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JP2007165265A - FUEL CELL, ELECTRIC DEVICE, AND METHOD OF TREATING GENERATED WATER IN FUEL CELL - Google Patents

FUEL CELL, ELECTRIC DEVICE, AND METHOD OF TREATING GENERATED WATER IN FUEL CELL Download PDF

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JP2007165265A
JP2007165265A JP2005364112A JP2005364112A JP2007165265A JP 2007165265 A JP2007165265 A JP 2007165265A JP 2005364112 A JP2005364112 A JP 2005364112A JP 2005364112 A JP2005364112 A JP 2005364112A JP 2007165265 A JP2007165265 A JP 2007165265A
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generation unit
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宏章 吉田
庸一 ▲高▼須
Yoichi Takasu
Fumio Takei
文雄 武井
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    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

【課題】
発電により生じた生成水を外部での結露させることなく、尚且つ、タンクに溜まった水を外部に捨てるという作業が殆ど不要な、取扱性の良好な燃料電池及び燃料電池における生成水の処理方法を提供する。
【解決手段】
本発明の燃料電池は、プロトン伝導性を有する電解質膜と、その両面に配置された燃料極および空気極とを含む発電部8と、前記発電部の外部に設けられ、前記発電部から発生する水を溜める生成水回収部26と、前記発電部と前記生成水回収部との間に設けられ、前記発電部と前記生成水回収部との間を熱的に接続する熱伝達部17とを有する。
【選択図】 図1
【Task】
A fuel cell with good handleability and a method for treating the generated water in the fuel cell, which does not allow the generated water generated by power generation to be condensed outside and eliminates the need to discard the water accumulated in the tank to the outside. I will provide a.
[Solution]
The fuel cell of the present invention includes a power generation unit 8 including an electrolyte membrane having proton conductivity, a fuel electrode and an air electrode disposed on both surfaces thereof, and is provided outside the power generation unit and is generated from the power generation unit. A generated water recovery unit 26 that stores water, and a heat transfer unit 17 that is provided between the power generation unit and the generated water recovery unit and that thermally connects the power generation unit and the generated water recovery unit. Have.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、燃料電池において発生する水の簡便な排出処理技術に関し、特に、当該燃料電池から発生した生成水の気化速度を速めることを可能とした技術に関する。   The present invention relates to a technique for simply discharging water generated in a fuel cell, and more particularly, to a technique capable of increasing the vaporization rate of generated water generated from the fuel cell.

近年、携帯電話、携帯型コンピュータシステム(ノートPC)をはじめとした携帯型情報機器の高性能化、多機能化は著しく、それに伴い、その電源となる電池についても、小型軽量化及び高容量化が着実に進んでいる。   In recent years, portable information devices such as mobile phones and portable computer systems (notebook PCs) have become more sophisticated and multifunctional, and the batteries used as power sources have become smaller, lighter, and higher in capacity. Is progressing steadily.

前記携帯型情報機器における、現在、最も一般的な駆動電源は、リチウムイオン電池である。このリチウムイオン電池は、その高いエネルギー密度により、実用化当初から高い駆動電圧と電池容量を有し、携帯型情報機器の進化に合わせて、その性能が改善されてきた。   Currently, the most common driving power source in the portable information device is a lithium ion battery. Due to its high energy density, this lithium ion battery has a high drive voltage and battery capacity from the beginning of practical use, and its performance has been improved in accordance with the evolution of portable information devices.

しかしながら、前記リチウムイオン電池の性能の改善にも限界があり、該リチウムイオンでは、今後も高機能化が進む携帯型情報機器の駆動電源として、要求を十分に満足できなくなりつつある状態にある。   However, there is a limit to the improvement of the performance of the lithium ion battery, and the lithium ion is in a state where it can no longer fully satisfy the demand as a driving power source for portable information equipment whose functions are advanced.

このような状況の下、前記リチウムイオン電池に変わる新たなエネルギーデバイスの実現が切望されており、その候補の1つとして、燃料電池が注目されている。燃料電池は、負極に燃料を供給して電子とプロトンとを生成させ、該プロトンを、正極に供給された酸素と反応させることにより、長時間の発電が可能であり、携帯型情報機器の2次電池として有望である。   Under such circumstances, realization of a new energy device that replaces the lithium ion battery is eagerly desired, and a fuel cell is attracting attention as one of the candidates. A fuel cell can generate power for a long time by supplying fuel to the negative electrode to generate electrons and protons, and reacting the protons with oxygen supplied to the positive electrode. Promising as a secondary battery.

このため、燃料電池は、分散電源や電気自動車用の大型の発電機だけでなく、携帯電話、携帯型コンピュータシステム(ノートPC)等に搭載される超小型の発電ユニットとして、研究開発が盛んに行なわれてきている。   For this reason, fuel cells are actively researched and developed as ultra-compact power generation units installed in mobile phones, portable computer systems (notebook PCs), as well as large generators for distributed power supplies and electric vehicles. Has been done.

燃料電池は、大きく、りん酸型、固体電解質型、溶融炭酸塩型、高分子固体電解質型などに分類されるが、携帯用の小型燃料電池には、室温付近での動作が可能な高分子固体電解質型の燃料電池が適している。中でも、燃料として、メタノール或いはメタノール水溶液を用いる高分子固体電解質型の燃料電池(いわゆる、ダイレクトメタノール型燃料電池)は、低温動作可能という利点に加えて軽量小型化も可能であるという優れた特性を有している。   Fuel cells are roughly classified into phosphoric acid type, solid electrolyte type, molten carbonate type, polymer solid electrolyte type, etc., but portable small fuel cells are polymers that can operate near room temperature. A solid electrolyte type fuel cell is suitable. In particular, solid polymer electrolyte fuel cells that use methanol or aqueous methanol as a fuel (so-called direct methanol fuel cells) have excellent characteristics that they can be reduced in size and weight in addition to the advantage of being operable at low temperatures. Have.

前記ダイレクトメタノール型燃料電池においては、燃料であるメタノール或いはメタノール水溶液の発電反応に伴い、以下の(1)から(3)のメカニズムにより水(HO)が発生する。 In the direct methanol fuel cell, water (H 2 O) is generated by the following mechanisms (1) to (3) with the power generation reaction of methanol or methanol aqueous solution as fuel.

最初に、(1)次式:CHOH(燃料)+HO→CO(前記燃料極から排出)+6H+6e、のように、燃料であるメタノールと水とが反応(発電反応)して二酸化炭素とH+(プロトン)とが生成される。 First, (1) the following formula: CH 3 OH (fuel) + H 2 O → CO 2 (discharged from the fuel electrode) + 6H + + 6e , the fuel methanol and water react (power generation reaction) Thus, carbon dioxide and H + (proton) are generated.

次に、(2)前記高分子固体電解質中のH+(プロトン)が前記燃料極から前記空気極に移動(プロトン伝導)して、前記燃料電池に内部電流が生じる。   Next, (2) H + (proton) in the polymer solid electrolyte moves from the fuel electrode to the air electrode (proton conduction), and an internal current is generated in the fuel cell.

