燃料电池系统技术方案

提供一种由燃料电池和给上述燃料电池提供燃料的燃料供应装置构成的燃料电池系统，所述燃料电池为用配置在两面的端板捆绑层叠了多个单元的单元层叠体构成堆栈的燃料电池，在上述端板上多个单元分别形成有多个从上述燃料供应装置供应燃料的独立燃料供应口，形成有将燃料从多个独立燃料供应口分别导入各单元的燃料极的独立燃料供应通道，由此能够达到小型化并给多个单元提供均等的所需量的燃料。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本专利技术涉及适用于作为便携式电子设备等的电源的、比较小型的燃料电池系统。
技术介绍
燃料电池基本上通过夹着电解质层配置燃料极和空气极来构成，通过给燃料极输送氢，给空气极输送氧进行电化学反应来产生直流电流。由于该产生电的最小单位、即单元的电动势小，因此为了获得以燃料电池作电源的设备所要求的电压，有必要将多个单元串联连接，构成为层叠了多个单元的堆栈形态。另一方面，能够从燃料电池中取出的电流虽然可以通过扩大反应面积来达到，但由于便携式电子设备等的电源要求小型化，因此为了使被限定的反应面积中的反应活化并产生更多的电量，要求能够顺畅地给各单元输送燃料的结构。作为给构成上述堆栈的各单元输送燃料的方式，一般使用串联地给构成堆栈的多个单元提供燃料，将从堆栈排出的燃料再次提供的燃料循环方式。例如，我们已经知道使构成堆栈的多个单元循环将排出来的燃料中的未反应的氢汇流到燃料的燃料供应流路中的燃料电池系统(参照日本特开2003-317753号公报)。这样的燃料循环方式的燃料电池中，用于供应燃料的泵只需1个就够了。但是，上述那样的燃料循环方式中，由于越到供应方向的下游侧燃料的浓度越低，再次供应的燃料的浓度低下，因此有必要附设燃料浓度调整器等辅助机构。对于比较大型的燃料电池来说，由于能够增大泵的能力，因此大型泵或附设辅助机构不成为问题，但不适合于构成与便携式电子设备-->等相对应的小型的燃料电池。并且，我们还知道在使用了上述那样的燃料循环方式的燃料电池中，为了防止下游侧燃料的浓度降低，通过增大下游侧的燃料流路的截面积来增加燃料的流量，使每个单元的电流密度分布均匀的技术(参照日本特开2002-260710号公报)。但是，为了分别给构成堆栈的多个单元中的每一个提供浓度均等的燃料，希望采用单独给各单元提供燃料的方式，而为了精确地给各单元提供预定量的燃料，有必要设置与单元的数量相同数量的燃料供应口。但是，在为了适用于便携式设备的电源等而谋求小型化的燃料电池中，分别给每个单元设置燃料供应口是困难的。并且，作为适用于小型燃料电池的燃料供应方式，虽然有高精度地给多个单元提供与有助于发电所需量相等的量的燃料的燃料非循环方式，但基于燃料非循环方式的燃料供应中，为了高精度地给各单元提供预定量的燃料，有必要设置与单元数相等的燃料供应口，从各燃料供应口提供燃料。作为分别给多个燃料供应口中的每一个提供燃料的方法，可以考虑在每个燃料供应口上设置燃料供应装置的方法或将1个燃料供应装置输送来的燃料分支供应给各燃料供应口的方法，但如果在每个燃料供应口上设置燃料供应装置，则虽然燃料的供应精度好，但燃料供应装置的体积变大，不适于以小型化为目的的燃料电池。而将1个燃料供应装置输送来的燃料分支供应给各燃料供应口的方法又不能获得高的燃料供应量的精度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的就是要提供一种包括燃料电池和燃料供应装置的燃料电池系统，能够高精度地给多个单元中的每一个提供预定量的燃料。为了达到上述目的，本申请的第1方案的燃料电池系统由燃料电-->池和燃料供应装置构成，上述燃料电池为层叠多个单元构成堆栈的燃料电池，多个单元分别独立设置了从上述燃料供应装置提供燃料的独立燃料供应口。如果采用这样的结构，由于能够给各单元提供浓度均等的燃料，因此能够控制对每个单元的燃料供应，燃料供应的精度高，各单元的发电量均等，因此能够达到稳定燃料电池的输出的目的。本专利技术申请的第2方案的燃料电池系统由燃料电池和燃料供应装置构成，上述燃料电池为用配置在两面的端板捆绑层叠了多个单元的单元层叠体构成堆栈的燃料电池，在上述端板上形成有多个分别将燃料从上述燃料供应装置中供应给多个单元中的每一个的独立燃料供应口，形成有将燃料从多个独立燃料供应口中的每一个导入各单元的燃料极的独立燃料供应通道。如果采用这样的结构，由于形成有从约束多个单元的端板上设置的多个独立燃料供应口到各单元的独立燃料供应通道，因此能够将分隔多个单元的隔板形成得很薄，能够使堆栈薄型化，能够构成适用于便携式电子设备等的小型、薄型化的燃料电池系统。并且，上述燃料电池系统中的燃料供应装置包括多个与多个单元中的每一个相对应的泵装置，各泵装置由驱动装置驱动，将从吸入口吸入的燃料从喷出口喷出供应给单元。