液体燃料カートリッジおよびそれを備えた直接液体燃料電池
【課題】別途の水タンクを準備することなく，燃料が減少した空間に回収された水を蓄えることができる。
【解決手段】直接液体燃料電池に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジ１００において，ハウジング１１０と，上記ハウジング内で上記液体燃料が蓄えられるフロースペース１２０と，上記フロースペースの一端に形成されて上記直接液体燃料電池に上記液体燃料を供給する液体燃料供給ホール１１２と，上記フロースペースの他端に形成されて上記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホール１１４と，上記フロースペース内で移動自在であり，上記液体燃料の終端に位置する移動壁１３０と，を備えることを特徴とする，直接液体燃料電池用の液体燃料カートリッジが提供される。
【解決手段】直接液体燃料電池に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジ１００において，ハウジング１１０と，上記ハウジング内で上記液体燃料が蓄えられるフロースペース１２０と，上記フロースペースの一端に形成されて上記直接液体燃料電池に上記液体燃料を供給する液体燃料供給ホール１１２と，上記フロースペースの他端に形成されて上記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホール１１４と，上記フロースペース内で移動自在であり，上記液体燃料の終端に位置する移動壁１３０と，を備えることを特徴とする，直接液体燃料電池用の液体燃料カートリッジが提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は,液体燃料カートリッジおよびそれを備えた直接液体燃料電池に係り，さらに詳細には，高濃度の液体燃料を使用することによって確保される空間に，燃料反応に基づいて生成された水を蓄える液体燃料カートリッジおよびそれを適用した直接液体燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接液体燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｆｅｅｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）は，メタノール，エタノールなどの有機化合物燃料と，酸化剤である酸素との電気化学反応によって電気を生成する発電装置である。かかる直接液体燃料電池は，エネルギー密度および電力密度が非常に高く，メタノールなどの液体燃料を直接使用するため，燃料改質器などの周辺装置が不要であり，燃料の保存および供給が容易となる長所を有している。
【０００３】
直接液体燃料電池は，図１に示したように，アノード電極２とカソード電極３との間に電解質膜１が介在される構造を有する。各アノード電極２およびカソード電極３の構造は，燃料の供給および拡散のための燃料拡散層２２，３２と，燃料の酸化／還元反応が起こる触媒層２１，３１と，電極支持体２３，３３とを備える。
【０００４】
電極反応のための触媒は，低温の状態においても優れた特性を有する白金のような貴金属触媒が使用され，反応副生成物である一酸化炭素による触媒被毒現象を防止するために，ルテニウム，ロジウム，オスニウム，ニッケルのような転移金属の合金触媒が使われる。上記電極支持体は，炭素紙，炭素織物などが使用され，燃料の供給と反応生成物の排出とが容易になるように撥水処理して使用する。電解質膜１は，厚さが５０〜２００μｍである高分子膜であって，水分を含有し，かつイオン伝導性を有する水素イオン交換膜である。
【０００５】
直接液体燃料電池のうち，メタノールおよび水を混合燃料として使用する直接メタノール燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）の電極反応は，燃料が酸化されるアノード反応と水素イオンおよび酸素の還元によるカソード反応とで構成され，反応式は，次の通りである。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−（Ａｎｏｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ）
…（反応式１）
３／２ Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ（Ｃａｔｈｏｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ）
…（反応式２）
ＣＨ３ＯＨ＋３／２ Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２（Ｏｖｅｒａｌｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ）
…（反応式３）
【０００６】
反応式１に基づく酸化反応が起こるアノード電極２では，メタノールと水との反応によって，二酸化炭素，水素イオンおよび電子が生成され，生成された水素イオンは，電解質膜１を通じてカソード電極３に伝えられる。反応式２に基づく還元反応が起こるカソード電極３では，水素イオンおよび外部回路を通じて伝えられた電子と酸素との反応によって水が生成される。従って，反応式３に基づくＤＭＦＣ総括反応では，メタノールと酸素とが反応して，水および二酸化炭素が生成される。このとき，メタノール１モルが酸素と反応して，２モルの水が生成される。
【０００７】
理論的に，液体燃料であるメタノールは，反応式１のように，水と１：１で反応するため，メタノール１モルと水１モルとの混合液（約６４ｗｔ.％のメタノール）を使用することが可能である。しかし，このように，１：１（メタノール：水）の高濃度燃料を使用した場合，電解質膜（水素イオン交換膜）での燃料のクロスオーバー（燃料がイオン交換膜を通過する現象）による発電性能の低下が大きくなるので，一般的に，希釈した０.５〜２Ｍ（２〜８ｖｏｌ.％）の低濃度メタノールが使用される。しかし，低濃度のメタノールを燃料タンクに保存して使用する場合，同じ燃料保存体積であってもメタノールの占める比率が低いため，燃料のエネルギー量が著しく減少する。従って，燃料のエネルギー量を増加させようとした場合，高濃度または純粋なメタノールを蓄えた燃料タンクを別途備える燃料電池システムが必要である。
【０００８】
一方，燃料電池で反応して生成された水の処理も問題となる。このような水は，燃料電池システムに別途の水タンクに蓄えることもできる。
【０００９】
特許文献１には，図２のように，メタノールと水とを別途に蓄え，これを混合器で混合した後，燃料電池スタックに供給する方式が開示されている。
【００１０】
図２を参照すれば，スタック４の内部におけるカソード側に，還元反応のための空気が供給され，カソードで利用し終わった空気は再び外部に排出される。このとき，反応の副産物である水は，回収されて水タンク６に送られる。一方，燃料タンク７には，高濃度または純粋メタノールが蓄えられる。
