JP2003208910A - Liquid-fuel direct supply type fuel cell system - Google Patents
Liquid-fuel direct supply type fuel cell systemInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は有機溶媒と水を主成
分とする液体燃料と空気中の酸素などの酸化剤ガスを発
電ユニットに直接供給して発電する液体燃料直接供給形
燃料電池システムに関するもので、さらに詳しく言え
ば、重力によって液体燃料を供給し、自然拡散によって
酸化剤ガスを導入するようにし、システムの簡素化と構
成の多様化に寄与できるようにした液体燃料直接供給形
燃料電池システムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid fuel direct supply type fuel cell system for directly supplying a liquid fuel containing an organic solvent and water as a main component and an oxidant gas such as oxygen in the air to a power generation unit to generate electric power. More specifically, liquid fuel is supplied by gravity, and oxidant gas is introduced by natural diffusion, which contributes to simplification of the system and diversification of configuration. It is about the system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、環境問題や資源問題への対策が重
要になってきており、その対策の一つとして燃料電池の
開発が活発になってきている。このような燃料電池のな
かで、有機溶媒と水を主成分とする液体燃料、特にメタ
ノールを用い、それを改質、ガス化することなく直接発
電に利用する直接メタノール形燃料電池は、構造がシン
プルで小型化、軽量化が容易であるということから、小
型携帯用電源やコンピュータ用電源等の小型電源として
有望である。2. Description of the Related Art In recent years, measures against environmental problems and resource problems have become important, and development of fuel cells has become active as one of the measures. Among such fuel cells, a direct methanol fuel cell that uses a liquid fuel mainly composed of an organic solvent and water, particularly methanol, and directly uses it for power generation without reforming or gasifying, has a structure. Since it is simple, compact, and easy to reduce in weight, it is promising as a compact power source such as a compact portable power source or a computer power source.
【０００３】このような液体燃料直接供給形燃料電池
は、電解質の両側に正極および負極を接合したものを、
負極に液体燃料を供給するための負極側セパレータと正
極に酸化剤ガスを供給するための正極側セパレータとで
挟持した単電池セルまたはこの単電池セルを複数個積層
したセルスタックが発電ユニットとして設けられたもの
であり、直接メタノール形燃料電池では、負極側に、液
体燃料としての濃度が３％程度のメタノール水溶液を供
給し、正極側に、酸化剤ガスとしての空気中の酸素を供
給すると、負極側では電気化学反応で二酸化炭素が生成
し、正極側では電気化学反応で水が生成して、外部に起
電力を得ることができる。また、直接メタノール形燃料
電池以外にも、エタノール、イソプロピルアルコール、
ブタノール、ジメチルエーテル、エチレングリコール等
の各種有機溶媒を液体燃料とする液体燃料直接供給形燃
料電池も検討されている。Such a liquid fuel direct supply type fuel cell has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are joined to both sides of an electrolyte.
A single battery cell sandwiched between a negative electrode side separator for supplying a liquid fuel to the negative electrode and a positive electrode side separator for supplying an oxidant gas to the positive electrode or a cell stack in which a plurality of these single battery cells are stacked is provided as a power generation unit. In a direct methanol fuel cell, when an aqueous solution of methanol having a concentration of about 3% as a liquid fuel is supplied to the negative electrode side and oxygen in the air as an oxidant gas is supplied to the positive electrode side, Carbon dioxide is produced by an electrochemical reaction on the negative electrode side, and water is produced by an electrochemical reaction on the positive electrode side, so that an electromotive force can be obtained outside. In addition to direct methanol fuel cells, ethanol, isopropyl alcohol,
A liquid fuel direct supply type fuel cell using various organic solvents such as butanol, dimethyl ether, ethylene glycol and the like as a liquid fuel is also under study.
