KR100821779B1

KR100821779B1 - 연료 전지

Info

Publication number: KR100821779B1
Application number: KR1020077000348A
Authority: KR
Inventors: 요시히사 수다; 코우지 니시무라; 타카히로 오사다; 쿠니타카 야마다; 토시미 카미타니; 야스나리 카바사와
Original assignee: 미쓰비시 엔피쯔 가부시키가이샤; 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2008-04-14
Also published as: KR20070041501A; US7883815B2; JPWO2006001419A1; US20070254198A1; EP1770809B1; EP1770809A4; JP4956187B2; CN100444451C; WO2006001419A1; CN1973395A; EP1770809A1

Abstract

연료 전지는 연료 전지 본체와, 액체 연료를 저장하는 액체 연료 저장조와, 상기 액체 연료 저장조에 접속되는 침투 구조를 가지며, 상기 액체 연료를 상기 연료 전지 본체에 공급하는 연료 공급체를 구비하며, 상기 액체 연료 저장조에는 상기 액체 연료가 수용되는 통 형상의 연료 수용 용기와, 상기 연료 수용 용기의 하부에 설치된 연료 유출 밸브를 갖는 연료 유출부와, 상기 연료 수용 용기에 수용되는 상기 액체 연료의 후단부에 배치되어 상기 액체 연료의 소비에 수반하여 이동하는 추종체를 갖는 액체 연료 저장체와, 상기 액체 연료 저장체 주위의 공간부를 통해 상기 액체 연료 저장체의 적어도 일부를 내포하고 후단부가 폐쇄된 수납 상자체와, 상기 공간부에 봉입된 가압 가스가 설치되어 있다. 이 구조로 되는 연료 전지로 함으로써 액체 연료를 안정적으로 공급할 수 있어 보관시에 액체 연료의 손실이 없고, 고온의 환경에 방치되어도 액체 연료의 비등 및 증발이 일어나기 어려우며, 연료 전지의 소형화를 이룰 수 있는 것이 된다.

Description

연료 전지{FUEL CELL}

본 발명은 연료 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대 전화, 노트형 컴퓨터 및 PDA 등의 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되기에 바람직한 소형 연료 전지에 관한 것이다.

일반적으로, 연료 전지는 공기 전극층, 전해질층 및 연료 전극층이 적층된 연료 전지 셀과, 연료 전극층에 환원제로서의 연료를 공급하기 위한 연료 공급부와, 공기 전극층에 산화제로서의 공기를 공급하기 위한 공기 공급부로 이루어지며, 연료와 공기중의 산소에 의해 연료 전지 셀 내에서 전기 화학 반응을 일으켜 외부에 전력을 얻도록 한 전지로서, 여러 가지 형식의 것이 개발되고 있다.

근래, 환경 문제나 에너지 절약에 대한 의식의 고양으로 인해 깨끗한 에너지원으로서의 연료 전지를 각종 용도로 사용하는 것이 검토되고 있으며, 특히 메탄올과 물을 포함한 액체 연료를 직접 공급하는 것만으로 발전할 수 있는 연료 전지가 주목되어 오고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).

이들 중에서도, 액체 연료의 공급에 모세관력을 이용한 각 액체 연료 전지 등이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3 내지 특허문헌 7 참조).

이들 각 특허문헌에 기재된 액체 연료 전지는 연료 탱크로부터 액체 연료를 모세관력으로 연료극에 공급하기 때문에 액체 연료를 압송하기 위한 펌프를 필요로 하지 않는 등 소형화에 장점이 있다.

그러나, 이와 같은 간단한 연료 저장조에 설치된 다공체 및/또는 섬유속체의 모세관력만을 이용한 액체 연료 전지는 구성상은 소형화에 적절하지만 연료극에 연료가 직접 액체 상태로 공급되기 때문에, 소형 휴대 기기에 탑재하여 전지부의 전후좌우나 상하가 끊임없이 바뀌는 사용 환경하에서는 장시간의 사용 기간중에 연료의 추종이 불완전하게 되어 연료 공급 차단 등의 폐해가 발생하여 전해질층으로의 연료 공급을 일정하게 하는 것을 저해하는 원인이 되고 있다.

또, 이들 결점에 대한 해결책의 하나로서, 예를 들면 액체 연료를 모세관력에 의해 셀 내에 도입한 후, 액체 연료를 연료 기화층에서 기화하여 사용하는 연료 전지 시스템(예를 들면, 특허문헌 8 참조)이 알려져 있으나, 기본적인 문제점인 연료의 추종성 부족은 개선되고 있지 않다고 하는 과제를 가지며, 또 이 구조의 연료 전지는 액체를 기화시킨 후에 연료로서 사용하는 시스템이기 때문에 소형화가 곤란해지는 등의 과제가 있다.

이와 같이 종래의 연료 전지에서는 연료극에 직접 액체 연료를 공급할 때에 연료의 공급이 불안정하여 동작중의 출력값에 변동이 생기거나, 안정적인 특성을 유지한 채로 휴대 기기로의 탑재가 가능할 정도의 소형화는 곤란하다고 하는 것이 현상이다.

또, 연료 탱크의 재질로서 통상의 수지, 예를 들면 폴리에틸렌 등을 이용한 경우, 장기간의 보관시에 수지 자체가 액체 연료를 투과함으로써, 또 연료 탱크 부품의 이음매 등으로부터 액체 연료의 증발, 누설이 일어나 연료의 손실이 일어날 수 있는 것을 생각할 수 있다. 여기서, 연료의 증발, 누설을 방지하기 위해 수지 부재를 하나하나 증발, 누설이 없어질 정도의 두께로 구성하면, 상기한 연료 전지 본체 소형화의 목적을 달성할 수 없을 뿐만 아니라, 액체 연료의 잔류량 확인을 하기 어려워진다는 과제가 생긴다. 아울러, 연료 탱크를 구성하는 재질에 금속, 유리 등의 재료를 사용한 경우에 있어서, 금속제로는 연료의 잔류량 확인이 불가능하고 연료 탱크 내의 연료의 잔류량 확인이 불가능하며, 또 유리제로는 가공이나 조립시의 관리가 번거롭고 고비용으로 되며, 변형, 파괴가 일어나기 쉬워진다는 등의 과제가 있다.

아울러, 액체 연료로서 메탄올 등의 저비점의 연료를 사용한 경우, 차의 앞 유리 근처 등의 고온으로 되는 일이 있는 장소에 연료 저장조를 포함한 연료 전지, 나아가서는 연료 전지를 탑재한 전자 기기 등을 방치하면, 저비점의 액체 연료가 비등하여 모두 증발하여 없어져 버리는 일이 있다. 이들 부적합에 대한 대책으로서는 액체 연료에 비점 상승을 일으키게 하는 물질을 혼입하는 방법을 생각할 수 있으나, 액체 연료중에 이물질이 혼입해 있으면 전극 반응에 악영향을 미치는 일이 있는 등의 과제가 있다.

또, 액체 연료의 외관의 비점을 상승시키는 방법으로는 연료 저장조 전체를 가압하는 방법을 생각할 수 있다. 이 경우, 가압에 견딜 수 있는 연료 저장조를 구성하는 재료로는 금속, 유리, 통상의 수지 등을 생각할 수 있으나, 상술한 바와 같이 금속으로는 액체 연료의 잔류량 확인이 불가능하고, 유리로는 가공이나 조립시의 관리가 번거롭고 고비용이 되며, 수지로는 액체 연료 및 가압용 가스의 증발 또는 누설이 일어나기 쉽다고 하는 각각의 과제가 있으며, 변형 등도 일어나기 쉽다는 과제가 있다.

또한, 가압 가스를 액체 연료의 공급 장치로서 사용한 연료 전지로는, 예를 들면 휴대 기기에 사용하는 연료 전지용 액체 연료와, 액체 연료를 가압하여 연료 전지에 압송하는 가압 가스를 내장한 용기와, 용기를 연료 전지로의 연료 공급로에 착탈하는 착탈 수단을 구비하여 이루어진 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 9 참조).

그러나, 이 액체 연료를 가압 가스에 의해 공급하는 연료 전지에서는 액체 연료를 연료 공급로에 설치한 유량 제어 밸브로 조정하기 때문에, 장치의 대형화를 초래하여 휴대형 기기로의 탑재에는 아직도 과제가 있는 것이며, 또 용기를 상하 좌우 등으로 기울이면 액체 연료의 공급을 잘 공급할 수 없으며, 발전 효율에 악영향을 미치는 등의 과제가 있는 것이 현상이다.

