WO2007052500A1 - 燃料電池の乾燥状態検出方法および電子機器システムとその電力制御方法 - Google Patents

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Takahisa Kitaguchi
Yoshitaka Tokita
Toshimichi Kawai
Toshiaki Nakazawa
Takeshi Obata
Hiroshi Kajitani
Takashi Manako
Hidekazu Kimura
Shin Nakamura
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device using a fuel cell as a power source, an electronic device system, and a power control method, and in particular, a method for detecting a dry state of a fuel cell when detecting and controlling the dry state of the fuel cell.
  • the present invention also relates to an electronic device system and a power control method thereof.
  • a fuel cell performs power generation by reacting hydrogen and oxygen in a power generation unit composed of an electrode assembly in which an electrolyte membrane and an electrode (including a catalyst) are integrated.
  • This power generation section is generally called MEA (Mem brane Electrode Assembly), and may be referred to as “MEA” in this specification.
  • DMFCs direct methanol fuel cells
  • PEFCs polymer electrolyte fuel cells
  • reforming methods that use a reformer to extract hydrogen from fuels such as methanol.
  • the direct methanol type is easier to handle than fuel cells that use hydrogen as fuel. Because of its simple system, it is attracting attention as a power source for portable information processing devices.
  • FIGS. 1 (a) and 1 (b) are a perspective view and a sectional view showing the structure of a direct methanol type MEA.
  • the MEA is an electrocatalyst provided so as to face the electrolyte membrane 31 with the electrolyte membrane 31 interposed therebetween.
  • the gas diffusion electrodes 33 and 35 are arranged so as to face each other with the electrodes 32 and 34 and the catalyst electrodes 32 and 34 interposed therebetween.
  • One of the catalyst electrodes 32, 34 operates as an anode side, and the other operates as a force sword side.
  • the catalyst electrode 32 is described as an anode-side catalyst electrode
  • the catalyst electrode 34 is described as a force-sword-side catalyst electrode.
  • An alloy of Pt and Ru is generally used as the catalyst electrode on the anode side, and Pt is generally used as the catalyst electrode on the force sword side.
  • a conductive porous material is used, and as the conductive material, for example, carbon or SUS is used.
  • the surface on the side of the catalyst electrode 32 and the gas diffusion electrode 33 is in contact with water and methanol, and the surface on the side of the catalyst electrode 34 and the gas diffusion electrode 35 is in the atmosphere.
  • the fuel cell using the MEA having the above structure is not used for a long period of time, the fuel is diffused into the atmosphere through the electrolyte membrane, and finally, part or all of the MEA is dried. It will dry out. If the MEA dries out, it will deteriorate and malfunction, and if it is started forcibly in this state, it will be destroyed or broken.
  • Electricity can be generated by starting fuel supply to the MEA in a dry state.
  • the catalyst electrodes 32 and 34 usually have a complicated porous structure, the fuel is partially consumed in a short time from the start of fuel supply. In some cases, the dry state remains without losing force. If an electric load is applied to the fuel cell in such a state, a normal power generation reaction occurs only in the wet state of the catalyst electrodes 32 and 34. And the load of power generation is only in the wet part Concentration accelerates the deterioration of the catalyst and electrolyte, and an abnormal electrochemical reaction occurs in the catalyst electrode and gas diffusion electrode in the dry state, thereby reducing the performance of the catalyst electrode and gas diffusion electrode. Therefore, there is a risk that the fuel cell will not perform at its specified performance, causing malfunctions in the equipment that uses the fuel cell as a power source.
  • the humidified hydrogen gas is sent to the catalyst electrode on the anode side, and when the MEA is in a dry state, water is simultaneously supplied. Failures due to drying that can be seen in fuel cells are equally likely.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001 is a conventional technique that has been made with problems caused by drying as problems.
  • Patent Document 1 describes the dry state of a stack in which fuel cells are stretchably fixed in the stacking direction and generate power using humidified fuel gas and air in the stack height (stacking direction). It is disclosed that the detection is based on the amount of displacement and the temperature, and that the humidifier is humidified when it is in a dry state.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-332280
  • the present application has been made in view of the problems of the conventional techniques as described above, and includes a fuel cell dry state detection method, an electronic device system, and a detection method for accurately detecting the dry state of an electrolyte membrane.
  • the purpose is to realize a power control method that optimizes the startup control based on the dry state.
  • a method for detecting a dry state of a fuel cell of the present invention is provided with an electrolyte membrane and both surfaces of the electrolyte membrane.
  • the dry state is detected based on a displacement amount in an in-plane direction of the electrolyte membrane.
  • the frame electrode and the electrolyte membrane may be integrated with a screw connecting them, and the dry state may be detected based on the amount of distortion of the frame electrode that sandwiches the power generation unit.
  • the frame electrode and the electrolyte membrane may be integrated by a screw connecting them, and the dry state may be detected based on the position of a marker provided on the electrolyte membrane.
  • the frame electrode and the electrolyte membrane are integrated by a screw connecting them, and a dry state is detected based on the amount of strain between the frame electrode that sandwiches the power generation unit and the power generation unit. That's fine.
  • the electronic device system of the present invention is an electronic device system including an information processing device, a fuel cell unit that supplies power to the information processing device, and a secondary battery unit, and the information processing device includes:
  • a first control unit
  • a ratio change Z cutting switch for changing and cutting the ratio of power supply from the fuel cell unit and the secondary battery unit
  • the fuel cell unit is a fuel cell unit.
  • a power generation unit
  • a humidity sensor for detecting the degree of drying of the power generation unit
  • a dry value indicating the degree of dryness detected by the humidity sensor is obtained and compared with a reference dry value stored in advance in the storage unit, and the dryness detected by the humidity sensor than the dry degree indicated by the reference dry value is determined.
  • a second control unit that determines that the power generation unit is in a dry state and notifies the first control unit of a drying signal.
  • the first control unit When the first control unit receives the notification of the drying signal, the first control unit sets the ratio change Z cutting switch. Therefore, only the power supply from the secondary battery unit or the power supply from the secondary battery unit is increased.
  • the fuel cell unit is
  • the tanker may also control the fuel supply to the power generation unit.
  • the fuel cell unit includes:
  • First and second tanks for storing fuel to be supplied to the power generation unit
  • First and second fuel supply control means respectively provided in a supply path between the first and second tanks and the power generation unit;
  • the first and second fuel supply control means are configured to supply the power generation unit with either tank power. It can be controlled so that the supply of only one tank power is increased.
  • the first and second fuel supply control means supply the fuel more than during normal operation. As little as possible.
  • the power generation unit includes an electrolyte membrane, a catalyst electrode and a gas diffusion electrode provided on both surfaces of the electrolyte membrane,
  • a frame electrode sandwiching the power generation unit, and the frame electrode and the electrolyte membrane are joined together by a screw connecting them;
  • the humidity sensor may detect a distortion amount of the frame electrode.
  • the power generation unit includes an electrolyte membrane provided with a marker, and a catalyst electrode and a gas diffusion electrode provided on both surfaces of the electrolyte membrane,
  • a frame electrode sandwiching the power generation unit, and the frame electrode and the electrolyte membrane are joined together by a screw connecting them;
  • the humidity sensor may detect the position of the marker.