【０００４】上記した液体燃料直接供給形燃料電池、そ
のなかでも直接メタノール形燃料電池は種々の電源とし
ての応用が期待されているため、良好な発電性能ととも
に、長期間安定して作動するという長寿命が求められて
いて、その電解質にはデュポン社のナフィオン（登録商
標）に代表されるような、プロトン導電性の固体高分子
膜が用いられる。このようなプロトン導電性の固体高分
子膜は、テフロン（登録商標）のような主鎖骨格にスル
ホン基等のイオン結合性の強い官能基を有する側鎖が結
合した構造になっており、このスルホン基等の先端にプ
ロトン（水素イオン）が結合し、このプロトンが移動す
ることによって電荷が運ばれて起電力を生じる機能を備
えている。Since the liquid fuel direct supply type fuel cell described above, and among them, the direct methanol type fuel cell is expected to be applied as various power sources, it has a long power generation performance and a stable operation for a long time. A long life is required, and as the electrolyte, a proton conductive solid polymer membrane represented by Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont is used. Such a proton conductive solid polymer membrane has a structure in which a side chain having a functional group having a strong ionic bond such as a sulfone group is bonded to a main chain skeleton such as Teflon (registered trademark). A proton (hydrogen ion) is bound to the tip of a sulfone group or the like, and the movement of this proton carries a charge to generate an electromotive force.
【０００５】従来の直接メタノール形燃料電池は、液体
燃料を貯蔵する液体燃料タンクが発電ユニットに一体化
されてシステムにされており、これを、酸化剤ガスとし
ての酸素を大気の自然拡散または自然対流によって発電
ユニットに供給する構成にしたり、液体燃料を毛細管力
によって発電ユニットに供給する構成にして、駆動音の
少ない静かな発電機であるという特徴とシンプルでコン
パクトであるという特徴が生かせるようにしていた。ま
た、その出力を増大させるため、駆動音が少ないという
特徴を犠牲にして液体燃料を外部動力によって供給する
ことも行われていた。In a conventional direct methanol fuel cell, a liquid fuel tank for storing a liquid fuel is integrated with a power generation unit to form a system, and oxygen as an oxidant gas is diffused or naturally diffused in the atmosphere. The structure is such that convection is supplied to the power generation unit, or liquid fuel is supplied to the power generation unit by capillary force so that the features of a quiet generator with less driving noise and the features of simple and compact can be utilized. Was there. Further, in order to increase the output, liquid fuel has also been supplied by external power at the expense of the feature that driving noise is low.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した、
液体燃料を貯蔵する液体燃料タンクを発電ユニットに一
体化した燃料電池システムでは、放電容量が液体燃料タ
ンクの容量によって制約されるため、燃料電池システム
自体を大きくしなければ、放電容量を大きくしたり、出
力特性を向上させるといった、構成の多様化に対応でき
ないという問題があった。However, as described above,
In a fuel cell system in which a liquid fuel tank that stores liquid fuel is integrated with a power generation unit, the discharge capacity is limited by the capacity of the liquid fuel tank. However, there is a problem that it is not possible to cope with the diversification of the configuration such as improving the output characteristics.
【０００７】また、上述した如く、発電ユニットに液体
燃料を貯蔵する液体燃料タンクを一体化しているため、
その形状を任意に定めたり、それを設置する設置場所を
任意に定めることができないという問題があった。Further, as described above, since the liquid fuel tank for storing the liquid fuel is integrated with the power generation unit,
There is a problem that it is not possible to arbitrarily determine its shape or to arbitrarily determine the installation place for installing it.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、プロトン導電性の高分子電
解質よりなる電解質を介して一対の負極と正極とを配
し、前記負極に液体燃料が供給され、前記正極に酸化剤
ガスが供給されるように構成された単電池セルまたはこ
の単電池セルを複数個積層したセルスタックからなる発
電ユニットをハウジングに収納した燃料電池本体と、前
記発電ユニットに供給する液体燃料を貯蔵する液体燃料
タンクと、前記発電ユニットの電気化学反応によって生
成した反応生成物と未反応液体燃料を回収する廃液回収
タンクとからなり、前記燃料電池本体より高い位置に液
体燃料タンクを位置させ、前記燃料電池本体より低い位
置に廃液回収タンクを位置させたことを特徴とする液体
燃料直接供給形燃料電池システムであり、これにより、
液体燃料を重力によって燃料電池本体に供給することが
できるので、液体燃料を供給するための外部動力源を不
要にすることができる。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is such that a pair of a negative electrode and a positive electrode are arranged through an electrolyte composed of a proton-conductive polymer electrolyte, and the negative electrode is connected to the negative electrode. A fuel cell main body having a housing that houses a power generation unit that is supplied with liquid fuel and is configured to supply an oxidant gas to the positive electrode or a cell stack in which a plurality of the single battery cells are stacked, It is composed of a liquid fuel tank for storing the liquid fuel supplied to the power generation unit, a waste liquid recovery tank for recovering reaction products generated by the electrochemical reaction of the power generation unit and unreacted liquid fuel, and higher than the fuel cell main body. A liquid fuel direct supply type fuel cell characterized in that a liquid fuel tank is located at a position and a waste liquid recovery tank is located at a position lower than the fuel cell body. It is a system, this way,
Since the liquid fuel can be supplied to the fuel cell main body by gravity, an external power source for supplying the liquid fuel can be eliminated.
