专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及直接甲醇燃料电池系统，具体地说，涉及用于稳定运行直接甲醇燃料电池系统的温度管理构造。
背景技术：
燃料电池是由氢和氧产生电能的装置，通过它能够获得高的发电效率。作为燃料电池的主要特征可举出，由于不用像以往的发电方式那样经过热能或者动能的过程即能够直接发电，因此能够期待小规模高效率发电、能够实现氮化合物等的低量排出且噪音或者振动小因而具有环境友好性等。像这样，由于燃料电池具有能有效利用燃料持有的化学能且对环境友好等特性，因此正被期待成为21世纪能量供给系统，并且从宇宙用到汽车用、携带设备用，从大规模发电到小规模发电等，作为能够在各种用途中使用的将来有希望的新的发电系统被人们所注目，并朝实用化积极进行着技术开发。
其中，固体高分子型燃料电池由于与其他种类的燃料电池相比具有工作温度低、输出密度高的特征，而且尤其在近年来，作为固体高分子型燃料电池的一个形式，直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel CellDMFC)倍受注目。DMFC是不需要对作为燃料的甲醇水溶液进行改性而直接向阳极供给，通过甲醇水溶液和氧的电化学反应获得电力，并且在该电化学反应中，作为反应生成物从阳极排出二氧化碳、从阴极排出生成水。甲醇水溶液与氢相比，每单位体积的能量高、适于储藏、且发生爆炸等危险性小，因此有望作为汽车或者携带设备等的电源利用。
该DMFC具有40～100℃的工作温度范围，而在高的温度区域工作时，能够提高在电极上的甲醇氧化反应的活性，并且能提高电极的单位面积的电流密度，因此能提高性能。另一方面，甲醇水溶液的沸点低，如果从阳极排出的排出甲醇水溶液没能充分冷凝，则甲醇向外部放出，使得甲醇的消耗量增加，因此采用使向供给阳极的甲醇水溶液和从阳极或者从阴极排出的排出物(排出甲醇水溶液、生成水)进行热交换的构成。
专利文献1特开2004-178818号公报如上所述，在高的温度区域工作时能提高DMFC的性能，但是，在包含DMFC的固体高分子型燃料电池中使用的固体高分子膜具有溶解于有机溶剂中的性质，尤其是其溶解度随着有机溶剂的温度上升而变得显著，因此如果提高DMFC的工作温度，使75℃以上的甲醇水溶液和固体高分子膜接触，则导致固体高分子膜溶解、促进DMFC内部的固体高分子膜的劣化、显著降低DMFC的寿命(可靠性)的问题。因此，DMFC的温度优选在50～70℃温度区域工作，尤其优选在60℃±3℃温度区域工作。
此外，向DMFC供给的甲醇水溶液优选调整为0.5～4mol/L更优选调整为0.8～1.5mol/L浓度而使用，但由于甲醇的沸点是64.7℃，因此如果甲醇水溶液的温度为65℃以上，则在甲醇水溶液的流通路径中，甲醇容易气化，从而引起增加向外部放出的甲醇的消耗量、阻碍在电极上的甲醇水溶液的扩散性等问题。
发明内容
本发明鉴于以上的事实，其目的在于提供一种考虑到甲醇水溶液的流通路径上的温度管理、和在电极上的甲醇氧化反应的活性和高分子膜的劣化抑制的，能够恰当地实现DMFC的温度管理的DMFC系统。
为达到上述目的，本发明提供一种燃料电池系统，具备使用液体燃料发电的燃料电池、将所述液体燃料供给所述燃料电池的燃料供给机构、回收来自所述燃料电池的排出物质的排出物质回收机构、以及向所述排出物质回收机构供给用于冷却所述排出物质的热介质的热介质供给机构，其特征是所述热介质冷却所述燃料电池。
在这里，燃料供给机构是指将包含甲醇等液体燃料供给燃料电池的配管等，而如果是active型燃料电池，则还可以包含泵等压送装置、或者贮存液体燃料的罐等。此外，排出物质回收机构是指用于回收从燃料电池的阳极排出的排出甲醇水溶液等排出燃料或二氧化碳、或者从阴极排出的排出空气等的排出氧化剂或者生成水的配管，并且还可包括根据需要添加的排出用泵、或者用于将在发电中不再利用的二氧化碳等成分分离并排出到系统外的分离器等。根据上述构成，通过对能在发电中再利用的排出物质进行冷却，进行充分冷凝，从而不会白白向系统外排出，而可以再进行循环，此外，还可以使燃料电池的温度稳定。
