JP2006332018A

JP2006332018A - Fuel cell system and electric apparatus

Info

Publication number: JP2006332018A
Application number: JP2005297753A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Fujita; 敏之藤田; Hideaki Kotoi; 英明小樋; Tasuke Shindou; 太介進藤; Yasuharu Morinishi; 康晴森西; Katsuzo Teraoka; 克三寺岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2006-12-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technology put to practical use for applying a liquid fuel direct type fuel cell to a mobile power supply. <P>SOLUTION: This fuel cell system is equipped with the liquid fuel direct type fuel cell in which a pair of catalyst layers are disposed on both surfaces of an electrolyte film and a pair of collectors are disposed on the surfaces opposite to the surfaces of the catalyst layers in contact with the electrolyte film, and a manual fuel supply means. The manual fuel supply means includes a spring type pump, a bag body type pump, and an oscillating type pump, and the fuel supply means of the spring type pump is for example composed of a fuel tank, a cylinder connected to each of the fuel tank and the fuel cell by piping, a check valve provided at the portion where each pipe is connected to the cylinder, a piston incorporated in the cylinder, and a spring incorporated in the piston so that it returns to an original position if force from the piston is released. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はメタノール、エタノール等の液体を燃料とする燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えたことを特徴とする燃料電池システム、特に液体燃料直接型の燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell using a liquid such as methanol and ethanol as fuel, and a manual fuel supply means, and more particularly to a liquid fuel direct type fuel cell system.

近年、ノートＰＣ、小型液晶テレビ、小型ＣＤプレイヤー、小型ＤＶＤプレイヤーなどの小型携帯機器の普及、屋外作業用・レジャー用エネルギー源需要の高まりに伴い、長時間使用可能な携帯及び可搬型電源が渇望されている。このような電源としてはリチウムイオン電池、鉛蓄電池に代表される２次電池が既に実用化されている。しかし、使用する電機機器の種類によっては十分な連続使用時間を保証するにはいたっていない上、充電に長時間を要するなどの課題がある。 In recent years, with the spread of small portable devices such as notebook PCs, small LCD TVs, small CD players, and small DVD players, and the growing demand for energy sources for outdoor work and leisure, there is a craving for portable and portable power supplies that can be used for a long time. Has been. As such a power source, a secondary battery represented by a lithium ion battery or a lead storage battery has already been put into practical use. However, depending on the type of electrical equipment used, there are problems such as not being able to guarantee a sufficient continuous use time and requiring a long time for charging.

このような状況の中、近年、メタノール、エタノール等を燃料とした液体燃料直接型燃料電池に注目が集められるようになった。これらの液体燃料はエネルギー密度が高く、長時間電源を構築する上で有効である。液体燃料直接型燃料電池の携帯及び可搬型電源への応用例としては、特許文献１のような燃料電池システムが挙げられる。これは、燃料や空気を燃料電池本体に強制供給する電動ポンプのような動力源を要する、いわゆる補機を備えた燃料電池システムである。 Under these circumstances, in recent years, attention has been focused on liquid fuel direct fuel cells using methanol, ethanol or the like as fuel. These liquid fuels have high energy density and are effective in building a power supply for a long time. As an application example of a liquid fuel direct type fuel cell to a portable and portable power source, there is a fuel cell system as in Patent Document 1. This is a fuel cell system including a so-called auxiliary machine that requires a power source such as an electric pump for forcibly supplying fuel or air to the fuel cell body.

図１に燃料電池の一般的な構造を示す。図１において電解質膜１１の両面にアノード触媒層１２a、カソード触媒層１２bが設けられ、アノード触媒層１２aおよびカソード触媒層１２bの外側（電解質膜１１と反対の面）には導電性多孔質体のアノード拡散層１３a、カソード拡散層１３bがそれぞれ設けられている。アノード拡散層１３aおよびカソード拡散層１３bの外側（前記触媒層と反対の面）に導電性材料からなるアノードセパレータ１４a、カソードセパレータ１４bがそれぞれ設けられている。さらにアノードセパレータ１４a、カソードセパレータ１４bの外側（前記セパレータの拡散層の反対の面）に筐体１５a、１５ｂが配置された構造となっている。 FIG. 1 shows a general structure of a fuel cell. In FIG. 1, an anode catalyst layer 12a and a cathode catalyst layer 12b are provided on both surfaces of the electrolyte membrane 11, and a conductive porous body is formed outside the anode catalyst layer 12a and the cathode catalyst layer 12b (the surface opposite to the electrolyte membrane 11). An anode diffusion layer 13a and a cathode diffusion layer 13b are provided. An anode separator 14a and a cathode separator 14b made of a conductive material are provided outside the anode diffusion layer 13a and the cathode diffusion layer 13b (the surface opposite to the catalyst layer), respectively. Further, the casings 15a and 15b are arranged outside the anode separator 14a and the cathode separator 14b (the surface opposite to the diffusion layer of the separator).

アノードセパレータ１４a、カソードセパレータ１４bにはそれぞれ溝が設けられており、アノードセパレータ１４aの溝には液体燃料を、カソードセパレータ１４bの溝には空気または酸素をポンプ等の補機を駆動させて流すと、それぞれの物質がアノード拡散層１３a、カソード拡散層１３bの中を拡散しアノード触媒層１２a、カソード触媒層１２bにたどり着くことにより、各触媒層において電気化学反応を起こし発電する仕組みとなっている。例えば液体燃料がメタノールの場合のアノード・カソード両極における電気化学反応は以下の通りである。アノード触媒層１２aで発生した電子はアノード拡散層１３aを通り、アノードセパレータ１４aにより集電され外部回路に流される。また、外部回路より流れ込んできた電子は、カソードセパレータ１４bより取り込まれ、カソード拡散層１３bを通り、カソード触媒層１２bにたどり着き、触媒層上で下記の電気化学反応に取り込まれる。つまりメタノ−ルをアノード極の燃料とし、空気中の酸素をカソード極の燃料とする場合、いわゆるＤＭＦＣ（Direct Methanol Fuel Cell)においては、アノード極では、化学式１の反応が生じており、カソード極では化学式２の反応が生じている。 The anode separator 14a and the cathode separator 14b are each provided with a groove, and liquid fuel is supplied to the groove of the anode separator 14a and air or oxygen is supplied to the groove of the cathode separator 14b by driving an auxiliary machine such as a pump. Each substance diffuses in the anode diffusion layer 13a and the cathode diffusion layer 13b and reaches the anode catalyst layer 12a and the cathode catalyst layer 12b, thereby causing an electrochemical reaction in each catalyst layer to generate electric power. For example, when the liquid fuel is methanol, the electrochemical reaction at both the anode and cathode is as follows. Electrons generated in the anode catalyst layer 12a pass through the anode diffusion layer 13a, are collected by the anode separator 14a, and flow to the external circuit. The electrons flowing from the external circuit are taken in from the cathode separator 14b, reach the cathode catalyst layer 12b through the cathode diffusion layer 13b, and are taken into the following electrochemical reaction on the catalyst layer. In other words, when methanol is used as the anode electrode fuel and oxygen in the air is used as the cathode electrode fuel, in the so-called DMFC (Direct Methanol Fuel Cell), the reaction of Formula 1 occurs at the anode electrode. Then, the reaction of Formula 2 occurs.

