JP2001093558A - Fuel composition for fuel cell - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池の起動時間を短縮可能な、燃料電池
用の燃料組成物を提供する。
【解決手段】 炭素数3以下のアルコールおよび水を含
む燃料と、界面活性剤とを含有する燃料電池用の燃料組
成物である。(57) [Problem] To provide a fuel composition for a fuel cell, which can shorten the startup time of the fuel cell. The present invention provides a fuel composition for a fuel cell, comprising a fuel containing an alcohol having 3 or less carbon atoms and water, and a surfactant.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノール型燃料
電池用の燃料組成物に係り、特に毛管力による燃料供給
を行う燃料電池の燃料組成物に関する。The present invention relates to a fuel composition for a methanol fuel cell, and more particularly to a fuel composition for a fuel cell which supplies fuel by capillary force.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃料電池としては、燃料気化供給型や毛
管力を利用したものなど種々のタイプが知られており、
燃料としてはアルコールと水とを混合して調製されたも
のが用いられている。2. Description of the Related Art Various types of fuel cells are known, such as a fuel vapor supply type and a type utilizing capillary force.
Fuel prepared by mixing alcohol and water is used as the fuel.
【0003】従来の燃料気化供給型の燃料電池は、高濃
度の燃料を直接用いることができるため燃料部のコンパ
クト化に関しては有利であるものの、システムが複雑で
あるのでそのままの構成では小型化が困難であるという
問題を有している。一方、毛管力を利用した従来の液体
燃料電池は、構成上は小型化に適しているものの、燃料
極に燃料が直接液体状態で供給されるため低濃度の燃料
を使わざるを得ない。したがって、結果的に燃料部の容
積が大きくなり小型化が困難である。Conventional fuel vaporization type fuel cells can directly use high-concentration fuel, which is advantageous in terms of making the fuel section compact. However, since the system is complicated, the size of the fuel cell can be reduced as it is. It has the problem of being difficult. On the other hand, the conventional liquid fuel cell utilizing the capillary force is suitable for miniaturization in terms of configuration, but the fuel is supplied directly to the fuel electrode in a liquid state, so that a low-concentration fuel must be used. Therefore, as a result, the volume of the fuel section becomes large, and it is difficult to reduce the size.
【0004】こうした問題を解決する新型の燃料電池
が、特開平11−162630号公報に開示されてい
る。この燃料電池は、燃料としての液体燃料を毛管力で
各単電池内に導入して各単電池内で気化し、気化された
燃料を燃料極に供給する構造である。このため、燃料気
化器等などの補器を使用せずに、高濃度の燃料を使用で
きるため小型化が可能である。A new type of fuel cell that solves such a problem is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-162630. This fuel cell has a structure in which a liquid fuel as a fuel is introduced into each unit cell by capillary force, vaporized in each unit cell, and the vaporized fuel is supplied to a fuel electrode. Therefore, high-concentration fuel can be used without using an auxiliary device such as a fuel vaporizer or the like, so that downsizing is possible.
【0005】しかしながら、こうした新型電池において
も、従来の液体型燃料電池での課題であった起動時間の
短縮化、低温からの起動が小型電源として実用化する上
での極めて大きな障害となっている。However, even in such a new type of battery, the shortening of the startup time and the startup from a low temperature, which have been problems in the conventional liquid fuel cell, are extremely serious obstacles to practical use as a small power source. .
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述した新型電池のよ
うに、多孔板の毛細管現象を利用した燃料供給システム
の場合には、毛細管と燃料との濡れ性が大きな問題であ
る。また、こうした新型電池を低温(外気温が室温以
下)から起動した際には、多孔質気化層による燃料気化
が起こり難くなり、メタノールおよび水の蒸気圧が大幅
に低下してしまう。したがって、ヒーターで加熱を行っ
ても電池の始動に長時間が必要となり、起動時間の短縮
を図ることができない。一方、こうした燃料電池を低温
(氷点下40℃から室温)で使用する際には、燃料自体
の凍結および粘度上昇に起因した流動性が問題となって
くる。In the case of a fuel supply system utilizing the capillary phenomenon of a perforated plate, as in the above-mentioned new type of battery, the wettability between the capillary and the fuel is a major problem. Further, when such a new battery is started from a low temperature (the outside air temperature is equal to or lower than the room temperature), the fuel vaporization by the porous vaporization layer becomes difficult to occur, and the vapor pressures of methanol and water are greatly reduced. Therefore, even if heating is performed by the heater, a long time is required for starting the battery, and the starting time cannot be reduced. On the other hand, when such a fuel cell is used at a low temperature (40 ° C. to room temperature below the freezing point), fluidity due to freezing of the fuel itself and an increase in viscosity becomes a problem.
【0007】他方、通常使用されている燃料は無色透明
であるため、燃料の使用状況を目視により容易に確認の
が困難である。万一、こうした燃料が漏出した場合に
は、透明であるために分かり難く、燃料成分にアルコー
ルを含むため危険を招くおそれがある。[0007] On the other hand, since a commonly used fuel is colorless and transparent, it is difficult to easily visually confirm the use condition of the fuel. In the event that such fuel leaks, it is difficult to understand because it is transparent, and there is a risk of causing danger because the fuel component contains alcohol.
【0008】本発明は上記の従来の燃料電池における問
題点を解決して、小型機器の電源として有用な小型燃料
電池用の燃料を提供するために行われたものであり、燃
料電池の起動時間を短縮可能な、燃料電池用の燃料組成
物を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional fuel cell and to provide a fuel for a small fuel cell which is useful as a power source for a small device. It is an object of the present invention to provide a fuel composition for a fuel cell, which can shorten the time.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、炭素数3以下のアルコールおよび水を含
む燃料と、界面活性剤とを含有する燃料電池用の燃料組
成物を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a fuel composition for a fuel cell, comprising a fuel containing an alcohol having 3 or less carbon atoms and water, and a surfactant. I do.
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0011】まず、本発明の燃料組成物を使用する新し
いアルコール型燃料電池について説明する。First, a new alcohol fuel cell using the fuel composition of the present invention will be described.
【0012】図1に、かかるアルコール型燃料電池の構
成を表す概略図を示す。図示するように、この燃料電池
は、基本的には、スタック本体1、燃料タンク2、およ
び燃料タンクから本体に液体燃料を供給する導入管3に
より構成される。FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of such an alcohol fuel cell. As shown in the figure, this fuel cell basically includes a stack body 1, a fuel tank 2, and an introduction pipe 3 for supplying liquid fuel from the fuel tank to the body.
【0013】なお、スタック本体1内においては、各単
電池11の間に浸透板4が配置され、外部から空気を取
り入れ可能な透過膜5、および導入管3から供給された
液体燃料を受け取るレシーバー6が設けられている。さ
らにスタック本体1の側面には、酸化剤ガスを供給する
ためにファン(図示せず)が設けられている。燃料タン
ク2には、燃料を収容するための貯液部7と、この中に
設置された芯体8と、外部から空気を取り入れ可能な透
過膜9とが設けられている。芯体8は、ジャンクション
10において導入管3に接続されている。In the stack body 1, a permeation plate 4 is arranged between the cells 11, a permeable membrane 5 capable of taking in air from outside, and a receiver for receiving the liquid fuel supplied from the introduction pipe 3. 6 are provided. Further, a fan (not shown) is provided on a side surface of the stack body 1 to supply an oxidizing gas. The fuel tank 2 is provided with a liquid storage section 7 for storing fuel, a core body 8 provided therein, and a permeable membrane 9 capable of taking in air from the outside. The core body 8 is connected to the introduction pipe 3 at a junction 10.