특허문헌 1 : 일본 특개평 5-258760호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

특허문헌 2 : 일본 특개평 5-307970호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

특허문헌 3 : 일본 특개소 59-66066호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

특허문헌 4 : 일본 특개평 6-188008호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

특허문헌 5 : 일본 특개 2003-229158호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

특허문헌 6 : 일본 특개 2003-299946호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

특허문헌 7 : 일본 특개 2003-340273호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

특허문헌 8 : 일본 특개 2001-102069호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

특허문헌 9 : 일본 특개 2002-121431호 공보(특허청구의 범위, 실시예 등)

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 상기 종래의 연료 전지에 있어서의 과제 및 현상을 감안하여 이를 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 연료 전지 본체의 연료극에 직접 액체 연료를 안정적으로 공급하여 연료의 사용 상황을 용이하게 눈으로 확인할 수 있고, 보관시에 액체 연료의 손실이 없으며, 아울러 고온의 환경에 방치되어도 액체 연료의 비등 및 증발이 일어나기 어렵고, 또한 연료 전지의 소형화를 이룰 수 있는 연료 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 상기 종래의 과제 등에 대해 예의 검토한 결과, 연료 전지 본체와, 액체 연료를 저장하는 액체 연료 저장조와, 상기 액체 연료 저장조에 접속되는 침투 구조를 갖고 상기 액체 연료를 상기 연료 전지 본체에 공급하는 연료 공급체를 구비하며,

상기 액체 연료 저장조에는 상기 액체 연료가 수용되는 통 형상의 연료 수용 용기와, 상기 연료 수용 용기의 하부에 설치된 연료 유출 밸브를 갖는 연료 유출부와, 상기 연료 수용 용기에 수용되는 상기 액체 연료의 후단부에 배치되어 상기 액체 연료의 소비에 수반하여 이동하는 추종체를 갖는 액체 연료 저장체와,

상기 액체 연료 저장체 주위의 공간부를 통해 상기 액체 연료 저장체의 적어도 일부를 내포하며 후단부가 폐쇄된 수납 상자체(box member)와, 상기 공간부에 봉입된 가압 가스가 설치되어 있는 구조로 함으로써, 상기 목적의 연료 전지를 얻는 것에 성공하여 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

즉, 본 발명은 다음의 (1)∼(16)에 관한 것이다.

(1) 연료 전지는, 연료 전지 본체와, 액체 연료를 저장하는 액체 연료 저장조와, 상기 액체 연료 저장조에 접속되는 침투 구조를 갖고 상기 액체 연료를 상기 연료 전지 본체에 공급하는 연료 공급체를 구비하고,

상기 액체 연료 저장체 주위의 공간부를 통해 상기 액체 연료 저장체의 적어도 일부를 내포하고 후단부가 폐쇄된 수납 상자체와, 상기 공간부에 봉입된 가압 가스가 설치되어 있다.

(2) 환기관과, 상기 환기관을 통해 상기 공간부 내의 상기 가압 가스를 가압하는 가압 수단을 추가로 갖는 상기 (1) 기재의 연료 전지.

(3) 상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 가스 불투과성의 재질로 이루어진 상기 (1) 또는 (2) 기재의 연료 전지.

(4) 상기 연료 수용 용기는 적어도 액체 연료와 접촉하는 벽면이 액체 연료의 표면 자유 에너지보다 낮게 조정되어 있는 상기 (3) 기재의 연료 전지.

(5) 상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 광선 투과율이 50% 이상인 재질로 형성되어 있는 상기 (3) 또는 (4) 기재의 연료 전지.

(6) 상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 1O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH) 이하의 산소 가스 투과도의 재질로 형성되어 있는 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나 기재의 연료 전지.

(7) 상기 가스 불투과성의 재질이 폴리비닐알코올, 에틸렌· 비닐알코올 공중합 수지, 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 셀로판, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐의 단독 혹은 2종 이상의 가스 불투과성 수지로 이루어진 상기 (3)∼(6) 중 어느 하나 기재의 연료 전지.

(8) 상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 수지층이 2층 이상인 다층구조이며, 수지층의 적어도 1층이 가스 불투과성 수지인 상기 (1)∼(7) 중 어느 하나에 기재된 연료 전지.

(9) 상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 가스 불투과성 수지를 도포함으로써 다층 구조를 형성하여 이루어진 상기 (1)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 연료 전지.

(10) 상기 가스 불투과성 수지층의 두께가 10∼2,000 ㎛인 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 연료 전지.

(11) 상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 가스 불투과성의 박막 부재로 피복해서 이루어진 상기 (1)∼(10) 중 어느 하나에 기재된 연료 전지.

(12) 상기 가스 불투과성 박막 부재가 금속박, 금속 산화물 증착물, 다이아몬드 유사 카본(diamond-like carbon) 코팅물로부터 선택된 적어도 1종인 상기 (11) 기재의 연료 전지.

(13) 상기 수납 상자체의 적어도 일부에는 상기 연료 저장조가 고온하에 노출되었을 때에 상기 공간부에 봉입된 상기 가압 가스의 적어도 일부를 상기 연료 저장조의 밖에 놓아주는 붕괴부가 형성되어 있는 상기 (1)∼(12) 중 어느 하나에 기재된 연료 전지.

(14) 상기 수납 상자체는 적어도 2부품 이상의 부재를 접합함으로써 형성되고, 상기 부품간의 접합력의 적어도 하나는 상기 액체 연료 공급 밸브의 접합력보다 작게 설정되어 있는 상기 (1)∼(13) 중 어느 하나에 기재된 연료 전지.

(15) 상기 연료 저장조는 상기 연료 전지 본체에 분리가능하게 연결되는 카트리지 구조체로 이루어진 상기 (1)∼(14) 중 어느 하나에 기재된 연료 전지.

(16) 상기 연료 전지 본체는 연료 전극체의 외표부에 전해질층을 구축하고, 상기 전해질층의 외표부에 공기 전극층을 구축함으로써 형성되는 단위 셀이 복수 연결되는 동시에, 상기 단위 셀에는 상기 연료 저장조에 접속되는 상기 연료 공급체가 연결되어 상기 액체 연료가 공급되는 구성으로 되는 상기 (1)∼(15) 중 어느 하나에 기재된 연료 전지.

또한, 본 발명(후술하는 실시예 등을 포함함)에서 규정하는 「광선 투과율」이란, JIS K 7105-1981의 규정에 의해 측정되는 광선 투과율을 말한다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 연료 전지 본체의 연료극에 직접 액체 연료를 안정적으로 공급하고, 보관시에 액체 연료의 손실이 없으며, 아울러 고온의 환경에 방치되더라도 액체 연료의 비등 및 증발이 일어나기 어렵고, 또한 연료 전지의 소형화를 이룰 수 있는 연료 전지가 제공된다.

청구항 2∼16의 발명에 의하면, 연료 전지 본체에 직접 액체 연료를 더욱 안정적으로 공급할 수 있는 동시에 연료의 사용 상황을 용이하게 눈으로 확인할 수 있어 보관시에 액체 연료의 손실이 극히 적으며, 아울러 고온의 환경에 방치되어도 액체 연료의 비등 및 증발이 더욱 일어나기 어려운 연료 전지를 얻을 수 있게 된다.

발명을 실시하기 위한 바람직한 형태

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1∼도 4는 본 발명의 제1 실시형태를 나타내는 연료 전지의 도면으로, 도 1은 전체의 개략 단면도, 도 2는 연료 저장조의 종단면도, 도 3은 연료 유출부에 구비되는 연료 유출 밸브의 밸브체 구조의 설명도이며, 도 4는 제1 실시형태의 연료 전지의 연료 단위 셀의 설명도이다.

본 제1 실시형태의 연료 전지는 도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이 연료 전지 본체(N)에 분리가능하게 연결되는 액체 연료(F)를 저장하는 연료 저장조(10)를 가지며, 상기 연료 저장조(10)에 접속되는 침투 구조를 갖는 연료 공급체(30)를 통해 연료 전지 본체(N)에 액체 연료(F)가 공급되는 구조의 연료 전지(A)이며, 상기 연료 저장조(10)는 액체 연료 저장체(11)와, 상기 액체 연료 저장체(11)의 적어도 일부를 공간부(15)를 통해 내포하는 후단부가 폐쇄된 수납 상자체(16)를 구비하고, 상기 액체 연료 저장체(11)에는 액체 연료(F)를 수용하는 통 형상(튜브 형태)의 연료 수용 용기(12)와, 상기 연료 수용 용기(12)의 하부에 설치한 연료 유출 밸브를 갖는 연료 유출부(13)와, 상기 연료 수용 용기(12)에 수용되는 액체 연료(F)의 후단부에 상기 액체 연료를 밀봉하는 동시에 액체 연료의 소비에 수반하여 이동하는 추종체(14)를 가지며, 상기 액체 연료 저장체(11)와 수납 상자체(16)의 사이에 설치된 공간부(15) 내에는 액체 연료(F)를 가압하는 가압 가스(G)가 봉입된 구조로 되는 것이다.

액체 연료 저장체(11)의 튜브형의 연료 수용 용기(12)에 수용되는 액체 연료(F)로는, 예를 들면 메탄올과 물로 이루어진 메탄올액을 들 수 있으나, 후술하는 연료 전극체에 있어서 연료로서 공급된 화합물로부터 효율적으로 수소 이온(H⁺)과 전자(e^-)를 얻을 수 있는 것이면 액체 연료는 특별히 한정되지 않으며, 연료 전극체의 구조 등에 따라 다르나 디메틸에테르(DME), 에탄올액, 포름산, 히드라진, 암모니아액, 에틸렌글리콜, 자당(saccharide) 수용액, 수소화 붕소 나트륨 등의 액체 연료도 사용할 수 있다.