【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の液体燃料直接供給形燃料電池システムにおいて、燃
料電池本体は酸化剤ガスを発電ユニットに導入するため
の酸化剤ガス導入用ファンが、さらにハウジングに設け
られていることを特徴とする液体燃料直接供給形燃料電
池システムであり、これにより、酸化剤ガスを確実に発
電ユニットに導入することができる。According to a second aspect of the present invention, in the liquid fuel direct supply type fuel cell system according to the first aspect, the fuel cell main body has an oxidant gas introduction fan for introducing the oxidant gas into the power generation unit. Further, the liquid fuel direct supply type fuel cell system is characterized by being provided in the housing, whereby the oxidant gas can be reliably introduced into the power generation unit.
【００１０】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の液体燃料直接供給形燃料電池システムにお
いて、燃料電池本体は反応生成物と未反応液体燃料を回
収するためのトレイが、さらに発電ユニットに設けられ
ていることを特徴とする液体燃料直接供給形燃料電池シ
ステムであり、これにより、反応生成物と未反応液体燃
料を確実に廃液回収タンクに回収することができる。According to a third aspect of the present invention, in the liquid fuel direct supply type fuel cell system according to the first or second aspect, the fuel cell main body has a tray for collecting reaction products and unreacted liquid fuel, Further, the liquid fuel direct supply type fuel cell system is provided in the power generation unit, whereby the reaction product and the unreacted liquid fuel can be reliably recovered in the waste liquid recovery tank.
【００１１】また、請求項４記載の発明は、請求項１〜
３の少なくとも一項記載の液体燃料直接供給形燃料電池
システムにおいて、廃液回収タンクに回収された廃液を
液体燃料タンクに移送する移送手段が設けられているこ
とを特徴とする液体燃料直接供給形燃料電池システムで
あり、これにより、廃液を有効に再利用することができ
る。Further, the invention according to claim 4 is based on claim 1
3. The liquid fuel direct supply type fuel cell system according to at least one of paragraphs 3, wherein a transfer means for transferring the waste liquid recovered in the waste liquid recovery tank to the liquid fuel tank is provided. This is a battery system, which enables effective reuse of waste liquid.
【００１２】また、請求項５記載の発明は、請求項１〜
４の少なくとも一項記載の液体燃料直接供給形燃料電池
システムにおいて、廃液回収タンク内の液体燃料の濃度
を所定値に制御する濃度制御手段が、さらに廃液回収タ
ンクに設けられていることを特徴とする液体燃料直接供
給形燃料電池システムであり、これにより、廃液を適正
な濃度に制御して再利用することができる。Further, the invention according to claim 5 is based on claim 1
4. In the liquid fuel direct supply type fuel cell system according to at least one of 4, the concentration control means for controlling the concentration of the liquid fuel in the waste liquid recovery tank to a predetermined value is further provided in the waste liquid recovery tank. It is a liquid fuel direct supply type fuel cell system which enables to control the waste liquid to an appropriate concentration and reuse it.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明を、その実施の形態
に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on its embodiments.
【００１４】図１は、本発明の実施の形態に係る液体燃
料直接供給形燃料電池システムの構成を示したものであ
る。FIG. 1 shows the configuration of a liquid fuel direct supply type fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
【００１５】図１に示した液体燃料直接供給形燃料電池
システムの特徴は、単電池セルを複数個積層したセルス
タックからなる発電ユニット１０１をハウジング１０２
に収納した燃料電池本体１００と、前記発電ユニット１
０１に供給する液体燃料を貯蔵する液体燃料タンク２０
０と、前記発電ユニット１０１の電気化学反応によって
生成した反応生成物と未反応液体燃料を回収する廃液回
収タンク３００とからなり、前記燃料電池本体１００よ
り高い位置に液体燃料タンク２００を位置させ、前記燃
料電池本体１００より低い位置に廃液回収タンク３００
を位置させたことである。The feature of the liquid fuel direct supply type fuel cell system shown in FIG. 1 is that a power generation unit 101 comprising a cell stack in which a plurality of unit cells are stacked is provided with a housing 102.