特開２００３−３３１８９０号公報JP 2003-331890 A

前述の通り、従来の液体燃料直接型燃料電池の場合、動力源を要する補機、例えば液送ポンプ等を備えている必要がある。しかしながら、このような補機を駆動させるには燃料電池の出力の一部を消費させなければならず、結果として、発電システムのエネルギー効率を低下させ、液体燃料がもつ高いエネルギー密度を相殺してしまう。そして、燃料供給機構が複雑になり大型化するという欠点を有する。 As described above, in the case of a conventional liquid fuel direct type fuel cell, it is necessary to provide an auxiliary machine that requires a power source, such as a liquid feed pump. However, in order to drive such an auxiliary machine, it is necessary to consume a part of the output of the fuel cell. As a result, the energy efficiency of the power generation system is reduced, and the high energy density of the liquid fuel is offset. End up. In addition, the fuel supply mechanism is complicated and has a drawback of increasing the size.

特に、ＤＭＦＣを例にあげて説明すると、毛細管供給する燃料電池システムでは燃料を供給するのに時間を要する為、起動時にすばやく立ち上げる為に、ＯＦＦ時に触媒層と燃料を常に接触させておく必要がある。ところが、ＤＭＦＣではアノード燃料であるメタノールの一部が電解質膜を通過して、対極へ到達してしまう現象であるクロスオーバー現象が生じ、クロスオーバー現象により対極に到達した燃料はそこで、対極の燃料と発熱反応するため、電気として取り出せず、熱として消費されてしまい、液体燃料の利用効率低下と発電効率の低下を引き起こす問題があった。 In particular, taking DMFC as an example, a fuel cell system that supplies a capillary tube takes time to supply the fuel. Therefore, in order to start up quickly at startup, the catalyst layer and the fuel must always be in contact at the time of OFF. There is. However, in the DMFC, a part of methanol, which is anode fuel, passes through the electrolyte membrane and a crossover phenomenon occurs that reaches the counter electrode, and the fuel that has reached the counter electrode by the crossover phenomenon is there. Therefore, there is a problem in that it cannot be taken out as electricity and is consumed as heat, resulting in a decrease in utilization efficiency of liquid fuel and a decrease in power generation efficiency.

さらに、従来の液体燃料直接型燃料電池の場合、ポンプ等により連続的かつ強制的に燃料供給を行うため、拡散層の物質移動抵抗を考慮しても燃料供給不足が原因で出力が低下するような懸念は致命的な問題とならなかった。しかし、簡易で小型な燃料供給手段を採用し電源システムの小型化を図ろうとする場合、燃料供給の強制力が弱くなるため、拡散層等による燃料の物質移動抵抗が無視できなくなり、拡散層等の存在下では出力の安定を維持できなくなる。 Furthermore, in the case of the conventional liquid fuel direct type fuel cell, since the fuel is continuously and forcibly supplied by a pump or the like, the output is reduced due to insufficient fuel supply even if the mass transfer resistance of the diffusion layer is taken into consideration. Concern was not a fatal problem. However, when a simple and small fuel supply means is used to reduce the size of the power supply system, the force of fuel supply becomes weak, so the mass transfer resistance of the fuel due to the diffusion layer cannot be ignored. In the presence of, output stability cannot be maintained.

本発明は、このような従来の液体燃料直接型燃料電池における課題を解決するためになされたもので、第一の目的は、触媒層のプロトン伝導体膜に接する面と反対の面に集電極が配置された液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムを得るものである。第二の目的は、簡易で小型な燃料供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムを得るものである。 The present invention has been made to solve the problems in such a conventional liquid fuel direct fuel cell, and a first object is to collect the electrode on the surface of the catalyst layer opposite to the surface in contact with the proton conductor membrane. A fuel cell system comprising: a liquid fuel direct fuel cell in which is disposed; and a manual fuel supply means. The second object is to obtain a fuel cell system characterized by comprising a simple and small fuel supply means.

本発明は、電解質膜の両面に一対の触媒層が配置され、それらの触媒層の電解質膜に接する面と反対の面に一対の集電体が配置された液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えたことを特徴とする燃料電池システムを提供するものである。ここで手動式の燃料供給手段が、ばね式ポンプ、袋体式ポンプおよび振動式ポンプを包含する。 The present invention relates to a liquid fuel direct fuel cell in which a pair of catalyst layers are disposed on both surfaces of an electrolyte membrane, and a pair of current collectors are disposed on a surface opposite to the surface in contact with the electrolyte membrane. A fuel cell system comprising a fuel supply unit of the type is provided. Here, the manual fuel supply means includes a spring pump, a bag pump, and a vibration pump.

前記ばね式ポンプの燃料供給手段は、燃料タンク、燃料電池のそれぞれと配管により接続されたシリンダと、それぞれの配管とシリンダの接続部分に設けられた逆止弁と、シリンダに組み込まれたピストンと、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばねとからなり、ピストンを押した後開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する、又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる燃料供給手段が好適である。 The fuel supply means of the spring-type pump includes a cylinder connected to each of the fuel tank and the fuel cell by piping, a check valve provided at each pipe and a connecting portion of the cylinder, and a piston incorporated in the cylinder. It is composed of a spring built in the piston so that it returns to its original position when the force is released from the piston, and the fuel is injected from the fuel tank into the fuel cell by repeating the operation of pushing and releasing the piston, or A fuel supply means that can be circulated between the fuel cell and the fuel tank is preferred.

前記袋体式ポンプの燃料供給手段は、燃料タンク、燃料電池のそれぞれと配管により接続された弾性をもつ袋状体と、それぞれの配管と袋状体の接続部分に設けられた逆止弁とからなり、袋状体を押しつぶした後開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる燃料供給手段を採用することもできる。 The fuel supply means of the bag-type pump includes an elastic bag-like body connected to each of the fuel tank and the fuel cell by piping, and a check valve provided at a connection portion between each pipe and the bag-like body. And adopting a fuel supply means capable of injecting fuel from the fuel tank into the fuel cell or repeating fuel between the fuel cell and the fuel tank by repeatedly releasing the bag-like body after being crushed You can also.

