WO2004032271A1 - 燃料電池の運転方法および燃料電池およびこれを搭載した携帯機器および携帯電話機 - Google Patents

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WO2004032271A1
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vibration
fuel
electrode
current collector
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Hidekazu Kimura
Tsutomu Yoshitake
Sadanori Kuroshima
Takashi Manako
Suguru Watanabe
Yoshimi Kubo
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Nec Corporation
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell using an organic compound as a fuel, an operation method of the fuel cell, a mobile device equipped with the fuel cell, and a mobile phone.
  • a polymer electrolyte fuel cell is constructed by using a solid polymer electrolyte membrane such as a perfluorosulfonate membrane as an electrolyte, and joining a fuel electrode and an oxidizer electrode to both sides of the membrane. Hydrogen is supplied to the fuel electrode and oxygen is supplied to the oxidizer electrode to generate electricity by an electrochemical reaction.
  • a solid polymer electrolyte membrane such as a perfluorosulfonate membrane
  • Oxidant electrode 1 Z 2 O 2 + 2 H + + 2 e ⁇ H 20 (2)
  • the polymer electrolyte fuel cell can obtain a high output of 1 A / cm 2 or more at normal temperature and normal pressure.
  • the fuel electrode and the oxidizer electrode include a mixture of carbon particles carrying a catalytic substance and a solid polymer electrolyte. Generally, this mixture is applied to an electrode substrate such as carbon paper which serves as a fuel gas diffusion layer. A fuel cell is formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between these two electrodes and thermocompression bonding.
  • the hydrogen gas supplied to the fuel electrode passes through the through hole in the electrode and reaches the catalyst as shown in the above reaction formula (1), and emits electrons to become hydrogen ions.
  • the emitted electrons are led to the external circuit through the carbon particles in the fuel electrode, and flow into the oxidizer electrode from the external circuit.
  • hydrogen ions generated at the fuel electrode reach the oxidizer electrode through the solid polymer electrolyte in the fuel electrode and the solid polymer electrolyte membrane disposed between both electrodes.
  • the hydrogen ions react with oxygen supplied to the oxidant electrode and electrons flowing from an external circuit to generate water as shown in the above reaction formula (2).
  • the external circuit electrons flow from the fuel electrode to the oxidizer electrode, and power is extracted.
  • the fuel cell using hydrogen as a fuel has been described above.
  • a fuel cell using an organic compound such as methanol as a fuel have been actively conducted.
  • Such fuel cells use an organic compound that is reformed into hydrogen gas and used as fuel, and a fuel cell without reforming an organic liquid fuel, as represented by a direct methanol fuel cell. Some are supplied directly.
  • the latter fuel cell has a structure in which an organic liquid fuel such as methanol is directly supplied to the fuel electrode, and therefore does not require a device such as a reformer. Therefore, the configuration of the battery can be simplified, and the entire device can be downsized.
  • organic liquid fuels are Excellent in portability. Therefore, fuel cells using such organic liquid fuels are expected to be installed in portable information devices (portable devices) such as mobile phones, notebook computers, and PDAs in the future.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2002-184430 discloses a fuel cell technology.
  • the fuel cell according to this technique includes a piezoelectric element and a vibration plate on at least one of the oxidizing gas flow path and the fuel gas flow path.
  • the water at the oxidizer electrode is efficiently removed by the vibration of the piezoelectric element and the vibration plate.
  • the piezoelectric element and the diaphragm are provided in the cell, the manufacturing process and structure are complicated.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-205585 discloses a fuel cell technology.
  • the fuel cell of this technology includes a fuel electrode and an oxygen reaction electrode, or a vibrator that vibrates the separator. With this shaker, water at the oxygen reaction electrode and the fuel electrode can be eliminated.
  • the 5 require a separate power supply for driving the vibrator, it is difficult to achieve a sufficiently compact and lightweight.
  • a fuel cell technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2001-120720.
  • the fuel cell of this technology has an electrolyte membrane, a fuel electrode, an oxidizer electrode, a fuel container, and a separation membrane.
  • the fuel electrode and the oxidant electrode are arranged to face each other with the electrolyte membrane interposed therebetween.
  • the fuel container holds the liquid fuel on the anode surface.
  • the separation membrane is provided in the fuel container, separates carbon dioxide and liquid fuel, and selectively discharges carbon dioxide generated from the fuel electrode to the outside of the fuel container.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-56686 discloses a technique of a fuel cell using a liquid fuel.
  • the fuel cell according to this technique has a structure in which a fuel electrode provided with a catalyst portion and an oxidant electrode are arranged in an electrolyte. At the boundary between the electrolyte and the catalyst part of the fuel electrode, A channel groove for supplying liquid fuel is formed on the surface. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a fuel cell capable of efficiently removing carbon dioxide from a fuel electrode and obtaining a stable output, and a portable information device (portable device) using the same.
  • Another object of the present invention is to provide a high-output fuel cell having a simple manufacturing process and structure, and a portable information device (portable device) using the same.
  • a fuel cell according to the present invention includes a fuel electrode and an oxidant electrode, an organic liquid fuel is supplied as fuel to the fuel electrode, and an oxidant is supplied to the oxidant electrode to generate electric power.
  • the fuel cell includes a fuel cell main body, and a vibration generating unit that generates vibration so that carbon dioxide generated in the fuel electrode by vibration of the fuel electrode is removed.
  • the above fuel cell further includes a control unit that controls the driving of the vibration generation unit based on the output of the fuel cell body.
  • the above fuel cell further includes a power supply unit that supplies AC power for driving the vibration generation unit to the vibration generation unit.
  • the vibration generator is driven by a part of the output of the fuel cell body.
  • the vibration generator includes a piezoelectric vibrator that generates vibration.
  • the vibration generating section is provided on the fuel cell main body.
  • the fuel cell further includes a support provided with the fuel cell main body and the vibration generating section.
  • the support transmits the vibration to the fuel cell body.
  • the fuel cell main body includes a porous current collector.
  • the current collector is coated with a hydrophilic coating material.
  • the fuel cell body includes a porous current collector.
  • the current collector is coated with a hydrophobic coating material.
  • the fuel electrode includes a current collector, and a fuel electrode catalyst layer in which one surface is in contact with the current collector and the other surface is in contact with the solid polymer electrolyte membrane.
  • the current collector has a through hole. In the through hole, the diameter of the surface on the side of the anode catalyst layer is smaller than the diameter of the opposite surface.
  • a portable device (portable information device) of the present invention includes a housing and a fuel cell held in the housing.
  • the fuel cell is provided in the housing, includes a fuel electrode and an oxidant electrode, and supplies an organic liquid fuel as fuel to the fuel electrode, and supplies an oxidant to the oxidant electrode to generate electric power.
  • a vibration generating unit that is provided in the housing and generates vibration so that the fuel electrode vibrates to remove carbon dioxide generated at the fuel electrode.
  • the fuel cell further includes a control unit that controls driving of the vibration generating unit based on an output of the fuel cell main body.
  • the power supply unit further includes a power supply unit that supplies the raw unit.
  • the power supply unit is driven by a part of the output of the fuel cell main body.
  • the vibration generating unit includes a piezoelectric vibrator that generates vibration.
  • the vibration generating section is provided on the fuel cell body.
  • the fuel cell further includes a support provided with the fuel cell main body and the vibration generator.
  • the support transmits vibration to the fuel cell body.
  • the fuel cell body includes a porous current collector.
  • the current collector is coated with a hydrophilic coating material.
  • the fuel cell main body includes a porous current collector.
  • the current collector is coated with a hydrophobic coating material.
  • the fuel electrode includes a current collector, and a fuel electrode catalyst layer in which one surface is in contact with the current collector and the other surface is in contact with the solid polymer electrolyte membrane.
  • the current collector has a through hole. In the through hole, the diameter of the surface on the side of the anode catalyst layer is smaller than the diameter of the opposite surface.
  • the housing includes an outer housing, an inner housing included in the outer housing, and a vibration damping material that joins the outer housing and the inner housing.
  • the fuel cell is held in the inner housing.
  • the inner part is held by the inner casing, and It further includes an information notification unit that transmits vibration of the housing to the outer housing and notifies the user of information by vibrating the outer housing.
  • the vibration generating unit also functions as an information notifying unit that notifies a user of information by vibrating the housing.
  • the vibration damping material includes a butyl rubber-based material.
  • a mobile phone includes a housing, and a fuel cell held by the housing.
  • the fuel cell includes a fuel cell body and a vibration generator.
  • the fuel cell main body is provided in the housing, includes a fuel electrode and an oxidant electrode, supplies an organic liquid fuel to the fuel electrode, and supplies an oxidant to the oxidant electrode to generate electric power.
  • the vibration generator is provided in the housing, and generates vibration so that the fuel electrode vibrates and carbon dioxide generated in the fuel electrode is removed.
  • the vibration generating unit also functions as an information notifying unit that notifies a user of information by vibrating the housing.
  • a method of operating a fuel cell includes: (a) supplying an organic liquid fuel to a fuel electrode of a fuel cell and supplying an oxidant to an oxidant electrode to generate power; (B) a step of applying vibration to the fuel electrode to remove carbon dioxide generated at the fuel electrode.
  • the vibration is generated by passing an AC current through the piezoelectric vibrator.
  • the vibration is generated by using a part of the current output by the fuel cell.
  • the step (b) includes the step (b) A step of providing vibration to the fuel electrode when the output of the fuel cell falls below a predetermined threshold.
  • the fuel cell main body with the vibration generating section, it is possible to provide a fuel cell capable of efficiently removing carbon dioxide from the fuel electrode and obtaining a stable output.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a power generation portion of the fuel cell main body in FIG.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing a cross section in an embodiment of a mobile phone as one of the mobile devices of the present invention.
  • FIG. 3B is a diagram showing a cross section AA ′ of FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of an embodiment of a mobile phone as one of the mobile devices of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a power generation portion of another modification of the fuel cell main body in FIG.
  • FIG. 6A is a block diagram illustrating an example of a configuration of a fuel cell having a control function.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an example of a control block of feedback control.