【0014】かかる燃料電池においては、燃料としての
液体燃料を毛管力により各単電池11内に導入して、各
単電池内で気化し、気化された燃料が燃料極に供給され
る。このように液体燃料は毛管力で各単電池内に導入さ
れるため、図示する燃料電池は燃料供給のためのポンプ
等の駆動部を必要としない。電池内に導入された液体燃
料は、燃料気化層にて電池反応の反応熱を利用して気化
されるため、燃料気化器等の補器を必要としない。ま
た、燃料気化層内の気体燃料は、ほぼ飽和状態に保たれ
るので、電池反応による燃料気化層中の気体燃料の消費
分だけ燃料浸透層から液体燃料が気化し、さらに気化分
だけ液体燃料が毛管力によってセル内に導入される。In such a fuel cell, liquid fuel as fuel is introduced into each unit cell 11 by capillary force, vaporized in each unit cell, and the vaporized fuel is supplied to the fuel electrode. As described above, the liquid fuel is introduced into each unit cell by capillary force, and thus the fuel cell shown does not require a driving unit such as a pump for supplying fuel. The liquid fuel introduced into the cell is vaporized in the fuel vaporization layer using the reaction heat of the cell reaction, and therefore does not require an auxiliary device such as a fuel vaporizer. Also, since the gaseous fuel in the fuel vaporization layer is kept substantially saturated, the liquid fuel is vaporized from the fuel permeation layer by the amount of gaseous fuel consumed in the fuel vaporization layer by the cell reaction, and the liquid fuel is further vaporized Is introduced into the cell by capillary force.
【0015】このように、図示する燃料電池において
は、燃料供給量は燃料消費量に連動しているため、未反
応で電池の外に排出される燃料はほとんどなく、従来の
液体燃料電池のように燃料出口側の処理系を必要としな
い。すなわち、図1に示した燃料電池は、ポンプやブロ
ワ、燃料気化器、凝縮器等の補器を特に用いる必要な
い、新しいタイプの液体燃料である。As described above, in the fuel cell shown in the drawing, since the fuel supply amount is linked to the fuel consumption amount, almost no unreacted fuel is discharged out of the cell, as in the conventional liquid fuel cell. Does not require a treatment system on the fuel outlet side. That is, the fuel cell shown in FIG. 1 is a new type of liquid fuel that does not require the use of auxiliary devices such as a pump, a blower, a fuel vaporizer, and a condenser.
【0016】こうした燃料電池においては、毛細管現象
による液体の導入を達成するために、毛細管現象が起こ
りうる多孔質を有する基材が用いられている。その材料
の種類にも依存するが、アルコール水溶液だけからなる
液体燃料は、十分に基材内を浸透しない。本発明者ら
は、アルコール水溶液からなる液体燃料に界面活性剤を
添加することによって、液体燃料と多孔板内部の毛細管
との濡れ性を向上させ、毛細管現象による燃料の吸い上
げを容易に行って、燃料供給を向上させることができる
ことを見出した。In such a fuel cell, in order to achieve the introduction of liquid by capillary action, a porous base material capable of causing capillary action is used. Although it depends on the type of the material, the liquid fuel consisting only of the alcohol aqueous solution does not sufficiently penetrate into the base material. The present inventors improve the wettability between the liquid fuel and the capillary inside the perforated plate by adding a surfactant to the liquid fuel composed of the alcohol aqueous solution, and easily perform the suction of the fuel by the capillary phenomenon. It has been found that fuel supply can be improved.
【0017】本発明の燃料組成物において、燃料は炭素
数3以下のアルコールと水とにより構成される。炭素数
3個以下のアルコールとしては、メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール、および1−プロパノールが挙げ
られる。アルコールの含有量は、アルコールと水とから
なる燃料全体に対して1wt%以上80wt%以下であ
ることが好ましく、10wt%以上40wt%以下であ
ることがより好ましい。アルコールの含有量が1wt%
未満の場合には燃料タンクが大きくなりすぎ、小型化を
図ることが困難になる。80wt%を越えると、燃料を
構成する他方の成分である水が減少するため、電池反応
が起こりにくくなるおそれがある。In the fuel composition of the present invention, the fuel is composed of alcohol having 3 or less carbon atoms and water. Examples of the alcohol having 3 or less carbon atoms include methanol, ethanol, isopropanol, and 1-propanol. The content of the alcohol is preferably 1% by weight or more and 80% by weight or less, more preferably 10% by weight or more and 40% by weight or less based on the whole fuel composed of alcohol and water. Alcohol content is 1wt%
If it is less than 1, the fuel tank becomes too large, and it is difficult to reduce the size. If it exceeds 80 wt%, water as the other component of the fuel is reduced, so that the cell reaction may not easily occur.
【0018】燃料の他方の成分である水の含有量は、こ
うしたアルコールの量に応じて、適宜決定することがで
きる。The content of water, which is the other component of the fuel, can be appropriately determined according to the amount of the alcohol.
【0019】本発明の燃料組成物に配合される界面活性
剤としては、イオン性(カチオン性、アニオン性、両
性)界面活性剤および非イオン性(ノニオン性)界面活
性剤のいずれを用いてもよく、単独でまたは2種以上の
混合物として用いることができる。As the surfactant incorporated in the fuel composition of the present invention, any of an ionic (cationic, anionic, amphoteric) surfactant and a nonionic (nonionic) surfactant can be used. Often, they can be used alone or as a mixture of two or more.
【0020】以下に、本発明で用い得る界面活性剤の具
体的な例を挙げるが、これらに限定されるものではな
い。The following are specific examples of the surfactant which can be used in the present invention, but the present invention is not limited to these.
【0021】アニオン性界面活性剤としては、アルキル
スルホン酸およびその塩、アルキルべンゼスルホン酸お
よびその塩、ポリオキシアルキレンスルホン酸およびそ
の塩パーフルオロアルキルスルホン酸およびその塩、パ
ーフルオロアルキルべンゼスルホン酸およびその塩、パ
ーフルオロポリオキシアルキレンスルホン酸およびその
塩、ポリスチレンスルホン酸およびその共重合体、ポリ
ビニルスルホン酸およびその共重合体、ポリパーフルオ
ロビニルスルホン酸およびその誘導体、ポリアクリル酸
およびその共重合体などが挙げられる。Examples of the anionic surfactant include alkylsulfonic acid and salts thereof, alkylbenzenesulfonic acid and salts thereof, polyoxyalkylenesulfonic acid and salts thereof perfluoroalkylsulfonic acids and salts thereof, perfluoroalkylbenzenesulfonic acids and salts thereof. Salt thereof, perfluoropolyoxyalkylenesulfonic acid and its salt, polystyrenesulfonic acid and its copolymer, polyvinylsulfonic acid and its copolymer, polyperfluorovinylsulfonic acid and its derivative, polyacrylic acid and its copolymer And the like.
