JPS6062064A - 液体燃料電池 - Google Patents

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Ｉｔｊ２、液体燃料を用いた燃料電池に係り、特
に単セルを直列に複数個積層した積層構造の液体燃料電
池に関する。

本発明は、メタノール、ヒドラジンなどの液体燃料を使
用し、酸素、空気などのガス状酸化剤又は過酸化水素な
どの液体酸化剤を使用した燃料電池に適用するのに適し
ている。

〔発明の背景〕

燃料電池は、燃料と酸化剤とを電気化学的に反応させて
生じるエネルギーを直接電気エネルギーとして取シ出す
もので、電力用発電設備、航空宇宙機器の電源、海上又
は海岸における無人施設の電源、固定又は移動無線の電
源、自動車用電源、家庭電気器具の電源或はレジャー用
亀気器具の屯諒な′どとして熱心に検討されている。

燃料電池を大別すれば、高温（約５００〜７００Ｃ）で
運転される溶融炭酸塩電解質型燃料電池、２００Ｃ近辺
で運転されるシん酸電解質型燃料電池、常温ないし約１
００Ｃ以下で運転されるアルカリ電解液型燃料電池又は
酸性電解液型燃料荒性が代表的なものである。

高温燃料電池及びリン酸燃料屯池においては、燃料とし
て水素などのガス状燃料を用いることが多い。

一方１００Ｃ以下で使用されるアルカリ性電解液型燃料
電池又は酸性電解液型燃料電池においては、燃料として
メタノール、ヒドラジンなどの液体燃料を用いることが
多い。なお、１０００以下で使用される燃料電池の電解
質には、醇’ｔＬカリ、水酸化リチウムの水溶液あるい
は希硫酸などを用いることが多い。

メタノール、ヒドラジンなどの液体燃料を用いた所謂、
液体燃料電池においては電気化学的反応により燃料極に
おいてガスが発生する。メタノールを用いた場合には炭
酸ガスが発生し、ヒドラジンを用いた場合には窒素ガス
が発生する。

従って、燃料極で生成したガスを処理する必要がある。

この対策として特開昭５６−９７９７２号公報に記載の
発明においては、燃料と電解液の混合物からなるアノラ
イトを電池の外部を経て燃料室に供給し且つ循環させ、
燃料極で生成したガスをアノライトとともに電池の外部
へ導き、そこでガスのみを分離して大気中へ排出するよ
うにしている。

特開昭５８−３５８７５号公報に記載の発明においては
、燃料室内に生成ガスのみを通す気液分離層を設け、生
成ガスをこの気液分離層を介して電池外部へ排出するよ
うにしている。

このような対策は、液体燃料電池が常に所定の姿勢で用
いられているときには有効である。しかし、電池の姿勢
を変えて用いたシ或は使っている途中で転倒したりして
姿勢が変わったシするものに対しては、根本的な対策に
ならない。

液体燃料電池を電気１・１％除機や芝刈機の１Ｅ源とし
て用いたりする場合には、電池が転倒したシすることが
十分考えられる。

前者の場合には、アノライトを循環させる配管およびポ
ンプが必要になるので、燃料電池が転倒したときにはこ
れらの接続個所から破損してアノライトが洩れたシ或は
ポンプが作動しなくなるおそれがある。

後者の場合にも、実際に電池を作動させるときには燃料
供給口に別途燃料タンクを連結しておくことが必要にな
るので、やはシ転例によって接続個所が破損して燃料が
洩れだシ或は燃料が供給できなくなるおそれがある。更
に後者においては燃料室内に気液分離層をいくつも設け
ることによシ燃料（仮と燃料との接触面積が減少し、燃
料極に電気化学的反応に関与しない部分がかなりできる
という問題もある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電池運転時における姿勢の制限を少な
くした液体燃料電池を１是供することにある。

本発明の他の目的は、燃料極の燃料室側全面が液体燃料
に接触し、従って燃料面全体が電気化学的反応に関与す
るようにした液体燃料電池を提供することである。

本発明の更に池の目的は、酸化剤室に酸化剤を供給する
ことにより直ちに発電が開始するようにしたクイックス
タート可能な液体燃料電池を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、燃料室又は燃料タンクの上下より好ましくは
上下の対角線をなす位置にガスのみを透過し液体を透過
しない機能を有するガス排出口を設けておけば、燃料電
池が転倒したシして姿勢カー変わっても常に上部にはガ
ス排出口がアシ生成ガスを排出できるという着想に基づ
いている。

本発明は、燃料極で発生したガスを電池外部へ導く手段
と、電池外部へ導かれたガスを排気する手段及びそれら
の手段の間に形成されたガス、′ｆ；！Ｉめ手段を有す
る。前記ガス排気手段は気液分離（虜自ヒを備えたガス
排出口を有し、該ガス排出口は燃料電池が４５度以上傾
いたときに別の排出口力）らガスが排出されるように異
なった位置に２周以上有する。