The fuel cell main body 100 housed in the
Liquid fuel tank 20 for storing liquid fuel to be supplied to
0, and a waste liquid recovery tank 300 for recovering unreacted liquid fuel and reaction products generated by the electrochemical reaction of the power generation unit 101, and the liquid fuel tank 200 is positioned higher than the fuel cell main body 100. A waste liquid recovery tank 300 is provided at a position lower than the fuel cell body 100.
Is located.
【００１６】前記セルスタックを構成する単電池セル
は、図２に示したように、プロトン導電性の高分子電解
質よりなる電解質１１を介して一対の負極１２と正極１
３とを配し、前記負極１２に液体燃料を供給するため
に、負極１２に対向する面に溝部を設けるとともにこの
溝部に液体燃料を供給するためのマニホールド１４ａ、
１４ｂを設けた負極側セパレータ１４と、前記正極１３
に酸化剤ガスを供給するために、正極１３に対向する面
に溝部１５ａを設けるとともにこの溝部１５ａに酸化剤
ガスとしての酸素を大気の自然拡散または自然対流によ
って供給できるようにした正極側セパレータ１５とを配
している。As shown in FIG. 2, the unit cell constituting the cell stack has a pair of a negative electrode 12 and a positive electrode 1 with an electrolyte 11 made of a proton conductive polymer electrolyte interposed therebetween.
And a manifold 14a for supplying liquid fuel to the negative electrode 12, a groove portion is provided on a surface facing the negative electrode 12, and the liquid fuel is supplied to the groove portion.
Negative electrode side separator 14 provided with 14b, and the positive electrode 13
In order to supply the oxidant gas to the positive electrode 13, a groove 15a is provided on the surface facing the positive electrode 13, and oxygen as the oxidant gas can be supplied to the groove 15a by natural diffusion or natural convection of the atmosphere. And are arranged.
【００１７】そして、図１に示したように、前記単電池
セルを複数個積層してセルスタックとし、このセルスタ
ックに液体燃料を供給するための液体燃料供給口１０１
ａと負極側の電気化学反応に寄与した液体燃料とそれに
よって生成した反応生成物を取り出すための反応生成物
排出口１０１ｂとを設けて発電ユニット１０１を構成
し、酸化剤ガスとしての酸素を大気の自然拡散または自
然対流によって各単電池セルの上方から正極側セパレー
タ１５の溝部１５ａを介して正極に供給し、液体燃料と
してのメタノールを液体燃料供給口１０１ａから各単電
池セルの負極側セパレータ１４の一つのマニホールド１
４ａを介して負極に供給すると、負極側の電気化学反応
では二酸化炭素が生成し、正極側の電気化学反応では水
が生成して、外部に起電力が得られ、前記二酸化炭素は
負極側の電気化学反応に寄与した液体燃料とともに各単
電池セルの負極側セパレータ１４の他のマニホールド１
４ｂを介して反応生成物排出口１０１ｂから排出され、
前記水は正極側セパレータ１５の溝部１５ａを通過して
発電ユニット１０１の下方から排出される。Then, as shown in FIG. 1, a plurality of the unit cells are laminated to form a cell stack, and a liquid fuel supply port 101 for supplying liquid fuel to the cell stack.
a and the liquid fuel that has contributed to the electrochemical reaction on the negative electrode side, and the reaction product discharge port 101b for taking out the reaction product generated thereby, constitute the power generation unit 101, and oxygen as an oxidant gas is released into the atmosphere. Is supplied to the positive electrode from above each single cell through the groove 15a of the positive electrode side separator 15 by natural diffusion or natural convection, and methanol as liquid fuel is supplied from the liquid fuel supply port 101a to the negative electrode side separator 14 of each single cell. One manifold 1
When supplied to the negative electrode via 4a, carbon dioxide is generated in the electrochemical reaction on the negative electrode side, and water is generated in the electrochemical reaction on the positive electrode side to obtain electromotive force outside, and the carbon dioxide is generated on the negative electrode side. Along with the liquid fuel that contributed to the electrochemical reaction, another manifold 1 of the negative electrode side separator 14 of each unit cell
Is discharged from the reaction product discharge port 101b via 4b,
The water passes through the groove 15a of the positive electrode side separator 15 and is discharged from below the power generation unit 101.