  • FIG. 6C shows the relationship between the first and second voltmeters in FIG. 6A.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the embodiment of the fuel cell according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel cell 350 includes a fuel cell main body 100, an invar device 316, and a piezoelectric vibrator 314 as a vibration generator.
  • the fuel cell main body 100 has four terminals of a first plus terminal 3 18, a first minus terminal 3 19, a second plus terminal 3 20, and a second minus terminal 3 21.
  • the first plus terminal 318 and the first minus terminal 319 are output terminals for connection to an external circuit.
  • the second positive terminal 320 and the second negative terminal 320 connect the fuel cell body 100 and the piezoelectric vibrator 314 via an inverter device 316. Connect with the air.
  • the current flowing between the first plus terminal 318 and the first minus terminal 319 and the current flowing between the second plus terminal 320 and the second minus terminal 321 are separated by a shunt (not shown). It is diverted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a power generation portion of the fuel cell main body 100 in FIG.
  • the electrode-electrolyte assembly 101 includes a fuel electrode 102, an oxidant electrode 108, and a solid polymer electrolyte membrane 114.
  • Fuel electrode 102 is on the fuel electrode side It includes a current collector 104 and a fuel electrode side catalyst layer 106.
  • the oxidant electrode 108 includes an oxidant electrode-side current collector 110 and an oxidant electrode-side catalyst layer 112.
  • the fuel electrode side current collector 104 and the oxidant electrode side current collector 110 each have a large number of through holes (not shown).
  • a plurality of electrode-electrolyte assemblies 101 are stacked with the fuel electrode side separator 120 and the oxidizer electrode side separator 122 interposed therebetween, and are electrically connected to each other to form the fuel cell body 10 0 is configured.
  • a fuel flow path 3 10 through which the fuel 124 flows is provided between the fuel electrode side separator 120 and the fuel electrode side current collector 104.
  • an oxidant flow path 3 12 through which the oxidant 126 flows is provided between the oxidant electrode side separator 122 and the fuel electrode side current collector 104.
  • the fuel electrode 102 is supplied to the fuel electrode 102 of each electrode-electrolyte assembly 101 through the fuel flow channel 310.
  • the fuel 124 passes through the through-hole of the anode current collector 104, reaches the anode catalyst layer 106, and is subjected to the reaction of the aforementioned reaction formula (3).
  • hydrogen ions, electrons and carbon dioxide are generated.
  • the hydrogen ions pass through the polymer electrolyte membrane 114 and move to the oxidant electrode 108.
  • the electrons move to the oxidizer electrode 108 via the anode current collector 104 and an external circuit.
  • an oxidizer 126 such as air or oxygen is supplied to the oxidizer electrode 108 of each electrode-electrolyte assembly 101 through the oxidizer flow path 312.
  • This oxygen and the oxidant electrode 1 generated at the fuel electrode 102 as described above The hydrogen ions and electrons that have moved to 08 react as shown in the above-mentioned reaction formula (4) to produce water.
  • the electrons flow from the fuel electrode 102 to the oxidant electrode 108 in the external circuit, so that electric power is obtained.
  • the piezoelectric vibrator 314 shown in FIG. 1 oscillates the fuel electrode 102 to encourage the movement of the carbon dioxide gas bubbles.
  • the amount of carbon dioxide remaining in the fuel electrode 102 can be reduced. Therefore, the reaction of the above-mentioned reaction formula (3) proceeds smoothly, and a stable output can be obtained.
  • the vibration of the piezoelectric vibrator 314 is generated as follows. A part of the direct current output from the fuel cell main body 100 is supplied to the chamber overnight device 316 and converted into an alternating current. Next, this alternating current is supplied to the piezoelectric vibrator 314 to generate vibration. Since this vibration is transmitted to the entire fuel cell body 100, the vibration is also transmitted to the fuel electrode 108. Therefore, the above-mentioned desorption of carbon dioxide can be realized.
  • a fuel cell in a portable information device portable device
  • Power is preferably supplied from 100 to the inverter device 316 ⁇ This is because it is difficult for portable information devices (portable devices) to use other external power sources. It is more preferable that the piezoelectric vibrator 314 is disposed outside the fuel cell main body 100 at a position close to the fuel electrode 108. This is because the vibration generated by the piezoelectric vibrator 314 can be easily transmitted to the fuel electrode 108.
  • the piezoelectric vibrator 314 utilizes the property of piezoelectric ceramics, which is distorted when a voltage is applied. Therefore, vibration can also be generated by intermittently flowing a DC current to the piezoelectric vibrator 314. However, when the piezoelectric vibrator 314 is driven by converting it into an AC current by the inverter device 316 as in the present embodiment, a vibration having a displacement twice as large as that caused by the DC current can be generated. Therefore, stronger vibration can be given to the fuel electrode 102. Therefore, carbon dioxide can be more effectively removed.
  • a piezoelectric vibrator of a bimorph type, a monomorph type, a unimorph type, or the like can be used.
  • a bimorph type piezoelectric vibrator is preferable. This is because power consumption is small and large displacement can be obtained at low voltage.
  • a bimorph type piezoelectric vibrator for example, a piezoelectric ceramic actuator manufactured by TFT Corporation can be used.
  • Matsushita Electronic Components Co., Ltd. TCXF series etc. can be used.
  • the above-described vibration may be always generated.
  • the vibration may be generated when a predetermined condition is satisfied.
  • the predetermined condition is, for example, when the output of the fuel cell main body 100 is lower than a predetermined threshold, a predetermined time (threshold value) has elapsed since the fuel cell main body 100 was turned on.
  • a predetermined power for example, when a predetermined power (threshold) is consumed, when a current equal to or more than a predetermined current value (threshold) flows, and the like. Thereby, the power consumed by the piezoelectric vibrators 314 can be suppressed.
  • Figure 7 shows the process.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation in the embodiment of the fuel cell of the present invention.
  • the fuel cell generates power (step S O 1).
  • data relating to predetermined conditions eg, output of the fuel cell main body 100, time since the fuel cell main body 100 was turned on, power consumption, and current value
  • step SO 2 data relating to predetermined conditions
  • step SO3 It is compared with the threshold (step S03).
  • Step S03, Yes the fuel cell is vibrated (step S04). If the relationship between the data and the threshold does not satisfy the predetermined condition (Step S03, No), if the fuel cell is vibrating, the vibration is stopped (Step S05). If power generation by the fuel cell has not been completed (Step S06, No), the process returns to Step SO2. When the power generation of the fuel cell is completed (Step S06, Yes), if the fuel cell is vibrating, the vibration is stopped (Step S07). Further, feedback control may be performed.
  • each control described above can be realized by adopting a configuration as shown in FIG. 6A.
  • FIG. 6A is a block diagram illustrating an example of a configuration of a fuel cell having a control function.
  • the vibration of the piezoelectric vibrator 3 14 of the vibrating section 3 18 is controlled by the vibration control section 4 63 via the inverting device 3 16.
  • the vibration control section 4 63 Evening device 3 16 may be included.
  • a first voltmeter 417 and a second voltmeter 419 are connected to the load 453 and the fuel cell main body 100, respectively.
  • an ammeter 415 for measuring a current from the fuel cell body 100 is connected.
  • the values of the ammeter 4 15, the first voltmeter 4 17 and the second voltmeter 4 19 are the current 4 51, the output 4 5 7 from the load 4 5 3 and the reference output 4 respectively.
  • the vibration controller 463 For example, when the output 457 falls below a predetermined threshold, when a predetermined time elapses after the current 451 starts flowing, the vibration controller 463 outputs a predetermined power (output 457). When X current 4 5 1) is consumed, and when current 4 5 1 exceeds the specified current value, turn on the inverter 3 16.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example of a control block of the feedback control by the vibration controller 463.
  • an output 457 and a reference output 467 are input to the vibration controller 463.
  • the vibration controller 463 performs a predetermined calculation (example: difference, ratio) for calculating an amount using these as variables. Then, the magnitude relationship between the calculated amount and a predetermined threshold value set in advance is compared. Compare. For example, when the calculated amount is smaller than the threshold, feedback control for controlling the vibration of the piezoelectric vibrator 314 of the vibrating section 318 is performed. For example, PID control is performed based on the output 457 and the reference output 467, and a control signal for controlling the receiver 316 is output.
  • the inverter 316 is driven based on the control signal output from the vibration controller 463. As a result, vibration is generated from the piezoelectric vibrator 3 14, and bubbles of carbon dioxide are removed from the fuel electrode 102. Therefore, the output of the fuel cell main body 100 increases. On the other hand, when the above ratio or difference is larger than the threshold value, the vibration control unit 463 stops the inverting device 316. By operating while performing the above-described feedback control, the piezoelectric vibrators 314 can be efficiently driven. Therefore, a stable power generation state can be maintained without increasing the load.
  • FIG. 6C is a diagram illustrating an example of a circuit configuration between the first voltmeter 4 17 and the second volt meter 4 19 in FIG. 6A, which is in parallel with the fuel cell main body 100.
  • This is an example in which a zener diode 4 7 1 is provided.
  • a constant reference output can be obtained, and this can be detected by the second voltmeter 419.
  • the above is a control method when the reference output 467 is provided and compared with the output 457 from the load 453.
  • the supply of the fuel 124 does not measure the reference output 467, but only detects the output from the fuel cell main body 100. 6, frequency It is also possible by changing the number or voltage.
  • vibration is generated only when the output falls below a predetermined threshold, as described above.For example, vibration with a predetermined frequency is generated based on the output reduction rate. Feedback control may be performed.
  • the solid polymer electrolyte membrane 114 has a role of separating the fuel electrode 102 and the oxidizer electrode 108 and of transferring hydrogen ions between the two.
  • the solid polymer electrolyte membrane 114 is preferably a membrane having high hydrogen ion conductivity. Further, it is preferable that it is chemically stable and has high mechanical strength.
  • the material constituting the solid polymer electrolyte membrane 114 include an organic polymer having a polar group such as a strong acid group such as a sulfone group, a phosphoric acid group, a phosphone group, or a phosphine group, or a weak acid group such as a lipoxyl group. Molecules are preferably used.
