專利名稱：燃料電池和用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池和用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，特別是適于用作諸如移動(dòng)電話、筆記本電腦、PDA等便攜式電子設(shè)備的電源的小型燃料電池以及用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器。
背景技術(shù)：
一般而言，燃料電池包括電池單元，其中層疊著空氣電極層、電解質(zhì)層和燃料電極層，燃料供應(yīng)部，其用于將用作還原劑的燃料供應(yīng)到燃料電極層，以及空氣供應(yīng)部，其用于將用作氧化劑的空氣供應(yīng)到空氣電極層，并且，在這種電池中，在燃料與空氣中的氧氣之間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，以將電能輸送到外界。各種類型的燃料電池已被研制出來(lái)。
最近幾年，由于環(huán)境問題和能量節(jié)約意識(shí)的提高，人們開始研究將燃料電池用作各種用途的清潔能源。特別地講，人們已經(jīng)開始關(guān)注直接甲醇燃料電池，其可以只通過(guò)直接供應(yīng)包括甲醇和水的液體燃料來(lái)產(chǎn)生電能(參看，例如文獻(xiàn)l、 2)。
在這些電池中，已知有一種液體燃料型的燃料電池利用毛細(xì)
力供應(yīng)液體燃料(參看，例如專利文件3至7)。
在上面各專利文獻(xiàn)中描述的液體燃料型燃料電池中，液體燃料通過(guò)毛細(xì)力而從燃料儲(chǔ)存器供應(yīng)到燃料電極，因此不需要利用泵來(lái)壓力輸送液體燃料，從而具有尺寸減小的優(yōu)點(diǎn)。
這種液體燃料電池只使用了布置在燃料儲(chǔ)存器中的多孔體和/或纖維束的毛細(xì)力，因而適合于減小結(jié)構(gòu)尺寸，然而，由于燃料以液體的形式直接供應(yīng)到燃料電極，因此在電池被裝載在小尺寸便攜式裝置中以及電池部分的方向經(jīng)常在各個(gè)方向上進(jìn)行變化的使用條件下，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，燃料在使用中的流動(dòng)就會(huì)變得不完美，并且會(huì)發(fā)生燃料的供應(yīng)中止的問題，從而干擾燃料向電解質(zhì)層的恒定供應(yīng)。
另一方面，已知為了克服上述缺陷的措施，作為示例， 一種燃料電池系統(tǒng)中的液體燃料通過(guò)毛細(xì)力而引入電池中，液體燃料
隨后在燃料氣化層中氣化并被使用(參看，例如文獻(xiàn)8)。然而，
存在燃料流動(dòng)性差的問題，這是一個(gè)亟待改進(jìn)的基本問題，并且具有上述結(jié)構(gòu)的燃料電池還涉及到這樣的問題，即由于存在將液體氣化然后用作燃料的系統(tǒng)，因此難以減小電池的尺寸。
如前所述，在傳統(tǒng)燃料電池中，目前的狀況是，在直接向燃料電極供應(yīng)燃料時(shí)，液體燃料被不穩(wěn)定地供應(yīng)，從而引起操作中的輸出值波動(dòng)，并且難以將電池的尺寸減小到能夠安裝在便攜設(shè)備中同時(shí)維持穩(wěn)定特性的程度。
用后燃料的儲(chǔ)存也在上面的專利文獻(xiàn)1和8中有所披露，但它們沒有公開在儲(chǔ)存之后對(duì)用后燃料的處理。
此外，在僅僅利用直接供應(yīng)包括甲醇和水的液體燃料來(lái)產(chǎn)生電能的燃料電池中，需要提高輔助器具例如泵、電磁閥、用于控制液體燃料排放量的控制裝置、位于燃料筒與電池之間以向電池定量供應(yīng)液體燃料的排放量傳感器等(參看，例如文獻(xiàn)l、 2)。
然而，提供諸如泵、電磁閥等器具，要求有電能驅(qū)動(dòng)泵、電磁閥等，因此產(chǎn)生難以減小尺寸的問題。
此外，已知有多種措施利用液體燃料的自重及毛細(xì)現(xiàn)象來(lái)向電池供應(yīng)液體燃料(參看，例如專利文件3至7)，但在這些用于向電池供應(yīng)液體燃料的系統(tǒng)中，存在難以定量供應(yīng)液體燃料的問題。
此外，前面描述的各種類型的用于燃料電池的傳統(tǒng)燃料儲(chǔ)存器存在下述問題，即由于將液體燃料保持在燃料儲(chǔ)存部分中的保持能力較小，因此容易由于從燃料排出口發(fā)生氣體置換而導(dǎo)致液體燃料滴落或泄露。特別地講，同油墨和妝飾材料相比，用于燃料電池的液體燃料具有低粘性和低表面張力，因此產(chǎn)生了容易從燃料排出口發(fā)生氣體置換的問題。
另一方面，燃料在燃料電池產(chǎn)生電能的過(guò)程中不被完全消耗，并且水或低濃度液體燃料被以廢燃料的形式產(chǎn)生，或者會(huì)產(chǎn)生氧化燃料。例如，在將氫化硼用作燃料的電池中，氧化硼作為廢燃料被產(chǎn)生。
二氧化碳溶解在電能產(chǎn)生過(guò)程中產(chǎn)生的廢燃料中。因二氧化碳濃度升高而產(chǎn)生的氣泡導(dǎo)致電極有可能與燃料相接觸，因此必須快速地回收和去除廢燃料。用于廢燃料的回收槽所需的尺寸幾乎等于燃料儲(chǔ)存器。此外，為了回收廢燃料，需要在電池與廢燃料回收槽之間安裝泵和電磁閥，而提供這些器具會(huì)產(chǎn)生這樣的問題，即需要利用電能操作泵和電磁閥。
作為示例，作為用于回收燃料電池中的廢燃料的現(xiàn)有技術(shù)，有一種結(jié)構(gòu)例如燃料筒，其中液體燃料一旦被使用就會(huì)返回原始罐中，以有效地使用燃料罐部的空間(參看，例如專利文件9至
10)。
然而，在上述文獻(xiàn)中，用于從燃料罐部供應(yīng)燃料的供給機(jī)構(gòu)以及用于回收燃料的回收機(jī)構(gòu)沒有被詳細(xì)公開，并且它們與本發(fā)明的燃料電池在技術(shù)概念上不同，本發(fā)明中的液體燃料能夠被定量供應(yīng)而不需要操作泵和電磁閥，而且用后的廢燃料可以被自動(dòng)回收。
此外，上面描述的只使用布置在燃料儲(chǔ)存器中的多孔體和/或纖維束的毛細(xì)力的液體燃料電池適于減小結(jié)構(gòu)上的尺寸，然而，由于燃料以液體的形式直接供應(yīng)到燃料電極，因此在下述使用條件下，即電池被裝載在小尺寸便攜式裝置中，以及電池部分的方向經(jīng)常在各個(gè)方向上變化，則在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，燃料在使用中的流動(dòng)就會(huì)變得不完美，并且會(huì)發(fā)生燃料的供應(yīng)中止的問題，從而干擾燃料向電解質(zhì)層的恒定供應(yīng)。
9作為已知的用于克服上述缺陷的措施，作為示例， 一種燃料電池系統(tǒng)中的液體燃料通過(guò)毛細(xì)力而引入電池中，液體燃料隨后
在燃料氣化層中氣化并被使用(參看，例如文獻(xiàn)8)。然而，存在
燃料流動(dòng)性差的問題，這是一個(gè)亟待改進(jìn)的基本問題，并且具有上述結(jié)構(gòu)的燃料電池還涉及到這樣的問題，即由于存在將液體氣化然后用作燃料的系統(tǒng)，因此難以減小電池的尺寸。
此外，已知一種結(jié)構(gòu)，其中液體燃料一旦被使用就會(huì)返回原
