JP2004006304A - 電気化学装置 - Google Patents
電気化学装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004006304A JP2004006304A JP2003105343A JP2003105343A JP2004006304A JP 2004006304 A JP2004006304 A JP 2004006304A JP 2003105343 A JP2003105343 A JP 2003105343A JP 2003105343 A JP2003105343 A JP 2003105343A JP 2004006304 A JP2004006304 A JP 2004006304A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- borohydride
- anode
- cathode
- stainless steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
- H01M8/04216—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes characterised by the choice for a specific material, e.g. carbon, hydride, absorbent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9041—Metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
- H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/22—Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising carbon or oxygen or hydrogen and other elements; Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising only elements other than carbon, oxygen or hydrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8684—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8689—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
【課題】本発明の目的は、電気化学セルの電力密度と費用効率を向上させることにより改善された電気化学装置を提供することである。
【解決手段】本発明による装置は、少なくとも1つのステンレス鋼アノード(102)と遷移金属酸化物カソード(104)を含む。
【選択図】図1
【解決手段】本発明による装置は、少なくとも1つのステンレス鋼アノード(102)と遷移金属酸化物カソード(104)を含む。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば燃料電池およびバッテリ等の電気化学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池およびバッテリ等の電気化学セルは、燃料(水素化ホウ素燃料等)と酸化剤とを電気と反応生成物とに変換する。燃料電池とバッテリとの主な違いは、単に、バッテリにはバッテリによって消費される燃料のすべてが最初に存在するが、燃料電池は補給可能な燃料供給源を有する、ということである。電気化学セルは、比較的高いエネルギ密度を所有し、再充電可能(または「二次」)電池のように、長々とした充電サイクルに妨げられないため、有利である。また、電気化学セルは、比較的小型、軽量であり、実質的に環境排出物をもたらさない。しかしながら、本発明者は、従来の電気化学セルに改善が可能である、と判断した。より具体的には、本発明者は、電気化学セルの電力密度と費用効率を向上させることが有利であると判断した。
【0003】
【特許文献1】
米国特許第6,307,605号
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、改善された電気化学装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明による実施例では、装置は少なくとも1つのステンレス鋼アノード(102)と遷移金属酸化物カソード(104)を含む。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を、添付図面を参照して行う。
【0007】
以下は、本発明を実施するのに目下最良の既知の形態の詳細な説明である。この説明は、限定する意味としてとられるべきではなく、単に本発明の概略的な原理を例示する目的でなされている。なお、本発明に関連しない電気化学セル構造の詳細な論考は、簡略化のために省略した。
【0008】
たとえば図1に示すように、本発明の一実施形態による電気化学セル100は、アノード102(または「燃料極」)とカソード104(または「空気極」)とを含む。可溶性燃料が使用される場合、例示的な実施形態ではカソード104に固定される、任意のイオン交換膜106を設けてよい。燃料108は、アノード102で消費される。好ましくは周囲の空気から引入れられる酸素は、カソード104で消費される。アノード102は、空気不透過性膜109(図7)によって空気から保護される。燃料108は、アノード102とイオン交換膜106との間の相対的に薄い空間(すなわち、約0.5mm〜約5mm)に配置される。後により詳細に論考するように、燃料108がアノード102に隣接して配置される方法は、電気化学セルの型(すなわち、バッテリか燃料電池か)と特性とによって決まる。たとえば、アノード102と空気不透過性膜109との間に、追加の燃料のための空間を設けてよい。
【0009】
燃料108は、好ましくは、たとえば20%水酸化ナトリウム(NaOH)溶液中の水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)等の水素化ホウ素燃料である。ここで、電気化学セル100が負荷に接続されると、アノード102における反応は、BH4+8OH−→BO2 −+6H2O+8e−(2)となり、カソード104における反応は、8e−+4H2O+2O2→8OH−(3)となる。
【0010】
例示的なアノード102は、好ましくはステンレス鋼アノードである。たとえば図2に示すように、例示的なアノード102は、支持層110、触媒層112およびステンレス鋼コレクタ114からなる膜電極アセンブリ(「MEA」)であってよい。水素化ホウ素燃料電気化学セルでは、適当な支持層材料はテフロンであり、適当な触媒は合金または遷移金属である。ステンレス鋼コレクタ114は、好ましくは、多孔性ステンレス鋼プレート、ステンレス鋼マイクロファイバから形成されたメッシュ(10ミクロンメッシュ等)かまたはステンレス鋼合成物等の多孔性構造である。適当なステンレス鋼は、316ステンレス鋼である。
【0011】
ステンレス鋼は、水素化ホウ素から水素への変換を触媒しないがアノード102において電解反応を触媒するため、好ましい。このため、好ましい実施態様では、ステンレス鋼アノード102は、燃料108と物理的に接触し、触媒金属または他の任意の表面コーティングでコートされない。アノード102に、十分な量の水素を生成しないが電界反応を触媒する他の金属が使用されてもよい、ということは留意すべきである。
【0012】