【００１１】
燃料として使われる水およびメタノールは，別途のタンク６，７に蓄えられ，水およびメタノールは，各ポンプＰによって燃料ミキサー８に供給され，ここで，上記水とメタノールとが混合された後，スタック４のアノード側に送られる。
【００１２】
この方式は，燃料タンク７以外の別途の水タンク８を必要とする。また，各タンクの液体を移送するポンプも必要となる。別途の水タンクおよびポンプによって占有される空間は，燃料電池システムのエネルギー密度を低下させてＤＭＦＣ本来の長所を弱める結果をもたらす。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６,３０３,２４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は，従来技術が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，別途の水タンクを準備することなく，燃料が減少した空間に回収された水を蓄えることが可能な，新規かつ改良された液体燃料カートリッジおよびその液体燃料カートリッジ備えた直接液体燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，直接液体燃料電池に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジにおいて：ハウジングと；上記ハウジング内で上記液体燃料が蓄えられるフロースペースと；上記フロースペースの一端に形成されて上記直接液体燃料電池に上記液体燃料を供給する液体燃料供給ホールと；上記フロースペースの他端に形成されて上記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホールと；上記フロースペース内で移動自在であり，上記液体燃料の終端に位置する移動壁と；
を備えることを特徴とする，直接液体燃料電池用の液体燃料カートリッジが提供される。
【００１６】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，第１面および第２面を有する電解質膜と，上記第１面に設けられたアノード電極および上記第２面に設けられたカソード電極を備えた少なくとも二つのＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と，による燃料電池スタックと；上記ＭＥＡのアノード電極およびカソード電極と部分的に接触して設置され，上記電極と接触する内面に供給される燃料の流動経路である流路チャンネルが形成された複数の導電性プレートと；上記スタックに対して垂直に貫通し，上記流路チャンネルに対して該当する燃料を供給または排出する経路を形成する複数の燃料出入孔と；上記アノード電極に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジと；上記液体燃料カートリッジと上記燃料電池スタックとの間に配置され，上記液体燃料を上記カソード電極で生成された水と混合し，上記燃料出入孔を通じて，上記アノード電極と接触する上記導電性プレートに形成された流路チャンネルに供給する燃料ミキサーと；残留した水を上記カソード電極から上記液体燃料カートリッジに送る水ポンプと；を備え，上記液体燃料カートリッジは，ハウジングと；上記ハウジング内で上記液体燃料が蓄えられるフロースペースと；上記フロースペースの一端に形成されて上記直接液体燃料電池に上記液体燃料を供給する液体燃料供給ホールと；上記フロースペースの他端に形成されて上記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホールと；上記フロースペース内で移動自在であり，上記液体燃料の終端に位置する移動壁と；を備えることを特徴とする。直接液体燃料電池が提供される。
【００１７】
上記フロースペースは，蛇行形状としての複数の屈曲部を有するとしても良い。
【００１８】
上記フロースペースの断面は，シリンダであっても良い。
【００１９】
上記液体燃料供給ホールおよび上記回収ホールには，上記移動壁の吐出を防止するストッパが形成されても良い。
【００２０】
上記移動壁は，比重が０.８〜１.０であっても良く，ポリエチレンまたはポリプロピレンであっても良い。
【００２１】
上記液体燃料供給ホールと上記回収ホールとの間には，上記移動壁の位置を検出する移動壁検出手段がさらに形成されるとしても良い。
【００２２】
上記移動壁検出手段は，上記ハウジングにおける上記移動壁の移動経路を見ることができるように形成された透明窓であるとしても良いし，上記ハウジングに設置された金属検出器を備えるとしても良い。後者の場合，上記移動壁には，上記金属検出器によって検出され得る金属材料が含まれるとしても良い。
【００２３】
上記フロースペースに蓄えられる液体燃料は，約９１％体積のメタノールであるとしても良い。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば，液体燃料カートリッジに高いエネルギー密度を有する液体燃料を蓄えることができ，発展時間を延長することが可能となる。こうして，従来必要であった燃料ポンプおよび水ポンプのうち，何れかのポンプを削減することが可能となり，占有空間を減少することができる。また，移動壁の位置を検出することによって，燃料の消尽も把握することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
図３は，本発明の望ましい実施形態による直接液体燃料電池の概略的な構成を示す図面であり，図４は，図３の液体燃料カートリッジの概略的な断面図である。
【００２７】
まず，図４を参照すると，本実施形態による液体燃料カートリッジ１００は，液体燃料を内部に蓄えるハウジング１１０で構成される。また，直六面体のハウジング１１０内にメタノールと，後述する水とが蓄えられるフロースペース１２０が形成されている。上記フロースペース１２０は，複数の屈曲部１２２と複数の直線部１２４とで構成されている。この屈曲部１２２は，フロースペース１２０の方向を１８０°回転させる役割を担う。上記フロースペース１２０には，移動壁１３０が設けられる。移動壁１３０は，望ましくは，シリンダであるが，球や他の移動体で構成することも可能である。
【００２８】
上記フロースペース１２０は，蛇行形状に形成される。このことにより，限定されたハウジング１１０内でフロースペース１２０以外の空間と移動壁１３０の体積とを減らすことができ，液体燃料カートリッジ１００内に多くの液体燃料を充填させうる。
【００２９】
上記フロースペース１２０の一端には，直接液体燃料電池に燃料を供給する液体燃料供給ホール１１２が形成されており，上記フロースペース１２０の他端には，上記直接液体燃料電池で発生した水が流入される回収ホール１１４が形成されている。上記液体燃料供給ホール１１２および上記回収ホール１１４には，それぞれ上記移動壁１３０の吐出を防止する第１ストッパ１１３および第２ストッパ１１５が形成されている。
