RU2264003C2

RU2264003C2 - Fuel cell, power supply process using fuel cell, functional card, gas supply mechanism for fuel element, and gas generator

Info

Publication number: RU2264003C2
Application number: RU2003106196/09A
Authority: RU
Inventors: Тецу ЙОСИОКА (JP); Тецуя ЙОСИОКА; Ясухиро ВАТАНАБЕ (JP); Ясухиро ВАТАНАБЕ; Еиго КУБОТА (JP); Еиго КУБОТА; Коити ТАНАКА (JP); Коити ТАНАКА
Original assignee: Сони Корпорейшн
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2005-11-10

Abstract

FIELD: portable fuel cells affording reliable gas supply due to effective use of limited space.

SUBSTANCE: proposed fuel element is characterized in that it has proton conducting film; flat electrode on hydrogen end and flat electrode on oxygen end disposed so that proton conducting film is placed in-between; fuel supply means 13 designed for fuel supply to hydrogen-end electrode; and flat current collectors 16, 17 held in tight contact with oxygen-end electrodes and incorporating gas transfer parts such as parts of holes enabling communication between oxygen-end electrodes and atmosphere. Since oxygen-end electrode communicates with atmosphere, oxygen can be supplied to gas generators 11 and 12 without reducing oxygen partial pressure in air.

EFFECT: ability of producing air flow dispensing with large space.

40 cl, 59 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к топливному элементу, в котором используется пленка - проводник протонов или подобный элемент, к способу электропитания с использованием топливного элемента, к функциональной карте, в которой используется топливный элемент, к механизму подачи газа для топливного элемента и к генератору с использованием материала - проводника протонов или подобного элемента и к способу его производства.The present invention relates to a fuel cell using a proton conductor film or the like, to a power supply method using a fuel cell, to a functional card that uses a fuel cell, to a gas supply mechanism for a fuel cell and to a generator using a material a proton conductor or similar element and the method of its production.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Топливные элементы обычно формируют так, чтобы они генерировали электроэнергию с помощью генератора при подаче в него газообразного топлива. Один из примеров такого топливного элемента включает генератор, содержащий пленку - проводник протонов, установленную между электродами, в котором требуемая электродвижущая сила получается при подаче газообразного топлива в генератор. Топливный элемент такого типа, в основном, разрабатывался в качестве источника питания для транспортных средств, например для электромобилей или гибридных автомобилей, и, кроме того, разработки в области структуры такого элемента были направлены на уменьшение его веса и размеров, причем исследования и разработки в области топливных элементов активно проводились не только для обеспечения возможности его использования в существующих областях применения в качестве сухих батарей или перезаряжаемых батарей, но также, например, для питания портативного оборудования.Fuel cells are usually formed so that they generate electricity by means of a generator when gaseous fuel is supplied to it. One example of such a fuel cell includes a generator comprising a proton conductor film mounted between the electrodes, in which the required electromotive force is obtained by supplying gaseous fuel to the generator. A fuel cell of this type was mainly developed as a power source for vehicles, for example for electric cars or hybrid cars, and, in addition, developments in the field of the structure of such a cell were aimed at reducing its weight and size, and research and development in the field of fuel cells were actively carried out not only to ensure the possibility of its use in existing applications as dry batteries or rechargeable batteries, but also, for example, for power portable equipment.

Устройство топливного элемента с использованием пленки - проводника протонов будет кратко описано со ссылкой на фиг.34. Пленка - проводник 401 протонов установлена между электродом 402 на стороне водорода и электродом 403 на стороне кислорода. Протоны (Н⁺), диссоциированные из газообразного водорода, мигрируют в пленку - проводник 401 протонов вдоль направления, показанного на чертеже стрелкой, от электрода 402 на стороне водорода, на электрод 403 на стороне кислорода. Слой 402а катализатора сформирован между электродом 402 на стороне водорода и пленкой - проводником 401 протонов, и пленка 403а катализатора сформирована между электродом 403 на стороне кислорода и пленкой - проводником 401 протонов. При работе топливного элемента на электрод 402 на стороне водорода газообразный водород (Н₂) поступает в качестве газообразного топлива через входное отверстие 412 и выходит через выходное отверстие 413. В течение времени, когда газообразный водород проходит через канал 415 для газа, газообразный водород превращается в протоны, которые мигрируют на электрод 403 на стороне кислорода. Кислород (воздух), поступающий через входное отверстие 416 на электрод 403 на стороне кислорода, проходит к выходному отверстию 418 через канал 417 для газа. Протоны, поступающие на электрод 403 на стороне кислорода, реагируют с кислородом, протекающим в канале 417 для газа, генерируя, таким образом, требуемую электродвижущую силу.A fuel cell device using a proton conductor film will be briefly described with reference to FIG. A proton conductor film 401 is mounted between the hydrogen side electrode 402 and the oxygen side electrode 403. Protons (H ⁺ ), dissociated from gaseous hydrogen, migrate into the film - a conductor 401 of protons along the direction shown in the drawing by an arrow from the electrode 402 on the hydrogen side, to the electrode 403 on the oxygen side. A catalyst layer 402a is formed between the hydrogen side electrode 402 and the proton conductor film 401, and a catalyst film 403a is formed between the oxygen side electrode 403 and the proton conductor film 401. When the fuel cell operates on the hydrogen-side electrode 402, hydrogen gas (H ₂ ) enters as fuel gas through the inlet 412 and exits through the outlet 413. During the time that the hydrogen gas passes through the gas channel 415, the hydrogen gas is converted into protons that migrate to the oxygen side electrode 403. Oxygen (air) entering through the inlet 416 to the oxygen side electrode 403 passes to the outlet 418 through the gas channel 417. The protons entering the oxygen-side electrode 403 react with oxygen flowing in the gas channel 417, thereby generating the required electromotive force.

В вышеописанном топливном элементе, если в качестве топлива применяется водород, на электроде на стороне водорода, который используется в качестве отрицательного электрода, происходит реакция (Н₂→2Н⁺+2е^-) на поверхности контакта катализатора и полимерного электролита (пленки - проводника протонов). Если в качестве окислителя применяется кислород, то на электроде на стороне кислорода, который используется в качестве положительного электрода, происходит реакция (¹/₂O₂+2Н⁺+2е^-=Н₂O), в результате которой образуется вода. Это означает, что протоны, поступающие от электрода 402 на стороне водорода, мигрируют на электрод 403 на стороне кислорода через пленку проводник 401 протонов для того, чтобы вступить в реакцию с кислородом, в результате которой образуется вода. Такой топливный элемент имеет преимущество простоты конструкции системы и малого веса, поскольку не требуется установка увлажнителя для подачи воды.In the above-described fuel cell, if hydrogen is used as fuel, on the hydrogen side electrode, which is used as the negative electrode, the reaction (Н ₂ → 2Н ⁺ + 2е ^- ) occurs on the contact surface of the catalyst and the polymer electrolyte (proton conductor film) . If oxygen as oxidizer is used, the electrode on the oxygen side, which is used as a positive electrode, a reaction occurs ^_(1/2 O ₂ + 2H ⁺ + 2e ^- = H ₂ O), as a result of which the water formed. This means that the protons coming from the hydrogen side electrode 402 migrate to the oxygen side electrode 403 through the proton conductor 401 film in order to react with oxygen, resulting in water. Such a fuel cell has the advantage of a simple system design and low weight, since it does not require the installation of a humidifier to supply water.

В вышеописанном топливном элементе, в котором используется пленка - проводник протонов, генератор содержит пленку - проводник протонов 401, электрод 402 на стороне водорода, а также электрод 403 на стороне кислорода, причем пленка - проводник 401 протонов установлена между электродами. Коллектор тока, предназначенный для съема электродвижущей силы, сформирован для каждого электрода 402 на стороне водорода и электрода 403 на стороне кислорода.In the above-described fuel cell using a proton conductor film, the generator comprises a proton conductor film 401, a hydrogen side electrode 402, and an oxygen side electrode 403, the proton conductor film 401 being installed between the electrodes. A current collector for removing an electromotive force is formed for each electrode 402 on the hydrogen side and electrode 403 on the oxygen side.

Один из примеров топливного элемента, известного из уровня техники, имеющий конструкцию, включающую коллектор тока, будет описан со ссылкой на фиг.35. На фиг.35 показан вид в перспективе с покомпонентным изображением деталей конструкции, известной из уровня техники. Пленка - проводник 431 протонов, через которую мигрируют протоны, полученные при диссоциированнии, установлена между электродом 432 на стороне водорода и электродом 433 на стороне кислорода. Коллектор 434 тока находится в плотном контакте с внешней поверхностью на стороне, противоположной пленке - проводнику 431 протонов электрода 432 на стороне водорода. Аналогично, коллектор 435 тока находится в плотном контакте с внешней поверхностью на стороне, противоположной пленке - проводнику 431 протонов электрода 433 на стороне кислорода. В топливном элементе такого типа внешние поверхности коллекторов 434 и 435 тока, по существу, выполнены плоскими для обеспечения возможности компоновки с наложением в виде пакета. Множество топливных элементов, каждый из которых имеет такую структуру, могут быть легко составлены в виде пакета и, следовательно, даже если площадь пленки 431 - проводника протонов каждого из множества топливных элементов будет небольшой, становится возможным получить значительную электродвижущую силу в целом.One example of a fuel cell of the prior art having a structure including a current collector will be described with reference to FIG. 35. On Fig shows a perspective view with an exploded view of the details of the structure known from the prior art. The film is a conductor of 431 protons, through which protons obtained during dissociation migrate, is installed between the electrode 432 on the hydrogen side and the electrode 433 on the oxygen side. The current collector 434 is in close contact with the outer surface on the side opposite to the film, the proton conductor 431 of the electrode 432 on the hydrogen side. Similarly, the current collector 435 is in close contact with the outer surface on the side opposite the film, the proton conductor 431 of the oxygen side electrode 433. In a fuel cell of this type, the outer surfaces of the current collectors 434 and 435 are substantially flat to allow for stacking layout. A plurality of fuel cells, each of which has such a structure, can be easily packaged and, therefore, even if the area of the proton conductor film 431 of each of the plurality of fuel cells is small, it becomes possible to obtain a significant electromotive force as a whole.

Топливный элемент, имеющий такую закрытую структуру, является предпочтительным по причине того, что его можно легко соединять с наложением в виде пакета с другим топливным элементом, имеющим такую же структуру, и, таким образом, получать множество топливных элементов; однако, для того, чтобы составлять пакет из множества таких топливных элементов, требуется обеспечить подачу газов не только на сторону водорода, но также и на сторону кислорода для каждого топливного элемента. В частности, газ должен принудительно подаваться на сторону кислорода. А именно, сжатый кислород или сжатый воздух обычно принудительно подается с помощью средства подачи газа, такого как газовый баллон или насос. Например, в системе топливных элементов пакетного типа, описанной в выложенном японском патенте № Hei 9 - 213359, средство подачи газа (обозначенное ссылочным номером 7 на фиг.2 этого документа) установлено внутри части подачи газа. В результате, в такой системе топливных элементов средство подачи газа, такое как баллон с газом или насос, занимает дополнительное пространство, кроме деталей, функционирующих в качестве генератора, и, кроме того, должно быть установлено дополнительное оборудование для обеспечения работы средства подачи газа. Это создает проблему, связанную с ухудшением портативности системы топливного элемента.A fuel cell having such a closed structure is preferred due to the fact that it can be easily connected to the overlay in the form of a bag with another fuel cell having the same structure, and thus, to obtain many fuel cells; however, in order to constitute a stack of a plurality of such fuel cells, it is required to provide gases not only to the hydrogen side, but also to the oxygen side for each fuel cell. In particular, the gas must be forced to the oxygen side. Namely, compressed oxygen or compressed air is usually forced by means of a gas supply means, such as a gas bottle or pump. For example, in the batch type fuel cell system described in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9-213359, a gas supply means (indicated by 7 in FIG. 2 of this document) is installed inside the gas supply part. As a result, in such a fuel cell system, a gas supply means, such as a gas cylinder or pump, takes up additional space except for parts functioning as a generator, and additional equipment must be installed to ensure the operation of the gas supply means. This creates a problem associated with the deterioration of portability of the fuel cell system.

Следует отметить, что портативное электронное устройство, такое как персональный компьютер типа ноутбук или портативный терминал, сконфигурировано таким образом, чтобы в разъем, сформированный в боковой панели устройства, можно было устанавливать карту типа PC Card (логотип платы, принадлежащий ассоциации PCMCIA (Международная ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров)), такую как запоминающее устройство в форме карты. Установка карты PC Card позволяет легко расширять функции персонального компьютера типа ноутбук или подобного устройства при сохранении его портативности. С другой стороны, устройство электропитания состоит из топливного элемента, интегрированного в виде съемного пакета. Например, в вышеуказанном документе, выложенном японском патенте № Hei 9 - 213359, описана система топливного элемента такого типа, в котором используется твердая полимерная пленка, при этом система топливного элемента установлена в корпусе оборудования, для которого требуется источник питания в виде элемента, например, в корпусе персонального компьютера. При такой конструкции множество топливных элементов могут быть установлены в виде пакета, и поэтому, даже если площадь каждой из пленок - проводников протонов топливных элементов будет мала, становится возможным получить значительную электродвижущую силу в целом.It should be noted that a portable electronic device, such as a personal computer such as a laptop or a portable terminal, is configured so that a PC Card type card (logo of the PCMCIA association (International Manufacturers Association) can be inserted into the slot formed on the side panel of the device memory cards for personal computers)), such as a memory device in the form of a card. Installing a PC Card allows you to easily expand the functions of a personal computer such as a laptop or similar device while maintaining its portability. On the other hand, the power supply device consists of a fuel cell integrated as a removable package. For example, in the above document, Japanese Patent Laid-open No. Hei 9-213359, describes a fuel cell system of this type using a solid polymer film, wherein the fuel cell system is installed in an equipment case that requires a power source in the form of an element, for example, in the case of a personal computer. With this design, many fuel cells can be installed in the form of a package, and therefore, even if the area of each of the films - conductors of the protons of the fuel cells is small, it becomes possible to obtain a significant electromotive force as a whole.

Топливный элемент, имеющий такую конструкцию пакета, является предпочтительным благодаря тому, что его можно легко составлять в виде пакета с наложением на другой топливный элемент, имеющий такую же структуру, чтобы, таким образом, получить множество топливных элементов; однако, для того, чтобы составлять множество таких топливных элементов в виде пакета, как описано выше, требуется обеспечить подачу газа для каждого топливного элемента не только на сторону водорода, но также и на сторону кислорода. А именно, сжатый кислород или сжатый воздух обычно принудительно подают с помощью средства подачи газа, такого как баллон с газом или насос. Например, в системе топливного элемента пакетного типа, описанной в вышеуказанном документе, средство 7 подачи газа на фиг.2 этого документа установлено внутри, в секции подачи газа. В результате должно быть предусмотрено пространство для установки средства подачи газа, такого как баллон с газом или насос, в дополнение к деталям, функционирующим в качестве генератора, и, кроме того, должно быть установлено дополнительное оборудование для обеспечения работы средства подачи газа. Это создает проблему снижения портативности системы топливного элемента. Поскольку функциональная карта обычно должна иметь такие размеры, чтобы она удовлетворяла размерам, установленным в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA, становится особенно трудным устанавливать вышеописанное средство подачи газа, дополнительное оборудование и тому подобное в пространство, определяемое стандартной толщиной 3,3 мм или 5,0 мм.A fuel cell having such a package design is preferred because it can easily be packaged over another fuel cell having the same structure so as to obtain a plurality of fuel cells; however, in order to constitute a plurality of such fuel cells in the form of a bag, as described above, it is necessary to provide a gas supply for each fuel cell not only to the hydrogen side, but also to the oxygen side. Namely, compressed oxygen or compressed air is usually forced by means of a gas supply means, such as a gas cylinder or pump. For example, in the batch type fuel cell system described in the above document, the gas supply means 7 in FIG. 2 of this document is installed inside the gas supply section. As a result, space must be provided for installing a gas supply means, such as a gas cylinder or pump, in addition to the parts functioning as a generator, and additional equipment must be installed to ensure the operation of the gas supply means. This poses a problem of reducing the portability of the fuel cell system. Since the functional card usually needs to be sized to fit the dimensions set in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard, it becomes especially difficult to install the above gas supply means, accessories and the like into a space defined by a standard thickness of 3.3 mm or 5. 0 mm

Для эффективного улучшения выходных характеристик (величины тока) топливного элемента, включающего генератор, состоящий из пленки 401 - проводника протонов, и электрода 402 на стороне водорода и электрода 403 на стороне кислорода так, что пленка 401 - проводник протонов расположена между этими электродами, требуется увеличивать размеры генератора. Например, если площадь пленки 401 - проводника протонов будет вдвое большей, значение выходного тока топливного элемента, соответственно, станет вдвое большим.To effectively improve the output characteristics (current magnitude) of a fuel cell including a generator consisting of a proton conductor film 401 and a hydrogen side electrode 402 and an oxygen side electrode 403 such that the proton conductor film 401 is located between these electrodes, it is necessary to increase generator dimensions. For example, if the area of the 401 proton conductor film is twice as large, the value of the output current of the fuel cell will accordingly become twice as large.

При увеличенных размерах генератора, состоящего из пленки - проводника 401 протонов и электрода 402 на стороне водорода, и электрода 403 на стороне кислорода, так что пленка - проводник 401 протонов установлена между этими электродами, повышается вероятность возникновения неравномерностей, таких как изгибы или волнистость поверхностей плоского генератора. Это затрудняет обеспечение равномерного контакта между генератором и коллекторами тока. В результате, при использовании топливного элемента с большими размерами возникают проблемы, состоящие в том, что снижается эффективность отбора, то есть уменьшается отношение мощности, выделяемой генератором через коллекторы тока, к мощности, действительно генерируемой генератором. Для обеспечения равномерного контакта между генератором и коллекторами тока требуется прикладывать избыточную прижимающую силу со стороны коллектора тока к генератору и управлять распределением прижимающей силы. В действительности, обеспечение идеально равномерного контакта, может существенно усложнить структуру топливного элемента, и для реализации такой структуры требуется увеличивать его вес и размеры. В некоторых случаях такая большая, тяжелая и сложная структура, требуемая для реализации идеально равномерного контакта, может оказаться нежелательной для использования в конструкции топливного элемента.When the size of the generator, consisting of a film - conductor 401 protons and an electrode 402 on the hydrogen side and an electrode 403 on the oxygen side is increased, so that the film - conductor 401 protons is installed between these electrodes, the likelihood of irregularities, such as bending or waviness of flat surfaces generator. This makes it difficult to ensure uniform contact between the generator and the current collectors. As a result, when using a large-sized fuel cell, problems arise in that the selection efficiency is reduced, that is, the ratio of the power released by the generator through the current collectors to the power actually generated by the generator is reduced. To ensure uniform contact between the generator and the current collectors, it is necessary to apply excessive clamping force from the current collector to the generator and control the distribution of the clamping force. In fact, ensuring perfectly uniform contact can significantly complicate the structure of the fuel cell, and to realize such a structure, it is necessary to increase its weight and dimensions. In some cases, such a large, heavy, and complex structure required to achieve perfectly uniform contact may not be desirable for use in a fuel cell design.

Конструкция, известная из уровня техники, предназначенная для установки пленки - проводника протонов между электродом на стороне водорода и электродом на стороне кислорода, будет кратко описана со ссылкой на фиг.36. Как показано на чертеже, пленка - проводник 421 протонов выполнена несколько большей, чем каждый из электрода 422 на стороне водорода и электрода 423 на стороне кислорода. Пленка - проводник 421 протонов помещена между электродом 422 на стороне водорода и электродом 423 на стороне кислорода, элемент 424 из уплотнительного материала, выполненный из кремний-органического каучука, установлен по внешней кромке электрода 422 на стороне водорода и другой элемент 424 из уплотнительного материала установлен по внешней кромке электрода 423 на стороне кислорода таким образом, чтобы между ними удерживалась пленка - проводник 421 протонов. Пленка - проводник 421 протонов установлена между элементами 424 из уплотнительного материала, которые уложены по внешней кромке электрода 422 на стороне водорода и электрода 423 на стороне кислорода, что предотвращают утечку газов, таких как газообразный водород и газообразный кислород или воздух. Электрод 422 на стороне водорода установлен между элементом 424 из уплотнительного материала и коллектором 425 тока, который выполнен с множеством отверстий 426, через которые водород поступает на электрод 422 на стороне водорода. Аналогично, электрод 423 на стороне кислорода установлен между элементом 424 из уплотнительного материала и коллектором 425, который выполнен с множеством отверстий 426, через которые кислород поступает на электрод 423 на стороне кислорода.A prior art design for installing a proton conductor film between an electrode on the hydrogen side and an electrode on the oxygen side will be briefly described with reference to FIG. As shown in the drawing, the proton conductor film 421 is made somewhat larger than each of the electrode 422 on the hydrogen side and the electrode 423 on the oxygen side. A proton conductor film 421 is placed between the hydrogen side electrode 422 and the oxygen side electrode 423, the sealing material element 424 made of silicon-organic rubber is installed on the outer edge of the hydrogen side electrode 422, and another sealing material element 424 is installed in the outer edge of the electrode 423 on the oxygen side so that a proton conductor film 421 is held between them. A proton conductor film 421 is interposed between the sealing material elements 424, which are stacked along the outer edge of the hydrogen side electrode 422 and the oxygen side electrode 423, which prevents leakage of gases such as hydrogen gas and oxygen gas or air. A hydrogen-side electrode 422 is mounted between the sealing material member 424 and a current collector 425 that is provided with a plurality of holes 426 through which hydrogen is supplied to the hydrogen-side electrode 422. Similarly, an oxygen side electrode 423 is mounted between the sealing material member 424 and a manifold 425, which is provided with a plurality of holes 426 through which oxygen enters the oxygen side electrode 423.

В топливном элементе, имеющем такую структуру, пара эластичных элементов 424 из уплотнительного материала установлена как на стороне водорода, так и на стороне кислорода таким образом, что пленка - проводник 421 протонов удерживается между ними, и в соответствии с этим, если форма и материал каждого из элементов 424 из уплотнительного материала будут одинаковы, становится возможным обеспечить требуемое уплотнение для газа, поскольку пленка - проводник 421 протонов установлена между одинаковыми эластичными телами. С другой стороны, если возникнет изменение толщины или упругих характеристик элементов 424 из уплотнительного материала, выполненных из кремний-органического каучука, нагрузка, связанная с таким отклонением параметров будет приложена к пленке - проводнику 421 протонов, что затрудняет поддержание требуемого уровня герметизации газов вокруг пленки - проводника 421 протонов. В частности, когда оба элемента 424 из уплотнительного материала, установленные на электроде 422 на стороне водорода и на электроде 423 на стороне кислорода, будут иметь отклонения формы, вероятность возникновения утечки газов на пленке - проводнике 421 протонов, удерживаемой дефектными элементами 424 из уплотнительного материала, возрастает.In a fuel cell having such a structure, a pair of elastic elements 424 of sealing material are mounted both on the hydrogen side and on the oxygen side so that the proton conductor film 421 is held between them, and accordingly, if the shape and material of each of the elements 424 of the sealing material will be the same, it becomes possible to provide the required seal for gas, since the proton conductor film 421 is installed between the same elastic bodies. On the other hand, if there is a change in the thickness or elastic characteristics of the elements 424 of the sealing material made of silicon-organic rubber, the load associated with such a deviation of the parameters will be applied to the film - the proton conductor 421, which makes it difficult to maintain the required level of gas sealing around the film - conductor 421 protons. In particular, when both elements 424 of the sealing material installed on the electrode 422 on the hydrogen side and on the electrode 423 on the oxygen side will have shape deviations, the probability of gas leakage on the proton conductor film 421 held by the defective elements 424 of the sealing material, increasing.

Учитывая описанные выше технические проблемы, настоящее изобретение направлено на создание топливной ячейки и функциональной карты, каждая из которых имеет конструкцию, позволяющую надежно подавать газ благодаря эффективному использованию ограниченного пространства при обеспечении портативности.Considering the technical problems described above, the present invention is directed to the creation of a fuel cell and a functional card, each of which has a design that allows reliable gas supply due to the efficient use of limited space while providing portability.

Другой целью настоящего изобретения является топливный элемент, позволяющий получать высокую электродвижущую силу, и просто обеспечивать равномерный контакт даже в случае использования генератора небольших размеров, и механизм подачи топлива, соответственно используемый для такого топливного элемента.Another objective of the present invention is a fuel cell, which allows to obtain a high electromotive force, and simply to ensure uniform contact even in the case of using a generator of small sizes, and a fuel supply mechanism, respectively used for such a fuel cell.

Дополнительной целью настоящего изобретения является генератор, имеющий конструкцию, позволяющую реализовать надежное уплотнение для газообразного топлива и подобных газов и облегчающую его сборку, топливный элемент с использованием такого генератора и способ производства такого генератора.An additional objective of the present invention is a generator having a design that allows for a reliable seal for gaseous fuels and similar gases and facilitates its assembly, a fuel cell using such a generator, and a method for manufacturing such a generator.

Описание изобретенияDescription of the invention

Для решения вышеуказанных технических проблем, в соответствии с настоящим изобретением, разработан топливный элемент, содержащий: корпус, имеющий приблизительно форму плоской пластины, включающий отверстие, сформированное в корпусе; генератор, имеющий приблизительно форму плоской пластины, установленный в корпусе, причем генератор включает электролитную пленку, расположенную между электродом на стороне топлива и электродом на стороне кислорода; и средство создания потока воздуха, предназначенное для создания потока воздуха вокруг средства создания потока воздуха, причем средство создания потока воздуха расположено внутри корпуса.In order to solve the above technical problems, in accordance with the present invention, a fuel cell is provided comprising: a housing having approximately the shape of a flat plate including an opening formed in the housing; a generator having an approximately flat plate shape mounted in the housing, the generator including an electrolyte film disposed between the electrode on the fuel side and the electrode on the oxygen side; and means for creating an air stream designed to create an air stream around the means for creating an air stream, and the means for creating an air stream is located inside the housing.

Поскольку отверстие сформировано в корпусе, в котором установлен генератор, имеющий приблизительно форму плоской пластины, в котором воздух поступает в корпус через отверстие, становится возможным просто обеспечить подачу воздуха на электрод на стороне кислорода генератора. Средство создания потока воздуха, предназначенное для создания потока воздуха вокруг средства создания потока воздуха, расположено внутри корпуса. Предпочтительно, средство создания потока воздуха установлено в той же плоскости, что и плоскость генератора, или в пределах плоскости, параллельной плоскости генератора, и более предпочтительно, средство создания потока воздуха установлено так, что его продольное направление проходит в пределах основной плоскости корпуса. В результате, становится возможным создавать поток воздуха без необходимости использования большого пространства.Since the hole is formed in the housing in which the generator is mounted, having approximately the shape of a flat plate in which air enters the housing through the hole, it becomes possible to simply supply air to the electrode on the oxygen side of the generator. A means of creating an air flow designed to create an air flow around the means of creating an air flow is located inside the housing. Preferably, the means of creating an air flow are installed in the same plane as the plane of the generator, or within a plane parallel to the plane of the generator, and more preferably, the means of creating an air flow are installed so that its longitudinal direction extends within the main plane of the housing. As a result, it becomes possible to create an air flow without the need for a large space.

Для решения вышеописанных технических проблем, в соответствии с настоящим изобретением, разработан топливный элемент, включающий: пленку - проводник протонов; плоский электрод на стороне водорода и плоский электрод на стороне кислорода, так что между этими электродами установлена пленка - проводник протонов; средство подачи топлива, предназначенное для подачи топлива на электрод на стороне водорода; и плоский коллектор тока, имеющий часть передачи газа, сформированную так, что электрод на стороне кислорода может соединяться через него с атмосферой, плоский коллектор тока расположен в плотном контакте с электродом на стороне кислорода.To solve the above technical problems, in accordance with the present invention, a fuel cell has been developed comprising: a film - a proton conductor; a flat electrode on the hydrogen side and a flat electrode on the oxygen side, so that a proton conductor film is installed between these electrodes; fuel supply means for supplying fuel to the hydrogen side electrode; and a flat current collector having a gas transfer portion formed so that the electrode on the oxygen side can be connected through it to the atmosphere, the flat current collector is in close contact with the electrode on the oxygen side.

При такой конфигурации, хотя плоский коллектор тока расположен в плотном контакте с электродом на стороне кислорода, часть передачи газа, через которую электрод на стороне кислорода сообщается с атмосферой, сформирована в плоском коллекторе тока. В результате, кислород под достаточным давлением может поступать через часть передачи газа, так что не требуется устанавливать средство подачи газа, такое как газовый баллон или насос. Это позволяет рационально использовать пространство внутри топливного элемента и устранить необходимость установки какого-либо дополнительного оборудования.With this configuration, although the flat current collector is in close contact with the electrode on the oxygen side, a part of the gas transmission through which the electrode on the oxygen side communicates with the atmosphere is formed in the flat current collector. As a result, oxygen can be supplied under sufficient pressure through the gas transfer part, so that it is not necessary to install gas supply means, such as a gas bottle or pump. This allows you to rationally use the space inside the fuel cell and eliminate the need to install any additional equipment.

В соответствии с настоящим изобретением, также разработан топливный элемент, содержащий: пленку - проводник протонов; плоский электрод на стороне водорода и плоский электрод на стороне кислорода, так что пленка - проводник протонов расположена между этими электродами; средство подачи топлива, предназначенное для подачи топлива на электрод на стороне водорода; плоский коллектор тока, включающий часть передачи газа, сформированную таким образом, что через нее обеспечивается сообщение с атмосферой электрода на стороне кислорода, причем плоский коллектор тока расположен в плотном контакте с электродом на стороне кислорода; и корпус имеет входное отверстие для газа, сформированное за пределами коллектора тока на стороне кислорода таким образом, чтобы оно было соединено с частью передачи.In accordance with the present invention, a fuel cell is also provided comprising: a proton conductor film; a flat electrode on the hydrogen side and a flat electrode on the oxygen side, so that the proton conductor film is located between these electrodes; fuel supply means for supplying fuel to the hydrogen side electrode; a flat current collector including a gas transmission part formed in such a way that through it communication with the atmosphere of the electrode is provided on the oxygen side, the flat current collector being in close contact with the electrode on the oxygen side; and the housing has a gas inlet formed outside the current collector on the oxygen side so that it is connected to the transmission part.