例示的なカソード104は、好ましくは、遷移金属酸化物カソードである。遷移金属酸化物は、純遷移金属(純貴金属等)より費用効率がよい。また、遷移金属酸化物は、カソードにおける反応に関係するが、純遷移金属は関係しない。たとえば図3に示すように、例示的なカソード104もまたMEAの形態である。より詳細には、例示的なカソード104は、空気透過性、液体不透過性膜層116と、遷移金属(すなわちスカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ラザフォージウム、ドブニウム、シーボルギウム、ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ウンウンニリウム、ウンウンウニウム、ウンウンビウム)酸化物から形成された触媒層118と、ステンレス鋼、銅または金めっきニッケルメッシュ等の金属メッシュから形成されたコレクタ120と、からなる。水素化ホウ素燃料電気化学セルでは、カソードに適した遷移金属酸化物MEAは、コネチカット州、パウカチュクのAlupower, Inc.からのAC65銀MEAである。酸化白金および酸化金もまた、好ましいカソード材料である。
【0013】
本発明者は、水素化ホウ素燃料電気化学セルにおけるステンレス鋼アノードと遷移金属酸化物カソードとの組合せが、水素化ホウ素燃料のキログラム当り300ワット時(「Wh/kg」)より高い電力密度を提供する、と判断した。例示的な電力密度には、セルの構成により、450Wh/kg、600Wh/kg、1000Wh/kgおよび2000Wh/kgが含まれる。また、本発明者は、水素化ホウ素燃料電気化学セルにおけるステンレス鋼アノードと遷移金属酸化物カソードとの組合せが、0.88Vの開放セル電圧と10Ωの抵抗での5.76mwの電力とを提供すると判断した。また、本発明者は、水素化ホウ素燃料電気化学セルにおけるステンレス鋼アノードと遷移金属酸化物カソードとの組合せが、従来の水素化ホウ素燃料電気化学セルより費用効率がよい、と判断した。
【0014】
任意のイオン交換膜106の一実施例を、図4に示す。例示的なイオン交換膜は、金属またはプラスチックメッシュ等の支持層122と、電解質124と、膜126と、を含む。本発明はいかなる特定のイオン交換膜との使用にも限定されないが、水素化ホウ素燃料を消費する電気化学セルで使用するための適当なイオン交換膜には、日本国、東京の旭硝子株式会社からのSelemionTMイオン交換膜と、日本国、東京の徳山ポリプロ有限会社からのNeoseptaイオン交換膜と、ニュージャージー州、BirminghamのSybron Chemicals Inc.からのSybron Ionac(商品名)イオン交換膜と、ニューヨーク州、East HillsのPall CorporationからのR1010イオン交換膜と、が含まれる。
【0015】
例示的な電気化学セル100は、多種多様の応用を有する。かかる応用の1つは、バッテリである。たとえば図5〜図7に示すように、例示的なバッテリ128は、本質的に、適切に寸法が決められた電気化学セル100’と、ハウジング132と、一対の接点134および136と、アノードおよびカソードコレクタ114および120を接点に接続する一対のコネクタ138および140と、からなる巻回構造体130を含む。例示的な巻回構造体130は、カソード104が外側にありハウジング132内の開放領域142に面するように巻回される。また、巻回構造体130の隣接する層間には、小空間144(通常は約1mm〜約10mm)もまた存在する。例示する実施態様では、周囲の空気は、ハウジング132の開口148を充填する気体透過性、液体不透過性膜146を通って開放領域142と小空間144とに達する。代替的に、巻回構造体130は、カソード104が内側にあり開放領域142から離れる方向に面するように巻回される実施態様では、ハウジング132またはバッテリ128によって電力が供給されているホスト装置に、適当な空気循環を提供するファン等の強制空気装置を設けてよい。ハウジング132を、プレクシガラスまたは高密度ポリエチレン等の材料から形成してよい。接点134および136の好ましい材料には、銅または金めっきニッケル電極メッシュが含まれる。
【0016】
例示的なバッテリ128における電気化学セル100’は、多孔性パッド150に燃料108(好ましくは、水素化ホウ素燃料)を貯蔵する。適切なパッド材料には、ゴムおよびポリエチレン発泡体が含まれる。追加の燃料を、アノード102の多孔性部分とイオン交換膜106とに貯蔵してもよい。燃料108のすべてが一度消費されると、例示的なバッテリ128を処分してもよい。
【0017】
いかなる特定のホスト装置との使用にも限定されないが、例示的なバッテリ128を、たとえば、ラップトップおよびパームトップコンピュータ、携帯電話およびインターネットアプライアンス等のポータブル機器に関連して使用してよい。かかるバッテリには、ホスト装置の要件によって決まる特定の容量で、およそ5ml〜500mlの水素化ホウ素燃料が貯蔵される。ハウジング132の寸法および形状を、ホスト装置の構成に基づいて変更してよい。たとえば、ラップトップコンピュータで使用するためのバッテリ128の実施態様は、約1cm〜2cm×約4cm〜5cm×約6cm〜8cmとなる。さらに、例示的なバッテリハウジング132は断面が矩形であるが、円筒状ハウジング等、他の形状のハウジングもまた使用してよい。
【0018】
本発明による電気化学セルの他の応用は、燃料電池である。たとえば図8に示すように、本発明の一実施形態による燃料電池システム152は、ハウジング156内に配置された、1つまたは複数の電気化学セル100が直列に接続されたスタック154を有する。貯蔵器158からの燃料(好ましくは水素化ホウ素燃料)は、マニホルド構成159を通り、電気化学セルのアノードに供給される。また、必要な場合はポンプを設けてもよい。ハウジング156に形成された通気孔(図示せず)を通して空気を引入れることにより、空気をスタック154に供給してよい。また、この目的のために、ハウジング156内かまたはホスト装置内に、任意のファン160を設けてもよい。また、例示的な燃料電池システム152には、アノード列とカソード列とにそれぞれ接続された一対の接点162および164も設けられる。接点162および164の好ましい材料には、銅または金めっきニッケル電極メッシュが含まれる。
【0019】
例示的な燃料電池システムに燃料を補給する種々の方法がある。例示する実施形態では、貯蔵器158は、カートリッジがハウジング156に挿入された時にコネクタ166と嵌合する、取り外し可能カートリッジの形態である。代替的に、貯蔵器を、適所に固定してよく、単に必要に応じて補給するだけでよい。他の代替態様は、それぞれの電気化学セルのアノードとカソードとの間に挿入することができる取外し可能/交換可能燃料パッドを提供するというものである。
【0020】
例示的な燃料電池システム152は、いかなる特定のホスト装置との使用にも限定されない。しかしながら、例示的なバッテリ128のように、例示的な燃料電池システム152は、ラップトップおよびパームトップコンピュータ、携帯電話およびインターネットアプライアンス等のポータブル機器との使用に適している。したがって、貯蔵器158には、ホスト装置の要件によって決まる特定の容量で、およそ1ml〜500mlの水素化ホウ素燃料が貯蔵される。ハウジング156の寸法および形状を、ホスト装置の構成に基づいて変更してよい。たとえば、ラップトップコンピュータで使用するための燃料電池システム152の実施態様は、約1cm〜2cm×約4cm〜5cm×約6cm〜8cmとなる。
【0021】
また、本発明による電気化学セルを使用して、ホスト装置に電力を供給するために使用される水素発生器および電気化学セル(すなわち、バッテリおよび燃料電池)等の装置において溶液で運ばれる、水素化ホウ素燃料等の燃料の濃度(または「レベル」)を測定してもよい。たとえば図9および図10に示すように、本発明の一実施形態による燃料レベルインジケータ168は、ハウジング172と、燃料貯蔵器174と、貯蔵器から燃料を受取り通気孔を通り、ハウジングに入る周囲空気から酸素を受取る電気化学セルスタック176と、スタックをホスト装置に接続する一対の接点178および180と、を含むバッテリ170に組込まれる。電気化学セルスタック176は、上述した電気化学セル100のうちの1つまたは複数のスタックを含む、いかなる適当なスタックであってもよい。例示的な燃料レベルインジケータ168は、アノード182とカソード184とディスプレイ186とを含む。ユーザが燃料レベル測定を望むまで燃料レベルインジケータ168が休止状態のままであるように、開状態の位置にバイアスされた押下可能スイッチ188を設けてもよい。代替的に、「常時オン」インジケータが提供される場合は、スイッチ188を無くしてもよい。
