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、樹脂層が２層以上の多層構造であり、樹脂層の少なくとも１層がガス不透過性の樹脂である請求項１〜７の何れか一つに記載の燃料電池。
9. 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、ガス不透過性の樹脂を塗布することで多層構造を形成してなる請求項１〜８の何れか一つに記載の燃料電池。
10. 前記ガス不透過性の樹脂層の厚さが１０〜２０００μｍである請求項８又は９に記載の燃料電池。
11. 前記燃料収容容器及び前記収納箱体は、ガス不透過性の薄膜部材で被覆してなる請求項１〜１０の何れか一つに記載の燃料電池。
12. 前記ガス不透過性の薄膜部材が金属箔、金属酸化物蒸着物、ダイアモンドライクカーボンコーティング物から選ばれる少なくとも１種である請求項１１に記載の燃料電池。
13. 前記収納箱体の少なくとも一部には、前記燃料貯蔵槽が高温下に曝された際に、空間部に封入された前記加圧ガスの少なくとも一部を前記燃料貯蔵槽の外に逃がす崩壊部が形成されている請求項１〜１２の何れか一つに記載の燃料電池。
14. 前記収納箱体は、少なくとも２部品以上の部材を接合することにより形成され、該部品間の接合力の少なくとも一つは、前記液体燃料供給弁の接合力よりも小さく設定されている請求項１〜１３の何れか一つに記載の燃料電池。
15. 前記燃料貯蔵槽は、燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ構造体からなる請求項１〜１４の何れか一つに記載の燃料電池。
16. 前記燃料電池本体は、燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、上記単位セルには前記燃料貯蔵槽に接続される前記燃料供給体が連結されて前記液体燃料が供給される構成となる請求項１〜１５の何れか一つに記載の燃料電池。

Images