除了上述构成之外，还可以具备设置在所述排出物质回收机构上的热交换部，所述热交换部中进行所述热介质和所述排出物质之间的热交换的同时，进行向所述燃料电池供给的所述液体燃料和所述排出物质之间的热交换。除了在热介质和排出物质之间进行热交换之外，还在向燃料电池供给的液体燃料和排出物质之间进行热交换，能够进一步降低排出物质的温度，使其充分冷凝。此外，由于向燃料电池供给的液体燃料的温度上升，因此只要渗透到阳极就能立即开始甲醇氧化反应。
此外，还可以是，所述热介质是存在于所述燃料电池系统外部的流体，该热介质对所述燃料电池和所述排出物质进行冷却后，排向所述燃料电池系统外部。由此，由于热介质是流体，能够利用风扇或者压缩机等热介质供给机构向燃料电池系统内供给热介质，因此该流体对来自燃料电池的排出物质或燃料电池自身进行冷却并被排出外部，从而能够用简单的装置实现燃料电池系统的温度管理。
此外，还可以是，具备设置在所述燃料电池系统内部、设置有所述燃料电池和所述排出物质回收机构的燃料电池室，和设置在所述燃料电池室上、使所述热介质向所述燃料电池室流入的热介质流入部，和设置在所述燃料电池室上、使所述热介质从所述燃料电池室流出的热介质流出部，并且，在所述燃料电池室中流通的所述热介质仅从所述热介质流入部流入并仅从所述热介质流出部流出。由此，由于对在燃料电池室流通的热介质的出入口进行了限定，因此也能够任意设定流通的路径和在各流路中的流量，使燃料电池系统内的温度管理变得容易。此外，当热介质是燃料电池系统外部的空气等流体的情况下，能够防止空气从燃料电池室向燃料电池系统内的其他部分的出入，因此能够防止水蒸气与空气一同流到怕水分的控制部的电子部件等的情况发生。
而且，可以是所述燃料电池和所述热介质流入部以邻接的方式配置，也可以是所述热交换部和所述热介质流出部以邻接的方式配置。通过采用这样的配置方式，由于向燃料电池供给更低温度的热介质、向热交换部供给在燃料电池中已进行热交换而温度上升的热介质，因此能够将燃料电池和排出物质、以及向燃料电池供给的液体燃料的温度设定在适当温度。
此外，可以是，所述燃料电池具有多面形状，所述燃料电池的至少一个面以与所述热介质的流路邻接的方式配置。尤其是，燃料电池的端板一般是金属制的因而散热量大，因此如果至少将该端板的面与热介质的流路邻接，则能够将燃料电池的温度恰当地管理。
图1是表示实施方式1的DMFC系统的构成的示意图。
图2是实施例1的DMFC系统的立体图。
图3是实施例1的DMFC系统的俯视图。
图4是实施例1的DMFC系统的、图3的AA’向断面的断面图。
图5是示意性地表示实施例2的燃料电池系统的构成的系统构成图。
图6是表示实施例2的燃料电池系统的燃料电池部中，筐体被开放的俯视图。
图7是表示实施例2的燃料电池系统的燃料电池部中，筐体被开放的主视图。
图8是表示实施例2的燃料电池系统的燃料电池部中，筐体被开放的前面立体图。
图9是表示实施例2的燃料电池系统的前面立体图。
图10是表示实施例2的燃料电池系统的背面立体图。
图11A是表示实施例2的燃料电池系统的燃料电池部内的空气流动的主视图。
图11B是表示实施例2的燃料电池系统的燃料电池部内的空气流动的俯视图。
图12是关于实施例2的燃料电池系统，对分离了燃料电池部和控制部的构成进行示意性表示的系统构成图。
图13是示意性地表示实施例3的燃料电池系统的构成的系统构成图。
图14是示意性的表示图13的A-A’断面的系统构成断面图。
具体实施例方式
(实施方式一)下面使用附图，对本实施方式的DMFC系统100的构成进行详细说明。