始罐中，以利用其推出未用液體燃料(參看，例如文獻(xiàn)9至11)。然而，技術(shù)現(xiàn)狀是，沒有用于立即再次使用返回的燃料的結(jié)構(gòu)。
在這樣的傳統(tǒng)燃料電池中，技術(shù)現(xiàn)狀是，在直接向燃料電極供應(yīng)燃料時(shí)，液體燃料被不穩(wěn)定地供應(yīng)，從而引起操作中的輸出值波動(dòng)，并且難以將電池的尺寸減小到能夠安裝在便攜設(shè)備中同時(shí)維持穩(wěn)定特性的程度。
此外，用后燃料的儲(chǔ)存或處理公開在前述專利文獻(xiàn)9和11中，但它們沒有清楚地公開用后燃料的再次使用。此外，還存在這樣的問題，即在再次使用液體燃料時(shí)，燃料每被使用一次其濃度就會(huì)降低，而使用者并不清楚液體燃料可被使用的最低濃度。
專利文獻(xiàn)1:日本特開平5 — 258760號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)2:日本特開平5 — 307970號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)3:日本特開昭59 — 66066號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)4:日本特開平6—188008號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)5:日本特開2003 — 229158號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)6:日本特開2003 —299946號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)7:日本特開2003 — 340273號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)8:日本特開2001 — 102069號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)9:日本特開2003 — 92128號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)10:日本特幵2004—127905號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)；
專利文獻(xiàn)lh日本特開2004 — 199966號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施方式等)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
考慮到前面描述的傳統(tǒng)燃料電池中減小尺寸方面存在的問題以及技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明的第一至第五方面旨在解決這些問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池，其中液體燃料可以被穩(wěn)定地直接供應(yīng)到燃料電極，并且電池的尺寸可以減小。
考慮到前面描述的傳統(tǒng)用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器中存在的問題，本發(fā)明的第六方面旨在解決這些問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其中液體燃料可以被定量地高效供應(yīng)到電池，而不需要提供泵、電磁閥、用于控制液體燃料排放量的控制裝置、排放量傳感器等，并且能夠減小燃料電池的尺寸；此外，還要提供出相應(yīng)的燃料電池。
考慮到前面描述的傳統(tǒng)用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器中存在的問題，本發(fā)明的第七方面旨在解決這些問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其中液體燃料可以被定量地高效供應(yīng)到電池，而不需要提供泵、電磁閥、用于控制液體燃料排放量的控制裝置、排放量傳感器等，并且用后的燃料可以容易地自動(dòng)回收，而不需要提供單獨(dú)的用后燃料回收槽。
考慮到前面描述的傳統(tǒng)燃料電池中存在的問題，本發(fā)明的第八方面旨在解決這些問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池，其中液體燃料可以被穩(wěn)定地直接供應(yīng)到燃料電極，可以容易 地再次使用用后的廢燃料，使用者容易發(fā)現(xiàn)燃料的耗盡，并且電 池的尺寸可以減小。
解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)手段
本發(fā)明人對(duì)前面描述的傳統(tǒng)技術(shù)問題進(jìn)行了反復(fù)研究，結(jié)果 發(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的燃料電池包括這樣的燃料電池，其具有 多個(gè)被連接的電池單元，每個(gè)電池單元是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多 孔體的燃料電極體上構(gòu)建(制成)電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層上 構(gòu)建(制成)空氣電極層而形成的，其中燃料供應(yīng)件直接連接著 燃料儲(chǔ)存槽(罐)，以將燃料供應(yīng)到各電池單元，具有特定結(jié)構(gòu)的 用后液體燃料儲(chǔ)存槽連接著燃料供應(yīng)件的一端，這樣就構(gòu)造出來(lái) 本發(fā)明的第一至第五方面。
此外，本發(fā)明人還成功地獲得了實(shí)現(xiàn)上述目的的用于燃料電 池的燃料儲(chǔ)存器及燃料電池，其中使用了可拆裝地連接著燃料電 池主體的料筒型燃料儲(chǔ)存器，該燃料儲(chǔ)存器設(shè)有特定的結(jié)構(gòu)，由 此構(gòu)造出來(lái)本發(fā)明的第六和第七方面。
此外，本發(fā)明人還成功地獲得了實(shí)現(xiàn)上述目的的燃料電池， 該燃料電池具有多個(gè)被連接的電池單元，每個(gè)電池單元是通過(guò)在 包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電極體上構(gòu)建(制成)電解質(zhì)層、并 且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建(制成)空氣電極層而形成的，其 中燃料供應(yīng)件直接連接著液體燃料儲(chǔ)存槽(罐)，以將燃料供應(yīng)到 各電池單元，具有特定結(jié)構(gòu)的用后液體燃料儲(chǔ)存槽連接著燃料供 應(yīng)件的一端，這樣就構(gòu)造出來(lái)本發(fā)明的第八方面。
也就是說(shuō)，本發(fā)明包括以下項(xiàng)目(1)至(62)的內(nèi)容。
