JPWO2007072880A1 - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
燃料電池は、カソードと、アノードと、前記カソードと前記アノードの間に配置され、水クロスオーバ値に対するメタノールクロスオーバ値の比が0.5以下の固体電解質膜6と、メタノールを含む液体燃料が収容された燃料室9と、前記アノードへ、少なくとも前記液体燃料の蒸気を供給する供給手段とを具備する。The fuel cell includes a cathode, an anode, a solid electrolyte membrane 6 disposed between the cathode and the anode and having a methanol crossover value to water crossover value of 0.5 or less, and a liquid fuel containing methanol. The fuel chamber 9 accommodated therein and supply means for supplying at least the vapor of the liquid fuel to the anode are provided.
Description
本発明は、燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell.
近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の各種電子機器は、半導体技術の発達と共に小型化されている。燃料電池をこれらの小型機器用の電源に用いることが試みられている。燃料電池は、燃料と酸化剤を供給するだけで発電することができ、燃料のみを補充・交換すれば連続して発電できるという利点を有している。このため、燃料電池の小型化が出来れば携帯電子機器の作動に極めて有利なシステムといえる。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、メタノールから電極触媒上で直接電流を取り出せるため、小型化が可能であり、燃料の取り扱いも水素ガス燃料に比べて容易なことから小型機器用電源として有望である。 In recent years, various electronic devices such as personal computers and mobile phones have been downsized with the development of semiconductor technology. Attempts have been made to use fuel cells as power sources for these small devices. Fuel cells have the advantage that they can generate electricity simply by supplying fuel and oxidant, and can continuously generate electricity if only the fuel is replenished / replaced. For this reason, if the fuel cell can be miniaturized, it can be said that the system is extremely advantageous for the operation of the portable electronic device. In particular, direct methanol fuel cells (DMFCs) use methanol with high energy density as fuel, and can take out current directly from methanol on the electrode catalyst, enabling downsizing and handling of fuel. Since it is easier than hydrogen gas fuel, it is promising as a power supply for small equipment.
DMFCの燃料の供給方法としては、液体燃料を気化してからブロア等で燃料電池内に送り込む気体供給型DMFCと、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などがある。しかしながら、これらの燃料供給方法では、前記のようにメタノールを供給するポンプや空気を送り込むブロアが補器として必要となり、システムとして複雑な形態となる他、小型化が難しくなる欠点を有する。 DMFC fuel supply methods include a gas supply type DMFC in which liquid fuel is vaporized and then fed into the fuel cell by a blower or the like, and a liquid supply type DMFC in which liquid fuel is directly fed into the fuel cell by a pump or the like. However, in these fuel supply methods, the pump for supplying methanol and the blower for supplying air are required as auxiliary devices as described above, and the system has a complicated form and has a drawback that it is difficult to reduce the size.
一方、特許公報第3413111号に示すような内部気化型DMFCがもう一つの燃料供給方法として知られている。この内部気化型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る。また、この内部気化型DMFCでは、気化した液体燃料が燃料気化層からアノードに供給される。特許公報第3413111号では、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が使用され、メタノールと水の双方を気化ガスの形でアノードに供給している。 On the other hand, an internal vaporization type DMFC as shown in Japanese Patent Publication No. 3413111 is known as another fuel supply method. The internal vaporization type DMFC includes a fuel permeation layer that holds liquid fuel, and a fuel vaporization layer for diffusing a vaporized component of the liquid fuel held in the fuel permeation layer. In this internal vaporization type DMFC, vaporized liquid fuel is supplied from the fuel vaporization layer to the anode. In Japanese Patent No. 3413111, a methanol aqueous solution in which methanol and water are mixed at a molar ratio of 1: 1 is used as a liquid fuel, and both methanol and water are supplied to the anode in the form of vaporized gas.
