燃料電池の燃料供給装置
【課題】発電部に対する燃料の供給量を増大させて発電量を増大させることができる燃料電池の燃料供給装置を提供すること。
【解決手段】燃料を貯留する燃料タンク２と燃料が供給されて発電をおこなう発電部４とが、毛管力によって燃料を輸送する燃料輸送管路３を介して連通されている燃料電池の燃料供給装置において、燃料輸送管路３における燃料タンク２側の毛管力が相対的に小さく、かつ燃料輸送管路３における発電部４側に、燃料輸送管路３における他の部分に比較して大きい毛管力を発生させる毛管力増大部６が設けられていることを特徴とする。したがって、この発明によれば、毛管力増大部６はポンプ様に作用し、電動ポンプなどを用いることなく、発電部４に燃料を供給できるとともにその輸送量を増大でき、ＤＭＦＣの発電性能を増大（向上）させることができる。
【解決手段】燃料を貯留する燃料タンク２と燃料が供給されて発電をおこなう発電部４とが、毛管力によって燃料を輸送する燃料輸送管路３を介して連通されている燃料電池の燃料供給装置において、燃料輸送管路３における燃料タンク２側の毛管力が相対的に小さく、かつ燃料輸送管路３における発電部４側に、燃料輸送管路３における他の部分に比較して大きい毛管力を発生させる毛管力増大部６が設けられていることを特徴とする。したがって、この発明によれば、毛管力増大部６はポンプ様に作用し、電動ポンプなどを用いることなく、発電部４に燃料を供給できるとともにその輸送量を増大でき、ＤＭＦＣの発電性能を増大（向上）させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の発電部に燃料を供給する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気化学反応によって電力を発生させる燃料電池が従来開発されている。特に、常温で液体のアルコールを燃料として用いるダイレクトアルコール型の燃料電池は、例えば水素ガスを燃料とする水素燃料電池に比較して、燃料タンクに貯留される燃料の量に対して発電量が大きいという特徴を有している。言い換えれば、ダイレクトアルコール型燃料電池は、貯留量当たりのエネルギ密度が高いという特徴を有している。また、常温で液体のアルコールを燃料として用いるため、その貯留容器（すなわち、燃料タンク）を小型化でき、さらに、前述した水素燃料電池と比較して、装置全体の構成を小型化することができるなどの特徴を有する。したがって今後、ダイレクトアルコール型燃料電池は、ノートパソコン、小型ビデオカメラ、携帯電話などの小型携帯型の機器用電源として有望視されている燃料電池である。
【０００３】
一方、従来のダイレクトアルコール型燃料電池は、前述した水素燃料電池と比較して、燃料あたりの発電量、即ち発電効率が低いなどの問題があり、その向上が課題になっている。そのダイレクトアルコール型燃料電池の一例として、メタノールを燃料として用いるダイレクトメタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣと記す。）が知られている。図６に、従来のＤＭＦＣの構成例を模式的に示してある。また、図７に、従来のＤＭＦＣ１０１における燃料輸送管路１０３と発電部１０４との接続部分を模式的に示してある。図６および図７に示すように、従来のＤＭＦＣ１０１は、その発電量を向上させるために、燃料タンク１０２に貯留された燃料を燃料輸送管路１０３に介装されたポンプＰなどにより発電部１０４の燃料極（アノード）側に強制的に燃料を供給することが検討されている。
【０００４】
ＤＭＦＣは、アノードにおいて下記の（１）式に示す触媒反応が生じてプロトンと電子とを生成し、そのプロトンと電子とがカソードにおいて下記の（２）式に示す触媒反応を生じることにより発電をおこなうように構成されている。
【０００５】
アノードにおける触媒反応
ＣＨ３ＯＨ ＋ Ｈ２Ｏ → ＣＯ２ ＋ ６Ｈ＋ 十 ６ｅ− …（１）式
【０００６】
カソードにおける触媒反応
３／２Ｏ２ ＋ ６Ｈ＋ ＋ ６ｅ− → ３Ｈ２Ｏ …（２）式
【０００７】
上記の（１）式に示す触媒反応により生じた二酸化炭素および（２）式に示す触媒反応により生じた水は、排気口から排出されるようになっている。
【０００８】
発電部に対する液体燃料の供給量を増大させる場合に、前述したようにポンプを用いることが検討されているが、そのポンプの駆動には例えば電力が必要である。そのため、燃料の供給に電動ポンプを用いる場合には、そのポンプの駆動に必要な電力はＤＭＦＣの発電部から得ることになり、最終的なＤＭＦＣの発電量は発電部から出力される電力からポンプによる消費電力分を差し引いた値となる。そのため、ポンプを用いずに発電部に燃料を供給することが検討されており、その一例が特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１および特許文献２に記載された各装置は、毛管力を発生させるウイックによって、燃料タンクから発電部に液体燃料を供給（輸送）するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００４６１２３号明細書
【特許文献２】特開２００６−３２４２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献１および特許文献２に記載された発明によれば、ウイックの毛管力によって、燃料タンクから発電部に燃料が供給（輸送）され、ポンプなどの動力を用いずに燃料を供給できる。そのため、発電した電力の一部がポンプの駆動に消費されないので、燃料電池全体として、発電した電力の損失を抑制することができる。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された構成では、発電部に対する燃料の供給量（輸送量）はウイックの毛管力に依存する。すなわち、燃料の供給量を増大させて発電量を増大させることができない虞があり、この点で改良の余地があった。
