燃料電池
ケーシング（１２）と、ケーシング内に電極アセンブリとを備える燃料電池を開示する。電極アセンブリは、多孔の基板（３６）と、基板の一側にある第１および第２の電極（４６、４８）とを備える。第３および第４の電極（６０、６２）が、基板の他側に設けられる。各電極は、電極への電気的接続を確立しうるタブ（３６、３８、４２および４４）を含む。ケーシングには電解質がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池および水素生成装置として使用可能であり、蓄電池としても機能しうるハイブリッド構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、従来の熱機関と比較して、水素および炭素質燃料または化石燃料を電気に変換する、潜在的に高効率および低汚染の手段として、１５０年以上にわたり注目されてきた。商用電力の発電および電気自動車の駆動用に燃料電池を使用する研究が長期にわたり行われてきたが、開発はゆっくりとしたペースで進められてきた。燃料電池技術の近年の進歩により、これらの応用に対して、さらには新しい応用に対しても、このような電池への関心が高まってきた。
【０００３】
従来の燃料電池は、電池の端子が外部電力源に接続されると、水素および酸素を発生する。このような電池は可逆的に動作可能であり、水素および酸素（大気中の酸素であってもよい）が供給されうる。次に、このような電池は、端子の両端にかかる電圧の形となって現れる電力を発生する。
【０００４】
従来の市販されている燃料電池では、電力の供給、およびその結果としての水素および酸素の発生が、水素および酸素の供給、およびその結果としての電力の発生とは異なるときに起こる。２つの動作モードは同時には起こりえない。
【０００５】
燃料電池からの電気の流れは多くの要因に依存し、水素の消費量はその主要因である。水素および酸素が流れるチャネル構成も、電子の流れを生じる反応速度に影響する。
【０００６】
電解質（水であってもよい）が加水分解される電池も知られており、これらの電池は、水素および酸素を発生する。加水分解の必須生成物である水素は収集され蓄積される。酸素はあまり重要ではなく、多くの場合、大気中に単に放出されている。
【０００７】
陽極プレートおよび陰極プレートを有し、化学形態で蓄電する多くのタイプの電気化学電池が知られており、広く使用されている。
【０００８】
上述したように、電池の中には、電池で起こる可逆反応により、水素生成装置としても、発電装置としても使用可能なものがある。水素と、酸素または大気のいずれかとを供給すると電気が生成され、すなわち、電池は燃料電池として動作していることになる。電池の端子に直流供給源を接続すると、電解質で加水分解が起こり、結果的に水素および酸素が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電力を供給し、その結果として水素および酸素が発生することと、電力消費デバイスへ供給可能な電力を発生することとが同時に生じる燃料電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書に開示する別の本発明の概念は、これらの構造体（燃料電池、電解セルおよび電気化学蓄電池）を、個々の構造体より多くの利点をもたらす構造体で組み合わせ可能であるということである。
【００１１】
本発明は、水素および酸素を生成するように直流源に接続され、電力を取り出せる端子を有する電解セルに及ぶ。
【００１２】
電気化学的な蓄電能力を備える燃料電池が、本発明により実現可能である。
【００１３】
燃料電池、電解セルおよび蓄電池として作用する構造体が、本発明により構築されうる。
【００１４】
本発明の１つの態様によれば、ケーシングと、ケーシング内の電極アセンブリとを備える燃料電池であって、電極アセンブリが、多孔の基板と、基板の一側にある第１の電極と、基板の前記一側にある第２の電極と、基板の他側にある第３の電極と、基板の他側にある第４の電極とを備え、各電極には当該電極との電気的接続を可能にするタブがあり、ケーシングに電解質を含む燃料電池が提供される。
【００１５】
また、本発明により、前段落において規定される燃料電池と、第１の端子と第３の端子との間に接続される電流源と、第２の端子と第４の端子との間に接続される電力消費デバイスとを備える装置が提供される。
【００１６】
２つ以上の電流源が電池に接続可能なように、基板の各側に３つ以上の電極が提供され、２つ以上の電力消費デバイスが電池に接続されてもよい。
【００１７】
この装置は、本発明によれば、電流が電解質を通って第１の電極から第３の電極に流れ、同時に、前記電力消費デバイスを駆動するためにこの装置から、第２の端子および第４の端子にて、電力が取り出される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、
電解質に浸漬される第１および第２の導電性プレートであって、これらの第１および第２の導電性プレートの表面積を増大化するためにこれらのプレートに多数の孔が設けられ、これらのプレート間に流れる電流が電解質を分解して水素および酸素が発生するように直流電流源に接続するためのタブを有する、第１および第２の導電性プレートと、
第１および第２の導電性プレートの間に設けられた第３および第４の導電性プレートであって、ガス透過膜によって互いから分離され且つ第１および第２のプレートから分離され、電力消費デバイスが接続可能なタブを有する、第３および第４の導電性プレートと
を備え、使用時、酸素および水素がプレートおよび膜を透過して第３のプレートで再化合するときに、デバイスを通る電子流が発生する構造体が提供される。
【００１９】
第１および第２のプレートの各々は、プレート状の基板を形成し且つ電気絶縁メッシュによって分離される２枚の金属プレートからなり、第１のプレートの基板およびメッシュが、電気化学的に活性な正（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ）の材料で貼着（ｐａｓｔｅ）され、第２のプレートの基板およびメッシュは、電気化学的に活性な負（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ）の材料で貼着され、各基板はタブを有し、第１および第２のプレートは蓄電池を構成する。
【００２０】
さらなる形態において、第１および第３のプレートの間に介在された電子絶縁メッシュと、第２および第４のプレートの間に介在されたさらなる電気絶縁メッシュとがあり、第１および第３のプレートならびに前記介在されたメッシュは、複合プレートを形成するために電気化学的に活性な正の材料で貼着され、第２および第４のプレートならびに前記介在されたメッシュは、さらなる複合プレートを形成するために電気化学的に活性な負の材料で貼着され、これらの複合プレートがガス透過膜によって互いに分離される。
【００２１】
プレートおよび膜は矩形状のものとすることができる。
【００２２】
前記構造体はケーシング内に収容され、このケーシングは各側壁の内面を下方に延びケーシングの底部の上面を横切って延びる溝を有し、前記構造体は前記溝に気密および液密の状態で嵌め込まれる。
【００２３】
前記構造体の各側にコンパートメントを設けることができる。
【００２４】
前記ケーシングを閉じるための孔付き蓋が設けられる。
【００２５】
別の実施形態においては、各プレートおよび膜は、構造体が円筒状ケーシングに巻回されて収容される長尺ストリップの形状である。
