燃料电池用填充回收器、燃料电池系统和燃料电池用填充回收器用再生器技术方案

一种燃料电池用填充回收器、燃料电池系统和燃料电池用填充回收器用再生器，所述燃料电池用填充回收器具有把一个容器（１１５１、１２４１、１３４０、１４４０、１５４０、１６４０、１６４８、１６４９、１７４０、１８４０、１９４０）的内部分割为填充用燃料收容空间（１３４２、１４４２、１５４２、１６４２、１７４２、１８４２、１９４２）和排出物回收空间（１３４１、１４４１、１５４１、１６４１、１７４１、１８４１、１９４１），并且沿着该容器的轴向能移动的隔板（１３５０、１４５０、１５５０、１６５０、１７５０、１８５０、１９５０）。由填充用燃料收容空间和排出物回收空间的压力差，隔板移动，使填充用燃料收容空间变窄，从填充用燃料收容空间向燃料电池主体的阳极一侧供给液体燃料，向排出物回收空间回收来自阴极一侧的排出物。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池用填充回收器、燃料电池系统和燃料电池用填充回收器用再生器
本专利技术涉及连接在直接向阳极供给甲醇等有机燃料来发电的燃料电池系统上的燃料电池用填充回收器、连接该燃料电池用填充回收器的燃料电池系统、进行所述燃料电池用填充回收器的再生的燃料电池用填充回收器用再生器。
技术介绍
作为下一代的清洁并且高效的能源，燃料电池系统引人注目。其中，夹着固体高分子电解质配置阳极和阴极的固体高分子电解质型燃料电池(PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell)在电动汽车用电源或家庭用分散型电源等用途上引人注目。在所述固体高分子电解质型燃料电池中，直接向阳极供给甲醇或二甲醚等有机燃料进行发电的燃料电池例如直接型甲醇燃料电池(DMFC：Direct Methanol Fuel Cell)不需要把甲醇等有机燃料改质为富含氢的气体的改质机，所以结构变得简便，在便携式仪器的用途上引人注目，开发在进展。所述直接型甲醇燃料电池按照以下反应进行发电。阳极：阴极：从所述反应可知，在阴极中生成阳极消耗的水量的3倍量的水。因此，有必要处理阴极中生成的水。可是，此类燃料电池由于处理阴极中生成的水的必要，存在以下的问题。首先，作为第一问题，当把水向该便携式仪器的外部排出时，放出水或水蒸气，所以产生水滴附着到该便携式仪器上的问题。此外，在燃料电-->池工作的状态下，例如当在皮包或口袋中收容该便携式仪器时，产生皮包或口袋变湿的问题。为了解决该第一问题，提出结构为在燃料罐内设置弹性膜，在该弹性膜的压力作用的一方收容燃料，通过燃料的消耗，在该燃料罐内变为负压的部分收容生成水的燃料电池(例如，特开平4-223058号公报)。此外，提出在燃料罐内形成袋状的隔板，收容生成水的燃料电池(例如，特开2003-92128号公报)。可是，在所述各提案中，无可否认燃料盒的构造变得复杂，燃料盒的制造成本上升。在所述各提案中，未考虑到燃料罐的循环利用。即在特开平4-223058号公报的提案中，在燃料容器的更换时，生成水与各燃料容器被废弃，在特开2003-92128号公报中，在生成水的回收中使用高吸水材料，它的再生是困难的。因此，在这些燃料容器中，即使能回收生成水，燃料容器也使用后抛弃，使用时的成本增大。此外，在所述直接型甲醇燃料电池中，未确立燃料即甲醇的供给方法。例如在燃料电池上安装燃料容器，每次燃料消耗时更换燃料容器的方法中，产生上述的成本问题。因此，使用者有必要向燃料容器或燃料电池供给甲醇。可是，众所周知甲醇是有毒的，例如当通过手工作业向燃料容器注入甲醇时，有可能泄漏，有可能附着到使用者的皮肤上，或吸入甲醇蒸汽，对人体造成不良影响。作为第二问题，为了进行持续的发电，有必要搭载用于进行该阴极中产生的二氧化碳和水的处理的辅机。作为这样的以往的DMFC方式的燃料电池系统结构，在美国专利第5599638号说明书等中进行了描述。