  • the fuel electrode-side current collector 104 and the oxidant electrode-side current collector 110 are, for example, carbon rubber, molded carbon, sintered carbon, sintered metal, foamed metal, etc. Can be used.
  • the stagnation of carbon dioxide bubbles in the anode-side current collector 104 causes a decrease in power generation efficiency.
  • the cause of the bubble stagnation is that the moisture covering the bubbles remains on the anode-side current collector 104. Therefore, it is preferable to perform a surface treatment with a hydrophilic coating material or a hydrophobic coating material on the surface of the anode-side current collector 104.
  • a hydrophilic coating material By performing surface treatment with a hydrophilic coating material, the fluidity of fuel on the surface of the anode current collector 104 is improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a power generation part of another modification of the fuel cell main body in FIG.
  • the fuel electrode side current collector 104 may be provided with a tapered through-hole 333. By doing so, a synergistic effect with the above-described vibration occurs, and the bubbles of carbon dioxide are more easily moved from the fuel electrode side current collector 104 to the fuel flow path 310. Therefore, the reaction of the fuel electrode is facilitated.
  • the fuel electrode side current collector 104 can be manufactured, for example, as follows. A stainless steel plate is selected as a current collector, and a through-hole is provided in this stainless steel plate using a drill with a diameter of 1 mm. Next, the through hole is counterbored using a drill having a diameter of 2 mm to form a tapered through hole 333.
  • anode-side current collector 104 As long as the shape of the anode-side current collector 104 is stable, May be applied to the above-mentioned porous substrate material.
  • Examples of the catalyst for the fuel electrode 102 include platinum, alloys of platinum with ruthenium, gold, rhenium, and the like, rhodium, palladium, iridium, osmium, ruthenium, rhenium, gold, silver, nickel, cobalt, and lithium. , Lanthanum, strontium, yttrium and the like.
  • the catalyst for the oxidant electrode 108 the same catalyst as the catalyst for the fuel electrode 102 can be used, and the above-mentioned exemplified substances can be used.
  • the catalyst for the fuel electrode 102 and the catalyst for the oxidant electrode 108 may be the same or different.
  • the carbon particles supporting the catalyst include acetylene black (Denka Black (registered trademark, manufactured by Denki Kagaku Kogyo), XC72 (Vulcan), etc.), carbon black, ketjen black (ketjen black). ⁇ In-Yuichi National Co., Ltd.), carbon nanotubes, and carbon nanohorns.
  • an organic liquid fuel such as methanol, ethanol, or dimethyl ether can be used.
  • the method for producing the fuel cell body 100 is not particularly limited, but can be produced, for example, as follows.
  • a catalyst is supported on carbon particles. This step can be performed by a commonly used impregnation method.
  • carbon particles carrying a catalyst and solid polymer electrolyte particles such as naphion are dispersed in a solvent to form a paste, which is then used as a substrate.
  • a catalyst layer can be obtained by coating and drying. After the paste is applied, heating is performed at a heating temperature and a heating time according to the fluororesin to be used, so that a fuel electrode 102 or an oxidant electrode 108 is produced.
  • the solid polymer electrolyte membrane 114 can be manufactured by employing an appropriate method depending on the material to be used. For example, it can be obtained by casting a liquid obtained by dissolving or dispersing an organic polymer material in a solvent on a releasable sheet such as polytetrafluoroethylene and drying.
  • the solid polymer electrolyte membrane 114 produced as described above was
  • the piezoelectric vibrator 3 14 can be directly fixed to the surface of the fuel cell main body 100 as shown in FIG. 1, but it is not always necessary that both are adjacent to each other.
  • the fuel cell main body 100 and the piezoelectric vibrator 31 may be fixed on a single substrate with a space therebetween. This is because the vibration of the piezoelectric vibrator 3 14 is transmitted to the fuel cell main body 100 via this substrate, so that the above-described effects can be obtained.
  • a vibration motor can be employed as the vibration generator.
  • a vibration motor include FM23A and CM5M manufactured by Akizuki Denshi, FF-H30WA and RF-J20WA manufactured by Mabuchi Motor Co., Ltd.
  • Vibration motors typically generate vibration with direct current. Therefore, the vibration mode vibrates When used as a generator, the inverting device can be omitted, and a simpler configuration is possible.
  • a mobile phone which is one of portable information devices (portable devices) using a fuel cell including a vibration generating unit as a power source will be described.
  • some mobile phones have a function of notifying a user of an incoming call by vibrating a vibration motor or the like.
  • the mobile phone according to the present embodiment is characterized in that such a vibration motor is used also as the above-mentioned vibration generation unit.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing a cross section of an embodiment of a mobile phone which is one of the portable information devices of the present invention, and shows only a main portion related to the mobile phone of the present embodiment. is there.
  • the portable information device is exemplified by a mobile phone, a notebook computer, and a PDA.
  • the mobile phone 360 has an outer housing 327 and an inner housing 326. As shown in the figure, a vibration damping material 328 is sandwiched between the outer wall of the inner housing 3 26 and the inner wall of the outer housing 3 27, and in this state, the outer housing 3 27 and the inner housing are The body 3 2 6 is joined to each other. A board 3 25 is fixed inside the inner casing 3 26. A fuel cell 3 22, a plunger 3 2 3 and a vibration motor 3 2 4 are provided on the substrate 3 2 5. Further, on the plunger 323, a pad 329 having no vibration damping property is provided. The same fuel cell as that described in the first embodiment can be used as the fuel cell 322. Wiring 3 between fuel cell 3 2 2 and vibration motor 3 2 4 It is electrically connected by 32.
  • FIG. 3B is a diagram showing a cross section AA ′ of FIG. 3A.
  • An inner housing 326 is provided so as to surround the substrate 325.
  • Vibration damping material 328 is arranged around the inner housing 326.
  • the outer casing 3 227 is located outside the outer casing. Similar to the fuel cell shown in the first embodiment, a part of the output of the fuel cell 322 is supplied to the vibration motor 324. As a result, vibration is generated from the vibration motor 3 2 4. This vibration is transmitted to the fuel cell 322 via the substrate 325, so that carbon dioxide is effectively removed from the fuel electrode in the fuel cell 322. As a result, smooth operation of the fuel cell 32 2 is realized.
  • FIG. 3B is a diagram showing a cross section AA ′ of FIG. 3A.
  • An inner housing 326 is provided so as to surround the substrate 325.
  • Vibration damping material 328 is arranged around the inner housing 326.
  • the outer casing 3 227 is located outside the outer casing.
  • FIG. 3A shows a state of the mobile phone when there is no incoming call.
  • the vibration generated from the vibration motor 324 is transmitted to the inner casing 326 through the substrate 325, but the vibration is absorbed by the vibration damping material 328. Therefore, since the vibration is not transmitted to the outer housing 327, the user does not sense the vibration.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of an embodiment of a mobile phone which is one of the portable information devices of the present invention, and shows only a main part related to the mobile phone of the present embodiment.
  • Figure 4 shows the state of a mobile phone when receiving a call.
  • the plunger 3 2 3 pushes up the pad 3 2 9 and makes the pad 3 2 9 and the outer housing 3 2 7 come into close contact with each other.
  • the vibration from the vibration motor 1324 is transmitted to the outer housing 327. Therefore, the user senses the vibration and knows that a call is being received.
  • Switching between the states shown in FIGS. 3A and 4 is performed, for example, by using an information processing unit normally provided in a mobile phone. This can be performed by controlling the plunger 32 3 by a central processing unit (not shown) which is a unit.
  • the vibration damping material 328 for example, a butyl rubber-based vibration damping material such as a Zetro vibration damping sheet manufactured by Iida Sangyo Co., Ltd., and a vibration damping rubber U-NBC manufactured by Iida Sangyo can be used.
  • the plunger 32 a small plunger MA series manufactured by TDK Corporation is exemplified.
  • the pad 329 is preferably made of a material having a large coefficient of friction in order to effectively transmit vibration to the outer casing 327, and examples thereof include a silicon rubber material.
  • vibration motor 324 examples include FM23A and CM5M manufactured by Akizuki Denshi, and FF_H30WA and RF-J20WA manufactured by Mabuchi Motor Co., Ltd. Further, instead of the vibration motors 324, it is also possible to use an accommodation device and a piezoelectric vibrator as described in the first embodiment.
  • a piezoelectric vibrator 314 is provided as a vibration generation unit, and an inverter unit 316 is provided as a power (alternating current) supply unit.
  • the invar device 316 converts a part of the output of the fuel cell main body 100 into an AC current, and the AC current drives the piezoelectric vibrator 314.
  • carbon fine particles (Denka Black; manufactured by Denki Kagaku) were used as catalysts contained in the fuel electrode side catalyst layer 106 and the oxidant electrode side catalyst layer 112. 50% platinum (Pt) -ruthenium (Ru) alloy supported by weight The catalyst-supported carbon fine particles thus used were used.
  • the alloy composition was 50 at% Ru, and the weight ratio between the alloy and the carbon fine powder was 1: 1.
  • To 1 g of the catalyst-supporting carbon fine particles was added 18 ml of a 5 wt% naphthion solution manufactured by Aldrich Chemical Co., Ltd., and the mixture was stirred at 50 ° C. for 3 hours with an ultrasonic mixer to form a catalyst paste.
  • This paste was applied to a carbon paper (Toray: TGP—H—120) made of water-repellent polytetrafluoroethylene by 2 mgZcm2 by the screen printing method, It was dried at 0 ° C. to obtain a fuel electrode 102 and an oxidizer electrode 108.
  • one solid polymer electrolyte membrane 114 (Naphion (registered trademark, manufactured by DuPont), film thickness 150 ⁇ m) was subjected to the fuel electrode 102 and the oxidant electrode 1 obtained above. 08 was thermocompression-bonded at 120 ° C. to produce a unit cell. Eight of the above unit cells were stacked via a stainless steel fuel electrode side separator 120 and an oxidizer electrode side separator 122, and connected in series to form a fuel cell main body 100.