【0022】
貯蔵器に貯蔵される燃料が水素化ホウ素燃料である場合、燃料貯蔵器174内に配置される例示的なアノード182は、好ましくは、ステンレス鋼アノードである。代替的に、ステンレス鋼アノード182を、燃料貯蔵器174の外側に配置するがそれと流通されるようにしてよい。例示する実施形態では、アノード182は、図2に関して上述したものと同様のMEAである。好ましくは酸化銀、酸化白金または酸化金等の遷移金属酸化物から形成される例示的なカソード184を、空気に露出されるようにハウジング172内に配置してよい。例示する実施形態では、カソード184は、図3に関して上述したものと同様のMEAである。燃料レベルインジケータ168と電気化学セル100とにおけるアノードおよびカソードの主な相違は、通常はアノードおよびカソードのサイズと消費される燃料の量である。燃料レベルインジケータ168は、当然ながら関連する水素発生器または電気化学セルと比較して相対的に小さくなければならず、ディスプレイ186に電力を供給するために必要である燃料の消費量が、わずかでなければならない。
【0023】
本発明はいかなる特定のディスプレイにも限定されないが、図9および図10に示す例示的なディスプレイ186は、LCDストリップ190と関連回路192とを含む液晶ディスプレイ(「LCD」)装置である。LCDストリップ190は、アノード182およびカソード184の作動に応じてバー194を表示する。使用する回路192のタイプにより、バー194の長さは、燃料が燃料レベルインジケータ168によって消費されている時にアノード182およびカソード184に関連する電力、電流または電圧に関連する。バー194は、燃料濃度が最高である時にLCDストリップ192の「高」端まで伸長し、燃料濃度が低下するとストリップの「低」端まで後退する。適合したLCDディスプレイおよび回路構成の一例は、上記特許文献1に例示されている。エレクトロルミネセンスディスプレイおよびカラーインジケータ等、LCD以外のディスプレイもまた使用できる。
【0024】
電力と、10%水素化ナトリウム溶液における水素化ホウ素ナトリウムの濃度との関係を、図11および図12にグラフィカルに示す。図11および図12に示すデータは、ステンレス鋼アノードと、AC65銀MEAカソードと、およそ8mlの燃料とを含んだ例示的な電気化学セルから導出したものである。電気化学セルは、円形であり、直径が2.5cmであって、アノードおよびカソードは各々、12cm2の表面積を有していた。
【0025】
たとえば図13に示すように、図9および図10に示すバッテリおよび燃料レベルインジケータ構成に関連して使用してよいホスト装置の一実施例は、ノートブックコンピュータ196である。ユーザは、単にボタン188を押下することにより、バッテリ170に残っている燃料のレベルを求めることができる。バッテリ170が特定のホスト装置(ノートブックコンピュータ等)とともに使用することが意図されている場合、ホスト装置の平均電力消費に基づいて燃料レベル値を時間値に変換する回路を提供してもよい。これらの値を、LCDストリップ190上に表示することにより、バッテリの燃料が完全に消費される前にホスト装置をだいたいどれくらい使用することができるかを示すことができる。
【0026】
例示的な燃料レベルインジケータ168を、例示的なバッテリ170に加えて多種多様の燃料消費装置に組込んでよい。たとえば図14および図15に示すように、例示的な燃料レベルインジケータ168を、図5〜図7を参照して上で詳細に説明した例示的なバッテリ128に組込んでよい。ここでは、アノード182を多孔性燃料貯蔵パッド内に配置し、カソード184をハウジング132内に配置する。図16を参照すると、例示的な燃料レベルインジケータ168を、それ自体内蔵した燃料電池かまたは他のタイプの電気化学セルを有するホスト装置と組合せて使用する燃料カートリッジ198に、組込んでもよい。例示的な燃料カートリッジ198は、ハウジング200と、燃料(水溶液における水素化ホウ素ナトリウム等)を貯蔵する燃料貯蔵器202と、触媒を貯蔵する反応槽204と、反応槽内で発生する反応の副産物を貯蔵する副産物貯蔵器206と、を含む。そのようなカートリッジを、時に「水素発生器」と呼ぶ。燃料から放出される水素は、対応するホスト装置と嵌合するまで水素の放出を防止するキャップとしても作用する、出口コネクタ208を通って燃料カートリッジ198から出る。この実施態様では、アノード182を燃料貯蔵器202内に配置し、カソード184を、好ましくはハウジング200内で周囲空気に露出させる。
【0027】
上に詳細に説明した例示的な燃料レベルインジケータ168を、ホスト装置自体に組込んでよい。図17に示すように、ホスト装置の一実施例は、セルラ電話等の携帯電話210である。例として、限定されないが、他の例示的なホスト装置には、携帯情報端末と、ノートブックコンピュータと、パームトップコンピュータと、計算機と、デジタルカメラと、音楽/映像記録・再生機器と、が含まれる。例示的な携帯電話210は、コントローラ212(プロセッサおよびメモリを含む)と、通信機器214(回路およびアンテナを含む)と、マイクロフォン216と、スピーカ218と、ディスプレイ220と、を有する。例示的な携帯電話210の電力消費コンポーネントは、燃料供給源224から水素化ホウ素燃料を受取る、電気化学セル222またはセルのスタックによって電力が供給される。供給源224は、交換可能燃料カートリッジまたは補給可能貯蔵器であってもよい。代替的に、ホスト装置が「使い捨て」である場合、供給源224は、補給不可能な貯蔵器であってよい。燃料は、コントローラ212によって制御されるポンプ228により、燃料供給源224から触媒含有反応槽226を通って電気化学セル222に供給される。電気化学セル222に燃料を最初に移送する前に電力を供給するために、小型のバッテリ(図示せず)を提供してもよい。
【0028】
また、例示的な携帯電話210に、燃料が電気化学セル222に流れる際に通過する小型の貯蔵器230が設けられる。燃料レベルインジケータアノード182は、貯蔵器230内に配置される。これにより、燃料濃度を、上述した方法で監視することができる。代替的にアノード182を、燃料供給源224内に配置することができる。
【0029】
本発明を、上の好ましい実施形態に関して説明したが、上述した好ましい実施形態に対する多数の変更および/または追加は、当業者に容易に明らかとなろう。本発明の範囲は、すべてのそのような変更および/または追加にまで拡張することが意図されている。
【発明の効果】
本発明による装置で、少なくとも1つのステンレス鋼アノード(102)と遷移金属酸化物カソード(104)を含むことで、電気化学セルの電力密度や費用効率等を向上させ、改善された電気化学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施形態による電気化学セルの概略図である。
【図2】本発明の好ましい実施形態によるアノードの展開図である。
【図3】本発明の好ましい実施形態によるカソードの展開図である。
【図4】本発明の好ましい実施形態によるイオン交換膜の展開図である。
【図5】本発明の好ましい実施形態によるバッテリの斜視図である。
【図6】図5に示すバッテリの断面図である。
【図7】図5および図6に示すバッテリの一部の拡大断面図である。
【図8】本発明の好ましい実施形態による燃料電池の概略図である。
【図9】本発明の好ましい実施形態による燃料レベルインジケータを含むバッテリの概略図である。
【図10】図9に示すバッテリの端面図である。
【図11】電力対水素化ホウ素ナトリウム濃度を示すグラフである。
【図12】電力対水素化ホウ素ナトリウム濃度を示すグラフである。
【図13】図9および図10に示すバッテリに関連して使用されているノートブックコンピュータの斜視図である。
【図14】本発明の好ましい実施形態によるバッテリの斜視図である。
【図15】図14に示すバッテリの断面図である。