【0022】カチオン性界面剤としては、アルキルトリ
メチルアンモニウムハライドなどの4級アンモニウム基
を持つポリマーおよび高級アルカン誘導体などが挙げら
れる。Examples of the cationic surfactant include polymers having a quaternary ammonium group such as alkyltrimethylammonium halide and higher alkane derivatives.
【0023】両性界面活性剤としては、スルホン酸基
(RSO3 -)および4級アンモニウム基(R4N+)を分
子中内に有するポリマーおよび高級アルカン誘導体(ス
ルホン酸ベタイン)や、カルボキシル基(RCOO−)
および4級アンモニウム基(R 4N+)を分子中に有する
ポリマーおよび高級アルカン誘導体(ベタイン)などが
挙げられる。As the amphoteric surfactant, a sulfonic acid group
(RSOThree -) And a quaternary ammonium group (RFourN+)
Polymer and higher alkane derivative (s
Betaine rufonic acid) and carboxyl group (RCOO-)
And a quaternary ammonium group (R FourN+) In the molecule
Polymers and higher alkane derivatives (betaines)
No.
【0024】非イオン性界面活性剤は、アルキルスルホ
ン酸エステル、アルキルべンゼスルホン酸エステル、ポ
リオキシアルキレンとその共重合体、ポリオキシアルキ
レンスルホン酸エステル、パーフルオロアルキルスルホ
ン酸エステル、パーフルオロアルキルべンゼスルホン酸
エステル、パーフルオロポリオキシアルキレとその共重
合体、パーフルオロポリオキシアルキレンスルホン酸エ
ステル、ポリスチレンスルホン酸とその共重合体、ポリ
パーフルオロビニルスルホン酸エステルとその共重合
体、およびポリアクリル酸エステルとその共重合体など
が挙げられる。Nonionic surfactants include alkylsulfonic acid esters, alkylbenzenesulfonic acid esters, polyoxyalkylenes and their copolymers, polyoxyalkylenesulfonic acid esters, perfluoroalkylsulfonic acid esters, perfluoroalkylbenzenesulfonic acids. Acid ester, perfluoropolyoxyalkylene and its copolymer, perfluoropolyoxyalkylenesulfonic acid ester, polystyrenesulfonic acid and its copolymer, polyperfluorovinylsulfonic acid ester and its copolymer, and polyacrylic acid Examples include esters and copolymers thereof.
【0025】本発明において特に好ましく用いられる界
面活性剤としては、具体的には、ポリオキシエチレン、
フッ素系界面活性時のフローラード(3M社製)、第2
級高級アルコールエトキシサルフォン、アルキルベンゼ
ンスルホン酸塩、スルホコハク酸アルキル塩、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル等が挙げられる。As the surfactant particularly preferably used in the present invention, specifically, polyoxyethylene,
Florard at the time of fluorine-based surfactant (3M), 2nd
Higher alcohol ethoxysulfone, alkyl benzene sulfonate, alkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl ether carboxylate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, and the like.
【0026】本発明の燃料組成物におけるこうした界面
活性剤の添加量は、組成物全体に対して1ppmから5
%の範囲とすることが好ましく、10ppmから0.1
%(1000ppm)であることより好ましい。1pp
m未満の場合には、界面活性剤を添加した効果を得るこ
とができない。一方、5%を越えると気泡などを抱え込
んで毛細管による燃料導入の妨げになるおそれがある。The amount of such a surfactant to be added to the fuel composition of the present invention is from 1 ppm to 5 ppm based on the whole composition.
%, Preferably from 10 ppm to 0.1%.
% (1000 ppm). 1pp
If it is less than m, the effect of adding the surfactant cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 5%, bubbles and the like may be trapped and hinder the introduction of fuel by the capillary.
【0027】本発明の燃料組成物には、識別剤として色
素(染料、顔料)を配合して、燃料を着色させてもよ
い。こうした識別剤を添加することによって、燃料の使
用状況や燃料の漏れなどがないか目視で確認することが
できる。The fuel composition of the present invention may be blended with a pigment (dye or pigment) as a discriminating agent to color the fuel. By adding such a discriminating agent, it is possible to visually check whether the fuel is used or there is no fuel leakage.
【0028】色素は、有機顔料および無機顔料のいずれ
でもよく、染料としては、水溶性およびアルコールに可
溶な染料を用いることができる。さらに本発明において
は、色素として蛍光色素を配合してもよい。The dye may be either an organic pigment or an inorganic pigment. As the dye, a water-soluble dye and an alcohol-soluble dye can be used. Further, in the present invention, a fluorescent dye may be blended as the dye.
【0029】用い得る色素の具体的な例を以下に示す
が、これらに限定されるものではない。顔料としては、
例えばカーボン、キナクリドンおよびフタロシアニンな
どが挙げられ、染料としてはインジゴ、アゾ染料、トリ
フェニルメタン系染料(マゼンタなど)キサテン系染料
(フェノールフタレイン、ローダミンなど)などが挙げ
られる。Specific examples of dyes that can be used are shown below, but are not limited thereto. As a pigment,
Examples thereof include carbon, quinacridone, and phthalocyanine. Examples of dyes include indigo, azo dyes, triphenylmethane dyes (eg, magenta), and xathene dyes (eg, phenolphthalein and rhodamine).
【0030】蛍光色素は無機系および有機系のいずれで
もよく、無機系としては、例えば、硫化カルシウム、硫
化亜鉛、などの硫化物とその誘導体、酸化イットリウム
などの酸化物、タングステン酸マグネシウム、珪酸亜
鉛、珪酸バリウムなどの酸素酸塩系などが挙げられる。
一方、有機系の蛍光色素としては、例えば、アントラキ
ノン系色素、ポリメチン系色素、ジチオール金属塩系色
素、インドフェノール系色素、およびキサンテン染料な
どが挙げられる。The fluorescent dye may be either inorganic or organic. Examples of the inorganic dye include sulfides such as calcium sulfide and zinc sulfide and derivatives thereof, oxides such as yttrium oxide, magnesium tungstate, and zinc silicate. And oxyacid salts such as barium silicate.
On the other hand, examples of organic fluorescent dyes include anthraquinone dyes, polymethine dyes, dithiol metal salt dyes, indophenol dyes, and xanthene dyes.
【0031】上述した色素のうち、燃料組成物に溶解し
ないものを本発明の燃料組成物に添加する場合には、分
散剤を予め分散液として分散液を調製し、燃料組成物に
分散して用いることができる。一方、燃料組成物に溶解
するものは、そのまま所定量を、燃料組成物またはその
成分に溶解すればよい。When any of the above-mentioned dyes that do not dissolve in the fuel composition is added to the fuel composition of the present invention, a dispersion is prepared in advance using a dispersant as a dispersion, and then dispersed in the fuel composition. Can be used. On the other hand, what is dissolved in the fuel composition may be dissolved in the fuel composition or its component in a predetermined amount as it is.