【００１１】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、発電部に対する燃料の供給量を増大させて発電量を増大させることができる燃料電池の燃料供給装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、燃料を貯留する燃料タンクと前記燃料が供給されて発電をおこなう発電部とが、毛管力によって前記燃料を輸送する燃料輸送管路を介して連通されている燃料電池の燃料供給装置において、前記燃料輸送管路における前記発電部側に、前記燃料輸送管路における他の部分に比較して、大きい毛管力を発生させる毛管力増大部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記毛管力増大部は、前記発電部で発生する熱が熱伝達される位置に設けられていることを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記毛管力増大部は、その毛管力増大部に熱伝達可能な位置に熱源が設けられていることを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記熱源は、電気ヒーターを含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１ないし３の発明において、前記毛管力増大部は、熱伝導性を有する微粉により形成された多孔質体を含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記微粉は、熱伝導性を有する金属粉体もしくはセラミックスを含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記金属粉体は、ニッケルもしくは金を含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項１ないし７の発明において、前記燃料は、メタノールを含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、燃料輸送管路における発電部側に、燃料輸送管路における他の部分に比較して、大きい毛管力を発生させる毛管力増大部を設けることにより、毛管力増大部はポンプ様に作用する。したがって、燃料の輸送量を増大（向上）させることができる。また、電動ポンプなどを用いることなく、発電部に燃料を供給できるとともに、その輸送量を増大させることができる。さらにまた、ポンプを用いることがないので、燃料電池が発電した電力の損失を抑制することができ、これによってもＤＭＦＣの発電性能を増大（向上）させることができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、毛管力増大部は、発電部で発生する熱が熱伝達される位置に設けられているから、その熱によって供給された燃料を蒸気化して発電部に供給することができる。また、これにより燃料の供給量を増大させることができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明による効果と同様の効果に加えて、毛管力増大部に熱伝達可能に熱源が設けられているので、発電部で発生する熱に依存せずに燃料を蒸気化することができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明による効果と同様の効果に加えて、熱源に電気ヒーターを用いることにより、発電した電力の一部が消費されるものの、電気ヒーターの発生させる熱によって燃料が蒸気化させるので、燃料電池の始動性を向上させることができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし３の発明による効果と同様の効果に加えて、毛管力増大部は、熱伝導性を有する微粉により形成された多孔質体であるから、その多孔構造によって毛管力を発生させることができる。また、毛管力増大部は多孔構造のため、発電部で発生した熱が熱伝達された場合に、その熱によって燃料を蒸気化させる面積を大きくすることができる。その結果、燃料の輸送量を増大させ、発電量を増大させることができる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、請求項５の発明による効果と同様の効果に加えて、微粉は、熱伝導性を有する金属粉体もしくはセラミックスであるから、発電部で発生した熱を熱伝達することができる。
【００２６】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明による効果と同様の効果に加えて、毛管力増大部は、ニッケルもしくは金の金属粉体によって形成される。その結果、毛管力増大部は、熱伝導性を有するとともに、燃料電池の動作温度範囲において耐腐食性を有し、酸化され難いものとすることができる。
【００２７】
請求項８の発明によれば、請求項１ないし７の発明による効果と同様の効果に加えて、反応性が高く、エネルギ密度の高いメタノールを燃料に用いることにより、メタノールを貯留する燃料タンクの容積を小さく抑えることができる。また、水素などの気体燃料を用いる場合と比較して取り扱いを容易にすることができる。さらにまた、燃料コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係る装置を適用したパッシブ型ＤＭＦＣの構成例を模式的に示す図である。
【図２】図１における燃料輸送管路と発電部との接続部分を模式的に示す図である。
【図３】従来のパッシブ型ＤＭＦＣの構成例を模式的に示す図である。
【図４】図３における燃料輸送管路と発電部との接続部分を模式的に示す図である。
【図５】この発明に係る装置を適用したパッシブ型ＤＭＦＣの評価に使用した発電部の構成を模式的に示す図である。
【図６】従来のＤＭＦＣの構成例を模式的に示す図である。
【図７】従来のＤＭＦＣにおける燃料輸送管路と発電部との接続部分を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
つぎにこの発明をより具体的に説明する。図１に、この発明に係る装置を適用したパッシブ型ＤＭＦＣの構成例を模式的に示してある。そのＤＭＦＣ１の燃料であるメタノールは、燃料タンク２に貯留され、燃料輸送管路３を流動して発電部４に供給されるように構成されている。その燃料輸送管路３の内部には、例えばガラス繊維など細線を束ねて構成されたウイック５もしくは多孔質部材が設けられており、これらの部材が発生させる毛管力によってメタノールが燃料タンク２から発電部４に供給されるようになっている。
【００３０】
前述したウイック５の一方の端部における少なくとも一部は、前記燃料タンク２の内部で燃料に浸漬されていることが好ましい。さらに好ましくは、燃料タンク２の内部に、例えば脱脂綿などの毛管力を発生させるとともに多孔構造を有する部材を充填させ、これに前述したウイック５の少なくとも一部を接触させて設けることが好ましい。
【００３１】
図２に、図１における燃料輸送管路３と発電部４との接続部分を模式的に示してある。燃料輸送管路３の内部に設けられたウイック５の他方の端部に接触して、この発明における毛管力増大部６が設けられている。この毛管力増大部６は、例えばガラス繊維のウイック５の表面に熱伝導性を有する金属粉体が焼結により担持されて構成されている。また、毛管力増大部６は、金属粉体を焼結して形成された多孔質体であってもよい。要は、熱伝導性を有し、毛管力を発生させる多孔構造を有していればよい。また、毛管力増大部６は、発電が継続されている間は、不可避的に燃料（メタノール）に暴露されるため、ニッケルもしくは金あるいはチタンならびにステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）などの化学的に安定な金属粉体によって形成されることが好ましい。なお、製造コストを抑制するためには、前述した金属粉体にニッケルを適用することが好ましい。