前記振動式ポンプの燃料供給手段は、燃料電池の振動によって開閉する弁によって、燃料が供給されることを特徴とする。そして振動式ポンプは、ばね式ポンプを少なくとも１つを備え、該ばね式ポンプは、錘の押圧力で開き、錘の押圧力の解放によって閉じる弁の作用で燃料が供給されることを特徴とする。 The fuel supply means of the vibration pump is supplied with fuel by a valve that opens and closes by vibration of the fuel cell. The vibration pump includes at least one spring-type pump, and the spring-type pump is supplied with fuel by an action of a valve that is opened by the pressing force of the weight and closed by releasing the pressing force of the weight. To do.

また、上記燃料電池システムが搭載されていることを特徴とする電気機器を提供するものである。 Further, the present invention provides an electric device in which the fuel cell system is mounted.

本発明は拡散層等を排除した液体燃料直接型燃料電池である。拡散層は元来集電体と触媒層とを電気的に電極平面内で均一に接続させる役割を担っているが、燃料が触媒層に至り発電に寄与する化学反応を起こすまでの過程、つまり拡散現象においては抵抗ともなりうる。したがって、本発明は、物質拡散の抵抗となる要素を排除する構造をとることで、簡易な手動の燃料供給手段によっても電源システムを機能させることができる。 The present invention is a liquid fuel direct fuel cell in which a diffusion layer and the like are excluded. The diffusion layer originally plays a role of electrically connecting the current collector and the catalyst layer uniformly within the plane of the electrode, but the process until the fuel reaches the catalyst layer and causes a chemical reaction that contributes to power generation, that is, It can also be a resistance in the diffusion phenomenon. Therefore, according to the present invention, the power supply system can be made to function even by simple manual fuel supply means by adopting a structure that eliminates an element that becomes a resistance to material diffusion.

また、燃料電池を電気機器に搭載した場合、時々燃料供給のために手先でできる数回の動作が必要であったとしても、それは利用者が許容できる範囲内である。時々ボタンをプッシュする、時々振る等の簡単な操作で燃料供給ができれば利用者が著しく不便を感じることはなく、それにより補機によるエネルギー消費の排除、補機簡略化による小型化が可能となればメリットの方が大きい。 In addition, when the fuel cell is mounted on an electric device, even if several operations that are possible at hand are sometimes necessary for supplying the fuel, it is within a range acceptable by the user. If the fuel can be supplied with simple operations such as pushing the button from time to time or shaking it occasionally, the user will not feel inconvenient, and it will be possible to eliminate energy consumption by the auxiliary equipment and downsize by simplifying the auxiliary equipment. The merit is greater.

特に、本発明は携帯機器を使用する際、燃料電池システムを振動させることで燃料供給を可能とする。したがって従来の電力を消費する補機を使用する場合に比べ、補機を駆動する回路や、消費電力分の燃料電池発電部を削減できる為、小型化が可能となる。また、従来の毛細管供給方法に比べ、毛細管供給方法がＯＦＦ時に燃料を触媒層に接触していない場合においては燃料が早く供給されるので、起動時間が早い。また、毛細管供給方法においてＯＦＦ時に燃料を触媒層に接触させている場合ではクロスオーバーによる燃料利用率の低下の問題を向上させることができる。 In particular, the present invention enables fuel supply by vibrating a fuel cell system when using a portable device. Therefore, as compared with the case of using an auxiliary machine that consumes conventional power, the circuit for driving the auxiliary machine and the fuel cell power generation unit for the power consumption can be reduced, so that the size can be reduced. In addition, compared to the conventional capillary supply method, when the fuel supply is not in contact with the catalyst layer when the capillary supply method is OFF, the fuel is supplied earlier, so the startup time is quicker. Further, when the fuel is brought into contact with the catalyst layer at the OFF time in the capillary supply method, it is possible to improve the problem of a decrease in fuel utilization due to crossover.

本発明によって、手動式の小型で簡易な燃料供給機構と、物質拡散の抵抗となる要素を排除した燃料電池構造の組み合わさることによって、小型で補機によるエネルギー消費の無い電池燃料システムを得ることができ、また前記燃料電池システムが搭載されたことを特徴とする電気機器を得ることができる。 According to the present invention, a compact and simple fuel supply mechanism of a manual type and a fuel cell structure that eliminates an element that becomes a substance diffusion resistance are combined to obtain a small-sized battery fuel system that does not consume energy by auxiliary equipment. In addition, it is possible to obtain an electric device in which the fuel cell system is mounted.

本発明は、電解質膜の両面に一対の触媒層が配置され、その触媒層の外側（電解質膜に接する面と反対の面）に一対の集電体が配置されていることを特徴とする液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えた燃料電池システムである。以下、実施の形態にしたがって本発明の燃料電池システムを説明する。 The present invention is characterized in that a pair of catalyst layers are arranged on both surfaces of an electrolyte membrane, and a pair of current collectors are arranged outside the catalyst layer (the surface opposite to the surface in contact with the electrolyte membrane). A fuel cell system including a direct fuel cell and a manual fuel supply means. Hereinafter, the fuel cell system of the present invention will be described according to embodiments.

実施の形態１
ばね式の燃料供給手段を備えた燃料電池システムを図６に示す。これは、エネルギー効率の低下なく、燃料供給を可能にしたことを特徴とする液体燃料直接型燃料電池システムであって、燃料電池６１と、燃料タンク６２と、ばね式ポンプ６３から構成される。更に、図６において、６４aは燃料吸入口、６４ｂは燃料吐出口、６５は燃料吐出配管、６６は燃料排出配管、６７は燃料供給配管、６８は電子負荷、６９は導線を示す。 Embodiment 1
FIG. 6 shows a fuel cell system provided with a spring-type fuel supply means. This is a liquid fuel direct fuel cell system characterized in that fuel supply is possible without a decrease in energy efficiency, and is composed of a fuel cell 61, a fuel tank 62, and a spring pump 63. Furthermore, in FIG. 6, 64a is a fuel inlet, 64b is a fuel outlet, 65 is a fuel outlet pipe, 66 is a fuel outlet pipe, 67 is a fuel supply pipe, 68 is an electronic load, and 69 is a conductor.