【0032】識別剤として本発明の燃料組成物に配合さ
れる色素の量は、燃料組成物の重量に対して、0.01
ppmから10000ppm以下とすることが好まし
く、0.1ppmから100ppmとすることがより好
ましい。0.01ppm未満の場合には目視での確認が
困難となり、10000ppmを越えると電極反応及び
燃料供給に悪影響を及ぼすと考えられる。添加された色
素が、毛細管による燃料の供給(濡れ性)や電極反応に
悪影響を及ぼすおそれがある場合には、燃料タンクの出
口または燃料の浸透板の入り口に、フィルターおよび色
素吸着層を設ければよい。The amount of the pigment incorporated in the fuel composition of the present invention as a discriminating agent is 0.01 to 0.01% by weight of the fuel composition.
The content is preferably from 1 ppm to 10000 ppm, more preferably from 0.1 ppm to 100 ppm. If it is less than 0.01 ppm, it is difficult to confirm it visually, and if it exceeds 10,000 ppm, it is considered that the electrode reaction and the fuel supply are adversely affected. If the added dye may adversely affect fuel supply (wetting) or electrode reaction by the capillary tube, a filter and a dye adsorption layer are provided at the outlet of the fuel tank or the inlet of the fuel permeation plate. I just need.
【0033】図1に示したような燃料電池においては、
低温では、燃料電池内の燃料気化層における燃料気化が
起こり難いため、燃料のアルコールや水の蒸気圧は非常
に小さくなる。この場合には、充分な量の燃料を電極に
供給することが困難になる。こうした不都合を避けるた
めには、低温でも気化能が大きい、すなわち蒸気圧の大
きい燃料(助燃剤)を添加することによって、低温の起
動および起動時間の短縮を可能とすることができる。In the fuel cell as shown in FIG.
At low temperatures, the vaporization of fuel in the fuel vaporization layer in the fuel cell is unlikely to occur, so that the vapor pressure of alcohol or water of the fuel becomes very small. In this case, it becomes difficult to supply a sufficient amount of fuel to the electrode. In order to avoid such inconveniences, by adding a fuel (combustion agent) having a high vaporization ability even at a low temperature, that is, a high vapor pressure, a low-temperature start-up and a shortening of the start-up time can be made possible.
【0034】本発明で用いる助燃剤としては、燃料の一
方の成分であるアルコールの代替となる物質と、燃料の
他方の成分である水の代替となる物質との2種類が挙げ
られる。As the auxiliary agent used in the present invention, there are two types of substances, ie, a substance which substitutes for alcohol which is one component of fuel, and a substance which substitutes for water which is the other component of fuel.
【0035】第1の助燃剤であるアルコールの代替とな
る物質としては、炭素数3個以下のアルキルエーテル、
アルデヒド、蟻酸アルキルおよび蓚酸エステルなどが挙
げられる。これらは、単独でまたは2種以上の混合物と
して用いることができる。As a substance which can be substituted for the alcohol which is the first auxiliary agent, alkyl ether having 3 or less carbon atoms,
Aldehydes, alkyl formate, and oxalate are exemplified. These can be used alone or as a mixture of two or more.
【0036】なお、アノード極では、燃料中の水がメタ
ノールの二酸化炭素への酸化に使用されることから、上
述したような水の代替となる物質が第2の助燃剤として
用いられる。こうした物質としては、硝酸アルキル、有
機ニトロ化合物、ニトロソ化合物、有機化酸化物などの
酸素原子を供給できる物質が挙げられる。これらは、単
独でまたは2種以上の混合物として用いることができ
る。In the anode, since the water in the fuel is used to oxidize methanol to carbon dioxide, the above-mentioned substance that substitutes for water is used as the second combustion aid. Examples of such substances include substances that can supply oxygen atoms, such as alkyl nitrates, organic nitro compounds, nitroso compounds, and organically modified oxides. These can be used alone or as a mixture of two or more.
【0037】助燃剤の具体的な例としては、例えば、ジ
メチルエーテル、メチラール、1,2−ジメトキシタン
のようなエーテル類;ホルムアルデヒド、アセトアルデ
ヒド、グリオキサール、グリコールアルデヒドなどのア
ルデヒド類;蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸イソプロピ
ル、蟻酸nープロピルなどの蟻酸エステル類;蓚酸ジメ
チル、蓚酸ジエチル、蓚酸エチルメチルなどの蓚酸エス
テル類;硝酸メチル、硝酸エチルなどの硝酸エステル
類;ニトロメタン、ニトロエタンなどのニトロ化合物、
メチルヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキ
シド、ジメチルペルオキシド、過酢酸、過蟻酸など有機
過酸化物が挙げられるが、これらに限定されるものでは
ない。Specific examples of the flame retardant include ethers such as dimethyl ether, methylal and 1,2-dimethoxytan; aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal and glycolaldehyde; methyl formate, ethyl formate, Formate esters such as isopropyl formate and n-propyl formate; oxalate esters such as dimethyl oxalate, diethyl oxalate and ethyl methyl oxalate; nitrate esters such as methyl nitrate and ethyl nitrate; nitro compounds such as nitromethane and nitroethane;
Organic peroxides such as, but not limited to, methyl hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dimethyl peroxide, peracetic acid, and formic acid.
【0038】上述した第1の助燃剤と第2の助燃剤と
は、それぞれ1種以上を選択して組み合わせて用いるこ
とが好ましい。It is preferable that one or more of the above-mentioned first and second flame retardants are selected and used in combination.
【0039】また、毛管現象を用いて燃料供給を行い、
気化層で気化させるタイプの燃料電池では、助燃剤の電
極反応による生成物が残留してしまうことを考慮する
と、電極反応により生じる助燃剤の最終生成物はガス化
することが望まれる。電極反応の最終生成物がガス化す
る助燃剤としては、例えば、ジメチルエーテル、メチラ
ール、ホルムアルデヒド、蟻酸メチル、蓚酸メチル、硝
酸メチル、ニトロメタン、メチルヒドロアルオキシド、
過蟻酸などを挙げることができる。Further, fuel is supplied by using a capillary phenomenon,
In a fuel cell of a type in which a gas is vaporized in a vaporization layer, it is desired that the final product of the auxiliary agent generated by the electrode reaction be gasified in consideration of the fact that the product of the electrode reaction of the auxiliary agent remains. Examples of the auxiliary agent that gasifies the final product of the electrode reaction include dimethyl ether, methylal, formaldehyde, methyl formate, methyl oxalate, methyl nitrate, nitromethane, methyl hydroaloxide,
Formic acid and the like can be mentioned.
【0040】上述したような助燃剤の含有量は、燃料組
成物全体に対して0.001%から50%の範囲で添加
することが好ましい。0.001%未満の場合には充分
な効果を得ることが困難となり、50%を越えると水へ
の溶解性が低下して液が分離するおそれがある。The content of the above-mentioned auxiliary agent is preferably in the range of 0.001% to 50% with respect to the whole fuel composition. When the content is less than 0.001%, it is difficult to obtain a sufficient effect, and when the content is more than 50%, the solubility in water is reduced and the liquid may be separated.