【００１８】前記二酸化炭素と負極側の電気化学反応に
寄与しなかった液体燃料とは反応生成物排出口１０１ｂ
に接続されたパイプ１０１ｄを通って廃液回収タンク３
００に回収され、前記水は発電ユニット１０１に設けた
トレイ１０１ｃとパイプ１０１ｅを通って廃液回収タン
ク３００に回収されるようにし、正極側の電気化学反応
に寄与しなかった空気はハウジング１０２の側面に設け
た排気口１０２ａから外部に排出されるようにする。The carbon dioxide and the liquid fuel that has not contributed to the electrochemical reaction on the negative electrode side are the reaction product discharge port 101b.
Waste liquid recovery tank 3 through the pipe 101d connected to
00, the water is collected in the waste liquid collection tank 300 through the tray 101c and the pipe 101e provided in the power generation unit 101, and the air that has not contributed to the electrochemical reaction on the positive electrode side is the side surface of the housing 102. The gas is discharged to the outside from the exhaust port 102a provided in the.
【００１９】前記水の回収を円滑に行うために、正極側
セパレータ１５の溝部１５ａに、少なくとも一端を重力
方向に垂下させた、綿や紙のような毛細管体を配し、必
要に応じて、この毛細管体の一部に、正極側の電気化学
反応によって生じた副生成物を吸着する活性炭やゼオラ
イトなどの吸着剤やこれらを分解する白金や金などの貴
金属触媒、無機触媒、微生物触媒を担持しておいてもよ
い。In order to smoothly collect the water, a capillary body, such as cotton or paper, having at least one end suspended in the direction of gravity is arranged in the groove 15a of the positive electrode side separator 15, and if necessary, Part of this capillary body carries an adsorbent such as activated carbon or zeolite that adsorbs by-products generated by the electrochemical reaction on the positive electrode side, or a precious metal catalyst such as platinum or gold that decomposes these, an inorganic catalyst, or a microbial catalyst. You may keep it.
【００２０】また、前記ハウジング１０２には、大気の
自然拡散または自然対流によって発電ユニット１０１に
酸化剤ガスとしての酸素を円滑に導入し、燃料電池本体
１００からの出力を安定化するための酸化剤ガス導入用
ファン１０２ｂを設けてもよい。Further, in the housing 102, oxygen as an oxidant gas is smoothly introduced into the power generation unit 101 by natural diffusion or natural convection of the atmosphere to stabilize the output from the fuel cell main body 100. A gas introduction fan 102b may be provided.
【００２１】上記した実施の形態に係る液体燃料直接供
給形燃料電池システムでは、廃液回収タンク３００に回
収された廃液を液体燃料タンク２００に移送する移送手
段としてのポンプ４００を、液体燃料タンク２００と廃
液回収タンク３００との間に設けておき、廃液回収タン
ク３００に回収された廃液の量が多くなると、ポンプ４
００を駆動させて廃液を廃液回収タンク３００から液体
燃料タンク２００に送出して、それを有効に再利用でき
るようにしている。このポンプ４００は、廃液を廃液回
収タンク３００から液体燃料タンク２００に送出する時
に作動させるのであるから、常時作動させる必要はな
く、これを作動させるのに要する電気エネルギーは必要
最小限にできるとともに、騒音も作動時のみに限ること
が可能になる。In the liquid fuel direct supply type fuel cell system according to the above-mentioned embodiment, the pump 400 as a transfer means for transferring the waste liquid recovered in the waste liquid recovery tank 300 to the liquid fuel tank 200 is connected to the liquid fuel tank 200. It is provided between the waste liquid collection tank 300 and the pump 4 when the amount of the waste liquid collected in the waste liquid collection tank 300 becomes large.
00 is driven to send the waste liquid from the waste liquid recovery tank 300 to the liquid fuel tank 200 so that it can be effectively reused. Since the pump 400 is operated when the waste liquid is sent from the waste liquid recovery tank 300 to the liquid fuel tank 200, it is not necessary to always operate the pump 400, and the electric energy required to operate the pump 400 can be minimized. It is possible to limit the noise only during operation.