本発明の燃料電池システムにおける燃料電池の概略を図２に示す。図２において、燃料電池は、電解質膜２１の両面にアノード触媒層２２ａ、カソード触媒層２２ｂが設けられ、アノード触媒層２２ａおよびカソード触媒層２２ｂの、前記電解質膜２１と反対の面に導電性材料からなるアノード集電体２３ａおよびカソード集電体２３ｂがそれぞれ設けられる。さらに、前記集電体の外側、即ち、前記触媒層と反対の面に筐体２４a、２４ｂが配置された構造となっている。 An outline of the fuel cell in the fuel cell system of the present invention is shown in FIG. In FIG. 2, the fuel cell is provided with an anode catalyst layer 22a and a cathode catalyst layer 22b on both surfaces of an electrolyte membrane 21, and a conductive material on the surface of the anode catalyst layer 22a and the cathode catalyst layer 22b opposite to the electrolyte membrane 21. An anode current collector 23a and a cathode current collector 23b are provided. Further, the casings 24a and 24b are arranged outside the current collector, that is, on the surface opposite to the catalyst layer.

次に、本発明の燃料電池システムに使用されるばね式ポンプの構造を図７に示す。図７において、（Ａ）はシリンダの圧縮状態、（Ｂ）はシリンダの膨張状態の断面図を示す。図において燃料タンクと接続された燃料吸入側配管７６と、燃料電池に接続された燃料吐出側配管７７のそれぞれと接続されたシリンダ７３と、燃料吸入側配管７６とシリンダ７３の接続部分に設けられた燃料吸入側逆止弁７４と、燃料吐出側配管７７とシリンダ７３の接続部分に設けられた燃料吐出側逆止弁７５と、シリンダに組み込まれたピストン７１と、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばね７２とから構成される。 Next, the structure of a spring-type pump used in the fuel cell system of the present invention is shown in FIG. 7A is a sectional view of the cylinder in a compressed state, and FIG. 7B is a sectional view of the cylinder in an expanded state. In the drawing, a fuel suction side pipe 76 connected to the fuel tank, a cylinder 73 connected to each of the fuel discharge side pipe 77 connected to the fuel cell, and a connecting portion between the fuel suction side pipe 76 and the cylinder 73 are provided. When the force is released from the piston, the fuel suction side check valve 74, the fuel discharge side check valve 75 provided at the connection portion of the fuel discharge side pipe 77 and the cylinder 73, the piston 71 incorporated in the cylinder, and the piston are released. And a spring 72 incorporated in the piston so as to return to the position.

ピストン７１を最も押し込んだ時の状態（圧縮状態）（Ａ）では、シリンダ７３内の燃料が満たされる空間の体積が最小となると共に燃料吸入側逆止弁７４は閉、燃料吐出側逆止弁７５は開となる。一方、ピストン７１から力を解放した時の状態（膨張状態）（Ｂ）では、シリンダ７３内の燃料が満たされる空間の体積が最大となると共に、燃料吸入側逆止弁７４は開、燃料吐出側逆止弁７５は閉となる。 In the state when the piston 71 is pushed in most (compressed state) (A), the volume of the space filled with fuel in the cylinder 73 is minimized and the fuel intake side check valve 74 is closed, and the fuel discharge side check valve is closed. 75 is open. On the other hand, in the state when the force is released from the piston 71 (expanded state) (B), the volume of the space filled with fuel in the cylinder 73 is maximized, and the fuel intake side check valve 74 is opened to discharge the fuel. The side check valve 75 is closed.

よって、ピストン７１を押し込んだ後、力を開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる。 Therefore, by repeating the operation of releasing the force after pushing the piston 71, the fuel can be injected from the fuel tank into the fuel cell, or the fuel can be circulated between the fuel cell and the fuel tank.

実施の形態２
袋体式ポンプの燃料供給手段を備えた燃料電池システムを図８に示す。これはエネルギー効率の低下がなく燃料供給を可能にしたことを特徴とした液体燃料直接型燃料電池システムであって、実施の形態１に示したものと同様の燃料電池８１と、燃料タンク８２と、弾性袋体式ポンプ８３から構成される。 Embodiment 2
FIG. 8 shows a fuel cell system provided with fuel supply means for a bag-type pump. This is a liquid fuel direct type fuel cell system characterized in that fuel supply is possible without a decrease in energy efficiency, and a fuel cell 81 similar to that shown in the first embodiment, a fuel tank 82, The elastic bag type pump 83 is constituted.

そして本発明の燃料電池システムは、燃料吸入口８４ａ、燃料吐出口８４ｂ、燃料吐出配管８５、燃料排出配管８６、燃料供給配管８７、電子負荷８８及び導線８９を任意的に備えている。 The fuel cell system of the present invention optionally includes a fuel inlet 84a, a fuel outlet 84b, a fuel discharge pipe 85, a fuel discharge pipe 86, a fuel supply pipe 87, an electronic load 88, and a conductor 89.

図９に弾性袋体式ポンプの構造を示す。燃料タンクと接続された燃料吸入側配管９４と、燃料電池に接続された燃料吐出側配管９５のそれぞれと接続された弾性袋体９１と、燃料吸入側配管９４と弾性袋体９１の接続部分に設けられた燃料吸入側逆止弁９２と、燃料吐出側配管９５と弾性袋状体９１の接続部分に設けられた燃料吐出側逆止弁９３とから構成される。弾性袋体９１を最も押しつぶした時の状態は図９（Ｂ）の通りであり、弾性袋体９１の燃料が満たされる空間の体積が最小となると共に、燃料吸入側逆止弁９２は閉、燃料吐出側逆止弁９３は開となる。 FIG. 9 shows the structure of the elastic bag type pump. A fuel suction side pipe 94 connected to the fuel tank, an elastic bag body 91 connected to each of the fuel discharge side pipes 95 connected to the fuel cell, and a connecting portion between the fuel suction side pipe 94 and the elastic bag body 91. The fuel suction side check valve 92 is provided, and the fuel discharge side check valve 93 is provided at a connection portion between the fuel discharge side pipe 95 and the elastic bag-like body 91. The state when the elastic bag body 91 is squeezed most is as shown in FIG. 9B. The volume of the space filled with the fuel in the elastic bag body 91 is minimized, and the fuel suction side check valve 92 is closed. The fuel discharge side check valve 93 is opened.

また、弾性袋体９１から力を解放した時の状態は図９（Ａ）の通りであり、弾性袋状体９１内の燃料が満たされる空間の体積が最大となると共に、燃料吸入側逆止弁９２は開、燃料吐出側逆止弁９３は閉となる。よって、弾性袋状体９１を押しつぶした後、力を開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる。 The state when the force is released from the elastic bag body 91 is as shown in FIG. 9A, and the volume of the space filled with the fuel in the elastic bag body 91 is maximized, and the fuel suction side check is performed. The valve 92 is opened, and the fuel discharge side check valve 93 is closed. Therefore, after the elastic bag-like body 91 is crushed and the operation of releasing the force is repeated, the fuel can be injected from the fuel tank into the fuel cell, or the fuel can be circulated between the fuel cell and the fuel tank.

