WO2005074066A1 - 燃料電池、燃料電池用燃料貯留体 - Google Patents

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WO2005074066A1
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storage tank
fuel cell
liquid
liquid fuel
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Yoshihisa Suda
Takahiro Osada
Kunitaka Yamada
Toshimi Kamitani
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Mitsubishi Pencil Co., Ltd.
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Definitions

  • Fuel cell fuel storage for fuel cell
  • the present invention relates to a fuel cell and a fuel cell for a fuel cell, and more particularly, to a small fuel cell and a fuel suitable for use as a power source of portable electronic devices such as a mobile phone, a notebook computer, and a PDA.
  • the present invention relates to a fuel reservoir for a battery.
  • a fuel cell includes a fuel cell in which an air electrode layer, an electrolyte layer, and a fuel electrode layer are stacked, a fuel supply unit for supplying fuel as a reducing agent to the fuel electrode layer, and an air electrode.
  • various types have been developed!
  • liquid fuel cells utilizing capillary force for supplying liquid fuel are known (for example, see Patent Documents 3-7).
  • liquid fuel cells described in these patent documents supply liquid fuel to the fuel electrode from the fuel tank capillaries by capillary force, so there is no need for a pump for pumping the liquid fuel. There is.
  • the structure of the fuel cell is small. Since fuel is supplied directly to the fuel electrode in a liquid state, it is mounted on a small portable device, and in an operating environment where the front, rear, left and right and up and down of the battery part constantly changes, fuel tracking is incomplete during a long period of use As a result, adverse effects such as interruption of fuel supply occur, which hinders constant supply of fuel to the electrolyte layer.
  • Patent Documents 18 to 18 disclose storage of spent fuel, but do not explicitly disclose the storage of spent fuel thereafter, etc.! is there.
  • a pump or electromagnetic device is provided between the fuel cartridge and the cells. It was necessary to provide a valve, a control device for controlling the outflow amount of the liquid fuel, and an auxiliary device such as an outflow sensor (for example, see Patent Documents 1 and 12).
  • the conventional fuel reservoir for a fuel cell of each of the above types has a small force for retaining the liquid fuel in the fuel reservoir itself. Therefore, when air is replaced from the fuel outlet, the liquid fuel leaks. There is a problem that spills are likely to occur.Particularly, liquid fuel for fuel cells has a lower viscosity and lower surface tension than inks and cosmetics, so that air replacement of the fuel discharge locus is likely to occur. There are issues.
  • Conventional fuel cell waste fuel recovery technologies include, for example, a structure of a fuel cartridge or the like that returns once used liquid fuel to an original fuel tank and makes effective use of the space in the fuel tank (see, for example, Patent Document 1). 9-11) is known.
  • the liquid fuel cell provided only in the fuel storage tank and utilizing only the capillary force of the porous body and the Z or fiber bundle as described above is suitable for miniaturization in terms of the structure, Since fuel is supplied directly to the poles in a liquid state, it is mounted on a small portable device and in an operating environment where the front, rear, left and right and up and down of the battery section are constantly changing, the fuel following is incomplete during a long usage period, and fuel supply Disadvantages such as shutoff occur, which is a factor that hinders constant fuel supply to the electrolyte layer.
  • a fuel cell system in which a liquid fuel is introduced into a cell by capillary force, and then the liquid fuel is vaporized in a fuel vaporization layer (for example, see Patent Document 1). 8) is known, but there is a problem that the fundamental problem, that is, lack of fuel follow-up, has not been improved. There is a problem that it is difficult to miniaturize the system because it is used as a system.
  • Patent Documents 911 disclose storage or treatment of spent fuel, but do not explicitly disclose reuse of spent fuel and the like. Furthermore, when the liquid fuel is reused, there is another problem that the fuel concentration becomes low with each use, and the minimum concentration that can be used as the liquid fuel cannot be reduced to the user.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-258760 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-307970 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 3 JP-A-59-66066 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 4 JP-A-6-188008 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-229158 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 6 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-299946 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 7 JP-A-2003-340273 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 8 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-102069 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 9 JP-A-2003-92128 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 10 JP-A-2004-127905 (Claims, Examples, etc.)
  • Patent Document 11 JP-A-2004-199966 (Claims, Examples, etc.)
  • the first invention to the fifth invention have been made in view of the above-described problems of the conventional fuel cell in terms of small size and the present situation, and have been made to solve this problem, and stably supply liquid fuel directly to the fuel electrode. It is another object of the present invention to provide a fuel cell capable of reducing the size of the fuel cell.
  • the sixth invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional fuel storage device for a fuel cell, and has been made to solve the problem, and is intended to control a pump, a solenoid valve, and an outflow amount of liquid fuel.
  • Storage tank for fuel cells that can supply liquid fuel to the cell efficiently and quantitatively without providing a control device and an outflow rate sensor, etc., and that can reduce the size of the fuel cell And a fuel cell.
  • the seventh invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional fuel cell fuel reservoir, and has been made to solve the problem, and has a pump, a solenoid valve, and a control for controlling the outflow amount of the liquid fuel.
  • Liquid fuel can be supplied to the cell efficiently and quantitatively without the need for installation of a device or outflow sensor, and the spent fuel can be automatically collected easily without the need for a separate waste fuel recovery tank. It is an object of the present invention to provide a fuel reservoir and a fuel cell for a fuel cell that can be used.
  • the eighth invention has been made in view of the above-mentioned problems and the current situation of the conventional fuel cell, and has been made in order to solve the problem. It is an object of the present invention to provide a fuel cell which enables reuse of fuel and can easily distribute the end of use of fuel to a user and can reduce the size of the fuel cell.
  • the present inventors have conducted intensive studies on the above-mentioned conventional problems and the like, and as a result, formed by constructing an electrolyte layer on a fuel electrode body made of fine carbon porous body and constructing an air electrode layer on this electrolyte layer.
  • a fuel supply tank directly connected from a fuel storage tank to supply fuel to each unit cell is connected to a fuel storage tank having a specific structure.
  • the present inventors provide a fuel storage device for a fuel cell and a fuel storage device having the above-mentioned object by providing a specific structure of the fuel storage device in a cartridge-type fuel storage device which can be freely connected to a fuel cell body.
  • the battery was successfully obtained, and the sixth and seventh inventions were completed.
  • the present inventors have constructed an electrolyte layer on the outer surface of a fuel electrode body made of a microporous carbon material, and constructed a plurality of unit cells by forming an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer.
  • a fuel storage tank is used to supply fuel to each unit cell for the connected fuel cells.
  • the present invention resides in the following (1)-(62).
  • a fuel electrode body has an electrolyte layer, and a plurality of unit cells formed by constructing an air electrode layer on the electrolyte layer are connected to each other, and each unit cell has a fuel storage tank for storing liquid fuel.
  • a fuel cell in which a liquid fuel is supplied by connecting a fuel supply body or a fuel electrode body having an infiltration structure to be connected, wherein a porous body having a capillary force and a Z or fiber bundle are provided in the liquid fuel storage tank.
  • a fuel cell comprising a liquid fuel occlusion body comprising:
  • the liquid fuel is continuously supplied from the cartridge structure to the fuel supply body through a porous body having a larger capillary force than the liquid fuel storage body and a relay core having a Z or fiber bundle body force.
  • the liquid fuel is supplied to a fuel supply body through a liquid fuel guide pipe having a liquid fuel repelling layer formed on at least a surface in contact with the liquid fuel, and the liquid fuel end sign from the cartridge structure is attached to the cartridge structure.
  • the fuel cell according to any one of the above (2) to (4), wherein the fuel cell is detected by visually recognizing the liquid fuel guide tube through a visually recognizable portion formed on the fuel cell.
  • a used fuel storage tank is connected to an end of the fuel supply body, and the cartridge structure can be used as a used fuel storage tank according to any one of (1) to (8) above.
  • On-board fuel cell On-board fuel cell.
  • a plurality of unit cells formed by constructing an electrolyte layer on the fuel electrode body and an air electrode layer on the electrolyte layer are connected, and each unit cell stores a fuel storage tank for storing liquid fuel.
  • a fuel cell connected to a fuel supply or fuel electrode having a permeation structure and supplied with liquid fuel, the supply mechanism supplying liquid fuel from the fuel storage tank cap to the fuel supply.
  • a fuel cell having an integral collector or a valve body.
  • the cartridge structure force The liquid fuel is continuously supplied to the fuel supply body through a relay core composed of a porous body having a capillary force and Z or a fiber bundle, as described above (10)-(13).
  • the fuel cell according to any one of the above.
  • a plurality of unit cells formed by constructing an electrolyte layer on a fuel electrode body and constructing an air electrode layer on the electrolyte layer are connected, and each unit cell stores a liquid fuel.
  • a fuel supply or fuel electrode having a permeation structure connected to a tank is connected to supply liquid fuel, and the fuel supply is terminated at the end of a fuel cell connected to a spent fuel storage tank.
  • a relay core composed of a porous body having a capillary force and Z or a fiber bundle is disposed in the spent fuel storage tank, and the spent fuel is discharged to the spent fuel storage tank via the relay core, and the relay core is discharged.
  • a fuel cell characterized in that the fuel cell is sealed except for a discharge hole through the fuel cell.
  • a plurality of unit cells formed by constructing an electrolyte layer on a fuel electrode body and constructing an air electrode layer on the electrolyte layer are connected, and each unit cell stores a fuel for storing liquid fuel.
  • a fuel supply having a permeation structure connected to the tank is connected to supply liquid fuel, and the end of the fuel supply is a fuel cell connected to the spent fuel storage tank, the porous body having a capillary force.
  • a relay core having a physical strength of Z or fiber bundle is disposed, and spent fuel is discharged to the spent fuel storage tank via the relay core, wherein the spent fuel storage tank is open. And the fuel cell.
  • a cartridge-type fuel reservoir that can be freely connected to a fuel cell main body, wherein the cartridge-type fuel reservoir includes a fuel tank that stores liquid fuel, and a check valve provided at a tip of the fuel tank.
  • a liquid fuel discharge section having a valve; and a liquid fuel pressing mechanism provided in the fuel tank section. The liquid fuel pressing mechanism presses the liquid fuel housed in the fuel tank section forward to a certain amount of liquid fuel.
  • a fuel reservoir for a fuel cell characterized in that the liquid fuel is supplied to a liquid fuel discharge part and a fixed amount of liquid fuel is discharged from the liquid fuel discharge part.
  • the liquid fuel pressing mechanism includes, behind the fuel tank portion, a rotation operation member including an outer cylinder member and an inner cylinder member that is non-rotatably inserted into the outer cylinder member.
  • a ratchet mechanism provided at the distal end of the cylindrical member, the ratchet mechanism including a ratchet tooth formed on the inner surface of the fuel tank portion and a locking claw engaging with the ratchet tooth;
  • a piston provided at the tip of the threaded rod and slidably inserted into the inner surface of the fuel tank in front of a partition wall protruding from the inner surface of the fuel tank.
  • the male screw part formed on the outer peripheral surface of the screw rod is screwed into a female screw part formed at the front end of the inner cylindrical member, and is passed through the insertion hole of the partition wall. On the other hand, it can be moved only in the longitudinal direction, and the outer cylinder of the rotary operation member By rotating the material, the threaded rod is rotated, the threaded rod is moved forward by screwing with the female thread, and a fixed amount of liquid fuel is supplied by the piston connected to the tip of the threaded rod.
  • the oxygen-nori resin layer may be made of one or two kinds of ethylene-butyl alcohol copolymer resin, polyatarilonitrile, nylon, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polychloride vinylidene, and polychloride vinyl.
  • the above (40) consisting of the above resin A fuel reservoir for a fuel cell according to the above.
  • a fuel cell having a fuel cell main body and a cartridge-type fuel storage body that can be freely connected to the fuel cell main body, wherein the fuel cell main body has an electrolyte layer formed on an outer surface of a fuel electrode body.
  • a plurality of unit cells formed by constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer are connected, and the unit cell is described in any one of (38) to (43) above.
  • a fuel cell characterized in that a fuel supply connected to the fuel storage for a fuel cell is connected to supply a liquid fuel.
  • a cartridge-type fuel reservoir that can be freely connected to a fuel cell main body, wherein the cartridge-type fuel reservoir contains a liquid fuel and has a fuel tank portion having a waste fuel recovery port, A liquid fuel discharge portion having a check valve provided at the tip of the tank portion, and a liquid fuel pressing mechanism provided in the fuel tank portion, and the liquid fuel stored in the fuel tank portion by the liquid fuel pressing mechanism, The fuel cell is pressed forward to discharge a certain amount of liquid fuel to the fuel cell body, and the space of the fuel tank formed by the pressing mechanism is configured as a waste fuel recovery tank for spent fuel consumed by the fuel cell body.
  • a fuel reservoir for a fuel cell comprising:
  • the liquid fuel pressing mechanism includes, behind the fuel tank portion, a rotation operation member including an outer cylinder member and an inner cylinder member that is non-rotatably inserted into the outer cylinder member.
  • a ratchet mechanism provided at the distal end of the cylindrical member, the ratchet mechanism including a ratchet tooth formed on the inner surface of the fuel tank portion and a locking claw engaging with the ratchet tooth;
  • a piston provided at the tip of the threaded rod and slidably inserted into the inner surface of the fuel tank in front of a partition wall protruding from the inner surface of the fuel tank.
  • the male screw part formed on the outer peripheral surface is screwed into the female screw part formed at the front end of the inner cylindrical member, and the screw rod is passed through the insertion hole of the partition wall.
  • the screw rod is rotated by the rotation operation of the outer cylinder member of the rotary operation member, and the screw rod is moved forward by screwing with the female screw portion, with the inner cylinder member being movable only in the longitudinal direction with respect to the inner cylinder member.
  • the fuel cell according to (45) wherein a fixed amount of liquid fuel is supplied to the liquid fuel discharge section by a piston connected to the tip of the screw rod, and a certain amount of liquid fuel is extruded from the liquid fuel discharge section. Fuel reservoir.
  • the oxygen barrier layer is composed of an oxygen-barrier resin, and the resin is ethylene'vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile, nylon, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polychloride vinylidene, or polysalt.
  • the oxygen barrier layer is made of a resin film on which a metal oxide is deposited, and the metal oxide is made of alumina or silica alone or a combination of both, and the resin film is made of polyethylene terephthalate, polystyrene, polyethylene, polypropylene,
  • the oxygen barrier layer is made of a resin film coated with diamond-like carbon (DLC), and the resin film is made of polyethylene terephthalate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, or nylon alone or in combination with the above ( 48.
  • DLC diamond-like carbon
  • a fuel cell having a fuel cell main body and a cartridge-type fuel storage body that can be freely connected to the fuel cell main body, wherein the cartridge-type fuel storage body stores liquid fuel and has a waste fuel recovery port.
  • a liquid fuel discharge unit having a check valve provided at the tip of the fuel tank unit, and a liquid fuel pressing mechanism provided in the fuel tank unit. The liquid fuel contained in the tank is pressed forward to discharge a certain amount of the liquid fuel to the fuel cell body, and the spent fuel consumed in the fuel cell body is pressed by the above-mentioned pressing mechanism.
  • a fuel cell which is collected in a space.
  • the fuel cell body has a spent fuel storage tank, and the spent fuel storage tank is connected to a waste fuel recovery port having a check valve of the fuel tank.
  • a plurality of unit cells formed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body and constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer are connected, and
  • the fuel supply unit connected to the fuel storage unit for a fuel cell according to any one of (45) to (53) is connected to the cell so that liquid fuel is supplied.
  • a plurality of unit cells formed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body and constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer are connected, and each of the unit cells has
  • a fuel supply or fuel electrode having a permeation structure connected to a fuel storage tank for storing liquid fuel is connected to supply liquid fuel, and the end of the fuel supply is connected to a spent fuel storage tank.
  • collector body is manufactured by injection molding or stereolithography, or the collector body is constituted by a single-wafer body.
  • the fuel cell according to any one of the above.
  • a lid that can be opened and closed is provided at the spent fuel storage tank and Z or the fuel storage tank, or at a connection between the spent fuel storage tank and the fuel storage tank.
  • the fuel cell according to any one of (61) to (61).
  • the liquid fuel can be directly and stably supplied from the fuel storage tank directly to each unit cell, and the fuel cell can be downsized.
  • a fuel cell capable of:
  • the fuel storage tank is formed of a replaceable cartridge structure, the replacement of the liquid fuel storage tank can be further simplified.
  • the first invention if a used fuel storage tank is connected to the end of the fuel supply body and a cartridge structure is used as the used fuel storage tank, it is possible to easily process the used fuel. Even if the fuel cell is left in any state (angle), upside down, etc., the liquid fuel will not flow back or break directly into each unit cell from the fuel storage tank stably and continuously. Fuel can be supplied.
  • a fuel cell for supplying a liquid fuel impregnated in a cartridge structure to a fuel supply body, wherein the liquid fuel impregnated in the cartridge structure is formed of a transparent or translucent resin having visibility, and On the surface in contact with the liquid fuel, the liquid fuel is supplied to the fuel supply body through a liquid fuel guide tube forming a repelling layer, and the liquid fuel end sign of the cartridge structure is applied to the cartridge structure. If the liquid fuel guide tube is visually recognized through the formed visual recognition part, the liquid fuel end sign can be easily visually detected.
  • liquid fuel can be directly and stably continuously supplied to each unit cell from the fuel storage tank. Can be supplied.
  • liquid fuel can be efficiently and quantitatively supplied to the cell without providing a pump, a solenoid valve, a control device for controlling the amount of outflow of liquid fuel, an outflow amount sensor, and the like.
  • a fuel reservoir for a fuel cell and a fuel cell that can be made smaller and can be made smaller.
  • liquid fuel can be efficiently and quantitatively supplied to the cell without providing a pump, a solenoid valve, a control device for controlling the amount of outflow of liquid fuel, an outflow amount sensor, and the like.
  • a fuel storage unit for a fuel cell and a fuel cell which can easily and automatically collect used fuel without providing a separate waste fuel recovery tank.
  • a fuel cell capable of stably supplying a liquid fuel directly to a fuel electrode, enabling easy reuse of used fuel, and achieving downsizing of the fuel cell. Provided.
  • the fuel storage tank with the concentration sensor of the liquid fuel, a fuel cell is provided which can easily end the use of the fuel for the user.
  • FIG. 1 (a) is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to a first embodiment of the first invention in a longitudinal cross-sectional mode, (b) is a perspective view of a fuel unit cell, and (c) is a fuel unit It is a longitudinal cross-sectional view of a cell.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell showing a modification of the first embodiment of the first invention in a longitudinal cross-sectional mode.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to a second embodiment of the first invention in a longitudinal cross-sectional mode.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of an end point detection tube used in a second embodiment of the first invention.
  • FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view showing a fuel cell according to a third embodiment of the first invention in a longitudinal sectional view.
  • FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view showing a fuel cell according to a fourth embodiment of the first invention in a longitudinal sectional view.
  • FIG. 7 (a) is a schematic cross-sectional view showing the fuel cell according to the first embodiment of the second invention in a longitudinal sectional view, (b) is a perspective view of a fuel unit cell, and (c) is a longitudinal section of the fuel unit cell.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell as a modification of the first embodiment of the second invention in a longitudinal cross-sectional mode.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to a second embodiment of the second invention in a longitudinal cross-sectional mode.
  • FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view showing a fuel cell according to a third embodiment of the second invention in a longitudinal cross-sectional mode.
  • FIG. 11 (a) is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to a first embodiment of the third invention in a vertical cross-sectional mode
  • FIG. 11 (b) is a partial vertical cross-sectional view showing a main part of a fuel unit cell.
  • FIG. 12 (a) is a schematic sectional view showing a fuel cell according to a second embodiment of the third invention in a longitudinal sectional view, (b) is a partial longitudinal sectional view of a fuel unit cell, and (c) and (d) FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view and a perspective view showing a main part of a fuel unit cell showing another embodiment.
  • FIG. 13 is a partial longitudinal sectional view showing a fuel cell according to a third embodiment of the third invention in a longitudinal sectional manner.
  • FIG. 14 is a partial longitudinal sectional view showing a fuel cell according to a fourth embodiment of the third invention in a longitudinal sectional manner.
  • FIG. 15 (a) is a schematic sectional view showing the fuel cell according to the first embodiment of the fourth invention in a longitudinal sectional view, (b) is a perspective view of a fuel unit cell, and (c) is a longitudinal section of the fuel unit cell.
  • FIG. 15 (a) is a schematic sectional view showing the fuel cell according to the first embodiment of the fourth invention in a longitudinal sectional view, (b) is a perspective view of a fuel unit cell, and (c) is a longitudinal section of the fuel unit cell.
  • FIG. 16 is a schematic sectional view showing a fuel cell according to a second embodiment of the fourth invention in a longitudinal sectional form.
  • FIG. 17 (a) is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to a third embodiment of the fourth invention in a vertical cross section
  • FIG. 17 (b) is a vertical cross-section of a fuel cell according to a fourth embodiment of the fourth invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a surface mode
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to a fifth embodiment of the fourth invention in a longitudinal cross-sectional mode. It is.
  • FIG. 19 (a) is a schematic partial sectional view showing a fuel cell according to a sixth embodiment of the fourth invention in a longitudinal sectional view, and (b) is a schematic sectional view showing another form of a spent fuel storage tank. It is.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to a seventh embodiment of the fourth invention in a longitudinal cross-sectional mode.
  • FIG. 21 (a) is a schematic sectional view showing the fuel cell according to the first embodiment of the fifth invention in a longitudinal sectional view, (b) is a perspective view of a fuel unit cell, and (c) is a longitudinal section of the fuel unit cell.
  • FIG. 1D is a perspective view showing an open structure of a spent fuel storage tank
  • FIG. 2E is a longitudinal sectional view showing an open structure of a spent fuel storage tank.
  • FIG. 22 is a schematic sectional view showing a fuel cell according to a second embodiment of the fifth invention in a longitudinal sectional form.
  • FIG. 23 (a) is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to a third embodiment of the fifth invention in a longitudinal sectional view
  • FIG. 23 (b) is a vertical cross-section showing a fuel cell according to a fourth embodiment of the fifth invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a surface mode
  • FIG. 24 is a schematic sectional view showing a fuel cell according to a fifth embodiment of the fifth invention in a longitudinal sectional view.
  • FIG. 25 (a) is a schematic partial sectional view showing a fuel cell according to a sixth embodiment of the fifth invention in a longitudinal sectional view
  • FIG. 25 (b) is a schematic sectional view showing another form of a spent fuel storage tank. It is.
  • FIG. 26 (a) is a schematic partial sectional view showing a fuel cell according to a sixth embodiment of the fifth invention in a longitudinal sectional view
  • FIG. 26 (b) is a schematic sectional view showing another form of a spent fuel storage tank. It is.
  • FIG. 27 is a view showing a fuel cell according to a seventh embodiment of the fifth invention, showing an occluding body accommodated in a spent fuel storage tank, where (a) is a perspective view and (b) is a plan view Figure (c) is a front view.
  • FIG. 28 is a longitudinal sectional view showing a fuel cell for a fuel cell according to the first embodiment of the sixth invention.
  • FIG. 29 is a partially exploded perspective view of FIG. 28.
  • FIG. 30 is a longitudinal sectional view showing an operation state of the fuel cell fuel storage unit of FIG. 28, and showing an example of a state where a fixed amount of liquid fuel is supplied to the liquid fuel discharge unit.
  • FIG. 31 is a schematic sectional view showing one example of an embodiment of the fuel cell according to the sixth invention
  • FIG. 2 is a drawing showing a state in which the fuel reservoir for a fuel cell is mounted on a fuel cell body.
  • FIG. 32 (a) and (b) are a perspective view and a longitudinal sectional view illustrating a fuel cell unit.
  • FIG. 33 is a partial plan view showing a fuel cell for a fuel cell according to a second embodiment of the sixth invention.
  • FIG. 34 (a) and (b) are drawings showing another form of the check valve provided in the liquid fuel discharge section, (a) showing a state where the check valve body is closed, and (b) showing a check valve It is a longitudinal cross-sectional view showing the state where the valve stop was opened.
  • FIG. 35 (a) is a longitudinal sectional view showing a fuel cell for a fuel cell according to a first embodiment of the seventh invention
  • FIG. 35 (b) is a longitudinal sectional view of a waste fuel recovery port.
  • FIG. 36 is a partially exploded perspective view of FIG. 35.
  • FIG. 37 is a longitudinal sectional view showing an operation state of the fuel reservoir for a fuel cell in FIG. 35, showing an example of a state in which a fixed amount of liquid fuel is supplied to the liquid fuel discharge section.
  • FIG. 38 is a schematic cross-sectional view showing one example of an embodiment of the fuel cell according to the seventh aspect of the present invention, showing a state where the fuel storage body for a fuel cell of the present invention is attached to a fuel cell main body.
  • FIG. 39 is a drawing showing a fuel cell according to a first embodiment of the eighth invention in a longitudinal sectional view.
  • FIG. 40 (a) is a perspective view of a unit cell used in the fuel cell of FIG. 39, and (b) is a partial longitudinal sectional view thereof.
  • FIG. 41 is a drawing showing a fuel cell according to a second embodiment of the eighth invention in a longitudinal sectional view.
  • FIG. 42 is a schematic view showing a fuel cell according to a third embodiment of the eighth invention in a perspective view manner.
  • FIG. 43 (a) is a perspective view of a unit cell used in the fuel cell of FIG. 42, and (b) is a partial longitudinal sectional view of the unit cell.
  • FIGS. 1A to 1C show a basic mode (first embodiment) of a fuel cell A showing a basic embodiment of the first invention.
  • this fuel cell A has a fuel storage tank 10 for storing liquid fuel, and an electrolyte layer 23 on the outer surface of a fuel electrode body 21 made of fine porous carbon. It has a permeation structure connected to unit cells (fuel cell cells) 20 and 20 and the fuel storage tank 10 formed by constructing and constructing an air electrode layer 24 on the outer surface of the electrolyte layer 23.
  • a fuel supply unit 30 and a spent fuel storage tank 40 provided at the end of the fuel supply unit 30 are provided, and the unit cells 20, 20 are connected in series, and fuel is sequentially supplied by the fuel supply unit 30. It has a structure.
  • the liquid fuel is occluded in an occlusion body 10a such as a batting, a porous body, or a fiber bundle housed in the fuel storage tank 10.
  • an occlusion body 10a such as a batting, a porous body, or a fiber bundle housed in the fuel storage tank 10.
  • the liquid fuel stored in the storage body 10a of the fuel storage tank 10 includes a methanol liquid composed of methanol, water, and water.
  • the power of the compound supplied as fuel to the fuel electrode body described later is also efficient.
  • the type of liquid fuel is not particularly limited as long as hydrogen ions (H +) and electrons (e-) can be obtained well.
  • dimethyl ether (DME) ethanol Liquid fuels such as liquid, formic acid, hydrazine, ammonia liquid, ethylene glycol, and sodium borohydride aqueous solution can also be used.
  • concentration of these liquid fuels various concentrations of liquid fuels can be used depending on the structure, characteristics, and the like of the fuel cell.
  • the storage body 10a is not particularly limited as long as it can store liquid fuel, and examples thereof include felt, sponge, and sintered bodies such as resin particle sintered bodies and resin fiber sintered bodies.
  • a fiber bundle having a combined strength of one or two or more such as a refuel-based resin. The porosity of the porous body and the fiber bundle depends on the amount supplied to each unit cell 20. It is set appropriately according to the situation.
  • the fuel storage tank 10 has durability, storage stability with respect to the contained liquid fuel f, and gas impermeability (gas impermeability with respect to oxygen gas, nitrogen gas, etc.).
  • gas impermeability gas impermeability with respect to oxygen gas, nitrogen gas, etc.
  • examples thereof include metals such as aluminum and stainless steel, synthetic resins such as polypropylene, polyethylene and polyethylene terephthalate, and glass.
  • light transmittance which allows visual confirmation of the remaining amount of liquid fuel, allows the contents to be visually recognized if the light transmittance, which is related to the material and its thickness, is 50% or more. More preferably, if the light transmittance is 80% or more, the visibility of the liquid fuel, which poses no practical problem, is further improved.
  • the material is constituted by a gas-impermeable material, more preferably, an oxygen gas.
  • permeability oxygen gas impermeability
  • SlOOcc 25 m / m 2 - 24hr-atm (25 ° C, 65% RH) use practically guess if less.
  • any fuel storage tank 10 having storage stability, durability, and light transmittance with respect to the contained liquid fuel may be used, for example, aluminum and stainless steel.
  • synthetic resins such as polypropylene, polyethylene and polyethylene terephthalate, and glass.
  • Preferred materials for the fuel storage tank 10 include metals such as aluminum and stainless steel, synthetic resins, and glass if light transmittance is not required. From the viewpoints of visibility, gas impermeability, cost reduction during production and assembly, and ease of production, etc., ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile, nylon, polyethylene terephthalate, polycarbonate, and polystyrene are preferred. Examples thereof include a single layer structure containing two or more kinds of resins, such as styrene, polychloride biylidene, and polychloride bilidene, and a multilayer structure having two or more layers.
  • these resins are used in the above-mentioned oxygen gas permeability (oxygen gas impermeability) force lOOcc ⁇ 25 ⁇ m / m 2 -24 hr.atm (25 ° C., 65% RH) or less and a light transmittance of 50% or more, particularly preferably 80% or more.
  • ethylene / vinyl alcohol copolymer resins Particularly preferred are ethylene / vinyl alcohol copolymer resins, polyacryl-tolyl, and polychlorinated vinylide having an oxygen gas impermeability of the above characteristics and a light transmittance of 80% or more.
  • the fuel storage tank section 10 preferably has a multilayer structure of two or more layers, and at least one layer is made of the above-described resin containing the above-mentioned resin group having gas impermeability and light permeability. It is desirable to have a multilayer structure of two or more layers. As long as at least one layer of this multi-layer structure is made of a resin having the above-mentioned performance (gas permeability), the remaining layers will not pose a problem in practical use even with ordinary resins.
  • Such a multilayer structure can be manufactured by extrusion molding, injection molding, co-extrusion molding or the like.
  • a gas-impermeable layer may be provided by applying a solution of a resin selected from the above resin group.
  • This coating method does not require any special manufacturing equipment than the above-described manufacturing by molding such as extrusion molding and injection molding, and can be manufactured sequentially.
  • the gas impermeable layer provided by each of these forming methods and coating is preferably 10 to 2000 ⁇ m in thickness. If this thickness is less than 10 m, gas impermeability cannot be exhibited, while if it exceeds 2000 m, the performance of the entire container such as light transmittance and flexibility will be impaired. .
  • the gas-impermeable layer formed by molding or applying the resin described above it can be covered with a gas-impermeable thin film member such as a gas-impermeable film.
  • the gas-impermeable thin film member to be coated is preferably at least one selected from metal foil such as aluminum foil, metal oxide deposits such as alumina and silica, and diamond-like carbon coating material.
  • the gas-impermeable thin film member has no visibility, for example, an aluminum gold foil
  • the gas-impermeable thin film member is not partially applied to the extent that the gas impermeability is not impaired, and is coated in a lattice shape, a stripe shape, or the like.
  • a window can be provided, and the window can be covered with a gas-impermeable film having a light-transmitting property to secure gas impermeability and visibility.
  • Each of the fuel cells 20 serving as the unit cells has a fuel electrode 21 made of a fine columnar carbon porous body, and has a through portion 22 penetrating the fuel supply body 30 at the center thereof.
  • An electrolyte layer 23 is formed on the outer surface of the fuel electrode body 21, and an air electrode layer 24 is formed on the outer surface of the electrolyte layer 23. Note that each fuel cell 20 theoretically generates an electromotive force of about 1.2 V.
  • the fine columnar carbon porous body constituting the fuel electrode body 21 may be any porous structure having fine communication holes, for example, a three-dimensional network structure or a point sintered structure.
  • Examples include a carbon composite molded article composed of carbon powder, an isotropic high-density carbon molded article, a carbon fiber paper molded article, and an activated carbon molded article.
  • the reaction control at the fuel electrode of the fuel cell is easy and From the viewpoint of further improving the reaction efficiency, a carbon composite molded article having fine communicating holes made of amorphous carbon and carbon powder is desirable.
  • the carbon powder used for producing the carbon composite having a porous structural force highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), quiche graphite, natural graphite, artificial graphite, and the like are used in view of further improving the reaction efficiency. At least one (single or a combination of two or more) selected from carbon nanotubes and fullerenes is preferred.
  • the outer table portion of the fuel electrode body 21 platinum-ruthenium (Pt Ru) catalyst, Irijiu mu ruthenium (Ir R U) catalyst, platinum Suzu (Pt-Sn) catalyst, such as the such as the metal ions and metallic complexes It is formed by a method of impregnating a solution containing a metal fine particle precursor, performing a reduction treatment after immersion, or an electrodeposition method of metal fine particles.
  • Pt Ru platinum-ruthenium
  • Ir R U Irijiu mu ruthenium
  • Pt-Sn platinum Suzu
  • Examples of the electrolyte layer 23 include an ion exchange membrane having proton conductivity or hydroxide ion conductivity, for example, a fluorine-based ion exchange membrane including naphion (manufactured by DuPont). , Heat resistance and good control of methanol crossover, for example, a composite membrane using an inorganic compound as a proton conductive material and a polymer as a membrane material, specifically, using zeolite as an inorganic compound, Examples of the polymer include a styrene-butadiene-based composite film having a rubber force and a hydrocarbon-based graft film.
  • the air electrode layer 24 a porous structural force in which platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) or the like is supported by a method using a solution containing the above-mentioned metal fine particle precursor or the like is used. Carbon porous body.
  • the fuel supply body 30 is connected to the storage body 10a that stores the liquid fuel contained in the fuel storage tank 10, and has a permeation structure that can supply the liquid fuel to each unit cell 20.
  • a porous body having a capillary force such as felt, sponge, or a sintered body such as a resin particle sintered body or a resin fiber sintered body, a natural fiber, an animal hair fiber
  • Polyacetal resin acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polybutyl resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyphenylene resin
  • a fiber bundle composed of one or a combination of two or more types of resin or the like, and the porosity of the porous body and the fiber bundle is appropriately determined according to the supply amount to each unit cell 20. Is set The
  • the spent fuel storage tank 40 is arranged at the end of the fuel supply 30. At this time, there is no problem if the spent fuel storage tank 40 is brought into direct contact with the end of the fuel supply body 30 to directly store the spent fuel, but as shown in FIG. 2 (a modification of FIG. 1), A batting, a porous body, a fiber bundle, or the like may be provided as a relay core 40a at a connection portion that comes into contact with the body 30, and may be used as a spent fuel discharge passage.
  • liquid fuel supplied by the fuel supply unit 30 is used for the reaction in the fuel cell unit 20. Since the fuel supply amount is linked to the fuel consumption amount, the liquid fuel is unreacted and goes out of the cell. Unlike conventional liquid fuel cells, which discharge almost no liquid fuel, there is no need for a treatment system on the fuel outlet side, but in the event of oversupply due to operating conditions, liquid fuel not used for the reaction will be stored in a storage tank. It has a structure that can be stored in 40 to prevent the inhibition reaction.
  • Numeral 50 connects the fuel storage tank 10 and the spent fuel storage tank 40, and reliably supplies liquid fuel directly from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20, 20 via the fuel supply body 30. It is a powerful member such as a mesh structure that is made.
  • the fuel cell A of the present embodiment uses the permeation structure of the fuel electrode body 21 or the fuel supply body 30 to remove the liquid fuel stored in the storage body 10a in the fuel storage tank 10. It is introduced into the fuel cells 20, 20 by pipe force.
  • a relay core 10b made of the same material as the above-described occlusion body 10a is provided at a portion where the fuel storage tank 10 is connected to the fuel electrode body 21 or the fuel supply body 30. You can also.
  • the relay core 10b By providing the relay core 10b, the supply of excess liquid fuel into the fuel cell 20 can be prevented, and the supply amount of the liquid fuel can be adjusted by adjusting the capillary force of the relay core 10b. It comes out.
  • the fuel storage tank 10 (the storage body 10a), the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21,
  • the capillary force of the spent fuel storage tank 40 (relay core 40a) to the fuel storage tank 10 (storage body 10a)
  • the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21.
  • the fuel cell A is stable and free from direct backflow or interruption of the liquid fuel from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20 and 20 individually. It will be able to supply fuel continuously.
  • each capillary force is applied to the fuel storage tank 10 (storage body 10a), the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21 and the used fuel storage tank 40 (relay core 40a).
  • a stable liquid fuel flow can be created.
  • the capillary force of the relay core 10b is at least the fuel storage tank 10 (the storage body 10a and the relay core 10b).
  • the fuel electrodes 21 and Z or the fuel supply 30 in contact with the fuel electrode 21, the spent fuel does not flow back and enters the fuel storage tank.
  • each capillary force is applied to the storage body 10a, the relay core 10b, the fuel electrode body 21 and the fuel supply body 30 which is in contact with the fuel electrode body 21 and the relay core 40a, the relay core 10b, the relay core 10b, and the arrangement of the fuel cell body It is possible to create a stable liquid fuel flow regardless of whether it is placed below or horizontally.
  • the fuel cell A of this embodiment has a structure in which liquid fuel can be smoothly supplied without vaporizing without using auxiliary devices such as a pump, a blower, a fuel vaporizer, and a condenser. It is possible to reduce the size of the fuel cell.
  • fuel is supplied to each of the unit cells 20, 20 by connecting the fuel electrode bodies 21 and Z having a permeation structure directly connected from the end of the fuel storage tank 10 or the fuel electrode body 21 in contact with the fuel electrode body 21.
  • the miniaturization of the fuel cell having a plurality of cells can be easily achieved.
  • FIG. 3 shows a fuel cell B according to a second embodiment of the first invention. Note that, in the following second embodiment and thereafter, those having the same configuration and effect as the fuel cell A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. 9 and description thereof is omitted.
  • the fuel cell B differs from the fuel cell A of the first embodiment only in that an end point detection tube 10c for liquid fuel is provided in the fuel storage tank 10 as shown in FIG. is there.
  • the liquid fuel end point detection tube 10c is used to detect the end of use of the liquid fuel because the stored liquid fuel is invisible. The user may not be able to detect that it is near the end, and may suffer disadvantages due to a sudden power failure.
  • the liquid fuel formed of transparent or translucent resin having visibility between the liquid fuel guide core 10d and the relay core 10b of the storage body 10a is used.
  • the liquid fuel is present in the end point detection tube 10c, and by observing the transparent or translucent viewing portion 10e of the fuel storage tank 10, the liquid fuel is stored in the occlusion body 10a. The presence of the liquid fuel can be visually confirmed.
  • the liquid fuel guide core 10d has the same material strength as the relay core 10b. Further, by providing a plurality of occlusion bodies 10a in the fuel storage tank 10 and providing the end point detection tubes at the liquid fuel discharge portions of these occlusion bodies 10a, respectively, the end of the liquid fuel in each occlusion body Can also be detected.
  • the material of the end point detection tube 10c is not particularly limited as long as it has storage stability, durability, and light transmittance with respect to the contained liquid fuel.
  • Examples include synthetic resins such as propylene, polyethylene, and polyethylene terephthalate. Particularly preferred are synthetic resins such as polypropylene, polyethylene, and polyethylene terephthalate, and can also be produced by ordinary molding techniques such as injection molding and extrusion molding and optical molding techniques capable of forming complex shapes.
  • it is important that the surface energy of the portion (inner wall) of the end point detection tube 10c in contact with the liquid fuel is set lower than the surface free energy of the liquid fuel.
  • Adjustment of the surface free energy of the end point detection tube 10c can be usually performed by a treatment with a surface modifier, for example, a silicone resin coat having a skeleton of dimethyl silicone, a fluorine coat, a fluorine resin coat, or the like.
  • a surface modifier for example, a silicone resin coat having a skeleton of dimethyl silicone, a fluorine coat, a fluorine resin coat, or the like.
  • the liquid fuel used is often transparent, it may be difficult to detect whether or not the liquid fuel has ended even if the end point detection tube 10c is used.
  • the inner wall of the end point detection tube 10c is provided with fine irregularities by a file or a laser processing so that the end point detection tube 10c looks transparent when liquid fuel is present, but the liquid fuel is
  • the end point detection tube 10c can be made to appear cloudy.
  • the above-mentioned minute unevenness may be a character or a graphic notifying the end, for example, as shown in FIG. 4, for example, forming a display section 10f of “used” with the minute unevenness. Thereby, it is possible to make the display easy to understand.
  • the end of the liquid fuel in the end point detection tube 10c can be displayed by a change in hue.
  • the coloring agent any dye, Z or pigment can be used without limitation as long as it can be dissolved or dispersed in the liquid fuel and does not affect the power generation of the fuel cell.
  • a liquid fuel S methanol solution as a coloring agent, a solution in which c. I.
  • Solvennt Yellow 61 or the like is dissolved in water or methanol, or a pigment such as phthalocyanine blue, butyral resin, or Alternatively, a dispersion of styrene-acrylic resin or the like in methanol or water can be used.
  • the capillary force of the end point detection tube 10c is set lower than any of the storage body 10a (including the induction core 10d) and the relay core 10b, so that the liquid fuel in the storage body 10a is The end can be displayed without delay. Also, unless a strong impact is applied, the liquid fuel will not ⁇ cut '' inside the end point detection tube 10c and can be used without practical problems. it can.
  • FIG. 5 shows a fuel cell C according to a third embodiment of the first invention.
  • the fuel cell C of the present embodiment is different from the fuel cell A of the first embodiment in that the liquid fuel storage tank has a replaceable cartridge structure.
  • the cartridge type liquid fuel storage tank 60 has a structure that is housed in a support body 70, and is fixed to a holding portion 61 for holding the relay core 10b at a front end portion and to a rear end portion. It comprises a cylindrical main body 63 having a tail plug part 62. Inside the main body 63, an occluding body 10a impregnated with liquid fuel is stored, and a relay core 10b is connected to the occluding body 10a. Structural strength is also the result.
  • the relay core 10b connected to the storage body 10a of the cartridge type liquid fuel storage tank 60 is connected to the fuel supply body 30 housed in the support body 70.
  • the distal end of the fuel supply body 30 (in the direction of the arrow in FIG. 5) is configured to be connected to the fuel cells 20, 20,... As in the first embodiment.
  • the fuel cell C supplies the liquid fuel impregnated in the storage body 10a of the liquid fuel storage tank 60 serving as a cartridge structure to the fuel supply body 30, and stores the liquid fuel in the cartridge structure 60.
  • the body fuel storage tank 60 can be easily replaced because it is a cartridge structure.
  • the liquid fuel is supplied from the cartridge structure 60 to the fuel supply body 30, and preferably, similarly to the first embodiment, the porous body having a larger capillary force than the occlusion body 10a and the Z or fiber bundle body force are also provided. It is desirable to continuously supply the liquid fuel through the relay core 10b. In this case, the fuel can be continuously supplied even when the cartridge structure 60 is positioned below the fuel supply body 30.
  • FIG. 6 shows a fuel cell D according to a fourth embodiment of the first invention.
  • the fuel cell D of the present embodiment is different from the fuel cell of the third embodiment only in that the end sign of the liquid fuel can be easily visually recognized in the cartridge structure capable of replacing the liquid fuel storage tank. That is, the same operation and effect as those of the fuel cell B of the second embodiment are exhibited.
  • the liquid fuel impregnated in the cartridge structure 60a (including the coloring by the coloring agent) is formed of transparent or translucent resin having visibility, and at least the liquid The surface in contact with the fuel is supplied to the fuel supply body 30 via a liquid fuel guide tube 64 and a relay core 10b having a liquid fuel repellent layer formed by treatment with a surface modifier or the like, and the cartridge structure
  • the liquid fuel guide tube 64 can be easily detected by visually recognizing the liquid fuel guide tube 64 through a transparent or translucent viewing portion 65 formed on the cartridge structure 60.
  • the tip of the fuel supply body 30 (in the direction of the arrow in FIG. 6) is configured to be connected to the fuel cells 20, 20,... As in the third embodiment.
  • the support 70 is also preferably a transparent or translucent structure having visibility.
  • the fuel cell of the first invention can be variously modified within the technical idea of the invention, which is not limited to the above embodiments.
  • the fuel cell 20 may have a prismatic shape or a plate-like shape using a cylindrical shape.
  • the connection with the fuel supply body 30 may be performed in parallel or in series. Yes.
  • the cartridge structure 60 capable of replacing the liquid fuel storage tank of the third embodiment or the end sign of the liquid fuel of the fourth embodiment can be simply described.
  • the cartridge structure 60a that can be visually recognized may be attached.
  • the used fuel storage tank 40 When the cartridge structure 60 of the third embodiment is used as the used fuel storage tank 40 at the end of the fuel supply body 30 of the first embodiment, the used fuel storage tank Can be easily exchanged.
  • the cartridge structure of these embodiments is used as a fuel storage tank and a spent fuel storage tank, the liquid fuel is carefully refilled by an appropriate charging method, so that the fuel storage tank can be used many times. Available.
  • FIGS. 7A to 7C are schematic diagrams showing a basic embodiment (first embodiment) of a fuel cell E of the second invention, and FIG. 8 is a modification of the first embodiment. It is a schematic drawing showing an example.
  • this fuel cell E has a fuel storage tank 1 containing liquid fuel. 0 and a unit cell (fuel) formed by constructing an electrolyte layer 23 on the outer surface of the fuel electrode body 21 made of fine carbon porous material and constructing an air electrode layer 24 on the outer surface of the electrolyte layer 23.