  • the power generation unit includes an electrolyte membrane, a catalyst electrode and a gas diffusion electrode provided on both surfaces of the electrolyte membrane,
  • a frame electrode sandwiching the power generation unit, and the frame electrode and the electrolyte membrane are joined together by a screw connecting them;
  • the humidity sensor may detect a shear stress between the frame electrode and the power generation unit.
  • the power generation unit includes an electrolyte membrane provided with a marker, and a catalyst electrode and a gas diffusion electrode provided on both surfaces of the electrolyte membrane,
  • a frame electrode sandwiching the power generation unit, and the frame electrode and the electrolyte membrane are joined together by a screw connecting them;
  • the humidity sensor may detect at least one of a distortion amount of the frame electrode, a position of the marker, and a shear stress between the frame electrode and the power generation unit.
  • a clock provided in the fuel cell unit is provided as a humidity sensor
  • the first control unit notifies the second control unit to that effect when starting and ending the information processing apparatus,
  • the second control unit acquires the time at which the information processing device is started and ended from the first control unit by referring to the clock, stores the time in the storage unit, and stores the time in the storage unit.
  • an activation time that is the time from the previous activation time or end time is further calculated, and stored in advance in the storage unit!
  • the power generation unit may be cut halfway when it is in a dry state.
  • the power generation section of the fuel cell of the present invention is a power generation section of a fuel cell comprising an electrolyte membrane, and a catalyst electrode and a gas diffusion electrode provided on both surfaces of the electrolyte membrane,
  • the frame electrode and the electrolyte membrane are integrated by a screw connecting them.
  • a power control method for an electronic device system includes a power generation unit, a humidity sensor that detects the degree of dryness of the power generation unit, a storage unit, first and second tanks, and the first and second tanks.
  • a first valve and a second valve respectively provided in a supply path between the tank and the power generation unit;
  • a fuel cell unit comprising a second control unit, a secondary cell unit, and a power supply from the fuel cell unit and the secondary cell unit, and the first control unit, the fuel cell unit and the secondary cell unit
  • a power control method for an information processing apparatus including a ratio change Z cutting switch for changing a ratio of power supply from a battery unit and cutting the power supply, and an electronic device system comprising:
  • a dry value indicating the degree of dryness! / Detected by the humidity sensor, obtained by the second control unit, is obtained, compared with a reference dry value stored in advance in the storage unit, and a dry value indicated by the standard dry value If the dryness detected by the humidity sensor is more dry than the dryness, it is determined that the power generation unit is in a dry state, and a dry signal is notified to the first control unit. Steps,
  • the time when the information processing device is started and ended by the second control unit from the first control unit is obtained with reference to the clock and stored in the storage unit.
  • a start-up time that is a time from the previous start-up time or end time is further calculated and compared with the reference start-up time stored in advance in the storage unit.
  • a step of determining that the power generation unit is in a dry state may be provided even when the startup time obtained is longer than the startup time.
  • the displacement amount in the dry state of the electrolyte membrane is detected in the film surface direction larger than the thickness direction, so that the dry state can be detected with higher accuracy, and the subsequent dry state can be detected. It is possible to efficiently perform the used control.
  • FIG. 1 (a) is a perspective view and a sectional view showing the structure of a direct methanol type MEA.
  • FIG. 1 (b) is a perspective view and a sectional view showing the structure of a direct methanol type MEA.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an example of the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a top view showing the structure of MEA205.
  • FIG. 3 (b) is a diagram showing the structure of MEA 205, and is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 3 (a).
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of the present invention.
  • the system shown in FIG. 2 includes an information processing apparatus 100, a DMFC type fuel cell unit 200 and a secondary battery unit 300 that supply power to the information processing apparatus 100.
  • the information processing apparatus 100 may be a portable notebook personal computer, PDA, or mobile phone, and the configuration for performing the functions as these electronic devices is based on general technology. Illustration and description are omitted.
  • the information processing 100 is provided with a control unit 101, a display unit 102, and a ratio change Z cutting switch 103 as a configuration relating to power supply from the fuel cell unit 200 and the secondary battery unit 300.
  • the fuel cell unit 200 is provided with a control unit 201, a storage unit 202, a clock 203, a humidity sensor 204, an MEA 205, a noreb 206, 207, and tanks 208, 209.
  • the control rod and the control unit 201 are connected via a communication line 400.
  • the storage unit 202 stores a program for operating the fuel cell unit 200 and a temporary storage for executing an application.
  • the storage unit 202 also includes ROM, RAM, hard disk, and the like.
  • the fuel is a mixture of methanol and water.
  • Tank 208 stores fuel with a low methanol concentration
  • tank 209 stores fuel with a high methanol concentration.
  • the control unit 201 controls the open / close state of the fuel. Fuel stored in each tank 208, 209 via 206, 207! Supplied to 5.
  • the fuel cell unit 200 has a built-in secondary battery (not shown) for initial operation.
  • the power from the secondary battery unit 300 is not necessarily built-in. As a supply.
  • the electric power generated in MEA 205 is sent to ratio change Z disconnect switch 103 through electric power transmission line 500. Ratio change In addition to this, power is sent from the secondary battery unit 300 to the Z-cut switch 103 via the power transmission line 600, and the fuel battery unit 200 and the secondary battery unit are controlled according to the control of the control unit 101. The ratio of the power reception state from 300 is changed, and the power reception from the fuel cell unit 200 and the secondary battery unit 300 is started or disconnected.
  • control unit 101 of the information processing apparatus 100 detects that a start button (not shown) is pressed, the control unit 101 performs start-up processing with power from the secondary battery unit 300 and detects whether the fuel cell unit 200 is connected. To do. If the fuel cell unit 200 is connected, a fuel cell unit activation instruction signal is transmitted to the control unit 201 of the fuel cell unit 200 via the communication line 400. At this time, the control unit 201 of the fuel cell unit 200 is operating with the power of the built-in secondary battery or the secondary battery unit 300, and performs the MEA dryness inspection process when receiving the start instruction signal.
  • FIG. 3 is a view showing the structure of the MEA 205 of this example, (a) is a top view, and (b) is a cross-sectional view taken along the line XX ′ in (a).
  • the electrolyte membrane 707 is located between the catalyst electrode 708 and the catalyst electrode 714, and gas diffusion electrodes 713 and 709 are provided on the outside.
  • Each of the gas diffusion electrodes 713 and 709 is sandwiched between frame electrodes 702 and 705 that hold the periphery of the surface on the electrolyte membrane 707 side.
  • the electrolyte membrane 707 is provided with a marker 703, and the frame electrodes 702 and 705 are provided with a plurality of holes 701 that function as holes for passing screws or for confirming the marker 703.
  • the electrolyte membrane 707 corresponding to the hole 701 is provided with a hole 712 or a marker 703.
  • the MEA configuration is not limited to the above configuration.
  • a seal layer is provided between the electrolyte membrane and the frame electrode to prevent the fuel from leaking out through the gas diffusion electrode. Moyo.
  • the frame 704 includes a liquid chamber 711 for storing the fuel 706, and is stored in the tanks 208 and 209.
  • the fuel is sent to the liquid chamber 711 via the valves 206 and 207 which are fuel supply control means. Supplied to the electrode 708.
  • the fuel supply control means include a configuration in which a pump is used in addition to the valve, and is not particularly limited to the valve.
  • the strain generated on the upper surfaces of the frame electrodes 702 and 705 is detected using a strain gauge or the like.
