专利名称：燃料电池用燃料贮存体的制作方法
技术领域：
本本发明涉及燃料电池用燃料贮存体，更详细地说，涉及适用于小型燃料电池的燃料贮存体，其中小型燃料电池一般用作手机、笔记本电脑以及PDA等便携式电子仪器的电源。
背景技术：
一般地说，燃料电池包括由空气电极层、电解质层及燃料电极层层叠而成的燃料电池单元，用于向燃料电极层供给作为还原剂的燃料的燃料供给部，以及用于向空气电极层供给作为氧化剖的空气的空气供给部；其使燃料和空气中的氧在燃料电池单元内发生电化学反应，从而在外部获得电力。目前已经开发了各种形式的燃料电池。
近年来，随着对环境问题和节约能源的意识的提高，人们研究了作为清洁能源的燃料电池以应用于各种用途，其中特别引人注目的是只直接供给含有甲醇和水的液体燃料就可以发电的燃料电池(例如，参照专利文献1和2)。
在这些电池中，为人所知的有利用毛细管力供给液体燃料的液体燃料电池等(例如，参照专利文献3～4)。
这些专利文献所记载的液体燃料电池，由于利用毛细管力从燃料罐向燃料极供给液体燃料，因而所具有的优点是不需要压送液体燃料的泵等，从而可以实现小型化。
但是，在这样只是设置于燃料储罐上、而且仅利用多孔体和/或纤维束体的毛细管力的液体燃料电池中，尽管在构成上适于小型化，但由于直接以液体燃料状态向燃料极供给燃料，所以在搭载于小型便携式仪器上、且电池部的朝向和上下不断改变的使用环境下，在长时间的整个使用期间内，燃料的追踪供应就变得不完全，以致产生燃料供给中断等的弊端，从而难以使供给燃料极的燃料保持恒定。
另外，作为这些缺点的解决方案之一，例如已知的燃料电池系统(例如参照专利文献5)有利用毛细管力将液体燃料导入单元内，然后利用燃料气化层使液体燃料气化而使用，但仍然存在的课题是作为基本问题点的燃料的追踪供应性不足没有得到改善，而且该结构的燃料电池，由于是液体气化后用作燃料的系统，所以存在难以实现小型化等问题。
这样，以前的燃料电池用燃料贮存体的现状是当直接向燃料极供给液体燃料时，燃料的供给不稳定，运行中的输出值产生变动；或者难以使小型化达到能够搭载在便携式机器上而维持稳定特性的程度。
专利文献1特开平5-258760号公报(权利要求书、实施例等)专利文献2特开平5-307970号公报(权利要求书、实施例等)专利文献3特开昭59-66066号公报(权利要求书、实施例等)专利文献4特开平6-188008号公报(权利要求书、实施例等)专利文献5特开2001-102069号公报(权利要求书、实施例等)发明内容本发明就是鉴于上述以前的燃料电池用燃料贮存体的问题及现状、并为解决这些问题而完成的，其目的在于提供一种燃料电池用燃料贮存体，它可以直接向燃料电池主体稳定地供给液体燃料，同时在保管时没有液体燃料的损失，而且能够实现燃料电池的小型化。
本发明者就上述以前的课题等进行了潜心的研究，结果发现燃料贮存体以拆装自如的方式与燃料电池主体连接，其通过具有收纳液体燃料的燃料收纳容器和特定结构的燃料流出部，可以获得上述目的得以实现的燃料电池用燃料贮存体，从而完成了本发明。
即本发明包括以下的(1)～(14)。
(1)一种燃料电池用燃料贮存体，其以拆装自如的方式与燃料电池主体连接，其特征在于该燃料贮存体具有收纳液体燃料的燃料收纳容器和燃料流出部，而且该燃料流出部具有使燃料收纳容器的内部和外部的连通得以密封的阀体。
(2)根据上述(1)所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于通过在上述阀体中插入液体燃料供给部件而使燃料收纳容器内部和燃料电池主体连通，从而形成使燃料收纳容器内部的液体燃料向燃料电池主体侧供给的连通部。
(3)根据上述(2)所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述阀体由弹性材料构成；所述连通部是狭缝，压缩力作用于使该狭缝关闭的方向上。
(4)根据上述(3)所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述阀体的断面形状呈椭圆状，在短轴方向设有狭缝，而且该阀体的长轴被压缩成比所述狭缝长度更短的长度。
(5)根据上述(4)所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于将上述椭圆形状的阀体压入具有比该阀体的长轴短的长轴的椭圆、或者具有比该阀体的长轴短的直径的圆形状的容器内，以压缩该阀体的长轴方向。
(6)根据上述(3)所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述阀体的断面形状呈圆形状，并设有狭缝，而且该阀体被压入具有比其直径更短的短轴的椭圆形状的容器内，以便使狭缝所形成的线为椭圆的长轴方向，从而垂直于狭缝的方向被压缩成比该阀体的直径短的长度。