该燃料电池系统为了从容纳作为燃料的甲醇水溶液的循环容器稳定地向阳极供给甲醇，采用了使用泵向阳极供给甲醇水溶液，把该阳极中未消耗的剩下的甲醇水溶液再回收到循环容器中，再作为燃料使用的燃料循环方式。而在阳极一侧通过发电产生的水由水回收装置回收，提供给容纳甲醇水溶液的循环容器。可是，在这样的DMFC中，如所述化学式所示，消耗提供给阳极一侧的甲醇水溶液中的1mol的甲醇和1mol的水，进行发电，在阴极一侧生-->成3mol水。因此，如果全部回收这些生成的水，提供给循环容器，就会显著促进该循环容器内的甲醇水溶液的浓度的下降，存在导致可发电时间下降或发电的电能下降的问题。而考虑到只把阴极一侧生成的水的一部分提供给循环容器，防止甲醇水溶液的浓度显著下降的问题的方法，虽然作为汽车或大型装置用的燃料电池系统，能采用这样的方法，但是有必要排出未回收到循环容器中的其他水，伴随着该排水，水分附着到内置在便携式电子仪器中的电子仪器或电路中，或有可能结露，存在无法作为便携式电子仪器用的燃料电池系统而采用的问题。此外，特别是在便携式电子仪器中使用的燃料电池系统有必要小型化，发电的电能也小。此外，自消耗用于驱动该燃料电池系统中的泵等辅机的电力，所以在有限的电能下，这样的辅机有必要尽可能抑制耗电。例如，如果燃料电池系统的发电输出为12W，就希望辅机的耗电为2W以下。可是，在所述以往的方式中，需要很多用于供给燃料的燃料供给装置(例如燃料供给泵)或用于回收水的水回收设备(例如水回收泵)等辅机，不仅无法降低所述自消耗的电力，而且系统自身变得复杂，存在小型化困难的问题。因此，本专利技术要解决的技术上的课题在于：在一边对阳极直接供给甲醇等液体燃料，一边进行发电的燃料电池中，能实现燃料供给系统等辅机结构的小型化和简单化，提供能用于个人电脑或移动电话等便携式电子仪器中的燃料电池用填充回收器、燃料电池系统和燃料电池用填充回收器用再生器。
技术实现思路
本专利技术为了实现所述目的，构成如下。根据本专利技术的第一形态，提供一种燃料电池用填充回收器，在设置了具有阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的电解质膜的燃料电池主体的燃料电池系统中使用，包括：能形成容纳提供给所述阳极一侧的液体燃料原液的填充用燃料收容空间、容纳由所述阴极生成的排出物的所述排出物回收空间的一个容器；-->配置为在容器内部沿着轴向能移动，把所述容器内部分割为所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间的隔板；分别设置在所述容器中，与排出物回收空间连通，用于取入来自所述燃料电池主体的所述阴极一侧的含有水和空气的排出物的排出物取入口；与所述填充用燃料收容空间连通，把储存在内部的所述液体燃料原液提供给所述燃料电池主体的所述阳极一侧的燃料供给口；由所述填充用燃料收容空间的压力降低而在所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间之间产生的压力差，使所述隔板移动，从而所述填充用燃料收容空间变窄，从所述填充用燃料收容空间，由所述燃料供给口输送所述液体燃料原料，从所述排出物取入口向所述排出物回收空间回收在所述阴极一侧生成的所述排出物。根据所述结构，通过在填充回收容器内设置能轴向移动的隔板，形成燃料收容空间和排出物回收空间，利用燃料收容空间和排出物回收空间的压力差，使该隔板移动，能在同一个工序中并行进行对燃料电池系统内燃料容器的燃料填充动作、以及来自燃料电池系统内的排出物容器的排出物的回收动作。因此，缩短燃料填充和排出物回收的各作业时间，迅速的作业成为可能。