【００３２】
毛管力増大部６は、前述したように、例えばガラス繊維のウイック５の表面に熱伝導性を有する金属粉体が焼結により担持されて、もしくは金属粉体を焼結して形成された多孔質体により構成されている。その金属粉体は、例えば平均粒子径が１μｍ以下になるように調整された金属粉体を用いることが好ましい。毛管力増大部６は、要は、平均粒子径の小さい金属粉体を用いることにより、その毛管力（表面張力）が向上するように構成されていればよい。
【００３３】
なお、この毛管力増大部６は、毛管力を生じさせるように構成された多孔質セラミックスであってもよい。また、その表面に、熱伝導性を向上させるために、ニッケルもしくは金によるメッキを施してもよい。さらに、メタノールとの親和性を向上させるため、必要に応じて水和処理（親水性処理）を施してもよい。
【００３４】
毛管力増大部６における前述したウイック５に接触している側（燃料タンク２側）とは反対側の部分（発電部４側）が、発電部４に接触して設けられ、かつ発電部４で発生する熱が熱伝達されるようになっている。すなわち、前述した（１）式および（２）式に示す発電反応にともなって発生する熱が毛管力増大部６に熱伝達されるようになっている。発電部４で発生する熱は、外気温よりも相対的に高温であるから、その熱が毛管力増大部６に熱伝達されると、燃料であるメタノールが蒸気化される。そして、その蒸気化したメタノールが発電部４に供給される。すなわち、液体メタノールが蒸気化して発電部４に供給されることにより、毛管力増大部６の内部における多孔構造に保持された液体メタノールのメニスカスが低下して、新たな液体メタノールをその多孔構造に誘引するようになっている。したがって、毛管力増大部６では、相対的に大きい毛管力が発生するようになっており、その相対的に大きな毛管力によって、液体メタノールが燃料輸送管路３の内部を流動して燃料タンク２から発電部４に供給されるようになっている。
【００３５】
また、毛管力増大部６に熱伝達可能に接触して、もしくはその周縁部に電気ヒーター（図示せず）を設けてもよい。この電気ヒーターは、熱線などによって構成されたものであってもよく、より具体的には、ニクロム線などの熱線であってもよい。ニクロム線のような熱線を用いる場合には、安全上の観点から、熱線の周囲にシリコンゴムなどを被覆することが好ましい。また、予め定めた温度以上の発熱が生じた場合に、通電量を減少させるように構成された自動制御型の熱線を用いてもよい。そして、熱線を電気ヒーターに用いる場合には、熱線をウイック５を含む燃料輸送管路３の外周側に巻き付けてもよい。要は、電気ヒーターの発生させる熱が毛管力増大部６に熱伝達されるように構成されていればよい。
【００３６】
電気ヒーターの発生する熱が毛管力増大部６に熱伝達されると、蒸気化されるメタノール量が増大して、すなわち、発電部４への燃料の供給量が増大してＤＭＦＣ１の発電量を向上させることができる。言い換えれば、電気ヒーターの発熱量を調整することにより、メタノールの輸送（供給）量を調整できる。また、これによりＤＭＦＣ１の発電量を調整することができる。
【００３７】
図３に、比較例として、従来のパッシブ型ＤＭＦＣの構成例を模式的に示してある。また、図４に、図３における燃料輸送管路３と発電部４との接続部分を模式的に示してある。なお、図３および図４に示す例は、前述した図１および図２に示す構成の一部を変更したものであり、したがって図１および図２に示す部分と同一の部分には図３および図４に図１および図２と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
図３および図４において、燃料であるメタノールは、燃料タンク２に貯留され、燃料輸送管路３を流動して発電部４に供給されるように構成されている。その燃料輸送管路３の内部には、例えばガラス繊維など細線を束ねて構成されたウイック５もしくは多孔質部材が設けられており、これらの部材が発生させる毛管力によってメタノールが燃料タンク２から発電部４に供給されるようになっている。
【００３９】
前述した図１および図２に示す構成の実験機を作製し、その燃料輸送能力を評価した。図５には、その評価に用いた発電部の構成を模式的に示してある。発電部４は、実質的な燃料電池に相当する部分であり、高分子電解質膜７を備え、その電解質膜７と電極８，９とを一体化した膜・電極接合体（すなわち発電部。Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ；以下、ＭＥＡと記す。）４により構成されている。電解質膜７は、例えばパーフルオロスルホン酸系高分子膜（例えばＮａｆｉｏｎ １１７（登録商標））もしくはポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）などによって構成されている。以下に記す実施例では、電解質膜７に厚さ０．１ｍｍのパーフルオロスルホン酸系高分子膜を用いた。
【００４０】
電解質膜７を挟んで、その両面側に触媒層１０，１１が設けられている。アノード側の触媒層１０には、白金と酸化ルテニウムとの等量混合物によって構成されたものを用いた。また、カソード側の触媒層１１には、白金を主成分として構成されたものを用いた。そして、これらの触媒層（膜）１０，１１の厚さは、それぞれ２０μｍになるように調整した。
【００４１】
触媒層（膜）１０，１１は、前述した白金粉末と酸化ルテニウム粉末との等量混合物もしくは白金粉末をそれぞれアルコール類と混合してインク化（スラリー化）し、これをスクリーン印刷機によりテフロン（登録商標）シート上にプリントして作製した。次いで、このテフロン（登録商標）シート上に作製した触媒膜１０，１１を前述したパーフルオロスルホン酸系高分子膜７に重ね合わせ、ホットプレス機で１４０℃、５分間、加熱加圧した。その後、その加圧状態を保った状態で、室内に静置して室温まで冷却（自然冷却）し、触媒膜１０，１１を電解質膜７に転写した。また、加圧加熱後に、強制的に冷却する場合は、急激な冷却を避け、温度の下降速度が１０℃／ｍｉｎになるようにする。
【００４２】
これらの触媒層１０，１１における前述した電解質膜７とは反対側の表面には、それぞれガス拡散層（Ｇａｓ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；以下、ＧＤＬと記す。）１２，１３が設けられている。ＧＤＬ１２，１３は、触媒層１０，１１に燃料であるメタノールや酸化剤（酸素）が流通する空隙（空間）を確保するためのものであり、また、ＧＤＬ１２，１３は導電性を有している。すなわち、ＧＤＬ１２，１３は導電性を有する多孔構造になっている。以下に示す実施例では、各ＧＤＬ１２，１３には、厚さ１．０ｍｍのカーボン繊維に水和処理（親水性処理）を施したものを用いた。そして、そのカーボン繊維から形成されたアノード側のＧＤＬ１２に、前述した毛管力増大部６が接続されている。
【００４３】