또, 이들 액체 연료의 농도는 연료 전지의 구조, 특성 등에 의해 여러 가지 농도의 액체 연료를 사용할 수 있으며, 예를 들면 1∼100% 농도의 액체 연료를 사용할 수 있다.

상기 연료 수용 용기(12) 및 수용 상자체(16)의 재질로는 수용되는 상기 액체 연료(F), 후술하는 추종체에 대해 보존 안정성, 내구성, 가스 불투과성(산소 가스, 질소 가스 등에 대한 가스 불투과성)이 요구된다.

또한, 액체 연료의 잔류량을 눈으로 확인할 수 있도록 광선 투과성을 갖는 것이 바람직하다. 액체 연료의 잔류량을 눈으로 확인하는 것이 가능한 광선 투과성은 재질이나 그 두께에 상관없이 광선 투과율이 50% 이상이면 내용물의 시인(視認)이 가능하다. 보다 바람직하게는, 80% 이상의 광선 투과성이 있으면 실용상 문제는 없으며, 액체 연료의 시인성이 더욱 향상되게 된다.

또, 액체 연료의 누설 및 증발 방지, 공기 등의 연료 저장조로의 침수 방지에 대해서는 가스 불투과성의 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 산소 가스 투과도(산소 가스 불투과성)가 100 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH) 이하이면 실사용상 문제는 없다.

연료 수용 용기(12)(연료 공급관(30)을 포함함) 및 수용 상자체(16)의 재질로는, 광선 투과성이 요구되지 않는 경우라면 바람직한 재질로서 알루미늄, 스테인리스 등의 금속, 합성수지, 유리 등을 들 수 있으나, 상기한 액체 연료의 잔량의 시인성, 가스 불투과성, 제조나 조립시의 비용 저감 및 제조의 용이성 등으로부터, 바람직하게는 폴리비닐알코올, 에틸렌· 비닐알코올 공중합 수지, 폴리아크릴니트릴, 나일론, 셀로판, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐 등의 단독 혹은 2종 이상의 수지를 포함하는 구성인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 이들 수지에 있어서 광선 투과율이 50% 이상, 특히 바람직하게는 80% 이상인 것을 선택하는 것이 바람직하다.

특히 바람직하게는 가스 불투과성이며 광선 투과율이 80% 이상이 되는 폴리비닐알코올, 에틸렌· 비닐알코올 공중합 수지, 폴리아크릴로니트릴, 셀로판, 폴리염화비닐리덴이 바람직하다.

또, 연료 수용 용기(12) 및 수용 상자체(16)는 바람직하게는 2층 이상의 다층 구조로 이루어지며, 적어도 1층은 상기한 가스 불투과성, 광선 투과성을 갖는 상술한 수지군을 포함하는 재료로 구성되는 2층 이상의 다층 구조로 되는 것이 바람직하다. 이 다층 구조 중 적어도 1층이 상기한 성능(가스 투과도)을 갖는 수지로 구성되어 있으면, 나머지 층은 통상의 수지로도 실사용상 문제는 없다. 이와 같은 다층 구조의 튜브는 압출 성형, 사출 성형, 공동 압출 성형 등에 의해 제조할 수 있다.

또, 이러한 성형에 의해 설치되는 적어도 1층의 가스 불투과층 대신에 상기한 수지군으로부터 선택되는 수지의 용액 등을 도포하여 가스 불투과층을 만들 수도 있다. 이 도포 방법에서는 상기 압출 성형, 사출 성형 등의 성형에 의한 제조보다도 특수한 제조 설비를 필요로 하지 않고 순차적으로 제조하는 것이 가능하다.

이들 각 성형법, 도포로 만들어진 가스 불투과층은 바람직하게는 10∼2,000 ㎛의 두께인 것이 바람직하다. 이 두께가 10 ㎛ 미만에서는 가스 불투과성을 발휘하지 못하고, 반면 2,000 ㎛를 초과하는 경우에는 용기 전체의 광선 투과성, 유연성 등의 성능이 악화되게 된다.

또, 상기한 수지에 의한 성형 또는 도포에 의한 가스 불투과층 대신에 가스 불투과성 필름 등의 가스 불투과 박막 부재에 의해 피복할 수 있다. 피복할 가스 불투과 박막 부재로는, 바람직하게는 알루미늄박 등의 금속박, 알루미나, 실리카 등의 금속 산화물 증착물, 다이아몬드 유사 카본 코팅물로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있으며, 이들 불투과 박막 부재로 연료 수용 용기(12)의 외표면부를 피복함으로써 상술한 바와 같은 가스 불투과성을 발휘시킬 수 있다. 또한, 이 불투과 박막 부재의 두께는 상기와 동일하게 10∼2,000 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 가스 불투과 박막 부재가 시인성을 가지지 않는 부재, 예를 들면 알루미늄박 등인 경우에는 가스 불투과성을 손상시키지 않을 정도로 일부 입히지 않고 격자모양, 스트라이프 모양 등으로 피복하여 점검창부를 설치하고, 이 점검창부에 광선 투과성을 갖는 가스 불투과성 필름을 피복하여 가스 불투과성과 시인성을 확보할 수도 있다.

연료 유출부(13)에는 통 형상의 연료 수용 용기(12)의 내부와 외부의 연통을 밀봉하는 연료 유출 밸브가 되는 밸브체(13a)를 구비하고 있으며, 본 실시형태에서는 연료 유출부(13) 내에 밸브체(13a)가 직접 또는 밸브체 어댑터를 통하여 수납되는 구조로 되어 있다. 이 밸브체(13a)는 필기구 등에 있어서 이용되는 부재와 동일한 구성이며, 도 3의 (a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 기압, 온도 변화 등에 의해 연료 수용 용기(12) 내에 직접 수용되는 액체 연료(F)에 후술하는 연료 공급관 주변으로부터 침입하는 공기 등의 이물을 막는 것이다.

이 밸브체(13a)는 액체 연료 공급 부재를 삽입함으로써 연료 수용 용기(12)와 내부를 연통시켜, 연료 수용 용기(12) 내부의 액체 연료(F)를 외부에 공급시키는 직선 형상의 슬릿으로 이루어진 연통부(13b)가 형성되는 동시에, 상기 밸브체(13a)가 연료 유출부(13) 또는 밸브체 어댑터에 수납되었을 때에 밸브체 바깥둘레부(13c)에 의해 밸브체(13a)가 지름 방향으로 압축됨으로써 상기 연통부(13c)에 압축력이 작용하도록 한 것이며, 본 실시형태에서는 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이 타원 형상으로서 단축 방향(Y)에 연통부가 되는 슬릿(13b)을 설치하고, 장경 방향(X)에 바깥둘레부(13c)를 압축하도록 한 것으로, 슬릿(13b)이 닫히는 방향으로 압축력이 작용한다.

또한, 상기 연통부(13b)를 직선 모양의 슬릿으로 형성하였지만, 액체 연료 공급 부재를 삽입함으로써 연료 수용 용기(12)와 내부를 연통시키고, 연료 수용 용기(12) 내부의 액체 연료(F)를 외부에 공급할 수 있는 구조로 되는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 십자 모양이나 방사(放射) 모양의 슬릿, 슬릿을 복수 형성하여 각 슬릿이 동일 개소에서 교차하도록 한 구조, 둥근 구멍 형상, 직사각형 구멍 형상이어도 된다. 바람직하게는, 상기 직선 모양의 슬릿이 바람직하다. 또, 바깥둘레부(13c)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 상기 형태와 같이 타원 모양 이외에 원형 모양으로 형성할 수 있다.

이 밸브체(13a)의 내면측에는 액체 연료 공급 부재를 삽입할 때에 원활하게 삽입할 수 있도록 연료 수용 용기(12)의 내부를 향하여 볼록한 형상의 테이퍼 면(돌기)(13d)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 연료 유출부(13)에는, 도 2의 (d),(e)에 나타내는 바와 같이 어댑터(13e)가 설치되고, 어댑터(13e)는 통 형상으로 형성되며, 그 내주면에 스토퍼부(13f)가 형성된 본체부(13g)와, 통 형상으로 형성된 고정 부재(13h)로 이루어지며, 스토퍼부(13f)와 고정 부재(13h)의 사이에 상기 구성의 밸브체(13a)를 끼워서 이루어진 것이다.

밸브체(13a)와 어댑터(13e)의 조합에 관하여, 도 3에 나타내는 바와 같이 타원 형상의 슬릿밸브와 원형 모양의 어댑터의 경우를 들 수 있고, 또 반대로 원형 모양의 슬릿밸브와 타원 형상의 어댑터로 해도 되며, 이 경우 슬릿밸브의 슬릿 방향을 어댑터의 장축으로 하는 것이 필요하다.