実施の形態３
振動ポンプの燃料供給手段を備えた燃料電池システムは、実施の形態１に示す液体燃料直接型の燃料電池システムであって、燃料電池６１と燃料タンク６２とは実質的に同じであるが、ばね式ポンプ６３を振動式ポンプに置き換えたものである。 Embodiment 3
The fuel cell system provided with the fuel supply means of the vibration pump is the liquid fuel direct type fuel cell system shown in the first embodiment. The fuel cell 61 and the fuel tank 62 are substantially the same, but the spring The type pump 63 is replaced with a vibration type pump.

振動式ポンプの概略図を示す図１２にしたがって燃料供給の機構を説明する。図において燃料タンク（図示せず）と接続された燃料吸入側配管１７６と、燃料電池に接続された燃料吐出側配管１７７のそれぞれと連結されたシリンダ１７３と、燃料吸入側配管１７６とシリンダ１７３の接続部分に設けられた燃料吸入側逆止弁１７４と、燃料吐出側配管１７７とシリンダ１７３の接続部分に設けられた燃料吐出側逆止弁１７５と、シリンダに組み込まれたピストン１７１と、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばね１７２とから構成される。 The fuel supply mechanism will be described with reference to FIG. 12 showing a schematic diagram of the vibration pump. In the figure, a fuel suction side pipe 176 connected to a fuel tank (not shown), a cylinder 173 connected to each of a fuel discharge side pipe 177 connected to the fuel cell, a fuel suction side pipe 176 and a cylinder 173 From the fuel intake side check valve 174 provided at the connection portion, the fuel discharge side check valve 175 provided at the connection portion between the fuel discharge side pipe 177 and the cylinder 173, the piston 171 incorporated in the cylinder, and the piston A spring 172 incorporated in the piston is configured to return to its original position when the force is released.

錘１１４は、燃料供給手段の一定空間を自由に移動ができ、燃料電池の移動に伴い、該錘１１４がピストン１７１方向に移動し、該ピストン１７１に押圧力を付与する。ピストン１７１を最も押し込んだ時の状態（圧縮状態）は、破線で囲まれたＡ部分に示されるが、シリンダ１７３内の燃料が満たされる空間の体積が最小となると共に燃料吸入側逆止弁１７４は閉鎖され、燃料吐出側逆止弁１７５は解放される。つまり燃料は図においてβからα方向に流れる。 The weight 114 can freely move in a fixed space of the fuel supply means. As the fuel cell moves, the weight 114 moves in the direction of the piston 171 and applies a pressing force to the piston 171. A state (compressed state) when the piston 171 is most pushed in is shown in a portion A surrounded by a broken line, and the volume of the space filled with fuel in the cylinder 173 is minimized and the fuel suction side check valve 174 is used. Is closed and the fuel discharge side check valve 175 is released. That is, the fuel flows from β to α in the figure.

一方、ピストン１７１から力を解放した時の状態（膨張状態）は、破線で囲まれたＣ部分に示されるが、シリンダ１７３内の燃料が満たされる空間の体積が最大となると共に、燃料吸入側逆止弁１７４は開、燃料吐出側逆止弁１７５は閉となる。 On the other hand, the state when the force is released from the piston 171 (expanded state) is shown in a portion C surrounded by a broken line, and the volume of the space filled with fuel in the cylinder 173 is maximized, and the fuel intake side The check valve 174 is opened, and the fuel discharge side check valve 175 is closed.

ここで、ピストン、シリンダ及び弁により構成される振動ポンプによる燃料の供給機構は、実施の形態１のばね式ポンプと基本的に同じである。図にはＡ部〜Ｄ部の４つの振動ポンプを示したが、１個の振動ポンプでも同様な機能を有し、その個数に限定されない。 Here, the fuel supply mechanism by the vibration pump including the piston, the cylinder, and the valve is basically the same as the spring-type pump of the first embodiment. Although four vibration pumps of A part to D part are shown in the figure, even one vibration pump has the same function and is not limited to the number.

上述の如く、錘１１４の振動（又は移動）に伴い、ピストン１７１に押圧力を付与し、また押圧力を開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる。 As described above, in accordance with the vibration (or movement) of the weight 114, the operation of applying a pressing force to the piston 171 and releasing the pressing force is repeated to inject fuel from the fuel tank into the fuel cell, or to remove the fuel from the fuel cell. It can be circulated between the battery and the fuel tank.

なお、本発明において、錘１１４の材料は、特に限定されず、金属、セラミックス、ガラスなどの無機材料のほかプラスチック樹脂材料を用いることができる。なおプラスチック樹脂材料を用いる場合は、所定の押圧力を付与するために、金属紛等の比重調節剤を配合することが好ましい。 In the present invention, the material of the weight 114 is not particularly limited, and a plastic resin material can be used in addition to an inorganic material such as metal, ceramics, and glass. In addition, when using a plastic resin material, it is preferable to mix | blend specific gravity regulators, such as a metal powder, in order to provide a predetermined pressing force.

また、錘の形状は、球状が好適に用いられるが、設置する振動ポンプの個数に応じて、円柱、角錐、立方体など各種形状から選択できる。また錘の大きさは適宜調整でき、また個数は１個に限らず、複数個用いることも可能である。 Further, the shape of the weight is preferably a spherical shape, but can be selected from various shapes such as a cylinder, a pyramid, and a cube according to the number of vibration pumps to be installed. The size of the weight can be adjusted as appropriate, and the number is not limited to one, and a plurality of weights can be used.

実施例１
＜燃料電池システムの概要＞
図３〜図５に示した構造の燃料電池と、図７に示すばね式ポンプを燃料供給手段に用いた燃料電池システムを作製した。これらを図６に示すように、燃料電池６１とばね式ポンプ６３の燃料吐出口６４ｂと燃料吐出配管６５で接続し、燃料電池６１と燃料タンク６２とを燃料排出配管６６で接続し、燃料タンク６２とばね式ポンプ６３の燃料供給装置吸入口６４aと燃料タンク６２とを燃料供給配管６７で接続する。さらに、燃料電池６１の電極と電子負荷装置６８を導線６９で接続する。本実施例におけるばね-ピストン手動式燃料供給装置６３のシリンダ容積は最大１０ｃｃ、最小２ｃｃであり、燃料タンクには燃料として１０ｗｔ％メタノール水溶液を１００ｃｃ充填した。発電開始時の状態は燃料電池６１の燃料室および各配管内に燃料を充満させて実験を行った。本実施例の燃料電池は次の方法で作製した。 Example 1
<Overview of fuel cell system>
A fuel cell system using the fuel cell having the structure shown in FIGS. 3 to 5 and the spring-type pump shown in FIG. 7 as fuel supply means was produced. As shown in FIG. 6, the fuel cell 61 is connected to the fuel discharge port 64b of the spring pump 63 and the fuel discharge pipe 65, and the fuel cell 61 and the fuel tank 62 are connected to each other via the fuel discharge pipe 66. 62, the fuel supply device intake port 64a of the spring pump 63 and the fuel tank 62 are connected by a fuel supply pipe 67. Further, the electrode of the fuel cell 61 and the electronic load device 68 are connected by a conducting wire 69. The cylinder volume of the spring-piston manual fuel supply device 63 in this embodiment is 10 cc at the maximum and 2 cc at the minimum, and the fuel tank was filled with 100 cc of a 10 wt% methanol aqueous solution as fuel. The state at the start of power generation was tested by filling the fuel chamber of the fuel cell 61 and each pipe with fuel. The fuel cell of this example was manufactured by the following method.