このような特許公報に示す内部気化型DMFCによると、十分に高い出力特性を得られなかった。水はメタノールに比べて蒸気圧が低く、水の気化速度はメタノールの気化速度に比べて遅いため、メタノールも水も気化によってアノードに供給しようとすると、メタノール供給量に対する水の相対的な供給量が不足する。その結果、メタノールを内部改質する反応の反応抵抗が高くなるため、十分な出力特性を得られなくなるのである。 According to such an internal vaporization type DMFC shown in the patent publication, sufficiently high output characteristics cannot be obtained. Since water has a lower vapor pressure than methanol and the vaporization rate of water is slower than the vaporization rate of methanol, when both methanol and water are supplied to the anode by vaporization, the relative supply rate of water to the methanol supply rate Is lacking. As a result, since the reaction resistance of the reaction for internally reforming methanol is increased, sufficient output characteristics cannot be obtained.
本発明の目的は、出力密度が改善された燃料電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel cell with improved power density.
本発明に係る燃料電池は、カソードと、
アノードと、
前記カソードと前記アノードの間に配置され、水クロスオーバ値に対するメタノールクロスオーバ値の比が0.5以下の固体電解質膜と、
メタノールを含む液体燃料が収容された燃料室と、
前記アノードへ、少なくとも前記液体燃料の蒸気を供給する供給手段と
を具備することを特徴とする。A fuel cell according to the present invention comprises a cathode,
An anode,
A solid electrolyte membrane disposed between the cathode and the anode and having a methanol crossover value to water crossover value ratio of 0.5 or less;
A fuel chamber containing a liquid fuel containing methanol;
And a supply means for supplying at least the vapor of the liquid fuel to the anode.
また、本発明に係る燃料電池は、カソードと、
アノードと、
前記カソードと前記アノードの間に配置され、水クロスオーバ値に対するメタノールクロスオーバ値の比が0.5以下の固体電解質膜と、
メタノールを含む液体燃料が収容された燃料室と、
前記燃料室と前記アノードとの間に配置され、前記燃料室の前記液体燃料の蒸気を選択的に透過させる気液分離層と
を具備することを特徴とする。A fuel cell according to the present invention includes a cathode,
An anode,
A solid electrolyte membrane disposed between the cathode and the anode and having a methanol crossover value to water crossover value ratio of 0.5 or less;
A fuel chamber containing a liquid fuel containing methanol;
A gas-liquid separation layer is provided between the fuel chamber and the anode, and selectively transmits the vapor of the liquid fuel in the fuel chamber.
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、液体燃料の蒸気をアノードに供給する燃料電池において、固体電解質膜の水クロスオーバ値に対するメタノールクロスオーバ値の比(以下、クロスオーバ比と称す)が0.5以下である際に、高出力密度が得られることを見出したのである。クロスオーバ比が0.5を超えるものは、カソードからアノードへの水拡散が少ないため、改質反応の反応抵抗が高く、高い出力密度を得られない。クロスオーバ比が小さいもの程、アノードへの水供給量が増加する反面、メタノール拡散性が低下するため、発電初期の出力が低下する。このため、発電初期は、カソードでの水生成量が少ないため、カソードからアノードに拡散する水の量が少ない。このためクロスオーバ比を過度に低くしないようにすると、カソードにメタノールを供給してメタノール酸化反応により水を生成することができると共に、生成した水を固体電解質膜を通してアノードに拡散させることができるため、発電初期の水不足を補うことができ、発電初期から高出力を得ることができる。 As a result of intensive research, the present inventors have found that in a fuel cell that supplies liquid fuel vapor to the anode, the ratio of the methanol crossover value to the water crossover value of the solid electrolyte membrane (hereinafter referred to as the crossover ratio) is It has been found that a high output density can be obtained when it is 0.5 or less. When the crossover ratio exceeds 0.5, since the water diffusion from the cathode to the anode is small, the reaction resistance of the reforming reaction is high and a high output density cannot be obtained. The smaller the crossover ratio, the greater the amount of water supplied to the anode, but the lower the methanol diffusivity, the lower the output at the initial stage of power generation. For this reason, since the amount of water generated at the cathode is small at the initial stage of power generation, the amount of water diffusing from the cathode to the anode is small. For this reason, if the crossover ratio is not set too low, methanol can be supplied to the cathode to generate water by the methanol oxidation reaction, and the generated water can be diffused to the anode through the solid electrolyte membrane. In addition, it is possible to make up for water shortage at the initial stage of power generation and to obtain high output from the initial stage of power generation.