【００３０】
上記移動壁１３０は，メタノールの比重である０.８より大きく，かつ水の比重である１.０より小さく，上記メタノールと反応しない高分子樹脂，例えば，ポリエチレンまたはポリプロピレンで形成されうる。
【００３１】
一方，上記移動壁１３０は，回収ホール１１４から充填される水と，消費されるメタノールとの境界面に位置する。液体燃料カートリッジ１００における液体燃料が利用されるにつれて，移動壁１３０は，フロースペース１２０から液体燃料供給ホール１１２方向に移動する。従って，移動壁１３０の位置は，液体燃料カートリッジ１００内に残っているメタノールの量を表すこととなり，上記移動壁１３０の位置を検出すれば，残存する液体燃料量をチェックすることができる。
【００３２】
このような移動壁検出手段としては，上記ハウジング１１０において，少なくとも上記液体燃料供給ホール１１２付近のフロースペース１２０を見ることができるように，透明窓１４０を設けることが考えられる。
【００３３】
また，以下のような他の方法も考えられる。先ず，移動壁１３０の内部に空間を設け，中空構造または多くの気孔を含む構造とし，表面の一部に金属物質を含ませる。このとき，移動壁１３０の比重を水より小さく維持することが重要である。そして，上記ハウジング１１０で上記液体燃料供給ホール１１２の付近に金属検出器１４２を設置する。上記金属検出器１４２は，その下部に移動壁１３０が移動してくることにより，電気的な信号を発生させて，ユーザに液体燃料カートリッジ１００の液体燃料がほぼ消尽することを知らせることができる。
【００３４】
上記構造の液体燃料カートリッジ１００は，直接液体燃料電池のデッドスペースに対応するように直線部の長さを変更する設計ができるので，設置空間を有効に活用することが可能となる。
【００３５】
図３を参照すれば，本実施形態の液体燃料，例えばメタノールは，前述したように，液体燃料カートリッジ１００の液体燃料供給ホール１１２から燃料ミキサー１７０を通じて直接液体燃料電池スタックのアノード電極に供給される。そして，大気中の空気は，カソード電極に供給される。
【００３６】
上記のような液体燃料および空気は，導電性プレート，例えば，バイポラープレートに形成された流路チャンネル（後述する図５の２４３，２５３参照）に供給される。
【００３７】
上記カソード電極において生成された水は，燃料ミキサー１７０に回収され，一部は，液体燃料カートリッジ１００からの液体燃料と混合される。残りの水は，水ポンプ１８０に回収されて液体燃料カートリッジ１００の回収ホール１１４を通じて液体燃料カートリッジ１００のフロースペース１２０に入る。このように流入された水は，移動壁１３０を押し，移動壁１３０がフロースペース１２０内で移動することとなる。上記燃料ミキサー１７０で液体燃料と混合される水と，液体燃料カートリッジ１００に回収される水との分配は，機械的な分配器（図示せず）でなされうる。アノード電極で未反応の燃料は，燃料ミキサー１７０に回収される。
【００３８】
一方，上記実施形態では，水ポンプ１８０が液体燃料カートリッジ１００の回収ホール１１４および燃料ミキサー１７０との間に設置されて，水の回収と燃料の吐出とを同時に行っているが，必ずしもこれに限定されるものではない。即ち，液体燃料カートリッジ１００の液体燃料供給ホール１１２と燃料ミキサー１７０との間に燃料ポンプ（図示せず）を配置して，燃料の吐出と水の回収とを行うとしてもよい。
【００３９】
本実施形態の液体燃料カートリッジ１００は，純水または高濃度の液体燃料，例えばメタノールを蓄え（保存し），また，燃料電池から排出する水も蓄える。回収ホール１１４に流入される水によって移動壁１３０を移動させるためには，メタノール使用量と水の回収量とが一致したほうが良い。
【００４０】
反応式３のＤＭＦＣ総括反応によれば，メタノール１モル（約４０ｃｍ３）が反応すれば，２モル（約３６ｃｍ３）の水が生成される。即ち，消費されるメタノール体積の９０％の水が余分に生成されることとなる。従って，液体燃料カートリッジ１００内に９１％のメタノール溶液が在るとすると，そのメタノール溶液を１ｍｌ使用した場合，０.９１ｍｌのメタノール燃料が反応し，０.０９ｍｌの水が反応せず残留する。そして，反応式３によって，新たに０.９１ｍｌのＭｅＯＨ×０.９＝０.８２ｍｌの水が生成される。従って，燃料が反応した後，残留した水は，０.０９ｍｌの水＋０.８２ｍｌの水＝０.９１ｍｌとなり，燃料反応による液体燃料カートリッジ１００内の体積バランスが保たれる。
【００４１】
図５は，本実施形態の液体燃料カートリッジを備える直接液体燃料電池スタックの概略的な構成図を示す図面である。
【００４２】
図５を参照すれば，燃料電池スタック２００には，電解質膜としてのメンブレイン２１０を中央とし，その両側にアノード電極２２０およびカソード電極２３０が設けられた複数のＭＥＡが電気的に順方向に配置されており，各ＭＥＡの間に中間導電性プレート２６０が介在されている。この中間導電性プレート２６０は，バイポラープレートに該当する。
【００４３】
上記バイポラープレート２６０の上記電極２２０，２３０と接触する内面には，流路チャンネル２４３，２５３が形成されている。そして，上記スタックの上下に終端導電性プレート２６１，２６２が位置している。上記終端導電性プレート２６１，２６２は，それぞれＭＥＡに接触する面にのみ流路チャンネル２４３，２５３が形成されており，それ以外の点については，中間導電性プレート２６０と実質的に同じ構造を有する。即ち，一側（図５で上端側の）終端導電性プレート２６１の内面に液体燃料流路チャンネル２４３が形成され，他側（図５で下端側の）終端導電性プレート２６２の内面に空気流路チャンネル２５３が形成されている。そして，上記終端導電性プレート２６１，２６２の外側面にそれぞれ電流集電板２７１，２７２が配される。
【００４４】
上記ＭＥＡおよびこれらの間の中間導電性プレート２６０，およびスタック上下の終端導電性プレート２６１，２６２，電流集電板２７１，２７２は両固定用エンドプレート２８１，２８２によって相互に固定される。
【００４５】
そして，上記スタックには，垂直方向への複数の貫通孔である燃料出入孔２４５，２５５が形成され，各燃料出入孔２４５，２５５には，混合液体燃料または空気が区別されて流入される。この混合液体燃料または空気はそれぞれ流路チャンネル２４３，２５３を通過し，未反応の燃料（液体燃料または空気）と反応生成物である水，ＣＯ２とはそれぞれ燃料出入孔（図示せず）を通じて排出される。図５には，混合燃料が入る燃料出入孔２４５と，空気が入る燃料出入孔２５５のみを示した。適切な流路を形成するために，流動遮断のためのガスケット２４１などが必要な部分に適用され得るが，このような流路形成構造は，一般的な技術であるので，ここでは具体的な説明を省略する。
【００４６】
上記のようなスタック構造の燃料出入孔２４５に，図３および図４に示された燃料ミキサー１７０を連結しうる。