  • a strain gauge or the like is provided between the frame electrodes 702 and 705 and the electrolyte membrane 707, the catalyst electrode 708, and the gas diffusion electrode 709, and the frame electrode and the electrolyte membrane 707, the catalyst electrode 708, and the gas diffusion electrode 709 Detect shear stress generated between them.
  • the strain sensor is used as the humidity sensor 204
  • the camera and the camera The captured image force is also detected by detecting the position of the marker 703 by irradiating light, such as an image recognition device that detects the position of the marker 703 or a barcode reader, and reading the change in the reflected light with an optical sensor.
  • the configuration will be used as humidity sensor 204.
  • the control unit 201 applies the detection result of the humidity sensor 204 to a table in which the dry value and the amount of strain stored in the storage unit 202 are compared or a table in which the dry value and the marker position are compared, and the detection result
  • the dry state of the electrolyte membrane 707, catalyst electrode 708, and gas diffusion electrode 709 constituting the MEA is not determined by the displacement amount in the stacking direction. As a result, the detection accuracy is high.
  • Each detection method may naturally be performed in parallel. Since the dry value is obtained from the amount detected in parallel, the detection accuracy can be further improved.
  • control unit 201 of the fuel cell unit 200 detects the dry value from the output of the sensor 204
  • the control unit 201 compares the dry reference value stored in advance in the storage unit 202 with the detected dry value, and the detected dry value is the dry reference value. A higher dry value is recognized as a dry state.
  • control unit 201 stores the end date and time in the storage unit 202 when the operation of the information processing apparatus 100 ends. Further, upon receiving the activation instruction signal from the control unit 101, the control unit 201 calculates the activation time from the previous end date and time to the activation (current date and time), and calculates the reference activation time stored in the storage unit 202 in advance. The calculated startup time is compared, and if the startup time is longer than the reference startup time, it is recognized as a dry state.
  • the information processing apparatus 100 may not normally end and the end date / time may not be recorded, the start date / time is also stored, and if the previous end date / time cannot be read, the previous start date / time is stored.
  • the activation time may be calculated using. Alternatively, only the start date and time may be used without using the end date and time.
  • the end date and time (or start date and time) is stored when the control unit 101 of the information processing apparatus 100 transmits the end instruction signal Z start instruction signal to the control unit 201 of the fuel cell unit 200. This is stored in a storage unit (not shown) and detected by the control unit 101 of the information processing apparatus 100 calculating the dry state using the end date and time (or start date and time).
  • the detection of the dry state is detected by two detection methods of detection by the humidity sensor and detection by the start-up time, so that more reliable detection is performed.
  • only one detection method is used for the purpose of simplifying the device configuration. It is good also as performing.
  • control unit 201 of the fuel cell unit 200 recognizes that the fuel cell unit 200 is in a dry state
  • the control unit 201 of the information processing device 100 notifies the control unit 101 of the information processing device 100 of a dry state through a communication line 400 with the information processing device 100. To do.
  • the control unit 101 of the information processing apparatus 100 receives the drying signal
  • the control unit 101 displays a drying warning indicating that the fuel cell unit 200 is drying on the display unit 102 to alert the user. On this display screen, the user may be informed that the following MEA wetting process will be performed.
  • control unit 201 of the fuel cell unit 200 When the control unit 201 of the fuel cell unit 200 recognizes the dry state, it performs the following MEA wetting process.
  • the control unit 201 of the fuel cell unit 200 notifies the control unit 101 of the information processing apparatus 100 of a drying signal indicating that it is in a dry state.
  • the ratio change Z disconnect switch 103 causes the load on the power supply from the fuel cell unit 200 to be zero or minimum. The load is controlled by cutting off the power reception from the fuel cell 200 or increasing the power supply ratio from the secondary battery 300.
  • the control unit 201 of the fuel cell unit 200 opens the fuel passages NOREB 206 and 207 connected to the MEA 205 from the tanks 208 and 209, and supplies the fuel to the MEA 205.
  • the control unit 201 of the fuel cell unit 200 measures the dry value of the MEA 205 based on the output from the humidity sensor 204, and the measured dry value is a second value lower than the reference dry value (or lower than the reference dry value). If the fuel cell unit 200 is lower than the reference dry value, the control unit 101 of the information processing apparatus 100 is notified of an output enable signal indicating that the fuel cell unit 200 can supply power. When the control unit 101 of the information processing apparatus 100 receives the output enable signal, the ratio change Z disconnect switch 103 starts to accept power from the fuel cell unit 200 or lowers the power supply ratio from the secondary battery unit 300. Then gradually increase the load on the fuel cell.
  • the control unit 201 of the fuel cell unit 200 opens the fuel passage valves 206 and 207 connected to the MEA 205 from the tanks 208 and 209, and supplies fuel to the MEA 205 less than in normal operation.
  • tank 208 stores fuel with low methanol concentration.
  • the fuel with a high methanol concentration is stored in the tank 209.
  • the fuel with a lower methanol concentration stored in the tank 208 is supplied to the MEA 205. This process is performed until the dry value of the MEA 205 indicated by the detection result of the humidity sensor 204 is lower than the reference dry value or the following three conditions necessary for the wet state of the MEA 205 are satisfied.
  • Condition 1 The amount of the binder contained in the fuel electrode and the gas diffusion electrode is moistened, and this amount varies depending on the type of electrode.
  • Condition 2 The amount of the binder contained in the electrolyte membrane is moistened, and this amount varies depending on the type of the electrolyte membrane.
  • Condition 3 Amount required for power generation, 0.25 AZh
  • Opening the nozzles 206 and 207 less than in normal operation will fully moisten the inside of the MEA.
  • the time until moisture is reduced.
  • water is stored in the tank 208, and the tank 209 It is sufficient to store a fuel such as hydrogen gas.
  • the fuel gas in the tank 209 is passed through a humidifier such as a bubbler using water in the tank 208, humidified, and sent to the catalyst electrode on the anode side.