【００２６】
本発明のさらなる態様によれば、上記に規定したような構造体と、第３および第４のプレートのタブ間に接続される電力消費デバイスと、第１および第２のプレートのタブ間に接続される直流電流源とを備える装置が提供される。
【００２７】
以下、本発明をより深く理解し、本発明を実施しうる方法を示すために、例示的に添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による燃料電池のコンポーネント（構成要素）を示す図である。
【図２】部分的に組み立てられた燃料電池の図である。
【図３】完全に組み立てられた燃料電池の図である。
【図４】燃料電池として、または水素生成装置として動作可能なセルの個々のコンポーネントを図式的に示す。
【図５】ハイブリッド型蓄電池および燃料電池のコンポーネントを図式的に示す。
【図６】互いに並置された図５のコンポーネントを示す。
【図７】外側ケーシングにある図５および図６のコンポーネントの図である。
【図８】さらなるハイブリッド型蓄電池および燃料電池のコンポーネントを図式的に示す。
【図９】円筒状のハイブリッド型燃料電池および蓄電池を示す。
【図１０】本発明のさらなる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図示された燃料電池は、参照番号１０が付与され、２つの細長い側壁１４と、２つの幅の狭い端部側壁１６と、基部１８とを含むケーシング１２を備える。垂直方向の溝２０が、各端部側壁端壁１６の内面の全高さに延びている。ケーシング１２の蓋２２は、４つのスリット２４と、スリット２４と交互に配置された３つの孔セット２６、２８および３０を有する。端部側壁１６の溝２０は、基部（底部）１６の上面および蓋２２の下側まで続く。蓋の上面にある溝には、参照番号３２が付与されている。
【００３０】
参照番号３４は、燃料電池の電極アセンブリを表す。アセンブリ３４は、ケーシング１２の電解質が一側から他側へ透過可能なように多くの孔が設けられた（多孔の）基板３６を備える。基板３６は、電気絶縁体として作用するようにポリエチレンなどの材料からなる。基板には、４つの上向きに突出したタブ３８、４０、４２、４４が形成される。
【００３１】
鉛のような導電性金属の２つのトラック４６、４８は、基板３６の視認可能な面に設けられる。
【００３２】
トラック４６は、タブ３８の視認可能な面から始まり、基板３４の左手縁部を下方に延びるセクション５０と、基板３６の底縁部に沿って延びるさらなるセクション４６、５２とを有する。間隔を空けて設けられた一連のストリップ５４が、セクション５２から上向きに延びる。
【００３３】
トラック４８は、タブ４０から始まり、基板の上縁部に沿って延びるセクション５６と、トラックセクション５６から下方に延びる一連のストリップ５８とを含む。ストリップ５４および５８は、互い交互に配置され、互いに間隔を空けて設けられる。
【００３４】
トラック４６および４８は、２つの電極を構成する。
【００３５】
基板の視認可能な面にあるトラック４６、４８の配列は、視認できない面にも再現されている。これらのトラックは、１つがタブ４２から始まり、もう１つがタブ４４から始まる。タブ４２および４４にあるこれらのトラックの前述した部分のみが視認でき、参照番号６０および６２が付与されている。
【００３６】
電極アセンブリ３４は、タブ３８、４０、４２および４４がケーシング１２から突出した状態で、溝２０内にスライドして挿入される（図２を参照）。ケーシングには電解質が充填され、タブがスリット２４を通って蓋２２の上方に突出するように蓋２２が押圧される（図３を参照）。電極アセンブリの下縁部は、基部１８の溝にあり、アセンブリの上縁部は、蓋２２の溝３２にある。タブにあるトラック４６、４８の部分はアクセス可能であり、これらの部分との電気的接続部を有しうる。電流源が、視認可能なトラック４６、４８の一方のタブに接続され、さらに、基板の他側にあるトラックの１つのタブに接続される。電力消費デバイスが、もう一方のトラック４６、４８に接続され、基板の他側にあるトラックのもう一方に接続される。さらに詳しく言えば、充電源は、タブ３８にあるトラック４６の部分と、タブ４４にあるトラックの部分との間に接続されうる。電力消費デバイスは、タブ４０にあるトラック４８の部分とタブ４２にあるトラックの部分との間に接続されうる。タブ４４にあるトラックは陽極として機能し、トラック４６は陰極として機能する。同様に、タブ４２にあるトラックは、もう一方の陽極として働き、タブ４０にあるトラックは、もう一方の陰極として機能しうる。
【００３７】
実験研究によれば、電流源が接続された電極で酸素および水素が発生し、他の２つの電極から電力が取り出されうることが分かった。酸素および水素が発生する速度は、充電速度と放電速度との差に依存する。差が増大するにつれ、充電速度は放電速度より速く、ガス発生は増大する。陽極で発生した水素イオンは、セパレータ３４を透過し、陰極で発生した酸素と化合する。水素／酸素の発生の生成物は、水および電気エネルギーである。電解質が酸性であれば、水は陰極で生成される。電解質がアルカリ性であれば、水は陽極で生成される。
【００３８】
充電速度と放電速度との差が十分に大きくなれば、酸素および水素の生成速度は、セルでの消費速度を超え、収集および蓄電用に当てられる。
【００３９】
両側に薄い銅層を有する基板を使用して、４つのトラックが作られうる。これらの層は、保持される予定の銅領域を保護するためにマスキングされ、露出された銅はエッチング除去される。マスクが除去された後、残りの銅は、鉛、カドミウム、リチウムまたはニッケルなどの耐酸性金属または耐酸性金属水素化物でめっきされる。使用時、残りのめっきされていない銅が浸食されるが、耐酸性金属は残留することができる。
【００４０】
別の形態において、基板３６は、基板の両面に溝を有し、トラックは溝に設けられる。トラックは鋳造や他の方法で形成された後、溝内に押圧されてもよい。溝およびトラックの相互結合部分のような適切な手段がトラックを適所に固定するために設けられうる。
【００４１】
孔２６、２８および３０にはさまざまな用途がある。孔は、セルに電解質を補給し、発生した水素および酸素をセルから取り除き、水素および空気／酸素をセルに供給するために使用されうる。
【００４２】
以下、図４を参照すると、図示したコンポーネント（構成要素）は、参照番号６４、６６、６８および７０が付与された鉛プレート等の４つの導電性プレートであり、参照番号７２、７４および７６が付与され、プレート６４および６６、６６および６８、６８および７０間にある３つのガス透過膜である。各プレート６４、６６、６８および７０は、以下に記載するように、電解質に露出されるプレートの表面積を増大する効果を有する多数の貫通孔をプレートに有する。孔は、構築に用いる製造技術に合わせて可能な限り小さいものである。部材７２、７４および７６はセパレータとして作用する。
【００４３】
穿孔または鋳造によって鉛プレートに形成されうる孔の最小サイズは、最適値より大きい。孔サイズを縮小する可能な方法は、孔を生成するためにプレートを穿孔する方法か、孔付きのプレートを鋳造する方法である。プレートは、要求される厚さより厚みがあり、プレートは、プレートにある孔の厚さおよびサイズの両方を低減するために圧縮される。
【００４４】
孔は、既知の燃料電池にあるチャネルの機能を奏する。
【００４５】
各プレートはタブを含む。タブには、参照番号７８、８０、８２および８４を付与した。膜７２、７４および７６は適切な合成プラスチック材料から作ることができる。ポリエチレンは適切な材料である。「Ｎａｆｉｏｎ」もまた適切な材料である。