【0041】本発明の燃料組成物は、酸素を導入し、紫
外線を照射して反応させることにより調製してもよい。
酸素を導入し紫外線を照射することによって、過酸化物
が生成される。こうして得られた過酸化物は、アノード
極でアルコールなどの燃料と反応し水の代替として作用
するので、電池の低温起動などの点で好ましい。The fuel composition of the present invention may be prepared by introducing oxygen and irradiating with ultraviolet rays to cause a reaction.
Peroxide is generated by introducing oxygen and irradiating with ultraviolet rays. The peroxide thus obtained reacts with a fuel such as alcohol at the anode electrode and acts as a substitute for water, and is therefore preferable in terms of starting the battery at a low temperature.
【0042】場合によっては、酸素を導入して紫外線を
照射する操作は、界面活性剤を加える前に行うこともで
きる。まず、アルコールと水とを混合して燃料を調製
し、この燃料に対し酸素を導入し、紫外線を照射して反
応させた後に、所定の界面活性剤を添加してもよい。特
に、界面活性剤が紫外線に分解しやすい場合には、こう
した手順で燃料組成物を調製することが望まれる。In some cases, the operation of introducing oxygen and irradiating ultraviolet rays may be performed before adding a surfactant. First, a fuel may be prepared by mixing alcohol and water, oxygen may be introduced into the fuel, and the fuel may be irradiated with ultraviolet rays to cause a reaction, and then a predetermined surfactant may be added. In particular, when the surfactant is easily decomposed into ultraviolet rays, it is desired to prepare the fuel composition by such a procedure.
【0043】本発明の燃料組成物には、電極反応を促進
する成分として、揮発性の有機酸および無機酸、ヨウ
素、ヨウ素化合物を加えてもよい。The fuel composition of the present invention may contain volatile organic and inorganic acids, iodine and iodine compounds as components for accelerating the electrode reaction.
【0044】酸は、電極反応においてアルコールの酸化
の過電圧を低下させることができるので、反応の促進剤
として作用する。用い得る酸としては、例えば、酢酸、
メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩
酸、およびトリフルオロ酢酸などが挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。The acid acts as a reaction accelerator because it can reduce the overvoltage of alcohol oxidation in the electrode reaction. Acids that can be used include, for example, acetic acid,
Examples include, but are not limited to, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, hydrochloric acid, and trifluoroacetic acid.
【0045】また、ヨウ素およびヨウ素化合物は、ヨウ
素イオンが電極反応で触媒的に働いて反応を促進する。
化合物の具体的な例として、ヨウ化メタン、ヨウ化エタ
ンのようなヨウ素化合物などが挙げられるが、これらに
限定されるものではない。In the case of iodine and iodine compounds, iodine ions act catalytically in the electrode reaction to accelerate the reaction.
Specific examples of the compound include, but are not limited to, iodine compounds such as methane iodide and ethane iodide.
【0046】本発明の燃料組成物に含有されるアルコー
ルの量が、燃料全体の30wt%を越える場合には、低
温(氷点下40℃)でも凍結しないので、添加剤を配合
する必要はないが、アルコールの量が30wt%以下の
場合には、不凍液化剤または流動性向上剤を配合して、
燃料組成物の不凍液化を図ることが望まれる。When the amount of alcohol contained in the fuel composition of the present invention exceeds 30% by weight of the whole fuel, it does not freeze even at a low temperature (40 ° C. below freezing point). When the amount of alcohol is 30 wt% or less, an antifreezing agent or a fluidity improver is blended,
It is desired to make the fuel composition antifreeze.
【0047】不凍液化剤および流動性向上剤としては、
多価アルコールおよびその誘導体などを用いることがで
き、その添加量は、燃料に対して、0.1%から10%
の範囲とすることが好ましい。0.1%未満の場合には
充分な効果を得ることが困難であり、10%を越えると
燃料の流動性を低下させるおそれがある。The antifreezing agent and the fluidity improver include
Polyhydric alcohols and derivatives thereof can be used, and the added amount is 0.1% to 10% with respect to the fuel.
It is preferable to be within the range. If it is less than 0.1%, it is difficult to obtain a sufficient effect, and if it exceeds 10%, the fluidity of the fuel may be reduced.
【0048】多価アルコールおよびその誘導体として
は、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリ
コールモノメチルエーテル、ジグライム、ポリオキシエ
チレンのオリゴマー、およびポリオキシプロピレンのオ
リゴマーなどが挙げられるが、これらに限定されるわけ
ではない。Examples of polyhydric alcohols and derivatives thereof include ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, diglyme, oligomers of polyoxyethylene, and oligomers of polyoxypropylene. It is not limited to.
【0049】上述した成分に加えて、本発明の燃料組成
物には、香料、腐食防止剤などをさらに添加してもよ
い。香料としては、例えば蟻酸イソアミル、エチルバニ
リン、シトラール、プロピオン酸イソアミル、l−メン
トール等を用いることができる。また、腐食防止剤とし
ては、例えばダイマー酸、ポリオキシエチレンアルキル
アミン、カルボキシベタイン型両性界面活性剤等を用い
ることができる。In addition to the above-mentioned components, the fuel composition of the present invention may further contain a fragrance, a corrosion inhibitor and the like. As the fragrance, for example, isoamyl formate, ethyl vanillin, citral, isoamyl propionate, l-menthol and the like can be used. Further, as the corrosion inhibitor, for example, dimer acid, polyoxyethylene alkylamine, carboxybetaine type amphoteric surfactant and the like can be used.
【0050】なお、安全性の点を考慮すると、燃料タン
クが壊れた場合や、持ち運びの際の安全を確保すること
が望まれる。また、燃料タンクが高温となる場所での使
用では、液体燃料の蒸気圧が大きくなるのでタンクが加
圧状態となって、危険が生じることが考えられる。In consideration of safety, it is desirable to ensure safety when the fuel tank is broken or when the fuel tank is carried. In addition, when the fuel tank is used in a place where the temperature is high, the vapor pressure of the liquid fuel becomes high, so that the tank may be pressurized, which may cause danger.
【0051】上述したような本発明の燃料組成物をゲル
化して、ゲル状燃料組成物とすることによって、こうし
た危険を回避することができる。Such a danger can be avoided by gelling the above-described fuel composition of the present invention into a gel-like fuel composition.
【0052】ゲル状燃料組成物を得るためのゲル化は、
有機高分子に燃料を吸収させる方式(化学ゲル)により
達成することができる。あるいは、燃料液体と粒子粉末
との混合による相互作用(水素結合など)によるチキソ
トロピー性を用いた方式(物理ゲル)を用いて、燃料組
成物のゲル化を行ってもよい。Gelation for obtaining a gel fuel composition is carried out by:
This can be achieved by a method (chemical gel) in which fuel is absorbed by an organic polymer. Alternatively, the fuel composition may be gelled by using a method (physical gel) using thixotropic property due to interaction (hydrogen bonding or the like) by mixing the fuel liquid and the particle powder.
【0053】化学ゲルのゲル化剤の有機高分子として
は、具体的には、架橋型ポリアクリル酸やその誘導体、
架橋型ポリアクリルアミドとその誘導体などが挙げられ
るが、限定されるものではない。Specific examples of the organic polymer as the gelling agent for the chemical gel include cross-linked polyacrylic acid and derivatives thereof,
Examples include, but are not limited to, cross-linked polyacrylamide and its derivatives.