  • the inverting device 3 16 and the fuel cell main body 100 were connected by the second plus terminal 320 and the second minus terminal 32 1.
  • the inverter device 3 16 and the piezoelectric vibrator 3 14 were electrically connected, and the piezoelectric vibrator 3 14 was fixed to the side surface of the fuel cell main body 100 with an adhesive tape.
  • the fuel cell of this comparative example is composed of the fuel cell of the above-described embodiment, and includes an inverter device 3 16, a piezoelectric vibrator 3 14, a second positive terminal 3 20, a second negative terminal 3 21, and a shunt.
  • the configuration is excluded.
  • a 10% aqueous methanol solution was supplied to the fuel electrode of this fuel cell in 2 m 1 minute.
  • a current value of 300 mA was observed at a voltage of 4.0 V, but this output decreased with the passage of time. After 10 hours, the output was 50%.

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Abstract

　燃料電池は、燃料として有機液体燃料を燃料極（１０２）へ供給される燃料電池本体（１１０）と、燃料極（１０２）が振動して燃料極（１０２）に生成する二酸化炭素が除去されるように振動を発生する振動発生部（３１４、３２４）とを具備する。燃料電池は、燃料電池本体（１１０）の出力に基づいて、振動発生部（３１４、３２４）の駆動を制御する制御部（４６３）を更に具備しても良い。

Description

明細書
燃料電池の運転方法および燃料電池およびこれを搭載した携帯機器 および携帯電話機 技術分野
本発明は、 有機化合物を燃料として用いた燃料電池、 燃料電池の運 転方法、 燃料電池を搭載した携帯機器及び携帯電話機に関する。 背景技術
固体高分子型燃料電池は、 パーフルォロスルフォン酸膜のような固 体高分子電解質膜を電解質とし、 この膜の両面に燃料極および酸化剤 極を接合して構成される。 燃料極に水素、 酸化剤極に酸素を供給して 電気化学反応により発電する。
燃料極および酸化剤極では、 それぞれ反応式 （ 1 ) および （ 2 ) の 電気化学反応が生じている。
燃料極 ： H2→2 H+ + 2 e— ( 1 )
酸化剤極 ： 1 Z 2 O 2 + 2 H + + 2 e →H20 ( 2 )
これらの反応によって、 固体高分子型燃料電池は常温 · 常圧で 1 A /c m2以上の高出力を得ることができる。
燃料極および酸化剤極は、 触媒物質が担持された炭素粒子と固体高 分子電解質との混合体を含む。 一般的に、 この混合体は、 燃料のガス の拡散層となるカーボンペーパーなどの電極基体上に塗布されている < これら 2つの電極により固体高分子電解質膜を挟み、 熱圧着すること により燃料電池が形成される。
この燃料電池において、 燃料極に供給された水素ガスは、 上記反応 式 （ 1 ) に示すように、 電極中の貫通孔を通過して触媒に達し、 電子 を放出して水素イオンとなる。 放出された電子は燃料極内の炭素粒子 を通って外部回路へ導き出され、 外部回路より酸化剤極に流れ込む。 一方、 燃料極において発生した水素イオンは、 燃料極中の固体高分 子電解質および両電極間に配置された固体高分子電解質膜を通って酸 化剤極に達する。 この水素イオンは、 酸化剤極に供給された酸素およ び外部回路より流れ込む電子と反応して上記反応式 （ 2 ) に示すよう に水を生じる。 この結果、 外部回路では燃料極から酸化剤極へ向かつ て電子が流れ、 電力が取り出される。
以上、 水素を燃料とした燃料電池について説明したが、 近年はメタ ノールなどの有機化合物を燃料として用いる燃料電池の研究開発も盛 んに行われている。 そのような燃料電池としては、 有機化合物を水素 ガスに改質して燃料として使用するものや、 ダイレク トメタノール型 燃料電池に代表されるような、 有機液体燃料を改質せずに燃料極に直 接供給するものがある。 中でも、 後者の燃料電池は、 メタノールなど の有機液体燃料を直接燃料極に供給する構造であるため、 改質器のよ うな装置を必要としない。 そのため、 電池の構成を簡単なものとする ことができ、 装置全体を小型化することが可能である。 また、 水素ガ スゃ炭化水素ガス等の気体燃料と比較して、 有機液体燃料は、 安全性、 携帯性の面で優れている。 そのため、 こうした有機液体燃料を用いた 燃料電池は、 将来、 携帯電話、 ノート型パソコンおよび P D Aなどの 携帯情報機器 （携帯機器） への搭載が期待されている。
ところで、 上記反応式 （ 2 ) に示されるように酸化剤極においては 水が生成する。 これを酸化剤極から除去するために以下のような技術 が提案されている。
特開 2 0 0 2— 1 8 4 4 3 0号公報に、 燃料電池の技術が開示され ている。 この技術の燃料電池は、 酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路の 少なく とも一方に圧電素子および振動板を備える。 この圧電素子およ び振動板の振動により酸化剤極における水を効率良く除去する。 ただ し、 この圧電素子および振動板をセル内に設けているため、 製造プロ セスおよび構造が複雑化する。
また、 特開 2 0 0 2 — 2 0 3 5 8 5号公報に、 燃料電池の技術が開 示されている。 この技術の燃料電池は、 燃料極及び酸素反応極、 又は セパレ一夕を振動させる加振器を備える。 この加振器により、 酸素反 応極及び燃料極の水を排除することができる。 ただし、 5 この加振器を 駆動するために別途電源を必要としているため、 十分に小型化 · 軽量 化を図ることが難しい。
一方で、 有機液体燃料、 例えばメタノールを用いる燃料電池におい ては、 次に述べるように、 燃料極において生成する二酸化炭素の除去 も重要な課題である。
メ夕ノールを用いる燃料電池における燃料極および酸化剤極で生じ る電気化学反応は、 それぞれ下記反応式 （ 3 ) および （4) で表され る。
燃料極 ： CH3OH + H20→C〇2 + 6 H + + 6 e - ( 3 ) 酸化剤極 ： 3 / 2 O 2 + 6 H + + 6 e—→ 3 H2 O (4)
上記反応式 （ 3) で表されるように、 燃料極においては二酸化炭素 が発生する。 円滑に発電を行うには、 メタノールを効率良く金属触媒 表面に供給し、 上記反応式 （ 3 ) の反応を活発に生じさせる必要があ る。 しかし、 従来の燃料電池においては、 上記反応式 （ 3 ) により生 じた二酸化炭素が燃料極中に滞留し、 気泡が形成される場合がある。 それにより、 燃料極における触媒反応が阻害されることがあった。 そ の結果、 安定した出力が得られない場合もあった。
関連する技術として、 特開 2 0 0 1 — 1 0 2 0 7 0号公報に燃料電 池の技術が開示されている。 この技術の燃料電池は、 電解質膜、 燃料 極、 酸化剤極、 燃料容器及び分離膜を有する。 燃料極及び酸化剤極は、 電解質膜を挟んで対向配置されている。 燃料容器は、 液体燃料を燃料 極表面で保持する。 分離膜は、 燃料容器に設けられ、 炭酸ガス及び液 体燃料を分離し、 燃料極から生成される炭酸ガスを選択的に燃料容器 外へ排出する。
関連する技術として、 特開 2 0 0 2— 5 6 8 5 6号公報に液体燃料 を用いる燃料電池の技術が開示されている。 この技術の燃料電池は、 電解質に、触媒部を備えた燃料極及び酸化剤極を配した構造を有する。 電解質と燃料極の触媒部との境界部分において、 電解質又は触媒部表 面に液体燃料供給用の流路溝が形成されている。 発明の開示
本発明の目的は、 燃料極から二酸化炭素を効率良く除去し、 安定し た出力が得られる燃料電池及びそれを用いた携帯情報機器 （携帯機 器） を提供することにある。
本発明の別の目的は簡便な製造プロセスおよび構造を有し、 高出力 な燃料電池及びそれを用いた携帯情報機器 （携帯機器） を提供するこ とにある。
上記課題を解決するために本発明の燃料電池は、 燃料極と酸化剤極 とを含み、 燃料として有機液体燃料を燃料極へ供給され、 酸化剤極に 酸化剤を供給されて電力を発生する燃料電池本体と、 燃料極が振動し て燃料極に生成する二酸化炭素が除去されるように振動を発生する振 動発生部とを具備する。
上記の燃料電池において、 燃料電池本体の出力に基づいて、 振動発 生部の駆動を制御する制御部を更に具備する。
上記の燃料電池において、 振動発生部を駆動する交流電力を振動発 生部へ供給する電力供給部を更に具備する。
上記の燃料電池において、 振動発生部は、 燃料電池本体の出力の一 部で駆動される。
上記の燃料電池において、 振動発生部は、 振動を発生する圧電振動 子を含む。 上記の燃料電池において、 振動発生部は、 燃料電池本体上に設けら れている。
