專利名稱：燃料電池用燃料盒和使用該燃料盒的燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池用燃料盒和使用該燃料盒的燃料電池。
技術(shù)背景近年來(lái)，為了能在長(zhǎng)時(shí)間不充電的情況下使用筆記本電腦、手機(jī)等便攜式 電子設(shè)備，嘗試用燃料電池作為這些便攜式電子設(shè)備的電源。燃料電池具有如 下特點(diǎn)僅提供燃料和空氣即可發(fā)電，補(bǔ)充燃料即可連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)電。因此， 若能將燃料電池小型化，則作為便攜式電子設(shè)備的電源可謂是極其有用的系 統(tǒng)。使用能量密度高的甲醇燃料的直接甲醇型燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)可實(shí)現(xiàn)小型化，且燃料的操作也很容易，因此有望成為便 攜設(shè)備用電源。作為DMFC中液體燃料的供給方式，已知有氣體供給型、液體 供給型等主動(dòng)方式，使燃料罐內(nèi)的液體燃料在電池內(nèi)部氣化后提供給燃料極的 內(nèi)部氣化型等被動(dòng)方式。其中，主動(dòng)方式能實(shí)現(xiàn)DMFC的高輸出功率(實(shí)現(xiàn)大 功率)，因此有望成為筆記本電腦等的電源。內(nèi)部氣化型等被動(dòng)方式由于無(wú)需燃料泵這樣的主動(dòng)式燃料輸送手段，因此 特別有利于匿FC的小型化。例如在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中，記載了具備保 持液體燃料的燃料滲透層和使燃料滲透層中保持的液體燃料的氣化成分?jǐn)U散而提供給燃料極的燃料氣化層的被動(dòng)型DMFC。這種被動(dòng)型DMFC有望成為便攜 式音頻播放器、手機(jī)等小型便攜設(shè)備的電源。在主動(dòng)型DMFC中，將收納液體燃料的燃料盒與燃料電池主體連接，由該 燃料盒直接或通過(guò)燃料罐(稀釋調(diào)節(jié)槽等)使液體燃料循環(huán)，從而向燃料電池 單元提供液體燃料。在主動(dòng)型DMFC中，根據(jù)燃料電池單元的結(jié)構(gòu)、特性等， 用5 50%左右的甲醇水溶液作為液體燃料。從燃料盒提供的液體燃料， 一般是調(diào)節(jié)至所需濃度的甲醇水溶液，但利用燃料電池主體側(cè)的稀釋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等，也 存在提供純甲醇的情況。因此，收納各種濃度甲醇的燃料盒混合存在。內(nèi)部氣化型的被動(dòng)型DMFC具備使液體燃料氣化的機(jī)構(gòu)和燃料罐，與主動(dòng) 型同樣，用燃料盒向該燃料罐提供液體燃料。關(guān)于被動(dòng)型DMFC，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn) 小型化，展開(kāi)了用純甲醇作液體燃料的DMFC的研究及其實(shí)用化。但是，與主 動(dòng)型DMFC同樣，根據(jù)燃料電池單元的結(jié)構(gòu)、特性等，采用甲醇水溶液。因此， 被動(dòng)型DMFC用燃料盒也是以收納例如從50%以上的甲醇水溶液到純甲醇的狀 態(tài)而混合存在。如上所述，主動(dòng)型以及被動(dòng)型的任一 面FC中，均存在收納各種濃度液體 燃料的燃料盒。由于DMFC設(shè)計(jì)成通過(guò)使用規(guī)定濃度的液體燃料而發(fā)揮初期的 特性，因此，若液體燃料的濃度不同，將導(dǎo)致輸出特性下降等。特別是內(nèi)部氣 化型的被動(dòng)型DMFC，由于用直接氣化的液體燃料的氣化成分來(lái)工作，因此液體 燃料的濃度對(duì)函FC的輸出特性造成很大影響。此外，當(dāng)使用比設(shè)定濃度更高 濃度的液體燃料時(shí)，反而輸出特性有可能下降。專利文獻(xiàn)l:日本專利特許第3413111號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開(kāi)2004-171844號(hào)公報(bào)發(fā)明的揭示本發(fā)明的目的在于提供能夠防止因液體燃料不一致而引起的燃料電池的 特性下降以及不良現(xiàn)象的產(chǎn)生的燃料電池用燃料盒，以及使用了該燃料電池用 燃料盒的燃料電池。本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)所涉及的燃料電池用燃料盒的特征在于，具備收納燃料 電池用液體燃料的盒主體、設(shè)于上述盒主體且將上述液體燃料提供給燃料電池 的連接機(jī)構(gòu)、以及含有上述盒主體中收納的上述液體燃料的信息的識(shí)別器。