なお、液体燃料をアノードに供給する送液型の燃料電池では、クロスオーバ比が0.5以下の水透過性の高い固体電解質膜を使用すると、カソードにおけるガス拡散性の低下やアノードに供給される燃料が希釈される等によって出力密度が低下する。送液型燃料電池では、メタノールクロスオーバ値と水クロスオーバ値が互いに0に近くてほぼ等しい固体電解質膜が好ましい。固体電解質膜として多用されているナフィオン膜は、クロスオーバ比が0.5を超える。 In a liquid-feed type fuel cell that supplies liquid fuel to the anode, if a solid electrolyte membrane having a high water permeability with a crossover ratio of 0.5 or less is used, gas diffusibility at the cathode is reduced or supplied to the anode. The output density is reduced by diluting the fuel to be diluted. In the liquid feed type fuel cell, a solid electrolyte membrane in which the methanol crossover value and the water crossover value are close to each other and approximately equal to each other is preferable. Nafion membranes frequently used as solid electrolyte membranes have a crossover ratio exceeding 0.5.
クロスオーバ比の測定は、以下に説明する方法で行われる。まず、図1に示すように、H型セル21に固体電解質膜22を装着する。H型セル21は、周面に連結管23a,23bをそれぞれ有する2本の円筒管24a,24bを備える。円筒管24aの連結管23aと円筒管24bの連結管23bの間に固体電解質膜22を配置し、固体電解質膜22の上端と連結管23a,23bの端部とを挟持部材25で挟み、固体電解質膜22の下端と連結管23a,23bの端部とを挟持部材25で挟む。挟持部材25としては、例えば、ねじ、スプリング等を挙げることができる。右側の円筒管24aに純メタノールを収容し、これと同量の水を左側の円筒管24bに収容する。純メタノール及び水の温度を25℃に保持し、1時間おきに6時間まで円筒管24a,24bそれぞれの液体をサンプリングし、各液体の水とメタノール濃度分析を行う。右側の円筒管24aについては1時間毎の測定で得られた水濃度を平均化する。左側の円筒管24bについては1時間毎の測定で得られたメタノール濃度を平均化する。平均水濃度を水のクロスオーバ値とし、平均メタノール濃度をメタノールクロスオーバ値とする。
The measurement of the crossover ratio is performed by the method described below. First, as shown in FIG. 1, the
固体電解質膜のメタノールクロスオーバ値は、1μM/cm2・s以下にすることが望ましい。メタノールクロスオーバ値が1μM/cm2・sを超えると、メタノールクロスオーバによる燃料消費量が増加し、高い出力密度を得られない恐れがあるからである。固体電解質膜に含まれるプロトン伝導性物質には、例えば、炭化水素系樹脂を使用することができる。The methanol crossover value of the solid electrolyte membrane is desirably 1 μM / cm 2 · s or less. This is because if the methanol crossover value exceeds 1 μM / cm 2 · s, the amount of fuel consumed by the methanol crossover increases and a high power density may not be obtained. As the proton conductive material contained in the solid electrolyte membrane, for example, a hydrocarbon resin can be used.