＜燃料電池の作製方法＞
（１）電解質膜−電極触媒接合体（ＭＥＡ）の作製
本発明における電解質膜-電極触媒接合体（ＭＥＡ）を、図３（Ａ）に正面図を、図３（Ｂ）に側面図をそれぞれ示す。図において電解質膜３１の両側にアノード触媒層３２ａとカソード触媒層３２ｂが配置されている。 <Production method of fuel cell>
(1) Production of Electrolyte Membrane-Electrocatalyst Assembly (MEA) The electrolyte membrane-electrode catalyst assembly (MEA) in the present invention is shown in a front view in FIG. 3 (A) and a side view in FIG. 3 (B). Show. In the figure, an anode catalyst layer 32 a and a cathode catalyst layer 32 b are disposed on both sides of the electrolyte membrane 31.

ここでアノード触媒層３２ａはデュポン社製の２０ｗｔ％Ｎａｆｉｏｎ溶液とＰｔ−Ｒｕ担持カーボン粉末（田中貴金属工業製Ｐｔ１７％Ｒｕ３３Ｗｔ％）を１０対３の重量比で攪拌脱法装置により混合して作製する。こうして作製した塗料状混合物を、５０ｍｍ×５０ｍｍの厚み１ｍｍのテフロン（登録商標）シートにバーコーターで塗布して乾燥させる。このとき、乾燥後の塗布量が０．２ｇ以上になるよう繰り返し塗布する。 Here, the anode catalyst layer 32a is prepared by mixing a 20 wt% Nafion solution manufactured by DuPont and Pt-Ru-supported carbon powder (Pt 17% Ru 33Wt% manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) at a weight ratio of 10: 3 using a stirring desorption apparatus. To do. The paint mixture thus prepared is applied to a Teflon (registered trademark) sheet of 50 mm × 50 mm and 1 mm in thickness with a bar coater and dried. At this time, it repeatedly applies so that the application amount after drying is 0.2 g or more.

同様に、カソード触媒層３２ｂはデュポン社製の２０ｗｔ％Ｎａｆｉｏｎ溶液とＰｔ担持カーボン粉末（田中貴金属工業製Ｐｔ５０ｗｔ％）を１０対３の重量比で攪拌脱法装置により混合して作製する。こうして作製した塗料状混合物を、５０ｍｍ×５０ｍｍの厚み１ｍｍのテフロン（登録商標）シートにバーコーターで塗布して乾燥させる。このとき、乾燥後の塗布量が０．２ｇ以上になるよう繰り返し塗布する。 Similarly, the cathode catalyst layer 32b is prepared by mixing a 20 wt% Nafion solution manufactured by DuPont and Pt-supported carbon powder (Pt 50 wt% manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) at a weight ratio of 10: 3 using a stirring de-method apparatus. The paint mixture thus prepared is applied to a Teflon (registered trademark) sheet of 50 mm × 50 mm and 1 mm in thickness with a bar coater and dried. At this time, it repeatedly applies so that the application amount after drying is 0.2 g or more.

次に、作製した２種類のテフロン（登録商標）シートの触媒塗布面を７０ｍｍ×７０ｍｍの電解質膜３１（デュポン社製の２０ｗｔ％Ｎａｆｉｏｎ１１７）の中央部に両面からヒートプレス機によって熱転写する。このときの、Ｐｔ−Ｒｕ担持カーボン粉末を含有する面がアノード極に、Ｐｔ担持カーボン粉末を含有する面がカソード極となる。
（２）集電体付ＭＥＡの作製
集電極付ＭＥＡの正面図を図４（Ａ）に、その側面図を図４（Ｂ）に示す。デュポン社製の２０ｗｔ％Ｎａｆｉｏｎ溶液と、カーボンブラック粉末（キャボット社製ＶｕｌｃａｎＸＣ−７２）を５対１の重量比で攪拌脱法装置により混合して作製した塗料状のアノード接着層４３a、カソード接着層４３ｂを、１５０メッシュの金製金網から構成されるアノード集電体４４ａ、カソード集電体４４ｂに、金製のアノード電極端子４５a、カソード側電極端子４５ｂをそれぞれ溶接したものに塗布し乾燥させる。このとき、乾燥後の塗布量が０．２ｇ以上になるよう繰り返し塗布する。このように加工されたアノード集電体４４a、カソード側集電体４４ｂを、上記（１）で作製した電解質膜４１と触媒層（４２ａ、４２ｂ）の接合体（ＭＥＡ）の両面に、接着層が塗布された面をＭＥＡ側にしてヒートプレスし接合して集電体付ＭＥＡを作製する。
（３）燃料電池の組立
図５（Ａ）は集電体付ＭＥＡ５４を燃料電池内部に組み込んだ状態の燃料質の正面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＶ−Ｖ断面図である。図５において、５２ａはアノード電極端子、５２ｂはカソード電極端子、５３ａはアノード筐体、５３ｂはカソード筐体、５４は集電体付ＭＥＡ、５５は燃料吸入口、５６は燃料排出口をそれぞれ示す。そして、アノード極側は容積５ｃｃの燃料室５１に満たされた液体燃料と直接接触させ、カソード極側は大気に開放し空気と直接接触する構成となっている。 Next, the catalyst-coated surfaces of the two types of Teflon (registered trademark) prepared are thermally transferred from both sides to the center of a 70 mm × 70 mm electrolyte membrane 31 (20 wt% Nafion 117 manufactured by DuPont) using a heat press. At this time, the surface containing the Pt—Ru-supported carbon powder is the anode electrode, and the surface containing the Pt-supported carbon powder is the cathode electrode.
(2) Production of MEA with current collector A front view of the MEA with current collector is shown in FIG. 4 (A), and a side view thereof is shown in FIG. 4 (B). Paint-like anode adhesive layer 43a, cathode adhesive layer prepared by mixing 20 wt% Nafion solution manufactured by DuPont and carbon black powder (Vulcan XC-72 manufactured by Cabot Corp.) at a weight ratio of 5 to 1 using a stirring and degassing apparatus. 43b is applied to an anode current collector 44a and a cathode current collector 44b made of a 150-mesh gold metal mesh, and welded with a gold anode electrode terminal 45a and a cathode-side electrode terminal 45b, respectively, and dried. At this time, it repeatedly applies so that the application amount after drying is 0.2 g or more. The anode current collector 44a and the cathode side current collector 44b thus processed are bonded on both surfaces of the joined body (MEA) of the electrolyte membrane 41 and the catalyst layers (42a, 42b) prepared in the above (1). The surface with the coating is heat-pressed and bonded with the MEA side to produce an MEA with a current collector.
(3) Assembly of fuel cell FIG. 5 (A) is a front view of the fuel quality in a state where the MEA 54 with current collector is incorporated in the fuel cell, and FIG. 5 (B) is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. FIG. In FIG. 5, 52a is an anode electrode terminal, 52b is a cathode electrode terminal, 53a is an anode housing, 53b is a cathode housing, 54 is a MEA with a current collector, 55 is a fuel inlet, and 56 is a fuel outlet. . The anode electrode side is in direct contact with liquid fuel filled in a 5 cc volume fuel chamber 51, and the cathode electrode side is open to the atmosphere and in direct contact with air.