本發(fā)明的另一形態(tài)所涉及的燃料電池的特征在于，具備燃料電池用燃料盒 和燃料電池主體，所述燃料電池用燃料盒具備收納液體燃料的盒主體、設(shè)于上 述盒主體的盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)、含有上述盒主體中收納的上述液體燃料的信息的識(shí) 別器，所述燃料電池主體具備具有與上述盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)可拆裝地結(jié)合的燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)的液體燃料供給系統(tǒng)、由上述液體燃料供給系統(tǒng)提供上述 液體燃料而發(fā)電的發(fā)電部、檢測(cè)上述燃料盒的識(shí)別器的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式所涉及的燃料電池用燃料盒的結(jié)構(gòu)的主 視圖。圖2是圖1所示燃料盒的一個(gè)變形例的結(jié)構(gòu)的局部示意圖。 圖3是圖1所示燃料盒的其他變形例的結(jié)構(gòu)的局部示意圖。圖4是圖1所示燃料盒的另一變形例的結(jié)構(gòu)的局部示意圖。 圖5是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式所涉及的燃料電池的結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖6是表示將燃料盒與圖5所示燃料電池連接的連接機(jī)構(gòu)部的未結(jié)合狀態(tài) 的截面圖。圖7是表示圖6所示連接機(jī)構(gòu)部的結(jié)合狀態(tài)的截面圖。 符號(hào)說(shuō)明1…燃料電池用燃料盒、2…盒主體、3…盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)(噴嘴部)、4…識(shí)別 器、5…非接觸型數(shù)據(jù)載體零件、8…光學(xué)圖案、9…導(dǎo)體圖案、10…凹凸圖案、 20…DMFC (燃料電池主體)、21…燃料收納部、22…燃料電池單元、23…氣體 選擇透過(guò)膜、31…燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)(插口部)、36…檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面，參照


實(shí)施本發(fā)明的形態(tài)。另外，以下基于附圖對(duì)本發(fā) 明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但這些附圖僅供圖解，本發(fā)明不受這些附圖的限 定。圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式所涉及的燃料電池用燃料盒的結(jié)構(gòu)的 主視圖。該圖所示的燃料盒1具有收納液體燃料的盒主體2。在盒主體2 的頂端，設(shè)有將液體燃料提供給燃料電池側(cè)的連接機(jī)構(gòu)3。如后詳述，盒側(cè) 連接機(jī)構(gòu)3與燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)一起構(gòu)成一對(duì)連接機(jī)構(gòu)部，例如可采用由噴嘴和插口構(gòu)成的耦合噴嘴。關(guān)于這些連接機(jī)構(gòu)的詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)后述。盒主體2中收納與使用燃料盒1的燃料電池對(duì)應(yīng)的液體燃料。若是直接甲醇型燃料電池(腿FC)，則收納各種濃度的甲醇水溶液、純甲醇等甲 醇燃料。盒主體2中收納的液體燃料不限于甲醇燃料，也可以是乙醇水溶 液或純乙醇等乙醇燃料、丙醇水溶液或純丙醇等丙醇燃料、乙二醇水溶液 或純乙二醇等乙二醇燃料、二甲基醚、甲酸及其他液體燃料。總之，收納 與燃料電池對(duì)應(yīng)的液體燃料。在畫(huà)FC中，使用例如10%以上但不足100%的甲醇水溶液、純甲醇等各 種濃度的甲醇燃料。甲醇燃料的濃度根據(jù)DMFC的燃料電池單元的結(jié)構(gòu)、特 性等來(lái)決定，因而需要收納各種濃度甲醇燃料的燃料盒1。在這樣的各種燃 料盒1混合存在的情況下，有可能出現(xiàn)人為的燃料錯(cuò)選等。