  • the cells 20 and 20 are connected in series and have a structure in which fuel is sequentially supplied by a fuel supply body 30.
  • a liquid fuel is directly stored, and a fuel supply 30 is provided below the fuel storage tank 10 for storing the liquid fuel.
  • a fuel supply unit 30 provided with a collector unit 11 arranged in a shape surrounding the fuel supply unit, and supplied with fuel through a fuel supply body 30.
  • a relay core 10a is provided at the lower part of the fuel storage tank 10, and a collector integral 11 arranged in a shape surrounding the relay core 10a is provided.
  • the fuel may be supplied through the fuel supply 30 connected to the core 10a and the relay core 10a.
  • the relay core 10a is not particularly limited as long as it has a force such as a batting, a porous body, or a fiber bundle, and has a penetrating structure.
  • a force such as a batting, a porous body, or a fiber bundle
  • resin fiber firing Sintered body such as solidified porous body which has capillary force, natural fiber, animal hair fiber, polyacetal resin, acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane Fiber bundles composed of one or a combination of two or more of resin-based resin, polyolefin-based resin, polyvinyl-based resin, polycarbonate-based resin, polyether-based resin, and polyphenylene-based resin
  • the porosity and the like of these porous bodies and fiber bundles are appropriately set according to the supply amount to each unit cell 20.
  • the integrated collector 11 has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and the liquid fuel directly stored in the fuel storage tank 10 flows out to the fuel supply body 30 excessively due to changes in air pressure, temperature, and the like.
  • the excess liquid fuel due to expansion or the like is retained between the collectors of the collector 11 between lla, 11a, etc., and when the atmospheric pressure and temperature change return to their original values, the fuel storage tank It has a structure that returns to within 10.
  • the material of the collector unit 11 has storage stability and resistance to the contained liquid fuel.
  • the material is not particularly limited as long as it has durability, and examples thereof include metals such as aluminum and stainless steel, and synthetic resins such as polypropylene, polyethylene, and polyethylene terephthalate.
  • a synthetic resin such as polypropylene, polyethylene, or polyethylene terephthalate, and can be produced by ordinary injection molding or stereolithography capable of forming a complicated shape.
  • a collector of a single sheet can be constituted instead of the collector part 11a.
  • the surface energy of the integrated collector 11 is set higher than the surface free energy of the liquid fuel, thereby improving the wettability of the integrated collector with respect to the liquid fuel and improving the holding power of the liquid fuel.
  • plasma treatment, ozone treatment, treatment with a surface modifier, etc. can be used to adjust the surface free energy of the collector.
  • the material of the fuel storage tank 10 is not particularly limited as long as it has storage stability, durability, and light transmittance with respect to the contained liquid fuel, and examples thereof include aluminum and stainless steel. Examples thereof include metal, synthetic resin such as polypropylene, polyethylene, and polyethylene terephthalate, glass, and the like. The same materials as those in the first invention are used, and the description thereof is omitted.
  • the fuel supply body 30 is not particularly limited as long as it is inserted into the fuel storage tank 10 containing the liquid fuel and has a permeation structure capable of supplying the liquid fuel to each unit cell 20.
  • a porous material having a capillary force such as a felt, a sponge, or a sintered body such as a sintered body of a resin particle or a sintered body of a resin fiber, a natural fiber, an animal hair fiber, or a polyacetal-based material.
  • Fat acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polybutyl resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyphenylene resin, etc.
  • a fiber bundle that also has a combined force of one or more of the following: a porous material, a porosity of the fiber bundle, and the like are appropriately set according to the supply amount to each unit cell 20. It is.
  • the spent fuel storage tank 40 is disposed at the end of the fuel supply body 30.
  • an occluding body such as a porous body or a fiber bundle for occluding used fuel is accommodated, and connected to the end of the fuel supply body 30.
  • the liquid fuel supplied by the fuel supply unit 30 is supplied to the fuel cell 20 for the reaction, and the fuel supply is linked to the fuel consumption. Unlike conventional liquid fuel cells, most of the liquid fuel used does not require a treatment system on the fuel outlet side, but if there is an oversupply due to operating conditions, V and liquid fuel not used for the reaction are stored. The structure stored in the tank 40 can prevent the inhibition reaction.
  • Numeral 50 connects the fuel storage tank 10 and the spent fuel storage tank 40, and reliably supplies liquid fuel directly from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20, 20 via the fuel supply body 30. It is a powerful member such as a mesh structure that is made.
  • the liquid fuel in the fuel storage tank 10 is introduced into the fuel cells 20, 20 by capillary force due to the permeation structure of the fuel supply body 30. It is a thing.
  • the fuel cell A can be in any state (angle), upside down, etc. Even if left unchecked, the fuel can be supplied stably and continuously from the fuel storage tank 10 directly to each of the unit cells 20, 20 without causing backflow or interruption.
  • the liquid fuel can directly and stably and continuously generate a fuel flow without causing a backflow or interruption of the liquid fuel directly from the storage tank 10 to each of the unit cells 20 and 20 to the spent fuel storage tank.
  • the pump ⁇ blower, fuel vaporizer, condenser, etc. Since the liquid fuel without the use of the auxiliary device can be supplied smoothly without vaporization, the fuel cell can be reduced in size.
  • each unit cell 20, 20 is connected to a fuel supply 30 having a permeation structure, which is directly connected from the end of the fuel storage tank 10, so that a fuel cell comprising a plurality of cells is provided. Pond miniaturization can be achieved.
  • the form in which two fuel cells 20 are used has been described.
  • the number of fuel cells 20 connected is increased depending on the use of the fuel cell, and the need arises. It can be electric power or the like.
  • the fuel cell E of the present embodiment can provide a cartridge and can provide a small direct methanol fuel cell that can be used as a power source for portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers. It becomes.
  • FIG. 9 shows a fuel cell F according to a second embodiment of the second invention.
  • the same components and effects as those of the fuel cell E of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 7 and 8, and description thereof is omitted.
  • the fuel cell F differs from the first embodiment only in that the fuel storage tank for storing the liquid fuel has a replaceable cartridge structure as shown in FIG.
  • the liquid fuel storage tank 60 has a structure accommodated in a support body 70, and has a front shaft 61 for holding a collector integral 11 having a relay core 10a at a distal end, a holding body 62 and a rear body 61. It is composed of a cylindrical main body 64 having a tail plug 63 fixed to the end, in which the liquid fuel F is accommodated and the relay core 10a is inserted.
  • the relay core 10a of the cartridge type liquid fuel storage tank 60 is connected to the tip end 30a of the fuel supply 30 accommodated in the support 70.
  • the tip of the fuel supply body 30 (in the direction of the arrow in FIG. 9) is configured to be connected to the fuel cells 20, 20,... As in the first embodiment.
  • the fuel storage tank is the cartridge-type fuel storage tank 60, so that the fuel can be replenished and replaced while the fuel cell main body is fixed. It can be easily made by bringing the relay core 10a of the fuel storage tank 60 into contact with the fuel supply 30. This allows the liquid fuel to flow out and operate as a fuel cell, making it easy to make adjustments at the start of use and to suspend (stop) use, and to stably and continuously supply liquid fuel. Can be supplied.
  • the fuel storage tank 60 of the present embodiment is a cartridge type, it can be reused as a spent fuel storage tank.
  • the relay core 10a provided in the fuel storage tank 60 is replaced with a relay core 40a provided in the spent fuel storage 40 having an equivalent capillary force, and the fuel storage layer of the present application is replaced with a fuel supply. It can be reused as a spent fuel storage layer by attaching to the end of 30.
  • FIG. 10 shows a fuel cell G according to a third embodiment of the second invention.
  • the fuel cell G of the present embodiment is characterized in that the collector is composed of an integral collector 15 formed by stacking sheet-like bodies that spread in a flat plate shape, and that the structure of a cartridge type liquid fuel storage tank is slightly different. This is different from the fuel cell F of the second embodiment, and exhibits the same operation and effect as the fuel cell B of the second embodiment.
  • the integrated collector 15 functions in the same manner as the integrated collector 11 of the above-described embodiment, and a plurality of convex portions are formed at appropriate intervals on the surface of each of the sheet bodies 16, 16. Then, by arranging adjacent sheet bodies 16 on which the convex portions are stacked and adjacent to each other at a desired interval and substantially parallel to each other, a gap portion for retaining the overflowing liquid fuel is formed, and the gap portion is formed. All of the sheet bodies are in contact with the conductive path where the relay core 10a through which the liquid fuel passes is mounted.
  • the cartridge type liquid fuel storage tank 80 has a structure accommodated in a support body 70, and has a front shaft 81 holding a relay core 10a at a front end, and a rear end. It is composed of a tubular main body 84 having a tail plug portion 82 fixed to the portion and a tank portion 83 for storing liquid fuel.
  • the relay core 10a of the cartridge type liquid fuel storage tank 80 is connected to the fuel supply 30 accommodated in the support 70.
  • the distal end (in the direction of the arrow in FIG. 10) of the fuel supply body 30 is connected to the fuel cells 20, 20,... As in the first embodiment.
  • the collector functions in the same manner as in the embodiment E, which is configured by stacking flat-plate-like single sheets. Since it is a cartridge type fuel storage tank 80 equipped with an integral collector 15, fuel can be easily refilled and replaced while the fuel cell main body is fixed, and fuel is supplied to the relay core 10a of the fuel storage tank 80. The contact with the body 30 allows the liquid fuel to flow out and operate as a fuel cell, so that the adjustment at the start of use and the suspension of use (interruption) can be easily performed, and the liquid fuel can be stably and Can be supplied continuously. Further, the fuel storage tank 80 of the present embodiment can also be reused as a spent fuel storage layer, as in the second embodiment.
  • the fuel cell of the second invention can be variously modified within the scope of the technical idea of the invention, which is not limited to the above embodiments.
  • the fuel cell 20 may have a prismatic shape or a plate-like shape using a cylindrical shape.
  • the connection with the fuel supply body 30 may be performed in parallel or in series. Yes.
  • a part of the structure of the fuel cell of each embodiment can be used after being mutually changed.
  • a cartridge structure 60 capable of replacing the liquid fuel storage tank of the second embodiment or the cartridge structure 80 of the third embodiment is attached.
  • the structure may be good.
  • the cartridge structure of these embodiments is used as a fuel storage tank ⁇ used fuel storage tank, the liquid fuel is carefully refilled by an appropriate charging method, so that the fuel It can be used as a storage tank.
  • FIGS. 11A and 11B are schematic drawings showing a basic embodiment (first embodiment) of a fuel cell H of the third invention. Note that the same components as those of the fuel cell of the first invention are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the fuel cell H has a fuel storage tank 10 for storing a liquid fuel f, and an electrolyte layer 23 on the outer surface of a fuel electrode body 21 made of fine porous carbon. And a fuel cell having a permeation structure connected to the unit cells (fuel cells) 20 and 20 formed by constructing the air electrode layer 24 on the outer surface of the electrolyte layer 23 and the fuel storage tank 10.
  • a fuel supply unit 30; and a used fuel storage tank 40 provided at the end of the fuel supply unit 30.
  • the unit cells 20, 20 are connected in series, and fuel is sequentially supplied by the fuel supply unit 30.
  • the structure is
  • liquid fuel f stored in the fuel storage tank 10 As the liquid fuel f stored in the fuel storage tank 10, the same one as in the first invention is used, and the description thereof will be omitted.
  • the liquid fuel is directly stored, and the second fuel storage tank 15 is further provided via a valve member 12 below the fuel storage tank 10 for storing the liquid fuel.
  • the second fuel storage tank 15 has a built-in porous body or fiber bundle for storing liquid fuel, and the fuel supply body 30 has a porous body built in the second fuel storage tank 15.
  • a fuel bundle may be connected to the occlusion body 15a made of a fiber bundle and supplied with fuel.
  • the storage body 15a is not particularly limited as long as it has a permeation structure.
  • the storage body 15a is made of felt, sponge, or a sintered body such as a resin particle sintered body or a resin fiber sintered body.
  • natural fibers, animal hair fibers, polyacetal resin, acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polyvinyl resin Resin, polycarbonate-based resin, polyether-based resin, polyphenylene-based resin, and the like can be used.
  • the porosity of the body and the like are appropriately set as needed.
  • the knob member 12 has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and the liquid fuel directly stored in the fuel storage tank 10 due to pressure change, temperature change, or the like is excessively supplied to the fuel supply body 30.
  • the excess liquid fuel is prevented from flowing out to the second fuel storage tank 15 constituted by the valve body 12 and the like or the porous body or fiber bundle incorporated in the second fuel storage tank 15. It is retained and has a structure to temporarily prevent excess fuel from flowing out.
  • the material of the valve body is not particularly limited as long as it has storage stability and durability with respect to the contained liquid fuel, and metals such as aluminum and stainless steel, polypropylene, polyethylene and polyethylene terephthalate. Synthetic resins and the like can be mentioned. Particularly preferred are synthetic resins such as polypropylene, polyethylene and polyethylene terephthalate, which can be produced by ordinary injection molding or the like.
  • the material of the fuel storage tank 10 is storage-stable with respect to the stored liquid fuel. It is not particularly limited as long as it has the properties, durability, and light transmittance, and examples thereof include metals such as aluminum and stainless steel, synthetic resins such as polypropylene, polyethylene, and polyethylene terephthalate, and glass. Is used, and the description is omitted.
  • the fuel supply unit 30 is connected to a storage unit 15a for storing liquid fuel contained in the second fuel storage tank 15, and has a permeation structure capable of supplying the liquid fuel to each unit cell 20. It is not particularly limited as long as it is, for example, felt, sponge, or a porous body having a capillary force, such as a sintered body such as a resin particle sintered body or a resin fiber sintered body, or a natural body.
  • the spent fuel storage tank 40 is disposed at the end of the fuel supply body 30.
  • an occluding body 41 such as a porous body or a fiber bundle for occluding used fuel is provided, and is connected to an end of the fuel supply body 30.
  • the liquid fuel supplied by the fuel supply unit 30 is supplied to the fuel cell 20 for the reaction, and the fuel supply is linked to the fuel consumption. Unlike conventional liquid fuel cells, most of the liquid fuel used does not require a treatment system on the fuel outlet side, but if there is an oversupply due to operating conditions, V and liquid fuel not used for the reaction are stored. The structure stored in the tank 40 can prevent the inhibition reaction.
  • Numeral 50 connects the fuel storage tank 10 and the spent fuel storage tank 40, and reliably supplies liquid fuel directly from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20, 20 via the fuel supply body 30. It is a powerful member such as a mesh structure that is made.
  • the valve member 12 opens and closes when the fuel storage tank 10 is pressed (knocked), and the fuel storage tank 10 is pressed.
  • the valve member 12 is opened, and the liquid fuel flows into the second fuel storage tank 15 for temporary storage, and the porous body or the fiber bundle inside the second fuel storage tank 15 also has an occlusion through the valve body 12.
  • the liquid fuel permeates the body 15a, and the liquid fuel is introduced into the fuel cells 20, 20 by the permeation structure of the fuel supply body 30.
  • the liquid fuel is supplied to each unit cell 20 by the fuel electrode body 21, and the liquid fuel can be supplied stably after the fuel storage tank is pressed (knocked).
  • the outflow valve 12 when the fuel storage tank 10 is pressed (knocked), the outflow valve 12 can be opened and closed to operate as a fuel cell. (Interruption) can be performed easily, and liquid fuel can be supplied stably and continuously.
  • the fuel storage tank 10 (the porous body or the fiber bundle 15a in the second fuel storage tank 15), the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode body 21, the spent fuel
  • the capillary force of the storage tank 40 (the storage body 41) is at least in contact with the fuel storage tank 10 (the porous body or the fiber bundle 15a in the second fuel storage tank 15) ⁇ the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel electrode body 21.
  • the fuel storage tank 10 (the porous body or fiber bundle 15a in the second fuel storage tank 15) ⁇ the fuel electrode body 21 and the fuel supply body 30 in contact with the Z or the fuel electrode body 21 or the spent fuel storage tank
  • the liquid fuel can be stably and continuously supplied directly to the fuel storage tank 10, each unit cell 20, 20 to each of the spent fuel storage tanks without backflow or interruption. Creating a flow of fuel is a good thing.
  • each unit cell 20 has a plate-like (layer-like) structure, a large number of unit cells can be connected in series to the fuel supply. Fuel cell.
  • the liquid fuel can be supplied smoothly without vaporization without using auxiliary equipment such as pumps, blowers, fuel vaporizers, condensers, etc., so that the fuel cell can be downsized. It becomes possible.
  • the fuel cell H of the present embodiment it is possible to make a cartridge of the entire fuel cell.
  • a small fuel cell that can be used as a power source for portable electronic devices such as a mobile phone and a notebook computer will be provided.
  • FIGS. 12 (a) to 12 (d) show a fuel cell I according to a second embodiment of the third invention.
  • this fuel cell I is such that the liquid fuel in the fuel storage tank 10 is directly stored, and the fuel storage tank 10 storing the liquid fuel is replaceable. It has a cartridge structure, a fuel supply mechanism having a liquid fuel inflow tank 14 via an outflow valve 13 below the fuel storage tank 10, and a valve below the liquid fuel inflow tank 14.
  • a second fuel storage layer 15 is further provided via the member 12, the fuel electrode body 21 of each unit cell 20 itself is a porous body and also functions as the fuel supply body 30, and each unit cell 20 supplies fuel. This is different from the first embodiment only in that they are connected in parallel to
  • the unit cell 20 has a structure as shown in FIG. 12 (b), and the fuel electrode body 21 at the center of the cylinder is made of a porous body or the like having the same capillary force as the fuel supply body 30. This allows the fuel to flow from the second fuel storage tank 15 to the spent fuel storage tank 40.
  • this structure may have a shape in which the fuel electrode body 21 protrudes.
  • the outflow valve member 13 and the valve member 12 are opened and closed by pressing (knocking) the fuel storage tank 10;
  • the outflow valve 13 opens and flows into the liquid fuel inflow tank 14, and the liquid fuel flows into the second fuel storage layer 15 for temporary storage by the valve member 12 that opens simultaneously.
  • the liquid fuel is supplied to each unit cell 20 by the fuel electrode body 21 and exhibits the same operation and effect as in the first embodiment.
  • the fuel storage tank 10 is of a cartridge type, replenishment and replacement of fuel can be easily performed, and the fuel storage tank is pressed (knock operation).
  • the outflow valve 13 and the valve member 12 can be opened and closed to operate as a fuel cell, so that the start of use can be easily adjusted and use can be stopped (interrupted), and the liquid fuel can be stably and continuously supplied. Can be supplied to
  • the fuel cell can further improve the performance and efficiency of each unit cell, and further reduce the size.
  • three fuel cells 20 are used, but the number of fuel cells 20 connected (in series or parallel) is increased depending on the use of the fuel cell. It can be electric power or the like.
  • the entire fuel cell can be made into a cartridge and the fuel storage tank 10 can be cartridged, and can be used as a power source for portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers.
  • the fuel storage tank 10 can be cartridged, and can be used as a power source for portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers.
  • a small fuel cell that can be used.
  • FIG. 13 shows a fuel cell according to the third embodiment of the third invention
  • FIG. 14 shows a fuel cell K according to a fourth embodiment of the third invention.
  • the same components and effects as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. 5, and the description thereof will be omitted.
  • the fuel cell F or G differs from the fuel cell F of the first embodiment only in that the fuel storage tank for storing the liquid fuel is a cartridge structure 60 having an exchangeable valve body as shown in FIGS. This is different from the fuel cell D of the embodiment. Further, the difference between the fuel cells F and G is caused by the force of the liquid fuel from the cartridge structure 60 permeating and flowing out to the fuel supply body, or permeating and flowing out to the fuel supply body via the relay core, as described later. Is the difference.
  • the cartridge-type liquid fuel storage tank 60 of the third embodiment has a structure that is housed in a support body 70, and has a relay member integrated with the fuel supply body 30 at the distal end.
  • a front shaft 61 for holding the base 31 is attached, and a cylindrical main body 62 whose rear end is closed is constituted.
  • a valve body 65 is mounted inside the main body 64.
  • a relay core 32 made of the same material as that of the above-described occluding body 15a such as the porous body or the fiber bundle, which is not integrated with the fuel supply body 30, is held on the front shaft 62. Things.
  • the valve body 65 is configured such that when the fuel storage tank 60 is pressed (knocked), the outflow valve opens and penetrates into the relay core 31, and when the pressure is stopped, the outflow valve closes. .
  • the tip of the fuel supply body 30 (in the direction of the arrow in FIGS. 13 and 14) has a structure connected to the fuel cells 20, 20,... As in the first or second embodiment. It has become.
  • the fuel storage tank 60 is of a cartridge type! /, So that replenishment and replacement of fuel can be easily performed while the fuel cell main body is fixed.
  • the holding portion 62 moves downward along the relay member 31 by the pressing (knocking) operation, and the valve body 65 is opened, so that the liquid fuel f in the fuel storage tank 60 is discharged through the relay member 31 through the fuel member f. Since it can penetrate the supply body 30 and operate as a fuel cell, adjustment at the start of use and suspension (interruption) of use can be easily performed, and stable and continuous supply of liquid fuel can be achieved. Monkey
  • the fuel storage tank 60 is of a cartridge type, replenishment and replacement of fuel can be easily performed while the fuel cell main body is fixed, and a pressing (knock) operation is performed.
  • the valve body 65 is opened in contact with the pressing portion 33 of the fuel supply body 30, and the liquid fuel F in the fuel storage tank 60 penetrates into the fuel supply body 30 through the relay core 32, and can operate as a fuel cell. Therefore, adjustment at the start of use and suspension (stop) of use can be easily performed, and the liquid fuel can be supplied stably and continuously.
  • the liquid fuel can be reused as a liquid fuel storage tank by carefully refilling the liquid fuel with an appropriate charging method. It is.
  • liquid fuel storage tank 10 can be refilled with liquid fuel by an appropriate filling method and reused as a fuel cell.
  • the fuel cell of the third invention can be variously modified within the scope of the technical idea of the invention, which is not limited to the above embodiments.
  • a part of the structure of the fuel cell of each embodiment can be used by changing each other.
  • a liquid fuel storage tank 60 including the cartridge-type valve body 65 and the relay core 32 of the fourth embodiment is attached. It can be a structure.
  • the relay core 32 of the fuel cell G according to the fourth embodiment may be replaced with a pipe made of metal or resin, or a liquid such as a push rod.
  • a large amount of liquid fuel can be It is also possible to supply the fuel to the fuel supply 30.
  • FIGS. 15A to 15C are schematic views showing a basic embodiment (first embodiment) of a fuel cell L of the fourth invention.
  • a fuel storage tank 10 for storing a liquid fuel and an electrolyte layer 23 on the outer surface of a fuel electrode body 21 made of fine porous carbon are constructed.
  • a fuel supply unit 30 having a permeation structure connected to the unit cells (fuel cell cells) 20 and 20 formed by constructing the air electrode layer 24 on the outer surface of the electrolyte layer 23 and the fuel storage tank 10.
  • a spent fuel storage tank 40 provided at the end of the fuel supply unit 30, and the unit cells 20, 20 are connected in series so that fuel is supplied sequentially by the fuel supply unit 30.
  • a porous body having a capillary force and a relay core 40a also having a Z or fiber bundle body force are disposed in the spent fuel storage tank 40, and the spent fuel is transferred to the spent fuel via the relay core 40a. It is discharged to the storage tank 40, and the structure is sealed except for the discharge hole 40b through the relay core 40a.
  • liquid fuel contained in the fuel storage tank 10 the same fuel as that of the first invention is used, and the description thereof will be omitted.
  • the liquid fuel is occluded in an occlusion body 10a such as a batting, a porous body, or a fiber bundle housed in the fuel storage tank 10.
  • the storage body 10a is not particularly limited as long as it can store liquid fuel, and may have the same configuration as the fuel supply body 30 described later.
  • the material of the fuel storage tank 10 is not particularly limited as long as it has storage stability and durability with respect to the contained liquid fuel, and metals such as aluminum and stainless steel, polypropylene, and the like. Synthetic resins such as polyethylene and polyethylene terephthalate, glass, and the like can be mentioned, and the same ones as those in the first invention are used, and the description thereof is omitted.
  • the fuel supply body 30 is connected to an occlusion body 10a that occludes the liquid fuel contained in the fuel storage tank 10, and has a permeation structure that can supply the liquid fuel to each unit cell 20.
  • a porous body having a capillary force such as felt, sponge, or a sintered body such as a resin particle sintered body or a resin fiber sintered body, or a natural fiber or animal hair.
  • Fiber polyacetal resin, acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polybutyl resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyphenylene Fiber bundles composed of one or a combination of two or more types, such as ren-based resin, may be used.
  • the porosity of these porous bodies and fiber bundles depends on the amount supplied to each unit cell 20. Is set as appropriate.
  • the spent fuel storage tank 40 is disposed at the end of the fuel supply body 30 via a relay core 40a.
  • the spent fuel storage tank 40 is provided with a relay core 40a composed of a porous body having a capillary force and Z or a fiber bundle, and the spent fuel is stored in the spent fuel storage tank 40 via the relay core 40a. It is configured to be sealed except for the discharge hole 40b via the relay core 40a.
  • an occluding body 41 such as a porous body or a fiber bundle that is in contact with the lower end of the relay core 40a and occupies the used fuel is built in! ⁇
  • the liquid fuel supplied by the fuel supply unit 30 is supplied to the fuel cell 20 for reaction. Since the fuel supply amount is linked to the fuel consumption amount, it is unreacted and outside the cell. Unlike conventional liquid fuel cells, the liquid fuel discharged to the tank does not require a treatment system on the fuel outlet side, but when the supply is oversupplied due to operating conditions, V and liquid used for the reaction are not used.
  • the structure is such that the fuel is stored in the storage tank 40 to prevent the inhibition reaction.
  • Numeral 50 connects the fuel storage tank 10 and the spent fuel storage tank 40, and reliably supplies the liquid fuel directly from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20, 20 via the fuel supply body 30. It is a powerful member such as a mesh structure that is made.
  • the fuel cell L of the present embodiment uses the permeation structure of the fuel supply unit 30 to convert the liquid fuel stored in the storage unit 10a in the fuel storage tank 10 into a fuel cell by capillary force. It is to be introduced into the pond cells 20 and 20.
  • the spent fuel storage tank 40 has a structure that is closed except for the discharge hole 40b via the relay core 40a, and the spent fuel storage tank 40 is used at the end of the fuel supply body 30 via the relay core 40a.
  • the structure is such that the fuel is directly stored in the storage body 41.
  • the capillary force of the storage tank 10 (the storage body 10a), the fuel electrode body 21 and the fuel supply body 30 in contact with the Z or the fuel electrode body 21, the relay core 40a, and the used fuel storage tank 40 (the storage body 41) are used as the fuel storage tank.
  • the spent fuel storage tank 40 or the storage body 41 in the spent fuel storage tank 40 or the spent fuel storage tank 40 containing the storage body 41 may be replaceable. It is.
  • the spent fuel storage tank 40 or the occluding body 41 in the spent fuel storage tank 40 may be discarded as it is.
  • the spent fuel stored in the storage body 41 and the relay core 40a can be squeezed out, and the spent fuel can be discharged by centrifugal discharge or evaporation.In this case, the spent fuel storage tank can be reused. It is possible.
  • the spent fuel discharged by the method described above may be refilled again in the fuel storage tank. It is possible.
  • the fuel cell L of this embodiment has a structure in which liquid fuel can be supplied smoothly without vaporization without using an auxiliary device such as a pump, a blower, a fuel vaporizer, or a condenser without using vaporizer. It is possible to reduce the size of the fuel cell.
  • each unit cell 20 is connected to a fuel supply body 30 having a permeation structure that is directly connected from the end of the fuel storage tank 10, thereby providing a plurality of cells.
  • the fuel cell can be downsized.
  • FIG. 16 shows a fuel cell M showing a second embodiment of the fourth invention. Note that the same components as those of the fuel cell L of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted (the same applies to the third and subsequent embodiments).
  • the fuel cell M includes a batting where liquid fuel is stored in the fuel storage tank 10 or the like.
  • the fuel cell L differs from the fuel cell L of the first embodiment in that the fuel is supplied to the fuel supply body 30 via a storage body 10a such as a porous body or a fiber bundle and a relay core 10b.
  • the fuel storage tank 10 (the occluding body 10a), the relay core 10b, the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel electrode body 21, the relay core 40a, the used fuel storage tank 40
  • the capillary force of the (occlusion body 41) is stored in the fuel storage tank 10 (occlusion body 10a) ⁇ the fuel supply body 30 that is in contact with the fuel electrode body 21 and Z or the fuel electrode body 21 or the fuel cell body 30 that is in contact with the fuel electrode body 21.
  • each unit cell 20 The liquid fuel can be supplied stably and continuously without causing the backflow or interruption of the liquid fuel directly to each of the liquid fuel cells, and the liquid fuel that is not used for the reaction is stored in the storage tank 40 and the reaction is inhibited. Can be prevented.
  • FIG. 17 (a) shows a fuel cell N according to a third embodiment of the fourth invention.
  • the fuel cell N of this embodiment stores liquid fuel directly, and is provided with an integral collector 11 at the lower part of a fuel storage tank 10 that stores the liquid fuel. This is different from the fuel cell L of the first embodiment.
  • the collector integral 11 has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and the liquid fuel directly stored in the fuel storage tank 10 due to pressure change, temperature change, etc.
  • the liquid fuel that has become excessive due to expansion or the like is retained between the collectors lla, 11a, etc. of the collector 11 and the fuel storage tank is restored when the atmospheric pressure and temperature change return to their original values.
  • the structure returns to the inside of 10, and functions in the same manner as in the first embodiment.
  • FIGS. 17 (b) and 17 (c) show a fuel cell O according to a fourth embodiment of the fourth invention.
  • the fuel cell O of this embodiment stores liquid fuel directly, and is further provided with a valve member 12 below a fuel storage tank 10 containing liquid fuel.
  • a valve member 12 below a fuel storage tank 10 containing liquid fuel.
  • It has a fuel storage tank 15, and a porous body or a fiber bundle for storing liquid fuel is built in the second fuel storage tank 15, and a fuel supply body 30 is provided in the second fuel storage tank 15. The point where the built-in porous body or fiber bundle is connected, and the unit cell 20 is flat This is different from the fuel cell L of the first embodiment in that this is used.
  • the valve member 12 opens and closes, and the liquid fuel flows into the second fuel storage tank 15 for temporary storage. From this, the liquid fuel is supplied to each unit cell 20 by the fuel supply body 30 and exerts the same operation and effect as in the first embodiment. Further, in this embodiment, the fuel is supplied by knocking the fuel storage tank 10 and the fuel cell can be operated as a fuel cell. Therefore, it is possible to easily adjust the supply amount of the liquid fuel, adjust the start time of use, and suspend the use. Can be.
  • FIG. 18 shows a fuel cell P showing a fifth embodiment of the fourth invention.
  • the fuel cell P of this embodiment has a replaceable cartridge structure in which the liquid fuel is directly stored and the fuel storage tank 10 for storing the liquid fuel has a lower part.
  • the fuel supply body has a liquid fuel inflow tank 14 via an outflow valve 13, and further has a second fuel storage tank 15 below the liquid fuel inflow tank 14 via a valve member 12.
  • the fuel storage tank 15 has a built-in porous body or fiber bundle for storing liquid fuel, and the fuel supply body 30 is connected to the porous body or fiber bundle built in the second fuel storage tank 15. This is different from the fuel cell L of the first embodiment described above in that the unit cells 20 are connected and the unit cells 20 are connected in parallel.
  • the outflow knob member 13 and the valve member 12 open and close, and the liquid fuel flows into the second fuel storage tank 15 for temporary storage.
  • the liquid fuel is supplied to each unit cell 20 by the fuel supply body 30 and exhibits the same operation and effect as in the first embodiment.
  • the fuel storage tank 10 is of a cartridge type, refilling and replacement of fuel can be easily performed, and fuel is supplied by knocking the fuel storage tank 10 to operate as a fuel cell. Since it can be used, it is easy to adjust the start of use and suspend use.
  • FIG. 19 shows a fuel cell Q according to a sixth embodiment of the fourth invention.
  • the fuel cell Q of this embodiment differs from the fuel cell M of the second embodiment in that a used fuel storage tank 40 is provided and a lid 42 that can be opened and closed is provided as shown in FIG. It is different.
  • Examples of the structure of the lid 42 that can be opened and closed include a screw cap structure, a hinge structure, Any structure that does not allow the used liquid fuel to leak out easily, such as a fitting cap structure used for a general writing instrument, can be used as appropriate.
  • the function is the same as that of the fuel cell and the like of the first embodiment, and the storage body 41 in the spent fuel storage tank 40 can be replaced, so that the spent fuel can be easily disposed of.
  • spent fuel storage tank 40 may be detachable, as shown in FIG. 19 (b), and a large spent fuel storage tank 40 may be attached.
  • Examples of the configuration that allows the spent fuel storage tank 40 to be detachable include, for example, a screw cap structure, a fitting structure, and a configuration that can be easily attached and detached, such as fixing with a bolt or the like.
  • FIG. 20 shows a fuel cell R according to a seventh embodiment of the fourth invention.
  • the fuel cell R of this embodiment differs from the fuel cell of the first embodiment only in that a collector integral 45 is provided around a relay core 40b that comes into contact with the fuel supply body 30, as shown in FIG. It is different.
  • the collector integral 45 has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and the spent liquid fuel directly stored in the spent fuel storage tank 40 flows back to the fuel supply body 30 due to changes in air pressure, temperature, and the like. Spent liquid fuel, which is likely to flow backward due to expansion or the like, is held between the collectors 45a, 45a, etc. of the collector unit 45, and when the pressure and temperature change return to the original level, the fuel storage tank 40 It has a structure that returns to the inside.
  • the material of the collector integral 45 is not particularly limited as long as it has storage stability and durability with respect to the contained liquid fuel, and metals such as aluminum and stainless steel, polypropylene, polyethylene, and the like.
  • Synthetic resins such as polyethylene terephthalate are exemplified.
  • Particularly preferred is a synthetic resin such as polypropylene, polyethylene, or polyethylene terephthalate, and can be produced by ordinary injection molding or stereolithography capable of forming a complicated shape.
  • the collector part 45a is used instead of the collector part 45a to form an integral collector.
  • the surface energy of these collectors 45 is the surface free energy of the spent fuel. It is important that the value is set higher than one, which improves the wettability of the collector body 45 with the spent fuel and improves the holding power of the spent fuel.
  • plasma treatment, ozone treatment, treatment with a surface modifying agent, and the like are used to adjust the surface free energy of the collector 45.
  • the function is the same as that of the first embodiment, and the capillary force of the relay core 40a is reduced by the fuel electrode body 21 and the fuel supply body 30 in contact with the Z or the fuel electrode body 21.
  • liquid fuel that is not used for the reaction that does not cause the backflow of the spent fuel in each of the unit cells 20, 20 from the spent fuel storage tank 40 can be stored in the storage tank 40 to prevent the inhibition reaction. it can.
  • a force that allows the spent fuel storage tank 40 to be replaced, or a lid that can be opened and closed in the spent fuel storage tank 40 may be provided.
  • the spent fuel storage tank 40 may be discarded as it is. In this case, it is acceptable to open the lid and discharge the spent fuel. In this case, the spent fuel storage tank can be reused.
  • the spent fuel discharged by the method described above may be refilled again in the fuel storage tank. It is possible.
  • the liquid from the fuel storage tank is used in the fourth and fifth embodiments.
  • the valve structure mentioned as the fuel outflow mechanism can also be used.
  • the fuel cell of the fourth invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention.
  • the fuel storage tanks of the third to fifth embodiments and the spent fuel storage tanks of the sixth and seventh embodiments can be freely changed to a combined form.
  • connection method can be appropriately selected in series or in parallel.
  • FIG. 21 (a)-(e) shows a basic embodiment (first embodiment) of the fuel cell S of the fifth invention. It is the schematic drawing shown.
  • a fuel storage tank 10 for storing a liquid fuel and an electrolyte layer 23 on the outer surface of a fuel electrode body 21 made of fine carbonaceous material are constructed.
  • a fuel supply unit 30 having a permeation structure connected to the unit cells (fuel cell cells) 20 and 20 formed by constructing the air electrode layer 24 on the outer surface of the electrolyte layer 23 and the fuel storage tank 10.
  • a spent fuel storage tank 40 provided at the end of the fuel supply unit 30, and the unit cells 20, 20 are connected in series so that fuel is supplied sequentially by the fuel supply unit 30.
  • a porous body having a capillary force and a relay core 40a also having a Z or fiber bundle body force are disposed in the spent fuel storage tank 40, and the spent fuel is transferred to the spent fuel via the relay core 40a.
  • the structure is such that the spent fuel storage tank 40 is opened by discharging to the storage tank 40. Sounding, Ru.
  • liquid fuel contained in the fuel storage tank 10 the same fuel as that of the first invention is used, and the description thereof will be omitted.
  • the liquid fuel is occluded in an occlusion body 10a such as a batting, a porous body, or a fiber bundle housed in the fuel storage tank 10.
  • the storage body 10a is not particularly limited as long as it can store liquid fuel, and may have the same configuration as the fuel supply body 30 described later.
  • the material of the fuel storage tank 10 is not particularly limited as long as it has storage stability and durability with respect to the contained liquid fuel, and metals such as aluminum and stainless steel, polypropylene, and the like. Synthetic resins such as polyethylene and polyethylene terephthalate, glass, and the like can be mentioned, and the same ones as those in the first invention are used, and the description thereof is omitted.
  • the fuel supply body 30 is connected to the storage body 10a for storing the liquid fuel contained in the fuel storage tank 10, and has a permeation structure capable of supplying the liquid fuel to each unit cell 20.
  • a porous body having a capillary force such as felt, sponge, or a sintered body such as a resin particle sintered body or a resin fiber sintered body, a natural fiber, a beast, or the like.
  • Wool fiber polyacetal resin, acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polybutyl resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyphenol Fiber bundles composed of one or a combination of two or more such as diene-based resins are mentioned.
  • the porosity of these porous bodies and fiber bundles depends on the amount supplied to each unit cell 20. It is set appropriately according to the situation.
  • the spent fuel storage tank 40 is arranged at the end of the fuel supply body 30 via a relay core 40a.
  • the spent fuel storage tank 40 is provided with a relay core 40a composed of a porous body having a capillary force and Z or a fiber bundle, and the spent fuel is stored in the spent fuel storage tank 40 via the relay core 40a.
  • a relay core 40a composed of a porous body having a capillary force and Z or a fiber bundle
  • an occluding body 41 such as a porous body or a fiber bundle which is in contact with a lower end portion of the relay core 40a and occupies the used fuel is incorporated.
  • a rib body 40d can be provided so that the occlusion body 41 does not fall off.
  • the liquid fuel supplied by the fuel supply body 30 is supplied to the fuel cell 20 for reaction. Since the fuel supply is linked to the fuel consumption, it is unreacted and outside the cell. Unlike conventional liquid fuel cells, the liquid fuel discharged to the tank does not require a treatment system on the fuel outlet side, but when the supply is oversupplied due to operating conditions, V and liquid used for the reaction are not used.
  • the structure is such that the fuel is stored in the storage tank 40 to prevent the inhibition reaction.
  • Numeral 50 connects the fuel storage tank 10 and the spent fuel storage tank 40, and reliably supplies the liquid fuel directly from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20, 20 via the fuel supply body 30. It is a powerful member such as a mesh structure that is made.
  • the fuel cell S of the present embodiment uses the permeation structure of the fuel supply unit 30 to convert the liquid fuel stored in the storage unit 10a in the fuel storage tank 10 into a fuel cell by capillary force. It is to be introduced into the pond cells 20 and 20.
  • the spent fuel storage tank 40 has an opening structure in which an opening 40c is provided together with an insertion hole 40b via a relay core 40a, and the intermediate core 40a is provided at the end of the fuel supply body 30.
  • the structure is such that spent fuel is directly stored in the storage body 41 through the fuel storage tank 41 (the storage body 10a), the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel electrode body 21 at least.
  • the capillary force of the fuel supply body 30, the relay core 40a, and the spent fuel storage tank 40 (the storage body 41) in contact with the fuel storage body 10 (the storage body 10a) is brought into contact with the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel electrode body 21. No matter what state (angle) the fuel cell A is left upside down, etc.
  • the fuel is stored in the storage tank 40 to prevent the inhibition reaction.
  • the spent fuel storage tank 40 is not hermetically sealed, and thus the spent fuel can be released into the atmosphere by evaporation of the spent fuel. If a small amount of fuel cell is used, the amount of spent fuel is also small, and it is easy to release the spent fuel into the atmosphere by evaporation.
  • the spent fuel storage tank 40 or the storage body 41 in the spent fuel storage tank 40 or the spent fuel storage tank 40 containing the storage body 41 may be replaceable. It is.
  • the spent fuel storage tank 40 or the occluding body 41 in the spent fuel storage tank 40 may be discarded as it is.
  • the spent fuel stored in the storage body 41 and the relay core 40a can be squeezed out, and the spent fuel can be discharged by centrifugal discharge or evaporation.In this case, the spent fuel storage tank can be reused. It is possible.
  • the fuel cell S of this embodiment has a structure in which the liquid fuel can be supplied smoothly without vaporization without using the auxiliary devices such as the pump ⁇ blower, the fuel vaporizer, and the condenser. It is possible to reduce the size of the fuel cell.
  • each unit cell 20 is connected to a fuel supply body 30 having a permeation structure that is directly connected from the end of the fuel storage tank 10, thereby providing a plurality of cells.
  • the fuel cell can be downsized.
  • FIG. 22 shows a fuel cell T showing a second embodiment of the fifth invention.
  • the same components as those of the fuel cell s of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted (the same applies to the third and subsequent embodiments).
  • the fuel cell T of this embodiment is characterized in that the liquid fuel is supplied to the fuel supply body 30 via an occlusion body 10a such as a batting or a porous body or a fiber bundle housed in a fuel storage tank 10, and a relay core 10b. This is different from the fuel cell A of the first embodiment.
  • the fuel storage tank 10 (the occluding body 10a), the relay core 10b, the fuel supply body 30 in contact with the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel electrode body 21, the relay core 40a, the used fuel storage tank 40
  • the capillary force of the (occlusion body 41) is stored in the fuel storage tank 10 (occlusion body 10a) ⁇ the fuel supply body 30 that is in contact with the fuel electrode body 21 and Z or the fuel electrode body 21 or the fuel cell body 30 that is in contact with the fuel electrode body 21.
  • each unit cell 20 The liquid fuel can be supplied stably and continuously without causing the backflow or interruption of the liquid fuel directly to each of the liquid fuel cells, and the liquid fuel that is not used for the reaction is stored in the storage tank 40 and the reaction is inhibited. Can be prevented.
  • FIG. 23 (a) shows a fuel cell U according to a third embodiment of the fifth invention.
  • the fuel cell U of this embodiment stores liquid fuel directly, and is provided with an integral collector 11 at the lower part of a fuel storage tank 10 that stores the liquid fuel. This is different from the fuel cell S of the first embodiment.
  • the collector integral 11 has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and the liquid fuel directly stored in the fuel storage tank 10 due to pressure change, temperature change, etc.
  • the liquid fuel that has become excessive due to expansion or the like is retained between the collectors lla, 11a, etc. of the collector 11 and the fuel storage tank is restored when the atmospheric pressure and temperature change return to their original values.
  • the structure returns to the inside of 10, and functions in the same manner as in the first embodiment.
  • FIGS. 23 (b) and 23 (c) show a fuel cell V showing a fourth embodiment of the fifth invention.
  • the fuel cell V of this embodiment stores liquid fuel directly, and is further provided with a valve member 12 below a fuel storage tank 10 for storing liquid fuel. It has a second fuel storage tank 15, and a porous body or a fiber bundle for storing liquid fuel is built in the second fuel storage tank 15, and the fuel supply body 30 is inside the second fuel storage tank 15.
  • the fuel cell S differs from the fuel cell S of the first embodiment in that a porous body or a fiber bundle incorporated in the fuel cell S is connected, and that the unit cell 20 uses a flat plate. It is.
  • the valve member 12 opens and closes, and the liquid fuel flows into the second fuel storage tank 15 for temporary storage. From this, the liquid fuel is supplied to each unit cell 20 by the fuel supply body 30 and exerts the same operation and effect as in the first embodiment. Further, in this embodiment, the fuel is supplied by knocking the fuel storage tank 10 and the fuel cell can be operated as a fuel cell. Therefore, it is possible to easily adjust the supply amount of the liquid fuel, adjust the start time of use, and suspend the use. Can be.
  • FIG. 24 shows a fuel cell W according to a fifth embodiment of the fifth invention.
  • the fuel cell W of this embodiment has a replaceable cartridge structure in which the liquid fuel is directly stored and the fuel storage tank 10 for storing the liquid fuel has a replaceable cartridge structure.
  • the fuel supply body has a liquid fuel inflow tank 14 via an outflow valve 13, and further has a second fuel storage tank 15 below the liquid fuel inflow tank 14 via a valve member 12.
  • the fuel storage tank 15 has a built-in porous body or fiber bundle for storing liquid fuel, and the fuel supply body 30 is connected to the porous body or fiber bundle built in the second fuel storage tank 15. This is different from the fuel cell S of the first embodiment described above in that the unit cells 20 are connected and the unit cells 20 are connected in parallel.