【００４６】
タブ７８および８４は、直流電流源に接続されうる。タブ８０および８２は、電力消費デバイスを含む回路内に接続される。直流電圧がタブ７８および８４に印加されると、その結果得られる電流は電解質を電気分解する。プレート６４の両側で酸素が発生し、プレート７０の両側に水素が発生する。
【００４７】
酸素は、膜７２およびプレート６６の孔を透過し、水素は膜７６、プレート６８の孔、および膜７４を通って、プレート６６に達する。プレート６６と膜８７４との間にて再化合が生じ、結果的に、タブ８０および８２に接続された外部回路を電子が流れる。
【００４８】
プレートおよび膜を通る水素流の速度は、プレート７０に隣接するコンパートメントから水素を除去することによって調整されうる。この構造体は、図７を参照しながらさらに深く理解されるであろう。
【００４９】
アンペア時容量を増すために、プレート６４の左側に向かってコンパートメント内に周囲空気が供給されうる。水素を除去する代わりに、アンペア時容量をさらに増大するために、水素がプレート７０の右側のコンパートメント内に導入されてもよい。
【００５０】
以下、図５を参照すると、図示コンポーネントは上述したものと同じ形態の、図４に示す６つの導電性プレートを備える。プレートは、参照番号８６、８８、９０、９２、９４および９６が付与されている。プレート８６および８８は、電気化学的に活性な正の材料を用いて貼着される。プレート９４および９６は、電気化学的に活性な負の材料を用いて貼着される。プレート９０および９２は貼り付けられていない。プレート８６および８８の間にはメッシュセパレータ９８があり、プレート９４および９６の間にさらなるメッシュセパレータ１００が設けられる。ガス透過膜１０２、１０４、および１０６は、プレート８８および９０、９０および９２、９２および９４の間に設けられる。
【００５１】
プレート８６および８８が貼着されるとき、その貼着用の材料（ペースト）はメッシュセパレータ８８の隙間を通過する。同様に、ペーストは、プレート９４および９６が貼着されるとき、メッシュセパレータ１００を通過する。メッシュセパレータ９８は、金属プレート８６、８８間の直接接触を防止し、メッシュセパレータ１００は、プレート９４、９６間の接触を防止する。
【００５２】
各プレートはタブを含み、タブは、参照番号１０８、１１０、１１２、１１４、１１６および１１８が付与されている。
【００５３】
図５のコンポーネントは、図６に組み立てられた状態で示されており、図７において、組み立てられたコンポーネントは、参照番号１２０が付与されたケーシング内にある。ケーシング１２０の側壁１２４は、端部側壁１２６と比較すると、比較的長い。各端部側壁１２６は、ケーシングの全高さにわたって延びる内溝１２８を有する。溝１２８は、容器の基部１３０の上面まで続き、図５に示すアセンブリは、溝１２８内にスライドして挿入され、基部の溝に着座する。アセンブリと容器のこのような嵌合により、アセンブリの各側面に１つずつあるコンパートメント（参照番号１３２および１３４）が、互いに封じられる。
【００５４】
気密状態でケーシング１２０を閉じるための蓋１３０が設けられる。蓋１３０には、図６に示すアセンブリのタブ用のスロット１３２および１３４がある。また、蓋には、コンパートメント１３２および１３４に対して、ガスの供給やガスの排出用の孔１３６および１３８がある。また、孔は、必要に応じて電解質を補給するために使用されうる。
【００５５】
図４のコンポーネントが並列に配置されるとき、図７に示すタイプのケーシング内に嵌合すると、プレート６４および６６に隣接してコンパートメントが設けられることを理解されたい。
【００５６】
プレート８６、８８および９４、９６は、電気化学的な蓄電池を構成し、貼着されていないプレート９０および９２は燃料電池を構成する。タブ１１０、１１６は、直流電流源の負極および正極にそれぞれ接続される。電力消費デバイスが、タブ１１２および１１４に接続される。タブ１０８および１１６は、電力消費デバイスを含む回路内に接続される。
【００５７】
直流電流源から図示のアセンブリを通って電流が流れ、同時に、タブ１０８、１１８、１１２および１１４によって電力が取り出される。
【００５８】
タブ１１０、１１６の両端に直流電圧が印加されると、電流は電解質を分離する。プレート８８に酸素が発生し、プレート９４に水素が発生する。
【００５９】
酸素は膜１０２およびプレート９０を透過する。水素は膜１０６、プレート９２および膜１０４を透過する。水素および酸素の再化合が、膜１０４とプレート９０との間で起こる。結果的に、タブ１１２および１１４の間に電流が流れる。
【００６０】
タブ１０８および１１８の両端に開回路があれば、プレート８６、８８および９４、９６で構成される蓄電池が充電される。タブ１０８および１１８の両端に電力消費デバイスがあれば、蓄電池の充電と同時に、アセンブリから電力が取り出される。
【００６１】
前の２つの段落で記述した反応は同時に起こる。
【００６２】
上述したように、周囲空気または酸素は、コンパートメント１３２に供給されうる。水素は、アンペア時容量を増大するためにコンパートメント１３４に供給されうる。
【００６３】
図８に示すアセンブリは、図５に示すアセンブリと共通したコンポーネントを多数有し、同様の部分または部品には、同様の参照番号を付与している。ガス透過膜１０２および１０６は省略しており、プレート８８および９０、ならびに９２および９４間のそれぞれに、参照番号１４０および１４２が付与された２つのメッシュが挿入されている。
【００６４】
この実施形態において、プレート８６、８８および９０はすべて、電気化学的に活性な正の材料で貼着されており、プレート９２、９４および９６は、電気化学的に活性な負の材料で貼着されている。結果的に得られるプレートアセンブリ対は、１つが正であり、１つが負であり、これらは電気化学蓄電池を構成する。図８のタブは、図５のタブと同じようにして参照され、図５を参照しながら上述したものと同じ方法で外部回路に接続される。
【００６５】
外側プレート８６および９６は、電気蓄電池を構成するのに対して、内側プレート８８、９０、９２および９４は、水素生成装置および燃料電池の両方を構成する。
【００６６】
プレート８８で酸素が発生し、プレート９４で水素が発生する。水素はプレート９２および膜１０４を透過し、プレート９０および膜１０４の間で酸素と再化合する。電流は、タブ１１２および１１４に接続された回路を流れる。
【００６７】
タブ１０８および１１８から蓄電池電力が取り出されうる。電力は、タブ１１２および１１４からも取り出すことができ、この電力は、蓄電池プレートでの電気化学反応から、および部分的に、水素および酸素の再化合から部分的に導き出される。
【００６８】
図９に示す円筒状構造体は、上述した角柱構造体と実質的に同じ構成である。図９のコンポーネントは、図８と同じ番号を用いて参照される。参照番号１４４は、図示したプレート上のペーストを表す。
【００６９】
極性が反対の貼着済みプレート間を接触させることなく、構造を巻回可能にするのに必要な、参照番号１４６が付与されたさらなるガス透過膜がある。
【００７０】
図１０は、反対側からのプレート１４８を示す。さらに詳しく言えば、背面図は、正面図に示すプレートの隠れた側のものである。プレートは、参照番号１５０が付与された、間隔を空けて設けられた微小孔列を有する。この孔は、上述したようなガス透過材料で充填されうる。
【００７１】