이 구조의 밸브체(13a)에 의해 사용 휴지(미사용)시에도 공기 등의 이물의 침입을 방지하는 구조로 되어 있다. 이것은 공기 등의 침입에 의해 액체 연료 수용 용기(12) 내의 압력 증가 등에 의한 연료 누출, 분출 등의 사고를 방지하기 위해서이다.

이 밸브체(13a), 어댑터(13e)로는 액체 연료의 누설을 보다 효과적으로 방지하는 점으로부터 상기 구조 등으로 액체 연료(F)에 대해 기체 투과성이 낮은 재료로 이루어지며, 또한 JIS K 6262-1997에서 규정되는 압축 영구 왜곡률이 20% 이하인 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

이들 밸브체(13a), 어댑터체(13e)의 재료로는 수용되는 액체 연료(F)에 대해 보존 안정성, 내구성, 가스 불투과성, 연료 공급관에 밀착할 수 있는 탄성을 가지고, 상기 특성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 폴리비닐알코올, 에틸렌· 비닐알코올 공중합 수지, 폴리아크릴니트릴, 나일론, 셀로판, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐 등의 합성수지, 천연 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 1,2-폴리부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 니트릴 고무, 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 아크릴 고무, 에피클로로히드린 고무, 다황화 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 우레탄 고무 등의 고무, 열가소성 엘라스토머를 들 수 있으며, 통상의 사출 성형이나 가류(加硫) 성형 등에 의해 제조할 수 있다.

추종체(14)는 연료 수용 용기(12)에 수용되는 액체 연료(F)의 후단면에 접촉하며, 상기 액체 연료(F)를 밀봉하는 동시에 연료 소비에 동반하여 이동하는 것으로, 연료 수용 용기(12) 내의 액체 연료가 누출, 증발해 버리는 것을 방지하는 동시에 액체 연료로의 공기의 침입을 방지하는 것이다.

이 추종체(14)로는 액체 연료(F)에 대해 용해, 확산하지 않는 것이 요구된다. 액체 연료(F)에 대해 용해, 확산해 버리는 것과 같은 경우, 연료 저장조가 되는 연료 수용 용기(12) 내의 액체 연료가 누출, 증발해 버려 연료 저장조로서의 역할을 완수할 수 없을 뿐만 아니라, 액체 연료(F)에 의해 추종체(14)를 구성하는 물질이 연료 전지 본체의 연료극에 침수하여 반응에 악영향이 발생하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 추종체(14)는 표면 자유 에너지가 액체 연료(F)보다 낮은 것이 바람직하며, 연료 수용 용기(12)와 추종체(14)의 틈새에 액체 연료가 침입, 외부에 누설하는 것을 더욱 방지할 수 있는 구성으로 해도 된다. 이들 조건을 감안하여, 본 발명에서 사용하는 추종체(14)의 재료, 표면 상태 등을 적절히 선택하여 바람직한 추종체를 제조할 수 있다.

이 추종체(14)의 재료로는, 예를 들면 광유(鑛油), 폴리글리콜, 폴리에스테르, 폴리부틸렌, 실리콘유 등의 석유류, 지방족 금속비누, 변성 클레이, 실리카겔, 카본 블랙, 천연 또는 합성 고무 및 각종 합성 폴리머 등에 용제 등을 첨가함으로써 증점시킨 것을 들 수 있다.

또, 추종체(14)와 액체 연료(11)의 역전을 방지, 대용량의 액체 연료를 수용한 경우의 추종성의 더욱 향상시키기 위하여 추종체(14)와 액체 연료(F) 사이에 추종 보조 부재를 설치해도 된다.

본 실시형태에 있어서, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 액체 연료 저장체(11)와 수납 상자체(16)의 사이에 설치한 밀폐된 공간부(15) 내에는 액체 연료(F)를 가압하는 가압 가스가 밀봉되어 있다.

이 가압 가스는 후단이 개방된 수용 용기(12) 내에 수용되는 추종체(14)를 포함한 액체 연료(F)를 가압하는 것으로, 예를 들면 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스로 이루어지며, 그 가압 상태로는 연료 유출부(13)로부터 액체 연료(F)를 양호하게 유출시키는 점, 고온의 환경하에 방치되어 해당 공간부(15)에서 연료를 가압하여 액체 연료의 비등 및 증발이 일어나기 어렵게 하는 점, 카트리지 자체의 내구성 확보의 점으로부터 1,200∼3,000 hPa의 가압 상태로 하는 것이 바람직하다.

이 공간부(15)의 용적으로는 연료 유출부(13)로부터 액체 연료(F)를 양호하게 유출시키는 점, 고온의 환경하에 방치되어 해당 공간부에서 열전도를 하기 어렵게 하고 액체 연료의 비등 및 증발이 일어나기 어렵게 하는 점으로부터, 액체 연료의 수용 용적에 대해 1.5∼6배로 하는 것이 바람직하다.

수납 상자체(16)의 재질은 상술한 바와 같이 연료 수용 용기(12)와 동일하며, 동일 재질로 수납통체(16)를 만드는 것이나, 바람직하게는 수납통체(16)의 적어도 일부, 본 실시형태에서는 수납 상자체(16)를 구성하는 상기 각 특성을 갖는 재질로 이루어진 2부품 이상의 접합 부재(16a∼16d)를 초음파 융착, 레이저 융착에 의해 접합함으로써 형성하고, 이 접합 부재(16c)의 적어도 1개가 연료 전지 저장조(11)가 고온하(예를 들면, 75℃에서 30분 이상의 조건하)에 노출되었을 때에 공간부(15)에 봉입된 가압 가스를 바깥 공기에 놓아주는 구조, 예를 들면 접합 부재(16c)의 접합력을 연료 수용 용기(12)와 연료 유출부(13)의 끼워맞춤력 또는 접합력보다 작게 설정시킴으로써, 접합 부재(16c)에서 그 접합부가 붕괴하는 구조로 형성되어 있는 것을 들 수 있다.

이러한 구조를 채용함으로써, 공간부(15)가 고온하 등의 상태에서 상정외의 압력으로 되었을 경우에, 접합 부재(16c)의 접합 부분에서 최초의 끼워맞춤 또는 접합의 붕괴(파괴)가 일어나, 연료 유출부(13)의 밸브로부터 연료 공급체(30)에 돌발적인 연료의 분출이 일어나지 않도록 할 수 있다.

이들 연료 수용 용기(12), 연료 유출부(13), 수납 상자체(16), 연료 유출부(13), 연료 공급관(30)은 끼워맞춤 등에 의해 각각 접합된다. 이 때, 각각의 부재가 액체 연료의 표면 자유 에너지보다 높은 경우, 접합부의 틈새에 들어가기 쉬워 액체 연료가 누설할 가능성이 높아져 버린다. 그 때문에, 이들 부재의 적어도 액체 연료와 접촉하는 벽면에는 액체 연료의 표면 자유 에너지보다 낮게 조정되어 있는 것이 바람직하다. 이 조정 방법으로는 연료 수용 용기 등의 액체 연료와 접촉하는 벽면에 실리콘계 혹은 불소계의 발수제를 사용한 코팅에 의한 발수막 형성 처리를 가함으로써 실시할 수 있다.

연료 전지 본체가 되는 각 연료 전지 셀(단위 셀)(20)은, 도 4(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이 아주 작은 기둥 모양의 탄소 다공체로 이루어진 연료 전극체(21)를 갖는 동시에, 그 중앙부에 연료 공급체(30)를 관통하는 관통부(22)를 가지며, 상기 연료 전극체(21)의 외표부에 전해질층(23)이 구축되고, 상기 전해질층(23)의 외표부에 공기 전극층(24)이 구축되는 구조로 이루어져 있다. 또한, 각 연료 전지 셀(20) 하나 당 이론상 약 1.2 V의 기전력을 발생한다.

이 연료 저장조(10)는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 연료 전지 본체(N)에 연결하여 사용시 제공되게 된다.

즉, 연료 전지 본체(N)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 아주 작은 탄소 다공체로 이루어진 연료 전극체(21)의 외표부에 전해질층(23)을 구축하고, 상기 전해질층(23)의 외표부에 공기 전극층(24)을 구축함으로써 형성되는 단위 셀(연료 전지 셀)(2O,20)과, 연료 저장조(10)에 접속되는 침투 구조를 갖는 연료 공급체(30)와, 상기 연료 공급체(30)의 종단에 설치되는 사용이 끝난 연료 저장조(40)를 구비하며, 상기 각 단위 셀(20,20)은 직렬로 연결되어 연료 공급체(30)에 의해 연료가 순차적으로 공급되는 구조로 되고 있고, 상기 연료 저장조(10)는 교환 가능한 카트리지 구조체로 되어 있으며, 연료 전지 본체(N)의 지지체(17)에 삽입되는 구조로 되어 있다.

