JPWO2006120966A1 - 燃料電池 - Google Patents

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秀朗 安井
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Abstract

電極膜構造体10は、高分子材からなる固体電解質膜1と、その両側に積層された燃料極2及び空気極3から構成される。燃料タンク11は、箱状容器12を電極膜構造体10に固定することにより構成される。箱状容器12には、電極膜構造体10と向かい合う側の面に開口部が設けられ、この開口部の縁にフランジ部13が形成されている。電極膜構造体10の空気極3の背面にカバープレート15を取り付け、カバープレート15の周縁部15aを、電極膜構造体10の外周、フランジ部13の外周及び背面周縁部に沿って折り曲げて、電極膜構造体10及びフランジ部13の周縁部を挟み付けることによって、箱状容器12が電極膜構造体10に対して固定される。

Description

本発明は、燃料極で触媒反応により液体燃料から分離された水素イオンを用いて発電を行う燃料電池に係り、特に、燃料極へ液体燃料を供給するためにポンプなどの能動的な移送手段を使用しない燃料電池に係る。
近年、ノートパソコンや携帯電話などの各種の携帯用電子機器を長時間充電無しで使用可能にすることを目的として、これらの携帯用機器の電源に燃料電池を用いる試みが各所で進められている。燃料電池は、燃料と空気を供給するだけで発電が行われ、燃料のみを補給すれば、連続して長時間発電することができるという特徴を有しているので、小型化が実現されれば、携帯用機器の電源として極めて有利なシステムと言える。
特に、直接メタノール型燃料電池(DMFC;direct methanol fuel cell)は、エネルギー密度の高いメタノールを燃料に用い、メタノールから触媒層及び固体電解質膜を用いて電流を直接取り出すので、改質器が不要で小型化が可能であり、且つ、燃料の取り扱いも水素ガスに比べて容易なことから、小型の携帯用機器用の電源として有望である。DMFCの燃料の供給方式としては、液体燃料を気化させてブロア等で燃料電池内に送り込む気体供給型DMFC、液体燃料をそのままポンプ等で燃料電池内に送り込む液体供給型DMFC、更に、送り込まれた液体燃料を燃料電池の内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型DMFCなどが知られている。
特開2000−106201号公報に記載されているように、内部気化型DMFCは、液体燃料を保持する燃料浸透層と、燃料浸透層中に保持された液体燃料のうち気化成分を拡散させるための燃料気化層とを備え、気化した液体燃料を燃料気化層から燃料極に供給する。上記公報では、液体燃料としてメタノールと水が1:1のモル比で混合されたメタノール水溶液を使用して、メタノールと水の双方をガスの状態で燃料極に供給している。このようなメタノール水溶液を燃料として用いる燃料電池は、メタノールと水の気化速度の相違に起因して、十分な出力特性を得ることが難しいと言う問題がある。そこで、燃料電池の出力特性の向上及び一層の小型化を図るべく、純メタノールを燃料に用いる燃料電池の開発が進められている。
また、主にモバイル機器で使用される小型の燃料電池として、燃料極へ液体燃料を供給するために燃料ポンプなどの能動的な移送手段を使用しないパッシブ型燃料電池が開発されている。
パッシブ型燃料電池では、固体電解質膜の一方の面に燃料極を接合し、他方の面に空気極を接合することによって電極膜構造体が構成される。電極膜構造体の燃料極側の面には燃料タンクが設けられ、空気極側の面には空気室が設けられる。ここで、燃料極は、燃料極触媒層と燃料極集電体から構成される。燃料極集電体は、燃料極触媒層の背面側に積層され、燃料極触媒層を外部回路に電気的に接続する。同様に、空気極は、空気極触媒層と空気極集電体から構成される。空気極集電体は、空気極触媒層の背面側に積層され、空気極触媒層を外部回路に電気的に接続する。
特に、モバイル機器向けのパッシブ型燃料電池では、小型化が重要な設計上のポイントとなるので、電極膜構造体に燃料タンクを接合する部分の構造を簡素化して、燃料電池の寸法を小さく抑えることが求められている。
本発明は、以上のような、燃料極へ液体燃料を供給するためにポンプなどの能動的な移送手段を使用しない燃料電池における問題点に鑑み成されたものである。本発明の目的は、燃料電池において、電極膜構造体と燃料タンクの間の接合部の構造を簡素化することにより、燃料電池の小型化を図ることにある。
本発明の燃料電池は、
固体電解質膜、固体電解質膜の一方の面に積層された燃料極、及び固体電解質膜の他方の面に積層された空気極、を有する電極膜構造体と、
燃料極の背面側に配置され、液体燃料を貯え、液体燃料を燃料極に供給する燃料タンクと、
空気極の背面側に配置されたカバープレートと、を備え、
前記燃料タンクは箱状容器で構成され、この箱状容器は、電極膜構造体に向かい合う側の面に開口部が設けられ、且つこの開口部の縁に電極膜構造体に対して平行に且つ外側に張り出すフランジ部を有し、