これらのＧＤＬ１２，１３における触媒層１０，１１とは反対側の表面に、前述した電極８，９が設けられている。電極８，９は、例えば、パンチングメタルもしくはメッシュ形状に形成された部材から構成されており、その表面に金あるいは白金によるメッキ処理が施されている。以下に示す実施例では、電極８，９には、厚さ０．３ｍｍ、開口径が２．０ｍｍになるように調整されたステンレス製のメッシュ構造体に白金メッキを施したものを用いた。そして、これらの材料をホットプレス機で加熱加圧することにより、一体構造化してＭＥＡ４を作製した。
【００４４】
また、各電極８，９の面積がそれぞれ２５ｃｍ２（５．０ｃｍ２×５．０ｃｍ２）になるように調整した。燃料には、蒸留水で１０ｖｏｌ％に希釈したメタノール水溶液を用いた。各電極８，９にはリード線１４が接続されており、発電した電力が負荷（例えば各種電気機器など）１５に供給されるようになっている。
【００４５】
この発明のおける燃料輸送管路３は、下記に記すように作製した。
【実施例１】
【００４６】
燃料輸送管路３は、シリコンゴム製の全長１００ｍｍ、外径３ｍｍ、内径２ｍｍのチューブの内部に、ガラス繊維で構成された全長２５０ｍｍ、外径２ｍｍのウイック５を通して作製した。より具体的には、シリコンゴム製のチューブにおける燃料タンク２側の端部から、ウイックを１００ｍｍ突出させて燃料タンク２に貯留した１０ｖｏｌ％メタノール水溶液に浸した。一方、シリコンゴム製のチューブにおける発電部４側の端部から、ウイックを５０ｍｍ突出させた。また、ウイック５の発電部４側の端部から１００ｍｍの部分（区間）に、平均粒子径が５μｍのニッケル粒子を担持させ、焼結により固定した。このニッケル粒子を担持させた部分（区間）が、この発明における毛管力増大部６に相当する。そして、この発電部４側に突出させた部分は、前述したＭＥＡ（発電部）４をプレス成型して組み立てる際に、アノード側のＧＤＬ１２に接触させ、プレス成形により機械的に固定した。
【実施例２】
【００４７】
実施例２は、前述した実施例１に示す構成の一部を変更したものであり、したがって実施例１と同一の構成部分についてはその説明を省略する。ウイック５の発電部４側の端部から１００ｍｍの区間に、平均粒子径が１μｍのニッケル粒子を焼結により担持させ、また固定した。
【実施例３】
【００４８】
実施例３は、前述した実施例１および実施例２に示す構成の一部を変更したものであり、したがって実施例１および実施例２と同一の構成部分についてはその説明を省略する。ウイック５の全長に亘って、平均粒子径が１μｍのニッケル粒子を焼結により担持させ、また固定した。
【比較例】
【００４９】
比較例における燃料輸送管路３は、シリコンゴム製の全長１００ｍｍ、外径３ｍｍ、内径２ｍｍのチューブの内部に、ガラス繊維で構成された全長２５０ｍｍ、外径２ｍｍのウイック５を通して作製した。より具体的には、そのシリコンゴム製のチューブにおける燃料タンク２側の端部から、ウイックを１００ｍｍ突出させて燃料タンク２に貯留した１０ｖｏｌ％メタノール水溶液に浸した。一方、シリコンゴム製のチューブにおける発電部４側の端部から、ウイックを５０ｍｍ突出させた。この発電部４側に突出させたウイック５は、前述したＭＥＡ（発電部）４をプレス成型して組み立てる際に、アノード側のＧＤＬ１２に接触させ、プレス成形により機械的に固定した。
【００５０】
（評価）
前述した実施例１ないし実施例３ならびに比較例で得られた燃料輸送管路３を用いて、図１および図２に示す構成のＤＭＦＣ１を作製した。そして、そのＤＭＦＣの発電開始から、発電量が安定する１時間後に測定した発電量を下記の表１に示す。表１に示す結果から明らかなように、いずれの実施例も比較例に比較して大幅に発電量が向上したことが認められた。言い換えれば、毛管力増大部６を発電部４の熱が伝達される位置に配置することにより、燃料の輸送能力が向上したことが認められた。また、実施例１と実施例２との比較および実施例１と実施例３との比較から、平均粒子径の小さい金属粉体を用いることにより、燃料の輸送能力を向上できることが認められた。言い換えれば、平均粒子径の小さい金属粉体を用いることにより、毛管力を増大できることが認められた。
【表１】
【００５１】
なお、金属粉体は一般的にその粒子径が小さくなるほど毛管力が増大する傾向にある。したがって、平均粒子径が１μｍ以下の金属粉体を焼結させることによりこの発明における毛管力増大部６を構成すれば、更なる燃料の輸送能力の向上が期待できる。
【００５２】
したがって、この発明によれば、相対的に大きい毛管力を発生させる毛管力増大部６を発電部４の熱が熱伝達される位置に設けることによって、燃料の輸送能力を向上させることができる。その結果、従来のパッシブ型ＤＭＦＣと比較して、発電量を向上させることができる。
【００５３】
なお、毛管力増大部６は、前述したように、発電部４あるいは電気ヒーターの熱によって液体メタノールを蒸気化させて発電部４に供給するとともに、その多孔構造の内部に新たな液体メタノールを誘引するようになっている。言い換えれば、毛管力増大部６は、ポンプ様に作用するようになっている。したがって、前述した具体例では、燃料輸送管路３の内部に設けられたウイック５の端部（発電部４側）に、毛管力増大部６を設けた例を示してあるが、燃料輸送管路３の内部にウイック５を必ずしも設ける必要がない。要は、毛管力増大部６が発生させる相対的に大きな毛管力によって、液体メタノールが燃料輸送管路３の内部を流動して燃料タンク２から発電部４に供給されるように構成されていればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…ＤＭＦＣ、 ２…燃料タンク、 ３…燃料輸送管路、 ４…発電部（ＭＥＡ）、 ５…ウイック、 ６…毛管力増大部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の発電部に燃料を供給する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気化学反応によって電力を発生させる燃料電池が従来開発されている。特に、常温で液体のアルコールを燃料として用いるダイレクトアルコール型の燃料電池は、例えば水素ガスを燃料とする水素燃料電池に比較して、燃料タンクに貯留される燃料の量に対して発電量が大きいという特徴を有している。言い換えれば、ダイレクトアルコール型燃料電池は、貯留量当たりのエネルギ密度が高いという特徴を有している。また、常温で液体のアルコールを燃料として用いるため、その貯留容器（すなわち、燃料タンク）を小型化でき、さらに、前述した水素燃料電池と比較して、装置全体の構成を小型化することができるなどの特徴を有する。したがって今後、ダイレクトアルコール型燃料電池は、ノートパソコン、小型ビデオカメラ、携帯電話などの小型携帯型の機器用電源として有望視されている燃料電池である。
【０００３】