＜性能評価＞
２５分毎にばね-ピストン手動式燃料供給装置６３のピストンを１０往復させる動作を行いながら電子負荷装置６８より０．５Ｗの負荷を与えて燃料電池６１を作動させた。その結果、図１０に示すように６００分（１０時間）連続して一定出力を保ち続けることができた。 <Performance evaluation>
The fuel cell 61 was operated by applying a load of 0.5 W from the electronic load device 68 while reciprocating the piston of the spring-piston manual fuel supply device 63 every 25 minutes. As a result, as shown in FIG. 10, a constant output could be continuously maintained for 600 minutes (10 hours).

実施例２
＜燃料電池システムの概要＞
実施例１に示した方法で製造した燃料電池と、図９に示す弾性袋体式ポンプを燃料供給手段に用いた燃料電池システムを作製した。その燃料電池システムの概要を図８に示す。図８および図９において、燃料電池の燃料供給口と、弾性袋体式ポンプ８３の燃料吐出口８４ｂとを燃料吐出配管８５で接続し、燃料電池の燃料排出口と燃料タンク８２とを燃料排出配管８６で接続し、燃料タンク８２と弾性袋体式ポンプ８３の燃料吸入口８４aと燃料タンク８２とを燃料供給配管８７で接続する。さらに、燃料電池８１の電極と電子負荷装置８８を導線８９で接続する。 Example 2
<Overview of fuel cell system>
A fuel cell system using the fuel cell manufactured by the method shown in Example 1 and the elastic bag pump shown in FIG. 9 as fuel supply means was produced. An outline of the fuel cell system is shown in FIG. 8 and 9, the fuel supply port of the fuel cell and the fuel discharge port 84b of the elastic bag pump 83 are connected by a fuel discharge pipe 85, and the fuel discharge port of the fuel cell and the fuel tank 82 are connected to the fuel discharge pipe. The fuel tank 82 is connected to the fuel intake port 84 a of the elastic bag pump 83 and the fuel tank 82 by a fuel supply pipe 87. Further, the electrode of the fuel cell 81 and the electronic load device 88 are connected by a conducting wire 89.

本実施例における弾性袋体式ポンプ８３のシリンダ容積は最大１０ｃｃ、最小２ｃｃであり、燃料タンクには燃料として１０ｗｔ％メタノール水溶液を１００ｃｃ充填した。発電開始時の状態は燃料電池８１の燃料室および各配管内に燃料を充満させて実験を行った。 The cylinder volume of the elastic bag pump 83 in this embodiment is 10 cc at the maximum and 2 cc at the minimum, and the fuel tank was filled with 100 cc of a 10 wt% aqueous methanol solution as fuel. The state at the start of power generation was conducted by filling the fuel chamber 81 and each pipe with fuel.

＜性能評価＞
２５分毎に弾性袋体式ポンプ８３のピストンを１０往復させる動作を行いながら電子負荷装置８８より０．５Ｗの負荷を与えて燃料電池８１を作動させた。その結果、図１１に示すように６００分（１０時間）連続して一定出力を保ち続けることができた。 <Performance evaluation>
The fuel cell 81 was operated by applying a load of 0.5 W from the electronic load device 88 while reciprocating the piston of the elastic bag pump 83 every 25 minutes. As a result, as shown in FIG. 11, a constant output could be maintained continuously for 600 minutes (10 hours).

触媒層のプロトン伝導体膜に接する面と反対の面に集電極が配置された液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムを得ることで、液体燃料のエネルギーを高効率で利用できる。また、簡易で小型な燃料供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムを得ることで、携帯及び可搬型電源に応用できる。 To obtain a fuel cell system comprising a liquid fuel direct type fuel cell in which a collector electrode is disposed on the surface of the catalyst layer opposite to the surface in contact with the proton conductor membrane, and a manual fuel supply means Thus, the energy of the liquid fuel can be used with high efficiency. Further, by obtaining a fuel cell system characterized by having a simple and small fuel supply means, it can be applied to portable and portable power sources.

一般的な燃料電池の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a general fuel cell. 本発明の燃料電池の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell of this invention. 電解質膜-電極触媒接合体（ＭＥＡ）の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of an electrolyte membrane-electrode catalyst assembly (MEA). 集電体付ＭＥＡの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of MEA with a collector. 本発明の燃料電池を示す図である。It is a figure which shows the fuel cell of this invention. 実施の形態１の燃料電池システムを示す図である。1 is a diagram showing a fuel cell system according to Embodiment 1. FIG. ばね式ポンプの燃料供給手段を示す図である。It is a figure which shows the fuel supply means of a spring type pump. 実施の形態２の燃料電池システムを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a fuel cell system according to a second embodiment. 袋体式ポンプの燃料供給手段を示す図である。It is a figure which shows the fuel supply means of a bag-type pump. 実施例１の出力データを示す図である。It is a figure which shows the output data of Example 1. FIG. 実施例２の出力データを示す図である。It is a figure which shows the output data of Example 2. 振動式ポンプによる燃料供給手段を示す図である。It is a figure which shows the fuel supply means by a vibration type pump.