  • the outflow knob member 13 and the valve member 12 open and close, and the liquid fuel flows into the second fuel storage tank 15 for temporary storage.
  • the liquid fuel is supplied to each unit cell 20 by the fuel supply body 30 and exhibits the same operation and effect as in the first embodiment.
  • the fuel storage tank 10 is of a cartridge type, refilling and replacement of fuel can be easily performed, and fuel is supplied by knocking the fuel storage tank 10 to operate as a fuel cell. Since it can be used, it is easy to adjust the start of use and suspend use.
  • FIG. 25 shows a fuel cell X according to a sixth embodiment of the fifth invention.
  • the fuel cell F of this embodiment has a spent fuel storage tank This is different from the fuel cell T of the second embodiment in that a lid 42 that can be opened and closed is provided.
  • the structure of the lid 42 that can be opened and closed may be any structure that does not allow the used liquid fuel to leak out easily, such as a screw cap structure, a hinge structure, and a fitting cap structure used in ordinary writing instruments. Can be used as appropriate.
  • the function is the same as that of the fuel cell and the like of the first embodiment, and the storage body 41 in the spent fuel storage tank 40 can be replaced, so that the spent fuel can be easily exhausted.
  • spent fuel storage tank 40 may be detachable, and a large spent fuel storage tank 40 may be attached as shown in FIG. 25 (b).
  • Examples of the configuration that allows the spent fuel storage tank 40 to be detachable include, for example, a screw cap structure, a fitting structure, and a configuration that can be easily attached and detached, such as fixing with a bolt or the like.
  • FIG. 26 shows a fuel cell Y according to a seventh embodiment of the fifth invention.
  • the fuel cell G of this embodiment is provided in a spent fuel storage tank 40 in which an integrated collector 45 is provided around a relay core 40b that comes into contact with the fuel supply body 30, and Only in this point, it is different from the fuel cell of the first embodiment.
  • the collector integral 45 has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and the spent liquid fuel directly stored in the spent fuel storage tank 40 flows back to the fuel supply body 30 due to changes in air pressure, temperature, and the like. Spent liquid fuel, which is likely to flow backward due to expansion or the like, is held between the collector parts 45a, 45a, etc. of the collector unit 42, and if the pressure and temperature change return to the original level, the fuel storage tank 40 It has a structure that returns to the inside.
  • the material of the collector integral 45 is not particularly limited as long as it has storage stability and durability against the contained liquid fuel, and metals such as aluminum and stainless steel, polypropylene, polyethylene, and the like. Synthetic resins such as polyethylene terephthalate are exemplified. Particularly preferred is a synthetic resin such as polypropylene, polyethylene, or polyethylene terephthalate, and can be produced by ordinary injection molding or stereolithography capable of forming a complicated shape. It can also be obtained by pressing a film of the synthetic resin, etc. By stacking single-leaf bodies, the collector part 45a is used instead of the collector part 45a to form an integral collector.
  • the same function as in the first embodiment is performed, and the capillary force of the relay core 40a is reduced by the fuel electrode body 21 and the fuel supply body 30 in contact with the Z or the fuel electrode body 21 or the relay core.
  • liquid fuel that is not used for the reaction that does not cause the backflow of the spent fuel in each of the unit cells 20, 20 from the spent fuel storage tank 40 can be stored in the storage tank 40 to prevent the inhibition reaction. it can.
  • the spent fuel can be discharged into the atmosphere by evaporating the open loca if the amount of the spent fuel discharged is small.
  • the liquid from the fuel storage tank is used in the fourth and fifth embodiments.
  • the valve structure mentioned as the fuel outflow mechanism can also be used.
  • the size of the spent fuel storage tank 40 is increased, and as shown in FIG. 26 (b), the spent fuel storage tank 40 can be further opened by minute openings 40d, 40d.
  • the tank 40 may be provided with a lid 42 that can be opened and closed. If the amount of spent fuel discharged is small, the released fuel can be released into the atmosphere by evaporating the open loca. If the amount of spent fuel discharged is large, it is possible to open the lid and discharge the spent fuel.
  • the spent fuel storage tank 40 By setting the surface free energy inside the spent fuel storage tank 40 and around the minute opening 40d lower than that of the spent fuel, the spent fuel storage tank 40 It is also possible to prevent the stored spent fuel from leaking as a liquid. By lowering the surface free energy inside the spent fuel storage tank 40 and around the opening 40d as compared with the spent fuel to reduce the wettability to the spent fuel, the spent fuel storage tank is used. This is to prevent leakage from the 40 openings.
  • FIG. 27 shows a fuel cell Z according to an eighth embodiment of the fifth invention.
  • the shape of the storage body 41 is changed.
  • the fuel cells differ from the fuel cells A to G of the above embodiments only in that they have a shape in which the used fuel evaporates more easily.
  • the shape of the occlusion body 41 is a fin-shaped occlusion body in which each occlusion part 41a is formed at a predetermined interval, and an air layer 41b is provided between the occlusion part 41a and the occlusion part 41a.
  • the mounting position of the relay core 40a may be on both sides in addition to the central portion.
  • the fuel cell of the fifth invention can be variously modified within the scope of the technical idea of the invention, which is not limited to the above embodiments.
  • the spent fuel storage tank of the first to sixth embodiments may be replaced with the spent fuel storage tank having a collector body of the seventh embodiment.
  • a plurality of storage tanks can be connected to increase the storage amount of spent fuel.
  • FIG. 28-FIG. 30 show a fuel reservoir A for a fuel cell showing an example of the sixth embodiment of the present invention.
  • the fuel reservoir A for a fuel cell according to the first embodiment of the sixth invention is, as shown in FIGS. 28 to 30, a cartridge-type fuel reservoir which can be freely connected to a fuel cell main body, and accommodates a liquid fuel F.
  • a fuel tank section (main body section) 10 a liquid fuel discharge section 20 having a check valve provided at the tip of the fuel tank section 10, and a liquid fuel pressing mechanism 30 provided in the fuel tank section 10.
  • the liquid fuel F contained in the fuel tank unit 30 is pressed forward by the liquid fuel pressing mechanism 30 to supply a certain amount of the liquid fuel F to the liquid fuel discharge unit 20, and a certain amount of the liquid fuel F is supplied from the liquid fuel discharge unit 20. It discharges an amount of liquid fuel F.
  • the fuel tank 10 is provided with a liquid fuel discharge portion 20 having a check valve at the tip end thereof, and a central portion becomes a storage chamber 11 for storing liquid fuel, and discharges a fixed amount of liquid fuel to the rear side.
  • the liquid fuel pressing mechanism 30 is provided.
  • the fuel tank 10 preferably has durability, storage stability for the contained liquid fuel f, and gas impermeability (gas impermeability for oxygen gas, nitrogen gas, etc.). Further, it is desirable to have light transmittance so that the remaining amount of the liquid fuel can be visually recognized.
  • the light transmittance which allows visual confirmation of the remaining amount of liquid fuel, allows the contents to be visually recognized if the light transmittance, which is related to the material and its thickness, is 50% or more. More preferably, if the light transmittance is 80% or more, the visibility of the liquid fuel, which poses no practical problem, is further improved.
  • a gas-impermeable material is used, and it is more preferable that an oxygen gas permeability ( it is 24hr-atm (25 ° C, 65% RH) not more than practical problem, - the oxygen gas impermeability) force SlOOcc ⁇ 25 m / m 2.
  • the material of the fuel tank portion 10 does not need to have light transmittance! If so, preferred materials include metals such as aluminum and stainless steel, synthetic resins, and glass. From the viewpoint of the visibility of the remaining amount of the liquid fuel, gas impermeability, reduction in production and assembly costs and ease of production, etc., ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile resin, nylon, Examples thereof include a single-layer structure containing one or two or more kinds of resins, such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polychloride bilidene, and polychloride butyl, and a multilayer structure having two or more layers.
  • a those ⁇ the oxygen gas transmission rate (oxygen gas impermeability) of lOOcc ⁇ 25 ⁇ m / m 2 - 24 hr.atm is at (25 ° C, 65% RH ) or less,
  • ethylene / vinyl alcohol copolymer resins Particularly preferred are ethylene / vinyl alcohol copolymer resins, polyacryl-tolyl, and polychlorinated vinylide having an oxygen gas impermeability of the above characteristics and a light transmittance of 80% or more.
  • the fuel tank section 10 preferably has a multilayer structure of two or more layers, and has at least one layer. It is preferable that the layer has a multilayer structure of two or more layers made of the above-mentioned resin-containing material having gas impermeability and light transmissivity. As long as at least one layer of this multi-layer structure is made of a resin having the above-mentioned performance (gas permeability), the remaining layers will not pose a problem in practical use even with ordinary resins.
  • Such a multilayer structure can be manufactured by extrusion molding, injection molding, co-extrusion molding or the like.
  • a gas-impermeable layer may be provided by applying a solution of a resin selected from the above resin group.
  • This coating method does not require any special manufacturing equipment than the above-described manufacturing by molding such as extrusion molding and injection molding, and can be manufactured sequentially.
  • the gas impermeable layer provided by each of these molding methods and coatings preferably has a thickness of 10 to 2000 ⁇ m. If this thickness is less than 10 m, gas impermeability cannot be exhibited, while if it exceeds 2000 m, the performance of the entire container such as light transmittance and flexibility will be impaired. .
  • the gas-impermeable layer formed by molding or applying the resin described above it can be covered with a gas-impermeable thin film member such as a gas-impermeable film.
  • the gas-impermeable thin film member to be coated is preferably at least one selected from metal foil such as aluminum foil, metal oxide deposits such as alumina and silica, and diamond-like carbon coating material.
  • the gas-impermeable thin film member has no visibility, for example, an aluminum gold foil or the like
  • the gas-impermeable thin film member is not partially applied to the extent that gas impermeability is not impaired, and is coated in a lattice shape, a stripe shape or the like. It is also possible to provide a window, and cover the window with a gas-impermeable film having a light-transmitting property to ensure gas impermeability and visibility.
  • the liquid fuel discharge section 20 is provided on the distal end side in the fuel tank section 20 via the adapter member 21.
  • the liquid fuel discharge section 20 includes an upper split member 23 having a cylindrical inflow section 22 and a cylindrical discharge section.
  • a lower valve member 26 having a check valve body 26 and a reverse valve member 26 are provided between the inflow portion 22 and the discharge portion 24 by integrally joining the divided members 23 and 25 to each other.
  • Inflow of stop valve 26 It comprises a housing chamber 29 that houses a check valve 28 made of a biasing member 27 that also acts as a coil spring member that biases toward the part 22.
  • the structure prevents foreign substances such as air from entering even when the apparatus is not in use (not in use), thus preventing air from being replaced in the fuel tank section 10. This structure prevents liquid fuel F from leaking and spilling.
  • the material of the liquid fuel discharge unit 20 including the check valve 28 may be a material having durability, storage stability and gas impermeability with respect to the stored liquid fuel.
  • synthetic resins such as ethylene-butyl alcohol copolymer resin, polyacryl-tolyl, nylon, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, 1,2-Polybutadiene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrinole rubber, butinoregom, ethylene propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, fluorine rubber, urethane rubber, etc. Rubber, elastomers, It can be manufactured by ordinary injection molding or vulcanization molding.
  • the liquid fuel F used is the same as the liquid fuel used in
  • the liquid fuel pressing mechanism 30 presses the liquid fuel F accommodated in the fuel tank section 30 forward by the liquid fuel pressing mechanism 30 to discharge a certain amount of the liquid fuel F.
  • the liquid fuel F is supplied to the liquid fuel discharge section 20 and a fixed amount of the liquid fuel F is discharged from the liquid fuel discharge section 20
  • various structures other than those particularly limited can be used.
  • the liquid fuel pressing mechanism 30 of the present embodiment includes a rotation operation member 33 configured by an outer cylinder member 31 and an inner cylinder member 32 that is inserted into the interior thereof so as not to rotate, behind the fuel tank unit 10,
  • a ratchet mechanism which is provided at the distal end of the outer cylindrical member 31 of the rotary operation member 33 and includes a ratchet tooth 34 formed on the inner surface of the fuel tank portion 10 and a locking claw 35 that engages with the ratchet tooth 34.
  • 36 a screw rod 40 inserted into the inner cylindrical member 32 of the rotation operation member 33, and a partition wall 12 provided at the distal end of the screw rod 40 and protruding from the inner surface of the fuel tank portion 10.
  • a piste slidably inserted into the inner surface of the fuel tank section 10 further forward 50.
  • the outer cylinder member 31 is formed with a fitting projection 31a, which is fitted in the fitting recess 10a of the fuel tank section 10, and the outer cylinder member 31 is rotatable with respect to the fuel tank section 10. It cannot be removed.
  • the threaded rod 40 is screwed into the female threaded part 37 formed at the front end of the inner cylindrical member 31 with the male threaded part 41 formed on the outer peripheral surface, and is inserted through the through hole 13 of the partition wall 12. Accordingly, the inner cylinder member 32 can be moved only in the longitudinal direction.
  • the screw rod 40 is rotated by the rotation operation of the outer cylinder member 31 of the rotation operation member 33, and the screw rod 40 is moved forward by screwing with the female screw portion 37.
  • the connected piston 50 supplies a certain amount of the liquid fuel F to the liquid fuel discharge part 20 and pushes out a certain amount of the liquid fuel F from the liquid fuel discharge part 20.
  • a certain amount of the liquid fuel F pushed out by the piston 50 is supplied to the liquid fuel discharge section 20 by opening the check valve 28 by the pressure as shown in FIG.
  • a fixed amount of the liquid fuel F is discharged (pushed out) from the liquid fuel discharge section 20.
  • the state returns to the state shown in FIG. 1 by the urging member 27, so that a structure is provided in which foreign matter such as air is prevented from entering the fuel tank unit 10.
  • the outer cylinder member 31 is rotatable only in one direction with respect to the fuel tank portion 10 by the ratchet mechanism 36.
  • the liquid fuel F can be discharged at a constant rate by keeping the rotation angle of the rotation operation member 33 constant.
  • the ratchet mechanism 36 rotates the liquid fuel F at a constant angle. The structure is such that a click feeling is obtained every time the operation is performed.
  • the fuel reservoir A for a fuel cell configured as described above can be freely connected to the fuel cell body N and used.
  • the fuel cell body N has an electrolyte layer 63 built on the outer surface of a fuel electrode 62 made of fine carbon porous material, and an air electrode layer 64 on the outer surface of the electrolyte layer 63.
  • Unit cells (fuel cells) 60, 60 formed by constructing a fuel supply, a fuel supply 70 having a permeation structure connected to the fuel storage body A, and a use provided at the end of the fuel supply 70.
  • a fuel storage tank 80, and the unit cells 60 are connected in series so that fuel is sequentially supplied by a fuel supply body 70.
  • the fuel storage body A is replaceable. It has a cartridge structure and is inserted into the support 18 of the fuel cell body N.
  • These fuel storage bodies A are attached to the fuel cell body N via the support 18 and the fuel supply body 70. At this time, if each member is higher than the surface free energy of the liquid fuel F, the liquid fuel F is likely to enter the gap of the mounting portion, and the possibility of leakage of the liquid fuel F increases. Therefore, it is desirable that at least the wall surface of these members that come into contact with the liquid fuel F is adjusted to be lower than the surface free energy of the liquid fuel.
  • a water-repellent film forming process is performed on a wall surface of the fuel tank unit 10 or the like that comes into contact with the liquid fuel by coating with a silicon-based, silicone resin, or fluorine-based water-repellent agent. Can be performed.
  • each fuel cell cell 60 serving as a unit cell has a fuel electrode body 61 made of a fine columnar carbon porous body, and has a fuel supply body at the center thereof. It has a penetrating part 62 penetrating the body 70, an electrolyte layer 63 is constructed on the outer surface of the fuel electrode body 61, and an air electrode layer 64 is constructed on the outer surface of the electrolyte layer 63. . Note that each fuel cell 60 theoretically generates an electromotive force of about 1.2 V.
  • Each of the fuel cells 60 is the same as the fuel cell of the first invention described above. Is done.
  • the fuel supply body 70 is not particularly limited as long as it is inserted into the outlet 24 of the fuel storage body A and has a permeation structure capable of supplying the liquid fuel to each unit cell 60.
  • a porous body having a capillary force such as an elt, a sponge, or a sintered body such as a resin particle sintered body or a resin fiber sintered body; a natural fiber; an animal hair fiber; a polyacetal-based resin; Acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polyvinyl resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyphenylene resin
  • the porosity of these porous bodies and fiber bundles is appropriately set according to the supply amount to each unit cell 60. Things.
  • the spent fuel storage tank 80 is arranged at the end of the fuel supply body 70. At this time, there is no problem if the spent fuel storage tank 80 is brought into direct contact with the end of the fuel supply body 70 and the spent fuel is directly absorbed by the occlusion body or the like.
  • a porous fuel body, a fiber bundle, or the like may be provided as a relay core to serve as a spent fuel discharge passage.
  • liquid fuel supplied by the fuel supply body 70 is supplied to the reaction in the fuel cell 60, and the fuel supply amount is linked to the fuel consumption amount.
  • liquid fuel not used for the reaction will be stored in a storage tank. It has a structure that can be stored in 80 to prevent the inhibition reaction.
  • 90 connects the fuel storage unit A and the spent fuel storage tank 80, and supplies a fixed amount of liquid fuel to each of the unit cells 60, 60 via the fuel supply unit 70. It is a powerful member such as a mesh structure that reliably supplies.
  • the rotating operation member 33 when the rotating operation member 33 is rotated, a fixed amount of the liquid fuel F from the fuel reservoir A is supplied to the liquid fuel discharge unit 20 in a constant amount.
  • the liquid fuel is introduced into the fuel cells 60 by the permeation structure of the fuel supply body 70.
  • the liquid fuel F can be quantitatively discharged by keeping the rotation angle of the rotation operation member 33 of the fuel storage unit A for the fuel cell constant.
  • the ratchet mechanism 36 is used. As a result, a click feeling can be obtained each time a rotation operation is performed at a fixed angle, so that the fixed amount discharge can be easily performed.
  • the check valve 27 returns to the state shown in FIG.
  • the structure prevents the intrusion of foreign substances such as air, so that the fuel cell can be operated by preventing air displacement into the fuel tank, preventing fuel leakage and spillage.
  • the fuel tank 10 is made of a material having a light transmittance of 50% or more and a material having at least one resin layer having Z or oxygen barrier properties, the storage stability can be improved and the discharged amount can be used. Can be easily confirmed by the user, and the usability is further improved.
  • the fuel cell of this configuration uses a pump, blower, flow sensor, flow controller, fuel vaporizer, condenser, and other auxiliary devices. Therefore, the size of the fuel cell can be reduced. Therefore, in the fuel cell of this embodiment, the entire fuel cell can be cartridged, and a small fuel cell that can be used as a power source for portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers is provided. It will be.
  • the number of fuel cells 60 connected is increased according to the intended use of the fuel cell to obtain the required electromotive force, etc. be able to.
  • the fuel cell storage body and the fuel cell of the sixth invention can be variously modified within the scope of the technical concept of the invention, which is not limited to the above embodiments.
  • the fuel cell 60 may be formed in a columnar shape or a plate-like shape using a cylindrical shape.
  • the connection with the fuel supply body 70 may be performed in parallel or in parallel. Yes.
  • a direct methanol fuel cell has been described.
  • a cartridge-type fuel reservoir that can be freely connected to the fuel cell main body is provided with a fuel tank for storing liquid fuel, and a fuel tank.
  • a liquid fuel discharge portion having a check valve provided at the tip of A liquid fuel pressing mechanism provided in the fuel tank section, and the liquid fuel pressing mechanism presses the liquid fuel contained in the fuel tank section forward to supply a fixed amount of liquid fuel to the liquid fuel discharging section.
  • a polymer-modified membrane fuel cell including a reforming type fuel cell is not limited to the direct methanol type fuel cell as long as a certain amount of liquid fuel can be discharged from the liquid fuel discharging section. It can also be applied suitably.
  • FIG. 33 is a partial plan view showing another example of the fuel cell for a fuel cell according to the sixth invention.
  • the fuel reservoir B for a fuel cell of this embodiment has a scale in the longitudinal direction of the outer cylindrical member 31 of the rotary operation member 33 and at the center (middle) of the projecting portions 31a, 31a ... and Z or the projecting portions 31a, 31a. Only the point that the reference lines 31b, 31b... Are provided and the mark portion 14 is provided on the rear surface of the fuel tank portion 10 is different from the fuel reservoir A for a fuel cell of the above-described embodiment. It is provided for use.
  • the outer cylinder member 31 of the rotation operation member 33 makes one rotation (360 degrees)
  • a fixed amount of 0.1 ml of the liquid fuel F is discharged from the discharge portion 24.
  • the discharge amount is Oml
  • the opposing protrusion 31a is also aligned with the mark portion 14, and the outer cylinder member 31 is rotated to rotate the next protrusion.
  • the shape is adjusted to the shape 31a, 0.0125 ml of liquid fuel is discharged.
  • one rotation (360 degrees) is performed.
  • the amount of discharge is 0.00625 ml when adjusted to the first reference line 31b.
  • the protrusions 31a and Z for the scale, the reference gland 31b, and the mark portion 14 are displayed by printing or the like, so that the amount of discharge can be confirmed only by a click feeling.
  • the amount of liquid fuel emission can also be easily confirmed.
  • FIG. 34 shows another embodiment of the liquid fuel discharging section 20.
  • the liquid fuel discharge portion 20 of this embodiment is different from the embodiment shown in FIGS. 28 to 30 in that the check valve element 26 provided in the liquid fuel discharge portion 20 also has a ball valve force, and the shape of the upper divided member 23 is different. This is different from the embodiment shown in FIG. 28 and the like in that a ball valve can be brought into close contact.
  • the fuel cell body was constructed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body made of fine carbon porous material and constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer.
  • the structure of the fuel cell body is not particularly limited.
  • a unit cell or a unit cell in which each layer of an electrode Z, an electrolyte Z, and an electrode Z is formed on a carbonaceous porous body having electric conductivity as a base material and the surface of the base material is formed. It has a structure in which two or more unit cells are connected to each other, so that liquid fuel penetrates the base material through a fuel supply body, and has a structural force to expose the electrode surface formed on the outer surface of the base material to air. It may be a fuel cell main body.
  • FIGS. 35 to 38 show a fuel cell fuel reservoir A and a fuel cell N showing an example of the seventh embodiment of the present invention.
  • the fuel reservoir A for a fuel cell is a cartridge-type fuel reservoir that can be freely connected to a fuel cell main body, as shown in FIGS.
  • a fuel tank portion (main body portion) 10 having a mouth portion 14; a liquid fuel discharge portion 20 having a check valve provided at the tip of the fuel tank portion 10; and a liquid fuel pressing mechanism provided in the fuel tank portion 10
  • the liquid fuel pressing mechanism 30 presses the liquid fuel F accommodated in the fuel tank section 30 forward to supply a certain amount of the liquid fuel F to the liquid fuel discharging section 20 and discharge the liquid fuel.
  • a certain amount of liquid fuel F is discharged from the part 20 and the space part 15 of the fuel tank part 10 formed by the pressing mechanism 30 is configured as a waste fuel recovery tank for spent fuel consumed in the fuel cell body. .
  • the fuel tank 10 is provided with a liquid fuel discharge portion 20 having a check valve at the tip end thereof, and a central portion becomes a storage chamber 11 for storing liquid fuel, and discharges a fixed amount of liquid fuel to the rear side.
  • the liquid fuel pressing mechanism 30 is provided.
  • the fuel tank 10 preferably has durability, storage stability for the contained liquid fuel F, and gas impermeability (gas impermeability to oxygen gas, nitrogen gas, etc.). It is desirable to have light transmittance so that the remaining amount of fuel can be visually recognized.
  • the light transmittance which allows visual confirmation of the remaining amount of liquid fuel, allows the contents to be visually recognized if the light transmittance, which is related to the material and its thickness, is 50% or more. More preferably, if the light transmittance is 80% or more, the visibility of the liquid fuel, which poses no practical problem, is further improved.
  • a gas-impermeable material is used, and it is more preferable that an oxygen gas permeability ( it is 24hr-atm (25 ° C, 65% RH) not more than practical problem, - the oxygen gas impermeability) force SlOOcc ⁇ 25 m / m 2.
  • the material of the fuel tank portion 10 does not need to have light transmittance! If so, preferred materials include metals such as aluminum and stainless steel, synthetic resins, and glass. From the viewpoint of the visibility of the remaining amount of the liquid fuel, gas impermeability, reduction in production and assembly costs and ease of production, etc., ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, polyacrylonitrile resin, nylon, Single-layer structure containing single or two or more resins such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene chloride, polychlorinated vinyl, etc., and multilayer structure of two or more layers .
  • metals such as aluminum and stainless steel, synthetic resins, and glass.
  • these resins have the above-mentioned oxygen gas permeability (oxygen gas impermeability) power of 100'25! 117111 2 '24111: Select an oxygen-free resin that has a light transmittance of 50% or more, particularly preferably 80% or more, which is not more than .111 (25 °, 65% RH). Is desirable.
  • ethylene / vinyl alcohol copolymer resins Particularly preferred are ethylene / vinyl alcohol copolymer resins, polyacryl-tolyl, and polychlorinated vinylide having an oxygen gas impermeability of the above characteristics and a light transmittance of 80% or more.
  • the fuel tank portion 10 preferably has a multilayer structure of two or more layers, and at least one layer is made of the above-described resin containing the above-described resin group having gas impermeability and light transmissivity. It is desirable to have a multilayer structure of two or more layers. If at least one layer of this multilayer structure is composed of a resin (oxygen barrier layer) having the above-mentioned performance (gas impermeability), the remaining layers will not pose any practical problems even with ordinary resin. Absent.
  • a multilayer structure can be produced by extrusion molding, injection molding, co-extrusion molding and the like.
  • the above-mentioned resin solution of a resin selected from the group consisting of a resin and the like may be applied to form an oxygen noria layer.
  • This coating method is more special than the above-mentioned extrusion molding and injection molding. It is possible to manufacture one by one without requiring a complicated manufacturing facility.
  • the oxygen noria (gas impermeable) layer provided by each of these molding methods and coatings preferably has a thickness of 10 to 2000 Pm. If the thickness is less than 10 ⁇ m, gas impermeability cannot be exhibited, while if it exceeds 2,000 m, the light transmittance and flexibility of the entire container will deteriorate. It becomes.
  • the above-mentioned oxygen noria layer (gas-impermeable layer) formed by molding or coating with a resin it can be covered with a gas-impermeable thin film member such as the gas-impermeable film described above.
  • the gas-impermeable thin film member to be coated is preferably at least one selected from metal foils such as aluminum foil, metal oxide deposits such as alumina and silica, and diamond-like carbon coatings.
  • the gas-impermeable thin film member does not have visibility, for example, in the case of aluminum gold foil or the like, not partially applied to the extent that gas impermeability is not impaired, covered in a lattice shape, a stripe shape, or the like,
  • a window may be provided, and the window may be covered with a gas-impermeable film having light transmittance to ensure gas impermeability and visibility.
  • the liquid fuel discharge section 20 is provided on the distal end side in the fuel tank section 20 via the adapter member 21, and includes an upper divided member 23 having a cylindrical inflow section 22 and a cylindrical discharge section.
  • a lower valve member 26 having a check valve body 26 and a reverse valve member 26 are provided between the inflow portion 22 and the discharge portion 24 by integrally joining the divided members 23 and 25 to each other. It comprises a housing chamber 29 for accommodating a check valve 28 comprising an urging member 27 which also serves as a coil spring member for urging the stop valve body 26 toward the inflow portion 22 side.
  • the structure prevents foreign substances such as air from entering even when the apparatus is not in use (not in use), thus preventing air from being replaced in the fuel tank section 10. This structure prevents liquid fuel F from leaking and spilling.
  • a material having durability, storage stability and gas impermeability to the stored liquid fuel may be used.
  • the liquid fuel F to be used is manufactured by ordinary injection molding or vulcanization molding.
  • the liquid fuel pressing mechanism 30 presses the liquid fuel F accommodated in the fuel tank section 30 forward by the liquid fuel pressing mechanism 30 to discharge a certain amount of the liquid fuel F.
  • the liquid fuel F is supplied to the liquid fuel discharge section 20 and a fixed amount of the liquid fuel F is discharged from the liquid fuel discharge section 20
  • various structures other than those particularly limited can be used.
  • the liquid fuel pressing mechanism 30 of the present embodiment includes a rotation operation member 33 configured by an outer cylinder member 31 and an inner cylinder member 32 that is inserted into the interior thereof so as not to rotate, behind the fuel tank unit 10,
  • a ratchet mechanism which is provided at the distal end of the outer cylindrical member 31 of the rotary operation member 33 and includes a ratchet tooth 34 formed on the inner surface of the fuel tank portion 10 and a locking claw 35 that engages with the ratchet tooth 34.
  • 36 a screw rod 40 inserted into the inner cylindrical member 32 of the rotation operation member 33, and a partition wall 12 provided at the distal end of the screw rod 40 and protruding from the inner surface of the fuel tank portion 10.
  • a piston 50 slidably inserted into the inner surface of the fuel tank portion 10 further forward.
  • the outer cylinder member 31 is formed with a fitting projection 31a, which is fitted in the fitting recess 10a of the fuel tank section 10, and the outer cylinder member 31 is rotatable with respect to the fuel tank section 10. It cannot be removed.
  • the threaded rod 40 has a male thread 41 formed on the outer peripheral surface thereof screwed into a female thread 37 formed at the front end of the inner cylinder member 31, and is inserted into the through hole 13 of the partition wall 12. Accordingly, the inner cylinder member 32 can be moved only in the longitudinal direction. Then, the screw rod 40 is rotated by the rotation operation of the outer cylinder member 31 of the rotation operation member 33, and the screw rod 40 is moved forward by screwing with the female screw portion 37.
  • the connected piston 50 supplies a certain amount of the liquid fuel F to the liquid fuel discharge part 20 and pushes out a certain amount of the liquid fuel F from the liquid fuel discharge part 20.
  • liquid fuel discharge section 20 a certain amount of the liquid fuel F pushed out by the piston 50 is supplied to the liquid fuel discharge section 20 by opening the check valve 28 by the pressure as shown in FIG.
  • a fixed amount of the liquid fuel F is discharged (pushed out) from the liquid fuel discharge section 20.
  • the state returns to the state shown in FIG. 35 by the urging member 27, and the structure is such that foreign matter such as air is prevented from entering the fuel tank portion 10.
  • a waste fuel recovery port 14 having a built-in check valve for recovering spent fuel consumed in the fuel cell body into the fuel tank 10 is directly provided on a side portion of the fuel tank portion 10. (Or via an adapter member), and in the fuel tank portion 10, a sealing ring 16 having elasticity such as silicon rubber is used to securely seal the collected waste fuel in the tank. Has a structure that seals the gap between the screw rod 40 and the fuel tank 10.
  • the sealing ring 16 provided in the fuel tank 10 and the piston 50 of the pressing mechanism 30 form a space 15 serving as a waste fuel recovery tank in the fuel tank 10, and the space 15 is formed by the pressing mechanism.
  • the space 30 becomes a waste fuel recovery tank whose volume is gradually increased by 30.
  • FIG. 35 (b) there is an upper split member 14b having a cylindrical inflow portion 14a and a lower split member 14d having a cylindrical discharge portion 14c, and the split members 14b and 14d
  • a check member composed of a biasing member 14f that also serves as a coil spring member for biasing the check valve body 14e toward the inflow portion 14a is provided between the inflow portion 14a and the discharge portion 14c. It is composed of a housing chamber 14h that houses the valve 14g.
  • a check valve 14g at the waste fuel recovery port 14 prevents the intrusion of foreign substances such as air even during suspension of use (not in use). It has a structure that can prevent leakage and spillage of waste fuel from inside.
  • the volume of the waste fuel recovery tank (space) 15 formed by the movement of the piston 50 is smaller than the volume of the discharged liquid fuel due to the presence of the screw rod 40. Since this fuel is consumed by power generation, it is a space where waste fuel can be sufficiently recovered.
  • the outer cylinder member 31 is rotatable only in one direction with respect to the fuel tank unit 10 by the ratchet mechanism 36.
  • the liquid fuel F can be quantitatively discharged by keeping the rotation angle of the operation member 33 constant.
  • the ratchet mechanism 36 In order to keep the rotation angle constant, the ratchet mechanism 36 generates a click feeling every time the rotation operation is performed at a constant angle. The structure is obtained.
  • the inner cylinder member 32 rotates with the outer cylinder member 31.
  • the screw rod 40 is prevented from rotating by the through hole 12, the screw rod 40 is moved forward.
  • the liquid fuel F contained in the fuel tank section 10 is pushed by the piston 50 and supplies a certain amount of the liquid fuel F to the liquid fuel discharge section 20 having the check valve 28, and A certain amount of liquid fuel F is discharged from the fuel discharge section 20.
  • the space 15 of the fuel tank 10 formed by the pressing mechanism 30 is configured as a waste fuel recovery tank.
  • the fuel reservoir A for a fuel cell configured as described above is freely connectable to the fuel cell body as shown in FIG. 38, and is used as a fuel cell N.
  • an electrolyte layer 63 is constructed on the outer surface of a fuel electrode 62 made of fine porous carbon, and an air electrode layer 64 is provided on the outer surface of the electrolyte layer 63.
  • a fuel storage tank 80 is provided, and the unit cells 60 are connected in series to form a fuel tank.
  • the fuel is sequentially supplied by the fuel supply unit 70, and the fuel storage unit A is a replaceable cartridge structure, which is inserted into the support 18 of the fuel cell body N. ing.
  • These fuel storage bodies A are attached to the fuel cell body N via the support body 18 and the fuel supply body 70. At this time, if each member is higher than the surface free energy of the liquid fuel F, the liquid fuel F is likely to enter the gap of the mounting portion, and the possibility of leakage of the liquid fuel F increases. Therefore, it is desirable that at least the wall surface of these members that come into contact with the liquid fuel F is adjusted to be lower than the surface free energy of the liquid fuel.
  • a water-repellent film forming process is performed on a wall surface of the fuel tank unit 10 or the like that comes into contact with the liquid fuel by coating with a silicon-based, silicone resin, or fluorine-based water-repellent agent. Can be performed.
  • Each fuel cell cell 60 serving as a unit cell has a fuel electrode body 61 made of a microporous carbon porous body as shown in FIGS. 32 (a) and (b), similarly to the sixth invention.
  • a fuel cell 70 has a through-hole 62 at the center thereof, and an electrolyte layer 63 is formed on the outer surface of the fuel electrode body 61.
  • An air electrode layer 64 is provided on the outer surface of the electrolyte layer 63. Has the structural power to build. Note that each fuel cell 60 theoretically generates an electromotive force of about 1.2 V.
  • the same fuel cell as that of the first invention can be used.
  • the fuel supply body 70 is not particularly limited as long as it is inserted into the outlet 24 of the fuel storage body A and has a permeation structure capable of supplying the liquid fuel to each unit cell 60.
  • a porous body having a capillary force such as an elt, a sponge, or a sintered body such as a resin particle sintered body or a resin fiber sintered body; a natural fiber; an animal hair fiber; a polyacetal-based resin; Acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyolefin resin, polyvinyl resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyphenylene resin
  • the porosity of these porous bodies and fiber bundles is appropriately set according to the supply amount to each unit cell 60. Things.
  • the spent fuel storage tank 80 is arranged at the end of the fuel supply body 70. At this time, it is not a problem if the spent fuel storage tank 80 is brought into direct contact with the end of the fuel supply 70 and the spent fuel is directly absorbed by the storage, etc.
  • a body or a fiber bundle may be provided as a relay core and used as a spent fuel discharge passage.
  • liquid fuel supplied by the fuel supply body 70 is supplied to the reaction in the fuel cell 60, and the fuel supply amount is linked to the fuel consumption amount.
  • liquid fuel not used for the reaction will be stored in a storage tank. It has a structure that can be stored in 80 to prevent the inhibition reaction.
  • 90 connects the fuel storage unit A and the spent fuel storage tank 80, and supplies a fixed amount of liquid fuel to each of the unit cells 60 and 60 via the fuel supply unit 70, respectively. It is a powerful member such as a mesh structure that reliably supplies.
  • one end of a fuel recovery passage 95 having a recovery pipe therein is connected to the spent fuel storage tank 80 in order to recover the liquid fuel remaining from the spent fuel storage tank 80.
  • the other end is connected to a waste fuel recovery port 14 containing the above-described check valve.
  • the capillary force of the spent fuel storage tank 80 By setting the capillary force of the spent fuel storage tank 80 to be the fuel electrode body 61 and Z or the fuel supply body 70 in contact with the fuel electrode body 61 ⁇ the spent fuel storage tank 80, each unit cell from the spent fuel storage tank 80. Liquid fuel that is not used for the reaction that does not cause the backflow of the spent fuel in each of 60, 60 is stored in the storage tank 80, so that the inhibition reaction can be prevented.
  • the fuel recovery path 95 is a flow path to the extent that capillary force is generated, and the fuel supply body 70 that is in contact with the fuel electrode body and Z or the fuel electrode body ⁇ the storage body of the spent fuel storage tank 80.
  • liquid fuel that is not used for the reaction that does not cause the backflow of the spent fuel can be stored in the storage tank 80 to prevent an obstructive reaction, and furthermore, the spent fuel containing the residual fuel can be prevented.
  • the structure is such that the fuel can be recovered to the space 15 in the fuel tank 10 again.
  • the fuel cell N using the fuel storage body A configured as described above rotates the rotary operation member 33.
  • a fixed amount of liquid fuel F is supplied to the liquid fuel discharge section 20 from the fuel reservoir A, and the liquid fuel is introduced into the fuel cells 60 by the permeation structure of the fuel supply 70. It is.
  • the liquid fuel F can be quantitatively discharged by keeping the rotation angle of the rotation operation member 33 of the fuel storage unit A for the fuel cell constant.
  • the ratchet mechanism 36 is used. As a result, a click feeling can be obtained each time a rotation operation is performed at a fixed angle, so that the fixed amount discharge can be easily performed.
  • the check valve 27 returns to the state shown in FIG. 35 by the urging member 27, and foreign matter such as air is contained in the fuel tank section 10.
  • the fuel cell can be operated by preventing the displacement of air into the fuel tank, preventing fuel leakage and spillage.
  • waste fuel In the power generation of the fuel cell, water or low-concentration liquid fuel, which is not completely consumed, is generated as waste fuel.
  • the waste fuel is used for storing used fuel.
  • the waste fuel collection tank (space) of the fuel tank section 10 formed by the above-mentioned pressing mechanism is passed through a fuel recovery path 95 and a waste fuel recovery section 14 having a check valve. Will be collected.
  • the waste fuel recovery tank (space) 15 may have a built-in fuel absorber for absorbing waste fuel, etc., in advance.
  • the waste fuel recovery tank (space) 15 is sealed by the waste fuel recovery port 14 having a check valve, the sealing ring 16 and the piston 50, and thus moves forward when the piston 50 is discharged at a constant rate. As a result, the waste fuel recovery tank (space) 15 becomes negative pressure.
  • waste fuel without providing a pump or an electromagnetic valve is supplied from the spent fuel storage tank 80 to the fuel recovery path 95 and the waste fuel recovery port 14 having a check valve.
  • the structure can be automatically collected in the waste fuel recovery tank (space) 15 of the fuel tank 10 formed by the pressing mechanism.
  • the fuel tank 10 is made of a material having a light transmittance of 50% or more and a material having at least one resin layer having Z or oxygen barrier property, the storage stability can be improved and the fuel can be discharged. The amount can be easily confirmed by the user, and the usability is further improved.
  • the liquid fuel is not vaporized without vaporization without providing a pump, an electromagnetic valve, a control device for controlling the outflow amount of the liquid fuel, an outflow amount sensor, and the like. It is possible to obtain a fuel cell fuel cell and a fuel cell that can efficiently and quantitatively supply fuel to cells and that can easily and automatically collect used fuel without separately providing a waste fuel recovery tank. Therefore, the size of the fuel cell can be reduced.
  • the entire fuel cell can be cartridged, and a small fuel cell that can be used as a power source for portable electronic devices such as a mobile phone, a digital camera, and a notebook computer is provided. Will be done.
  • the number of fuel cells 60 connected is increased according to the intended use of the fuel cell to obtain the required electromotive force, etc. be able to.
  • the fuel cell storage body and the fuel cell of the seventh invention can be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention, which is not limited to the above embodiments.
  • the fuel cell 60 may be formed in a columnar shape or a plate-like shape using a cylindrical shape.
  • the connection with the fuel supply body 70 may be performed in parallel or in parallel. Yes.
  • a direct methanol fuel cell has been described.
  • a cartridge-type fuel reservoir that can be freely connected to the fuel cell main body is provided with a fuel tank for storing liquid fuel, and a fuel tank.
  • a liquid fuel discharge section having a check valve provided at the tip of the fuel tank, and a liquid fuel pressing mechanism provided in the fuel tank section, and the liquid fuel pressed in the fuel tank section by the liquid fuel pressing mechanism. It pushes forward to supply a certain amount of liquid fuel to the liquid fuel discharge part, discharges a certain amount of liquid fuel from the liquid fuel discharge part, and presses the spent fuel consumed by the fuel cell body.
  • the polymer-modified membrane type fuel including the reforming type is not limited to the direct methanol type fuel cell. Electric Also those which can be applied to good suitable.
  • FIG. 33 shown in the sixth invention is used as another example of the fuel reservoir for a fuel cell according to the seventh invention.
  • the fuel reservoir B for a fuel cell shown in Fig. 34 can be applied, and the liquid fuel discharge section of the form shown in Fig. 34 shown in the sixth invention can also be used.
  • the fuel cell body was constructed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body made of fine carbon porous material and constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer.
  • the structure of the fuel cell body is not particularly limited.
  • FIG. 39 shows a basic form of a direct methanol fuel cell (hereinafter, simply referred to as “fuel cell”) A showing a basic embodiment of the eighth invention.
  • the fuel cell A of the eighth invention has a fuel storage tank 10 for storing a liquid fuel and an electrolyte layer formed on the outer surface of a fuel electrode body made of fine porous carbon material, Unit cells (fuel cells) 20 and 20 formed by constructing an air electrode layer on the outer surface of the layer, a fuel supply body 30 having a permeation structure connected to the fuel storage tank 10, A spent fuel storage tank 40 provided at the end of the fuel supply 30, and the unit cells 20, 20 are connected in series so that the fuel is supplied sequentially by the fuel supply 30. Further, a fuel resupply path 60 from the spent fuel storage tank 40 to the fuel storage tank 10 is provided.
  • liquid fuel in which the fuel storage tank is accommodated in 10 the liquid fuel of the first invention described above can be used.
  • the liquid fuel composed of a methanol liquid is occluded in an occlusion body 10 a such as a batting, a porous body, or a fiber bundle housed in the fuel storage tank 10.
  • the storage body 10a is not particularly limited as long as it can store liquid fuel, and may have the same configuration as the fuel supply body 30 described later.
  • the material of the fuel storage tank 10 is not particularly limited as long as it has storage stability and durability with respect to the contained liquid fuel, and examples thereof include metals such as aluminum and stainless steel. Of polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, etc. Resins, glass and the like can be mentioned, and the same ones as in the seventh invention are used.
  • the structure of the fuel storage tank 10 may be a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • Each fuel cell 20 as a unit cell is shown in FIGS. As shown in b), the fuel electrode body 21 has a fine columnar carbon porous body, and has a penetration part 22 penetrating the fuel supply body 30 at the center thereof. An electrolyte layer 23 is constructed, and an air electrode layer 24 is constructed on the outer surface of the electrolyte layer 23. In addition, each fuel cell 20 theoretically generates an electromotive force of about 1.2 V.
  • the fuel cell 20 of the first invention can be used as the fuel cell 20, the description thereof will be omitted.
  • the fuel supply body 30 is connected via a relay core 10b to an occlusion body 10a that occludes liquid fuel contained in the fuel storage tank 10.
  • the relay core 10b and the fuel supply body 30 are not particularly limited as long as they have a permeation structure capable of supplying a liquid fuel to each unit cell 20, and for example, felt, sponge, or resin particle sintered Sintered body such as body, resin fiber sintered body, etc.
  • the porous body and the porosity of the fiber bundle are appropriately set in accordance with the supply amount to each unit cell 20.
  • the spent fuel storage tank 40 is disposed at the end of the fuel supply body 30, and is made of the same material as the fuel storage tank 10.
  • the storage tank 40 has a built-in storage body 40b such as a porous body or a fiber bundle that stores used fuel, and is connected to the end of the fuel supply body 30 via a relay core 40a. Also,
  • the liquid fuel supplied by the fuel supply unit 30 is supplied to the fuel cell 20 for the reaction, and the fuel supply is linked to the fuel consumption. Unlike conventional liquid fuel cells, which use almost no liquid fuel, there is no need for a treatment system on the fuel outlet side, but when oversupply occurs due to operating conditions, liquid fuel not used for the reaction is used. Structure that can be stored in the spent fuel storage tank 40 to prevent inhibition reactions It has become.
  • Numeral 50 connects the fuel storage tank 10 and the spent fuel storage tank 40, and reliably supplies the liquid fuel directly from the fuel storage tank 10 to each of the unit cells 20, 20 via the fuel supply body 30. It is a powerful member such as a mesh structure that is made.