このように、燃料電池の姿勢の変化に対応して別のガス
排出口から生成ガスを排気させることによシ、燃料電池
を全姿勢で運転することができる。

更に燃料タンクと燃料室とを結ぶ通路を２つ以上設けて
燃料電池の姿勢が４５度以上変化したときに別の通路か
ら燃料室へ燃料が供給され２）ようにしておけば、どの
ような姿勢でも燃料室に常釦燃料を供給しておくことが
できる。これにょシ酸化剤室に酸化剤を供給すれば直ち
に発電が開始するようになシ、クイックスタートが可能
になる。

イ　燃料電池の構成 一般の燃料電池は、燃料室−燃料薦一電解質層−酸化剤
価−酸化剤室からなる組合せを単セル（単電池）とし、
これを直列に接続して所望の電圧を得るように構成され
る。単セルの起電力が０．６ボルトであれば、２０１＋
５の単セルを直列に接続して起電力１２ボルトの燃料電
池が構成される。

従って、各構成部材はなるべく薄い板状に構成すべきで
ある。

本発明の燃料電池においては、直列に接続したセルの一
方又は両方の端部に燃料タンクを設けるうこの燃料タン
クはセルに固定してもよいし或はカセット式にして取シ
外しできるようにしてもよい。

燃料タンクには、燃料を燃料室に供給するための孔を２
つ以上設け、燃料電池が４５度以上傾いたときに別の孔
から燃料を供給できるようにする。

本発明の燃料電池は作業者の肩Ｋかけて用いることがで
きるし、このような状態で用いられることが多いと予想
される。

この８合、燃料電池は４５度前綬或はそれ以上傾く場合
が多い。従って、４５度以上傾いても運転できるように
しておく必要がある。前記孔は上下で且つ対角線をなす
位置に設けることがよシ好ましい。この孔は、燃料極で
生成したガスを燃料タンク内に導くガス排出路を兼ねる
。従って、上方に位置する孔が燃料によって塞がれてし
まわないように、燃料タンク内の燃料のレベルを常に上
方に設けた孔の上面の位置よシも低くおさえることが望
ましい。

燃料タンクに設けた孔の近傍に位置する燃料室にも燃料
供給口及びガス排出路を兼ねる孔を設ける必要がある。

そして、燃料タンク及び燃料室近傍に設けた孔を通って
燃料室に燃料が供給され或は生成ガスが排出されるよう
にする。燃料室は一般にカーボン製セパレータに凹みを
形成することによって作られるので、このセパレータに
孔をｉけることが望ましい。

このようにすることにより、燃料は燃料タンク内の下部
側に位置す２る孔を通って燃料室に達するようになシ、
燃料室は常に燃料タンク内の液面の高さと同じところま
で燃料で満たされるようになる。

燃料（仇で生成したガスを電池外部へ排出する排出口は
、燃料室又は燃料タンク又は燃料室と燃料室を結ぶ通路
の途中のいずれか又は複数の個所に設けることができる
。但し、積層型燃料電池においては既に述べたように単
セルの各構成部制をなるべく薄い板状にすることが望ま
れるので、燃料タンク又は燃料室と燃料タンクを結ぶ通
路の途中にガス排出口を設けることが望ましい。

ガス、抽出口は、ガスのみを透過し液体を透過しないよ
うに構成する必要がある。このための手段として特開昭
５６−９７９７２号公報に記載されているようにふっ素
糸ｉｔ７．ｆ　１ｌＩｒ　、シリコーン系樹脂、防水処
」」シた布或は水をはじく性質をもつプラスチック繊維
の不織布などからなる選択透過膜を用いることかできる
。又、特開昭５８−３５８７５号公報に記載の発明にお
いて気液分離手段に用いられている材料を使用すること
もできる。但し、本発明においては、ガス排出口にも燃
料の液圧がかかったりするので、気液分離手段の構成は
よシ一層慎重に行う。望ましい気液分離手段は燃料充填
部にｔ置かれた状態で長時間液圧がかかっても液もれの
ないこと、燃料未充填部に置かれた状態でガス圧力の損
失を大きくすることなく生成ガスを容易に排出できる［
良能をもっていることである。そのためには撥水性から
なる材質の繊維をからませて熱、圧着したようなシート
が好ましい。細い糸をからませた繊維の織物や毛ばだち
のある不織布は気液分離手段に用いる材料としては適当
でない。前記月利は後者のものと平均孔径は同じでもガ
ス透過抵抗が小さいという大きな特長をもつ。

上述した機能を有する気液分離手段を、燃料タンク或は
燃料室或は両者を結ぶ燃料通路兼ガス排出路に設け、そ
こから生成ガスを排出させる構造をとることによシ、燃
料電池の運転時の姿勢に対する；１ｉｊｌ限を少なくす
ることができる。

燃料タンクをセルの両側に１個ずつ会則２個有する場合
には、１１固の燃料タンクに設けるガス排出口の数は１
つでもよい。このＳｉには、対向する２つのｔ＋４．’
：料タンクのうち一方は上部、他方は下方の位置にガス
４：ｌト出口を設ける。２つの燃料タンクの対角線をな
す位置にガス排出口を設けるようにするとなおよい。