【００２２】また、上記した実施の形態に係る液体燃料
直接供給形燃料電池システムでは、廃液回収タンク３０
０内の液体燃料の濃度を所定値に制御する濃度制御手段
としての予備液体燃料貯蔵タンク３０１を、廃液回収タ
ンク３００に付設しておき、廃液回収タンク３００に回
収された廃液を適正な濃度に制御して再利用できるよう
にしている。Further, in the liquid fuel direct supply type fuel cell system according to the above embodiment, the waste liquid recovery tank 30 is used.
A preliminary liquid fuel storage tank 301 as a concentration control means for controlling the concentration of the liquid fuel in 0 to a predetermined value is attached to the waste liquid recovery tank 300 so that the waste liquid recovered in the waste liquid recovery tank 300 has an appropriate concentration. It is controlled so that it can be reused.
【００２３】上記した実施の形態によれば、液体燃料タ
ンク２００と廃液回収タンク３００の許容寸法に対応し
て発電ユニット１０１の容量を定めることが可能であ
り、発電ユニット１０１とハウジング１０２とからなる
燃料電池本体１００に対して液体燃料タンク２００と廃
液回収タンク３００の設置条件が許容される範囲内にお
いてその設置場所を任意に定めたり、液体燃料タンク２
００と廃液回収タンク３００を種々の形状にすることが
できるので、多様なシステムの構成に寄与することがで
きる。According to the above-described embodiment, the capacity of the power generation unit 101 can be determined according to the allowable dimensions of the liquid fuel tank 200 and the waste liquid recovery tank 300, and the power generation unit 101 and the housing 102 are included. The installation location of the liquid fuel tank 200 and the waste liquid recovery tank 300 with respect to the fuel cell main body 100 is arbitrarily set within a range where the installation conditions are allowed, or the liquid fuel tank 2
00 and waste liquid recovery tank 300 can have various shapes, which can contribute to various system configurations.
【００２４】また、上記した実施の形態は、液体燃料に
メタノールを用いる直接メタノール形燃料電池に基づい
て説明したが、メタノールに代えてエタノール、イソプ
ロピルアルコール、ブタノール、ジメチルエーテル、エ
チレングリコール、エチレングリコール等の各種有機溶
媒を液体燃料に用いたものであってもよい。Although the above embodiment has been described based on the direct methanol fuel cell using methanol as the liquid fuel, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, dimethyl ether, ethylene glycol, ethylene glycol or the like may be used instead of methanol. Various organic solvents may be used for the liquid fuel.
【００２５】[0025]
【発明の効果】上記したように、本発明は、酸化剤ガス
としての空気を自然拡散または自然対流によって燃料電
池本体に供給するシステムの簡素化に寄与することがで
きるとともに、液体燃料タンクと廃液回収タンクの設置
条件が許容される範囲内においてその設置場所を任意に
定めたり、液体燃料タンクと廃液回収タンクを種々の形
状にすることができるので、多様なシステムの構成に寄
与することができる。As described above, the present invention can contribute to simplification of the system for supplying air as an oxidant gas to the fuel cell main body by natural diffusion or natural convection, and at the same time, the liquid fuel tank and the waste liquid. Since the installation location of the recovery tank can be arbitrarily set within the allowable range and the liquid fuel tank and the waste liquid recovery tank can have various shapes, it can contribute to the configuration of various systems. .
【００２６】また、酸化剤ガスとしての酸素を大気の自
然拡散または自然対流によって供給する構成にし、液体
燃料を重力によって供給し、反応生成物などを重力によ
って廃液回収タンクに回収するようにしているから、そ
のための外部動力源を不要にすることができるととも
に、廃液回収タンクに回収した廃液を再利用するのに外
部動力源を用いたとしても、その駆動音やそのための電
気エネルギーは必要最小限にすることができるので、静
かな発電機の構成に寄与することができる。Further, oxygen as an oxidant gas is supplied by natural diffusion or natural convection of the atmosphere, liquid fuel is supplied by gravity, and reaction products are collected by gravity in a waste liquid recovery tank. Therefore, it is possible to eliminate the need for an external power source for that purpose, and even if an external power source is used to reuse the waste liquid recovered in the waste liquid recovery tank, the drive sound and the electrical energy for that are the minimum necessary. Can contribute to the construction of a quiet generator.