通过采用这样的结构，除了能够高精度地给每个单元输送均等的燃料外，还能够对每个单元进行燃料供应控制。并且，如果采用用1个驱动装置驱动多个泵的结构，则能够达到使装置更加小型化的目的，因此能够提供适用于便携式电子设备的燃料电池系统。如果参照以下详细的说明和附图，则本专利技术的上述及其以外的目的和特点就更加明了。附图说明图1是表示本专利技术申请的实施方式的燃料电池中的燃料供应流路-->的结构的透视图。图2是表示上述燃料电池中的单元的结构的透视图。图3是表示层叠了多个单元的堆栈的结构的透视图。图4是表示隔板上形成的燃料供应流路的剖视图。图5是表示隔板上形成的燃料排出流路的剖视图。图6是表示单独给单元提供燃料的基本结构的剖视图。图7是表示第1实施例的燃料供应装置的结构的剖视图。图8是表示第2实施例的燃料供应装置的结构的剖视图。具体实施方式下面参照图1～图6说明构成本专利技术申请的燃料电池系统的燃料电池。另外，虽然在本实施方式中叙述使用了用甲醇水溶液作为燃料的直接甲醇型燃料电池(DMFC：Direct Methanol Fuel Cell)作为燃料电池的例子，但在燃料电池的具体化中可以使用其他各种各样的燃料电池。对于层叠多个单元而构成堆栈(stack)的燃料电池可以采用下述结构：为了实现单独地给各个单元提供燃料，如图6所示分别在分隔多个单元之间的多个隔板50各自的侧面设置了作为燃料供应口的管接头51，在隔板50上形成与该管接头51连通的燃料供应槽52，与管接头51相连的管53输送来的燃料供应给配设在隔板50之间的膜·电极接合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)的燃料极。为了使燃料电池小型化，薄薄地形成上述隔板50的厚度是必须的条件，但在上述结构中，由于管接头51安装在各隔板50的侧面即厚度形成面上，因此不能使隔板50的厚度小于等于与管接头51相连的管53的内径。管53的内径必须要有为了给上述MEA提供预定量的燃料所必须的开口面积，如果缩小它，则增加了输送燃料的燃料泵的电力消耗，由于该燃料泵消耗发电电力的一部分，因此减少了作为燃-->料电池系统的总的输出。如果是比较大型的燃料电池，则可以将隔板50的厚度形成为与可以获得所需的燃料流量的管53的内径相对应的尺寸，但本专利技术所追求的适用于便携式设备等的小型燃料电池中，将隔板50的厚度形成为获得足够的燃料供应的厚度会妨碍小型化。下面说明的燃料电池可以解决上述结构的问题，即使是小型的燃料电池也能够单独地给多个单元提供所需量的燃料。图1表示作为本实施方式的燃料电池的特征的燃料供应及燃料排出的路径。本实施方式的燃料电池层叠后述的多个单元3形成堆栈1。如图2所示，上述堆栈1通过用端板5a、5b从两面约束层叠了8个将MEA6夹在隔板4a、4b之间构成的单元3的单元层叠体构成。上述MEA6通过在作为电解质的高分子膜的一个表面上配设燃料极，在另一个表面上配设空气极而构成，被安装到密封橡胶10上而配设在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，包括燃料电池和燃料供应装置，其特征在于，上述燃料电池是层叠多个单元而构成堆栈的燃料电池，多个单元分别独立设置了从上述燃料供应装置提供燃料的独立燃料供应口。

【技术特征摘要】
JP 2004-4-27 131546/2004;JP 2004-4-28 132782/20041.一种燃料电池系统，包括燃料电池和燃料供应装置，其特征在于，上述燃料电池是层叠多个单元而构成堆栈的燃料电池，多个单元分别独立设置了从上述燃料供应装置提供燃料的独立燃料供应口。2.一种燃料电池系统，包括燃料电池和燃料供应装置，其特征在于，上述燃料电池是将层叠了多个单元的单元层叠体捆绑于在其两面配置的端板之间而构成堆栈的燃料电池，在上述端板上多个单元分别独立形成有从上述燃料供应装置供应燃料的多个独立燃料供应口，形成有将燃料从多个独立燃料供应口分别导入各单元的燃料极的独立燃料供应通道。3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其中，上述多个独立燃料供应口分散形成在两面的端板上。4.如权利要求2所述的燃料电池系统，其中，上述独立燃料供应通道包括独立燃料导入通道、独立燃料引导流路和燃料流路，所述独立燃料导入通道从端板到与燃料供应的单元相对应的隔板沿单元层叠方向贯穿分隔单元间的隔板，所述独立燃料引导流路在隔板上从上述独立燃料导入通道向燃料流路的始端形成，所述燃料流路在隔板的与燃料极相对的部位上形成。5.如权利要求1～4中的任何一项所述的燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田真介，高津克巳，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]