  • the spent fuel storage tank 40 is connected to a fuel re-supply path 60 for supplying spent fuel to the fuel storage tank 10 and reusing it as liquid fuel.
  • the fuel re-supply path 60 connected to the spent fuel storage tank 40 and the fuel storage tank 10 in order to reuse the fuel component remaining from the spent fuel storage
  • a fuel resupply body 60a having the same structure as the fuel supply body 30 also having a strong force such as a porous body and a fiber bundle body is provided.
  • One end of the fuel resupply body 60a is connected to the spent fuel occlusion body 40b, and the other end.
  • the drip portion 6 Ob of the is configured to be guided to the fuel storage tank 10.
  • the fuel resupply path 60 is made of the same material as the fuel storage tank 10.
  • the fuel cell A of the present embodiment uses the permeation structure of the fuel supply unit 30 to convert the liquid fuel stored in the storage unit 10a in the fuel storage tank 10 into a fuel cell by capillary force. It is to be introduced into the pond cells 20 and 20.
  • an occlusion body 40a such as a batting, a porous body, or a fiber bundle housed in the spent fuel storage tank 40 is built in, and the used fuel is occluded. Further, in the present embodiment, there is no problem if the storage body 40a is directly in contact with the end of the fuel supply body 30 to directly store the used fuel, but the connection part in contact with the fuel supply body 30 is different from the storage body 40a.
  • a batting, a porous body, a fiber bundle, or the like is connected via a relay core 40b, and is configured as a spent fuel discharge path to the occluding body 40a.
  • the fuel storage tank 10 (the storage body 10a), the fuel electrode bodies 21 and the fuel supply body 30 in contact with the Z or the fuel electrode body 21, the used fuel storage tank 40 (the storage body 40b ),
  • the capillary force of the fuel re-supply passage 60 (fuel re-supply body 60a) is applied to the fuel storage tank 10 (storing body 10a) ⁇ (relay core 10b).
  • the fuel re-supplying path 60 should be a flow path for generating a capillary force, and the fuel electrode body and the Z or fuel electrode body should be provided. Liquid fuel that is not used for the reaction that does not cause the backflow of spent fuel is stored in the storage tank 40 to prevent the inhibition reaction by using the fuel supply body 30 that is in contact with Further, the spent fuel containing the remainder of the fuel can be returned to the fuel storage tank 10 again.
  • the fuel occlusion body 10a and the fuel re-supply path 60 fuel re-supply body 60a
  • the fuel occlusion body 10a and the fuel re-supply When the fuel is brought into contact with the passage 60 or the fuel resupplying body 60a, the fuel flows from the fuel storage body 10a to the fuel resupplying passage 60 or the fuel resupplying body 60a. I will never return. Therefore, it is important that the fuel storage body 10a and the fuel re-supply passage 60 or the fuel re-supply body 60a do not contact each other.
  • a dripping body 60b is provided from the fuel resupplying body, and the spent fuel is dripped into the fuel storage body 10.
  • each liquid such as methanol is stored in the fuel storage tank 10 or the storage 10a in the fuel storage tank 10, the spent fuel storage 40 or the storage 40a in the spent fuel storage 40.
  • a fuel liquid concentration sensor 70 may be attached. In this way, it is possible to use the fuel up to a concentration at which liquid fuel such as methanol does not generate power to a predetermined output. The end sign) can be easily distributed to the user.
  • the used fuel storage tanks 40 and Z or the fuel storage tank 10, or the connection between the used fuel storage tank 40 and the fuel storage tank 10 can be joined or fitted freely. Is removable, so that the fuel storage tank 10, the used fuel storage tank 40, and the connection portion thereof can be easily replaced.
  • a lid that can be opened and closed is provided at the spent fuel storage tanks 40 and Z or the fuel storage tank 10 or at a connection portion between the spent fuel storage tank 40 and the fuel storage tank 10.
  • the fuel cell A of this embodiment it is possible to smoothly supply and re-supply the liquid fuel without vaporizing without using auxiliary equipment such as a pump-blower, a fuel vaporizer, and a condenser. Because of this structure, the size of the fuel cell can be reduced.
  • each unit cell 20, 20 may be connected to the fuel supply unit 30 having an infiltration structure directly connected from the end of the fuel storage tank 10 via a relay core 10b or directly. With this, it is possible to achieve the miniaturization of the fuel cell having a multi-cell power.
  • FIG. 41 shows a fuel cell B according to the second embodiment of the eighth invention.
  • components having the same configurations and effects as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. 39, and description thereof will be omitted.
  • the fuel storage tank 10 directly stores the liquid fuel
  • the fuel storage tank 10 includes an integral collector 15 below the fuel storage tank 10 to transfer the liquid fuel to the relay core 10b. Lending the fuel to the fuel supply 30, the inside of the spent fuel storage tank 40, the point where the spent fuel is directly stored, and the batting, porous material, or fiber bundle
  • the fuel cell A differs from the fuel cell A of the first embodiment only in that a relay core 40b that provides strength such as body and a collector integral 42 provided around the relay core 40b are provided.
  • the collector unit 15 has the same structure as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and the liquid fuel directly stored in the fuel storage tank 10 excessively flows into the fuel supply unit 30 due to a change in air pressure, temperature, or the like. The excess liquid fuel due to expansion or the like is retained in the gap between the collector parts 15a, 15a ... (between the blades). The structure returns to the storage tank 10.
  • the collector integral 45 also has the same configuration as a member used in a direct liquid writing instrument or the like, and supplies the used liquid fuel directly contained in the used fuel storage tank 40 due to a change in air pressure, temperature, or the like.
  • the used liquid fuel which is likely to flow backward due to expansion or the like is held in the gap between the collector parts 45a, 45a ... of the collector body 45, and if the atmospheric pressure and temperature change return to the original state, The structure returns to the spent fuel storage tank 40.
  • the material of the collectors 15 and 45 is not particularly limited as long as it has storage stability and durability with respect to the contained liquid fuel, and metals such as aluminum and stainless steel, polypropylene, and the like.
  • Examples include synthetic resins such as polyethylene and polyethylene terephthalate. Particularly preferred is a synthetic resin such as polypropylene, polyethylene, or polyethylene terephthalate, and can be produced by ordinary injection molding or a stereolithography technique capable of forming a complicated shape. Further, by stacking single sheets obtained by press-curing a film of the synthetic resin or the like, a collector can be integrally formed instead of a part of the collector by the injection molding or the stereolithography technique. You can also.
  • synthetic resins such as polyethylene and polyethylene terephthalate. Particularly preferred is a synthetic resin such as polypropylene, polyethylene, or polyethylene terephthalate, and can be produced by ordinary injection molding or a stereolithography technique capable of forming a complicated shape. Further, by stacking single sheets obtained by press-curing a film of the synthetic resin or the like, a collector can be integrally formed instead of a part of the collector by the injection molding or the stereolithography technique. You can also.
  • the surface energy of the collectors 15 and 45 is preferably set to be higher than the surface free energy of the liquid fuel or the spent fuel.
  • the wettability of the collector with respect to the fuel is improved, and the retention of liquid fuel and spent fuel is improved.
  • Adjustment of the surface free energy of the collector can be generally performed by plasma treatment, ozone treatment, treatment with a surface modifier, or the like.
  • the capillary force of the relay core 40b is limited to the fuel electrode bodies 21 and Z or the fuel supply body in contact with the fuel electrode body 21.
  • liquid fuel that is not used for reactions such as the backflow of the spent fuel from the spent fuel storage tank 40 to each of the unit cells 20, 20 is stored in the storage tank 40 and hindered. The reaction can be prevented.
  • a fuel resupply path 60 is provided, and the fuel resupply body 60a is provided therein. It is connected to the.
  • the flow paths of the fuel resupply body 60a and the fuel resupply body 60 are not provided. It can be provided without considering the capillary force with the fuel supply 30 or the like.
  • a concentration sensor 70 for liquid fuel such as methanol may be attached to the fuel storage tank 10 or the spent fuel storage tank 40.
  • the fuel can be used up to a concentration at which liquid fuel such as methanol cannot be used for power generation.
  • the sensor power is also displayed through the display unit 71 so that the end of fuel consumption can be easily distributed to the user.
  • FIGS. 42 and 43 show a fuel cell C according to a third embodiment of the eighth invention.
  • the fuel cell C of the present embodiment has a cell support made of porous carbon or the like in which the unit cell has high conductivity and is capable of sucking up liquid fuel such as an aqueous methanol solution by capillary force, and has an electrode Z electrolyte Z electrode on its surface.
  • a unit cell is provided by providing each of the layers.
  • the liquid fuel permeates from the bottom to the top.
  • the fuel cell C of this embodiment has a carbonaceous porous body having electrical conductivity as a base material 25, and the surface of the base material 25 has a configuration similar to that of the first embodiment.
  • the carbonaceous porous material serving as the base material 25 of the present embodiment has electric conductivity and functions as a liquid fuel and gas infiltration medium and a battery support (hereinafter, simply referred to as "each characteristic").
  • the material is not particularly limited as long as it has these characteristics.
  • amorphous carbon, a composite of amorphous carbon and carbon powder, isotropic high carbon Examples include a high-density carbon compact, a carbon fiber paper compact, and an activated carbon compact.
  • amorphous carbon, amorphous carbon, and carbon powder can be used. It is desirable that the amorphous carbon has a carbonization yield of 5% or more when calcined.
  • Examples thereof include polychlorinated vinyl, chlorinated saline, polyacrylonitrile, and the like.
  • Thermoplastic resins such as ril, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride-polyvinyl acetate copolymer, thermosetting resins such as phenol resin, furan resin, imide resin and epoxy resin, cellulose and gum arabic.
  • Natural polymer substance strength It is obtained by calcining at least one selected raw material.
  • Examples of the carbon powder include pitch, carbon fiber, and carbon obtained by further carbonizing graphite and tar-like substances. Small number of nanotubes and mesocarbon microbeads At least one species.
  • the composite of the amorphous carbon and the carbon powder is obtained by mixing 50 to 100% by weight of an amorphous carbon raw material whose particle diameter has been adjusted and 0 to 50% by weight of a carbon powder with respect to the total amount. It can be obtained by carbonizing at 700 ° C or more in an atmosphere.
  • the carbonaceous porous body serving as the base material 25 has an average pore diameter of 11/100 / ⁇ , a porosity of 10-85%, and has a capillary effect. It is desirable that the material has sufficient liquid permeability (function of penetrating liquid fuel) and sufficient strength to maintain its own shape.
  • the average pore diameter is 20 / ⁇
  • the porosity is 55%
  • the strength is sufficient to maintain liquid permeability and self-shape by capillary action. More preferably, it is particularly desirable to have an average pore diameter of 5-70 / ⁇ , a porosity of 20-70%, and have liquid permeability by capillary action.
  • the obtained base material may be further subjected to a treatment such as air oxidation or electrochemical oxidation.
  • the carbonaceous porous body 25 having the above-described properties is, for example, the above-mentioned resin particles capable of being heat-sealed are put into a mold having an arbitrary shape, fused by heating or the like, and fired in an inert atmosphere. By doing so, a carbonaceous porous body having the desired continuous pores can be produced, and a mixture of resin as a binder and graphite as a carbon powder, etc. By press-forming in a mold and firing in an inert atmosphere, a carbonaceous porous body having desired continuous pores can be produced.
  • the carbonaceous porous material serving as the base material 25 of the present embodiment has a flat plate shape, and has the above-described properties as a whole.
  • the base material 25 may have at least a part of electrical conductivity and Z or at least a part of a carbonaceous porous material.
  • the unit cell (fuel cell) 29 of the present embodiment has a fuel electrode 26 in which a Pt—RuZC catalyst is coated on the surface of a substrate 25 having the above-described characteristics, and a PtZC catalyst coated on a sheet-like porous carbon material.
  • the electrolyte membrane 27 is sandwiched by the air electrode 28 thus formed, and can be formed by hot pressing.
  • the fuel cell 29 has vent holes 35, 35,.
  • the vent member 36 is attached.
  • the fuel cells 29, 29... are held, and the cells are equally spaced from the storage 10a of the liquid fuel storage tank 10 to the fuel supply holder 32 via the fuel supply 30. It is attached so that it becomes.
  • the distance between the cells 29 equal to about 120 mm, the convection and diffusion of air or fuel flow and concentration between the cells are made uniform, the output of each cell is made uniform, and the battery An output stabilization can be exhibited.
  • air may be forcedly convected using a small fan as appropriate.
  • the liquid fuel is infiltrated by the carbonaceous porous material of each fuel cell 29, and the electrode surface formed on the outer surface is exposed to air, as shown in FIG. Whether the length direction of each fuel cell is horizontal, vertical, or oblique, the liquid fuel can penetrate in the upward direction, from below, or by the lateral direction.
  • the liquid fuel can be supplied stably and continuously from the fuel storage tank 10 directly to each fuel cell 29 without interruption, and the liquid fuel is introduced into each fuel cell 29 to generate power. is there.
  • the electrode area can be enlarged and the output density of electric power per volume can be increased.
  • the gap can be used as a flow path for air supply.
  • a temporary used fuel storage tank 42 for storing a used fuel and a fuel storage tank 42 for storing the used fuel are provided in the ventilation holes 35, 35, which are the upper end surfaces of the fuel cells 29.
  • the tank 10 is connected via a fuel resupply body 60a, and the exhaust fuel is directly It is now returned to the storage body 10a.
  • the capillary force of each element of the fuel cell is reduced by the fuel occlusion body 10a and the fuel re-supply path 60 (the fuel re-supply body 60a). Therefore, when the fuel storage body 10a is brought into contact with the fuel resupply path 60 or the fuel resupply body 60a, the fuel flows from the fuel storage body 10a to the fuel resupply path 60 or the fuel resupply body 60a. As a result, the spent fuel does not return to the fuel storage tank 10. Therefore, it is important that the fuel storage body 10a and the fuel resupply path 60 or the fuel resupply body 60a do not come into contact with each other. Spent fuel is dropped into the body 10 and stored in the storage body 10a.
  • a carbonaceous porous body having electrical conductivity is used as the base material 25, and the layers of the electrode 26Z electrolyte 27Z electrode 28 are formed on the surface of the base material 25.
  • the unit cell 29 thus formed is mounted on the holder body 32, so that the liquid fuel penetrates into the base material 25 and the electrode surface formed on the outer surface of the base material 25 is exposed to air.
  • the fuel cell is shared as a current collector, a liquid fuel or gas infiltration medium, and a cell support.
  • the liquid fuel in the fuel storage tank 10 is introduced into the fuel cell 29 by the infiltration to generate power.
  • the base material 25 since the base material 25 has the above-mentioned properties, that is, the electric conductivity, and functions as a liquid fuel and gas infiltration medium and a battery support, the liquid fuel does not leak to the outside. Even if the fuel cell C is arranged in a vertical or horizontal arrangement, the fuel in the fuel storage tank 10 can be supplied to the unit cells 29 stably and continuously without interruption of the liquid fuel.
  • the base material which is a carbonaceous porous body having electrical conductivity
  • the base material which is a carbonaceous porous body having electrical conductivity
  • auxiliary devices such as a pump, a blower, a fuel vaporizer, and a condenser.
  • the separator can be omitted by sharing the liquid fuel or gas as a permeating medium and the battery support, the unnecessary space is used for the convective diffusion of the gas or liquid fuel.
  • the liquid fuel can be supplied smoothly without vaporization, so that the fuel cell can be reduced in size and used easily.
  • a fuel cell capable of reusing the used fuel can be obtained.
  • a concentration sensor 70 for a liquid fuel such as methanol may be attached to the fuel storage tank 10 or the spent fuel storage tank 42.
  • fuel can be used up to a concentration at which liquid fuel such as methanol will not be used for power generation, and the fact that the concentration has been reached can be conveyed to the user through the display 71 as an end sign. it can.
  • the fuel cell of the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention.
  • the fuel cell 20 may have a columnar shape, a prismatic shape, or another shape having a plate shape.
  • the connection with the fuel supply body 30 may be connected in series.
  • the power may be connected in parallel.
  • the direct methanol fuel cell is described.
  • the fuel cell is formed by constructing an electrolyte layer on the outer surface of the fuel electrode body and constructing an air electrode layer on the outer surface of the electrolyte layer.
  • a plurality of unit cells are connected, and a fuel supply or a fuel electrode having a permeation structure connected to a fuel storage tank for storing liquid fuel is connected to each unit cell, and liquid fuel is supplied.
  • At the end of the body is a fuel cell connected to the spent fuel storage tank, wherein the spent fuel storage tank and the fuel storage tank are connected, and the spent fuel is supplied to the fuel storage tank and
  • the present invention is not limited to the direct methanol fuel cell as long as it has a configuration that can be reused as fuel.
  • the present invention is also suitably applied to a polymer-modified membrane fuel cell including a reforming fuel cell. With It's a monkey.
  • Example 1 A fuel reservoir B for a fuel cell according to Fig. 28-Fig. 30 and Fig. 33 was used.
  • the liquid fuel F used, the fuel tank 10, the liquid fuel discharge unit 20, and the liquid pressing mechanism 30 used had the following configurations.
  • Liquid fuel outlet 20
  • outer cylinder member 31 polypropylene
  • material of inner cylinder member 32 polypropylene
  • material of screw rod 40 ABS
  • material of piston 50 silicone rubber
  • outer cylinder member 31 of rotary operation member 33 makes one turn (360 degrees), a fixed amount of 0.1 ml of liquid fuel F is discharged from the discharge part 24.
  • the fuel cell B for a fuel cell having the above configuration is actually used, that is, the outer cylinder member 31 of the rotary operation member 33 is opposed to the mark portion 14 with reference to the mark portion 14 (no discharge of liquid fuel, discharge amount Oml).
  • the protrusion 31a is also aligned with the mark 14 and the outer cylinder member 31 is rotated to match the next protrusion 31a, 0.0125 ml of liquid fuel is discharged from the discharge port 24 of the liquid fuel discharge unit 20. It was confirmed. It was also found that, during this rotation operation (discharge operation), the amount of liquid fuel discharged could be easily confirmed not only by checking the click feeling by the ratchet mechanism 36. Further, it was confirmed that there was no leakage of the liquid fuel even if the user held the hand with the outlet 24 of the fuel storage unit B for the fuel cell downward and shaked right and left.
  • Fig. 35-A fuel reservoir A for fuel cell according to Fig. 37 and Fig. 33 was used.
  • the liquid fuel F used, the fuel tank 10, the liquid fuel discharge unit 20, and the liquid pressing mechanism 30 used had the following configurations.
  • Oxygen gas permeability (oxygen gas impermeability) power S lOOcc ⁇ 25 ⁇ m / rn ⁇ 24hr ⁇ atm (25 ° C, 65% RH) or less and polyethylene terephph with light transmittance of 80% or more Composed of turret fat, wall thickness lmm,
  • Liquid fuel outlet 20
  • outer cylinder member 31 polypropylene
  • material of inner cylinder member 32 polypropylene
  • material of screw rod 40 ABS
  • material of piston 50 silicone rubber
  • outer cylinder member 31 of rotary operation member 33 makes one turn (360 degrees), a fixed amount of 0.1 ml of liquid fuel F is discharged from the discharge part 24.
  • the fuel cell fuel reservoir A for a fuel cell having the above configuration is actually used, that is, the outer cylinder member 31 of the rotary operation member 33 is opposed to the mark portion 14 with reference to the mark portion 14 (no liquid fuel is discharged, the discharge amount is 0 ml).
  • the protrusion 31a is also aligned with the mark 14 and the outer cylinder member 31 is rotated to match the next protrusion 31a, 0.0125 ml of liquid fuel is discharged from the discharge port 24 of the liquid fuel discharge unit 20. It was confirmed. It was also found that, during this rotation operation (discharge operation), the amount of liquid fuel discharged could be easily confirmed not only by checking the click feeling by the ratchet mechanism 36. Further, it was confirmed that there was no leakage of the liquid fuel even if the user held the hand with the outlet 24 of the fuel storage unit B for the fuel cell downward and shaked right and left.
  • one end of a 2 mm inner diameter silicone rubber tube (length 100 mm) is connected to the discharge port 24 of the liquid fuel discharge section 20, and the other end is connected to the waste fuel recovery port, and the outer cylinder of the rotary operation member 33 is connected. It was confirmed that when the member 31 was rotated to discharge 0.5 ml of the liquid fuel, the liquid fuel was recovered in the space 15 in the fuel tank 10.
  • the fuel cell and the fuel reservoir for a fuel cell of the present invention can stably and continuously supply liquid fuel directly from a fuel storage tank, and can reduce the size of the fuel cell. Therefore, it can be suitably used as a power source for portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers and PDAs.

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Abstract

 携帯電話、ノート型パソコン及びPDAなどの携帯用電子機器の電源として用いられるのに好適な小型の燃料電池を提供するために、その構成を燃料電極体に電解質層と、該電解質層に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料電極体が連結されて液体燃料が供給される燃料電池であって、前記液体燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び/又は繊維束体からなる液体燃料吸蔵体を含む構造とする。

Description

明 細 書
燃料電池、燃料電池用燃料貯留体
技術分野
[0001] 本発明は、燃料電池及び燃料電池用燃料貯留体に関し、更に詳しくは携帯電話、 ノート型パソコン及び PDAなどの携帯用電子機器の電源として用いられるのに好適 な小型の燃料電池及び燃料電池用燃料貯留体に関する。
背景技術
[0002] 一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料 電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空 気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空 気中の酸素とによって燃料電池セル内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得 るようにした電池であり種々の形式のものが開発されて!、る。
[0003] 近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギ 一源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノール と水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる直接メタノール型燃料電池が 注目されてきて 、る(例えば、特許文献 1及び 2参照)。
これらの中でも、液体燃料の供給に毛管力を利用した各液体燃料電池等が知られ ている(例えば、特許文献 3— 7参照)。
これらの各特許文献に記載される液体燃料電池は、燃料タンクカゝら液体燃料を毛 管力で燃料極に供給するため、液体燃料を圧送するためのポンプを必要としないな ど小型化に際してメリットがある。
[0004] し力しながら、このような単に燃料貯蔵槽に設けられた、多孔体及び Z又は繊維束 体の毛管力だけを利用した液体燃料電池は、構成上は小型化に適するものの、燃 料極に燃料が直接液体状態で供給されるため小型携帯機器に搭載し、電池部の前 後左右や上下が絶えず変わる使用環境下では、長時間の使用期間中に燃料の追 従が不完全となり、燃料供給遮断などの弊害が発生し、電解質層への燃料供給を一 定にすることを阻害する原因となって 、る。 [0005] また、これら欠点の解決策の一つとして、例えば、液体燃料を毛管力によりセル内 に導入した後、液体燃料を燃料気化層にて気化して、使用する燃料電池システム( 例えば、特許文献 8参照)が知られているが、基本的な問題点である燃料の追従性 不足は改善されていないという課題を有し、また、この構造の燃料電池は液体を気化 させた後に燃料として用いるシステムのため、小型化が困難となるなどの課題がある
[0006] このように従来の燃料電池では、燃料極に直接液体燃料を供給する際に、燃料の 供給が不安定で動作中の出力値に変動が生じたり、安定な特性を維持したまま携帯 機器への搭載が可能な程度の小型化は困難であるのが現状である。
また、これらの特許文献 1一 8には、使用済み燃料の貯蔵については開示がなされ て 、るものの、その後の使用済み燃料の処理などにっ 、ては明確に開示されて!、な いものである。
[0007] また、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる燃料電池の 中でも、液体燃料をセルに定量的に供給するためには、燃料カートリッジとセルの間 に、ポンプや電磁弁、液体燃料の流出量を制御するための制御装置や流出量セン サ一等の補器を設ける必要があった (例えば、特許文献 1一 2参照)。
し力しながら、ポンプや電磁弁等の機構を設けると、ポンプや電磁弁等を駆動させ るため、電力が必要となり、小型化などが難しくなるという課題がある。
更に、液体燃料の自重や毛管現象を利用し、セルに液体燃料を供給する手段等も 数多く知られているが (例えば、特許文献 3— 7参照)、このセルに液体燃料を供給す る方式では、定量的に液体燃料を供給することが難しいという課題がある。
[0008] 更にまた、従来の上記各形式の燃料電池用燃料貯留体は、燃料貯留部自体に液 体燃料を保持する力が小さいため、燃料排出口から空気置換すると、液体燃料の漏 れゃこぼれが発生しやすいという課題があり、特に、燃料電池用の液体燃料はインキ や化粧料等と比較し、粘度や表面張力が低いため、燃料排出ロカ の空気置換が 発生しやす 、と 、う課題がある。