前記カバープレートの周縁部を、電極膜構造体の外周、前記フランジ部の外周及び背面周縁部に沿って折り曲げ、電極膜構造体及び前記フランジを前記カバープレートの周縁部で挟み付けることにより、前記箱状容器が電極膜構造体に対して固定されていることを特徴とする。
本発明の燃料電池によれば、フレーム、ネジ、クリップなどの部材を使用せずに、燃料タンクを電極膜構造体に対して固定し且つ密着させることができる。これにより、電極膜構造体を外周から取り囲む部分の構造が簡素化されるので、燃料電池の寸法を小さく抑えることができる。
例えば、前記電極膜構造体の平面形状が矩形である場合、前記箱状容器のフランジ部の外周の形状も前記電極膜構造体と同一寸法の矩形にして、前記カバープレートの周縁部を、この矩形の4辺を挟み付けるように折り曲げる。その代わりに、前記カバープレートの周縁部を、この矩形の互いに対向する2辺を挟み付けるように折り曲げても良い。
好ましくは、前記カバープレートの周縁部に複数の爪部を設け、これらの爪部を折り曲げることにより前記箱状容器を電極膜構造体に対して固定する。
本発明の燃料電池の変形形態において、上記フランジを省略することができる。
その場合、本発明の燃料電池は、
固体電解質膜、固体電解質膜の一方の面に積層された燃料極、及び固体電解質膜の他方の面に積層された空気極、を有する電極膜構造体と、
燃料極の背面側に配置され、液体燃料を貯え、液体燃料を燃料極に供給する燃料タンクと、
空気極の背面側に配置されたカバープレートと、を備え、
前記燃料タンクは、電極膜構造体に向かい合う側の面に開口部が設けられた箱状容器で構成され、
前記カバープレートの周縁部を、電極膜構造体の外周、前記箱状容器の外周及び底面周縁部に沿って折り曲げ、電極膜構造体及び前記箱状容器を前記カバープレートの周縁部で挟み付けることにより、前記箱状容器が電極膜構造体に対して固定されていることを特徴とする。
例えば、前記電極膜構造体の平面形状が矩形である場合、前記箱状容器の外周の形状も前記電極膜構造体と同一寸法の矩形にして、前記カバープレートの周縁部を、この矩形の4辺を挟み付けるように折り曲げる。その代わりに、前記カバープレートの周縁部を、この矩形の互いに対向する2辺を挟み付けるように折り曲げても良い。
好ましくは、前記カバープレートの周縁部に複数の爪部を設け、これらの爪部を折り曲げることにより前記箱状容器を電極膜構造体に対して固定する。
その場合、好ましくは、前記箱状容器の底面周縁部に複数の凹部を前記複数の爪部に対応して設け、各爪部の先端部分を各凹部の中に収容する。これにより、先端部分が前記箱状容器の底面から突出することがない。
例えば、前記凹部の深さを前記爪部の先端部分の厚さと等しくした場合には、先端部分の表面が前記箱状容器の底面と一面に揃う。
また、その代わりに、前記カバープレートの周縁部に、四隅を除いて張り出し部を設け、これらの張り出し部を折り曲げることにより、前記箱状容器を電極膜構造体に対して固定することもできる。
その場合、好ましくは、前記箱状容器の底面周縁部に段差部を前記張り出し部に対応して設け、各張り出し部の先端部分を各段差部の中に収容する。これにより、先端部分が前記箱状容器の底面から突出することがない。
例えば、前記段差部の深さを前記張り出し部の先端部分の厚さと等しくした場合には、先端部分の表面が前記箱状容器の底面と一面に揃う。
本発明の燃料電池によれば、電極膜構造体を外周から取り囲む部分の構造が簡素化されることによって、燃料電池の寸法を小さく抑えることができる。また、本発明の燃料電池によれば、部品点数が少なくて済むので、燃料電池の組み立て工程を短縮することができる。
図1は、本発明に基づく燃料電池の概略構成を示す断面図である。 図2は、本発明に基づく燃料電池の一例を示す斜視図である。 図3Aは、図2の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図3Bは、図2の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図3Cは、図2の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図3Dは、図2の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図3Eは、図2の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図4は、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す斜視図である。 図5Aは、図4の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図5Bは、図4の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図5Cは、図4の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図5Dは、図4の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図5Eは、図4の燃料電池の組み立て方法を示す斜視図である。 