【0054】また、物理ゲルの架橋剤は、燃料組成物と
水素結合を起す物質であれば任意のものを用いることが
できる。具体的には、例えば活性炭、エアロジルなどの
無機酸化物、有機アミドの誘導体などが挙げられるが、
これらに限定されるものではない。As the cross-linking agent for the physical gel, any substance can be used as long as it causes a hydrogen bond with the fuel composition. Specifically, for example, activated carbon, inorganic oxides such as aerosil, organic amide derivatives and the like,
It is not limited to these.
【0055】ゲル化剤は、燃料組成物重量に対して、1
重量部から100重量部の範囲で加えることが好まし
い。こうしてゲル状とされた燃料組成物は、燃料液体と
ゲル化剤との相互作用により、高温での蒸気圧が減少し
て粘性が大きく増加する。このため、タンクが壊れた場
合における液体の飛散を防止することができ、安全上の
向上につながる。The gelling agent is used in an amount of 1 to the fuel composition weight.
It is preferable to add in the range of 100 parts by weight to 100 parts by weight. The gelled fuel composition has a high vapor pressure at high temperatures and a large increase in viscosity due to the interaction between the fuel liquid and the gelling agent. For this reason, it is possible to prevent the liquid from scattering when the tank is broken, which leads to an improvement in safety.
【0056】ゲル状燃料組成物は、例えば、図2に示す
ような構成の燃料電池で用いることができる。図2に示
す燃料電池においては、ゲル保持材13によってゲル状
燃料組成物12がスタック本体2に取り付けられてい
る。スタック本体2の構成は、図1に示した燃料電池の
場合と同様である。The gel fuel composition can be used, for example, in a fuel cell having a structure as shown in FIG. In the fuel cell shown in FIG. 2, the gel fuel composition 12 is attached to the stack body 2 by the gel holding material 13. The configuration of the stack body 2 is the same as that of the fuel cell shown in FIG.
【0057】[0057]
【発明の実施の形態】以下、具体例を示して本発明をさ
らに詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
【0058】(実施例1)まず、メタノール50gに界
面活性剤としてのパーフルオロアルキルポリオキシエチ
レンエタノール(フロラードFC−170C住友シリー
エム社製)0.01gを溶解させた。さらに、イオン交
換水50gを加えて、実施例1の燃料組成物を得た。Example 1 First, 0.01 g of perfluoroalkylpolyoxyethylene ethanol (Fluorad FC-170C, manufactured by Sumitomo Shiriem Co., Ltd.) as a surfactant was dissolved in 50 g of methanol. Further, 50 g of ion-exchanged water was added to obtain a fuel composition of Example 1.
【0059】この燃料組成物中に炭素多孔板(日本カー
ボン社製)の一端を浸して浸透試験を行ったところ、多
孔板を浸透して行く様子が目視で確認された。浸透が目
視で確認できたことから、本実施例の燃料組成物を用い
ることによって、極めて短時間で燃料電池を起動できる
ことがわかる。One end of a carbon porous plate (manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.) was immersed in this fuel composition, and a penetration test was carried out. As a result, the permeation of the porous plate was visually confirmed. The permeation could be visually confirmed, indicating that the fuel cell can be started in a very short time by using the fuel composition of this example.
【0060】(比較例1)メタノール50gとイオン交
換水50gとからなる燃料を調製した。この燃料は、従
来用いられている燃料に相当する。得られた燃料につい
て前述の実施例1と同様の浸透試験を行ったところ、ほ
とんど浸透しなかった。したがって、この燃料を用いる
と、燃料電池の起動に長時間を要することが推測され
る。Comparative Example 1 A fuel comprising 50 g of methanol and 50 g of ion-exchanged water was prepared. This fuel corresponds to a conventionally used fuel. When a permeation test was carried out on the obtained fuel in the same manner as in Example 1 described above, almost no permeation occurred. Therefore, it is presumed that when this fuel is used, it takes a long time to start the fuel cell.
【0061】(実施例2)まず、メタノール50gに界
面活性剤としてのパーフルオロアルキルポリオキシエチ
レンエタノール(フロラードFC−170C住友シリー
エム社製)0.01gを溶解させた。この溶液にイオン
交換水50gを加え、さらに識別剤としての赤色染料
(C.I.No.16045、ダイワ化成株式会社製)
1mg加えて、着色した燃料組成物を調製した。(Example 2) First, 0.01 g of perfluoroalkylpolyoxyethylene ethanol (Fluorard FC-170C, manufactured by Sumitomo Shiriem Co.) as a surfactant was dissolved in 50 g of methanol. 50 g of ion-exchanged water is added to this solution, and a red dye (CI No. 16045, manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.) is used as a discriminating agent.
1 mg was added to prepare a colored fuel composition.
【0062】得られた燃料組成物は、均一かつ非常には
っきりした赤色に着色されていた。この燃料組成物につ
いて実施例1と同様の浸透試験を行ったところ、多孔板
を浸透していく様子が目視で確認された。このことか
ら、本実施例の燃料組成物を用いることによって、極め
て短時間で燃料電池を起動できることがわかる。The resulting fuel composition had a uniform and very distinct red coloration. When a penetration test was performed on this fuel composition in the same manner as in Example 1, it was visually confirmed that the fuel composition permeated the perforated plate. This indicates that the fuel cell can be started in a very short time by using the fuel composition of this example.
【0063】(実施例3)分散剤としてのブチラール樹
脂1gをメタノール45gに溶解し、識別剤としての青
色顔料のフタリシアニン5gを加えて、サンドミルによ
り顔料分散液を調製した。Example 3 1 g of butyral resin as a dispersant was dissolved in 45 g of methanol, and 5 g of phthalicyanine, a blue pigment as a discriminating agent, was added to prepare a pigment dispersion by a sand mill.
【0064】一方、メタノール50gに界面活性剤とし
てのパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノー
ル(フロラードFC−170C住友シリーエム社製)
0.01gを溶解させて溶液を得、前述の顔料分散液
0.01gおよび水50gを加えて、着色した燃料組成
物を調製した。On the other hand, a perfluoroalkylpolyoxyethylene ethanol (Florade FC-170C manufactured by Sumitomo Shiriem Co., Ltd.) as a surfactant was added to 50 g of methanol.
0.01 g was dissolved to obtain a solution, and 0.01 g of the above-described pigment dispersion and 50 g of water were added to prepare a colored fuel composition.
【0065】得られた燃料組成物は、均一かつ非常には
っきりした青色に着色されていた。この燃料組成物につ
いて実施例1と同様の浸透試験を行ったところ、多孔板
を浸透していく様子が目視で確認された。このことか
ら、本実施例の燃料組成物を用いることによって、極め
て短時間で燃料電池を起動できることがわかる。The resulting fuel composition had a uniform and very clear blue coloration. When a penetration test was performed on this fuel composition in the same manner as in Example 1, it was visually confirmed that the fuel composition permeated the perforated plate. This indicates that the fuel cell can be started in a very short time by using the fuel composition of this example.