プレートの上部に沿って延びた後、左手側縁部を下方に延びる金属トラック１５４に、第１のタブ１５２が接続される。間隔を空けて設けられた金属ストリップ１５６は、プレート１４２の面全体にわたって延び、トラック１５４に接続される。孔１５０はストリップ１５６を貫通する。
【００７２】
第２のタブ１５８が、プレート１４８のもう一方の縁部を下方に延びるトラック１６０に接続される。金属ストリップ１７０は、プレート１４８全体にわたって延び、ストリップ１５６と互いに組み合うように配置される。ストリップ１５６および１７０は、互いから電気的に絶縁される。
【００７３】
プレート１４８の反対側も同様に構成され、タブ１７２および１７４、トラック１７６および１７８、ならびにストリップ１８０および１８２を含む。孔１５０はストリップ１８２を貫通する。
【００７４】
プレートは、使用時、電解質に浸漬される。
【００７５】
タブ１５８および１７２に直流電圧が印加されると、プレートの一側の固体ストリップ１５６に酸素が発生し、孔１５０が貫通するストリップ１８２のプレートの他側に水素が発生する。水素は孔１５０を透過し、プレートの他側で酸素と再化合する。
【００７６】
アンペア時容量を増すために、再化合が起こっている面に酸素または周囲空気が供給される。
【００７７】
水素が発生するプレートの側は負に貼着し、再化合が起こっている側は正に貼着することができる。
【００７８】
図示した構成の任意のものとともに使用する電解質が酸性であれば、負極側に水素が発生し、電解質がアルカリ性であれば、正極側に水素が発生する。
【００７９】
プレートのサブ構造は鉛でありえ、好ましくは、ニッケルコーティングがされる。サブ構造として、白金も使用されうる。
【００８０】
電気化学的に活性な材料は、ニッケル、鉛、水素化物、酸化物および炭素ベースのものとすることができる。電気化学的に活性な材料が多孔であることにより、水素および酸素の生成および水素および酸素の再化合が起こりうる表面積が増す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池および水素生成装置として使用可能であり、蓄電池としても機能しうるハイブリッド構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、従来の熱機関と比較して、水素および炭素質燃料または化石燃料を電気に変換する、潜在的に高効率および低汚染の手段として、１５０年以上にわたり注目されてきた。商用電力の発電および電気自動車の駆動用に燃料電池を使用する研究が長期にわたり行われてきたが、開発はゆっくりとしたペースで進められてきた。燃料電池技術の近年の進歩により、これらの応用に対して、さらには新しい応用に対しても、このような電池への関心が高まってきた。
【０００３】
従来の燃料電池は、電池の端子が外部電力源に接続されると、水素および酸素を発生する。このような電池は可逆的に動作可能であり、水素および酸素（大気中の酸素であってもよい）が供給されうる。次に、このような電池は、端子の両端にかかる電圧の形となって現れる電力を発生する。
【０００４】
従来の市販されている燃料電池では、電力の供給、およびその結果としての水素および酸素の発生が、水素および酸素の供給、およびその結果としての電力の発生とは異なるときに起こる。２つの動作モードは同時には起こりえない。
【０００５】
燃料電池からの電気の流れは多くの要因に依存し、水素の消費量はその主要因である。水素および酸素が流れるチャネル構成も、電子の流れを生じる反応速度に影響する。
【０００６】
電解質（水であってもよい）が加水分解される電池も知られており、これらの電池は、水素および酸素を発生する。加水分解の必須生成物である水素は収集され蓄積される。酸素はあまり重要ではなく、多くの場合、大気中に単に放出されている。
【０００７】
陽極プレートおよび陰極プレートを有し、化学形態で蓄電する多くのタイプの電気化学電池が知られており、広く使用されている。
【０００８】
上述したように、電池の中には、電池で起こる可逆反応により、水素生成装置としても、発電装置としても使用可能なものがある。水素と、酸素または大気のいずれかとを供給すると電気が生成され、すなわち、電池は燃料電池として動作していることになる。電池の端子に直流供給源を接続すると、電解質で加水分解が起こり、結果的に水素および酸素が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電力を供給し、その結果として水素および酸素が発生することと、電力消費デバイスへ供給可能な電力を発生することとが同時に生じる燃料電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書に開示する別の本発明の概念は、これらの構造体（燃料電池、電解セルおよび電気化学蓄電池）を、個々の構造体より多くの利点をもたらす構造体で組み合わせ可能であるということである。
【００１１】
本発明は、水素および酸素を生成するように直流源に接続され、電力を取り出せる端子を有する電解セルに及ぶ。
【００１２】
電気化学的な蓄電能力を備える燃料電池が、本発明により実現可能である。
【００１３】
燃料電池、電解セルおよび蓄電池として作用する構造体が、本発明により構築されうる。
【００１４】
本発明の１つの態様によれば、ケーシングと、ケーシング内の電極アセンブリとを備える燃料電池であって、電極アセンブリが、多孔の基板と、基板の一側にある第１の電極と、基板の前記一側にある第２の電極と、基板の他側にある第３の電極と、基板の他側にある第４の電極とを備え、各電極には当該電極との電気的接続を可能にするタブがあり、ケーシングに電解質を含む燃料電池が提供される。
【００１５】
また、本発明により、前段落において規定される燃料電池と、第１の端子と第３の端子との間に接続される電流源と、第２の端子と第４の端子との間に接続される電力消費デバイスとを備える装置が提供される。
【００１６】
２つ以上の電流源が電池に接続可能なように、基板の各側に３つ以上の電極が提供され、２つ以上の電力消費デバイスが電池に接続されてもよい。
【００１７】
この装置は、本発明によれば、電流が電解質を通って第１の電極から第３の電極に流れ、同時に、前記電力消費デバイスを駆動するためにこの装置から、第２の端子および第４の端子にて、電力が取り出される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、
電解質に浸漬される第１および第２の導電性プレートであって、これらの第１および第２の導電性プレートの表面積を増大化するためにこれらのプレートに多数の孔が設けられ、これらのプレート間に流れる電流が電解質を分解して水素および酸素が発生するように直流電流源に接続するためのタブを有する、第１および第２の導電性プレートと、
第１および第２の導電性プレートの間に設けられた第３および第４の導電性プレートであって、ガス透過膜によって互いから分離され且つ第１および第２のプレートから分離され、電力消費デバイスが接続可能なタブを有する、第３および第４の導電性プレートと
を備え、使用時、酸素および水素がプレートおよび膜を透過して第３のプレートで再化合するときに、デバイスを通る電子流が発生する構造体が提供される。
【００１９】