なお、燃おトタンクを２つ設ける場合には、容積の異な
る９燃料タンクを絹合せることが望ましい。

それも大きい方の燃料タンクの容積を小さい方の燃料タ
ンクの容積の２倍以上にすることが望ましいｅ２つの燃
料タンクの容積が同じであると、積層型液体燃料電池の
積層方向を上下方向にして運転するときに燃料の大部分
が下部側の燃料タンクに戻ってし−まい°電池が作動し
なくなるが或はセルの４ｊ、ｌ　ｊＡ敬に比べて得られ
る出方が低くなシ且っ電池寿命も短くなる。燃料タンク
の容積を違えておけば、容積の小さい方の燃料タンクを
下部側に位置させれば燃料室の上部側忙も燃料を供給で
きるようになシ高い出力を得ることができる。

燃料タンクを２つ設けることによシ、燃料極において生
成するガスを燃料タンクが１つの場合よシも燃料室から
排出させやすくできるという効果も侑られる。更に燃料
室内の燃料の液面が１ａ池の作動に伴って下がるのを遅
くできるという効果も得られる。このような効果を十分
発揮させるために、容積の小さい方の燃料タンクの容積
は、大きい方のタンクの容積の１１５の大きさよシも小
さくしないことが望ましい。

屯Ｎ質には液体燃料非透過性の有機高分子電解質を用い
て燃料室内の燃料が燃料極以外へ行かないようにし、且
つ燃料室には運転休止時にも常に燃料が供給されておく
ようにすることが望ましい。

このようにすればｉ浚化剤室に酸化剤を供給すると直ち
に発電が開始されクイックスタートできる。

本光明においては、燃料としてメタノールを使用するこ
とができるが、この場合にはメタノールが燃料隠を透過
して′電解質室に侵入し、かつこれが酸化剤極に到達し
て酸化又は燃焼してしまう。

これを防止するために、メタノールの透過を抑制するた
めの罷離壁を燃料極と電解質室との間に設けるのが好ま
しい。この隔離壁として、例えばイオン交換膜がある。

口　゛１Ｉｎ１脣質 本発明の燃料電池においては、酸性或は塩基性の電解質
を用いることができる。また液体又は固体の電解質を用
いることができる。

但し、液体、は解質を用いた場合には、電解液室内に留
まるべき（ｔ　ＦＩＬ質が、液体燃料との間の磁度勾配
に基づく希釈現象により多孔質の燃料極を通って、燃料
室に流出する現象が起る。

上記の対策として、燃料室に′電解液で希釈した燃料混
合物（これを通常アノライトと称している）を供給する
のがよい。こうすれば、電解質の濃度差が小さくなり、
電解液室から燃料室への電解質の流出が少なくなる。し
かし電解液で燃料を希釈するということは電池本来の機
能としては不必要な対策であり、燃料の４度もそれだけ
小さくなって、燃料よりも電解液を循環するために動力
が消費され、エネルギー効率が低くなる。まだ強い腐食
性の電解質を燃料と一緒に供給又は循環するということ
は、（′ｔ’ｉ成材料の制約の也に使用者にとって不都
合である。

固体上１９子質を使用すれば、液体の電解質を用いた場
合における前述の問題点をすべて解消することができる
。

固体電解質としては、本件出願人が先に出願した特顆昭
５７−１３２２３７号明を前書にＭ［Ｅ載したポリスチ
レンスルホン酸などの有機高分子電解度を用いることが
望ましい。

有ｐ：ｘ高分子疏解質の形成方法としては、たとえば電
ｔ’＋ＬｊＴ保持枠にイオン交換膜を固定し、その片面
又は両面に前記４解質組成物を担持させる。このように
すれば、電解質構造体の厚さが非常に小さくなシ、かつ
電池の組立ても容品になる。

１４ｊ：　炸質保持枠は、絶縁物が適し、レリえば各種
プ用いれば、電極間の短絡を防止できる。

別の方法として、０．１〜５關特に０．３〜２酊の枠体
に前述の有機高分子に解質組成物を乾燥状態で又はペー
スト状で担持させれば、薄型の電解質構造体となる。酸
化剤極及び／又は燃料極の対向１ｍに、有機高分子成解
質紹成物を塗布することも有効である。

固体電解質であれば、液一体′電解質を用いるときのよ
うに高い組立て精度は要求されないし、気液分離手段に
使用する月料についての制限も少なくなる。液体電解質
を用いたときには、燃料電池の取扱い上の失敗たとえば
落下或は障害物への衝突れたシするが、固体電解質でＳ
池外部へ洩れＫくい。

なお、本発明でいう固＃−祇解質とは液体成分を含まな
い意味ではなく高分子屯解質を水に溶解し、必要に応じ
増稠剤を添加してペースト状にした本のも含む意味で使
っている。

ハ　燃４斗宗 燃料電池における電気化学的反応は、メタソール燃料？
ｔＪ＋池を例にとれば、次の通りである。

燃料極（負極） ＣＨｓ　ＯＨ＋Ｈ２０−＋ＣＱ２　＋　６　Ｈ”＋６　
ｅ　−酸化剤極（正極） ３／２０ｇ＋６Ｈ”＋６　ｅ−＋３ｌ−ＩｚＯ燃料極に
おける前記反応を有効に行なわせるだめには、燃料を常
に燃料極の最上端捷で接触させておき、燃料極の全面を
反応に利用できるようにすることが望ましい。