【0066】(実施例4)まず、メタノール50gに界
面活性剤としてのパーフルオロアルキルポリオキシエチ
レンエタノール(フロラードFC−170C住友シリー
エム社製)0.01gを溶解させた。次いで、この溶液
にイオン交換水50gを加え、さらに識別剤としての黄
色染料(C.I.acid yellow 7)1mg
加えて、着色した燃料組成物を調製した。Example 4 First, 0.01 g of perfluoroalkylpolyoxyethylene ethanol (Fluorad FC-170C, manufactured by Sumitomo Shiriem Co.) as a surfactant was dissolved in 50 g of methanol. Next, 50 g of ion-exchanged water was added to this solution, and 1 mg of a yellow dye (CI acid yellow 7) as a discriminating agent was further added.
In addition, a colored fuel composition was prepared.
【0067】得られた燃料組成物は、均一かつ非常には
っきりと着色され、緑色の蛍光を発した。この燃料組成
物について実施例1と同様の浸透試験を行ったところ、
多孔板を浸透していく様子が目視で確認された。このこ
とから、本実施例の燃料組成物を用いることによって、
極めて短時間で燃料電池を起動できることがわかる。The resulting fuel composition was uniformly and very distinctly colored and emitted green fluorescence. When a penetration test similar to that of Example 1 was performed for this fuel composition,
The permeation of the perforated plate was visually confirmed. From this, by using the fuel composition of this example,
It can be seen that the fuel cell can be started in a very short time.
【0068】(実施例5)まず、メタノール50gとイ
オン交換水50gとの混合溶液に、助燃剤としての蟻酸
メチル1gおよび硝酸メチル1gを加えた。さらに界面
活性剤としてのパーフルオロアルキルポリオキシエチレ
ンエタノール(フロラードFC−170C住友シリーエ
ム社製)0.01gを溶解させて、本実施例の燃料組成
物を調製した。Example 5 First, 1 g of methyl formate and 1 g of methyl nitrate as a combustion aid were added to a mixed solution of 50 g of methanol and 50 g of ion-exchanged water. Further, 0.01 g of perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol (Fluorad FC-170C manufactured by Sumitomo Shiriem Co., Ltd.) as a surfactant was dissolved to prepare a fuel composition of this example.
【0069】この燃料組成物を用いて、図1で示した燃
料電池の起動試験を0℃で行ったところ、電池が正常に
起動することが確認された。Using this fuel composition, a start-up test of the fuel cell shown in FIG. 1 was performed at 0 ° C., and it was confirmed that the cell started normally.
【0070】(比較例2)メタノール50gとイオン交
換水50gの混合溶液を用いて、実施例5と同様に燃料
電池の起動試験を行ったが始動しなかった。(Comparative Example 2) A fuel cell startup test was performed in the same manner as in Example 5 using a mixed solution of 50 g of methanol and 50 g of ion-exchanged water, but the fuel cell was not started.
【0071】(実施例6)まず、メタノール50gとイ
オン交換水50gとの混合溶液に、助燃剤としてのジメ
チルエーテル1gおよび硝酸メチル1gを加えた。さら
に、界面活性剤としてのパーフルオロアルキルポリオキ
シエチレンエタノール(フロラードFC−170C住友
シリーエム社製)0.01gを溶解させて、本実施例の
燃料組成物を調製した。Example 6 First, 1 g of dimethyl ether and 1 g of methyl nitrate as a combustion aid were added to a mixed solution of 50 g of methanol and 50 g of ion-exchanged water. Further, 0.01 g of perfluoroalkylpolyoxyethylene ethanol (Fluorard FC-170C manufactured by Sumitomo Shiriem Co., Ltd.) as a surfactant was dissolved to prepare a fuel composition of this example.
【0072】この燃料組成物を用いて、図1で示した燃
料電池の起動試験を0℃で行ったところ電池が正常に起
動することが確認された。Using the fuel composition, a start-up test of the fuel cell shown in FIG. 1 was conducted at 0 ° C., and it was confirmed that the cell started normally.
【0073】(実施例7)まず、メタノール50gとイ
オン交換水50gとの混合溶液に、助燃剤としてのホル
ムアルデヒドおよびt−ブチルパーオキシド1gを加え
た。さらに、界面活性剤としてのパーフルオロアルキル
ポリオキシエチレンエタノール(フロラードFC−17
0C住友シリーエム社製)0.01gを溶解させて、本
実施例の燃料組成物を調製した。Example 7 First, to a mixed solution of 50 g of methanol and 50 g of ion-exchanged water were added formaldehyde as a combustion aid and 1 g of t-butyl peroxide. Further, a perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol (Fluorad FC-17) as a surfactant is used.
0.01C (manufactured by Sumitomo Silica Corporation) was dissolved to prepare a fuel composition of this example.
【0074】この燃料組成物を用いて、図1で示した燃
料電池の起動試験を0℃で行ったところ電池が正常に起
動することが確認された。Using the fuel composition, a start-up test of the fuel cell shown in FIG. 1 was conducted at 0 ° C., and it was confirmed that the cell started normally.
【0075】(実施例8)メタノール50gとイオン交
換水50gとの混合溶液に、空気を導入してバブリング
しながら高圧水銀ランプを照射して反応を生じさせた。
その後、界面活性剤としてのポリエチレングリコール
(メルク社製)を0.1g添加して、本実施例の燃料組
成物を調製した。Example 8 A high-pressure mercury lamp was irradiated to a mixed solution of 50 g of methanol and 50 g of ion-exchanged water while bubbling by introducing air to cause a reaction.
Thereafter, 0.1 g of polyethylene glycol (manufactured by Merck) as a surfactant was added to prepare a fuel composition of this example.
【0076】この燃料組成物を用いて、図1で示した燃
料電池の起動試験を0℃で行ったところ電池が正常に起
動することが確認された。Using the fuel composition, a start-up test of the fuel cell shown in FIG. 1 was performed at 0 ° C., and it was confirmed that the cell started normally.
【0077】(実施例9)メタノール20gとイオン交
換水80gとの混合溶液に、不凍液化剤としてのエチレ
ングリコール10g加え、さらに界面活性剤としてのフ
ロラードFC93(3M社製)を0.05g添加して、
本実施例の燃料組成物を調製した。Example 9 To a mixed solution of 20 g of methanol and 80 g of ion-exchanged water, 10 g of ethylene glycol as an antifreezing agent was added, and 0.05 g of Florad FC93 (manufactured by 3M) as a surfactant was added. hand,
A fuel composition of this example was prepared.
【0078】得られた燃料組成物を冷却したところ、−
30℃でも凍結しなかった。したがって、本実施例の燃
料組成物は、−30℃という低温でも燃料電池を起動で
きることがわかる。After cooling the obtained fuel composition,
It did not freeze even at 30 ° C. Therefore, it can be seen that the fuel composition of this example can start the fuel cell even at a low temperature of -30 ° C.
【0079】(比較例3)メタノール20gとイオン交
換水80gの混合溶液を調製し、この混合溶液を冷却し
たところ、約−10℃で凍結した。(Comparative Example 3) A mixed solution of 20 g of methanol and 80 g of ion-exchanged water was prepared, and the mixed solution was cooled and frozen at about -10 ° C.