液体燃料としては、例えば、純メタノール、メタノール水溶液などを挙げることができる。液体燃料のメタノール濃度は64重量%以上、100重量%以下が好ましい。クロスオーバ比が0.5以下の固体電解質膜は、水拡散性に優れているため、液体燃料のメタノール濃度が低いと、水が固体電解質膜を透過してカソードに供給され、カソードのガス拡散性の低下等を招いて出力密度が低下する恐れがあるからである。メタノール濃度のさらに好ましい範囲は65重量%以上、100重量%以下である。 Examples of the liquid fuel include pure methanol and aqueous methanol solution. The methanol concentration of the liquid fuel is preferably 64% by weight or more and 100% by weight or less. Since the solid electrolyte membrane with a crossover ratio of 0.5 or less has excellent water diffusibility, when the methanol concentration of the liquid fuel is low, water permeates through the solid electrolyte membrane and is supplied to the cathode. This is because there is a risk that the output density may be lowered due to a decrease in performance. A more preferable range of the methanol concentration is 65% by weight or more and 100% by weight or less.
以下、本発明に係る燃料電池の一実施形態である直接メタノール型燃料電池を図面を参照して説明する。 Hereinafter, a direct methanol fuel cell which is an embodiment of a fuel cell according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は、本発明の実施形態に係る直接メタノール型燃料電池を示す模式的な断面図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention.
図2に示すように、膜電極接合体(MEA)1は、カソード触媒層2及びカソードガス拡散層4からなるカソード(例えば酸化剤極)と、アノード触媒層3及びアノードガス拡散層5からなるアノード(例えば燃料極)と、カソード触媒層2とアノード触媒層3の間に配置される固体電解質膜6とを備えるものである。
As shown in FIG. 2, the membrane electrode assembly (MEA) 1 includes a cathode (for example, an oxidant electrode) including a
カソード触媒層2及びアノード触媒層3に含有される触媒としては、例えば、白金族元素の単体金属(Pt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等)、白金族元素を含有する合金などを挙げることができる。アノード触媒には、メタノールや一酸化炭素に対する耐性の強いPt−Ru、カソード触媒には、白金を用いることが望ましいが、これに限定されるものでは無い。また、炭素材料のような導電性担持体を使用する担持触媒を使用しても、あるいは無担持触媒を使用しても良い。
Examples of the catalyst contained in the
カソード触媒層2はカソードガス拡散層4上に積層され、かつアノード触媒層3はアノードガス拡散層5上に積層されている。カソードガス拡散層4はカソード触媒層2に酸化剤を均一に供給する役割を担うものであるが、カソード触媒層2の集電体も兼ねている。一方、アノードガス拡散層5はアノード触媒層3に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層3の集電体も兼ねている。カソード導電層7a及びアノード導電層7bは、それぞれ、カソードガス拡散層4及びアノードガス拡散層5と接している。カソード導電層7a及びアノード導電層7bには、例えば、金などの金属材料からなる多孔質層(例えばメッシュ)をそれぞれ使用することが出来る。
The
矩形枠状のカソードシール材8aは、カソード導電層7aと固体電解質膜6との間に位置すると共に、カソード触媒層2及びカソードガス拡散層4の周囲を囲んでいる。一方、矩形枠状のアノードシール材8bは、アノード導電層7bと固体電解質膜6との間に位置すると共に、アノード触媒層3及びアノードガス拡散層5の周囲を囲んでいる。カソードシール材8a及びアノードシール材8bは、膜電極接合体1からの燃料漏れ及び酸化剤漏れを防止するためのオーリングである。
The rectangular frame-shaped
膜電極接合体1の下方には、燃料室として液体燃料タンク9が配置されている。液体燃料タンク9内には、液体のメタノールあるいはメタノール水溶液が収容されている。 A liquid fuel tank 9 is disposed below the membrane electrode assembly 1 as a fuel chamber. In the liquid fuel tank 9, liquid methanol or aqueous methanol solution is accommodated.