第１および第２のプレートの各々は、プレート状の基板を形成し且つ電気絶縁メッシュによって分離される２枚の金属プレートからなり、第１のプレートの基板およびメッシュが、電気化学的に活性な正（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ）の材料で貼着（ｐａｓｔｅ）され、第２のプレートの基板およびメッシュは、電気化学的に活性な負（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ）の材料で貼着され、各基板はタブを有し、第１および第２のプレートは蓄電池を構成する。
【００２０】
さらなる形態において、第１および第３のプレートの間に介在された電子絶縁メッシュと、第２および第４のプレートの間に介在されたさらなる電気絶縁メッシュとがあり、第１および第３のプレートならびに前記介在されたメッシュは、複合プレートを形成するために電気化学的に活性な正の材料で貼着され、第２および第４のプレートならびに前記介在されたメッシュは、さらなる複合プレートを形成するために電気化学的に活性な負の材料で貼着され、これらの複合プレートがガス透過膜によって互いに分離される。
【００２１】
プレートおよび膜は矩形状のものとすることができる。
【００２２】
前記構造体はケーシング内に収容され、このケーシングは各側壁の内面を下方に延びケーシングの底部の上面を横切って延びる溝を有し、前記構造体は前記溝に気密および液密の状態で嵌め込まれる。
【００２３】
前記構造体の各側にコンパートメントを設けることができる。
【００２４】
前記ケーシングを閉じるための孔付き蓋が設けられる。
【００２５】
別の実施形態においては、各プレートおよび膜は、構造体が円筒状ケーシングに巻回されて収容される長尺ストリップの形状である。
【００２６】
本発明のさらなる態様によれば、上記に規定したような構造体と、第３および第４のプレートのタブ間に接続される電力消費デバイスと、第１および第２のプレートのタブ間に接続される直流電流源とを備える装置が提供される。
【００２７】
以下、本発明をより深く理解し、本発明を実施しうる方法を示すために、例示的に添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による燃料電池のコンポーネント（構成要素）を示す図である。
【図２】部分的に組み立てられた燃料電池の図である。
【図３】完全に組み立てられた燃料電池の図である。
【図４】燃料電池として、または水素生成装置として動作可能なセルの個々のコンポーネントを図式的に示す。
【図５】ハイブリッド型蓄電池および燃料電池のコンポーネントを図式的に示す。
【図６】互いに並置された図５のコンポーネントを示す。
【図７】外側ケーシングにある図５および図６のコンポーネントの図である。
【図８】さらなるハイブリッド型蓄電池および燃料電池のコンポーネントを図式的に示す。
【図９】円筒状のハイブリッド型燃料電池および蓄電池を示す。
【図１０】本発明のさらなる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図示された燃料電池は、参照番号１０が付与され、２つの細長い側壁１４と、２つの幅の狭い端部側壁１６と、基部１８とを含むケーシング１２を備える。垂直方向の溝２０が、各端部側壁端壁１６の内面の全高さに延びている。ケーシング１２の蓋２２は、４つのスリット２４と、スリット２４と交互に配置された３つの孔セット２６、２８および３０を有する。端部側壁１６の溝２０は、基部（底部）１６の上面および蓋２２の下側まで続く。蓋の上面にある溝には、参照番号３２が付与されている。
【００３０】
参照番号３４は、燃料電池の電極アセンブリを表す。アセンブリ３４は、ケーシング１２の電解質が一側から他側へ透過可能なように多くの孔が設けられた（多孔の）基板３６を備える。基板３６は、電気絶縁体として作用するようにポリエチレンなどの材料からなる。基板には、４つの上向きに突出したタブ３８、４０、４２、４４が形成される。
【００３１】
鉛のような導電性金属の２つのトラック４６、４８は、基板３６の視認可能な面に設けられる。
【００３２】
トラック４６は、タブ３８の視認可能な面から始まり、基板３４の左手縁部を下方に延びるセクション５０と、基板３６の底縁部に沿って延びるさらなるセクション４６、５２とを有する。間隔を空けて設けられた一連のストリップ５４が、セクション５２から上向きに延びる。
【００３３】
トラック４８は、タブ４０から始まり、基板の上縁部に沿って延びるセクション５６と、トラックセクション５６から下方に延びる一連のストリップ５８とを含む。ストリップ５４および５８は、互い交互に配置され、互いに間隔を空けて設けられる。
【００３４】
トラック４６および４８は、２つの電極を構成する。
【００３５】
基板の視認可能な面にあるトラック４６、４８の配列は、視認できない面にも再現されている。これらのトラックは、１つがタブ４２から始まり、もう１つがタブ４４から始まる。タブ４２および４４にあるこれらのトラックの前述した部分のみが視認でき、参照番号６０および６２が付与されている。
【００３６】
電極アセンブリ３４は、タブ３８、４０、４２および４４がケーシング１２から突出した状態で、溝２０内にスライドして挿入される（図２を参照）。ケーシングには電解質が充填され、タブがスリット２４を通って蓋２２の上方に突出するように蓋２２が押圧される（図３を参照）。電極アセンブリの下縁部は、基部１８の溝にあり、アセンブリの上縁部は、蓋２２の溝３２にある。タブにあるトラック４６、４８の部分はアクセス可能であり、これらの部分との電気的接続部を有しうる。電流源が、視認可能なトラック４６、４８の一方のタブに接続され、さらに、基板の他側にあるトラックの１つのタブに接続される。電力消費デバイスが、もう一方のトラック４６、４８に接続され、基板の他側にあるトラックのもう一方に接続される。さらに詳しく言えば、充電源は、タブ３８にあるトラック４６の部分と、タブ４４にあるトラックの部分との間に接続されうる。電力消費デバイスは、タブ４０にあるトラック４８の部分とタブ４２にあるトラックの部分との間に接続されうる。タブ４４にあるトラックは陽極として機能し、トラック４６は陰極として機能する。同様に、タブ４２にあるトラックは、もう一方の陽極として働き、タブ４０にあるトラックは、もう一方の陰極として機能しうる。
【００３７】
実験研究によれば、電流源が接続された電極で酸素および水素が発生し、他の２つの電極から電力が取り出されうることが分かった。酸素および水素が発生する速度は、充電速度と放電速度との差に依存する。差が増大するにつれ、充電速度は放電速度より速く、ガス発生は増大する。陽極で発生した水素イオンは、セパレータ３４を透過し、陰極で発生した酸素と化合する。水素／酸素の発生の生成物は、水および電気エネルギーである。電解質が酸性であれば、水は陰極で生成される。電解質がアルカリ性であれば、水は陽極で生成される。
【００３８】
充電速度と放電速度との差が十分に大きくなれば、酸素および水素の生成速度は、セルでの消費速度を超え、収集および蓄電用に当てられる。
【００３９】
両側に薄い銅層を有する基板を使用して、４つのトラックが作られうる。これらの層は、保持される予定の銅領域を保護するためにマスキングされ、露出された銅はエッチング除去される。マスクが除去された後、残りの銅は、鉛、カドミウム、リチウムまたはニッケルなどの耐酸性金属または耐酸性金属水素化物でめっきされる。使用時、残りのめっきされていない銅が浸食されるが、耐酸性金属は残留することができる。
【００４０】
別の形態において、基板３６は、基板の両面に溝を有し、トラックは溝に設けられる。トラックは鋳造や他の方法で形成された後、溝内に押圧されてもよい。溝およびトラックの相互結合部分のような適切な手段がトラックを適所に固定するために設けられうる。