上記の燃料電池において、 燃料電池本体と振動発生部とが設けられ た支持体を更に具備する。 支持体は、 振動を燃料電池本体へ伝達する。 上記の燃料電池において、 燃料電池本体が、 多孔性の集電体を備え る。 集電体は、 親水性コート材によりコーティ ングされている。
上記の燃料電池において、 燃料電池本体が、 多孔性の集電体を含む。 集電体は、 疎水性コ一ト材によりコーティ ングされている。
上記の燃料電池において、 燃料極は、 集電体と、 一方の面を集電体 に、他方の面を固体高分子電解質膜に接する燃料極触媒層とを備える。 集電体は、 貫通孔を有する。 貫通孔は、 燃料極触媒層の側の面の直径 が、 反対の面の直径よりも小さい。
上記課題を解決するために、 本発明の携帯機器 （携帯情報機器） は、 筐体と、 筐体に保持された燃料電池とを具備する。 燃料電池は、 筐体 内に設けられ、 燃料極と酸化剤極とを含み、 燃料として有機液体燃料 を燃料極へ供給され、 酸化剤極に酸化剤を供給されて電力を発生する 燃料電池本体と、 筐体内に設けられ、 燃料極が振動して燃料極に生成 する二酸化炭素が除去されるように振動を発生する振動発生部とを備 える。
上記の携帯機器において、 燃料電池は、 燃料電池本体の出力に基づ いて、 振動発生部の駆動を制御する制御部を更に備える。
上記の燃料電池において、 振動発生部を駆動する交流電力を振動発 生部へ供給する電力供給部を更に具備する。
上記の携帯機器において、 電力供給部は、 燃料電池本体の出力の一 部で駆動される。
上記の携帯機器において、 振動発生部は、 振動を発生する圧電振動 子を含む。
上記の携帯機器において、 振動発生部は、 燃料電池本体上に設けら れている。
上記の携帯機器において、 燃料電池は、 燃料電池本体と振動発生部 とが設けられた支持体を更に具備する。 支持体は、 振動を燃料電池本 体へ伝達する。
上記の携帯機器において、 燃料電池本体が、 多孔性の集電体を備え る。 集電体は、 親水性コート材によりコーティ ングされている。
上記の携帯機器において、 燃料電池本体が、 多孔性の集電体を含む。 集電体は、 疎水性コ一ト材によりコーティ ングされている。
上記の携帯機器において、 燃料極は、 集電体と、 一方の面を集電体 に、他方の面を固体高分子電解質膜に接する燃料極触媒層とを備える。 集電体は、 貫通孔を有する。 貫通孔は、 燃料極触媒層の側の面の直径 が、 反対の面の直径よりも小さい。
上記の携帯機器において、 筐体は、 外筐体と、 外筐体に内包された 内筐体と、 外筐体と内筐体とを接合する制振材とを備える。 燃料電池 は、 内筐体に保持される。
上記の携帯機器において、 内筐体に保持され、 振動発生部による内 筐体の振動を外筐体に伝達して、 外筐体を振動させることで情報をュ 一ザに通知する情報通知部を更に具備する。
上記の携帯機器において、 振動発生部は、 筐体を振動させることで 情報をユーザに通知する情報通知部を兼ねる。
上記の携帯機器において、 制振材がブチルゴム系材料を含む。
上記課題を解決するために、 本発明の携帯電話機は、 筐体と、 筐体 に保持された燃料電池とを具備する。 前記燃料電池は、 燃料電池本体 と、 振動発生部とを備える。 燃料電池本体は、 前記筐体内に設けられ、 燃料極と酸化剤極とを含み、 有機液体燃料を前記燃料極へ供給され、 前記酸化剤極に酸化剤を供給されて電力を発生する。 振動発生部は、 前記筐体内に設けられ、 前記燃料極が振動して前記燃料極に生成する 二酸化炭素が除去されるように振動を発生する。 前記振動発生部は、 筐体を振動させることで情報をユーザに通知する情報通知部を兼ねる。 上記課題を解決するために、 本発明の燃料電池の運転方法は、 （ a ) 燃料電池の燃料極に有機液体燃料を供給し、 酸化剤極に酸化剤を供給 して発電を行うステップと、 （ b ) 燃料極に振動を与えて、 燃料極に 生成する二酸化炭素を除去するステツプとを具備する。
上記の燃料電池の運転方法において、 振動は、 圧電振動子に交流電 流を流して発生させる。
上記の燃料電池の運転方法において、 振動は、 燃料電池により出力 される電流の一部を利用して生じさせる。
上記の燃料電池の運転方法において、 （ b ) ステップは、 （ b l ) 燃 料電池の出力が所定の閾値を下回ったときに燃料極に振動を与えるス テツプを備える。
本発明によれば、 燃料電池本体に振動発生部を備えることにより、 燃料極から二酸化炭素を効率良く除去し、 安定した出力が得られる燃 料電池を提供することができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の燃料電池の実施の形態における構成を示す模式 図である。
図 2は、 図 1における燃料電池本体の発電部分の断面図である。 図 3 Aは、 本発明の携帯機器の一つである携帯電話機の実施の形 態における断面を模式的に示した図である。
図 3 Bは、 図 3 Aの A A ' 断面を示す図である。
図 4は、 本発明の携帯機器の一つである携帯電話機の実施の形態 における断面を模式的に示した図である。
図 5は、 図 1における燃料電池本体の他の変形例の発電部分の断 面図である。
図 6 Aは、 制御機能を有する燃料電池の構成の一例を示すブロッ ク図である。
図 6 Bは、 フィードバック制御の制御ブロックの一例を示す図で ある。
図 6 Cは、 図 6 Aにおける第 1 の電圧計と第 2の電圧計との間の 回路構成の一例を示す図である。
図 7は、 本発明の燃料電池の実施の形態における動作の一例を示 すフロー図である。 発明を実施するための最良の形態
(第一の実施の形態）
図 1は、 本発明の燃料電池の実施の形態における構成を示す模式図 である。 この燃料電池 3 5 0は、 燃料電池本体 1 0 0、 インバー夕装 置 3 1 6及び振動発生部としての圧電振動子 3 1 4を具備する。
燃料電池本体 1 0 0は、 第一プラス端子 3 1 8、 第一マイナス端子 3 1 9、 第二プラス端子 3 2 0、 第二マイナス端子 3 2 1の 4つの端 子を備える。 第一プラス端子 3 1 8および第一マイナス端子 3 1 9は 外部回路に接続するための出力端子である。 一方、 第二プラス端子 3 2 0および第二マイナス端子 3 2 1は、 図示されるように、 燃料電池 本体 1 0 0 と圧電振動子 3 1 4とをインバー夕装置 3 1 6を介して電 気的に接続する。 第一プラス端子 3 1 8および第一マイナス端子 3 1 9の間を流れる電流と、 第二プラス端子 3 2 0および第二マイナス端 子 3 2 1 の間を流れる電流とは図示されない分流器によって分流され る。
図 2は、 図 1における燃料電池本体 1 0 0の発電部分の断面図であ る。 電極一電解質接合体 1 0 1 は、 燃料極 1 0 2、 酸化剤極 1 0 8お よび固体高分子電解質膜 1 1 4を備える。 燃料極 1 0 2は、 燃料極側 集電体 1 0 4および燃料極側触媒層 1 0 6を含む。酸化剤極 1 0 8は、 酸化剤極側集電体 1 1 0および酸化剤極側触媒層 1 1 2を含む。 燃料 極側集電体 1 0 4および酸化剤極側集電体 1 1 0はそれぞれ図示され ない多数の貫通孔を有している。
複数の電極一電解質接合体 1 0 1が、 燃料極側セパレ一夕 1 2 0お よび酸化剤極側セパレー夕 1 2 2を挟んで積層され、 電気的に接続さ れて燃料電池本体 1 0 0が構成される。
燃料極側セパレー夕 1 2 0 と燃料極側集電体 1 0 4との間には燃料 1 2 4が流通する燃料用流路 3 1 0が設けられる。 また、 酸化剤極側 セパレ一夕 1 2 2 と燃料極側集電体 1 0 4との間には酸化剤 1 2 6が 流通する酸化剤用流路 3 1 2が設けられる。
以上の燃料電池本体 1 0 0において、 各電極一電解質接合体 1 0 1 の燃料極 1 0 2には、 燃料用流路 3 1 0を通じて燃料 1 2 4が供給さ れる。 燃料 1 2 4は、 燃料極側集電体 1 0 4の貫通孔を通過して燃料 極側触媒層 1 0 6に到達し、 前述の反応式 （ 3 ) の反応に供される。 その結果、 水素イオン、 電子および二酸化炭素を生じる。 水素イオン は固体高分子電解質膜 1 1 4を通過して酸化剤極 1 0 8へ移動する。 また、 電子は、 燃料極側集電体 1 0 4および外部回路を経由して酸化 剤極 1 0 8へ移動する。
一方、 各電極一電解質接合体 1 0 1の酸化剤極 1 0 8には、 酸化剤 用流路 3 1 2を通じて空気あるいは酸素などの酸化剤 1 2 6が供給さ れる。 この酸素と、 上記のように燃料極 1 0 2で生成して酸化剤極 1 0 8へ移動してきた水素イオンおよび電子が前述の反応式 （4 ) のよ うに反応して水を生成する。 こうして、 燃料極 1 0 2から酸化剤極 1 0 8へ向かって外部回路に電子が流れるため、 電力が得られる。
ここで、 二酸化炭素だけは酸化剤極 1 0 8へ移動しないため、 燃料 極 1 0 2から排出することが必要となる。 二酸化炭素は常圧では気体 であるため、 燃料電池本体 1 0 0を開放系にしておく ことで、 気泡と してある程度自然に燃料極 1 0 2から除かれる。 しかし、 相当量の二 酸化炭素の気泡が燃料極 1 0 2に留まると、 燃料 1 2 4の燃料極側触 媒層 1 0 6への移動が阻害される。 それにより、 前述の反応式 （ 3 ) の反応がスムーズに進行しなくなることがある。 このような場合、 安 定して出力を得ることができなくなる。
そこで、 本実施の形態では、 図 1に示される圧電振動子 3 1 4によ り燃料極 1 0 2に振動を与えて、 二酸化炭素の気泡の移動を促す。 こ れにより、 燃料極 1 0 2に滞留する二酸化炭素量を少なくすることが できる。 そのため、 前述の反応式 （ 3 ) の反応を円滑に進行させ、 安 定した出力を得ることが可能となる。
