JPS60200470A - ポ−タブル型燃料電池 - Google Patents

ポ−タブル型燃料電池

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JPS60200470A
JPS60200470A JP59055704A JP5570484A JPS60200470A JP S60200470 A JPS60200470 A JP S60200470A JP 59055704 A JP59055704 A JP 59055704A JP 5570484 A JP5570484 A JP 5570484A JP S60200470 A JPS60200470 A JP S60200470A
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JP
Japan
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fuel
chamber
electrode
fuel cell
oxidizer
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JP59055704A
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English (en)
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Noriko Kitami
北見 訓子
Yuichi Kamo
友一 加茂
Seiji Takeuchi
瀞士 武内
Kazuo Iwamoto
岩本 一男
Hidejiro Kawana
川名 秀治郎
Tatsuo Horiba
達雄 堀場
Teruo Kumagai
熊谷 輝雄
Koki Tamura
弘毅 田村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • HELECTRICITY
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    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
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  • Sustainable Energy (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はポータプルタイプの燃料霜;池に係り。
特に電極反応によって発生する生成物を系外に排出する
ことなく稼動できる燃料電池に関する。
〔発明の背景〕
近年、家電品や産業用機器のコンバク]・化、コードレ
ス化に伴い新しい小型軽重な可搬電源の開発が待望され
ている。これに応える電源のひとつとして、ポータプル
な燃料電池がφげられる。燃料電池は燃料と酸化剤であ
る空気中の酸素との化学反応を直接電気エネルギーに変
換させる装置である。そのため、騒音が少ない、充電の
わずられしさが無い等の他の可搬電源に比較して利点が
多い。
燃料電池を小型電源として利用する場合、種々の問題が
生じるが、そのひとつとして電極反応により発生したN
20.CO2、N2 などの反応生成物が電池系外に排
出され、これに伴って燃料又は電解液が1を池系外に放
出される問題がある。このため、燃料電池を電源として
搭載1〜だ機器ヤその周辺の機器等において′観池系内
からの排出物が付着し、酸化腐食の原因となり、また排
出物が人体に悪影響を及ぼすおそれがある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、燃料電池稼動による反応生成物を電池
系外部に放出することなく、燃料電池の本体内で処理で
きるポータプル型燃料電池を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、電池糸内部に燃料′iイ池イwK動による反
応生成物を収納する手段、捷たは反応生成物を吸収する
手段を設け、反応生成物が電池系外に排出しないように
したものである。
すなわち、本発明において電極反応生成(吻は電池系内
部において処理される。処理手段としては。
生成物質を選択的に吸収する吸収剤を電池系内部に設置
する手段、生成物質を電池糸夕1部に漏らすことなく電
池系内部に溜めるだめのタンク等の手段がある。
反応生成物のうちCO2ガスの処理に関しては。
Co2吸収剤を用いる。CO2吸収剤としては、CO2
ガスを選択的に吸収、保持し得るものであれば特に限定
はない。例えば、ノーダライム、苛性アルカリ、エタノ
ールアミンなどがあげられる。
これらのうち本発明においては特に、水酸化カルシウム