図6は、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す斜視図である。 図7Aは、図6の燃料電池の組み立て方法を示す斜視部分断面図である。 図7Bは、図6の燃料電池の組み立て方法を示す斜視部分断面図である。 図7Cは、図6の燃料電池の組み立て方法を示す斜視部分断面図である。 図7Dは、図6の燃料電池の組み立て方法を示す斜視部分断面図である。 図8Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図8Bは、図8Aの燃料電池の斜視断面図である。 図8Cは、図8Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図8Dは、図8Aの燃料電池の爪部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図9Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図9Bは、図9Aの燃料電池の斜視断面図である。 図9Cは、図9Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図9Dは、図9Aの燃料電池の爪部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図10Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図10Bは、図10Aの燃料電池の斜視断面図である。 図10Cは、図10Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図10Dは、図10Aの燃料電池の爪部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図11Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図11Bは、図11Aの燃料電池の斜視断面図である。 図11Cは、図11Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図11Dは、図11Aの燃料電池の爪部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図12Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図12Bは、図12Aの燃料電池の斜視断面図である。 図12Cは、図12Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図12Dは、図12Aの燃料電池の爪部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図13Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図13Bは、図13Aの燃料電池の斜視断面図である。 図13Cは、図13Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図13Dは、図13Aの燃料電池の爪部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図14Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図14Bは、図14Aの燃料電池の斜視断面図である。 図14Cは、図14Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図14Dは、図14Aの燃料電池の爪部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図15Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図15Bは、図15Aの燃料電池の斜視断面図である。 図15Cは、図15Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図15Dは、図15Aの燃料電池の周縁部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図16Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、上面側から見た斜視図である。 図16Bは、図16Aの燃料電池の斜視断面図である。 図16Cは、図16Aの燃料電池の底面側から見た斜視図である。 図16Dは、図16Aの燃料電池の周縁部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。 図17Aは、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す図であって、爪部の詳細形状を示す図である。 図17Bは、図17Aの燃料電池の爪部を曲げる手順を示す斜視部分断面図である。 図17Cは、図17Aの燃料電池の爪部を曲げる手順を示す斜視部分断面図である。