이 실시형태에서는, 도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이 액체 연료(F)가 직접 저장되어, 액체 연료(F)를 수용하는 연료 수용 용기(12)의 하부에 연료 유출부(13)에 구비되는 연료 유출 밸브(13a)에 삽입되는 연료 공급체(30)에 의해 연료가 공급되는 것이다.

단위 셀이 되는 각 연료 전지 셀(20)은, 도 4(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이 아주 작은 기둥 모양의 탄소 다공체로 이루어진 연료 전극체(21)를 갖는 동시에 그 중앙부에 연료 공급체(30)를 관통하는 관통부(22)를 가지며, 상기 연료 전극체(21)의 외표부에 전해질층(23)이 구축되고, 상기 전해질층(23)의 외표부에 공기 전극층(24)이 구축되는 구조로 이루어져 있다. 또한, 각 연료 전지 셀(20) 하나 당 이론상 약 1.2V의 기전력을 발생한다.

이 연료 전극체(21)를 구성하는 아주 작은 기둥 모양의 탄소 다공체로는 아주 작은 연통 구멍을 갖는 다공질 구조체이면 되고, 예를 들면 삼차원 그물 구조 혹은 점소결(point sintered) 구조로 이루어지며, 무정형(amorphous) 탄소와 탄소 분말로 구성되는 탄소 복합 성형체, 등방성 고밀도 탄소 성형체, 탄소섬유 초지 성형체, 활성탄소 성형체 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 연료 전지의 연료극에 있어서의 반응 제어가 용이하고 또한 반응 효율이 더욱 향상되는 점에서 무정형 탄소와 탄소 분말로 이루어진 미세한 연통 구멍을 갖는 탄소 복합 성형체가 바람직하다.

이 다공질 구조로 이루어진 탄소 복합체의 제작에 사용하는 탄소 분말로는 한층 더 반응 효율이 향상되는 점에서 고배향성 열분해 흑연(HOPG), 키쉬 흑연, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 나노 튜브, 풀러린(fullerene)으로부터 선택되는 적어도 1종(단독 또는 2종 이상의 조합)이 바람직하다.

또, 이 연료 전극체(21)의 외표부에는 백금-루테늄(Pt-Ru) 촉매, 이리듐-루테늄(Ir-Ru) 촉매, 백금-주석(Pt-Sn) 촉매 등이 상기 금속 이온이나 금속 착체(錯體) 등의 금속 미립자 전구체를 포함한 용액을 함침이나 침지 처리후 환원 처리하는 방법이나 금속 미립자의 전석법 등에 의해 형성되어 있다.

전해질층(23)으로는 양성자(proton) 전도성 또는 수산화물 이온 전도성을 갖는 이온 교환막, 예를 들면 나피온(Nafion, Du pont사제)을 비롯한 불소계 이온 교환막 외에, 내열성, 메탄올 크로스오버의 억제가 양호한 것, 예를 들면 무기 화합물을 양성자 전도 재료로 하고, 폴리머를 막 재료로 한 콤퍼지트(composite)(복합)막, 구체적으로는 무기 화합물로서 제올라이트를 사용하고, 폴리머로서 스티렌-부타디엔계 고무로 이루어진 복합막, 탄화수소계 그래프트막 등을 들 수 있다.

또, 공기 전극층(24)으로는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 등을 상술한 금속 미립자 전구체를 포함한 용액 등을 사용한 방법으로 담지시킨 다공질 구조로 이루어진 탄소 다공체를 들 수 있다.

상기 연료 공급체(30)는 연료 저장조(10)의 밸브체(13a) 내에 삽입되어 상기 액체 연료를 각 단위 셀(20)에 공급할 수 있는 침투 구조를 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 펠트, 스펀지, 또는 수지 입자 소결체, 수지 섬유 소결체 등의 소결체 등으로 구성되는 모세관력을 갖는 다공체나, 천연 섬유, 짐승의 털섬유, 폴리아세탈계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리페닐렌계 수지 등의 1종 또는 2종 이상의 조합으로 이루어진 섬유속체로 이루어진 것을 들 수 있으며, 이들 다공체, 섬유속체의 기공율 등은 각 단위 셀(20)로의 공급량에 따라 적절하게 설정되는 것이다.

사용이 끝난 연료 저장조(40)는 연료 공급체(30)의 종단에 배치되는 것이다. 이 때, 사용이 끝난 연료 저장조(40)를 연료 공급체(30)의 종단에 직접 접촉시켜 사용이 끝난 연료를 직접 흡장체(吸藏體) 등에 의해 흡장시켜도 문제없으나, 연료 공급체(30)와 접촉하는 접속부에 중면(sliver)이나 다공체, 또는 섬유속체 등을 중계심으로 설치하여 사용이 끝난 연료 배출로로 해도 된다.

또, 연료 공급체(30)에 의해 공급되는 액체 연료는 연료 전지 셀(20)에서 반응에 제공되는 것으로, 연료 공급량은 연료 소비량에 연동하고 있기 때문에 미반응으로 전지의 밖으로 배출되는 액체 연료는 거의 없으며, 종래의 액체 연료 전지와 같이 연료 출구측의 처리계를 필요로 하지 않으나, 운전 상황에 의해 공급 과잉시에 도달한 경우에는 반응에 사용되지 않는 액체 연료가 저장조(40)에 축적되어 저해 반응을 방지할 수 있는 구조로 되어 있다.

또한, 50은 연료 저장체(A)와 사용이 끝난 연료 저장조(40)를 연결하는 동시에 연료 저장조(10)로부터 각 단위 셀(20,20)의 각각에 연료 공급체(30)를 통해 직접 액체 연료를 확실하게 공급하는 메쉬 구조 등으로 이루어진 부재이다.

이와 같이 구성되는 연료 전지(A)는 연료 저장조(10)로부터 연료 유출부(13)의 밸브체(13a)에 삽입된 연료 공급체(30) 또는 침투 구조를 갖는 연료 전극체(21)에 공급되고, 침투 구조 어느 것인가에 의해 액체 연료를 연료 전지 셀(20,20) 내에 도입하는 것이다.

본 실시형태의 연료 전지(A)에서는 연료 전지 본체(N)에 분리가능하게 연결되는 연료 저장조(10)에는 액체 연료 저장체(11)와, 상기 액체 연료 저장체(11)의 적어도 일부를 공간부(15)를 통해 내포하는 후단부가 폐쇄된 수납 상자체(16)를 구비하고, 상기 액체 연료 저장체(11)에는 액체 연료(F)를 수용하는 통 형상(튜브 형태)의 연료 수용 용기(12)와, 상기 연료 수용 용기(12)의 하부에 설치한 연료 유출 밸브를 갖는 연료 유출부(13)와, 상기 연료 수용 용기(12)에 수용되는 액체 연료(F)의 후단부에 상기 액체 연료를 밀봉하는 동시에 액체 연료의 소비에 수반하여 이동하는 추종체(14)를 가지며, 상기 액체 연료 저장체(11)와 수납 상자체(16)의 사이에 설치한 공간부(15) 내에는 액체 연료(F)를 가압하는 가압 가스(G)가 봉입된 구조로 되므로 연료 전지 전체의 카트리지화가 가능해지고, 아울러 연료의 사용 상황을 용이하게 눈으로 확인할 수 있으며, 또한 외부로부터의 여압(餘壓)에 의하지 않더라도 연료 저장체(11)와 수납 상자체(16)에 의해 형성되는 공간부(15) 내에 봉입되어 있는 가압 가스에 의해 여압되고 있기 때문에, 외부에 여압을 위한 장치를 설치하지 않더라도 고온의 환경하에서 액체 연료의 비등, 증발을 하기 어렵게 하는 것이 가능하다. 또, 연료 저장체(11) 주위의 공간에 수납 상자체(16)를 설치하고 있기 때문에, 저장되어 있는 액체 연료의 부피와 비교하여 가압 가스의 부피를 크게 취하고 있기 때문에, 액체 연료의 감소에 따르는 여압의 감소가 적어지게 되어 있으며, 연료 전지의 사용중에 저장되어 있는 액체 연료의 비점 강하를 작게 할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 연료 전지에 있어서의 연료 저장조(10)는 외부에 여압을 위한 장치를 설치하는 일 없이 상기 연료 저장조를 단독으로 고온의 환경하에서 방치한 경우라도 액체 연료의 비등, 증발을 하기 어렵게 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는 가압 수단으로서 외부에 여압을 위한 장치를 설치하지 않는 경우에 대해 설명을 하였으나, 가압 수단으로서 연료 저장조의 외부에 여압을 위한 장치를 설치하는 것이 허락되는 경우에는 연료 저장조의 외부에 여압을 위한 장치를 설치해도 좋은 것이다. 특히, 도시는 하지 않으나, 이 경우 연료 저장조의 수용 상자체(16) 및 수용 상자체를 구성하는 부재(16a∼16d)의 어디라도 공간부(15) 및 여압을 위한 장치를 연통시키는 것이 가능한 연통용의 부재를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 연통용의 부재로는 밸브체나 통기관 등을 들 수 있으나, 여압력의 조정을 실시하는 경우 등을 고려하여 압력 조정에 대한 반응이 좋은 통기관을 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 연통 부재의 어느 쪽인가의 부분에 가압 가스를 차단하는 코크(cock) 등을 설치해도 되는 것이다.