次に、(3)次式:6H+3/2O+6e→3HO、のように、プロトンが該空気極で酸化されて,空気極で水が発生する。この際、燃料極と空気極とに、外部回路のプラス側とマイナス側をそれぞれ接続すると、該外部回路に対する電子(e)の働きによって、電力が取り出せる。以上のように、前記空気極側では、前記発電反応により水が生成される。 Next, protons are oxidized at the air electrode and water is generated at the air electrode as in (3) following formula: 6H + + 3 / 2O 2 + 6e → 3H 2 O. At this time, if the positive side and the negative side of the external circuit are respectively connected to the fuel electrode and the air electrode, electric power can be taken out by the action of electrons (e ) with respect to the external circuit. As described above, water is generated by the power generation reaction on the air electrode side.

この生成水は、燃料極で反応に使用する水として、その一部を利用することができる他は、不要なものとして外部へ廃棄しなければならないという問題がある。このような余剰生成水の処理に関する問題について、発生した生成水を、積極的に蒸発させて外部へ放出させる方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−87159号公報
This generated water has a problem that it must be discarded to the outside as unnecessary, except that a part of it can be used as water used for the reaction at the fuel electrode. With respect to such problems related to the treatment of surplus generated water, a method has been proposed in which the generated water is positively evaporated and released to the outside. (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2004-87159 A

特許文献1では、発電により空気極で生じた水を、燃料電池の側面に取付けられたヒーターで強制的に乾燥させることにより、燃料電池の外部(機器側)に、水を回収するタンクを設けることを不要とした燃料電池の例が開示されている。   In Patent Document 1, a water recovery tank is provided outside (equipment side) of the fuel cell by forcibly drying the water generated at the air electrode by power generation with a heater attached to the side surface of the fuel cell. An example of a fuel cell that does not require this is disclosed.

しかしながら、上記特許文献1のように、該生成水を系外へ強制的に放出させると、水分を含んだ空気が一気に外部に放出し、前記燃料電池の周囲に存在する(比較的低温の)空気中や物体の表面において結露を生ずるという問題を生じる。   However, as in Patent Document 1, when the generated water is forcibly released to the outside of the system, moisture-containing air is released to the outside at a stretch and exists around the fuel cell (relatively low temperature). There is a problem that condensation occurs in the air or on the surface of an object.

上記の解決策として、前記発電により生じた生成水を、系内で回収・保持することが考えられる。しかしながら、この場合、水を溜めておくタンクを設けなければならないことに加えて、該生成水の処理も問題がある。すなわち、回収されて前記タンクに溜まった生成水を、その都度、外部へ捨てなければならないため、機器の取扱性が大きく劣るという問題である。   As the above solution, it is conceivable to recover and retain the generated water generated by the power generation in the system. However, in this case, in addition to having to provide a tank for storing water, there is also a problem in the treatment of the generated water. That is, the generated water collected and collected in the tank must be discarded to the outside each time, so that the handling property of the device is greatly deteriorated.

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その主目的は、発電により生じた生成水を外部での結露させることなく、尚且つ、タンクに溜まった水を外部に捨てるという作業が殆ど不要な、取扱性の良好な燃料電池及び燃料電池における生成水の処理方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and its main purpose is to allow the water generated by power generation to be outside without condensation and to discard the water accumulated in the tank to the outside. It is an object of the present invention to provide a fuel cell with good handleability and a method for treating generated water in the fuel cell, which requires almost no work.

上記の課題について、本発明者らは、発電部における蓄熱(発電中に発生し、発電部に蓄積される熱)を利用して、回収水の温度を高い温度に維持することにより、回収水の気化速度が大幅にアップし、上記の問題点を解決することが可能であることを見出し、本発明をなすに至った。   Regarding the above problems, the present inventors use recovered heat in the power generation unit (heat generated during power generation and accumulated in the power generation unit) to maintain the temperature of the recovered water at a high temperature. It has been found that the vaporization rate of the material can be greatly increased and the above problems can be solved, and the present invention has been made.

そして、前記発電部と、前記発電部から発生する水を溜める前記生成水回収部との間に、前記発電部と前記生成水回収部との間を熱的に接続する熱伝達部を設けることにより、問題の解決を実現する。   And between the said electric power generation part and the said produced | generated water collection | recovery part which accumulates the water which generate | occur | produces from the said electric power generation part, the heat transfer part which thermally connects between the said electric power generation part and the said produced | generated water collection | recovery part is provided. To solve the problem.

本発明の一観点によれば、本発明の燃料電池は、プロトン伝導性を有する電解質膜と、該電解質膜を挟持する燃料極および空気極とを含む発電部と、前記発電部から発生する水を回収する生成水回収部と、前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部とを有する。   According to one aspect of the present invention, a fuel cell according to the present invention includes a power generation unit including an electrolyte membrane having proton conductivity, a fuel electrode and an air electrode that sandwich the electrolyte membrane, and water generated from the power generation unit. And a heat transfer unit that thermally connects the power generation unit and the generated water recovery unit.

また、本発明の他の観点によれば、本発明の燃料電池における生成水の処理方法は、発電部で発生した水を生成水回収部に回収し、発電部で発生した熱を、前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部を介して前記生成水回収部に伝達し、前記生成水回収部に回収された水の温度を高める。   According to another aspect of the present invention, the generated water treatment method in the fuel cell of the present invention recovers the water generated in the power generation unit to the generated water recovery unit, and the heat generated in the power generation unit The temperature of the water recovered by the generated water recovery unit is increased by transmitting the generated water to the generated water recovery unit via a heat transfer unit that thermally connects the generated water recovery unit.

上記の構成を有することにより、回収された水の温度を高い温度に維持することにより、回収水の気化速度を大幅にアップする。そのため、発電と発電の間の休止時間が僅かであっても、回収された水が気化される率が高まり、回収された前記タンクの水を外部へ捨てなければならない頻度が激減する。   By having said structure, the vaporization speed | rate of recovered water is raised significantly by maintaining the temperature of the collect | recovered water at high temperature. Therefore, even if there is a short pause between power generation, the rate at which the recovered water is vaporized increases, and the frequency with which the recovered water in the tank must be discarded to the outside drastically decreases.

しかも、当該気化の速度を、燃料電池の余熱により速めるため、上記を実現するために、(例えば、特許文献1のような)余分な電力を必要としない。   Moreover, since the vaporization speed is increased by the residual heat of the fuel cell, no extra power (for example, as in Patent Document 1) is required to realize the above.

本発明によれば、従来における前記問題を解決することができ、前記目的を達成することができる。即ち、
本発明によると、発電部と生成水回収部との間を熱的に接続する熱伝達部を用いて、前記発電部と前記生成水回収部との間を熱的に接続し、前記生成水回収部に溜まった水の温度を高めることにより、発電により生じた生成水が外部で結露することがなく、尚且つ、タンクに溜まった水を外部に捨てるという作業が殆ど不要な、取扱性の良好な燃料電池及び燃料電池における生成水の処理方法を提供することができる。
According to the present invention, the conventional problems can be solved and the object can be achieved. That is,
According to the present invention, using the heat transfer unit that thermally connects the power generation unit and the generated water recovery unit, the power generation unit and the generated water recovery unit are thermally connected, and the generated water By increasing the temperature of the water accumulated in the recovery unit, the generated water generated by power generation does not condense outside, and the work of discarding the water accumulated in the tank to the outside is almost unnecessary. A good fuel cell and a method for treating generated water in the fuel cell can be provided.

発明の実施するための最良の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係る詳細を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の燃料電池システムの一例を示す概略図である。
(First embodiment)
Details of the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an example of a fuel cell system of the present invention.