図1に、本発明に基づく燃料電池の概略構成(断面図)を示す。図中、1は固体電解質膜、2は燃料極、3は空気極、10は電極膜構造体、11は燃料タンク、12は箱状容器、13はフランジ部、15はカバープレートを表す。
発電部となる電極膜構造体(MEA:Membrane Electrode Assembly)10は、高分子材からなる固体電解質膜1と、その両側に積層された燃料極2(アノード極)及び空気極3(カソード極)から構成される。燃料極2は、燃料極触媒層4及び燃料極集電体6から構成される。空気極3は、空気極触媒層5及び空気極集電体7から構成される。
燃料極触媒層4及び空気極触媒層5には、白金・ルテニウム合金からなる触媒が塗布されたカーボンペーパーが使用され、カーボンペーパーの触媒の塗布された面が固体電解質膜1と接触する向きで熱圧着されている。燃料極触媒層4の背面(固体電解質膜1と反対側の面)には、電流を外部に取り出すために、燃料極集電体6が積層されている。同様に、空気極触媒層5の背面(固体電解質膜1と反対側の面)には、電流を外部に取り出すために、空気極集電体7が積層されている。燃料極集電体6と空気極集電体7は、外部回路19を介して接続される。燃料極触媒層4への燃料の供給及び空気極触媒層5への空気の供給のために、燃料極集電体6及び空気極集電体7には多数の貫通孔(図示せず)が形成されている。以上のようにして、固体電解質膜1、燃料極2及び空気極3が一体化されて、電極膜構造体10が構成されている。
電極膜構造体10の燃料極2の背面(固体電解質膜1と反対側の面)に、燃料タンク11が設けられ、その中に液体燃料が貯えられる。この液体燃料は、燃料タンク11から、例えば燃料タンク11と燃料極2との間に設けられた気液分離膜(図示せず)を介して、燃料極2へ気化成分として供給される。本発明の燃料電池では、以下のように、燃料タンク11は、電極膜構造体10に箱状容器12を固定することにより構成される。この箱状容器12は、電極膜構造体10に向かい合う側の面に開口部が設けられ、この開口部の縁に、電極膜構造体10に対して平行に且つ外側に張り出すフランジ部13が形成されている。
この箱状容器12を電極膜構造体10に固定するため、電極膜構造体10の空気極3の背面(固体電解質膜1と反対側の面)に、カバープレート15が取り付けられている、このカバープレート15は、その周縁部15aが電極膜構造体10の外周、フランジ部13の外周及び背面周縁部に沿って折り曲げられている。このようにして、電極膜構造体10及びフランジ部13の周縁部をカバープレート15の周縁部15aで挟み付けることによって、箱状容器12が電極膜構造体10に対して固定されている。カバープレート15には、空気極3に空気を供給するように、多数の小孔が設けられている。
なお、カバープレート15と空気極3との間には、空気極で生成した水の蒸発を抑制するために保湿板等を設けても良い。
図2に、本発明に基づく燃料電池の一例の斜視図を示す。この例では、電極膜構造体10の平面形状は矩形であり、箱状容器12のフランジ部13の外周の形状も電極膜構造体10と同一寸法の矩形である。カバープレート15の周縁部には、複数の爪部16が設けられている。これらの爪部16は、上記矩形の4辺に対応するカバープレート15の4辺のそれぞれに設けられている。これらの爪部16を折り曲げて、電極膜構造体10及び箱状容器12のフランジ部13を挟み付けることによって、箱状容器12が電極膜構造体10に対して固定される。
図3A〜3Eに、この燃料電池の組み立ての工程を示す。先ず、箱状容器12のフランジ部13の上に、電極膜構造体10を積み重ねる(図3A,3B)。電極膜構造体10の上から、カバープレート15を被せる(図3C,3D)。次いで、カバープレート15の周縁部に設けられている爪部16を折り曲げて、フランジ部13の背面周縁部に密着させる(図3E)。
なお、電極膜構造体10は比較的軟質の樹脂で作られているので、爪部16を折り曲げてかしめることによって、フランジ部13の前面(図では上面)を電極膜構造体10に対して密着させることができる。
図4に、本発明に基づく燃料電池の他の例の斜視図を示す。先の例と同様に、電極膜構造体10の平面形状は矩形であり、箱状容器12のフランジ部13の外周の形状も電極膜構造体10と同一寸法の矩形である。この例では、上記矩形の互いに対向する2辺において、カバープレート15の周縁部15bが電極膜構造体10及び箱状容器12のフランジ部13を挟み付けるように折り曲げられ、それによって、箱状容器12が電極膜構造体10に対して固定される。この場合にも、カバープレート15の周縁部15bを折り曲げてかしめることによって、フランジ部13の前面を電極膜構造体10に対して密着させることができる。
図5A〜5Eに、この燃料電池の組み立ての工程を示す。先ず、箱状容器12のフランジ部13の上に、電極膜構造体10を積み重ねる(図5A,B)。電極膜構造体10の上から、カバープレート15を被せる(図5C,D)。次いで、カバープレートの周縁部15bを折り曲げて、フランジ部13の背面に密着させる(図5E)。