一方、従来のダイレクトアルコール型燃料電池は、前述した水素燃料電池と比較して、燃料あたりの発電量、即ち発電効率が低いなどの問題があり、その向上が課題になっている。そのダイレクトアルコール型燃料電池の一例として、メタノールを燃料として用いるダイレクトメタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣと記す。）が知られている。図６に、従来のＤＭＦＣの構成例を模式的に示してある。また、図７に、従来のＤＭＦＣ１０１における燃料輸送管路１０３と発電部１０４との接続部分を模式的に示してある。図６および図７に示すように、従来のＤＭＦＣ１０１は、その発電量を向上させるために、燃料タンク１０２に貯留された燃料を燃料輸送管路１０３に介装されたポンプＰなどにより発電部１０４の燃料極（アノード）側に強制的に燃料を供給することが検討されている。
【０００４】
ＤＭＦＣは、アノードにおいて下記の（１）式に示す触媒反応が生じてプロトンと電子とを生成し、そのプロトンと電子とがカソードにおいて下記の（２）式に示す触媒反応を生じることにより発電をおこなうように構成されている。
【０００５】
アノードにおける触媒反応
ＣＨ３ＯＨ ＋ Ｈ２Ｏ → ＣＯ２ ＋ ６Ｈ＋ 十 ６ｅ− …（１）式
【０００６】
カソードにおける触媒反応
３／２Ｏ２ ＋ ６Ｈ＋ ＋ ６ｅ− → ３Ｈ２Ｏ …（２）式
【０００７】
上記の（１）式に示す触媒反応により生じた二酸化炭素および（２）式に示す触媒反応により生じた水は、排気口から排出されるようになっている。
【０００８】
発電部に対する液体燃料の供給量を増大させる場合に、前述したようにポンプを用いることが検討されているが、そのポンプの駆動には例えば電力が必要である。そのため、燃料の供給に電動ポンプを用いる場合には、そのポンプの駆動に必要な電力はＤＭＦＣの発電部から得ることになり、最終的なＤＭＦＣの発電量は発電部から出力される電力からポンプによる消費電力分を差し引いた値となる。そのため、ポンプを用いずに発電部に燃料を供給することが検討されており、その一例が特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１および特許文献２に記載された各装置は、毛管力を発生させるウイックによって、燃料タンクから発電部に液体燃料を供給（輸送）するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００４６１２３号明細書
【特許文献２】特開２００６−３２４２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献１および特許文献２に記載された発明によれば、ウイックの毛管力によって、燃料タンクから発電部に燃料が供給（輸送）され、ポンプなどの動力を用いずに燃料を供給できる。そのため、発電した電力の一部がポンプの駆動に消費されないので、燃料電池全体として、発電した電力の損失を抑制することができる。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された構成では、発電部に対する燃料の供給量（輸送量）はウイックの毛管力に依存する。すなわち、燃料の供給量を増大させて発電量を増大させることができない虞があり、この点で改良の余地があった。
【００１１】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、発電部に対する燃料の供給量を増大させて発電量を増大させることができる燃料電池の燃料供給装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、燃料を貯留する燃料タンクと前記燃料が供給されて発電をおこなう発電部とが、毛管力によって前記燃料を輸送する燃料輸送管路を介して連通されている燃料電池の燃料供給装置において、前記燃料輸送管路における前記発電部側に、前記燃料輸送管路における他の部分に比較して、大きい毛管力を発生させる毛管力増大部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記毛管力増大部は、前記発電部で発生する熱が熱伝達される位置に設けられていることを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記毛管力増大部は、その毛管力増大部に熱伝達可能な位置に熱源が設けられていることを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記熱源は、電気ヒーターを含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１ないし３の発明において、前記毛管力増大部は、熱伝導性を有する微粉により形成された多孔質体を含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記微粉は、熱伝導性を有する金属粉体もしくはセラミックスを含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記金属粉体は、ニッケルもしくは金を含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項１ないし７の発明において、前記燃料は、メタノールを含むことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、燃料輸送管路における発電部側に、燃料輸送管路における他の部分に比較して、大きい毛管力を発生させる毛管力増大部を設けることにより、毛管力増大部はポンプ様に作用する。したがって、燃料の輸送量を増大（向上）させることができる。また、電動ポンプなどを用いることなく、発電部に燃料を供給できるとともに、その輸送量を増大させることができる。さらにまた、ポンプを用いることがないので、燃料電池が発電した電力の損失を抑制することができ、これによってもＤＭＦＣの発電性能を増大（向上）させることができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、毛管力増大部は、発電部で発生する熱が熱伝達される位置に設けられているから、その熱によって供給された燃料を蒸気化して発電部に供給することができる。また、これにより燃料の供給量を増大させることができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明による効果と同様の効果に加えて、毛管力増大部に熱伝達可能に熱源が設けられているので、発電部で発生する熱に依存せずに燃料を蒸気化することができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明による効果と同様の効果に加えて、熱源に電気ヒーターを用いることにより、発電した電力の一部が消費されるものの、電気ヒーターの発生させる熱によって燃料が蒸気化させるので、燃料電池の始動性を向上させることができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし３の発明による効果と同様の効果に加えて、毛管力増大部は、熱伝導性を有する微粉により形成された多孔質体であるから、その多孔構造によって毛管力を発生させることができる。また、毛管力増大部は多孔構造のため、発電部で発生した熱が熱伝達された場合に、その熱によって燃料を蒸気化させる面積を大きくすることができる。その結果、燃料の輸送量を増大させ、発電量を増大させることができる。