根据本专利技术的第二实施形态，提供一种燃料电池用填充回收器，在设置了具有阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的电解质膜的燃料电池主体的燃料电池系统中使用，包括：能形成容纳提供给所述阳极一侧的液体燃料原液的填充用燃料收容空间、容纳由所述阴极生成的排出物的所述排出物回收空间的一个容器；配置为在容器内部沿着轴向能移动，把所述容器内部分割为所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间的隔板；分别设置在所述容器中的，与所述排出物回收空间连通，用于取入来自所述燃料电池主体的所述阴极一侧的含有水和空气的排出物的排出物取入口；把储存在所述排出物回收空间的所述水提供给所述燃料电池主体的所述阳极一侧的水供给口；以及与所述填充用燃料收容空间连通，把储存在内部的所述液体燃料原液提供给所述燃料电池主体的所述阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用填充回收器，在设置了具有阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的电解质膜的燃料电池主体的燃料电池系统中使用，包括：能形成容纳提供给所述阳极一侧的液体燃料原液的填充用燃料收容空间、容纳在所述阴极生成的排出物的所述排出物 回收空间的一个容器；配置为在容器内部沿着轴向能移动，把所述容器内部分割为所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间的隔板；分别设置在所述容器中，与所述排出物回收空间连通，用于取入来自所述燃料电池主体的所述阴极一侧的含有水和空 气的排出物的排出物取入口；与所述填充用燃料收容空间连通，把储存在内部的所述液体燃料原液提供给所述燃料电池主体的所述阳极一侧的燃料供给口；由所述填充用燃料收容空间的压力降低而在所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间之间产生的压力差 ，使所述隔板移动，从而所述填充用燃料收容空间变窄，从所述填充用燃料收容空间，由所述燃料供给口输送所述液体燃料原料，从所述排出物取入口向所述排出物回收空间回收在所述阴极一侧生成的所述排出物。

【技术特征摘要】
JP 2003-6-18 2003-173150;JP 2003-6-18 2003-173405;1.一种燃料电池用填充回收器，在设置了具有阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的电解质膜的燃料电池主体的燃料电池系统中使用，包括：能形成容纳提供给所述阳极一侧的液体燃料原液的填充用燃料收容空间、容纳在所述阴极生成的排出物的所述排出物回收空间的一个容器；配置为在容器内部沿着轴向能移动，把所述容器内部分割为所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间的隔板；分别设置在所述容器中，与所述排出物回收空间连通，用于取入来自所述燃料电池主体的所述阴极一侧的含有水和空气的排出物的排出物取入口；与所述填充用燃料收容空间连通，把储存在内部的所述液体燃料原液提供给所述燃料电池主体的所述阳极一侧的燃料供给口；由所述填充用燃料收容空间的压力降低而在所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间之间产生的压力差，使所述隔板移动，从而所述填充用燃料收容空间变窄，从所述填充用燃料收容空间，由所述燃料供给口输送所述液体燃料原料，从所述排出物取入口向所述排出物回收空间回收在所述阴极一侧生成的所述排出物。2.