图1是表示本实施方式的DMFC系统100的构成的示意图，其中，DMFC系统100具备DMFC110，和盛有20mol/L以上高浓度的甲醇水溶液或者纯甲醇的甲醇罐120，和将来自甲醇罐120的甲醇稀释成1.2mol/L左右浓度，以贮存向DMFC110供给的甲醇水溶液的缓冲罐130，和对电力变换装置或者辅助设备类进行控制的控制部140，和热交换器150，和筐体160，和轴流扇170。
向DMFC110的阴极112从气泵132供给空气，向阳极114从缓冲罐130经由液体泵134供给甲醇水溶液。此外，从DMFC110的阴极112排出不有助于发电的排出空气和通过反应生成的水分，从阳极114排出不有助于发电的排出甲醇溶液和在反应中生成的二氧化碳。由于DMFC110在发电时的反应是发热反应，因此通过向DMFC110供给空气和甲醇水溶液，DMFC110的温度上升。因此，在DMFC110上安装热敏电阻142或者限制器，从DMFC110的温度达到55℃时轴流扇170开始运转。通过在筐体160的与轴流扇170相对的位置上设置空气口162，如果轴流扇170开始运转，则DMFC110周围的空气流通，对DMFC110进行空气冷却。由此，能够将DMFC110的温度设定在60±3℃。
由于气泵132从外部供给空气，因此向阴极112供给的空气是20～25℃左右，而DMFC110是利用轴流扇170进行空气冷却，因此温度被设定在60±3℃。出自该DMFC110的排出空气、水分、排出甲醇水溶液、二氧化碳等都是以70℃左右排出，因此与向DMFC110供给的甲醇水溶液进行热交换，对排出空气、水分、排出甲醇水溶液、二氧化碳等排出物进行冷凝，同时，预热向DMFC110供给的甲醇水溶液。在这里，来自排出空气、水分、排出甲醇水溶液、二氧化碳等的排热量大于预热甲醇水溶液所需要的热量，因此热交换器150也由轴流扇170进行空气冷却。由此，水分或者排出甲醇水溶液充分被冷凝，因此不用从外部补充水分，能够防止甲醇向外部放出而增加消耗量。
下面使用实施例，对实现上述构成的DMFC系统100的具体构造进行说明。
(实施例1)图2是本实施例的DMFC系统200的立体图，图3是DMFC系统200的俯视图，图4是图3的A-A’向断面的DMFC系统200断面图。
在实施例1中，以如图2所示的方式分别配置了DMFC210、甲醇罐220、缓冲罐230、控制部240、热交换器250、轴流扇270，且用于供给、排出空气或者甲醇水溶液的配管或者泵是以280a、280b那样进行了单元化后，配置在DMFC210和热交换器250的两侧。
图3所示，在DMFC210和配管单元280a、280b之间设有数mm程度的间隙，DMFC210的两侧成为冷却用空气的流路。此外，筐体260的侧面260a和260b以及壁面264a和264b等使由这些面所包围的包含DMFC210的燃料电池室290，与用于与外部阻断的DMFC系统200的盖体266密接。从而，燃料电池室290具备仅从空气口262供给空气并仅从轴流扇270排出空气的结构，DMFC210被设置在从设有空气口262的侧面260a隔离数mm左右的位置上，以便不阻断从空气口262的空气流入。
接着，如图4所示，DMFC210在底部配置有隔离件216，并与DMFC210的两侧一样设置数mm左右的冷却用空气的流路。此外，在DMFC210的上面和盖体266之间也可形成数mm左右的冷却用空气的流路。在本实施例的DMFC210中，上下面由金属制的端板218a、218b构成，并在DMFC210的各面中放热量最多。尤其是由于在底部的端板218b形成有向阳极的甲醇水溶液的供给路径和来自阴极的排出空气以及水分的排出路径，因此温度高且放热量最多。因此，通过在底部配置隔离件216，使冷却用空气流通，能够有效冷却DMFC210。