(1) 一種燃料電池，其中多個(gè)電池單元被連接，每個(gè)電池單 元是通過(guò)在燃料電極體上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層上構(gòu)建 空氣電極層而形成的，與用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料儲(chǔ)存槽連接并 且具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件或是所述燃料電極體連接著各電池 單元以供應(yīng)液體燃料，其中，由多孔體或纖維束構(gòu)成的具有毛細(xì)力的液體燃料吸納體容置在所述液體燃料儲(chǔ)存槽中。
(2) 如前面項(xiàng)目(1)所述的燃料電池，其中，所述液體燃
料儲(chǔ)存槽具有可更換的料筒結(jié)構(gòu)(cartridge structured
(3) 如前面項(xiàng)目(1)或(2)所述的燃料電池，其中，液體 燃料通過(guò)轉(zhuǎn)送體(feed)而從所述料筒結(jié)構(gòu)連續(xù)供應(yīng)至燃料供應(yīng)件， 所述轉(zhuǎn)送體由多孔體和/或纖維束構(gòu)成并且其毛細(xì)力大于所述液 體燃料吸納體的毛細(xì)力。
(4) 如前面項(xiàng)目(1)至(3)中任一所述的燃料電池，其中， 所述燃料供應(yīng)件或燃料電極體的毛細(xì)力大于所述轉(zhuǎn)送體的毛細(xì) 力。
(5) 如前面項(xiàng)目(2)至(4)中任一所述的燃料電池，其中， 在使得浸滲于所述料筒結(jié)構(gòu)中的液體燃料被供應(yīng)至燃料供應(yīng)件的 所述燃料電池中，浸滲于所述料筒結(jié)構(gòu)中的液體燃料是通過(guò)液體 燃料導(dǎo)管而被供應(yīng)至燃料供應(yīng)件的，該液體燃料導(dǎo)管由具有可視 性的透明或半透明樹脂制成，并且至少在其與液體燃料相接觸的 表面上形成液體燃料排斥層；透過(guò)形成在料筒結(jié)構(gòu)中的可視部分 來(lái)視覺觀察液體燃料導(dǎo)管，由料筒結(jié)構(gòu)供應(yīng)的液體燃料的耗盡信 號(hào)被檢測(cè)到。
(6) 如前面項(xiàng)目5所述的燃料電池，其中，所述可視部分的 內(nèi)壁上設(shè)有平滑部分及具有細(xì)微不規(guī)則度的部分，通過(guò)組合上述 部分，提供出可供使用者檢測(cè)液體燃料耗盡的指示器。
(7) 如前面項(xiàng)目(2)至(6)中任一所述的燃料電池，其中， 在所述料筒結(jié)構(gòu)安置在低于所述燃料供應(yīng)件的位置的狀態(tài)下，液 體燃料可被連續(xù)地供應(yīng)。
(8) 如前面項(xiàng)目(1)至(7)中任一所述的燃料電池，其中， 所述液體燃料被著色。
(9) 如前面項(xiàng)目(1)至(8)中任一所述的燃料電池，其中， 一用后燃料儲(chǔ)存槽連接著所述燃料供應(yīng)件的一端，所述料筒結(jié)構(gòu) 可被用作用后燃料儲(chǔ)存槽。
(10) —種燃料電池，其中多個(gè)電池單元被連接，每個(gè)電池單元是通過(guò)在燃料電極體上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層上構(gòu) 建空氣電極層而形成的，與用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料儲(chǔ)存槽連接 并且具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件或是所述燃料電極體連接著各電 池單元以供應(yīng)液體燃料，其中，用于將液體燃料從燃料儲(chǔ)存槽供 應(yīng)至燃料供應(yīng)件的供應(yīng)機(jī)構(gòu)設(shè)有收集體或閥。
(11) 如前面項(xiàng)目(10)所述的燃料電池，其中，所述液體 燃料儲(chǔ)存槽包括可更換的料筒結(jié)構(gòu)。
(12) 如前面項(xiàng)目(10)或(11)所述的燃料電池，其中，
所述收集體通過(guò)注射成型或光造型而制成，或者所述收集體由單 層件構(gòu)成。
(13) 如前面項(xiàng)目(10)至(12)中任一所述的燃料電池， 其中，所述收集體的表面的表面自由能被控制為高于液體燃料的 自由能。
(14) 如前面項(xiàng)目(10)至(13)中任一所述的燃料電池， 其中，液體燃料通過(guò)轉(zhuǎn)送體而從所述料筒結(jié)構(gòu)連續(xù)供應(yīng)至燃料供 應(yīng)件，所述轉(zhuǎn)送體由多孔體和/或纖維束構(gòu)成并且具有毛細(xì)力。
(15) 如前面項(xiàng)目(10)至(14)中任一所述的燃料電池， 其中， 一用后燃料儲(chǔ)存槽連接著所述燃料供應(yīng)件的一端，所述料 筒結(jié)構(gòu)可被用作用后燃料儲(chǔ)存槽。
(16) 如前面項(xiàng)目(10)所述的燃料電池，其中，通過(guò)推壓 所述液體燃料儲(chǔ)存槽和/或所述燃料供應(yīng)件，所述閥被打開，以 向燃料供應(yīng)件供應(yīng)固定量的液體燃料。
(17) 如前面項(xiàng)目(10)或(16)所述的燃料電池，其中，
所述液體燃料儲(chǔ)存槽為具有閥的料筒結(jié)構(gòu)。
(18) —種燃料電池，其中多個(gè)電池單元被連接，每個(gè)電池 單元是通過(guò)在燃料電極體上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層上構(gòu) 建空氣電極層而形成的，與用于儲(chǔ)存液體燃料的液體燃料儲(chǔ)存槽 連接并且具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件或是所述燃料電極體連接著 各電池單元以供應(yīng)液體燃料，燃料供應(yīng)件的一端連接著用后燃料 儲(chǔ)存槽，其中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽設(shè)有由多孔體和/或纖維束
14構(gòu)成并且具有毛細(xì)力的轉(zhuǎn)送體，以將用后燃料通過(guò)轉(zhuǎn)送體向用后 燃料儲(chǔ)存槽排放，并且除了被轉(zhuǎn)送體經(jīng)過(guò)的排放口之外的部分被 氣密性密封。
(19) 如前面項(xiàng)目(18)所述的燃料電池，其中，所述用后 燃料儲(chǔ)存槽設(shè)有由多孔體和/或纖維束構(gòu)成并且具有毛細(xì)力的用 后燃料吸納體，該吸納體與所述轉(zhuǎn)送體接觸。
(20) 如前面項(xiàng)目(18)或(19)所述的燃料電池，其中， 所述用后燃料吸納體的轉(zhuǎn)送體的毛細(xì)力大于所述燃料供應(yīng)件的毛 細(xì)力。
(21) 如前面項(xiàng)目(18)至(20)任一所述的燃料電池，其 中，所述用后燃料吸納體的毛細(xì)力大于所述轉(zhuǎn)送體的毛細(xì)力。
