本发明专利技术涉及柔性燃料电池。更具体地，本文公开了一种柔性燃料电池，包括：一个或多个电池部；以及覆盖该一个或多个电池部的密封板，其中电池部至少具有：一对电极板，其形成负极和负极并且至少一个电极板的表面存在氧化还原酶；隔膜，其设置在电极板之间并且具有质子能透过膜；一对集流体，其利用导电粘合剂分别导电连接于电极板；和燃料储存部，其设置在至少接触负极的位置并且其中储存包含燃料组分的燃料溶液。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种柔性燃料电池，S卩，一种能变形的燃料电池。更具体地，本专利技术涉及一种酶用作反应催化剂的生物燃料电池。
技术介绍
氧化还原酶用作反应催化剂的生物燃料电池是有利的，因为能够从不能通过普通工业催化剂利用的燃料如葡萄糖和乙醇有效地提取电子。鉴于此，生物燃料电池有望成为容量和安全性高的下一代燃料电池。图7示出了使用酶的一种生物燃料电池的反应图解。 例如，在利用葡萄糖作为燃料的生物燃料电池的情形中，如图7所示，在负极进行葡萄糖的氧化反应并提取电子，而在正极进行空气中的氧气0)2)的还原反应。在另一方面，普通电池的外壳(包装，casing)由柔性差的材料如金属形成。这用于防止可能由在外部应力下对电解质膜或结构应变的损坏而引起的燃料渗透(fuel crossover)，或者用于防止例如由于电池破裂导致的溶液从电池内部流出。而且，在根据相关技术的电池中，电池内部的电解质或催化剂层也可能利用缺乏柔性的硬材料形成。类似地，在生物燃料电池中，已经使用了由塑料或金属制成的外壳。例如，日本专利临时公开No. 2008482586提出了使用金属外壳的纽扣型电池或管状电池。除此之外，日本专利临时公开No. 2009-048848提出了使用塑料制成的外壳的立方型电池。
技术实现思路
然而，在其中需要燃料供应以及在燃料电极(负极)和空气电极(正极)处产生溶液的溶解物质或PH的梯度的燃料电池等的情况下，存在这样的问题，即电池性能随着时间流逝而快速降低。鉴于这个问题，相关技术的燃料电池(有源型)可以通过利用电力而另外设置有搅拌燃料溶液的功能，以便实现燃料溶液的混合。然而，在这种情况下，使用用于搅拌的电力导致发电效率降低，而且，电池的结构变得复杂。除此之外，在生物燃料电池中，简化结构以及增强发电效率是很重要的。特别是， 在被动式生物燃料电池中，需要一种在没有利用电力的情况下搅拌电池部中的溶液的方法。因此，对于这样的柔性燃料电池存在严重需要，其中电池中容纳的溶液能够易于搅拌并且能够由此恢复电池性能。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种柔性燃料电池，包括一个或多个电池部 (cell section)；以及覆盖该一个或多个电池部的密封板(sealing sheet)，其中电池部至少具有一对电极板(electrode sheet)，其形成负极和正极并且至少一个电极板表面存在氧化还原酶；隔膜，其设置在电极板之间并且其具有质子能透过膜(proton-permeable membrane)；一对集流体，其利用导电粘合剂分别导电连接于电极板；和燃料储存部(fuel reservoir section)，其设置在至少与负极接触的位置并且其中储存包含燃料组分的燃料溶液。这里，电极板的表面包括电极的外表面和电极内部的孔隙(void)的内表面。这在下文同样适用。在以上的本专利技术的实施方式中，电池部和外壳(密封板)具有柔性材料，使得电池作为一个整体或部分地在外部压力下容易发生变形。因此，通过简单方法如弯曲电池，就有可能容易地搅拌填充电池的溶液(燃料溶液、电解液等)。在以上的燃料电池中，电极板可以由碳纤维形成。另外，柔性燃料电池可以具有这样的构造，其中正极侧上的密封板设置有多个孔(hole)，并且不能透过液体且仅能透过气体的气体能透过膜(透气膜，gas-permeable membrane)设置在密封板和构成正极的电极板之间。除此之外，电池部可以设置有用于检查(确认，check)电池性能的参考电极。而且，该柔性燃料电池可以具有伸缩管结构(蛇腹结构，bellowsstructure)，其中重复形成有山褶(mountain fold)和谷褶(valley fold)。在这种情况下，可以采用这样的构造，其中密封板设置有端子，并且电池通过堆叠(stack)而彼此串联或并联。