以如上的方式在DMFC210的周围设置数mm左右的间隙后作为冷却用空气的流路，这样，从空气口262流入的空气到达DMFC210并流过DMFC210的上面、底面以及两侧面，从DMFC210夺取由发电引起的反应热，再流入到热交换器250。此时，向热交换器250流入的空气，在DMFC210的温度超过55℃且轴流扇270开始运转的时点，其温度为30～35℃，而在DMFC210为60℃附近且通常发电状态时，其温度为40℃左右。
回到图2，在通常的发电状态下，向热交换器250流入的从DMFC210的阴极排出的排出空气以及水分、和从阳极排出的排出甲醇水溶液以及二氧化碳等，是以70℃左右的温度流入。而且，为了充分冷凝来自DMFC210的水分以及排出甲醇水溶液，使用向DMFC210供给的甲醇水溶液和从空气口262流入并吸收由DMFC210的发电引起的反应热的空气进行冷却。通过该热交换，就向DMFC210供给的甲醇水溶液来讲，如后述那样常温至35℃左右的甲醇水溶液被加温至60℃，且来自DMFC210的水分和排出甲醇水溶液冷却至40℃左右。在这里，从DMFC210排出的二氧化碳在溶剂温度小于30℃时溶解度急剧增加，因此在热交换器250的水分以及排出甲醇水溶液的冷却优选进行至35℃左右为止。
在热交换器250中被冷却的排出空气、水分、排出甲醇水溶液、二氧化碳等流入缓冲罐230，在这里进行气液分离。在热交换器250中被冷却至40℃左右的排出空气、水分、排出甲醇水溶液、二氧化碳等流入缓冲罐230，通常缓冲罐230中是35℃左右，从而在这里，排出空气、二氧化碳等气体成分向外部放出，水分、排出甲醇水溶液则再次向DMFC210供给。(其他事项)在上述实施例1中，将空气口262上下左右对称地设置，以便使冷却用空气在DMFC210的上面、底面以及两侧面均匀流通，但是例如在从上面和底面的散热量比侧面大的情况下，最好对空气孔262的位置和尺寸、隔离件216的高度尺寸、DMFC210到盖体266为止的距离进行变更，以使在上面和底面流动的空气的量多。
以上是以空气从空气口262向燃料电池室290流入、且从轴流扇270排出空气的方式进行了设置，但也可以从轴流扇270将空气导入燃料电池室290并从空气口262排出空气的方式进行设置。但是，在这种情况下，认为在空气口262附近配置热交换器250并在轴流扇270附近配置DMFC210时，能够获得如上述实施例1一样的热平衡。此外，在上述实施例1中在排出空气时使用了轴流扇270，但只要是能从外部向燃料电池室290引入空气的装置，则不限定于轴流扇270，还可以使用西洛克风扇、压缩机等。
根据本实施方式，在将电子设备和向电子设备供给电力的DMFC系统设在机器上并利用电子设备时，能够恰当地进行DMFC系统内的温度管理使其稳定工作，而且还能够以DMFC系统不向使用者排出热量的方式配置。
(实施方式二)本实施方式涉及燃料电池系统，具体地说，涉及能尽量减少燃料电池系统的辅助设备类消耗的电力的燃料电池系统。
由于燃料电池发电时的电化学反应是放热反应，因此如上所述的那样，向阳极供给的甲醇水溶液在循环过程中温度渐渐上升，其以比外部气体温度高5～40℃左右的温度进行循环，被加温至比DMFC的工作温度低5～10℃左右的温度后供给。
与之相对，向DMFC的阴极供给的氧是，使用气泵等供给机构将DMFC系统外部的空气以与外部气体温度相同程度的温度下直接向DMFC供给，或者与阳极同样地与从DMFC排出的排出物进行热交换并加温至比DMFC的工作温度低5～10℃左右的温度后被供给。在前者的情况下，如果向在40～100℃下工作的DMFC供给10～30℃的空气，则各电池单体(cell)的空气入口附近的温度下降，从而引起该部分的甲醇氧化反应的活性下降、电流密度变小的问题。此外，由于在电池内产生电流密度的不均，因此劣化速度也会产生不均，由此产生急剧劣化的部分，进而导致了对整体而言缩短DMFC寿命的问题。另一方面，在后者的情况下，由于阴极侧也需要热交换器，从而导致DMFC系统的构成变大的问题之外，由于因热交换器使在空气的供给路径上的压力损失变大，因此需要容量相应程度增大的气泵，进而导致DMFC系统的辅助设备类的消耗电力变大的问题。