Для такой конфигурации, в дополнение к структуре топливного элемента, в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, предложен корпус, имеющий входное отверстие для газа. Поскольку входное отверстие для газа соединено с частью передачи газа, электрод на стороне кислорода может быть просто соединен с атмосферой через часть передачи газа, сформированную в коллекторе тока, и входное отверстие для газа, сформированное в корпусе. В соответствии с этим, кислород под достаточным давлением может поступать на электрод на стороне кислорода через часть передачи газа, соединенную с входным отверстием для газа. В результате, становится возможным обеспечить рациональное использование пространства внутри топливного элемента и устранить необходимость установки какого-либо дополнительного оборудования.For such a configuration, in addition to the fuel cell structure, in accordance with a second aspect of the present invention, there is provided a housing having a gas inlet. Since the gas inlet is connected to the gas transfer part, the oxygen side electrode can simply be connected to the atmosphere through the gas transfer part formed in the current collector and the gas inlet formed in the housing. Accordingly, oxygen at sufficient pressure can be supplied to the electrode on the oxygen side through a gas transfer portion connected to the gas inlet. As a result, it becomes possible to ensure rational use of the space inside the fuel cell and to eliminate the need to install any additional equipment.

В соответствии с настоящим изобретением, также предложен топливный элемент, содержащий: корпус, имеющий приблизительно форму плоской пластины, включающий часть передней поверхности, имеющую входное отверстие для газа, и часть задней поверхности, имеющую входное отверстие для газа; пару генераторов, установленную в корпусе таким образом, что передняя поверхность одного генератора расположена напротив задней поверхности другого генератора; средство подачи топлива, предназначенное для подачи топлива в генераторы, причем средство подачи топлива установлено между парой генераторов; и плоские коллекторы тока на стороне кислорода, каждый из которых имеет часть передачи газа, соединенную с входным отверстием для газа для обеспечения возможности соединения с атмосферой каждого из генераторов, причем каждый из коллекторов тока на стороне кислорода расположен между частью передней поверхности и частью задней поверхности корпуса и одним из генераторов.According to the present invention, there is also provided a fuel cell comprising: a housing having an approximately flat plate shape including a portion of a front surface having a gas inlet and a portion of a rear surface having a gas inlet; a pair of generators mounted in the housing in such a way that the front surface of one generator is located opposite the rear surface of another generator; fuel supply means for supplying fuel to the generators, wherein the fuel supply means is installed between the pair of generators; and flat oxygen-side current collectors, each of which has a gas transmission part connected to a gas inlet to allow connection to the atmosphere of each of the generators, each of the oxygen-side current collectors being located between the front surface part and the rear surface part of the housing and one of the generators.

При такой конфигурации, поскольку часть передачи газа для соединения электрода на стороне кислорода с атмосферой сформирована в плоском коллекторе тока, кислород под достаточным давлением может поступать на электрод на стороне кислорода через часть передачи газа. Кроме того, поскольку сформирована пара плоских генераторов, их площадь становится в два раза большей, по сравнению со случаем использования только одного плоского генератора и в соответствии с этим, даже когда размер каждого генератора невелик, электродвижущая сила получается приблизительно в два раза большей.With this configuration, since the gas transfer part for connecting the electrode on the oxygen side to the atmosphere is formed in a flat current collector, oxygen can be supplied to the oxygen side electrode with sufficient pressure through the gas transfer part. In addition, since a pair of planar generators is formed, their area becomes two times larger compared to the case of using only one planar generator and, accordingly, even when the size of each generator is small, the electromotive force is approximately twice as large.

В соответствии с настоящим изобретением, также предложена функциональная карта, устанавливаемая в гнездо для карты, предусмотренное в основном корпусе устройства и установленное в основном корпусе устройства, включающая: генератор, содержащий пленку - проводник протонов, электрод на стороне кислорода и электрод на стороне водорода, расположенные друг напротив друга, так что пленка - проводник протонов расположена межу ними, генератор установлен в корпусе функциональной карты, в которой электрическая энергия генерируется при отборе кислорода из входного отверстия для газа, сформированного в корпусе, на электрод на стороне кислорода, когда он соединен с атмосферой, и при подаче газообразного топлива или жидкого топлива на генератор.In accordance with the present invention, there is also provided a functional card installed in a card slot provided in the main body of the device and installed in the main body of the device, including: a generator containing a film - a proton conductor, an electrode on the oxygen side and an electrode on the hydrogen side, located opposite each other, so that the proton conductor film is located between them, the generator is installed in the housing of the functional card, in which electrical energy is generated when the acid is taken a gas from the gas inlet in the housing to the oxygen side of the electrode when it is connected to the atmosphere and when gaseous fuel or liquid fuel is supplied to the generator.

При такой конфигурации генератор, включающий электрод на стороне кислорода и электрод на стороне водорода, расположенные друг напротив друга, так что пленка - проводник протонов установлена между ними, установлен в корпусе функциональной карты, и входное отверстие для газа, соединяющее с атмосферой электрод на стороне кислорода, сформировано в этом корпусе. В результате, кислород под достаточным давлением может поступать на электрод на стороне кислорода через входное отверстие для газа так, что не требуется устанавливать средство подачи газа, такое как газовый баллон или насос. Это позволяет рационально использовать пространство в топливном элементе и устранить необходимость установки какого-либо дополнительного оборудования.With this configuration, a generator including an electrode on the oxygen side and an electrode on the hydrogen side, located opposite each other, so that the proton conductor film is installed between them, is installed in the functional card body, and a gas inlet connecting the electrode on the oxygen side to the atmosphere formed in this case. As a result, oxygen under sufficient pressure can be supplied to the oxygen-side electrode through the gas inlet so that it is not necessary to install gas supply means, such as a gas bottle or pump. This allows you to rationally use the space in the fuel cell and eliminate the need to install any additional equipment.

В соответствии с настоящим изобретением также предложена функциональная карта, устанавливаемая в гнездо для карты, предусмотренное в периферийном устройстве, избирательно устанавливаемом на основном корпусе устройства, и устанавливаемая в периферийном устройстве, включающая: генератор, содержащий пленку - проводник протонов, электрод на стороне кислорода и электрод на стороне водорода, расположенные напротив друг друга так, что пленка - проводник протонов установлена между ними, генератор установлен в корпусе функциональной карты, в которой электроэнергия генерируется при отборе кислорода через входное отверстие для газа, сформированное в корпусе, на электрод на стороне кислорода, соединенный с атмосферой, и при подаче газообразного топлива или жидкого топлива в генератор.The present invention also provides a functional card installed in a card slot provided in a peripheral device selectively mounted on a main body of the device and installed in a peripheral device, comprising: a generator comprising a proton conductor film, an oxygen side electrode and an electrode on the hydrogen side, located opposite each other so that the proton conductor film is installed between them, the generator is installed in the body of the functional card, in otorrhea electricity generated in the selection of oxygen through a gas inlet formed in the housing, on the oxygen side electrode is connected with the atmosphere, and gaseous fuel or liquid fuel to the generator.

Функциональная карта, в соответствии с предыдущим - пятым аспектом настоящего изобретения, используется таким образом, чтобы ее можно было непосредственно устанавливать в основной корпус, в то время как функциональная карта в соответствии с этим аспектом настоящего изобретения используется для установки в периферийное устройство, избирательно устанавливаемое на основном корпусе устройства. Если в качестве основного корпуса устройства используется персональный компьютер типа ноутбук, вышеуказанное периферийное устройство может, например, представлять собой устройство, обычно называемое "подключаемая панель".A functional card, in accordance with the previous fifth aspect of the present invention, is used so that it can be directly installed in the main body, while a functional card in accordance with this aspect of the present invention is used for installation in a peripheral device selectively mounted on the main body of the device. If a laptop computer such as a laptop is used as the main body of the device, the aforementioned peripheral device may, for example, be a device, commonly referred to as a “plug-in panel”.

В соответствии с настоящим изобретением также предложен топливный элемент, содержащий: корпус, имеющий форму, по существу, такую же, как и носитель записи, устанавливаемый с возможностью отсоединения в основной корпус устройства; и генератор, включающий пленку - проводник протонов, а также электрод на стороне кислорода и электрод на стороне водорода, расположенные друг напротив друга, так что пленка - проводник протонов расположена между ними, причем генератор установлен в корпусе топливного элемента, в котором электроэнергия генерируется путем отбора кислорода через входное отверстие для газа, сформированное в корпусе, и подачи его на электрод на стороне кислорода, который соединен с атмосферой, и при подаче газообразного топлива или жидкого топлива на генератор.In accordance with the present invention, there is also provided a fuel cell comprising: a housing having a shape substantially the same as a recording medium removably mounted in a main body of the device; and a generator including a proton conductor film and an oxygen side electrode and a hydrogen side electrode located opposite each other, so that the proton conductor film is located between them, the generator being installed in a fuel cell housing in which electricity is generated by selection oxygen through a gas inlet formed in the housing, and supplying it to an electrode on the side of oxygen that is connected to the atmosphere and when supplying gaseous fuel or liquid fuel to the generator .

При такой конфигурации, поскольку корпус топливного элемента имеет, по существу, такую же форму, что и форма носителя записи, устанавливаемого с возможностью отсоединения в основной корпус устройства, топливный элемент может быть установлен в гнездо для носителя записи, сформированное в основном корпусе устройства, и использоваться в качестве источника питания основного корпуса устройства.With this configuration, since the fuel cell body has substantially the same shape as the shape of the recording medium detachably mounted in the main body of the device, the fuel cell can be installed in the socket for the recording medium formed in the main body of the device, and used as a power source for the main body of the device.

В соответствии с настоящим изобретением, также предложен топливный элемент, содержащий: пару плоских генераторов, установленных таким образом, что передняя поверхность одного из генераторов расположена напротив задней поверхности другого генератора; пару плоских коллекторов тока, установленных между генераторами, причем каждый из плоских коллекторов тока имеет плоскость, находящуюся в контакте с генераторами, что позволяет газу проходить через них; и изолирующую пленку, имеющую канал для потока, соединенный с генераторами, причем изолирующая пленка сформирована между парой коллекторов тока.In accordance with the present invention, there is also provided a fuel cell comprising: a pair of flat generators arranged in such a way that the front surface of one of the generators is located opposite the rear surface of the other generator; a pair of flat current collectors installed between the generators, each of the flat current collectors having a plane in contact with the generators, which allows gas to pass through them; and an insulating film having a flow channel connected to the generators, the insulating film being formed between a pair of current collectors.

Поскольку при такой конфигурации используется пара плоских генераторов, установленных так, что передняя поверхность одного из генераторов расположена напротив задней поверхности другого генераторов, их суммарная площадь становится в два раза большей по сравнению со случаем использования только одного плоского генератора, и в соответствии с этим, даже когда площадь каждого из генераторов будет невелика, будет получена приблизительно в два раза большая электродвижущая сила. Пара плоских коллекторов тока, которые установлены в области, где передняя поверхность одного из генераторов расположена напротив задней поверхности другого генератора, должна обеспечить прохождение через них потока газообразного топлива, такого как газообразный водород, для чего между парой коллекторов тока установлена изолирующая пленка, служащая в качестве прокладки. В изолирующей пленке сформирован канал для газа, и газообразное топливо поступает на пару плоских генераторов через канал для газа. При этом, если изолирующая пленка изготовлена из синтетической смолы, она может функционировать как упругодеформируемый эластичный элемент, обеспечивающий равномерный контакт между парой генераторов и коллекторов тока. В результате, обеспечивается возможность создания равномерного прижимного контакта между генераторами и коллекторами тока.Since this configuration uses a pair of flat generators installed so that the front surface of one of the generators is located opposite the rear surface of the other generators, their total area becomes twice as large as when using only one flat generator, and in accordance with this, even when the area of each of the generators is small, approximately twice as large electromotive force will be obtained. A pair of flat current collectors that are installed in the area where the front surface of one of the generators is located opposite the back surface of the other generator must ensure that a stream of gaseous fuel, such as hydrogen gas, passes through them, for which an insulating film is installed between the pair of current collectors, which serves as gaskets. A gas channel is formed in the insulating film, and gaseous fuel enters a pair of planar generators through the gas channel. Moreover, if the insulating film is made of synthetic resin, it can function as an elastically deformable elastic element that provides uniform contact between a pair of generators and current collectors. As a result, it is possible to create a uniform pressure contact between generators and current collectors.

В соответствии с настоящим изобретением, предложен также механизм подачи топлива для топливного элемента, содержащего: пару плоских коллекторов тока, каждый из которых выполнен с отверстиями; и изолирующую пленку, установленную между парой коллекторов тока; в котором топливо поступает в каждое из отверстий пары коллекторов тока через канал для топлива, сформированный в изолирующей пленке.In accordance with the present invention, there is also provided a fuel supply mechanism for a fuel cell comprising: a pair of flat current collectors, each of which is provided with openings; and an insulating film installed between the pair of current collectors; in which fuel enters each of the openings of a pair of current collectors through a fuel channel formed in an insulating film.

При такой конфигурации канал для газа сформирован в изолирующей пленке, и газообразное топливо поступает в канал для газа. Газообразное топливо, поступающее таким образом в канал для газа, затем подается на пару генераторов через отверстия, сформированные в плоских коллекторах тока. Поскольку канал для газа соединен с парой плоских коллекторов тока, обеспечивается возможность эффективно подавать газообразное топливо на пару генераторов. Также как и в топливном элементе, в соответствии с настоящим изобретением, изолирующая пленка также может функционировать как прокладка. Если изолирующая пленка изготовлена из синтетической смолы, она позволяет обеспечить равномерный прижимной контакт между генераторами и коллекторами тока.With this configuration, a gas channel is formed in the insulating film, and gaseous fuel enters the gas channel. The gaseous fuel thus entering the gas channel is then fed to a pair of generators through openings formed in flat current collectors. Since the gas channel is connected to a pair of flat current collectors, it is possible to efficiently supply gaseous fuel to a pair of generators. As with a fuel cell, in accordance with the present invention, the insulating film can also function as a gasket. If the insulating film is made of synthetic resin, it allows for uniform pressure contact between generators and current collectors.

В соответствии с настоящим изобретением, также предложен генератор, включающий: пленку - проводник протонов и пару плоских электродов так, что пленка - проводник протонов установлена между ними; в котором часть внешнего края пленки - проводника протонов открыта с внешней кромки одного из плоских электродов, когда один из плоских электродов наложен на пленку - проводник протонов, и элемент из уплотнительного материала установлен таким образом, чтобы он находился в плотном контакте с открытой частью внешнего края пленки - проводника протонов.In accordance with the present invention, a generator is also provided, comprising: a film — a proton conductor and a pair of flat electrodes, such that a proton conductor film is installed between them; in which a part of the outer edge of the proton conductor film is open from the outer edge of one of the flat electrodes, when one of the flat electrodes is superimposed on the proton conductor film, and the element of the sealing material is installed so that it is in close contact with the open part of the outer edge films - proton conductor.

При такой конфигурации электродвижущая сила генерируется генератором, содержащим пленку - проводник протонов, установленную между парой плоских электродов, при подаче на него газообразного топлива. Один из плоских электродов выполнен несколько меньшим, чем пленка - проводник протонов, так что часть внешнего края пленки - проводника протонов открыта вдоль внешней кромки одного из плоских электродов. Другой плоский электрод имеет такие же размеры, что и пленка - проводник протонов. Элемент из уплотнительного материала установлен вдоль внешней кромки одного из плоских электродов таким образом, чтобы он находился в плотном контакте с пленкой - проводником протонов. В результате обеспечивается возможность создания хорошего уплотнения для газа. Поскольку часть внешнего края пленки - проводника протонов не удерживается одним из элементов из уплотнительного материала или между парой элементов из уплотнительного материала, становится возможным обеспечить равномерное уплотнение.With this configuration, an electromotive force is generated by a generator containing a proton conductor film installed between a pair of flat electrodes when gaseous fuel is supplied to it. One of the flat electrodes is made slightly smaller than the proton conductor film, so that a part of the outer edge of the proton conductor film is open along the outer edge of one of the flat electrodes. Another flat electrode has the same dimensions as the proton conductor film. An element of sealing material is installed along the outer edge of one of the flat electrodes so that it is in close contact with the proton conductor film. As a result, it is possible to create a good gas seal. Since a part of the outer edge of the proton conductor film is not held by one of the elements of the sealing material or between a pair of elements of the sealing material, it becomes possible to ensure uniform sealing.

В соответствии с настоящим изобретением, также предложен топливный элемент, содержащий: пару плоских коллекторов тока на стороне водорода, между которыми установлена изолирующая пленка, выполненная с каналом для газа для топливного элемента; пару генераторов, каждый из которых содержит пленку - проводник протонов, пару плоских электродов, расположенных так, что пленка - проводник протонов установлена между ними, и элемент из уплотнительного материала, в котором один из плоских электродов каждого из генераторов находится в плотном контакте с поверхностью одного из плоских коллекторов тока на стороне водорода в состоянии, когда часть внешнего края пленки - проводника протонов открыта с внешней кромки одного из плоских электродов, и элемент из уплотнительного материала находится в плотном контакте с открытой частью внешнего края пленки - проводника протонов; и пара коллекторов тока на стороне воздуха находится в плотном контакте с другим плоским электродом каждого из генераторов.In accordance with the present invention, there is also provided a fuel cell comprising: a pair of flat current collectors on the hydrogen side, between which an insulating film is formed, made with a gas channel for the fuel cell; a pair of generators, each of which contains a proton conductor film, a pair of flat electrodes arranged so that the proton conductor film is installed between them, and an element made of sealing material in which one of the flat electrodes of each of the generators is in close contact with the surface of one from flat current collectors on the hydrogen side in a state where a part of the outer edge of the proton conductor film is open from the outer edge of one of the flat electrodes, and the element of the sealing material finds I in tight contact with the exposed part of the outer edge of the film - proton conductor; and a pair of current collectors on the air side is in close contact with another flat electrode of each of the generators.

При такой конфигурации канал для газа сформирован в изолирующей пленке, и газообразное топливо поступает в этот канал для газа. Газообразное топливо, поступающее таким образом в канал для газа, затем подается на пару генераторов через отверстия, сформированные в плоских коллекторах тока. Генератор содержит пленку - проводник протонов, установленную между парой плоских электродов. В частности, элемент из уплотнительного материала установлен по внешнему контуру одного из плоских электродов таким образом, чтобы он был в плотном контакте с пленкой - проводником протонов. В результате, становится возможным поддерживать хорошее уплотнение для газа и, следовательно, обеспечить равномерное уплотнение. Кроме того, поскольку сформирована пара плоских генераторов, суммарная их площадь становится в два раза большей по сравнению со случаем использования только одного плоского генератора и, соответственно, даже при небольшом размере каждого из генераторов будет получена приблизительно в два раза большая электродвижущая сила.With this configuration, a gas channel is formed in the insulating film, and gaseous fuel enters this gas channel. The gaseous fuel thus entering the gas channel is then fed to a pair of generators through openings formed in flat current collectors. The generator contains a proton conductor film mounted between a pair of flat electrodes. In particular, the element of the sealing material is installed along the outer contour of one of the flat electrodes so that it is in close contact with the proton conductor film. As a result, it becomes possible to maintain a good gas seal and, therefore, to ensure uniform sealing. In addition, since a pair of planar generators is formed, their total area becomes twice as large as when using only one planar generator and, accordingly, even with a small size of each of the generators, approximately twice as large electromotive force will be obtained.

В соответствии с настоящим изобретением, также предложен способ изготовления генератора, включающий следующие этапы: формование пленки - проводника протонов и пары плоских электродов так, что пленка - проводник протонов установлена между ними таким образом, что часть внешнего края пленки - проводника протонов открыта с внешней кромки одного из плоских электродов, когда один из плоских электродов наложен на пленку - проводник протонов; и установку элемента из уплотнительного материала в плотном контакте с открытой частью внешнего края пленки - проводника протонов.In accordance with the present invention, there is also provided a method of manufacturing a generator, comprising the following steps: forming a proton conductor film and a pair of flat electrodes so that the proton conductor film is installed between them so that a portion of the outer edge of the proton conductor film is open from the outer edge one of the flat electrodes, when one of the flat electrodes is superimposed on the film - the proton conductor; and the installation of the element of the sealing material in tight contact with the open part of the outer edge of the film - the proton conductor.

При такой конфигурации элемент из уплотнительного материала установлен по внешнему контуру одного из плоских электродов таким образом, чтобы он находился в плотном контакте с пленкой - проводником протонов. В соответствии с этим, поскольку часть внешнего края пленки - проводника протонов не удерживается одним из элементов из уплотнительного материала или между парой элементов из уплотнительного материала, становится возможным обеспечить равномерное уплотнение. Кроме того, только один элемент из уплотнительного материала расположен на одной стороне электрода каждого генератора. То есть, только один элемент из уплотнительного материала установлен в каждом генераторе. В результате, становится возможным уменьшить общее количество элементов из уплотнительного материала по сравнению со структурой известного уровня техники.With this configuration, the element of the sealing material is installed along the outer contour of one of the flat electrodes so that it is in close contact with the proton conductor film. Accordingly, since part of the outer edge of the proton conductor film is not held by one of the elements of the sealing material or between a pair of elements of the sealing material, it becomes possible to ensure uniform sealing. In addition, only one element of sealing material is located on one side of the electrode of each generator. That is, only one element of sealing material is installed in each generator. As a result, it becomes possible to reduce the total number of elements of the sealing material in comparison with the structure of the prior art.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1А - 1G изображен вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения, где на фиг.1А показана верхняя часть корпуса, на фиг.1В показан верхний коллектор тока, на фиг.1C представлен генератор, на фиг.1D показана часть подачи водорода, на фиг.1Е представлен генератор, на фиг.1F показан нижний коллектор тока и на фиг.1G показана нижняя часть корпуса.On figa - 1G depicts a perspective view with an exploded view of the details of the map of the fuel cell in accordance with the first embodiment of the present invention, where figa shows the upper part of the housing, figv shows the upper current collector, figs presents generator, FIG. 1D shows a part of the hydrogen supply, FIG. 1E shows a generator, FIG. 1F shows a lower current collector, and FIG. 1G shows a lower part of a housing.

На фиг.2 показан вид в перспективе, изображающий состояние, когда карту топливного элемента, в соответствии с первым вариантом воплощения, устанавливают в персональный компьютер типа ноутбук.2 is a perspective view showing a state where a fuel cell card according to a first embodiment is installed in a personal computer such as a laptop.

На фиг.3 показан вид в перспективе карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения.FIG. 3 is a perspective view of a fuel cell card in accordance with a first embodiment.

На фиг.4 - вид в разрезе карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения.4 is a sectional view of a fuel cell card in accordance with a first embodiment.

На фиг.5А - 5С изображен вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей нижних существенных деталей карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения: на фиг.5А показан нижний коллектор тока, на фиг.5В изображена изолирующая пленка, на фиг.5С показана нижняя часть корпуса.On figa - 5C depicts a perspective view with an exploded view of the details of the lower essential parts of the fuel cell card in accordance with the first embodiment: on figa shows a lower current collector, on figv shows an insulating film, on figs shows the bottom part of the body.

На фиг.6А - 6D показан вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей генератора карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения: на фиг.6А представлен элемент из уплотнительного материала, на фиг.6В показан электрод на стороне водорода, на фиг.6С представлена пленка - проводник протонов, на фиг.6D показан электрод на стороне кислорода.On figa - 6D shows a perspective view with an exploded view of the parts of the generator card fuel cell in accordance with the first embodiment: on figa presents an element of a sealing material, on figv shows an electrode on the hydrogen side, on figs presents the film is a proton conductor, in Fig.6D shows the electrode on the oxygen side.

На фиг.7А - 7С показаны виды в перспективе с покомпонентным представлением деталей части подачи водорода карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения: на фиг.7А изображен коллектор тока на стороне водорода, на фиг.7В показаны изолирующие пленки и на фиг.7С представлен коллектор тока на стороне водорода.FIGS. 7A to 7C are perspective views showing an exploded view of parts of a hydrogen supply portion of a fuel cell card in accordance with a first embodiment: FIG. 7A shows a current collector on the hydrogen side, FIG. 7B shows insulating films, and FIG. 7C a current collector on the hydrogen side is shown.

На фиг.8А - 8С показаны виды в перспективе с покомпонентным представлением деталей верхних существенных деталей карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения: на фиг.8А изображена верхняя часть корпуса, на фиг.8В показана изолирующая пленка и на фиг.8С изображен верхний коллектор тока.On figa - 8C shows perspective views with an exploded view of the details of the upper essential parts of the fuel cell card in accordance with the first embodiment: on figa shows the upper part of the housing, on figv shows an insulating film and on figs shows the top current collector.

На фиг.9 изображен вид сверху, представляющий часть подачи водорода карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения.FIG. 9 is a plan view showing a part of the hydrogen supply of the fuel cell card according to the first embodiment.

На фиг.10 показан вид в разрезе части подачи водорода карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения.10 is a sectional view of a portion of a hydrogen supply of a fuel cell card in accordance with a first embodiment.

На фиг.11 показан вид в перспективе части подачи водорода карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения.11 is a perspective view of a portion of a hydrogen supply of a fuel cell card in accordance with a first embodiment.

На фиг.12 показан вид сверху генератора карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом воплощения.12 is a plan view of a fuel cell card generator according to a first embodiment.

На фиг.13 изображен вид в разрезе с увеличением генератора карты топливного элемента в соответствии с первым вариантом.13 is a cross-sectional view of an enlargement of a fuel cell card generator in accordance with a first embodiment.

На фиг.14 изображен вид сверху, вид с левой стороны и вид снизу стержня запаса водорода, который устанавливают на топливном элементе в соответствии с первым вариантом воплощения.FIG. 14 is a plan view, a view from the left side and a bottom view of a hydrogen supply rod that is mounted on a fuel cell in accordance with a first embodiment.

На фиг.15 схематично показан вид в перспективе одной из модификаций топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.On Fig schematically shows a perspective view of one of the modifications of the fuel cell in accordance with the present invention.

На фиг.16 схематично показан вид в перспективе другой модификации топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.On Fig schematically shows a perspective view of another modification of the fuel cell in accordance with the present invention.

На фиг.17 схематично показан вид в перспективе еще одной модификации топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.On Fig schematically shows a perspective view of another modification of the fuel cell in accordance with the present invention.

На фиг.18А - 18Е показаны виды сверху, изображающие примеры формы изолирующих пленок, используемых в части подачи водорода топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.FIGS. 18A to 18E are plan views showing examples of the shape of insulating films used in the hydrogen supply portion of a fuel cell in accordance with the present invention.

На фиг.19А - 19С показаны виды сверху и со стороны, изображающие примеры структуры внешних частей изолирующих пленок, используемых для части подачи водорода топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.19A to 19C are top and side views showing examples of the structure of the outer parts of the insulating films used for the hydrogen supply portion of the fuel cell in accordance with the present invention.

На фиг.20 показан вид в перспективе, изображающий топливный элемент в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения.FIG. 20 is a perspective view showing a fuel cell in accordance with a second embodiment of the present invention.

На фиг.21А - 21C показаны виды в перспективе с покомпонентным представлением деталей топливного элемента в соответствии со вторым вариантом воплощения: на фиг.21А показана верхняя часть корпуса, на фиг.21В представлен генератор и подобные устройства и на фиг.21С показана нижняя часть корпуса.On figa - 21C shows perspective views with an exploded view of the details of the fuel cell in accordance with the second embodiment: on figa shows the upper part of the housing, on figv shows a generator and similar devices and on figs shows the lower part of the housing .

На фиг.22 изображен вид сверху, с частичным разрезом, представляющий топливный элемент в соответствии со вторым вариантом воплощения.On Fig depicted a top view, in partial section, representing a fuel cell in accordance with the second embodiment.

На фиг.23 показан вид в разрезе по линии XXIII-XXIII, обозначенной на фиг.22, изображающий топливный элемент в соответствии со вторым вариантом воплощения.On Fig shows a view in section along the line XXIII-XXIII, indicated in Fig.22, depicting a fuel cell in accordance with the second embodiment.

На фиг.24 показан вид в разрезе по линии XXIV-XXIV, обозначенной на фиг.22, изображающий топливный элемент в соответствии со вторым вариантом воплощения.On Fig shows a view in section along the line XXIV-XXIV, indicated in Fig.22, depicting a fuel cell in accordance with the second embodiment.

На фиг.25 показан вид в разрезе по линии XXV-XXV, обозначенной на фиг.22, изображающий топливный элемент в соответствии со вторым вариантом воплощения.On Fig shows a view in section along the line XXV-XXV, indicated in Fig.22, depicting a fuel cell in accordance with the second embodiment.

На фиг.26 показан вид сбоку топливного элемента в соответствии со вторым вариантом воплощения, изображающий его сторону выходных выводов.FIG. 26 is a side view of a fuel cell in accordance with a second embodiment, showing its side of the output terminals.

На фиг.27 изображен вид сбоку топливного элемента в соответствии со вторым вариантом воплощения, изображающий его со стороны картриджа запаса водорода.FIG. 27 is a side view of a fuel cell in accordance with a second embodiment, depicting it from the side of the hydrogen storage cartridge.

На фиг.28 изображен вид в разрезе, представляющий модификацию топливного элемента в соответствии со вторым вариантом воплощения, в котором вентилятор содержит спиральные лопасти.FIG. 28 is a cross-sectional view showing a modification of a fuel cell in accordance with a second embodiment in which the fan comprises spiral blades.

На фиг.29 показан вид в перспективе части топливного элемента в соответствии с третьим вариантом воплощения настоящего изобретения.29 is a perspective view of a portion of a fuel cell in accordance with a third embodiment of the present invention.

На фиг.30 показан типичный вид сверху, представляющий основные детали топливного элемента в соответствии с четвертым вариантом воплощения настоящего изобретения.On Fig shows a typical top view representing the main details of the fuel cell in accordance with the fourth variant embodiment of the present invention.

На фиг.31 показан вид в разрезе, изображающий основные детали топливного элемента в соответствии с четвертым вариантом воплощения.FIG. 31 is a cross-sectional view showing the main details of a fuel cell in accordance with a fourth embodiment.

На фиг.32 показан типичный вид сверху топливного элемента в соответствии с четвертым вариантом воплощения, изображающий состояние, когда заслонки закрыты.On Fig shows a typical top view of the fuel cell in accordance with the fourth embodiment, showing the state when the shutters are closed.

На фиг.33 показан типичный вид сверху топливного элемента в соответствии с пятым вариантом воплощения настоящего изобретения.FIG. 33 shows a typical top view of a fuel cell in accordance with a fifth embodiment of the present invention.

На фиг.34 изображен типичный вид, представляющий один из примеров обычного топливного элемента с использованием пленки - проводника протонов.Fig. 34 is a typical view showing one example of a conventional fuel cell using a proton conductor film.

