[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及使用液体燃料的燃料电池。

背景技术

近年来，为了使笔记本电脑和便携式电话等各种便携式电子设备能够在不进行长时间充电的情况下使用，尝试使用燃料电池作为这些便携式电子设备的电源。燃料电池仅通过供给燃料和空气即可发电，具有只要补充燃料即可长时间连续发电的特征。因此，如果能将燃料电池小型化，则燃料电池作为便携式电子设备的电源可以说是极其有利的系统。

直接甲醇型燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell：DMFC)可实现小型化，而且燃料的操作也容易，因此被视作很有前途的便携式电子设备的电源。作为DMFC中的液体燃料的供给方式，已知气体供给型和液体供给型等主动方式，以及使燃料收容部内的液体燃料在电池内部气化后供给至燃料极的内部气化型等被动方式。

其中，内部气化型等被动方式对于DMFC的小型化特别有利。在被动型DMFC中，提出了将具有燃料极、电解质膜和空气极的膜电极接合体(燃料电池单元)配置在由树脂制的箱状容器构成的燃料收容部上的结构(例如参照专利文献1)。将气化的燃料从燃料收容部直接供给至燃料电池单元的情况下，重要的是提高燃料电池的输出功率的控制性，但以现有的被动型DMFC无法获得足够的输出功率控制性。

另一方面，对通过流道将DMFC的燃料电池单元与燃料收容部连接的技术方案进行了研究(参照专利文献2～4)。通过将从燃料收容部供给的液体燃料通过流道供给至燃料电池单元，可以基于流道的形状和直径等来调整液体燃料的供给量。但是，从流道供给液体燃料的结构会导致对燃料电池单元供给燃料的状态不均一，燃料电池的输出功率可能会下降。例如，流道的形状和从流道供给燃料的方式会导致随着液体燃料在流道内流动，燃料逐渐被消耗，因此流道的终端侧的燃料浓度减少。因此，燃料电池单元的流道终端附近的部分的发电反应下降，结果导致输出功率的下降。

专利文献3中记载了利用泵将液体燃料从燃料收容部供给至流道的技术方案。专利文献3中也记载了使用用于在流道中形成电渗流的电场形成装置来代替泵的技术方案。专利文献4中记载了利用电渗流泵来供给液体燃料等的技术方案。虽然对于采用燃料循环结构的燃料电池来说泵是有效的，但在被动型DMFC这样的不使燃料循环的情况下，单纯地使用泵只会增大燃料消耗量，难以在整个燃料电池单元内引发均一的发电反应。

专利文献1：国际公开第2005/112172号文本

专利文献2：日本专利特表2005-518646公报

专利文献3：日本专利特开2006-085952公报

专利文献4：美国专利公开第2006/0029851号公报

发明的揭示

本发明的目的是通过使对燃料电池单元供给燃料的状态均一化来实现发电反应的高效化，提供能够在不影响燃料电池的小型化等的情况下提高输出功率的燃料电池。

本发明的燃料电池的特征在于，包括：膜电极接合体，该膜电极接合体具有燃料极、空气极、以及被所述燃料极和所述空气极夹住的电解质膜；燃料分配机构，该燃料分配机构配置于所述膜电极接合体的所述燃料极侧，对所述燃料极的多个位置供给燃料；以及燃料收容部，该燃料收容部收容液体燃料，并且通过流道与所述燃料分配机构连接。

附图的简单说明

图1是表示本发明的实施方式1中的燃料电池的结构的剖视图。

图2是表示图1所示的燃料电池中使用的燃料分配机构的结构的立体图。

图3是表示图1所示的燃料电池的一个变形例的剖视图。

图4是表示图3所示的燃料电池中使用的燃料分配机构的结构的俯视图。

图5是说明图4所示的燃料分配机构中的细管的分支结构的图。

图6是表示图5所示的燃料分配机构中的细管的第一分支部的图。

图7是表示图5所示的燃料分配机构中的细管的第二分支部的图。

图8是表示图1所示的燃料电池的另一个变形例的剖视图。

图9是表示本发明的实施方式2中的燃料电池的结构的剖视图。

图10是表示在图9所示的燃料电池上设置有输出功率控制电路的状态的图。

图11是表示在图9所示的燃料电池上设置有燃料切断阀的状态的图。

图12是表示图9所示的燃料电池中的泵的运转动作的图。

图13A是表示图9所示的燃料电池中使用的燃料切断阀的构成例(关闭状态)的剖视图。

图13B是表示图13A所示的燃料切断阀的打开状态的剖视图。

图14是表示图13所示的燃料切断阀的运转动作方法的图。