(7)根据上述(5)～(6)的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述阀体被压入的容器为燃料收纳容器中设置的阀体收纳部。
(8)根据上述(5)～(6)的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述阀体被压入的容器为阀体适配器，将在阀体适配器中收纳了阀体的复合体安装在燃料收纳容器中。
(9)根据上述(3)～(8)的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于构成上述阀体的材料，相对于上述液体燃料具有较低的透气性，而且按JIS K6262-1997所规定的压缩永久应变率为20％以下。
(10)根据上述(9)所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述阀体材料为丁基橡胶、卤化丁基橡胶、丁腈橡胶之中的任一种。
(11)根据上述(2)～(10)的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于在上述阀体上，面向燃料收纳容器的内部形成有凸状突起。
(12)根据上述(2)所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述阀体的阀门部件通过弹性体而关闭，通过液体燃料供给部件的插入而打开。
(13)根据上述(1)～(12)的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述液体燃料是选自甲醇溶液、乙醇溶液、二甲醚(DME)、甲酸、联氨、氨溶液、乙二醇、蔗糖水溶液以及硼氢化钠水溶液之中的至少1种。
(14)根据上述(1)～(13)的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于上述燃料电池主体的构成是，单元电池通过在燃料电极体的外表面部构筑电解质层、以及在该电解质层的外表面部构筑空气电极层而形成，多个所述单元电池连接在一起，同时在该单元电池上连接着与燃料贮存体连接的燃料供给部件，用以供给液体燃料。
根据本发明，可以提供一种燃料电池用燃料贮存体，它能够稳定地供给液体燃料，保管时没有液体燃料的损失，且能够实现燃料电池小型化。
另外，根据本发明，还可以得到一种燃料电池用燃料贮存体，它可以更有效地防止液体燃料的泄漏。
图1为表示本发明第1实施方式的燃料电池用燃料存储体的示意立体图。
图2(a)～(h)表示本发明第1实施方式的燃料流出部所具有的阀体结构，(a)为阀体的立体图，(b)为阀体的平面图，(c)为阀体的纵剖面图，(d)为适配器的平面图，(e)为适配器的纵剖面图，(f)为表示将阀体装填在适配器上的状态的平面图，(g)为表示将阀体装填在适配器上的状态的纵剖面图，(h)为燃料贮存体的纵剖面图。
图3(a)～(h)表示本发明第1实施方式的燃料流出部所具有的阀体结构，(a)为阀体的立体图，(b)为阀体的平面图，(c)为阀体的纵剖面图，(d)为适配器的平面图，(e)为适配器的纵剖面图，(f)为表示将阀体装填在适配器上的状态的平面图，(g)为表示将阀体装填在适配器上的状态的纵剖面图，(h)为示意表示燃料贮存体的纵剖面图。
图4(a)～(c)表示本发明第2实施方式的燃料电池用燃料贮存体，(a)为以纵剖面状态表示的示意剖面图，(b)为阀体的纵剖面图，(c)为立体图。
图5(a)～(d)表示本发明第1实施方式的燃料流出部所具有的阀体结构，(a)为阀体的立体图，(b)为阀体的平面图，(c)为阀体的纵剖面图，(d)为示意表示装填了阀体的燃料贮存体的纵剖面图。
图6(a)～(h)表示比较例的燃料流出部所具有的阀体结构，(a)为阀体的立体图，(b)为阀体的平面图，(c)为阀体的纵剖面图，(d)为适配器的平面图，(e)为适配器的纵剖面图，(f)为表示将阀体装填在适配器上的状态的平面图，(g)为表示将阀体装填在适配器上的状态的纵剖面图，(h)为示意表示燃料贮存体的纵剖面图。
图7是表示将图1的燃料电池用燃料贮存体连接到燃料电池主体上而作为燃料电池使用的状态的一个实例的示意断面图。
图8(a)及(b)为说明燃料电池单元的立体图、纵剖面图。
图9是表示本发明第3实施方式的燃料电池用燃料贮存体的使用状态的示意局部剖面图。
图10是表示图9的燃料电池用燃料贮存体在使用前的状态的示意剖面图。
符号说明A燃料电池用燃料贮存体F液体燃料10燃料收纳容器11燃料流出部12阀体17燃料收纳容器的盖具体实施方式