На фиг.35 показан вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей топливного элемента известного уровня техники.On Fig shows a perspective view with an exploded view of the details of the fuel cell of the prior art.

На фиг.36 показан вид в разрезе, изображающий топливный элемент известного уровня техники другого типа.Fig. 36 is a cross-sectional view illustrating another type of fuel cell of the prior art.

Наилучшие варианты выполнения изобретенияBEST MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Первый вариант воплощенияThe first embodiment

Первый вариант воплощения топливного элемента, в соответствии с настоящим изобретением, будет описан ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.A first embodiment of a fuel cell in accordance with the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

На фиг.1А - 1G показаны виды в перспективе с покомпонентным представлением деталей карты топливного элемента в соответствии с одним из вариантов воплощения топливного элемента, согласно настоящему изобретению. Карта 10 топливного элемента, в соответствии с этим вариантом воплощения, сформирована в виде функциональной карты, имеющей размер карты PC card, при составлении семи основных пластинчатых элементов друг на друга. Семь основных элементов, расположенных последовательно сверху-вниз, представляют собой: верхнюю часть 14 корпуса, верхний коллектор 16 тока на стороне кислорода, пару верхних генераторов 11, расположенных над центром, часть 13 подачи водорода, расположенную в центре, предназначенную для подачи водорода (Н₂), используемого в качестве газообразного топлива, пару нижних генераторов 12, расположенных ниже центра, нижний коллектор 17 тока на стороне кислорода и нижнюю часть 15 корпуса. Верхняя часть 14 корпуса и нижняя часть 15 корпуса в паре формируют корпус карты 10 топливного элемента. Стержень 18 запаса водорода, позволяющий подавать водород в карту 10 топливного элемента, сформирован в форме пластины, имеющей толщину, приблизительно равную толщине карты 10 топливного элемента, и выполнен с возможностью подключения к карте 10 топливного элемента. Выступ 20 в форме штырька, через который водород поступает в карту 10 топливного элемента, сформирован на стороне подключения к карте 10 топливного элемента стержня 18 запаса водорода.On figa - 1G shows perspective views with an exploded view of the details of the map of the fuel cell in accordance with one of the embodiments of the fuel cell according to the present invention. The fuel cell card 10, in accordance with this embodiment, is formed as a functional card having the size of a PC card when composing the seven main plate cells on top of each other. The seven main elements arranged sequentially from top to bottom are: the upper part 14 of the housing, the upper collector 16 of the current on the oxygen side, a pair of upper generators 11 located above the center, part 13 of the hydrogen supply located in the center, designed to supply hydrogen (H ₂ ), used as gaseous fuel, a pair of lower generators 12 located below the center, the lower current collector 17 on the oxygen side and the lower part 15 of the housing. The upper housing portion 14 and the lower housing portion 15 in pair form the housing of the fuel cell card 10. The hydrogen supply rod 18 allowing hydrogen to be supplied to the fuel cell card 10 is formed in the form of a plate having a thickness approximately equal to the thickness of the fuel cell card 10 and is configured to connect to the fuel cell card 10. A protrusion 20 in the form of a pin through which hydrogen enters the fuel cell card 10 is formed on the side of the connection to the fuel cell card 10 of the hydrogen storage rod 18.

Как показано на фиг.2, карта 10 топливного элемента может быть установлена в гнездо 22 для установки карты основного корпуса устройства, например персонального компьютера 21 типа ноутбук в данном варианте воплощения. Гнездо 22, установленное в основном корпусе устройства, должно быть совместимым с картой 10 топливного элемента, при этом оно может быть разработано как гнездо, имеющее стандартный размер, соответствующий стандарту JEIDA/PCMCIA. А именно, в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA размеры гнезда для карты PC card определены следующим образом: продольный размер (длина) гнезда - в диапазоне 85,6 мм ± 0,2 мм и поперечный размер (ширина) гнезда - в диапазоне 54,0 мм ± 0,1 мм. Толщина карты PC card также задана в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA для каждой из Типа I и Типа II карт PC card следующим образом: для Типа I толщина соединительной части - в диапазоне 3,3 мм ± 0,1 мм и толщина части основания - в диапазоне 3,3 мм ± 0,2 мм, и для Типа II толщина соединительной части - в диапазоне 3,3 мм ± 0,1 мм, и толщина части основания - в диапазоне 5,0 мм или меньше и стандартная толщина части основания ± 0,2 мм.As shown in FIG. 2, the fuel cell card 10 may be installed in the slot 22 for mounting a card of the main body of the device, for example a laptop computer 21 of this type in this embodiment. The socket 22, mounted in the main body of the device, must be compatible with the fuel cell card 10, and it can be designed as a socket having a standard size that complies with the JEIDA / PCMCIA standard. Namely, in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard, the dimensions of the PC card slot are defined as follows: the longitudinal size (length) of the slot is in the range of 85.6 mm ± 0.2 mm and the transverse size (width) of the slot is in the range of 54, 0 mm ± 0.1 mm. The thickness of the PC card is also specified in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard for each of Type I and Type II PC cards as follows: for Type I, the thickness of the connecting part is in the range of 3.3 mm ± 0.1 mm and the thickness of the base part is in the range of 3.3 mm ± 0.2 mm, and for Type II the thickness of the connecting part is in the range of 3.3 mm ± 0.1 mm, and the thickness of the base part is in the range of 5.0 mm or less and the standard thickness of the base part ± 0.2 mm.

Следует отметить, что в данном варианте воплощения, гнездо 22 установлено сбоку от клавиатуры основного корпуса персонального компьютера 21 типа ноутбук, который представляет собой основной корпус устройства; однако, гнездо 22 может быть установлено на подключаемой панели 23, показанной на фиг.2 пунктирной линией.It should be noted that in this embodiment, the socket 22 is installed on the side of the keyboard of the main body of a personal computer 21 such as a laptop, which is the main body of the device; however, socket 22 can be mounted on the plug-in panel 23 shown in FIG. 2 by a dashed line.

На фиг.3 показан вид в перспективе, представляющий карту 10 топливного элемента в собранном состоянии, и на фиг.4 показан вид в разрезе карты 10 топливного элемента. Учитывая портативность карты 10 топливного элемента, ее углы выполнены закругленными. Карту 10 топливного элемента собирают путем установки верхней части 14 корпуса, которая сформирована в форме плоской пластины, на нижней части 15 корпуса так, что другие элементы устанавливают между ними и закрепляют верхнюю часть 14 корпуса на нижней части 15 корпуса винтами, которые не показаны на фиг.3. Множество отверстий 31, представляющих собой входные отверстия для воздуха, через которые кислород поступает в корпус, сформированы в верхней части 14 корпуса. В соответствии с этим вариантом воплощения, отверстия 31 выполнены в виде по существу прямоугольных сквозных отверстий, и каждый из двух наборов отверстий содержит по 15 отверстий 31, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок, параллельной горизонтальной плоскости. В данном варианте воплощения, таким образом, всего 30 отверстий 31 сформированы в верхней части 14 корпуса. Благодаря наличию отверстий 31 электроды на стороне кислорода генераторов 11 (описаны ниже) связаны с атмосферой для обеспечения поступления эффективного количества кислорода без необходимости использования специального блока всасывания, а также для удаления избыточного количества воды, вырабатываемой при работе топливного элемента.FIG. 3 is a perspective view showing a fuel cell card 10 in an assembled state, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel cell card 10. Given the portability of the fuel cell card 10, its corners are rounded. The fuel cell card 10 is assembled by mounting the upper housing portion 14, which is formed in the form of a flat plate, on the lower housing portion 15 so that other elements are installed between them and securing the upper housing portion 14 to the lower housing portion 15 with screws that are not shown in FIG. .3. A plurality of holes 31, which are air inlets through which oxygen enters the housing, are formed in the upper portion 14 of the housing. According to this embodiment, the holes 31 are made in the form of essentially rectangular through holes, and each of the two sets of holes contains 15 holes 31 arranged in a grid of five rows / three columns parallel to the horizontal plane. In this embodiment, thus, a total of 30 holes 31 are formed in the upper part 14 of the housing. Due to the presence of holes 31, the electrodes on the oxygen side of the generators 11 (described below) are connected to the atmosphere to ensure the supply of an effective amount of oxygen without the need for a special suction unit, as well as to remove excess water generated during operation of the fuel cell.

В данном варианте воплощения, поскольку каждый из коллекторов тока сформирован в виде решетки, отверстия 31 сформированы в виде такой же структуры, что и коллекторы тока; однако, они могут быть выполнены в виде любой другой структуры без отхода от объема настоящего изобретения. Форма каждого из отверстий 31 может быть различной, например круглой, эллиптической, они могут иметь форму полосок и многоугольников. Количество и компоновка отверстий 31 могут изменяться различным образом. Например, два набора, каждый из которых содержит 30 отверстий 31, расположенных в виде шести рядов/пяти колонок параллельно горизонтальной плоскости, и, таким образом, всего в верхней части 14 корпуса могут быть сформированы 60 отверстий 31. В этом варианте воплощения отверстия 31 сформированы вырезанием участков, соответствующих отверстиям 31, из верхнего корпуса 14, выполненного в форме пластины. Кроме того, на отверстия 31 может быть установлена сетка из нетканого материала с такой плотностью, чтобы она не создавала препятствия для связи с атмосферой электродов на стороне кислорода, предназначенная для предотвращения проникания или прилипания мусора и пыли. Как показано на фиг.4, в нижней части 15 корпуса сформированы отверстия 41, соответствующие отверстиям 31 верхней части 14 корпуса. Так же, как и отверстия 31 в верхней части 14 корпуса, форма отверстий 41 нижней части 15 корпуса может различной, а также может быть установлена сетка из нетканого материала, закрывающая отверстия 41.In this embodiment, since each of the current collectors is formed in the form of a lattice, the openings 31 are formed in the same structure as the current collectors; however, they can be made in the form of any other structure without departing from the scope of the present invention. The shape of each of the holes 31 can be different, for example round, elliptical, they can be in the form of strips and polygons. The number and arrangement of holes 31 may vary in various ways. For example, two sets, each of which contains 30 holes 31 arranged in six rows / five columns parallel to the horizontal plane, and thus, 60 holes 31 can be formed in the upper part 14 of the housing. In this embodiment, the holes 31 are formed cutting sections corresponding to the holes 31 from the upper body 14, made in the form of a plate. In addition, a mesh of nonwoven fabric with such a density that it does not interfere with the atmosphere of the electrodes on the oxygen side, designed to prevent the penetration or adhesion of debris and dust, can be installed on the openings 31. As shown in FIG. 4, holes 41 are formed in the lower portion of the housing 15 corresponding to the holes 31 of the upper housing portion 14. As well as the holes 31 in the upper part 14 of the housing, the shape of the holes 41 of the lower part 15 of the housing can be different, and a mesh of nonwoven material covering the holes 41 can also be installed.

Стержень 18 запаса водорода, позволяющий подавать водород, как подробно показано на фиг.3, подключен к карте 10 топливного элемента путем установки двух шпилек 19, сформированных на боковой поверхности стороны присоединения стержня 18 запаса водорода к карте 10 топливного элемента, в два установочных отверстия 33, сформированных на боковой поверхности стороны присоединения нижней части 15 корпуса. В это время выступающая часть 20, представляющая собой канал подачи водорода, стержня 18 запаса водорода устанавливается в прямоугольное установочное отверстие 32, сформированное на боковой поверхности стороны присоединения стержня 18 запаса водорода к нижней части 15 корпуса, и соединяется с концом трубки подачи водорода (не показана) части 13 подачи водорода, проходящей в части корпуса, до установочного отверстия 32. При этом стержень 18 запаса водорода устанавливается с возможностью отсоединения на карту 10 топливного элемента. Когда, например, остаточное количество водорода в стержне 18 запаса водорода уменьшится до определенного уровня или станет ниже его, стержень 18 запаса водорода отсоединяют от карты 10 топливного элемента и заменяют новым стержнем с достаточным количеством водорода или восстанавливают его для обеспечения возможности повторного использования путем накачки водорода в отсоединенный стержень 18 запаса водорода. Следует отметить, что в этом варианте воплощения стержень 18 запаса водорода устанавливают на карте 10 топливного элемента путем установки шпилек 19 стержня 18 запаса водорода в установочные отверстия 33; однако, может быть предусмотрена возможность установки стержня 18 запаса водорода на карте 10 топливного элемента с использованием другого соединительного элемента, например с использованием ключевых канавок, в которые должны входить шпильки 19, или с использованием фиксирующего элемента или магнита, скользящего с преодолением силы смещения пружины.The hydrogen supply rod 18 allowing hydrogen to be supplied, as shown in detail in FIG. 3, is connected to the fuel cell card 10 by installing two studs 19 formed on the side surface of the attachment side of the hydrogen supply rod 18 to the fuel cell card 10 in two mounting holes 33 formed on the side surface of the joining side of the lower part 15 of the housing. At this time, the protruding portion 20, which is the hydrogen supply channel, of the hydrogen supply rod 18 is installed in a rectangular mounting hole 32 formed on the side surface of the attachment side of the hydrogen supply rod 18 to the lower part 15 of the housing, and is connected to the end of the hydrogen supply tube (not shown ) of the hydrogen supply portion 13 extending in the housing portion to the mounting hole 32. In this case, the hydrogen supply rod 18 is removably mounted to the fuel cell card 10. When, for example, the residual amount of hydrogen in the hydrogen supply rod 18 decreases or falls below a certain level, the hydrogen supply rod 18 is disconnected from the fuel cell card 10 and replaced with a new rod with sufficient hydrogen or restored to allow reuse by pumping hydrogen into the disconnected rod 18 of the stock of hydrogen. It should be noted that in this embodiment, the hydrogen supply rod 18 is mounted on the fuel cell card 10 by installing the studs 19 of the hydrogen supply rod 18 in the mounting holes 33; however, it may be possible to install the hydrogen supply rod 18 on the fuel cell card 10 using another connecting element, for example, using key grooves into which the studs 19 must enter, or using a locking element or magnet sliding to overcome the spring bias force.

Каждый из элементов карты 10 топливного элемента будет поочередно описан ниже. На фиг.5А - 5С изображены виды в перспективе, представляющие нижний коллектор 17 тока на стороне кислорода, изолирующую пленку 50 и нижнюю часть 15 корпуса, соответственно. Нижняя часть 15 корпуса может быть изготовлена из металла, например из нержавеющей стали, железа, алюминия, титана или магния, или из смолы, обладающей исключительными свойствами теплостойкости и устойчивости к химическим реагентам, например из эпоксидной смолы, смолы ABS (сополимер акрилонитрила бутадиена и стирола), полистирола, PET (полиэтилентерефталат) или поликарбоната. В качестве альтернативы, нижняя часть 15 корпуса может быть изготовлена из композитного материала, такого как смола, армированная волокнами. Так же, как отверстия 31 верхней части 14 корпуса, два набора вышеописанных отверстий 41 в форме прямоугольных сквозных отверстий сформированы на нижней части 15 корпуса в форме плоской пластины, так что каждый из наборов отверстий 41 расположен в виде сетки из пяти рядов/трех колонок. Отверстия 41 выполнены в виде прямоугольных сквозных отверстий, имеющих, по существу, такую же форму, что и отверстия 31 верхней части 14 корпуса.Each of the elements of the fuel cell card 10 will be alternately described below. 5A to 5C are perspective views showing the lower current collector 17 on the oxygen side, the insulating film 50, and the lower part 15 of the housing, respectively. The lower part 15 of the housing can be made of metal, for example stainless steel, iron, aluminum, titanium or magnesium, or of a resin having exceptional heat and chemical resistance properties, for example of epoxy, ABS resin (butadiene-styrene copolymer of acrylonitrile ), polystyrene, PET (polyethylene terephthalate) or polycarbonate. Alternatively, the lower part 15 of the housing may be made of a composite material, such as a fiber reinforced resin. As well as the openings 31 of the upper housing portion 14, two sets of the aforementioned rectangular through-hole openings 41 are formed on the lower housing portion 15 in the form of a flat plate, so that each of the openings 41 is arranged in a five-row / three-column grid. The holes 41 are made in the form of rectangular through holes having essentially the same shape as the holes 31 of the upper part 14 of the housing.

Внутренняя сторона нижней части 15 корпуса, в общем, разделена на три части корпуса: две части установки генератора, предназначенные для установки пары генераторов 11 и пары генераторов 12, и часть 46 установки трубки, предназначенную для установки трубки для водорода для части 13 подачи водорода (описана ниже). Части корпуса отделены друг от друга с помощью выступающих ребер 42, проходящих от донной поверхности нижней части 15 корпуса, и боковых стенок, проходящих вдоль внешней кромки нижней части 15 корпуса. Верхние конечные поверхности выступающих ребер 42 и боковых стенок должны входить в непосредственный контакт с обратной поверхностью верхней части 14 корпуса, и поэтому они сформированы в приданием им приблизительно плоских поверхностей. Множество отверстий 44 для винтов сформированы в верхних поверхностях выступающих ребер 42 и в поверхностях боковых стенок. Выступающие ребра 42 сформированы в виде установочного элемента для установки верхнего коллектора 16 тока на стороне кислорода, пары генераторов 11 и пары генераторов 12, части 13 подачи водорода и нижнего коллектора 17 тока на стороне кислорода, причем каждая из этих деталей будет подробно описана ниже.The inner side of the lower part 15 of the casing is generally divided into three parts of the casing: two parts of the installation of the generator, designed to install a pair of generators 11 and a pair of generators 12, and part 46 of the installation of the tube, designed to install a tube for hydrogen for part 13 of the hydrogen supply ( described below). The housing parts are separated from each other by projecting ribs 42 extending from the bottom surface of the lower housing portion 15 and side walls extending along the outer edge of the lower housing portion 15. The upper end surfaces of the protruding ribs 42 and the side walls must come into direct contact with the back surface of the upper part 14 of the housing, and therefore they are formed to give them approximately flat surfaces. A plurality of screw holes 44 are formed in the upper surfaces of the protruding ribs 42 and in the surfaces of the side walls. The protruding ribs 42 are formed as a mounting member for mounting the upper current collector 16 on the oxygen side, the pair of generators 11 and the pair of generators 12, the hydrogen supply portion 13 and the lower current collector 17 on the oxygen side, each of which will be described in detail below.

Как описано выше, боковая поверхность 43 стороны присоединения стержня 18 запаса водорода к нижней части 15 корпуса содержит пару установочных отверстий 33, а также имеет стенку боковой поверхности и стенку нижней поверхности, с помощью которых сформировано установочное отверстие 32, которое должно соединяться с концом трубки подачи водорода. В боковой стенке, противоположной боковой поверхности 43 нижней части 15 корпуса, сформирована пара канавок 48 и 49 выводов электродов. Выводы 64 и 114 электродов коллекторов 16 и 17 тока на стороне кислорода (описаны ниже), соединенных с электродами на стороне кислорода, устанавливаются в канавки 48 выводов электродов. Тем временем, выводы 94 электродов коллекторов 81 и 82 тока на стороне водорода в части 13 подачи водорода (будут описаны ниже), соединенных с электродами 11 и 12 на стороне водорода генераторов, устанавливаются в канавки 49 выводов электродов. Две соединительные выемки 45, предназначенные для подачи газообразного водорода через трубку подачи водорода в часть 13 подачи водорода, расположенную между парами генераторов 11 и 12, сформированы в одном из выступающих ребер 42 между частью 46 установки трубки подачи водорода и частями установки пары генераторов 11 и 12. Соединительная выемка 47 сформирована в одном из выступающих ребер 42, расположенном между парой частей установки генераторов, расположенных параллельно горизонтальной плоскости. В соединительной выемке 47 могут быть установлены соединение 112 коллектора 16 тока и соединение 62 коллектора 17 тока.As described above, the side surface 43 of the side of the attachment of the hydrogen supply rod 18 to the lower part 15 of the housing contains a pair of mounting holes 33, and also has a side surface wall and a bottom surface wall with which a mounting hole 32 is formed, which must be connected to the end of the feed tube hydrogen. In the side wall opposite the side surface 43 of the lower part 15 of the housing, a pair of grooves 48 and 49 of the terminals of the electrodes is formed. The terminals 64 and 114 of the electrodes of the collectors 16 and 17 of the current on the oxygen side (described below) connected to the electrodes on the oxygen side are installed in the grooves 48 of the terminals of the electrodes. Meanwhile, the terminals 94 of the electrodes of the collectors 81 and 82 of the current on the hydrogen side in the hydrogen supply portion 13 (to be described later) connected to the electrodes 11 and 12 on the hydrogen side of the generators are installed in the grooves 49 of the electrode leads. Two connecting recesses 45, designed to supply hydrogen gas through a hydrogen supply pipe to a hydrogen supply part 13 located between the pairs of generators 11 and 12, are formed in one of the protruding ribs 42 between the installation part of the hydrogen supply pipe 46 and the installation parts of the pair of generators 11 and 12 The connecting recess 47 is formed in one of the protruding ribs 42 located between a pair of parts of the installation of generators located parallel to the horizontal plane. In the connecting recess 47, a connection 112 of the current collector 16 and a connection 62 of the current collector 17 can be established.

Изолирующая пленка 50 расположена между нижней частью 15 корпуса и нижним коллектором 17 тока на стороне кислорода. Изолирующая пленка 50 изготовлена из поликарбоната и имеет толщину приблизительно 0,3 мм. В изолирующей пленке 50 сформирована пара решетчатых областей. Два набора отверстий 51, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок, сформированы в паре решетчатых областей изолирующей пленки 50 таким образом, чтобы они совмещались по вертикали с двумя наборами отверстий 41, расположенных в виде сетки из пяти рядов/пяти колонок, нижней части 15 корпуса. Вышеописанное соединение 52, устанавливаемое в соединительную выемку 47 нижней части 15 корпуса, расположено приблизительно в центральной части изолирующей пленки 50.An insulating film 50 is disposed between the lower case portion 15 and the lower current collector 17 on the oxygen side. The insulating film 50 is made of polycarbonate and has a thickness of approximately 0.3 mm. In the insulating film 50, a pair of lattice regions are formed. Two sets of holes 51 arranged in a grid of five rows / three columns are formed in a pair of lattice regions of the insulating film 50 so that they are aligned vertically with two sets of holes 41 located in the form of a grid of five rows / five columns, the bottom body parts 15. The above-described connection 52, installed in the connecting recess 47 of the lower part 15 of the housing, is located approximately in the Central part of the insulating film 50.

Нижний коллектор 17 тока на стороне кислорода обычно сформирован в виде металлической пластины с позолоченными поверхностями. Нижний коллектор 17 тока на стороне кислорода должен находиться в контакте с электродами на стороне кислорода генераторов 12 (которые будут описаны ниже) для подачи кислорода через два набора отверстий 61 (каждый из наборов отверстий 61 расположен в виде сетки из пяти рядов/трех колонок), сформированных в нижнем коллекторе 17 тока на стороне кислорода. Каждое из в значительной степени открытых отверстий 61 функционирует как часть передачи газа коллектора 17 тока. Поскольку два набора отверстий 61, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок, совмещены в вертикальном направлении с двумя наборами отверстий 51, расположенных в виде двух наборов в виде сетки из пяти рядов/трех колонок изолирующей пленки 50, и двух наборов отверстий 41, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок нижней части 15 корпуса, электроды на стороне кислорода генераторов 12 связаны с атмосферой, обеспечивая, таким образом, подачу кислорода на генераторы 12, без снижения давления, то есть парциального давления кислорода воздуха. С другой стороны, при генерировании электродвижущей силы на поверхностях электродов на стороне кислорода генераторов 12 образуется влага; однако, такая влага, предпочтительно, может удаляться, поскольку электроды на стороне кислорода открыты атмосфере через большие отверстия 61. Вышеописанный вывод 64 электрода, который должен быть расположен таким образом, чтобы он выступал из канавки 48 вывода электрода, сформирован как прямоугольная деталь, выступающая в продольном направлении карты 10 топливного элемента, на нижнем коллекторе 17 тока на стороне кислорода в месте, соответствующем месту канавки 48 вывода электрода. Выступающая часть 63, предназначенная для установки и фиксации нижнего коллектора 17 тока на стороне кислорода, сформирована на боковой кромке нижнего коллектора 17 тока на стороне кислорода, эффективно используя незадействованное пространство в дальней части трубки подачи водорода. Следует отметить, что нет необходимости использовать все силовые выводы 64, 94 и 114 и выступающие части 63, 93 и 113. Например, если выступающая часть 93-2 будет электрически соединена с выступающей частью 113 и силовые выводы 64 и 94 будут использоваться в качестве внешних выходных выводов, другие силовые выводы части съема энергии могут не использоваться. Следует отметить, что нижний коллектор 17 тока на стороне кислорода может быть изготовлен из электропроводного пластика, содержащего углерод, или из металлической пленки, сформированной на элементе держателя.The lower current collector 17 on the oxygen side is usually formed in the form of a metal plate with gold-plated surfaces. The lower collector 17 of the current on the oxygen side must be in contact with the electrodes on the oxygen side of the generators 12 (which will be described below) to supply oxygen through two sets of holes 61 (each of the sets of holes 61 is arranged in a grid of five rows / three columns), formed in the lower collector 17 current on the oxygen side. Each of the largely open openings 61 functions as part of the gas transmission of the current collector 17. Since two sets of holes 61 arranged in a grid of five rows / three columns are aligned vertically with two sets of holes 51 arranged in two sets of a grid of five rows / three columns of insulating film 50 and two sets of holes 41 located in the form of a grid of five rows / three columns of the lower part 15 of the housing, the electrodes on the oxygen side of the generators 12 are connected to the atmosphere, thus providing oxygen to the generators 12, without reducing the pressure, i.e. the partial pressure of oxygen ode to air. On the other hand, when generating an electromotive force, moisture is formed on the surfaces of the electrodes on the oxygen side of the generators 12; however, such moisture can preferably be removed since the electrodes on the oxygen side are exposed to the atmosphere through large openings 61. The above-described terminal 64 of the electrode, which should be positioned so that it protrudes from the groove 48 of the electrode, is formed as a rectangular part protruding the longitudinal direction of the fuel cell card 10, on the lower current collector 17 on the oxygen side, at a location corresponding to the location of the electrode outlet groove 48. The protruding portion 63 for mounting and fixing the lower current collector 17 on the oxygen side is formed on the lateral edge of the lower current collector 17 on the oxygen side, effectively utilizing the idle space in the back of the hydrogen supply tube. It should be noted that it is not necessary to use all the power terminals 64, 94 and 114 and the protruding parts 63, 93 and 113. For example, if the protruding part 93-2 is electrically connected to the protruding part 113 and the power terminals 64 and 94 will be used as external output terminals, other power outputs of the energy removal part may not be used. It should be noted that the lower current collector 17 on the oxygen side may be made of an electrically conductive plastic containing carbon, or of a metal film formed on a holder member.

Ниже будет описана структура каждого из генераторов 11 и 12 со ссылкой на фиг.6А - 6D, 12 и 13. Генераторы 11 и 12, которые имеют одинаковую структуру, отличаются друг от друга только тем, что генератор 11 расположен на верхней стороне корпуса таким образом, что электрод 73 на стороне водорода направлен вниз (по направлению к центру корпуса), а электрод 71 на стороне кислорода направлен вверх (по направлению к внешней стороне корпуса), в то время, как генератор 12 расположен на нижней стороне корпуса так, что электрод 73 на стороне водорода направлен вверх (по к направлению центру корпуса), а электрод 71 на стороне кислорода направлен вверх (по направлению к внешней стороне корпуса). Другими словами, генераторы 11 и 12, имеющие одинаковую конструкцию, установлены в перевернутом по вертикали положении по отношению друг к другу.Below will be described the structure of each of the generators 11 and 12 with reference to figa - 6D, 12 and 13. Generators 11 and 12, which have the same structure, differ from each other only in that the generator 11 is located on the upper side of the housing in this way that the electrode 73 on the hydrogen side is directed downward (towards the center of the housing), and the electrode 71 on the oxygen side is directed upward (towards the outside of the housing), while the generator 12 is located on the lower side of the housing so that the electrode 73 on the hydrogen side is directed upwards (along toward the center of the housing), and the electrode 71 on the oxygen side is directed upward (towards the outside of the housing). In other words, the generators 11 and 12, having the same design, are installed in a vertically inverted position with respect to each other.