鉴于以上事实，本实施方式的目的在于提供一种尽量降低燃料电池系统的辅助设备类消耗的电力的燃料电池系统。
在本实施方式中，为达到上述目的，提供一种燃料电池系统，具备利用燃料和空气中的氧进行发电的燃料电池、和向燃料电池供给空气的空气供给机构，其特征是具备用于从燃料电池系统外部引入空气的同时将燃料电池系统内部的空气向外部排出的空气流通路径，空气供给机构的空气引入口设在空气流通路径上。
由此，从空气引入口向燃料电池系统内部引入空气。燃料电池系统内部的温度由于燃料电池的放热而高于外部气体温度，因此由空气引入口引入的空气的温度高于燃料电池系统外部的空气的温度，从而没有必要用热交换器等对空气加温后再向燃料电池供给。因此，能降低气泵等空气供给机构消耗的电力。
在上述方式的燃料电池系统中，燃料电池可设在空气流通路径上。此外，在上述方式的燃料电池系统中，燃料可以是液体燃料。通过将燃料电池配置在空气流通路径上，当将燃料电池系统内部的空气向外部排出时，能够对燃料电池进行空气冷却。而且，近年来，在广受注目的DMFC系统等供给液体燃料的类型的燃料电池中，能够降低空气供给机构等的辅助设备类的消耗电力的同时，减少燃料电池系统的部件数。
在上述方式的燃料电池系统中，还可以具备对空气和从燃料电池排出的排出物进行热交换的热交换器，热交换器可以设在空气流通路径上。由此，能够对从燃料电池排出的生成水等排出物进行冷却、冷凝，尤其在供给液体燃料的燃料电池中，能够对从燃料电池排出的液体燃料进行冷凝，降低向燃料电池系统外部放出的液体燃料的量。
在上述方式的燃料电池系统中，还可以具有包含燃料电池的燃料电池部、和控制燃料燃料电池的控制部，其中，燃料电池部和控制部可以以可分离的方式构成。由此，可以对进行发电的燃料电池部进行共同化，使其能对应于各种应用中。
以下对本实施方式的燃料电池系统，边参照附图，边详细说明。
(实施例2)图5是表示本燃料系统1100的构成的俯视模式图。燃料电池系统1100具备通过向阳极供给甲醇水溶液或者纯甲醇而发电的DMFC1110，和盛有16mol/L以上高浓度的甲醇水溶液或者纯甲醇的甲醇罐1120，和将来自甲醇罐1120的甲醇稀释成0.1～2.0mol/L左右浓度，以贮存向DMFC1110供给的甲醇水溶液的缓冲罐1130，和对电力变换装置或者辅助设备类进行控制的控制部1140，和热交换器1150，和轴流扇1160，和筐体1170。
向DMFC1110的阴极从气泵1180供给空气，向阳极114从缓冲罐1130经由液体泵1182供给甲醇水溶液。1184是气泵1180的空气引入口，其设在本燃料电池1100的中央部。从气泵1180的空气引入口1184引入的空气从空气喷出口1186向DMFC1110的阴极入口1112送去。另一方面，液体泵1182从缓冲罐1130经由液体引入口1188引入稀释成1.2mol/L左右浓度的甲醇水溶液，构成从液体喷出口1190向DMFC1110的阳极入口1114送出的结构。
图6表示将以上述构成组装的燃料电池系统1110的俯视图，用图7表示主视图，用图8表示前面立体图，用图9表示安装了燃料电池部的盖体的状态下的、相同的前面立体立体图、用图10表示取下燃料电池的盖体的状态下的背面立体图。
由于DMFC1110在发电时的反应是发热反应，因此通过向DMFC1110供给空气和甲醇水溶液，DMFC1110的温度上升。因此，在DMFC1110上安装未图示的热敏电阻或者限制器，从DMFC1110的温度为工作温度(60±3℃)-5℃左右(在本实施例中是55℃)附近时开始运转轴流扇1160。通过在筐体1170的与轴流扇1160相对的位置上设置空气口1172，在绕入DMFC1110的位置设有空气口1174，因此如果开始运转轴流扇1160，则如图11A和11B所示的那样，空气在DMFC1110周围流通，对DMFC1110进行空气冷却。由此，能够将DMFC1110的温度设定在60±3℃。