などの固体状のものが取扱いと002吸収能の点からみ
て好ましい、、CO2吸収剤は、燃料室、又は燃料供給
タンク内に設置する。その時、C02吸収剤が液体燃料
と混合するのを防止するだめ、液体、固体の通過を阻止
し、気体のみ通す分離膜によって、隔離する必要がある
。気体と固液を分離するのに用いる分離膜としては、フ
ッ素系樹脂の多孔質膜などの撥水性を有し、ガス透過性
のものならば特に限定はされない。膜i−構成する材料
としては、ポリテトラフルオロエチレン。
ポリクロロトリフルオロエチレンなどヤこ11.らを含
む重合体などがある。これらの材料を多孔質なフィルム
としたものを用いることができる。
CO2吸収剤は、電池本体と着脱可能な容器あるいは1
着脱可能な燃料供給タンクの一部に置き。
電池稼動によってCO2吸収剤の002吸収能が低下し
た場合、電池本体から容器ごとあるいは。
吸収剤のみを新しいものと交換する。
生成水の吸水剤には、高分子電解質架橋繊維等のような
吸水力及び保水力の大きなものなら特に限定しないが吸
水率50〜1o00 (g/g )が望ましい。材料と
しては例えば、デンプン−アクリロニトリル加水分解物
、セルロースグラフト化物。
ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール架橋
物などがある。これら高吸水性樹脂の微粉末(平均粒子
径(1,05〜0.1 rtan )をそのまま用いる
か、又は、パルプに挾む又は基材にコーディングするな
どシート状に加工したもの、繊維状のものなどを用いる
。高吸収性樹脂は吸水状態においてはゲル化し膨潤する
ので、微粉末状のものよりシート状又は繊維状のものが
使いやすい。
吸水剤は、空気室出口燃料供給タンクの一部に保持し、
着脱可能な容器内に設置することができる。吸水能力が
低下した場合には、吸水剤を有する容器ごと燃料電池本
体からはずすか又は吸水剤のみを新品と取り替える。
一方、生成凝縮水の電池系外への排出の防止には、吸水
剤を使用しなくとも燃料電池本体の一部に生成水溜めタ
ンクを設置する方法もある。タンクは電池本体と着脱可
能なものとし、生成水タンクとして独立しているかある
いは、燃料供給タンクの一部全生成水タンクとしたもの
である。生成水タンクに溜まった水は、電池の運転休止
の際。
電池系外にまとめて滲棄する。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示し、電池スタック1に電
池枠2が組込まれ、電池スタック1内の燃料室に燃料を
供給するだめの燃料タンク3が取シ外し自在に設けられ
ている。電池スタック1内の空気極に連通してカートリ
ッジ式の生成水タンク4が取シ付けられ、燃料極に連通
して炭酸ガス出口5が設けられている。図中、6は空気
出口であって空気極で利用されない余剰の空気が排出さ
れるようになっておυ、この空気出口6に撥水性多孔質
が張設されているUまた生成水タンク40入口には特に
図示していないが′電池転倒などによる生成水タンクか
ら電池本体への水の逆流を防ぐだめの逆流防止弁が介設
されている。
第2図は本発明の他の実施例を示し、第1図に示す実施
例と異なる点は生成水タンク4の内に不織布の間に電解
質架橋繊維7を挾んだシートを詰めていることである。
しだがって他の構成部材は第1図と同一符号で示してい
る。
第3図は本発明の更に他の実施例を示し、カートリッジ
式の使いすて方式とした燃料タンク3内を3つに区画し
、上部に燃料極に連通ずる炭酸ガス出口に取シ外し自在
の入口を有する炭酸ガス吸収剤収納室8を設け、下部に
空気極に連通ずる空気出口に取り外し自在の入口を有す
る生成水タンク9を設け、タンクの中段部が燃料を収納
する区画となっている。
なお1本発明はメタノール空気燃料電池の他にアルカリ
電解液型ヒドラジン−空気燃料電池、水素−酸素燃料電
池にも適用できるが、ボータプル型の面からはメタノー
ル−を気燃料電池に最も有効である。
試験例1 第1図に示す燃料電池において、η1. MILI2O
3きさを150 X 1.50 X 180 (cnl
)とし、生成水タンクの容積を500 cc (@池本
体の体積の約10チである)とし、筐た撥水性多孔質膜
としてGOfLE−TEX(@工社製)のフィルム(空
気流量2000〜3000 cc / mtn/=< 
)を用いた。
本電池を定格出力50Wで稼動させた。
稼動中空気室出口から()ORE −T E Xのフィ
ルムを通して空気のみが排出され、生成水は凝縮して生
成水タンク中へ流れることが確認できた。空気室出口あ
るいは電池枠からの生成水の流出は全くなかった。この
ように生成水凝縮タンクを設けることにニジカソード反
応により生成した水を電池系外に排出することなく、取
扱いが容易で安全性の高い燃料電池となる。
試験例2 第2図に示す燃料電池において、電解質架橋繊維として