以下，参照附图就本发明的实施方式进行详细的说明。
图1～图3表示说明本发明的基本实施方式的燃料电池用燃料贮存体A的基本方式(第1实施方式)。
本第1实施方式的燃料电池用燃料贮存体A是以拆装自如的方式与燃料电池主体连接的燃料贮存体，其具有收纳液体燃料F的管型(筒状)的燃料收纳容器10和在燃料收纳容器10的下端部的燃料流出部11，同时燃料流出部11还具有使燃料收纳容器10的内部和外部的连通得以密封的阀体12，在燃料收纳容器10的上端部，具有使容器密闭的盖17。
作为上述管型的燃料收纳容器10，优选由如下的材料构成，即相对于被收纳的液体燃料，具有保存稳定性、耐久性和气密性(对于氧气、氮气等的气密性)，进而具有光线透过性，以便能够看到液体燃料的剩余量。
作为燃料收纳容器10，例如在不要求光线透过性的情况下，可以列举出铝、不锈钢等金属、合成树脂、玻璃等，不过，从上述液体燃料剩余量的可见性、气密性、制造和组装时的成本降低及制造的容易程度等角度考虑，优选的可以列举出单层结构、或2层以上的多层结构，其包含具有上述各特性的聚丙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚树脂(EVOH)、聚丙烯腈、尼龙、玻璃纸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯等中的单独1种或2种以上的树脂。在多层结构的情况下，如果至少1层是用具有上述性能(气密性等)的树脂构成，则剩余的层即使是通常的树脂，在实际使用上也不成问题。这样的多层结构的管可以采用挤压成形、注射成形、共挤压成形等方法制作。
燃料流出部11具有使筒状的燃料收纳容器10的内部和外部的连通得以密封的阀体12，本实施方式采用的结构是，阀体12直接或通过阀体适配器收纳在燃料流出部11内。该阀体12的构成与书写工具等所使用的部件相同，如图2(a)～(c)所示，可以防止空气等异物因气压、温度的变化等而从后述的燃料供给管周边浸入直接收纳在燃料收纳容器10内的液体燃料F中。
该阀体12形成有包括直线状狭缝的连通部13，该狭缝通过插入液体燃料供给部件而使燃料收纳容器10与内部连通，从而向外部供给燃料收纳容器10内部的液体燃料F，同时在上述阀体12收纳于燃料流出部11或阀体适配器中的时候，阀体12通过阀体外缘部14沿径向压缩，由此使压缩力作用于上述连通部13，如图2(b)所示，本实施方式呈椭圆状，在短轴方向设有成为连通部的狭缝13，从而使外缘部14沿长轴方向被压缩，压缩力作用在使狭缝13关闭的方向上。
此外，虽然用直线状的狭缝形成了上述连通部13，但只要是通过插入液体燃料供给部件而使燃料收纳容器10和内部连通、从而可以向外部供给燃料收纳容器10内部的液体燃料F的结构，就没有特别的限定，也可以是十字状或放射状的狭缝、形成数条狭缝并使各狭缝在同一位置交叉的结构、圆孔状以及长方形孔状等。优选的是上述直线状的狭缝。另外，外缘部14的形状并没有特别的限定，可以如上述方式那样呈椭圆状，此外也可以形成为圆形状。
在该阀体12的内面侧，优选朝向燃料收纳容器10的内部形成有凸状的圆锥面(突起)15，以便在插入液体燃料供给部件时可以顺利地插入。
在上述燃料流出部11上，设置有如图2(d)、(c)所示的适配器16，适配器16形成为筒状，由其内周面形成有挡块部16a、16a的主体部16b、和形成为筒状的固定部件16c构成，在挡块部16a和固定部件16c之间挟持着上述构成的阀体12。
阀体12和适配器16的组合形式有椭圆形状的狭缝阀和圆形状的适配器的情况(图2)、以及圆形状的狭缝阀和椭圆形状的适配器的情况(图3)。在后者的情况下，需要将狭缝阀的狭缝方向作为适配器的长轴。
根据该结构的阀体12，在使用中止(未使用)时也可以防止空气等异物的浸入。这是为了防止因液体燃料收纳容器10内的压力增加等而产生燃料渗漏、喷出等事故，因为空气等的浸入，可引起液体燃料收纳容器10内压力的增加。
作为该阀体12和适配器16，从更有效地防止液体燃料泄漏的角度考虑，上述结构等优选的是，由相对于液体燃料F具有较低透气性的材料构成，而且由按JIS K6262-1997所规定的压缩永久应变率为20％以下的材料构成。
