本发明专利技术涉及一种燃料电池，其包括；多个催化剂层电极（１２），其被放置成使得阳极和阴极的每个催化剂层电极平行放置在实质同一平面上，并且每个催化剂层电极均具有特定纵横比的形状；在气液分离膜的液体燃料容纳室一侧上叠层的液体燃料浸渍层（４５）；以及液体燃料供应架（４４），其在液体燃料浸渍层的液体燃料容纳室一侧上叠层，并且形成有单个或多个液体燃料供应端口（４６、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ），这些液体燃料供应端口向在与阳极催化剂层电极的实质相同位置相对应的位置处形成的液体燃料浸渍层供应液体燃料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对便携设备的工作有效的水平放置的燃料电池。技术背景近年来随着半导体技术的发展，已经使诸如个人电脑、便携式电话等各种 电子设备被小型化，并且己经尝试在这些小型设备中使用燃料电池。燃料电池具有仅通过提供燃料和氧化剂就可发电，以及仅通过更换燃料就 可持续发电的优点。因此，如果燃料电池被小型化，则它们将是对运行便携式电子设备非常有利的系统。具体地，直接甲醇燃料电池(DMFC)使用具有高能 量密度的甲醇作为燃料并且能够基于电极催化剂从甲醇直接提取电流。因此， 这些电池能够被小型化。此外，该燃料的运输与氢气燃料的运输相比更容易， 因此DMFC有望成为小型设备的电源，并且被期待成为最适用于诸如笔记本 个人计算机、便携式电话、便携式音频播放器、以及便携式控制台等无线便携 设备的电源而投入实际应用。关于向DMFC供应燃料的方法已知的有液体燃料气化后通过鼓风机将 该气化的燃料供给燃料电池的气体供给型DMFC;通过泵将液体燃料供给燃料 电池的液体供给型DMFC;以及液体燃料在电池内气化的内部气化型DMFC。专利文献1至5各公开了一种燃料电池，该燃料电池设置有用保护膜覆盖 的单个或者多个干电池，并且围绕这些干电池放置有液态燃料箱，其中该干电池是由阳极和阴极形成的膜电极组(MEA)，该阳极设置有具有质子传导性的固 体电解质膜、覆盖有离子交换树脂的具有承载催化剂的碳微粒的催化剂层电 极，以及向催化剂层电极供应反应燃料并收集电荷的气体扩散层，该阳极从燃 料和水生成电荷和质子；该阴极设置有覆盖有离子交换树脂的具有承载催化剂 的碳微粒的催化剂层电极以及向催化剂层电极供应氧并传导电荷的气体扩散 层，该阴极从质子和氧生成水。专利文献1:日本专利特许2003-317791号公报; 专利文献2:日本专利特许2004-014148号公报; 专利文献3:日本专利特开2002-015763号公报; 专利文献4:日本专利特开2004-235084号公报; 专利文献5:日本专利特许2004-103262号公报。
技术实现思路
然而，由于每个干电池的DMFC的工作电压低至约0.3至0.5伏特，因此 需要将多个干电池串联排列以加进设备中。具体地，当这些干电池被加入诸如 笔记本个人计算机、便携式电话、便携式音频播放器、便携式游戏控制台等小 型便携设备时，需要将多个干电池串联排列在同一平面。此外，在DMFC中 实际是通过向阳极侧供应燃料提取电流的，因此当施加电流负荷时必须尽可能 均匀地向干电池供应燃料。然而，在不具有诸如泵等辅助设备的所谓的被动型DMFC中，其通过利 用毛细管现象和重力的自然供应系统来供应燃料，并由此存在对取决于设备的 工作状况燃料供应平衡被打乱的担心。这引起燃料存在量以及浓度不均匀，导 致电池间电压产生变化，从而引起极性反转。例如，在设置有用于容纳液体燃料的液体燃料容纳室和向阳极提供液体燃 料的气化组分的气液分离膜的气体供给型燃料电池中，当从在与图5所示的燃 料电池100的干电池的位置相对应处形成的燃料供应端口 114向气液分离膜供 应液体燃料时，从在左侧和中央侧上的电极彼此毗邻的位置依次使阳极催化剂 层电极112 (El至E6)与气化的液体燃料接触以发电。然而，在燃料充分扩 散到整个电池以前，在图中右侧的阳极催化剂层电极E3至E6未开始发电或者 仅仅产生少量电，因此发电行为根据燃料供应端口 114所在位置与各个催化剂 层电极E1至E6的相对距离的不同而改变。此外，当燃料电池100—旦停止之后再次开始工作时，各个阳极催化剂层 电极E1至E6内残留的燃料量彼此不同，并且因此使得各个电池的发电行为的 发生不同，从而无法获得期望的发电性能。提出本专利技术是为了解决上述问题，并且本专利技术的目标是提供一种燃料电 池，该燃料电池不仅不发生电池间发电行为的变化，而且还具有良好的发电性 能。