しかし、態別室内の液面の旨さは燃料タンク内の液面の
高さと同じであり、燃料タンクを完全に満たすように燃
料が入っているわけではないので、燃料極の上部には燃
料に接／Ｑｌ！、Ｌ、ない部分が生じる。

又、電池の作！Ｇｂ中における燃料の消耗もあって、燃
料極が燃料と接触する面積は徐々に減る。

このような状態でも燃料が燃料極に充填されるようにす
るために、燃料室に毛イ０１管作用で燃料を吸い上げる
ことができるＲ維質の吸い上げ材を設けることが有効で
ある。

吸い上は材としては、例えば紙、木綿、アスベストガラ
スなどの有機あるいは無機繊維基材、アクリル繊維、芳
香族ポリアミド繊維、ナイロン繊維、ポリアミドイミド
繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維などの合
成繊維基材などを用いることができる。材質的に特に好
ましいのは耐酸性あるいは酬アルカリ性のものである。

天然有機質繊維基材を用いる場合は樹脂フェスで処理し
たものが有効である。勿論、樹脂処理量は毛細管現象を
失なわない程度に抑える必要がある。また、繊維質基材
の他に、例えばアルミナあるいはシリカなどの無機粉末
の焼結体のような多孔質板を用いることもできる。この
場合、材質としては親水性のものがよシ好ましい。しか
し、本発明者らの実験によれば、メタノールの如く、カ
ーボンに対して親和性を有する燃料を含む場合は、疎水
性材料でも１吏用可能であることを確認した。毛細管材
料の厚さは、相貫や窒隙密度の違いによって一義的には
決められないが、強度や耐膨潤性の点から１０μ口１以
上が適当である。

この吸い上げ材による燃料供給法は、固体電解質を用い
た場合に採用するとより効果が大きい。

例数ならば、液体電解質を用いたメタノール燃料電池で
は燃料室にアノライトを供給することが必要になυ、燃
料室の希硫酸の量は通常の燃料′「Ｅ池の場合で５０−
７０体積チを占めることになる。

このようにメタノールの濃度が低いので、吸い上げ方式
にすると燃料極の上端にまで十分な量の燃料を供給する
ことが難しい。

これに対し、固体電解質を用いた場合には、燃料室にメ
タノールを単独或は反応に必要な少量の水を添加したメ
タノールを供給できるので、吸い上げ方式によって燃料
極の上端まで十分に燃料を供給することができる。

以上のことから、本発明の燃料電池においては電解質に
固体電解質を用い且つ燃料吸い上げ方式を採用すること
が最も望ましい。

以下図面によシ説明する。

第１図は、本発明の一実施例によるメタノール−空気燃
料電池の単セルの構成を示す斜視図である。

単セルは、空気室を形成しかつ集電体を兼ねるグラファ
イト−のセパレータ２０、セパレータ２０に隣接して望
気極２１、次いでイオン交換膜２２、メタノール添２３
に隣接する有機高分子電解質板２４、及び燃料室を構成
しかつ集電体を兼ねるグラファイト製のセパレータ２５
を順次重ねて構成される。セパレータ２０に溝３０を形
成して空気通路とする。メタノール極２３及び空気極２
１は、カーボンブラック或はアセチレンブラックなどの
心電性粒子に白金の如き貴金属粒子からなる触媒活性成
分を担持させ、これをカーボンペーパー、或は酸或はア
ルカリに対して耐食性を有する金網等の導電性基材に塗
布するなどして添着したものである。触媒活性成分はメ
タノール極或は空気（瞑の少なくとも電解質側に形成さ
れる。

この実施例では、メタノールタンク２７内のメタノール
を燃料室２５に吸い上げるだめの吸い上げ材２６が設け
られている。更にセパノー夕２５のメタノール極側と反
対側の而に接するようにメタノールタンク２７が設けら
れ、ている。メタノールタンク２７の燃料室２５側には
上下の対角線をなす位置にそれぞれ孔２８ａ、２８ｂが
設けである。そしてセパレータ２５のそれらの孔と対応
する位置にもそれぞれ孔２９ａ、２９ｂが設けである。

これらの孔は、メタノールの供給路とメタノール極で生
成したガスの排出路とを兼ねる。メタノールタンク２７
内のメタノールは、第１図に示す状態において孔２８ｂ
の上面の高さよシも低い位置まで人っている。この第１
図に示す状１甜において、メタノールタンク２７内のメ
タノールは孔２８ａから孔２９ａを通シ燃料室に入って
吸い上げ材２６によって燃料室の上部にまで充填される
。

、　電気化学的反応によってメタノール極で生成したガ
スは孔２９ｂから孔２８ｂを経てメタノールタンク２７
内に入シ、気液分離手段を有するガス排出口３１から電
池外部へ排出される。なお、ガス排出口は図示したメタ
ノールタンク２７の上面に設けたほかに、底面の前記上
面側ガス排出口３１と対角線をなす位置にも設けられて
いる。