如上所述，以DMFC為代表的燃料電池設(shè)計(jì)成通過(guò)使用規(guī)定的液體燃料 而發(fā)揮初期的特性，因此，若液體燃料的種類、濃度等不同，則輸出特性 有可能下降，進(jìn)而產(chǎn)生各種不良現(xiàn)象。為防止上述輸出特性的下降以及不 良現(xiàn)象的產(chǎn)生，本實(shí)施方式所涉及的燃料盒1在盒主體2上設(shè)置含有液體 燃料的信息的識(shí)別器4。當(dāng)盒主體2中收納的液體燃料例如為甲醇燃料時(shí)，識(shí)別器4除了含有 顯示液體燃料為甲醇燃料的種類信息外，還含有甲醇燃料的濃度信息等。 通過(guò)使用這種識(shí)別器4，即使收納各種濃度的甲醇燃料的燃料盒1混合存 在，也可以防止因人為錯(cuò)選等導(dǎo)致的液體燃料不一致所引起的輸出特性的 下降以及各種不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。甲醇燃料以外的液體燃料的情況也同樣。另外，識(shí)別器4具有的液體燃料的信息不限于上述液體燃料的種類信 息(是否為甲醇燃料等)、濃度信息(甲醇燃料的濃度信息等)。識(shí)別器4 可以含有盒主體2中收納的液體燃料的容量信息、純度信息、顯示為正規(guī) 認(rèn)證產(chǎn)品的代碼等。而且根據(jù)情況，也可以是只含有這些信息的識(shí)別器4。 此外，識(shí)別器4還可以含有燃料盒1的連接機(jī)構(gòu)3是否能與燃料電池側(cè)的連接機(jī)構(gòu)結(jié)合的信息等。作為識(shí)別器4，例如可列舉圖l所示的非接觸型數(shù)據(jù)載體零件5。數(shù)據(jù)7載體零件5主要由天線6和儲(chǔ)存信息的半導(dǎo)體元件7構(gòu)成，其具體例子已 知有RF標(biāo)簽、非接觸IC卡等。數(shù)據(jù)載體零件5通過(guò)天線6接收由外部設(shè) 備(讀/寫(xiě)裝置等)發(fā)送的電磁波而生成工作電力的同時(shí)，在與外部設(shè)備之 間進(jìn)行半導(dǎo)體元件7中儲(chǔ)存的信息的發(fā)送和接收。因此，通過(guò)預(yù)先在燃料 電池側(cè)設(shè)置讀/寫(xiě)裝置等作為數(shù)據(jù)載體零件5的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，可以將數(shù)據(jù)載體 零件5中儲(chǔ)存的液體燃料的信息傳送至燃料電池側(cè)。在燃料電池側(cè)，判斷從數(shù)據(jù)載體零件5傳送的燃料信息是否與該燃料 電池符合。而且，僅在該判斷結(jié)果為正確的情況下，通過(guò)預(yù)先在燃料電池 安裝例如能接收液體燃料或能向燃料電池單元提供液體燃料等的機(jī)構(gòu)，從 而可以防止因液體燃料的種類、濃度等的不一致所引起的特性下降、裝置 故障、各種不良現(xiàn)象的產(chǎn)生等。另外，當(dāng)因向燃料電池提供錯(cuò)誤的液體燃料而引起的不良現(xiàn)象的程度 較輕微時(shí)，燃料電池可用指示燈等僅顯示液體燃料的信息是否符合的判斷 結(jié)果。燃料電池不必一定具有液體燃料切斷機(jī)構(gòu)、阻止連接機(jī)構(gòu)結(jié)合的機(jī) 構(gòu)這樣的從物理上中止液體燃料供給的機(jī)構(gòu)。圖1對(duì)用非接觸型數(shù)據(jù)載體零件5作為識(shí)別器4的例子進(jìn)行了說(shuō)明， 但識(shí)別器4不限于此。圖2所示為在盒主體2上設(shè)有光學(xué)圖案8作為識(shí)別 器4的燃料盒1。圖3所示為用導(dǎo)體圖案9作為識(shí)別器4的燃料盒1，圖4 所示為用凹凸圖案10作為識(shí)別器4的燃料盒1。作為識(shí)別器4的光學(xué)圖案8，具有反射率不同的至少2種圖案的組合 (例如白黑圖案、幾何圖案)，該光學(xué)圖案8顯示液體燃料的種類、濃度 等信息。作為光學(xué)圖案8的具體例子，可列舉條形碼、QR碼等。光學(xué)圖案 8可以直接印刷在盒主體2上，也可以將印刷有光學(xué)圖案8的貼紙等貼在盒 主體2上。通過(guò)在燃料電池側(cè)預(yù)先設(shè)置光學(xué)式讀取裝置(掃描儀、圖像讀 取裝置等)作為光學(xué)圖案8的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，可以將光學(xué)圖案8中含有的液體 燃料的信息傳送至燃料電池側(cè)。作為識(shí)別器4的導(dǎo)體圖案9，具有導(dǎo)電率不同的至少2種圖案(例如 導(dǎo)電圖案和絕緣圖案的組合)，該導(dǎo)體圖案9顯示液體燃料的種類、濃度等信息。