Пленка - проводник 72 протонов, представляющая собой твердую полимерную пленку, которая сформирована с приданием ей приблизительно прямоугольной формы, близкой к квадратной форме, установлена в каждом из генераторов 11 и 12. Во время генерирования электроэнергии полученные диссоциированием протоны мигрируют в пленку - проводник 72 протонов. Электрод 71 на стороне кислорода находится в плотном контакте с одной поверхностью пленки - проводника 72 протонов, и электрод 73 на стороне водорода находится в плотном контакте с другой поверхностью пленки - проводника 72 протонов, в результате чего пленка - проводник 72 протонов установлена между электродом 71 на стороне кислорода и электродом 73 на стороне водорода. Электрод 71, на стороне кислорода сформированный с приданием ему приблизительно прямоугольной формы, близкой к форме квадрата, имеет, по существу такие же размеры, как и пленка - проводник 72 протонов, в то время как электрод 73 на стороне водорода сформирован с приданием ему приблизительно прямоугольной формы, близкой к форме квадрата, и имеет меньший размер, чем электрод 71 на стороне кислорода и пленка 72 - проводник 72 протонов. В соответствии с этим, в состоянии, когда электрод 73 на стороне водорода установлен на пленку - проводник 72 протонов, часть внешней кромки шириной приблизительно 2 мм пленки - проводника 72 протонов остается открытой. Как показано на фиг.12, в соответствии с этим вариантом воплощения, элемент 74 уплотнительного материала, в частности, в форме прокладки, установлен таким образом, чтобы он находился в плотном контакте с внешней частью пленки - проводника 72 протонов, открытой в состоянии, когда электрод 73 на стороне водорода наложен на пленку - проводник 72 протонов. В этом варианте воплощения для элемента 74 из уплотнительного материала, выполненного в форме прокладки, используется материал, имеющий высокую эластичность и воздухонепроницаемость, например кремнийорганический каучук. Большое отверстие 75, сформированное в элементе 74 из уплотнительного материала, соответствует внешней кромке электрода 73 на стороне водорода, который выполнен меньшим, чем пленка - проводник 72 протонов. С другой стороны, где электрод 71 на стороне кислорода, в основном, открыт для атмосферы через большие отверстия, сформированные в коллекторе тока и части корпуса, уплотнение для газа с использованием такой прокладки не требуется. В результате, становится возможным уменьшить количество деталей и количество этапов сборки. Толщина элемента 74 из уплотнительного материала в форме прокладки установлена приблизительно равной или превышающей толщину электрода 73 на стороне водорода. Например, толщина электрода 73 на стороне водорода может быть установлена равной 0,2 мм, а толщина элемента 74 из уплотнительного материала может быть установлена равной 0,3 мм. Когда коллектор тока прижат к генератору 11 или 12, элемент 74 уплотнительного материала упруго сжимается в направлении толщины приблизительно на 0,1 мм для обеспечения равномерного контакта между коллектором тока, элементом 74 из уплотнительного материала и электродом 73 на стороне водорода, который расположен внутри элемента 74 из уплотнительного материала, улучшая, таким образом, электрические характеристики топливного элемента. Кроме того, поскольку элемент из уплотнительного материала не установлен на электроде 71 на стороне кислорода, по сравнению со структурой известного уровня техники, в которой элементы из уплотнительного материала расположены с обеих сторон пленки - проводника протонов, обеспечивается более высокая жесткость краевой части пленки - проводника 72 протонов независимо от изменения характеристик элементов из уплотнительного материала и, таким образом, это существенно улучшает воздухонепроницаемость. Кроме того, зона контакта электрода 73 на стороне водорода, который имеет меньшие размеры, чем пленка - проводник 72 протонов с элементом 74 из уплотнительного материала, может быть сформирована в вертикальной плоскости; однако, плоскость контакта электрода 73 на стороне водорода, предпочтительно, сформирована как плоскость обратной клиновидности. В этом случае плоскость стенки отверстия 75 элемента 74 из уплотнительного материала может быть сформирована как плоскость прямой клиновидности. При такой конфигурации становится возможным улучшить сцепление между элементом 74 из уплотнительного материала и пленкой - проводником 72 протонов.The proton conductor film 72, which is a solid polymer film that is formed to give it an approximately rectangular shape that is close to square, is installed in each of the generators 11 and 12. During the generation of electricity, the protons obtained by dissociation migrate into the proton conductor film 72. The oxygen side electrode 71 is in close contact with one surface of the proton conductor film 72, and the hydrogen side electrode 73 is in close contact with the other surface of the proton conductor film 72, as a result of which the proton conductor film 72 is installed between the electrode 71 on the oxygen side and the electrode 73 on the hydrogen side. The electrode 71, on the oxygen side formed to give it an approximately rectangular shape, close to the shape of a square, has substantially the same dimensions as the proton conductor film 72, while the electrode 73 on the hydrogen side is formed to give it an approximately rectangular shape close to the shape of the square, and has a smaller size than the electrode 71 on the oxygen side and the film 72 is a conductor of 72 protons. Accordingly, in a state where the hydrogen-side electrode 73 is mounted on the proton conductor film 72, a portion of the outer edge of approximately 2 mm wide of the proton conductor film 72 remains open. As shown in FIG. 12, in accordance with this embodiment, the sealing material element 74, in particular in the form of a gasket, is installed so that it is in close contact with the outer part of the proton conductor film 72, open when an electrode 73 on the hydrogen side is superposed on the film - a conductor of 72 protons. In this embodiment, a material having a high elasticity and airtightness, for example silicone rubber, is used for the gasket member 74 made in the form of a gasket. A large hole 75, formed in the element 74 from the sealing material, corresponds to the outer edge of the electrode 73 on the hydrogen side, which is made smaller than the proton conductor film 72. On the other hand, where the oxygen-side electrode 71 is generally exposed to the atmosphere through large openings formed in the current collector and part of the housing, a gas seal using such a gasket is not required. As a result, it becomes possible to reduce the number of parts and the number of assembly steps. The thickness of the gasket-shaped member 74 is set to be approximately equal to or greater than the thickness of the electrode 73 on the hydrogen side. For example, the thickness of the electrode 73 on the hydrogen side can be set to 0.2 mm, and the thickness of the element 74 of the sealing material can be set to 0.3 mm. When the current collector is pressed against the generator 11 or 12, the sealing material element 74 is elastically compressed in the thickness direction by about 0.1 mm to ensure uniform contact between the current collector, the sealing material element 74 and the electrode 73 on the hydrogen side, which is located inside the element 74 made of sealing material, thus improving the electrical characteristics of the fuel cell. In addition, since the element of the sealing material is not mounted on the oxygen side of the electrode 71, in comparison with the prior art structure, in which the elements of the sealing material are located on both sides of the proton conductor film, a higher rigidity of the edge portion of the conductor film 72 is provided. protons regardless of changes in the characteristics of elements made of sealing material and, thus, this significantly improves air tightness. In addition, the contact area of the electrode 73 on the hydrogen side, which is smaller than the proton conductor film 72 with the sealing material element 74, can be formed in a vertical plane; however, the contact plane of the electrode 73 on the hydrogen side is preferably formed as an inverse wedge plane. In this case, the plane of the wall of the hole 75 of the element 74 of the sealing material can be formed as a plane of a straight wedge-shaped. With this configuration, it becomes possible to improve the adhesion between the element 74 of the sealing material and the film conductor 72 of the protons.

Что касается количества генераторов 11 и 12, как описано выше, в корпусе карты 10 топливного элемента пара генераторов 11 расположена горизонтально и параллельно на верхней стороне, и пара генераторов 12 расположена горизонтально параллельно на нижней стороне. Электроэнергия снимается с этих генераторов 11 и 12 через общие коллекторы 16 и 17 тока и подобные устройства. В результате, цепь подключения генераторов 11 и 12 эквивалентна цепи, в которой два элемента включены параллельно. Четыре генератора 11 и 12 могут быть включены параллельно при коротком замыкании двух коллекторов тока на стороне водорода (будут описаны ниже), а также при коротком замыкании коллекторов 16 и 17 тока на стороне кислорода. Четыре генератора 11 и 12 также могут быть включены последовательно при разрыве соединения между коллекторами тока, состоящими из двух коллекторов тока на стороне водорода и двух коллекторов тока 16 и 17 на стороне кислорода в месте вышеописанной соединительной выемки 47 нижней части 15 корпуса, и с последующим электрическим соединением коллекторов тока на стороне водорода с коллекторами тока на стороне кислорода с помощью провода или кусочков провода, соединяя, таким образом, генераторы 11 на верхней стороне с генераторами 12 на нижней стороне.Regarding the number of generators 11 and 12, as described above, in the fuel cell card body 10, a pair of generators 11 is horizontally and parallel on the upper side, and a pair of generators 12 is horizontally parallel on the lower side. Electricity is removed from these generators 11 and 12 through common current collectors 16 and 17 and similar devices. As a result, the connection circuit of the generators 11 and 12 is equivalent to a circuit in which two elements are connected in parallel. Four generators 11 and 12 can be connected in parallel with a short circuit of two current collectors on the hydrogen side (will be described below), as well as with a short circuit of current collectors 16 and 17 on the oxygen side. Four generators 11 and 12 can also be connected in series when the connection between the current collectors, consisting of two current collectors on the hydrogen side and two current collectors 16 and 17 on the oxygen side in the place of the above-described connecting recess 47 of the lower part 15 of the housing, and followed by an electric circuit, is broken by connecting current collectors on the hydrogen side to current collectors on the oxygen side using a wire or pieces of wire, thus connecting the generators 11 on the upper side with the generators 12 on the lower side .

Структура части 13 подачи водорода будет описана ниже со ссылкой на фиг.7А - 7С, 9, 10 и 11. Часть 13 подачи водорода представляет собой элемент, расположенный в центре карты 10 топливного элемента по вертикали, и выполняет функцию подачи водорода, который используется в качестве газообразного топлива, в пространство между генераторами 11 и 12, а также выполняет функцию силовых выводов коллекторов тока на стороне водорода части 13 подачи водорода. Часть 13 подачи водорода включает пару коллекторов тока 82 и 81 на стороне водорода, два набора изолирующих пленок 83 и 84, установленных между коллекторами 82 и 81 тока на стороне водорода, которые функционируют в качестве каналов подачи газа, проходящих к генераторам 11 и 12, и трубку 91 подачи водорода, предназначенную для подачи водорода, используемого в качестве газообразного топлива к генераторам 11 и 12 через коллекторы 82 и 81 тока.The structure of the hydrogen supply portion 13 will be described below with reference to FIGS. 7A to 7C, 9, 10, and 11. The hydrogen supply portion 13 is an element located vertically in the center of the fuel cell card 10 and performs the function of supplying hydrogen, which is used in as gaseous fuel, into the space between the generators 11 and 12, and also performs the function of the power outputs of the current collectors on the hydrogen side of the hydrogen supply part 13. The hydrogen supply portion 13 includes a pair of hydrogen-side current collectors 82 and 81, two sets of insulating films 83 and 84 mounted between the hydrogen-side current collectors 82 and 81, which function as gas supply channels to the generators 11 and 12, and a hydrogen supply tube 91 for supplying hydrogen used as gaseous fuel to the generators 11 and 12 through current collectors 82 and 81.

Коллектор 81 тока на стороне водорода представляет собой элемент, находящийся в плоскостном контакте с электродами 73 на стороне водорода, которые сформированы на передних поверхностях пары генераторов 12 нижней стороны. Плоскость контакта с генераторами 12 выполнена так, чтобы через нее мог проходить газообразный водород. Коллектор 81 тока на стороне водорода сформирован в виде позолоченной металлической пластины. Сторона задней поверхности коллектора 81 тока на стороне водорода, как показано на фиг.7А - 7С, находится в контакте с электродами 73 на стороне водорода генераторов 12. Коллектор 81 тока на стороне водорода имеет два набора отверстий 87, причем каждый из наборов отверстий 87 расположен в виде сетки из пяти рядов/трех колонок. Водород поступает с коллектора 81 тока на стороне водорода на электроды 73 на стороне водорода генераторов 12 через части отверстия 87. Поскольку отверстия 87 сформированы в плоскости контакта коллектора 81 тока на стороне водорода с генераторами 12, обеспечивается возможность подавать газообразный водород на генераторы 12, имеющие форму плоской пластины на всю их поверхность. Соединение 97, которое должно быть установлено в вышеописанную соединительную выемку 47 в нижней части 15 корпуса, расположено приблизительно в центре электрода 81 на стороне водорода.The hydrogen-side current collector 81 is an element in plane contact with the hydrogen-side electrodes 73 that are formed on the front surfaces of a pair of generators 12 of the lower side. The plane of contact with the generators 12 is made so that hydrogen gas can pass through it. A current collector 81 on the hydrogen side is formed as a gilded metal plate. The back side of the current collector 81 on the hydrogen side, as shown in FIGS. 7A to 7C, is in contact with the electrodes 73 on the hydrogen side of the generators 12. The current collector 81 on the hydrogen side has two sets of holes 87, each of the sets of holes 87 being in the form of a grid of five rows / three columns. Hydrogen flows from the current collector 81 on the hydrogen side to the electrodes 73 on the hydrogen side of the generators 12 through portions of the hole 87. Since the holes 87 are formed in the plane of contact of the current collector 81 on the hydrogen side with the generators 12, it is possible to supply hydrogen gas to generators 12 having the shape flat plate on their entire surface. The connection 97, which should be installed in the above-described connecting recess 47 in the lower part 15 of the housing, is located approximately in the center of the electrode 81 on the hydrogen side.

Коллектор 82 тока на стороне водорода представляет собой элемент, находящийся в плоскостном контакте с электродами 73 на стороне водорода, установленный на задних поверхностях пары генераторов 11 верхней стороны. Плоскость контакта с генераторами 11 сконфигурирована так, чтобы обеспечивалась возможность пропускания через нее газообразного водорода. Так же как и коллектор 81 тока на стороне водорода, коллектор 82 тока на стороне водорода сформирован в виде металлической пластины с позолоченными поверхностями. Сторона передней поверхности коллектора 82 тока на стороне водорода на фиг.7А - 7С находится в контакте с электродами 73 на стороне водорода генераторов 11. Коллектор 82 тока на стороне водорода имеет два набора отверстий 88, причем каждый из наборов отверстий 88 расположен в виде сетки из пяти рядов/трех колонок. Водород поступает со стороны коллектора 82 тока на стороне водорода на электроды 73 на стороне водорода генераторов 11 через отверстия 88. Поскольку отверстия 88 сформированы в плоскости контакта коллектора 82 тока на стороне водорода с генераторами 11, обеспечивается возможность подавать газообразный водород на генераторы 11, выполненные с приданием им плоской формы, по всей их поверхности. Соединение 97, которое должно быть установлено в вышеописанную соединительную выемку 47 на нижней стороне нижней части 15 корпуса, расположено приблизительно в центре электрода 82 на стороне водорода.The hydrogen-side current collector 82 is an element in plane contact with the hydrogen-side electrodes 73 mounted on the rear surfaces of a pair of generators 11 of the upper side. The plane of contact with the generators 11 is configured so as to allow the passage of gaseous hydrogen through it. Like the current collector 81 on the hydrogen side, the current collector 82 on the hydrogen side is formed in the form of a metal plate with gold-plated surfaces. The front surface side of the hydrogen-side current collector 82 in FIGS. 7A to 7C is in contact with the electrodes 73 on the hydrogen side of the generators 11. The current collector 82 on the hydrogen side has two sets of holes 88, each of the sets of holes 88 being in the form of a grid of five rows / three columns. Hydrogen flows from the side of the current collector 82 on the hydrogen side to the electrodes 73 on the hydrogen side of the generators 11 through the holes 88. Since the holes 88 are formed in the plane of contact of the current collector 82 on the hydrogen side with the generators 11, it is possible to supply hydrogen gas to the generators 11 made with giving them a flat shape over their entire surface. The connection 97, which should be installed in the above-described connecting recess 47 on the lower side of the lower part 15 of the housing, is located approximately in the center of the electrode 82 on the hydrogen side.

Коллекторы 81 и 82 тока на стороне водорода расположены таким образом, что задняя поверхность коллектора 82 тока на верхней стороне располагается напротив передней стороны коллектора 81 тока нижней стороны, и два набора изолирующих пленок 83 и 84 установлены в качестве прокладки между ними. Каждая пара изолирующих пленок 83 и 84 сформирована из смолы, такой как поликарбонат, с приданием им приблизительно U-образной формы высеканием с использованием матриц. Изолирующие пленки 83 и 84 установлены в виде пары так, что их U-образные выемки обращены друг к другу для формирования в их центральной части приблизительно прямоугольного пространства, работающего как канал для газа. Приблизительно прямоугольный канал для газа практически соответствует области одного набора отверстий 87, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок на коллекторе 81 тока на стороне водорода, и также соответствует области набора отверстий 88, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок на коллекторе 82 тока на стороне водорода. Входное отверстие 86 на стороне водорода, соединенное с полой трубкой 91 подачи водорода, сформировано в боковой кромке на стороне трубки 91 подачи водорода комбинированной детали из пары изолирующих пленок 83 и 84, и отверстие 85 утечки сформировано на кромке другой стороны, расположенной напротив входного отверстия 86 на стороне водорода комбинированной детали из пары изолирующих пленок 83 и 84. Отверстие 85 утечки может быть заменено открывающимся/закрывающимся клапаном и в некоторых случаях отверстие 85 утечки может не быть сформировано. Высота двух наборов изолирующих пленок 83 и 84 определяет пространство между коллекторами 81 и 82 тока на стороне водорода, расположенными таким образом, что передняя поверхность коллектора 81 тока расположена напротив задней поверхности коллектора 82 тока так, что между ними установлены изолирующие пленки 83 и 84. Другими словами, толщина части 13 подачи водорода по высоте определяется высотой двух наборов изолирующих пленок 83 и 84.The hydrogen-side current collectors 81 and 82 are arranged such that the rear surface of the current collector 82 on the upper side is opposite the front side of the lower side current collector 81, and two sets of insulating films 83 and 84 are installed as spacers therebetween. Each pair of insulating films 83 and 84 is formed from a resin such as polycarbonate, giving them approximately U-shaped die-cutting using matrices. The insulating films 83 and 84 are mounted in pairs so that their U-shaped recesses face each other to form an approximately rectangular space in their central part, acting as a gas channel. The approximately rectangular gas channel practically corresponds to the region of one set of openings 87 arranged in a grid of five rows / three columns on the current collector 81 on the hydrogen side, and also corresponds to the region of the set of openings 88 arranged in a network of five rows / three columns on a collector 82 current on the hydrogen side. A hydrogen-side inlet 86 connected to the hollow hydrogen supply tube 91 is formed in a lateral edge on the side of the hydrogen supply tube 91 of the combined part from a pair of insulating films 83 and 84, and a leakage hole 85 is formed on the edge of the other side opposite the inlet 86 on the hydrogen side of the combined part of a pair of insulating films 83 and 84. The leakage hole 85 may be replaced by an opening / closing valve, and in some cases, the leakage hole 85 may not be formed. The height of the two sets of insulating films 83 and 84 defines the space between the current collectors 81 and 82 on the hydrogen side, arranged so that the front surface of the current collector 81 is opposite the rear surface of the current collector 82 so that insulating films 83 and 84 are installed between them. in other words, the thickness of the hydrogen supply portion 13 in height is determined by the height of two sets of insulating films 83 and 84.

Трубка 91 подачи водорода представляет собой трубчатый элемент, имеющий прямоугольное поперечное сечение, проходящий в продольном направлении карты 10 топливного элемента. Посадочное отверстие 96, в которое устанавливается выступающая часть 20 стержня 18 запаса водорода, сформировано на конечной части стороны соединения со стержнем 18 запаса водорода трубки 91 подачи водорода. Трубка 91 подачи водорода выполнена полой, так что через нее может проходить водород. В трубке 91 подачи водорода может быть установлен элемент ввода запаса водорода. Трубка 91 подачи водорода соединена с коллекторами 81 и 82 тока на стороне водорода путем установки ведущих концов выступающих частей 89 и 90 электродов 81 и 82 на стороне водорода в два горизонтально удлиненных порта 92 установки, сформированных на боковой поверхности трубки 91 подачи водорода. Выступающие части 89 и 90, которые выступают на боковых концевых частях электродов 81 и 82 на стороне водорода вдоль плоскостей электродов 81 и 82 на стороне водорода, будучи установленными в порты 92 установки трубки 91 подачи водорода, стабильно фиксируются, поддерживаясь по горизонтали боковыми конечными частями электродов 81 и 82 на стороне водорода. В электродах 82 и 81 на стороне водорода вышеописанные выводы 94 электродов, которые должны быть расположены так, чтобы они выступали из канавки 49 выводов электродов в нижней части 15 корпуса, соответственно, сформированы как прямоугольные детали, проходящие в продольном направлении карты 10 топливного элемента в положении, соответствующем канавке 49 выводов электродов. Вышеописанные выступающие части 93, предназначенные для установки и фиксирования электродов 82 и 81 на стороне водорода соответственно, сформированы на боковых краях электродов 82 и 81 на стороне водорода благодаря эффективному использованию незадействованного пространства на дальней стороне трубки 91 подачи водорода. Топливо может поступать в генераторы, расположенные с левой стороны, из порта 92 установки с левой стороны, а также топливо может поступать на генераторы, расположенные с правой стороны, из порта 92 установки с правой стороны. В качестве альтернативы топливо может поступать из одного из портов 92 установки на генераторы по каналу, соединяющему генераторы, расположенные с левой стороны, и генераторы, расположенные с правой стороны.The hydrogen supply tube 91 is a tubular element having a rectangular cross section extending in the longitudinal direction of the fuel cell card 10. The landing hole 96 into which the protruding portion 20 of the hydrogen supply rod 18 is mounted is formed on the end portion of the side of the connection with the hydrogen supply rod 18 of the hydrogen supply tube 91. The hydrogen supply tube 91 is hollow, so that hydrogen can pass through it. A hydrogen supply input element may be installed in the hydrogen supply tube 91. The hydrogen supply tube 91 is connected to the hydrogen side current collectors 81 and 82 by installing the leading ends of the protruding parts 89 and 90 of the hydrogen side electrodes 81 and 82 on two horizontally elongated installation ports 92 formed on the side surface of the hydrogen supply tube 91. The protruding parts 89 and 90, which protrude on the lateral end parts of the electrodes 81 and 82 on the hydrogen side along the planes of the electrodes 81 and 82 on the hydrogen side, being installed in the ports 92 of the installation of the hydrogen supply pipe 91, are stably fixed, supported horizontally by the lateral end parts of the electrodes 81 and 82 on the hydrogen side. In the electrodes 82 and 81 on the hydrogen side, the above-described leads 94 of the electrodes, which should be located so that they protrude from the groove 49 of the leads of the electrodes in the lower part 15 of the housing, respectively, are formed as rectangular parts extending in the longitudinal direction of the card 10 of the fuel cell in position corresponding to the groove 49 of the conclusions of the electrodes. The above protruding portions 93 for mounting and fixing the hydrogen side electrodes 82 and 81, respectively, are formed on the side edges of the hydrogen side electrodes 82 and 81 due to the efficient use of the unused space on the far side of the hydrogen supply tube 91. Fuel can flow into generators located on the left side from port 92 of the installation on the left side, and fuel can also flow into generators located on the right side from port 92 of the installation on the right side. Alternatively, fuel may be supplied from one of the ports 92 of the installation on the generators through a channel connecting the generators located on the left side and the generators located on the right side.

На фиг.8А - 8С показаны виды в перспективе, представляющие верхнюю часть 14 корпуса, изолирующую пленку 100 и верхний коллектор 16 тока на стороне кислорода, расположенный под верхней частью 14 корпуса, соответственно. Аналогично нижней части 15 корпуса, верхняя часть 14 корпуса может быть изготовлена из металла, например из нержавеющей стали, железа, алюминия, титана или магния, или из материала на основе смолы, обладающего исключительными свойствами стойкости к воздействию тепла и химических реагентов, например из эпоксидной смолы, смолы ABS (сополимер акрилонитрила бутадиена и стирола), полистирола, PET (полиэтилентерефталат) или поликарбоната. В качестве альтернативы верхняя часть 14 корпуса может быть изготовлена из композитного материала, такого как смола, армированная волокнами. Два набора вышеописанных отверстий 31 выполнены в форме прямоугольных сквозных отверстий, причем каждый из наборов отверстий 31 расположен в виде сетки из пяти рядов/трех колонок, сформированных в верхней части 14 корпуса.On figa - 8C shows perspective views representing the upper part 14 of the housing, the insulating film 100 and the upper collector 16 of the current on the oxygen side, located under the upper part 14 of the housing, respectively. Similar to the lower part of the housing 15, the upper part of the housing 14 can be made of metal, for example stainless steel, iron, aluminum, titanium or magnesium, or from a material based on resin, which has exceptional resistance to heat and chemicals, such as epoxy resins, ABS resins (a copolymer of acrylonitrile butadiene and styrene), polystyrene, PET (polyethylene terephthalate) or polycarbonate. Alternatively, the upper part 14 of the housing may be made of a composite material, such as a fiber reinforced resin. Two sets of the above-described openings 31 are made in the form of rectangular through-holes, each of the sets of openings 31 being arranged in the form of a grid of five rows / three columns formed in the upper part 14 of the housing.

Изолирующая пленка 100 расположена между верхней частью 14 корпуса и верхним коллектором 16 на стороне кислорода. Изолирующая пленка 100 выполнена из поликарбоната и имеет толщину приблизительно 0,3 мм. Пара решетчатых областей сформирована в изолирующей пленке 100. Два набора отверстий 101, причем каждый из наборов отверстий 101 расположен в виде сетки из пяти рядов/трех колонок, сформированы в решетчатых областях изолирующей пленки 100 таким образом, чтобы они были совмещены по вертикали с двумя наборами отверстий 31, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок в верхней части 14 корпуса. Вышеописанные соединения 102, которые должны быть установлены в соединительную выемку 47 в нижней части 15 корпуса, расположены приблизительно по центру изолирующей пленки 100.The insulating film 100 is located between the upper part 14 of the housing and the upper collector 16 on the oxygen side. The insulating film 100 is made of polycarbonate and has a thickness of approximately 0.3 mm. A pair of grating regions is formed in the insulating film 100. Two sets of holes 101, each of the sets of holes 101 being arranged in a grid of five rows / three columns, are formed in the grating regions of the insulating film 100 so that they are aligned vertically with two sets holes 31 arranged in a grid of five rows / three columns in the upper part 14 of the housing. The above-described joints 102, which are to be installed in the connecting recess 47 in the lower part 15 of the housing, are located approximately in the center of the insulating film 100.

Верхний коллектор 16 тока на стороне кислорода обычно сформирован из позолоченной металлической пластины. Верхний коллектор 16 тока на стороне кислорода, который должен находиться в контакте с электродами 71 на стороне кислорода верхних генераторов 11 для подачи кислорода через два набора отверстий 111 (каждый набор отверстий 111 расположен в виде сетки из пяти рядов/трех колонок), сформирован в верхнем коллекторе 16 тока на стороне кислорода. Каждое из отверстий 111, которые имеют широкий раскрыв, функционирует как часть передачи газа для коллектора 16 тока. Поскольку два набора отверстий 11, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок, совмещены по вертикали с двумя наборами отверстий 101, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок, изолирующей пленки 100 и двумя наборами отверстий 31, расположенных в виде сетки из пяти рядов/трех колонок, верхней части 14 корпуса, электроды 71 на стороне кислорода генераторов 11 соединены с атмосферой для подачи, таким образом, кислорода на генераторы 11, без снижения давления, то есть парциального давления кислорода воздуха. С другой стороны, на поверхностях электродов 71 на стороне кислорода генераторов 11 при генерировании электродвижущей силы образуется влага; однако, такая влага может, предпочтительно, удаляться, поскольку электроды на стороне кислорода соединены с атмосферой через большие отверстия 111. Вышеописанные выводы 114 электродов, которые должны быть расположены так, чтобы они выступали из канавки 48 выводов электродов в нижней части 15 корпуса, сформированы как прямоугольные детали, проходящие в продольном направлении карты 10 топливного элемента на верхнем коллекторе 16 тока на стороне кислорода в месте, соответствующем канавке 48 выводов электродов. Выступающая часть 113, предназначенная для установки и фиксирования верхнего коллектора 16 тока на стороне кислорода, сформирована на боковой кромке верхнего коллектора 16 тока на стороне кислорода, что позволяет эффективно использовать незадействованное пространство на дальней стороне трубки подачи водорода. Следует отметить, что верхний коллектор тока 16 на стороне кислорода может быть изготовлен из электропроводной пластмассы, содержащей углерод, металлической пленки, сформированной на элементе держателя.The upper current collector 16 on the oxygen side is usually formed of a gold-plated metal plate. The upper collector 16 of the current on the oxygen side, which should be in contact with the electrodes 71 on the oxygen side of the upper generators 11 for supplying oxygen through two sets of holes 111 (each set of holes 111 is arranged in a grid of five rows / three columns), is formed in the upper current collector 16 on the oxygen side. Each of the openings 111, which have a wide opening, functions as part of the gas transmission for the current collector 16. Since two sets of holes 11 arranged in a grid of five rows / three columns are vertically aligned with two sets of holes 101 arranged in a grid of five rows / three columns, an insulating film 100 and two sets of holes 31 arranged in a grid of five rows / three columns, the upper part 14 of the housing, the electrodes 71 on the oxygen side of the generators 11 are connected to the atmosphere to supply oxygen to the generators 11, without reducing the pressure, that is, the partial pressure of atmospheric oxygen. On the other hand, on the surfaces of the electrodes 71 on the oxygen side of the generators 11, moisture is generated when the electromotive force is generated; however, such moisture can preferably be removed since the oxygen side electrodes are connected to the atmosphere through large openings 111. The above-described electrode leads 114, which should be positioned so that they protrude from the groove 48 of the electrode leads in the lower part 15 of the housing, are formed as rectangular parts extending in the longitudinal direction of the fuel cell card 10 on the upper current collector 16 on the oxygen side at a location corresponding to the groove 48 of the electrode leads. The protruding portion 113, designed to install and fix the upper current collector 16 on the oxygen side, is formed on the side edge of the upper current collector 16 on the oxygen side, which makes it possible to effectively use the unused space on the far side of the hydrogen supply tube. It should be noted that the upper current collector 16 on the oxygen side can be made of electrically conductive plastic containing carbon, a metal film formed on the holder element.

Вышеописанная карта 10 топливного элемента, в соответствии с данным вариантом воплощения, действует следующим образом:The fuel cell card 10 described above, in accordance with this embodiment, operates as follows:

Часть 13 подачи водорода, содержащая коллекторы 82 и 81 тока на стороне водорода, расположена так, что задняя поверхность коллектора 82 тока на стороне водорода и передняя поверхность коллектора 81 тока на стороне водорода устанавливаются напротив друг друга, и генераторы 11 и 12 расположены так, что они укладываются на передней поверхности коллектора 82 тока на стороне водорода и задней поверхности коллектора 81 тока на стороне водорода, соответственно. В соответствии с этим генераторы 11 и 12 составлены сверху и снизу на общей части подачи газа, то есть части 13 подачи водорода, в результате чего площадь генерирования электроэнергии генераторов 11 и 12 может быть увеличена. Кроме того, поскольку два набора изолирующих пленок 83 и 84 установлены в качестве прокладки между коллекторами 82 и 81 тока на стороне водорода, водород, используемый в качестве газообразного топлива, может надежно подаваться через отверстие, сформированное в прокладке, к генераторам 11 и 12, имеющим форму плоской пластины, которые установлены на внешних сторонах коллекторов 82 и 81 тока на стороне водорода, соответственно. В частности, если каждая из изолирующих пленок 83 и 84 будет изготовлена из синтетической смолы, такой как поликарбонат, такая изолирующая пленка может функционировать как эластичный элемент, который упруго деформируется для обеспечения равномерного контакта между парой генераторов 11 и 12, имеющих форму плоской пластины, и коллекторами 82 и 81 тока, когда генераторы 11 и 12 находятся в прижимном контакте с коллекторами 82 и 81 тока на стороне водорода, соответственно. В результате, становится возможным легко обеспечить состояние равномерного прижимного контакта между генераторами 11 и верхним коллектором 82 тока на стороне водорода и между генераторами 12 и нижним коллектором 81 тока на стороне водорода.A hydrogen supply portion 13 comprising hydrogen-side current collectors 82 and 81 is arranged such that the rear surface of the hydrogen-side current collector 82 and the front surface of the hydrogen-side current collector 81 are opposed to each other, and the generators 11 and 12 are arranged so that they are stacked on the front surface of the current collector 82 on the hydrogen side and the rear surface of the current collector 81 on the hydrogen side, respectively. Accordingly, the generators 11 and 12 are arranged at the top and bottom of the common gas supply portion, that is, the hydrogen supply portion 13, as a result of which the electric power generation area of the generators 11 and 12 can be increased. In addition, since two sets of insulating films 83 and 84 are mounted as gaskets between the current collectors 82 and 81 on the hydrogen side, the hydrogen used as gaseous fuel can be reliably supplied through an opening formed in the gasket to generators 11 and 12 having the shape of a flat plate that are mounted on the outer sides of the current collectors 82 and 81 on the hydrogen side, respectively. In particular, if each of the insulating films 83 and 84 is made of a synthetic resin, such as polycarbonate, such an insulating film can function as an elastic element that is elastically deformed to provide uniform contact between a pair of flat plate-shaped generators 11 and 12, and current collectors 82 and 81 when the generators 11 and 12 are in pressure contact with the current collectors 82 and 81 on the hydrogen side, respectively. As a result, it becomes possible to easily provide a uniform pressure contact between the generators 11 and the upper current collector 82 on the hydrogen side and between the generators 12 and the lower current collector 81 on the hydrogen side.