【図16】本発明の好ましい実施形態による燃料カートリッジの概略図である。
【図17】本発明の好ましい実施形態による装置の概略図である。
【符号の説明】
102,182 アノード
104,184 カソード
106 イオン交換膜
108 燃料
150 多孔性パッド
186 ディスプレイ
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば燃料電池およびバッテリ等の電気化学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池およびバッテリ等の電気化学セルは、燃料(水素化ホウ素燃料等)と酸化剤とを電気と反応生成物とに変換する。燃料電池とバッテリとの主な違いは、単に、バッテリにはバッテリによって消費される燃料のすべてが最初に存在するが、燃料電池は補給可能な燃料供給源を有する、ということである。電気化学セルは、比較的高いエネルギ密度を所有し、再充電可能(または「二次」)電池のように、長々とした充電サイクルに妨げられないため、有利である。また、電気化学セルは、比較的小型、軽量であり、実質的に環境排出物をもたらさない。しかしながら、本発明者は、従来の電気化学セルに改善が可能である、と判断した。より具体的には、本発明者は、電気化学セルの電力密度と費用効率を向上させることが有利であると判断した。
【0003】
【特許文献1】
米国特許第6,307,605号
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、改善された電気化学装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明による実施例では、装置は少なくとも1つのステンレス鋼アノード(102)と遷移金属酸化物カソード(104)を含む。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を、添付図面を参照して行う。
【0007】
以下は、本発明を実施するのに目下最良の既知の形態の詳細な説明である。この説明は、限定する意味としてとられるべきではなく、単に本発明の概略的な原理を例示する目的でなされている。なお、本発明に関連しない電気化学セル構造の詳細な論考は、簡略化のために省略した。
【0008】
たとえば図1に示すように、本発明の一実施形態による電気化学セル100は、アノード102(または「燃料極」)とカソード104(または「空気極」)とを含む。可溶性燃料が使用される場合、例示的な実施形態ではカソード104に固定される、任意のイオン交換膜106を設けてよい。燃料108は、アノード102で消費される。好ましくは周囲の空気から引入れられる酸素は、カソード104で消費される。アノード102は、空気不透過性膜109(図7)によって空気から保護される。燃料108は、アノード102とイオン交換膜106との間の相対的に薄い空間(すなわち、約0.5mm〜約5mm)に配置される。後により詳細に論考するように、燃料108がアノード102に隣接して配置される方法は、電気化学セルの型(すなわち、バッテリか燃料電池か)と特性とによって決まる。たとえば、アノード102と空気不透過性膜109との間に、追加の燃料のための空間を設けてよい。
【0009】
燃料108は、好ましくは、たとえば20%水酸化ナトリウム(NaOH)溶液中の水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)等の水素化ホウ素燃料である。ここで、電気化学セル100が負荷に接続されると、アノード102における反応は、BH4+8OH−→BO2 −+6H2O+8e−(2)となり、カソード104における反応は、8e−+4H2O+2O2→8OH−(3)となる。
【0010】
例示的なアノード102は、好ましくはステンレス鋼アノードである。たとえば図2に示すように、例示的なアノード102は、支持層110、触媒層112およびステンレス鋼コレクタ114からなる膜電極アセンブリ(「MEA」)であってよい。水素化ホウ素燃料電気化学セルでは、適当な支持層材料はテフロンであり、適当な触媒は合金または遷移金属である。ステンレス鋼コレクタ114は、好ましくは、多孔性ステンレス鋼プレート、ステンレス鋼マイクロファイバから形成されたメッシュ(10ミクロンメッシュ等)かまたはステンレス鋼合成物等の多孔性構造である。適当なステンレス鋼は、316ステンレス鋼である。
【0011】
ステンレス鋼は、水素化ホウ素から水素への変換を触媒しないがアノード102において電解反応を触媒するため、好ましい。このため、好ましい実施態様では、ステンレス鋼アノード102は、燃料108と物理的に接触し、触媒金属または他の任意の表面コーティングでコートされない。アノード102に、十分な量の水素を生成しないが電界反応を触媒する他の金属が使用されてもよい、ということは留意すべきである。
【0012】
例示的なカソード104は、好ましくは、遷移金属酸化物カソードである。遷移金属酸化物は、純遷移金属(純貴金属等)より費用効率がよい。また、遷移金属酸化物は、カソードにおける反応に関係するが、純遷移金属は関係しない。たとえば図3に示すように、例示的なカソード104もまたMEAの形態である。より詳細には、例示的なカソード104は、空気透過性、液体不透過性膜層116と、遷移金属(すなわちスカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ラザフォージウム、ドブニウム、シーボルギウム、ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ウンウンニリウム、ウンウンウニウム、ウンウンビウム)酸化物から形成された触媒層118と、ステンレス鋼、銅または金めっきニッケルメッシュ等の金属メッシュから形成されたコレクタ120と、からなる。水素化ホウ素燃料電気化学セルでは、カソードに適した遷移金属酸化物MEAは、コネチカット州、パウカチュクのAlupower, Inc.からのAC65銀MEAである。酸化白金および酸化金もまた、好ましいカソード材料である。
【0013】
本発明者は、水素化ホウ素燃料電気化学セルにおけるステンレス鋼アノードと遷移金属酸化物カソードとの組合せが、水素化ホウ素燃料のキログラム当り300ワット時(「Wh/kg」)より高い電力密度を提供する、と判断した。例示的な電力密度には、セルの構成により、450Wh/kg、600Wh/kg、1000Wh/kgおよび2000Wh/kgが含まれる。また、本発明者は、水素化ホウ素燃料電気化学セルにおけるステンレス鋼アノードと遷移金属酸化物カソードとの組合せが、0.88Vの開放セル電圧と10Ωの抵抗での5.76mwの電力とを提供すると判断した。また、本発明者は、水素化ホウ素燃料電気化学セルにおけるステンレス鋼アノードと遷移金属酸化物カソードとの組合せが、従来の水素化ホウ素燃料電気化学セルより費用効率がよい、と判断した。
【0014】
任意のイオン交換膜106の一実施例を、図4に示す。例示的なイオン交換膜は、金属またはプラスチックメッシュ等の支持層122と、電解質124と、膜126と、を含む。本発明はいかなる特定のイオン交換膜との使用にも限定されないが、水素化ホウ素燃料を消費する電気化学セルで使用するための適当なイオン交換膜には、日本国、東京の旭硝子株式会社からのSelemionTMイオン交換膜と、日本国、東京の徳山ポリプロ有限会社からのNeoseptaイオン交換膜と、ニュージャージー州、BirminghamのSybron Chemicals Inc.からのSybron Ionac(商品名)イオン交換膜と、ニューヨーク州、East HillsのPall CorporationからのR1010イオン交換膜と、が含まれる。
【0015】