(22) 如前面項(xiàng)目(18)至(21)任一所述的燃料電池，其 中，用于將用后燃料排放到位于所述用后燃料儲(chǔ)存槽內(nèi)的用后燃 料吸納體中的排放機(jī)構(gòu)設(shè)有收集體。
(23) 如前面項(xiàng)目(18)至(22)任一所述的燃料電池，其 中，所述收集體通過(guò)注射成型或光造型而制成，或者所述收集體 由單層件構(gòu)成。
(24) 如前面項(xiàng)目(18)至(23)任一所述的燃料電池，其 中，所述收集體的表面的表面自由能被控制為高于用后液體燃料 的自由能。
(25) 如前面項(xiàng)目(18)至(24)任一所述的燃料電池，其 中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽是可拆裝的。
(26) 如前面項(xiàng)目(18)至(25)任一所述的燃料電池，其 中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽設(shè)有可開閉蓋。
(27) —種燃料電池，其中多個(gè)電池單元被連接，每個(gè)電池 單元是通過(guò)在燃料電極體上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層上構(gòu) 建空氣電極層而形成的，與用于儲(chǔ)存液體燃料的液體燃料儲(chǔ)存槽 連接并且具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件連接著各電池單元以供應(yīng)液 體燃料，燃料供應(yīng)件的一端連接著用后燃料儲(chǔ)存槽，其中，采用 了下述結(jié)構(gòu)，即設(shè)有由多孔體和/或纖維束構(gòu)成并且具有毛細(xì)力的轉(zhuǎn)送體，以將用后燃料通過(guò)轉(zhuǎn)送體向用后燃料儲(chǔ)存槽排放，所 述用后燃料儲(chǔ)存槽是開式的。
(28) 如前面項(xiàng)目(27)所述的燃料電池，其中，所述用后 燃料儲(chǔ)存槽設(shè)有由多孔體和/或纖維束構(gòu)成并且具有毛細(xì)力的用 后燃料吸納體。
(29) 如前面項(xiàng)目(27)或(28)所述的燃料電池，其中， 所述用后燃料吸納體的轉(zhuǎn)送體的毛細(xì)力大于所述燃料供應(yīng)件的毛 細(xì)力。
(30) 如前面項(xiàng)目(27)至(29)任一所述的燃料電池，其 中，所述用后燃料吸納體的毛細(xì)力大于所述轉(zhuǎn)送體的毛細(xì)力。
(31) 如前面項(xiàng)目(27)至(30)任一所述的燃料電池，其 中，用于將用后液體燃料排放到位于所述用后燃料儲(chǔ)存槽內(nèi)的用 后燃料吸納體中的排放機(jī)構(gòu)設(shè)有收集體。
(32) 如前面項(xiàng)目(27)至(31)任一所述的燃料電池，其
中，所述收集體通過(guò)注射成型或光造型而制成，或者所述收集體 由單層件構(gòu)成。
(33) 如前面項(xiàng)目(27)至(32)任一所述的燃料電池，其 中，所述收集體的表面的表面自由能被控制為高于用后液體燃料 的自由能。
(34) 如前面項(xiàng)目(27)至(33)任一所述的燃料電池，其 中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽是可拆裝的。
(35) 如前面項(xiàng)目(27)至(34)任一所述的燃料電池，其 中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽設(shè)有可開閉蓋。
(36) 如前面項(xiàng)目(27)至(35)任一所述的燃料電池，其 中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽設(shè)有微小開口部，所述用后燃料儲(chǔ)存槽 的內(nèi)表面以及所述微小開口部附近的表面自由能被控制為低于用 后液體燃料的自由能。
(37) 如前面項(xiàng)目1至(36)任一所述的燃料電池，其中， 液體燃料為選自下面一組中的至少一種甲醇溶液，二甲醚
(DME)，甲酸，肼，氨溶液，乙二醇，硼氫化鈉水溶液。(38) —種用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其為料筒型燃料儲(chǔ) 存器，并可拆裝地連接著燃料電池本體，其中，所述料筒型燃料 儲(chǔ)存器設(shè)有用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料罐、設(shè)在燃料罐先端并且具 有單向閥的液體燃料排放部、設(shè)在所述燃料罐上的液體燃料推壓 機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)存在燃料罐中的液體燃料被液體燃料推壓機(jī)構(gòu)向前推壓， 以向液體燃料排放部供應(yīng)固定量的液體燃料，并且從液體燃料排 放部排放固定量的液體燃料。
(39) 如前面項(xiàng)目(38)所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器， 其中，所述液體燃料推壓機(jī)構(gòu)設(shè)有位于燃料罐后面的旋轉(zhuǎn)操作 件，其包括外側(cè)圓柱形元件和以不可旋轉(zhuǎn)的方式插入外側(cè)圓柱形 元件內(nèi)的內(nèi)側(cè)圓柱形元件；設(shè)在旋轉(zhuǎn)操作件的外側(cè)圓柱形元件先 端部的棘輪機(jī)構(gòu)，其包括形成在燃料罐內(nèi)表面上的棘齒和與棘齒 嚙合的鎖爪；插入旋轉(zhuǎn)操作件的內(nèi)側(cè)圓柱形元件中的螺桿；設(shè)在 螺桿先端部的活塞，其插入燃料罐中，從而可在一由燃料罐內(nèi)壁 突出的間壁的前面在燃料罐內(nèi)表面上滑動(dòng)；形成在螺桿外表面上 的陽(yáng)螺紋部與形成在內(nèi)側(cè)圓柱形元件前端的陰螺紋部嚙合，螺桿 插入間壁中的插孔中，并且只能沿縱向相對(duì)于內(nèi)側(cè)圓柱形元件移 動(dòng)；通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作件的外側(cè)圓柱形元件旋轉(zhuǎn)操作，螺桿被旋轉(zhuǎn)， 從而通過(guò)與陰螺紋部的嚙合而向前移動(dòng)，并且通過(guò)與螺桿先端連 接的所述活塞而將固定量的液體燃料供應(yīng)到液體燃料排放部，且 從所述液體燃料排放部推出固定量的液體燃料。
(40) 如前面項(xiàng)目(38)或(39)所述的用于燃料電池的燃 料儲(chǔ)存器，其中，燃料罐具有至少一個(gè)氧氣隔離樹脂層。
(41) 如前面項(xiàng)目(40)所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器， 其中，所述氧氣隔離樹脂層包括下述樹脂中的至少一種乙烯-乙 烯醇共聚物樹脂，聚丙烯腈，尼龍，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚 碳酸酯，聚苯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚氯乙烯。