В каждом из генераторов 11 и 12 большое отверстие 75, сформированное в элементе 74 из уплотнительного материала, располагается вдоль внешней кромки электрода 73 на стороне водорода, который выполнен меньшим, чем пленка - проводник 72 протонов, и сторона электрода 71 на стороне кислорода, в основном, соединена с атмосферой через большие отверстия коллектора тока на стороне кислорода, который установлен на электроде 71 на стороне кислорода, и поэтому не требуется использовать какой-либо уплотнитель для газа. Это является предпочтительным для уменьшения количества частей и количества этапов сборки. Кроме того, поскольку элемент 74 из уплотнительного материала, обладающий упругостью, сжат в направлении толщины, когда коллектор тока прижат к генератору, обеспечивается равномерный контакт между коллектором тока и как элементом 74 из уплотнительного материала, так и электродом 73 на стороне водорода, внутри элемента 74 из уплотнительного материала, что улучшает электрические характеристики топливного элемента. Кроме того, поскольку элемент из уплотнительного материала отсутствует со стороны 71 электрода на стороне кислорода, может быть обеспечена жесткость электрода 71 на стороне кислорода, поскольку на электрод 71 на стороне кислорода не влияют характеристики материала уплотнителя. В результате, становится возможным существенно улучшить непроницаемость для газа генератора.In each of the generators 11 and 12, a large hole 75 formed in the element 74 of the sealing material is located along the outer edge of the electrode 73 on the hydrogen side, which is smaller than the proton conductor film 72, and the electrode side 71 on the oxygen side, mainly is connected to the atmosphere through large openings of the current collector on the oxygen side, which is mounted on the oxygen side electrode 71, and therefore no gas seal is required. This is preferred to reduce the number of parts and the number of assembly steps. In addition, since the element 74 of the sealing material having elasticity is compressed in the thickness direction when the current collector is pressed against the generator, uniform contact is maintained between the current collector and both the element 74 of the sealing material and the electrode 73 on the hydrogen side, inside the element 74 from sealing material, which improves the electrical characteristics of the fuel cell. Furthermore, since the element of the sealing material is absent from the electrode side 71 on the oxygen side, the stiffness of the oxygen side electrode 71 can be ensured since the oxygen side electrode 71 is not affected by the characteristics of the sealant material. As a result, it becomes possible to significantly improve the impermeability to the gas of the generator.

В карте 10 топливного элемента, в соответствии с данным вариантом воплощения, поскольку электроды на стороне кислорода генераторов 11 и 12 связаны с атмосферой, кислород может поступать в генераторы 11 и 12, без снижения давления, то есть парциального давления кислорода в воздухе. Хотя на поверхностях электродов на стороне кислорода генераторов 11 и 12 во время генерирования электродвижущей силы образуется влага, такая влага, предпочтительно, может удаляться, поскольку электроды на стороне кислорода открыты в атмосферу через большие отверстия коллекторов тока, установленных на электродах на стороне кислорода.In the fuel cell card 10, in accordance with this embodiment, since the electrodes on the oxygen side of the generators 11 and 12 are connected to the atmosphere, oxygen can enter the generators 11 and 12, without reducing the pressure, that is, the partial pressure of oxygen in the air. Although moisture is formed on the surfaces of the electrodes on the oxygen side of the generators 11 and 12 during the generation of the electromotive force, such moisture can preferably be removed since the electrodes on the oxygen side are open to the atmosphere through large openings of current collectors mounted on the electrodes on the oxygen side.

Как показано на фиг.2, карта 10 топливного элемента, в соответствии с данным вариантом воплощения, может быть установлена в гнездо 22 установки карты персонального компьютера 21 типа ноутбук, в качестве основного корпуса устройства. В частности, благодаря использованию карты 10 топливного элемента, имеющей такие же размеры, что и стандартная карта PC card, используемая для портативного оборудования, становится возможным увеличить время работы портативного оборудования. В этом случае, хотя множество генераторов 11 и 12 расположены в корпусе карты, кислород может поступать на электроды 71 на стороне кислорода генераторов под достаточным давлением благодаря тому, что электроды 71 на стороне кислорода открыты в атмосферу, в результате чего не требуется устанавливать какое-либо средство подачи газа, такое как газовый баллон или насос. В результате, становится возможным обеспечить рациональное использование пространства в топливном элементе и устранить необходимость установки дополнительного вспомогательного устройства.As shown in FIG. 2, the fuel cell card 10, in accordance with this embodiment, can be installed in the card slot 22 of a laptop computer type 21 as a main body of the device. In particular, by using a fuel cell card 10 having the same dimensions as the standard PC card used for portable equipment, it becomes possible to increase the operating time of the portable equipment. In this case, although many generators 11 and 12 are located in the card body, oxygen can be supplied to the electrodes 71 on the oxygen side of the generators under sufficient pressure due to the fact that the electrodes 71 on the oxygen side are open to the atmosphere, as a result of which it is not necessary to install any gas supply means, such as a gas bottle or pump. As a result, it becomes possible to ensure the rational use of space in the fuel cell and eliminate the need to install an additional auxiliary device.

На фиг.15-17 показаны модификации карты топливного элемента в соответствии с данным вариантом воплощения. В системе карты топливного элемента, показанной на фиг.15, которая представляет собой модификацию системы, карта 151 топливного элемента имеет размер (толщина 3,3 мм), находящийся в пределах вышеописанного диапазона размера для карты Типа I в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA, карта 151 топливного элемента имеет такую же внутреннюю структуру, как и вышеописанная карта 10 топливного элемента. Карта 151 топливного элемента может быть подключена к части запаса водорода типа карты, которая состоит из комбинации элемента 153 в форме пластины и прямоугольного элемента 152. Когда карта 151 топливного элемента соединена с частью запаса водорода типа карты, общая толщины карты 151 топливного элемента и элемента 153 в форме пластины типа карты части запаса водорода типа карты определяется таким образом, чтобы она находилась в пределах диапазона (приблизительно 5 мм или меньше) для карты Типа II в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA. Карта 151 топливного элемента, выполненная, как описано выше, может быть установлена в различного рода персональные компьютеры типа ноутбук. Часть запаса водорода типа карты, которая имеет большой объем запаса газообразного водорода по отношению к общему объему элемента 153 в виде пластины и прямоугольного элемента 152, позволяет обеспечить большое время работы карты 151 топливного элемента.Figures 15-17 show modifications to a fuel cell card in accordance with this embodiment. In the fuel cell card system shown in FIG. 15, which is a modification of the system, the fuel cell card 151 has a size (thickness 3.3 mm) that is within the above-described size range for a Type I card in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard, the fuel cell card 151 has the same internal structure as the above fuel cell card 10. The fuel cell card 151 may be connected to a card-type hydrogen supply portion, which consists of a combination of a plate-shaped element 153 and a rectangular element 152. When the fuel cell card 151 is connected to a card-type hydrogen supply portion, the total thickness of the fuel cell card 151 and the cell 153 in the form of a card-type plate, part of the hydrogen stock of the card type is determined to be within the range (approximately 5 mm or less) of the Type II card in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard. The fuel cell card 151, made as described above, can be installed in various kinds of personal computers such as a laptop. A portion of the hydrogen supply of the card type, which has a large amount of hydrogen gas in relation to the total volume of the plate 153 and the rectangular element 152, allows for a long operating time of the fuel cell card 151.

На фиг.16 показана система карты топливного элемента типа карты PC card в соответствии с другой модификацией. Карта 161 топливного элемента может быть присоединена к части 162 запаса водорода, имеющей больший размер по толщине. Карта 161 топливного элемента имеет такую же внутреннюю структуру, что и вышеописанная карта 10 топливного элемента. Часть 162 запаса водорода может быть установлена с возможностью отсоединения на карту 161 топливного элемента. Поскольку часть 162 запаса водорода выполнена более толстой, чем стержень 18 запаса водорода, описанный в предыдущем варианте воплощения, она обеспечивает более длительный срок службы карты 161 топливного элемента.FIG. 16 shows a fuel cell card system of a type of PC card in accordance with another modification. The fuel cell card 161 may be coupled to a larger portion of the hydrogen storage portion 162. The fuel cell card 161 has the same internal structure as the fuel cell card 10 described above. The hydrogen storage portion 162 may be removably mounted to the fuel cell card 161. Since the hydrogen storage portion 162 is made thicker than the hydrogen storage rod 18 described in the previous embodiment, it provides a longer service life for the fuel cell card 161.

На фиг.17 показан топливный элемент 171 в дополнительной модификации, в которой он имеет такой же размер, как и корпус, например съемного диска. Стержень 172 запаса водорода может быть установлен в гнездо 173, сформированное с одной торцевой стороны топливного элемента 171. Выходной вывод 174, предназначенный для отвода электродвижущей силы от топливного элемента 171, сформирован на передней кромке топливного элемента 171, и разъем 175 подачи электропитания, проходящий от выходного вывода 174, может быть подключен к основному корпусу устройства, такого как персональный компьютер, для обеспечения работы основного корпуса устройства при использовании топливного элемента 171.17 shows a fuel cell 171 in a further modification in which it has the same size as the housing, for example, a removable disk. A hydrogen supply rod 172 can be installed in a socket 173 formed on one end side of the fuel element 171. An output terminal 174 for removing electromotive force from the fuel element 171 is formed on a leading edge of the fuel element 171, and a power supply connector 175 extending from output terminal 174 may be connected to the main body of the device, such as a personal computer, to provide operation of the main body of the device when using the fuel cell 171.

Формы изолирующих пленок 83 и 84 каждого из генераторов 11 и 12 в предыдущем варианте воплощения могут быть модифицированы так, как показано на фиг.18А - 18Е. На фиг.18А показан пример изолирующей пленки, имеющей такую же форму, что и комбинированная форма изолирующих пленок 83 и 84 в предыдущем варианте воплощения. Этот пример включает изолирующую пленку 180, изготовленную из поликарбоната, в которой сформирован приблизительно прямоугольный канал 181 для топлива. На фиг.18В показан другой пример изолирующей пленки, состоящей из изолирующей пленки 182, которая отличается от изолирующей пленки 180, показанной на фиг.18А тем, что два левых выступа 184 и два правых выступа 184 сформированы в канале 183 для топлива таким образом, чтобы они проходили в направлении, перпендикулярном направлению потока кислорода, от входного отверстия топлива. При такой конфигурации, поскольку расположенные друг напротив друга электроды на стороне водорода, установленные с обеих сторон изолирующей пленки 182, могут быть установлены не только на внешней части изолирующей пленки 184, но также на выступах 184, становится возможным улучшить изоляцию между парой расположенных друг напротив друга электродов на стороне водорода, имеющих форму плоской пластины, при формировании канала 183 для топлива. На фиг.18С показан другой пример изолирующей пленки, состоящей из изолирующей пленки 185, которая отличается от изолирующей пленки 182, показанной на фиг.18В тем, что два левых выступа 187 и два правых выступа 187 сформированы в канале 186 для топлива таким образом, чтобы они проходили в направлении, параллельном направлению потока кислорода из входного отверстия топлива. Даже при такой конфигурации, поскольку расположенные друг напротив друга электроды на стороне водорода с обеих сторон изолирующей пленки 185, могут быть установлены не только на внешней части изолирующей пленки 185, но также и на выступах 187, становится возможным улучшить изоляцию между парой расположенных друг напротив друга электродов на стороне водорода, имеющих форму плоской пластины, при обеспечении канала 186 для топлива.The shapes of the insulating films 83 and 84 of each of the generators 11 and 12 in the previous embodiment may be modified as shown in FIGS. 18A to 18E. On figa shows an example of an insulating film having the same shape as the combined form of the insulating films 83 and 84 in the previous embodiment. This example includes an insulating film 180 made of polycarbonate in which an approximately rectangular fuel channel 181 is formed. FIG. 18B shows another example of an insulating film consisting of an insulating film 182 that is different from the insulating film 180 shown in FIG. 18A in that two left protrusions 184 and two right protrusions 184 are formed in the fuel passage 183 so that they passed in a direction perpendicular to the direction of oxygen flow from the fuel inlet. With this configuration, since the opposite electrodes on the hydrogen side, mounted on both sides of the insulating film 182, can be installed not only on the outer part of the insulating film 184, but also on the protrusions 184, it becomes possible to improve the insulation between a pair of opposite each other electrodes on the hydrogen side, having the form of a flat plate, when forming the channel 183 for fuel. FIG. 18C shows another example of an insulating film consisting of an insulating film 185, which is different from the insulating film 182 shown in FIG. 18B in that two left protrusions 187 and two right protrusions 187 are formed in the fuel passage 186 so that they passed in a direction parallel to the direction of oxygen flow from the fuel inlet. Even with this configuration, since the opposite electrodes on the hydrogen side on both sides of the insulating film 185 can be installed not only on the outer part of the insulating film 185, but also on the protrusions 187, it becomes possible to improve the insulation between a pair of opposite electrodes on the hydrogen side, having the form of a flat plate, while providing a channel 186 for fuel.

На фиг.18D показан другой пример изолирующей пленки, состоящей из изолирующей пленки 188, проходящей в форме замкнутой прямоугольной полоски и круглой изолирующей части 190, сформированной приблизительно в центральной части канала 189 для топлива, сформированного изолирующей пленкой 188 в виде прямоугольной полоски. При такой конфигурации, поскольку топливо, такое как газообразный водород или метанол, диффундирует в канале 189 для топлива вдоль круглой изолирующей части 190, становится возможным увеличить электродвижущую силу топливного элемента. На фиг.18Е показан другой пример изолирующей пленки, состоящей из изолирующей пленки 191, проходящей в форме замкнутой прямоугольной полоски, и множества (в данном примере пять) круглых изолирующих частей 193, сформированных приблизительно в центральной части канала 192 для топлива, ограниченного изолирующей пленкой 191 в форме прямоугольной полоски. При такой конфигурации топливо, такое как газообразный водород или метанол, может предпочтительно диффундировать в канал для топлива вдоль круглых изолирующих частей 193.FIG. 18D shows another example of an insulating film consisting of an insulating film 188 extending in the form of a closed rectangular strip and a circular insulating part 190 formed approximately in the central portion of the fuel passage 189 formed by the insulating film 188 in the form of a rectangular strip. With this configuration, since a fuel such as hydrogen gas or methanol diffuses in the fuel passage 189 along the circular insulating portion 190, it becomes possible to increase the electromotive force of the fuel cell. FIG. 18E shows another example of an insulating film consisting of an insulating film 191 extending in the form of a closed rectangular strip and a plurality (in this example, five) of round insulating parts 193 formed approximately in the central part of the fuel passage 192 bounded by the insulating film 191 in the shape of a rectangular strip. With this configuration, a fuel, such as hydrogen gas or methanol, can preferably diffuse into the fuel channel along the circular insulating parts 193.

Конфигурация канала потока изолирующих пленок 83 и 84 каждого из генераторов 11 и 12, в соответствии с предыдущим вариантом воплощения, может быть модифицирована с применением конфигураций, показанных на фиг.19А - 19С. На фиг.19А показан пример изолирующей пленки, имеющей такую же форму, что и комбинированная форма изолирующих пленок 83 и 84, описанных в предыдущем варианте воплощения. Этот пример включает изолирующую пленку 195, изготовленную из поликарбоната, в центральной части которой сформирован приблизительно прямоугольный канал для топлива, имеющий входное отверстие 195е и выходное отверстие 195f. Избыточное топливо может выходить через выходное отверстие 195f. На фиг.19В показан другой пример изолирующей пленки, не имеющей отверстия утечки, такого как выходное отверстие 195f, показанное на фиг.19А. Этот пример содержит изолирующую пленку 196, проходящую в форме прямоугольной замкнутой полоски, в центральной части которой сформирован приблизительно прямоугольный канал потока, имеющий только входное отверстие 196е. На фиг.19С показан дополнительный пример изолирующей пленки, включающий изолирующую пленку 197, изготовленную из поликарбоната. Изолирующая пленка 197 проходит в форме приблизительно прямоугольной замкнутой полоски, в центральной части которой содержится приблизительно прямоугольный канал для потока, имеющий входное отверстие 197е и выходное отверстие 197f, в котором сформирован клапан 198 на стороне выхода потока выходного отверстия 197f. Когда внутреннее давление топлива, такого как водород, становится избыточно высоким, клапан 198 открывается для снижения внутреннего давления и, когда внутреннее давление топлива находится в пределах оптимального диапазона, клапан 198 удерживается закрытым для предотвращения утечки топлива.The flow channel configuration of the insulating films 83 and 84 of each of the generators 11 and 12, in accordance with the previous embodiment, can be modified using the configurations shown in FIGS. 19A to 19C. On figa shows an example of an insulating film having the same shape as the combined form of the insulating films 83 and 84 described in the previous embodiment. This example includes an insulating film 195 made of polycarbonate, in the central part of which an approximately rectangular fuel channel is formed, having an inlet 195e and an outlet 195f. Excess fuel can exit through the outlet 195f. FIG. 19B shows another example of an insulating film having no leakage opening, such as an outlet opening 195f shown in FIG. 19A. This example comprises an insulating film 196 extending in the form of a rectangular closed strip, in the central part of which an approximately rectangular flow channel having only an inlet 196e is formed. FIG. 19C shows an additional example of an insulating film including an insulating film 197 made of polycarbonate. The insulating film 197 extends in the form of an approximately rectangular closed strip, in the central part of which there is an approximately rectangular flow channel having an inlet 197e and an outlet 197f in which a valve 198 is formed on the flow outlet side of the outlet 197f. When the internal pressure of a fuel such as hydrogen becomes excessively high, the valve 198 is opened to reduce the internal pressure and when the internal pressure of the fuel is within the optimal range, the valve 198 is kept closed to prevent fuel leakage.

Второй вариант воплощенияSecond Embodiment

Второй вариант воплощения топливного элемента типа карты, имеющего приблизительно форму плоской пластины, в соответствии с настоящим изобретением, будет описан ниже со ссылкой на фиг.20-27. Топливный элемент типа карты, в соответствии с данным вариантом воплощения, главным образом, отличается тем, что в нем установлены вентиляторы с приводом от двигателей, используемые в качестве средства создания потока с обеих сторон топливного элемента типа карты, и внутри корпуса сформировано множество канавок, используемых в качестве каналов для воздуха, предназначенных для направления воздуха, который поступает благодаря вентиляторам на поверхности генераторов, в качестве топлива на стороне кислорода.A second embodiment of a card-type fuel cell having an approximately flat plate shape in accordance with the present invention will be described below with reference to FIGS. 20-27. A card-type fuel cell in accordance with this embodiment mainly differs in that it has engine driven fans used as a means of generating flow on both sides of a card-type fuel cell, and a plurality of grooves are used inside the housing as air channels, designed to direct the air that comes through the fans on the surface of the generators, as fuel on the oxygen side.

Как показано на фиг.21А - 21C, корпус топливного элемента типа карты, в соответствии с этим вариантом воплощения, включает верхнюю часть 211 корпуса и нижнюю часть 212 корпуса, каждая из которых сформирована из синтетической смолы, имеющей определенную жесткость, теплостойкость и стойкость к воздействию кислот. Верхняя часть 211 корпуса наложена на нижнюю часть 212 корпуса для формирования корпуса, имеющего приблизительно форму карты в виде плоской пластины. Корпус топливного элемента типа карты может, например, иметь размеры, удовлетворяющие стандартным размерам корпуса карты PC card, выполненной в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA. Стандартизированный размер корпуса в соответствии со стандартом JBIDA/PCMCIA определяется таким образом, что продольный размер (длинная сторона) корпуса находится в диапазоне 85,6 мм ± 0,2 мм и поперечный размер (короткая сторона) корпуса находится в диапазоне 54,0 мм ± 0,1 мм. Толщина карты также стандартизирована в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA для каждой карты Типа I и Типа II следующим образом: а именно, для Типа I, толщина соединительной части карты находится в диапазоне 3,3 мм ± 0,1 мм и толщина части основания карты находится в диапазоне 3,3 мм ± 0,2 мм, а для Типа II толщина соединительной части карты находится в диапазоне 3,3 мм ± 0,1 мм и толщина части основания карты находится в диапазоне 5,0 мм или меньше и стандартная толщина части основания ± 0,2 мм. В соответствии с этим вариантом воплощения, размер основного корпуса элемента, который сформирован путем наложения верхней части 211 корпуса на нижнюю часть 212 корпуса, без установки какого-либо дополнительного элемента на основной корпус элемента, может быть задан таким образом, чтобы он удовлетворял размеру в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA, или может быть задано, чтобы размер корпуса основного элемента при подключенном картридже 202 запаса водорода к основному корпусу элемента, как будет описано ниже, удовлетворял размеру в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA. В качестве альтернативы, в соответствии с данным вариантом воплощения, может быть задано, чтобы размер основного корпуса элемента после того, как адаптер или подобный элемент будет скомбинирован с основным корпусом элемента, удовлетворял размеру в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA.As shown in FIGS. 21A to 21C, a card-type fuel cell housing in accordance with this embodiment includes an upper housing portion 211 and a lower housing portion 212, each of which is formed from a synthetic resin having a certain stiffness, heat resistance, and resistance to impact acids. The upper part 211 of the casing is superimposed on the lower part 212 of the casing to form a casing having approximately the shape of a card in the form of a flat plate. A card-type fuel cell housing may, for example, be sized to meet the standard dimensions of a PC card housing made in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard. The standardized housing size in accordance with the JBIDA / PCMCIA standard is determined so that the longitudinal dimension (long side) of the housing is in the range of 85.6 mm ± 0.2 mm and the transverse dimension (short side) of the housing is in the range of 54.0 mm ± 0.1 mm The thickness of the card is also standardized in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard for each Type I and Type II card as follows: namely, for Type I, the thickness of the connection part of the card is in the range of 3.3 mm ± 0.1 mm and the thickness of the part of the base of the card is in the range of 3.3 mm ± 0.2 mm, and for Type II the thickness of the connecting part of the card is in the range of 3.3 mm ± 0.1 mm and the thickness of the part of the base of the card is in the range of 5.0 mm or less and the standard thickness base parts ± 0.2 mm. According to this embodiment, the size of the main body of the element, which is formed by superposing the upper part 211 of the body on the lower part 212 of the body, without installing any additional element on the main body of the element, can be set so that it satisfies the size in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard, or it can be set so that the size of the main element case when the hydrogen supply cartridge 202 is connected to the main element case, as will be described below, satisfies the size corresponding to AI with JEIDA / PCMCIA standard. Alternatively, in accordance with this embodiment, it can be specified that the size of the main body of the element after the adapter or the like is combined with the main body of the element, satisfies the size in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard.

Ряд отверстий 222 и ряд отверстий 223 сформированы на стороне, проходящей вдоль одной длинной стороны прямоугольной верхней части 211 корпуса. Отверстия 222 и 223 представляют собой сквозные отверстия, проходящие через верхнюю часть 211 корпуса, по толщине, и используются как входные отверстия для воздуха и выходные отверстия для воздуха для всасывания воздуха в корпус или выпуска воздуха из него. В данном варианте воплощения отверстия 222 и 223 сформированы так, что им придана круглая форма; однако, они могут иметь эллиптическую форму, прямоугольную форму или форму многоугольника. Множество канавок 224, которые должны использоваться как средство захвата, когда пользователь берет корпус рукой, сформированы на внешней поверхности верхней части 211 корпуса.A series of holes 222 and a series of holes 223 are formed on a side extending along one long side of the rectangular upper housing portion 211. The holes 222 and 223 are through holes passing through the upper part 211 of the housing, in thickness, and are used as air inlets and air outlets for drawing air into or out of the housing. In this embodiment, the openings 222 and 223 are formed to be round in shape; however, they may have an elliptical shape, a rectangular shape or a polygon shape. A plurality of grooves 224 to be used as a gripping means when the user grasps the housing with his hand is formed on the outer surface of the upper housing portion 211.

Как показано на фиг.24, множество канавок 241 сформированы так, что они проходят параллельно друг другу на внутренней поверхности верхней части 211 корпуса таким образом, что они располагаются приблизительно вдоль продольного направления верхней части 211 корпуса, более конкретно от места положения вентиляторов 233, расположенных вдоль одной длинной стороны приблизительно прямоугольной верхней части 211 корпуса, к месту положения вентиляторов 231, расположенных вдоль другой длинной стороны верхней части 211 корпуса. Вентиляторы 233 и 231 составляют средство создания потока воздуха, и канавки 241 составляют каналы для воздуха. Каждая из канавок 241 сформирована с приданием ей приблизительно U-образной формы в поперечном сечении. В верхней части 211 корпуса канавки 241 выполнены непрерывными до части 237, сформированной так, что она окружает вентиляторы 233. Часть 237 пространства вентилятора сформирована с приданием ей приблизительно прямоугольной формы, проходящей по длине верхней части 211 корпуса, и приблизительно цилиндрические вентиляторы 233 установлены в части 237 пространства вентилятора с определенным зазором, между ними. Кроме части 237 пространства для вентилятора на стороне 233 вентилятора, часть 237 пространства вентилятора на стороне 231 сформирована с приданием ей приблизительно прямоугольной формы, проходящей вдоль длинной стороны верхней части 211 корпуса, и приблизительно цилиндрические вентиляторы 231 установлены в части 237 пространства вентилятора с установкой определенного зазора между ними. В верхней части 211 корпуса часть 237 пространства вентилятора на стороне 231 вентилятора расположена непосредственно под отверстиями 222 на внешней стороне, которые сформированы в верхней части 211 корпуса, в которых воздух, поступающий из отверстий 222 с управляемым потоком, направляется с помощью вентиляторов 231 в канавки (описаны ниже), сформированные внутри корпуса. В данном варианте воплощения воздух, поступающий из отверстий 222, направляется в канавки 238, сформированные в нижней части 212 корпуса с помощью вентиляторов 231. Тем временем, воздух, проходящий через канавки, сформированные в верхней части 211 корпуса, поступает с помощью вентилятора 233 через отверстия 239, которые сформированы вблизи к кромке длинной стороны нижней части 212 корпуса таким образом, что они выходят в атмосферу.As shown in FIG. 24, a plurality of grooves 241 are formed so that they extend parallel to each other on the inner surface of the upper housing part 211 so that they are located approximately along the longitudinal direction of the upper housing part 211, more specifically from the position of the fans 233 located along one long side of the approximately rectangular upper part 211 of the case, to the position of the fans 231 located along the other long side of the upper part 211 of the case. Fans 233 and 231 constitute a means of creating an air flow, and grooves 241 constitute air channels. Each of the grooves 241 is formed to give it an approximately U-shape in cross section. In the upper part 211 of the casing, the grooves 241 are made continuous until the part 237 is formed so that it surrounds the fans 233. The part 237 of the fan space is formed to give it an approximately rectangular shape along the length of the upper part 211 of the casing, and approximately cylindrical fans 233 are installed in the part 237 fan spaces with a defined gap between them. In addition to the fan space part 237 on the fan side 233, the fan space part 237 on the side 231 is formed to be approximately rectangular in shape along the long side of the upper housing part 211, and approximately cylindrical fans 231 are installed in the fan space part 237 with a defined clearance between them. In the upper part 211 of the casing, the fan space part 237 on the fan side 231 is located directly below the openings 222 on the outside, which are formed in the upper part 211 of the casing, in which the air coming from the controlled flow openings 222 is guided by the fans 231 into the grooves ( described below) formed inside the case. In this embodiment, the air coming from the openings 222 is directed into the grooves 238 formed in the lower housing part 212 by the fans 231. Meanwhile, the air passing through the grooves formed in the upper housing part 211 is supplied by the fan 233 through the openings 239, which are formed close to the edge of the long side of the lower part 212 of the housing so that they exit into the atmosphere.

Нижняя часть 212 корпуса представляет собой элемент, составляющий пару с верхней частью 211 корпуса, для формирования корпуса в форме карты. Аналогично верхней части 211 корпуса, как показано на фиг.21А - 21С, множество вышеописанных канавок 238 сформированы параллельно на внутренней поверхности нижней части 212 корпуса таким образом, чтобы они проходили приблизительно вдоль продольного направления нижней части 212 корпуса от места положения части 237 пространства для установки вентиляторов 231, проходящих вдоль длинной стороны приблизительно прямоугольной нижней части 212 корпуса, к месту положения части 237 пространства для вентилятора для установки вентилятора 233, проходящего вдоль другой длинной стороны нижней части 21 корпуса. Каждая из канавок 238 сформирована с приданием ей приблизительно U-образной формы в поперечном сечении. В нижней части 212 корпуса канавки 238 выполнены непрерывными до части 237 пространства вентилятора на стороне вентилятора 231. Канавки 238 заканчиваются вблизи к вентиляторам 233, расположенным напротив вентиляторов 231, и соединены с наружным пространством корпуса через отверстия 240, расположенные в местах окончания канавок 238. В нижней части 212 корпуса часть 237 пространства для вентилятора на стороне 233 расположена непосредственно над вышеописанными отверстиями 239, сформированными в нижней части 212 корпуса таким образом, чтобы они выходили в атмосферу, в которой воздух, поступающий из отверстий 239, направляется так, чтобы он с помощью вентиляторов 233 проходил через канавки 241, сформированные на внутренней поверхности верхней части 211 корпуса.The lower housing portion 212 is a pairing with the upper housing portion 211 to form a card-shaped housing. Similarly to the upper housing part 211, as shown in FIGS. 21A to 21C, a plurality of the above-described grooves 238 are formed in parallel on the inner surface of the lower housing part 212 so that they extend approximately along the longitudinal direction of the lower housing part 212 from the position of the installation space part 237 fans 231 extending along the long side of the approximately rectangular lower part 212 of the casing to the position of the part 237 of the fan space for mounting the fan 233 extending along the other long side of the lower part 21 of the housing. Each of the grooves 238 is formed to give it an approximately U-shape in cross section. In the lower part 212 of the casing, the grooves 238 are made continuous up to the part 237 of the fan space on the side of the fan 231. The grooves 238 end close to the fans 233 opposite the fans 231 and are connected to the outer space of the casing through openings 240 located at the ends of the grooves 238. B the lower part 212 of the casing part 237 of the space for the fan on the side 233 is located directly above the above-described holes 239, formed in the lower part 212 of the casing so that they go into the atmosphere the sphere in which the air coming from the openings 239 is directed so that it through the fans 233 passes through the grooves 241 formed on the inner surface of the upper part 211 of the housing.