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Abstract

　本発明は電解質膜の乾燥状態を精度良く検出する燃料電池の乾燥状態検出方法、電子機器システム、検出した乾燥状態に基づいた起動時の制御を最適とする電力制御方法を実現することを目的とし、その構成は、電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられた触媒電極およびガス拡散電極とを発電部とする燃料電池の乾燥状態検出方法であって、前記電解質膜の面内方向への変位量に基づいて乾燥状態を検出する。

Description

明 細 書
燃料電池の乾燥状態検出方法および電子機器システムとその電力制御 方法
技術分野
[0001] 本発明は、燃料電池を電源とする電子機器、電子機器システムと電力制御方法に 関し、特に、燃料電池の乾燥状態を検出して制御を行う際の燃料電池の乾燥状態検 出方法および電子機器システムとその電力制御方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ、 PDA (Personal Digital Assistant s)などの携帯型の情報処理装置が広く普及して 、る。このような携帯型の電子機器 の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が用いられている。ま た、これら情報処理装置の高機能化に伴う消費電力の増加ゃ更なる長時間使用の 要請から、高出力で充電の必要のな 、燃料電池も新たな電源として期待されて 、る
[0003] 燃料電池は、電解質膜と電極 (含む触媒)とが一体化された電極接合体からなる発 電部内で水素と酸素を反応させて発電を行う。この発電部は、一般的に MEA (Mem brane Electrode Assembly)と呼ばれており、本明細書の中でも「MEA」と称する場合 もめる。
[0004] 燃料電池には種々の形態があり、燃料や発電部への水素の供給方式によって、ダ ィレクトメタノール型燃料電池（DMFC : Direct Methanol Fuel Cell)、固体高分子型燃 料電池（PEFC : Polymer Electrolyte Fuel Cell)、メタノール等の燃料から改質器を用 いて水素を取り出す改質方式などがあり、ダイレクトメタノール型は、水素を燃料とす る燃料電池に比べて燃料の取扱いが容易で、システムが簡単であることから、携帯 型の情報処理装置の電源として注目されて 、る。
[0005] 図 1 (a) , (b)は、ダイレクトメタノール型の MEAの構造を示す斜視図および断面図 である。
[0006] MEAは、電解質膜 31と、電解質膜 31を挟んで対向するように設けられた触媒電 極 32、 34と、触媒電極 32、 34をさらに挟んで対向するように設けられたガス拡散電 極 33、 35力ら構成されて!/、る。
[0007] 触媒電極 32、 34の一方はアノード側として動作し、他方は力ソード側として動作す る。ここでは、触媒電極 32をアノード側の触媒電極とし、触媒電極 34を力ソード側の 触媒電極として説明する。
[0008] アノード側の触媒電極としては Ptと Ruとの合金が一般的に用いられ、力ソード側の 触媒電極としては Ptが一般的に用いられる。また、ガス拡散電極 33、 35としては導 電性多孔質材料が用いられ、導電性材料としては例えばカーボンや SUSが用いら れる。
[0009] 電解質膜 31からみて、触媒電極 32およびガス拡散電極 33の側の面は燃料となる メタノールと水が接し、触媒電極 34およびガス拡散電極 35の側の面は大気雰囲気と される。
[0010] 上記のような構造の MEAを用いた燃料電池を長期間使用しなかった場合には、燃 料が電解質膜を通じて大気中に放散され、最終的には MEAの一部または全体が乾 燥してしまう。 MEAが乾燥すると劣化や不具合が起き、この状態で無理やり起動す ると破壊や故障が発生してしまう。
[0011] MEAの一部または全体が乾燥し電解質膜 31内に水が無くなると、プロトン (水素ィ オン)が電解質膜 31中を移動できない。同様に、触媒電極 32および 34に含まれる 電解質バインダー内の水が無くなると、アノードとなる触媒電極 32で生成するプロト ンが電解質膜 31へ、また電解質膜 31から力ソードとなる触媒電極 34へと移動するこ とができなくなる。
[0012] 上記のように MEAが乾燥した状態では、湿潤して ヽな 、部分でプロトンが動けなく なることから通常の発電反応が起こらな!/ヽ。
[0013] 乾燥状態にある MEAに燃料供給を開始することにより発電可能となるが、通常触 媒電極 32、 34は複雑な多孔質構造を有するために、燃料供給開始から短時間では 燃料が部分的にし力滲みこまずに一部乾燥状態が残ったままになる。このような状態 で燃料電池に電気的な負荷をかけてしまうと、触媒電極 32、 34の湿潤状態にある部 分だけで通常の発電反応が起こる。そして湿潤状態にある部分だけに発電の負荷が 集中して触媒や電解質の劣化が加速され、乾燥状態にある触媒電極やガス拡散電 極で異常な電気化学反応が起こり触媒電極やガス拡散電極の性能が低下する。よつ て燃料電池が所定の性能が発揮されず、燃料電池を電源とする機器に不具合が生 じる危険性がある。
[0014] MEAに水素を供給する固体高分子型ではアノード側の触媒電極に加湿した水素 ガスを送り込み、 MEAが乾燥状態となった場合には同時に水分の供給が行われる 力 上記のダイレクトメタノール型燃料電池に見られる乾燥による不具合は、同様に 当然起こり得る。
[0015] 乾燥による不具合を問題点としてなされた従来技術として、特許文献 1 (特開 2001
332280号公報）に開示される技術がある。
[0016] 特許文献 1には、燃料電池セルが積層方向に伸縮自在に固定され、加湿された燃 料ガスと空気を用いて発電するスタックの乾燥状態を、スタックの高さ (積層方向）の 変位量と温度とにより検出すること、および、乾燥状態にある場合には加湿器により 加湿することが開示されている。
特許文献 1：特開 2001— 332280号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] 特許文献 1に開示されている技術では、スタックの積層方向、図 1に示した例でいう と、触媒電極 32、電解質膜 31、ガス拡散電極 33の積層方向の変位量に基づいて乾 燥状態を判断している。
[0018] し力しながら、電解質膜 31の乾燥状態による膜厚変動量は微小なものであり、乾燥 状態を精度よく検出することが困難であるという問題点がある。
[0019] 本願は上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、 電解質膜の乾燥状態を精度良く検出する燃料電池の乾燥状態検出方法、電子機器 システム、検出した乾燥状態に基づ 、た起動時の制御を最適とする電力制御方法を 実現することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0020] 本発明の燃料電池の乾燥状態検出方法は電解質膜と、該電解質膜の両面に設け られた触媒電極およびガス拡散電極とを発電部とする燃料電池の乾燥状態検出方 法であって、
前記電解質膜の面内方向への変位量に基づいて乾燥状態を検出することを特徴 とする。
[0021] この場合、枠電極と前記電解質膜とをこれらを連ねるネジにより一体化し、前記発 電部を挟持する枠電極の歪み量に基づいて乾燥状態を検出することとしてもよい。
[0022] また、前記枠電極と前記電解質膜とをこれらを連ねるネジにより一体化し、前記電 解質膜に設けられたマーカーの位置に基づいて乾燥状態を検出することとしてもよ い。
[0023] また、前記枠電極と前記電解質膜とをこれらを連ねるネジにより一体化し、前記発 電部を挟持する枠電極と前記発電部との間の歪み量に基づいて乾燥状態を検出す ることとしてちよい。
[0024] 本発明の電子機器システムは、情報処理装置と、該情報処理装置へ電源を供給す る燃料電池ユニットおよび二次電池ユニットからなる電子機器システムであって、 前記情報処理装置は、