【００４１】
孔２６、２８および３０にはさまざまな用途がある。孔は、セルに電解質を補給し、発生した水素および酸素をセルから取り除き、水素および空気／酸素をセルに供給するために使用されうる。
【００４２】
以下、図４を参照すると、図示したコンポーネント（構成要素）は、参照番号６４、６６、６８および７０が付与された鉛プレート等の４つの導電性プレートであり、参照番号７２、７４および７６が付与され、プレート６４および６６、６６および６８、６８および７０間にある３つのガス透過膜である。各プレート６４、６６、６８および７０は、以下に記載するように、電解質に露出されるプレートの表面積を増大する効果を有する多数の貫通孔をプレートに有する。孔は、構築に用いる製造技術に合わせて可能な限り小さいものである。部材７２、７４および７６はセパレータとして作用する。
【００４３】
穿孔または鋳造によって鉛プレートに形成されうる孔の最小サイズは、最適値より大きい。孔サイズを縮小する可能な方法は、孔を生成するためにプレートを穿孔する方法か、孔付きのプレートを鋳造する方法である。プレートは、要求される厚さより厚みがあり、プレートは、プレートにある孔の厚さおよびサイズの両方を低減するために圧縮される。
【００４４】
孔は、既知の燃料電池にあるチャネルの機能を奏する。
【００４５】
各プレートはタブを含む。タブには、参照番号７８、８０、８２および８４を付与した。膜７２、７４および７６は適切な合成プラスチック材料から作ることができる。ポリエチレンは適切な材料である。「Ｎａｆｉｏｎ」もまた適切な材料である。
【００４６】
タブ７８および８４は、直流電流源に接続されうる。タブ８０および８２は、電力消費デバイスを含む回路内に接続される。直流電圧がタブ７８および８４に印加されると、その結果得られる電流は電解質を電気分解する。プレート６４の両側で酸素が発生し、プレート７０の両側に水素が発生する。
【００４７】
酸素は、膜７２およびプレート６６の孔を透過し、水素は膜７６、プレート６８の孔、および膜７４を通って、プレート６６に達する。プレート６６と膜８７４との間にて再化合が生じ、結果的に、タブ８０および８２に接続された外部回路を電子が流れる。
【００４８】
プレートおよび膜を通る水素流の速度は、プレート７０に隣接するコンパートメントから水素を除去することによって調整されうる。この構造体は、図７を参照しながらさらに深く理解されるであろう。
【００４９】
アンペア時容量を増すために、プレート６４の左側に向かってコンパートメント内に周囲空気が供給されうる。水素を除去する代わりに、アンペア時容量をさらに増大するために、水素がプレート７０の右側のコンパートメント内に導入されてもよい。
【００５０】
以下、図５を参照すると、図示コンポーネントは上述したものと同じ形態の、図４に示す６つの導電性プレートを備える。プレートは、参照番号８６、８８、９０、９２、９４および９６が付与されている。プレート８６および８８は、電気化学的に活性な正の材料を用いて貼着される。プレート９４および９６は、電気化学的に活性な負の材料を用いて貼着される。プレート９０および９２は貼り付けられていない。プレート８６および８８の間にはメッシュセパレータ９８があり、プレート９４および９６の間にさらなるメッシュセパレータ１００が設けられる。ガス透過膜１０２、１０４、および１０６は、プレート８８および９０、９０および９２、９２および９４の間に設けられる。
【００５１】
プレート８６および８８が貼着されるとき、その貼着用の材料（ペースト）はメッシュセパレータ８８の隙間を通過する。同様に、ペーストは、プレート９４および９６が貼着されるとき、メッシュセパレータ１００を通過する。メッシュセパレータ９８は、金属プレート８６、８８間の直接接触を防止し、メッシュセパレータ１００は、プレート９４、９６間の接触を防止する。
【００５２】
各プレートはタブを含み、タブは、参照番号１０８、１１０、１１２、１１４、１１６および１１８が付与されている。
【００５３】
図５のコンポーネントは、図６に組み立てられた状態で示されており、図７において、組み立てられたコンポーネントは、参照番号１２０が付与されたケーシング内にある。ケーシング１２０の側壁１２４は、端部側壁１２６と比較すると、比較的長い。各端部側壁１２６は、ケーシングの全高さにわたって延びる内溝１２８を有する。溝１２８は、容器の基部１３０の上面まで続き、図５に示すアセンブリは、溝１２８内にスライドして挿入され、基部の溝に着座する。アセンブリと容器のこのような嵌合により、アセンブリの各側面に１つずつあるコンパートメント（参照番号１３２および１３４）が、互いに封じられる。
【００５４】
気密状態でケーシング１２０を閉じるための蓋１３０が設けられる。蓋１３０には、図６に示すアセンブリのタブ用のスロット１３２および１３４がある。また、蓋には、コンパートメント１３２および１３４に対して、ガスの供給やガスの排出用の孔１３６および１３８がある。また、孔は、必要に応じて電解質を補給するために使用されうる。
【００５５】
図４のコンポーネントが並列に配置されるとき、図７に示すタイプのケーシング内に嵌合すると、プレート６４および６６に隣接してコンパートメントが設けられることを理解されたい。
【００５６】
プレート８６、８８および９４、９６は、電気化学的な蓄電池を構成し、貼着されていないプレート９０および９２は燃料電池を構成する。タブ１１０、１１６は、直流電流源の負極および正極にそれぞれ接続される。電力消費デバイスが、タブ１１２および１１４に接続される。タブ１０８および１１６は、電力消費デバイスを含む回路内に接続される。
【００５７】
直流電流源から図示のアセンブリを通って電流が流れ、同時に、タブ１０８、１１８、１１２および１１４によって電力が取り出される。
【００５８】
タブ１１０、１１６の両端に直流電圧が印加されると、電流は電解質を分離する。プレート８８に酸素が発生し、プレート９４に水素が発生する。
【００５９】
酸素は膜１０２およびプレート９０を透過する。水素は膜１０６、プレート９２および膜１０４を透過する。水素および酸素の再化合が、膜１０４とプレート９０との間で起こる。結果的に、タブ１１２および１１４の間に電流が流れる。
【００６０】
タブ１０８および１１８の両端に開回路があれば、プレート８６、８８および９４、９６で構成される蓄電池が充電される。タブ１０８および１１８の両端に電力消費デバイスがあれば、蓄電池の充電と同時に、アセンブリから電力が取り出される。
【００６１】
前の２つの段落で記述した反応は同時に起こる。
【００６２】
上述したように、周囲空気または酸素は、コンパートメント１３２に供給されうる。水素は、アンペア時容量を増大するためにコンパートメント１３４に供給されうる。
【００６３】
図８に示すアセンブリは、図５に示すアセンブリと共通したコンポーネントを多数有し、同様の部分または部品には、同様の参照番号を付与している。ガス透過膜１０２および１０６は省略しており、プレート８８および９０、ならびに９２および９４間のそれぞれに、参照番号１４０および１４２が付与された２つのメッシュが挿入されている。
【００６４】
この実施形態において、プレート８６、８８および９０はすべて、電気化学的に活性な正の材料で貼着されており、プレート９２、９４および９６は、電気化学的に活性な負の材料で貼着されている。結果的に得られるプレートアセンブリ対は、１つが正であり、１つが負であり、これらは電気化学蓄電池を構成する。図８のタブは、図５のタブと同じようにして参照され、図５を参照しながら上述したものと同じ方法で外部回路に接続される。