【００４７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は，水を蓄える液体燃料カートリッジ，特にそれを備えた直接液体燃料カートリッジに関連した技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】直接液体燃料電池の基本的な構造を示す断面図である。
【図２】従来の直接液体燃料電池の概略的な構成を示す図面である。
【図３】本発明の望ましい実施形態による直接液体燃料電池の概略的な構成を示す図面である。
【図４】図３の液体燃料カートリッジの概略的な断面図である。
【図５】本実施形態の燃料混合装置が適用されるスタック電池の概略的な構成図を示す図面である。
【符号の説明】
【００５０】
１００ 液体燃料カートリッジ
１１０ ハウジング
１１２ 液体燃料供給ホール
１１３ 第１ストッパ
１１４ 回収ホール
１１５ 第２ストッパ
１２０ フロースペース
１２２ 屈曲部
１２４ 直線部
１３０ 移動壁
１４０ 透明窓
１４２ 金属検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は,液体燃料カートリッジおよびそれを備えた直接液体燃料電池に係り，さらに詳細には，高濃度の液体燃料を使用することによって確保される空間に，燃料反応に基づいて生成された水を蓄える液体燃料カートリッジおよびそれを適用した直接液体燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接液体燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｆｅｅｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）は，メタノール，エタノールなどの有機化合物燃料と，酸化剤である酸素との電気化学反応によって電気を生成する発電装置である。かかる直接液体燃料電池は，エネルギー密度および電力密度が非常に高く，メタノールなどの液体燃料を直接使用するため，燃料改質器などの周辺装置が不要であり，燃料の保存および供給が容易となる長所を有している。
【０００３】
直接液体燃料電池は，図１に示したように，アノード電極２とカソード電極３との間に電解質膜１が介在される構造を有する。各アノード電極２およびカソード電極３の構造は，燃料の供給および拡散のための燃料拡散層２２，３２と，燃料の酸化／還元反応が起こる触媒層２１，３１と，電極支持体２３，３３とを備える。
【０００４】
電極反応のための触媒は，低温の状態においても優れた特性を有する白金のような貴金属触媒が使用され，反応副生成物である一酸化炭素による触媒被毒現象を防止するために，ルテニウム，ロジウム，オスニウム，ニッケルのような転移金属の合金触媒が使われる。上記電極支持体は，炭素紙，炭素織物などが使用され，燃料の供給と反応生成物の排出とが容易になるように撥水処理して使用する。電解質膜１は，厚さが５０〜２００μｍである高分子膜であって，水分を含有し，かつイオン伝導性を有する水素イオン交換膜である。
【０００５】
直接液体燃料電池のうち，メタノールおよび水を混合燃料として使用する直接メタノール燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）の電極反応は，燃料が酸化されるアノード反応と水素イオンおよび酸素の還元によるカソード反応とで構成され，反応式は，次の通りである。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−（Ａｎｏｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ）
…（反応式１）
３／２ Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ（Ｃａｔｈｏｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ）
…（反応式２）
ＣＨ３ＯＨ＋３／２ Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２（Ｏｖｅｒａｌｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ）
…（反応式３）
【０００６】
反応式１に基づく酸化反応が起こるアノード電極２では，メタノールと水との反応によって，二酸化炭素，水素イオンおよび電子が生成され，生成された水素イオンは，電解質膜１を通じてカソード電極３に伝えられる。反応式２に基づく還元反応が起こるカソード電極３では，水素イオンおよび外部回路を通じて伝えられた電子と酸素との反応によって水が生成される。従って，反応式３に基づくＤＭＦＣ総括反応では，メタノールと酸素とが反応して，水および二酸化炭素が生成される。このとき，メタノール１モルが酸素と反応して，２モルの水が生成される。
【０００７】
理論的に，液体燃料であるメタノールは，反応式１のように，水と１：１で反応するため，メタノール１モルと水１モルとの混合液（約６４ｗｔ.％のメタノール）を使用することが可能である。しかし，このように，１：１（メタノール：水）の高濃度燃料を使用した場合，電解質膜（水素イオン交換膜）での燃料のクロスオーバー（燃料がイオン交換膜を通過する現象）による発電性能の低下が大きくなるので，一般的に，希釈した０.５〜２Ｍ（２〜８ｖｏｌ.％）の低濃度メタノールが使用される。しかし，低濃度のメタノールを燃料タンクに保存して使用する場合，同じ燃料保存体積であってもメタノールの占める比率が低いため，燃料のエネルギー量が著しく減少する。従って，燃料のエネルギー量を増加させようとした場合，高濃度または純粋なメタノールを蓄えた燃料タンクを別途備える燃料電池システムが必要である。
【０００８】
一方，燃料電池で反応して生成された水の処理も問題となる。このような水は，燃料電池システムに別途の水タンクに蓄えることもできる。
【０００９】
特許文献１には，図２のように，メタノールと水とを別途に蓄え，これを混合器で混合した後，燃料電池スタックに供給する方式が開示されている。
【００１０】
図２を参照すれば，スタック４の内部におけるカソード側に，還元反応のための空気が供給され，カソードで利用し終わった空気は再び外部に排出される。このとき，反応の副産物である水は，回収されて水タンク６に送られる。一方，燃料タンク７には，高濃度または純粋メタノールが蓄えられる。
【００１１】
燃料として使われる水およびメタノールは，別途のタンク６，７に蓄えられ，水およびメタノールは，各ポンプＰによって燃料ミキサー８に供給され，ここで，上記水とメタノールとが混合された後，スタック４のアノード側に送られる。
【００１２】