導(dǎo)體圖案9可以直接形成在盒主體2上，也可以將形成有導(dǎo)體圖案9的貼紙等貼在盒主體2上。通過(guò)在燃料電池側(cè)預(yù)先設(shè)置確認(rèn)導(dǎo)通的電 極等作為導(dǎo)體圖案9的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，可以將導(dǎo)體圖案9中含有的液體燃料的 信息傳送至燃料電池側(cè)。作為識(shí)別器4的凹凸圖案10,具有高度不同的至少2種圖案(例如凸 部和凹部、凸部和平面部、平面部和凹部等)，該凹凸圖案10顯示液體燃 料的種類、濃度等信息。凹凸圖案10可以直接刻印在盒主體2上，也可以 將形成有凹凸圖案10的貼紙等貼在盒主體2上。通過(guò)在燃料電池側(cè)預(yù)先設(shè) 置光學(xué)式讀取裝置、接觸式讀取裝置等作為凹凸圖案IO的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，可以 將凹凸圖案10中含有的液體燃料的信息傳送至燃料電池側(cè)。如上所述，可以用各種識(shí)別器4將燃料盒1內(nèi)的液體燃料的信息傳送 至燃料電池側(cè)。而且，無(wú)論使用何種識(shí)別器4，通過(guò)在燃料電池側(cè)判斷液體 燃料的信息是否符合，可以防止因燃料盒1的人為錯(cuò)選等導(dǎo)致的液體燃料 不一致、由此引起的輸出特性的下降以及各種不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，通 過(guò)采用具有本實(shí)施方式的識(shí)別器4的燃料盒1，可以構(gòu)成輸出特性、可靠性等優(yōu)異的燃料電池系統(tǒng)。另外，燃料電池的結(jié)構(gòu)不受特殊限制。下面，參照?qǐng)D5說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的燃料電池。圖5 是表示將本發(fā)明的燃料電池用于被動(dòng)型(內(nèi)部氣化型)畫(huà)FC的一個(gè)實(shí)施方 式的主要部分結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5所示的被動(dòng)型DMFC20主要由作為液體燃 料供給系統(tǒng)的燃料收納部21、構(gòu)成發(fā)電部的燃料電池單元22和存在于它們 之間的氣體選擇透過(guò)膜23構(gòu)成。燃料電池單元22具備由具有陽(yáng)極催化劑層24和陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層25的 陽(yáng)極(燃料極)、具有陰極催化劑層26和陰極氣體擴(kuò)散層27的陰極(氧 化劑極/空氣極)、被陽(yáng)極催化劑層24和陰極催化劑層26夾持的質(zhì)子(氫 離子)傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜28所構(gòu)成的膜電極復(fù)合體(Membrane Electrode Assembly: MEA)。作為陽(yáng)極催化劑層24以及陰極催化劑層26中含有的催化劑，可列舉 例如Pt、 Ru、 Rh、 Ir、 0s、 Pd等鉑族元素的單體、含有鉑族元素的合金等。陽(yáng)極催化劑層24中優(yōu)選使用對(duì)甲醇、 一氧化碳具有強(qiáng)耐性的Pt-Ru、 Pt-Mo 等。陰極催化劑層26中優(yōu)選使用Pt、 Pt-Ni等。催化劑可以是使用碳材料 之類的導(dǎo)電性載體的載體催化劑、或無(wú)載體催化劑中的任一種。作為構(gòu)成電解質(zhì)膜28的質(zhì)子傳導(dǎo)性材料，可列舉例如具有磺酸基的全 氟磺酸聚合物之類的氟類樹(shù)脂(Nafion(商品名，杜邦(DuPont)公司制)、 Flemion (商品名，旭硝子公司制)等)、具有磺酸基的烴類樹(shù)脂、鎢酸或 磷鎢酸等無(wú)機(jī)物等。但是，質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜28的構(gòu)成材料不限于這些。層積于陽(yáng)極催化劑層24的陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層25具有向陽(yáng)極催化劑層24 均勻地提供燃料的作用，同時(shí)兼作為陽(yáng)極催化劑層24的集電體。層積于陰 極催化劑層26的陰極氣體擴(kuò)散層27具有向陰極催化劑層26均勻地提供氧 化劑的作用，同時(shí)兼作為陰極催化劑層26的集電體。在陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層25上層積陽(yáng)極導(dǎo)電層29，在陰極氣體擴(kuò)散層27上 層積陰極導(dǎo)電層30。