図1に示すように、燃料電池システム1は、大きく、発電を行なう本体部24、本体部24に燃料を供給する燃料供給部28、本体部24から発生した生成水を回収・保持する生成水回収部26などから構成されている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 is largely divided into a main body 24 that generates power, a fuel supply unit 28 that supplies fuel to the main body 24, and generated water that collects and holds generated water generated from the main body 24. It consists of a collection unit 26 and the like.

本体部24は、実際に発電を行なう発電部8、及び、発電部8を覆う筐体10などから構成されている。   The main body 24 includes a power generation unit 8 that actually generates power, a housing 10 that covers the power generation unit 8, and the like.

該筐体10は、例えば、図1に示すように、外部の空気と内部の空気を置換させるガス置換部12を有していても良い。また、発電部8は、その内部に、発電のための化学反応が行なわれる燃料電池のセル6を複数備えており、例えば、図1に示すように、各セル6が、前記燃料供給ライン15を挟んでその両側に、(燃料供給ライン15に対して燃料極触媒層3側が向いた状態で)配列されていている。   For example, as shown in FIG. 1, the housing 10 may include a gas replacement unit 12 that replaces external air and internal air. The power generation unit 8 includes a plurality of fuel cell cells 6 in which a chemical reaction for power generation is performed. For example, as shown in FIG. 1, each cell 6 is connected to the fuel supply line 15. Are arranged on both sides (with the fuel electrode catalyst layer 3 side facing the fuel supply line 15).

セル6は、単一の電池である。該セル6は、例えば、固体電解質層4と、該固体電解質層4の両サイドに設けられた燃料極触媒層3及び空気極触媒層5などから構成されるMEA(Membrane Electrode Assembly)と呼ばれるユニットと、その他の付属の部品から構成されている。   The cell 6 is a single battery. The cell 6 is, for example, a unit called MEA (Membrane Electrode Assembly) composed of a solid electrolyte layer 4 and a fuel electrode catalyst layer 3 and an air electrode catalyst layer 5 provided on both sides of the solid electrolyte layer 4. And other attached parts.

燃料供給部28は、燃料カートリッジ16、該燃料カートリッジ16から前記セル6へ燃料を供給する燃料供給ライン15などから構成されている。   The fuel supply unit 28 includes a fuel cartridge 16, a fuel supply line 15 that supplies fuel from the fuel cartridge 16 to the cell 6, and the like.

生成水回収部26は、本体部24(の発電部8)で発生した生成水を回収する生成水回収ライン14、該生成水を溜めておくタンク20、該タンク20に付属して該タンク20に溜めた生成水を蒸発させる蒸発部22などから構成されている。   The generated water recovery unit 26 includes a generated water recovery line 14 for recovering the generated water generated in the main body 24 (the power generation unit 8), a tank 20 for storing the generated water, and the tank 20 attached to the tank 20. It comprises an evaporating section 22 for evaporating the generated water stored in the evaporating section.

蒸発部22は、例えば、水を吸収する多孔性材料を含む材料からなり、前記多孔性材料は、天然ポリマー及び合成ポリマーから選択される少なくとも一種の有機物質、並びに、無機物質を含むことが望ましい。   The evaporation unit 22 is made of, for example, a material including a porous material that absorbs water, and the porous material preferably includes at least one organic substance selected from a natural polymer and a synthetic polymer, and an inorganic substance. .

前記多孔性材料としては、前記燃料電池システム1における発電部8から発生した水を吸収することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記燃料電池システムにおいて発生した生成水としては、例えば、前記燃料電池システム1における発電反応により発生した水などが挙げられる。   The porous material is not particularly limited as long as it can absorb water generated from the power generation unit 8 in the fuel cell system 1 and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of generated water generated in the fuel cell system include water generated by a power generation reaction in the fuel cell system 1.

前記多孔性材料の材質としては、例えば、有機物質、無機物質などが挙げられるが、これら2種を併用してもよい。   Examples of the material of the porous material include organic substances and inorganic substances, but these two kinds may be used in combination.

前記有機物質としては、例えば、天然ポリマー、合成ポリマーなどが挙げられる。   Examples of the organic substance include natural polymers and synthetic polymers.

前記天然ポリマーとしては、例えば、セルロース系ポリマー、アルギン酸系ポリマー、マンナン系ポリマー、プルラン系ポリマー、及びキチン・キトサン系ポリマー、などが挙げられる。なお、該天然ポリマーは、市販品を使用し手もよいし、天然物から適宜抽出等したものであってもよい。   Examples of the natural polymer include cellulose polymers, alginic acid polymers, mannan polymers, pullulan polymers, and chitin / chitosan polymers. As the natural polymer, a commercially available product may be used, or a natural polymer may be appropriately extracted from a natural product.

前記合成ポリマーとしては、例えば、アクリル系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー、ポリエチレンレンオキサイド系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、などが挙げられる。なお、該合成ポリマーは、市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよい。   Examples of the synthetic polymer include acrylic polymers, acrylamide polymers, polyethylenelen oxide polymers, polyester polymers, and the like. The synthetic polymer may be a commercially available product or an appropriately synthesized polymer.

前記無機物質としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、酸化マグネシウム、などが挙げられる。   Examples of the inorganic substance include silica gel, zeolite, magnesium oxide, and the like.

また、前記発電部8と前記蒸発部22との間には、発電部8で発生した熱を蒸発部22に伝えるための熱伝達部17を備える。前記熱伝達部17は、例えば、図1に示すように、前記発電部8及び前記蒸発部22の一部と直接接している。或いは、(前記熱伝達部17は、)熱伝導性を有する所定の絶縁物質などを間に挟んで、前記発電部8及び前記蒸発部22の一部と間接的に接していても良い。   A heat transfer unit 17 is provided between the power generation unit 8 and the evaporation unit 22 to transmit heat generated in the power generation unit 8 to the evaporation unit 22. For example, as shown in FIG. 1, the heat transfer unit 17 is in direct contact with a part of the power generation unit 8 and the evaporation unit 22. Alternatively, (the heat transfer unit 17) may be in indirect contact with a part of the power generation unit 8 and the evaporation unit 22 with a predetermined insulating material having thermal conductivity interposed therebetween.

次に、発電部8の具体例について、図面を参照しながら説明する。図2は、発電部8を構成するセル6の概略断面図である。発電部8では、燃料電池の単位であるセル6が、例えば、直列に接続され、所望の電圧を発生する。図2に示すように、セル6は、空気集電体51と、カーボンペーパー52と、空気極(正極触媒層)53と、固体電解質54と、燃料極(負極触媒層)55と、カーボンペーパー56と、燃料極集電体57とを、この順に積層してなる構造を有する。   Next, a specific example of the power generation unit 8 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the cell 6 constituting the power generation unit 8. In the power generation unit 8, the cells 6 that are units of the fuel cell are connected in series, for example, and generate a desired voltage. As shown in FIG. 2, the cell 6 includes an air current collector 51, carbon paper 52, an air electrode (positive electrode catalyst layer) 53, a solid electrolyte 54, a fuel electrode (negative electrode catalyst layer) 55, and carbon paper. 56 and a fuel electrode current collector 57 are stacked in this order.

次ぎに、発電により発生した水の処理について説明する。   Next, treatment of water generated by power generation will be described.