[0009] 一方、燃料電池の発電において、燃料は完全に消費されるわけではなぐ水若しく は低濃度の液体燃料が廃燃料として生成されたり、酸化された燃料が生成されたり する。例えば、水素化ホウ素を燃料とする燃料電池では、廃燃料として、酸化ホウ素 が生成する。
また、廃燃料中には発電に伴ない発生する二酸ィ匕炭素が溶けている。この二酸ィ匕 炭素濃度が高まり、気泡が生成すると、電極が燃料と接触できなくなるため、廃燃料 を速やかに回収除去する必要がある。これを回収する廃燃料回収槽を設けるには、 燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽とほぼ等しい大きさの廃燃料回収層が必要となってしま うものであった。更に、廃燃料を回収するためには、燃料電池セルと廃燃料回収槽と の間に、ポンプや電磁弁を設ける必要があり、このような機構を設けると、ポンプゃ電 磁弁を駆動させるための電力が必要となる課題がある。
[0010] 従来における燃料電池の廃燃料回収技術としては、例えば、一回使用した液体燃 料を元の燃料タンクに戻し、燃料タンクのスペースを有効利用する燃料カートリッジ等 の構造 (例えば、特許文献 9一 10参照)が知られて ヽる。
し力 ながら、これらの文献には、燃料タンクからの燃料の供給機構、並びに、使用 済み燃料の回収機構についての詳細な記載はないものであり、本願発明の液体燃 料をポンプや電磁弁を駆動させることなぐ定量供給し、使用済み廃燃料を自動的に 回収する燃料電池とはその技術思想が相違するものである。
[ooii] 更にまた、上述のような単に燃料貯蔵槽に設けられた、多孔体及び Z又は繊維束 体の毛管力だけを利用した液体燃料電池は、構成上は小型化に適するものの、燃 料極に燃料が直接液体状態で供給されるため小型携帯機器に搭載し電池部の前後 左右や上下が絶えず変わる使用環境下では、長時間の使用期間中に燃料の追従 が不完全となり、燃料供給遮断などの弊害が発生し、電解質層への燃料供給を一定 にすることを阻害する原因となっている。
[0012] これら欠点の解決策の一つとして、例えば、液体燃料を毛管力によりセル内に導入 した後、液体燃料を燃料気化層にて気化して、使用する燃料電池システム (例えば、 特許文献 8参照)が知られているが、基本的な問題点である燃料の追従性不足は改 善されていないという課題を有し、また、この構造の燃料電池は液体を気化させた後 に燃料として用いるシステムのため、小型化が困難となるなどの課題がある。
更に、一回使用した液体燃料を元の燃料タンクに戻し、未使用の液体燃料を押し 出すことに供する構造 (例えば、特許文献 9一 11参照)に知られているが、戻した液 体燃料を直ちに再利用する構造とはなつて ヽないのが現状である。
[0013] このような従来の燃料電池では、燃料極に直接液体燃料を供給する際に燃料の供 給が不安定で動作中の出力値に変動が生じたり、安定な特性を維持したまま携帯機 器への搭載が可能な程度の小型化は困難であるのが現状である。
更に、これら特許文献 9一 11には、使用済み燃料の貯蔵あるいは処理については 開示がなされているものの、使用済み燃料の再利用などについては明確に開示され ていない。更にまた、液体燃料を再利用する場合には、利用の度に燃料濃度が希薄 になり、液体燃料として利用できる最低濃度が使用者に分力 ないという課題もある。 特許文献 1 :特開平 5— 258760号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 2:特開平 5— 307970号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 3:特開昭 59— 66066号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 4:特開平 6-188008号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 5:特開 2003— 229158号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 6:特開 2003— 299946号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 7:特開 2003— 340273号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 8:特開 2001— 102069号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 9 :特開 2003-92128号公報 (特許請求の範囲、実施例等)
特許文献 10:特開 2004— 127905号公報 (特許請求の範囲、実施例等) 特許文献 11:特開 2004-199966号公報 (特許請求の範囲、実施例等) 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 本第 1発明一第 5発明は、上記従来の燃料電池における小型の課題及び現状に 鑑み、これを解消するためになされたものであり、燃料極に直接液体燃料を安定的 に供給し、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池を提供することを目的 とする。
本第 6発明は、上記従来の燃料電池用燃料貯留体における課題に鑑み、これを解 消するためになされたものであり、ポンプや電磁弁、液体燃料の流出量を制御するた めの制御装置や流出量センサー等を設けることなぐ液体燃料を効率良くセルに定 量的に供給することができ、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電 池用燃料貯留体及び燃料電池を提供することを目的とする。
本第 7発明は、上記従来の燃料電池用燃料貯留体における課題に鑑み、これを解 消するためになされたものであり、ポンプや電磁弁、液体燃料の流出量を制御するた めの制御装置や流出量センサー等を設けることなぐ液体燃料を効率良くセルに定 量的に供給することができると共に、別途に廃燃料回収槽を設けることなぐ簡便に 使用済み燃料を自動的に回収することができる燃料電池用燃料貯留体及び燃料電 池を提供することを目的とする。
本第 8発明は、上記従来の燃料電池における課題及び現状に鑑み、これを解消す るためになされたものであり、燃料極に直接液体燃料を安定的に供給し、簡便に使 用済み燃料の再利用を可能にし、燃料の使い終わりが使用者に容易に分力ることが できると共に、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
本発明者らは、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、微小炭素多孔体 よりなる燃料電極体に電解質層を構築し、この電解質層に空気電極層を構築するこ とで形成される単位セルが複数連結される燃料電池にぉ ヽて、各単位セルへの燃料 供給に燃料貯蔵槽より直接接続される燃料供給体に連結し、特定構造の使用済み 燃料貯蔵槽が燃料供給体の終端に接続することなどにより、上記目的の燃料電池が 得られることに成功し、本発明の第 1発明一第 5発明を完成するに至ったものである。 また、本発明者らは、燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体に おいて、該燃料貯留体を、特定の構造とすることにより、上記目的の燃料電池用燃料 貯留体及び燃料電池が得られることに成功し、本第 6発明及び本第 7発明を完成す るに至ったのである。
更にまた、本発明者らは、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体の外表部に電解質 層を構築し、この電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位 セルが複数連結される燃料電池にぉ 、て、各単位セルへの燃料供給に燃料貯蔵槽 より直接接続される燃料供給体に連結し、特定構造の使用済み燃料貯蔵槽が燃料 供給体の終端に接続することなどにより、上記目的の燃料電池が得られることに成功 し、本第 8発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は、次の(1)一 (62)に存する。
(1) 燃料電極体に電解質層と、該電解質層に空気電極層を構築することで形成さ れる単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃料 貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料電極体が連結されて液 体燃料が供給される燃料電池であって、前記液体燃料貯蔵槽に、毛管力を有する 多孔体及び Z又は繊維束体からなる液体燃料吸蔵体を含むことを特徴とする燃料 電池。
(2) 前記液体燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体である上記(1)に記載 の燃料電池。
(3) 前記カートリッジ構造体から液体燃料を燃料供給体に、前記液体燃料吸蔵体よ りも大きい毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体力 なる中継芯を介して、液 体燃料を継続的に供給する上記(1)又は(2)に記載の燃料電池。
(4) 前記燃料供給体又は燃料電極体の毛管力が前記中継芯の毛管力よりも大き いこ上記(1)一 (3)の何れか一つに記載の燃料電池。
(5) 前記カートリッジ構造体に含浸された液体燃料を燃料供給体に供給する燃料 電池であり、上記カートリッジ構造体に含浸された液体燃料が、視認性を有する透明 又は半透明の榭脂で形成され、少なくとも液体燃料と接する面には液体燃料はじき 層を形成してなる液体燃料誘導管を介して燃料供給体に供給されると共に、前記力 ートリッジ構造体からの液体燃料終了サインをカートリッジ構造体に形成した視認部 を介して前記液体燃料誘導管を視認することにより検知する上記(2)— (4)の何れか 一つに記載の燃料電池。
(6) 前記視認部の内壁に平滑な部分と微小な凹凸を持つ部分を設け、それらを組 み合わせることにより、液体燃料の終了を使用者に検知させる表示を設けた上記(5) に記載の燃料電池。
(7) 前記カートリッジ構造体が前記燃料供給体よりも下に位置した状態で継続して 燃料供給が可能である上記(2)— (6)の何れか一つに記載の燃料電池。
(8) 前記液体燃料が着色されて!ヽる上記(1)一 (7)の何れか一つに記載の燃料電 池。
(9) 前記燃料供給体の終端に使用済みの燃料貯蔵槽を接続し、使用済み燃料貯 蔵槽として前記カートリッジ構造体が利用可能な上記(1)一 (8)の何れか一つに記 載の燃料電池。
(10) 燃料電極体に電解質層と、該電解質層に空気電極層を構築することで形成 される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃 料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料電極体が連結されて 液体燃料が供給される燃料電池であって、前記燃料貯蔵槽カゝら液体燃料を燃料供 給体に供給する供給機構に、コレクタ一体又はバルブ体を有することを特徴とする燃 料電池。
(11) 前記燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体力 なる上記(10)に記載 の燃料電池。
(12) 前記コレクタ一体が射出成形又は光造形技術により製造、若しくは、前記コレ クタ一体が枚葉体により構成されて 、る上記(10)又は(11)に記載の燃料電池。
(13) 前記コレクタ一体表面が前記液体燃料よりも表面自由エネルギーが高く調整 されている上記(10)—(12)の何れか一つに記載の燃料電池。
(14) 前記カートリッジ構造体力 液体燃料を燃料供給体に、毛管力を有する多孔 体及び Z又は繊維束体からなる中継芯を通して、液体燃料を継続的に供給する上 記( 10)—( 13)の何れか一つに記載の燃料電池。
(15) 前記燃料供給体の終端に使用済みの燃料貯蔵槽を接続し、使用済み燃料 貯蔵槽として前記カートリッジ構造体が利用可能とする上記(10)—(14)の何れか一 つに記載の燃料電池。
(16) 前記燃料貯蔵槽及び Z又は前記燃料供給体を押圧することで前記バルブ体 を開放し、一定量の液体燃料を燃料供給体に供給する上記(10)に記載の燃料電 池。
(17) 前記燃料貯蔵槽がバルブ体を有するカートリッジ構造体である上記(10)又は (16)に記載の燃料電池。
(18) 燃料電極体に電解質層を構築し、該電解質層に空気電極層を構築すること で形成される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵 する燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料電極体が連結 されて液体燃料が供給され、燃料供給体の終端は、使用済み燃料貯蔵槽に接続さ れる燃料電池であって、前記使用済み燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体からなる中継芯を配し、該中継芯を介して使用済み燃料を前記使 用済み燃料貯蔵槽に排出し、該中継芯を介した排出孔以外は密閉されていることを 特徴とする燃料電池。
(19) 前記使用済み燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体 力 なる使用済み燃料吸蔵体を、上記中継芯と接するように設けた上記(18)に記載 の燃料電池。
(20) 前記使用済み燃料吸蔵体の中継芯の毛管力が前記燃料供給体の毛管カ以 上である上記(18)又は(19)に記載の燃料電池。
(21) 前記使用済み燃料吸蔵体の毛管力が前記中継芯の毛管力以上である上記( 18)一 (20)の何れか一つに記載の燃料電池。
(22) 前記使用済み燃料吸蔵体へ使用済み液体燃料を、前記使用済み燃料貯蔵 槽に排出する排出機構に、コレクタ一体を有する上記(18)—(21)の何れか一つに 記載の燃料電池。
(23) 前記コレクタ一体が射出成形又は光造形技術により製造、若しくは、前記コレ クタ一体が枚葉体により構成されている上記(18)—(22)の何れか一つに記載の燃 料電池。
(24) 前記コレクタ一体表面が前記使用済み液体燃料よりも表面自由エネルギーが 高く調整されている上記(18)— (23)の何れか一つに記載の燃料電池。
(25) 前記使用済み燃料貯蔵槽が、取り外し可能である上記(18)—(24)の何れか 一つに記載の燃料電池。
(26) 前記使用済み燃料貯蔵槽に、開閉可能な蓋体を設けた上記(18)—(25)の 何れか一つに記載の燃料電池。 (27) 燃料電極体に電解質層を構築し、該電解質層に空気電極層を構築すること で形成される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵 する燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体が連結されて液体燃料 が供給され、燃料供給体の終端は、使用済み燃料貯蔵槽に接続される燃料電池で あって、毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体力 なる中継芯を配し、該中継 芯を介して使用済み燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽に排出する構成で、該使用済 み燃料貯蔵槽が開放されていることを特徴とする燃料電池。
(28) 前記使用済み燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体 力 なる使用済み燃料吸蔵体を設けた上記(27)に記載の燃料電池。
(29) 前記使用済み燃料吸蔵体の中継芯の毛管力が前記燃料供給体の毛管カ以 上である上記(27)又は(28)に記載の燃料電池。
(30) 前記使用済み燃料吸蔵体の毛管力が前記中継芯の毛管力以上である上記( 27)一 (29)の何れか一つに記載の燃料電池。
(31) 前記使用済み燃料吸蔵体へ使用済み液体燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽 に排出する排出機構に、コレクタ一体を有する上記(27)—(30)の何れか一つに記 載の燃料電池。
(32) 前記コレクタ一体が射出成形又は光造形技術により製造、若しくは、前記コレ クタ一体が枚葉体により構成されている上記(27)—(31)の何れか一つに記載の燃 料電池。
(33) 前記コレクタ一体表面が前記使用済み液体燃料よりも表面自由エネルギーが 高く調整されて!、る上記(27)— (32)の何れか一つに記載の燃料電池。
(34) 前記使用済み燃料貯蔵槽が、取り外し可能である上記 (27)—(33)の何れか 一つに記載の燃料電池。
(35) 前記使用済み燃料貯蔵槽に、開閉可能な蓋体を設けた上記 (27)—(34)の 何れか一つに記載の燃料電池。
(36) 前記使用済み燃料貯蔵槽に微小な開口部を設け、該使用済み貯蔵槽内面 及び該微小開放部周辺の表面自由エネルギーが前記使用済み液体燃料よりも低く 調整されて!、る上記(27)— (35)の何れか一つに記載の燃料電池。 (37) 液体燃料力 タノール液、ジメチルエーテル (DME)、ギ酸、ヒドラジン、アン モ-ァ液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液力も選ばれる少なくとも 1種である上記(1)一 (36)の何れか一つに記載の燃料電池。
(38) 燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体であって、該カート リッジ型燃料貯留体は、液体燃料を収容する燃料タンク部と、該燃料タンク部の先端 に設けられる逆止弁を有する液体燃料排出部と、上記燃料タンク部に設けられる液 体燃料押圧機構とを備え、該液体燃料押圧機構によって燃料タンク部内に収容した 液体燃料を、前方へ押圧し一定量の液体燃料を液体燃料排出部に供給し、該液体 燃料排出部カゝら一定量の液体燃料を排出せしめることを特徴とする燃料電池用燃料 貯留体。
(39) 液体燃料押圧機構は、燃料タンク部の後方に、外筒部材とその内方に回動 不能に挿入される内筒部材とにより構成された回転操作部材と、該回転操作部材の 外筒部材の先端部に設けられる、燃料タンク部の内面に形成されたラチ ット歯と該 ラチェット歯に係合する係止爪とからなるラチェット機構と、上記回転操作部材の内筒 部材の内方に挿入されたねじ棒と、該ねじ棒の先端部に設けられると共に、燃料タン ク部の内面に突設される隔壁より前方において燃料タンク部の内面に摺動可能に挿 入されるピストンとを備え、上記ねじ棒は、外周面に形成された雄ねじ部が内筒部材 の前端に形成される雌ねじ部に螺合すると共に、前記隔壁の挿通孔に揷通されて、 内筒部材に対し長手方向へのみ移動可能とし、前記回転操作部材の外筒部材の回 転操作によって、ねじ棒を回転させ、ねじ棒を雌ねじ部との螺合によって前方へと移 動させ、該ねじ棒の先端に連結されたピストンによって、一定量の液体燃料を液体燃 料排出部に供給し、該液体燃料排出部力 一定量の液体燃料を押し出す上記 (38) に記載の燃料電池用燃料貯留体。
(40) 燃料タンク部は、酸素バリア性の榭脂層を少なくとも 1層以上有する上記(38) 又は(39)に記載の燃料電池用燃料貯留体。
(41) 酸素ノ リア性の榭脂層は、エチレン 'ビュルアルコール共重合榭脂、ポリアタリ ロニトリノレ、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ 塩ィ匕ビユリデン、ポリ塩ィ匕ビニルの単独若しくは 2種以上の榭脂からなる上記 (40)に 記載の燃料電池用燃料貯留体。
(42) 燃料タンク部は、光線透過率が 50%以上である材質で形成されている上記( 38)一(41)の何れか一つに記載の燃料電池用燃料貯留体。
(43) 燃料タンク部は、少なくとも液体燃料と接触する壁面が液体燃料の表面自由 エネルギーよりも低く調整されている上記(38)—(42)の何れか一つに記載の燃料 電池用燃料貯留体。
(44) 燃料電池本体と、該燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留 体とを有する燃料電池であって、上記燃料電池本体は、燃料電極体の外表部に電 解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単 位セルが複数連結されると共に、上記単位セルには上記(38)— (43)の何れか一つ に記載の燃料電池用燃料貯留体に接続される燃料供給体が連結されて液体燃料が 供給される構成となることを特徴とする燃料電池。
(45) 燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体であって、該カート リッジ型燃料貯留体は、液体燃料を収容すると共に、廃燃料回収口部を有する燃料 タンク部と、該燃料タンク部の先端に設けられる逆止弁を有する液体燃料排出部と、 上記燃料タンク部に設けられる液体燃料押圧機構とを備え、該液体燃料押圧機構に よって燃料タンク部内に収容した液体燃料を、前方へ押圧し一定量の液体燃料を燃 料電池本体へ排出せしめると共に、上記押圧機構によってできる燃料タンク部の空 間部を燃料電池本体で消費された使用済み燃料の廃燃料回収槽として構成するこ とを特徴とする燃料電池用燃料貯留体。
(46) 液体燃料押圧機構は、燃料タンク部の後方に、外筒部材とその内方に回動 不能に挿入される内筒部材とにより構成された回転操作部材と、該回転操作部材の 外筒部材の先端部に設けられる、燃料タンク部の内面に形成されたラチ ット歯と該 ラチェット歯に係合する係止爪とからなるラチェット機構と、上記回転操作部材の内筒 部材の内方に挿入されたねじ棒と、該ねじ棒の先端部に設けられると共に、燃料タン ク部の内面に突設される隔壁より前方において燃料タンク部の内面に摺動可能に挿 入されるピストンとを備え、上記ねじ棒は、外周面に形成された雄ねじ部が内筒部材 の前端に形成される雌ねじ部に螺合すると共に、前記隔壁の挿通孔に揷通されて、 内筒部材に対し長手方向へのみ移動可能とし、前記回転操作部材の外筒部材の回 転操作によって、ねじ棒を回転させ、ねじ棒を雌ねじ部との螺合によって前方へと移 動させ、該ねじ棒の先端に連結されたピストンによって、一定量の液体燃料を液体燃 料排出部に供給し、該液体燃料排出部力 一定量の液体燃料を押し出す上記 (45) に記載の燃料電池用燃料貯留体。
(47) 燃料タンク部は、酸素バリア層を少なくとも 1層以上有する上記 (45)又は (46 )に記載の燃料電池用燃料貯留体。
(48) 酸素バリア層は、酸素バリア性の樹脂からなり、該榭脂はエチレン 'ビュルァ ルコール共重合榭脂、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ カーボネート、ポリスチレン、ポリ塩ィ匕ビニリデン、ポリ塩ィ匕ビニルの単独若しくは 2種 以上の榭脂からなる上記 (47)に記載の燃料電池用燃料貯留体。
(49) 酸素バリア層は、金属酸化物を蒸着させた榭脂フィルムからなり、金属酸化物 はアルミナ、シリカ単独又はこれらの両方力もなり、榭脂フィルムはポリエチレンテレフ タレート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンの単独又は複合されて なる上記 (48)に記載の燃料電池用燃料貯留体。
(50) 酸素バリア層は、ダイヤモンドライクカーボン (DLC)にて被覆された榭脂フィ ルム力らなり、榭脂フィルムはポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリエチレン 、ポリプロピレン、ナイロンの単独又は複合されてなる上記 (48)に記載の燃料電池用 燃料貯留体。
(51) 燃料タンク部は、光線透過率が 50%以上である材質で形成されている上記( 48)一 (50)の何れか一つに記載の燃料電池用燃料貯留体。
(52) 燃料電池本体と、該燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留 体とを有する燃料電池であって、上記カートリッジ型燃料貯留体は、液体燃料を収容 すると共に、廃燃料回収口部を有する燃料タンク部と、該燃料タンク部の先端に設け られる逆止弁を有する液体燃料排出部と、上記燃料タンク部に設けられる液体燃料 押圧機構とを備え、該液体燃料押圧機構によって燃料タンク部内に収容した液体燃 料を、前方へ押圧し一定量の液体燃料を燃料電池本体へ排出せしめると共に、燃料 電池本体で消費された使用済み燃料を上記押圧機構によってできる燃料タンク部の 空間部に回収することを特徴とする燃料電池。
(53) 燃料電池本体には、使用済み燃料貯蔵槽を有すると共に、該使用済み燃料 貯蔵槽は燃料タンク部の逆止弁を有する廃燃料回収口部に接続されて ヽる上記(5 2)に記載の燃料電池。
(54) 燃料電池本体は、燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の 外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に 、上記単位セルには上記 (45)— (53)の何れか一つに記載の燃料電池用燃料貯留 体に接続される燃料供給体が連結されて液体燃料が供給される構成となることを特 徴とする燃料電池。
(55) 燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電 極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セル には液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又 は燃料電極体が連結されて液体燃料が供給され、燃料供給体の終端は、使用済み 燃料貯蔵槽に接続される燃料電池であって、前記使用済み燃料貯蔵槽と前記燃料 貯蔵槽とが接続され、使用済み燃料が前記燃料貯蔵槽に供給されて液体燃料とし て再利用できる構成としてなることを特徴とする燃料電池。
(56) 前記燃料貯蔵槽に、液体燃料の濃度センサを備えていることを特徴とする上 記(55)に記載の燃料電池。
(57) 前記使用済み燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽との接続部に中継芯を配置した ことを特徴とする上記(55)又は(56)に記載の燃料電池。
(58) 前記使用済み燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽との接続部に中継芯を配置し、 更に、コレクタ体を備えたことを特徴とする上記(54)—(56)の何れか一つに記載の 燃料電池。
(59) 前記コレクタ体が射出成形又は光造形技術により製造されている、または、前 記コレクタ体が枚葉体により構成されていることを特徴とする上記(55)—(58)の何 れか一つに記載の燃料電池。
(60) 前記コレクタ体表面が前記使用済み液体燃料よりも表面自由エネルギーが高 く調整されていることを特徴とする上記(55)—(59)の何れか一つに記載の燃料電 池。
(61) 前記使用済み燃料貯蔵槽及び Z又は前記燃料貯蔵槽、あるいは、前記使用 済み燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽との接続部が、取り外し可能であることを特徴と する上記(55)— (60)の何れか一つに記載の燃料電池。
(62) 前記使用済み燃料貯蔵槽及び Z又は前記燃料貯蔵槽、あるいは、前記使用 済み燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽との接続部に、開閉可能な蓋体を設けたことを特 徴とする上記(55)— (61)の何れか一つに記載の燃料電池。
発明の効果
本第 1発明一第 5発明によれば、燃料貯蔵槽から各単位セルの個々に直接液体燃 料を安定的かつ継続的に燃料を供給することができると共に、燃料電池の小型化を なし得ることができる燃料電池が提供される。
これらの発明にお!、て、燃料貯蔵槽を交換可能なカートリッジ構造体から構成すれ ば、更に液体燃料貯蔵槽の交換を簡単にすることができる。
本第 1発明において、燃料供給体の終端に使用済みの燃料貯蔵槽を接続し、使用 済み燃料貯蔵槽としてカートリッジ構造体を利用すれば、簡便に使用済み燃料の処 理を可能とすることができ、燃料電池をどのような状態 (角度)、逆さ等に放置しても、 燃料貯蔵槽カゝら各単位セルの個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ 安定的かつ継続的に燃料を供給することができる。
また、カートリッジ構造体に含浸された液体燃料を燃料供給体に供給する燃料電池 とし、上記カートリッジ構造体に含浸された液体燃料が、視認性を有する透明又は半 透明の榭脂で形成され、少なくとも液体燃料と接する面には液体燃料はじき層を形 成してなる液体燃料誘導管を介して燃料供給体に供給されると共に、前記カートリツ ジ構造体力ゝらの液体燃料終了サインをカートリッジ構造体に形成した視認部を介して 液体燃料誘導管を視認することにより検知すれば、液体燃料終了サインを目視により 簡単に検知することができる。
更に、コレクタ一体表面を液体燃料よりも表面自由エネルギーが高く調整されてい るこうし得とすれば、更に燃料貯蔵槽カゝら各単位セルの個々に直接液体燃料を安定 的かつ継続的に燃料を供給することができる。 [0024] 本第 6発明によれば、ポンプや電磁弁、液体燃料の流出量を制御するための制御 装置や流出量センサー等を設けることなぐ液体燃料を効率良くセルに定量的に供 給することができ、かつ、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池用燃料 貯留体及び燃料電池が提供される。
本第 7発明によれば、ポンプや電磁弁、液体燃料の流出量を制御するための制御 装置や流出量センサー等を設けることなぐ液体燃料を効率良くセルに定量的に供 給することができると共に、別途に廃燃料回収槽を設けることなぐ簡便に使用済み 燃料を自動的に回収することができる燃料電池用燃料貯留体及び燃料電池が提供 される。
[0025] 本第 8発明によれば、燃料極に直接液体燃料を安定的に供給し、簡便に使用済み 燃料の再利用を可能にし、燃料電池の小型化をなし得ることができる燃料電池が提 供される。
また、燃料貯蔵槽に、液体燃料の濃度センサを備えることにより、燃料の使い終わり が使用者に容易に分力ることができる燃料電池が提供される。
更に、使用済み燃料貯蔵槽と燃料貯蔵槽との接続部に中継芯、更に、コレクタ体 一を備えることにより、燃料極に直接液体燃料を更に安定的に供給し、簡便に使用 済み燃料の再利用を可能とすると共に、更に使用性に優れた燃料電池が提供される 図面の簡単な説明
[0026] [図 1] (a)は本第 1発明の第 1実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図 、(b)は燃料単位セルの斜視図、(c)は燃料単位セルの縦断面図である。
[図 2]本第 1発明の第 1実施形態の変形例を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略 断面図である。
[図 3]本第 1発明の第 2実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図で ある。
[図 4]本第 1発明の第 2実施形態に用いる終点検知管の一例を示す概略斜視図であ る。
[図 5]本第 1発明の第 3実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略部分断 面図である。
[図 6]本第 1発明の第 4実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略部分断 面図である。
[図 7] (a)は本第 2発明の第 1実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図 、(b)は燃料単位セルの斜視図、(c)は燃料単位セルの縦断面図である。
[図 8]本第 2発明の第 1実施形態の変形例を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略 断面図である。
[図 9]本第 2発明の第 2実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図で ある。
[図 10]本第 2発明の第 3実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略部分断 面図である。
[図 11] (a)は本第 3発明の第 1実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面 図、(b)は燃料単位セルの要部を示す部分縦断面図である。
[図 12] (a)は本第 3発明の第 2実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面 図、(b)は燃料単位セルの部分縦断面図、(c)及び (d)は別の形態を示す燃料単位 セルの要部を示す部分縦断面図と斜視図である。
[図 13]本第 3発明の第 3実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す部分縦断断面図 である。
[図 14]本第 3発明の第 4実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す部分縦断断面図 である。
[図 15] (a)は本第 4発明の第 1実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面 図、(b)は燃料単位セルの斜視図、(c)は燃料単位セルの縦断面図である。
[図 16]本第 4発明の第 2実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図であ る。
[図 17] (a)は本第 4発明の第 3実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略 断面図、 (b)は本第 4発明の第 4実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概 略断面図、(c)は単位セルの取り付け構造を示す部分断面図である。
[図 18]本第 4発明の第 5実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図 である。
[図 19] (a)は本第 4発明の第 6実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略 部分断面図、(b)は使用済み燃料貯蔵槽の別の形態を示す概略断面図である。
[図 20]本第 4発明の第 7実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図 である。
[図 21] (a)は本第 5発明の第 1実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面 図、(b)は燃料単位セルの斜視図、(c)は燃料単位セルの縦断面図、(d)は使用済 み燃料貯蔵槽の開放構造を示す斜視図、 (e)は使用済み燃料貯蔵槽の開放構造を 示す縦断面図である。
[図 22]本第 5発明の第 2実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図であ る。
[図 23] (a)は本第 5発明の第 3実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略 断面図、 (b)は本第 5発明の第 4実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概 略断面図、(c)は単位セルの取り付け構造を示す部分断面図である。
[図 24]本第 5発明の第 5実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略断面図 である。
[図 25] (a)は本第 5発明の第 6実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略 部分断面図、(b)は使用済み燃料貯蔵槽の別の形態を示す概略断面図である。
[図 26] (a)は本第 5発明の第 6実施形態を示す燃料電池を縦断面態様で示す概略 部分断面図、(b)は使用済み燃料貯蔵槽の別の形態を示す概略断面図である。
[図 27]本第 5発明の第 7実施形態を示す燃料電池であり、使用済み燃料貯蔵槽内に 収容される吸蔵体を示す図面であり、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は正面図で ある。
[図 28]本第 6発明の第 1実施形態の燃料電池用燃料貯留体を示す縦断面図である。
[図 29]図 28の部分分解斜視図である。
[図 30]図 28の燃料電池用燃料貯留体の作動状態を示し、一定量の液体燃料が液 体燃料排出部に供給された状態の一例を示す縦断面図である。
[図 31]本第 6発明の燃料電池の実施形態の一例を示す概略断面図であり、本発明 の燃料電池用燃料貯留体を燃料電池本体に取り付けた状態を示す図面である。
[図 32] (a)及び (b)は燃料電池セルを説明する斜視図、縦断面図である。
[図 33]本第 6発明の第 2実施形態の燃料電池用燃料貯留体を示す部分平面図であ る。
[図 34] (a)及び (b)は液体燃料排出部に設けられる逆止弁の別の形態を示す図面で あり、 (a)は逆止弁体が閉じた状態及び (b)は逆止弁体が開いた状態を示す縦断面 図である。
[図 35] (a)は本第 7発明の第 1実施形態の燃料電池用燃料貯留体を示す縦断面図、 (b)は廃燃料回収口部の縦断面図である。
圆 36]図 35の部分分解斜視図である。
圆 37]図 35の燃料電池用燃料貯留体の作動状態を示し、一定量の液体燃料が液 体燃料排出部に供給された状態の一例を示す縦断面図である。
圆 38]本第 7発明の燃料電池の実施形態の一例を示す概略断面図であり、本発明 の燃料電池用燃料貯留体を燃料電池本体に取り付けた状態を示す図面である。
[図 39]本第 8発明の第 1実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す図面である。
[図 40] (a)は図 39の燃料電池に用いる単位セルの斜視図、(b)はその部分縦断面 図である。
[図 41]本第 8発明の第 2実施形態の燃料電池を縦断面態様で示す図面である。 圆 42]本第 8発明の第 3実施形態の燃料電池を斜視図態様で示す概略図面である。
[図 43] (a)は図 42の燃料電池に用いる単位セルの斜視図、(b)は、単位セルの部分 縦断面図である。
符号の説明
A 燃料電池
10 燃料貯蔵槽
10a 中継芯
11 コレクタ一体
20 単位セル
30 燃料供給体 40 使用済み燃料貯蔵槽
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下に、本第 1発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
図 1 (a)— (c)は、本第 1発明の基本的な実施形態を示す燃料電池 Aの基本形態( 第 1実施形態)を示すものである。
この燃料電池 Aは、図 1 (a)— (c)に示すように、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 1 0と、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体 21の外表部に電解質層 23を構築し、該電 解質層 23の外表部に空気電極層 24を構築することで形成される単位セル (燃料電 池セル) 20、 20と上記燃料貯蔵槽 10に接続される浸透構造を有する燃料供給体 30 と、該燃料供給体 30の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽 40とを備え、上記各 単位セル 20、 20は直列に連結されて燃料供給体 30により燃料が順次供給される構 造となっている。
[0031] 本実施形態では、液体燃料は、燃料貯蔵槽 10内に収容される中綿や多孔体、ま たは繊維束体などの吸蔵体 10aに吸蔵されている。
この燃料貯蔵槽 10の吸蔵体 10aに吸蔵される液体燃料としては、メタノールと水と カゝらなるメタノール液が挙げられる力 後述する燃料電極体にお!、て燃料として供給 された化合物力も効率良く水素イオン (H+)と電子 (e— )が得られるものであれば、液 体燃料は特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエー テル(DME)、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、水 素化ホウ素ナトリウム水溶液などの液体燃料も用いることができる。
また、これらの液体燃料の濃度は、燃料電池の構造、特性等により種々の濃度の 液体燃料を用いることができ、例えば、 1一 100%濃度の液体燃料を用いることがで きる。
[0032] この吸蔵体 10aは、液体燃料を吸蔵出来るものであれば特に限定されず、例えば、 フェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂繊維焼結体などの焼結体等から 構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系榭脂、 アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭脂、ポリウレタン系榭脂、ポリオレ フィン系榭脂、ポリビュル系榭脂、ポリカーボネート系榭脂、ポリエーテル系榭脂、ポ リフエ-レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合せ力もなる繊維束体力もなるもの が挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は各単位セル 20への供給量に 応じて適宜設定されるものである。
[0033] また、上記燃料貯蔵槽 10としては、耐久性、収容される液体燃料 fに対して保存安 定性、ガス不透過性 (酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性)を有するもので あれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの金属、ポリプロピレン、ポリ エチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂、ガラスなどが挙げられる。 更に、液体燃料の残量を視認できるように光線透過性を有することが望ましい。液 体燃料の残量視認が可能な光線透過性は、材質やその厚みに関わりなぐ光線透 過率が 50%以上あれば内容物の視認が可能である。更に好ましくは、 80%以上の 光線透過性があれば実用上問題はなぐ液体燃料の視認性が更に向上することとな る。
[0034] また、液体燃料の漏洩及び蒸発防止、空気などの燃料貯留体への浸入防止につ いては、ガス不透過性の材質力 構成されることが好ましぐ更に好ましくは、酸素ガ ス透過度(酸素ガス不透過性)力 SlOOcc · 25 m/m2- 24hr-atm (25°C、 65%RH )以下であれば実使用上問題はな 、。
これらの特性を有する燃料貯蔵槽 10であれば、特に限定されず、収容される液体 燃料に対して保存安定性、耐久性及び光線透過性を有するものであればよぐ例え ば、アルミニウム、ステンレスなどの金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレン テレフタレートなどの合成樹脂、ガラスなどが挙げられる。
燃料貯蔵槽 10の材質としては、光線透過性を要求されない場合であれば、好まし い材質としてアルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられ る力 前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低 減及び製造の容易性などから、好ましくは、エチレン'ビニルアルコール共重合榭脂 、ポリアクリノレニトリノレ、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリス チレン、ポリ塩ィ匕ビユリデン、ポリ塩ィ匕ビュルなどの単独もしくは 2種以上の榭脂を含 む単層構造、 2層以上の多層構造力 ものが挙げられる。更に好ましくは、これらの 榭脂であって上記酸素ガス透過度(酸素ガス不透過性)力 lOOcc · 25 μ m/m2- 24 hr.atm (25°C、 65%RH)以下であり、かつ、光線透過率が 50%以上、特に好ましく は 80%以上のものを選択することが望まし 、。
特に好ましくは、上記特性の酸素ガス不透過度を有し、光線透過率が 80%以上と なるエチレン ·ビニルアルコール共重合榭脂、ポリアクリル-トリル、ポリ塩ィ匕ビ -リデ ンが望ましい。
[0035] また、燃料貯蔵槽部 10は、好ましくは、 2層以上の多層構造からなり、少なくとも 1層 は前記したガス不透過性、光線透過性を有する上述の榭脂群を含む材料から構成 される 2層以上の多層構造となるものが望ましい。この多層構造の内、少なくとも 1層 力 前記した性能 (ガス透過度)を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の 榭脂でも実使用上問題はない。このような多層構造は、押出し成形、射出成形、共押 出し成形などにより製造することができる。
また、これらの成形により設けられる少なくとも 1層のガス不透過層の代わりに、前記 した榭脂群カゝら選ばれる榭脂の溶液などを塗布してガス不透過層を設けることもでき る。この塗布方法では、上記押出し成形、射出成形などの成形による製造よりも特殊 な製造設備を必要とせず、逐次製造することが可能である。
[0036] これらの各成形法、塗布で設けられたガス不透過層は、好ましくは、 10— 2000 μ mの厚みであることが望ましい。この厚みが 10 m未満では、ガス不透過性を発揮 することができず、一方、 2000 mを超える場合には、容器全体の光線透過性、柔 軟性などの性能が悪ィ匕することとなる。
また、前記した榭脂による成形又は塗布によるガス不透過層の代わりに、ガス不透 過性のフィルムなどのガス不透過薄膜部材によって被覆することができる。被覆する ガス不透過薄膜部材としては、好ましくは、アルミ箔などの金属箔、アルミナ、シリカな どの金属酸ィ匕物蒸着物、ダイアモンドライクカーボンコーティング物力 選ばれる少 なくとも 1種が挙げられ、これらの不透過薄膜部材で燃料貯蔵槽 10の外表面部を被 覆することにより、上述のとおりのガス不透過性を発揮させることができる。なお、この 不透過薄膜部材の厚みは、上記と同様に 10— 2000 /z mとすることが望ましい。また 、上記ガス不透過薄膜部材が視認性を有しない部材、例えば、アルミ金箔などの場 合は、ガス不透過性を損なわない程度に一部施さず、格子状、ストライプ状等に被覆 して、覼き窓部を設けこの覼き窓部に光線透過性を有するガス不透過性フィルムを被 覆してガス不透過性と視認性を確保することもできる。
[0037] 上記単位セルとなる各燃料電池セル 20は、微小柱状の炭素多孔体よりなる燃料電 極体 21を有すると共に、その中央部に燃料供給体 30を貫通する貫通部 22を有し、 上記燃料電極体 21の外表部に電解質層 23が構築され、該電解質層 23の外表部に 空気電極層 24が構築される構造カゝらなっている。なお、各燃料電池セル 20の一つ 当たり、理論上約 1. 2Vの起電力を生じる。
この燃料電極体 21を構成する微小柱状の炭素多孔体としては、微小な連通孔を 有する多孔質構造体であれば良ぐ例えば、三次元網目構造若しくは点焼結構造よ りなり、アモルファス炭素と炭素粉末とで構成される炭素複合成形体、等方性高密度 炭素成形体、炭素繊維抄紙成形体、活性炭素成形体などが挙げられ、好ましくは、 燃料電池の燃料極における反応制御が容易かつ反応効率の更なる向上の点で、ァ モルファス炭素と炭素粉末とからなる微細な連通孔を有する炭素複合成形体が望ま しい。
[0038] この多孔質構造力もなる炭素複合体の作製に用いる炭素粉末としては、更なる反 応効率の向上の点から、高配向性熱分解黒鉛 (HOPG)、キッシュ黒鉛、天然黒鉛、 人造黒鉛、カーボンナノチューブ、フラーレンより選ばれる少なくとも 1種 (単独または 2種以上の組合せ)が好ま Uヽ。
また、この燃料電極体 21の外表部には、白金 ルテニウム (Pt Ru)触媒、イリジゥ ムールテニウム (Ir RU)触媒、白金ースズ (Pt-Sn)触媒などが当該金属イオンや金 属錯体などの金属微粒子前駆体を含んだ溶液を含浸ゃ浸漬処理後還元処理する 方法や金属微粒子の電析法などにより形成されている。
[0039] 電解質層 23としては、プロトン伝導性又は水酸化物イオン伝導性を有するイオン交 換膜、例えば、ナフイオン (Nafion、 Du pont社製)を初めとするフッ素系イオン交換膜 が挙げられる他、耐熱性、メタノールクロスオーバーの抑制が良好なもの、例えば、無 機化合物をプロトン伝導材料とし、ポリマーを膜材料としたコンポジット (複合)膜、具 体的には、無機化合物としてゼォライトを用い、ポリマーとしてスチレン ブタジエン系 ラバー力もなる複合膜、炭化水素系グラフト膜などが挙げられる。 また、空気電極層 24としては、白金 (Pt)、パラジウム (Pd)、ロジウム (Rh)等を上述 の金属微粒子前駆体を含んだ溶液等を用いた方法で担持させた多孔質構造力ゝらな る炭素多孔体が挙げられる。
[0040] 前記燃料供給体 30は、燃料貯蔵槽 10内に収容される液体燃料を吸蔵する吸蔵体 10aに接続され、該液体燃料を各単位セル 20に供給できる浸透構造を有するもので あれば特に限定されず、例えばフェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂 繊維焼結体などの焼結体等から構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣 毛繊維、ポリアセタール系榭脂、アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭 脂、ポリウレタン系榭脂、ポリオレフイン系榭脂、ポリビュル系榭脂、ポリカーボネート 系榭脂、ポリエーテル系榭脂、ポリフエ二レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合 せからなる繊維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等 は各単位セル 20への供給量に応じて適宜設定されるものである。
[0041] 使用済み燃料貯蔵槽 40は、燃料供給体 30の終端に配置されるものである。この時 、使用済み燃料貯蔵槽 40を燃料供給体 30の終端に直接接触させて使用済み燃料 を直接吸蔵させても問題ないが、図 2 (図 1の変形例)に示すように、燃料供給体 30と 接触する接続部に中綿や多孔体、または繊維束体などを中継芯 40aとして設け、使 用済み燃料排出路としてもよい。
また、燃料供給体 30により供給される液体燃料は、燃料電池セル 20で反応に供さ れるものであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の 外に排出される液体燃料は殆どなぐ従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の 処理系を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用 されない液体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となって いる。
なお、 50は、燃料貯蔵槽 10と使用済み燃料貯蔵槽 40を連結すると共に、燃料貯 蔵槽 10から各単位セル 20、 20の個々に燃料供給体 30を介して直接液体燃料を確 実に供給するメッシュ構造など力 なる部材である。
[0042] このように構成される本実施形態の燃料電池 Aは、燃料電極体 21又は燃料供給体 30の浸透構造により燃料貯蔵槽 10内の吸蔵体 10aに吸蔵されている液体燃料を毛 管力により燃料電池セル 20、 20内に導入するものである。この時、燃料貯蔵槽 10が 、燃料電極体 21または燃料供給体 30に接続される部分に、図 2に示したように、前 記した吸蔵体 10aと同様の材質を持つ中継芯 10bを設けることもできる。この中継芯 10bを設けることにより燃料電池セル 20内への過剰な液体燃料の供給を防止するこ と力 Sでき、中継芯 10bの毛管力を調整することにより液体燃料の供給量を調節するこ とがでさる。
[0043] 本実施形態では、図 1 (a)又は図 2に示すように、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a)、燃 料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30、使用済み燃料貯 蔵槽 40 (中継芯 40a)の毛管力を、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a)く燃料電極体 21及 び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30と設定することにより、燃料電池 Aが どのような状態 (角度)、逆さ等に放置されても、燃料貯蔵槽 10から各単位セル 20、 2 0の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安定的かつ継続的に燃料 を供給することができるものとなる。好ましくは、各毛細管力を燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a)く燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30く使用済 み燃料貯蔵槽 40 (中継芯 40a)とすることによって安定した液体燃料の流れを作るこ とがでさる。
[0044] また、図 2に示したように、燃料貯蔵槽 10に中継芯 10bを設ける場合には、中継芯 10bの毛管力は、少なくとも燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a及び中継芯 10b)く燃料電 極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30とすることで、使用済み 燃料が逆流を起こし燃料貯蔵槽に進入することがなくなる。好ましくは、各毛細管力 を吸蔵体 10aく中継芯 10bく燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃 料供給体 30く中継芯 40aとすることで、燃料電池体の配置 (上、下、横置き)に関わ らず安定した液体燃料の流れを作ることができる。
更に、この実施形態の燃料電池 Aでは、ポンプゃブロワ、燃料気化器、凝縮器等の 補器を特に用いることなぐ液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することができ る構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
[0045] 更にまた、各単位セル 20、 20への燃料供給には、燃料貯蔵槽 10の端部より直接 接続される浸透構造を有する燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃 料供給体 30が連結されることにより、複数セル力 なる燃料電池の小型化が達成す ることがでさるちのとなる。
[0046] 図 3は、本第 1発明の第 2実施形態の燃料電池 Bを示すものである。なお、以下の 第 2実施形態以降において、前記第 1実施形態の燃料電池 Aと同様の構成及び効 果を発揮するものについては、図 9と同一符号を付してその説明を省略する。
[0047] この燃料電池 Bは、図 3に示すように、液体燃料の終点検知管 10cを燃料貯蔵槽 1 0に設けている点でのみ上記第 1実施形態の燃料電池 Aと相違するものである。 この液体燃料の終点検知管 10cは、本第 1発明で使用される液体燃料の吸蔵体 1 Oaを使用する場合に、吸蔵されている液体燃料が不可視であるために、液体燃料の 使用終了や終了間際であることが使用者に検知されず、突然の停電などにより不利 益を被らせることが考えられる。このような事態を防止するために、本実施形態では、 吸蔵体 10aの液体燃料誘導芯 10dと中継芯 10bとの間に視認性を有する透明又は 半透明の榭脂で形成された液体燃料が通過する液体燃料誘導管となる終点検知管 10cを設け、上記液体燃料誘導芯 10dの下部と中継芯 10bの上部を、図 3に示すよう に、終点検知管 10c内に挿入した構造の燃料電池とし、これにより、液体燃料が終点 検知管 10cの中に存在して 、な 、ことを燃料貯蔵槽 10の透明又は半透明となる視 認部 10eを視認することによって、吸蔵体 10aの中に液体燃料が存在して 、な 、こと を目視により確認することができるものである。
なお、上記液体燃料誘導芯 10dは中継芯 10bと同様の材質力も構成されるもので ある。また、燃料貯蔵槽 10内の吸蔵体 10aを複数設け、これらの各吸蔵体 10a…の 液体燃料吐出部に上記終点検知管を夫々設けることにより、各々の吸蔵体中にあつ た液体燃料の終了を検知することも可能となる。
[0048] この終点検知管 10cの材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐 久性、光線透過性を有するものであれば、特に限定されず、ガラスなどの無機物、ポ リプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂などが挙げら れる。特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの 合成樹脂であり、通常の射出成形、押出し成形などの成形技術や複雑な形状を形 成可能な光造形技術によっても製造することができる。 [0049] また、終点検知管 10cの液体燃料が接する部分(内壁)の表面エネルギーは、液体 燃料の表面自由エネルギーよりも低く設定されることが重要であり、これにより液体燃 料に対する終点検知管 10cの濡れ性が低下し、液体燃料が終了した場合には直ち に燃料電極体 21又は燃料供給体 30に液体燃料が吸収され、終点検知管 10c内に 液体燃料が存在しなくなり液体燃料の終了が検知できることとなる。終点検知管 10c の表面自由エネルギーの調整には通常表面改質剤による処理、例えば、ジメチルシ リコーンを骨格とするシリコーン榭脂コート、フッ素コート、フッ素榭脂コートなどで行う ことができる。