또, 수납 상자체(16)의 적어도 일부에 연료 저장조가 고온하에 노출되었을 때에 공간부에 봉입된 가압 가스를 바깥공기에 놓아주는 붕괴부를 형성하면, 공간부(15)가 한층 더 고온하 등의 상태에서 상정외의 압력이 되었을 경우에, 접합 부재(16c)의 접합 부분에서 최초의 끼워맞춤 또는 접합의 붕괴(파괴)가 일어나, 연료 유출부(13)의 밸브체로부터 연료 공급체(30)에 돌발적인 연료의 분출이 일어나지 않게 할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 적어도 연료 전극체(21) 및/또는 연료 전극체(21)에 접하는 연료 공급체(30)에 모세관력이 존재하고, 이 모세관력에 의해 연료 저장조(10)로부터 각 단위 셀(20,20)의 각각에 직접 액체 연료가 역류나 두절을 일으키는 일 없이 안정적이며 또한 계속적으로 연료를 공급할 수 있게 된다. 보다 바람직하게는, 연료 전극체(21) 및/또는 연료 전극체(21)에 접하는 연료 공급체(30)의 모세관력 < 사용이 끝난 연료 저장조(40)의 모세관력으로 설정함으로써, 연료 저장조(10), 각 단위 셀(20,20)로부터 사용이 끝난 연료 저장조까지의 각각에 직접 액체 연료가 역류나 두절을 일으키는 일 없이 안정적이며 또한 계속적으로 연료의 흐름을 만들 수 있게 된다.

또한, 이 연료 전지에서는 펌프나, 블로어, 연료 기화기, 응축기 등의 보조기기를 특별히 사용하지 않고, 액체 연료를 기화하지 않고 그대로 원활하게 공급할 수 있는 구조로 되기 때문에, 더욱 연료 전지의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.

따라서, 이 형태의 연료 전지에서는 연료 전지 전체의 카트리지화가 가능하게 되고, 휴대 전화나 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기의 전원으로서 사용될 수 있는 소형의 연료 전지가 제공되게 된다.

또한, 상기 형태에서는 연료 전지 셀(20)을 2개 사용한 형태를 나타냈으나, 연료 전지의 사용 용도에 의해 연료 전지 셀(20)의 연결(직렬 또는 병렬)하는 수를 증가시켜 필요한 기전력 등으로 할 수 있다. 또, 액체 연료(F)가 소비되어 연료 저장조(10)로부터 없어지면, 다른 새로운 액체 연료(F)가 수용된 연료 저장조(10)를 연결하여 연료 전지를 가동시킨다.

도 5는 본 발명의 연료 전지의 다른 실시형태(제2 실시형태)를 나타내는 것이다. 이하의 제2 실시형태 이후에 있어서, 상기 제1 실시형태의 연료 전지와 동일한 구성 및 효과를 발휘하는 것에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

이 제2 실시형태의 연료 전지(B)는, 도 5(a)∼(c)에 나타내는 바와 같이 상기 제1 실시형태의 연료 저장조(10)의 연료 유출부(13)의 밸브체(13a)를 스프링 부재나 용수철 부재 등의 탄성체에 의해 닫혀지고, 액체 연료 공급 부재의 삽입에 의해 열리는 구조의 밸브체로 한 점에서만 상기 제1 실시형태와 다른 것이며, 상기 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 발휘하는 것이다.

이 밸브체(60)는 본체부(61)에 밸브 수신부(61a)를 가지며, 스프링 부재나 용수철 부재 등의 탄성체(62)에 의해 단면 역T자 모양의 밸브 부재(63)가 밸브 수신부(61)에 상시 가압되어 닫혀져 있으며, 액체 연료 공급 부재(30)의 삽입에 의해 열려져서 액체 연료가 공급되는 구조로 되어 있다.

이와 같이 구성되는 연료 저장조(10)를 사용한 제2 실시형태의 연료 전지도, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 연료 저장조(10)로부터 연료 유출부(13)의 밸브체(60)에 삽입된 연료 공급체(30)에 공급되고, 침투 구조에 의해 액체 연료를 연료 전지 셀(20,20) 내에 도입하는 것이다.

본 제2 실시형태의 연료 전지(B)에 있어서도, 외부에 여압을 위한 장치를 설치하는 일 없이 고온의 환경하에서 방치했을 경우라도 액체 연료의 비등, 증발을 하기 어렵게 할 수 있고, 아울러 연료 전지 본체의 연료극에 직접 액체 연료를 안정적으로 공급, 보관시에 액체 연료의 손실이 없으며, 아울러 연료의 사용 상황을 용이하게 눈으로 확인할 수 있고, 또한 연료 전지의 소형화를 이룰 수 있는 연료 전지를 얻을 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는 가압 수단으로서 외부에 여압을 위한 장치를 설치하지 않는 경우에 대해 설명을 하였으나, 가압 수단으로서 연료 저장조의 외부에 여압을 위한 장치를 설치하는 것이 허용되는 경우에는 연료 저장조의 외부에 여압을 위한 장치를 설치해도 되는 것이다. 특히, 도시는 하지 않으나, 이 경우 연료 저장조의 수용 상자체(16) 및 수용 상자체를 구성하는 부재(16a∼16d)의 어디라도 공간부(15) 및 여압을 위한 장치를 연통시키는 것이 가능한 연통용의 부재를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 연통용의 부재로는 밸브체나 환기관 등을 들 수 있으나, 여압력의 조정을 실시하는 경우 등을 고려하여 압력 조정에 대한 반응이 좋은 환기관을 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 연통 부재의 어느 쪽인가의 부분에 가압 가스를 차단하는 코크 등을 설치해도 되는 것이다.

도 6 및 도 7은 연료 전지 본체에 대한 접속의 다른 형태를 나타내는 것이다.

이 형태는, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이 연료 유출부(13)의 밸브체(13a)에 삽입되는 연료 공급관(31)을 통해 연료 공급체(30)에 접속되는 점, 추종체(14) 내에 PP제의 수지체로 이루어진 추종 보조 부재(14a)를 구비한 점 등에서 상기 제1 실시형태와 다른 것으로, 상기 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 발휘하는 것이다.

또한, 도시하지 않으나 연료 공급체(30)의 선단(도 6, 도 7의 화살표 방향)에는 상기 제1 실시형태(도 3)와 동일하게 연료 전지 셀(20,20,…)에 직렬 또는 병렬로 접속되는 구조로 되어 있다.

이 제3 실시형태의 연료 전지(C)에 있어서도, 외부에 여압을 위한 장치를 설치하는 일 없이 고온의 환경하에서 방치한 경우라도 액체 연료의 비등, 증발을 하기 어렵게 할 수 있고, 아울러 연료 전지 본체의 연료극에 직접 액체 연료를 안정적으로 공급, 보관시에 액체 연료의 손실이 없으며, 아울러 연료의 사용 상황을 용이하게 눈으로 확인할 수 있고, 또한 연료 전지의 소형화를 이룰 수 있는 연료 전지를 얻을 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는 가압 수단으로서 외부에 여압을 위한 장치를 설치하지 않는 경우에 대해 설명을 하였으나, 가압 수단으로서 연료 저장조의 외부에 여압을 위한 장치를 설치하는 것이 허락되는 경우에는 연료 저장조의 외부에 여압을 위한 장치를 설치해도 되는 것이다. 특히, 도시는 하지 않으나, 이 경우 연료 저장조의 수용 상자체(16) 및 수용 상자체를 구성하는 부재(16a∼16d)의 어디라도 공간부(15) 및 여압을 위한 장치를 연통시키는 것이 가능한 연통용의 부재를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 연통용의 부재로는 밸브체나 환기관 등을 들 수 있으나, 여압력의 조정을 실시하는 경우 등을 고려하여 압력 조정에 대한 반응이 좋은 환기관을 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 연통 부재의 어느 쪽인가의 부분에 가압 가스를 차단하는 코크 등을 설치해도 되는 것이다.

도 8 및 도 9는 연료 저장조(10) 이외의 실시형태 및 연료 전지 본체(N)에 대한 접속의 다른 형태(도 6 및 도 7과 동일)를 나타내는 것이다.

이 제4 실시형태는, 도 8에 나타내는 바와 같이 연료 저장조(10)는 동일 구조로 되는 3개의 액체 연료 저장체(11)를 사용하고, 이들 액체 연료 저장체(11)와 수납 상자체(16)의 사이에 설치한 대공간부(15a) 내에 액체 연료(F)를 가압하는 가압 가스(G)를 봉입한 구조로 한 점, 및 연료 유출부(13)의 밸브체(13a)에 삽입되는 연료 공급관(31)을 통해 연료 공급체(30)에 접속되는 점, 추종체(14) 내에 PP제의 수지체로 이루어진 추종 보조 부재(14a)를 구비한 점, 연료 저장조(10)의 대공간부(15a) 내의 가압 가스(G)를 가압하는 가압 수단으로서 연료 저장조(10)의 외부에 여압을 위한 여압 장치(70)를 설치하는 동시에 이 여압 장치(70)에 연료 저장조(10)의 수용 상자체(16)를 구성하는 부재(16d) 및 대공간부(15a)에 연통하는 연통용의 부재인 환기관(71)을 장착한 점, 이 환기관(71)에 가압 가스의 공급을 차단하는 코크(72)를 설치한 점 등에서 상기 제1 실시형태와 다른 것이다.