【００６５】
外側プレート８６および９６は、電気蓄電池を構成するのに対して、内側プレート８８、９０、９２および９４は、水素生成装置および燃料電池の両方を構成する。
【００６６】
プレート８８で酸素が発生し、プレート９４で水素が発生する。水素はプレート９２および膜１０４を透過し、プレート９０および膜１０４の間で酸素と再化合する。電流は、タブ１１２および１１４に接続された回路を流れる。
【００６７】
タブ１０８および１１８から蓄電池電力が取り出されうる。電力は、タブ１１２および１１４からも取り出すことができ、この電力は、蓄電池プレートでの電気化学反応から、および部分的に、水素および酸素の再化合から部分的に導き出される。
【００６８】
図９に示す円筒状構造体は、上述した角柱構造体と実質的に同じ構成である。図９のコンポーネントは、図８と同じ番号を用いて参照される。参照番号１４４は、図示したプレート上のペーストを表す。
【００６９】
極性が反対の貼着済みプレート間を接触させることなく、構造を巻回可能にするのに必要な、参照番号１４６が付与されたさらなるガス透過膜がある。
【００７０】
図１０は、反対側からのプレート１４８を示す。さらに詳しく言えば、背面図は、正面図に示すプレートの隠れた側のものである。プレートは、参照番号１５０が付与された、間隔を空けて設けられた微小孔列を有する。この孔は、上述したようなガス透過材料で充填されうる。
【００７１】
プレートの上部に沿って延びた後、左手側縁部を下方に延びる金属トラック１５４に、第１のタブ１５２が接続される。間隔を空けて設けられた金属ストリップ１５６は、プレート１４２の面全体にわたって延び、トラック１５４に接続される。孔１５０はストリップ１５６を貫通する。
【００７２】
第２のタブ１５８が、プレート１４８のもう一方の縁部を下方に延びるトラック１６０に接続される。金属ストリップ１７０は、プレート１４８全体にわたって延び、ストリップ１５６と互いに組み合うように配置される。ストリップ１５６および１７０は、互いから電気的に絶縁される。
【００７３】
プレート１４８の反対側も同様に構成され、タブ１７２および１７４、トラック１７６および１７８、ならびにストリップ１８０および１８２を含む。孔１５０はストリップ１８２を貫通する。
【００７４】
プレートは、使用時、電解質に浸漬される。
【００７５】
タブ１５８および１７２に直流電圧が印加されると、プレートの一側の固体ストリップ１５６に酸素が発生し、孔１５０が貫通するストリップ１８２のプレートの他側に水素が発生する。水素は孔１５０を透過し、プレートの他側で酸素と再化合する。
【００７６】
アンペア時容量を増すために、再化合が起こっている面に酸素または周囲空気が供給される。
【００７７】
水素が発生するプレートの側は負に貼着し、再化合が起こっている側は正に貼着することができる。
【００７８】
図示した構成の任意のものとともに使用する電解質が酸性であれば、負極側に水素が発生し、電解質がアルカリ性であれば、正極側に水素が発生する。
【００７９】
プレートのサブ構造は鉛でありえ、好ましくは、ニッケルコーティングがされる。サブ構造として、白金も使用されうる。
【００８０】
電気化学的に活性な材料は、ニッケル、鉛、水素化物、酸化物および炭素ベースのものとすることができる。電気化学的に活性な材料が多孔であることにより、水素および酸素の生成および水素および酸素の再化合が起こりうる表面積が増す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、前記ケーシング内の電極アセンブリとを備える燃料電池であって、
前記電極アセンブリが、多孔の基板と、前記基板の一側にある第１の電極と、前記基板の前記一側にある第２の電極と、前記基板の他側にある第３の電極と、前記基板の前記他側にある第４の電極とを備え、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第１の電極のそれぞれには当該電極との電気的接続を可能にするタブが設けられ、前記ケーシングに電解質を含む、燃料電池。
【請求項２】
前記基板の各側に３つ以上の電極が設けられている、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池を備える装置であって、電流源が、前記第１の端子と前記第３の端子との対の間に接続される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池を備える装置であって、前記第２の端子と前記第４の端子の対の間に電力消費デバイスが接続され、前記第１の端子と前記第３の端子との対の間に電流源が接続される、装置。
【請求項５】
電解質に浸漬される第１の導電性プレートおよび第２の導電性プレートであり、該第１の導電性プレートおよび該第２の導電性プレートの表面積を増すために多数の孔を有し、該第１の導電性プレートと該第２の導電性プレートとの間に流れる電流が電解質を分離させて水素および酸素を発生するよう直流電流源に接続されるタブを有する、第１の導電性プレートおよび第２の導電性プレートと、
前記第１の導電性プレートと前記第２の導電性プレートとの間にある第３の導電性プレートおよび第４の導電性プレートであり、ガス透過膜によって互いから分離され且つ前記第１の導電性プレートおよび前記第２の導電性プレートから分離され、電力消費デバイスが接続可能なタブを有する第３の導電性プレートおよび第４の導電性プレートと
を備え、使用時、酸素および水素が前記導電性プレートおよび前記ガス透過膜を通って前記第３のプレートで再化合するときに、前記デバイスを通る電子流が発生する、構造体。
【請求項６】
前記第１の導電性プレートおよび前記第２の導電性プレートの各々が、プレート状の基板を形成し電気絶縁性のメッシュによって分離された２枚の金属プレートを備え、前記第１の導電性プレートの前記基板および前記メッシュが、電気化学的に活性な正の材料で貼着され、前記第２の導電性プレートの前記基板および前記メッシュが、電気化学的に活性な負の材料で貼着され、前記基板の各々がタブを有し、前記第１の導電性プレートおよび前記第２の導電性プレートが蓄電池を構成する、請求項５に記載の構造体。
【請求項７】
前記第１の導電性プレートと前記第３の導電性プレートとの間に介在された電気絶縁性のメッシュと、前記第２の導電性プレートと前記第４の導電性プレートとの間に介在されたさらなる電気絶縁性のメッシュとを含み、
前記第１の導電性プレートおよび前記第３の導電性プレート、ならびに前記介在されたメッシュが、複合プレートを形成するために電気化学的に活性な正の材料で貼着され、前記第２の導電性プレートおよび前記第４の導電性プレート、ならびに前記介在されたメッシュが、さらなる複合プレートを形成するために電気化学的に活性な負の材料で貼着され、前記複合プレートがガス透過膜によって分離される、請求項５または６に記載の構造体。
【請求項８】
前記導電性プレートおよび前記ガス透過膜が矩形状のものである、請求項５〜７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の構造体と、ケーシングとの組み合わせであって、
前記ケーシング内には前記構造体が収容され、前記ケーシングが、各側壁の内面を下方に延び該ケーシングの底部の上面を横切って延びる溝を有し、前記構造体が前記溝に気密状態および液密状態で嵌合する、組み合わせ。
【請求項１０】