＠′Ｓ１図に示す状態から燃料電池の姿勢が１８０度転
換した場合にも、電池の構成は第１図に示すときと何ら
変わらない。今度は、メタノールが孔２８ｂから孔２９
ｂを通って燃料室に人シ、生成ガスが孔２９ａから孔２
８ａを経てメタノールタンクに人って第１図における図
示しない底面鞠のガス排出口より電池外部へ排出される
ことになる。

第１図に示す状態から燃料電池の姿勢が９０度変わった
ときでも、メタノールタンク及び燃料室の上部にはガス
排出路となる孔が存在し、下部にはメタノール供給路と
なる孔が存在することになる。従って、燃料電池の運転
を行うことができ且つ生成ガスの電池外部への排出も行
えることになる。

この実施例では、従来のメタノール燃料電池のようにア
メライト供給、循環のためのポンプなどの補機が不要で
ある。このためポンプを駆動するための動力が要らない
。

第２図は、メタノールタンク２７内にメタノール１が入
っている状態を模擬的に示したものである。メタノール
１の液面の高さは孔２．８ｂの上面よシも低くすること
が必要である。タンク内のメタノールが充填されていな
い区域を生成ガスの貯蔵に利用し、ガス排出口３１よシ
ミ池外部へ排出するＯ 第３図は、本発明の他の実施例に係るものである。この
実施例では、メタノールタンク２７の一方の側の上下に
孔２８ａ、２８ｂを設けである。

これらの孔は、縦に長い１つの孔にしてもよい。

この実施例に係るメタノールタンクを備えた燃料電池に
おいては、燃料室にメタノールが供給される側と生成ガ
スが排出される側とが同じである。

このため、メタノールタンク２７が第３図に示す姿勢或
はこれを１８０度転換した姿勢で運転されるときにはよ
いが、９０度変えた姿勢で運転されるときには適さない
。従って、燃料電池を使用するときの姿勢が第１図に示
すｉＲ造のメタノールタンクを備えたものに較べて制限
される。

但し、この構造の燃料電池は、メタノール（Ｊｌ−給糸
及びガス排出系をメタノールタンクの一方の側にだけ設
ければよいので、燃料電池を全体とじて小型化できると
いう特長を有する。

なお、第３図の実施例においては、ガス排出口けること
ができる。或はタンクの側面のうち燃料室に接する而を
除くいずれかの面の上下にガス排出口を設けるようにし
てもよい。

第４図は、複数個の単セルを直列に接続して両端にメタ
ノールタンクを設けた実施例を示している。この実施例
では、メタノール極と電解質とイオン交換：漢と空気極
を便宜上１枚の板で示しである。燃料室及び空気室は、
１つの共通のグラファイト製のセパレータ４０を用いて
その表面に形成しである。すなわちグラファイト製七ノ
（レータ４０の一方の面に溝３０を形成して空気通路を
形成し、他方の面に凹みを設けてそこへ燃料吸い上げ材
２６を設けである。

単セルを復数１１１！ｌ積層することによって各々のセ
パレータ４０に設けた孔２９ａ、２９ｂが連通し、メタ
ノールタンクから燃料室へメタノールを供給する通路及
びガス排出路を形成する。

この通路も含めて単セルの部品を形成するか吠はこの通
路を含む枠たとえばプラスチックを加工して作った枠を
別途作り、この枠の中へ単セルの各構成部材を挿入する
ことにより、構造的にもコンパクトな燃料電池を組み立
てることができる。

単セルを複数個積層したならば両側に当て板を当ててボ
ルト等の締付は部材によって締め付け、積層による単セ
ル間の接触抵抗が高くならないようにすることは好まし
い。このようにせずに単セルの各構成部材を接着剤によ
って接着して固定することも可能である。

第４図では、メタノールタンクがセルを挾むようにして
両側に設けてあシ、ガス排出口は一方のタンク２７の上
面と他方のタンク２７０の下面とにそれぞれ１つずつ設
けである。ガス排出口３１と３１０は対角線をなす位置
にある。これらのガス排出口３１或は３１０のどちらか
一方又は両方を取り外しできるように構成しておけば、
そこから燃料を補給することができる。

このようにメタノールタンクを−２個設けることは、燃
料電池を長時間運転する必要があり燃料タンクに大音）
汁のものを使用しなければならない場合に、大容庸のタ
ンクを用いなくても済ませることができるので有利であ
る。又、燃料タンクを２つ設け、その一方又は両方をカ
ートリッジタイプにしておけばタンク内の燃料が減って
きたときにタンクを新しいものと取シ換えて燃料の液面
高さを高めることもできる。但し、この場合には燃料タ
ンクを妄ルから取シ外したときに両者の接続個所からセ
ル内のメタノールが洩れて出たシ或はタンク内の残シの
メタノールが外へ洩れ出さないように対策を講じておく
必要がある。この対策としてはガス排出口の場きと同じ
ように前記接続個所の近傍のセル側及び燃料タンク側に
気液分離手段を設けておく事が考えられる。

第４図に示す燃料電池においてはメタノールタンク２７
に設けた孔２８ａおよびメタノールタンク２７０に設け
た孔２８０ａを通って燃料室にメタノールが供給される
。一方、生成ガスは孔２９ｂから孔２８　ｂを通ってメ
タノールタンク２７内の燃料が充填されてない空間に溜
り、ガス排出口３１より電池外部へ排出されることにな
る。