この方式は，燃料タンク７以外の別途の水タンク８を必要とする。また，各タンクの液体を移送するポンプも必要となる。別途の水タンクおよびポンプによって占有される空間は，燃料電池システムのエネルギー密度を低下させてＤＭＦＣ本来の長所を弱める結果をもたらす。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６,３０３,２４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は，従来技術が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，別途の水タンクを準備することなく，燃料が減少した空間に回収された水を蓄えることが可能な，新規かつ改良された液体燃料カートリッジおよびその液体燃料カートリッジ備えた直接液体燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，直接液体燃料電池に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジにおいて：ハウジングと；上記ハウジング内で上記液体燃料が蓄えられるフロースペースと；上記フロースペースの一端に形成されて上記直接液体燃料電池に上記液体燃料を供給する液体燃料供給ホールと；上記フロースペースの他端に形成されて上記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホールと；上記フロースペース内で移動自在であり，上記液体燃料の終端に位置する移動壁と；
を備えることを特徴とする，直接液体燃料電池用の液体燃料カートリッジが提供される。
【００１６】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，第１面および第２面を有する電解質膜と，上記第１面に設けられたアノード電極および上記第２面に設けられたカソード電極を備えた少なくとも二つのＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と，による燃料電池スタックと；上記ＭＥＡのアノード電極およびカソード電極と部分的に接触して設置され，上記電極と接触する内面に供給される燃料の流動経路である流路チャンネルが形成された複数の導電性プレートと；上記スタックに対して垂直に貫通し，上記流路チャンネルに対して該当する燃料を供給または排出する経路を形成する複数の燃料出入孔と；上記アノード電極に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジと；上記液体燃料カートリッジと上記燃料電池スタックとの間に配置され，上記液体燃料を上記カソード電極で生成された水と混合し，上記燃料出入孔を通じて，上記アノード電極と接触する上記導電性プレートに形成された流路チャンネルに供給する燃料ミキサーと；残留した水を上記カソード電極から上記液体燃料カートリッジに送る水ポンプと；を備え，上記液体燃料カートリッジは，ハウジングと；上記ハウジング内で上記液体燃料が蓄えられるフロースペースと；上記フロースペースの一端に形成されて上記直接液体燃料電池に上記液体燃料を供給する液体燃料供給ホールと；上記フロースペースの他端に形成されて上記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホールと；上記フロースペース内で移動自在であり，上記液体燃料の終端に位置する移動壁と；を備えることを特徴とする。直接液体燃料電池が提供される。
【００１７】
上記フロースペースは，蛇行形状としての複数の屈曲部を有するとしても良い。
【００１８】
上記フロースペースの断面は，シリンダであっても良い。
【００１９】
上記液体燃料供給ホールおよび上記回収ホールには，上記移動壁の吐出を防止するストッパが形成されても良い。
【００２０】
上記移動壁は，比重が０.８〜１.０であっても良く，ポリエチレンまたはポリプロピレンであっても良い。
【００２１】
上記液体燃料供給ホールと上記回収ホールとの間には，上記移動壁の位置を検出する移動壁検出手段がさらに形成されるとしても良い。
【００２２】
上記移動壁検出手段は，上記ハウジングにおける上記移動壁の移動経路を見ることができるように形成された透明窓であるとしても良いし，上記ハウジングに設置された金属検出器を備えるとしても良い。後者の場合，上記移動壁には，上記金属検出器によって検出され得る金属材料が含まれるとしても良い。
【００２３】
上記フロースペースに蓄えられる液体燃料は，約９１％体積のメタノールであるとしても良い。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば，液体燃料カートリッジに高いエネルギー密度を有する液体燃料を蓄えることができ，発展時間を延長することが可能となる。こうして，従来必要であった燃料ポンプおよび水ポンプのうち，何れかのポンプを削減することが可能となり，占有空間を減少することができる。また，移動壁の位置を検出することによって，燃料の消尽も把握することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
図３は，本発明の望ましい実施形態による直接液体燃料電池の概略的な構成を示す図面であり，図４は，図３の液体燃料カートリッジの概略的な断面図である。
【００２７】
まず，図４を参照すると，本実施形態による液体燃料カートリッジ１００は，液体燃料を内部に蓄えるハウジング１１０で構成される。また，直六面体のハウジング１１０内にメタノールと，後述する水とが蓄えられるフロースペース１２０が形成されている。上記フロースペース１２０は，複数の屈曲部１２２と複数の直線部１２４とで構成されている。この屈曲部１２２は，フロースペース１２０の方向を１８０°回転させる役割を担う。上記フロースペース１２０には，移動壁１３０が設けられる。移動壁１３０は，望ましくは，シリンダであるが，球や他の移動体で構成することも可能である。
【００２８】
上記フロースペース１２０は，蛇行形状に形成される。このことにより，限定されたハウジング１１０内でフロースペース１２０以外の空間と移動壁１３０の体積とを減らすことができ，液体燃料カートリッジ１００内に多くの液体燃料を充填させうる。
【００２９】
上記フロースペース１２０の一端には，直接液体燃料電池に燃料を供給する液体燃料供給ホール１１２が形成されており，上記フロースペース１２０の他端には，上記直接液体燃料電池で発生した水が流入される回収ホール１１４が形成されている。上記液体燃料供給ホール１１２および上記回収ホール１１４には，それぞれ上記移動壁１３０の吐出を防止する第１ストッパ１１３および第２ストッパ１１５が形成されている。
【００３０】
上記移動壁１３０は，メタノールの比重である０.８より大きく，かつ水の比重である１.０より小さく，上記メタノールと反応しない高分子樹脂，例えば，ポリエチレンまたはポリプロピレンで形成されうる。
【００３１】
一方，上記移動壁１３０は，回収ホール１１４から充填される水と，消費されるメタノールとの境界面に位置する。液体燃料カートリッジ１００における液体燃料が利用されるにつれて，移動壁１３０は，フロースペース１２０から液体燃料供給ホール１１２方向に移動する。従って，移動壁１３０の位置は，液体燃料カートリッジ１００内に残っているメタノールの量を表すこととなり，上記移動壁１３０の位置を検出すれば，残存する液体燃料量をチェックすることができる。