(42) 如前面項(xiàng)目(38)至(41)中任一所述的用于燃料電 池的燃料儲(chǔ)存器，其中，燃料罐由透光率為(50) %或以上的材 料制成。(43) 如前面項(xiàng)目(38)至(42)中任一所述的用于燃料電 池的燃料儲(chǔ)存器，其中，至少是與液體燃料相接觸的燃料罐壁面 的表面自由能被控制為低于液體燃料的自由能。
(44) 一種燃料電池，包括燃料電池本體和可拆裝地連接著 燃料電池本體的料筒型燃料儲(chǔ)存器，其中，采用了下述結(jié)構(gòu)，即 燃料電池本體連接著多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元是通過(guò)在燃料 電極體的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu) 建空氣電極層而形成的，所述電池單元連接著燃料供應(yīng)件，該燃 料供應(yīng)件連接著如前面項(xiàng)目(38)至(43)中任一所述的用于燃
料電池的燃料儲(chǔ)存器，以供應(yīng)液體燃料。
(45) —種用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其為料筒型燃料儲(chǔ) 存器，并可拆裝地連接著燃料電池本體，其中，所述料筒型燃料 儲(chǔ)存器設(shè)有用于儲(chǔ)存液體燃料并且具有廢燃料回收開口部的燃料 罐、設(shè)在燃料罐先端并且具有單向閥的液體燃料排放部、設(shè)在所 述燃料罐上的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)存在燃料罐中的液體燃料被 液體燃料推壓機(jī)構(gòu)向前推壓，以向燃料電池本體排放固定量的液 體燃料；由推壓機(jī)構(gòu)形成在燃料罐中的空間部用作廢燃料回收槽， 以回收在燃料電池本體中消耗過(guò)的用后燃料。
(46) 如前面項(xiàng)目(45)所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器， 其中，所述液體燃料推壓機(jī)構(gòu)設(shè)有位于燃料罐后面的旋轉(zhuǎn)操作 件，其包括外側(cè)圓柱形元件和以不可旋轉(zhuǎn)的方式插入外側(cè)圓柱形 元件內(nèi)的內(nèi)側(cè)圓柱形元件；設(shè)在旋轉(zhuǎn)操作件的外側(cè)圓柱形元件先
端部的棘輪機(jī)構(gòu)，其包括形成在燃料罐內(nèi)表面上的棘齒和與棘齒 嚙合的鎖爪；插入旋轉(zhuǎn)操作件的內(nèi)側(cè)圓柱形元件中的螺桿；設(shè)在 螺桿先端部的活塞，其插入燃料罐中，從而可在一由燃料罐內(nèi)壁 突出的間壁的前面在燃料罐內(nèi)表面上滑動(dòng)；形成在螺桿外表面上 的陽(yáng)螺紋部與形成在內(nèi)側(cè)圓柱形元件前端的陰螺紋部嚙合，螺桿 插入間壁中的插孔中，并且只能沿縱向相對(duì)于內(nèi)側(cè)圓柱形元件移 動(dòng)；通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作件的外側(cè)圓柱形元件旋轉(zhuǎn)操作，螺桿被旋轉(zhuǎn)， 從而通過(guò)與陰螺紋部的嚙合而向前移動(dòng)，并且通過(guò)與螺桿先端連接的所述活塞而將固定量的液體燃料供應(yīng)到液體燃料排放部，且 從所述液體燃料排放部推出固定量的液體燃料。
(47) 如前面項(xiàng)目(45)或(46)所述的用于燃料電池的燃 料儲(chǔ)存器，其中，燃料罐具有至少一個(gè)氧氣隔離樹脂層。
(48) 如前面項(xiàng)目(47)所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器， 其中，所述氧氣隔離樹脂層包括下述樹脂中的至少一種乙烯-乙 烯醇共聚物樹脂，聚丙烯腈，尼龍，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚 碳酸酯，聚苯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚氯乙烯。
(49) 如前面項(xiàng)目(48)所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器， 其中，所述氧氣隔離樹脂層包括樹脂膜，其上沉積著金屬氧化物； 所述金屬氧化物包括鋁土和硅石之一或它們二者；所述樹脂膜包 括下述材料之一聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚苯乙烯，聚乙烯， 聚丙烯，尼龍，它們的復(fù)合物。
(50) 如前面項(xiàng)目(48)所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器， 其中，所述氧氣隔離樹脂層包括樹脂膜，其上覆蓋著類金剛石碳； 所述樹脂膜包括下述材料之一聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚苯乙 烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龍，它們的復(fù)合物。
(51) 如前面項(xiàng)目(48)至(50)中任一所述的用于燃料電 池的燃料儲(chǔ)存器，其中，燃料罐由透光率為(50) %或以上的材 料制成。
(52) —種燃料電池，包括燃料電池本體和可拆裝地連接著 燃料電池本體的料筒型燃料儲(chǔ)存器，其中，所述料筒型燃料儲(chǔ)存 器設(shè)有用于儲(chǔ)存液體燃料并且具有廢燃料回收開口部的燃料罐、 設(shè)在燃料罐先端并且具有單向閥的液體燃料排放部、設(shè)在所述燃 料罐上的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)存在燃料罐中的液體燃料被液體 燃料推壓機(jī)構(gòu)向前推壓，以向燃料電池本體排放固定量的液體燃 料；在燃料電池本體中消耗過(guò)的用后燃料被回收在由推壓機(jī)構(gòu)形 成在燃料罐中的空間部用作廢燃料回收槽中。
(53) 如前面項(xiàng)目(52)所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器， 其中，所述燃料電池本體設(shè)有用后燃料儲(chǔ)存槽，所述用后燃料儲(chǔ)存槽連接著燃料罐中的帶有單向閥的廢燃料回收開口部。
(54) —種燃料電池，其采用下述結(jié)構(gòu)，即燃料電池本體連 接著多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元是通過(guò)在燃料電極體的外表面 上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建空氣電極層而 形成的，所述電池單元連接著燃料供應(yīng)件，該燃料供應(yīng)件連接著 如前面項(xiàng)目(45)至(53)中任一所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ) 存器，以供應(yīng)液體燃料。