まず、図1において、燃料カートリッジ16の中の燃料を、燃料供給ライン15を通して、発電部8(の燃料極触媒層3)に送り、発電部8の各セル6で発電を行なう。燃料は、例えば、メタノール或いはメタノール水溶液などのメタノール系燃料を使用する。   First, in FIG. 1, the fuel in the fuel cartridge 16 is sent to the power generation unit 8 (the fuel electrode catalyst layer 3) through the fuel supply line 15, and power is generated in each cell 6 of the power generation unit 8. For example, methanol or methanol-based fuel such as aqueous methanol solution is used as the fuel.

発電の際、空気極触媒層5から発生する生成水は、蒸発して湿気を帯びたガスとなる。そして、例えば、発電部8より温度の低い筐体10における内側の壁面、或いは、筐体10内に設けた(図示しない)専用の回収用フィルターなどにより、該湿気を帯びたガス中に含まれる水分を、筐体10の内部で一旦凝縮させる。そして、その凝縮させた水を、生成水回収ライン14を介して生成水回収用のタンク20に回収する。なお、前記生成水の一部は、ガス置換部12を透過して、燃料電池の外部へ排出される。   During power generation, the generated water generated from the air electrode catalyst layer 5 evaporates into a wet gas. Then, for example, it is contained in the humid gas by an inner wall surface of the casing 10 whose temperature is lower than that of the power generation unit 8 or a dedicated collection filter (not shown) provided in the casing 10. Moisture is once condensed inside the housing 10. Then, the condensed water is recovered in the generated water recovery tank 20 via the generated water recovery line 14. A part of the generated water passes through the gas replacement unit 12 and is discharged to the outside of the fuel cell.

ここで、ガス置換部12を透過して、燃料電池の外部へ排出される生成水については、制限なく、全て外部へ放出してしまうと、その水分がシステムの外部で結露してしまうという問題を生じる。そこで、燃料電池システム1の外部に結露が生じないように、所定時間あたりの放出量を制限しながら放出させることが必要となる。   Here, with respect to the generated water that passes through the gas replacement unit 12 and is discharged to the outside of the fuel cell, if it is discharged to the outside without any limitation, the moisture will be condensed outside the system. Produce. Therefore, it is necessary to discharge the fuel cell system 1 while limiting the amount of discharge per predetermined time so that no condensation occurs outside the fuel cell system 1.

そして、放出しきれなかった生成水に関しては、上述したように、例えば、燃料電池内に、生成水回収用のタンク20を含む生成水の回収機構(例えば、図1における生成水回収部26)を設け、前記生成水を、燃料電池内部で回収する。   As for the produced water that could not be discharged, as described above, for example, the produced water collecting mechanism including the produced water collecting tank 20 in the fuel cell (for example, the produced water collecting unit 26 in FIG. 1). And the produced water is recovered inside the fuel cell.

この生成水の回収部26では、例えば、生成水を一旦タンク20に回収するが、この回収されたタンク20内の水の一部は発電部8へ送られ、そこで、発電に再利用される。   In the generated water recovery unit 26, for example, the generated water is once recovered in the tank 20, but a part of the recovered water in the tank 20 is sent to the power generation unit 8 where it is reused for power generation. .

発電に使用されずにタンク20内に残った水は、タンク20が水で一杯になったときに、タンク20ごと交換、或いは、発電停止時に使用者が該水を外部に捨てる作業が必要となる。但し、この作業は、機器の操作性を低下させることになるので、できる限り行なわない(或いは行なうにしても回数が少ない)方が望ましい。   The water remaining in the tank 20 that is not used for power generation needs to be replaced when the tank 20 is full of water, or the user must dispose of the water outside when power generation is stopped. Become. However, since this operation reduces the operability of the device, it is desirable not to perform this operation as much as possible (or to reduce the number of operations even if it is performed).

そこで、図中の蒸発部22により、タンク20内に残った水を、例えば、発電が行なわれていないとき等に、外部へ放出させる。タンク20には、タンク内部の水を蒸発部22へ排出するための(図示しない)小さな穴が設けられ、タンク20内に所定の量の水が溜まったときに、その水が該穴を経由して、蒸発部22へ自動的に排出される。但し、この場合にも、燃料電池システム1の外部に結露が生じないように、例えば、自然気化などの方法により、所定時間あたりの放出量を制限しながら放出させる。なお、図1に示すように、タンク20と蒸発部22は筐体22の外部に配置され、蒸発部22から蒸発した水は、直接燃料電池の外部へ放出される。   Therefore, the water remaining in the tank 20 is discharged to the outside by the evaporation unit 22 in the figure, for example, when power generation is not performed. The tank 20 is provided with a small hole (not shown) for discharging water inside the tank to the evaporation unit 22, and when a predetermined amount of water accumulates in the tank 20, the water passes through the hole. Then, it is automatically discharged to the evaporation unit 22. However, also in this case, the fuel cell system 1 is discharged while limiting the discharge amount per predetermined time, for example, by a method such as natural vaporization so that condensation does not occur outside the fuel cell system 1. As shown in FIG. 1, the tank 20 and the evaporation unit 22 are disposed outside the housing 22, and water evaporated from the evaporation unit 22 is directly discharged to the outside of the fuel cell.

発電部8の発電時の温度は、通常40〜60℃程度まで上昇している。発電部8では、このような高温の状態でも、触媒層、固体電解質層5、及び、触媒層の外側に配置される(図示しない)集電体などを、一定の強い面圧で保持し、それらの接触性を維持しなければならない。したがって、通常、前記集電体の外側には、(図示しない)集電体を兼ねたカーボンブロック、或いは、(図示しない)SUSブロックなどの押さえつけ用部材が設置される。そのため、発電部8は、熱容量が大きな構造体となっており、発電中に発生した熱が蓄えられる。   The temperature at the time of power generation of the power generation unit 8 is usually increased to about 40 to 60 ° C. In the power generation unit 8, even in such a high temperature state, the catalyst layer, the solid electrolyte layer 5, and a current collector (not shown) disposed outside the catalyst layer are held at a constant strong surface pressure, Their contact must be maintained. Therefore, usually, a pressing member such as a carbon block (not shown) serving also as a current collector (not shown) or a SUS block (not shown) is installed outside the current collector. Therefore, the power generation unit 8 has a structure with a large heat capacity and stores heat generated during power generation.

このように、発電時に発電部8に蓄えられた熱(蓄熱)は、発電を持続するために必要とされる一部を除いて、その殆どが不要な熱として外部へ放出される。この外部に捨てられる余熱を利用して、生成水の蒸発を促進させる。   As described above, most of the heat (heat storage) stored in the power generation unit 8 during power generation is released to the outside as unnecessary heat except for a part required for sustaining power generation. Utilizing the residual heat thrown away to the outside, evaporation of generated water is promoted.

この生成水の蒸発を促進は、具体的には、例えば、発電終了後、発電部8と蒸発部22の間に配置された熱伝達部17により行なう。   Specifically, the promotion of the evaporation of the generated water is performed by, for example, the heat transfer unit 17 disposed between the power generation unit 8 and the evaporation unit 22 after the end of power generation.

次ぎに、熱伝達部17の具体例について、図面を参照しながら説明する。図3は、本発明の燃料電池システムにおける熱伝達部17の具体例(その1)を示す概略断面図である。   Next, a specific example of the heat transfer unit 17 will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a specific example (No. 1) of the heat transfer section 17 in the fuel cell system of the present invention.