第 1の制御部と、
前記燃料電池ユニットおよび二次電池ユニットからの電力供給の比率の変更およ び切断を行う比率変更 Z切断スィッチと、を備え、
前記燃料電池ユニットは、
発電部と、
前記発電部の乾燥度合いを検出する湿度センサと、
pL fe p[5ど、
前記湿度センサが検出した乾燥度合いを示す乾燥値を求め、前記記憶部に予め 記憶されて ヽる基準乾燥値と比較し、基準乾燥値が示す乾燥度合!ヽよりも前記湿度 センサが検出した乾燥度合 、がより乾燥して 、ることを示して 、る場合には前記発電 部が乾燥状態にあると判断して前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知する第 2の制御 部と、を備え、
前記第 1の制御部は、乾燥信号の通知を受けると前記比率変更 Z切断スィッチを 介して前記二次電池ユニットからの給電のみ、または、二次電池ユニットからの給電 が多くなるものとすることを特徴とする。
[0025] この場合、前記燃料電池ユニットは、
前記発電部へ供給する燃料を貯蔵するタンクを備え、
前記第 2の制御部は、前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知する場合には、前記タ ンクカも前記発電部への燃料供給を行わせるように制御するとしてもよ 、。
[0026] また、前記燃料電池ユニットは、
前記発電部へ供給する燃料を貯蔵する第 1および第 2のタンクと、
前記第 1および第 2のタンクと前記発電部との間の供給路にそれぞれ設けられた第 1および第 2の燃料供給制御手段と、
を備え、
前記第 2の制御部は、前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知する場合には、前記第 1および第 2燃料供給制御手段を、前記発電部への供給が、いずれか一方のタンク 力ものみ行われる、または、いずれか一方のタンク力もの供給が多くなるように制御す るとしてちよい。
[0027] また、前記第 2の制御部は、前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知する場合には、 前記第 1および第 2の燃料供給制御手段による燃料供給を通常の運転時よりも少な くするとしてちょい。
[0028] また、前記発電部は、電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられた触媒電極およ びガス拡散電極とからなり、
前記発電部を挟持する枠電極を備え、前記枠電極と前記電解質膜はこれらを連ね るネジにより一体ィ匕されており、
前記湿度センサは前記枠電極の歪み量を検出することとしてもよい。
[0029] また、前記発電部は、マーカーが設けられた電解質膜と、該電解質膜の両面に設 けられた触媒電極およびガス拡散電極とからなり、
前記発電部を挟持する枠電極を備え、前記枠電極と前記電解質膜はこれらを連ね るネジにより一体ィ匕されており、
前記湿度センサは前記マーカーの位置を検出することとしてもよい。 [0030] また、前記発電部は、電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられた触媒電極およ びガス拡散電極とからなり、
前記発電部を挟持する枠電極を備え、前記枠電極と前記電解質膜はこれらを連ね るネジにより一体ィ匕されており、
前記湿度センサは前記枠電極と前記発電部との間のせん断応力を検出することと してちよい。
[0031] また、前記発電部は、マーカーが設けられた電解質膜と、該電解質膜の両面に設 けられた触媒電極およびガス拡散電極とからなり、
前記発電部を挟持する枠電極を備え、前記枠電極と前記電解質膜はこれらを連ね るネジにより一体ィ匕されており、
前記湿度センサは、前記枠電極の歪み量、前記マーカーの位置、前記枠電極と前 記発電部との間のせん断応力の少なくともひとつを検出することとしてもよい。
[0032] 前記燃料電池ユニットに設けられた時計を湿度センサとして備え、
前記第 1の制御部は前記情報処理装置の起動時および終了時にその旨を前記第 2の制御部へ通知し、
前記第 2の制御部は前記第 1の制御部からの前記情報処理装置の起動時および 終了時の通知を受けた時刻を前記時計を参照して取得し、前記記憶部に記憶させる とともに、起動時の通知の場合には、さらに前回の起動時刻または終了時刻からの 時間である起動時間を算出し、前記記憶部に予め記憶されて!、る基準起動時間と比 較して、該基準起動時間よりも求めた起動時間が長い場合に前記前記発電部が乾 燥状態にあると半 U断することとしてもよい。
[0033] 本発明の燃料電池の発電部は、電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられた触 媒電極およびガス拡散電極とからなる燃料電池の発電部であって、
前記枠電極と前記電解質膜とをこれらを連ねるネジにより一体化されていることを特 徴とする。
[0034] 本発明の電子機器システムの電力制御方法は、発電部、前記発電部の乾燥度合 いを検出する湿度センサ、記憶部と、第 1および第 2のタンク、前記第 1および第 2の タンクと前記発電部との間の供給路にそれぞれ設けられた第 1および第 2のバルブ、 第 2の制御部、を備える燃料電池ユニットと、二次電池ユニットと、燃料電池ユニット および二次電池ユニットからの電力供給を受け、第 1の制御部、前記燃料電池ュ-ッ トおよび二次電池ユニットからの電力供給の比率の変更および切断を行う比率変更 Z切断スィッチ、を備える情報処理装置と、カゝらなる電子機器システムの電力制御方 法であって、
前記第 2の制御部により行われる、前記湿度センサが検出した乾燥度合!/、を示す 乾燥値を求め、前記記憶部に予め記憶されている基準乾燥値と比較し、基準乾燥値 が示す乾燥度合いよりも前記湿度センサが検出した乾燥度合いがより乾燥している ことを示して 、る場合には前記発電部が乾燥状態にあると判断して前記第 1の制御 部へ乾燥信号を通知するステップと、
前記第 1および第 2のバルブの開閉状態を、前記発電部への供給が、いずれか一 方のタンク力ものみ行われる、または、いずれか一方のタンク力もの供給が多くなるよ うに制御するステップと、
前記第 1の制御部により行われる、乾燥信号の通知を受けると前記比率変更 Z切 断スィッチを介して前記二次電池ユニットからの給電のみ、または、二次電池ユニット 力もの給電が多くなるものとするステップを有することを特徴とする。
[0035] この場合、前記第 2の制御部により行われる、前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知 した後、前記第 1および第 2のバルブの開閉状態を通常の運転時よりも開度を小さく するステップを有することとしてもよ 、。
[0036] また、前記燃料電池ユニットに設けられた時計を設け、
前記第 1の制御部により行われる、前記情報処理装置の起動時および終了時にそ の旨を前記第 2の制御部へ通知するステップと、
前記第 2の制御部により行われる、前記第 1の制御部からの前記情報処理装置の 起動時および終了時の通知を受けた時刻を前記時計を参照して取得し、前記記憶 部に記憶させるとともに、起動時の通知の場合には、さらに前回の起動時刻または終 了時刻からの時間である起動時間を算出し、前記記憶部に予め記憶されている基準 起動時間と比較して、該基準起動時間よりも求めた起動時間が長い場合にも前記前 記発電部が乾燥状態にあると判断するステップを有することとしてもよい。 [0037] 本発明においては、電解質膜の乾燥状態における変位量が厚み方向よりも大きな 膜面方向について検出されるので、より精度よく乾燥状態を検出することができ、そ の後の乾燥状態を用いた制御にも効率よく行うことが可能となる。
図面の簡単な説明
[0038] [図 1(a)]ダイレクトメタノール型の MEAの構造を示す斜視図および断面図である。
[図 1(b)]ダイレクトメタノール型の MEAの構造を示す斜視図および断面図である。
[図 2]本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