Канавки сформированы на внутренних поверхностях верхней и нижней частей 211 и 212 корпуса таким образом, чтобы они проходили перпендикулярно длинным сторонам частей 211 и 212 корпуса, как описано выше, и пара генераторов 251 и 252 и другая пара генераторов 251 и 252 расположены рядом друг с другом внутри частей 211 и 212 корпуса, находясь в контакте с внутренними поверхностями (на которых сформированы канавки) частей 211 и 212 корпуса. В данном варианте воплощения пара генераторов 251 и 252 скомбинирована с формированием одного узла следующим образом: генератор 251 верхней стороны установлен поверх генератора 252 нижней стороны так, чтобы пара электродов на стороне водорода (или общий электрод на стороне водорода) на внутренних сторонах генераторов 251 и 252 была установлена между электродами на стороне кислорода, на внешних сторонах генераторов 251 и 252. Поскольку электроды на стороне водорода генераторов 251 и 252 расположены в центре комбинированного узла пары генераторов 251 и 252, газообразное топливо, такое как топливо на основе водорода, топливо на основе метанола или топливо на основе борогидрида, или жидкое топливо могло бы непосредственно поступать на электроды на стороне водорода комбинированного узла пары генераторов 251 и 252. Кроме того, поскольку электроды на стороне водорода расположены на центральной стороне комбинированного узла пары генераторов 251 и 252, электроды на стороне кислорода расположены на передней и задней поверхностях комбинированного узла пары генераторов 251 и 252. Другими словами, комбинированный узел пары генераторов 251 и 252, сформированный приблизительно в форме плоской пластины, окружен электродами на стороне кислорода. В соответствии с этим, становится возможным увеличить полезную площадь генерирования энергии топливного элемента.Grooves are formed on the inner surfaces of the upper and lower parts 211 and 212 of the housing so that they extend perpendicular to the long sides of the parts 211 and 212 of the housing, as described above, and a pair of generators 251 and 252 and another pair of generators 251 and 252 are adjacent to each other inside the parts 211 and 212 of the housing, being in contact with the internal surfaces (on which the grooves are formed) of the parts 211 and 212 of the housing. In this embodiment, the pair of generators 251 and 252 is combined to form one assembly as follows: the upper side generator 251 is mounted on the lower side generator 252 so that the pair of electrodes on the hydrogen side (or common electrode on the hydrogen side) on the inside of the generators 251 and 252 was installed between the electrodes on the oxygen side, on the outer sides of the generators 251 and 252. Since the electrodes on the hydrogen side of the generators 251 and 252 are located in the center of the combined node of the pair of generators 251 and 252 , gaseous fuels, such as hydrogen-based fuels, methanol-based fuels or borohydride-based fuels, or liquid fuels could directly enter the electrodes on the hydrogen side of the combined assembly of the pair of generators 251 and 252. In addition, since the electrodes are on the hydrogen side on the central side of the combined assembly of the pair of generators 251 and 252, the electrodes on the oxygen side are located on the front and rear surfaces of the combined assembly of the pair of generators 251 and 252. In other words, the combination vanny node pair of generators 251 and 252 formed approximately in the shape of a flat plate, is surrounded by the oxygen side electrodes. Accordingly, it becomes possible to increase the useful area of energy generation of the fuel cell.

Механизм генерирования энергии каждого из пары генераторов 251 и 252 будет описан ниже. Генератор включает пленку - проводник протонов в качестве электролитной пленки, электрод на стороне водорода, сформированный на одной стороне пленки - проводника протонов, и электрод на стороне кислорода, сформированный на другой стороне пленки - проводника протонов. Топливная текучая среда, такая как газообразный водород, поступает от внешнего источника на электрод на стороне водорода. Топливная текучая среда проходит через поры в электроде на стороне водорода, поступая в область реакции. В области реакции газообразный водород впитывается в катализатор, содержащийся в электроде на стороне водорода для преобразования в активные атомы водорода. Активные атомы водорода становятся ионами водорода, которые мигрируют к электроду на стороне кислорода, который используются в качестве противоположного электрода, и одновременно, электроны, генерируемые при ионизации, передаются на электрод на стороне водорода. Эти электроны проходят через цепь, подключенную к внешним выводам, чтобы попасть на электрод на стороне кислорода, вырабатывая, таким образом, электродвижущую силу.The energy generation mechanism of each of the pair of generators 251 and 252 will be described below. The generator includes a proton conductor film as an electrolyte film, a hydrogen side electrode formed on one side of the proton conductor film, and an oxygen side electrode formed on the other side of the proton conductor film. Fuel fluid, such as hydrogen gas, is supplied from an external source to an electrode on the hydrogen side. Fuel fluid passes through the pores in the electrode on the hydrogen side, entering the reaction region. In the reaction region, hydrogen gas is absorbed into the catalyst contained in the electrode on the hydrogen side for conversion into active hydrogen atoms. Active hydrogen atoms become hydrogen ions that migrate to the electrode on the oxygen side, which is used as the opposite electrode, and at the same time, the electrons generated by ionization are transferred to the electrode on the hydrogen side. These electrons pass through a circuit connected to external terminals to get to the electrode on the oxygen side, thus generating an electromotive force.

Каждый из электродов на стороне кислорода и электрода на стороне водорода генератора сформирован в виде металлической пластины или пластины, изготовленной из пористого металлического материала или электропроводного материала, такого как углеродсодержащий материал. Коллекторы тока подключены к этому электроду на стороне кислорода и электроду на стороне водорода. Коллектор тока представляет собой материал электрода, предназначенный для возникновения на нем электродвижущей силы, генерируемой электродами, и изготовлен из металлического материала, углеродсодержащего материала или нетканого материала, обладающего электропроводностью. Каждый из генераторов 251 и 252 имеет такую структуру, в которой электролитная пленка установлена между электродом на стороне кислорода и электродом на стороне водорода, называемую "МЕА" (узел мембраны и электрода). В частности, в соответствии с данным вариантом воплощения, пара генераторов 251 и 252 скомбинирована в одном корпусе таким образом, что они наложены друг на друга так, что электроды на стороне водорода направлены внутрь (расположены внутри), и вследствие этого, электроды на стороне кислорода расположены на передней и задней поверхностях комбинированного узла пары генераторов 251 и 252. В этом варианте воплощения каждый из генераторов 251 и 252 сформирован с приданием ему приблизительно прямоугольной форме, имеющей большую длину в направлении вдоль длинных сторон 211 и 212 корпуса в форме карты. Размер короткой стороны каждого из генераторов 251 и 252 установлен равным значению, получаемому при вычитании размера периферийных элементов, таких как вентиляторы 231 и 233, используемых в качестве средства создания потока воздуха, приблизительно из половины размера короткой стороны каждого из корпусов 211 и 212 в форме карты. В соответствии с этим, в топливном элементе, в соответствии с данным вариантом воплощения, размещены два комбинированных узла, каждый из которых содержит пару генераторов 251 и 252, расположенных параллельно горизонтальной плоскости. Благодаря соединению таких четырех генераторов 251 и 252 последовательно, может быть получено высокое значение электродвижущей силы, и при соединении таких четырех генераторов 251 и 252 параллельно, может быть увеличено время работы топливного элемента.Each of the electrodes on the oxygen side and the electrode on the hydrogen side of the generator is formed as a metal plate or a plate made of a porous metal material or an electrically conductive material such as a carbon-containing material. Current collectors are connected to this electrode on the oxygen side and the electrode on the hydrogen side. The current collector is an electrode material intended for the appearance of an electromotive force generated by the electrodes on it and is made of a metal material, a carbon-containing material or a non-woven material having electrical conductivity. Each of the generators 251 and 252 has a structure in which an electrolyte film is installed between the electrode on the oxygen side and the electrode on the hydrogen side, called "MEA" (membrane and electrode assembly). In particular, in accordance with this embodiment, the pair of generators 251 and 252 are combined in one housing so that they are stacked on top of each other so that the electrodes on the hydrogen side are directed inward (located inside), and as a result, the electrodes on the oxygen side pairs of generators 251 and 252 are located on the front and rear surfaces of the combined assembly. In this embodiment, each of the generators 251 and 252 is formed by giving it an approximately rectangular shape having a large length in the longitudinal direction the long sides 211 and 212 of the housing in the form of cards. The size of the short side of each of the generators 251 and 252 is set equal to the value obtained by subtracting the size of peripheral elements, such as fans 231 and 233, used as a means of creating air flow, from approximately half the size of the short side of each of the card-shaped housings 211 and 212 . Accordingly, in the fuel cell, in accordance with this embodiment, two combined assemblies are arranged, each of which comprises a pair of generators 251 and 252 arranged parallel to the horizontal plane. By connecting these four generators 251 and 252 in series, a high electromotive force can be obtained, and by connecting these four generators 251 and 252 in parallel, the operating time of the fuel cell can be increased.

В топливном элементе, в соответствии с данным вариантом воплощения, каждый генератор сформирован в виде формы, эквивалентной одной из разделенных на двое частей корпуса в форме карты, по ширине корпуса; однако, он также может быть выполнен в форме, эквивалентной одной из разделенных надвое частей корпуса в форме карты, по длине корпуса. Количество генераторов не ограничивается четырьмя и может использоваться шесть, восемь или больше генераторов. Кроме того, в соответствии с данным вариантом воплощения, форма генераторов установлена идентичной друг другу. Это является предпочтительным для упрощения производства генераторов, благодаря установке одинаковых генераторов. Однако в соответствии с данным вариантом воплощения могут быть скомбинированы генераторы, имеющие различную форму. Например, генератор, имеющий большой размер, и генератор, имеющий небольшой размер, могут быть расположены в одной плоскости, или генератор, имеющий большую толщину, и генератор, имеющий малую толщину, могут быть расположены тоже в той же плоскости. В качестве альтернативы, генераторы с различными рабочими характеристикам, такими как мощность или эффективность, могут быть скомбинированы и установлены в корпус. В этом варианте воплощения каждый из генераторов 251 и 252 установлен так, что он имеет определенную жесткость; однако они могут быть установлены так, что будут иметь определенную степень гибкости. В этом случае корпус может быть изготовлен из гибкого материала. Кроме того, генераторы могут представлять собой генераторы типа сменных картриджей или могут быть генераторами сменного типа, в которых генератор устанавливается в корпус, так что изменяется форма соединения между генераторами.In the fuel cell, in accordance with this embodiment, each generator is formed in the form of a shape equivalent to one of the card-shaped halved parts of the body, along the width of the body; however, it can also be made in a form equivalent to one of the halved parts of the card-shaped housing along the length of the housing. The number of generators is not limited to four and six, eight or more generators can be used. In addition, in accordance with this embodiment, the shape of the generators is set identical to each other. This is preferable to simplify the production of generators, due to the installation of the same generators. However, in accordance with this embodiment, generators having a different shape can be combined. For example, a generator having a large size and a generator having a small size may be located in the same plane, or a generator having a large thickness and a generator having a small thickness may also be located in the same plane. Alternatively, generators with different performance characteristics, such as power or efficiency, can be combined and installed in the housing. In this embodiment, each of the generators 251 and 252 is set so that it has a certain rigidity; however, they can be installed so that they have a certain degree of flexibility. In this case, the housing may be made of flexible material. In addition, the generators may be replaceable cartridge type generators or may be replaceable type generators in which the generator is installed in the housing, so that the shape of the connection between the generators changes.

Ниже будут описаны вентиляторы 231 и 233, используемые в качестве средства создания потока воздуха. В соответствии с данным вариантом воплощения, пара вентиляторов 231 имеет цилиндрическую ось 260 вращения, расположенную по центру, и, аналогично, пара вентиляторов 233 имеет цилиндрическую ось 260 вращения, расположенную по центру. В каждом из вентиляторов 231 и 233 на оси 260 вращения установлены восемь лопастей 261 таким образом, чтобы они проходили от нее радиально и на некотором расстоянии друг от друга через определенные интервалы в направлении внешней окружности. Каждая из лопастей 261 сформирована с приданием ей прямоугольной формы с большей длиной в осевом направлении оси 260 вращения.Below will be described fans 231 and 233, used as a means of creating an air flow. According to this embodiment, the pair of fans 231 has a cylindrical axis of rotation 260 located in the center, and similarly, the pair of fans 233 has a cylindrical axis of rotation 260 located in the center. In each of the fans 231 and 233, eight vanes 261 are mounted on the axis of rotation 260 so that they extend radially and at a certain distance from each other at regular intervals in the direction of the outer circle. Each of the blades 261 is formed by giving it a rectangular shape with a larger axial length of the axis of rotation 260.

Передняя кромка лопасти 261 отделена от внутренней стенки части 237 пространства для вентилятора, сформированной вырезами в верхней и нижней частях 211 и 212 корпуса, небольшим зазором между ними. Как показано на фиг.21А - 21С, вентиляторы 231 расположены на передней стороне чертежа, вблизи к боковым кромкам частей 211 и 212 корпуса таким образом, что они проходят по длине частей 211 и 212 корпуса, и вентиляторы 233 расположены на дальней стороне чертежа, вблизи к боковым кромкам частей 211 и 212 корпуса таким образом, что они проходят вдоль длинных сторон частей 211 и 212 корпуса. При таком расположении вентиляторов 231 и 233 становится возможным обеспечить большую площадь каждого из электродов генераторов. Пара вентиляторов 231 расположена на передней стороне, как показано на чертеже, вдоль длинных сторон частей 211 и 212 корпуса, и пара вентиляторов 233 расположена на стороне глубины по данному чертежу, вдоль длинных сторон частей 211 и 212 корпуса. В соответствии с этим, в топливном элементе установлены вентиляторы 231 и 233, составляющие всего четыре детали. Пара вентиляторов 231 приводится во вращение с помощью двух независимых двигателей 235, соответственно, и пара вентиляторов 233 приводится во вращение с помощью двух независимых двигателей 236, соответственно. Пара вентиляторов 231 установлена коаксиально друг к другу, и ось 260 вращения вентиляторов 231 установлена на общем подшипнике 232. Каждый из двигателей 235 и 236 сформирован как микродвигатель постоянного тока, диаметр которого приблизительно равен диаметру вентиляторов 231 и 233. Каждый из двигателей 235 и 236 жестко установлен в концевой части 237 пространства для вентилятора, которая выполнена в виде цилиндрического выреза. Ток поступает на каждый из двигателей 235 и 236 по проводам (не показаны); однако, часть электродвижущей силы, генерируемой топливным элементом, может использоваться для вращения каждого из двигателей 235 и 236. Цепь привода для двигателей 235 и 236 выполнена как электронная часть 272, такая как интегральная схема, установленная на монтажной плате 271, размещенной в частях 211 и 212 корпуса.The leading edge of the blade 261 is separated from the inner wall of the part 237 of the space for the fan, formed by cutouts in the upper and lower parts 211 and 212 of the housing, a small gap between them. As shown in figa - 21C, the fans 231 are located on the front side of the drawing, close to the side edges of the parts 211 and 212 of the casing so that they extend along the length of the parts 211 and 212 of the casing, and the fans 233 are located on the far side of the drawing, close to the side edges of the housing parts 211 and 212 so that they extend along the long sides of the housing parts 211 and 212. With this arrangement of fans 231 and 233, it becomes possible to provide a large area for each of the electrodes of the generators. A pair of fans 231 is located on the front side, as shown in the drawing, along the long sides of the housing parts 211 and 212, and a pair of fans 233 is located on the depth side according to this drawing, along the long sides of the housing parts 211 and 212. Accordingly, fans 231 and 233 are installed in the fuel cell, making up only four parts. A pair of fans 231 is driven by two independent motors 235, respectively, and a pair of fans 233 is driven by two independent motors 236, respectively. A pair of fans 231 is mounted coaxially to each other, and the axis 260 of rotation of the fans 231 is mounted on a common bearing 232. Each of the motors 235 and 236 is formed as a DC micromotor, the diameter of which is approximately equal to the diameter of the fans 231 and 233. Each of the motors 235 and 236 is rigidly installed in the end part 237 of the space for the fan, which is made in the form of a cylindrical cutout. Current is supplied to each of the motors 235 and 236 through wires (not shown); however, a portion of the electromotive force generated by the fuel cell can be used to rotate each of the engines 235 and 236. The drive circuit for the engines 235 and 236 is configured as an electronic part 272, such as an integrated circuit mounted on a circuit board 271 located in parts 211 and 212 buildings.

Вентиляторы 231 и 233, выполненные как описано выше, могут вращаться благодаря подаче энергии на двигатели 235 и 236. Часть электродвижущей силы, генерируемой в топливном элементе, то есть от генераторов 251 и 252, может использоваться в качестве энергии, подаваемой на двигатели 235 и 236. Когда вентиляторы 231 или 233 вращаются вокруг своих осей, воздух вокруг лопастей 261 в части 237 пространства для вентилятора протекает вдоль направления вращения вентиляторов 231 или 233. Часть 237 пространства для вентилятора на стороне вентилятора 231, как описано выше, выполнена непрерывной с множеством канавок 238, сформированных на внутренней поверхности нижней части 212 корпуса, так что при вращении вентиляторов 231 воздух из части 237 пространства для вентилятора выталкивается в канавки 238 в нижней части 212 корпуса. С другой стороны, часть 237 пространства для вентилятора на стороне 233 вентилятора выполнена, как описано выше, непрерывной с множеством канавок 241, проходящих на внутренней поверхности верхней части 211 корпуса, так что при вращении вентиляторов 233 воздух в части 237 пространства для вентилятора выталкивается в канавки 241 в верхней части 211 корпуса. Вместе с выталкиванием воздуха в канавки из части 237 пространства для вентиляторов происходит всасывание воздуха в каждую из частей 237 пространства для вентилятора. А именно, в часть 237 пространства для вентилятора на стороне 231 вентилятора воздух всасывается из отверстий 222, сформированных в верхней части 211 корпуса, и в части 237 пространства для вентилятора на стороне 233 вентилятора воздух всасывается из частей 239 отверстий, сформированных в нижней части 212 корпуса.Fans 231 and 233, made as described above, can rotate by supplying energy to the engines 235 and 236. A part of the electromotive force generated in the fuel cell, i.e. from the generators 251 and 252, can be used as the energy supplied to the engines 235 and 236 When the fans 231 or 233 rotate around their axes, air around the blades 261 in the fan space part 237 flows along the direction of rotation of the fans 231 or 233. The fan space part 237 on the fan side 231, as described above, is executed non-continuous with a plurality of grooves 238 formed on the inner surface of the lower housing part 212, so that when the fans 231 rotate, air from the fan space part 237 is pushed into the grooves 238 in the lower housing part 212. On the other hand, the fan space part 237 on the fan side 233 is made as described above, continuous with a plurality of grooves 241 extending on the inner surface of the upper housing part 211, so that when the fans 233 rotate, the air in the fan space part 237 is pushed into the grooves 241 in the upper part 211 of the housing. Together with the expulsion of air into the grooves from the fan space part 237, air is sucked into each of the fan space parts 237. Namely, in part 237 of the fan space on the fan side 231, air is drawn in from the openings 222 formed in the upper housing part 211, and in part 237 of the fan space on the fan side 233, air is drawn in from the holes 239 formed in the lower housing part 212 .

Воздух поступает в канавки 241, сформированные в верхней части 211 корпуса таким образом, что он проходит в направлении, перпендикулярном боковым поверхностям верхней части 211 корпуса. Аналогично воздух поступает в канавки 238, сформированные в нижней части 212 корпуса так, что он проходит в направлении, перпендикулярном боковым поверхностям нижней части 212 корпуса. Три стороны поперечного сечения каждой канавки 241 окружены верхней частью 211 корпуса, но остающаяся нижняя их сторона ориентирована по направлению вниз. Верхняя поверхность генератора 251 верхней стороны, таким образом, непосредственно открыта по направлению к открытым, таким образом, нижним сторонам канавок 241. Поскольку воздух протекает в канавках 241 под действием вентиляторов 233, вода, которая может оставаться на электроде на стороне кислорода, на верхней поверхности генератора 251 верхней стороны, может удаляться благодаря испарению под действием воздуха, протекающего на электроде на стороне кислорода под действием вентиляторов 233. Аналогично, три стороны поперечного сечения каждой из канавок 238 окружены частью 212 нижнего корпуса, но остальная верхняя ее сторона открыта по направлению вверх. Нижняя поверхность генератора 252 нижней стороны, таким образом, непосредственно открыта к открытым, таким образом, верхним сторонам канавок 238. В результате, поскольку воздух протекает в канавках 238 под действием вентиляторов 231, вода, остающаяся на электроде на стороне кислорода, на нижней поверхности генератора 252 нижней стороны, может удаляться благодаря испарению под действием воздуха, протекающего вдоль электрода на стороне кислорода, под действием вентиляторов 231. Воздух, проходящий через канавки 241, выходит из корпуса через отверстия 223, сформированные на концах канавок 241, и воздух, прошедший через канавки 238, выходит из корпуса через отверстия 240, сформированные на концах канавок 238. Влага, образующаяся на поверхностях генераторов 251 и 252, одновременно с этим выводится наружу топливного элемента. В соответствии с этим, влага, образующаяся во время генерирования электроэнергии топливным элементом, может эффективно удаляться из топливного элемента.Air enters the grooves 241 formed in the upper part 211 of the housing so that it passes in a direction perpendicular to the side surfaces of the upper part 211 of the housing. Similarly, air enters the grooves 238 formed in the lower portion 212 of the housing so that it extends in a direction perpendicular to the side surfaces of the lower portion 212 of the housing. The three sides of the cross section of each groove 241 are surrounded by the upper part 211 of the housing, but the remaining lower side is oriented downward. The upper surface of the upper side generator 251 is thus directly open towards the thus open lower sides of the grooves 241. Since air flows into the grooves 241 by the fans 233, water that may remain on the electrode on the oxygen side is on the upper surface the generator 251 of the upper side, can be removed due to evaporation under the influence of air flowing on the electrode on the oxygen side under the action of fans 233. Similarly, the three sides of the cross section of each of grooves 238 are surrounded by part 212 of the lower case, but the rest of its upper side is open upward. The lower surface of the lower side generator 252 is thus directly open to the upper sides of the grooves 238, which are thus open. As a result, since the air flows in the grooves 238 by the fans 231, water remaining on the oxygen-side electrode on the lower surface of the generator 252 of the lower side, can be removed due to evaporation under the influence of air flowing along the electrode on the oxygen side under the action of fans 231. Air passing through grooves 241 leaves the housing through openings 223 formed at the ends of the grooves 241, and air passing through the grooves 238 exits the housing through openings 240 formed at the ends of the grooves 238. Moisture generated on the surfaces of the generators 251 and 252 is simultaneously discharged to the outside of the fuel cell. Accordingly, moisture generated during the generation of electricity by the fuel cell can be effectively removed from the fuel cell.

В соответствии с данным вариантом воплощения, канавки 238 и 241, функционирующие как каналы для воздуха, сформированы в виде множества параллельных линейных форм; однако, им может быть придана волнистая форма, такая как синусоидальная форма или форма прямоугольных волн, или спиральная или U-образная форма. Хотя в данном варианте воплощения используется множество канавок, может использоваться только одна канавка. Канавки не обязательно должны быть одинаковыми по размеру и длине. Канавки могут иметь такую форму, чтобы скорость потока воздуха в тех местах, где имеется тенденция образования влаги, была повышенной. Канавки могут быть выполнены полностью полыми, как описано в данном варианте воплощения, или в части канавки может быть установлен элемент поглощения воды. В данном варианте воплощения одна часть отверстий используется как входное отверстие для воздуха или выходное отверстие для воздуха, сформированное для каждой из канавки; однако, множество частей отверстий, используемых в качестве входных отверстий для воздуха или выходных отверстий для воздуха, могут быть сформированы для каждой из канавок. Механизм сетки или заслонки для предотвращения проникания в корпус пыли или подобных загрязнений, может быть установлен в отверстиях канавок. В данном варианте воплощения канавки 238 или 241 расположены на внутренней поверхности части корпуса; однако, между генератором и частью корпуса может быть установлен отдельный элемент, включающий канавки. Кроме того, каналы для воздуха могут быть расположены на стороне генератора. Каналы для воздуха могут быть сформированы с помощью установки элемента, изготовленного из волоконного материала или нетканого материала, обладающего проницаемостью, или пористого материала.According to this embodiment, the grooves 238 and 241, functioning as air channels, are formed in a plurality of parallel linear shapes; however, they may be given a wavy shape, such as a sinusoidal shape or a square wave shape, or a spiral or U-shape. Although many grooves are used in this embodiment, only one groove can be used. The grooves do not have to be the same in size and length. The grooves can be shaped so that the air flow rate in those places where there is a tendency for moisture to form is increased. The grooves may be completely hollow, as described in this embodiment, or a water absorption element may be installed in the groove portion. In this embodiment, one part of the holes is used as an air inlet or an air outlet formed for each of the grooves; however, a plurality of portions of the openings used as air inlets or air outlets may be formed for each of the grooves. A mesh or damper mechanism to prevent dust or similar contaminants from entering the housing may be installed in the groove holes. In this embodiment, the grooves 238 or 241 are located on the inner surface of the body portion; however, a separate element may be installed between the generator and part of the housing, including grooves. In addition, air channels can be located on the side of the generator. Air channels can be formed by installing an element made of a fiber material or non-woven material having a permeability, or a porous material.

В дополнение к вышеописанным генераторам 251 и 252, вентиляторам 231 и 233 и двигателям 235 и 236, в топливном элементе 201 в соответствии с данным вариантом воплощения установлена часть 281 регулировки скорости потока топлива. Часть 281 регулировки скорости потока топлива функционирует как часть интерфейса с картриджем 202 запаса водорода топливной ячейки 201 в форме карты и имеет механизм эффективной подачи потока топлива из картриджа 202 запаса водорода на генераторы 251 и 252 при регулировке количества топлива до требуемого значения. Более конкретно, часть 281 регулировки скорости потока топлива имеет соединительную часть 283, соединяемую с выходным отверстием 282 для топлива картриджа 202 запаса водорода. Корпус клапана (не показан), который выполнен как продолжение соединительной части, установлен в части 281 регулировки скорости потока топлива для подачи топлива под определенным давлением в пространство между генераторами 251 и 252. Часть 281 регулировки скорости потока топлива может включать часть отслеживания, предназначенную для отслеживания состояния соединения между выходным отверстием 282 топлива картриджа 202 запаса водорода и соединительной частью 283, часть измерения давления, предназначенную для измерения давления топлива, поступающего из картриджа 202 запаса водорода, часть определения температуры, предназначенную для определения температуры топливного элемента 201 и картриджа 202 запаса водорода, и часть механизма предотвращения утечки топлива. Например, если на основе данных измерения давления будет определено, что давление будет чрезмерно высоким, клапан может управляться таким образом, чтобы он закрылся, и если на основе данных измерения давления будет принято решение, что давление чрезмерно низкое, часть клапана может управляться так, чтобы он открылся. Такое управление может выполняться путем отслеживания состояния картриджа 202 запаса водорода через часть 285 входа-выхода. Часть 285 входа-выхода расположена вблизи к части 286 установки для подключения к части 284 выступающего соединения картриджа 202 запаса водорода. Часть 285 входа-выхода обеспечивает передачу данных, аналогичную части входа-выхода картриджа 202 запаса водорода. Аналогичная часть 275 входа-выхода также установлена на выходной стороне для определения состояния потребления выходной энергии топливного элемента 201, управляя, таким образом, выходной энергией. Например, если потребление энергии устройства на стороне потребления выходной энергии изменится в зависимости от активного режима работы, режима ожидания, состояния программного отключения и состояния дежурного режима устройства, управление выходом топливного элемента может осуществляться на основе уровня потребления энергии устройством.In addition to the above-described generators 251 and 252, fans 231 and 233, and engines 235 and 236, a fuel flow rate adjusting portion 281 is installed in the fuel cell 201 according to this embodiment. The fuel flow rate adjustment part 281 functions as part of the interface with the hydrogen storage cartridge cartridge 202 of the fuel cell 201 in the form of a map and has a mechanism for efficiently supplying the fuel flow from the hydrogen storage cartridge 202 to the generators 251 and 252 when adjusting the amount of fuel to a desired value. More specifically, the fuel flow rate adjusting part 281 has a connecting part 283 connected to the fuel outlet 282 of the hydrogen storage cartridge 202. A valve body (not shown), which is designed as a continuation of the connecting part, is installed in the fuel flow rate adjustment part 281 for supplying fuel under a certain pressure to the space between the generators 251 and 252. The fuel flow rate adjustment part 281 may include a tracking part for tracking the state of the connection between the fuel outlet 282 of the hydrogen storage cartridge 202 and the connecting part 283, a pressure measuring part for measuring the fuel pressure of its hydrogen storage cartridge 202, a temperature determining portion adapted to determine the temperature of the fuel cell 201 and the hydrogen storage cartridge 202, and a part of a mechanism to prevent fuel leakage. For example, if it is determined from the pressure measurement data that the pressure will be excessively high, the valve can be controlled so that it closes, and if it is decided from the pressure measurement data that the pressure is excessively low, part of the valve can be controlled so that he opened up. Such control can be performed by monitoring the status of the hydrogen storage cartridge 202 through the input / output portion 285. The input-output part 285 is located close to the installation part 286 for connecting to the protruding part part 284 of the hydrogen storage cartridge 202. The input / output part 285 provides data transmission similar to the input / output part of the hydrogen storage cartridge 202. A similar I / O portion 275 is also mounted on the output side to determine a state of consumption of the output energy of the fuel cell 201, thereby controlling the output energy. For example, if the energy consumption of the device on the output energy consumption side changes depending on the active mode of operation, the standby mode, the program shutdown state and the standby state of the device, the output of the fuel cell can be controlled based on the energy consumption of the device.

В топливном элементе 201, в соответствии с данным вариантом воплощения, установлена монтажная плата 271, как описано выше. Скорость вращения и включение/выключение каждого из двигателей 235 и 236 может управляться, а также выходное напряжение топливного элемента 201 может регулироваться с помощью электронной части 272 или подобного элемента, установленного на монтажной плате 271. Энергия может подаваться на устройство, подключенное к топливному элементу 201, путем вывода электродвижущей силы с выводов, сформированных на выступающих частях 273 и 274 монтажной платы 271.In the fuel cell 201, in accordance with this embodiment, a mounting plate 271 is mounted as described above. The rotation speed and on / off of each of the engines 235 and 236 can be controlled, and the output voltage of the fuel cell 201 can be controlled using the electronic part 272 or a similar element mounted on the circuit board 271. Energy can be supplied to the device connected to the fuel cell 201 , by outputting an electromotive force from the terminals formed on the protruding parts 273 and 274 of the circuit board 271.