一种燃料电池，该燃料电池设置有多个串联连接的设置有电解质膜、阳 极、阴极的干电池，该电解质膜介于相向放置的阳极和阴极之间；放置在所述 的多个干电池阳极侧用于容纳液体燃料的液体燃料容纳室；以及介于该阳极和 液体燃料容纳室之间用于向阳极供应液体燃料的气化组分的气液分离膜，该燃 料电池包括多个催化剂层电极，该催化剂层电极被放置成使得阳极和阴极的每个催化 剂层电极平行放置在实质同一平面上，并且每个催化剂层电极均具有特定纵横 比的形状；液体燃料浸渍层，该液体燃料浸渍层在气液分离膜的液体燃料容纳室一侧 上叠层；以及液体燃料供应架，该液体燃料供应架在液体燃料浸渍层的液体燃料容纳室 一侧上叠层，并且形成有单个或多个液体燃料供应端口，这些液体燃料供应端 口向在与阳极催化剂层电极的实质同一位置的相对应处形成的液体燃料浸渍 层供应液体燃料。在此情况下，该燃料电池优选是固定型的，其中催化剂层电极纵向的一个 端部被放置在相对于其另一端部较高的位置处，该燃料供应端口被设置在液体 燃料供应架中对应或邻近上述催化剂层电极纵向一个端部的位置处，在发电时 燃料供应端口和催化剂层电极之间的相对位置关系基本不变。在被动型燃料电 池中，不仅利用毛细管现象还利用重力来供应燃料，因此存在发电时装有燃料 电池的设备的姿态对发电性能产生重大影响的担心。因此，在本专利技术中，包括 催化剂层电极的MEA被布置成在电极的纵向方向倾斜，从而使催化剂层电极 纵向的一个端部被放置在相对于其另一端部较高的位置处，液体燃料供应架的 燃料供应端口在邻近催化剂层电极纵向的一个端部的位置上放置，并且将液体 燃料供给在气液分离膜上叠层的液体燃料浸渍层，从而从处于较高位置处的燃 料供应端口供应液体燃料。结果，从气液分离膜气化的液体燃料能够将燃料顺滑且均匀地分散到包括多个催化剂层电极的整个MEA。此外，多个催化剂层电极被以确定间隔并排排列，并且其被安排成使其端 部沿着长侧的同一条线排列。该种构造限定了催化剂层电极与燃料供应端口相 对位置的关系，从而引起燃料散布不均匀。同时，在催化剂层电极中存在多个 由在碳等微粒子的二次粒子或者三次粒子之间形成的细孔构成的多个间隙。这 些间隙用作催化剂层电极内的反应气体散布通道，并且期望燃料被尽可能均匀 地扩散到整个催化剂层电极以获得良好的发电性能。此外，为了抑制各个干电 池之间发电量的变化，期望在与每个催化剂层电极对应的位置处形成液体燃料 供应架的燃料供应端口，并将燃料从液体燃料浸渍层均匀地供应到与每个催化 剂层电极对应的位置。具体地，对应于多个催化剂层电极的多个燃料供应端口一个接一个地被放 置在与每个催化剂层电极的一个端部相邻近的位置(参见图2的46A)，或者 对应于多个催化剂层电极的一个燃料供应端口被放置在与每个催化剂层电极 的一个端部邻近的位置(参见图3的46C)。如果每个燃料供应端口被放置在 与每个催化剂层相对应的位置，则燃料被均匀地供应给每个催化剂层电极。此外，该燃料供应端口可被放置在与催化剂层电极纵向的一个端部或者中 央相邻近的对应位置(参见图3的46B)。当燃料供应端口被放置在与催化剂 层电极纵向的中央部分相邻近的对应位置时，燃料到达催化剂层电极纵向端部 所需的时间被缩短。此外，该燃料电池设置有多个燃料供应端口，这些燃料供应端口具有基本 相同的直径并与多个催化剂层电极一一对应(参见图4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池，所述燃料电池设置有：多个串联连接的设置有电解质膜、阳极、阴极的干电池，所述电解质膜介于相向放置的阳极和阴极之间；放置在所述的多个干电池阳极侧用于容纳液体燃料的液体燃料容纳室；以及介于所述阳极和液体燃料容纳室之间用于向阳极供应液体燃料的气化组分的气液分离膜，其特征在于，所述燃料电池包括：多个催化剂层电极，所述催化剂层电极被放置成使得阳极和阴极的每个催化剂层电极平行放置在实质同一平面上，并且每个催化剂层电极均具有特定纵横比的形状；液体燃料浸渍层，所述液体燃料浸渍层在气液分离膜的液体燃料容纳室一侧上叠层；以及液体燃料供应架，所述液体燃料供应架在液体燃料浸渍层的液体燃料容纳室一侧上叠层，并且形成有单个或多个液体燃料供应端口，这些液体燃料供应端口向在与阳极催化剂层电极的实质相同位置相对应的位置处形成的液体燃料浸渍层供应液体燃料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：根岸信保，长谷部裕之，吉田勇一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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