[发明专利]直接型燃料电池系统

说明书

本申请是中国专利申请第200480011833.2号的分案申请，第200480011833.2号的专利申请其申请日是2004年3月29日，发明名称是“直接型燃料电池系统”。

技术领域

本发明涉及直接型燃料电池系统，它使用把甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等燃料与水混合直接供给给燃料极的液体燃料型燃料电池。本发明特别涉及利用对流等把燃料向液体燃料型燃料电池自然供给的直接型燃料电池系统。

背景技术

在直接甲醇型燃料电池系统中，是使用1～10wt％左右的甲醇-水混合燃料，不用把甲醇转化成氢就供给给直接型燃料电池系统的。因为不需要转化装置，直接甲醇型燃料电池系统构造简单重量轻，特别是小型的直接甲醇型燃料电池系统，有希望成为手机、摄像机、微机等电子仪器的电源及野外用电源、应急电源等。

在直接甲醇型燃料电池系统中，必须用燃料泵控制向电池组供给燃料，使系统变得复杂。此外若从浸在液体燃料中的电池组取出过大的输出，担心会损伤与质子导电性高分子固体电解质膜连接的电极。还必须防止伴随着电池组浸渍在燃料中，由于短路和电腐蚀等造成质子导电性高分子固体电解质膜和电极的损伤。此外由于作成小型系统，液体燃料必须容易使用。

专利文献1特开2003-100315号公报(EP1296400A2)

专利文献2特开2002-343378号公报(USP20020172853A1)

专利文献1中提出了把多个单片状的单元电池粘贴在燃料罐表面的电池结构，专利文献2中提出了在中空状燃料罐的外侧配置空气极的结构。

发明内容

本发明的基本课题是把直接型燃料电池系统中的燃料供给简化，特别是取消了从燃料罐向电池组供给燃料用的燃料泵。

本发明中追加的课题是，按照直接型燃料电池系统负荷的要求，能够控制取出适当的输出，同时，防止燃料电池的不可逆恶化。

本发明中追加的课题是，没必要使用液面高度测量器和泵等调整燃料罐的液面高度，同时，使来自燃料罐的CO₂的排出容易进行。

本发明中追加的课题是，使直接型燃料电池系统的启动容易进行。

本发明中追加的课题是，即使把直接型燃料电池系统与水平面倾斜设置也可工作。

本发明中追加的课题是，即使没有专用的排液罐也能够回收来自直接型燃料电池系统的过剩的水和在空气极生成的水，使直接型燃料电池系统小型化。

本发明中追加的课题是：

·能够把排出空气中的水分更可靠地回收到燃料箱；

·在燃料箱内形成排液贮罐，有效地利用燃料箱；及

·使燃料罐的液面保持在规定的范围。

本发明的燃料箱中的附属的课题是：

·容易进行向燃料箱的水分回收，同时能够安全地处理过剩的水分；

·能够容易地确认燃料箱的燃料剩余量；及

·容易进行燃料箱的装拆。

本发明的直接型燃料电池系统，具有通过液体燃料使单元电池工作的多个单元电池串联成的电池组，其特征在于，配置吸附或分解在所述单元电池的副反应中产生的酸的构件，使其与燃料接触，从所述燃料中去除所述酸。

其中，其构成为，与燃料极接触后排出到所述单元电池外的液体，在含有燃料的状态下再提供到单元电池内，与燃料极接触。

其中，其构成为，含有燃料的液体从燃料罐提供到所述单元电池内，与燃料极接触，所述液体被排出到所述单元电池外部后，放入到所述燃料罐内，而且所述构件位于所述燃料罐内。

其中，所述单元电池是在质子导电性高分子固体电解质膜的一个面上设置燃料极，在另一个面上设置空气极的单元电池。

其中，所述单元电池设置在燃料罐内，至少所述电池组的一部分沉在燃料罐的液体燃料的液面下。

其中，在隔板的燃料极一侧表面上设置供给燃料用的流道，把该流道的两端配置在液体燃料的液面下，构成所述燃料罐内的燃料可以自然地提供给燃料极。

其中，在所述燃料罐的上部设置排气部，把在燃料极上生成的二氧化碳从所述排气部排出，在隔板的空气极一侧表面上设置供给空气用的流道，把所述燃料罐外的空气从鼓风机或风扇向空气极输送。

其中，根据燃料电池的运行状态，用控制装置控制所述鼓风机或风扇的送气量。

其中，设置有排气管，用于从隔板的供给空气用的流道向燃料罐外排气，对从该排气管的排气进行热交换，根据燃料罐的液面高度，把通过热交换回收的水向水罐排出，或返回到燃料罐。