【００２５】
請求項６の発明によれば、請求項５の発明による効果と同様の効果に加えて、微粉は、熱伝導性を有する金属粉体もしくはセラミックスであるから、発電部で発生した熱を熱伝達することができる。
【００２６】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明による効果と同様の効果に加えて、毛管力増大部は、ニッケルもしくは金の金属粉体によって形成される。その結果、毛管力増大部は、熱伝導性を有するとともに、燃料電池の動作温度範囲において耐腐食性を有し、酸化され難いものとすることができる。
【００２７】
請求項８の発明によれば、請求項１ないし７の発明による効果と同様の効果に加えて、反応性が高く、エネルギ密度の高いメタノールを燃料に用いることにより、メタノールを貯留する燃料タンクの容積を小さく抑えることができる。また、水素などの気体燃料を用いる場合と比較して取り扱いを容易にすることができる。さらにまた、燃料コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係る装置を適用したパッシブ型ＤＭＦＣの構成例を模式的に示す図である。
【図２】図１における燃料輸送管路と発電部との接続部分を模式的に示す図である。
【図３】従来のパッシブ型ＤＭＦＣの構成例を模式的に示す図である。
【図４】図３における燃料輸送管路と発電部との接続部分を模式的に示す図である。
【図５】この発明に係る装置を適用したパッシブ型ＤＭＦＣの評価に使用した発電部の構成を模式的に示す図である。
【図６】従来のＤＭＦＣの構成例を模式的に示す図である。
【図７】従来のＤＭＦＣにおける燃料輸送管路と発電部との接続部分を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
つぎにこの発明をより具体的に説明する。図１に、この発明に係る装置を適用したパッシブ型ＤＭＦＣの構成例を模式的に示してある。そのＤＭＦＣ１の燃料であるメタノールは、燃料タンク２に貯留され、燃料輸送管路３を流動して発電部４に供給されるように構成されている。その燃料輸送管路３の内部には、例えばガラス繊維など細線を束ねて構成されたウイック５もしくは多孔質部材が設けられており、これらの部材が発生させる毛管力によってメタノールが燃料タンク２から発電部４に供給されるようになっている。
【００３０】
前述したウイック５の一方の端部における少なくとも一部は、前記燃料タンク２の内部で燃料に浸漬されていることが好ましい。さらに好ましくは、燃料タンク２の内部に、例えば脱脂綿などの毛管力を発生させるとともに多孔構造を有する部材を充填させ、これに前述したウイック５の少なくとも一部を接触させて設けることが好ましい。
【００３１】
図２に、図１における燃料輸送管路３と発電部４との接続部分を模式的に示してある。燃料輸送管路３の内部に設けられたウイック５の他方の端部に接触して、この発明における毛管力増大部６が設けられている。この毛管力増大部６は、例えばガラス繊維のウイック５の表面に熱伝導性を有する金属粉体が焼結により担持されて構成されている。また、毛管力増大部６は、金属粉体を焼結して形成された多孔質体であってもよい。要は、熱伝導性を有し、毛管力を発生させる多孔構造を有していればよい。また、毛管力増大部６は、発電が継続されている間は、不可避的に燃料（メタノール）に暴露されるため、ニッケルもしくは金あるいはチタンならびにステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）などの化学的に安定な金属粉体によって形成されることが好ましい。なお、製造コストを抑制するためには、前述した金属粉体にニッケルを適用することが好ましい。
【００３２】
毛管力増大部６は、前述したように、例えばガラス繊維のウイック５の表面に熱伝導性を有する金属粉体が焼結により担持されて、もしくは金属粉体を焼結して形成された多孔質体により構成されている。その金属粉体は、例えば平均粒子径が１μｍ以下になるように調整された金属粉体を用いることが好ましい。毛管力増大部６は、要は、平均粒子径の小さい金属粉体を用いることにより、その毛管力（表面張力）が向上するように構成されていればよい。
【００３３】
なお、この毛管力増大部６は、毛管力を生じさせるように構成された多孔質セラミックスであってもよい。また、その表面に、熱伝導性を向上させるために、ニッケルもしくは金によるメッキを施してもよい。さらに、メタノールとの親和性を向上させるため、必要に応じて水和処理（親水性処理）を施してもよい。
【００３４】
毛管力増大部６における前述したウイック５に接触している側（燃料タンク２側）とは反対側の部分（発電部４側）が、発電部４に接触して設けられ、かつ発電部４で発生する熱が熱伝達されるようになっている。すなわち、前述した（１）式および（２）式に示す発電反応にともなって発生する熱が毛管力増大部６に熱伝達されるようになっている。発電部４で発生する熱は、外気温よりも相対的に高温であるから、その熱が毛管力増大部６に熱伝達されると、燃料であるメタノールが蒸気化される。そして、その蒸気化したメタノールが発電部４に供給される。すなわち、液体メタノールが蒸気化して発電部４に供給されることにより、毛管力増大部６の内部における多孔構造に保持された液体メタノールのメニスカスが低下して、新たな液体メタノールをその多孔構造に誘引するようになっている。したがって、毛管力増大部６では、相対的に大きい毛管力が発生するようになっており、その相対的に大きな毛管力によって、液体メタノールが燃料輸送管路３の内部を流動して燃料タンク２から発電部４に供給されるようになっている。
【００３５】
また、毛管力増大部６に熱伝達可能に接触して、もしくはその周縁部に電気ヒーター（図示せず）を設けてもよい。この電気ヒーターは、熱線などによって構成されたものであってもよく、より具体的には、ニクロム線などの熱線であってもよい。ニクロム線のような熱線を用いる場合には、安全上の観点から、熱線の周囲にシリコンゴムなどを被覆することが好ましい。また、予め定めた温度以上の発熱が生じた場合に、通電量を減少させるように構成された自動制御型の熱線を用いてもよい。そして、熱線を電気ヒーターに用いる場合には、熱線をウイック５を含む燃料輸送管路３の外周側に巻き付けてもよい。要は、電気ヒーターの発生させる熱が毛管力増大部６に熱伝達されるように構成されていればよい。
【００３６】
電気ヒーターの発生する熱が毛管力増大部６に熱伝達されると、蒸気化されるメタノール量が増大して、すなわち、発電部４への燃料の供給量が増大してＤＭＦＣ１の発電量を向上させることができる。言い換えれば、電気ヒーターの発熱量を調整することにより、メタノールの輸送（供給）量を調整できる。また、これによりＤＭＦＣ１の発電量を調整することができる。