例示的な電気化学セル100は、多種多様の応用を有する。かかる応用の1つは、バッテリである。たとえば図5〜図7に示すように、例示的なバッテリ128は、本質的に、適切に寸法が決められた電気化学セル100’と、ハウジング132と、一対の接点134および136と、アノードおよびカソードコレクタ114および120を接点に接続する一対のコネクタ138および140と、からなる巻回構造体130を含む。例示的な巻回構造体130は、カソード104が外側にありハウジング132内の開放領域142に面するように巻回される。また、巻回構造体130の隣接する層間には、小空間144(通常は約1mm〜約10mm)もまた存在する。例示する実施態様では、周囲の空気は、ハウジング132の開口148を充填する気体透過性、液体不透過性膜146を通って開放領域142と小空間144とに達する。代替的に、巻回構造体130は、カソード104が内側にあり開放領域142から離れる方向に面するように巻回される実施態様では、ハウジング132またはバッテリ128によって電力が供給されているホスト装置に、適当な空気循環を提供するファン等の強制空気装置を設けてよい。ハウジング132を、プレクシガラスまたは高密度ポリエチレン等の材料から形成してよい。接点134および136の好ましい材料には、銅または金めっきニッケル電極メッシュが含まれる。
【0016】
例示的なバッテリ128における電気化学セル100’は、多孔性パッド150に燃料108(好ましくは、水素化ホウ素燃料)を貯蔵する。適切なパッド材料には、ゴムおよびポリエチレン発泡体が含まれる。追加の燃料を、アノード102の多孔性部分とイオン交換膜106とに貯蔵してもよい。燃料108のすべてが一度消費されると、例示的なバッテリ128を処分してもよい。
【0017】
いかなる特定のホスト装置との使用にも限定されないが、例示的なバッテリ128を、たとえば、ラップトップおよびパームトップコンピュータ、携帯電話およびインターネットアプライアンス等のポータブル機器に関連して使用してよい。かかるバッテリには、ホスト装置の要件によって決まる特定の容量で、およそ5ml〜500mlの水素化ホウ素燃料が貯蔵される。ハウジング132の寸法および形状を、ホスト装置の構成に基づいて変更してよい。たとえば、ラップトップコンピュータで使用するためのバッテリ128の実施態様は、約1cm〜2cm×約4cm〜5cm×約6cm〜8cmとなる。さらに、例示的なバッテリハウジング132は断面が矩形であるが、円筒状ハウジング等、他の形状のハウジングもまた使用してよい。
【0018】
本発明による電気化学セルの他の応用は、燃料電池である。たとえば図8に示すように、本発明の一実施形態による燃料電池システム152は、ハウジング156内に配置された、1つまたは複数の電気化学セル100が直列に接続されたスタック154を有する。貯蔵器158からの燃料(好ましくは水素化ホウ素燃料)は、マニホルド構成159を通り、電気化学セルのアノードに供給される。また、必要な場合はポンプを設けてもよい。ハウジング156に形成された通気孔(図示せず)を通して空気を引入れることにより、空気をスタック154に供給してよい。また、この目的のために、ハウジング156内かまたはホスト装置内に、任意のファン160を設けてもよい。また、例示的な燃料電池システム152には、アノード列とカソード列とにそれぞれ接続された一対の接点162および164も設けられる。接点162および164の好ましい材料には、銅または金めっきニッケル電極メッシュが含まれる。
【0019】
例示的な燃料電池システムに燃料を補給する種々の方法がある。例示する実施形態では、貯蔵器158は、カートリッジがハウジング156に挿入された時にコネクタ166と嵌合する、取り外し可能カートリッジの形態である。代替的に、貯蔵器を、適所に固定してよく、単に必要に応じて補給するだけでよい。他の代替態様は、それぞれの電気化学セルのアノードとカソードとの間に挿入することができる取外し可能/交換可能燃料パッドを提供するというものである。
【0020】
例示的な燃料電池システム152は、いかなる特定のホスト装置との使用にも限定されない。しかしながら、例示的なバッテリ128のように、例示的な燃料電池システム152は、ラップトップおよびパームトップコンピュータ、携帯電話およびインターネットアプライアンス等のポータブル機器との使用に適している。したがって、貯蔵器158には、ホスト装置の要件によって決まる特定の容量で、およそ1ml〜500mlの水素化ホウ素燃料が貯蔵される。ハウジング156の寸法および形状を、ホスト装置の構成に基づいて変更してよい。たとえば、ラップトップコンピュータで使用するための燃料電池システム152の実施態様は、約1cm〜2cm×約4cm〜5cm×約6cm〜8cmとなる。
【0021】
また、本発明による電気化学セルを使用して、ホスト装置に電力を供給するために使用される水素発生器および電気化学セル(すなわち、バッテリおよび燃料電池)等の装置において溶液で運ばれる、水素化ホウ素燃料等の燃料の濃度(または「レベル」)を測定してもよい。たとえば図9および図10に示すように、本発明の一実施形態による燃料レベルインジケータ168は、ハウジング172と、燃料貯蔵器174と、貯蔵器から燃料を受取り通気孔を通り、ハウジングに入る周囲空気から酸素を受取る電気化学セルスタック176と、スタックをホスト装置に接続する一対の接点178および180と、を含むバッテリ170に組込まれる。電気化学セルスタック176は、上述した電気化学セル100のうちの1つまたは複数のスタックを含む、いかなる適当なスタックであってもよい。例示的な燃料レベルインジケータ168は、アノード182とカソード184とディスプレイ186とを含む。ユーザが燃料レベル測定を望むまで燃料レベルインジケータ168が休止状態のままであるように、開状態の位置にバイアスされた押下可能スイッチ188を設けてもよい。代替的に、「常時オン」インジケータが提供される場合は、スイッチ188を無くしてもよい。
【0022】
貯蔵器に貯蔵される燃料が水素化ホウ素燃料である場合、燃料貯蔵器174内に配置される例示的なアノード182は、好ましくは、ステンレス鋼アノードである。代替的に、ステンレス鋼アノード182を、燃料貯蔵器174の外側に配置するがそれと流通されるようにしてよい。例示する実施形態では、アノード182は、図2に関して上述したものと同様のMEAである。好ましくは酸化銀、酸化白金または酸化金等の遷移金属酸化物から形成される例示的なカソード184を、空気に露出されるようにハウジング172内に配置してよい。例示する実施形態では、カソード184は、図3に関して上述したものと同様のMEAである。燃料レベルインジケータ168と電気化学セル100とにおけるアノードおよびカソードの主な相違は、通常はアノードおよびカソードのサイズと消費される燃料の量である。燃料レベルインジケータ168は、当然ながら関連する水素発生器または電気化学セルと比較して相対的に小さくなければならず、ディスプレイ186に電力を供給するために必要である燃料の消費量が、わずかでなければならない。
【0023】
本発明はいかなる特定のディスプレイにも限定されないが、図9および図10に示す例示的なディスプレイ186は、LCDストリップ190と関連回路192とを含む液晶ディスプレイ(「LCD」)装置である。LCDストリップ190は、アノード182およびカソード184の作動に応じてバー194を表示する。使用する回路192のタイプにより、バー194の長さは、燃料が燃料レベルインジケータ168によって消費されている時にアノード182およびカソード184に関連する電力、電流または電圧に関連する。バー194は、燃料濃度が最高である時にLCDストリップ192の「高」端まで伸長し、燃料濃度が低下するとストリップの「低」端まで後退する。適合したLCDディスプレイおよび回路構成の一例は、上記特許文献1に例示されている。エレクトロルミネセンスディスプレイおよびカラーインジケータ等、LCD以外のディスプレイもまた使用できる。
【0024】
電力と、10%水素化ナトリウム溶液における水素化ホウ素ナトリウムの濃度との関係を、図11および図12にグラフィカルに示す。図11および図12に示すデータは、ステンレス鋼アノードと、AC65銀MEAカソードと、およそ8mlの燃料とを含んだ例示的な電気化学セルから導出したものである。電気化学セルは、円形であり、直径が2.5cmであって、アノードおよびカソードは各々、12cm2の表面積を有していた。
【0025】