[図 3(a)]MEA205の構造を示す上面図である。
[図 3(b)]MEA205の構造を示す図であり、図 3 (a)中の X—X'線断面図である。 符号の説明
[0039] 100 情報処理装置
101 制御部
102 表示部
103 比率変更 Z切換スィッチ
200 燃料電池ユニット
201 制御部
202 し' l p[5
203 時計
204 湿度センサ
205 MEA
206, 207 ノ レブ
208, 209 タンク
300 二次電池ユニット
400 通 1§
500, 600 電力送信線
701 穴
702 枠電極
703 マーカー 704 フレーム
705 枠電極
706 燃料
707 電解質膜
708 触媒電極
709 ガス拡散電極
711 ネジ穴
712 穴
発明を実施するための最良の形態
[0040] 次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[0041] 図 2は本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
[0042] 図 2に示されるシステムは、情報処理装置 100と、該情報処理装置 100へ電力を供 給する DMFC型の燃料電池ユニット 200および二次電池ユニット 300から構成され る。
[0043] 情報処理装置 100は携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータや PDA、また は携帯電話機などが挙げられ、これらの電子機器としての機能を果たすための構成 は一般的な技術によるものであるため、図示および説明は省略する。
[0044] 情報処理 100には、燃料電池ユニット 200および二次電池ユニット 300からの電力 供給に関する構成として、制御部 101、表示部 102および比率変更 Z切断スィッチ 1 03が設けられている。
[0045] 燃料電池ユニット 200には、制御部 201、記憶部 202、時計 203、湿度センサ 204 、 MEA205, ノ ノレブ 206, 207、タンク 208, 209力設けられている。制御咅 と制 御部 201とは通信線 400を介して接続されている。記憶部 202は燃料電池ユニット 2 00を動作させるためのプログラムの記憶や、アプリケーションを実行するための一時 記憶を行なうもので ROM、 RAM,ハードディスクなど力も構成される。燃料はメタノ ールと水の混合液で、タンク 208はメタノール濃度の薄い燃料を貯蔵し、タンク 209 はメタノール濃度の濃い燃料を貯蔵するもので、制御部 201により開閉状態が制御さ れるノ ノレブ 206, 207を介して各タンク 208, 209に貯蔵されて!ヽる燃料力 ^ΜΕΑ20 5に供給される。
[0046] 燃料電池ユニット 200には上記の構成要素のほかに、初期動作用の二次電池 (不 図示）が内蔵されている力 必ずしも内蔵される必要はなぐ二次電池ユニット 300か らの電力供給を受けることとしてもょ 、。
[0047] MEA205で発生した電力は電力送信線 500を介して比率変更 Z切断スィッチ 10 3へ送られる。比率変更 Z切断スィッチ 103にはこのほかに電力送信線 600を介して 二次電池ユニット 300からの電力が送信されており、制御部 101の制御に応じて燃 料電池ユニット 200および二次電池ユニット 300からの受電状態の比率の変更や、 燃料電池ユニット 200および二次電池ユニット 300からの受電の開始もしくは切断を 実行する。
[0048] 情報処理装置 100の制御部 101は起動ボタン (不図示）の押下を検出すると、二次 電池ユニット 300からの電力で起動処理を行わせるとともに燃料電池ユニット 200が 接続されているかを検出する。燃料電池ユニット 200が接続されていれば、燃料電池 ユニット 200の制御部 201に通信線 400を介して燃料電池ユニット起動指示信号を 送信する。燃料電池ユニット 200の制御部 201は、このときは内蔵する二次電池もし くは二次電池ユニット 300の電力で動作しており、起動指示信号を受信すると MEA の乾燥検査処理を行う。
[0049] 図 3は本実施例の MEA205の構造を示す図であり、 (a)は上面図、（b)は（a)中の X— X'線断面図である。
[0050] 図 3 (b)に示すように、電解質膜 707は触媒電極 708と触媒電極 714との間に位置 し、さらに外側にはガス拡散電極 713、 709が設けられている。ガス拡散電極 713、 7 09のそれぞれは、電解質膜 707側の面の周囲を押さえる枠電極 702, 705により挟 持されている。電解質膜 707にはマーカー 703が設けられ、枠電極 702, 705には ネジを揷通するため、もしくは、マーカー 703を確認するための覼き穴として機能する 穴 701が複数配設されている。穴 701に対応する箇所の電解質膜 707には穴 712も しくはマーカー 703が設けられている。これらはフレーム 704上に配置され、枠電極 7 02に設けられた穴 701を通るネジ（不図示）がフレーム 704に設けられたネジ穴 710 と螺合することにより一体ィ匕される。本実施例では角となる 4隅がネジ穴として用いら れている。なお、 MEAの構成は上記の構成に限定されるものではなぐ例えば、ガス 拡散電極を通じて燃料が外へ漏れ出すことを防ぐためのシール層が電解質膜と枠電 極の間に設けられて 、てもよ 、。
[0051] フレーム 704は燃料 706を貯蔵する液室 711を備え、タンク 208, 209に貯蔵され て 、る燃料は燃料供給制御手段であるバルブ 206, 207を介して液室 711に送られ 、触媒電極 708に供給される。燃料供給制御手段としては、バルブの他にポンプとす る構成も挙げられ、特にバルブに限定されな 、。
[0052] 上記のような構造を持つ MEAでは、電解質膜 707が乾燥して縮むと、電解質膜 7 07に設けられた穴 712が電解質膜 707の中心方向に向かって移動し、ネジに対して も電解質膜 707の中心方向に向力う張力が働く。この結果、枠電極 702, 705に歪 みが発生する。これらの事象を検出することで電解質膜 707の乾燥状態を検出する 。具体的な検出方法としては以下が挙げられる。
[0053] (1)歪みゲージなどを用いて枠電極 702, 705の上面に発生した歪みを検出する。
[0054] (2)電解質膜 707の乾燥による移動につれて、マーカー 703が電解質膜 707の中 心方向に向力つて移動し、マーカー 703に対応して枠電極 702に設けられた穴 701 カも覼くことのできるマーカー 703の位置が移動する。このため、マーカー 703の位 置を検出することにより電解質膜 707の乾燥状態を検出する。
[0055] (3)枠電極 702, 705と電解質膜 707,触媒電極 708,ガス拡散電極 709の間に歪 みゲージなどを設けて枠電極と電解質膜 707,触媒電極 708,ガス拡散電極 709の 間に発生したせん断応力を検出する。
[0056] 上記の検出方法のうち、（1)、 (3)による検出を行う場合には歪みセンサが湿度セ ンサ 204として用いられ、（2)による検出を行う場合にはカメラと該カメラの撮像画像 力もマーカー 703の位置を検出する画像認識装置や、バーコードリーダ等のように光 を照射し、光センサで反射光の変化を読み取ることで穴とマーカー 703との位置関 係を検出する構成が湿度センサ 204として用いられることとなる。制御部 201は湿度 センサ 204の検出結果を記憶部 202に記憶されている乾燥値と歪み量とが対比され たテーブル、または、乾燥値とマーカーの位置とが対比されたテーブルにあてはめ、 検出結果に対応する乾燥値を MEA205を構成する触媒電極 708,ガス拡散電極7 09や電解質膜 707の乾燥値とする。
[0057] 上記のように本実施例においては、 MEAを構成する電解質膜 707,触媒電極 708 ,ガス拡散電極 709の乾燥状態を、これらの積層方向についての変位量ではなぐ 膜面方向の変位量力 求めて 、ることから、検出精度が高 、ものとなって 、る。
