JP4541277B2 - 燃料電池用液体燃料及び燃料電池 - Google Patents
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Description
O2+4H++4e−→2H2O (2)
しかしながら、直接メタノール型燃料電池では、液体燃料が電解質膜を透過してカソードに移動するクロスオーバーが発生するという問題がある。これにより、アノードで起こっていた酸化反応が、カソードでも起こるため、液体燃料が損失すると共に、カソードの電位が低下という問題がある。クロスオーバーが起こるために、液体燃料の燃料成分の濃度を高くすることにより、エネルギー密度を高めることが困難であり、通常は、燃料成分の濃度が低い液体燃料を使用する。また、燃料成分の濃度が高い液体燃料を含有する槽を別に設け、動力等によって希釈して供給する方法(特許文献2参照)等が知られている。さらに、クロスオーバーを抑制するために、メタノール等の燃料の透過性が低い電解質膜が知られているが(特許文献3参照)、クロスオーバーを防止することは難しい。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の燃料電池用液体燃料において、前記アニオン性モノマーは、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸及びスルホン酸塩の少なくとも一つであることを特徴とする。これにより、クロスオーバーをさらに抑制することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の燃料電池用液体燃料において、前記イオン性ミクロゲルは、前記イオン性モノマー及び前記ノニオン性モノマーを含有する分散相が分散媒中に分散されている状態でラジカル重合することにより得られることを特徴とする。これにより、クロスオーバーをさらに抑制することができる。
で示されるジアルキル(メタ)アクリルアミドであることが好ましく、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミドが特に好ましい。
で示されるアニオン性(メタ)アクリルアミド誘導体や一般式
で示されるカチオン性アクリルアミド誘導体を用いることができるが、上記のアニオン性(メタ)アクリルアミド誘導体であることが好ましく、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及びその塩が特に好ましい。
で示される化合物が挙げられる。なお、架橋剤は、3官能以上であってもよい。
(実施例1)
イオン性ミクロゲルを以下の方法で作製した。
(実施例2)
実施例1のイオン性ミクロゲル5.0gを70%メタノール水溶液95.0gに溶解させることにより、液体燃料を調製した。
(比較例1)
70%メタノール水溶液を、液体燃料として用いた。
(比較例2)
市販の数平均分子量2万のポリエチレングリコール0.2gを70%メタノール水溶液99.8gに溶解させることにより、液体燃料を調製した。
(比較例3)
市販の数平均分子量2万のポリエチレングリコール5.0gを70%メタノール水溶液95.0gに溶解させることにより、液体燃料を調製した。
(比較例4)
市販の数平均分子量50万のポリエチレングリコール0.2gを70%メタノール水溶液99.8gに溶解させることにより、液体燃料を調製した。
(比較例5)
市販の数平均分子量50万のポリエチレングリコール5.0gを70%メタノール水溶液95.0gに溶解させることにより、液体燃料を調製した。
(評価方法及び評価結果)
実施例及び比較例で調製した液体燃料を燃料電池のアノード2に供給し、2時間後の電圧及び連続発電時間を測定した。その結果を表1に示す。
2 カソード
3 アノード
4、5 セパレーター
Claims (10)
- 燃料成分及びイオン性ミクロゲルを含有し、
前記イオン性ミクロゲルは、イオン性モノマー由来の構成単位及びノニオン性モノマー由来の構成単位を有することを特徴とする燃料電池用液体燃料。 - 前記イオン性ミクロゲルの含有量は、0.1重量%以上5.0重量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用液体燃料。
- 前記燃料成分の含有量は、10重量%以上99.9重量%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池用液体燃料。
- 前記燃料成分は、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルの少なくとも一つであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の燃料電池用液体燃料。
- 前記イオン性モノマーは、アニオン性モノマーであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の燃料電池用液体燃料。
- 前記アニオン性モノマーは、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸及びスルホン酸塩の少なくとも一つであることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池用液体燃料。
- 前記イオン性ミクロゲルは、前記イオン性モノマー及び前記ノニオン性モノマーを含有する分散相が分散媒中に分散されている状態でラジカル重合することにより得られることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の燃料電池用液体燃料。
- 前記分散相は、界面活性剤により前記分散媒中に分散されていることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池用液体燃料。
- 前記分散相は、架橋剤をさらに含有することを特徴とする請求項7又は8に記載の燃料電池用液体燃料。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の燃料電池用液体燃料と、
該燃料電池用液体燃料を酸化するアノードと、
酸化剤を還元するカソードと、
該アノードと該カソードとの間に挟持されている電解質膜を有することを特徴とする燃料電池。
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