[0050] 更に、用いる液体燃料は透明であることが多いので、終点検知管 10cを用いても、 液体燃料が終了した力否か検知しづらい場合がある。このような場合には終点検知 管 10c内壁を、ヤスリによる加工やレーザー加工などによって微小な凹凸を施すこと で、液体燃料が存在している時には終点検知管 10cは透明に見えるが、液体燃料が 終了した場合には図 3に示すように、終点検知管 10cが白濁して見えるようにすること もできる。更には、前記した微小な凹凸を、終了を告知するような文字、図形、例えば 、図 4に示すように、例えば、この微小な凹凸で「使用済み」との表示部 10fを形成す ることにより、解りやすい表示をさせることもできる。
[0051] また、液体燃料を染料などにより着色することで、終点検知管 10c内の液体燃料の 終了を、色相の変化により表示させることも可能である。この場合に、使用できる着色 剤としては、液体燃料に溶解または分散が可能で燃料電池の発電に影響を及ぼさな い限り、染料及び Z又は顔料とも制限なく使用することができる。例えば、液体燃料 力 Sメタノール液を使用する場合は、着色剤として、 c. I. Solvennt Yellow 61など を水またはメタノールに溶解させた溶液、又は、フタロシアニンブルーなどの顔料を、 ブチラール榭脂、或いは、スチレンアクリル榭脂などを用いてメタノール、或いは、水 に分散させたものを使用することができる。
更に、終点検知管を使用する場合、終点検知管 10cの毛管力は、吸蔵体 10a (誘 導芯 10d含む)及び中継芯 10bのいずれよりも低くすることで、吸蔵体 10aでの液体 燃料の終了を遅滞なく表示することができる。また、強い衝撃が加わる場合以外は終 点検知管 10c内部で液体燃料が「切れる」ことなく実用上問題なく使用を続けることが できる。
[0052] 図 5は、本第 1発明の第 3実施形態の燃料電池 Cを示すものである。
本実施形態の燃料電池 Cは、液体燃料貯蔵槽を交換可能なカートリッジ構造体とし た点で、上記第 1実施形態の燃料電池 Aと異なるものである。
このカートリッジ型の液体燃料貯蔵槽 60は、図 5に示すように、支持体 70内に収納 される構造であり、先端部に中継芯 10bを保持する保持部 61と後端部に固着された 尾栓部 62とを有する筒状の本体部 63から構成され、この本体部 63内部には液体燃 料が含浸された吸蔵体 10aが収納されると共に、該吸蔵体 10aに中継芯 10bが接続 された構造力もなるものである。また、このカートリッジ型の液体燃料貯蔵槽 60の吸 蔵体 10aに接続された中継芯 10bは、支持体 70内に収納される燃料供給体 30に接 続されている。なお、図示しないが、燃料供給体 30の先端(図 5の矢印方向)には、 上記第 1実施形態と同様に燃料電池セル 20、 20· ··に接続される構造となっている。
[0053] この燃料電池 Cは、カートリッジ構造体となる液体燃料貯蔵槽 60の吸蔵体 10aに含 浸された液体燃料を燃料供給体 30に供給するものであり、上記カートリッジ構造体 6 0の吸蔵体 10aに含浸された液体燃料が消費されて終了した場合には、該体燃料貯 蔵槽 60がカートリッジ構造体であるため簡単に交換することができる。
また、前記カートリッジ構造体 60から液体燃料を燃料供給体 30に、好ましくは、上 記第 1実施形態と同様に、前記吸蔵体 10aよりも大きい毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体力もなる中継芯 10bを通して、液体燃料を継続的に供給することが 望ましい。この場合には、カートリッジ構造体 60が前記燃料供給体 30よりも下に位置 した状態でも継続して燃料供給が可能となる。
[0054] 図 6は、本第 1発明の第 4実施形態の燃料電池 Dを示すものである。
本実施形態の燃料電池 Dは、液体燃料貯蔵槽を交換可能なカートリッジ構造体に 液体燃料の終了サインを簡単に視認することができる点でのみ、上記第 3実施形態 の燃料電 と異なるものであり、上記第 2実施形態の燃料電池 Bと同様の作用効果 を発揮するものである。
この燃料電池 Dでは、カートリッジ構造体 60aに含浸された液体燃料 (着色剤による 着色含む)が、視認性を有する透明又は半透明の榭脂で形成され、少なくとも液体 燃料と接する面には表面改質剤等の処理による液体燃料はじき層を形成してなる液 体燃料誘導管 64及び中継芯 10bを介して燃料供給体 30に供給されると共に、前記 カートリッジ構造体 30からの液体燃料終了サインをカートリッジ構造体 60に形成した 透明又は半透明の視認部 65を介して前記液体燃料誘導管 64を視認することにより 簡単に検知することができるものである。
なお、図示しないが、燃料供給体 30の先端(図 6の矢印方向)には、上記第 3実施 形態と同様に燃料電池セル 20、 20…に接続される構造となっている。また、本実施 形態では、支持体 70も液体燃料の終了サインを確実に確認するためには、透明又 は半透明の視認性を有する構造体となることが好ましい。
[0055] 本第 1発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなぐ本発明の 技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、燃料電池セル 20は円柱状のものを用いた力 角柱状、板状の他の形状の ものであってもよぐまた、燃料供給体 30との接続は直列接続のほか、並列接続であ つてもよい。
更に、各実施形態の燃料電池の構造の一部を相互に変更して使用することもでき る。例えば、上記第 1実施形態の液体燃料貯蔵槽 10の代わりに、上記第 3実施形態 の液体燃料貯蔵槽を交換可能なカートリッジ構造体 60又は上記第 4実施形態の液 体燃料の終了サインを簡単に視認することができるカートリッジ構造体 60aを取り付 けた構造としてもよ 、ものである。
[0056] また、前記第 1実施形態の燃料供給体 30の終端に使用済みの燃料貯蔵槽 40とし て、前記第 3実施形態のカートリッジ構造体 60を使用すれば、その使用済みの燃料 貯蔵槽の交換を簡単に行うことができる。
更にまた、これらの実施形態のカートリッジ構造体を、燃料貯蔵槽ゃ使用済み燃料 貯蔵槽として使用した後で、液体燃料を適当な充填方法により注意深く再充填する ことにより、何度でも燃料貯蔵槽として利用可能である。
[0057] 図 7 (a)— (c)は、本第 2発明の燃料電池 Eの基本的な実施形態 (第 1実施形態)を 示す概略図面であり、図 8は第 1実施形態の変形例を示す概略図面である。
この燃料電池 Eは、図 7 (a)— (c)に示すように、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 1 0と、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体 21の外表部に電解質層 23を構築し、該電 解質層 23の外表部に空気電極層 24を構築することで形成される単位セル (燃料電 池セル) 20、 20と上記燃料貯蔵槽 10に接続される浸透構造を有する燃料供給体 30 と、該燃料供給体 30の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽 40とを備え、上記各 単位セル 20、 20は直列に連結されて燃料供給体 30により燃料が順次供給される構 造となっている。
[0058] 本実施形態では、図 7 (a)に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、液体燃料を収 容する燃料貯蔵槽 10の下部に燃料供給体 30を設け、この燃料供給体 30を取り囲 む格好で配されたコレクタ一体 11を備え、燃料供給体 30を通して燃料が供給される ものが挙げられる。
[0059] また、図 8 (図 7の変形例)に示すように、燃料貯蔵槽 10の下部に中継芯 10aを設け 、この中継芯 10aを取り囲む格好で配されたコレクタ一体 11を備え、中継芯 10a及び 該中継芯 10aに接続される燃料供給体 30を通して燃料を供給するものとしてもよい ものである。
中継芯 10aは、中綿や多孔体、または繊維束体など力もなり、浸透構造を有するも のであれば特に限定されず、例えば、フェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、 榭脂繊維焼結体などの焼結体等力 構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊 維、獣毛繊維、ポリアセタール系榭脂、アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミ ド系榭脂、ポリウレタン系榭脂、ポリオレフイン系榭脂、ポリビニル系榭脂、ポリカーボ ネート系榭脂、ポリエーテル系榭脂、ポリフエ二レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の 組合せからなる繊維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔 率等は各単位セル 20への供給量に応じて適宜設定されるものである。
[0060] コレクタ一体 11は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であり、 気圧、温度変化等により燃料貯蔵槽 10内に直接収容される液体燃料が燃料供給体 30に過剰に流出するのを防ぐものであり、膨張等により過剰となった液体燃料はコレ クタ一体 11のコレクタ一部 l la、 11a…間などに保持され、気圧、温度変化が元に戻 れば燃料貯蔵槽 10内に戻る構造となっている。
このコレクタ一体 11の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐 久性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの金属、 ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂などが挙げ られる。特に好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなど の合成樹脂であり、通常の射出成形や複雑な形状を形成可能な光造形技術によつ て製造することができる。また、前記の合成樹脂などのフィルムをプレスカ卩ェするなど して得られる枚葉体を積層させることで、前記コレクタ一部 11aの代わりとし、枚葉体 のコレクタ一体を構成させることもできる。
これらのコレクタ一体 11の表面エネルギーは、液体燃料の表面自由エネルギーより も高く設定されることが重要であり、これにより液体燃料に対するコレクタ一体の濡れ 性が向上し、液体燃料の保持力が向上する。コレクタ一体の表面自由エネルギーの 調整には、通常、プラズマ処理、オゾン処理、表面改質剤による処理などを利用する ことができる。
[0061] また、上記燃料貯蔵槽 10の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定 性、耐久性及び光線透過性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、 ステンレスなどの金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなど の合成樹脂、ガラスなどが挙げられ、上記第 1発明と同様のものが用いられるので、 その説明を省略する。
また、単位セルとなる各燃料電池セル 20は、上記第 1発明と同様のものが用いられ るので、その説明を省略する。
[0062] 前記燃料供給体 30は、液体燃料が収容される燃料貯蔵槽 10内に挿入され、該液 体燃料を各単位セル 20に供給できる浸透構造を有するものであれば特に限定され ず、例えばフェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂繊維焼結体などの焼 結体等から構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタ 一ル系榭脂、アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭脂、ポリウレタン系 榭脂、ポリオレフイン系榭脂、ポリビュル系榭脂、ポリカーボネート系榭脂、ポリエーテ ル系榭脂、ポリフエ-レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合せ力もなる繊維束体 力 なるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は各単位セル 20へ の供給量に応じて適宜設定されるものである。 [0063] 使用済み燃料貯蔵槽 40は、燃料供給体 30の終端に配置されるものである。この貯 蔵槽 40内に使用済み燃料を吸蔵する多孔体や繊維束体などの吸蔵体が収容され、 燃料供給体 30の終端と接続されている。なお、図 8に示すように、燃料供給体 30の 終端に上記中継芯 10aと同質の中継芯 40aを介して貯蔵槽 40内に収容される使用 済み燃料を吸蔵する多孔体や繊維束体などの吸蔵体に接続してもよいものである。 燃料供給体 30により供給される液体燃料は、燃料電池セル 20で反応に供されるも のであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の外に排 出される液体燃料は殆どなぐ従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の処理系 を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用されな V、液体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となって 、る。 なお、 50は、燃料貯蔵槽 10と使用済み燃料貯蔵槽 40を連結すると共に、燃料貯 蔵槽 10から各単位セル 20、 20の個々に燃料供給体 30を介して直接液体燃料を確 実に供給するメッシュ構造など力 なる部材である。
[0064] このように構成される本実施形態の燃料電池 Eは、燃料供給体 30の浸透構造によ り燃料貯蔵槽 10内の液体燃料を毛管力により燃料電池セル 20、 20内に導入するも のである。
本実施形態では、少なくとも燃料貯蔵槽 10 (中継芯 10a)、燃料電極体 21及び Z 又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30、使用済み燃料貯蔵槽 40 (中継芯 40a) の毛管力を、少なくとも燃料貯蔵槽 10 (中継芯 10a)く燃料電極体 21及び Z又は燃 料電極体 21に接する燃料供給体 30と設定することにより、燃料電池 Aがどのような 状態 (角度)、逆さ等に放置されても、燃料貯蔵槽 10から各単位セル 20、 20の個々 に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安定的かつ継続的に燃料を供給す ることができるものとなる。より好ましくは、燃料貯蔵槽 10 (中継芯 10a)く燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30く使用済み燃料貯蔵槽 40 ( 中継芯 40a)と設定することにより、燃料貯蔵槽 10、各単位セル 20、 20から使用済み 燃料貯蔵槽までの夫々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安定的かつ 継続的に燃料の流れを作ることができるものとなる。
また、この実施形態の燃料電池 Eでは、ポンプゃブロワ、燃料気化器、凝縮器等の 補器を特に用いることなぐ液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することが出来 る構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
[0065] 各単位セル 20、 20への燃料供給には、燃料貯蔵槽 10の端部より直接接続される 浸透構造を有する燃料供給体 30が連結されることにより、複数セルカゝらなる燃料電 池の小型化が達成することができるものとなる。
更に、本実施形態では、燃料電池セル 20を二つ使用した形態を示したが、燃料電 池の使用用途により燃料電池セル 20の連結(直列又は並列)する数を増加させて所 要の起電力等とすることができる。
従って、本実施形態の燃料電池 Eではカートリッジィ匕が可能となり、携帯電話やノー ト型パソコンなどの携帯用電子機器の電源として用いられることができる小型の直接 メタノール型燃料電池が提供されることとなる。
[0066] 図 9は、本第 2発明の第 2実施形態の燃料電池 Fを示すものである。以下の実施形 態において、前記第 1実施形態の燃料電池 Eと同様の構成及び効果を発揮するもの については、図 7及び図 8と同一符号を付してその説明を省略する。
この燃料電池 Fは、図 9に示すように、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽が交換可能 なカートリッジ構造体となっている点でのみ、上記第 1実施形態と相違するものである このカートリッジ型の液体燃料貯蔵槽 60は、図 9に示すように、支持体 70内に収納 される構造であり、先端部に中継芯 10aを有するコレクタ一体 11を保持する先軸 61 、保持体 62と後端部に固着された尾栓部 63とを備えた筒状の本体部 64から構成さ れ、この本体部 64内部には液体燃料 Fが収容されると共に、中継芯 10aが挿入され ている。また、このカートリッジ型の液体燃料貯蔵槽 60の中継芯 10aは、支持体 70内 に収納される燃料供給体 30の先端部 30aに接続されている。なお、図示しないが、 燃料供給体 30の先端 (図 9の矢印方向)には、上記第 1実施形態と同様に燃料電池 セル 20、 20…に接続される構造となっている。
[0067] このように構成される第 2実施形態の燃料電池 Fでは、燃料貯蔵槽がカートリッジ式 の燃料貯蔵槽 60となって 、るので、燃料電池本体を固定したまま燃料の補充 ·交換 が簡単にできるものであり、燃料貯蔵槽 60の中継芯 10aを燃料供給体 30と接触させ ること〖こよって、液体燃料を流出させ、燃料電池として動作できるので、使用開始時 の調整、使用休止(中断)も簡単に行うことができると共に、液体燃料を安定的に、か つ、継続的に供給することができる。
また、本実施形態の燃料貯蔵槽 60は、カートリッジ式のため、使用済み燃料貯蔵 槽として再利用することができる。前記燃料貯蔵槽 60に設けられている中継芯 10aを 、使用済み燃料貯蔵体 40に設けられている中継芯 40aと毛管力が同等の物に取り 替え、本出願の燃料貯蔵層を燃料供給体 30の終端に取り付けることによって、使用 済み燃料貯蔵層として再利用することもできる。
[0068] 図 10は、本第 2発明の第 3実施形態の燃料電池 Gを示すものである。
本実施形態の燃料電池 Gは、コレクタ一体が平板状に広がる枚葉体を積み力さね て構成されるコレクタ一体 15からなる点、カートリッジ型の液体燃料貯蔵槽の構造が 若干相違する点で、上記第 2実施形態の燃料電池 Fと異なるものであり、上記第 2実 施形態の燃料電池 Bと同様の作用効果を発揮するものである。
このコレクタ一体 15は、上記実施形態のコレクタ一体 11と同様に機能するものであ り、各枚葉体 16、 16· · ·の表面に適宜の間隔をもたせた位置に複数の凸部を形成し、 該凸部が積み重なった、隣り合う枚葉体 16同士を所望の間隔でほぼ平行に位置さ せることにより溢流する液体燃料を保留する間隙部を形成し、かつ、間隙部を構成す る全ての枚葉体が液体燃料が通過する中継芯 10aが装着される導通路に接している ものである。
[0069] このカートリッジ型の液体燃料貯蔵槽 80は、図 10に示すように、支持体 70内に収 納される構造であり、先端部に中継芯 10aを保持する先軸 81と、後端部に固着され た尾栓部 82と、液体燃料を収容するタンク部 83とを備えた筒状の本体部 84から構 成されている。また、このカートリッジ型の液体燃料貯蔵槽 80の中継芯 10aは、支持 体 70内に収納される燃料供給体 30に接続されている。なお、図示しないが、燃料供 給体 30の先端(図 10の矢印方向)には、上記第 1実施形態と同様に燃料電池セル 2 0、 20…に接続される構造となっている。
[0070] このように構成される本第 2発明の第 3実施形態の燃料電池 Gでは、コレクタ一体が 平板状に広がる枚葉体を積みかさねて構成される前記実施形態 Eと同様に機能する コレクタ一体 15を備えたカートリッジ式の燃料貯蔵槽 80となっているので、燃料電池 本体を固定したまま燃料の補充 '交換が簡単にできるものであり、燃料貯蔵槽 80の 中継芯 10aを燃料供給体 30と接触させることによって、液体燃料を流出させ、燃料 電池として動作できるので、使用開始時の調整、使用休止(中断)も簡単に行うことが できると共に、液体燃料を安定的に、かつ、継続的に供給することができる。また、本 実施形態の燃料貯蔵槽 80も、上記第 2実施形態と同様に、使用済み燃料貯蔵層と して再利用することもできる。
[0071] 本第 2発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなぐ本発明の 技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、燃料電池セル 20は円柱状のものを用いた力 角柱状、板状の他の形状の ものであってもよぐまた、燃料供給体 30との接続は直列接続のほか、並列接続であ つてもよい。
更に、各実施形態の燃料電池の構造の一部を相互に変更して使用することもでき る。例えば、上記第 1実施形態の液体燃料貯蔵槽 10の代わりに、上記第 2実施形態 の液体燃料貯蔵槽を交換可能なカートリッジ構造体 60又は上記第 3実施形態の力 ートリッジ構造体 80を取り付けた構造としてもよいものである。
[0072] 更にまた、これらの実施形態のカートリッジ構造体を、燃料貯蔵槽ゃ使用済み燃料 貯蔵槽として使用した後で、液体燃料を適当な充填方法により注意深く再充填する ことにより、何度でも燃料貯蔵槽として利用可能である。
[0073] 図 11 (a)及び (b)は、本第 3発明の燃料電池 Hの基本的実施形態 (第 1実施形態) を示す概略図面である。なお、上記第 1発明の燃料電池と同様の構成は、同一の図 示符号で示し、その説明を省略する。
この燃料電池 Hは、図 11 (a)及び (b)に示すように、液体燃料 fを収容する燃料貯 蔵槽 10と、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体 21の外表部に電解質層 23を構築し 、該電解質層 23の外表部に空気電極層 24を構築することで形成される単位セル ( 燃料電池セル) 20、 20と上記燃料貯蔵槽 10に接続される浸透構造を有する燃料供 給体 30と、該燃料供給体 30の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽 40とを備え、 上記各単位セル 20、 20は直列に連結されて燃料供給体 30により燃料が順次供給さ れる構造となっている。
上記燃料貯蔵槽 10に収容される液体燃料 fは、上記第 1発明と同様のものが用い られるので、その説明を省略する。
[0074] 本実施形態では、図 11 (a)に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、液体燃料を 収容する燃料貯蔵槽 10の下部にバルブ部材 12を介して更に第 2燃料貯蔵槽 15を 有し、第 2燃料貯蔵槽 15内には液体燃料を吸蔵する多孔体又は繊維束体が内蔵さ れており、燃料供給体 30は上記第 2燃料貯蔵槽 15内に内蔵される多孔体又は繊維 束体力ゝらなる吸蔵体 15aに接続されて、燃料が供給されるものが挙げられる。
この吸蔵体 15aとしては、浸透構造を有するものであれば特に限定されず、例えば 、フェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂繊維焼結体などの焼結体等か ら構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系榭 脂、アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭脂、ポリウレタン系榭脂、ポリ ォレフィン系榭脂、ポリビニル系榭脂、ポリカーボネート系榭脂、ポリエーテル系榭脂 、ポリフエ-レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合せ力もなる繊維束体力もなるも のが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は必要に応じて適宜設定され るものである。
[0075] ノ レブ部材 12は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であり、 気圧、温度変化等により燃料貯蔵槽 10内に直接収容される液体燃料が燃料供給体 30に過剰に流出するのを防ぐものであり、過剰となった液体燃料はバルブ体 12など によって構成される第 2燃料貯蔵槽 15および第 2燃料貯蔵槽 15内に内蔵される多 孔体又は繊維束体に保持され、過剰な燃料の流出を一時的に防止する構造となつ ている。
このバルブ体の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐久性を 有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの金属、ポリプロ ピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂などが挙げられる。 特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成 榭脂であり、通常の射出成形などによって製造することができる。
[0076] また、上記燃料貯蔵槽 10の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定 性、耐久性及び光線透過性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、 ステンレスなどの金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなど の合成樹脂、ガラスなどが挙げられ、上記第 1発明と同様のものが用いられるので、 その説明を省略する。
また、単位セルとなる各燃料電池セル 20は、上記第 1発明と同様のものが用いられ るので、その説明を省略する。
[0077] 前記燃料供給体 30は、第 2燃料貯蔵槽 15内に収容される液体燃料を吸蔵する吸 蔵体 15aに接続され、該液体燃料を各単位セル 20に供給できる浸透構造を有する ものであれば特に限定されず、例えば、フェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体 、榭脂繊維焼結体などの焼結体等カゝら構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊 維、獣毛繊維、ポリアセタール系榭脂、アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミ ド系榭脂、ポリウレタン系榭脂、ポリオレフイン系榭脂、ポリビニル系榭脂、ポリカーボ ネート系榭脂、ポリエーテル系榭脂、ポリフエ二レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の 組合せからなる繊維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔 率等は各単位セル 20への供給量に応じて適宜設定されるものである。
[0078] 使用済み燃料貯蔵槽 40は、燃料供給体 30の終端に配置されるものである。この貯 蔵槽 40内に使用済み燃料を吸蔵する多孔体や繊維束体などの吸蔵体 41が設けら れ、燃料供給体 30の終端と接続されている。
燃料供給体 30により供給される液体燃料は、燃料電池セル 20で反応に供されるも のであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の外に排 出される液体燃料は殆どなぐ従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の処理系 を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用されな V、液体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となって 、る。 なお、 50は、燃料貯蔵槽 10と使用済み燃料貯蔵槽 40を連結すると共に、燃料貯 蔵槽 10から各単位セル 20、 20の個々に燃料供給体 30を介して直接液体燃料を確 実に供給するメッシュ構造など力 なる部材である。
[0079] このように構成される本実施形態の燃料電池 Hは、燃料貯蔵槽 10を押圧操作 (ノッ ク操作)することにより、バルブ部材 12が開閉するものであり、燃料貯蔵槽 10を押圧( ノック)するとバルブ部材 12が開口し液体燃料が一時貯蔵用の第 2燃料貯蔵槽 15に 流入することとなり、該バルブ体 12を通して第 2燃料貯蔵槽 15内の多孔体又は繊維 束体力もなる吸蔵体 15aへ液体燃料が浸透し、燃料供給体 30の浸透構造により、液 体燃料を燃料電池セル 20、 20内に導入するものである。
これにより液体燃料は燃料電極体 21により各単位セル 20に供給されて、燃料貯蔵 槽の押圧 (ノック)後に液体燃料を安定的に供給することができる。
[0080] また、本実施形態の燃料電池 Hでは燃料貯蔵槽 10を押圧操作 (ノック操作)するこ とにより流出バルブ 12が開閉して燃料電池として動作できるので、使用開始時期の 調整、使用休止(中断)も簡単に行うことができると共に、液体燃料を安定的にかつ 継続的に供給することができる。
本実施形態では、少なくとも燃料貯蔵槽 10 (第 2燃料貯蔵槽 15内の多孔体又は繊 維束体 15a)、燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30、 使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)の毛管力を、少なくとも燃料貯蔵槽 10 (第 2燃 料貯蔵槽 15内の多孔体又は繊維束体 15a) <燃料電極体 21及び Z又は燃料電極 体 21に接する燃料供給体 30と設定することにより、燃料貯蔵槽 10から各単位セル 2 0、 20の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安定的かつ継続的に 燃料を供給することができるものとなる。より好ましくは、燃料貯蔵槽 10 (第 2燃料貯 蔵槽 15内の多孔体又は繊維束体 15a) <燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21 に接する燃料供給体 30く使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)と設定することにより 、燃料貯蔵槽 10、各単位セル 20、 20から使用済み燃料貯蔵槽までの夫々に直接 液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安定的かつ継続的に燃料の流れを作るこ とがでさるちのとなる。
[0081] また、この実施形態の燃料電池 Hでは、各単位セル 20が平板状 (層状)の構造で あるため、多数の単位セルを燃料供給に対して直列に連結できるので、高井起電力 を有する燃料電池となる。また、ポンプゃブロワ、燃料気化器、凝縮器等の補器を特 に用いることなぐ液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することができる構造と なるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
このように本実施形態の燃料電池 Hでは,燃料電池全体のカートリッジ化が可能と なり、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯用電子機器の電源として用いられること ができる小型の燃料電池が提供されることとなる。
[0082] 図 12 (a)— (d)は、本第 3発明の第 2実施形態を示す燃料電池 Iを示すものである。
この燃料電池 Iは、図 12 (a)及び (b)に示すように、燃料貯蔵槽 10内の液体燃料が 直接収容されて ヽる点、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10が交換可能なカートリツ ジ構造体となって 、る点、燃料貯蔵槽 10の下部に流出バルブ 13を介して液体燃料 流入槽 14を有する燃料供給機構となっている点、液体燃料流入槽 14の下部にバル ブ部材 12を介して更に第 2燃料貯蔵層 15を有する点、各単位セル 20の燃料電極体 21自体が多孔体であり、燃料供給体 30の機能を兼用する点、各単位セル 20が燃料 供給に対して並列に連結されている点でのみ、上記第 1実施形態と相違するもので ある。
[0083] この単位セル 20は、図 12 (b)に示すような構造であり、円筒の中心にある燃料電極 体 21が、燃料供給体 30と同等な毛管力を有する多孔体等にて構成されており、第 二燃料貯蔵槽 15から使用済み燃料貯蔵槽 40への燃料の流れを可能にするもので ある。また、この構造は、図 12 (c)及び (d)に示すように、燃料電極体 21が突出した 形状でも構わな 、ものである。
[0084] このように構成される第 2実施形態の燃料電池 Iでは、燃料貯蔵槽 10を押圧操作 ( ノック操作)することにより流出バルブ部材 13、バルブ部材 12が開閉するものであり、 燃料貯蔵槽 10を押圧 (ノック)すると流出バルブ 13が開口して液体燃料流入槽 14に 流入し、更に同時開口するバルブ部材 12により液体燃料が一時貯蔵用の第 2燃料 貯蔵層 15に流入する。これにより液体燃料は燃料電極体 21により各単位セル 20に 供給されて、上記第 1実施形態と同様の作用効果を発揮することとなる。
また、本第 2実施形態の燃料電池 Eでは、燃料貯蔵槽 10がカートリッジ式となって いるので、燃料の補充 ·交換が簡単にできるものであり、燃料貯蔵槽を押圧操作 (ノッ ク操作)することにより流出バルブ 13、バルブ部材 12が開閉して燃料電池として動作 できるので、使用開始時期の調整、使用休止(中断)も簡単に行うことができると共に 、液体燃料を安定的にかつ継続的に供給することができる。
[0085] 更に、本第 2実施形態の燃料電池 Iでは、各単位セル 20が多孔体構造であることか ら燃料供給体 30が必要な 、ため、各単位セルの性能 ·効率の向上及び小型化など を更に実現可能にする燃料電池となる。
また、本実施形態では、燃料電池セル 20を 3つ使用した形態を示したが、燃料電 池の使用用途により燃料電池セル 20の連結(直列又は並列)する数を増加させて所 要の起電力等とすることができる。
[0086] このように本実施形態の燃料電池 Iでは、燃料電池全体のカートリッジ化、燃料貯蔵 槽 10のカートリッジィ匕が可能となり、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯用電子 機器の電源として用いられることができる小型の燃料電池が提供されることとなる。
[0087] 図 13は、本第 3発明の第 3実施形態の燃料電 を示すものであり、図 14は本第 3 発明の第 4実施形態の燃料電池 Kを示すものである。以下の実施形態において、前 記第 1実施形態と同様の構成及び効果を発揮するものについては、図 5と同一符号 を付してその説明を省略する。
この燃料電池 F又は Gは、図 13及び図 14に示すように、液体燃料を収容する燃料 貯蔵槽が交換可能なバルブ体を備えたカートリッジ構造体 60となっている点でのみ 、上記第 1実施形態の燃料電池 Dと相違するものである。また、燃料電池 Fと Gの相 違は、後述するように、カートリッジ構造体 60からの液体燃料が燃料供給体に浸透流 出する力、または、中継芯を介して燃料供給体に浸透流出するかの違いである。
[0088] 第 3実施形態のカートリッジ型の液体燃料貯蔵槽 60は、図 13に示すように、支持 体 70内に収納される構造であり、先端部に燃料供給体 30と一体となる中継部材 31 を保持する先軸 61を取り付けると共に、後端部が閉塞された筒状の本体部 62から構 成され、この本体部 64内部にはバルブ体 65が取り付けられている。第 4実施形態で は、図 14に示すように、燃料供給体 30と一体ではなぐ上述の多孔体や繊維束体な どの吸蔵体 15aと同材質の中継芯 32として先軸 62に保持されるものである。
[0089] このバルブ体 65は、燃料貯蔵槽 60を押圧 (ノック)すると流出バルブが開口して中 継芯 31に浸透するものであり、押圧をやめると流出バルブが閉じる構造となるもので ある。なお、図示しないが、燃料供給体 30の先端(図 13及び図 14の矢印方向)には 、上記第 1又は第 2実施形態と同様に燃料電池セル 20、 20· ··に接続される構造とな つている。 [0090] このように構成される第 3実施形態の燃料電 では、燃料貯蔵槽 60がカートリッジ 式となって!/、るので、燃料電池本体を固定したまま燃料の補充 ·交換が簡単にできる ものであり、押圧 (ノック)操作により保持部 62が中継部材 31に沿って下側へ動 、て バルブ体 65が開口し、燃料貯蔵槽 60内の液体燃料 fを中継部材 31を介して燃料供 給体 30に浸透させ、燃料電池として動作できるので、使用開始時の調整、使用休止 (中断)も簡単に行うことができると共に、液体燃料を安定的にかつ継続的に供給す ることがでさる。
また、第 4実施形態の燃料電池 Kでは、燃料貯蔵槽 60がカートリッジ式となってい るので、燃料電池本体を固定したまま燃料の補充 ·交換が簡単にできるものであり、 押圧 (ノック)操作により燃料供給体 30の押圧部 33に接触してバルブ体 65が開口し 、燃料貯蔵槽 60内の液体燃料 Fを中継芯 32を介して燃料供給体 30に浸透させ、燃 料電池として動作できるので、使用開始時の調整、使用休止(中断)も簡単に行うこと ができると共に、液体燃料を安定的にかつ継続的に供給することができる。
また、第 2—第 4の実施形態のカートリッジ構造体を液体燃料貯蔵槽として使用した 後で、適当な充填方法により液体燃料を注意深く再充填することで液体燃料貯蔵槽 として再利用することが可能である。
更にまた、第 1実施形態の燃料電池を使用し終えた後、液体燃料貯蔵槽 10に、適 当な充填方法により液体燃料を再充填して燃料電池として再利用することが可能で ある。
[0091] 本第 3発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなぐ本発明の 技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
各実施形態の燃料電池の構造の一部を相互に変更して使用することもできる。例 えば、上記第 1実施形態の液体燃料貯蔵槽 10及びバルブ体 12の代わりに、上記第 4実施形態のカートリッジ型のバルブ体 65及び中継芯 32を備えた液体燃料貯蔵槽 6 0を取り付けた構造としてもよ 、ものである。
また、液体燃料の消費が激しい場合には、例えば、第 4実施形態の燃料電池 Gの 中継芯 32を、金属製、あるいは、榭脂製などの、パイプ、あるいは、押し棒などの、液 体燃料に対する保持力が無いものに取り替えることによって、一度に大量の液体燃 料を燃料供給体 30に供給することも可能である。
[0092] 図 15 (a)— (c)は、本第 4発明の燃料電池 Lの基本的実施形態 (第 1実施形態)を 示す概略図面である。
この燃料電池 Lは、図 15 (a)— (c)に示すように、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10と、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体 21の外表部に電解質層 23を構築し、該 電解質層 23の外表部に空気電極層 24を構築することで形成される単位セル (燃料 電池セル) 20、 20と上記燃料貯蔵槽 10に接続される浸透構造を有する燃料供給体 30と、該燃料供給体 30の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽 40とを備え、上記 各単位セル 20、 20は直列に連結されて燃料供給体 30により燃料が順次供給される 構造となっており、また、前記使用済み燃料貯蔵槽 40に、毛管力を有する多孔体及 び Z又は繊維束体力もなる中継芯 40aを配し、該中継芯 40aを介して使用済み燃料 を前記使用済み燃料貯蔵槽 40に排出し、該中継芯 40aを介した排出孔 40b以外は 密閉される構造となっている。
[0093] 上記燃料貯蔵槽 10に収容される液体燃料としては、上記第 1発明と同様のものが 用いられるので、その説明を省略する。
本実施形態では、液体燃料は、燃料貯蔵槽 10内に収容される中綿や多孔体、ま たは繊維束体などの吸蔵体 10aに吸蔵されている。なお、この吸蔵体 10aは液体燃 料を吸蔵できるものであれば特に限定されず、後述する燃料供給体 30と同様の構成 のものなどを用いることができる。
[0094] また、上記燃料貯蔵槽 10の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定 性、耐久性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの 金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂、ガラ スなどが挙げられ、上記第 1発明と同様のものが用いられるので、その説明を省略す る。
また、単位セルとなる各燃料電池セル 20は、上記第 1発明と同様のものが用いられ るので、その説明を省略する。
[0095] 前記燃料供給体 30は、燃料貯蔵槽 10内に収容される液体燃料を吸蔵する吸蔵体 10aに接続され、該液体燃料を各単位セル 20に供給できる浸透構造を有するもので あれば特に限定されず、例えばフェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂 繊維焼結体などの焼結体等から構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣 毛繊維、ポリアセタール系榭脂、アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭 脂、ポリウレタン系榭脂、ポリオレフイン系榭脂、ポリビュル系榭脂、ポリカーボネート 系榭脂、ポリエーテル系榭脂、ポリフエ二レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合 せからなる繊維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等 は各単位セル 20への供給量に応じて適宜設定されるものである。
[0096] 使用済み燃料貯蔵槽 40は、燃料供給体 30の終端に中継芯 40aを介して配置され るものである。この使用済み燃料貯蔵槽 40には、毛管力を有する多孔体及び Z又は 繊維束体からなる中継芯 40aを配し、該中継芯 40aを介して使用済み燃料を前記使 用済み燃料貯蔵槽 40に排出し、該中継芯 40aを介した排出孔 40b以外は密閉され る構造となっている。また、使用済み燃料貯蔵槽 40内には、中継芯 40aの下端部と 接して使用済み燃料を吸蔵する多孔体や繊維束体などの吸蔵体 41が内蔵されて!ヽ る。
[0097] 燃料供給体 30により供給される液体燃料は、燃料電池セル 20で反応に供されるも のであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の外に排 出される液体燃料は殆どなぐ従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の処理系 を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用されな V、液体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となって 、る。 なお、 50は、燃料貯蔵槽 10と使用済み燃料貯蔵槽 40を連結するとともに、燃料貯 蔵槽 10から各単位セル 20、 20の個々に燃料供給体 30を介して直接液体燃料を確 実に供給するメッシュ構造など力 なる部材である。
[0098] このように構成される本実施形態の燃料電池 Lは、燃料供給体 30の浸透構造によ り燃料貯蔵槽 10内の吸蔵体 10aに吸蔵されている液体燃料を毛管力により燃料電 池セル 20、 20内に導入するものである。
本実施形態では、前記使用済み燃料貯蔵槽 40には、中継芯 40aを介した排出孔 40b以外は密閉される構造となっており、燃料供給体 30の終端に中継芯 40aを介し て使用済み燃料を吸蔵体 41に直接吸蔵させる構成となっており、少なくとも、燃料貯 蔵槽 10 (吸蔵体 10a)、燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給 体 30、中継芯 40a,使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)の毛管力を、燃料貯蔵槽 1 0 (吸蔵体 10a)く燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30 く中継芯 40aく使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)と設定することにより、燃料電 池 Aがどのような状態 (角度)、逆さ等に放置されても、燃料貯蔵槽 10から各単位セ ル 20、 20の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安定的かつ継続 的に燃料を供給することができるものとなり、かつ、反応に使用されない液体燃料が 貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
[0099] また、これらの実施形態では、使用済み燃料貯蔵槽 40又は使用済み燃料貯蔵槽 4 0内の吸蔵体 41又は吸蔵体 41を内蔵する使用済み燃料貯蔵槽 40を交換可能とし てよいものである。使用済み燃料の排出には、使用済み燃料貯蔵槽 40又は使用済 み燃料貯蔵槽 40内の吸蔵体 41をそのまま廃棄しても良い。また、吸蔵体 41や中継 芯 40aに吸蔵された使用済み燃料を搾り出し、遠心による排出、蒸発などにより使用 済み燃料を排出しても良ぐこの場合、使用済み燃料貯蔵槽は再利用することも可能 である。
更に何らかの理由で、使用済み燃料の成分として再利用可能な濃度の燃料が残つ ている場合には前記した方法で排出した使用済み燃料を、再度、燃料貯蔵槽 10〖こ 再充填することも可能である。
また、この実施形態の燃料電池 Lでは、ポンプゃブロワ、燃料気化器、凝縮器等の 補器を特に用いることなぐ液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することが出来 る構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
更にまた、各単位セル 20、 20への燃料供給には、燃料貯蔵槽 10の端部より直接 接続される浸透構造を有する燃料供給体 30が連結されることにより、複数セル力ゝらな る燃料電池の小型化が達成することができるものとなる。
[0100] 図 16は、本第 4発明の第 2実施形態を示す燃料電池 Mを示すものである。なお、 上記第 1実施形態の燃料電池 Lと同様の構成は同一符号を付けてその説明を省略 する(第 3実施形態以降にぉ 、ても同様)。
この実施形態の燃料電池 Mは、液体燃料が燃料貯蔵槽 10内に収容される中綿や 多孔体、または繊維束体などの吸蔵体 10a、中継芯 10bを介して燃料供給体 30に 供給する点で、上記第 1実施形態の燃料電池 Lと相違するものである。
本実施形態では、少なくとも、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a)、中継芯 10bく燃料電 極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30、中継芯 40a、使用済み 燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)の毛管力を、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a) <中継芯 10b く燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30く中継芯 40a く使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)と設定することにより、燃料電池 Aよりも、更 に燃料電池 Bがどのような状態 (角度)、逆さ等に放置されても、燃料貯蔵槽 10から 各単位セル 20、 20の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安定的 かつ継続的に燃料を供給することができるものとなり、かつ、反応に使用されない液 体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
[0101] 図 17 (a)は、本第 4発明の第 3実施形態を示す燃料電池 Nを示すものである。
この実施形態の燃料電池 Nは、図 17 (a)に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、 液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10の下部にコレクタ一体 11を備えて燃料が供給さ れる点で、上記第 1実施形態の燃料電池 Lと相違するものである。
この実施形態では、コレクタ一体 11は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と 同様の構成であり、気圧、温度変化等により燃料貯蔵槽 10内に直接収容される液体 燃料が燃料供給体 30に過剰に流出するのを防ぐものであり、膨張等により過剰とな つた液体燃料はコレクタ一体 11のコレクタ一部 l la、 11a…間などに保持され、気圧 、温度変化が元に戻れば燃料貯蔵槽 10内に戻る構造となっており、上記第 1実施形 態と同様に機能するものである。
[0102] 図 17 (b)及び (c)は、本第 4発明の第 4実施形態を示す燃料電池 Oを示すものであ る。
この実施形態の燃料電池 Oは、図 17 (b)及び (c)に示すように、液体燃料が直接 貯蔵され、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10の下部にバルブ部材 12を介して更に 第 2燃料貯蔵槽 15を有し、該第 2燃料貯蔵槽 15内には液体燃料を吸蔵する多孔体 又は繊維束体が内蔵されており、燃料供給体 30が上記第 2燃料貯蔵槽 15内に内蔵 される多孔体又は繊維束体が接続されている点、並びに、単位セル 20が平板状のも のを使用して ヽる点で、上記第 1実施形態の燃料電池 Lと相違するものである。
この実施形態では、燃料貯蔵槽 10を押圧操作 (ノック操作)することによりバルブ部 材 12が開閉し、液体燃料が一時貯蔵用の第 2燃料貯蔵槽 15に流入する。これ〖こより 液体燃料は燃料供給体 30により各単位セル 20に供給されて、前記第 1実施形態と 同様の作用効果を発揮する。更に、この実施形態では燃料貯蔵槽 10をノック操作す ることにより燃料が供給され、燃料電池として動作できるので、液体燃料の供給量の 調節、使用開始時期の調整、使用休止が簡単に行うことができる。
[0103] 図 18は、本第 4発明の第 5実施形態を示す燃料電池 Pを示すものである。
この実施形態の燃料電池 Pは、図 18に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、液 体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10が交換可能なカートリッジ構造体となっており燃料 貯蔵槽 10の下部に流出バルブ 13を介して液体燃料流入槽 14を有する燃料供給体 となっており、液体燃料流入槽 14の下部にバルブ部材 12を介して更に第 2燃料貯 蔵槽 15を有し、該第 2燃料貯蔵槽 15内には液体燃料を吸蔵する多孔体又は繊維束 体が内蔵されており、燃料供給体 30が上記第 2燃料貯蔵槽 15内に内蔵される多孔 体又は繊維束体が接続されている点、並びに、単位セル 20を並列接続している点で 、上記第 1実施形態の燃料電池 Lと相違するものである。
この実施形態では、燃料貯蔵槽 10を押圧操作 (ノック操作)することにより流出ノ レ ブ部材 13、バルブ部材 12が開閉し、液体燃料が一時貯蔵用の第 2燃料貯蔵槽 15 に流入する。これにより液体燃料は燃料供給体 30により各単位セル 20に供給されて 、前記第 1実施形態と同様の作用効果を発揮する。更に、この実施形態では燃料貯 蔵槽 10がカートリッジ式となっているので、燃料の補充'交換が簡単にでき、燃料貯 蔵槽 10をノック操作することにより燃料が供給され、燃料電池として動作できるので、 使用開始時期の調整、使用休止が簡単に行うことができる。
[0104] 図 19は、本第 4発明の第 6実施形態の燃料電池 Qを示すものである。
この実施形態の燃料電池 Qは、図 17 (a)に示すように、使用済み燃料貯蔵槽 40〖こ 、開閉可能な蓋体 42を設けた点で、上記第 2実施形態の燃料電池 Mと異なるもので ある。
開閉可能な蓋体 42の構造としては、例えば、スクリューキャップ構造、ヒンジ構造、 通常の筆記具などに用いられている嵌合キャップ構造など、使用済み液体燃料を安 易に漏出させな 、構造であれば適宜用いることができる。
この実施形態では、上記第 1実施形態の燃料電池等と同様に機能すると共に、使 用済み燃料貯蔵槽 40内の吸蔵体 41が交換可能となり、使用済み燃料の廃棄が簡 単に行うができる。
また、使用済み燃料貯蔵槽 40を、取り外し自在としてもよぐ図 19 (b)に示すように 、大型の使用済み燃料貯蔵槽 40を取り付け 、てもよ 、ものである。
使用済み燃料貯蔵槽 40を取り外し自在とする構成としては、例えば、スクリューキヤ ップ構造、嵌合構造、および、ボルトなどによる固定など脱着が簡単にできる構成が 挙げられる。
[0105] 図 20は、本第 4発明の第 7実施形態の燃料電池 Rを示すものである。
この実施形態の燃料電池 Rは、図 20に示すように、燃料供給体 30と接触する中継 芯 40bの周囲にコレクタ一体 45を設けている点でのみ、上記第 1実施形態の燃料電 池と相違するものである。
コレクタ一体 45は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であり、 気圧、温度変化等により使用済み燃料貯蔵槽 40内に直接収容される使用済み液体 燃料が燃料供給体 30に逆流することを防ぐものであり、膨張等により逆流しそうな使 用済み液体燃料はコレクタ一体 45のコレクタ一部 45a、 45a…間などに保持され、気 圧、温度変化が元に戻れば燃料貯蔵槽 40内に戻る構造となっている。
[0106] このコレクタ一体 45の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐 久性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの金属、 ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂などが挙げ られる。特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなど の合成樹脂であり、通常の射出成形や複雑な形状を形成可能な光造形技術によつ て製造できる。また、前記の合成樹脂などのフィルムをプレス加工するなどして得られ る枚葉体を積層させることで、前記コレクタ一部 45aの代わりとし、コレクタ一体を構成 させることちでさる。
[0107] これらのコレクタ一体 45の表面エネルギーは、使用済み燃料の表面自由エネルギ 一よりも高く設定されることが重要であり、これにより使用済み燃料に対するコレクター 体 45の濡れ性が向上し、使用済み燃料の保持力が向上する。コレクタ一体 45の表 面自由エネルギーの調整には通常、プラズマ処理、オゾン処理、表面改質剤による 処理などが利用される。
[0108] この実施形態では、前記第 1実施形態と同様に機能するものであり、中継芯 40aの 毛管力を、燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30く中継 芯 40aとすることで、使用済み燃料貯蔵槽 40から各単位セル 20、 20の個々に使用 済み燃料が逆流を起こすことなぐ反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽 40に蓄え られ阻害反応を防ぐことができる。
また、これらの実施形態では、使用済み燃料貯蔵槽 40を交換可能とする力、又は、 使用済み燃料貯蔵槽 40に開閉可能な蓋体を設けてもよいものである。使用済み燃 料の排出には、使用済み燃料貯蔵槽 40をそのまま廃棄しても良い。また、蓋体を開 放し使用済み燃料を排出しても良ぐこの場合、使用済み燃料貯蔵槽は再利用する ことも可能である。
更に何らかの理由で、使用済み燃料の成分として再利用可能な濃度の燃料が残つ ている場合には前記した方法で排出した使用済み燃料を、再度、燃料貯蔵槽 10〖こ 再充填することも可能である。
開閉可能な蓋体 42の構造として、前記第 6実施形態の燃料電池 Fの使用済み燃 料貯蔵槽に用いることができる構造の他、第 4、第 5実施形態に燃料貯蔵槽からの液 体燃料の流出機構として挙げたバルブ構造も用いることができる。
[0109] 本第 4発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなぐ本発明の 技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、第 3—第 5実施形態の燃料貯蔵槽と、第 6、第 7実施形態の使用済み燃料 貯蔵槽をそれぞれ組み合わせた形態に、自由に変更可能である。
また、第 1一第 7実施形態の使用済み燃料貯蔵槽を複数連結し、使用済み燃料の 貯蔵量を上げることも可能である。この場合、連結の仕方は直列でも並列でも適宜選 択することが可能である。
[0110] 図 21 (a)一 (e)は、本第 5発明の燃料電池 Sの基本的実施形態 (第 1実施形態)を 示す概略図面である。