(55) —種燃料電池，其中連接著多個(gè)電池單元，每個(gè)電池 單元是通過(guò)在燃料電極體的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解 質(zhì)層的外表面上構(gòu)建空氣電極層而形成的，其中，與用于儲(chǔ)存液 體燃料的燃料儲(chǔ)存槽連接并且具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件或是所 述燃料電極體連接著各電池單元以供應(yīng)液體燃料，燃料供應(yīng)件的 一端連接著用后燃料儲(chǔ)存槽，其中，采用了下述結(jié)構(gòu)，即用后燃 料儲(chǔ)存槽連接著所述燃料儲(chǔ)存槽，并且用后燃料被供應(yīng)至所述燃 料儲(chǔ)存槽，并且可以被再次用作液體燃料。
(56) 如前面項(xiàng)目(55)所述的燃料電池，其中，所述液體
燃料儲(chǔ)存槽設(shè)有檢測(cè)液體燃料濃度的濃度傳感器。
(57) 如前面項(xiàng)目(55)或(56)所述的燃料電池，其中， 一轉(zhuǎn)送體設(shè)置在所述用后燃料儲(chǔ)存槽與所述燃料儲(chǔ)存槽之間的連 接部中。
(58) 如前面項(xiàng)目(54)至(56)中任一所述的燃料電池， 其中， 一轉(zhuǎn)送體設(shè)置在所述用后燃料儲(chǔ)存槽與所述燃料儲(chǔ)存槽之 間的連接部中，此外，還設(shè)有一收集體。
(59) 如前面項(xiàng)目(55)至(58)中任一所述的燃料電池， 其中，所述收集體通過(guò)注射成型或光造型而制成，或者所述收集 體由單層件構(gòu)成。
(60) 如前面項(xiàng)目(55)至(59)任一所述的燃料電池，其 中，所述收集體的表面的表面自由能被控制為高于用后液體燃料 的自由能。
(61) 如前面項(xiàng)目(55)至(60)任一所述的燃料電池，其中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽和/或所述燃料儲(chǔ)存槽，或是用后燃料儲(chǔ)存槽與燃料儲(chǔ)存槽之間的連接部，是可拆裝的。
(62)如前面項(xiàng)目(55)至(61)任一所述的燃料電池，其中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽和/或所述燃料儲(chǔ)存槽，或是用后燃料儲(chǔ)存槽與燃料儲(chǔ)存槽之間的連接部，設(shè)有可開閉蓋。
本發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的第一至第五方面，提供了這樣的燃料電池，其中液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地直接供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元，并且電池的尺寸可以減小。
在這些發(fā)明方面，由可更換的料筒結(jié)構(gòu)構(gòu)成的燃料儲(chǔ)存槽可以容易地更換。
在本發(fā)明的第一方面，通過(guò)使用后燃料儲(chǔ)存槽與燃料供應(yīng)件一端的連接，以及將料筒結(jié)構(gòu)用作燃料儲(chǔ)存槽，可以容易地處置用后的燃料，并且液體燃料可以從燃料儲(chǔ)存槽穩(wěn)定且連續(xù)地直接供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元，而不會(huì)引起回流和中斷，即使是燃料電池被安置在任何狀態(tài)(角度)或是上下倒置時(shí)。
在充填在料筒結(jié)構(gòu)中的液體燃料被供應(yīng)到燃料供應(yīng)件的燃料電池中，充填在料筒結(jié)構(gòu)中的液體燃料是通過(guò)液體燃料導(dǎo)管供應(yīng)到燃料供應(yīng)件的，該液體燃料導(dǎo)管是由具有可視性的透明或半透明樹脂制成的，并且其中液體燃料排斥層至少形成在與液體燃料接觸的面上， 一個(gè)用于從前述料筒結(jié)構(gòu)供應(yīng)的液體燃料的耗盡標(biāo)志可以視覺檢測(cè)，以通過(guò)形成在料筒結(jié)構(gòu)中的可視部分觀測(cè)液體燃料導(dǎo)管，由此可以通過(guò)目視而容易地檢測(cè)液體燃料的耗盡標(biāo)志。
此外，如果收集體的表面的表面自由能被控制為高于液體燃料的值，則液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地直接供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其中液體燃料可以被定量地高效供應(yīng)到電池，而不需要提供泵、電磁閥、用于控制液體燃料排放量的控制裝置、排放量傳
21感器等，從而能夠減小燃料電池的尺寸；此外，還提供了相應(yīng)的
燃料電池。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其中液體燃料可以被定量地高效供應(yīng)到電池，而不需要提供泵、電磁閥、用于控制液體燃料排放量的控制裝置、排放量傳感器等，并且用后的燃料可以容易地自動(dòng)回收，而不需要提供單
獨(dú)的用后燃料回收槽；此外，還提供了相應(yīng)的燃料電池。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種燃料電池，其中液體燃
料可以被穩(wěn)定地直接供應(yīng)到燃料電極，可以容易地再次使用用后
廢燃料，并且電池的尺寸可以減小。
此外，提供了一種燃料電池，其中通過(guò)布置液體燃料的濃度
傳感器，使用者容易發(fā)現(xiàn)燃料的耗盡。
此外，提供了一種燃料電池，其中在用后燃料儲(chǔ)存槽與燃料
儲(chǔ)存槽之間的連接部分處布置了轉(zhuǎn)送體和收集體，因此可以穩(wěn)定
地將液體燃料直接供應(yīng)到燃料電極并且容易再次使用用后燃料，
而且電池具有優(yōu)異的使用性。


圖1 (a)是顯示本發(fā)明第一方面的第一實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是燃料電池單元的斜視圖，(c)是燃料電池單元的縱向剖開視圖。
圖2是顯示本發(fā)明第一方面的第一實(shí)施方式的改型例中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖3是顯示本發(fā)明第一方面的第二實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖4是本發(fā)明第一方面的第二實(shí)施方式中的使用的檢測(cè)管的例子的示意斜視圖。
圖5是顯示本發(fā)明第一方面的第三實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖6是顯示本發(fā)明第一方面的第四實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖7 (a)是顯示本發(fā)明第二方面的第一實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是燃料電池單元的斜視圖，(c)是燃料電池單元的縱向剖開視圖。