なお、カバープレート15の周縁部を折り曲げるステップについては、上記の例の様に、カバープレート15を電極膜構造体10及び箱状容器12に対して位置合わせした後に周縁部を折り曲げることも、あるいは、カバープレート15の周縁部を予め折り曲げておいて、その部分に電極膜構造体10及び箱状容器12のフランジ部13を挿入することも可能である。前者の場合には、周縁部を折り曲げるステップと周縁部をかしめるステップを連続して行うことができる。後者の場合には、電極膜構造体10及び箱状容器12のフランジ部13を挿入した後、周縁部をかしめることにより、フランジ部13の前面を電極膜構造体10に対して密着させる必要がある。
図6に、本発明に基づく燃料電池の他の例の斜視図を示す。この例では、フランジ部13の背面(図では下面)と、折り曲げられたカバープレートの周縁部15cとの間に隙間が設けられている。この隙間に楔17aを挿入することによって、フランジ部13の前面を電極膜構造体10に対して密着させることができる。
図7A〜Dに、この燃料電池の組み立ての工程を示す。先ず、カバープレートの周縁部15cを予め折り曲げておく(図7A)。箱状容器12のフランジ部13の上に電極膜構造体10を積み重ねた後、カバープレート15を箱状容器12の端面側から横方向にスライドさせて、フランジ部13及び電極膜構造体10の上に装着する(図7A,B)。次いで、フランジ部13の背面とカバープレートの周縁部15cとの間の隙間に、箱状容器12の一方の端面から、楔17bを挿入する(図7C)。更に、上記の隙間に、箱状容器12のもう一方の端面から、楔17aを挿入する(図7D)。
図8A〜8Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。図8Aは上面側(カバープレート側)から見た斜視図、図8Bは斜視断面図、図8Cは底面側(燃料タンク側)から見た斜視図、図8Dは爪部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。
この例では、先の例とは異なり、燃料タンク11は、フランジの無い箱状容器22で構成されている。電極膜構造体10の平面形状は矩形であり、箱状容器22の外周の形状も電極膜構造体10と同一寸法の矩形である。カバープレート25の周縁部には、複数の爪部26が設けられている。これらの爪部26は、上記矩形の4辺に対応するカバープレート25の4辺のそれぞれに設けられている。これらの爪部26を折り曲げて、電極膜構造体10及び箱状容器22を挟み付けることによって、箱状容器22が電極膜構造体10に対して固定される。
図9A〜9Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。この例は、図8A〜8Dに示した形態を一部変形したものである。この例では、箱状容器22の底面に外周に沿って溝27が形成されている。この溝27は、爪部26をかしめる際の作業性を向上させるために設けられている。
図10A〜10Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。この例も、図8A〜8Dに示した形態を一部変形したものである。この例では、箱状容器22の底面の周縁部に複数の凹部28aが形成されている。各凹部28aは、前述の矩形の4辺に対応するカバープレート25の4辺に、各爪部26にそれぞれ対応して設けられている。凹部28aの幅及び深さは、爪部26の幅及び厚さにほぼ等しい。これにより、爪部26を折り曲げた時、爪部26の先端部分が、箱状容器22の底面と同一平面上に揃い、箱状容器22の底面から突出することがない。
図11A〜11Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。この例は、図10A〜10Dに示した形態を更に変形したものである。この例では、箱状容器22の底面の周縁部に複数の凹部28bが形成されている。各凹部28bは、前述の矩形の4辺に対応するカバープレート25の4辺に、各爪部26にそれぞれ対応して設けられている。凹部28bの幅は爪部26の幅にほぼ等しく、凹部28bの深さは爪部26の厚さよりも大きい。これにより、爪部26を折り曲げた時、爪部26の先端部分が、凹部28bの中に隠れ、箱状容器22の底面から突出することがない。
図12A〜12Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。この例は、図8A〜8Dに示した形態を一部変形したものである。この例では、箱状容器22の底面の周縁部に、四隅を除いて段差部28cが形成されている。各段差部28cの深さは、爪部26の厚さよりも大きい。これにより、爪部26を折り曲げた時、爪部26の先端部分が、段差部28cの中に隠れ、箱状容器22の底面から突出することがない。