또한, 도시하지 않으나, 연료 공급체(30)의 선단(도 9의 화살표 방향)에는 상기 제1 실시형태(도 3)와 마찬가지로 연료 전지 셀(20,20,…)에 직렬 또는 병렬로 접속되는 구조로 되어 있다.

이 제4 실시형태의 연료 전지(D)에서는 카트리지 구조체로 되는 연료 저장조(10)에는 3개의 액체 연료 저장체(11)를 사용하고 있으므로 대용량의 액체 연료를 공급할 수 있어 사용 시간을 길게 할 수 있으며, 고온의 환경하에서 방치한 경우라도 액체 연료의 비등, 증발을 하기 어렵게 할 수 있으며, 아울러 연료 전지 본체의 연료극에 직접 액체 연료를 안정적으로 공급, 보관시에 액체 연료의 손실이 없고, 아울러 연료의 사용 상황을 용이하게 눈으로 확인할 수 있으며, 또한 연료 전지의 소형화를 이룰 수 있을 수 있는 연료 전지를 얻을 수 있게 된다.

또, 본 실시형태에서는 연료 저장조(10)의 대공간부(15a) 내의 가압 가스(G)를 가압하는 가압 수단으로서 연료 저장조(10)의 외부에 여압을 위한 여압 장치(70) 및 코크(71)가 설치되어 있으므로 연료 전지 본체의 연료극에 직접 액체 연료를 더욱 안정적으로 공급할 수 있고, 또 보관시에 액체 연료의 손실이 없는 연료 전지로 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 가압 가스(G)를 가압하는 가압 수단으로서 연료 저장조(10)의 외부에 여압을 위한 여압 장치(70)를 설치한 경우에 대해 설명하였으나, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 외부에 여압을 위한 장치를 설치하지 않고 실시해도 되는 것이다.

본 발명의 연료 전지는 상기 각 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 여러 가지로 변경할 수 있는 것이다.

예를 들면, 연료 전지 셀(20)은 원주 모양의 것을 사용하였으나, 각주(角柱) 모양, 판 모양 이외의 형상의 것이어도 되며, 또 연료 공급체(30)와의 접속은 직렬접속 이외에 병렬접속이라도 된다.

또, 상기 실시형태에서는 직접 메탄올형의 연료 전지로서 설명하였으나, 연료 전지 본체에 분리가능하게 연결되는 본 발명의 구조로 되는 연료 저장조(10)를 구비하는 것이면, 본 발명은 상기 직접 메탄올형의 연료 전지에 한정되는 것이 아니며, 개질형을 포함하는 고분자 개질막형의 연료 전지에도 바람직하게 적용할 수 있는 것이고, 또한 대용량(예를 들면, 100 ㎖ 이상)의 액체 연료를 탑재하는 경우에 튜브 형태 등의 연료 수용 용기의 지름을 크게 한 경우에는 그에 수반하여 추종체의 양을 증가시키거나, 또는 제3 실시형태와 같이 추종 보조 부재를 삽입하여 추종체의 추종을 단절하는 일 없이 양호하게 추종시킬 수 있다.

또한, 연료 전지 본체로서 아주 작은 탄소 다공체로 이루어지는 연료 전극체의 외표부에 전해질층을 구축하고, 상기 전해질층의 외표부에 공기 전극층을 구축함으로써 연료 전지 본체를 구성하였으나, 연료 전지 본체의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 전기 도전성을 갖는 탄소질 다공체를 기재(基材)로 하고, 상기 기재의 표면에 전극/전해질/전극의 각층을 형성한 단위 셀 또는 상기 단위 셀을 2 이상 연결한 연결체를 구비하며, 상기 기재에 연료 공급체를 통해 액체 연료를 침투시키는 구성으로 하는 동시에 기재의 외표면에 형성되는 전극면을 공기에 노출하는 구조로 이루어진 연료 전지 본체로 해도 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 연료 전지를 종단면 형태로 나타내는 개략 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 연료 전지에 이용하는 연료 저장조를 종단면 형태로 나타내는 개략 단면도이다.

도 3의 (a)∼(e)는 본 발명의 제1 실시형태의 연료 유출부에 구비되는 연료 유출 밸브의 밸브체 구조를 나타내는 것으로, (a)는 밸브체의 사시도, (b)는 밸브체의 평면도, (c)는 밸브체의 종단면도, (d)는 어댑터의 평면도, (e)는 어댑터의 종단면도, (f)는 어댑터에 밸브체를 장전한 상태의 평면도, (g)는 어댑터에 밸브체를 장전한 상태의 종단면도이다.

도 4의 (a)는 본 발명의 제1 실시형태의 연료 전지의 연료 단위 셀의 사시도, (b)는 연료 단위 셀의 종단면도이다.

도 5의 (a)∼(c)는 본 발명의 제2 실시형태를 나타내는 연료 전지에 이용하는 연료 저장조의 다른 형태를 나타내는 것으로, (a)는 연료 저장조의 종단면도, (b)는 연료 유출부에 구비되는 연료 유출 밸브의 밸브체 구조의 종단면도, (c)는 그 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시형태를 나타내는 연료 전지에 있어서의 연료 저장조를 연료 전지 본체에 장착하기 전의 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시형태를 나타내는 연료 전지에 있어서의 연료 저장조를 연료 전지 본체에 장착한 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제4 실시형태를 나타내는 연료 전지의 연료 저장조를 나타내는 종단면도이다.

도 9는 본 발명의 제4 실시형태를 나타내는 연료 전지에 있어서의 연료 저장 조를 연료 전지 본체에 장착한 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

부호의 설명

A; 연료 전지, F; 액체 연료, G; 가압 가스, 10; 연료 저장조, 11; 액체 연료 저장체, 12; 연료 수용 용기, 13; 연료 유출부, 13a; 연료 유출 밸브, 14; 추종체, 15; 공간부, 16; 수납 상자체

다음으로, 본 발명을 실시예 및 참고예에 의해 더욱 상술하겠으나, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼4 및 참고예 1

(실시예 1)

하기 및 도 2에 준거하는 구성의 연료 저장조를 제작하였다.

(연료 저장조(10)의 구성)

연료 수용 용기(12): 길이 100 ㎜, 외경 8 ㎜, 내경 6 ㎜, 폴리프로필렌 압출 튜브(광선 투과율 95%, 산소 가스 투과도 2,5O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))

액체 연료(F): 70 wt% 메탄올액(비중 0.872) 2 g 충전.

추종체의 조성:

이하의 배합 조성이 되는 겔 형상 추종체(비중 0.90)를 사용하였다.

광유: 다이아나(Diana) 프로세스 오일 MC-W90(이데미츠코산사제) 93 중량부

소수성 실리카: 에어로질(Aerosil) R-974D 6 중량부(일본 에어질사제, BET 표면적 200 ㎡/g)

실리콘계 계면활성제: SILWET FZ-2171 1 중량부(일본 유니카사제)

수납 상자체(16): 길이 120 ㎜, 외경 14 ㎜, 내경 12 ㎜, 폴리프로필렌제 압출 튜브(광선 투과율 95%, 산소 가스 투과도 2,500 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))의 양단을 폴리프로필렌제의 뚜껑을 이용하여 밀폐한 용기.

공간부(15)의 용적 10 ㎖

충전 가압 가스(G): 질소 가스, 3,000 hPa

연료 유출부(밸브체, 도 3에 준거): 길이 5 ㎜, 외경 6 ㎜, 내경 1 ㎜, 부틸 고무제, 슬릿 길이 1.5 ㎜

(실시예 2)

상기 실시예 1에 있어서, 연료 저장조(10)의 연료 수용 용기(12), 수납 상자체(16)를 하기의 구성으로 변경한 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.

연료 수용 용기(11): 외측 표면부에 폴리비닐알코올(산소 가스 투과도 0.1 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))을 도포한, 길이 100 ㎜, 외경 8 ㎜, 내경 6 ㎜, 폴리프로필렌제 튜브(광선 투과율 95%, 산소 가스 투과도 2,5O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH)). 폴리비닐알코올의 막 두께 20 ㎛ 이었다.

수납 상자체(16): 외측 표면부에 폴리비닐알코올(산소 가스 투과도 0.1 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))을 도포한, 길이 120 ㎜, 외경 14 ㎜, 내경 12 ㎜, 폴리프로필렌제 튜브(광선 투과율 95%, 산소 가스 투과도 2,5O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))의 양단을 폴리프로필렌제의 뚜껑을 이용하여 밀폐한 용기. 폴리비닐알코올의 막 두께는 20 ㎛ 이었다.