根据以上的本专利技术的实施方式，用来填充电池的溶液能够容易地进行搅拌。因此， 能够消除浓度梯度和PH梯度，从而恢复电池性能。附图说明图1是示出了根据本专利技术第一实施方式的生物燃料电池的构造的分解透视图；图2是示出了根据本专利技术第二实施方式的生物燃料电池的构造的分解透视图；图3是根据本专利技术第三实施方式的生物燃料电池的操作的示意图；图4是图3中所示的生物燃料电池的叠层的操作的示意图；图5A和图5B示出了在本专利技术一个工作实施例的生物燃料电池中使用的正极侧密封板中的孔的布局图；图6是示出了当对根据本专利技术的工作实施例的生物燃料电池施加外部压力时观察到的电流行为的曲线，其中横轴表示时间而纵轴表示电流；以及图7示出了使用酶的生物燃料电池的反应图解。具体实施例方式现在，将参考附图在以下详细描述本专利技术的一些实施方式。顺便提及，本专利技术不局限于以下实施方式。将以以下顺序进行描述。1、第一实施方式(薄板形柔性燃料电池的一个实例)2、第二实施方式(具有在空气电极侧上的密封板中形成的孔的柔性生物燃料电池的一个实例)3、第三实施方式(具有伸缩管结构的柔性生物燃料电池的一个实例)<1、第一实施方式〉首先，将描述根据本专利技术第一实施方式的柔性生物燃料电池(下文简称为生物燃4料电池)。图1是示出了根据本实施方式的生物燃料电池的构造的分解透视图。如图1所示，在本实施方式的生物燃料电池10中，采用这样的构造，其中电池部9作为整体被两个密封板6和7覆盖，并由此被密封。在生物燃料电池10的电池部9中，负极板1和正极板2彼此相对设置，其间具有预定间距。在这些电极板1和2中，至少负极板1的表面存在氧化还原酶，该氧化还原酶用作反应催化剂。另外，负极集流体3和正极集流体4利用导电粘合剂(未示出)分别导电连接至负极板1和正极板2。而且，隔膜5设置在该对电极板1和2之间。另外，储存包含燃料组分(fuel component)的燃料溶液的燃料储存部设置在至少与负极板1接触的位置。具体地，例如，在其中隔膜5由液体不能透过的材料形成的情况下，密封板6和隔膜5之间的空间用作燃料储存部。在其中隔膜5由液体能透过的材料形成的情况下，密封板6和密封板7之间的空间用作燃料储存部。作为电极板1和2，能够使用例如柔性碳材料如碳毡、碳纸、层压体形式的碳纤维或碳颗粒。顺便提及，这些电极板1和2每一个的厚度没有特别限制，并且可以根据用于电极板1、2的材料的强度和/或性能(例如阻抗)而适当选择。除此之外，作为固定在负极板1的表面上的酶，例如，在其中燃料组分是葡萄糖的情况下，能够使用分解葡萄糖的葡萄糖脱氢酶(GDH)。而且，在其中单糖如葡萄糖用作燃料组分的情况下，除了加速单糖氧化的氧化酶如GDH以由此分解该单糖外，辅酶氧化酶和/或电子介体(electron mediator)理想地固定在负极表面上。辅酶氧化酶用于氧化被氧化酶还原的辅酶(例如，NAD+、NADP+等)和还原辅酶(例如，NADH、NADP等)。辅酶氧化酶的实例包括心肌黄酶。当辅酶在辅酶氧化酶的作用下回到氧化形式时，产生电子。由此产生的电子经过电子介体从辅酶氧化酶传递到电极。作为电子介体，优选使用具有醌骨架的化合物，尤其是，具有萘醌骨架的化合物。 这里能够使用的这样的化合物的具体实例包括2-氨基_1，4萘醌(ANQ)、2_氨基-3-甲基-1，4-萘醌(AMNQ)、2_甲基-1，4-萘醌(VK3)和2-氨基-3-羧基本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种柔性燃料电池，包括：一个或多个电池部；以及覆盖所述一个或多个电池部的密封板，其中，所述电池部至少具有：一对电极板，其形成负极和正极，并且至少一个所述电极板的表面存在氧化还原酶；隔膜，其设置在所述电极板之间并且具有质子能透过膜；一对集流体，其利用导电粘合剂分别导电连接至所述电极板；和燃料储存部，其设置在至少与所述负极接触的位置，并且其中储存包含燃料组分的燃料溶液。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤田修二，中川贵晶，松本隆平，汲田英之，山口大介，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP
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