這些導(dǎo)電層29、 30例如用由金之類的導(dǎo)電金屬材料形 成的網(wǎng)狀物、多孔質(zhì)膜、薄膜等構(gòu)成。電解質(zhì)膜28和陽(yáng)極導(dǎo)電層29之間、 以及電解質(zhì)膜28和陰極導(dǎo)電層30之間，存在橡膠制0形環(huán)31、 32，從而 防止燃料電池單元(MEA) 22的燃料泄漏、氧化劑泄漏。在燃料罐等的燃料收納部21的內(nèi)部，填充有作為液體燃料F的甲醇燃 料等。燃料收納部21具有當(dāng)其內(nèi)部的液體燃料F用光時(shí)作為從外部提供液 體燃料F的機(jī)構(gòu)的燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)31。設(shè)于燃料收納部21的連接機(jī)構(gòu) 31通過(guò)與上述實(shí)施方式的燃料盒1的連接機(jī)構(gòu)3結(jié)合，可以將燃料盒1內(nèi) 的液體燃料提供給燃料收納部21內(nèi)。燃料收納部21被設(shè)置在燃料電池單元(MEA) 22的陽(yáng)極(燃料極)側(cè)。 燃料收納部21具有收納液體燃料F的箱狀容器，該箱狀容器中與陽(yáng)極(燃 料極)正對(duì)的面被開(kāi)口。在燃料收納部21的幵口部和燃料電池單元22之 間設(shè)置氣體選擇透過(guò)膜23。氣體選擇透過(guò)膜23是僅讓液體燃料F的氣化成 分透過(guò)而不讓液體成分透過(guò)的氣液分離膜。作為氣體選擇透過(guò)膜23的構(gòu)成材料，例如可列舉聚四氟乙烯之類的氟 樹(shù)脂。只有液體燃料F的氣化成分通過(guò)氣體選擇透過(guò)膜23提供給燃料電池10單元22。所謂液體燃料F的氣化成分，當(dāng)使用甲醇水溶液作為液體燃料F時(shí)，指由甲醇的氣化成分和水的氣化成分所形成的混合氣體，當(dāng)使用純甲 醇時(shí)，指甲醇的氣化成分。在陰極導(dǎo)電層30上層積保濕層33，在其上進(jìn)一步層積表面層34。表 面層34具有調(diào)節(jié)作為氧化劑的空氣的攝入量的作用，其調(diào)節(jié)可通過(guò)改變表 面層34上形成的空氣導(dǎo)入口 35的個(gè)數(shù)和尺寸等來(lái)進(jìn)行。保濕層33含浸一 部分在陰極催化劑層26生成的水，具有抑制水分蒸發(fā)的作用的同時(shí)，通過(guò) 向陰極氣體擴(kuò)散層27均勻地導(dǎo)入氧化劑，還具有促進(jìn)氧化劑向陰極催化劑 層26均勻擴(kuò)散的作用。保濕層33例如由多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的部件構(gòu)成，作為具 體的構(gòu)成材料，可列舉聚乙烯、聚丙烯的多孔質(zhì)體等。在具有上述結(jié)構(gòu)的被動(dòng)型DMFC (燃料電池主體)20中，燃料收納部 21內(nèi)的液體燃料F (例如甲醇水溶液)氣化，該氣化成分透過(guò)氣體選擇透 過(guò)膜23提供給燃料電池單元22。燃料電池單元22內(nèi)，液體燃料F的氣化 成分經(jīng)陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層25擴(kuò)散并提供給陽(yáng)極催化劑層24。提供至陽(yáng)極催化 劑層24的氣化成分發(fā)生如下述(1)式所示的甲醇內(nèi)部改性反應(yīng)。C+H20—C02+6H++6e—…(1)另外，當(dāng)使用純甲醇作為液體燃料F時(shí)，由于燃料收納部21不提供水 蒸氣，因而使陰極催化劑層26中生成的水、電解質(zhì)膜28中的水與甲醇反 應(yīng)而發(fā)生(1)式的內(nèi)部改性反應(yīng)?；蛘撸贿M(jìn)行上述(1)式的內(nèi)部改性 反應(yīng)，而利用不需要水的其他反應(yīng)機(jī)制引起內(nèi)部改性反應(yīng)。內(nèi)部改性反應(yīng)所生成的質(zhì)子(H+)經(jīng)電解質(zhì)膜28傳導(dǎo)，到達(dá)陰極催化 劑層26。從表面層34的空氣導(dǎo)入口 35進(jìn)入的空氣(氧化劑)經(jīng)保濕層33、 陰極導(dǎo)電層30、陰極氣體擴(kuò)散層27擴(kuò)散，提供給陰極催化劑層26。提供 至陰極催化劑層26的空氣發(fā)生以下(2)式所示的反應(yīng)。通過(guò)該反應(yīng)，產(chǎn) 生伴隨水生成的發(fā)電反應(yīng)。