この燃料電池 Sは、図 21 (a)— (e)に示すように、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10と、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体 21の外表部に電解質層 23を構築し、該 電解質層 23の外表部に空気電極層 24を構築することで形成される単位セル (燃料 電池セル) 20、 20と上記燃料貯蔵槽 10に接続される浸透構造を有する燃料供給体 30と、該燃料供給体 30の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽 40とを備え、上記 各単位セル 20、 20は直列に連結されて燃料供給体 30により燃料が順次供給される 構造となっており、また、前記使用済み燃料貯蔵槽 40に、毛管力を有する多孔体及 び Z又は繊維束体力もなる中継芯 40aを配し、該中継芯 40aを介して使用済み燃料 を前記使用済み燃料貯蔵槽 40に排出する構成で、該使用済み燃料貯蔵槽 40が開 放されて!/、る構造となって 、る。
[0111] 上記燃料貯蔵槽 10に収容される液体燃料としては、上記第 1発明と同様のものが 用いられるので、その説明を省略する。
本実施形態では、液体燃料は、燃料貯蔵槽 10内に収容される中綿や多孔体、ま たは繊維束体などの吸蔵体 10aに吸蔵されている。なお、この吸蔵体 10aは液体燃 料を吸蔵できるものであれば特に限定されず、後述する燃料供給体 30と同様の構成 のものなどを用いることができる。
[0112] また、上記燃料貯蔵槽 10の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定 性、耐久性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの 金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂、ガラ スなどが挙げられ、上記第 1発明と同様のものが用いられるので、その説明を省略す る。
また、単位セルとなる各燃料電池セル 20は、上記第 1発明と同様のものが用いられ るので、その説明を省略する。
[0113] 前記燃料供給体 30は、燃料貯蔵槽 10内に収容される液体燃料を吸蔵する吸蔵体 10aに接続され、該液体燃料を各単位セル 20に供給できる浸透構造を有するもので あれば特に限定されず、例えばフェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂 繊維焼結体などの焼結体等から構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣 毛繊維、ポリアセタール系榭脂、アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭 脂、ポリウレタン系榭脂、ポリオレフイン系榭脂、ポリビュル系榭脂、ポリカーボネート 系榭脂、ポリエーテル系榭脂、ポリフエ二レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合 せからなる繊維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等 は各単位セル 20への供給量に応じて適宜設定されるものである。
[0114] 使用済み燃料貯蔵槽 40は、燃料供給体 30の終端に中継芯 40aを介して配置され るものである。この使用済み燃料貯蔵槽 40には、毛管力を有する多孔体及び Z又は 繊維束体からなる中継芯 40aを配し、該中継芯 40aを介して使用済み燃料を前記使 用済み燃料貯蔵槽 40に排出し、該中継芯 40aを介した挿入孔 40bと共に、図 21 (d) 及び (e)に示すように、吸蔵体 41を大きく露出させることができる開口部 40cを有する 開放構造となっている。また、使用済み燃料貯蔵槽 40内には、中継芯 40aの下端部 と接して使用済み燃料を吸蔵する多孔体や繊維束体などの吸蔵体 41が内蔵されて いる。なお、吸蔵体 41を脱落させないように、リブ体 40dを設けることもできる。
[0115] 燃料供給体 30により供給される液体燃料は、燃料電池セル 20で反応に供されるも のであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の外に排 出される液体燃料は殆どなぐ従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の処理系 を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用されな V、液体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となって 、る。 なお、 50は、燃料貯蔵槽 10と使用済み燃料貯蔵槽 40を連結するとともに、燃料貯 蔵槽 10から各単位セル 20、 20の個々に燃料供給体 30を介して直接液体燃料を確 実に供給するメッシュ構造など力 なる部材である。
[0116] このように構成される本実施形態の燃料電池 Sは、燃料供給体 30の浸透構造によ り燃料貯蔵槽 10内の吸蔵体 10aに吸蔵されている液体燃料を毛管力により燃料電 池セル 20、 20内に導入するものである。
本実施形態では、前記使用済み燃料貯蔵槽 40には、中継芯 40aを介した挿入孔 40bと共に、開放部 40cを設けた形態となる開放構造で、燃料供給体 30の終端に中 継芯 40aを介して使用済み燃料を吸蔵体 41に直接吸蔵させる構成となっており、少 なくとも、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a)、燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に 接する燃料供給体 30、中継芯 40a,使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)の毛管力 を、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a)く燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接す る燃料供給体 30く中継芯 40aく使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)と設定するこ とにより、燃料電池 Aがどのような状態 (角度)、逆さ等に放置されても、燃料貯蔵槽 1 0から各単位セル 20、 20の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安 定的かつ継続的に燃料を供給することができるものとなり、かつ、反応に使用されな い液体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
[0117] 本実施形態では、使用済み燃料貯蔵槽 40は密閉されていないため、吸蔵体 40a 力 大気中へ使用済み燃料の蒸発による放出が可能である。少量の燃料電池の使 用であれば、使用済み燃料の量も少量であり、大気中へ使用済み燃料の蒸発による 放出が容易である。
更に、多量の使用済み燃料が排出されてきた場合でも、吸蔵体 40aにより吸蔵する ことが可能な量までは保持することが可能であり、吸蔵された使用済み燃料を順次大 気中に蒸発させて行くことで、放出が可能である。
[0118] また、これらの実施形態では、使用済み燃料貯蔵槽 40又は使用済み燃料貯蔵槽 4 0内の吸蔵体 41又は吸蔵体 41を内蔵する使用済み燃料貯蔵槽 40を交換可能とし てよいものである。使用済み燃料の排出には、使用済み燃料貯蔵槽 40又は使用済 み燃料貯蔵槽 40内の吸蔵体 41をそのまま廃棄しても良い。また、吸蔵体 41や中継 芯 40aに吸蔵された使用済み燃料を搾り出し、遠心による排出、蒸発などにより使用 済み燃料を排出しても良ぐこの場合、使用済み燃料貯蔵槽は再利用することも可能 である。
更に、この実施形態の燃料電池 Sでは、ポンプゃブロワ、燃料気化器、凝縮器等の 補器を特に用いることなぐ液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することが出来 る構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
更にまた、各単位セル 20、 20への燃料供給には、燃料貯蔵槽 10の端部より直接 接続される浸透構造を有する燃料供給体 30が連結されることにより、複数セル力ゝらな る燃料電池の小型化が達成することができるものとなる。
[0119] 図 22は、本第 5発明の第 2実施形態を示す燃料電池 Tを示すものである。なお、上 記第 1実施形態の燃料電池 sと同様の構成は同一符号を付けてその説明を省略す る(第 3実施形態以降にぉ 、ても同様)。
この実施形態の燃料電池 Tは、液体燃料が燃料貯蔵槽 10内に収容される中綿や 多孔体、または繊維束体などの吸蔵体 10a、中継芯 10bを介して燃料供給体 30に 供給する点で、上記第 1実施形態の燃料電池 Aと相違するものである。
本実施形態では、少なくとも、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a)、中継芯 10bく燃料電 極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30、中継芯 40a、使用済み 燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)の毛管力を、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a) <中継芯 10b く燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30く中継芯 40a く使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 41)と設定することにより、燃料電池 Aよりも、更 に燃料電池 Bがどのような状態 (角度)、逆さ等に放置されても、燃料貯蔵槽 10から 各単位セル 20、 20の個々に直接液体燃料が逆流や途絶を起こすことなぐ安定的 かつ継続的に燃料を供給することができるものとなり、かつ、反応に使用されない液 体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
[0120] 図 23 (a)は、本第 5発明の第 3実施形態を示す燃料電池 Uを示すものである。
この実施形態の燃料電池 Uは、図 23 (a)に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、 液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10の下部にコレクタ一体 11を備えて燃料が供給さ れる点で、上記第 1実施形態の燃料電池 Sと相違するものである。
この実施形態では、コレクタ一体 11は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と 同様の構成であり、気圧、温度変化等により燃料貯蔵槽 10内に直接収容される液体 燃料が燃料供給体 30に過剰に流出するのを防ぐものであり、膨張等により過剰とな つた液体燃料はコレクタ一体 11のコレクタ一部 l la、 11a…間などに保持され、気圧 、温度変化が元に戻れば燃料貯蔵槽 10内に戻る構造となっており、上記第 1実施形 態と同様に機能するものである。
[0121] 図 23 (b)及び (c)は、本第 5発明の第 4実施形態を示す燃料電池 Vを示すものであ る。
この実施形態の燃料電池 Vは、図 23 (b)及び (c)に示すように、液体燃料が直接 貯蔵され、液体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10の下部にバルブ部材 12を介して更に 第 2燃料貯蔵槽 15を有し、該第 2燃料貯蔵槽 15内には液体燃料を吸蔵する多孔体 又は繊維束体が内蔵されており、燃料供給体 30が上記第 2燃料貯蔵槽 15内に内蔵 される多孔体又は繊維束体が接続されている点、並びに、単位セル 20が平板状のも のを使用して 、る点で、上記第 1実施形態の燃料電池 Sと相違するものである。
この実施形態では、燃料貯蔵槽 10を押圧操作 (ノック操作)することによりバルブ部 材 12が開閉し、液体燃料が一時貯蔵用の第 2燃料貯蔵槽 15に流入する。これ〖こより 液体燃料は燃料供給体 30により各単位セル 20に供給されて、前記第 1実施形態と 同様の作用効果を発揮する。更に、この実施形態では燃料貯蔵槽 10をノック操作す ることにより燃料が供給され、燃料電池として動作できるので、液体燃料の供給量の 調節、使用開始時期の調整、使用休止が簡単に行うことができる。
[0122] 図 24は、本第 5発明の第 5実施形態を示す燃料電池 Wを示すものである。
この実施形態の燃料電池 Wは、図 24に示すように、液体燃料が直接貯蔵され、液 体燃料を収容する燃料貯蔵槽 10が交換可能なカートリッジ構造体となっており燃料 貯蔵槽 10の下部に流出バルブ 13を介して液体燃料流入槽 14を有する燃料供給体 となっており、液体燃料流入槽 14の下部にバルブ部材 12を介して更に第 2燃料貯 蔵槽 15を有し、該第 2燃料貯蔵槽 15内には液体燃料を吸蔵する多孔体又は繊維束 体が内蔵されており、燃料供給体 30が上記第 2燃料貯蔵槽 15内に内蔵される多孔 体又は繊維束体が接続されている点、並びに、単位セル 20を並列接続している点で 、上記第 1実施形態の燃料電池 Sと相違するものである。
この実施形態では、燃料貯蔵槽 10を押圧操作 (ノック操作)することにより流出ノ レ ブ部材 13、バルブ部材 12が開閉し、液体燃料が一時貯蔵用の第 2燃料貯蔵槽 15 に流入する。これにより液体燃料は燃料供給体 30により各単位セル 20に供給されて 、前記第 1実施形態と同様の作用効果を発揮する。更に、この実施形態では燃料貯 蔵槽 10がカートリッジ式となっているので、燃料の補充'交換が簡単にでき、燃料貯 蔵槽 10をノック操作することにより燃料が供給され、燃料電池として動作できるので、 使用開始時期の調整、使用休止が簡単に行うことができる。
[0123] 図 25は、本第 5発明の第 6実施形態の燃料電池 Xを示すものである。
この実施形態の燃料電池 Fは、図 25 (a)に示すように、使用済み燃料貯蔵槽 40〖こ 、開閉可能な蓋体 42を設けた点で、上記第 2実施形態の燃料電池 Tと異なるもので ある。
開閉可能な蓋体 42の構造としては、例えば、スクリューキャップ構造、ヒンジ構造、 通常の筆記具などに用いられている嵌合キャップ構造など、使用済み液体燃料を安 易に漏出させな 、構造であれば適宜用いることができる。
この実施形態では、上記第 1実施形態の燃料電池等と同様に機能すると共に、使 用済み燃料貯蔵槽 40内の吸蔵体 41の交換可能となり、使用済み燃料の排気が簡 単に行うができる。
また、使用済み燃料貯蔵槽 40を、取り外し自在としてもよぐ図 25 (b)に示すように 、大型の使用済み燃料貯蔵槽 40を取り付け 、てもよ 、ものである。
使用済み燃料貯蔵槽 40を取り外し自在とする構成としては、例えば、スクリューキヤ ップ構造、嵌合構造、および、ボルトなどによる固定など脱着が簡単にできる構成が 挙げられる。
[0124] 図 26は、本第 5発明の第 7実施形態の燃料電池 Yを示すものである。
この実施形態の燃料電池 Gは、図 26 (a)に示すように、燃料供給体 30と接触する 中継芯 40bの周囲にコレクタ一体 45を開放された使用済み燃料貯蔵槽 40内に設け て 、る点でのみ、上記第 1実施形態の燃料電池と相違するものである。
コレクタ一体 45は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であり、 気圧、温度変化等により使用済み燃料貯蔵槽 40内に直接収容される使用済み液体 燃料が燃料供給体 30に逆流することを防ぐものであり、膨張等により逆流しそうな使 用済み液体燃料はコレクタ一体 42のコレクタ一部 45a、 45a…間などに保持され、気 圧、温度変化が元に戻れば燃料貯蔵槽 40内に戻る構造となっている。
[0125] このコレクタ一体 45の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定性、耐 久性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスなどの金属、 ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂などが挙げ られる。特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなど の合成樹脂であり、通常の射出成形や複雑な形状を形成可能な光造形技術によつ て製造できる。また、前記の合成樹脂などのフィルムをプレス加工するなどして得られ る枚葉体を積層させることで、前記コレクタ一部 45aの代わりとし、コレクタ一体を構成 させることちでさる。
[0126] これらのコレクタ一体 45の表面エネルギーは、使用済み燃料の表面自由エネルギ 一よりも高く設定されることが重要であり、これにより使用済み燃料に対するコレクター 体 45の濡れ性が向上し、使用済み燃料の保持力が向上する。コレクタ一体 45の表 面自由エネルギーの調整には通常、プラズマ処理、オゾン処理、表面改質剤による 処理などが利用される。
[0127] この実施形態では、前記第 1実施形態と同様に機能するものであり、中継芯 40aの 毛管力を、燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30く中継 芯 40aとすることで、使用済み燃料貯蔵槽 40から各単位セル 20、 20の個々に使用 済み燃料が逆流を起こすことなぐ反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽 40に蓄え られ阻害反応を防ぐことができる。
また、この実施形態では、使用済み燃料の排出には、排出されてくる使用済み燃料 の量が少量であれば開放されたロカ 蒸発してゆくことにより大気中への排出が可 能である。
更に、排出されてくる使用済み燃料の量が多量である場合には、蓋体を開放し使 用済み燃料を排出することも可能である。
開閉可能な蓋体 42の構造として、前記第 6実施形態の燃料電池 Fの使用済み燃 料貯蔵槽に用いることができる構造の他、第 4、第 5実施形態に燃料貯蔵槽からの液 体燃料の流出機構として挙げたバルブ構造も用いることができる。
[0128] 更にまた、使用済み燃料貯蔵槽 40を大型化すると共に、図 26 (b)に示すように、 微小な開口部 40d, 40d…により更に開放してもよぐ更に、使用済み燃料貯蔵槽 40 に開閉可能な蓋体 42を設けてもよいものである。使用済み燃料の排出には、排出さ れてくる使用済み燃料の量が少量であれば開放されたロカ 蒸発してゆくことにより 大気中への排出が可能である。また、排出されてくる使用済み燃料の量が多量であ る場合には、蓋体を開放し使用済み燃料を排出することも可能である。
更に、前記使用済み燃料貯蔵槽 40の内部と微小な開口部 40d周辺の表面自由ェ ネルギーを使用済み燃料よりも低く設定することにより、使用済み燃料貯蔵槽 40に 蓄積された使用済み燃料が液体のまま漏出することを防止することも可能である。 前記使用済み燃料貯蔵槽 40の内部と開口部 40d周辺の表面自由エネルギーを使 用済み燃料よりも低くすることにより使用済み燃料に対する濡れ性を低下させること により、使用済み燃料を使用済み燃料貯蔵槽 40の開口部カゝら漏出させに《させる ためである。
[0129] 図 27は、本第 5発明の第 8実施形態の燃料電池 Zを示すものである。
この実施形態は、前記の各実施形態における使用済み燃料貯蔵槽 40から大気中 への放出される量を超える量の使用済み燃料の発生が予想される場合には吸蔵体 4 1の形状を、より使用済み燃料が蒸発し易い形状とした点でのみ、上記各実施形態 の燃料電池 A— Gと相違するものである。
図 27 (a)—(c)に示すように、吸蔵体 41の形状を各吸蔵部 41aを所定間隔に形成 したフィン状の吸蔵体とし、吸蔵部 41aと吸蔵部 41aの間に空気層 41bを設けること により、大気中への使用済み燃料をより効率良く蒸発させる可能とするものである。 なお、中継芯 40aの取り付け箇所は、中央部の他、両サイド側でもよいものである。
[0130] 本第 5発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなぐ本発明の 技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、第 1一第 6実施形態の使用済み燃料貯蔵槽を第 7実施形態のコレクター 体を有する使用済み燃料貯蔵槽に代えてもよぐまた、第 1一第 7実施形態の使用済 み燃料貯蔵槽を複数連結し、使用済み燃料の貯蔵量を上げることも可能である。
[0131] 図 28—図 30は、本第 6発明の実施形態の一例を示す燃料電池用燃料貯留体 Aを 示すものである。
本第 6発明の第 1実施形態の燃料電池用燃料貯留体 Aは、図 28—図 30に示すよ うに、燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体であり、液体燃料 Fを 収容する燃料タンク部 (本体部) 10と、該燃料タンク部 10の先端に設けられる逆止弁 を有する液体燃料排出部 20と、上記燃料タンク部 10に設けられる液体燃料押圧機 構 30とを備え、該液体燃料押圧機構 30によって燃料タンク部 30内に収容した液体 燃料 Fを、前方へ押圧し一定量の液体燃料 Fを液体燃料排出部 20に供給し、該液 体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fを排出せしめるものである。 [0132] 燃料タンク 10は、その先端側に逆止弁を有する液体燃料排出部 20が設けられると 共に、中央部分が液体燃料を収容する収容室 11となり、後方側に液体燃料を定量 排出する液体燃料押圧機構 30が設けられる構成となっている。
燃料タンク部 10としては、耐久性、収容される液体燃料 fに対して保存安定性、ガス 不透過性 (酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性)を有するものが好ま ヽ。 更に、液体燃料の残量を視認できるように光線透過性を有することが望ましい。液 体燃料の残量視認が可能な光線透過性は、材質やその厚みに関わりなぐ光線透 過率が 50%以上あれば内容物の視認が可能である。更に好ましくは、 80%以上の 光線透過性があれば実用上問題はなぐ液体燃料の視認性が更に向上することとな る。
また、液体燃料の漏洩及び蒸発防止、空気などの燃料貯留体への浸入防止につ いては、ガス不透過性の材質力 構成されることが好ましぐ更に好ましくは、酸素ガ ス透過度(酸素ガス不透過性)力 SlOOcc · 25 m/m2- 24hr-atm (25°C、 65%RH )以下であれば実使用上問題はな 、。
[0133] 燃料タンク部 10の材質としては、光線透過性を要求されな!、場合であれば、好まし い材質としてアルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられ る力 前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低 減及び製造の容易性などから、好ましくは、エチレン'ビニルアルコール共重合榭脂 、ポリアクリノレニトリノレ、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリス チレン、ポリ塩ィ匕ビユリデン、ポリ塩ィ匕ビュルなどの単独もしくは 2種以上の榭脂を含 む単層構造、 2層以上の多層構造力 ものが挙げられる。更に好ましくは、これらの 榭脂であって上記酸素ガス透過度(酸素ガス不透過性)が lOOcc · 25 μ m/m2- 24 hr.atm (25°C、 65%RH)以下であり、かつ、光線透過率が 50%以上、特に好ましく は 80%以上のものを選択することが望まし 、。
特に好ましくは、上記特性の酸素ガス不透過度を有し、光線透過率が 80%以上と なるエチレン ·ビニルアルコール共重合榭脂、ポリアクリル-トリル、ポリ塩ィ匕ビ -リデ ンが望ましい。
[0134] また、燃料タンク部 10は、好ましくは、 2層以上の多層構造からなり、少なくとも 1層 は前記したガス不透過性、光線透過性を有する上述の榭脂群を含む材料から構成 される 2層以上の多層構造となるものが望ましい。この多層構造の内、少なくとも 1層 力 前記した性能 (ガス透過度)を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の 榭脂でも実使用上問題はない。このような多層構造は、押出し成形、射出成形、共押 出し成形などにより製造することができる。
また、これらの成形により設けられる少なくとも 1層のガス不透過層の代わりに、前記 した榭脂群カゝら選ばれる榭脂の溶液などを塗布してガス不透過層を設けることもでき る。この塗布方法では、上記押出し成形、射出成形などの成形による製造よりも特殊 な製造設備を必要とせず、逐次製造することが可能である。
[0135] これらの各成形法、塗布で設けられたガス不透過層は、好ましくは、 10— 2000 μ mの厚みであることが望ましい。この厚みが 10 m未満では、ガス不透過性を発揮 することができず、一方、 2000 mを超える場合には、容器全体の光線透過性、柔 軟性などの性能が悪ィ匕することとなる。
また、前記した榭脂による成形又は塗布によるガス不透過層の代わりに、ガス不透 過性のフィルムなどのガス不透過薄膜部材によって被覆することができる。被覆する ガス不透過薄膜部材としては、好ましくは、アルミ箔などの金属箔、アルミナ、シリカな どの金属酸ィ匕物蒸着物、ダイアモンドライクカーボンコーティング物力 選ばれる少 なくとも 1種が挙げられ、これらの不透過薄膜部材で燃料タンク部 10の外表面部を被 覆することにより、上述のとおりのガス不透過性を発揮させることができる。なお、この 不透過薄膜部材の厚みは、上記と同様に 10— 2000 /z mとすることが望ましい。また 、上記ガス不透過薄膜部材が視認性を有しない部材、例えば、アルミ金箔などの場 合は、ガス不透過性を損なわない程度に一部施さず、格子状、ストライプ状等に被覆 して、覼き窓部を設けこの覼き窓部に光線透過性を有するガス不透過性フィルムを被 覆してガス不透過性と視認性を確保することもできる。
[0136] 液体燃料排出部 20は、アダプタ一部材 21を介して燃料タンク部 20内の先端側に 設けられるものであり、筒状の流入部 22を有する上方分割部材 23と、筒状の排出部 24を有する下方分割部材 25とを有し、該分割部材 23, 25とを一体に接合等するこ とにより、上記流入部 22と排出部 24との間に、逆止弁体 26及び逆止弁体 26を流入 部 22側に付勢するコイルスプリング部材カもなる付勢部材 27からなる逆止弁 28を収 容する収容室 29から構成されて ヽる。
この液体燃料排出部 20に逆止弁 28を設けることで、使用休止 (未使用)時にも空 気などの異物の浸入を防止する構造となるので、燃料タンク部 10への空気置換を防 止でき、液体燃料 Fの漏れや、こぼれを防止することができる構造となっている。
[0137] これらの逆止弁 28を含む液体燃料排出部 20の材質としては、耐久性、並びに、収 容される液体燃料に対して保存安定性、ガス不透過性を有するものであれば、特に 限定されず、エチレン 'ビュルアルコール共重合榭脂、ポリアクリル-トリル、ナイロン 、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポ リ塩化ビニルなどの合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、 1, 2—ポリ ブタジエンゴム、スチレン ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、二トリノレゴム、ブチノレゴ ム、エチレン プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、ェピクロ ルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム、エラ ストマーが挙げられ、通常の射出成形や加硫成形などによって製造することができる また、用いる液体燃料 Fとしては、第 1発明に用いた液体燃料と同様である。
[0138] 本第 6発明にお 、て、液体燃料押圧機構 30は、該液体燃料押圧機構 30によって 燃料タンク部 30内に収容した液体燃料 Fを、前方へ押圧し一定量の液体燃料 Fを液 体燃料排出部 20に供給し、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fを排出 せしめるものであれば、特に限定されるものでなぐ種々の構造のものを用いることが できる。
本実施形態の液体燃料押圧機構 30は、燃料タンク部 10の後方に、外筒部材 31と その内方に回動不能に挿入される内筒部材 32とにより構成された回転操作部材 33 と、該回転操作部材 33の外筒部材 31の先端部に設けられる、燃料タンク部 10の内 面に形成されたラチェット歯 34と、該ラチェット歯 34に係合する係止爪 35とからなる ラチェット機構 36と、上記回転操作部材 33の内筒部材 32の内方に挿入されたねじ 棒 40と、該ねじ棒 40の先端部に設けられると共に、燃料タンク部 10の内面に突設さ れる隔壁 12より前方において燃料タンク部 10の内面に摺動可能に挿入されるピスト ン 50とを備えている。
前記外筒部材 31には、嵌合凸部 31aが形成され、これが燃料タンク部 10の嵌合凹 部 10aに嵌合しており、外筒部材 31は燃料タンク部 10に対し回動可能、抜脱不能と なっている。
[0139] また、ねじ棒 40は、外周面に形成された雄ねじ部 41が内筒部材 31の前端に形成 される雌ねじ部 37に螺合すると共に、前記隔壁 12の揷通孔 13に挿通されて、内筒 部材 32に対し長手方向へのみ移動可能としている。
そして、前記回転操作部材 33の外筒部材 31の回転操作によって、ねじ棒 40を回 転させ、ねじ棒 40を雌ねじ部 37との螺合によって前方へと移動させ、そのねじ棒 40 の先端に連結されたピストン 50によって、一定量の液体燃料 Fを液体燃料排出部 20 に供給し、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fを押し出す構造となって ヽ る。上記液体燃料排出部 20内では、ピストン 50によって、押し出される一定量の液 体燃料 Fは図 3に示すように、その圧力により逆止弁 28を開 、て液体燃料排出部 20 内に供給されて、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fが排出 (押し出)さ れるものである。また、一定量の液体燃料 Fが供給されると、付勢部材 27によって図 1の状態に戻って、燃料タンク部 10内に空気などの異物の浸入を防止する構造とな る。
[0140] このように構成された第 6発明の燃料電池用燃料貯留体 Aは、前記ラチヱット機構 3 6によって外筒部材 31が燃料タンク部 10に対して一方向へのみ回転可能とし、本実 施形態では、回転操作部材 33の回転角度を一定に保つことで液体燃料 Fを定量排 出できるものであり、上記回転角度を一定に保っために、上記ラチヱット機構 36によ り、一定角度回転操作するたびにクリック感が得られる構造となっている。 1度のクリツ クで排出される液体燃料の排出量は、回転操作部材 33、ねじ棒 40のピッチ、ラチェ ット機構 36のノッチ数 (ラチヱット機構 36で 1回転するときに乗り越えるカム山の総数) 、燃料タンク部 10の後壁面積によってコントロール (排出量 =ねじのピッチ X 1Zノッ チ数 X後端壁面積)され、好ましくは、 5 1一 10mlに設定することが望ましい。
上記外筒部材 31を燃料タンク部 10に対して回転させると、外筒部材 31に伴なつて 内筒部材 32が回転する。このとき、ねじ棒 40はその回転を揷通孔 12に阻止されるた め、ねじ棒 40を前方へと移動させる。その結果、燃料タンク部 10内に収容された液 体燃料 Fは、このピストン 50に押されて、一定量の液体燃料 Fを逆止弁 28を有する 液体燃料排出部 20に供給し、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fが排 出されるものである。
[0141] このように構成される燃料電池用燃料貯留体 Aは、図 31に示すように、燃料電池本 体 Nに連結自在となり、使用〖こ供されることとなる。
すなわち、燃料電池本体 Nは、図 31に示すように、微小炭素多孔体よりなる燃料電 極体 62の外表部に電解質層 63を構築し、該電解質層 63の外表部に空気電極層 6 4を構築することで形成される単位セル (燃料電池セル) 60, 60と、燃料貯留体 Aに 接続される浸透構造を有する燃料供給体 70と、該燃料供給体 70の終端に設けられ る使用済み燃料貯蔵槽 80とを備え、上記各単位セル 60、 60は直列に連結されて燃 料供給体 70により燃料が順次供給される構造となっており、前記燃料貯留体 Aは、 交換可能なカートリッジ構造体となっており、燃料電池本体 Nの支持体 18に挿入さ れる構造となっている。
[0142] これらの燃料貯留体 Aは、支持体 18、燃料供給体 70を介して燃料電池本体 Nに 取り付けられる。このとき、それぞれの部材が液体燃料 Fの表面自由エネルギーよりも 高い場合、取り付け部の隙間に入り込みやすく液体燃料 Fが漏洩する可能性が高ま つてしまう。そのため、これらの部材の少なくとも液体燃料 Fと接触する壁面には、液 体燃料の表面自由エネルギーよりも低く調整されていることが望ましい。この調整方 法としては、燃料タンク部 10などの液体燃料と接触する壁面に、シリコン系、ケィ素榭 脂若しくはフッ素系の撥水剤を用いたコーティングによる、撥水膜形成処理を施すこ とにより行うことができる。
[0143] 単位セルとなる各燃料電池セル 60は、図 32 (a)及び (b)に示すように、微小柱状 の炭素多孔体よりなる燃料電極体 61を有すると共に、その中央部に燃料供給体 70 を貫通する貫通部 62を有し、上記燃料電極体 61の外表部に電解質層 63が構築さ れ、該電解質層 63の外表部に空気電極層 64が構築される構造からなっている。な お、各燃料電池セル 60の一つ当たり、理論上約 1. 2Vの起電力を生じる。
この各燃料電池セル 60は、上述の第第 1発明の燃料電池セルと同様のものが使用 される。
[0144] 前記燃料供給体 70は、燃料貯留体 Aの排出口 24に挿入され、該液体燃料を各単 位セル 60に供給できる浸透構造を有するものであれば特に限定されず、例えば、フ エルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂繊維焼結体などの焼結体等から構 成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系榭脂、ァ クリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭脂、ポリウレタン系榭脂、ポリオレフ イン系榭脂、ポリビニル系榭脂、ポリカーボネート系榭脂、ポリエーテル系榭脂、ポリ フエ-レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合せ力もなる繊維束体力もなるものが 挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は各単位セル 60への供給量に応 じて適宜設定されるものである。
[0145] 使用済み燃料貯蔵槽 80は、燃料供給体 70の終端に配置されるものである。この時 、使用済み燃料貯蔵槽 80を燃料供給体 70の終端に直接接触させて使用済み燃料 を直接吸蔵体等により吸蔵させても問題な ヽが、燃料供給体 70と接触する接続部に 中綿や多孔体、または繊維束体などを中継芯として設け、使用済み燃料排出路とし てもよい。
また、燃料供給体 70により供給される液体燃料は、燃料電池セル 60で反応に供さ れるものであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の 外に排出される液体燃料は殆どなぐ従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の 処理系を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用 されない液体燃料が貯蔵槽 80に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となって いる。
なお、 90は、燃料貯留体 Aと使用済み燃料貯蔵槽 80を連結すると共に、燃料貯蔵 体 A力ゝら各単位セル 60、 60の個々に燃料供給体 70を介して一定量の液体燃料を 確実に供給するメッシュ構造など力 なる部材である。
[0146] このように構成される燃料貯留体 Aを用いた燃料電池は、回転操作部材 33を回転 すると、燃料貯留体 Aカゝら一定量の液体燃料 Fが液体燃料排出部 20に定量供給さ れ、燃料供給体 70の浸透構造により、液体燃料を燃料電池セル 60、 60内に導入す るものである。 本発明では、燃料電池用燃料貯留体 Aの回転操作部材 33の回転角度を一定に 保つことで液体燃料 Fを定量排出できるものであり、上記回転角度を一定に保っため に、上記ラチエツト機構 36により、一定角度回転操作するたびにクリック感が得られる 構造となって ヽるので、定量排出を容易に行うことができる。
[0147] また、一定量の液体燃料 Fが液体燃料排出部 20に供給されると、付勢部材 27によ つて逆止弁 27が図 28の状態に戻って、燃料タンク部 10内に空気などの異物の浸入 を防止する構造となるので、燃料タンク部への空気置換を防止し、燃料の漏れやこぼ れを防止して、燃料電池を稼動することができるものとなる。
更に、燃料タンク 10を光線透過率が 50%以上である材質、及び Z又は酸素バリア 性の榭脂層を少なくとも 1層以上有する材質で構成すれば、保存性の向上や、吐出 した量を使用者が容易に確認することができ、更に使用性に優れたものとなる。 この構成の燃料電池では、ポンプゃブロワ、流量センサー、流量制御機、燃料気化 器、凝縮器等の補器を特に用いることなぐ液体燃料を気化せずそのまま円滑に定 量供給することができる構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。 従って、この形態の燃料電池では、燃料電池全体のカートリッジィ匕が可能となり、携 帯電話やノート型パソコンなどの携帯用電子機器の電源として用いられることができ る小型の燃料電池が提供されることとなる。
なお、上記形態では、燃料電池セル 60を二つ使用した形態を示した力 燃料電池 の使用用途により燃料電池セル 60の連結(直列又は並列)する数を増加させて所要 の起電力等とすることができる。
[0148] 本第 6発明の燃料電池用貯留体及び燃料電池は、上記各実施形態に限定される ものではなぐ本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。 例えば、燃料電池セル 60は円柱状のものを用いた力 角柱状、板状の他の形状の ものであってもよぐまた、燃料供給体 70との接続は直列接続のほか、並列接続であ つてもよい。
また、上記実施形態では、直接メタノール型の燃料電池として説明したが、燃料電 池本体に連結自在となるカートリッジ型の燃料貯留体を、液体燃料を収容する燃料タ ンク部と、該燃料タンク部の先端に設けられる逆止弁を有する液体燃料排出部と、上 記燃料タンク部に設けられる液体燃料押圧機構とを備え、該液体燃料押圧機構によ つて燃料タンク部内に収容した液体燃料を、前方へ押圧し一定量の液体燃料を液体 燃料排出部に供給し、該液体燃料排出部カゝら一定量の液体燃料を排出せしめるも のであれば、上記直接メタノール型の燃料電池に限定されるものではなぐ改質型を 含む高分子改質膜型の燃料電池にも好適に適用することができるものである。
[0149] 図 33は、本第 6発明に係る燃料電池用燃料貯留体の他例を示す部分平面図であ る。
この実施形態の燃料電池用燃料貯留体 Bは、回転操作部材 33の外筒部材 31の 長手方向に突状部 31a, 31a…及び Z又は突状部 31a, 31aの中央部 (真ん中)に 目盛り用基準線 31b, 31b…を設けると共に、燃料タンク部 10の後側の表面部にマ ーク部 14を設けた点でのみ、上記実施形態の燃料電池用燃料貯留体 Aと相違し、 同様に使用等に供されるものである。
この実施形態の燃料電池用燃料貯留体 Bにお ヽて、回転操作部材 33の外筒部材 31が 1回転(360度)することにより、液体燃料 Fが排出部 24から 0. 1ml定量排出す るものであれば、例えば、マーク部 14を基準 (液体燃料の排出なし、排出量 Oml)に し対向する突状部 31aもマーク部 14に合わせ、外筒部材 31を回転させて次の突状 部 31aに合わせると 0. 0125mlの液体燃料が排出するものであり、マーク部 14を基 準にして突状部 31aを 8回合わせることにより 1回転(360度)する。なお、この実施形 態では、最初の基準線 31bに合わせると 0. 00625mlの排出量となる。
この実施形態の燃料電池用燃料貯留体 Bでは、上記目盛り用の突状部 31a及び Z又は基準腺 31b、マーク部 14を印刷等により表示することにより、クリック感による 排出量の確認のみでなぐ液体燃料の排出量も容易に確認することができるものとな る。
[0150] また、図 34は、液体燃料排出部 20の別の実施形態を示すものである。この形態の 液体燃料排出部 20は、上記図 28—図 30の実施形態に較べ、液体燃料排出部 20 内に設けられる逆止弁体 26がボール弁力もなり、また、上方分割部材 23の形状をボ ール弁が密着できる構造とした点で相違するものであり、図 28等に示す実施形態と 同様に使用することができる。 更に、燃料電池本体として、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体の外表部に電解 質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで燃料電池本体 を構成したが、燃料電池本体の構造は特に限定されず、例えば、電気導電性を有す る炭素質多孔体を基材とし、該基材の表面に電極 Z電解質 Z電極の各層を形成し た単位セル又は該単位セルを 2以上連結した連結体を備え、上記基材に燃料供給 体を介して液体燃料を浸透させる構成とすると共に、基材の外表面に形成される電 極面を空気に曝す構造力もなる燃料電池本体としてもよいものである。
[0151] 図 35—図 38は、本第 7発明の実施形態の一例を示す燃料電池用燃料貯留体 A及 び燃料電池 Nを示すものである。
本第 1実施形態の燃料電池用燃料貯留体 Aは、図 35—図 38に示すように、燃料 電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体であり、液体燃料 Fを収容する 廃燃料回収口部 14を有する燃料タンク部 (本体部) 10と、該燃料タンク部 10の先端 に設けられる逆止弁を有する液体燃料排出部 20と、上記燃料タンク部 10に設けられ る液体燃料押圧機構 30とを備え、該液体燃料押圧機構 30によって燃料タンク部 30 内に収容した液体燃料 Fを、前方へ押圧し一定量の液体燃料 Fを液体燃料排出部 2 0に供給し、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fを排出せしめると共に、 上記押圧機構 30によってできる燃料タンク部 10の空間部 15を燃料電池本体で消費 された使用済み燃料の廃燃料回収槽として構成するものである。
[0152] 燃料タンク 10は、その先端側に逆止弁を有する液体燃料排出部 20が設けられると 共に、中央部分が液体燃料を収容する収容室 11となり、後方側に液体燃料を定量 排出する液体燃料押圧機構 30が設けられる構成となっている。
燃料タンク部 10としては、耐久性、収容される液体燃料 Fに対して保存安定性、ガ ス不透過性 (酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性)を有するものが好ま ヽ 更に、液体燃料の残量を視認できるように光線透過性を有することが望ましい。液 体燃料の残量視認が可能な光線透過性は、材質やその厚みに関わりなぐ光線透 過率が 50%以上あれば内容物の視認が可能である。更に好ましくは、 80%以上の 光線透過性があれば実用上問題はなぐ液体燃料の視認性が更に向上することとな る。
また、液体燃料の漏洩及び蒸発防止、空気などの燃料貯留体への浸入防止につ いては、ガス不透過性の材質力 構成されることが好ましぐ更に好ましくは、酸素ガ ス透過度(酸素ガス不透過性)力 SlOOcc · 25 m/m2- 24hr-atm (25°C、 65%RH )以下であれば実使用上問題はな 、。
[0153] 燃料タンク部 10の材質としては、光線透過性を要求されな!、場合であれば、好まし い材質としてアルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられ る力 前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低 減及び製造の容易性などから、好ましくは、エチレン'ビニルアルコール共重合榭脂 、ポリアクリノレニトリノレ、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリス チレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビ-リデン、ポリ塩化ビュルなどの単 独もしくは 2種以上の榭脂を含む単層構造、 2層以上の多層構造からものが挙げられ る。更に好ましくは、これらの榭脂であって上記酸素ガス透過度 (酸素ガス不透過性) 力 100 ' 25 !1171112' 24111:.&1;111 (25°〇、 65%RH)以下であり、かつ、光線透過 率が 50%以上、特に好ましくは 80%以上の酸素ノ リア性の榭脂を選択することが望 ましい。
特に好ましくは、上記特性の酸素ガス不透過度を有し、光線透過率が 80%以上と なるエチレン ·ビニルアルコール共重合榭脂、ポリアクリル-トリル、ポリ塩ィ匕ビ -リデ ンが望ましい。
[0154] また、燃料タンク部 10は、好ましくは、 2層以上の多層構造からなり、少なくとも 1層 は前記したガス不透過性、光線透過性を有する上述の榭脂群を含む材料から構成 される 2層以上の多層構造となるものが望ましい。この多層構造の内、少なくとも 1層 力 前記した性能 (ガス不透過性)を持つ榭脂 (酸素バリア層)で構成されて ヽれば、 残りの層は通常の榭脂でも実使用上問題はない。このような多層構造は、押出し成 形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
また、これらの成形により設けられる少なくとも 1層の酸素バリア層の代わりに、前記 した榭脂群力 選ばれる榭脂の溶液などを塗布して酸素ノ リア層を設けることもでき る。この塗布方法では、上記押出し成形、射出成形などの成形による製造よりも特殊 な製造設備を必要とせず、逐次製造することが可能である。
[0155] これらの各成形法、塗布で設けられた酸素ノリア (ガス不透過)層は、好ましくは、 1 0-2000 μ mの厚みであることが望ましい。この厚みが 10 μ m未満では、ガス不透 過性を発揮することができず、一方、 2000 mを超える場合には、容器全体の光線 透過性、柔軟性などの性能が悪ィ匕することとなる。
また、前記した榭脂による成形又は塗布による酸素ノリア層(ガス不透過層)の代わ りに、上述のガス不透過性のフィルムなどのガス不透過薄膜部材によって被覆するこ とができる。被覆するガス不透過薄膜部材としては、好ましくは、アルミ箔などの金属 箔、アルミナ、シリカなどの金属酸化物蒸着物、ダイアモンドライクカーボンコーティン グ物カゝら選ばれる少なくとも 1種が挙げられ、これらの不透過薄膜部材で燃料タンク 部 10の外表面部を被覆することにより、上述のとおりのガス不透過性を発揮させるこ とができる。なお、この不透過薄膜部材の厚みは、上記と同様〖こ 10— 2000 mとす ることが望ましい。また、上記ガス不透過薄膜部材が視認性を有しない部材、例えば 、アルミ金箔などの場合は、ガス不透過性を損なわない程度に一部施さず、格子状、 ストライプ状等に被覆して、覼き窓部を設けこの覼き窓部に光線透過性を有するガス 不透過性フィルムを被覆してガス不透過性と視認性を確保することもできる。
[0156] 液体燃料排出部 20は、アダプタ一部材 21を介して燃料タンク部 20内の先端側に 設けられるものであり、筒状の流入部 22を有する上方分割部材 23と、筒状の排出部 24を有する下方分割部材 25とを有し、該分割部材 23, 25とを一体に接合等するこ とにより、上記流入部 22と排出部 24との間に、逆止弁体 26及び逆止弁体 26を流入 部 22側に付勢するコイルスプリング部材カもなる付勢部材 27からなる逆止弁 28を収 容する収容室 29から構成されて ヽる。
この液体燃料排出部 20に逆止弁 28を設けることで、使用休止 (未使用)時にも空 気などの異物の浸入を防止する構造となるので、燃料タンク部 10への空気置換を防 止でき、液体燃料 Fの漏れや、こぼれを防止することができる構造となっている。
[0157] これらの逆止弁 28を含む液体燃料排出部 20の材質としては、耐久性、並びに、収 容される液体燃料に対して保存安定性、ガス不透過性を有するものであれば、特に 限定されず、エチレン 'ビュルアルコール共重合榭脂、ポリアクリル-トリル、ナイロン 、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポ リ塩化ビニルなどの合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、 1, 2—ポリ ブタジエンゴム、スチレン ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、二トリノレゴム、ブチノレゴ ム、エチレン プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、ェピクロ ルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム、エラ ストマーが挙げられ、通常の射出成形や加硫成形などによって製造することができる 用いる液体燃料 Fとしては、上述の第 1発明と同様のものが使用できるので、その説 明を省略する。
[0158] 本第 7発明にお 、て、液体燃料押圧機構 30は、該液体燃料押圧機構 30によって 燃料タンク部 30内に収容した液体燃料 Fを、前方へ押圧し一定量の液体燃料 Fを液 体燃料排出部 20に供給し、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fを排出 せしめるものであれば、特に限定されるものでなぐ種々の構造のものを用いることが できる。
本実施形態の液体燃料押圧機構 30は、燃料タンク部 10の後方に、外筒部材 31と その内方に回動不能に挿入される内筒部材 32とにより構成された回転操作部材 33 と、該回転操作部材 33の外筒部材 31の先端部に設けられる、燃料タンク部 10の内 面に形成されたラチェット歯 34と、該ラチェット歯 34に係合する係止爪 35とからなる ラチェット機構 36と、上記回転操作部材 33の内筒部材 32の内方に挿入されたねじ 棒 40と、該ねじ棒 40の先端部に設けられると共に、燃料タンク部 10の内面に突設さ れる隔壁 12より前方において燃料タンク部 10の内面に摺動可能に挿入されるピスト ン 50とを備えている。
前記外筒部材 31には、嵌合凸部 31aが形成され、これが燃料タンク部 10の嵌合凹 部 10aに嵌合しており、外筒部材 31は燃料タンク部 10に対し回動可能、抜脱不能と なっている。
[0159] また、ねじ棒 40は、外周面に形成された雄ねじ部 41が内筒部材 31の前端に形成 される雌ねじ部 37に螺合すると共に、前記隔壁 12の揷通孔 13に挿通されて、内筒 部材 32に対し長手方向へのみ移動可能としている。 そして、前記回転操作部材 33の外筒部材 31の回転操作によって、ねじ棒 40を回 転させ、ねじ棒 40を雌ねじ部 37との螺合によって前方へと移動させ、そのねじ棒 40 の先端に連結されたピストン 50によって、一定量の液体燃料 Fを液体燃料排出部 20 に供給し、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fを押し出す構造となって ヽ る。上記液体燃料排出部 20内では、ピストン 50によって、押し出される一定量の液 体燃料 Fは図 3に示すように、その圧力により逆止弁 28を開 、て液体燃料排出部 20 内に供給されて、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fが排出 (押し出)さ れるものである。また、一定量の液体燃料 Fが供給されると、付勢部材 27によって図 35の状態に戻って、燃料タンク部 10内に空気などの異物の浸入を防止する構造と なっている。
[0160] また、上記燃料タンク部 10の側部には、燃料電池本体で消費された使用済み燃料 を燃料タンク 10内に回収するための逆止弁を内蔵した廃燃料回収口部 14が直接( 又はアダプタ一部材を介して)設けられると共に、該燃料タンク部 10内には、回収さ れる廃燃料をタンク内に確実に密閉するために、シリコンゴム等の弾性体力もなる密 閉リング 16がネジ棒 40と燃料タンク 10との隙間を密閉する構成となっている。
この燃料タンク 10内に設けられる密閉リング 16、上記押圧機構 30のピストン 50によ つて、燃料タンク 10内には廃燃料回収槽となる空間部 15が構成され、この空間部 15 は上記押圧機構 30によって順次容積が拡大する廃燃料回収槽となる空間部となる ものである。
[0161] 上記廃燃料回収口部 14に内蔵する逆止弁としては、上述の液体燃料排出部 20に 備えた逆止弁 28と同様の構造で小型となるものなどが挙げられ、本実施形態では、 図 35 (b)に示す、筒状の流入部 14aを有する上方分割部材 14bと、筒状の排出部 1 4cを有する下方分割部材 14dとを有し、該分割部材 14b, 14dとを一体に接合等す ることにより、上記流入部 14aと排出部 14cとの間に、逆止弁体 14eを流入部 14a側 に付勢するコイルスプリング部材カもなる付勢部材 14fからなる逆止弁 14gを収容す る収容室 14hから構成されて 、る。
この廃燃料回収口部 14に逆止弁 14gを設けることで、使用休止 (未使用)時にも空 気などの異物の浸入を防止する構造となるので、燃料タンク部 10の燃料回収部 15 内からの廃燃料の漏れや、こぼれを防止することができる構造となって 、る。
本実施形態では、ピストン 50の移動によってできる廃燃料回収槽 (空間部) 15の容 積は、ネジ棒 40があるため、排出される液体燃料の体積よりも小さいが、燃料中のメ タノール等の燃料が発電により消費されるため、廃燃料を充分回収することができる 空間部となっている。
[0162] このように構成された燃料電池用燃料貯留体 Aは、前記ラチヱット機構 36によって 外筒部材 31が燃料タンク部 10に対して一方向へのみ回転可能とし、本実施形態で は、回転操作部材 33の回転角度を一定に保つことで液体燃料 Fを定量排出できるも のであり、上記回転角度を一定に保っために、上記ラチェット機構 36により、一定角 度回転操作するたびにクリック感が得られる構造となって 、る。 1度のクリックで排出さ れる液体燃料の排出量は、回転操作部材 33、ねじ棒 40のピッチ、ラチエツト機構 36 のノッチ数 (ラチヱット機構 36で 1回転するときに乗り越えるカム山の総数)、燃料タン ク部 10の後壁面積によってコントロール (排出量 =ねじのピッチ X 1Zノッチ数 X後 端壁面積)され、好ましくは、 5 1一 10mlに設定することが望ましい。
上記外筒部材 31を燃料タンク部 10に対して回転させると、外筒部材 31に伴なつて 内筒部材 32が回転する。このとき、ねじ棒 40はその回転を揷通孔 12に阻止されるた め、ねじ棒 40を前方へと移動させる。その結果、燃料タンク部 10内に収容された液 体燃料 Fは、このピストン 50に押されて、一定量の液体燃料 Fを逆止弁 28を有する 液体燃料排出部 20に供給し、該液体燃料排出部 20から一定量の液体燃料 Fが排 出されるものである。そして、上記押圧機構 30によってできる燃料タンク部 10の空間 部 15を廃燃料回収槽として構成するものである。
[0163] このように構成される燃料電池用燃料貯留体 Aは、図 38に示すように、燃料電池本 体に連結自在となり、燃料電池 Nとして使用に供されることとなる。
すなわち、燃料電池本体は、図 32に示すように、微小炭素多孔体よりなる燃料電 極体 62の外表部に電解質層 63を構築し、該電解質層 63の外表部に空気電極層 6 4を構築することで形成される単位セル (燃料電池セル) 60, 60と、燃料貯留体 Aに 接続される浸透構造を有する燃料供給体 70と、該燃料供給体 70の終端に設けられ る使用済み燃料貯蔵槽 80とを備え、上記各単位セル 60、 60は直列に連結されて燃 料供給体 70により燃料が順次供給される構造となっており、前記燃料貯留体 Aは、 交換可能なカートリッジ構造体となっており、燃料電池本体 Nの支持体 18に挿入さ れる構造となっている。
[0164] これらの燃料貯留体 Aは、支持体 18、燃料供給体 70を介して燃料電池本体 Nに 取り付けられる。このとき、それぞれの部材が液体燃料 Fの表面自由エネルギーよりも 高い場合、取り付け部の隙間に入り込みやすく液体燃料 Fが漏洩する可能性が高ま つてしまう。そのため、これらの部材の少なくとも液体燃料 Fと接触する壁面には、液 体燃料の表面自由エネルギーよりも低く調整されていることが望ましい。この調整方 法としては、燃料タンク部 10などの液体燃料と接触する壁面に、シリコン系、ケィ素榭 脂若しくはフッ素系の撥水剤を用いたコーティングによる、撥水膜形成処理を施すこ とにより行うことができる。
[0165] 単位セルとなる各燃料電池セル 60は、第 6発明と同様に、図 32 (a)及び (b)に示 すように、微小柱状の炭素多孔体よりなる燃料電極体 61を有すると共に、その中央 部に燃料供給体 70を貫通する貫通部 62を有し、上記燃料電極体 61の外表部に電 解質層 63が構築され、該電解質層 63の外表部に空気電極層 64が構築される構造 力もなつている。なお、各燃料電池セル 60の一つ当たり、理論上約 1. 2Vの起電力 を生じる。