図13A〜13Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。この例は、図10A〜10Dに示した形態を一部変形したものである。箱状容器22の底面の周縁部に複数の凹部が形成されている。各凹部の底は2段になっていて、手前側(外周に近い側)の凹部28dの深さは爪部26の厚さにほぼ等しく、奥側の凹部28eの深さは手前側の凹部28dの深さよりも深い。カバープレート25を電極膜構造体10及び箱状容器22に取り付ける際、爪部26を、先ず手前側の凹部28dに沿って折り曲げ、次いで更に、奥側の凹部28eの中に向けて、J字型に折り曲げる。これにより、爪部26を折り曲げた時、爪部26が箱状容器22の底面から突出することがない。それに加えて、爪部26の先端が奥側の凹部28eに係合するので、爪部26が凹部28d、28eに強固に固定される。
図14A〜14Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。この例は、図9A〜9Dに示した形態を一部変形したものである。箱状容器22の底面に外周に沿って、四隅を除いて段差部28fが形成され、更に段差部28fの奥に溝部28gが形成されている。各段差部28fの深さは、爪部26の厚さにほぼ等しい。カバープレート25を電極膜構造体10及び箱状容器22に取り付ける際、爪部26を、先ず手前側の段差部28fに沿って折り曲げ、次いで更に、奥側の溝部28gの中に向けて、J字型に折り曲げる。これにより、爪部26を折り曲げた時、爪部26の先端部分が、箱状容器22の底面から突出することがない。それに加えて、爪部26の先端が溝部28gに係合するので、爪部26が、段差部28f及び溝部28gに強固に固定される。
図15A〜15Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。図15Aは上面側(カバープレート側)から見た斜視図、図15Bは斜視断面図、図15Cは底面側(燃料タンク側)から見た斜視図、図15Dはカバープレートの周縁部の詳細形状を示す斜視部分断面図である。
この例でも、燃料タンク11は、フランジの無い箱状容器22で構成されている。電極膜構造体10の平面形状は矩形であり、箱状容器22の外周の形状も電極膜構造体10と同一寸法の矩形である。カバープレート25は、四隅を除いて、その周縁部25a、25bが外側に張り出している。上記矩形の4辺において、カバープレート25の周縁部25a、25bが電極膜構造体10及び箱状容器22を挟み付けるように折り曲げられ、それによって、箱状容器22が電極膜構造体10に対して固定される。この場合にも、カバープレート25の周縁部25a、25bを折り曲げてかしめることによって、箱状容器22の開口端を電極膜構造体10に対して密着させることができる。
また、この例では、箱状容器22の底面の周縁部に、四隅を除いて段差部29aが形成されている。各段差部29aの深さは、カバープレート25の周縁部25a、25bの厚さにほぼ等しい。これにより、周縁部25a、25bを折り曲げた時、周縁部25a、25bの先端部分が、箱状容器22の底面と同一平面上に揃い、箱状容器22の底面から突出することがない。
図16A〜16Dに、本発明に基づく燃料電池の他の例を示す。この例は、図15A〜15Dに示した形態を更に変形したものである。この例でも、箱状容器22の底面の周縁部に、四隅を除いて段差部29bが形成されている。各段差部29bの深さは、カバープレート25の周縁部25a、25bの厚さよりも大きい。これにより、周縁部25a、25bを折り曲げた時、周縁部25a、25bの先端部分が、段差部29bの中に隠れ、箱状容器22の底面から突出することがない。
図17A〜17Cに、本発明に基づく燃料電池におけるカバープレートの形状の他の例を示す。この例は、図14A〜14Dに示した形態を一部変形したものである。箱状容器22の底面に外周に沿って、四隅を除いて段差部29cが形成され、更に段差部29cの奥に溝部29dが形成されている。各段差部29cの深さは、爪部26aの厚さにほぼ等しい。この例では、爪部26aの先端近傍で、爪部26aの両脇に切欠部26bが設けられている。爪部26aを段差部29cに沿って折り曲げる際、これらの切欠部26bにより折り目の位置が規定される。これにより、折り曲げの際の作業性が改善される。
なお、液体燃料タンクに収容する液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではなく、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、もしくはその他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料電池に応じた液体燃料が収容される。

Claims (13)

  1. 燃料電池であって、
    固体電解質膜、固体電解質膜の一方の面に積層された燃料極、及び固体電解質膜の他方の面に積層された空気極、を有する電極膜構造体と、
    燃料極の背面側に配置され、液体燃料を貯え、液体燃料を燃料極に供給する燃料タンクと、
    空気極の背面側に配置されたカバープレートと、を備え、