たとえば図13に示すように、図9および図10に示すバッテリおよび燃料レベルインジケータ構成に関連して使用してよいホスト装置の一実施例は、ノートブックコンピュータ196である。ユーザは、単にボタン188を押下することにより、バッテリ170に残っている燃料のレベルを求めることができる。バッテリ170が特定のホスト装置(ノートブックコンピュータ等)とともに使用することが意図されている場合、ホスト装置の平均電力消費に基づいて燃料レベル値を時間値に変換する回路を提供してもよい。これらの値を、LCDストリップ190上に表示することにより、バッテリの燃料が完全に消費される前にホスト装置をだいたいどれくらい使用することができるかを示すことができる。
【0026】
例示的な燃料レベルインジケータ168を、例示的なバッテリ170に加えて多種多様の燃料消費装置に組込んでよい。たとえば図14および図15に示すように、例示的な燃料レベルインジケータ168を、図5〜図7を参照して上で詳細に説明した例示的なバッテリ128に組込んでよい。ここでは、アノード182を多孔性燃料貯蔵パッド内に配置し、カソード184をハウジング132内に配置する。図16を参照すると、例示的な燃料レベルインジケータ168を、それ自体内蔵した燃料電池かまたは他のタイプの電気化学セルを有するホスト装置と組合せて使用する燃料カートリッジ198に、組込んでもよい。例示的な燃料カートリッジ198は、ハウジング200と、燃料(水溶液における水素化ホウ素ナトリウム等)を貯蔵する燃料貯蔵器202と、触媒を貯蔵する反応槽204と、反応槽内で発生する反応の副産物を貯蔵する副産物貯蔵器206と、を含む。そのようなカートリッジを、時に「水素発生器」と呼ぶ。燃料から放出される水素は、対応するホスト装置と嵌合するまで水素の放出を防止するキャップとしても作用する、出口コネクタ208を通って燃料カートリッジ198から出る。この実施態様では、アノード182を燃料貯蔵器202内に配置し、カソード184を、好ましくはハウジング200内で周囲空気に露出させる。
【0027】
上に詳細に説明した例示的な燃料レベルインジケータ168を、ホスト装置自体に組込んでよい。図17に示すように、ホスト装置の一実施例は、セルラ電話等の携帯電話210である。例として、限定されないが、他の例示的なホスト装置には、携帯情報端末と、ノートブックコンピュータと、パームトップコンピュータと、計算機と、デジタルカメラと、音楽/映像記録・再生機器と、が含まれる。例示的な携帯電話210は、コントローラ212(プロセッサおよびメモリを含む)と、通信機器214(回路およびアンテナを含む)と、マイクロフォン216と、スピーカ218と、ディスプレイ220と、を有する。例示的な携帯電話210の電力消費コンポーネントは、燃料供給源224から水素化ホウ素燃料を受取る、電気化学セル222またはセルのスタックによって電力が供給される。供給源224は、交換可能燃料カートリッジまたは補給可能貯蔵器であってもよい。代替的に、ホスト装置が「使い捨て」である場合、供給源224は、補給不可能な貯蔵器であってよい。燃料は、コントローラ212によって制御されるポンプ228により、燃料供給源224から触媒含有反応槽226を通って電気化学セル222に供給される。電気化学セル222に燃料を最初に移送する前に電力を供給するために、小型のバッテリ(図示せず)を提供してもよい。
【0028】
また、例示的な携帯電話210に、燃料が電気化学セル222に流れる際に通過する小型の貯蔵器230が設けられる。燃料レベルインジケータアノード182は、貯蔵器230内に配置される。これにより、燃料濃度を、上述した方法で監視することができる。代替的にアノード182を、燃料供給源224内に配置することができる。
【0029】
本発明を、上の好ましい実施形態に関して説明したが、上述した好ましい実施形態に対する多数の変更および/または追加は、当業者に容易に明らかとなろう。本発明の範囲は、すべてのそのような変更および/または追加にまで拡張することが意図されている。
【発明の効果】
本発明による装置で、少なくとも1つのステンレス鋼アノード(102)と遷移金属酸化物カソード(104)を含むことで、電気化学セルの電力密度や費用効率等を向上させ、改善された電気化学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施形態による電気化学セルの概略図である。
【図2】本発明の好ましい実施形態によるアノードの展開図である。
【図3】本発明の好ましい実施形態によるカソードの展開図である。
【図4】本発明の好ましい実施形態によるイオン交換膜の展開図である。
【図5】本発明の好ましい実施形態によるバッテリの斜視図である。
【図6】図5に示すバッテリの断面図である。
【図7】図5および図6に示すバッテリの一部の拡大断面図である。
【図8】本発明の好ましい実施形態による燃料電池の概略図である。
【図9】本発明の好ましい実施形態による燃料レベルインジケータを含むバッテリの概略図である。
【図10】図9に示すバッテリの端面図である。
【図11】電力対水素化ホウ素ナトリウム濃度を示すグラフである。
【図12】電力対水素化ホウ素ナトリウム濃度を示すグラフである。
【図13】図9および図10に示すバッテリに関連して使用されているノートブックコンピュータの斜視図である。
【図14】本発明の好ましい実施形態によるバッテリの斜視図である。
【図15】図14に示すバッテリの断面図である。
【図16】本発明の好ましい実施形態による燃料カートリッジの概略図である。
【図17】本発明の好ましい実施形態による装置の概略図である。
【符号の説明】
102,182 アノード
104,184 カソード
106 イオン交換膜
108 燃料
150 多孔性パッド
186 ディスプレイ
Claims (21)
- 電力発生器であって、
水素化ホウ素燃料(108)と、
該水素化ホウ素燃料(108)に関連するステンレス鋼アノード(102)と、
を具備する電力発生器。 - 前記水素化ホウ素燃料(108)は、多孔性パッド(150)に貯蔵される請求項1記載の電力発生器。
- 前記水素化ホウ素燃料(108)は、貯蔵器(158)に貯蔵される請求項1記載の電力発生器。
- 前記ステンレス鋼アノード(102)は、少なくとも1つの多孔性要素(114)を含む請求項1記載の電力発生器。
- イオン交換膜(106)
をさらに具備する請求項1記載の電力発生器。 - 電力発生器であって、
水素化ホウ素燃料(108)と、
遷移金属酸化物カソード(104)と、
を具備する電力発生器。 - 前記水素化ホウ素燃料(108)は、多孔性パッド(150)に貯蔵される請求項6記載の電力発生器。
- 前記水素化ホウ素燃料(108)は、貯蔵器(158)に貯蔵される請求項6記載の電力発生器。
- 前記遷移金属酸化物カソード(104)は、少なくとも1つの多孔性要素(116)を含む請求項6記載の電力発生器。
- イオン交換膜(106)
をさらに具備する請求項6記載の電力発生器。 - ステンレス鋼アノード(102)
をさらに具備する請求項6記載の電力発生器。 - 水素化ホウ素濃度インジケータであって、
ステンレス鋼アノード(182)と、
カソード(184)と、
前記ステンレス鋼アノード(182)と前記カソード(184)とに動作可能に接続され、前記水素化ホウ素濃度の可視表示を提供するようになっているディスプレイ(186)と、
を具備する水素化ホウ素濃度インジケータ。 - 前記ディスプレイ(186)は、前記ステンレス鋼アノード(182)と前記カソード(184)との間の電圧バイアスに基づいて前記水素化ホウ素濃度の可視表示を提供するようになっている請求項12記載の水素化ホウ素濃度インジケータ。
- 前記ディスプレイ(186)は、LCDを備える請求項12記載の水素化ホウ素濃度インジケータ。
- 前記ステンレス鋼アノード(184)は、少なくとも1つの多孔性要素を含む請求項12記載の水素化ホウ素濃度インジケータ。
- 水素化ホウ素濃度インジケータであって、
アノード(182)と、
遷移金属酸化物カソード(184)と、
前記アノード(182)と前記遷移金属酸化物カソード(184)とに動作可能に接続され、前記水素化ホウ素濃度の可視表示を提供するようになっている、ディスプレイ(186)と、