符号の説明Explanation of symbols

１１電解質膜、１２a アノード触媒層、１２ｂカソード触媒層、１３a アノード拡散層、１３ｂカソード拡散層、１４a アノードセパレータ、１４ｂカソードセパレータ、１５a アノード筐体、１５ｂカソード筐体、２１電解質膜、２２a アノード触媒層、２２ｂカソード触媒層、２３a アノード集電体、２３ｂカソード集電体、２４a アノード筐体、２４ｂカソード筐体、３１電解質膜、３２ａアノード触媒層、３２ｂカソード触媒層、４１電解質膜、４２a アノード触媒層、４２ｂカソード触媒層、４３a アノード接着層、４３ｂカソード接着層、４４a アノード集電極、４４ｂカソード集電体、４５a アノード電極端子、４５ｂカソード電極端子、５１燃料室、５２a アノード電極端子、５２ｂカソード電極端子、５３a アノード筐体、５３ｂカソード筐体、５４集電極付ＭＥＡ、５５燃料吸入口、５６燃料排出口、６１燃料電池、６２燃料タンク、６３ばね式ポンプ、６４a 燃料吸入口、６４ｂ燃料吐出口、６５燃料吐出配管、６６燃料排出配管、６７燃料供給配管、６８電子負荷、６９導線、７１，１７１ピストン、７２，１７２ばね、７３，１７３シリンダ、７４，１７４吸入側逆止弁、７５，１７５吐出側逆止弁、７６，１７６吸入側配管、７７，１７７吐出側配管、８１燃料電池、８２燃料タンク、８３弾性袋体式ポンプ、８４a 燃料吸入口、８４ｂ燃料吐出口、８５燃料吐出配管、８６燃料排出配管、８７燃料供給配管、８８電子負荷、８９導線、９１弾性袋体、９２吸入側逆止弁、９３吐出側逆止弁、９４吸入側配管、９５吐出側配管。 11 electrolyte membrane, 12a anode catalyst layer, 12b cathode catalyst layer, 13a anode diffusion layer, 13b cathode diffusion layer, 14a anode separator, 14b cathode separator, 15a anode housing, 15b cathode housing, 21 electrolyte membrane, 22a anode catalyst layer 22b cathode catalyst layer, 23a anode current collector, 23b cathode current collector, 24a anode housing, 24b cathode housing, 31 electrolyte membrane, 32a anode catalyst layer, 32b cathode catalyst layer, 41 electrolyte membrane, 42a anode catalyst layer 42b cathode catalyst layer, 43a anode adhesive layer, 43b cathode adhesive layer, 44a anode current collector, 44b cathode current collector, 45a anode electrode terminal, 45b cathode electrode terminal, 51 fuel chamber, 52a anode electrode terminal, 52b cathode current Terminal, 53a Anode housing, 53b Cathode housing, 54 MEA with collector electrode, 55 Fuel inlet, 56 Fuel outlet, 61 Fuel cell, 62 Fuel tank, 63 Spring pump, 64a Fuel inlet, 64b Fuel outlet , 65 Fuel discharge pipe, 66 Fuel discharge pipe, 67 Fuel supply pipe, 68 Electronic load, 69 Conductor, 71, 171 Piston, 72, 172 Spring, 73, 173 Cylinder, 74, 174 Suction side check valve, 75, 175 Discharge side check valve, 76, 176 Suction side piping, 77, 177 Discharge side piping, 81 Fuel cell, 82 Fuel tank, 83 Elastic bag pump, 84a Fuel suction port, 84b Fuel discharge port, 85 Fuel discharge piping, 86 Fuel discharge piping, 87 Fuel supply piping, 88 Electronic load, 89 Conductor, 91 Elastic bag, 92 Suction side check valve, 93 Discharge side check valve, 94 suction side piping, 95 discharge side piping.

Claims

電解質膜の両面に一対の触媒層が配置され、それらの触媒層の電解質膜に接する面と反対の面に一対の集電体が配置された液体燃料直接型の燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 A liquid fuel direct type fuel cell in which a pair of catalyst layers are disposed on both surfaces of the electrolyte membrane, and a pair of current collectors are disposed on the surface opposite to the surface in contact with the electrolyte membrane of these catalyst layers, and a manual fuel A fuel cell system comprising supply means.

手動式の燃料供給手段が、ばね式ポンプ、袋体式ポンプおよび振動式ポンプである請求項１記載の燃料電池システム。 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the manual fuel supply means is a spring pump, a bag pump, and a vibration pump.

ばね式ポンプの燃料供給手段が、燃料タンク及び燃料電池のそれぞれと配管により接続されたシリンダと、それぞれの配管とシリンダの接続部分に設けられた逆止弁と、シリンダに組み込まれたピストンと、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばねとからなり、ピストンを押した後開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入、又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる仕組みとなっていることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。 The fuel supply means of the spring-type pump includes a cylinder connected to each of the fuel tank and the fuel cell by a pipe, a check valve provided at each pipe and a connecting portion of the cylinder, a piston incorporated in the cylinder, It consists of a spring built into the piston so that it returns to its original position when the force is released from the piston, and fuel is injected into the fuel cell from the fuel tank by repeating the operation of pushing and releasing the piston, or fuel is injected into the fuel cell. The fuel cell system according to claim 2, wherein the fuel cell system can be circulated between the fuel tank and the fuel tank.

袋体ポンプの燃料供給手段が、燃料タンク及び燃料電池のそれぞれと配管により接続された弾性をもつ袋体と、それぞれの配管と袋体の接続部分に設けられた逆止弁とからなり、袋状体を押しつぶした後開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる仕組みとなっていることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。 The fuel supply means of the bag body pump comprises an elastic bag body connected to each of the fuel tank and the fuel cell by piping, and a check valve provided at a connection portion between each pipe and the bag body. It is characterized in that fuel is injected from the fuel tank into the fuel cell by repeating the operation of crushing the state and then released, or the fuel can be circulated between the fuel cell and the fuel tank. The fuel cell system according to claim 2.

振動式ポンプの燃料供給手段が、燃料電池の振動によって開閉する弁によって、燃料が供給されることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 2, wherein the fuel supply means of the vibration pump is supplied with a valve that opens and closes by vibration of the fuel cell.

振動式ポンプは、ばね式ポンプを少なくとも１つを備え、該ばね式ポンプは、錘の押圧力で開き、錘の押圧力の解放によって閉じる弁の作用で燃料が供給されることを特徴とする請求項５記載の燃料電池システム。 The vibration pump includes at least one spring-type pump, and the spring-type pump is supplied with fuel by an action of a valve that is opened by a pressing force of the weight and closed by releasing the pressing force of the weight. The fuel cell system according to claim 5.

請求項１〜請求項６のいずれかに記載の燃料電池システムが搭載されていることを特徴とする電気機器。 An electric device comprising the fuel cell system according to any one of claims 1 to 6.