図3に示すように、熱伝達部17は、例えば、その一部が、所定の面積を有する面(接触面18−1)で発電部8と接し、且つ、該発電部8と接触した端部と反対側の端部が、蒸発部22と僅かな距離で対峙する熱伝導体18を備える。熱伝導体18の材料としては、例えば、銅(Cu)やアルミニウム(Al)、或いは、窒化アルミ(AlN)などの熱伝導が良好な金属が好適である。   As shown in FIG. 3, for example, a part of the heat transfer unit 17 is in contact with the power generation unit 8 at a surface having a predetermined area (contact surface 18-1) and is in contact with the power generation unit 8. An end portion on the opposite side of the portion includes a heat conductor 18 that faces the evaporation portion 22 at a slight distance. As a material of the heat conductor 18, for example, a metal having good heat conduction such as copper (Cu), aluminum (Al), or aluminum nitride (AlN) is suitable.

また、燃料電池システム1は、前記熱伝達部17として、前記熱伝導体18を蒸発部22に接触させるためのスイッチ機構19を備える。スイッチ機構19は、図3に示すように、筐体10の一部から構成される固定部19−1、該固定部19−1の一方の面に設置された押し付け固定具19−2、該固定部19−1の他方の面に設置されたスイッチ19−3などから構成される。なお、前記スイッチ機構19は、前記熱伝達部17とは別の機構として、単独に設けられても良い。   Further, the fuel cell system 1 includes a switch mechanism 19 for bringing the heat conductor 18 into contact with the evaporation unit 22 as the heat transfer unit 17. As shown in FIG. 3, the switch mechanism 19 includes a fixing portion 19-1 constituted by a part of the housing 10, a pressing fixture 19-2 installed on one surface of the fixing portion 19-1, The switch 19-3 is installed on the other surface of the fixed portion 19-1. The switch mechanism 19 may be provided independently as a mechanism different from the heat transfer unit 17.

前記押し付け固定具19−2は、前記固定部19−1に設けられた(図示しない)ネジ穴に取り付けられており、前記スイッチ19−3を回転させることにより、図中の矢印方向に伸びる(せり出す)しくみになっている。このとき、熱伝導体18の可動部18−2は、押し付け固定具19−2の先端部に押されて、蒸発部22と接触する。   The pressing fixture 19-2 is attached to a screw hole (not shown) provided in the fixing portion 19-1, and extends in the arrow direction in the figure by rotating the switch 19-3 ( It has a mechanism. At this time, the movable portion 18-2 of the heat conductor 18 is pressed by the tip end portion of the pressing fixture 19-2 and comes into contact with the evaporation portion 22.

また、スイッチを、上記と反対方法に回転させると、矢印方向に伸びた前記押し付け固定具19−2の先端部が元の位置に戻り、発熱部8と接触していた前記可動端18−2が蒸発部22から離れる。   When the switch is rotated in the opposite direction, the tip of the pressing fixture 19-2 extending in the direction of the arrow returns to the original position, and the movable end 18-2 that has been in contact with the heat generating portion 8 is used. Leaves the evaporation section 22.

なお、蒸発部22を、熱伝導体18と生成水回収用のタンク20とを直接接触させるようにしてもよい。この場合は、蒸発部22を熱伝導体18と直接接触しない位置に配置する。蒸発部22は、前記タンク20の温度上昇によって、間接的に温度が上昇する。
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態に係る詳細を、図面を参照しながら説明する。図4は、本発明の燃料電池システムにおける熱伝達部17の具体例(その2)を示す概略断面図である。
In addition, you may make it the evaporation part 22 contact the heat conductor 18 and the tank 20 for collection | recovery of produced waters directly. In this case, the evaporation unit 22 is disposed at a position where it does not directly contact the heat conductor 18. The temperature of the evaporating unit 22 rises indirectly as the temperature of the tank 20 rises.
(Second Embodiment)
Details of the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a specific example (No. 2) of the heat transfer section 17 in the fuel cell system of the present invention.

本実施例が、第1の実施形態(図3)と異なる点は、熱伝達部17を構成するスイッチ機構19について、熱伝導体18と蒸発部22との接触動作(及び解除動作)を、電磁石を用いて行なうようにした点である。   This example is different from the first embodiment (FIG. 3) in that the contact operation (and release operation) between the heat conductor 18 and the evaporation unit 22 is performed on the switch mechanism 19 constituting the heat transfer unit 17. This is a point that is performed using an electromagnet.

図4に示すように、スイッチ部19は、熱伝導体18の可動端18−2を蒸発部22に接触させるための押し付けレバー19−6を有する。この押し付けるレバー19−6は、例えば、筐体10の内面に固定される支点19−5を支点として、図中の矢印方向に動作する。   As shown in FIG. 4, the switch unit 19 includes a pressing lever 19-6 for bringing the movable end 18-2 of the heat conductor 18 into contact with the evaporation unit 22. The pressing lever 19-6 operates, for example, in the direction of the arrow in the figure with a fulcrum 19-5 fixed to the inner surface of the housing 10 as a fulcrum.

また、前記押し付けレバー19−6は、例えば、ステンレス鋼(SUS)などの鋼性を有する材料からなり、その一方の端が2つの電磁石19−8の間に挟まれている。前記押し付けレバー19−6の挟まれた端部は、例えば、鉄(Fe)などの金属からなり、オンした片方の電磁石に引き付けられる。   The pressing lever 19-6 is made of, for example, a steel material such as stainless steel (SUS), and one end thereof is sandwiched between two electromagnets 19-8. The sandwiched end portion of the pressing lever 19-6 is made of, for example, a metal such as iron (Fe) and is attracted to one electromagnet that is turned on.

なお、前記電磁石19−8は、例えば、筐体10の内面に固定される電磁石固定具19−9に固定される。前記電磁石固定具19−9の内部には、電磁石19−8をオン、オフさせるための(図示しない)制御部を有する。   The electromagnet 19-8 is fixed to, for example, an electromagnet fixture 19-9 fixed to the inner surface of the housing 10. The electromagnet fixture 19-9 has a control unit (not shown) for turning on and off the electromagnet 19-8.

また、本スイッチ機構19には、更に、図に示すような、押し付けレバー止め19−7を有する。この押し付けレバー止め19−7は、図のように、筐体10に固定されるとともに、中央部分がくびれた形状の穴を有している。そして、前記押し付けレバー止め19−7は、前記穴に、前記押し付けレバー19−6が差し込まれ、該穴の中でレバーが上下に移動する。   The switch mechanism 19 further includes a pressing lever stopper 19-7 as shown in the figure. As shown in the figure, the pressing lever stopper 19-7 is fixed to the housing 10 and has a hole having a constricted central portion. In the pressing lever stopper 19-7, the pressing lever 19-6 is inserted into the hole, and the lever moves up and down in the hole.

この押し付けレバー止め19−7により、電磁石19−8の電源をオフした状態でも、押し付けレバー19−6がフリーにならず、前記穴の端の位置で固定される。   By this pressing lever stop 19-7, even when the power of the electromagnet 19-8 is turned off, the pressing lever 19-6 is not free and is fixed at the end of the hole.