一种燃料电池用填充回收器，在设置了具有阳极、阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的电解质膜的燃料电池主体的燃料电池系统中使用，包括：能形成容纳提供给所述阳极一侧的液体燃料原液的填充用燃料收容空间、容纳在所述阴极生成的排出物的所述排出物回收空间的一个容器；配置为在容器内部沿着轴向能移动，把所述容器内部分割为所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间的隔板；分别设置在所述容器中的，与所述排出物回收空间连通，用于取入来自所述燃料电池主体的所述阴极一侧的含有水和空气的排出物的排出物取入口；把储存在所述排出物回收空间的所述水提供给所述燃料电池主体的所述阳极一侧的水供给口；以及与所述填充用燃料收容空间连通，把储存在内部的所述液体燃料原液提供给所述燃料电池主体的所述阳极一侧-->的燃料供给口，由经过所述排出物取入口而储存在所述排出物回收空间的所述排出物，所述排出物回收空间内的压力变得比所述填充用燃料收容空间的压力更高，所述隔板向所述填充用燃料收容空间一侧移动，对所述填充用燃料收容空间进行加压，从而能够从所述燃料供给口喷出液体燃料原液的同时能够从所述水供给口喷出所述水。3.根据权利要求2所述的燃料电池用填充回收器，其中：在所述排出物回收空间中设置从所述排出物分离水和空气，把所述水存储到所述排出物回收空间内，并且把所述空气向所述排出物回收空间外排出的气液分离机构。4.根据权利要求3所述的燃料电池用填充回收器，其中：所述气液分离机构是，具有与所述排出物取入口连通，配置在所述排出物回收空间内的管体，并且把回收到所述排出物回收空间内的水作为冷却介质，把所述排出物中包含的水分凝结为液态的水的热交换器。5.根据权利要求1或2所述的燃料电池用填充回收器，其中：在所述排出物回收空间中设置调整基于来自燃料电池主体的排出物的所述排出物回收空间内的压力的压力调整机构。6.根据权利要求5所述的燃料电池用填充回收器，其中：所述压力调整机构，是与所述排出物回收空间连通、设置在所述容器上的压力调整阀。7.根据权利要求2所述的燃料电池用填充回收器，其中：所述燃料供给口、所述水供给口和所述排出物取入口分别具有与所述燃料电池系统的管道可装卸地连接的连接器。8.根据权利要求1或2所述的燃料电池用填充回收器，其中：在所述容器中分别设置与所述填充用燃料收容空间连通设置的燃料补给用的燃料补给连接器、与所述排出物回收空间连通设置的用于回收所述排出物回收空间中存储的排出物的水回收用连接器；在燃料补给时，在向所述填充用燃料收容空间补给燃料的再生器上分别连接水回收用连接器和燃料补给连接器，通过向所述填充用燃料收容空间补给燃料，使所述隔板向所述排出物回收空间移动，能排出所述排出物-->回收空间内的排出物。9.一种燃料电池系统，包含：权利要求1所述的燃料电池用填充回收器；具有把燃料氧化的阳极、把氧还原的阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的电解质膜、配置在所述电解质膜的各表面的扩散层的燃料电池主体；按照可将收容在所述填充用燃料收容空间中的所述液体燃料原液提供给所述阳极的方式，连通所述燃料供给口和所述阳极的燃料供给管；按照能从所述阴极把所述排出物回收到所述排出物回收空间的方式，连通所述阴极和所述排出物取入口的排出物回收管；按照使所述填充用燃料收容空间的压力降低的方式，使所述填充用燃料收容空间和所述排出物回收空间之间产生压力差的压力差发生机构。10.一种燃料电池系统，包含：权利要求2所述的燃料电池用填充回收器；具有把燃料氧化的阳极、把氧还原的阴极、配置在所述阳极和所述阴极之间的电解质膜、配置在所述电解质膜的各表面上的扩散层的燃料电池主体；按照能把所述排出物中包含的水向所述阳极供给的方式，连通所述水供给口和所述阳极的水供给管；调整从所述水供给口输送的水量，使提供给所述阳极的燃料浓度变为给定的值的第一供给量调整装置；通过存储在所述排出物回收空间中的所述排出物，控制所述第一供给量调整装置，从而使所述隔板以给定压力对所述填充用燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川贤治，青山俊之，东阴地贤，下田代雅文，小野雅行，堀贤哉，小田桐优，
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]