(3/2) 02+6H++6e;3H20". (2)光時(shí)發(fā)電反應(yīng)停止，因此在此時(shí)或在此之前由燃料盒1向燃料收納部21內(nèi) 提供液體燃料。來(lái)自燃料盒1的液體燃料的供給，通過(guò)將盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)3與燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)31結(jié)合來(lái)實(shí)施。上述盒側(cè)以及燃料電池側(cè)的連接機(jī)構(gòu)3、 31， 例如為構(gòu)成耦合器那樣的一對(duì)連接機(jī)構(gòu)部的機(jī)構(gòu)。圖6和圖7是表示使用 耦合器的連接機(jī)構(gòu)部的放大截面圖。這里，盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)3采用噴嘴機(jī)構(gòu)， 燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)31采用插口機(jī)構(gòu)。圖6表示噴嘴部3和插口部31結(jié)合前的狀態(tài)，圖7表示它們結(jié)合后的 狀態(tài)。這些圖中所示的作為盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)的噴嘴部3，具有噴嘴體41、凸 頭部42、噴嘴口43、可動(dòng)銷44和凸緣狀支撐部件45。作為燃料電池側(cè)連 接機(jī)構(gòu)的插口部31，具有殼體51、環(huán)狀凸部52、柱環(huán)53、密封環(huán)54、閥 桿55、閥頭56和筒狀支撐部件57。在燃料盒1的連接機(jī)構(gòu)(噴嘴部)3中，噴嘴體41具有凸頭部42，在 凸頭部42的前端形成噴嘴口 43。圓筒狀的凸頭部42內(nèi)收納可動(dòng)銷44。可 動(dòng)銷44可沿軸向前進(jìn)和后退。可動(dòng)銷44的結(jié)構(gòu)為，處于前進(jìn)位置時(shí)堵塞 噴嘴口 43而關(guān)閉噴嘴內(nèi)的流路，處于后退位置時(shí)離開(kāi)噴嘴口 43而打開(kāi)噴 嘴內(nèi)的流路?？蓜?dòng)銷44的后端部通過(guò)由各種橡膠、熱塑性彈性體這樣的彈性部件形 成的凸緣狀支撐部件45而固定于噴嘴體41。凸緣狀支撐部件45，當(dāng)噴嘴 部3脫離插口部31時(shí)，將可動(dòng)銷44按壓至前進(jìn)位置而關(guān)閉噴嘴部3內(nèi)的 流路。在燃料電池(匿FC) 20的連接機(jī)構(gòu)(插口部)31中，殼體51具有近 似圓筒狀的形狀，在軸向的中間位置在其內(nèi)周面上形成向徑向內(nèi)側(cè)凸出的 環(huán)狀凸部52。殼體51內(nèi)，在凸部52的軸向外側(cè)(插口部31的入口側(cè))的 部分，插入由彈性材料形成的柱環(huán)53。柱環(huán)53的后端面由凸部52的外側(cè) (插口部31的入口側(cè))的側(cè)面支撐。殼體51內(nèi)，在凸部52的軸向內(nèi)側(cè)(插口部31的里側(cè))的部分插入密 封環(huán)54。密封環(huán)54的背面由凸部52的內(nèi)側(cè)(插口部31的里側(cè))的側(cè)面支撐。在柱環(huán)53、凸部52以及密封環(huán)54的內(nèi)側(cè)形成的筒狀空間收納閥桿55。 閥桿55可沿軸向前進(jìn)和后退。在閥桿55的后端部附近安裝閥頭56。閥頭56的結(jié)構(gòu)為，當(dāng)閥桿55處于前進(jìn)位置時(shí)與密封環(huán)54接觸而關(guān)閉 插口部31內(nèi)的流路，當(dāng)閥桿55處于后退位置時(shí)離開(kāi)密封環(huán)54而打開(kāi)插口 部31內(nèi)的流路。閥桿55的后端部，通過(guò)由彈性材料形成的筒狀支撐部件 57由殼體51支撐。筒狀支撐部件57,當(dāng)噴嘴部3與插口部31脫離時(shí)，按 壓閥頭56而關(guān)閉插口部31內(nèi)的流路。如圖7所示，若將噴嘴部3安裝于插口部31，則凸頭部42與柱環(huán)53 的前端面接觸，噴嘴體41與殼體51的接合部被密封。此外，柱環(huán)53被凸 頭部42壓縮，閥桿55與可動(dòng)銷44抵接，將可動(dòng)銷44按壓至后退位置。 從而打開(kāi)噴嘴部3內(nèi)的流路。另一方面，通過(guò)位于后退位置而停止的可動(dòng) 銷44將閥桿55按壓至后退位置，從而打開(kāi)插口部31內(nèi)的流路。燃料盒1內(nèi)的液體燃料的種類、濃度等信息包含在識(shí)別器4內(nèi)。