第４図に示す構造の燃料電池においては、燃料′ｄシ池
の姿勢が変わり、メタノールタンク２７が上でタンク２
７０が下側になった場合或はその反対になった場合でも
、燃料電池は作動し且つ生成ガスの電池外部への排出を
行うことができる。

更に燃料はセパレータに設けた孔を通って燃料室へのみ
供給されるようになっておシ、且つ燃料室には運転休止
時にも常に燃料が充填されるように構成されている。従
って、酸化剤室に酸化剤を供給すれば直ちに発電が行わ
れ、クイックスタートできる。

第５図は、単セルを直列に複数個積層し両側に燃料タン
クを設けた燃料電池の池の実施例を示したものである。

この実施例ではガス排出口９８゜９９をメタノールタン
クに設けずにグラファイト製のセパレータに設け、タン
ク内のメタノールを燃料室に送る通路の途中において生
成ガスを或池外）邦へ］ｊ（・出させるようにしている
。このガス排出口は反対側の面の下方Ｑこも設けである
。

このようにガス排出口を燃、ｉ４共給進路に形成しても
生成ガスの電池外部への排出を支障なく行うことができ
る。なお、第５図において符号１１１及び１１２は、い
ずれも端子を示している。

・磨６図は、ガス１非出口のｊ１４造の−１列を示した
ものである。この実施例ではメタノールタンクの上面に
ガス１ノド出口を設けた％合が示しであるが、下面に設
ける場合でも同じであり、セパレータに設ける場合でも
この考えを適用することができる。

ガス排出口は、燃料電池の姿勢が第１図或は第４図に示
す状態から１８０匿転換したシ或は９０度転決したシし
ても液もれを生ずることがなく、しかも液圧がかかった
あとでも生成ガスを電池外部へＩＪト出できることが必
要である。

このためにはガス排出口に気液分離手段を設ける必要が
あり、フッ素系樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンなど
の撥水性を有する繊維をからませて熱圧着して多孔質の
シート状にするか或は５０μｍ以下の極薄のフィルム状
にしてガス排出口に設けることが好ましい。

しかし、これを単独で用いたのでは強度的に弱く液圧が
かかったときに破損してしまう。そこで第６図のように
構成することが望ましい。

第６図では液圧がかかつても強度的に耐える材料からな
る栓６によって撥水性多孔質膜５を補強するようにして
いる。栓６にはガスを透過させるための孔６ａ、６ｂ、
６ｃが設けである。栓の利料はたとえばタンクと同じ材
質からなる。この実施例では栓６をタンク２７にねじ込
みによって固着しているが、これはタンク内への燃料入
口を兼ねさせただめである。

栓６と撥水性多孔質膜５の間に他の多孔質の補強材７を
介在させることは、撥水性多孔質膜のイ疲壊を少なくす
るうえでよシ好ましい。

第７図は、燃料通路兼ガス排出路をメタノール極或は空
気極の中央に設けたものでおる。

このようにすることによって、燃料室内での基３料供給
と生成ガス排出のだめの経路を短くすることができる。

第８図は、燃料室の構造の−Ｖ（１を示したものである
。燃料室は腋下浸透性のカーボン板に燃料を充填する凹
みを形成しただけのものでもよい。しかし゛この実施例
のように腋下浸透性のカーボン板に燃料を充填する凹み
を形成してそこへ吸い上げ月２６を設けることが望まし
い。このように吸い上げ材を用いることにより燃料極全
面に燃料を接触させることができる。

以上、図面に基づいて説明してきたが、本発明はここに
記載したものに限られるものではない。

特許請求の範囲に記載された範囲内で種々の変更が可能
である。

たとえばメタノール燃料電池以外の液体燃料電池にも適
用することができるし、第４図に示す構造の燃料電池に
おいて、燃料室の側面にメタノールタンクを設けるよう
にすることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば燃料電池の姿勢が
変わっても発電を行うことができ、且つ燃料を洩らすこ
となく生成ガスのみをは池り１へ排出することができる
。