圧電振動子 3 1 4の振動は次のように発生させる。 燃料電池本体 1 0 0から出力される直流電流の一部がィンバ一夕装置 3 1 6に供給さ れ、 交流電流に変換される。 次いで、 この交流電流が圧電振動子 3 1 4に供給され、 振動を発する。 この振動は燃料電池本体 1 0 0全体に 伝達されるため、 燃料極 1 0 8にも振動が伝わる。 したがって、 上記 した二酸化炭素の離脱を実現できる。 携帯情報機器 （携帯機器） で燃料電池を使用する際、 燃料電池本体
1 0 0からィンバータ装置 3 1 6へ電源が供給されることが好ましい < 携帯情報機器 （携帯機器） は、 他の外部電源を利用することが困難で あるからである。 圧電振動子 3 1 4は、 燃料電池本体 1 0 0の外部に おける燃料極 1 0 8 に近い箇所に配置されることがより好ましい。 圧 電振動子 3 1 4が発生した振動を燃料極 1 0 8により伝達させやすい からである。
圧電振動子 3 1 4は、 電圧を印加すると歪むという圧電セラミック スの性質を利用している。 そのため、 直流電流を断続的に圧電振動子 3 1 4へ流すことによつても振動を発生させることができる。 しかし、 本実施の形態のようにィンバー夕装置 3 1 6により交流電流に変換し て圧電振動子 3 1 4を駆動すると、 直流電流による場合の 2倍の変位 の振動を発生させることができる。 そのため、 より強い振動を燃料極 1 0 2 に与えることができる。 従って、 より効果的に二酸化炭素を除 去することが可能となる。
圧電振動子 3 1 4としては、 例えばバイモルフ型、 モノモルフ型、 ュニモルフ型などの圧電振動子を用いることができる。 中でもバイモ ルフ型圧電振動子が好ましい。 消費電力が小さく、 低電圧で大きな変 位量が得られるためである。 こうしたバイモルフ型圧電振動子として は、 例えば T F T株式会社製の圧電セラミックァクチユエ一夕を使用 することができる。
ィンバ一夕装置 3 1 6 としては、 例えば松下電子部品株式会社製の T C X Fシリーズなどを用いることができる。
ここで、 上記の振動は常に発生させてもよいが、 例えば、 所定の条 件を満足した場合、 振動を発生させるようにしても良い。 ここで、 所 定の条件とは、 例えば、 燃料電池本体 1 0 0の出力が所定の閾値より 下回った場合、燃料電池本体 1 0 0が ONになってから所定の時間（閾 値） が経過した場合、 所定の電力 （閾値） を消費した場合、 所定の電 流値 （閾値） 以上の電流が流れた場合、 などが例示される。 それによ り、 圧電振動子 3 1 4に消費される電力を抑制することができる。 そ のプロセスを図 7に示す。
図 7は、 本発明の燃料電池の実施の形態における動作の一例を示す フロー図である。 まず、 燃料電池を発電する （ステップ S O 1 )。 次 に、 所定の条件に関わるデータ （例示 ： 燃料電池本体 1 0 0の出力、 燃料電池本体 1 0 0が ONになってからの時間、 消費電力、 電流値） を取得する （ステップ S O 2 )。 それを閾値と比較する （ステップ S 0 3 )。 データと閾値との関係が所定の条件を満たす場合 （ステップ
S 0 3、 Y e s ), 燃料電池を振動させる （ステップ S 0 4)。 デ一夕 と閾値との関係が所定の条件を満たさない場合 （ステップ S 0 3、 N o)、 燃料電池を振動させていれば、 振動を停止する （ステップ S 0 5)。 燃料電池の発電が終了していない場合 （ステップ S 0 6、 N o)、 ステップ S O 2へもどる。 燃料電池の発電が終了した場合 （ステップ S 0 6、 Y e s ), 燃料電池を振動させていれば、 振動を停止する （ス テツプ S 0 7 )。 さらに、 フィードバック制御を行ってもよい。
具体的には、 例えば図 6 Aに示されるような構成を採用することに より上記各制御を実現できる。
図 6 Aは、 制御機能を有する燃料電池の構成の一例を示すプロック 図である。 図 6 Aにおいて、 振動部 3 1 8の圧電振動子 3 1 4の振動 はインバー夕装置 3 1 6を介して振動制御部 4 6 3により制御される, 振動制御部 4 6 3は、 ィンバ一夕装置 3 1 6に含まれていても良い。 負荷 4 5 3および燃料電池本体 1 0 0には、 それぞれ第 1 の電圧計 4 1 7および第 2の電圧計 4 1 9が接続されている。 更に、 燃料電池本 体 1 0 0からの電流を測定する電流計 4 1 5が接続されている。 電流 計 4 1 5、 第 1の電圧計 4 1 7および第 2の電圧計 4 1 9の値は、 そ れぞれ電流 4 5 1、 負荷 4 5 3からの出力 4 5 7および参照出力 4 6 7 として振動制御部 4 6 3に入力される。 振動制御部 4 6 3は、 例え ば、 出力 4 5 7が所定の閾値より下回った場合、 電流 4 5 1が流れ始 めてから所定の時間が経過した場合、 所定の電力 （出力 4 5 7 X電流 4 5 1 ) を消費した場合、 所定の電流値以上の電流 4 5 1が流れた場 合、 インバー夕 3 1 6 を O Nにする。
図 6 Bは、 振動制御部 4 6 3によるフィードバック制御の制御プロ ックの一例を示す図である。 図 6 Bにおいて、 振動制御部 4 6 3には、 出力 4 5 7 と参照出力 4 6 7 とが入力される。 振動制御部 4 6 3は、 これらを変数とする量を算出する所定の演算 （例示 ： 差、 比） を行う。 そして、 算出された量と予め設定された所定の閾値との大小関係を比 較する。 例えば、 算出された量が閾値よりも小さい場合、 振動部 3 1 8の圧電振動子 3 1 4の振動を制御するフィ一ドバック制御を行う。 例えば、 出力 4 5 7 と参照出力 4 6 7 とに基づいて、 P I D制御を行 レ ィンバ一夕装置 3 1 6を制御する制御信号を出力する。
振動制御部 4 6 3から出力された制御信号に基づいて、 インバー夕 装置 3 1 6を駆動させる。 これにより、 圧電振動子 3 1 4から振動が 生じ、 燃料極 1 0 2から二酸化炭素の気泡が除去される。 そのため、 燃料電池本体 1 0 0の出力が上昇する。 一方、 上記の比または差が閾 値よりも大きい場合、 振動制御部 4 6 3は、 ィンバ一夕装置 3 1 6を 停止させる。 以上のようなフィードバック制御を行いつつ運転するこ とにより、 圧電振動子 3 1 4を効率的に駆動させることができる。 従 つて、 負荷を大きくすることなく安定した発電状態を維持することが 可能となる。
図 6 Cは、 図 6 Aにおける第 1の電圧計 4 1 7 と第 2の電圧計 4 1 9との間の回路構成の一例を示す図であり、 燃料電池本体 1 0 0 と並 列にツエナ一ダイォ一ド 4 7 1 を設けた例である。 ツエナーダイォー ド 4 7 1を設けることにより、 一定の参照出力が得られ、 第 2の電圧 計 4 1 9により これを検出することができる。
なお、 上記は、 参照出力 4 6 7 を設けて負荷 4 5 3からの出力 4 5 7 と比較する場合の制御方法である。 しかし、 燃料 1 2 4の供給は、 参照出力 4 6 7 を計測せずに、 燃料電池本体 1 0 0からの出力のみを 検知して、 この出力が一定となるようにインバ一夕装置 3 1 6の周波 数または電圧を変化させる方法によっても可能である。
また、 フィードバック制御については、 上述したような、 出力が所 定の閾値より下回ったときにのみ振動を発生させるもののほか、 例え ば出力の低下率に基づいて所定の振動数の振動を発生させるようなフ イードバック制御を行ってもよい。
固体高分子電解質膜 1 1 4は、 燃料極 1 0 2 と酸化剤極 1 0 8を隔 てるとともに、 両者の間で水素イオンを移動させる役割を有する。 こ のため、 固体高分子電解質膜 1 1 4は、 水素イオンの導電性が高い膜 であることが好ましい。 また、 化学的に安定であって機械的強度が高 いことが好ましい。 固体高分子電解質膜 1 1 4を構成する材料として は、 スルホン基、 リ ン酸基、 ホスホン基、 ホスフィ ン基などの強酸基 や、 力ルポキシル基などの弱酸基などの極性基を有する有機高分子が 好ましく用いられる。
燃料極側集電体 1 0 4および酸化剤極側集電体 1 1 0 としては、 力 一ボンべ一パー、 カーボンの成形体、 力一ボンの焼結体、 焼結金属、 発泡金属などの多孔性基体を用いることができる。 上述したように、 燃料極側集電体 1 0 4における二酸化炭素の気泡の滞留は発電効率の 低下の原因となる。 この気泡滞留の原因は、 気泡を覆う水分が燃料極 側集電体 1 0 4に付着して留まっているためである。 そこで、 燃料極 側集電体 1 0 4の表面に、 親水性コート材あるいは疎水性コート材に よる表面処理を行うことが好ましい。 親水性コート材により表面処理 することで、 燃料極側集電体 1 0 4の表面における燃料の流動性が高 められる。 これにより二酸化炭素の気泡は燃料とともに移動しやすく なる。 また、 疎水性コート材により処理することにより、 燃料極側集 電体 1 0 4の表面に、 気泡の形成の原因となる水分の付着を軽減でき る。 したがって、 燃料極側集電体 1 0 4の表面上における気泡の形成 を軽減できる。 さらに、 これらの表面処理による作用と上記の振動と の相乗作用により、 燃料極から二酸化炭素が一層効率的に除去される ため、 高い発電効率が実現する。 親水性コート材としては、 例えば酸 化チタン、 酸化ゲイ素などが挙げられる。 一方、 疎水性コート材とし ては、 ポリテトラフルォロエチレン、 シランなどが例示される。
図 5は、 図 1における燃料電池本体の他の変形例の発電部分の断面 図である。
図 5のように、 燃料極側集電体 1 0 4にテーパー形状の貫通孔 3 3 3を設けてもよい。 こうすることにより上記の振動との相乗効果が生 じ、 二酸化炭素の気泡が燃料極側集電体 1 0 4から燃料用流路 3 1 0 へと一層移動しやすくなる。 したがって、 燃料極の反応の円滑化が図 られる。