[0058] また、各検出方法は並列に行われることとしても当然よい。並列に検出された量か ら乾燥値を求めることから、より検出精度を高めることができる。
[0059] 上記のようにして得られた乾燥値を用いた制御にっ 、て以下に説明する。
[0060] MEAの乾燥檢杳処理
燃料電池ユニット 200の制御部 201はセンサ 204出力より乾燥値を検出すると、記 憶部 202に予め記憶されている乾燥基準値と検出した乾燥値とを比較し、検出した 乾燥値が乾燥基準値より高い乾燥値ならば乾燥状態と認識する。
[0061] また、制御部 201は、情報処理装置 100の動作終了時に、記憶部 202に終了日時 を記憶する。また、制御部 201は制御部 101からの起動指示信号を受信すると、前 回の終了日時から起動（現日時)までの起動時間を算出し、記憶部 202に予め記憶 されている基準起動時間と算出した起動時間とを比較し、起動時間が基準起動時間 よりも長い場合には乾燥状態と認識する。
[0062] 情報処理装置 100が正常終了することができず、終了日時を記録できない場合も あるので、始動日時も記憶し、前回の終了日時を読み出しできな力つた場合には前 回の始動日時を用いて起動時間を算出することとしてもよい。または終了日時を使用 せずに始動日時のみを用いることとしてもよい。
[0063] 終了日時 (または始動日時)の記憶は、情報処理装置 100の制御部 101が燃料電 池ユニット 200の制御部 201に終了指示信号 Z起動指示信号を送信した際に、情報 処理装置 100の記憶部（不図示）に記憶させ、情報処理装置 100の制御部 101が終 了日時 (または始動日時)を用いて乾燥状態を算出することにより検出することとして ちょい。
[0064] 上記のように、本実施例においては乾燥状態であることの検出を湿度センサによる 検出、起動時間による検出の二通りの検出方法にて検出してより確実な検出を行つ ている。し力しながら、装置構成を簡略ィ匕することを目的として一方の検出方法のみ を行うこととしてもよい。
[0065] 燃料電池ユニット 200の制御部 201は乾燥状態と認識すると、情報処理装置 100と の間の通信線 400にて情報処理装置 100の制御部 101に乾燥状態である旨の乾燥 信号を通知する。情報処理装置 100の制御部 101は乾燥信号を受信すると表示部 1 02に燃料電池ユニット 200が乾燥している旨の乾燥警告を表示させ、使用者に注意 を喚起する。この表示画面ではユーザに以下の MEAの湿潤処理の実施する旨の表 示を行うこととしてもよい。
[0066] 燃料電池ユニット 200の制御部 201は乾燥状態を認識すると以下の MEAの湿潤 処理を実施する。
[0067] MEAの湿潤処理
燃料電池ユニット 200の制御部 201は、情報処理装置 100の制御部 101に乾燥状 態である旨の乾燥信号を通知する。情報処理装置 100の制御部 101は乾燥信号を 受信すると、比率変更 Z切断スィッチ 103により、燃料電池ユニット 200からの電力 供給に対する負荷をゼロもしくは最低とする。負荷の制御は燃料電池 200からの電 力受け入れを切断したり、二次電池 300からの電力供給比率を高めたりして行う。
[0068] 燃料電池ユニット 200の制御部 201はタンク 208, 209力ら MEA205に繋力る燃 料通路のノ ノレブ 206, 207を開き、燃料を MEA205【こ供給する。
[0069] 燃料の供給後、燃料電池ユニット 200の制御部 201は湿度センサ 204からの出力 により MEA205の乾燥値を計測し、計測した乾燥値が基準乾燥値 (もしくは基準乾 燥値より低い第 2の基準乾燥値)より低くなれば燃料電池ユニット 200が電力供給可 能な状態と認識し、その旨を示す出力可能信号を情報処理装置 100の制御部 101 に通知する。情報処理装置 100の制御部 101は出力可能信号を受信すると、比率 変更 Z切断スィッチ 103により、燃料電池ユニット 200からの電力受け入れを開始し たり、二次電池ユニット 300からの電力供給比率を低めたりして、燃料電池の負荷を 徐々に高めてゆく。
[0070] 燃料電池ユニット 200の制御部 201はタンク 208, 209力ら MEA205に繋力る燃 料通路のバルブ 206, 207を通常の運転時よりも少なく開き、燃料を MEA205に供 給する。また、先述したように、タンク 208にはメタノール濃度の薄い燃料が貯蔵され 、タンク 209にはメタノール濃度の濃い燃料が貯蔵されており、この時点ではタンク 2 08に貯蔵されているメタノール濃度の薄い燃料の方を MEA205に供給する。なお、 この処理は湿度センサ 204の検出結果に示される MEA205の乾燥値が基準乾燥 値より低くなるか、 MEA205の湿潤状態に必要な次の 3条件の 、ずれかを充たすま で行う。
[0071] 条件 1 :燃料電極とガス拡散電極に含まれるバインダーを潤す量、この量は電極の 種類により異なる。
[0072] 条件 2：電解質膜に含まれるバインダーを潤す量、この量は電解質膜の種類により 異なる。
[0073] 条件 3 :発電に必要な量、 0. 25AZh
ノ レブ 206, 207を通常の運転時よりも少なく開くことにより、 MEA内部が十分に 潤うこととなる。また、メタノール濃度の薄い燃料を多く供給することにより、潤うまでの 時間が短縮される。
[0074] なお、以上説明した実施例では、ダイレクトメタノール型の燃料電池にっ 、て説明 した力 MEAに水素を供給する固体高分子型の場合にはタンク 208には水を貯蔵 し、タンク 209には水素ガス等の燃料を貯蔵するものとすればよい。タンク 208の水を 用いたバブラ一などの加湿ユニットにタンク 209の燃料の水素ガスを通して、加湿し てアノード側の触媒電極に送り込む。

Claims

請求の範囲
[1] 電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられた触媒電極およびガス拡散電極とを発電 部とする燃料電池の乾燥状態検出方法であって、
前記電解質膜の面内方向への変位量に基づいて乾燥状態を検出することを特徴 とする燃料電池の乾燥状態検出方法。
[2] 請求項 1記載の燃料電池の乾燥状態検出方法において、
前記枠電極と前記電解質膜とをこれらを連ねるネジにより一体化し、前記発電部を 挟持する枠電極の歪み量に基づいて乾燥状態を検出することを特徴とする燃料電 池の乾燥状態検出方法。
[3] 請求項 1記載の燃料電池の乾燥状態検出方法において、
前記枠電極と前記電解質膜とをこれらを連ねるネジにより一体化し、前記電解質膜 に設けられたマーカーの位置に基づいて乾燥状態を検出することを特徴とする燃料 電池の乾燥状態検出方法。
[4] 請求項 1記載の燃料電池の乾燥状態検出方法において、
前記枠電極と前記電解質膜とをこれらを連ねるネジにより一体化し、前記発電部を 挟持する枠電極と前記発電部との間の歪み量に基づいて乾燥状態を検出することを 特徴とする燃料電池の乾燥状態検出方法。
[5] 情報処理装置と、該情報処理装置へ電源を供給する燃料電池ユニットおよび二次 電池ユニットからなる電子機器システムであって、
前記情報処理装置は、
第 1の制御部と、
前記燃料電池ユニットおよび二次電池ユニットからの電力供給の比率の変更およ び切断を行う比率変更 Z切断スィッチと、を備え、
前記燃料電池ユニットは、
発電部と、
前記発電部の乾燥度合いを検出する湿度センサと、
pL fe p[5ど、
前記湿度センサが検出した乾燥度合いを示す乾燥値を求め、前記記憶部に予め 記憶されて ヽる基準乾燥値と比較し、基準乾燥値が示す乾燥度合!ヽよりも前記湿度 センサが検出した乾燥度合 、がより乾燥して 、ることを示して 、る場合には前記発電 部が乾燥状態にあると判断して前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知する第 2の制御 部と、を備え、
前記第 1の制御部は、乾燥信号の通知を受けると前記比率変更 Z切断スィッチを 介して前記二次電池ユニットからの給電のみ、または、二次電池ユニットからの給電 が多くなるものとすることを特徴とする電子機器システム。
[6] 請求項 5記載の電子機器システムにおいて、