从DMFC1110的阴极排出的空气和生成水从阴极出口1116排出，从DMFC1110的阳极排出的甲醇水溶液和二氧化碳从DMFC1110的阳极出口1118排出。从阴极出口1116以及阳极出口1118排出的排出物导入到热交换器1150，合并流入到缓冲罐1130。向空气引入口1184和热交换器1150供给比DMFC1110的工作温度(60±3℃)低5～15℃左右的温度的空气。从而，从DMFC1110排出的70℃左右的空气、生成水、甲醇水溶液、二氧化碳等在热交换器1150中充分冷凝，因此不用从外部补充水分，能够防止甲醇被排到外部而增加消耗量。
在缓冲罐1130的上部的筐体1170上设有空气口1176，缓冲罐1130被作为将来自甲醇罐1120的甲醇稀释成规定浓度(0.8～1.5mol/L、在本实施例中是1.2mol/L左右)的稀释用罐使用的同时，还被作为由热交换器1150充分冷却而流入的空气、生成水、甲醇水溶液、二氧化碳等的气液分离机构使用。即，在缓冲罐1130中从空气口1176排出气相的空气以及二氧化碳。在空气口1176上设有未图示的过滤器，使甲酸或者甲醛等副产物在从空气口1176排出空气或者二氧化碳时被吸附在过滤器上。
向缓冲罐1130从甲醇罐1120定期供给高浓度甲醇水溶液或者纯甲醇，或者，对缓冲罐1130内的甲醇水溶液的浓度进行监视并当检测出小于规定阈值例如0.8mol/L时补充高浓度甲醇水溶液或者纯甲醇。在甲醇罐1120的内部收容有具备柔软性且由具有耐甲醇性的材料构成的包裹(pack)1122。而且，甲醇罐1120的壁面1124(上面1124a、侧面1124b、背面1124c)构成筐体1170的一部分，设在背面1124c上的空气口1178，当甲醇罐1120中的甲醇被消耗、内部的包裹1122的容积变小时，使甲醇罐1120的内部且包裹1122外部的部分不与燃料电池系统1100外部产生压差。
如图12所示，控制部1140以与燃料电池部1192切离(可分离)的方式构成。1142是将燃料电池部1192和控制部1140电连接的通信部。通信部1142以没有水蒸气等的出入的方式，在燃料电池部1192中成为密闭空间。通信部1142可以经由连接器1144，与控制部1140进行通信以及电力接受，且连接器1144可以插入到控制部1140侧的插入部1146。控制部1140根据本发明的燃料电池系统1100供给电力的对象的不同而可以被更换，而在本实施例中，为了向笔记本型的个人电脑供给电力，控制部1140采用将个人电脑的底面置于控制部1140上的形状。由于控制部1140也在工作中发热，因此在侧面和上面设有空气口1179a和1179b。就这样，通过使燃料电池部1192和控制部1140可分离，或者采用将控制部1140根据电力供给对象而可更换的构成，能够将进行发电的燃料电池部1192通用化，对应于各种应用中。
(实施例3)图13是表示本燃料电池系统1200的构成的俯视示意图。燃料电池系统1200具备通过向阳极供给甲醇水溶液或者纯甲醇而发电的DMFC1210，和盛有16mol/L以上高浓度的甲醇水溶液或者纯甲醇的甲醇罐1220，和将来自甲醇罐1220的甲醇稀释成0.1～2.0mol/L左右的浓度，以贮存向DMFC1210供给的甲醇水溶液的缓冲罐1230，和对电力变换装置和辅助设备类进行控制的控制部1240，和热交换器1250，和单侧吸入式西洛克风扇1260(图14中表示)，和筐体1270。