在燃 料電池20側(cè)設(shè)有檢測(cè)識(shí)別器4的信息的檢測(cè)機(jī)構(gòu)36。作為檢測(cè)機(jī)構(gòu)36， 若識(shí)別器4是圖1所示的數(shù)據(jù)載體零件5，則采用讀/寫(xiě)裝置。若識(shí)別器4 是圖2所示的光學(xué)圖案8則設(shè)置光學(xué)式讀取裝置、若是圖3所示的導(dǎo)體圖 案9則設(shè)置電極機(jī)構(gòu)、若是圖4所示的凹凸圖案IO則設(shè)置光學(xué)式讀取裝置 或接觸式讀取裝置等作為檢測(cè)機(jī)構(gòu)36。檢測(cè)機(jī)構(gòu)36例如設(shè)置在引導(dǎo)噴嘴部3插入的燃料電池20的引導(dǎo)部37。 檢測(cè)機(jī)構(gòu)36的設(shè)置位置根據(jù)檢測(cè)識(shí)別器4的信息的位置來(lái)設(shè)定。即，若在 噴嘴部3與插口部31已結(jié)合的時(shí)刻檢測(cè)識(shí)別器4的信息，則如圖7所示， 設(shè)置成使檢測(cè)機(jī)構(gòu)36與結(jié)合狀態(tài)下的燃料盒1的識(shí)別器4接近或接觸。若在噴嘴部3與插口部31結(jié)合前檢測(cè)識(shí)別器4的信息，則設(shè)置成在燃 料盒1的前進(jìn)階段使檢測(cè)機(jī)構(gòu)36與識(shí)別器4接近或接觸。在任一狀態(tài)下， 燃料電池20的檢測(cè)機(jī)構(gòu)36檢測(cè)來(lái)自識(shí)別器4的液體燃料信息(種類信息、 濃度信息等)，判斷該燃料信息是否符合該燃料電池。如上所述，根據(jù)識(shí)別器4判斷燃料盒1內(nèi)的液體燃料與燃料電池20是 否對(duì)應(yīng)，從而可以防止因燃料盒1的人為錯(cuò)選等導(dǎo)致的液體燃料不一致、由此引起的輸出特性下降以及不良現(xiàn)象的產(chǎn)生等。因此，可以提供輸出特 性、可靠性等優(yōu)異的燃料電池系統(tǒng)、即由燃料盒1和燃料電池20構(gòu)成的燃 料電池系統(tǒng)。燃料盒1的識(shí)別器4中含有的燃料信息的判斷結(jié)果，例如可以用指示 燈來(lái)表示正誤，但優(yōu)選采用將燃料盒1向燃料收納部21內(nèi)的液體燃料供給 切斷的機(jī)構(gòu)、阻止燃料盒1的噴嘴部3與燃料電池20的插口部31結(jié)合的 機(jī)構(gòu)。例如，在從插口部31到燃料收納部21的燃料配管38的中途預(yù)先設(shè)置 閥機(jī)構(gòu)(未圖示)等燃料切斷機(jī)構(gòu)。通過(guò)僅在燃料信息的判斷結(jié)果為正確 的情況下使閥機(jī)構(gòu)處于打開(kāi)狀態(tài)，可以防止向燃料收納部21內(nèi)提供錯(cuò)誤的 液體燃料。燃料切斷機(jī)構(gòu)也可以是例如控制插口部31內(nèi)的閥動(dòng)作或阻止噴 嘴部3與插口部31結(jié)合的機(jī)構(gòu)。根據(jù)情況，也可以將從燃料收納部21向 燃料電池單元22的燃料供給切斷。另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)將本發(fā)明的燃料電池(燃料電池系統(tǒng))用于被動(dòng)型燃料電池的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明也適用于主動(dòng)型燃料電池。本發(fā)明的燃料電池只要是通過(guò)燃料盒提供液體燃料的燃料電池即可，其方式、機(jī)理等不受任何限制。將本發(fā)明的燃料電池(燃料電池系統(tǒng))用于主動(dòng)型燃料電池時(shí)，在由 設(shè)于具有燃料泵的液體燃料供給系統(tǒng)的燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)和燃料盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)構(gòu)成的連接機(jī)構(gòu)部，設(shè)置識(shí)別器的檢測(cè)機(jī)構(gòu)、基于檢測(cè)結(jié)果的液體 燃料切斷機(jī)構(gòu)等。在主動(dòng)型燃料電池中，存在從燃料盒通過(guò)燃料收納部(包 含稀釋調(diào)節(jié)槽等)使液體燃料循環(huán)的情況和從燃料盒直接使液體燃料循環(huán) 的情況，本發(fā)明適用于任一情況。本發(fā)明所涉及的燃料電池用燃料盒，其內(nèi)部收納的液體燃料的種類、 濃度等信息明確。因此，通過(guò)采用此種燃料電池用燃料盒，可以提供能防 止因液體燃料不一致而引起的特性下降以及不良現(xiàn)象產(chǎn)生的燃料電池。本 發(fā)明所涉及的燃料盒可在各種燃料電池中得到有效利用。1權(quán)利要求