Картридж 202 запаса водорода, соединенный с частью 281 регулировки скорости потока топлива, представляет собой элемент, содержащий сплав хранения водорода. Картридж 202 запаса водорода установлен с возможностью отсоединения к корпусу топливного элемента 201. Когда картридж 202 запаса водорода установлен на корпусе топливного элемента 201, поток текучий среды топлива формируется при подключении выходного отверстия 282 топлива к соединительной части 283. При этом, когда картридж 202 запаса водорода отсоединен от корпуса топливного элемента 201, утечка текучей среды топлива из картриджа 202 запаса водорода прекращается. Картридж 202 запаса водорода имеет толщину, приблизительно равную толщине топливного элемента 201, выполненного в форме карты, и имеет размер короткой стороны, приблизительно равный топливному элементу 201, выполненному в форме карты. В результате, когда картридж присоединен к топливному элементу 201, они формируют целую часть карты, проходящую в продольном направлении. Такая целая часть карты обеспечивает простоту обращения с ней. В данном варианте воплощения, картридж 202 запаса водорода имеет толщину, приблизительно равную толщине топливного элемента 201, выполненного в форме карты, и размер его ширины приблизительно равен размеру топливного элемента 201 в форме карты, однако, настоящее изобретение не ограничивается этим. Картридж 202 запаса водорода может иметь форму, отличающуюся от описанной выше, например, может иметь большую толщину, чем описано выше. Множество картриджей запаса водорода может быть подключено к топливному элементу. Кроме того, может быть установлено множество соединительных частей и в этом случае средство передачи сигнала или подобное средство может быть установлено в соединительных частях или рядом с ними.The hydrogen storage cartridge 202 connected to the fuel flow rate adjusting portion 281 is an element containing a hydrogen storage alloy. The hydrogen supply cartridge 202 is detachably mounted to the fuel cell body 201. When the hydrogen supply cartridge 202 is mounted on the fuel cell body 201, a fuel fluid stream is generated when the fuel outlet 282 is connected to the connecting portion 283. Moreover, when the hydrogen supply cartridge 202 disconnected from the fuel cell body 201, fuel fluid leakage from the hydrogen storage cartridge 202 is stopped. The hydrogen storage cartridge 202 has a thickness approximately equal to the thickness of the card-shaped fuel cell 201, and has a short side size approximately equal to the card-shaped fuel cell 201. As a result, when the cartridge is attached to the fuel cell 201, they form an entire portion of the card extending in the longitudinal direction. Such an integral part of the card provides ease of handling. In this embodiment, the hydrogen storage cartridge 202 has a thickness approximately equal to the thickness of the card-shaped fuel cell 201, and its width is approximately equal to the size of the card-shaped fuel cell 201, however, the present invention is not limited to this. The hydrogen storage cartridge 202 may have a shape different from that described above, for example, may have a greater thickness than described above. Many hydrogen storage cartridges can be connected to a fuel cell. In addition, a plurality of connecting parts can be installed, and in this case, signal transmission means or the like can be installed in or adjacent to the connecting parts.

Топливный элемент 201, в соответствии с данным вариантом воплощения, действует следующим образом:A fuel cell 201, in accordance with this embodiment, operates as follows:

Канавки 238 и 241 сформированы в частях 212 и 211 корпуса и используются в качестве каналов для воздуха таким образом, что они обращены к поверхностям электродов на стороне кислорода генераторов 251 и 252. В соответствии с этим, влага, образующаяся на электродах на стороне кислорода, испаряется под действием воздуха, поступающего в канавки 238 и 241 благодаря вентиляторам 231 и 233. Испаряемая влага захватывается воздухом и затем выводится наружу корпуса через отверстия 223 и 240. В результате, становится возможным управлять количеством влажности, образующейся в топливном элементе, до приемлемого значения и, следовательно, обеспечивать эффективное генерирование электроэнергии. В случае, когда испаряющаяся влага, образующаяся на электродах на стороне кислорода, выносится воздухом естественным путем, протекающим через топливный элемент, возникает проблема, связанная с тем, что скорость испарения влаги будет существенно зависеть от состояния естественной конвекции, температуры внешнего воздуха, влажности, размеров отверстий и т.п. Однако в топливном элементе 201 в соответствии с данным вариантом воплощения воздух, проходящий вдоль поверхностей электродов на стороне кислорода принудительно направляется вентиляторами 231 и 233 для обеспечения стабильного испарения влаги по сравнению со случаем испарения влаги под действием воздуха, протекающего естественным путем через ячейку топливного элемента без использования какого-либо средства создания потока воздуха.The grooves 238 and 241 are formed in the housing parts 212 and 211 and are used as air channels so that they face the surfaces of the electrodes on the oxygen side of the generators 251 and 252. Accordingly, the moisture generated on the electrodes on the oxygen side evaporates under the influence of air entering the grooves 238 and 241 due to the fans 231 and 233. The evaporated moisture is trapped in the air and then discharged outside the housing through the openings 223 and 240. As a result, it becomes possible to control the amount of moisture forming beneath the fuel cell to an acceptable value and therefore ensure efficient generation of electricity. In the case when the evaporating moisture generated on the electrodes on the oxygen side is carried out naturally by air flowing through the fuel cell, a problem arises because the rate of evaporation of moisture will substantially depend on the state of natural convection, the temperature of the external air, humidity, and dimensions holes, etc. However, in the fuel cell 201 in accordance with this embodiment, the air passing along the electrode surfaces on the oxygen side is forcedly directed by the fans 231 and 233 to provide a stable evaporation of moisture compared to the case of evaporation of moisture under the influence of air flowing naturally through the cell of the fuel cell without using any means of creating an air stream.

В соответствии с данным вариантом воплощения вентиляторы 231 и 233 расположены вблизи к кромкам длинных сторон частей 211 и 212 корпуса таким образом, что они проходят вдоль длинных сторон частей 211 и 212 корпуса; однако, настоящее изобретение не ограничивается этим. Например, вентиляторы 231 и 233 могут быть расположены вблизи к кромкам коротких сторон частей 211 и 212 корпуса таким образом, что они будут проходить вдоль коротких сторон тел 211 и 212 корпуса. Также, средство создания потока воздуха, которое в данном примере было выполнено в виде вентиляторов, может быть сформировано таким образом, что оно будет быть расположено между двумя из множества генераторов, выполненных в форме плоской пластины, расположенных параллельно горизонтальной плоскости. Каждая из частей 211 и 212 корпуса в форме карты, которая выполнена из определенной синтетической смолы, металла, стекла, керамики или синтетической смолы, армированной волокнами, не обязательно должна быть сформирована как недеформируемая часть, но может быть сформирована как часть с возможностью изгиба, и кроме того, может быть сконфигурирована так, чтобы часть элементов, составляющих часть корпуса, можно было устанавливать в нем с возможностью извлечения.According to this embodiment, the fans 231 and 233 are located close to the edges of the long sides of the housing parts 211 and 212 so that they extend along the long sides of the housing parts 211 and 212; however, the present invention is not limited to this. For example, fans 231 and 233 may be located close to the edges of the short sides of the housing parts 211 and 212 so that they will extend along the short sides of the housing bodies 211 and 212. Also, the means of creating an air flow, which in this example was made in the form of fans, can be formed in such a way that it will be located between two of the many generators made in the form of a flat plate located parallel to the horizontal plane. Each of the card-shaped body parts 211 and 212, which is made of a specific synthetic resin, metal, glass, ceramic, or fiber-reinforced synthetic resin, need not be formed as a non-deformable part, but can be formed as a bendable part, and in addition, it can be configured so that part of the elements making up part of the housing can be installed in it with the possibility of extraction.

На фиг.28 показан вид в разрезе модификации вентилятора. В этом варианте воплощения пара вентиляторов 291 расположена в корпусе 295, имеющем приблизительно форму плоской пластины, который соединен с картриджем 296 запаса водорода, таким образом, что их оси 290 вращения совмещены в линию. Для каждого вентилятора 291 сформирована спиральная лопасть 292 вокруг оси 290 вращения. Вентилятор 291 расположен коаксиально с двигателем 293 и вращается вокруг своей оси благодаря вращению двигателя 293 так, что подает поток воздуха в осевом направлении. Пара вентиляторов 291 может управляться таким образом, чтобы они вращались в одном направлении. Кроме того, входные отверстия каналов для воздуха, таких как канавки, могут быть сформированы в части общего подшипника для направления потока воздуха в противоположных направлениях.On Fig shows a view in section of a modification of the fan. In this embodiment, a pair of fans 291 is disposed in an approximately 29 flat plate housing 295 that is connected to the hydrogen storage cartridge 296 so that their rotational axes 290 are aligned. For each fan 291, a spiral blade 292 is formed around the axis of rotation 290. The fan 291 is coaxial with the engine 293 and rotates around its axis due to the rotation of the engine 293 so that it supplies an air flow in the axial direction. A pair of fans 291 can be controlled so that they rotate in the same direction. In addition, air channel inlets, such as grooves, may be formed in a portion of a common bearing to direct air flow in opposite directions.

Третий вариант воплощенияThird Embodiment

Ниже будет описан третий вариант воплощения топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением. В данном варианте воплощения средство создания потока воздуха с использованием вентилятора сформировано с одной стороны поверхности. На фиг.29 показан корпус 301, имеющий форму приблизительно прямоугольной карты, в котором установлен блок 303 генерирования электроэнергии. Корпус 301 топливного элемента типа карты может, например, иметь такие размеры, которые удовлетворяют стандартизированному размеру корпуса карты PC card, в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA. Стандартизованный размер корпуса в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA определен таким образом, что продольный размер (длина) корпуса находится в диапазоне 85,6 мм ± 0,2 мм и поперечный размер (ширина) корпуса находится в диапазоне 54,0 мм ± 0,1 мм. Толщина карты также стандартизирована в соответствии со стандартом JEIDA/PCMCIA для каждой карты Типа I и карты Типа II следующим образом: для Типа I толщина соединительной части карты находится в диапазоне 3,3 мм ± 0,1 мм и толщина части основания карты находится в диапазоне 3,3 мм ± 0,2 мм, и для Типа II толщина соединительной части карты находится в диапазоне 3,3 мм ± 0,1 мм и толщина части основания карты находится в диапазоне 5,0 мм или меньше и стандартная толщина части основания ± 0,2 мм. Как описано в предыдущих вариантах воплощения, корпус 301 в форме карты может быть сформирован путем наложения друг на друга верхней части корпуса на нижнюю часть корпуса.A third embodiment of a fuel cell in accordance with the present invention will be described below. In this embodiment, a means of creating an air flow using a fan is formed on one side of the surface. In Fig.29 shows a housing 301 having the shape of an approximately rectangular card in which a power generation unit 303 is installed. A card type fuel cell housing 301 may, for example, be sized to meet the standardized PC card housing size in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard. The standardized housing size in accordance with the JEIDA / PCMCIA standard is defined in such a way that the longitudinal size (length) of the housing is in the range of 85.6 mm ± 0.2 mm and the transverse dimension (width) of the housing is in the range of 54.0 mm ± 0, 1 mm. The thickness of the card is also standardized according to the JEIDA / PCMCIA standard for each Type I card and Type II card as follows: for Type I, the thickness of the card’s connecting part is in the range 3.3 mm ± 0.1 mm and the thickness of the card base part is in the range 3.3 mm ± 0.2 mm, and for Type II, the thickness of the card’s connecting portion is in the range of 3.3 mm ± 0.1 mm and the thickness of the card base portion is in the range of 5.0 mm or less and the standard thickness of the base portion is ± 0.2 mm. As described in previous embodiments, the card-shaped case 301 can be formed by stacking the upper case on top of the lower case.

Картридж 302 запаса водорода имеет такие размеры, что конечные плоскости в направлении, перпендикулярном продольному направлению корпуса 301 в форме карты, имеют размер, приблизительно равный размеру соответствующей конечной панели корпуса 301 в форме карты, и поэтому картридж 302 запаса водорода может быть присоединен так, что он будет составлять продолжение корпуса 301 в форме карты. Часть запаса водорода располагается в картридже 302 запаса водорода. Картридж 302 запаса водорода установлен с возможностью отсоединения на корпусе 301 топливного элемента. Когда картридж 302 запаса водорода присоединен к корпусу 301 топливного элемента, выходное отверстие топлива картриджа 302 запаса водорода соединено с соединительной частью для обеспечения выпуска топлива. С другой стороны, когда картридж 302 запаса водорода отсоединен от корпуса 301, выпуск топлива из картриджа 302 запаса водорода прекращается.The hydrogen storage cartridge 302 is sized such that the end planes in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the card-shaped housing 301 have a size approximately equal to that of the corresponding end panel of the card-shaped housing 301, and therefore, the hydrogen storage cartridge 302 can be attached so that it will be a continuation of the card body 301. Part of the hydrogen supply is located in the hydrogen storage cartridge 302. The hydrogen storage cartridge 302 is detachably mounted on the fuel cell housing 301. When the hydrogen storage cartridge 302 is connected to the fuel cell body 301, the fuel outlet of the hydrogen storage cartridge 302 is connected to the connecting portion to provide fuel release. On the other hand, when the hydrogen storage cartridge 302 is disconnected from the housing 301, the fuel discharge from the hydrogen storage cartridge 302 is stopped.

Корпус 301 в форме карты содержит внутри блок 303 генерирования электроэнергии, состоящий из комбинации из четырех генераторов, соединительной части 304, предназначенной для подачи топлива от картриджа 302 запаса водорода в корпус 301 в форме карты, соединительную часть 305 на стороне генерирования электроэнергии, в которую должна быть плотно установлена соединительная часть 304, часть 307 регулирования скорости потока, соединенную с соединительной частью 305 на стороне генерирования электроэнергии через трубку 306, трубку 308 для соединения части 307 регулирования скорости потока с блоком 303 генерирования электроэнергии, и часть 309 цепи управления, состоящей из электронных частей 310, установленных на монтажной плате 311, предназначенную для управления выходом. Пара вентиляторов 312 и 313, используемых в качестве средства создания потока воздуха, установлена в корпусе 301 в форме карты таким образом, что они проходят вдоль одной боковой поверхности корпуса 301. Вентиляторы 312 и 313 вращаются с помощью двигателей 314 и 315, соответственно. Вентиляторы 312 и 313 расположены параллельно друг другу, и в частности, в этом варианте воплощения вентиляторы 312 и 313 расположены на верхней и нижней сторонах для подачи воздуха к генераторам верхней стороны и генераторам нижней стороны, соответственно.The card-shaped housing 301 contains inside an electric power generating unit 303, consisting of a combination of four generators, a connecting part 304 for supplying fuel from the hydrogen storage cartridge 302 to a card-shaped housing 301, a connecting part 305 on the electric power generating side to which the connecting part 304, the flow rate control part 307 connected to the connecting part 305 on the power generation side through the tube 306, the tube 308 for connecting the part 307 p adjusting the flow rate with the power generating unit 303, and a control circuit part 309 consisting of electronic parts 310 mounted on a circuit board 311 for controlling the output. A pair of fans 312 and 313, used as a means of creating an air flow, is mounted in a card-shaped case 301 so that they extend along one side surface of the case 301. The fans 312 and 313 are rotated by motors 314 and 315, respectively. Fans 312 and 313 are arranged parallel to each other, and in particular, in this embodiment, fans 312 and 313 are located on the upper and lower sides for supplying air to the upper side generators and the lower side generators, respectively.

Каждый из вентиляторов 312 и 313 имеет такую структуру, в которой лопасти расположены вокруг цилиндрической оси вращения. Части лопастей, каждая из которых проходит по прямой линии в осевом направлении оси вращения, проходит радиально от оси вращения. В соответствии с этим, вентиляторы 312 и 313 вращаются вокруг осей вращения с приводом от двигателей 314 и 315 так, чтобы подавать воздух в пространство внутри корпуса в направлении, перпендикулярном осям вращения вдоль канавок (не показаны). Как будет описано ниже, вентиляторы 312 и 313 могут использоваться для испарения влаги, образующейся на электродах на стороне кислорода, и для отбора тепла с потоком воздуха, создаваемым вентиляторами 312 и 313. В данном варианте воплощения вентиляторы 312 и 313 соединены с двигателями 314 и 315 через соединители 316 и 317, соответственно; однако, они могут быть непосредственно соединены с двигателями 314 и 315, соответственно.Each of the fans 312 and 313 has a structure in which the blades are located around a cylindrical axis of rotation. Parts of the blades, each of which passes in a straight line in the axial direction of the axis of rotation, extends radially from the axis of rotation. Accordingly, fans 312 and 313 rotate around rotational axes driven by motors 314 and 315 so as to supply air into the space inside the housing in a direction perpendicular to the rotational axes along grooves (not shown). As will be described below, fans 312 and 313 can be used to evaporate moisture generated on the oxygen side electrodes and to remove heat with the air flow generated by fans 312 and 313. In this embodiment, fans 312 and 313 are connected to motors 314 and 315 through connectors 316 and 317, respectively; however, they can be directly connected to motors 314 and 315, respectively.

Блок 303 генерирования электроэнергии состоит из этих четырех генераторов, соединенных друг с другом. Каждый из генераторов имеет структуру, в которой электролитная пленка, такая как пленка - проводник протонов, установлена между электродом на стороне водорода и электродом на стороне кислорода. Каждый из электрода на стороне кислорода и электрода на стороне водорода сформирован из металлической пластины или из пластины, изготовленной из пористого металлического материала или электропроводного материала, такого как углеродсодержащий материал. Коллекторы тока подключены к электроду на стороне кислорода и электроду на стороне водорода. Коллектор тока представляет собой электропроводный материал, предназначенный для вывода электродвижущей силы, генерируемой на электродах, и изготовлен из металлического материала, углеродсодержащего материала или из нетканого материала, обладающего свойством электропроводности. Четыре генератора расположены таким образом, что пара генераторов установлена друг над другом и другая пара генераторов установлена друг над другом и расположена параллельно в корпусе.The power generation unit 303 consists of these four generators connected to each other. Each of the generators has a structure in which an electrolyte film, such as a proton conductor film, is installed between the electrode on the hydrogen side and the electrode on the oxygen side. Each of the oxygen-side electrode and the hydrogen-side electrode are formed of a metal plate or of a plate made of a porous metal material or an electrically conductive material such as a carbon-containing material. Current collectors are connected to the oxygen side electrode and the hydrogen side electrode. The current collector is an electrically conductive material designed to output an electromotive force generated by the electrodes, and is made of a metal material, a carbon-containing material or a non-woven material having the property of electrical conductivity. Four generators are arranged in such a way that a pair of generators is mounted on top of each other and another pair of generators is mounted on top of each other and located in parallel in the housing.

Верхний и нижний генераторы, установленные попарно друг с другом, расположены друг над другом так, что их электроды на стороне водорода расположены друг напротив друга. При такой конфигурации топливо может непосредственно подаваться на электроды на стороне водорода путем подачи топлива в пространство между электродами на стороне водорода, расположенными напротив друг друга, что позволяет активировать электроды. Кроме того, для комбинированного узла из пары генераторов электроды на стороне кислорода расположены на передней и задней поверхностях комбинированного узла пары генераторов.The upper and lower generators, installed in pairs with each other, are located one above the other so that their electrodes on the hydrogen side are located opposite each other. With this configuration, fuel can be directly supplied to the electrodes on the hydrogen side by supplying fuel to the space between the electrodes on the hydrogen side located opposite each other, which allows activation of the electrodes. In addition, for a combined assembly of a pair of generators, oxygen side electrodes are located on the front and rear surfaces of the combined assembly of a pair of generators.

Соединительная часть 305 на стороне генерирования электроэнергии представляет собой часть механизма, которая соединена с соединительной частью 304 картриджа 302 запаса водорода для подвода текучей среды топлива в топливный элемент при поддержании непроницаемости для газа картриджа 302 запаса водорода. Более конкретно, ведущий конец соединительной части 304 устанавливают в соединительную часть 305 со стороны генерирования электроэнергии и в этом случае, когда ведущий конец соединительной части 304 дополнительно проталкивают в соединительную часть 305 на стороне генерирования электроэнергии, он соединяется с соединительной частью 305 на стороне генерирования электроэнергии. В результате, при выполнении такой операции установки, предотвращается утечка газа. В случае жидкой текучей среды, в качестве которой непосредственно используется метанол, то есть метанол вместо газообразного водорода, вместо картриджа 302 запаса водорода может использоваться устанавливаемый с возможностью отсоединения резервуар с запасом жидкого топлива.The connecting part 305 on the power generation side is a part of the mechanism that is connected to the connecting part 304 of the hydrogen storage cartridge 302 for supplying fluid to the fuel cell while maintaining the gas tightness of the hydrogen storage cartridge 302. More specifically, the leading end of the connecting part 304 is installed in the connecting part 305 from the power generation side, and in this case, when the leading end of the connecting part 304 is further pushed into the connecting part 305 on the power generating side, it is connected to the connecting part 305 on the power generating side. As a result, when performing such an installation operation, gas leakage is prevented. In the case of a liquid fluid, in which methanol is directly used, that is, methanol instead of hydrogen gas, a removable reservoir with a liquid fuel reserve can be used instead of a hydrogen storage cartridge 302.

Механический механизм регулирования скорости потока может быть установлен в соединительной части 305 на стороне генерирования электроэнергии; однако, в соответствии с топливным элементом в данном варианте воплощения, часть 307 регулирования скорости потока расположена между соединительной частью 305 на стороне генерирования электроэнергии и блоком 303 генерирования электроэнергии. Часть 307 регулирования скорости потока установлена таким образом, чтобы она электронным способом или механическим способом поддерживала скорость потока текучей среды топлива на постоянном значении, например, путем управления давлением топлива с помощью клапана или подобного устройства.A mechanical flow rate control mechanism may be installed in the connecting part 305 on the power generation side; however, in accordance with the fuel cell in this embodiment, the flow rate control part 307 is located between the power generation side connecting part 305 and the power generation unit 303. The flow rate control part 307 is set so that it electronically or mechanically maintains the flow rate of the fuel fluid at a constant value, for example, by controlling the fuel pressure using a valve or the like.

Часть 309 цепи управления представляет собой цепь, предназначенную для управления электродвижущей силой на выходе блока 303 генерирования электроэнергии 303. Часть 309 цепи управления также позволяет отслеживать состояние соединения между стороной топливного элемента и картриджем 302 запаса водорода на стороне подачи топлива и регулировать выход при определении состояния нагрузки, подключенной к выходу, например, путем регулирования выходного напряжения в зависимости от режима (активный режим, дежурный режим или режим ожидания) устройства, с использованием электродвижущей силы, подаваемой на выход топливного элемента. Схема управления двигателями 314 и 315 привода вентиляторов 312 и 313 может быть установлена в части 309 цепи управления. В качестве энергии, используемой для части 309 цепи управления, может использоваться часть энергии, генерируемой блоком 303 генерирования электроэнергии. Пара выходных выводов 318 и 319 выходит из части 309 цепи управления, при этом ведущие концы выходных выводов 318 и 319 выступают наружу из корпуса 301 в форме карты.The control circuit part 309 is a circuit for controlling an electromotive force at the output of the electric power generation unit 303 303. The control circuit part 309 also allows you to monitor the state of the connection between the side of the fuel cell and the hydrogen storage cartridge 302 on the fuel supply side and adjust the output when determining the load condition connected to the output, for example, by adjusting the output voltage depending on the mode (active mode, standby mode or standby mode) of the device, using electromotive force supplied to the output of the fuel cell. The control circuit of the motor 314 and 315 of the drive of the fans 312 and 313 can be installed in part 309 of the control circuit. As the energy used for the control circuit part 309, a part of the energy generated by the electric power generating unit 303 can be used. A pair of output terminals 318 and 319 exits the control circuit portion 309, with the leading ends of the output terminals 318 and 319 protruding outward from the card-shaped housing 301.

Топливный элемент, в соответствии с данным вариантом воплощения, который выполнен, как описано выше, действует следующим образом:A fuel cell in accordance with this embodiment, which is configured as described above, operates as follows:

Вентиляторы 312 и 313, предназначенные для подачи кислорода в топливный элемент, а также для обеспечения испарения влаги, образующейся на поверхностях электродов на стороне кислорода, расположены на одной боковой поверхности корпуса в форме карты. Когда вентиляторы 312 и 313 вращаются, воздух направляется на поверхность электродов на стороне кислорода через канавки (не показаны). В соответствии с этим, становится возможным эффективно удалять влагу, образующуюся на поверхностях электродов на стороне кислорода, и, следовательно, предотвращать снижение выходного напряжения.Fans 312 and 313, designed to supply oxygen to the fuel cell, as well as to ensure the evaporation of moisture generated on the surfaces of the electrodes on the oxygen side, are located on one side surface of the housing in the form of a card. When the fans 312 and 313 rotate, air is directed to the surface of the electrodes on the oxygen side through grooves (not shown). Accordingly, it becomes possible to effectively remove moisture generated on the surfaces of the electrodes on the oxygen side, and therefore to prevent a decrease in the output voltage.

В соответствии с топливным элементом по данному варианту воплощения, поскольку в топливном элементе установлена часть 309 цепи управления, топливный элемент позволяет легко осуществлять оптимизацию выходного напряжения и управлять выходным напряжением в зависимости от условий окружающей среды. В результате, топливный элемент, в соответствии с данным вариантом воплощения, используется, не только как простое устройство генерирования электроэнергии, но также как и элемент, включающий функцию обработки информации. Кроме того, поскольку предотвращается утечка текучей среды топлива, такого как газообразное топливо, в соединительной части между топливным элементом и картриджем запаса топлива, становится возможным надежно обеспечить безопасность системы топливного элемента.According to the fuel cell of this embodiment, since the control circuit part 309 is installed in the fuel cell, the fuel cell makes it easy to optimize the output voltage and control the output voltage depending on environmental conditions. As a result, the fuel cell in accordance with this embodiment is used not only as a simple power generation device, but also as an element including an information processing function. In addition, since fuel fluid, such as gaseous fuel, is prevented from leaking in the connecting part between the fuel cell and the fuel supply cartridge, it becomes possible to reliably ensure the safety of the fuel cell system.

Четвертый вариант воплощенияFourth Embodiment

Ниже будет описан четвертый вариант воплощения топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением. В данном варианте воплощения, как показано на фиг.30-32, часть из множества канавок используется для испарения влаги, образующейся на электродах на стороне кислорода, и другая их часть используется для обеспечения отбора тепла от электродов.A fourth embodiment of a fuel cell in accordance with the present invention will be described below. In this embodiment, as shown in FIGS. 30-32, a portion of the plurality of grooves is used to evaporate moisture generated on the electrodes on the oxygen side, and another portion is used to provide heat removal from the electrodes.

На фиг.30 показаны канавки 371 и 372, проходящие вдоль поверхности генератора, в которых канавки 371 и 372 используются для испарения влаги и для отвода тепла, соответственно. Как показано на этих чертежах, канавки 372, используемые для отвода тепла, и канавки 371, используемые для испарения влаги, поочередно расположены в части 370 корпуса. Канавки 371 и 372 проходят, по существу, вдоль коротких сторон генератора между двумя длинными боковыми кромками генераторов. Каждая из канавок 371 и 372 сформирована с приданием ей приблизительно прямоугольной формы в поперечном сечении; однако, она может быть сформирована с приданием любой другой формы, например полукруглой формы или V-образной формы.FIG. 30 shows grooves 371 and 372 extending along the surface of a generator in which grooves 371 and 372 are used to evaporate moisture and to remove heat, respectively. As shown in these drawings, the grooves 372 used to remove heat and the grooves 371 used to evaporate moisture are alternately located in the housing part 370. The grooves 371 and 372 extend substantially along the short sides of the generator between the two long lateral edges of the generators. Each of the grooves 371 and 372 is formed to be approximately rectangular in cross section; however, it can be formed into any other shape, for example a semicircular shape or a V-shape.

Вентилятор 351 расположен вблизи к концам дальней стороны канавок 371 и 372, и вентилятор 353 расположен вблизи к концам передней стороны канавок 371 и 372. Каждый из вентиляторов 351 и 353 имеет структуру, в которой части лопастей сформированы вокруг цилиндрической вращающейся оси. Вентиляторы 351 и 353 приводятся в движение двигателями 352 и 354, соответственно, для подачи воздуха в протяженном направлении канавок 371 и 372. Роли вентиляторов 351 и 353 отличаются друг от друга. Вентилятор 351 непрерывно подает воздух в канавки 371 для испарения влаги, образующейся на части поверхности вблизи к коллектору тока генератора. С другой стороны, вентилятор 353 непрерывно подает воздух в канавки 372 для отвода тепла, для управления температурой генератора, через сепаратор так, что не происходит избыточного повышения температуры. Выходные отверстия 373 для воздуха сформированы на концах, на стороне, противоположной стороне вентилятора 351 канавок 371, и предназначены для выпуска воздуха, который прошел через канавки 371. Аналогично, выходные отверстия 374 для воздуха сформированы на концах, на стороне, противоположной стороне вентилятора 353 канавок 372, и предназначены для выпуска воздуха, прошедшего через канавки 372.A fan 351 is located close to the ends of the far side of the grooves 371 and 372, and a fan 353 is located close to the ends of the front side of the grooves 371 and 372. Each of the fans 351 and 353 has a structure in which parts of the blades are formed around a cylindrical rotating axis. Fans 351 and 353 are driven by motors 352 and 354, respectively, to supply air in the extended direction of the grooves 371 and 372. The roles of the fans 351 and 353 are different from each other. Fan 351 continuously supplies air to grooves 371 to evaporate moisture generated on a portion of the surface close to the generator current collector. On the other hand, the fan 353 continuously supplies air to the grooves 372 to remove heat, to control the temperature of the generator, through the separator so that there is no excessive temperature increase. Air outlets 373 are formed at the ends, on the opposite side of the fan 351 of the grooves 371, and are designed to discharge air that has passed through the grooves 371. Similarly, the air outlets 374 are formed at the ends, on the side opposite to the side of the groove fan 353 372, and are intended to exhaust air passing through grooves 372.