作为这些阀体12和适配器体16的材料，相对于收纳的液体燃料F，具有保存温定性、耐久性、气密性、能够贴紧燃料供给管的弹性，只要具有上述特性，就没有特别的限定，可以列举出聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚树脂、聚丙烯腈、尼龙、玻璃纸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯等合成树脂，天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、1，2-聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、乙烯-丙烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸橡胶、表氯醇橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等橡胶，以及热塑性弹性体等，其可以用通常的注射成形和硫化成形等制作。
作为所使用的液体燃料F，可以列举出由甲醇和水组成的甲醇溶液，不过，只要后述的燃料电极体能够从作为燃料供给的化合物中高效地得到氢离子(H+)和电子(e-)，液体燃料就没有特别的限定，虽然也取决于燃料电极体的结构等，但是，例如也可以使用二甲醚(DME)、乙醇溶液、甲酸、联氨、氨溶液、乙二醇、蔗糖水溶液以及硼氢化钠水溶液等液体燃料。
另外，这些液体燃料的浓度可以根据燃料电池的结构、特性等而使用各种浓度的液体燃料，例如，可以使用1～100％浓度的液体燃料。
阀体12的直径优选为2～30mm的范围。过小时，则阀体的组装困难，而过大时，则耗费材料成本，而且密封性变差。
阀体的长度优选为直径的50％～200％的范围。当相对于阀体的直径过短时，则阀体狭缝的恢复性能变差，而过长时，则需要增加插入的燃料供给部件的长度。
狭缝13的长度优选为阀体直径(短轴长度)的10％～80％的长度。过小时，则相对于阀体的大小，能够插入的燃料供给部件细小，所以不能有效地供给燃料，而过大时，则密封性变差。
阀体的压缩比率相对于原先的直径(长度)，优选为50％～95％的范围。例如，这相当于将长轴长度为5mm的椭圆形状的阀体在2.5mm～4.75mm的范围进行压缩的情况。当该比率过小时，则阀体的组装困难，而且插入燃料供给部件时的阻力变大，而该比率过大时，则使狭缝关闭的应力不足，从而不能确保良好的密封性能。
如图7及图8所示，该燃料电池用燃料贮存体A以拆装自如的方式与燃料电池主体N连接而供给使用。
也就是说，如图7及图8所示，燃料电池主体N具有单元电池(燃料电池单元)20、20，其通过在由微小碳素多孔体构成的燃料电极体21的外表面部构筑电解质层23、以及在该电解质层23的外表面部构筑空气电极层24而形成；燃料供给部件30，其具有与燃料贮存体A连接的渗透结构；使用完毕的燃料储罐40，其设置在燃料供给部件30的终端。上述各单元电池20，20串联连接，且通过燃料供给部件30按顺序供给燃料；上述燃料贮存体A是可以更换的卡合(cartridge)结构体，可以插入燃料电池主体N的支持体18中。
该实施方式正如图1、图2(h)、图3(h)及图7所示的那样，液体燃料F被直接储藏，在收纳有液体燃料F的燃料收纳容器10的下部安装着燃料流出部11，燃料供给部件30插在该燃料流出部11所具有的阀体12中，燃料的供给便通过燃料供给部件30而进行。
燃料供给时，第1实施方式的燃料收纳容器伴随着燃料的排出，在容器内部产生负压。这时，外界空气从插入狭缝的燃料供给部件和狭缝开口的微小间隙、或用弹性体关闭且借助于燃料供给部件的插入而打开的阀门部件(弹簧阀)和燃料供给部件的微小间隙侵入，藉此进行空气置换，消除燃料收纳容器内部的负压，从而可以进行燃料供给。
这些燃料贮存体A的燃料收纳容器10、燃料流出部11所具有的阀体12以及燃料供给部件30通过嵌合等方式分别进行接合。这时，在各自部件的表面自由能高于液体燃料F的情况下，液体燃料容易进入接合部的间隙而使液体燃料F泄漏的可能性增高。为此，在这些部件的至少与液体燃料F接触的壁面，优选进行调整使其表面自由能比液体燃料更低。作为它的调整方法，在燃料收纳容器10等与液体燃料接触的壁面，可以通过使用聚硅氧烷系或氟系憎水剂的涂覆而实施憎水膜形成处理等。
如图8(a)及(b)所示，成为单元电池的各燃料电池单元20具有由微小柱状的碳素多孔体构成的燃料电极体21，同时在其中央部具有贯通燃料供给部件30的贯通部22，而且其结构是在燃料电极体21的外表面部构筑电解质层23，以及在该电解质层23的外表面部构筑空气电极层24。此外，各燃料电池单元20每一个理论上产生大约1.2V的电动势。
作为构成该燃料电极体21的微小柱状碳素多孔体，可以是具有微小连通孔的多孔质结构体，例如可以列举出包括三维网络结构或点烧结结构且由无定型碳和碳粉构成的碳复合成形体、各向同性的高密度碳素成形体、碳纤维抄纸成形体、活性碳成形体等，从容易控制燃料电池燃料极的反应且进一步提高反应效率的角度考虑，优选的是由无定型碳和碳粉构成且具有微细连通孔的碳复合成形体。