(실시예 3)

하기 및 도 2에 준거하는 구성의 연료 저장조를 제작하였다.

(연료 저장조(10)의 구성)

연료 수용 용기(12): 길이 100 ㎜, 외경 8 ㎜, 내경 6 ㎜로, 내층을 에틸렌비닐알코올 공중합 수지(EVOH: 산소 가스 투과도 0.5 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH)), 외층을 폴리프로필렌(산소 가스 투과도 2,5O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))과의 공압출 튜브(광선 투과율 95%). EVOH의 막 두께는 100 ㎛ 이었다.

액체 연료 F: 70 wt% 메탄올액(비중 0.872) 2 g 충전.

추종체의 조성: 실시예 1과 동일.

수납 상자체(16): 길이 120 ㎜, 외경 14 ㎜, 내경 12 ㎜로, 내층을 에틸렌비닐알코올 공중합 수지(EVOH: 산소 가스 투과도 0.5 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH)), 외층을 폴리프로필렌(산소 가스 투과도 2,5O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))과의 공압출 튜브(광선 투과율 95%)의 양단을 폴리프로필렌제 의 뚜껑을 이용하여 밀폐한 용기. EVOH의 막 두께는 100 ㎛ 이었다.

공간부(15)의 용적 10 ㎖

충전 가압 가스(G): 질소 가스, 3,000 hPa

연료 유출부(밸브체, 도 3에 준거): 실시예 1과 동일.

(실시예 4)

상기 실시예 1에 있어서 연료 저장조(10)의 연료 수용 용기(12), 수납 상자체(16)를 하기의 구성으로 변경한 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.

연료 수용 용기(12): 길이 100 ㎜, 외경 8 ㎜, 내경 6 ㎜의 폴리프로필렌 튜브에 실리카 증착 필름(GL-N, 토판인쇄사제)을 감아 붙인 튜브(광선 투과율 95%, 산소 가스 투과도 1O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH)).

수납 상자체(16): 길이 120 ㎜, 외경 14 ㎜, 내경 12 ㎜의 폴리프로필렌제 압출 튜브(광선 투과율 95%, 산소 가스 투과도 2,5O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))에 실리카 증착 필름(GL-N, 토판인쇄사제)을 감아 붙인 튜브(광선 투과율 95%, 산소 가스 투과도 1O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH))의 양단을 폴리프로필렌제의 뚜껑을 이용하여 밀폐한 용기.

(참고예 1)

상기 실시예 1에 있어서, 연료 저장조(10)의 연료 수용 용기(12)에 상기 실시예 1의 액체 연료, 추종체를 충전한 수납 상자체(16)를 포함하지 않는 단일 구조 의 연료 수용 용기(11)만을 사용하였다.

얻어진 실시예 1∼4 및 참고예 1의 연료 저장조를 사용하여 하기 각 평가 방법에 의해 연료 유출성 및 연료의 비등 방지성의 평가를 실시하였다.

(연료 유출성의 평가 방법)

밸브체(13a)에 연료 배출 밸브(외경 1 ㎜, 내경 0.7 ㎜, 스테인리스제)를 삽입하여 1 ㎖/분의 유속으로 연료를 배출하였다. 배출된 연료의 중량을 측정하여 연료 배출율로 하고, 하기 평가 기준에 의해 평가하였다.

평가 기준:

○ : 연료 배출율이 95% 이상∼100%.

△ : 연료 배출율이 70% 이상∼95% 미만.

× : 연료 배출율이 70% 미만.

(연료의 비등 방지성의 평가 방법)

각 연료조를 60℃의 항온조에 30분간 방치한 후, 연료 수용 용기 상태를 눈으로 확인하여 하기 평가 기준에 의해 평가하였다.

평가 기준:

○ : 연료 수용 용기 및 연료에 변화 없음.

△ : 연료 수용 용기 내의 연료에 기포가 발생하고 있음.

× : 연료가 비등하고 추종체가 이동하여 연료가 넘쳐흐르고 있음.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	참고예 1
연료 유출성	○	○	○	○	×
연료의 비등 방지성	○	○	○	○	△

상기 표 1의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위가 되는 실시예 1∼4는 참고예 1에 비해 연료 유출성이 뛰어나고, 고온 환경에 방치되었을 경우의 연료의 비등 방지성도 뛰어난 것으로 나타났다. 본 실시예 1∼4에서는 액체 연료를 안정적으로 공급, 보관시에 액체 연료의 손실이 없고, 아울러 고온의 환경에 방치되어도 액체 연료의 비등 및 증발이 일어나기 어려운 것을 알 수 있었다.

본 발명의 액체 연료 저장체는 휴대 전화, 노트형 컴퓨터 및 PDA 등의 휴대용 전자기기의 전원으로서 사용되는데 매우 적합한 소형 연료 전지의 연료 저장용으로 이용할 수 있다.

Claims

연료 전지 본체와,

액체 연료를 저장하는 액체 연료 저장조와,

상기 액체 연료 저장조에 접속되는 침투 구조를 가지며, 상기 액체 연료를 상기 연료 전지 본체에 공급하는 연료 공급체를 구비하며,

상기 액체 연료 저장조에는 상기 액체 연료가 수용되는 통 형상의 연료 수용 용기와, 상기 연료 수용 용기의 하부에 설치된 연료 유출 밸브를 갖는 연료 유출부와, 상기 연료 수용 용기에 수용되는 액체 연료의 후단부에 배치되어 상기 액체 연료의 소비에 수반하여 이동하는 추종체를 갖는 액체 연료 저장체와,

상기 액체 연료 저장체 주위의 공간부를 통해 상기 액체 연료 저장체의 적어도 일부를 내포하고 후단부가 폐쇄된 수납 상자체와,

상기 공간부에 봉입된 가압 가스가 설치되어 있는 연료 전지.
제1항에 있어서,

환기관과 상기 환기관을 통해 상기 공간부 내의 상기 가압 가스를 가압하는 가압 수단을 추가로 갖는 연료 전지.
제1항에 있어서,

상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 가스 불투과성의 재질로 이루어진 연료 전지.
제3항에 있어서,

상기 연료 수용 용기는 적어도 액체 연료와 접촉하는 벽면이 액체 연료의 표면 자유 에너지보다 낮게 조정되어 있는 연료 전지.
제3항에 있어서,

상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 광선 투과율이 50% 이상인 재질로 형성되어 있는 연료 전지.
제3항에 있어서,

상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 1O0 cc·25 ㎛/㎡·24시간·atm(25℃, 65% RH) 이하의 산소 가스 투과도의 재질로 형성되어 있는 연료 전지.
제3항에 있어서,

상기 가스 불투과성의 재질이 폴리비닐알코올, 에틸렌· 비닐알코올 공중합 수지, 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 셀로판, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐 단독 혹은 2종 이상의 가스 불투과성 수지로 이루어진 연료 전지.
제1항에 있어서,

상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 수지층이 2층 이상인 다층구조이고, 수지층의 적어도 1층이 가스 불투과성 수지인 연료 전지.
제8항에 있어서,

상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 가스 불투과성 수지를 도포함으로써 다층 구조를 형성하여 이루어진 연료 전지.
제8항에 있어서,

상기 가스 불투과성 수지층의 두께가 10∼2,000 ㎛인 연료 전지.
제1항에 있어서,

상기 연료 수용 용기 및 상기 수납 상자체는 가스 불투과성의 박막 부재로 피복하여 이루어진 연료 전지.
제11항에 있어서,

상기 가스 불투과성의 박막 부재가 금속박, 금속 산화물 증착물, 다이아몬드 유사 카본 코팅물로부터 선택되는 적어도 1종인 연료 전지.
제1항에 있어서,

상기 수납 상자체의 적어도 일부에는 상기 연료 저장조가 고온하에 노출되었을 때에 공간부에 봉입된 상기 가압 가스의 적어도 일부를 상기 연료 저장조의 밖에 놓아주는 붕괴부가 형성되어 있는 연료 전지.
제13항에 있어서,

상기 수납 상자체는 적어도 2부품 이상의 부재를 접합함으로써 형성되고, 상기 부품간의 접합력의 적어도 하나는 상기 액체 연료 공급밸브의 접합력보다 작게 설정되어 있는 연료 전지.
제1항에 있어서,

상기 연료 저장조는 연료 전지 본체에 분리가능하게 연결되는 카트리지 구조체로 이루어진 연료 전지.
제1항에 있어서,

상기 연료 전지 본체는 연료 전극체의 외표부에 전해질층을 구축하고, 상기 전해질층의 외표부에 공기 전극층을 구축함으로써 형성되는 단위 셀이 복수 연결되는 동시에, 상기 단위 셀에는 상기 연료 저장조에 접속되는 상기 연료 공급체가 연결되어 상기 액체 연료가 공급되는 구성으로 되는 연료 전지.