    前記燃料タンクは箱状容器で構成され、この箱状容器は、電極膜構造体に向かい合う側の面に開口部が設けられ、且つこの開口部の縁に電極膜構造体に対して平行に且つ外側に張り出すフランジ部を有し、
    前記カバープレートの周縁部を、電極膜構造体の外周、前記フランジ部の外周及び背面周縁部に沿って折り曲げ、電極膜構造体及び前記フランジを前記カバープレートの周縁部で挟み付けることにより、前記箱状容器が電極膜構造体に対して固定されている、燃料電池。
  2. 前記電極膜構造体の平面形状は矩形であり、前記箱状容器のフランジ部の外周の形状は前記電極膜構造体と同一寸法の矩形であり、前記カバープレートの周縁部は、この矩形の4辺を挟み付けるように折り曲げられている、請求項1に記載の燃料電池。
  3. 前記電極膜構造体の平面形状は矩形であり、前記箱状容器のフランジ部の外周の形状は前記電極膜構造体と同一寸法の矩形であり、前記カバープレートの周縁部は、この矩形の互いに対向する2辺を挟み付けるように折り曲げられている、請求項1に記載の燃料電池。
  4. 前記カバープレートは、その周縁部に複数の爪部が設けられ、これらの爪部を折り曲げることにより、前記箱状容器が電極膜構造体に対して固定されている、請求項1に記載の燃料電池。
  5. 燃料電池であって、
    固体電解質膜、固体電解質膜の一方の面に積層された燃料極、及び固体電解質膜の他方の面に積層された空気極、を有する電極膜構造体と、
    燃料極の背面側に配置され、液体燃料を貯え、液体燃料を燃料極に供給する燃料タンクと、
    空気極の背面側に配置されたカバープレートと、を備え、
    前記燃料タンクは、電極膜構造体に向かい合う側の面に開口部が設けられた箱状容器で構成され、
    前記カバープレートの周縁部を、電極膜構造体の外周、前記箱状容器の外周及び底面周縁部に沿って折り曲げ、電極膜構造体及び前記箱状容器を前記カバープレートの周縁部で挟み付けることにより、前記箱状容器が電極膜構造体に対して固定されている、燃料電池。
  6. 前記電極膜構造体の平面形状は矩形であり、前記箱状容器の外周の形状は前記電極膜構造体と同一寸法の矩形であり、前記カバープレートの周縁部は、この矩形の4辺を挟み付けるように折り曲げられている、請求項5に記載の燃料電池。
  7. 前記電極膜構造体の平面形状は矩形であり、前記箱状容器の外周の形状は前記電極膜構造体と同一寸法の矩形であり、前記カバープレートの周縁部は、この矩形の互いに対向する2辺を挟み付けるように折り曲げられている、請求項5に記載の燃料電池。
  8. 前記カバープレートは、その周縁部に複数の爪部が設けられ、これらの爪部を折り曲げることにより、前記箱状容器が電極膜構造体に対して固定されている、請求項5に記載の燃料電池。
  9. 前記箱状容器の底面周縁部に複数の凹部が前記複数の爪部に対応して設けられ、各爪部の先端部分が各凹部の中に収容されることにより、先端部分が前記箱状容器の底面から突出しないように構成されている、請求項8に記載の燃料電池。
  10. 前記凹部の深さが前記爪部の先端部分の厚さに等しく、それによって、先端部分の表面が前記箱状容器の底面と一面に揃うように構成されている、請求項9に記載の燃料電池。
  11. 前記カバープレートは、その四隅を除いてその周縁部に張り出し部が設けられ、これらの張り出し部を折り曲げることにより、前記箱状容器が電極膜構造体に対して固定されている、請求項6に記載の燃料電池。
  12. 前記箱状容器の底面周縁部に段差部が前記張り出し部に対応して設けられ、各張り出し部の先端部分が各段差部の中に収容されることにより、先端部分が前記箱状容器の底面から突出しないように構成されている、請求項11に記載の燃料電池。
  13. 前記段差部の深さが前記張り出し部の先端部分の厚さに等しく、それによって、先端部分の表面が前記箱状容器の底面と一面に揃うように構成されている、請求項12に記載の燃料電池。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008077936A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Toshiba Corp 燃料電池
JP2008218058A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Toshiba Corp 燃料電池
JP5181526B2 (ja) * 2007-05-08 2013-04-10 ソニー株式会社 燃料電池、燃料電池の製造方法および電子機器
JP2009295437A (ja) * 2008-06-05 2009-12-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 圧着式燃料電池セル
JP2011210503A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Kurieiteitsuku Japan:Kk 膜電極接合体及びそれを用いた直接型アルコール燃料電池
KR101303416B1 (ko) 2011-02-15 2013-09-05 로베르트 보쉬 게엠베하 하우징의 구조가 개선된 배터리 모듈