作为用于制作由该多孔质结构构成的碳复合体的碳粉，从进一步提高反应效率的角度考虑，优选的是选自高取向性热分解石墨(HOPG)、集结石墨(Kish graphite)、天然石墨、人造石墨、碳纳米管、富勒烯(fullerene)之中的至少1种 (单独1种或2种以上的组合)。
另外，白金-钌(Pt-Ru)催化剂、铱-钌(Ir-Ru)催化剂以及白金-锡(Pt-Sn)催化剂等是在该燃料电极体21的外表面部，含浸包含该金属离子或金属络合物等金属微粒子前駆体的溶液或进行浸渍处理，然后采用还原处理方法或金属微粒子的电沉积法等而形成的。
作为电解质层23，可以列举出具有质子传导性或氢氧根离子传导性的离子交换膜，例如以Nafion(杜邦公司制造)为首的氟系离子交换膜，除此以外，还可以列举出耐热性以及甲醇透过抑制性能良好的材料，例如，以无机化合物为质子传导材料、以聚合物为膜材料的复合膜(composite member)，具体地说，使用沸石作为无机化合物和苯乙烯-丁二烯系橡胶作为聚合物的复合膜、以及烃系接枝膜等。
另外，作为空气电极层24，可以列举出附载着白金(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等且包含多孔质结构的碳多孔体，其中白金(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等的附载是以使用含有上述金属微粒子前驱体的溶液的方法进行的。
上述燃料供给部件30只要具有能够插入燃料贮存体A的阀体12内、从而将液体燃料F供给至各单元电池20的渗透结构，就没有特别的限定，例如，可以列举出具有毛细管力的多孔体，其由毡、海绵、或者树脂粒子烧结体、树脂纤维烧结体等的烧结体等构成；以及纤维束体，其包括天然纤维、兽毛纤维、聚缩醛系树脂、丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂、聚烯烃系树脂、聚乙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚醚系树脂、聚亚苯基系(polyphenylenebase)树脂等之中的1种、或2种以上的组合。这些多孔体、纤维束体的气孔率可以根据向各单元电池20的供给量进行适当的设定。
使用完毕的燃料储罐40配置在燃料供给部件30的终端。这时，即使让使用完毕的燃料储罐40直接接触燃料供给部件30的终端，并通过吸附储藏体等直接吸附储藏使用完毕的燃料，也不会存在问题，不过，在与燃料供给部件30接触的连接部，作为中继芯设置有中棉、多孔体或纤维束体等，也可以作为使用完毕的燃料排出通道。
另外，由燃料供给部件30供给的液体燃料供应给燃料电池单元20中进行的反应，燃料供给量由于与燃料消耗量连动，所以，几乎没有因末反应而排出到电池外的液体燃料，它不像以前的液体燃料电池那样，需要燃料出口侧的处理系统，不过，当基于运行状况而达到供给过剩时，所采用的结构是反应中没有使用的液体燃料贮存在储罐40内，从而可以防止对电极上进行的反应产生不良影响。
此外，图7中的50表示由网眼结构等构成的部件，它连接着燃料贮存体A和使用完毕的燃料储罐40，同时经由燃料供给部件30，从燃料储罐10直接向每个单元电池20，20切实地供给液体燃料。
使用这样构成的燃料贮存体A的燃料电池，从燃料贮存体A供给至插入燃料流出部的阀体12中的燃料供给部件30，再通过渗透结构，将液体燃料导入到燃料电池单元20，20内。
本发明提供一种燃料电池用燃料贮存体，其中，以拆装自如的方式与燃料电池主体连接的燃料贮存体A具有收纳液体燃料F的管型燃料收纳容器10、和燃料流出部11，同时燃料流出部11具有使燃料收纳容器10的内部和外部的连通得以密封的阀体12，所以保管时没有液体燃料的损失，而且可以直接向燃料电池主体N稳定地供给液体燃料F，同时可以实现燃料电池的小型化。
上述实施方式在燃料流出部11上形成有使燃料收纳容器10的内部和外部的连通得以密封的阀体12，即形成有连通部13，该连通部13通过插入液体燃料供给部件30，使燃料收纳容器10与内部得以连通，从而将燃料收纳容器10内部的液体燃料F供给至外部；同时，在阀体12收纳于燃料流出部11时，阀体12通过阀体的外缘部14沿径向压缩，由此使压缩力作用于连通部13上，因而可以更有效地防止来自连通部13的液体燃料F的泄漏。另外，由于采用的结构是在燃料收纳容器10中设置有适配器16，而且在适配器16的挡块部16a和固定部件16c之间夹持着阀体12，所以组装容易，可以将阀体12稳定地固定在紧固于收纳容器10的燃料流出部11内。