【図１】本発明の実施の形態に係る液体燃料直接供給形
燃料電池システムの構成を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a liquid fuel direct supply type fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の液体燃料直接供給形燃料電池システム
を構成する単電池セルの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a single cell that constitutes the liquid fuel direct supply type fuel cell system of the present invention.
１００ 燃料電池本体 １０１ 発電ユニット １０２ ハウジング ２００ 液体燃料タンク ３００ 廃液回収タンク ３０１ 予備液体燃料貯蔵タンク ４００ ポンプ 100 Fuel cell body 101 power generation unit 102 housing 200 liquid fuel tank 300 waste liquid recovery tank 301 Spare liquid fuel storage tank 400 pumps
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H026 AA08 CC03 CX05 EE18 5H027 AA08 BA02 BA13 BC14 BE03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5H026 AA08 CC03 CX05 EE18 5H027 AA08 BA02 BA13 BC14 BE03
Claims (5)
電解質を介して一対の負極と正極とを配し、前記負極に
液体燃料が供給され、前記正極に酸化剤ガスが供給され
るように構成された単電池セルまたはこの単電池セルを
複数個積層したセルスタックからなる発電ユニットをハ
ウジングに収納した燃料電池本体と、前記発電ユニット
に供給する液体燃料を貯蔵する液体燃料タンクと、前記
発電ユニットの電気化学反応によって生成した反応生成
物と未反応液体燃料を回収する廃液回収タンクとからな
り、前記燃料電池本体より高い位置に液体燃料タンクを
位置させ、前記燃料電池本体より低い位置に廃液回収タ
ンクを位置させたことを特徴とする液体燃料直接供給形
燃料電池システム。1. A structure in which a pair of a negative electrode and a positive electrode are arranged via an electrolyte made of a proton conductive polymer electrolyte, and a liquid fuel is supplied to the negative electrode and an oxidant gas is supplied to the positive electrode. Fuel cell main body having a housing that houses a power generation unit composed of a single battery cell or a cell stack in which a plurality of the single battery cells are stacked, a liquid fuel tank for storing liquid fuel supplied to the power generation unit, and the power generation unit The waste liquid recovery tank for recovering unreacted liquid fuel and the reaction product generated by the electrochemical reaction of the liquid fuel tank is located at a position higher than the fuel cell body, and the waste liquid is recovered at a position lower than the fuel cell body. Liquid fuel direct supply type fuel cell system characterized in that a tank is located.
電池システムにおいて、燃料電池本体は酸化剤ガスを発
電ユニットに導入するための酸化剤ガス導入用ファン
が、さらにハウジングに設けられていることを特徴とす
る液体燃料直接供給形燃料電池システム。2. The liquid fuel direct supply type fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell main body is further provided with an oxidant gas introduction fan for introducing oxidant gas into the power generation unit in the housing. A liquid fuel direct supply type fuel cell system characterized by the above.
給形燃料電池システムにおいて、燃料電池本体は反応生
成物と未反応液体燃料を回収するためのトレイが、さら
に発電ユニットに設けられていることを特徴とする液体
燃料直接供給形燃料電池システム。3. The liquid fuel direct supply type fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the fuel cell main body is further provided with a tray for collecting reaction products and unreacted liquid fuel in the power generation unit. A liquid fuel direct supply type fuel cell system characterized by the above.
体燃料直接供給形燃料電池システムにおいて、廃液回収
タンクに回収された廃液を液体燃料タンクに移送する移
送手段が設けられていることを特徴とする液体燃料直接
供給形燃料電池システム。4. The liquid fuel direct supply type fuel cell system according to claim 1, further comprising a transfer means for transferring the waste liquid recovered in the waste liquid recovery tank to the liquid fuel tank. Characteristic liquid fuel direct supply type fuel cell system.
体燃料直接供給形燃料電池システムにおいて、廃液回収
タンク内の液体燃料の濃度を所定値に制御する濃度制御
手段が、さらに廃液回収タンクに設けられていることを
特徴とする液体燃料直接供給形燃料電池システム。5. The liquid fuel direct supply type fuel cell system according to at least one of claims 1 to 4, wherein the concentration control means for controlling the concentration of the liquid fuel in the waste liquid recovery tank to a predetermined value further comprises a waste liquid recovery tank. A liquid fuel direct supply type fuel cell system, characterized in that
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