从气泵1280向DMFC1210的阴极供给空气，向阳极124从缓冲罐1230经由液体泵1282供给甲醇水溶液。1284是气泵1280的空气引入口，其设在本燃料电池1200的中央部。从气泵1280的空气引入口1284引入的空气从空气喷出口1286被送入DMFC1210的阴极入口1212。另一方面，液体泵1282从缓冲罐1230经由液体引入口1288引入稀释成1.2mol/L左右浓度的甲醇水溶液，构成从液体喷出口1290向DMFC1210的阳极入口1214送出的结构。
图14是图13的A-A’向断面的断面示意图。与实施例2一样，如果DMFC1210的温度接近至55℃，则在本实施例中，安装在燃料电池系统1200的底部的单侧吸入式西洛克风扇1260开始运转。在燃料电池系统1200的背面侧设有单侧吸入式西洛克风扇1260的空气口，在绕入DMFC1210的位置上设有空气口1274，因此如果单侧吸入式西洛克风扇1260开始运转，则从设在燃料电池系统1200的背面侧的空气口经由单侧吸入式西洛克风扇1260引入的空气首先冷却热交换器250。而且，一部分引入到气泵1280中，剩下的在DMFC1210周围流通而对DMFC1210进行空气冷却，将DMFC1210的温度调节至60±3℃。如图14所示，DMFC1210被支撑在由耐甲醇性优良的树脂构成的底部支撑体1294上，DMFC1210的底部也能流通空气。
从DMFC1210的阴极排出的空气和生成水从阴极出口1216排出，从DMFC1210的阳极排出的甲醇水溶液和二氧化碳从DMFC1210的阳极出口1218排出。从阴极出口1216以及阳极出口1218排出的排出物导入到热交换器1250，合并流入到缓冲罐1230。从DMFC1210排出的70℃程度的空气、生成水、甲醇水溶液、二氧化碳等在热交换器1250中充分冷凝，因此不用从外部补充水分，能够防止甲醇向外部放出而增加消耗量。
在本实施例中，是对单侧吸入式西洛克风扇1260进行了说明，但风扇的种类不限定于此，还可以使用如实施例2的轴流扇。但是，当使用轴流扇的情况下，有必要在燃料电池系统1200的底部的筐体上设置腿、并在筐体底部的与轴流扇相对的位置设置空气口。
利用本实施方式，不仅对向笔记本型的个人电脑等供给电力的携带设备用的DMFC系统还可以对车载用的燃料电池系统，降低辅助设备类的消耗电力，并且通过减少部件数能够对系统构成进行紧凑化。
权利要求
1.一种燃料电池系统，具备使用液体燃料发电的燃料电池、将所述液体燃料供给所述燃料电池的燃料供给机构、回收来自所述燃料电池的排出物质的排出物质回收机构、以及向所述排出物质回收机构供给用于冷却所述排出物质的热介质的热介质供给机构，其特征是所述热介质冷却所述燃料电池。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征是具备设置在所述排出物质回收机构上的、所述热介质和所述排出物质之间进行热交换并且向所述燃料电池供给的所述液体燃料和所述排出物质之间进行热交换的热交换部。
3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征是所述热介质是存在于所述燃料电池系统外部的流体，其对所述燃料电池和所述排出物质进行冷却后被排出到所述燃料电池系统的外部。
4.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征是所述热介质是存在于所述燃料电池系统外部的流体，其对所述燃料电池和所述排出物质进行冷却后被排出到所述燃料电池系统的外部。
5.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征是具备设置在所述燃料电池系统内部、且设置有所述燃料电池和所述排出物质回收机构的燃料电池室，和设置在所述燃料电池室上、使所述热介质向所述燃料电池室流入的热介质流入部，和设置在所述燃料电池室上、使所述热介质从所述燃料电池室流出的热介质流出部；在所述燃料电池室中流通的所述热介质仅从所述热介质流入部流入并仅从所述热介质流出部流出。