另外，在上述实施方式中，至少燃料电极体21和/或连接于燃料电极体21的燃料供给部件30存在毛细管力，在该毛细管力的作用下，液体燃料可以稳定且连续地从燃料收纳容器10直接向每个单元电池20，20供给燃料而不会发生倒流和中断。更优选的是，通过设定燃料电极体21和/或连接于燃料电极体21的燃料供给部件30的毛细管力＜使用完毕的燃料储罐40的毛细管力，则液体燃料可以稳定且连续地从燃料收纳容器10、各单元电池20，20直至使用完毕的燃料储罐形成燃料的流道而不会发生倒流和中断。
再者，该燃料电池所采用的结构是，不需要特别使用泵、增压器、燃料气化器、冷凝器等辅助设备，不使液体燃料气化便可以直接进行顺利的供给，所以能够谋求燃料电池的小型化。
因此，该方式的燃料电池可以提供一种小型的燃料电池，其能够实现燃料电池整体的卡合化，可以用作手机和笔记本电脑等便携式电子仪器的电源。
此外，上述方式示出了使用2个燃料电池单元20的方式，但可以根据燃料电池使用用途的不同，增加燃料电池单元20的连接(串联或并联)数量，以得到所需要的电动势等。
图4表示本发明燃料电池用燃料贮存体的其它实施方式(第2实施方式)。在以下的方式中，对于与上述第1实施方式的燃料电池用燃料贮存体具有同样构成以及可以发挥相同效果的部件，标记与图1相同符号并省略其说明。
如图4(a)～(c)所示，该第2实施方式的燃料电池用燃料贮存体B与上述第1实施方式的不同点仅在于阀体的结构，即对于具有上述第1实施方式的狭缝的阀体，通过弹性部件和弹簧部件等弹性体将其关闭，通过液体燃料供给部件的插入将其打开。
该阀体60的结构是，在主体部61上具有阀座部(valve-receivingpart)61a，在弹性部件和弹簧部件等弹性体62的作用下，断面呈倒“T”字形的阀门部件63总是赋予阀座部61a以弹性势能而关闭；并通过液体燃料供给部件30的插入而打开，用以供给液体燃料。
使用这样构成的燃料贮存体B的燃料电池与上述第1实施方式同样，将液体燃料从燃料贮存体B供给至插入成为燃料流出部的阀体60中的燃料供给部件30，再通过渗透结构，导入燃料电池单元20，20内。
该方式提供一种燃料电池用燃料贮存体，其中，以拆装自如的方式与燃料电池主体连接的燃料贮存体B具有收纳液体燃料F的管型燃料收纳容器10、和燃料流出部11，同时燃料流出部11具有使燃料收纳容器10的内部和外部的连通得以密封的阀体60，所以保管时没有液体燃料的损失，而且可以直接向燃料电池主体N稳定地供给液体燃料F，同时可以实现燃料电池的小型化。
图9及图10表示本发明的燃料电池用燃料贮存体的其它实施方式(第3实施方式)，它们表示的是阀体的其它形态以及与燃料电池主体连接的其它形态。
如图9～图10所示，该第3实施方式的燃料贮存体C与上述第1实施方式的不同点在于经由插入阀体12中的燃料供给管31而与燃料供给部件30连接；以及作为阀体的结构，关闭的阀体通过插入与燃料供给部件30连接的燃料供给管31而打开等。该燃料贮存体C与上述第1实施方式同样地使用，并发挥所期望的效果。
此外，虽然在图中没有示出，但也可以采用如下的结构在燃料供给部件30的顶端(图9、图10的箭头方向)，与上述第1实施方式(图7)同样地，以串联或并联的方式将燃料电池单元20，20…连接起来。
本发明的燃料电池用贮存体并不限于上述的各实施方式，可以在本发明的技术思想的范围内进行各种变更。
例如，燃料电池单元20使用了圆柱状的电池，但也可以是棱柱状、板状等其它形状，另外，与燃料供给部30的连接除串联连接外，也可以是并联连接。
根据上述实施方式，也可以防止空气等异物因气压、温度的变化等而从燃料供给管31周边浸入直接收纳在燃料收纳容器10内的液体燃料F中，但是，只要是可以插入燃料供给部件30、从而将液体燃料供应给燃料供给部件30的结构，就没有特别的限定。
燃料收纳容器也可以设计为如下的容器形状，即在封闭空间内，一部分形成开放部，而且从该开放部导入与供应给外部的液体燃料相应的空气。
再者，上述实施方式就直接甲醇型燃料电池进行了说明，但只要是以拆装自如的方式与燃料电池主体连接的燃料贮存体，而且燃料贮存体具有收纳液体燃料的燃料收纳容器和燃料流出部，同时燃料流出部具有使燃料收纳容器的内部和外部的连通得以密封的阀体，本发明就不会局限于上述直接甲醇型燃料电池，也可以优选适用于含改质型的高分子改质膜型燃料电池。
此外，作为燃料电池主体，其通过在由微小碳素多孔体组成的燃料电极体的外表面部上构筑电解质层、以及在该电解质层的外表面部上构筑空气电极层而构成燃料电池主体，但燃料电池主体的结构并没有特别的限定，例如也可以设计为如下的燃料电池主体，其具有以导电性碳质多孔体为基材、并在该基材表面形成电极/电解质/电极各层的单元电池或连接2个以上该单元电池的连接体，另外，所采用的结构是，上述基材通过燃料供给部件而使液体燃料渗透，同时将基材外表面上形成的电极面暴露在空气中。
实施例下面根据实施例更详细述说本发明，不过本发明并不限于下述实施例。