、スミカゲルS−5O(ビニルアルコール/アクリル酸
共重合体)を用いた。電池は試験Q1 例1と同じ出力50Wである。電池を憚扉ノさせると、
生成水はタンクへ流れ込み、中の吸水シーI・に吸収さ
れた。
スミカゲル5−50の吸収率は450 g / gであ
り、0.5g用いたため、8時間市、池稼動では生成水
はすべて吸収されヒドロゲル化してタンク内に保持され
た。電池の周辺に生成水の流出けなかった。
試験例3 第3図に示す燃料電池において、炭酸ガス吸収剤収納室
8に水酸化カルシウムのペレット(粒径1〜2■)を充
填し、生成水タンク9にスミカゲル5−50を収納した
燃料電池のガス排水口付近の炭酸ガス濃度を測定した結
果、0.04%であった。因みに炭1Wガス吸収剤収納
室8を通過させることなく、そのまま排出されるカス中
のCOz濃度は98.7 %であった。
空気中の炭酸ガス濃度は一般に1)03〜0.04チで
ある。上記の結果1反応生成CC)gガスはは(10) ぼ100%吸収剤に吸収されたことがわかった。
また、生成水は電池系外に、全く洩れ出なかった。
〔発明の効果〕
本発明によれば、小型電源として用いるボータプル燃料
電池において、電池稼動時、電極反応による生成物は発
電装置内に収納されるため、電池系外への反応生成物の
排出が無くなる。従って、反応生成物の排出に同伴する
と考えられる酸あるいはアルカリの電解液ミストの電池
糸外への放出が避けられる。また、炭酸ガスは水に浴け
ると酸性となり、腐食の原因となっていたが、これも電
池系内にて処理することが可能になりざらに生成水を電
池系外に出さないことにより、小型電源としての通用範
囲が広がる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図はそれぞれ本発明の実施例
を示すボータプル型メタノール−燃料電池の概略断面図
である。 1・・・電池スタッフ、2・・・電池枠、3・・・燃料
タンク。 (11) 4.9・・・生成水タンク、5・・・炭酸ガス出口、6
・・・空気出口、7・・・電解質架橋繊維(吸水剤)、
8・・・炭酸カス吸収剤収納室。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 (12) 茅l口 茅2 図 第1頁の続き ■発明者 州名 秀治部 日立市幸町 所内 0発 明 者 堀 場 達 雄 日立市幸町所内 0発 明 者 熊 谷 輝 雄 日立市幸町所内 0発 明 者 1)村 弘 毅 日立市幸町所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 酸化剤極と燃料極との間に電解質室を有し、酸化
    剤極側に酸化剤室を設け、燃料極側に燃料室を設けた単
    電池を1細板上積層させたポータプル型燃料電池におい
    て、前記酸化剤室から燃料電池内のガス出口に至るまで
    の通路と連通ずる個所に電極反応によって生成する水を
    収納するタンクを設けたことを特徴とするポータプル型
    燃料電池。 2、特許請求の範囲第1項において、前記タンク中に高
    分子架橋生成物を収納したことを特徴とするボータプル
    型燃料電池9゜ 3、特許請求の範囲第1項において、前記タンクが、電
    池本体に着脱自在に設けられていることを特徴とするポ
    ータプル型燃料電池。 4、酸化剤極と燃料極との間に電解質室を有し、酸化剤
    極側に酸化剤室を設け、燃料極側に燃料室を設けた単電
    池を1細板上積層させたポータプル型燃料電池において
    、前記燃料極から燃料電池内のガス排出口に至るまでの
    通路と連通ずる個所に′l!lic極反応生成物を選択
    的に吸収する吸収剤を収納したタンクを設けたことを特
    徴とするボータプル型燃料電池。 5、特許請求の範囲第4項において、前記蜜、極反応生
    成物が炭酸ガスであることを%徴とするポータプル型燃
    料電池。 6、酸化剤室と燃料極との間に電解質室を有17゜酸化
    剤極側に酸化剤室を設け、燃料極側に燃料室を設けた単
    電池を1細板上積層させたボータプル型燃料醒池におい
    て、前記酸化剤室から燃料電池のガス出口に至るまでの
    通路と連通ずる個所に電極反応によって生成する水を収
    納する室と、前記燃料極から燃料電池内のガス排出口に
    至るまでの通路と連通する個所に電極反応生成物を選択
    的に吸収する吸収剤を収納する室とを燃料タンクと一体
    に設けたことを特徴とするボータプル型燃料電池。
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Cited By (8)

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