6.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征是具备设置在所述燃料电池系统内部、且设置有所述燃料电池和所述排出物质回收机构的燃料电池室，和设置在所述燃料电池室上、所述热介质向所述燃料电池室流入的热介质流入部，和设置在所述燃料电池室上、使所述热介质从所述燃料电池室流出的热介质流出部；在所述燃料电池室中流通的所述热介质仅从所述热介质流入部流入并仅从所述热介质流出部流出。
7.如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征是具备设置在所述燃料电池系统内部、且设置有所述燃料电池和所述排出物质回收机构的燃料电池室，和设置在所述燃料电池室上、所述热介质向所述燃料电池室流入的热介质流入部，和设置在所述燃料电池室上、使所述热介质从所述燃料电池室流出的热介质流出部；在所述燃料电池室中流通的所述热介质仅从所述热介质流入部流入并仅从所述热介质流出部流出。
8.如权利要求5所述的燃料电池系统，其特征是所述燃料电池和所述热介质流入部以邻接的方式配置。
9.如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征是所述燃料电池和所述热介质流入部以邻接的方式配置。
10.如权利要求7所述的燃料电池系统，其特征是所述燃料电池和所述热介质流入部以邻接的方式配置。
11.如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征是所述热交换部和所述热介质流出部以邻接的方式配置。
12.如权利要求9所述的燃料电池系统，其特征是所述热交换部和所述热介质流出部以邻接的方式配置。
13.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征是所述燃料电池具有多面形状，所述燃料电池的至少一个面以与所述热介质的流路邻接的方式配置。
14.一种燃料电池系统，具备利用燃料和空气中的氧进行发电的燃料电池、和向所述燃料电池供给空气的空气供给机构，其特征是具备用于从所述燃料电池系统外部引入空气的同时，将所述燃料电池系统内部的空气向外部排出的空气流通路径；所述空气供给机构的空气引入口设在所述空气流通路径上。
15.如权利要求14所述的燃料电池系统，其特征是所述燃料电池设在所述空气流通路径上。
16.如权利要求14所述的燃料电池系统，其特征是所述燃料是液体燃料。
17.如权利要求15所述的燃料电池系统，其特征是所述燃料是液体燃料。
18.如权利要求14所述的燃料电池系统，其特征是具备使空气和从所述燃料电池排出的排出物进行热交换的热交换器，所述热交换器设在所述空气流通路径上。
19.如权利要求14所述的燃料电池系统，其特征是具有包含所述燃料电池的燃料电池部、和控制所述燃料电池的控制部，所述燃料电池部和所述控制部以可分离的方式构成。
全文摘要
一种燃料电池系统，具备使用液体燃料发电的燃料电池、将液体燃料供给燃料电池的燃料供给机构、回收来自燃料电池的排出物质的排出物质回收机构、以及向排出物质回收机构供给用于冷却排出物质的热介质的热介质供给机构，其特征在于热介质冷却燃料电池。由此能够考虑到甲醇水溶液的温度管理、和在电极上的甲醇氧化反应的活性和固体高分子膜的劣化抑制，提供一种恰当地实现DMFC的温度管理的DMFC系统。
文档编号G05D23/19GK1734821SQ20051009140
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月10日 优先权日2004年8月10日
发明者藤田悟朗, 木船研儿, 株本浩挥 申请人:三洋电机株式会社