1.燃料電池用燃料盒，其特征在于，具備收納用于燃料電池的液體燃料的盒主體；設(shè)于所述盒主體、將所述液體燃料提供給燃料電池的連接機(jī)構(gòu)；和含有所述盒主體中收納的所述液體燃料的信息的識(shí)別器。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池用燃料盒，其特征在于，所述識(shí)別器 具有非接觸型的數(shù)據(jù)載體零件。
3. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池用燃料盒，其特征在于，所述識(shí)別器 具有形成于所述盒主體的光學(xué)圖案。
4. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池用燃料盒，其特征在于，所述識(shí)別器 具有形成于所述盒主體的導(dǎo)體圖案。
5. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池用燃料盒，其特征在于，所述識(shí)別器 具有形成于所述盒主體的凹凸圖案。
6. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池用燃料盒，其特征在于，所述液體燃 料是甲醇燃料，所述識(shí)別器含有所述甲醇燃料的種類信息和濃度信息。
7. 燃料電池，其特征在于，具備 燃料電池用燃料盒和燃料電池主體， 所述燃料電池用燃料盒具備，收納液體燃料的盒主體、設(shè)于所述盒主體的盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)、含有所述 盒主體中收納的所述液體燃料的信息的識(shí)別器； 所述燃料電池主體具備，具有與所述盒側(cè)連接機(jī)構(gòu)結(jié)合并且可以拆裝的燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)的 液體燃料供給系統(tǒng)、由所述液體燃料供給系統(tǒng)提供所述液體燃料而發(fā)電的 發(fā)電部、檢測(cè)所述燃料盒的識(shí)別器的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求7所述的燃料電池，其特征在于，所述識(shí)別器具有非接 觸型的數(shù)據(jù)載體零件、光學(xué)圖案、導(dǎo)體圖案或凹凸圖案。
9. 如權(quán)利要求7所述的燃料電池，其特征在于，所述液體燃料是甲醇燃料，所述識(shí)別器含有所述甲醇燃料的種類信息和濃度信息。
10. 如權(quán)利要求7所述的燃料電池，其特征在于，還具備基于所述檢測(cè) 機(jī)構(gòu)檢測(cè)到的所述識(shí)別器的信息而切斷從所述燃料盒向所述液體燃料供給 系統(tǒng)供給所述液體燃料的燃料切斷機(jī)構(gòu)。
11. 如權(quán)利要求7所述的燃料電池，其特征在于，所述發(fā)電部具備燃料極、氧化劑極、被所述燃料極和所述氧化劑極夾持的電解質(zhì)膜。
12. 如權(quán)利要求ll所述的燃料電池，其特征在于，所述液體燃料供給系統(tǒng)具備，具有所述燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)的燃料收納部，以及存在于所述燃料收 納部和所述發(fā)電部之間的、將所述液體燃料的氣化成分提供給所述燃料極 的氣體選擇透過(guò)膜。
全文摘要
燃料電池用燃料盒1具備收納燃料電池用液體燃料的盒主體2、設(shè)于該盒主體2的連接機(jī)構(gòu)3、含有盒主體2中收納的液體燃料的信息的識(shí)別器4。燃料電池具備具有與燃料電池用燃料盒1的連接機(jī)構(gòu)可拆裝地結(jié)合的燃料電池側(cè)連接機(jī)構(gòu)的液體燃料供給系統(tǒng)、由該液體燃料供給系統(tǒng)提供液體燃料而發(fā)電的發(fā)電部、檢測(cè)燃料盒1的識(shí)別器4的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01M8/10GK101263624SQ20068003315
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2006年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者川村公一, 長(zhǎng)谷部裕之, 高橋賢一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