上記のように、熱伝導体18について、蒸発部22との接触動作或いは解除動作後、押し付けレバーがその位置に止まり、フリーにならないような機構を設けることにより、上記の接触動作或いは解除動作を行なう時間が、一時的な極短い時間で済むため、接触動作或いは解除動作に消費される電力が節約されるというメリットがある。このとき、熱伝導体18と蒸発部22との接触動作或いは解除動作を、発電部8における発電終了後の余剰電力を用いて行なうことも可能となる。   As described above, the contact operation or the release operation of the heat conductor 18 is performed by providing a mechanism in which the pressing lever stops at the position after the contact operation or the release operation with the evaporation unit 22 and does not become free. Since it takes only a short time to perform, there is an advantage that power consumed for the contact operation or the release operation is saved. At this time, the contact operation or the release operation between the heat conductor 18 and the evaporation unit 22 can be performed using surplus power after the power generation in the power generation unit 8 is completed.

また、熱伝達部17としては、例えば、熱伝導体18のような部材を新たに追加する態様ではなく。筐体10を熱伝導体18の代用として利用することも可能である。この場合、筐体10には、熱伝達の良好な材料を使用する。そして、スイッチ機構19は、前記蒸発部22を(筐体10に対して)移動可能とし、前記蒸発部22を筐体10に接触及び離脱させる機能を備える。   Moreover, as the heat transfer part 17, for example, a member such as a heat conductor 18 is not newly added. It is also possible to use the housing 10 as a substitute for the heat conductor 18. In this case, a material with good heat transfer is used for the housing 10. The switch mechanism 19 has a function of allowing the evaporation unit 22 to move (relative to the housing 10) and causing the evaporation unit 22 to contact and leave the housing 10.

発電時には、できるだけ発電時の発電部8の温度を高く維持するために、発電部8の熱を、生成水の蒸発用として使用しない方が望ましい。また、発電時には、通常、発電により発生した水の一部がガス置換部12から燃料電池の外部へ放出されているため、発電時には、これ以上多くの水分が外部に放出されない方が望ましい。   During power generation, in order to keep the temperature of the power generation unit 8 as high as possible during power generation, it is desirable not to use the heat of the power generation unit 8 for evaporation of generated water. In addition, since a part of water generated by power generation is usually discharged from the gas replacement unit 12 to the outside of the fuel cell during power generation, it is desirable that no more moisture is released to the outside during power generation.

これらの理由から、発電時には、熱伝導体18と蒸発部22とを接触させて、発電部8の熱を生成水の蒸発用として使用することは行なわない方が望ましいが、発電部8の発電効率、ガス置換部12からの生成水の排出速度等の条件が揃えば、発電中の状態から、熱伝導体18と蒸発部22とを接触させて、発電部8の熱を生成水の蒸発用として使用することも可能である。   For these reasons, at the time of power generation, it is preferable not to use the heat of the power generation unit 8 for evaporating generated water by bringing the heat conductor 18 and the evaporation unit 22 into contact with each other. If conditions such as efficiency and the discharge rate of generated water from the gas replacement unit 12 are aligned, the heat conductor 18 and the evaporation unit 22 are brought into contact with each other from the state during power generation, and the heat of the power generation unit 8 is evaporated. It can also be used as an application.

次ぎに、燃料電池を使用した電子機器について、図面を参照しながら説明する。図5は、携帯電話機用クレイドルに携帯電話機を装着した様子を示す斜視図である。   Next, electronic devices using fuel cells will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the mobile phone is mounted on the mobile phone cradle.

図5に示すように、携帯電話機用クレイドル30には、携帯電話機40が装着され、外部電源、例えば商用電源に接続するためのパワーアダプタ50(AC−DC変換器)が接続可能な構成とされている。   As shown in FIG. 5, the mobile phone cradle 30 is equipped with a mobile phone 40 and is configured to be connected to a power adapter 50 (AC-DC converter) for connection to an external power source, for example, a commercial power source. ing.

携帯電話機40は、操作キー44及びマイク45が内面41−1に設けられた携帯電話機本体部41と、液晶表示部46及びスピーカ47が内面42−1に設けられた携帯電話機可動部42とがヒンジ部43により接続され、ヒンジ部43を中心にして携帯電話機可動部42が回動可能となっている。   The mobile phone 40 includes a mobile phone main body 41 in which an operation key 44 and a microphone 45 are provided on the inner surface 41-1, and a mobile phone movable portion 42 in which a liquid crystal display unit 46 and a speaker 47 are provided on the inner surface 42-1. Connected by the hinge part 43, the mobile phone movable part 42 is rotatable around the hinge part 43.

携帯電話機40は、携帯電話機用クレイドル30に装着した状態で、携帯電話機本体部41の内面41−1と携帯電話機可動部42の内面42−1が対峙するように折り畳むことができる。また、携帯電話機可動部42を開いた位置にして、液晶表示部46を見ながら操作キー44を押して操作することができ、あるいは、携帯電話機用クレイドル30の本体部(クレイドル本体部31)を手で持って、通常の携帯電話機のように通話することもできる。   The mobile phone 40 can be folded so that the inner surface 41-1 of the mobile phone main body 41 and the inner surface 42-1 of the mobile phone movable portion 42 face each other while being mounted on the mobile phone cradle 30. Further, the mobile phone movable portion 42 can be opened and operated by pressing the operation key 44 while looking at the liquid crystal display portion 46, or the main body (cradle main body 31) of the mobile phone cradle 30 can be operated. You can also make a phone call like a normal mobile phone.

携帯電話機用クレイドル30は、燃料電池システム(図示されず)を内蔵したクレイドル本体部(カバー部)31と、燃料を充填した燃料電池用カートリッジ32とから構成されている。燃料電池用カートリッジ32は、携帯電話機可動部42が開いた位置のスピーカ47(携帯電話機のヒンジ部43)側に、クレイドル本体部31の後部端面31−1と当接して配設されている。また、マイク45側の端面31−2にはパワーアダプタ50を接続する外部電源接続部33が配設されている。   The mobile phone cradle 30 includes a cradle main body (cover) 31 containing a fuel cell system (not shown) and a fuel cell cartridge 32 filled with fuel. The fuel cell cartridge 32 is disposed in contact with the rear end face 31-1 of the cradle main body 31 on the speaker 47 (mobile phone hinge 43) side where the mobile phone movable portion 42 is opened. Further, an external power supply connection portion 33 for connecting the power adapter 50 is disposed on the end surface 31-2 on the microphone 45 side.

クレイドル本体部31は、その内面31−3を携帯電話機本体部21の外面41−2と対峙するようにして携帯電話機本体部41を保持するようになっている。なお、以下説明の便宜のため、燃料カートリッジ32側をクレイドル本体部31の後部、外部電源接続部33が配設されている側をクレイドル本体部31の前部と称する。   The cradle main body 31 is configured to hold the mobile phone main body 41 such that the inner surface 31-3 faces the outer surface 41-2 of the mobile phone main body 21. For convenience of the following description, the fuel cartridge 32 side is referred to as the rear portion of the cradle main body portion 31 and the side on which the external power supply connection portion 33 is disposed is referred to as the front portion of the cradle main body portion 31.

上記実施形態には、燃料電池を携帯電話に使用した電子機器の例を示したが、携帯電話機の他の例として、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、MP3プレーヤー、PDA(パーソナル・デジタル・アシスタンス)、玩具が挙げられる。
(実施例1)
以下、本発明を採用した場合の効果について、実際に検証をおこなった結果を説明する。
In the above embodiment, an example of an electronic device using a fuel cell for a mobile phone is shown. Other examples of the mobile phone include a personal computer, a digital camera, a portable audio, an MP3 player, and a PDA (Personal Digital Assistance). And toys.
Example 1
Hereinafter, the result of actually verifying the effect when the present invention is adopted will be described.