こうした燃料極側集電体 1 0 4は、 例えば次のようにして作製する ことができる。 ステンレス板を集電体として選択し、 このステンレス 板に対して直径 1 m mのドリルを用いて貫通孔を設ける。 次に直径 2 m mのドリルを用いて、 その貫通孔にざぐり加工を施すことによりテ 一パー形状の貫通孔 3 3 3を設けることができる。
燃料極側集電体 1 0 4は、 形状が安定している限り、 このような加 ェを前述の多孔性基体材料に対して施したものを用いても良い。
また燃料極 1 0 2の触媒としては、 白金、 白金とルテニウム、 金、 レニウムなどとの合金、 ロジウム、 パラジウム、 イ リジウム、 ォスミ ゥム、 ルテニウム、 レニウム、 金、 銀、 ニッケル、 コバルト、 リチウ ム、 ランタン、 ス トロンチウム、 イッ ト リウムなどが例示される。 一 方、 酸化剤極 1 0 8の触媒としては、 燃料極 1 0 2の触媒と同様のも のが用いることができ、 上記例示物質を使用することができる。 なお、 燃料極 1 0 2および酸化剤極 1 0 8の触媒は同じものを用いても異な るものを用いてもよい。
また、 触媒を担持する炭素粒子としては、 アセチレンブラック （デ ンカブラック （登録商標、 電気化学工業社製）、 X C 7 2 ( Vu l c an 社 製） など）、 カーボンブラック、 ケッチェンブラック （ケッチェンブ ラック · イン夕一ナショナル （株） 製）、 カーボンナノチューブ、 力 一ボンナノホーンなどが例示される。
燃料電池の燃料としては、 例えばメタノール、 エタノール、 ジメチ ルェ一テルなどの有機液体燃料を用いることができる。
燃料電池本体 1 0 0の作製方法は特に制限がないが、 たとえば以下 のようにして作製することができる。
まず炭素粒子へ触媒を担持する。 この工程は、 一般的に用いられて いる含浸法によって行うことができる。 次に触媒を担持させた炭素粒 子と、 例えばナフイオン （登録商標、 デュポン社製） のような固体高 分子電解質粒子を溶媒に分散させ、 ペース ト状とした後、 これを基体 に塗布、 乾燥させることによって触媒層を得ることができる。 ペース トを塗布した後、 使用するフッ素樹脂に応じた加熱温度および加熱時 間で加熱し、 燃料極 1 0 2 または酸化剤極 1 0 8が作製される。
固体高分子電解質膜 1 1 4は、 用いる材料に応じて適宜な方法を採 用して作製することができる。 たとえば、 有機高分子材料を溶媒に溶 解ないし分散した液体を、 ポリテトラフルォロエチレン等の剥離性シ ート等の上にキャス トして乾燥させることにより得ることができる。 以上のようにして作製した固体高分子電解質膜 1 1 4を、 燃料極 1
0 2および酸化剤極 1 0 8で挟み、 ホッ トプレスし、 電極一電解質接 合体 1 0 1 を得る。
圧電振動子 3 1 4は、 図 1のように燃料電池本体 1 0 0の表面に直 接固定することもできるが、 必ずしも両者を隣接させる必要はない。 例えば、 一枚の基板上に燃料電池本体 1 0 0および圧電振動子 3 1 を離間して固定してもよい。 圧電振動子 3 1 4の振動がこの基板を介 して燃料電池本体 1 0 0に伝達されるため、 上記の効果が得られるか らである。
なお、 上記では振動発生部として圧電振動子 3 1 4を用いた形態に ついて説明したが、 これに限られない。 例えば、 振動モーターを振動 発生部として採用することもできる。 こう した振動モーターとしては、 秋月電子製の F M 2 3 A、 C M 5 M、 マブチモーター株式会社製の F F— H 3 0 W A、 R F - J 2 0 W Aなどが例示される。 振動モーター は通常、 直流電流で振動を発生する。 そのため、 振動モー夕一を振動 発生部として使用する場合はインバー夕装置を省略でき、 よりシンプ ルな構成とすることが可能である。
(第二の実施の形態）
本実施の形態では、 振動発生部を備えた燃料電池を電源とする携帯 情報機器 （携帯機器） の一つである携帯電話機について示す。
従来、 携帯電話機にはユーザに対して着信していることを振動モー ターなどによる振動により伝える機能を有するものがある。 本実施の 形態の携帯電話機は、 こう した振動モーターを上記振動発生部として 兼用することを特徴とする。
図 3 Aは、 本発明の携帯情報機器の一つである携帯電話機の実施の 形態における断面を模式的に示した図であり、 本実施の携帯に関連す る主要部のみを表示したものである。 ここで、 携帯情報機器は、 携帯 電話、 ノート型パソコンおよび P D Aに例示される。
携帯電話機 3 6 0は、 外筐体 3 2 7および内筐体 3 2 6を有する。 図示されるように、 内筐体 3 2 6の外壁および外筐体 3 2 7の内壁と の間には制振材 3 2 8が挟まれ、 この状態で外筐体 3 2 7 と内筐体 3 2 6 とは互いに接合されている。 内筐体 3 2 6の内部には、 基板 3 2 5が固定されている。 基板 3 2 5上には、 燃料電池 3 2 2、 プランジ ャ 3 2 3および振動モーター 3 2 4が設置されている。 また、 プラン ジャ 3 2 3上には、 制振性を有しなぃパッ ド 3 2 9が設けられている。 燃料電池 3 2 2は、 第一の実施の形態で示したものと同様のものを用 いることができる。 燃料電池 3 2 2 と振動モーター 3 2 4とは配線 3 3 2によって電気的に接続されている。
図 3 Bは、 図 3 Aの A A ' 断面を示す図である。 基板 3 2 5 を囲む ように内筐体 3 2 6が設けられている。 内筐体 3 2 6の周囲に制振材 3 2 8が配されている。 さらにその外側に外筐体 3 2 7が位置する。 第一の実施の形態で示した燃料電池と同様に、 燃料電池 3 2 2の出 力の一部が振動モーター 3 2 4に供される。 これにより振動モーター 3 2 4から振動が発せられる。 この振動は基板 3 2 5を介して燃料電 池 3 2 2に伝達されるため、 燃料電池 3 2 2内の燃料極から二酸化炭 素が効果的に除去される。 その結果、 燃料電池 3 2 2の円滑な運転が 実現する。 ところで、 図 3 Aは、 携帯電話機における非着信時の状態 を示している。 振動モーター 3 2 4から発せられた振動は、 基板 3 2 5を通じて内筐体 3 2 6に伝わるものの、 その振動は制振材 3 2 8 に より吸収される。 したがって、 外筐体 3 2 7へは振動が伝わらないた め、 ユーザが振動を感知することはない。
図 4は、 本発明の携帯情報機器の一つである携帯電話機の実施の形 態における断面を模式的に示した図であり、 本実施の携帯に関連する 主要部のみを表示したものであ 。 図 4は携帯電話機における着信時 の状態を示している。 プランジャ 3 2 3がパッ ド 3 2 9 を押し上げ、 パッ ド 3 2 9 と外筐体 3 2 7を密着させる。 これにより、 振動モータ 一 3 2 4からの振動が外筐体 3 2 7へ伝達される。 そのため、 ユーザ は振動を感知し、 着信していることを知る。 図 3 Aおよび図 4の状態 の切り替えは、 例えば通常携帯電話機に装備されている情報処理ュニ ッ トである中央演算処理装置 （図示されず） によりプランジャ 3 2 3 を制御することにより行うことができる。
制振材 3 2 8 としては、 例えばィイダ産業株式会社製のゼトロ制振 シートなどのブチルゴム系制振材、 同社製の防振ゴム U— N B Cなど を用いることができる。 また、 プランジャ 3 2 3としては、 TD K株 式会社製の小型プランジャ M Aシリーズが例示される。 パッ ド 3 2 9 は、 振動を外筐体 3 2 7へ効果的に伝達するために摩擦係数の大きな 材料が好ましく、 例えばシリコンラバー材などが例示される。
振動モーター 3 2 4としては、 秋月電子製の FM 2 3 A、 CM 5 M、 マブチモーター株式会社製の F F _ H 3 0 WA、 R F— J 2 0 WAな どが例示される。 また、 振動モーター 3 2 4に代えて、 第一の実施の 形態で示したようなィンバ一夕装置および圧電振動子を使用すること も可能である。
(実施例）
以下、 図 1および図 2を参照して、 本実施例について説明する。 図 1 において、 振動発生部として圧電振動子 3 1 4を備え、 電力 （交 流電流） 供給部としてィンバ一夕装置 3 1 6を備える。 インバー夕装 置 3 1 6は燃料電池本体 1 0 0の出力の一部を交流電流に変換し、 こ の交流電流により圧電振動子 3 1 4が駆動する。 図 2において、 燃料 極側触媒層 1 0 6および酸化剤極側触媒層 1 1 2中に含まれる触媒と して、 炭素微粒子 （デンカブラック ； 電気化学社製） に粒子径 3〜 5 nmの白金 （P t ) —ルテニウム （R u ) 合金を重量比で 5 0 %担持 させた触媒担持炭素微粒子を使用した。 なお、 合金組成は 5 0 a t % R uで、 合金と炭素微粉末の重量比は 1 ： 1 とした。 この触媒担持炭 素微粒子 1 gにアルドリ ッチ · ケミカル社製 5 w t %ナフイオン溶液 1 8m 1 を加え、 5 0°Cにて 3時間超音波混合機で攪拌し触媒ペース トとした。 このペース トを、 ポリテトラフルォロエチレンで撥水処理 されたカーボンペーパー （東レ製 ： TG P— H— 1 2 0 ) 上にスク リ ーン印刷法で 2 mgZc m 2塗布し、 1 2 0 °Cで乾燥させて燃料極 1 0 2および酸化剤極 1 0 8とした。