気液分離層としての気液分離膜10は、液体燃料の蒸気を選択的に透過させ、液体燃料の蒸気と液体成分とを分離する機能を有する。気液分離膜10としては、例えばシリコーンゴムシートを挙げることができる。気液分離膜10は、液体燃料タンク9の開口端に配置されている。 The gas-liquid separation film 10 as a gas-liquid separation layer has a function of selectively allowing liquid fuel vapor to permeate and separating the liquid fuel vapor and the liquid component. Examples of the gas-liquid separation membrane 10 include a silicone rubber sheet. The gas-liquid separation membrane 10 is disposed at the open end of the liquid fuel tank 9.
気液分離膜10とアノード導電層7bの間には、樹脂製のフレーム11が積層されている。フレーム11で囲まれた空間は、気液分離膜10を拡散してきた蒸気を一時的に収容しておく蒸気収容室12(いわゆる蒸気溜り)として機能する。この蒸気収容室12及び気液分離膜10の透過メタノール量抑制効果により、一度に多量の蒸気がアノード触媒層3に供給されるのを回避することができ、メタノールクロスオーバの発生を抑えることが可能である。なお、フレーム11は、矩形のフレームで、例えばPETのような熱可塑性ポリエステル樹脂から形成される。
A
カソード導電層7a上には保湿板13が積層されている。保湿板13は、カソード触媒層2において生成した水の蒸散を抑止する役割をなすと共に、カソードガス拡散層4に酸化剤を均一に導入することによりカソード触媒層2への酸化剤の均一拡散を促す補助拡散層としての役割も果たしている。
A
酸化剤である空気を取り入れるための空気導入口14が複数個形成されたカバー15は、保湿板13に積層されている。カバー15は、膜電極接合体1を含むスタックを加圧してその密着性を高める役割も果たしているため、例えば、SUS304のような金属から形成される。
A
上述したような構成の直接メタノール型燃料電池によれば、液体燃料タンク9内の液体燃料が気化し、液体燃料の蒸気が気液分離膜10を拡散し、蒸気収容室12に一旦収容され、そこから徐々にアノードガス拡散層5を拡散してアノード触媒層3に供給される。また、蒸気の一部は固体電解質膜6を通してカソードにも供給される。これらの結果、以下の反応式(1)に示すメタノールの内部改質反応を生じる。
According to the direct methanol fuel cell having the above-described configuration, the liquid fuel in the liquid fuel tank 9 is vaporized, and the vapor of the liquid fuel diffuses through the gas-liquid separation film 10 and is temporarily stored in the
CH3OH+H2O → CO2+6H++6e− (1)
内部改質反応で生成したプロトン(H+)は固体電解質膜6を拡散してカソード触媒層3に到達する。一方、カバー15の空気導入口14から取り入れられた空気は、保湿板13及びカソードガス拡散層4を拡散してカソード触媒層2に供給される。カソード触媒層2では、下記(2)式に示す反応によって水が生成する、つまり発電反応が生じる。CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e − (1)
Protons (H + ) generated by the internal reforming reaction diffuse through the solid electrolyte membrane 6 and reach the
(3/2)O2+6H++6e− → 3H2O (2)
発電反応が進行すると、前述した(2)式の反応などによってカソード触媒層2中に生成した水が、カソードガス拡散層4内を拡散して保湿板13に到達し、保湿板13によって蒸散を阻害され、カソード触媒層2中の水分貯蔵量が増加する。一方、アノード側においては、気液分離膜10を通して水蒸気が供給されるか、あるいは供給が全くない状態にある。このため、発電反応の進行に伴ってカソード触媒層2の水分保持量がアノード触媒層3の水分保持量よりも多い状態を作り出すことができる。(3/2) O 2 + 6H + + 6e − → 3H 2 O (2)
When the power generation reaction proceeds, water generated in the
固体電解質膜6のクロスオーバ比が0.5以下であるため、カソード触媒層2からアノード触媒層3への水拡散を促すことができ、前述した(1)式に示すメタノールの内部改質反応を促進することができ、これにより高出力密度を得ることができる。
Since the crossover ratio of the solid electrolyte membrane 6 is 0.5 or less, water diffusion from the
なお、前述した実施形態では保湿板13を備えているが、本発明は保湿板を備える構成に限定されるものではない。クロスオーバ比が0.5以下の固体電解質膜によると、保湿板13を備えていない場合にもカソードからアノードへの水拡散を促進することができ、高出力密度を得ることが可能である。
In the embodiment described above, the
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施例1〜実施例5)