【００３７】
図３に、比較例として、従来のパッシブ型ＤＭＦＣの構成例を模式的に示してある。また、図４に、図３における燃料輸送管路３と発電部４との接続部分を模式的に示してある。なお、図３および図４に示す例は、前述した図１および図２に示す構成の一部を変更したものであり、したがって図１および図２に示す部分と同一の部分には図３および図４に図１および図２と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
図３および図４において、燃料であるメタノールは、燃料タンク２に貯留され、燃料輸送管路３を流動して発電部４に供給されるように構成されている。その燃料輸送管路３の内部には、例えばガラス繊維など細線を束ねて構成されたウイック５もしくは多孔質部材が設けられており、これらの部材が発生させる毛管力によってメタノールが燃料タンク２から発電部４に供給されるようになっている。
【００３９】
前述した図１および図２に示す構成の実験機を作製し、その燃料輸送能力を評価した。図５には、その評価に用いた発電部の構成を模式的に示してある。発電部４は、実質的な燃料電池に相当する部分であり、高分子電解質膜７を備え、その電解質膜７と電極８，９とを一体化した膜・電極接合体（すなわち発電部。Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ；以下、ＭＥＡと記す。）４により構成されている。電解質膜７は、例えばパーフルオロスルホン酸系高分子膜（例えばＮａｆｉｏｎ １１７（登録商標））もしくはポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）などによって構成されている。以下に記す実施例では、電解質膜７に厚さ０．１ｍｍのパーフルオロスルホン酸系高分子膜を用いた。
【００４０】
電解質膜７を挟んで、その両面側に触媒層１０，１１が設けられている。アノード側の触媒層１０には、白金と酸化ルテニウムとの等量混合物によって構成されたものを用いた。また、カソード側の触媒層１１には、白金を主成分として構成されたものを用いた。そして、これらの触媒層（膜）１０，１１の厚さは、それぞれ２０μｍになるように調整した。
【００４１】
触媒層（膜）１０，１１は、前述した白金粉末と酸化ルテニウム粉末との等量混合物もしくは白金粉末をそれぞれアルコール類と混合してインク化（スラリー化）し、これをスクリーン印刷機によりテフロン（登録商標）シート上にプリントして作製した。次いで、このテフロン（登録商標）シート上に作製した触媒膜１０，１１を前述したパーフルオロスルホン酸系高分子膜７に重ね合わせ、ホットプレス機で１４０℃、５分間、加熱加圧した。その後、その加圧状態を保った状態で、室内に静置して室温まで冷却（自然冷却）し、触媒膜１０，１１を電解質膜７に転写した。また、加圧加熱後に、強制的に冷却する場合は、急激な冷却を避け、温度の下降速度が１０℃／ｍｉｎになるようにする。
【００４２】
これらの触媒層１０，１１における前述した電解質膜７とは反対側の表面には、それぞれガス拡散層（Ｇａｓ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；以下、ＧＤＬと記す。）１２，１３が設けられている。ＧＤＬ１２，１３は、触媒層１０，１１に燃料であるメタノールや酸化剤（酸素）が流通する空隙（空間）を確保するためのものであり、また、ＧＤＬ１２，１３は導電性を有している。すなわち、ＧＤＬ１２，１３は導電性を有する多孔構造になっている。以下に示す実施例では、各ＧＤＬ１２，１３には、厚さ１．０ｍｍのカーボン繊維に水和処理（親水性処理）を施したものを用いた。そして、そのカーボン繊維から形成されたアノード側のＧＤＬ１２に、前述した毛管力増大部６が接続されている。
【００４３】
これらのＧＤＬ１２，１３における触媒層１０，１１とは反対側の表面に、前述した電極８，９が設けられている。電極８，９は、例えば、パンチングメタルもしくはメッシュ形状に形成された部材から構成されており、その表面に金あるいは白金によるメッキ処理が施されている。以下に示す実施例では、電極８，９には、厚さ０．３ｍｍ、開口径が２．０ｍｍになるように調整されたステンレス製のメッシュ構造体に白金メッキを施したものを用いた。そして、これらの材料をホットプレス機で加熱加圧することにより、一体構造化してＭＥＡ４を作製した。
【００４４】
また、各電極８，９の面積がそれぞれ２５ｃｍ２（５．０ｃｍ２×５．０ｃｍ２）になるように調整した。燃料には、蒸留水で１０ｖｏｌ％に希釈したメタノール水溶液を用いた。各電極８，９にはリード線１４が接続されており、発電した電力が負荷（例えば各種電気機器など）１５に供給されるようになっている。
【００４５】
この発明のおける燃料輸送管路３は、下記に記すように作製した。
【実施例１】
【００４６】
燃料輸送管路３は、シリコンゴム製の全長１００ｍｍ、外径３ｍｍ、内径２ｍｍのチューブの内部に、ガラス繊維で構成された全長２５０ｍｍ、外径２ｍｍのウイック５を通して作製した。より具体的には、シリコンゴム製のチューブにおける燃料タンク２側の端部から、ウイックを１００ｍｍ突出させて燃料タンク２に貯留した１０ｖｏｌ％メタノール水溶液に浸した。一方、シリコンゴム製のチューブにおける発電部４側の端部から、ウイックを５０ｍｍ突出させた。また、ウイック５の発電部４側の端部から１００ｍｍの部分（区間）に、平均粒子径が５μｍのニッケル粒子を担持させ、焼結により固定した。このニッケル粒子を担持させた部分（区間）が、この発明における毛管力増大部６に相当する。そして、この発電部４側に突出させた部分は、前述したＭＥＡ（発電部）４をプレス成型して組み立てる際に、アノード側のＧＤＬ１２に接触させ、プレス成形により機械的に固定した。
【実施例２】
【００４７】
実施例２は、前述した実施例１に示す構成の一部を変更したものであり、したがって実施例１と同一の構成部分についてはその説明を省略する。ウイック５の発電部４側の端部から１００ｍｍの区間に、平均粒子径が１μｍのニッケル粒子を焼結により担持させ、また固定した。
【実施例３】
【００４８】
実施例３は、前述した実施例１および実施例２に示す構成の一部を変更したものであり、したがって実施例１および実施例２と同一の構成部分についてはその説明を省略する。ウイック５の全長に亘って、平均粒子径が１μｍのニッケル粒子を焼結により担持させ、また固定した。
【比較例】
【００４９】
比較例における燃料輸送管路３は、シリコンゴム製の全長１００ｍｍ、外径３ｍｍ、内径２ｍｍのチューブの内部に、ガラス繊維で構成された全長２５０ｍｍ、外径２ｍｍのウイック５を通して作製した。より具体的には、そのシリコンゴム製のチューブにおける燃料タンク２側の端部から、ウイックを１００ｍｍ突出させて燃料タンク２に貯留した１０ｖｏｌ％メタノール水溶液に浸した。一方、シリコンゴム製のチューブにおける発電部４側の端部から、ウイックを５０ｍｍ突出させた。この発電部４側に突出させたウイック５は、前述したＭＥＡ（発電部）４をプレス成型して組み立てる際に、アノード側のＧＤＬ１２に接触させ、プレス成形により機械的に固定した。