圖8是顯示本發(fā)明第二方面的第一實(shí)施方式的改型例中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖9是顯示本發(fā)明第二方面的第二實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖IO是顯示本發(fā)明第二方面的第三實(shí)施方式中的燃料電池的縱向局部示意剖視圖。
圖11 (a)是顯示本發(fā)明第三方面的第一實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是燃料電池單元的主要部分的局部示意縱向剖視圖。
圖12 (a)是顯示本發(fā)明第三方面的第二實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是燃料電池單元的局部斜視圖，(c)和(d)是燃料電池單元的縱向剖開視圖和斜視圖。
圖13是顯示本發(fā)明第三方面的第三實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖14是顯示本發(fā)明第三方面的第四實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖15 (a)是顯示本發(fā)明第四方面的第一實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是燃料電池單元的斜視圖，(c)是燃料電池單元的縱向剖開視圖。
圖16是顯示本發(fā)明第四方面的第二實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖17 (a)是顯示本發(fā)明第四方面的第三實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是顯示本發(fā)明第四方面的第四實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(c)是電池單元的安裝結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。
圖18是顯示本發(fā)明第四方面的第五實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖19 (a)是顯示本發(fā)明第四方面的第六實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是用后燃料儲(chǔ)存槽的另一個(gè)實(shí)施方式的示意剖視圖。
圖20是顯示本發(fā)明第四方面的第七實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖21 (a)是顯示本發(fā)明第五方面的第一實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是燃料電池單元的斜視圖，(c)是燃料電池單元的縱向剖開視圖，(d)是用后燃料儲(chǔ)存槽的打開結(jié)構(gòu)的斜視圖，(e)是用后燃料儲(chǔ)存槽的打開結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。
圖22是顯示本發(fā)明第五方面的第二實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖23 (a)是顯示本發(fā)明第五方面的第三實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是顯示本發(fā)明第五方面的第四實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(c)是電池單元的安裝結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。
圖24是顯示本發(fā)明第五方面的第五實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖。
圖25 (a)是顯示本發(fā)明第五方面的第六實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是用后燃料儲(chǔ)存槽的另一個(gè)實(shí)施方式的示意剖視圖。
圖26 (a)是顯示本發(fā)明第五方面的第七實(shí)施方式中的燃料電池的縱向示意剖視圖，(b)是用后燃料儲(chǔ)存槽的另一個(gè)實(shí)施方式的示意剖視圖。
圖27顯示了本發(fā)明第五方面的第八實(shí)施方式中的燃料電池以及容置在用后燃料儲(chǔ)存槽中的吸納體，其中(a)為斜視圖，(b)為俯視圖，(c)為正視圖。
圖28是顯示本發(fā)明第六方面的第一實(shí)施方式中的燃料儲(chǔ)存器的縱向示意剖視圖。
圖29是圖28的局部分解透視圖。圖30是示出了圖28中的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器的操作 狀態(tài)以及固定量的液體燃料供應(yīng)到液體燃料排放部分時(shí)的狀態(tài)的 縱向剖視圖。
圖31是顯示本發(fā)明第六方面的燃料電池實(shí)施方式的一個(gè)例子 的示意剖視圖，顯示了本發(fā)明的燃料電池的燃料儲(chǔ)存器安裝在燃 料電池主體上的狀態(tài)。
圖32 (a)和(b)是燃料電池的電池單元的斜視圖和縱向剖 視圖。
圖33是顯示本發(fā)明第六方面的第二實(shí)施方式中的燃料電池的
燃料儲(chǔ)存器的局部俯視圖。
圖34 (a)和(b)示出了設(shè)在液體燃料排放部分中的單向閥 的另一實(shí)施方式，其中(a)是單向閥關(guān)閉狀態(tài)的縱向剖視圖，(b) 是單向閥打開狀態(tài)的縱向剖視圖。
圖35 (a)是顯示本發(fā)明第七方面的第一實(shí)施方式中的燃料電 池的燃料儲(chǔ)存器的示意縱向剖視圖，(b)是廢燃料回收開口部的 縱向剖視圖。
圖36是圖35的局部分解透視圖。
圖37是示出了圖35中的燃料電池的燃料儲(chǔ)存器的操作狀態(tài) 以及固定量的液體燃料供應(yīng)到液體燃料排放部分時(shí)的狀態(tài)的縱向 剖視圖。
圖38是顯示本發(fā)明第七方面的燃料電池實(shí)施方式的一個(gè)例子 的示意剖視圖，顯示了本發(fā)明的燃料電池的燃料儲(chǔ)存器安裝在燃 料電池主體上的狀態(tài)。
圖39是顯示本發(fā)明第八方面的第一實(shí)施方式中的燃料電池的 縱向示意圖。
圖40 (a)是用在圖39中的燃料電池中的電池單元的斜視圖， (b)是其局部縱向剖開圖。
圖41是顯示本發(fā)明第八方面的第二實(shí)施方式中的燃料電池的 縱向剖視圖。
圖42是顯示本發(fā)明第八方面的第一實(shí)施方式中的燃料電池的斜視圖。
圖43 (a)是用在圖42中的燃料電池中的電池單元的斜視圖， (b)是其局部縱向剖視圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
A:燃料電池
10:燃料儲(chǔ)存槽(罐)
10a:轉(zhuǎn)送體
20:電纟也單元
30:燃料供應(yīng)件
40:用后燃料儲(chǔ)存槽(罐)
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明第一方面的實(shí)施方式。