まず、ライオン社製のケッチェンブラック(ケッチェンブラックEC)に粒径2〜5nm程度の白金ルテニウム(PtRu)触媒を約50%担持させ、燃料極触媒粒子を作る。そして、その燃料極触媒粒子にバインダーと溶剤を加えて、それらをボールミルで混合させる。そして、該混合物を脱泡し、ペースト状とした。   First, about 50% of a platinum ruthenium (PtRu) catalyst having a particle diameter of about 2 to 5 nm is supported on Ketjen Black (Ketjen Black EC) manufactured by Lion Co. to produce fuel electrode catalyst particles. Then, a binder and a solvent are added to the fuel electrode catalyst particles, and they are mixed by a ball mill. Then, the mixture was defoamed to obtain a paste.

上記ペースト状にした生成物を、カーボンペーパーに塗布し、80℃で30分間乾燥して燃料極触媒層を作製した。   The paste-like product was applied to carbon paper and dried at 80 ° C. for 30 minutes to produce a fuel electrode catalyst layer.

次に、上記燃料極触媒層と同様の方法で、空気極触媒層を作製した。   Next, an air electrode catalyst layer was produced by the same method as that for the fuel electrode catalyst layer.

前記空気極触媒層をカーボンペーパーに塗布し、100℃で60分間乾燥して燃料極触媒層を作製した。こうして作製した燃料極触媒層および空気極触媒層を、175μmの膜厚を有するNafion(デュポン社製/パーフルオロアルキルスルホン酸)の変性物の両側に配置し、加熱および加圧を行い、MEAの基本となる3層構造体を形成した。   The air electrode catalyst layer was applied to carbon paper and dried at 100 ° C. for 60 minutes to prepare a fuel electrode catalyst layer. The fuel electrode catalyst layer and the air electrode catalyst layer thus prepared were placed on both sides of a modified product of Nafion (manufactured by DuPont / perfluoroalkylsulfonic acid) having a film thickness of 175 μm, heated and pressurized, A basic three-layer structure was formed.

次に、前記3層構造体を、集電体で挟持し、固定することにより、発電部8を作製した。   Next, the power generation unit 8 was manufactured by sandwiching and fixing the three-layer structure with a current collector.

さらに、熱伝導体18に相当する部材を、銅(Cu)により作製し、蒸発部22と前記熱伝導体18とを接触させるスイッチ機構19を作製し、燃料電池システム1の筐体10内に配置した。   Further, a member corresponding to the heat conductor 18 is made of copper (Cu), and a switch mechanism 19 that makes the evaporation portion 22 and the heat conductor 18 come into contact with each other is made. Arranged.

次に、燃料供給部28から発電部8へ送液し、発電を3時間連続して行った後、燃料供給を遮断し、発電を終了した。その発電終了と同時に、発電部8の残電力を用いて、スイッチ機構19を駆動させ、蒸発部22と前記熱伝導体18とを接触させ、回収した生成水の排出を行った。このとき、蒸発部22の温度は、37℃〜40℃まで上昇した。
(比較例1)
本比較例1は、熱伝導体18及びスイッチ機構19を設けない燃料電池システム1を作製した。なお、熱伝導体18及びスイッチ機構19を設けない以外は、上記実施例1と同一の構成とした。
Next, the liquid was supplied from the fuel supply unit 28 to the power generation unit 8 and power generation was performed continuously for 3 hours, and then the fuel supply was shut off and power generation was terminated. Simultaneously with the end of the power generation, the switch mechanism 19 was driven using the remaining power of the power generation unit 8, the evaporation unit 22 and the heat conductor 18 were brought into contact with each other, and the collected generated water was discharged. At this time, the temperature of the evaporation unit 22 rose to 37 ° C to 40 ° C.
(Comparative Example 1)
In this comparative example 1, the fuel cell system 1 without the heat conductor 18 and the switch mechanism 19 was produced. In addition, it was set as the same structure as the said Example 1 except not providing the heat conductor 18 and the switch mechanism 19. FIG.

発電は実施例1と同じ3時間とした。また、発電終了後、蒸発部22を過熱せずに、蒸発部22から水分を自然蒸発させた。   Power generation was performed for 3 hours as in Example 1. In addition, after the power generation was completed, water was naturally evaporated from the evaporation unit 22 without overheating the evaporation unit 22.

測定の結果、実施例1では、完全に蒸発するまでに、90分要した。それに対して、比較例1では、完全に蒸発するまでに、180分要した。従って、本実施例では、排出速度を2倍程度にできることが確認された。なお、このとき、蒸発部22の温度は、5℃程度の上昇が確認された。   As a result of the measurement, in Example 1, it took 90 minutes to completely evaporate. On the other hand, in Comparative Example 1, it took 180 minutes to completely evaporate. Therefore, in this example, it was confirmed that the discharge speed could be doubled. At this time, an increase of about 5 ° C. was confirmed in the temperature of the evaporation unit 22.

以上、本発明の特徴を詳述した。本発明の好ましい諸形態を付記すると、以下の通りである。   The characteristics of the present invention have been described in detail above. The preferred embodiments of the present invention are as follows.

(付記1)
プロトン伝導性を有する電解質膜と、該電解質膜を挟持する燃料極および空気極とを含む発電部と、
前記発電部から発生する水を回収する生成水回収部と、
前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部と
を有することを特徴とする燃料電池。
(Appendix 1)
A power generation unit including an electrolyte membrane having proton conductivity, and a fuel electrode and an air electrode sandwiching the electrolyte membrane;
A generated water recovery unit that recovers water generated from the power generation unit;
A fuel cell comprising: a heat transfer unit that thermally connects the power generation unit and the generated water recovery unit.

(付記2)
付記1に記載の燃料電池において、
前記生成水回収部はタンクと蒸発部とを備え、
前記熱伝達部は、前記発電部と前記蒸発部とを熱的に接続する
ことを特徴とする。
(Appendix 2)
In the fuel cell according to attachment 1,
The generated water recovery unit includes a tank and an evaporation unit,
The heat transfer unit thermally connects the power generation unit and the evaporation unit.

(付記3)
付記2に記載の燃料電池において、
前記蒸発部は、水を吸収する多孔性材料を含む
ことを特徴とする。
(Appendix 3)
In the fuel cell according to attachment 2,
The evaporation part includes a porous material that absorbs water.

(付記4)
付記3に記載の燃料電池において、
前記多孔性材料は、天然ポリマー及び合成ポリマーから選択される少なくとも一種の有機物質、並びに、無機物質を含む
ことを特徴とする。
(Appendix 4)
In the fuel cell according to attachment 3,
The porous material includes at least one organic material selected from natural polymers and synthetic polymers, and an inorganic material.

(付記5)
付記1〜4のいずれかに記載の燃料電池において、
前記熱伝達部は、前記熱的な接続を遮断するスイッチ機構を更に有する
ことを特徴とする。
(Appendix 5)
In the fuel cell according to any one of appendices 1 to 4,
The heat transfer unit further includes a switch mechanism for cutting off the thermal connection.

(付記6)
付記5に記載の燃料電池において、
前記スイッチ機構は、前記発電部で発電しているときに、前記熱伝達部による前記発電部と前記生成水回収部との間の熱的接続を遮断する
ことを特徴とする。
(Appendix 6)
In the fuel cell according to attachment 5,
The switch mechanism cuts off a thermal connection between the power generation unit and the generated water recovery unit by the heat transfer unit when the power generation unit generates power.