を具備する水素化ホウ素濃度インジケータ。 - 前記ディスプレイ(186)は、前記アノード(182)と前記遷移金属酸化物カソード(184)との間の電圧バイアスに基づいて前記水素化ホウ素濃度の可視表示を提供するようになっている請求項16記載の水素化ホウ素濃度インジケータ。
- 前記ディスプレイ(186)は、LCDを備える請求項16記載の水素化ホウ素濃度インジケータ。
- 前記遷移金属酸化物カソード(184)は、少なくとも1つの多孔性要素を備える請求項16記載の水素化ホウ素濃度インジケータ。
- 前記遷移金属酸化物カソード(184)は、酸化銀カソードを含む請求項16記載の水素化ホウ素濃度インジケータ。
- 前記アノード(182)は、ステンレス鋼アノードを含む請求項16記載の水素化ホウ素濃度インジケータ。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/120,864 US6855443B2 (en) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | Electrochemical device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004006304A true JP2004006304A (ja) | 2004-01-08 |
Family
ID=28454009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003105343A Pending JP2004006304A (ja) | 2002-04-10 | 2003-04-09 | 電気化学装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6855443B2 (ja) |
EP (1) | EP1353393B1 (ja) |
JP (1) | JP2004006304A (ja) |
KR (1) | KR100977959B1 (ja) |
CA (1) | CA2424148A1 (ja) |
TW (1) | TWI307190B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006232054A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Fujitsu Ltd | ショッピングカート及びショッピングカートシステム |
JP2017501542A (ja) * | 2013-12-10 | 2017-01-12 | アクアハイドレックス プロプライエタリー リミテッドAquahydrex Pty Ltd | 電気化学電池及びその構成要素 |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6713201B2 (en) * | 2001-10-29 | 2004-03-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Systems including replaceable fuel cell apparatus and methods of using replaceable fuel cell apparatus |
US6828049B2 (en) | 2001-10-29 | 2004-12-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Replaceable fuel cell apparatus having information storage device |
US6855443B2 (en) | 2002-04-10 | 2005-02-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electrochemical device |
US7731491B2 (en) | 2002-10-16 | 2010-06-08 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel storage devices and apparatus including the same |
DE10255736B4 (de) * | 2002-11-29 | 2009-03-19 | Micronas Gmbh | Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung |
US20050008932A1 (en) * | 2003-07-10 | 2005-01-13 | Plotkin Lawrence R. | Fluid supply device for electrochemical cell |
US7393604B2 (en) * | 2003-09-15 | 2008-07-01 | Intel Corporation | Hybrid power system and method |
US20050058867A1 (en) * | 2003-09-15 | 2005-03-17 | Intel Corporation | Integrated platform and fuel cell cooling |
US7489859B2 (en) | 2003-10-09 | 2009-02-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel storage devices and apparatus including the same |
US8084150B2 (en) | 2004-04-28 | 2011-12-27 | Eveready Battery Company, Inc. | Fuel cartridges and apparatus including the same |
US20060204802A1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | Specht Steven J | Fuel cell systems and related methods |
US7198834B2 (en) * | 2005-03-22 | 2007-04-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Imaging media including interference layer for generating human-readable marking on optical media |
US20070065749A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-03-22 | Vladek Kasperchik | Radiation-markable coatings for printing and imaging |
US20070065623A1 (en) * | 2005-09-21 | 2007-03-22 | Vladek Kasperchik | Laser-imageable coating based on exothermic decomposition |
US20070086308A1 (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Gore Makarand P | Systems and methods for imaging |
US20080277441A1 (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-13 | Joerg Zimmermann | Strap mounted energy supply |
CN113258089A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-13 | 西安交通大学 | 一种含二氧化铀的铂基催化剂及其制备方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4397925A (en) * | 1981-10-15 | 1983-08-09 | Ray-O-Vac Corporation | Alkaline battery with reducing agents in the electrolyte |