【００３２】
このような移動壁検出手段としては，上記ハウジング１１０において，少なくとも上記液体燃料供給ホール１１２付近のフロースペース１２０を見ることができるように，透明窓１４０を設けることが考えられる。
【００３３】
また，以下のような他の方法も考えられる。先ず，移動壁１３０の内部に空間を設け，中空構造または多くの気孔を含む構造とし，表面の一部に金属物質を含ませる。このとき，移動壁１３０の比重を水より小さく維持することが重要である。そして，上記ハウジング１１０で上記液体燃料供給ホール１１２の付近に金属検出器１４２を設置する。上記金属検出器１４２は，その下部に移動壁１３０が移動してくることにより，電気的な信号を発生させて，ユーザに液体燃料カートリッジ１００の液体燃料がほぼ消尽することを知らせることができる。
【００３４】
上記構造の液体燃料カートリッジ１００は，直接液体燃料電池のデッドスペースに対応するように直線部の長さを変更する設計ができるので，設置空間を有効に活用することが可能となる。
【００３５】
図３を参照すれば，本実施形態の液体燃料，例えばメタノールは，前述したように，液体燃料カートリッジ１００の液体燃料供給ホール１１２から燃料ミキサー１７０を通じて直接液体燃料電池スタックのアノード電極に供給される。そして，大気中の空気は，カソード電極に供給される。
【００３６】
上記のような液体燃料および空気は，導電性プレート，例えば，バイポラープレートに形成された流路チャンネル（後述する図５の２４３，２５３参照）に供給される。
【００３７】
上記カソード電極において生成された水は，燃料ミキサー１７０に回収され，一部は，液体燃料カートリッジ１００からの液体燃料と混合される。残りの水は，水ポンプ１８０に回収されて液体燃料カートリッジ１００の回収ホール１１４を通じて液体燃料カートリッジ１００のフロースペース１２０に入る。このように流入された水は，移動壁１３０を押し，移動壁１３０がフロースペース１２０内で移動することとなる。上記燃料ミキサー１７０で液体燃料と混合される水と，液体燃料カートリッジ１００に回収される水との分配は，機械的な分配器（図示せず）でなされうる。アノード電極で未反応の燃料は，燃料ミキサー１７０に回収される。
【００３８】
一方，上記実施形態では，水ポンプ１８０が液体燃料カートリッジ１００の回収ホール１１４および燃料ミキサー１７０との間に設置されて，水の回収と燃料の吐出とを同時に行っているが，必ずしもこれに限定されるものではない。即ち，液体燃料カートリッジ１００の液体燃料供給ホール１１２と燃料ミキサー１７０との間に燃料ポンプ（図示せず）を配置して，燃料の吐出と水の回収とを行うとしてもよい。
【００３９】
本実施形態の液体燃料カートリッジ１００は，純水または高濃度の液体燃料，例えばメタノールを蓄え（保存し），また，燃料電池から排出する水も蓄える。回収ホール１１４に流入される水によって移動壁１３０を移動させるためには，メタノール使用量と水の回収量とが一致したほうが良い。
【００４０】
反応式３のＤＭＦＣ総括反応によれば，メタノール１モル（約４０ｃｍ３）が反応すれば，２モル（約３６ｃｍ３）の水が生成される。即ち，消費されるメタノール体積の９０％の水が余分に生成されることとなる。従って，液体燃料カートリッジ１００内に９１％のメタノール溶液が在るとすると，そのメタノール溶液を１ｍｌ使用した場合，０.９１ｍｌのメタノール燃料が反応し，０.０９ｍｌの水が反応せず残留する。そして，反応式３によって，新たに０.９１ｍｌのＭｅＯＨ×０.９＝０.８２ｍｌの水が生成される。従って，燃料が反応した後，残留した水は，０.０９ｍｌの水＋０.８２ｍｌの水＝０.９１ｍｌとなり，燃料反応による液体燃料カートリッジ１００内の体積バランスが保たれる。
【００４１】
図５は，本実施形態の液体燃料カートリッジを備える直接液体燃料電池スタックの概略的な構成図を示す図面である。
【００４２】
図５を参照すれば，燃料電池スタック２００には，電解質膜としてのメンブレイン２１０を中央とし，その両側にアノード電極２２０およびカソード電極２３０が設けられた複数のＭＥＡが電気的に順方向に配置されており，各ＭＥＡの間に中間導電性プレート２６０が介在されている。この中間導電性プレート２６０は，バイポラープレートに該当する。
【００４３】
上記バイポラープレート２６０の上記電極２２０，２３０と接触する内面には，流路チャンネル２４３，２５３が形成されている。そして，上記スタックの上下に終端導電性プレート２６１，２６２が位置している。上記終端導電性プレート２６１，２６２は，それぞれＭＥＡに接触する面にのみ流路チャンネル２４３，２５３が形成されており，それ以外の点については，中間導電性プレート２６０と実質的に同じ構造を有する。即ち，一側（図５で上端側の）終端導電性プレート２６１の内面に液体燃料流路チャンネル２４３が形成され，他側（図５で下端側の）終端導電性プレート２６２の内面に空気流路チャンネル２５３が形成されている。そして，上記終端導電性プレート２６１，２６２の外側面にそれぞれ電流集電板２７１，２７２が配される。
【００４４】
上記ＭＥＡおよびこれらの間の中間導電性プレート２６０，およびスタック上下の終端導電性プレート２６１，２６２，電流集電板２７１，２７２は両固定用エンドプレート２８１，２８２によって相互に固定される。
【００４５】
そして，上記スタックには，垂直方向への複数の貫通孔である燃料出入孔２４５，２５５が形成され，各燃料出入孔２４５，２５５には，混合液体燃料または空気が区別されて流入される。この混合液体燃料または空気はそれぞれ流路チャンネル２４３，２５３を通過し，未反応の燃料（液体燃料または空気）と反応生成物である水，ＣＯ２とはそれぞれ燃料出入孔（図示せず）を通じて排出される。図５には，混合燃料が入る燃料出入孔２４５と，空気が入る燃料出入孔２５５のみを示した。適切な流路を形成するために，流動遮断のためのガスケット２４１などが必要な部分に適用され得るが，このような流路形成構造は，一般的な技術であるので，ここでは具体的な説明を省略する。
【００４６】
上記のようなスタック構造の燃料出入孔２４５に，図３および図４に示された燃料ミキサー１７０を連結しうる。
【００４７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は，水を蓄える液体燃料カートリッジ，特にそれを備えた直接液体燃料カートリッジに関連した技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】直接液体燃料電池の基本的な構造を示す断面図である。
【図２】従来の直接液体燃料電池の概略的な構成を示す図面である。
【図３】本発明の望ましい実施形態による直接液体燃料電池の概略的な構成を示す図面である。
【図４】図３の液体燃料カートリッジの概略的な断面図である。
【図５】本実施形態の燃料混合装置が適用されるスタック電池の概略的な構成図を示す図面である。
【符号の説明】
【００５０】
１００ 液体燃料カートリッジ