〔实施例1～4及比较例1〕制造5种具有以下所示构成且燃料流出部的阀体各不相同的燃料贮存体，并充填液体燃料(70wt％甲醇溶液，比重0.87)。
实施例1～3及比较例1液体燃料2g实施例4液体燃料1g(燃料收纳容器的构成容器1及容器2)容器1长度100mm、外径8mm、内径6mm，将聚丙烯制挤压管的一个端面用长度2mm、第1外径8mm、第2外径6mm的聚丙烯制注射成形品的盖进行密封。
容器2长度100mm、外径6mm、内径4mm，将聚丙烯制挤压管的一个端面用长度2mm、第1外径6mm、第2外径4mm的聚丙烯制注射成形品的盖进行密封。
实施例1～3和比较例l使用容器1实施例4使用容器2燃料流出部1(狭缝阀、基于图2)狭缝阀1长度3mm(不包括突起，有突起时为4mm)、长轴5mm、短轴4mm、狭缝长度1.5mm、丁基橡胶制，该丁基橡胶制狭缝阀相对于上述70wt％甲醇溶液的液体燃料，在50℃、30％RH的条件下，其透气性为0.1mg/day/atm；而且按JIS K6262-1997所规定的压缩永久应变率为10％(下同)。
适配器l长度6mm、外径6mm、内径4mm、燃料供给体插入口内径1.2mm、聚丙烯制注射成形品挡块1长度2mm、外径4mm、内径3mm、聚丙烯制注射成形品燃料流出部2(狭缝阀、基于图3)狭缝阀2长度3mm(不包括突起，有突起时为4mm)、外径5mm、狭缝长度1.5mm、丁基橡胶制，该丁基橡胶制狭缝阀相对于上述70wt％甲醇溶液的液体燃料，在50℃、30％RH的条件下，其透气性为0.1mg/day/atm；而且按JIS K6262-1997所规定的压缩永久应变率为10％。
适配器2长度6mm、外径6mm、内径的长轴5mm、短轴4mm、燃料供给体插入口内径1.2mm、聚丙烯制注射成形品挡块2长度2mm、外径的长轴5mm、短轴4mm，内径的长轴4mm、短轴3mm，聚丙烯制注射成形品燃料流出部3(阀门阀、参照图4)长度10mm、外径6mm、内径1mm、阀门主体聚丙烯制弹性体不锈钢型弹簧阀门体聚丙烯制燃料流出部4(狭缝阀、基于图5)狭缝阀1长度3mm(不包括突起，有突起时为4mm)、长轴5mm、短径4mm、狭缝长度1.5mm、丁基橡胶制，该丁基橡胶制狭缝阀相对于上述70wt％甲醇溶液的液体燃料，在50℃、30％RH的条件下，其透气性为0.1mg/day/atm；而且按JIS K6262-1997所规定的压缩永久应变率为10％。
挡块1长度2mm、外径4mm、内径3mm、聚丙烯制注射成形品把上述狭缝1阀及挡块1直接压入收纳容器2中，将其设定为燃料流出部4。
燃料流出部5(狭缝阀、基于图6)狭缝阀3长度3mm(不包括突起，有突起时为4mm)、外径4mm、狭缝长度1.5mm、丁基橡胶制，该丁基橡胶制狭缝阀相对于上述70wt％甲醇溶液的液体燃料，在50℃、30％RH的条件下，其透气性为0.1mg/day/atm；而且按JIS K6262-1997所规定的压缩永久应变率为10％。
适配器1长度6mm、外径6mm、内径4mm、燃料供给体插入口内径1.2mm、聚丙烯制注射成形品挡块1长度2mm、外径4mm、内径3mm、聚丙烯制注射成形品实施例1 使用燃料流出部1实施例2 使用燃料流出部2实施例3 使用燃料流出部3实施例4 使用燃料流出部4比较例1 使用燃料流出部5制作具有上述构成的燃料流出部的燃料贮存体，实施以下的试验。
(试验1燃料排出性)将成为燃料供给体且直径为1.0mm(中空部直径0.80mm)的不锈钢中空管插入上述燃料收纳容器的燃料流出部所具有的狭缝阀体12、或阀门阀体60中，以评价燃料贮存体的各排出特性。
在实施例1～4、比较例1中，已经判明充填的液体燃料全部可以排出。
(试验2燃料贮存性初期)制作上述构成的燃料贮存体，确认燃料的泄漏。
使燃料流出部朝下，纵向地在室温下放置1天后，测量其重量变化。
评价 ○重量变化 不足10％×重量变化 10％以上在实施例1～4、比较例1中，已经判明重量变化不足10％，说明燃料贮存性良好。
(试验3燃料贮存性 加温条件)制作上述构成的燃料贮存体，确认燃料的泄漏。
将燃料流出部朝下，纵向地在50℃、60％RH的条件下放置1天后，测量其重量变化。
评价 ○重量变化 不足10％×重量变化 10％以上在实施例1～4中，已经判明重量变化不足10％，说明燃料贮存性良好，但在比较例1中，已经判明重量变化超过10％，说明贮存性存在问题。
(试验4燃料贮存性加压条件)制作上述构成的燃料贮存体，从燃料流出部的相反侧，用压缩空气加压(100kPa)，确认燃料的泄漏。
评价 ○没有燃料泄漏×燃料喷出在实施例1～4中，已经判明没有燃料的泄漏，说明燃料贮存性良好。但在比较例1中，已经判明燃料喷出，所以在燃料的加压条件下，说明贮存性存在问题。