<アノードの作製>
アノード用触媒(Pt:Ru=1:1)担持カーボンブラックにパーフルオロカーボンスルホン酸溶液と水及びメトキシプロパノールを添加し、前記触媒担持カーボンブラックを分散させてペーストを調製した。得られたペーストをアノードガス拡散層としての多孔質カーボンペーパに塗布することにより厚さが450μmのアノードを得た。(Example 1 to Example 5)
<Production of anode>
A perfluorocarbon sulfonic acid solution, water and methoxypropanol were added to an anode catalyst (Pt: Ru = 1: 1) supported carbon black, and the catalyst supported carbon black was dispersed to prepare a paste. The obtained paste was applied to porous carbon paper as an anode gas diffusion layer to obtain an anode having a thickness of 450 μm.
<カソードの作製>
カソード用触媒(Pt)担持カーボンブラックにパーフルオロカーボンスルホン酸溶液と水及びメトキシプロパノールを加え、前記触媒担持カーボンブラックを分散させてペーストを調製した。得られたペーストをカソードガス拡散層としての多孔質カーボンペーパに塗布することにより厚さが400μmのカソードを得た。<Production of cathode>
A perfluorocarbon sulfonic acid solution, water and methoxypropanol were added to the cathode catalyst (Pt) -supported carbon black, and the catalyst-supported carbon black was dispersed to prepare a paste. The obtained paste was applied to porous carbon paper as a cathode gas diffusion layer to obtain a cathode having a thickness of 400 μm.
<固体電解質膜の作製>
各種のクロスオーバ比を有する固体電解質膜のクロスオーバ比を前述した図1に示す方法で測定した。クロスオーバ比を下記表1に示す。<Preparation of solid electrolyte membrane>
The crossover ratio of the solid electrolyte membrane having various crossover ratios was measured by the method shown in FIG. The crossover ratio is shown in Table 1 below.
アノード触媒層とカソード触媒層の間に固体電解質膜を配置し、これらにホットプレスを施すことにより、膜電極接合体(MEA)を得た。 A solid electrolyte membrane was disposed between the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer, and hot pressing was performed on these to obtain a membrane electrode assembly (MEA).
保湿板として厚さが500μmで、透気度が2秒/100cm3(JIS P−8117)で、透湿度が4000g/m224h(JIS L−1099 A−1法)のポリエチレン製多孔質フィルムを用意した。A polyethylene porous film having a thickness of 500 μm, a moisture permeability of 2 seconds / 100 cm 3 (JIS P-8117), and a moisture permeability of 4000 g / m 2 24h (JIS L-1099 A-1 method) as a moisture retaining plate. Prepared.
フレームは、PET製で、厚さは25μmである。また、気液分離膜として、厚さが200μmのシリコーンゴムシートを用意した。 The frame is made of PET and has a thickness of 25 μm. In addition, a silicone rubber sheet having a thickness of 200 μm was prepared as a gas-liquid separation membrane.
得られた膜電極接合体、保湿板、フレーム、気液分離膜を用いて前述した図2に示す構造を有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。この際、燃料タンクには、純度が99.9重量%の純メタノールを2mL収容した。 An internal vaporization type direct methanol fuel cell having the structure shown in FIG. 2 was assembled using the obtained membrane electrode assembly, moisture retention plate, frame, and gas-liquid separation membrane. At this time, 2 mL of pure methanol having a purity of 99.9% by weight was stored in the fuel tank.