１１０ ハウジング
１１２ 液体燃料供給ホール
１１３ 第１ストッパ
１１４ 回収ホール
１１５ 第２ストッパ
１２０ フロースペース
１２２ 屈曲部
１２４ 直線部
１３０ 移動壁
１４０ 透明窓
１４２ 金属検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接液体燃料電池に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジにおいて：
ハウジングと；
前記ハウジング内で前記液体燃料が蓄えられるフロースペースと；
前記フロースペースの一端に形成されて前記直接液体燃料電池に前記液体燃料を供給する液体燃料供給ホールと；
前記フロースペースの他端に形成されて前記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホールと；
前記フロースペース内で移動自在であり，前記液体燃料の終端に位置する移動壁と；
を備えることを特徴とする，直接液体燃料電池用の液体燃料カートリッジ。
【請求項２】
前記フロースペースは，蛇行形状としての複数の屈曲部を有することを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項３】
前記移動壁は，シリンダであることを特徴とする，請求項２に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項４】
前記液体燃料供給ホールおよび前記回収ホールには，前記移動壁の吐出を防止するストッパが形成されることを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項５】
前記移動壁は，比重が０.８〜１.０であることを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項６】
前記移動壁は，ポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする，請求項５に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項７】
前記液体燃料供給ホールと前記回収ホールとの間には，前記移動壁の位置を検出する移動壁検出手段がさらに形成されることを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項８】
前記移動壁検出手段は，前記ハウジングにおける前記移動壁の移動経路を見ることができるように形成された透明窓であることを特徴とする，請求項７に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項９】
前記移動壁検出手段は，前記ハウジングに設置された金属検出器を備え，
前記移動壁には，前記金属検出器によって検出され得る金属材料が含まれることを特徴とする，請求項７に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項１０】
前記フロースペースに蓄えられる液体燃料は，約９１％体積のメタノールであることを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項１１】
第１面および第２面を有する電解質膜と，前記第１面に設けられたアノード電極および前記第２面に設けられたカソード電極を備えた少なくとも二つのＭＥＡと，による燃料電池スタックと；
前記ＭＥＡのアノード電極およびカソード電極と部分的に接触して設置され，前記電極と接触する内面に供給される燃料の流動経路である流路チャンネルが形成された複数の導電性プレートと；
前記スタックに対して垂直に貫通し，前記流路チャンネルに対して該当する燃料を供給または排出する経路を形成する複数の燃料出入孔と；
前記アノード電極に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジと；
前記液体燃料カートリッジと前記燃料電池スタックとの間に配置され，前記液体燃料を前記カソード電極で生成された水と混合し，前記燃料出入孔を通じて，前記アノード電極と接触する前記導電性プレートに形成された流路チャンネルに供給する燃料ミキサーと；
残留した水を前記カソード電極から前記液体燃料カートリッジに送る水ポンプと；
を備え，
前記液体燃料カートリッジは，
ハウジングと；
前記ハウジング内で前記液体燃料が蓄えられるフロースペースと；
前記フロースペースの一端に形成されて前記直接液体燃料電池に前記液体燃料を供給する液体燃料供給ホールと；
前記フロースペースの他端に形成されて前記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホールと；
前記フロースペース内で移動自在であり，前記液体燃料の終端に位置する移動壁と；
を備えることを特徴とする。直接液体燃料電池。
【請求項１２】
前記フロースペースは，蛇行形状としての複数の屈曲部を有することを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１３】
前記移動壁は，シリンダであることを特徴とする，請求項１２に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１４】
前記液体燃料供給ホールおよび前記回収ホールには，前記移動壁の吐出を防止するストッパが形成されたことを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１５】
前記移動壁は，比重が０.８〜１.０であることを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１６】
前記移動壁は，ポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする，請求項１５に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１７】
前記液体燃料供給ホールと前記回収ホールとの間には，前記移動壁の位置を検出する移動壁検出手段がさらに形成されることを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１８】
前記移動壁検出手段は，前記ハウジングにおける前記移動壁の移動経路を見ることができるように形成された透明窓であることを特徴とする，請求項１７に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１９】
前記移動壁検出手段は，前記ハウジングに設置された金属検出器を備え，
前記移動壁には，前記金属検出器によって検出され得る金属材料が含まれることを特徴とする，請求項１７に記載の直接液体燃料電池。
【請求項２０】
前記フロースペースに蓄えられる液体燃料は，約９１％体積のメタノールであることを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１】