この燃料電池セル 60は、上述の第 1発明と同様のものが使用できる。
[0166] 前記燃料供給体 70は、燃料貯留体 Aの排出口 24に挿入され、該液体燃料を各単 位セル 60に供給できる浸透構造を有するものであれば特に限定されず、例えば、フ エルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂繊維焼結体などの焼結体等から構 成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系榭脂、ァ クリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭脂、ポリウレタン系榭脂、ポリオレフ イン系榭脂、ポリビニル系榭脂、ポリカーボネート系榭脂、ポリエーテル系榭脂、ポリ フエ-レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合せ力もなる繊維束体力もなるものが 挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は各単位セル 60への供給量に応 じて適宜設定されるものである。
[0167] 使用済み燃料貯蔵槽 80は、燃料供給体 70の終端に配置されるものである。この時 、使用済み燃料貯蔵槽 80を燃料供給体 70の終端に直接接触させて使用済み燃料 を直接吸蔵体等により吸蔵させても問題な ヽが、燃料供給体 70と接触する接続部に 中綿や多孔体、または繊維束体などを中継芯として設け、使用済み燃料排出路とし てもよい。
また、燃料供給体 70により供給される液体燃料は、燃料電池セル 60で反応に供さ れるものであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の 外に排出される液体燃料は殆どなぐ従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の 処理系を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用 されない液体燃料が貯蔵槽 80に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造となって いる。
また、 90は、燃料貯留体 Aと使用済み燃料貯蔵槽 80を連結すると共に、燃料貯蔵 体 A力ゝら各単位セル 60、 60の個々に燃料供給体 70を介して一定量の液体燃料を 確実に供給するメッシュ構造など力 なる部材である。
[0168] 本実施形態では、更に、上記使用済み燃料貯蔵槽 80から残った液体燃料を回収 するために、内部に回収管を有する燃料回収路 95の一端が使用済み燃料貯蔵槽 8 0に接続されると共に、他端は上述の逆止弁を内蔵する廃燃料回収口部 14に接続さ れている。
使用済み燃料貯蔵槽 80の毛管力を、燃料電極体 61及び Z又は燃料電極体 61に 接する燃料供給体 70 <使用済み燃料貯蔵槽 80とすることで、使用済み燃料貯蔵槽 80から各単位セル 60、 60の個々に使用済み燃料が逆流を起こすことなぐ反応に 使用されない液体燃料が貯蔵槽 80に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
また、上記燃料回収路 95は、毛管力が発生する程度の流路となっており、燃料電 極体及び Z又は燃料電極体に接する燃料供給体 70<使用済み燃料貯蔵槽 80の 吸蔵体く燃料回収路 95とすることで、使用済み燃料が逆流を起こすことなぐ反応 に使用されない液体燃料が貯蔵槽 80に蓄えられ阻害反応を防ぐことができ、更には 、燃料の残分を含む使用済み燃料を、再度、燃料タンク 10内の空間部 15へ回収す ることができる構成となって 、る。
[0169] このように構成される燃料貯留体 Aを用いた燃料電池 Nは、回転操作部材 33を回 転すると、燃料貯留体 Aカゝら一定量の液体燃料 Fが液体燃料排出部 20に定量供給 され、燃料供給体 70の浸透構造により、液体燃料を燃料電池セル 60、 60内に導入 するものである。
本発明では、燃料電池用燃料貯留体 Aの回転操作部材 33の回転角度を一定に 保つことで液体燃料 Fを定量排出できるものであり、上記回転角度を一定に保っため に、上記ラチエツト機構 36により、一定角度回転操作するたびにクリック感が得られる 構造となって ヽるので、定量排出を容易に行うことができる。
また、一定量の液体燃料 Fが液体燃料排出部 20に供給されると、付勢部材 27によ つて逆止弁 27が図 35の状態に戻って、燃料タンク部 10内に空気などの異物の浸入 を防止する構造となるので、燃料タンク部への空気置換を防止し、燃料の漏れやこぼ れを防止して、燃料電池を稼動することができるものとなる。
そして、燃料電池の発電において、燃料は完全に消費されるわけではなぐ水若し くは低濃度の液体燃料が廃燃料として生成されるが、本実施形態では、廃燃料は使 用済み燃料貯蔵槽 80に貯蔵された後、燃料回収路 95、逆止弁を有する廃燃料回 収ロ部 14を介して、上記押圧機構によってできる燃料タンク部 10の廃燃料回収槽( 空間部) 15〖こ回収されることとなる。この廃燃料回収槽 (空間部) 15に ha、廃燃料を 吸収する燃料吸収体などを予め内蔵して 、てもよ 、。
この廃燃料回収槽 (空間部) 15は、逆止弁を有する廃燃料回収口部 14、密閉リン グ 16及びピストン 50によって密閉されているため、ピストン 50が定量排出される際に 前方へ移動することで廃燃料回収槽 (空間部) 15が負圧となる。これにより、本発明 の燃料電池では、ポンプや電磁弁を設けることなぐ廃燃料を使用済み燃料貯蔵槽 8 0から、燃料回収路 95、逆止弁を有する廃燃料回収口部 14を介して、上記押圧機 構によってできる燃料タンク部 10の廃燃料回収槽 (空間部) 15に自動的に回収する ことができる構成となって 、る。
本発明において、上記燃料タンク 10を光線透過率が 50%以上である材質、及び Z又は酸素バリア性の榭脂層を少なくとも 1層以上有する材質で構成すれば、保存 性の向上や、吐出した量を使用者が容易に確認することができ、更に使用性に優れ たものとなる。 [0171] このように構成される本発明の燃料電池では、ポンプや電磁弁、液体燃料の流出 量を制御するための制御装置や流出量センサー等を設けることなぐ液体燃料を気 化せずそのまま効率良くセルに定量的に供給することができると共に、別途に廃燃料 回収槽を設けることなぐ簡便に使用済み燃料を自動的に回収することができる燃料 電池用燃料貯留体及び燃料電池が得られるものであり、しカゝも、燃料電池の小型化 を図ることが可能となる。
従って、この形態の燃料電池では、燃料電池全体のカートリッジィ匕が可能となり、携 帯電話、デジタルカメラやノート型パソコンなどの携帯用電子機器の電源として用い られることができる小型の燃料電池が提供されることとなる。
なお、上記形態では、燃料電池セル 60を二つ使用した形態を示した力 燃料電池 の使用用途により燃料電池セル 60の連結(直列又は並列)する数を増加させて所要 の起電力等とすることができる。
[0172] 本第 7発明の燃料電池用貯留体及び燃料電池は、上記各実施形態に限定される ものではなぐ本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。 例えば、燃料電池セル 60は円柱状のものを用いた力 角柱状、板状の他の形状の ものであってもよぐまた、燃料供給体 70との接続は直列接続のほか、並列接続であ つてもよい。
また、上記実施形態では、直接メタノール型の燃料電池として説明したが、燃料電 池本体に連結自在となるカートリッジ型の燃料貯留体を、液体燃料を収容する燃料タ ンク部と、該燃料タンク部の先端に設けられる逆止弁を有する液体燃料排出部と、上 記燃料タンク部に設けられる液体燃料押圧機構とを備え、該液体燃料押圧機構によ つて燃料タンク部内に収容した液体燃料を、前方へ押圧し一定量の液体燃料を液体 燃料排出部に供給し、該液体燃料排出部カゝら一定量の液体燃料を排出せしめると 共に、燃料電池本体で消費された使用済み燃料を上記押圧機構によってできる燃 料タンク部の空間部を廃燃料回収槽とするものであれば、上記直接メタノール型の燃 料電池に限定されるものではなぐ改質型を含む高分子改質膜型の燃料電池にも好 適に適用することができるものである。
[0173] 本第 7発明に係る燃料電池用燃料貯留体の他例としては、第 6発明で示した図 33 に示す燃料電池用燃料貯留体 Bを適用でき、更に、第 6発明で示した図 34に示す 形態の液体燃料排出部も使用できるものである。
更に、燃料電池本体として、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体の外表部に電解 質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで燃料電池本体 を構成したが、燃料電池本体の構造は特に限定されず、例えば、電気導電性を有す る炭素質多孔体を基材とし、該基材の表面に電極 Z電解質 Z電極の各層を形成し た単位セル又は該単位セルを 2以上連結した連結体を備え、上記基材に燃料供給 体を介して液体燃料を浸透させる構成とすると共に、基材の外表面に形成される電 極面を空気に曝す構造力もなる燃料電池本体としてもよいものである。
[0174] 図 39は、本第 8発明の基本的な実施形態を示す直接メタノール型燃料電池 (以下 、単に「燃料電池」という) Aの基本形態を示すものである。
この第 8発明の燃料電池 Aは、図 39に示すように、液体燃料を収容する燃料貯蔵 槽 10と、微小炭素多孔体よりなる燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解 質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セル (燃料電池セル) 2 0、 20と、上記燃料貯蔵槽 10に接続される浸透構造を有する燃料供給体 30と、該燃 料供給体 30の終端に設けられる使用済み燃料貯蔵槽 40とを備え、上記各単位セル 20、 20は直列に連結されて燃料供給体 30により燃料が順次供給される構造となつ ている。更に使用済み燃料貯蔵槽 40から燃料貯蔵槽 10への燃料再供給路 60が備 えられている。
上記燃料貯蔵槽が 10に収容される液体燃料としては、上述の第 1発明の液体燃料 が使用できる。
本実施形態では、メタノール液カゝらなる液体燃料は、燃料貯蔵槽 10内に収容され る中綿や多孔体、または繊維束体などの吸蔵体 10aに吸蔵されている。なお、この吸 蔵体 10aは液体燃料を吸蔵できるものであれば特に限定されず、後述する燃料供給 体 30と同様の構成のものなどを用いることができる。
[0175] また、上記燃料貯蔵槽 10の材質としては、収容される液体燃料に対して保存安定 性、耐久性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、アルミニウム、ステンレ スなどの金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成 榭脂、ガラスなどが挙げられ、上記第 7発明と同様のものが用いられる。また、燃料貯 蔵槽 10の構造としては、単層構造の他、多層構造などにしてもよいものである、 [0176] 単位セルとなる各燃料電池セル 20は、図 39 (a)及び (b)に示すように、微小柱状 の炭素多孔体よりなる燃料電極体 21を有すると共に、その中央部に燃料供給体 30 を貫通する貫通部 22を有し、上記燃料電極体 21の外表部に電解質層 23が構築さ れ、該電解質層 23の外表部に空気電極層 24が構築される構造からなっている。な お、各燃料電池セル 20の一つ当たり、理論上約 1. 2Vの起電力を生じる。
この燃料電池セル 20は、上述の第 1発明の燃料電池セル 20が使用できるので、そ の説明を省略する。
[0177] 前記燃料供給体 30は、燃料貯蔵槽 10内に収容される液体燃料を吸蔵する吸蔵体 10aに中継芯 10bを介して接続されている。これらの中継芯 10b及び燃料供給体 30 は、液体燃料を各単位セル 20に供給できる浸透構造を有するものであれば、特に限 定されず、例えば、フェルト、スポンジ、または、榭脂粒子焼結体、榭脂繊維焼結体な どの焼結体等力 構成される毛管力を有する多孔体や、天然繊維、獣毛繊維、ポリ ァセタール系樹脂、アクリル系榭脂、ポリエステル系榭脂、ポリアミド系榭脂、ポリウレ タン系榭脂、ポリオレフイン系榭脂、ポリビニル系榭脂、ポリカーボネート系榭脂、ポリ エーテル系榭脂、ポリフエ-レン系榭脂などの 1種又は 2種以上の組合せ力もなる繊 維束体からなるものが挙げられ、これらの多孔体、繊維束体の気孔率等は各単位セ ル 20への供給量に応じて適宜設定されるものである。
[0178] 使用済み燃料貯蔵槽 40は、燃料供給体 30の終端に配置されるものであり、上記 燃料貯蔵槽 10と同様の材質で構成されている。この貯蔵槽 40内に使用済み燃料を 吸蔵する多孔体や繊維束体などの吸蔵体 40bが内蔵され、燃料供給体 30の終端と 中継芯 40aを介して接続されている。また、
燃料供給体 30により供給される液体燃料は、燃料電池セル 20で反応に供されるも のであり、燃料供給量は、燃料消費量に連動しているため、未反応で電池の外に排 出される液体燃料は殆ど無ぐ従来の液体燃料電池のように、燃料出口側の処理系 を必要としないが、運転状況により供給過剰時に至った際には、反応に使用されな い液体燃料が使用済み燃料貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる構造 となっている。
なお、 50は、燃料貯蔵槽 10と使用済み燃料貯蔵槽 40を連結するとともに、燃料貯 蔵槽 10から各単位セル 20、 20の個々に燃料供給体 30を介して直接液体燃料を確 実に供給するメッシュ構造など力 なる部材である。
[0179] 上記使用済み燃料貯蔵槽 40には、燃料貯蔵槽 10へ使用済み燃料を供給し液体 燃料として再利用するための燃料再供給路 60が接続されている。具体的には、使用 済み燃料貯蔵体 40から残った燃料の成分を再使用するために、使用済み燃料貯蔵 槽 40と燃料貯蔵槽 10とに接続される燃料再供給路 60内には、上述の多孔体、繊維 束体等力もなる燃料供給体 30と同様の構成となる燃料再供給体 60aが設けられ、該 燃料再供給体 60aの一端は使用済み燃料吸蔵体 40bに接続され、他端の滴下部 6 Obは、燃料貯蔵槽 10へ導かれる構成となっている。この燃料再供給路 60は、上記 燃料貯蔵槽 10と同様の材質で構成されて ヽる。
[0180] このように構成される本実施形態の燃料電池 Aは、燃料供給体 30の浸透構造によ り燃料貯蔵槽 10内の吸蔵体 10aに吸蔵されている液体燃料を毛管力により燃料電 池セル 20、 20内に導入するものである。
本実施形態では、上記使用済み燃料貯蔵槽 40内に収容される中綿や多孔体、ま たは繊維束体などの吸蔵体 40aが内蔵されており、使用済み燃料が吸蔵されるもの である。また、本実施形態では、吸蔵体 40aを燃料供給体 30の終端に直接接触させ て使用済み燃料を直接吸蔵させても問題ないが、燃料供給体 30と接触する接続部 に吸蔵体 40aとは別に中綿や多孔体、または繊維束体などを中継芯 40bを介して接 続しており、吸蔵体 40aへの使用済み燃料排出路として構成している。
[0181] 更に、本実施形態では、少なくとも燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 10a)、燃料電極体 21及 び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30、使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 40b)、燃料再供給路 60 (燃料再供給体 60a)の毛管力を、燃料貯蔵槽 10 (吸蔵体 1 0a) < (中継芯 10b)く燃料電極体及び Z又は燃料電極体に接する燃料供給体 30 < (中継芯 40a)く使用済み燃料貯蔵槽 40 (吸蔵体 40b)く燃料再供給路 60 (燃料 再供給体 60a)と設定することにより、燃料電池 Aがどのような状態 (角度)、逆さ等に 放置されても、燃料貯蔵槽 10から各単位セル 20、 20の個々に直接液体燃料が逆流 や途絶を起こすことなぐ安定的かつ継続的に燃料を供給し、更には使用済み燃料 を燃料貯蔵槽 10へ再供給することができるものとなる。
[0182] なお、燃料再供給路 60に燃料再供給体 60aを設けな ヽ場合には、燃料再供給路 60を毛管力が発生する程度の流路とし、燃料電極体及び Z又は燃料電極体に接す る燃料供給体 30く吸蔵体 40bく燃料再供給路 60とすることで、使用済み燃料が逆 流を起こすことなぐ反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応 を防ぐことができ、更には、燃料の残分を含む使用済み燃料を、再度、燃料貯蔵槽 1 0へ返すことができる。
本実施形態では、上述したとおり、燃料電池の各要素の毛管力は、燃料吸蔵体 10 aく燃料再供給路 60 (燃料再供給体 60a)であるので、燃料吸蔵体 10aと燃料再供 給路 60又は燃料再供給体 60aと接触させると、燃料吸蔵体 10aから燃料再供給路 6 0又は燃料再供給体 60aへの燃料の流れができてしまうので、使用済み燃料が燃料 貯蔵槽 10へ戻ることが無くなってしまう。従って、燃料吸蔵体 10aと燃料再供給路 60 又は燃料再供給体 60aは接触する構成とはしな 、ことが重要である。本実施形態で は、図 39に示すように、燃料再供給体から滴下体 60bを設け、燃料貯蔵体 10内に 使用済み燃料を滴下するように構成して 、る。
[0183] また、この実施形態では、燃料貯蔵槽 10又は燃料貯蔵槽 10内の吸蔵体 10a、使 用済み燃料貯蔵槽 40又は使用済み燃料貯蔵槽 40内の吸蔵体 40aにメタノール等 の各液体燃料の液体濃度センサ 70を取り付けてよ 、ものである。このようにすればメ タノール等の液体燃料が所定の出力に発電しなくなる濃度まで燃料の使用が可能で あり、その濃度となったことは濃度センサ 70から表示部 71を通じ、燃料の使い終わり (終了サイン)が使用者に容易に分力ることができる構成となって 、る。
更に、前記使用済み燃料貯蔵槽 40及び Z又は前記燃料貯蔵槽 10、あるいは、前 記使用済み燃料貯蔵槽 40と前記燃料貯蔵槽 10との接続部を、接合又は嵌合自在 などとすれ、これらは取り外し可能となるので、燃料貯蔵槽 10、使用済み燃料貯蔵槽 40、及びこれらの接続部の交換が容易にできることとなる。
更にまた、前記使用済み燃料貯蔵槽 40及び Z又は前記燃料貯蔵槽 10、あるいは 、前記使用済み燃料貯蔵槽 40と前記燃料貯蔵槽 10との接続部に、開閉可能な蓋 体を設けてもよぐこれにより、ごみ等の異物の侵入を防止することができる。
[0184] また、この実施形態の燃料電池 Aでは、ポンプゃブロワ、燃料気化器、凝縮器等の 補器を特に用いることなぐ液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給及び再供給す ることができる構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となる。
更に、各単位セル 20、 20への燃料供給には、燃料貯蔵槽 10の端部より中継芯 10 bを介して、または、直接接続される浸透構造を有する燃料供給体 30が連結されるこ とにより、複数セル力もなる燃料電池の小型化が達成することができるものとなる。
[0185] 図 41は、本第 8発明の第 2実施形態の燃料電池 Bを示すものである。以下の実施 形態において、前記第 1実施形態と同様の構成及び効果を発揮するものについては 、図 39と同一符号を付してその説明を省略する。
この第 2実施形態の燃料電池 Bは、図 41に示すように、燃料貯蔵槽 10が液体燃料 を直接貯蔵すると共に、燃料貯蔵槽 10の下部にコレクタ一体 15を備えて液体燃料 を中継芯 10bを貸して燃料供給体 30に供給する点、使用済み燃料貯蔵槽 40内〖こ 使用済み燃料が直接収容される点、及び燃料供給体 30と接触する接続部に中綿や 多孔体、または繊維束体など力もなる中継芯 40b及び中継芯 40bの周囲にコレクタ 一体 42を設けて ヽる点でのみ、上記第 1実施形態の燃料電池 Aと相違するものであ る。
このコレクタ一体 15は、直液筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成であ り、気圧、温度変化等により燃料貯蔵槽 10内に直接収容される液体燃料が燃料供 給体 30に過剰に流出するのを防ぐものであり、膨張等により過剰となった液体燃料 はコレクタ一体のコレクタ一部 15a, 15a…の隙間(羽根体間)などに保持され、気圧 、温度変化が元に戻れば燃料貯蔵槽 10内に戻る構造となっている。
[0186] また、コレクタ一体 45も、直液筆記具などにおいて用いられる部材と同様の構成で あり、気圧、温度変化等により使用済み燃料貯蔵槽 40内に直接収容される使用済み 液体燃料が燃料供給体 30に逆流することを防ぐものであり、膨張等により逆流しそう な使用済み液体燃料はコレクタ体 45のコレクタ部 45a, 45a…の隙間などに保持さ れ、気圧、温度変化が元に戻れば使用済み燃料貯蔵槽 40内に戻る構造となってい る。 [0187] これらのコレクタ一体 15及び 45の材質としては、収容される液体燃料に対して保存 安定性、耐久性を有するものであれば、特に限定されず、アルミニウム、ステンレスな どの金属、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂 などが挙げられる。特に好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフ タレートなどの合成樹脂であり、通常の射出成形や複雑な形状を形成可能な光造形 技術によって製造することができる。また、前記の合成樹脂などのフィルムをプレスカロ ェするなどして得られる枚葉体を積層させることで、前記射出成形や光造形技術によ るコレクタ一部の代わりとし、コレクタ一体を構成させることもできる。
[0188] また、これらのコレクタ一体 15及び 45の表面エネルギーは、好ましくは、液体燃料 、使用済み燃料の表面自由エネルギーよりも高く設定されることが重要であり、これに より液体燃料、使用済み燃料に対するコレクタ一体の濡れ性が向上し、液体燃料、 使用済み燃料の保持力が向上するものとなる。コレクタ一体の表面自由エネルギー の調整には、通常、プラズマ処理、オゾン処理、表面改質剤による処理などにより行 うことができる。
[0189] この第 2実施形態の燃料電池 Bは、前記第 1実施形態の燃料電池 Aと同様、中継 芯 40bの毛管力は、燃料電極体 21及び Z又は燃料電極体 21に接する燃料供給体 30く中継芯 40bとすることで、使用済み燃料貯蔵槽 40から各単位セル 20、 20の個 々に使用済み燃料が逆流を起こすことなぐ反応に使用されない液体燃料が貯蔵槽 40に蓄えられ阻害反応を防ぐことができる。
更に、この使用済み燃料貯蔵槽 40から残った液体燃料の成分を再使用するため に、燃料再供給路 60を備え、該燃料再供給体 60aが内部に設けられており、燃料貯 蔵層 10に接続されている。本実施形態では、第 1実施形態とは相違し、使用済み燃 料貯蔵槽 40内に使用済み燃料吸蔵体が設けられていないため、燃料再供給体 60a や燃料再供給体 60の流通路に関して上記燃料供給体 30などとの毛細管力につい て考慮することなく設けることができる。
また、第 2実施形態でも、燃料貯蔵槽 10又は使用済み燃料貯蔵槽 40にメタノール 等の液体燃料の濃度センサ 70を取り付けてよ 、ものである。このようにすればメタノ ール等の液体燃料が発電に供しなくなる濃度まで燃料の使用が可能であり、その濃 度となったことはセンサ力も表示部 71を通じ、燃料の使い終わりが使用者に容易に 分力ることができる構成となって 、る。
[0190] 図 42及び図 43は、本第 8発明の第 3実施形態の燃料電池 Cを示すものである。
本実施形態の燃料電池 Cは、単位セルが高 ヽ導電性を持ちメタノール水溶液など の液体燃料を毛管力で吸い上げることのできる多孔質炭素などを電池支持体とし、 その表面に電極 Z電解質 Z電極の各層を設けることにより単位セルとした点で、上 記第 1実施形態の単位セルと相違するものである。この実施形態は、液体燃料を下 部から上部へ浸透させる態様のものである。
この実施形態の燃料電池 Cは、図 43に示すように、電気導電性を有する炭素質多 孔体を基材 25とし、該基材 25の表面に上記第 1実施形態と同様な構成となる電極( 燃料極) 26Z電解質 27Z電極 (空気極) 28の各層(MEA)を形成した単位セル (燃 料電池セル) 29を 4つ直列に連結したものである。
[0191] 本実施形態の基材 25となる炭素質多孔体は、電気導電性を有すると共に、液体燃 料及びガスの浸透媒体、並びに、電池支持体として機能 (以下、単に「各特性」という 場合がある)するものであり、これらの特性を有するものであれば、その素材は特に限 定されるものでないが、例えば、アモルファス炭素、アモルファス炭素と炭素粉末との 複合体、等方性高密度炭素成形体、炭素繊維抄紙成形体、活性炭素成形体などが 挙げられ、好ましくは、成形性、コスト、所望の物性が容易に得られる点等から、ァモ ルファス炭素、アモルファス炭素と炭素粉末との複合体により構成することが望まし ヽ アモルファス炭素は、焼成により 5%以上の炭化収率を示すもので、例えば、ポリ塩 化ビュル、塩素化塩ィ匕ビュル榭脂、ポリアクリロニトリル、ポリビュルアルコール、ポリ 塩化ビニルーポリ酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性榭脂、フエノール榭脂、フラン榭 脂、イミド榭脂、エポキシ榭脂等の熱硬化性榭脂、セルロース、アラビアガムなどの天 然高分子物質等力 選ばれる少なくとも 1種の原料を焼成することなどにより得られる また、炭素粉末としては、例えば、黒鉛、タール状物質を更に乾留して得られるピッ チ、炭素繊維、カーボンナノチューブ、メソカーボンマイクロビーズから選ばれる少な くとも 1種が挙げられる。
上記アモルファス炭素と炭素粉末との複合体は、全量に対して、粒径を調整したァ モルファス炭素原料 50— 100重量%と炭素粉末 0— 50重量%とを混合したものを、 例えば、不活性雰囲気中で 700°C以上で炭素化することなどにより得られる。
[0192] また、上記各特性を好ましく発揮させるために、基材 25となる炭素質多孔体は、平 均孔径 1一 100 /ζ πι、気孔率 10— 85%であり、かつ、毛管現象により液浸透性 (液 体燃料を浸透させる機能)及び自己形状を保持するのに十分な強度を有するもので あることが望ましい。本実施形態では、平均孔径 20 /ζ πι、気孔率 55%、毛管現象に より液浸透性及び自己形状を保持するのに十分な強度を有するものとなっている。 更に好ましくは、平均孔径 5— 70 /ζ πι、気孔率 20— 70%とし、かつ、毛管現象によ り液浸透性を有するものであることが特に望ましい。
なお、上記平均孔径(1一 100 /z m)、気孔率(10— 85%)などが上記各範囲外と なる場合は、電気導電性、液体燃料及びガスの浸透媒体、並びに、電池支持体とし ての機能に不都合を生じることがあり、好ましくない。
また、液浸透性を向上させるためには、更に、得られた基材に、空気酸化、電気化 学的な酸化などの処理を施してもょ ヽ。
[0193] 上記各特性を有する炭素質多孔体 25は、例えば、熱融着可能な上述の榭脂粒子 を任意の形状の型に入れ、加熱等により融着し、不活性雰囲気中で焼成することで 目的の連続気孔を有する炭素質多孔体を製造することができ、また、結合材である 榭脂と炭素粉末である黒鉛などを混合'混練したものを粉砕'造粒し、任意の形状の 型に入れプレス成形し、不活性雰囲気中で焼成することで目的の連続気孔を有する 炭素質多孔体を製造することができる。
[0194] 本実施形態の基材 25となる炭素質多孔体は、図 43に示すように、形状は平板状と なっており、全体が上記各特性を有するものである。また、基材 25は、少なくとも一部 に電気導電性を有してもよぐ及び Z又は、少なくとも一部が炭素質多孔体力ゝらなる ものであってもよ 、ものである。
本実施形態の単位セル (燃料電池セル) 29は、上記各特性を有する基材 25表面 に Pt— RuZC触媒を塗布した燃料極 26、シート状炭素多孔体に PtZC触媒を塗布 した空気極 28とで電解質膜 27を挟持し、ホットプレスにより形成することができる。 この燃料電池セル 29は、図 43 (a)及び (b)に示すように、基材 25の上部面にガス 抜き及び液体燃料浸透促進のための通気通液孔 35, 35· · ·を有する通気孔部材 36 が取り付けられたものである。
このカートリッジ化した燃料電池セル 29を用いることにより、燃料電池セル 29の連 結作業、電気的接続の効率化、電池 (セル)間のスペースの空洞化による空気あるい は液体燃料の対流、拡散速度の増大による電池性能の向上を発揮することができる
[0195] 本実施形態では、上記燃料電池セル 29, 29…を保持すると共に、液体燃料貯蔵 槽 10の吸蔵体 10aから燃料供給体 30を介して燃料供給ホルダー体 32に各セル間 が等間隔となるように取り付けられている。この各セル 29, 29間を 1一 20mm程度の 等間隔とすることにより、セル間を対流、拡散する空気あるいは燃料の流れ、濃度が 均一化され、各セルの出力が均一化され、電池の出力安定ィ匕を発揮することができ る、なお、空気更新による、高出力化のため、適宜小型のファンを用いて、空気を強 制対流してもよ 、ものである。
この構造の燃料電池 Cでは、各燃料電池セル 29の炭素質多孔体で液体燃料を浸 透させると共に、外表面に形成される電極面を空気に曝す構造であり、図 4に示すよ うに、各燃料電池セルの長さ方向を水平にしても、垂直にしても又は斜めにしても、 液体燃料の浸透方向が上力 でも、下からでも、横力 でも浸透させることができるの で、液体燃料貯蔵槽 10から各燃料電池セル 29に直接液体燃料が途絶えることなく 安定的に、かつ、継続的に供給することができ、各燃料電池セル 29に液体燃料が導 入されて発電するものである。
[0196] 上記の単位セルを複数配列することによって、電極面積を拡大し体積当りの電力の 出力密度を大きくすることができる。図 42に示すように、セル間に隙間を保つように配 列することによって、その隙間を空気供給のための流路として利用できるようになる。 本実施形態では、燃料電池セル 29の上端面となる通気通液孔 35, 35· · ·に、使用 済み燃料を吸蔵する燃料吸蔵体力ゝらなる一時的使用済み燃料貯蔵槽 42と燃料貯 蔵槽 10が燃料再供給体 60aを介して接続された形となっており、排燃料は直接燃料 吸蔵体 10aに戻されるようになって 、る。
[0197] この実施形態の燃料電池 Cは、第 1実施形態の燃料電池 Aと同様に、燃料電池各 要素の毛管力は、燃料吸蔵体 10aく燃料再供給路 60 (燃料再供給体 60a)であるの で、燃料吸蔵体 10aと燃料再供給路 60又は燃料再供給体 60aと接触させると、燃料 吸蔵体 10aから燃料再供給路 60又は燃料再供給体 60aへの燃料の流れができてし まうので、使用済み燃料が燃料貯蔵槽 10へ戻ることが無くなってしまう。従って、燃 料吸蔵体 10aと燃料再供給路 60又は燃料再供給体 60aは接触する構成とはしない ことが重要であり、本実施形態では燃料再供給体 60aから滴下体 60bを設け、燃料 貯蔵体 10内に使用済み燃料を滴下させ吸蔵体 10aに吸蔵させるように構成している
[0198] このように構成される本実施形態の燃料電池 Cでは、電気導電性を有する炭素質 多孔体を基材 25とし、該基材 25の表面に電極 26Z電解質 27Z電極 28の各層を形 成した単位セル 29をホルダー体 32に取り付け、基材 25に液体燃料を浸透させると 共に、基材 25の外表面に形成される電極面を空気に曝す構造となり、上記基材 25 を電極'集電体、液体燃料又はガスの浸透媒体、及び電池支持体として共有するも のであり、燃料貯蔵槽 10の液体燃料を浸透作用により燃料電池セル 29に導入され て発電するものである。
本実施形態では、基材 25が上記特性、すなわち、電気導電性を有すると共に、液 体燃料及びガスの浸透媒体、並びに、電池支持体として機能するので、液体燃料は 外部に漏出することがなぐ燃料電池 Cを縦型配置、横型配置にされても、燃料貯蔵 槽 10力も単位セル 29に直接液体燃料が途絶えることなく安定的に、かつ、継続的に 供給することができるちのとなる。
[0199] この実施形態の燃料電池 Cでは、ポンプゃブロワ、燃料気化器、凝縮器等の補器 を特に用いることなく電気導電性を有する炭素質多孔体となる基材を電極 ·集電体、 液体燃料又はガスの浸透媒体、及び電池支持体として共有することにより、セパレー タを不要とすることができるので、この不要となった空間をガス又は液体燃料の対流' 拡散の場に利用することで、液体燃料を気化せずそのまま円滑に供給することがで きる構造となるため、燃料電池の小型化を図ることが可能となり、しかも、簡便に使用 済み燃料の再利用を可能となる燃料電池が得られるものとなる。
[0200] また、この実施形態では、多孔質支持体となる基材 25の表面の大部分を電極とし て利用することができ、また、基材 25の多孔質炭素は燃料極の集電体をも兼ねるの でその端部で比較的容易にセル同士の電気的接続を行うことができる。
更に、この実施形態でも、燃料貯蔵槽 10又は使用済み燃料貯蔵槽 42にメタノール 等の液体燃料の濃度センサ 70を取り付けてよ 、ものである。このようにすればメタノ ール等の液体燃料が発電に供しなくなる濃度まで燃料の使用が可能であり、その濃 度となったことはセンサ力も表示部 71を通じ使用者に終了サインとして伝えることが できる。
[0201] 本発明の燃料電池は、上記各実施形態に限定されるものではなぐ本発明の技術 思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、上記第 1実施形態で燃料電池セル 20は円柱状のものを用いた力 角柱状 、板状の他の形状のものであってもよぐまた、燃料供給体 30との接続は直列接続の ほ力、並列接続であってもよい。
更に、上記実施形態では、直接メタノール型の燃料電池として説明したが、 燃料 電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築す ることで形成される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料 を貯蔵する燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料電極体 が連結されて液体燃料が供給され、燃料供給体の終端は、使用済み燃料貯蔵槽に 接続される燃料電池であって、前記使用済み燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽とが接 続され、使用済み燃料が前記燃料貯蔵槽に供給されて液体燃料として再利用できる 構成としてなるものであれば、本発明は上記直接メタノール型の燃料電池に限定さ れるものではなぐ改質型を含む高分子改質膜型の燃料電池にも好適に適用するこ とがでさるちのである。
実施例
[0202] 次に、実施例により本第 6発明及び第 7発明を更に詳細に説明するが、本第 6及び 第 7発明は下記実施例に限定されるものではない。
[0203] (実施例 1) 図 28—図 30及び図 33に準拠する燃料電池用燃料貯留体 Bを使用した。
使用した液体燃料 F、燃料タンク 10、液体燃料排出部 20、液体押圧機構 30は、下 記の構成のものを用いた。
液体燃料:
10wt%濃度メタノール液、充填量 5ml
燃料タンク 10 :
酸素ガス透過度(酸素ガス不透過性)力 S lOOcc · 25 μ m/m2 · 24hr · atm (25°C、 65%RH)以下であり、かつ、光線透過率が 80%以上となるポリエチレンテレフタレ ート榭脂から構成、肉厚 lmm、
液体燃料排出部 20 :
上方分割部材 23及び下方分割部材 24の材質:ポリプロピレン製、逆止弁体 26の 材質:ポリプロピレン製、付勢部材 27:コイルスプリング、排出口直径: 2mm
液体押圧機構 30 :
外筒部材 31の材質:ポリプロピレン製、内筒部材 32の材質:ポリプロピレン製、ねじ 棒 40の材質: ABS製、ピストン 50の材質:シリコーンゴム製、回転操作部材 33の外 筒部材 31が 1回転(360度)で、液体燃料 Fが排出部 24から 0. 1ml定量排出する。
[0204] 上記構成の燃料電池用燃料貯留体 Bを実際に使用、すなわち、回転操作部材 33 の外筒部材 31を、マーク部 14を基準 (液体燃料の排出なし、排出量 Oml)にし対向 する突状部 31aもマーク部 14に合わせ、外筒部材 31を回転させて次の突状部 31a に合わせると、液体燃料排出部 20の排出口 24から 0. 0125mlの液体燃料が排出さ れることを確認した。また、この回転操作 (排出操作)の際に、ラチヱット機構 36による クリック感の確認のみでなぐ液体燃料の排出量も容易に確認することが判った。また 、燃料電池用燃料貯留体 Bの排出口 24を下にして手に持ち左右に振っても、液体 燃料の漏れなどはな ヽことを確認した。
[0205] (実施例 2)
図 35—図 37及び図 33に準拠する燃料電池用燃料貯留体 Aを使用した。 使用した液体燃料 F、燃料タンク 10、液体燃料排出部 20、液体押圧機構 30は、下 記の構成のものを用いた。 液体燃料:
10wt%濃度メタノール液、充填量 5ml
燃料タンク 10 :
酸素ガス透過度(酸素ガス不透過性)力 S lOOcc · 25 μ m/rn · 24hr · atm (25°C、 65%RH)以下であり、かつ、光線透過率が 80%以上となるポリエチレンテレフタレ ート榭脂から構成、肉厚 lmm、
液体燃料排出部 20 :
上方分割部材 23及び下方分割部材 24の材質:ポリプロピレン製、逆止弁体 26の 材質:ポリプロピレン製、付勢部材 27:コイルスプリング、排出口直径: 2mm
液体押圧機構 30 :
外筒部材 31の材質:ポリプロピレン製、内筒部材 32の材質:ポリプロピレン製、ねじ 棒 40の材質: ABS製、ピストン 50の材質:シリコーンゴム製、回転操作部材 33の外 筒部材 31が 1回転(360度)で、液体燃料 Fが排出部 24から 0. 1ml定量排出する。
[0206] 上記構成の燃料電池用燃料貯留体 Aを実際に使用、すなわち、回転操作部材 33 の外筒部材 31を、マーク部 14を基準 (液体燃料の排出なし、排出量 0ml)にし対向 する突状部 31aもマーク部 14に合わせ、外筒部材 31を回転させて次の突状部 31a に合わせると、液体燃料排出部 20の排出口 24から 0. 0125mlの液体燃料が排出さ れることを確認した。また、この回転操作 (排出操作)の際に、ラチヱット機構 36による クリック感の確認のみでなぐ液体燃料の排出量も容易に確認することが判った。また 、燃料電池用燃料貯留体 Bの排出口 24を下にして手に持ち左右に振っても、液体 燃料の漏れなどはな ヽことを確認した。
また、液体燃料排出部 20の排出口 24に、内径 2mmのシリコーンゴム製チューブ( 長さ 100mm)の一端を接続し、他端を廃燃料回収口部に接続し、回転操作部材 33 の外筒部材 31を回転させて 0. 5mlの液体燃料が排出せしめると、燃料タンク 10内 の空間部 15に液体燃料が回収されることを確認した。
産業上の利用可能性
[0207] 本発明の燃料電池、燃料電池用燃料貯留体は、燃料貯蔵槽から直接液体燃料を 安定的かつ継続的に供給することができると共に、燃料電池の小型化をなし得ること ができるので、携帯電話、ノート型パソコン及び PDAなどの携帯用電子機器の電源 として好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 燃料電極体に電解質層と、該電解質層に空気電極層を構築することで形成される 単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃料貯 蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料電極体が連結されて液体 燃料が供給される燃料電池であって、前記液体燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多 孔体及び Z又は繊維束体からなる液体燃料吸蔵体を含むことを特徴とする燃料電 池。
[2] 前記液体燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体である請求項 1に記載の燃 料電池。
[3] 前記カートリッジ構造体から液体燃料を燃料供給体に、前記液体燃料吸蔵体よりも 大き 、毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体力もなる中継芯を介して、液体 燃料を継続的に供給する請求項 1又は 2に記載の燃料電池。
[4] 前記燃料供給体又は燃料電極体の毛管力が前記中継芯の毛管力よりも大きいこ 請求項 1一 3の何れか一つに記載の燃料電池。
[5] 前記カートリッジ構造体に含浸された液体燃料を燃料供給体に供給する燃料電池 であり、上記カートリッジ構造体に含浸された液体燃料が、視認性を有する透明又は 半透明の榭脂で形成され、少なくとも液体燃料と接する面には液体燃料はじき層を 形成してなる液体燃料誘導管を介して燃料供給体に供給されると共に、前記カートリ ッジ構造体からの液体燃料終了サインをカートリッジ構造体に形成した視認部を介し て前記液体燃料誘導管を視認することにより検知する請求項 2— 4の何れか一つに 記載の燃料電池。
[6] 前記視認部の内壁に平滑な部分と微小な凹凸を持つ部分を設け、それらを組み合 わせることにより、液体燃料の終了を使用者に検知させる表示を設けた請求項 5に記 載の燃料電池。
[7] 前記カートリッジ構造体が前記燃料供給体よりも下に位置した状態で継続して燃料 供給が可能である請求項 2— 6の何れか一つに記載の燃料電池。
[8] 前記液体燃料が着色されて 、る請求項 1一 7の何れか一つに記載の燃料電池。
[9] 前記燃料供給体の終端に使用済みの燃料貯蔵槽を接続し、使用済み燃料貯蔵槽 として前記カートリッジ構造体が利用可能な請求項 1一 8の何れか一つに記載の燃 料電池。
[10] 燃料電極体に電解質層と、該電解質層に空気電極層を構築することで形成される 単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃料貯 蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料電極体が連結されて液体 燃料が供給される燃料電池であって、前記燃料貯蔵槽カゝら液体燃料を燃料供給体 に供給する供給機構に、コレクタ一体又はバルブ体を有することを特徴とする燃料電 池。
[11] 前記燃料貯蔵槽が交換可能なカートリッジ構造体力もなる請求項 10に記載の燃料 電池。
[12] 前記コレクタ一体が射出成形又は光造形技術により製造、若しくは、前記コレクタ 一体が枚葉体により構成されて 、る請求項 10又は 11に記載の燃料電池。
[13] 前記コレクタ一体表面が前記液体燃料よりも表面自由エネルギーが高く調整されて いることを特徴とする請求項 10— 12の何れか一つに記載の燃料電池。
[14] 前記カートリッジ構造体から液体燃料を燃料供給体に、毛管力を有する多孔体及 び Z又は繊維束体からなる中継芯を通して、液体燃料を継続的に供給する請求項 1
0— 13の何れか一つに記載の燃料電池。
[15] 前記燃料供給体の終端に使用済みの燃料貯蔵槽を接続し、使用済み燃料貯蔵槽 として前記カートリッジ構造体が利用可能とする請求項 10— 14の何れか一つに記載 の燃料電池。
[16] 前記燃料貯蔵槽及び Z又は前記燃料供給体を押圧することで前記バルブ体を開 放し、一定量の液体燃料を燃料供給体に供給する請求項 10に記載の燃料電池。
[17] 前記燃料貯蔵槽がバルブ体を有するカートリッジ構造体である請求項 10又は 16に 記載の燃料電池。
[18] 燃料電極体に電解質層を構築し、該電解質層に空気電極層を構築することで形成 される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃 料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料電極体が連結されて 液体燃料が供給され、燃料供給体の終端は、使用済み燃料貯蔵槽に接続される燃 料電池であって、前記使用済み燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び Z又は 繊維束体からなる中継芯を配し、該中継芯を介して使用済み燃料を前記使用済み 燃料貯蔵擦こ排出し、該中継芯を介した排出孔以外は密閉されていることを特徴と する燃料電池。
[19] 前記使用済み燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体からな る使用済み燃料吸蔵体を、上記中継芯と接するように設けた請求項 18に記載の燃 料電池。
[20] 前記使用済み燃料吸蔵体の中継芯の毛管力が前記燃料供給体の毛管力以上で ある請求項 18又は 19に記載の燃料電池。
[21] 前記使用済み燃料吸蔵体の毛管力が前記中継芯の毛管力以上である請求項 18 一 20の何れか一つに記載の燃料電池。
[22] 前記使用済み燃料吸蔵体へ使用済み液体燃料を、前記使用済み燃料貯蔵槽に 排出する排出機構に、コレクタ一体を有する請求項 18— 21の何れか一つに記載の 燃料電池。
[23] 前記コレクタ一体が射出成形又は光造形技術により製造、若しくは、前記コレクタ 一体が枚葉体により構成されている請求項 18— 22の何れか一つに記載の燃料電 池。
[24] 前記コレクタ一体表面が前記使用済み液体燃料よりも表面自由エネルギーが高く 調整されている請求項 18— 23の何れか一つに記載の燃料電池。
[25] 前記使用済み燃料貯蔵槽が、取り外し可能である請求項 18— 24の何れか一つに 記載の燃料電池。
[26] 前記使用済み燃料貯蔵槽に、開閉可能な蓋体を設けた請求項 18— 25の何れか 一つに記載の燃料電池。
[27] 燃料電極体に電解質層を構築し、該電解質層に空気電極層を構築することで形成 される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液体燃料を貯蔵する燃 料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体が連結されて液体燃料が供給 され、燃料供給体の終端は、使用済み燃料貯蔵槽に接続される燃料電池であって、 毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体からなる中継芯を配し、該中継芯を介し て使用済み燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽に排出する構成で、該使用済み燃料 貯蔵槽が開放されていることを特徴とする燃料電池。
[28] 前記使用済み燃料貯蔵槽に、毛管力を有する多孔体及び Z又は繊維束体からな る使用済み燃料吸蔵体を設けた請求項 27に記載の燃料電池。
[29] 前記使用済み燃料吸蔵体の中継芯の毛管力が前記燃料供給体の毛管力以上で ある請求項 27又は 28に記載の燃料電池。
[30] 前記使用済み燃料吸蔵体の毛管力が前記中継芯の毛管力以上である請求項 27 一 29の何れか一つに記載の燃料電池。
[31] 前記使用済み燃料吸蔵体へ使用済み液体燃料を前記使用済み燃料貯蔵槽に排 出する排出機構に、コレクタ一体を有する請求項 27— 30の何れか一つに記載の燃 料電池。
[32] 前記コレクタ一体が射出成形又は光造形技術により製造、若しくは、前記コレクタ 一体が枚葉体により構成されている請求項 27— 31の何れか一つに記載の燃料電 池。
[33] 前記コレクタ一体表面が前記使用済み液体燃料よりも表面自由エネルギーが高く 調整されている請求項 27— 32の何れか一つに記載の燃料電池。
[34] 前記使用済み燃料貯蔵槽が、取り外し可能である請求項 27— 33の何れか一つに 記載の燃料電池。
[35] 前記使用済み燃料貯蔵槽に、開閉可能な蓋体を設けた請求項 27— 34の何れか 一つに記載の燃料電池。
[36] 前記使用済み燃料貯蔵槽に微小な開口部を設け、該使用済み貯蔵槽内面及び該 微小開放部周辺の表面自由エネルギーが前記使用済み液体燃料よりも低く調整さ れている請求項 27— 35の何れか一つに記載の燃料電池。
[37] 液体燃料カ^タノール液、ジメチルエーテル(DME)、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア 液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液力も選ばれる少なくとも 1種で ある請求項 1一 36の何れか一つに記載の燃料電池。
[38] 燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体であって、該カートリッジ 型燃料貯留体は、液体燃料を収容する燃料タンク部と、該燃料タンク部の先端に設 けられる逆止弁を有する液体燃料排出部と、上記燃料タンク部に設けられる液体燃 料押圧機構とを備え、該液体燃料押圧機構によって燃料タンク部内に収容した液体 燃料を、前方へ押圧し一定量の液体燃料を液体燃料排出部に供給し、該液体燃料 排出部カゝら一定量の液体燃料を排出せしめることを特徴とする燃料電池用燃料貯留 体。
[39] 液体燃料押圧機構は、燃料タンク部の後方に、外筒部材とその内方に回動不能に 挿入される内筒部材とにより構成された回転操作部材と、該回転操作部材の外筒部 材の先端部に設けられる、燃料タンク部の内面に形成されたラチェット歯と該ラチエツ ト歯に係合する係止爪とからなるラチエツト機構と、上記回転操作部材の内筒部材の 内方に挿入されたねじ棒と、該ねじ棒の先端部に設けられると共に、燃料タンク部の 内面に突設される隔壁より前方において燃料タンク部の内面に摺動可能に挿入され るピストンとを備え、上記ねじ棒は、外周面に形成された雄ねじ部が内筒部材の前端 に形成される雌ねじ部に螺合すると共に、前記隔壁の挿通孔に揷通されて、内筒部 材に対し長手方向へのみ移動可能とし、前記回転操作部材の外筒部材の回転操作 によって、ねじ棒を回転させ、ねじ棒を雌ねじ部との螺合によって前方へと移動させ、 該ねじ棒の先端に連結されたピストンによって、一定量の液体燃料を液体燃料排出 部に供給し、該液体燃料排出部力も一定量の液体燃料を押し出す請求項 38に記載 の燃料電池用燃料貯留体。
[40] 燃料タンク部は、酸素バリア性の榭脂層を少なくとも 1層以上有する請求項 38又は 39に記載の燃料電池用燃料貯留体。
[41] 酸素ノリア性の榭脂層は、エチレン 'ビュルアルコール共重合榭脂、ポリアクリロ-ト リル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩ィ匕 ビ-リデン、ポリ塩ィ匕ビニルの単独若しくは 2種以上の榭脂からなる請求項 40に記載 の燃料電池用燃料貯留体。
[42] 燃料タンク部は、光線透過率が 50%以上である材質で形成されている請求項 38 一 41の何れか一つに記載の燃料電池用燃料貯留体。
[43] 燃料タンク部は、少なくとも液体燃料と接触する壁面が液体燃料の表面自由ェネル ギ一よりも低く調整されている請求項 38— 42の何れか一つに記載の燃料電池用燃 料貯留体。
[44] 燃料電池本体と、該燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体とを 有する燃料電池であって、上記燃料電池本体は、燃料電極体の外表部に電解質層 を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を構築することで形成される単位セル が複数連結されると共に、上記単位セルには請求項 38— 43の何れか一つに記載の 燃料電池用燃料貯留体に接続される燃料供給体が連結されて液体燃料が供給され る構成となることを特徴とする燃料電池。
[45] 燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体であって、該カートリッジ 型燃料貯留体は、液体燃料を収容すると共に、廃燃料回収口部を有する燃料タンク 部と、該燃料タンク部の先端に設けられる逆止弁を有する液体燃料排出部と、上記 燃料タンク部に設けられる液体燃料押圧機構とを備え、該液体燃料押圧機構によつ て燃料タンク部内に収容した液体燃料を、前方へ押圧し一定量の液体燃料を燃料 電池本体へ排出せしめると共に、上記押圧機構によってできる燃料タンク部の空間 部を燃料電池本体で消費された使用済み燃料の廃燃料回収槽として構成することを 特徴とする燃料電池用燃料貯留体。
[46] 液体燃料押圧機構は、燃料タンク部の後方に、外筒部材とその内方に回動不能に 挿入される内筒部材とにより構成された回転操作部材と、該回転操作部材の外筒部 材の先端部に設けられる、燃料タンク部の内面に形成されたラチェット歯と該ラチエツ ト歯に係合する係止爪とからなるラチエツト機構と、上記回転操作部材の内筒部材の 内方に挿入されたねじ棒と、該ねじ棒の先端部に設けられると共に、燃料タンク部の 内面に突設される隔壁より前方において燃料タンク部の内面に摺動可能に挿入され るピストンとを備え、上記ねじ棒は、外周面に形成された雄ねじ部が内筒部材の前端 に形成される雌ねじ部に螺合すると共に、前記隔壁の挿通孔に揷通されて、内筒部 材に対し長手方向へのみ移動可能とし、前記回転操作部材の外筒部材の回転操作 によって、ねじ棒を回転させ、ねじ棒を雌ねじ部との螺合によって前方へと移動させ、 該ねじ棒の先端に連結されたピストンによって、一定量の液体燃料を液体燃料排出 部に供給し、該液体燃料排出部力 一定量の液体燃料を押し出す請求項 45記載の 燃料電池用燃料貯留体。
[47] 燃料タンク部は、酸素ノリア層を少なくとも 1層以上有する請求項 45又は 46に記載 の燃料電池用燃料貯留体。
[48] 酸素バリア層は、酸素ノ リア性の樹脂からなり、該榭脂はエチレン 'ビュルアルコー ル共重合榭脂、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボ ネート、ポリスチレン、ポリ塩ィ匕ビニリデン、ポリ塩ィ匕ビニルの単独若しくは 2種以上の 榭脂からなる請求項 47に記載の燃料電池用燃料貯留体。
[49] 酸素バリア層は、金属酸化物を蒸着させた榭脂フィルムからなり、金属酸化物はァ ルミナ、シリカ単独又はこれらの両方力もなり、榭脂フィルムはポリエチレンテレフタレ ート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンの単独又は複合されてなる 請求項 48に記載の燃料電池用燃料貯留体。
[50] 酸素バリア層は、ダイヤモンドライクカーボン (DLC)にて被覆された榭脂フィルムか らなり、榭脂フィルムはポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプ ロピレン、ナイロンの単独又は複合されてなる請求項 48記載の燃料電池用燃料貯留 体。
[51] 燃料タンク部は、光線透過率が 50%以上である材質で形成されている請求項 45 一 50の何れか一つに記載の燃料電池用燃料貯留体。
[52] 燃料電池本体と、該燃料電池本体に連結自在となるカートリッジ型燃料貯留体とを 有する燃料電池であって、上記カートリッジ型燃料貯留体は、液体燃料を収容すると 共に、廃燃料回収口部を有する燃料タンク部と、該燃料タンク部の先端に設けられる 逆止弁を有する液体燃料排出部と、上記燃料タンク部に設けられる液体燃料押圧機 構とを備え、該液体燃料押圧機構によって燃料タンク部内に収容した液体燃料を、 前方へ押圧し一定量の液体燃料を燃料電池本体へ排出せしめると共に、燃料電池 本体で消費された使用済み燃料を上記押圧機構によってできる燃料タンク部の空間 部に回収することを特徴とする燃料電池。
[53] 燃料電池本体には、使用済み燃料貯蔵槽を有すると共に、該使用済み燃料貯蔵 槽は燃料タンク部の逆止弁を有する廃燃料回収口部に接続されている請求項 52に 記載の燃料電池。
[54] 燃料電池本体は、燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表 部に空気電極層を構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、上 記単位セルには請求項 45— 53の何れか一つに記載の燃料電池用燃料貯留体に 接続される燃料供給体が連結されて液体燃料が供給される構成となることを特徴と する燃料電池。
[55] 燃料電極体の外表部に電解質層を構築し、該電解質層の外表部に空気電極層を 構築することで形成される単位セルが複数連結されると共に、該各単位セルには液 体燃料を貯蔵する燃料貯蔵槽に接続される浸透構造を有する燃料供給体又は燃料 電極体が連結されて液体燃料が供給され、燃料供給体の終端は、使用済み燃料貯 蔵槽に接続される燃料電池であって、前記使用済み燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽 とが接続され、使用済み燃料が前記燃料貯蔵槽に供給されて液体燃料として再利 用できる構成としてなることを特徴とする燃料電池。
[56] 前記燃料貯蔵槽に、液体燃料の濃度センサを備えて ヽることを特徴とする請求項 5 5に記載の燃料電池。
[57] 前記使用済み燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽との接続部に中継芯を配置した請求 項 55又は 56に記載の燃料電池。
[58] 前記使用済み燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽との接続部に中継芯を配置し、更に、 コレクタ一体を備えた請求項 54— 56の何れか一つに記載の燃料電池。
[59] 前記コレクタ一体が射出成形又は光造形技術により製造されている、または、前記 コレクタ一体が枚葉体により構成されている請求項 55— 58の何れか一つに記載の 燃料電池。
[60] 前記コレクタ一体表面が前記使用済み液体燃料よりも表面自由エネルギーが高く 調整されている請求項 55— 59の何れか一つに記載の燃料電池。
[61] 前記使用済み燃料貯蔵槽及び Z又は前記燃料貯蔵槽、あるいは、前記使用済み 燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽との接続部が、取り外し可能である請求項 55— 60の 何れか一つに記載の燃料電池。
[62] 前記使用済み燃料貯蔵槽及び Z又は前記燃料貯蔵槽、あるいは、前記使用済み 燃料貯蔵槽と前記燃料貯蔵槽との接続部に、開閉可能な蓋体を設けた請求項 55—
61の何れか一つに記載の燃料電池。
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