更に酸化剤室に酸化剤を供給することにより燃料’４Ｌ
池をクイックスタートさせることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料Ｉ！池の単セルの構成を示す斜視
図、第２図はメタノールタンクにｊａ！Ｓ　Ｆ）力！入
った状態を模擬的に示した斜視図、；４＜３ＩｊＡｍメ
タノールタンクの他の実施例を示す斜視（図、第４図は
単セルを復故個積層した燃料電池の斜視図、第５図は積
１−型燃料電池における別の実施５１Ｊを示す斜視図、
第６図はガス排出口の１１芋造の−９１を示す断面図、
第７図は本発明の他の実施例による燃料供給及びガス排
出方法を説明するだめの余Ｆ視図、第８図は燃料室の構
成を示す斜視図である。 訃・・撥水性多孔質１１々、２０・・・セノくレータ、
２１・・・空気極、２２・・・イオン交換膜、２３・・
・メタノール極、２４・・・有機高分子電解質板、２５
・・・セ・くレータ、２６・・・吸い上げ材、２７・・
・メタノールタンク、２８ａ・・・孔、２８ｂ・・・孔
、２９ａ・・・孔、２９ｂ・・・孔、３１・・・ガス排
出口、４０・・・セノくレータ、２７０・・・メタノー
ルタンク、−３１０・・・ガス排出口、９８早２図　１
１ ２θα　２５久 第７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電解質を挾んで対向する燃料極と酸化剤１甑、前
   記燃料価に隣接する燃料室、前記酸化剤極に隣接する酸
   化剤堅、及びｉｊＵ記燃料室に液体’）！、ＩＳ料を供
   給する燃料タンクを有するものにおいて、前記燃料極で
   発生したガスを電池外部へ６く手段と、電池外部へ導か
   れた前記ガスを大気中へ排出する排出口を有するガス排
   出手段と、それらの手段の間に形成された前記ガスを溜
   める手段と全有し、燃料電池の姿勢が４５度以上傾いた
   位置に他のガス排出口を有し、且つＡｉＪ記ガス排出口
   の各々に気液分離手段を有することを特徴とする液体燃
   料電池。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記気液分離手段
   が撥水性拐料の多孔黄体によって形成されていることを
   特徴とする液体燃料電池。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記ガスを電池外
   部へ導く手段を前ｄｃ燃料タンクに連結し、　−且つ前
   記タンクに至る途中に前記ガス排出手段及び前記ガス６
   を留める手段を有することを特徴とする液体燃料電池。 ４、電解質を挾んで対向する燃料極と酸化剤極、前記燃
   料極に隣接する燃料室、前記酸化剤極に隣接する酸化剤
   室及び前記燃料室に液体燃料を供給する燃料タンクを有
   するものにおいて、前記燃料極で発生したガスを前記タ
   ンクに導く手段と、前記タンク内に形成された前記ガス
   を溜める燃料未充填空間、及び前記燃祠未充填空ＩＭＪ
   に溜まった前記ガスをタンク外部へ排出する排出口を有
   するガス排出手段を有し、前記ガス排出口を燃料電池の
   姿勢が４５度以上傾いた位置にも有し、且つ前記ガス排
   出口の各々に気液分離手段を有することを特徴とする液
   体燃料電池。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記タンク内の上
   部と下部に前記ガス排出口を有することを特徴とする液
   体燃料電池。 ６、特許請求の範囲第４項又は第５項において、前記ガ
   ス排出口を対角線をなす位置に有することを特徴とする
   液体燃料電池。 ７、電解質を挾んで対向する燃料版と酸化剤室、前記燃
   料価に隣接する燃料室、前記酸化剤極に隣接する酸化剤
   室、及び：）０記燃料室に液体燃料を供給する燃料タン
   クを有するものにおいて、前記燃料タンク内の燃料未充
   填空間と前記燃料室とを結ぶ通路及び１核通路と対角線
   をなす位置に前記燃料タンク内の燃料を前記燃料室に供
   給する通路を有し、且つ・油泥燃料タンク内の燃料未充
   填空間及びそれと連通する通路の少なくとも一方及び前
   記燃料タンクの燃料充填部及びそれと連通ずる通路の少
   なくとも一方に気液分離手段を備えたガス排出口を有す
   ることを特徴とする液体燃料電池。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記ガス排出口を
   前記燃料タンクの上下の対角をなす位置に有することを
   特徴とする液体燃料％池。 ９、電解質を挾んで対向する燃料極と酸化剤極、前記燃
   料極に隣接する燃料室、前記酸化剤極に隣接する酸化剤
   室、及び前記燃料室に液体燃料を供給する燃料タンクを
   有するものにおいて、前記燃料極で発生したガスを“電
   池外部へ導く手段と、電池外部へ導かれた前記ガス、を
   大気中へ排出する排出口を有するガス排出手段と、それ
   らの手段の間に形成された前記ガスを溜める手段な有し
   、前記ガス排出口を燃料電池の姿勢が４５度以上順いた
   ときに別の排出口からガスが排出されるように異なった
   位置に２個以上有し、且つ前記ｕト出口に気液分離手段
   を有し、前記燃料室内に燃料吸い上げ手段を有すること
   を特徴とする液体燃料電池。 １０、特許請求の範囲第９項において、前記燃料吸い上
   げ手段が毛細管作用を有する材料によって形成されてい
   ることを特徴とする液体燃料電池。 １１、特許請求の範囲第９項において、前記′は解質が