实施例、比较例的燃料贮存体的构成如表1所示，试验1～4的结果如表2所示。
表1
表2
本发明的液体燃料贮存体，可以适用于小型燃料电池的燃料贮存体，其中小型燃料电池一般用作手机、笔记本电脑以及PDA等便携式电子仪器的电源。
权利要求
1.一种燃料电池用燃料贮存体，其以拆装自如的方式与燃料电池主体连接，其特征在于该燃料贮存体具有收纳液体燃料的燃料收纳容器和燃料流出部，而且该燃料流出部具有使燃料收纳容器的内部和外部的连通得以密封的阀体。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于通过在所述阀体中插入液体燃料供给部件而使燃料收纳容器内部和燃料电池主体连通，从而形成使燃料收纳容器内部的液体燃料向燃料电池主体侧供给的连通部。
3.根据权利要求2所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述阀体由弹性材料构成；所述连通部是狭缝，压缩力作用于使该狭缝关闭的方向上。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述阀体的断面形状呈椭圆状，在短轴方向设有狭缝，而且该阀体的长轴被压缩成比所述狭缝长度更短的长度。
5.根据权利要求4所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于将所述椭圆形状的阀体压入具有比该阀体的长轴短的长轴的椭圆、或者具有比该阀体的长轴短的直径的圆形状的容器内，以压缩该阀体的长轴方向。
6.根据权利要求3所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述阀体的断面形状呈圆形状，并设有狭缝，而且该阀体被压入具有比其直径更短的短轴的椭圆形状的容器内，以便使狭缝所形成的线为椭圆的长轴方向，从而垂直于狭缝的方向被压缩成比该阀体的直径短的长度。
7.根据权利要求5～6的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述阀体被压入的容器为燃料收纳容器中设置的阀体收纳部。
8.根据权利要求5～6的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述阀体被压入的容器为阀体适配器，将在阀体适配器中收纳了阀体的复合体安装在燃料收纳容器中。
9.根据权利要求3～8的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于构成所述阀体的材料，相对于所述液体燃料具有较低的透气性，而且按JIS K 6262-1997所规定的压缩永久应变率为20％以下。
10.根据权利要求9所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述阀体材料为丁基橡胶、卤化丁基橡胶、丁腈橡胶之中的任一种。
11.根据权利要求2～10的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于在所述阀体上，面向燃料收纳容器的内部形成有凸状突起。
12.根据权利要求2所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述阀体的阀门部件通过弹性体而关闭，通过液体燃料供给部件的插入而打开。
13.根据权利要求1～12的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述液体燃料是选自甲醇溶液、乙醇溶液、二甲醚DME、甲酸、联氨、氨溶液、乙二醇、蔗糖水溶液以及硼氢化钠水溶液之中的至少1种。
14.根据权利要求1～13的任一项所述的燃料电池用燃料贮存体，其特征在于所述燃料电池主体的构成是，单元电池通过在燃料电极体的外表面部构筑电解质层、以及在该电解质层的外表面部构筑空气电极层而形成，多个所述单元电池连接在一起，同时在该单元电池上连接着与燃料贮存体连接的燃料供给部件，用以供给液体燃料。
全文摘要
本发明的燃料电池用燃料贮存体以拆装自如的方式与燃料电池主体连接，具有收纳液体燃料的管型燃料收纳容器和燃料流出部，同时该燃料流出部具有使燃料收纳容器的内部和外部的连通得以密封的阀体，阀体的结构包括在弹性材料上形成狭缝，而且利用弹性体赋予阀门部件以弹性势能，并通过插入燃料供给部件而打开。
文档编号H01M8/06GK1998104SQ200580017029
公开日2007年7月11日 申请日期2005年5月26日 优先权日2004年5月27日
发明者长田隆博, 须田吉久, 神谷俊史, 山田邦生, 西村浩二 申请人:三菱铅笔株式会社