(比較例1〜3)
本発明で規定するクロスオーバ比の範囲外のクロスオーバー比を有する膜を固体電解質膜として使用すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
The internal vaporization type direct methanol type having the same configuration as that described in Example 1 except that a membrane having a crossover ratio outside the range of the crossover ratio defined in the present invention is used as the solid electrolyte membrane. A fuel cell was assembled.
得られた燃料電池について、電流密度(mA/cm2)を増加させた際の出力密度変化を測定した結果、クロスオーバ比が0.5以下の固体電解質膜を備えた実施例1〜5の燃料電池によると、高い出力密度を得られた。As a result of measuring the output density change when the current density (mA / cm 2 ) was increased for the obtained fuel cells, the results of Examples 1 to 5 provided with solid electrolyte membranes having a crossover ratio of 0.5 or less. According to the fuel cell, high power density was obtained.
これに対し、クロスオーバ比が0.5を超える固体電解質膜を備えた比較例1〜3の燃料電池では、実施例1〜5に比して出力密度が低くなった。 On the other hand, in the fuel cells of Comparative Examples 1 to 3 including the solid electrolyte membrane having a crossover ratio exceeding 0.5, the output density was lower than that of Examples 1 to 5.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
例えば、上記した説明では、燃料電池の構成として膜電極接合体(MEA)の下部に燃料貯蔵部(燃料室)を設け、アノードに少なくとも液体燃料の蒸気を供給する供給手段として気液分離層を用いる構造で説明したが、燃料収容部(燃料室)からMEAへの燃料の供給は、燃料室とMEAの間に流路を配し、この流路を介してMEAに液体燃料と液体燃料の蒸気を供給することで行ってもよい。また、燃料電池本体の構成としてパッシブ型の燃料電池を例に挙げて説明したが、燃料供給など一部にポンプ等を用いたセミパッシブ型の燃料電池に対しても本発明を適用することができる。アノードには、液体燃料の蒸気のみを供給してもよいが、液体燃料の蒸気と液体燃料とをアノードに供給する場合であっても本発明を適用することができる。これら構成であっても、上記した説明と同様の作用効果が得られる。 For example, in the above description, as a configuration of the fuel cell, a fuel storage part (fuel chamber) is provided below the membrane electrode assembly (MEA), and a gas-liquid separation layer is provided as a supply means for supplying at least liquid fuel vapor to the anode. As described in the structure used, the fuel supply from the fuel storage section (fuel chamber) to the MEA is provided with a flow path between the fuel chamber and the MEA, and the liquid fuel and the liquid fuel are supplied to the MEA via this flow path. It may be performed by supplying steam. Further, although the description has been given by taking the passive fuel cell as an example of the configuration of the fuel cell body, the present invention can also be applied to a semi-passive fuel cell in which a pump or the like is partially used for fuel supply or the like. it can. Only the vapor of the liquid fuel may be supplied to the anode, but the present invention can be applied even when the vapor of the liquid fuel and the liquid fuel are supplied to the anode. Even if it is these structures, the effect similar to the above-mentioned description is acquired.
本発明によれば、出力密度が改善された燃料電池を提供することができる。 According to the present invention, a fuel cell with improved power density can be provided.
Claims (5)
アノードと、
前記カソードと前記アノードの間に配置され、水クロスオーバ値に対するメタノールクロスオーバ値の比が0.5以下の固体電解質膜と、
メタノールを含む液体燃料が収容された燃料室と、
前記アノードへ、少なくとも前記液体燃料の蒸気を供給する供給手段と
を具備する燃料電池。A cathode,
An anode,
A solid electrolyte membrane disposed between the cathode and the anode and having a methanol crossover value to water crossover value ratio of 0.5 or less;
A fuel chamber containing a liquid fuel containing methanol;
A fuel cell comprising supply means for supplying at least the vapor of the liquid fuel to the anode.
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