前記構造体の各側面にコンパートメントが設けられている、請求項９に記載の組み合わせ。
【請求項１１】
前記ケーシングを閉じるための蓋をさらに含み、前記蓋に孔が設けられている、請求項９または１０に記載の組み合わせ。
【請求項１２】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の構造体と、円筒状ケーシングとの組み合わせであって、前記導電性プレートおよび前記ガス透過膜のそれぞれが長尺ストリップの形状であり、前記構造体が前記円筒状ケーシングにおいて巻回され収容される、組み合わせ。
【請求項１３】
請求項１〜４および請求項８のいずれか一項に記載の構造体と、前記第３の導電性プレートの前記タブと前記第４の導電性プレートの前記タブとの間に接続される電力消費デバイスと、前記第１の導電性プレートの前記タブと前記第２の導電性プレートの前記タブとの間に接続された直流電流源とを備える装置。
【請求項１】
ケーシングと、前記ケーシング内の電極アセンブリとを備える燃料電池であって、
前記電極アセンブリが、多孔の基板と、前記基板の一側にある第１の電極と、前記基板の前記一側にある第２の電極と、前記基板の他側にある第３の電極と、前記基板の前記他側にある第４の電極とを備え、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第１の電極のそれぞれには当該電極との電気的接続を可能にするタブが設けられ、前記ケーシングに電解質を含む、燃料電池。
【請求項２】
前記基板の各側に３つ以上の電極が設けられている、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池を備える装置であって、電流源が、前記第１の端子と前記第３の端子との対の間に接続される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池を備える装置であって、前記第２の端子と前記第４の端子の対の間に電力消費デバイスが接続され、前記第１の端子と前記第３の端子との対の間に電流源が接続される、装置。
【請求項５】
電解質に浸漬される第１の導電性プレートおよび第２の導電性プレートであり、該第１の導電性プレートおよび該第２の導電性プレートの表面積を増すために多数の孔を有し、該第１の導電性プレートと該第２の導電性プレートとの間に流れる電流が電解質を分離させて水素および酸素を発生するよう直流電流源に接続されるタブを有する、第１の導電性プレートおよび第２の導電性プレートと、
前記第１の導電性プレートと前記第２の導電性プレートとの間にある第３の導電性プレートおよび第４の導電性プレートであり、ガス透過膜によって互いから分離され且つ前記第１の導電性プレートおよび前記第２の導電性プレートから分離され、電力消費デバイスが接続可能なタブを有する第３の導電性プレートおよび第４の導電性プレートと
を備え、使用時、酸素および水素が前記導電性プレートおよび前記ガス透過膜を通って前記第３のプレートで再化合するときに、前記デバイスを通る電子流が発生する、構造体。
【請求項６】
前記第１の導電性プレートおよび前記第２の導電性プレートの各々が、プレート状の基板を形成し電気絶縁性のメッシュによって分離された２枚の金属プレートを備え、前記第１の導電性プレートの前記基板および前記メッシュが、電気化学的に活性な正の材料で貼着され、前記第２の導電性プレートの前記基板および前記メッシュが、電気化学的に活性な負の材料で貼着され、前記基板の各々がタブを有し、前記第１の導電性プレートおよび前記第２の導電性プレートが蓄電池を構成する、請求項５に記載の構造体。
【請求項７】
前記第１の導電性プレートと前記第３の導電性プレートとの間に介在された電気絶縁性のメッシュと、前記第２の導電性プレートと前記第４の導電性プレートとの間に介在されたさらなる電気絶縁性のメッシュとを含み、
前記第１の導電性プレートおよび前記第３の導電性プレート、ならびに前記介在されたメッシュが、複合プレートを形成するために電気化学的に活性な正の材料で貼着され、前記第２の導電性プレートおよび前記第４の導電性プレート、ならびに前記介在されたメッシュが、さらなる複合プレートを形成するために電気化学的に活性な負の材料で貼着され、前記複合プレートがガス透過膜によって分離される、請求項５または６に記載の構造体。
【請求項８】
前記導電性プレートおよび前記ガス透過膜が矩形状のものである、請求項５〜７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の構造体と、ケーシングとの組み合わせであって、
前記ケーシング内には前記構造体が収容され、前記ケーシングが、各側壁の内面を下方に延び該ケーシングの底部の上面を横切って延びる溝を有し、前記構造体が前記溝に気密状態および液密状態で嵌合する、組み合わせ。
【請求項１０】
前記構造体の各側面にコンパートメントが設けられている、請求項９に記載の組み合わせ。
【請求項１１】
前記ケーシングを閉じるための蓋をさらに含み、前記蓋に孔が設けられている、請求項９または１０に記載の組み合わせ。
【請求項１２】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の構造体と、円筒状ケーシングとの組み合わせであって、前記導電性プレートおよび前記ガス透過膜のそれぞれが長尺ストリップの形状であり、前記構造体が前記円筒状ケーシングにおいて巻回され収容される、組み合わせ。
【請求項１３】
請求項１〜４および請求項８のいずれか一項に記載の構造体と、前記第３の導電性プレートの前記タブと前記第４の導電性プレートの前記タブとの間に接続される電力消費デバイスと、前記第１の導電性プレートの前記タブと前記第２の導電性プレートの前記タブとの間に接続された直流電流源とを備える装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１３−５０２６８６（Ｐ２０１３−５０２６８６Ａ）
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２５２４０（Ｐ２０１２−５２５２４０）
【出願日】平成２２年８月１６日（２０１０．８．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５３６８８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２１１４１
【国際公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５１２０３１４５９）ミオクサイド マイニング （ピーティーワイ）リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１６日（２０１０．８．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５３６８８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２１１４１
【国際公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５１２０３１４５９）ミオクサイド マイニング （ピーティーワイ）リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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