【００５０】
（評価）
前述した実施例１ないし実施例３ならびに比較例で得られた燃料輸送管路３を用いて、図１および図２に示す構成のＤＭＦＣ１を作製した。そして、そのＤＭＦＣの発電開始から、発電量が安定する１時間後に測定した発電量を下記の表１に示す。表１に示す結果から明らかなように、いずれの実施例も比較例に比較して大幅に発電量が向上したことが認められた。言い換えれば、毛管力増大部６を発電部４の熱が伝達される位置に配置することにより、燃料の輸送能力が向上したことが認められた。また、実施例１と実施例２との比較および実施例１と実施例３との比較から、平均粒子径の小さい金属粉体を用いることにより、燃料の輸送能力を向上できることが認められた。言い換えれば、平均粒子径の小さい金属粉体を用いることにより、毛管力を増大できることが認められた。
【表１】
【００５１】
なお、金属粉体は一般的にその粒子径が小さくなるほど毛管力が増大する傾向にある。したがって、平均粒子径が１μｍ以下の金属粉体を焼結させることによりこの発明における毛管力増大部６を構成すれば、更なる燃料の輸送能力の向上が期待できる。
【００５２】
したがって、この発明によれば、相対的に大きい毛管力を発生させる毛管力増大部６を発電部４の熱が熱伝達される位置に設けることによって、燃料の輸送能力を向上させることができる。その結果、従来のパッシブ型ＤＭＦＣと比較して、発電量を向上させることができる。
【００５３】
なお、毛管力増大部６は、前述したように、発電部４あるいは電気ヒーターの熱によって液体メタノールを蒸気化させて発電部４に供給するとともに、その多孔構造の内部に新たな液体メタノールを誘引するようになっている。言い換えれば、毛管力増大部６は、ポンプ様に作用するようになっている。したがって、前述した具体例では、燃料輸送管路３の内部に設けられたウイック５の端部（発電部４側）に、毛管力増大部６を設けた例を示してあるが、燃料輸送管路３の内部にウイック５を必ずしも設ける必要がない。要は、毛管力増大部６が発生させる相対的に大きな毛管力によって、液体メタノールが燃料輸送管路３の内部を流動して燃料タンク２から発電部４に供給されるように構成されていればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…ＤＭＦＣ、 ２…燃料タンク、 ３…燃料輸送管路、 ４…発電部（ＭＥＡ）、 ５…ウイック、 ６…毛管力増大部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を貯留する燃料タンクと前記燃料が供給されて発電をおこなう発電部とが、毛管力によって前記燃料を輸送する燃料輸送管路を介して連通されている燃料電池の燃料供給装置において、
前記燃料輸送管路における前記発電部側に、前記燃料輸送管路における他の部分に比較して、大きい毛管力を発生させる毛管力増大部が設けられている
ことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置。
【請求項２】
前記毛管力増大部は、前記発電部で発生する熱が熱伝達される位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項３】
前記毛管力増大部は、その毛管力増大部に熱伝達可能な位置に熱源が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項４】
前記熱源は、電気ヒーターを含むことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項５】
前記毛管力増大部は、熱伝導性を有する微粉により形成された多孔質体を含むことを特徴とする請求項１ないし３に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項６】
前記微粉は、熱伝導性を有する金属粉体もしくはセラミックスを含むことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項７】
前記金属粉体は、ニッケルもしくは金を含むことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項８】
前記燃料は、メタノールを含むことを特徴とする請求項１ないし７に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項１】
燃料を貯留する燃料タンクと前記燃料が供給されて発電をおこなう発電部とが、毛管力によって前記燃料を輸送する燃料輸送管路を介して連通されている燃料電池の燃料供給装置において、
前記燃料輸送管路における前記発電部側に、前記燃料輸送管路における他の部分に比較して、大きい毛管力を発生させる毛管力増大部が設けられている
ことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置。
【請求項２】
前記毛管力増大部は、前記発電部で発生する熱が熱伝達される位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項３】
前記毛管力増大部は、その毛管力増大部に熱伝達可能な位置に熱源が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項４】
前記熱源は、電気ヒーターを含むことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項５】
前記毛管力増大部は、熱伝導性を有する微粉により形成された多孔質体を含むことを特徴とする請求項１ないし３に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項６】
前記微粉は、熱伝導性を有する金属粉体もしくはセラミックスを含むことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項７】
前記金属粉体は、ニッケルもしくは金を含むことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【請求項８】
前記燃料は、メタノールを含むことを特徴とする請求項１ないし７に記載の燃料電池の燃料供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１９１１３（Ｐ２０１１−１１９１１３Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４８７２（Ｐ２００９−２７４８７２）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]