На фиг.31 схематично показан вид в разрезе генератора топливного элемента в соответствии с настоящим вариантом воплощения. Как показано на этом чертеже, генератор имеет структуру, в которой пластина 381 коллектора тока, электрод 382 на стороне водорода, пленка 383 электролита, используемая в качестве пленки - проводника протонов, электрод 384 на стороне кислорода, пластина 385 коллектора тока и сепаратор 386 расположены в виде пакета сложенными друг на друга, в указанном порядке, начиная с нижней стороны. Сепаратор 386 представляет собой пленку для электрической изоляции генератора и имеет части 375 отверстия, связанные с канавкам 371. В соответствии с этим, воздух, прошедший через канавки 371, не задерживается сепаратором 386 и поступает в непосредственную близость к пластине 385 коллектора тока и электрода 384 на стороне кислорода, через части 375 отверстий сепаратора 386, для испарения влаги, образующейся на них, и для удаления испаряемой влаги. С другой стороны, поскольку части 375 отверстия сепаратора 386 не связаны с канавками 372 для отвода тепла, воздух, прошедший через канавки 372, задерживается сепаратором 386, и поэтому не поступает в область, расположенную в непосредственной близости к пластине 385 коллектора тока и к электроду 384 на стороне кислорода. Воздух, задержанный сепаратором 386, используется для обеспечения отбора тепла, передаваемого через сепаратор 386. Следует отметить, что отверстия 375, сформированные в сепараторе 386, могут использоваться не только для испарения влаги, но также и для подачи кислорода.FIG. 31 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell generator in accordance with the present embodiment. As shown in this drawing, the generator has a structure in which a current collector plate 381, a hydrogen side electrode 382, an electrolyte film 383 used as a proton conductor film, an oxygen side electrode 384, a current collector plate 385, and a separator 386 are arranged in in the form of a packet stacked on top of each other, in the order shown, starting from the bottom. The separator 386 is a film for electrical insulation of the generator and has parts 375 of the hole associated with the grooves 371. Accordingly, the air passing through the grooves 371 is not delayed by the separator 386 and enters in close proximity to the plate 385 of the current collector and electrode 384 on the oxygen side, through portions 375 of the openings of the separator 386, to evaporate the moisture generated on them, and to remove evaporated moisture. On the other hand, since the portions 375 of the opening of the separator 386 are not connected to the heat removal grooves 372, the air passing through the grooves 372 is blocked by the separator 386 and therefore does not enter the area located in close proximity to the current collector plate 385 and to the electrode 384 on the oxygen side. The air trapped by the separator 386 is used to ensure the extraction of heat transmitted through the separator 386. It should be noted that the openings 375 formed in the separator 386 can be used not only to evaporate moisture, but also to supply oxygen.

Топливный элемент, сконфигурированный, как описано выше, действует следующим образом:A fuel cell configured as described above operates as follows:

Благодаря вращению вентилятора 351 может быть увеличено поступающее количество воздуха. В этом случае подаваемое количество кислорода на топливный элемент может быть повышено, и влага, образующаяся на электроде 384 на стороне кислорода, может быть удалена путем испарения для повышения выходных характеристик топливного элемента. Тем временем, благодаря вращению вентилятора 353, расположенного напротив вентилятора 351, поступающее количество воздуха от вентилятора 353 может быть увеличено. В этом случае может быть улучшен отбор тепла с поверхности сепаратора 386. В соответствии с этим, становится возможным управлять выходом топливного элемента, обеспечивая его стабильное значение.By rotating the fan 351, the incoming air can be increased. In this case, the amount of oxygen supplied to the fuel cell can be increased, and moisture generated at the oxygen side electrode 384 can be removed by evaporation to increase the output characteristics of the fuel cell. Meanwhile, by rotating the fan 353 opposite the fan 351, the incoming air from the fan 353 can be increased. In this case, heat removal from the surface of the separator 386 can be improved. Accordingly, it becomes possible to control the output of the fuel cell, ensuring its stable value.

Кроме того, в соответствии с топливным элементом по данному варианту воплощения, на канавках 371 для испарения влаги установлена заслонка 355, и заслонка 359 установлена на канавках 372 для отбора тепла. Заслонка 355 соединена с приводом 357 открывания/закрывания через соединительные части 358 и 363. Заслонка 355 может смещаться в направлении, перпендикулярном канавкам 371, при включении привода 357. Аналогично, заслонка 359 соединена с приводом 361 открывания/закрывания через соединительные части 362 и 364. Заслонка 355 может смещаться в направлении, перпендикулярном канавкам 371 при включении привода 357. На фиг.32 показано состояние, когда заслонки 355 и 359 закрыты, при включении приводов 357 и 361. Более конкретно, в закрытом состоянии положения частей 356 открывания заслонки 355 смещены от положений канавок 371, и положения частей 360 открывания заслонки 359 смещены от положений канавок 372. Когда заслонки 355 и 359 закрыты, воздух, подаваемый вентиляторами 351 и 353, не протекает через канавки 371 и 372 для подавления величины испарения влаги и отбора тепла по сравнению с состоянием, когда заслонки 355 и 359 открыты.In addition, according to the fuel cell of this embodiment, a shutter 355 is installed on the moisture evaporation grooves 371, and a shutter 359 is installed on the heat extraction grooves 372. The damper 355 is connected to the open / close actuator 357 through the connecting parts 358 and 363. The damper 355 can be displaced in the direction perpendicular to the grooves 371 when the actuator 357 is turned on. Similarly, the damper 359 is connected to the open / close actuator 361 through the connecting parts 362 and 364. The damper 355 can be displaced in the direction perpendicular to the grooves 371 when the actuator 357 is turned on. Fig. 32 shows the state when the shutters 355 and 359 are closed when the actuators 357 and 361 are turned on. More specifically, in the closed state, the positions of the opening parts 356 are closed the flaps 355 are offset from the positions of the grooves 371, and the positions of the opening portions 360 of the flaps 359 are offset from the positions of the flutes 372. When the flaps 355 and 359 are closed, air supplied by the fans 351 and 353 does not flow through the flutes 371 and 372 to suppress the amount of moisture evaporation and heat extraction compared with the state when the shutters 355 and 359 are open.

В этом варианте воплощения заслонки 355 и 359 закрыты, благодаря включению приводов 357 и 361; однако, может управляться только одна из заслонок 355 и 359 путем включения соответствующего одного из приводов 357 и 361. Кроме того, вместо использования механизма заслонок может быть остановлена работа каждого из вентиляторов и может регулироваться скорость вращения каждого из вентиляторов.In this embodiment, the shutters 355 and 359 are closed by activating the actuators 357 and 361; however, only one of the shutters 355 and 359 can be controlled by activating the corresponding one of the actuators 357 and 361. In addition, instead of using the shutter mechanism, each of the fans can be stopped and the rotation speed of each of the fans can be adjusted.

Топливный элемент, в соответствии с данным вариантом воплощения, является предпочтительным в том, что могут осуществляться не только подача кислорода, но также отбор тепла и удаление влаги и возможно реализовать высокие и стабильные выходные параметры топливного элемента, и поскольку испарение влаги и отбор тепла могут независимо управляться механизмом заслонки, становится возможным дополнительно улучшить характеристики управляемости топливного элемента.A fuel cell in accordance with this embodiment is preferred in that not only oxygen can be supplied, but also heat can be removed and moisture can be removed, and high and stable fuel cell output can be realized, and since moisture evaporation and heat can be taken independently controlled by the flapper mechanism, it becomes possible to further improve the fuel cell handling characteristics.

Пятый вариант воплощенияFifth Embodiment

Ниже будет описан пятый вариант воплощения топливного элемента, в соответствии с настоящим изобретением. В данном варианте воплощения отбор тепла и испарение влаги реализованы с помощью одного вентилятора. Как показано на фиг.33, канавки 398, используемые для отбора тепла, и канавки 399, используемые для испарения влаги, поочередно расположены в корпусе 400. Канавки 398 и 399 проходят, по существу, в направлении вдоль коротких сторон генератора между обеими длинными боковыми кромками генераторов. Каждая из канавок 398 и 399 сформирована в виде приблизительно прямоугольной формы в поперечном сечении; однако, они могут быть сформированы с приданием любой другой формы, например полукруглой формы или V-образной формы. Канавки 398, используемые для отбора тепла, проходят на сепаратор генератора и канавки 399, используемые для испарения влаги, проходят над частями отверстий, сформированными в сепараторе генератора.A fifth embodiment of a fuel cell in accordance with the present invention will be described below. In this embodiment, heat removal and evaporation of moisture are realized with a single fan. As shown in FIG. 33, the grooves 398 used to remove heat and the grooves 399 used to evaporate moisture are alternately located in the housing 400. The grooves 398 and 399 extend substantially in the direction along the short sides of the generator between both long side edges generators. Each of the grooves 398 and 399 is formed in an approximately rectangular shape in cross section; however, they can be formed into any other shape, for example a semicircular shape or a V-shape. Grooves 398 used for heat removal extend to a generator separator and grooves 399 used for evaporation of moisture extend over portions of openings formed in the generator separator.

Вентилятор 390, используемый в качестве средства создания потока воздуха, установлен на краях передней стороны канавок 398 и 399 на фиг.33. Следует отметить отсутствие какого-либо средства создания потока воздуха, такого как вентилятор, на краях дальней стороны канавок 398 и 399 на фиг.33. Вентилятор 390 имеет структуру, в которой спиральные лопасти 389 сформированы вокруг цилиндрической оси вращения. При вращении двигателя 391 воздух протекает вдоль осевого направления вращающейся оси. Благодаря изменению направления вращения двигателя 391 между нормальным направлением и обратным направлением, направление потока воздуха может изменяться между направлением от конца, на стороне двигателя вентилятора 390 и направлением от конца, на стороне, противоположной стороне двигателя вентилятора 390.A fan 390, used as a means of creating an air flow, is mounted on the edges of the front side of the grooves 398 and 399 in FIG. It should be noted the absence of any means of creating an air flow, such as a fan, at the edges of the far side of the grooves 398 and 399 in FIG. The fan 390 has a structure in which spiral blades 389 are formed around a cylindrical axis of rotation. As the engine 391 rotates, air flows along the axial direction of the rotating axis. By changing the direction of rotation of the engine 391 between the normal direction and the reverse direction, the air flow direction can be changed between the direction from the end, on the motor side of the fan 390, and the direction from the end, on the side opposite to the side of the fan motor 390.

Множество канавок 399, предназначенных для испарения влаги, могут быть соединены вместе канавкой 397, содержащей соединительную часть 396. Канавка 387 соединена с концом, противоположным двигателю 391, вентилятора 390 через трубку 395. В соответствии с этим, когда двигатель 391 вращается, чтобы подавать воздух с конца, противоположного двигателю 391 вентилятора 390 (см. стрелку на фиг.33), воздух поступает во множество канавок 399 для испарения влаги через трубку 395 и канавку 397 для обеспечения испарения влаги с поверхности генератора. Множество канавок 398, предназначенных для отвода тепла, соединены с канавкой 394, сформированной в соединительной части 393. Канавка 394 соединена с концом на стороне двигателя вентилятора 390 через трубку 392. В соответствии с этим, когда двигатель 391 вращается так, что подает воздух с конца, расположенного вблизи к двигателю 391 вентилятора 390 (см. стрелку на фиг.33), воздух поступает в множество канавок 398 для отбора тепла через трубку 392 и канавку 394 для обеспечения отбора тепла с поверхности генератора. Для предотвращения потока воздуха в обратном направлении на пути каждой из трубок 392 и 395 может быть установлена заслонка или клапан.Many grooves 399 for evaporating moisture can be joined together by a groove 397 containing a connecting part 396. A groove 387 is connected to the end opposite to the motor 391 of the fan 390 through the tube 395. Accordingly, when the motor 391 is rotated to supply air from the end opposite the engine 391 of the fan 390 (see arrow in FIG. 33), air enters into the plurality of grooves 3995 to evaporate moisture through the tube 395 and the groove 397 to allow evaporation of moisture from the surface of the generator. A plurality of heat removal grooves 398 are connected to a groove 394 formed in the connecting portion 393. The groove 394 is connected to the end on the motor side of the fan 390 through the pipe 392. Accordingly, when the motor 391 rotates so that it delivers air from the end located close to the engine 391 of the fan 390 (see arrow in FIG. 33), air enters into the plurality of grooves 398 for taking heat through the pipe 392 and the groove 394 for allowing heat to be taken from the surface of the generator. To prevent reverse airflow, a flap or valve may be installed in the path of each of the tubes 392 and 395.

Поскольку отбор тепла и испарение влаги могут контролироваться при использовании одного вентилятора, становится возможным уменьшить количество деталей и, следовательно, увеличить эффективность генерирования электроэнергии при уменьшении стоимости топливного элемента.Since heat extraction and moisture evaporation can be controlled using a single fan, it becomes possible to reduce the number of parts and, therefore, increase the efficiency of power generation while reducing the cost of the fuel cell.

В данном варианте воплощения средство создания потока воздуха представляет собой, например, вентилятор; однако, оно может быть выполнено как насос, создающий разность давления между одной и другой частями воздуха, благодаря чему воздух будет протекать в определенном направлении.In this embodiment, the air flow generating means is, for example, a fan; however, it can be implemented as a pump, creating a pressure difference between one and the other parts of the air, so that the air will flow in a certain direction.

Хотя в вариантах воплощения было приведено описание на примере персонального компьютера типа ноутбук, используемого в качестве устройства, в котором установлен топливный элемент или карта топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением, настоящее изобретение не ограничивается этим, но также может использоваться для портативных принтеров или факсимильных аппаратов, периферийного оборудования, используемого для персональных компьютеров, телефонов, телевизионных приемников, оборудования связи, портативных терминалов, часов, камер, аудио-видео оборудования, электрических вентиляторов, холодильников, утюгов, очистителей, рисоварок, электромагнитных кухонных устройств, осветительных устройств, игрушек, таких как игровые машины или радиоуправляемые автомобили, электрического инструмента, медицинского оборудования, измерительных устройств, оборудования, устанавливаемого на борту транспортного средства, в бизнес-машинах, инструментах поддержания здоровья/красоты, в роботах с электронным управлением, в электронном оборудовании такого типа, который носят на одежде, и в сборочных линиях.Although the embodiments have been described with an example of a laptop-type personal computer used as a device in which a fuel cell or fuel cell card is installed in accordance with the present invention, the present invention is not limited thereto, but can also be used for portable printers or fax machines , peripheral equipment used for personal computers, telephones, television receivers, communication equipment, portable terminals, hour s, cameras, audio-video equipment, electric fans, refrigerators, irons, cleaners, rice cookers, electromagnetic kitchen devices, lighting devices, toys, such as game machines or radio-controlled cars, electric tools, medical equipment, measuring devices, equipment installed on on board a vehicle, in business vehicles, health / beauty instruments, electronically controlled robots, electronic equipment of the type worn clothing and assembly lines.

Хотя в данном варианте воплощения было приведено описание со ссылкой на пример, в котором в качестве топлива, главным образом, используется газообразный водород, спирт (жидкость), такой как метанол, пригодный для использования в качестве так называемого метанола прямого типа, также может использоваться в качестве топлива.Although a description has been given in this embodiment with reference to an example in which hydrogen gas is mainly used, alcohol (liquid), such as methanol, suitable for use as the so-called direct type methanol can also be used in fuel quality.

В топливном элементе, в соответствии с настоящим изобретением, поскольку в корпусе топливного элемента установлено средство создания потока воздуха, даже если влага остается на электродах на стороне кислорода, такая влага может надежно удаляться с помощью потока воздуха, протекающего вдоль электродов на стороне кислорода, создаваемого с использованием средства создания потока воздуха. Поскольку в корпусе топливного элемента установлены генераторы, имеющие форму приблизительно плоской пластины, и в этом корпусе сформированы отверстия, становится возможным обеспечить надежную подачу воздуха на электроды на стороне кислорода генераторов через отверстия, сформированные в корпусе. Средство создания потока воздуха, которое позволяет создавать поток воздуха вокруг средства создания потока воздуха, расположено в корпусе в местах, соответствующих отверстиям, сформированным в корпусе. При этом возможно создавать поток воздуха без необходимости использования большого пространства.In a fuel cell in accordance with the present invention, since a means of generating an air flow is installed in the fuel cell body, even if moisture remains on the electrodes on the oxygen side, such moisture can be reliably removed by a stream of air flowing along the electrodes on the oxygen side generated from using means of creating air flow. Since generators having an approximately flat plate shape are installed in the fuel cell body, and holes are formed in this body, it becomes possible to provide reliable air supply to the electrodes on the oxygen side of the generators through openings formed in the body. A means of creating an air flow, which allows you to create an air flow around the means of creating an air flow, is located in the housing in places corresponding to the holes formed in the housing. In this case, it is possible to create an air flow without the need for a large space.

В топливном элементе, в соответствии с настоящим изобретением, поскольку электроды на стороне кислорода генераторов могут быть связаны с атмосферой, становится возможным подавать кислород на генераторы, без снижения давления, то есть парциального давления кислорода воздуха. Хотя при генерировании электродвижущей силы на поверхностях электродов на стороне кислорода генераторов образуется влага, такая влага может, предпочтительно, удаляться, поскольку электроды на стороне кислорода соединены с атмосферой через крупные отверстия, сформированные в корпусе.In a fuel cell in accordance with the present invention, since the electrodes on the oxygen side of the generators can be connected to the atmosphere, it becomes possible to supply oxygen to the generators without reducing the pressure, that is, the partial pressure of atmospheric oxygen. Although moisture is generated when the electromotive force is generated on the surfaces of the electrodes on the oxygen side of the generators, such moisture can preferably be removed since the electrodes on the oxygen side are connected to the atmosphere through large openings formed in the housing.

В функциональной карте топливного элемента, в соответствии с настоящим изобретением, карта топливного элемента может быть установлена в гнездо установки карты персонального компьютера типа ноутбук, который используется в качестве основного корпуса устройства. В частности, благодаря использованию карты топливного элемента, имеющей такой же размер, что и стандартная карта PC card для портативного оборудования, становится возможным увеличить время работы портативного оборудования. Хотя в корпусе PC карты расположено множество генераторов, кислород может поступать на электроды на стороне кислорода под достаточным давлением, поскольку электроды на стороне кислорода соединены с атмосферой, что позволяет не устанавливать какое-либо средство подачи газа, такое как баллон с газом или насос. В результате, становится возможным реализовать экономию пространства в топливном элементе и устранить необходимость использования дополнительного вспомогательного устройства.In the fuel cell functional card, in accordance with the present invention, the fuel cell card may be installed in a card slot of a personal computer of the laptop type, which is used as the main body of the device. In particular, by using a fuel cell card having the same size as a standard PC card for portable equipment, it becomes possible to increase the operating time of the portable equipment. Although many generators are located in the PC card body, oxygen can be supplied to the oxygen side electrodes under sufficient pressure, since the oxygen side electrodes are connected to the atmosphere, which eliminates the need for any gas supply means, such as a gas cylinder or pump. As a result, it becomes possible to realize space savings in the fuel cell and eliminate the need for an additional auxiliary device.

В топливном элементе и с механизмом подачи топлива для топливного элемента, в соответствии с настоящим изобретением, с частью запаса водорода, верхний и нижний коллекторы тока на стороне водорода которого установлены таким образом, что задняя поверхность верхнего коллектора тока на стороне водорода и передняя поверхность нижнего коллектора тока на стороне водорода расположены напротив друг друга, и генераторы расположены таким образом, что они установлены друг над другом на передней поверхности верхнего коллектора тока на стороне водорода и на задней поверхности нижнего коллектора тока на стороне водорода. В соответствии с этим, генераторы установлены друг над другом сверху и снизу на общей части подачи газа, то есть на части подачи водорода, что приводит к тому, что область генерирования электроэнергии генераторов может быть увеличена. Поскольку изолирующая пленка установлена как прокладка между коллекторами тока на стороне водорода, водород в качестве газообразного топлива может надежно подаваться в такой набор из генераторов, выполненных в плоской форме, сверху и снизу, на внешние стороны коллекторов тока на стороне водорода через отверстия, сформированные в прокладке. В частности, если каждая из изолирующих пленок выполнена из синтетической смолы, такой как поликарбонат, такая изолирующая пленка может функционировать как эластичный элемент, который упруго деформируется для обеспечения равномерного контакта между парой генераторов, которым придана плоская форма, и коллекторов тока, когда генераторы введены в прижимной контакт с коллекторами тока на стороне водорода. В результате, становится возможным легко получить состояние равномерного прижимного контакта между генераторами и коллекторами тока на стороне водорода.In the fuel cell and with the fuel supply mechanism for the fuel cell in accordance with the present invention, with a part of the hydrogen supply, the upper and lower current collectors on the hydrogen side of which are mounted so that the rear surface of the upper current collector is on the hydrogen side and the front surface of the lower collector the currents on the hydrogen side are opposite each other, and the generators are arranged so that they are mounted one above the other on the front surface of the upper current collector on the water side genus and the back surface of the lower current collector on the hydrogen side. Accordingly, the generators are mounted one above the other on the top and bottom on the common part of the gas supply, that is, on the part of the hydrogen supply, which leads to the fact that the generation area of the electric power of the generators can be increased. Since the insulating film is installed as a gasket between current collectors on the hydrogen side, hydrogen as a gaseous fuel can be reliably supplied to such a set of generators made in a flat form, above and below, to the outer sides of current collectors on the hydrogen side through openings formed in the gasket . In particular, if each of the insulating films is made of synthetic resin, such as polycarbonate, such an insulating film can function as an elastic element that elastically deforms to provide uniform contact between the pair of flat-shaped generators and current collectors when the generators are inserted into pressure contact with current collectors on the hydrogen side. As a result, it becomes possible to easily obtain a uniform pressure contact state between the generators and the current collectors on the hydrogen side.

В топливном генераторе, в соответствии с настоящим изобретением, большое отверстие, сформированное в материале уплотнения, сформировано на внешней кромке электрода на стороне водорода, который выполнен меньшим, чем пленка - проводник протонов, и сторона электрода на стороне кислорода, в принципе, связана с атмосферой через часть большого отверстия коллектора тока на стороне кислорода, который установлен на электроде на стороне кислорода, и поэтому не требуется использовать какой-либо уплотнитель для газа. Это является предпочтительным для уменьшения количества деталей и количества этапов сборки. Кроме того, поскольку элемент из уплотнительного материала, обладающий упругостью, сжимается в направлении толщины, когда коллектор тока прижимают к генератору, для обеспечения равномерного контакта между коллектором тока и одновременно с материалом уплотнителя и электродом на стороне водорода внутри материала уплотнителя, благодаря этому улучшаются электрические характеристики топливного элемента. Кроме того, поскольку со стороны электрода на стороне кислорода отсутствует какой-либо уплотнительный материал, может быть обеспечена жесткость электрода на стороне кислорода благодаря тому, что на электрод на стороне кислорода не воздействуют характеристики материала уплотнителя, в результате чего, становится возможным существенно улучшить характеристики газонепроницаемости генератора.In the fuel generator in accordance with the present invention, a large hole formed in the seal material is formed on the outer edge of the electrode on the hydrogen side, which is smaller than the proton conductor film, and the electrode side on the oxygen side, in principle, is connected with the atmosphere through a portion of the large opening of the current collector on the oxygen side, which is mounted on the electrode on the oxygen side, and therefore no gas seal is required. This is preferred to reduce the number of parts and the number of assembly steps. In addition, since the element of the sealing material having elasticity is compressed in the thickness direction when the current collector is pressed against the generator to ensure uniform contact between the current collector and simultaneously with the seal material and the electrode on the hydrogen side inside the seal material, the electrical characteristics are improved fuel cell. In addition, since there is no sealing material on the oxygen side of the electrode, the stiffness of the electrode on the oxygen side can be ensured due to the fact that the characteristics of the sealant material do not affect the electrode on the oxygen side, as a result of which it becomes possible to significantly improve the gas tightness characteristics generator.

Claims

1. A fuel cell comprising a housing having an approximately flat plate shape comprising a portion of an opening formed in a portion of the housing; a generator having approximately the shape of a flat plate located in said housing, said generator comprising an electrolyte film located between the electrode on the fuel side and the electrode on the oxygen side; and means for creating an air flow intended to create an air flow around said means for creating an air flow, wherein the means for creating a flow is located in a portion of the opening on the inside of the housing.

2. A fuel cell comprising a housing having approximately the shape of a flat plate having a portion of an opening formed in a portion of the housing; a generator having approximately the shape of a flat plate located in said housing, said generator comprising an electrolyte film located between the electrode on the fuel side and the electrode on the oxygen side; means for creating an air flow intended to create an air flow around said means for creating an air flow, wherein said means for creating a flow is located in a specified part of the hole on the inside of said body; and an air channel for directing air that is supplied externally from said housing by said means of generating air flow along a plane of said electrode on the oxygen side of said generator.

3. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the means of creating an air flow is a rotator.

4. The fuel cell according to claim 2, characterized in that the axis of rotation of the rotator passes in the plane of the generator, having approximately the shape of a flat plate.

5. The fuel cell according to claim 3, characterized in that the base plane of the generator is approximately rectangular in shape and the rotator is located approximately along the linear end portion of the approximately rectangular generator.

6. The fuel cell according to claim 4, characterized in that the rotator has blades located around the outer contour of the rotator.

7. The fuel cell according to claim 5, characterized in that the blades extend essentially radially from the side of the axis of rotation.

8. The fuel cell according to claim 5, characterized in that the blades are located essentially spirally around the axis of rotation.

9. The fuel cell according to claim 3, characterized in that the rotator is driven by an engine.

10. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the means of creating an air flow is a pump designed to create a difference in air pressure between one and the other parts, thus creating an air flow between them.

11. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the means of creating an air flow is located so that its longitudinal direction extends in the main plane of the housing, having approximately the shape of a flat plate.

12. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the casing is formed giving it approximately rectangular shape, and means for creating an air flow is installed along the surface of the inner side of the approximately rectangular casing.

13. The fuel cell according to item 12, wherein the means for creating an air flow passes along the longitudinal direction of the housing.

14. The fuel cell according to claim 1, characterized in that the air channel is a groove formed inside the housing so that it extends along the plane of the electrode on the oxygen side.

15. The fuel cell according to 14, characterized in that the groove consists of many grooves extending essentially parallel to each other.

16. A fuel cell comprising a housing having an approximately flat shape of a plate comprising a portion of an opening formed in a portion of said housing; two generators having approximately the shape of a flat plate located in the housing, each of these generators containing an electrolyte film located between the electrode on the fuel side and the electrode on the oxygen side; air flow generating means for creating an air flow around the air flow generating means, wherein the air flow generating means is located inside the housing; a channel for air, designed to direct air that is supplied into the specified housing using the specified means of creating an air flow along the planes of the electrodes on the oxygen side of the generators; and a fuel channel for supplying fuel to the electrodes on the fuel side of the generators; in which two generators are arranged so that the fuel channel is located between the electrodes on the fuel side of the generators.

17. The fuel cell according to clause 16, wherein the means of creating an air flow is a rotating body.

18. The fuel cell according to 17, characterized in that the axis of rotation of the specified rotating body extends in the plane of the generator, having approximately the shape of a flat plate.

19. The fuel cell according to 17, characterized in that the main plane of the generator is approximately rectangular in shape and the rotating body is located approximately along the linear end portion of the approximately rectangular generator.

20. The fuel cell according to claim 17, characterized in that the rotating body consists of at least two rotators located on opposite ends of the rectangular generator so that one of the rotators is designed to direct air to one of the electrodes on the oxygen side and the other of the rotators is configured to direct air to the other of the electrodes on the oxygen side.

21. The fuel cell according to 17, characterized in that the rotator includes blades located around the outer contour of the rotator.

22. The fuel cell according to item 21, wherein the blades extend essentially radially from the side of the axis of rotation.

23. The fuel cell according to item 21, wherein the blades are located essentially spirally around the axis of rotation.

24. The fuel cell according to item 21, wherein the rotator is driven by an engine.

25. The fuel cell according to clause 16, wherein the means of creating an air flow is a pump designed to generate a difference in air pressure between one and the other parts, thereby creating an air flow between them.

26. The fuel cell according to clause 16, wherein the air channel consists of grooves, each of which is formed inside the housing so that it extends along the plane of each of the electrodes on the oxygen side of the generators.

27. The fuel cell according to p, characterized in that each of the grooves consists of many grooves running parallel to each other.

28. The fuel cell according to clause 16, characterized in that the casing is formed to give it an approximately rectangular shape, and means for creating an air flow passes along the surface of the inner side of the housing having an approximately rectangular shape.

29. The fuel cell according to claim 28, wherein the air flow generating means is located along the longitudinal direction of the housing element.

30. The fuel cell according to clause 16, wherein the main plane of the generator has an approximately rectangular shape, and the means for creating an air stream consists of parts of creating an air stream located on opposite ends of the generator having an approximately rectangular shape, so that one from the parts of creating an air flow made with the possibility of directing air to one of the electrodes on the oxygen side, and another of the parts of creating an air stream is made with the ability to direct air x on the other of the electrodes on the oxygen side; the air channel consists of grooves, each of which is formed inside the housing so that it extends along the plane of each of the pair of electrodes on the oxygen side of the generators; and each of the grooves is connected to a corresponding one of the parts to create an air flow.

31. The fuel cell according to p. 30, characterized in that each of these parts of the creation of an air stream is a rotor.

32. The fuel cell according to p, characterized in that the axis of rotation of the rotator passes in the plane of the generator, having approximately the shape of a flat plate.

33. The fuel cell according to p, characterized in that the rotator contains blades located around the outer contour of the rotator.

34. The fuel cell according to p, characterized in that the blades extend essentially radially from the side of the axis of rotation.

35. The fuel cell according to claim 33, wherein the blades are arranged substantially spirally around the axis of rotation.

36. The fuel cell according to p, characterized in that the rotator is driven by an engine.

37. The fuel cell according to p. 30, characterized in that each of these parts of the creation of an air flow is a pump designed to create a difference in air pressure between one and the other parts, thereby creating an air flow between them.

38. The fuel cell according to claim 30, wherein the casing is formed to be approximately rectangular in shape and each of the air flow generating portions is formed so that it extends along the surface of the inner side of the approximately rectangular casing.

39. The fuel cell according to claim 38, wherein each of said air flow generating portions extends along a longitudinal direction of the housing.

40. A fuel cell comprising a housing having approximately the shape of a flat plate comprising a portion of an opening formed in a portion of the housing; a generator having approximately the form of a flat plate located in the housing, the generator including an electrolyte film located between the electrode on the fuel side and the electrode on the oxygen side; air flow generating means for creating an air flow around the air flow generating means, wherein the air flow generating means is located inside the housing; and control means for controlling the amount of air flow generated by the air flow means.

41. The fuel cell according to p, characterized in that the control means includes an electronic part mounted on a circuit board having approximately the shape of a flat plate.