JP6299858B2 (ja) * 2014-02-26 2018-03-28 日本電気株式会社 レンズの保持構造、レンズホルダ、光モジュールおよびレンズの保持方法
JP7444093B2 (ja) 2021-02-03 2024-03-06 株式会社デンソーエレクトロニクス 筐体

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10106604A (ja) * 1996-09-30 1998-04-24 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池
JP2001238903A (ja) * 2000-02-25 2001-09-04 Sanyo Electric Co Ltd 携帯温度調整素子
JP2002042852A (ja) * 2000-07-19 2002-02-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池のスタック
JP2003323902A (ja) * 2002-05-07 2003-11-14 Hitachi Ltd 燃料電池発電装置及びこれを用いた携帯機器
JP2004160366A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Toyoda Gosei Co Ltd イオン交換樹脂ユニット
JP2004235085A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Hitachi Maxell Ltd 燃料電池
JP2004241207A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP2005347252A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Celaya Emparanza Y Galdos Sa (Cegasa) 燃料電池技術を利用した消費電池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4296625B2 (ja) * 1999-03-15 2009-07-15 ソニー株式会社 発電デバイス
KR100450820B1 (ko) * 2002-04-23 2004-10-01 삼성에스디아이 주식회사 공기 호흡형 직접 메탄올 연료전지 셀팩
JP2006156086A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Konica Minolta Holdings Inc シート状燃料電池用燃料及びそれを製造する方法並びに燃料電池発電システム
US7674549B2 (en) * 2005-02-28 2010-03-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Fuel cell power generation apparatus, fuel cartridge, and fuel cell system using the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10106604A (ja) * 1996-09-30 1998-04-24 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池
JP2001238903A (ja) * 2000-02-25 2001-09-04 Sanyo Electric Co Ltd 携帯温度調整素子
JP2002042852A (ja) * 2000-07-19 2002-02-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池のスタック
JP2003323902A (ja) * 2002-05-07 2003-11-14 Hitachi Ltd 燃料電池発電装置及びこれを用いた携帯機器
JP2004160366A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Toyoda Gosei Co Ltd イオン交換樹脂ユニット
JP2004235085A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Hitachi Maxell Ltd 燃料電池
JP2004241207A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP2005347252A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Celaya Emparanza Y Galdos Sa (Cegasa) 燃料電池技術を利用した消費電池

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