(付記7)
付記1から6のいずれかに記載の燃料電池において、
前記熱伝達部は、金属またはセラミックスからなる部材を含む
ことを特徴とする。
(Appendix 7)
In the fuel cell according to any one of appendices 1 to 6,
The heat transfer part includes a member made of metal or ceramics.

(付記8)
付記7に記載の燃料電池において、
前記部材は、銅、アルミニウム、窒化アルミニウムから選択されるすくなくとも一種からなる
ことを特徴とする。
(Appendix 8)
In the fuel cell according to appendix 7,
The member is at least one selected from copper, aluminum, and aluminum nitride.

(付記9)
付記1から8のいずれかに記載の燃料電池と、
前記燃料電池を内臓するとともに前記燃料電池からの電力を外部の機器に供給するカバー部と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
(Appendix 9)
The fuel cell according to any one of appendices 1 to 8,
A fuel cell system comprising: a cover portion that contains the fuel cell and supplies electric power from the fuel cell to an external device.

(付記10)
付記1から8のいずれかに記載の燃料電池を備える
ことを特徴とする電気機器。
(Appendix 10)
An electrical apparatus comprising the fuel cell according to any one of appendices 1 to 8.

(付記11)
前記発電部で発生した水を生成水回収部に回収し、
前記発電部で発生した熱を、前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部を介して前記生成水回収部に伝達し、
前記生成水回収部に回収された水の温度を高める
ことを特徴とする燃料電池における生成水の処理方法。
(Appendix 11)
The water generated in the power generation unit is recovered in the generated water recovery unit,
The heat generated in the power generation unit is transmitted to the generated water recovery unit via a heat transfer unit that thermally connects the power generation unit and the generated water recovery unit,
A method for treating generated water in a fuel cell, wherein the temperature of the water recovered in the generated water recovery unit is increased.

本発明の燃料電池システムの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the fuel cell system of this invention. 発電部8を構成するセル6の概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of a cell 6 constituting a power generation unit 8. FIG. 本発明の燃料電池システムにおける熱伝達部17の具体例(その1)を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the specific example (the 1) of the heat transfer part 17 in the fuel cell system of this invention. 本発明の燃料電池システムにおける熱伝達部17の具体例(その2)を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the specific example (the 2) of the heat transfer part 17 in the fuel cell system of this invention. 携帯電話機用クレイドルに携帯電話機を装着した様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that the mobile phone was mounted | worn with the cradle for mobile phones.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池システム
3…燃料極触媒層
4…固体電解質層
5…空気極触媒層
6…セル
8…発電部
10…筐体
12…ガス置換部
14…生成水回収ライン
15…燃料供給ライン
16…燃料カートリッジ
17…熱伝達部
18…熱伝導体
18−1…接触面
18−2…可動端
19…スイッチ機構
19−1…固定部
19−2…押し付け固定具
19−3…スイッチ
19−5…支点
19−6…押し付けレバー
19−7…押し付けレバー止め
19−8…電磁石
19−9…電磁石固定具
20…タンク
22…蒸発部
24…本体部
26…生成水回収部
28…燃料供給部
30…携帯電話用クレイドル
31…クレイドル本体部(カバー部)
31−1…後部端面
31−2…端面
31−3…内面
32…燃料電池用カートリッジ
33…外部電源接続部
40…携帯電話機
41…携帯電話機本体部
41−1…内面
41−2…外面
42…携帯電話機可動部
42−1…内面
43…ヒンジ部
44…操作キー
45…マイク
46…液晶表示部
47…スピーカ
50…パワーアダプタ
51…空気極集電体
52…カーボンペーパー
53…空気極
54…固体電解質
55…燃料極
56…カーボンペーパー
57…燃料極集電体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system 3 ... Fuel electrode catalyst layer 4 ... Solid electrolyte layer 5 ... Air electrode catalyst layer 6 ... Cell 8 ... Electric power generation part 10 ... Housing | casing 12 ... Gas replacement part 14 ... Generated water recovery line 15 ... Fuel supply line 16 ... Fuel cartridge 17 ... Heat transfer part 18 ... Thermal conductor 18-1 ... Contact surface 18-2 ... Movable end 19 ... Switch mechanism 19-1 ... Fixing part 19-2 ... Pressing fixture 19-3 ... Switch 19-5 ... fulcrum 19-6 ... pressing lever 19-7 ... pressing lever stopper 19-8 ... electromagnet 19-9 ... electromagnet fixture 20 ... tank 22 ... evaporating part 24 ... main body part 26 ... generated water recovery part 28 ... fuel supply part 30 ... Cradle 31 for mobile phones ... Cradle body (cover)
31-1 ... Rear end face 31-2 ... End face 31-3 ... Inner face 32 ... Fuel cell cartridge 33 ... External power supply connection part 40 ... Mobile phone 41 ... Mobile phone body part 41-1 ... Inner face 41-2 ... Outer face 42 ... Mobile phone movable part 42-1 ... inner surface 43 ... hinge part 44 ... operation key 45 ... microphone 46 ... liquid crystal display part 47 ... speaker 50 ... power adapter 51 ... air electrode current collector 52 ... carbon paper 53 ... air electrode 54 ... solid Electrolyte 55 ... Fuel electrode 56 ... Carbon paper 57 ... Fuel electrode current collector

Claims (5)

プロトン伝導性を有する電解質膜と、該電解質膜を挟持する燃料極および空気極とを含む発電部と、
前記発電部から発生する水を回収する生成水回収部と、
前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部と
を有することを特徴とする燃料電池。
A power generation unit including an electrolyte membrane having proton conductivity, and a fuel electrode and an air electrode sandwiching the electrolyte membrane;
A generated water recovery unit that recovers water generated from the power generation unit;
A fuel cell comprising: a heat transfer unit that thermally connects the power generation unit and the generated water recovery unit.
請求項1に記載の燃料電池において、
前記生成水回収部はタンクと蒸発部とを備え、
前記熱伝達部は、前記発電部と前記蒸発部とを熱的に接続する
ことを特徴とする。
The fuel cell according to claim 1, wherein
The generated water recovery unit includes a tank and an evaporation unit,
The heat transfer unit thermally connects the power generation unit and the evaporation unit.
請求項2に記載の燃料電池において、
前記蒸発部は、水を吸収する多孔性材料を含む
ことを特徴とする。
The fuel cell according to claim 2, wherein
The evaporation part includes a porous material that absorbs water.
請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池を備える
ことを特徴とする電気機器。
An electric device comprising the fuel cell according to any one of claims 1 to 3.
前記発電部で発生した水を生成水回収部に回収し、
前記発電部で発生した熱を、前記発電部と前記生成水回収部とを熱的に接続する熱伝達部を介して前記生成水回収部に伝達し、
前記生成水回収部に回収された水の温度を高める
ことを特徴とする燃料電池における生成水の処理方法。
The water generated in the power generation unit is recovered in the generated water recovery unit,
The heat generated in the power generation unit is transmitted to the generated water recovery unit via a heat transfer unit that thermally connects the power generation unit and the generated water recovery unit,
A method for treating generated water in a fuel cell, wherein the temperature of the water recovered in the generated water recovery unit is increased.
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