   帽体電解質からなることを特徴とする液体燃料電池。 １２、電解質を挾んで対向する燃料価と酸化剤価、前記
   燃料極に隣接する燃料室、前記酸化剤極に隣接する醒化
   剤室を有する単セルを直列に僅数個接続し、前記燃料室
   に液体燃料を供給するタンクを有するものにおいて、前
   記燃料タンク内の燃料未充填空間と前記単セルの燃料室
   とを結ぶ通路を有し、前記通路と前記燃料タンクの燃料
   未充填空間部の少なくとも一方に気液分離手段を簡えた
   ガス排出口を有し且つガスリド出口を燃料電池の姿勢が
   ４５度μ上傾いたときに別の排出口からガスが排出され
   るように２個以上有することをｌｈ徴とする液体燃料′
   ｌ：ｉ１池。 １３、特許請求の範囲第１２項において、前記通路よシ
   も下部側で且つ前記通路と対角をなす位１道に前記燃料
   タンク内の液体燃料を情記単セルの燃料室の全部に供給
   する通路を有することを特徴とする　ン一　液体燃料電
   池。 １４、特許請求の範囲第１３項において、前記燃料供給
   のための通路に気液分離手段を有するガス排出口を有す
   ることを特徴とする液体燃料電池。 １５、特許請求の範囲第１３項において、前記燃料タン
   クの燃料充填部に気液分離手段を有するガス排出口を有
   することを特徴とする液体燃料電池。 １６、特許請求の範囲１■１５項において、前記ガス排
   出口を前記燃料タンクの燃料未充填空間部或はその未充
   填空間部と連通ずる通路の少なくとも一方に設けたガス
   排出口と対角をなす位置に有することを特徴とする液体
   燃料電池。 １７、特許請求の範囲第１２項又は第１３項において、
   前記単セルの燃料室に燃料−吸い上げ手段を有すること
   を特徴とする液体燃料電池。 １８、特許請求の範囲第１７項において、前記電解質が
   固体電解質からなることを特徴とする液体燃料電池。 １９、特許請求の範囲第１２項又は第１３項において、
   珀記単セルの燃料室がカーボン環の七ノ（レークに凹み
   を形成することによって設けられていることを特徴とす
   る液体燃料電池。 旬、特許請求の範囲第１９項において、前記カーボン環
   のセパレータに前記燃料タンクの燃料未充填空間と前記
   燃料室とを結ぶ通路を有することを特徴とする液体燃料
   電池。 ２１、ｌ特許請求の範囲第１９項又は第２０項において
   、前記セパレータに前記燃料タンク内の燃料を前記燃料
   室に供給するための通路を有することを特徴とする液体
   燃料電池。 ２、特許請求の範囲第１５項において、該ガス排出口が
   前記燃料タンクを１８０度転換したときに燃料未充填空
   間となる位置に設けられていることを特徴とする液体燃
   料電池。 ｎ、特許請求の範囲第１８項において、前記液体燃料が
   メタノールからなることを特徴とする液体燃料電池。 冴、電解質を挾んで対向する燃料極と酸化剤極、前記燃
   料極に隣接する燃料室、前記酸化剤極に隣接する燃料室
   を有する単セルを直列に複数個接続し、前記燃料室に液
   体燃料を供給するタンクを有するものにおいて、前記燃
   料タンクを前記単セルが直列に接続された側の両ｙ’ｉ
   ｆ５に有し、前記両端の燃料タンク内の燃料未充填空間
   の少なくとも１つと前記燃料室とを結ぶ通路を有し、前
   記通路及び該通路と連通ずる前記燃料タンクの燃料未充
   填空間部の少なくとも一方に気液分離手段を備えたガス
   Ｊｕｌ出口を有し、且つ前Ｈｅ排出口を燃料電池の姿勢
   が４５度以上傾いたときに別の排出口からガスが排出さ
   れるように異なった位置に２個以上有することを特徴と
   する液体燃料電池。 ２、特許請求の範囲第２４項において、前記両端の燃料
   タンクの少なくとも一方の燃料充填部と前記燃料室とを
   結ぶ通路を、前記燃料未充填空間と燃料室とを結ぶ通路
   に対して対角をなす位置に有することを特徴とする液体
   燃料電池。。 ２、特許請求の範囲第２５項において、前記燃料供給の
   だめの通路及びその通路と連通ずる前記燃料タンクの燃
   料充填部の少なくとも一方に気液分離手段を向えたガス
   排出口を有することを特徴とする液体燃料電池。 ２、特許請求の範囲第２５項において、前記燃料タンク
   の一方は上部の燃料未充填空間部、他方は下方の燃料充
   填部に夫々前記ガス排出手段を有し、且つそれらのガス
   排出手段を対角をなす位置に有することを特徴とする液
   体燃料電池。 列、特許請求の範囲第２４項において、前記両端の燃料
   タンクの夫々の上部と下部の対角をなす位置に前記ガス
   排出口を有することを特徴とする液体燃料電池。 四、Ｉ特許請求の範囲第２４項において、前記両端の燃
   料タンクの一方の容積が他方の容積よシも２〜５倍大き
   いことを特徴とする液体燃料な池。 ３０、液体燃料非透過団の電解質を挾んで対向する燃料
   極と酸化剤価、前記燃料極に隣接する燃料室、前記酸化
   剤便に隣接する酸化剤室及び前記燃料室に液体燃料を供
   給する燃料タンクを有するものにおいて、前記タンクと
   前記燃料室とを結ぶ通路を燃料電池が４５度以上傾いた
   ときに別の通路から燃料が供給されるように２つ以上有
   し、凌通路を介して前記燃料室に常に燃料を充填してお
   いて前記酸化剤室に酸化剤を供給したときにクイックス
   タートできるようにし、且つ前記燃料極で発生したガス
   を大気中へ排気する手段を有することを特徴とする液体
   燃料電池。