前記燃料電池ユニットは、
前記発電部へ供給する燃料を貯蔵するタンクを備え、
前記第 2の制御部は、前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知する場合には、前記タ ンクから前記発電部への燃料供給を行わせるように制御することを特徴とする電子機 器システム。
[7] 請求項 5記載の電子機器システムにおいて、
前記燃料電池ユニットは、
前記発電部へ供給する燃料を貯蔵する第 1および第 2のタンクと、
前記第 1および第 2のタンクと前記発電部との間の供給路にそれぞれ設けられた第
1および第 2の燃料供給制御手段と、
を備え、
前記第 2の制御部は、前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知する場合には、前記第 1および第 2燃料供給制御手段を、前記発電部への供給が、いずれか一方のタンク 力ものみ行われる、または、いずれか一方のタンク力もの供給が多くなるように制御す ることを特徴とする電子機器システム。
[8] 請求項 7記載の電子機器システムにおいて、
前記第 2の制御部は、前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知する場合には、前記第 1および第 2の燃料供給制御手段による燃料供給を通常の運転時よりも少なくするこ とを特徴とする電子機器システム。
[9] 請求項 5な 、し請求項 8の 、ずれかに記載の電子機器システムにお ヽて、 前記発電部は、電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられた触媒電極およびガス 拡散電極とからなり、
前記発電部を挟持する枠電極を備え、前記枠電極と前記電解質膜はこれらを連ね るネジにより一体ィ匕されており、
前記湿度センサは前記枠電極の歪み量を検出することを特徴とする電子機器シス テム。
[10] 請求項 5な 、し請求項 8の 、ずれかに記載の電子機器システムにお ヽて、
前記発電部は、マーカーが設けられた電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられ た触媒電極およびガス拡散電極とからなり、
前記発電部を挟持する枠電極を備え、前記枠電極と前記電解質膜はこれらを連ね るネジにより一体ィ匕されており、
前記湿度センサは前記マーカーの位置を検出することを特徴とする電子機器シス テム。
[11] 請求項 5な 、し請求項 8の 、ずれかに記載の電子機器システムにお ヽて、
前記発電部は、電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられた触媒電極およびガス 拡散電極とからなり、
前記発電部を挟持する枠電極を備え、前記枠電極と前記電解質膜はこれらを連ね るネジにより一体ィ匕されており、
前記湿度センサは前記枠電極と前記発電部との間のせん断応力を検出することを 特徴とする電子機器システム。
[12] 請求項 5な 、し請求項 8の 、ずれかに記載の電子機器システムにお ヽて、
前記発電部は、マーカーが設けられた電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられ た触媒電極およびガス拡散電極とからなり、
前記発電部を挟持する枠電極を備え、前記枠電極と前記電解質膜はこれらを連ね るネジにより一体ィ匕されており、
前記湿度センサは、前記枠電極の歪み量、前記マーカーの位置、前記枠電極と前 記発電部との間のせん断応力の少なくともひとつを検出することを特徴とする電子機 器システム。
[13] 請求項 5な 、し請求項 8の 、ずれかに記載の電子機器システムにお ヽて、 前記燃料電池ユニットに設けられた時計を湿度センサとして備え、
前記第 1の制御部は前記情報処理装置の起動時および終了時にその旨を前記第 2の制御部へ通知し、
前記第 2の制御部は前記第 1の制御部からの前記情報処理装置の起動時および 終了時の通知を受けた時刻を前記時計を参照して取得し、前記記憶部に記憶させる とともに、起動時の通知の場合には、さらに前回の起動時刻または終了時刻からの 時間である起動時間を算出し、前記記憶部に予め記憶されて!、る基準起動時間と比 較して、該基準起動時間よりも求めた起動時間が長い場合に前記前記発電部が乾 燥状態にあると判断することを特徴とする電子機器システム。
[14] 請求項 9な 、し請求項 12の 、ずれかに記載の電子機器システムにお ヽて、
前記燃料電池ユニットに設けられた時計をさらなる湿度センサとして備え、 前記第 1の制御部は前記情報処理装置の起動時および終了時にその旨を前記第 2の制御部へ通知し、
前記第 2の制御部は前記第 1の制御部からの前記情報処理装置の起動時および 終了時の通知を受けた時刻を前記時計を参照して取得し、前記記憶部に記憶させる とともに、起動時の通知の場合には、さらに前回の起動時刻または終了時刻からの 時間である起動時間を算出し、前記記憶部に予め記憶されて!、る基準起動時間と比 較して、該基準起動時間よりも求めた起動時間が長い場合にも前記前記発電部が乾 燥状態にあると判断することを特徴とする電子機器システム。
[15] 電解質膜と、該電解質膜の両面に設けられた触媒電極およびガス拡散電極とからな る燃料電池の発電部であって、
前記枠電極と前記電解質膜とをこれらを連ねるネジにより一体化されていることを 特徴とする燃料電池の発電部。
[16] 発電部、前記発電部の乾燥度合いを検出する湿度センサ、記憶部と、第 1および第 2のタンク、前記第 1および第 2のタンクと前記発電部との間の供給路にそれぞれ設 けられた第 1および第 2のバルブ、第 2の制御部、を備える燃料電池ユニットと、二次 電池ユニットと、燃料電池ユニットおよび二次電池ユニットからの電力供給を受け、第 1の制御部、前記燃料電池ユニットおよび二次電池ユニットからの電力供給の比率の 変更および切断を行う比率変更 Z切断スィッチ、を備える情報処理装置と、からなる 電子機器システムの電力制御方法であって、
前記第 2の制御部により行われる、前記湿度センサが検出した乾燥度合!/、を示す 乾燥値を求め、前記記憶部に予め記憶されている基準乾燥値と比較し、基準乾燥値 が示す乾燥度合いよりも前記湿度センサが検出した乾燥度合いがより乾燥している ことを示して 、る場合には前記発電部が乾燥状態にあると判断して前記第 1の制御 部へ乾燥信号を通知するステップと、
前記第 1および第 2のバルブの開閉状態を、前記発電部への供給が、いずれか一 方のタンク力ものみ行われる、または、いずれか一方のタンク力もの供給が多くなるよ うに制御するステップと、
前記第 1の制御部により行われる、乾燥信号の通知を受けると前記比率変更 Z切 断スィッチを介して前記二次電池ユニットからの給電のみ、または、二次電池ユニット 力 の給電が多くなるものとするステップを有することを特徴とする電子機器システム の電力制御方法。
[17] 請求項 16記載の電子機器システムの電力制御方法において、
前記第 2の制御部により行われる、前記第 1の制御部へ乾燥信号を通知した後、前 記第 1および第 2のバルブの開閉状態を通常の運転時よりも開度を小さくするステツ プを有することを特徴とする電子機器システムの電力制御方法。
[18] 請求項 16または請求項 17記載の電子機器システムの電力制御方法において、 前記燃料電池ユニットに設けられた時計を設け、
前記第 1の制御部により行われる、前記情報処理装置の起動時および終了時にそ の旨を前記第 2の制御部へ通知するステップと、
前記第 2の制御部により行われる、前記第 1の制御部からの前記情報処理装置の 起動時および終了時の通知を受けた時刻を前記時計を参照して取得し、前記記憶 部に記憶させるとともに、起動時の通知の場合には、さらに前回の起動時刻または終 了時刻からの時間である起動時間を算出し、前記記憶部に予め記憶されている基準 起動時間と比較して、該基準起動時間よりも求めた起動時間が長い場合にも前記前 記発電部が乾燥状態にあると判断するステップを有することを特徴とする電子機器シ ステムの電力制御方法。
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