次に、 1枚の固体高分子電解質膜 1 1 4 (デュポン社製ナフイオン (登録商標）、 膜厚 1 5 0 ^m) に対し、 上記で得た燃料極 1 0 2お よび酸化剤極 1 0 8を 1 2 0 °Cで熱圧着して単位セルを作製した。 上記の単位セルをステンレス製の燃料極側セパレー夕 1 2 0および 酸化剤極側セパレー夕 1 2 2を介して 8個積層し、 直列に接続して燃 料電池本体 1 0 0とした。
こうして得た燃料電池本体 1 0 0のプラス端子およびマイナス端子 から、 図示されない分流器を介して第一プラス端子 3 1 8および第一 マイナス端子 3 1 9、 ならびに第二プラス端子 3 2 0および第二マイ ナス端子 3 2 1へと配線した。 さらに、 第二プラス端子 3 2 0および 第二マイナス端子 3 2 1によりインバー夕装置 3 1 6と燃料電池本体 1 0 0とを接続した。 また、 インバー夕装置 3 1 6と圧電振動子 3 1 4は電気的に接続され、 圧電振動子 3 1 4は燃料電池本体 1 0 0の側 面に粘着テープにより固定した。 燃料電池本体 1 0 0の燃料極に 1 0 %メタノール水溶液を 2 m 1 Z 分で供給すると、 燃料電池本体 1 0 0に発電が生じ、 圧電振動子 3 1 4が振動していることが確認できた。 次いで、 第一プラス端子 3 1 8 および第一マイナス端子 3 1 9間の出力特性を調べたところ、電圧 4 . 0 Vの時、 2 7 0 m Aの電流値を観測し、 この出力は 1 0時間後も変 化しなかった。
(比較例）
本比較例の燃料電池は、 上記実施例の燃料電池からィンバ一夕装置 3 1 6、 圧電振動子 3 1 4、 第二プラス端子 3 2 0、 第二マイナス端 子 3 2 1および分流器を除いた構成である。 この燃料電池の燃料極に 1 0 %メタノール水溶液を 2 m 1 分で供給した。 このとき、 プラス 端子およびマイナス端子間の出力特性を調べたところ、 電圧 4 . 0 V の時、 3 0 0 m Aの電流値を観測したが、 この出力は時間の経過とと もに低下し、 1 0時間後には 5 0 %の出力であった。
実施例および比較例の燃料電池の上記データより、 実施例の燃料電 池の出力特性は比較例の燃料電池のそれより も優れることが分かる。 実施例の燃料電池においては、 圧電振動子 3 1 4の振動により、 燃料 極に発生する二酸化炭素が効果的に除去されるため、 円滑に電池反応 が進行することによると考えられる。

Claims

請求の範囲
1 . 燃料極と酸化剤極とを含み、 有機液体燃料を前記燃料極へ供給さ れ、 前記酸化剤極に酸化剤を供給されて電力を発生する燃料電池本体 と、
前記燃料極が振動して前記燃料極に生成する二酸化炭素が除去され るように振動を発生する振動発生部と、
を具備する
燃料電池。
2 . 請求の範囲第 1項に記載の燃料電池において、
前記燃料電池本体の出力に基づいて、 前記振動発生部の駆動を制御 する制御部を更に具備する
燃料電池。
3 . 請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の燃料電池において、
前記振動発生部を駆動する交流電力を前記振動発生部へ供給する電 力供給部を更に具備する
燃料電池。
4 . 請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれか一項に記載の燃料電池に おいて、 前記振動発生部は、 前記燃料電池本体の出力の一部で駆動される 燃料電池。
5 . 請求の範囲第 1項乃至第 4項のいずれか一項に記載の燃料電池に おいて、
前記振動発生部は、 前記振動を発生する圧電振動子を含む
燃料電池。
6 . 請求の範囲第 1項乃至第 5項のいずれか一項に記載の燃料電池に おいて、
前記振動発生部は、 前記燃料電池本体上に設けられている
燃料電池。
7 . 請求の範囲第 1項乃至第 5項のいずれか一項に記載の燃料電池に おいて、
前記燃料電池本体と前記振動発生部とが設けられた支持体を更に具 備し、
前記支持体は、 前記振動を前記燃料電池本体へ伝達する
燃料電池。
8 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の燃料電池に おいて、 前記燃料電池本体が、 多孔性の集電体を備え、
前記集電体は、 親水性コート材によりコーティ ングされている 燃料電池。 9 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の燃料電池に おいて、
前記燃料電池本体が、 多孔性の集電体を含み、
前記集電体は、 疎水性コート材によりコーティ ングされている 燃料電池。
1 0 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の燃料電池 において、
前記燃料極は、
集電体と、
一方の面を前記集電体に、 他方の面を固体高分子電解質膜に接する 燃料極触媒層と
を備え、
前記集電体は、 貫通孔を有し、
前記貫通孔は、 前記燃料極触媒層の側の面の直径が、 反対の面の直 径よりも小さい
燃料電池。
1 1 . 筐体と、
前記筐体に保持された燃料電池と
を具備し、
前記燃料電池は、
前記筐体内に設けられ、 燃料極と酸化剤極とを含み、 有機液体燃料 を前記燃料極へ供給され、 前記酸化剤極に酸化剤を供給されて電力を 発生する燃料電池本体と、
前記筐体内に設けられ、 前記燃料極が振動して前記燃料極に生成す る二酸化炭素が除去されるように振動を発生する振動発生部と、 を備える
携帯機器。
1 2 . 請求の範囲第 1 1項に記載の携帯機器において、
前記燃料電池は、
前記燃料電池本体の出力に基づいて、 前記振動発生部の駆動を制御 する制御部を更に備える
携帯機器。
1 3 . 請求の範囲第 1 1項又は第 1 2項に記載の携帯機器において、 前記燃料電池は、
前記振動発生部を駆動する交流電力を前記振動発生部へ供給する電 力供給部を更に備える 携帯機器。
1 4 . 請求の範囲第 1 1項乃至第 1 3項のいずれか一項に記載の携帯 情器において、
前記電力供給部は、 前記燃料電池本体の出力の一部で駆動される 携帯機器。
1 5 . 請求の範囲第 1 1項乃至第 1 4項のいずれか一項に記載の携帯 情器において、 '
前記振動発生部は、 前記振動を発生する圧電振動子を含む 携帯機器。
1 6 . 請求の範囲第 1 1項乃至第 1 5項のいずれか一項に記載の携帯 機器において、
前記振動発生部は、 前記燃料電池本体上に設けられている 携帯報機器。
1 7 . 請求の範囲第 1 1項乃至第 1 5項のいずれか一項に記載の携帯 機器において、
前記燃料電池は、
前記燃料電池本体と前記振動発生部とが設けられた支持体を更に備 λ、 前記支持体は、 前記振動を前記燃料電池本体へ伝達する
携帯機器。
1 8 . 請求の範囲第 1 1項乃至第 1 7項のいずれか一項に記載の携帯 機器において、
前記燃料電池本体が、 多孔性の集電体を備え、
前記集電体は、 親水性コ一ト材によりコ一ティングされている 携帯機器。 1 9 . 請求の範囲第 1 1項乃至第 1 7項のいずれか一項に記載の携帯 機器において、
前記燃料電池本体が、 多孔性の集電体を含み、
前記集電体は、 疎水性コート材によりコーティ ングされている 携帯機器。
2 0 . 請求の範囲第 1 1項乃至第 1 9項のいずれか一項に記載の携帯 機器において、
前記燃料極は、
集電体と、
一方の面を前記集電体に、 他方の面を固体高分子電解質膜に接する 燃料極触媒層と
を備え、 前記集電体は、 貫通孔を有し、
前記貫通孔は、 前記燃料極触媒層の側の面の直径が、 反対の面の直 径よりも小さい
携帯機器。
2 1 .請求の範囲第 1 1項乃至第 2 0項のいずれか一項に記載の携帯 機器において、
前記筐体は、
外筐体と
前記外筐体に内包された内筐体と、
前記外筐体と前記内筐体とを接合する制振材と
を備え、
前記燃料電池は、 前記内筐体に保持される
携帯機器。
2 2 .請求の範囲第 2 1項に記載の携帯機器において、
前記内筐体に保持され、 前記振動を前記外筐体に伝達して、 前記外 筐体を振動させることで情報をユーザに通知する情報通知部を更に具 備する
携帯機器。
2 3 .請求の範囲第 1 1項乃至第 2 1項のいずれか一項に記載の携帯 機器において、
前記振動発生部は、 筐体を振動させることで情報をユーザに通知す る情報通知部を兼ねる
携帯機器。
2 4 .請求の範囲第 2 1項又は第 2 2項に記載の携帯機器において、 前記制振材がブチルゴム系材料を含む
携帯機器。 2 5 .筐体と、
前記筐体に保持された燃料電池と
を具備し、
前記燃料電池は、
前記筐体内に設けられ、 燃料極と酸化剤極とを含み、 有機液体燃料 を前記燃料極へ供給され、 前記酸化剤極に酸化剤を供給されて電力を 発生する燃料電池本体と、
前記筐体内に設けられ、 前記燃料極が振動して前記燃料極に生成す る二酸化炭素が除去されるように振動を発生する振動発生部と、 を備え、
前記振動発生部は、 筐体を振動させることで情報をユーザに通知す る情報通知部を兼ねる
携帯電話機。
2 6. ( a ) 燃料電池の燃料極に有機液体燃料を供給し、 酸化剤極に 酸化剤を供給して発電を行うステツプと、
(b) 前記燃料極に振動を与えて、 前記燃料極に生成する二酸化炭 素を除去するステツプと
を具備する
燃料電池の運転方法。
2 7.請求の範囲第 2 6項に記載の燃料電池の運転方法において、 前記振動は、 圧電振動子に交流電流を流して発生させる
燃料電池の運転方法。
2 8.請求の範囲第 2 6項又は第 2 7項に記載の燃料電池の運転方法 において、
前記振動は、 前記燃料電池により出力される電流の一部を利用して 生じさせる
燃料電池の運転方法。
2 9.請求の範囲第 2 6項乃至第 2 8項のいずれか一項に記載の燃料 電池の運転方法において、
前記 （b) ステップは、
( 1 ) 前記燃料電池の出力が所定の閾値を下回ったときに前記燃 料極に振動を与えるステツプを備える 燃料電池の運転方法。
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