直接液体燃料電池に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジにおいて：
ハウジングと；
前記ハウジング内で前記液体燃料が蓄えられるフロースペースと；
前記フロースペースの一端に形成されて前記直接液体燃料電池に前記液体燃料を供給する液体燃料供給ホールと；
前記フロースペースの他端に形成されて前記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホールと；
前記フロースペース内で移動自在であり，前記液体燃料の終端に位置する移動壁と；
を備えることを特徴とする，直接液体燃料電池用の液体燃料カートリッジ。
【請求項２】
前記フロースペースは，蛇行形状としての複数の屈曲部を有することを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項３】
前記移動壁は，シリンダであることを特徴とする，請求項２に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項４】
前記液体燃料供給ホールおよび前記回収ホールには，前記移動壁の吐出を防止するストッパが形成されることを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項５】
前記移動壁は，比重が０.８〜１.０であることを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項６】
前記移動壁は，ポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする，請求項５に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項７】
前記液体燃料供給ホールと前記回収ホールとの間には，前記移動壁の位置を検出する移動壁検出手段がさらに形成されることを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項８】
前記移動壁検出手段は，前記ハウジングにおける前記移動壁の移動経路を見ることができるように形成された透明窓であることを特徴とする，請求項７に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項９】
前記移動壁検出手段は，前記ハウジングに設置された金属検出器を備え，
前記移動壁には，前記金属検出器によって検出され得る金属材料が含まれることを特徴とする，請求項７に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項１０】
前記フロースペースに蓄えられる液体燃料は，約９１％体積のメタノールであることを特徴とする，請求項１に記載の液体燃料カートリッジ。
【請求項１１】
第１面および第２面を有する電解質膜と，前記第１面に設けられたアノード電極および前記第２面に設けられたカソード電極を備えた少なくとも二つのＭＥＡと，による燃料電池スタックと；
前記ＭＥＡのアノード電極およびカソード電極と部分的に接触して設置され，前記電極と接触する内面に供給される燃料の流動経路である流路チャンネルが形成された複数の導電性プレートと；
前記スタックに対して垂直に貫通し，前記流路チャンネルに対して該当する燃料を供給または排出する経路を形成する複数の燃料出入孔と；
前記アノード電極に供給される液体燃料を蓄える液体燃料カートリッジと；
前記液体燃料カートリッジと前記燃料電池スタックとの間に配置され，前記液体燃料を前記カソード電極で生成された水と混合し，前記燃料出入孔を通じて，前記アノード電極と接触する前記導電性プレートに形成された流路チャンネルに供給する燃料ミキサーと；
残留した水を前記カソード電極から前記液体燃料カートリッジに送る水ポンプと；
を備え，
前記液体燃料カートリッジは，
ハウジングと；
前記ハウジング内で前記液体燃料が蓄えられるフロースペースと；
前記フロースペースの一端に形成されて前記直接液体燃料電池に前記液体燃料を供給する液体燃料供給ホールと；
前記フロースペースの他端に形成されて前記直接液体燃料電池から回収された水を受け入れる回収ホールと；
前記フロースペース内で移動自在であり，前記液体燃料の終端に位置する移動壁と；
を備えることを特徴とする。直接液体燃料電池。
【請求項１２】
前記フロースペースは，蛇行形状としての複数の屈曲部を有することを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１３】
前記移動壁は，シリンダであることを特徴とする，請求項１２に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１４】
前記液体燃料供給ホールおよび前記回収ホールには，前記移動壁の吐出を防止するストッパが形成されたことを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１５】
前記移動壁は，比重が０.８〜１.０であることを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１６】
前記移動壁は，ポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする，請求項１５に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１７】
前記液体燃料供給ホールと前記回収ホールとの間には，前記移動壁の位置を検出する移動壁検出手段がさらに形成されることを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１８】
前記移動壁検出手段は，前記ハウジングにおける前記移動壁の移動経路を見ることができるように形成された透明窓であることを特徴とする，請求項１７に記載の直接液体燃料電池。
【請求項１９】
前記移動壁検出手段は，前記ハウジングに設置された金属検出器を備え，
前記移動壁には，前記金属検出器によって検出され得る金属材料が含まれることを特徴とする，請求項１７に記載の直接液体燃料電池。
【請求項２０】
前記フロースペースに蓄えられる液体燃料は，約９１％体積のメタノールであることを特徴とする，請求項１１に記載の直接液体燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１５６３７９（Ｐ２００６−１５６３７９Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３７２８４（Ｐ２００５−３３７２８４）
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２２日（２００５．１１．２２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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