US5804329A (en) * | 1995-12-28 | 1998-09-08 | National Patent Development Corporation | Electroconversion cell |
US6306285B1 (en) * | 1997-04-08 | 2001-10-23 | California Institute Of Technology | Techniques for sensing methanol concentration in aqueous environments |
US6154263A (en) * | 1997-07-25 | 2000-11-28 | Eveready Battery Company, Inc. | Liquid crystal display and battery label including a liquid crystal display |
US6074771A (en) * | 1998-02-06 | 2000-06-13 | Igr Enterprises, Inc. | Ceramic composite electrolytic device and method for manufacture thereof |
JPH11339865A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-10 | Sony Corp | 空気電極及び空気電池 |
US6534033B1 (en) * | 2000-01-07 | 2003-03-18 | Millennium Cell, Inc. | System for hydrogen generation |
US6544400B2 (en) * | 2000-03-30 | 2003-04-08 | Manhattan Scientifics, Inc. | Portable chemical hydrogen hydride system |
US6855443B2 (en) * | 2002-04-10 | 2005-02-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electrochemical device |
-
2002
- 2002-04-10 US US10/120,864 patent/US6855443B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-01-28 TW TW092101868A patent/TWI307190B/zh not_active IP Right Cessation
- 2003-04-01 CA CA002424148A patent/CA2424148A1/en not_active Abandoned
- 2003-04-02 EP EP03252107.2A patent/EP1353393B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-04-09 JP JP2003105343A patent/JP2004006304A/ja active Pending
- 2003-04-09 KR KR1020030022354A patent/KR100977959B1/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006232054A (ja) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Fujitsu Ltd | ショッピングカート及びショッピングカートシステム |
JP2017501542A (ja) * | 2013-12-10 | 2017-01-12 | アクアハイドレックス プロプライエタリー リミテッドAquahydrex Pty Ltd | 電気化学電池及びその構成要素 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100977959B1 (ko) | 2010-08-24 |
EP1353393A2 (en) | 2003-10-15 |
CA2424148A1 (en) | 2003-10-10 |
EP1353393A3 (en) | 2006-02-01 |
US6855443B2 (en) | 2005-02-15 |
KR20030081113A (ko) | 2003-10-17 |
US20030194585A1 (en) | 2003-10-16 |
TW200305300A (en) | 2003-10-16 |
TWI307190B (en) | 2009-03-01 |
EP1353393B1 (en) | 2016-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6855443B2 (en) | Electrochemical device | |
US7413824B2 (en) | Direct oxidation fuel cell with a divided fuel tank having a movable barrier pressurized by anode effluent gas | |
JP4296625B2 (ja) | 発電デバイス | |
EP1357627B1 (en) | Air breathing direct methanol fuel cell pack | |
TW533619B (en) | Fuel cell, fuel cell generator, and equipment using the same | |
JP2000268835A (ja) | 発電デバイス | |
JP2001313047A (ja) | 直接メタノール型燃料電池 | |
JP2004055307A (ja) | 燃料電池搭載機器 | |
JP5219414B2 (ja) | 電源システム | |
JP3866534B2 (ja) | 燃料電池 | |
KR100624456B1 (ko) | 직접액체연료전지 및 그를 구비한 휴대용 전자 장치 | |
US20070048584A1 (en) | Fuel cell | |
JP3746047B2 (ja) | 液体燃料電池およびそれを用いた発電装置 | |
JP2001313046A (ja) | 直接メタノール型燃料電池 | |
US20070003820A1 (en) | Direct methanol fuel cell with 3-D anode | |
JP2004127833A (ja) | 燃料電池 | |
JP2006331928A (ja) | 燃料電池 | |
JP2010103033A (ja) | 燃料電池 | |
US20100098985A1 (en) | Fuel cell and electronic device including the same | |
JP2004095208A (ja) | 燃料電池 | |
JP2007287466A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2005116292A (ja) | ウェアラブル燃料電池 | |
JP5817419B2 (ja) | 2次電池型燃料電池 | |
JP2004014149A (ja) | 液体燃料電池 | |
JP2004071183A (ja) | 燃料電池における燃料残量告知装置、燃料残量告知方法、および燃料補充方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060314 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060808 |