【0080】このように従来の燃料は、−10℃程度の
条件下では燃料電池を起動することができない。As described above, the conventional fuel cannot start the fuel cell under the condition of about −10 ° C.
【0081】(実施例10)メタノール30gとイオン
交換水60gとの混合溶液に、不凍液化剤としてのエチ
レングリコール10g加え、識別剤としての赤色染料
(C.I.No.16045、ダイワ化成株式会社製)
1mg添加して着色させた。さらに、界面活性剤として
のパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール
(フロラードFC−170C住友シリーエム社製)0.
01gを溶解させて、本実施例の燃料組成物を調製し
た。(Example 10) To a mixed solution of 30 g of methanol and 60 g of ion-exchanged water, 10 g of ethylene glycol as an antifreezing agent was added, and a red dye (CI No. 16045, Daiwa Kasei Co., Ltd.) as a discriminating agent was added. Made)
1 mg was added for coloring. Further, a perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol (Fluorard FC-170C manufactured by Sumitomo Silica M) as a surfactant was added.
01 g was dissolved to prepare a fuel composition of this example.
【0082】得られた燃料組成物は、均一かつ非常には
っきりした赤色に着色されていた。また、この燃料組成
物を冷却したところ、−40℃の低温下でも凍結しなか
った。したがって、本実施例の燃料組成物は、−40℃
でも燃料電池を起動できることがわかる。The resulting fuel composition was uniformly and very distinctly colored red. When this fuel composition was cooled, it did not freeze even at a low temperature of -40 ° C. Therefore, the fuel composition of the present example is at −40 ° C.
However, it can be seen that the fuel cell can be started.
【0083】(実施例11)まず、メタノール50gと
イオン交換水50gとの混合溶液に、助燃剤としての蟻
酸メチル1gおよび硝酸メチル1gを加えた。さらに、
識別剤としての赤色染料(C.I.No.16045、
ダイワ化成株式会社製)1mg加えて着色し、界面活性
剤としてのパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエ
タノール(フロラードFC−170C住友シリーエム社
製)0.01g加えて、本実施例の燃料組成物を調製し
た。Example 11 First, 1 g of methyl formate and 1 g of methyl nitrate as a combustion promoter were added to a mixed solution of 50 g of methanol and 50 g of ion-exchanged water. further,
Red dye as a discriminating agent (CI No. 16045,
1 mg of Daiwa Kasei Co., Ltd.) was added for coloring, and 0.01 g of perfluoroalkylpolyoxyethylene ethanol (Fluorad FC-170C manufactured by Sumitomo Shiriem Co., Ltd.) as a surfactant was added to prepare a fuel composition of this example. .
【0084】得られた燃料組成物は、均一かつ非常には
っきりした赤色に着色されていた。また、この燃料組成
物を用いて、図1で示した燃料電池の起動試験を0℃で
行ったところ、電池が正常に起動することが確認され
た。The resulting fuel composition had a uniform and very distinct red coloration. A start-up test of the fuel cell shown in FIG. 1 was performed at 0 ° C. using this fuel composition, and it was confirmed that the fuel cell started normally.
【0085】(実施例12)まず、メタノール50gに
界面活性剤としてのパーフルオロアルキルポリオキシエ
チレンエタノール(フロラードFC−170C住友シリ
ーエム社製)0.01gを溶解させた。次いで、イオン
交換水50gを加えて、本実施例の燃料組成物とした。
さらに、ゲル化剤(架橋型ポリアクリル酸)5gを加
え、攪拌してゲル状燃料組成物を得た。Example 12 First, 0.01 g of perfluoroalkylpolyoxyethylene ethanol (Fluorad FC-170C, manufactured by Sumitomo Shiriem Co.) as a surfactant was dissolved in 50 g of methanol. Next, 50 g of ion-exchanged water was added to obtain a fuel composition of this example.
Further, 5 g of a gelling agent (cross-linked polyacrylic acid) was added and stirred to obtain a gel fuel composition.
【0086】得られたゲル状燃料組成物を用いて、図2
に示した燃料電池を起動したところ、正常に起動するこ
とが確認された。Using the obtained gel fuel composition, FIG.
When the fuel cell shown in (1) was started, it was confirmed that the fuel cell started normally.
【0087】[0087]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、燃
料電池の起動時間を短縮可能な燃料電池用の燃料組成物
が提供される。As described above, according to the present invention, there is provided a fuel composition for a fuel cell capable of shortening the startup time of the fuel cell.
【0088】本発明の燃料組成物を用いることによっ
て、液体型燃料電池の起動時間の短縮化を図れるのみな
らず、こうした燃料電池を低温から起動することも可能
となる。さらに本発明の燃料組成物は、目視により識別
確認することもできるので安全性の点でも優れており、
その工業的価値は絶大である。By using the fuel composition of the present invention, not only the start-up time of the liquid fuel cell can be shortened, but also such a fuel cell can be started from a low temperature. Furthermore, the fuel composition of the present invention is also excellent in terms of safety because it can be visually identified and confirmed,
Its industrial value is enormous.
【図1】本発明の燃料組成物で起動される燃料電池の一
例の構成を表す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an example of a fuel cell started with the fuel composition of the present invention.
【図2】本発明の燃料組成物で起動される燃料電池の他
の例の構成を表す概略図。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of another example of a fuel cell started with the fuel composition of the present invention.
1…スタック本体 2…燃料タンク 3…導入管 4…浸透板 5…透過膜 6…レシーバー 7…貯液部 8…芯体 9…透過膜 10…ジャンクション 11…単電池 12…ゲル状燃料組成物 13…ゲル保持材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stack body 2 ... Fuel tank 3 ... Introductory tube 4 ... Permeation plate 5 ... Permeable membrane 6 ... Receiver 7 ... Liquid storage part 8 ... Core 9 ... Permeable membrane 10 ... Junction 11 ... Single cell 12 ... Gel fuel composition 13: Gel holding material
Claims (5)
む燃料と、界面活性剤とを含有する燃料電池用の燃料組
成物。1. A fuel composition for a fuel cell, comprising a fuel containing an alcohol having 3 or less carbon atoms and water, and a surfactant.
電池用の燃料組成物。2. The fuel composition for a fuel cell according to claim 1, further comprising an identification agent.
高い助燃剤を含有する請求項1または2に記載の燃料電
池用の燃料組成物。3. The fuel composition for a fuel cell according to claim 1, further comprising a combustion aid having a lower temperature and a higher vapor pressure than the alcohol.
して30wt%以下であり、不凍液化剤または流動性向
上剤を含有する請求項1ないし3のいずれか1項に記載
の燃料電池用の燃料組成物。4. The fuel cell according to claim 1, wherein the content of the alcohol is 30% by weight or less based on the fuel, and the antifreeze agent or the fluidity improver is contained. Fuel composition.
に記載の燃料組成物とゲル化剤とを含有する燃料電池用
のゲル状燃料組成物。5. A gel fuel composition for a fuel cell, comprising the fuel composition according to any one of claims 1 to 4 and a gelling agent.
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