圖1 (a)至(c)示出了燃料電池A的基本模式(第一實(shí)施 方式)，顯示了本發(fā)明第一方面的基本實(shí)施方式。
如圖1 (a)至(c)所示，所述燃料電池A設(shè)有燃料儲(chǔ)存 槽10，其用于儲(chǔ)存液體燃料；電池單元(燃料電池單元)20、 20， 它們每個(gè)分別是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)(carbonaceous)多孔體(物 質(zhì))的燃料電極體21的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層23、并且在電解質(zhì) 層23的外表面上構(gòu)建空氣電極層24而形成的；燃料供應(yīng)件30， 其連接著所述燃料儲(chǔ)存槽10并且具有浸滲結(jié)構(gòu)；以及用后燃料儲(chǔ) 存槽40，其設(shè)在所述燃料供應(yīng)件30的一端；所述燃料電池具有這 樣的結(jié)構(gòu)，即所述各電池單元20、 20串聯(lián)連接，并且燃料通過(guò)燃 料供應(yīng)件30而被順序供應(yīng)。
在本實(shí)施方式中，液體燃料被吸納在由容置于燃料儲(chǔ)存槽10 中的紗條(sliver)、多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體10a中。
吸納在燃料儲(chǔ)存槽IO的吸納體10a中的液體燃料包括甲醇和 水，但液體燃料并不特別局限于此，而是只要是能由作為燃料供 應(yīng)至后文所述燃料電極體中的化合物高效地獲得氫離子(H+)和 電子(e—)即可。例如，也可以使用液體燃料例如二甲醚(DME)、乙醇溶液、甲酸、肼、氨溶液、乙二醇、硼氫化鈉水溶液，當(dāng)然 要取決于燃料電極體的結(jié)構(gòu)。
具有不同濃度的上述液體燃料可以根據(jù)燃料電池的結(jié)構(gòu)和特 性而被使用，并且可以使用濃度為例如1至100%的液體燃料。
所述吸納體10a沒有特別的限制，只要其能夠吸納液體燃料 即可，并且其可以例如包括由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和 樹脂纖維燒結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括
下述材料中之一或者兩或更多種組合的纖維束天然纖維、動(dòng)物 毛發(fā)纖維、聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹 脂、聚氨酯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類 樹脂、聚醚類樹脂、聚苯撐類樹脂。如有必要，根據(jù)供應(yīng)到各電
池單元20的液體燃料量，所述多孔體和纖維束的孔隙度被適宜地選擇。
上面描述的燃料儲(chǔ)存槽io沒有特別的限制，只要其具有耐用
性、針對(duì)儲(chǔ)存于其中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、氣體不透過(guò)性(針 對(duì)氧氣、氮?dú)獾鹊臍怏w不透過(guò)性)即可，并且其可以包括金屬例 如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙 二醇酯，以及玻璃。
此外，燃料儲(chǔ)存槽優(yōu)選具有透光性，從而可以視覺觀測(cè)剩余 的液體燃料量。關(guān)于使得可以視覺觀測(cè)剩余液體燃料量的透光性，
如果透光率為50%或以上，則不論其材料和厚度如何都能視覺觀 測(cè)到容納物。更優(yōu)選地，如果透光率為80%或以上，則在實(shí)際使 用中不會(huì)有任何問題，并且液體燃料的可視性進(jìn)一步提高。
為了防止液體燃料泄漏和氣化，并且防止空氣進(jìn)入燃料儲(chǔ)存 器，其優(yōu)選由氣體非透過(guò)性材料制成，并且更優(yōu)選地，如果其氧 氣透過(guò)率(對(duì)應(yīng)氧氣不透過(guò)性)為100cc'25 nm/m2'24hratm (25 °C， 65%RH)或以下，則在實(shí)際使用中不會(huì)有任何問題。
燃料儲(chǔ)存槽IO沒有任何特別的限制，只要其具有以上特性即 可，并且其優(yōu)選具有針對(duì)儲(chǔ)存在其內(nèi)的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、 耐用性及透光性。作為示例，其包括金屬例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，以及玻璃。
關(guān)于燃料儲(chǔ)存槽io所用的材料，優(yōu)選的材料包括(如果不要
求光透過(guò)性)諸如鋁和不銹鋼等金屬、合成樹脂、玻璃，并且考 慮到剩余液體燃料量的可視性、氣體非透過(guò)性、制造和組裝中的 成本降低、制造的容易度，其優(yōu)選包括單層樹脂結(jié)構(gòu)或是兩或更 多層的多層結(jié)構(gòu)，所述層包括以下樹脂中的單一一種或兩或多種 乙烯.乙烯醇共聚物樹脂、聚丙烯腈、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯，更優(yōu)選地， 在上述樹脂中，如果其氧氣透過(guò)率(對(duì)應(yīng)氧氣不透過(guò)性)為100
cc-25 ^mi/m2'24 hr'atm (25°C， 65XRH)或以下，并且其透光率為 50%或以上，特別是80%或以上，則優(yōu)選被選擇。
特別優(yōu)選地，可以采用具有上述特性的氧氣不透過(guò)率并且透 光率為80%或以上的乙烯'乙烯醇共聚物樹脂、聚丙烯腈、聚偏二 氯乙烯。
燃料儲(chǔ)存槽IO優(yōu)選包括兩或更多層的多層結(jié)構(gòu)，并且理想地 包括這樣的兩或更多層的多層結(jié)構(gòu)，其中至少一層由前述樹脂組 中包含的材料制成，并且具有分別在前面描述的氣體非透過(guò)性和 透光性。如果多層結(jié)構(gòu)中的至少一層由具有前述性能(氣體透過(guò) 性)的樹脂制成，剩下的層可以由普通樹脂制成，這樣，在實(shí)際 使用中不會(huì)產(chǎn)生問題。這種多層結(jié)構(gòu)可以通過(guò)擠出成型、注射成 型、共擠出成型等制成。
此外，如需取代通過(guò)上述成型方法提供至少一個(gè)氣體非透過(guò) 層，也可以通過(guò)涂覆從前述樹脂組選擇的樹脂的溶液而提供氣體 非透過(guò)層。在這種涂覆方法中，同上面描述的諸如擠出成型、注 射成型等成型制造設(shè)備相比，不再需要特殊制造設(shè)備，并且可以 分步制造。
通過(guò)前述各成型方法和涂覆方法提供的氣體非透過(guò)層的厚度 優(yōu)選為10至2000 pm。如果厚度小于10 pm，則不能獲得氣體不 透過(guò)性。另一方面，如果厚度超過(guò)2000(im，則整個(gè)儲(chǔ)存槽部分的 性能例如透光性和柔性會(huì)受損。此外，如需取代通過(guò)上述成型或涂覆方法來(lái)提供氣體非透過(guò) 層，也可以通過(guò)覆蓋非透過(guò)性薄膜元件例如氣體非透過(guò)性薄膜而 提供。覆蓋的非透過(guò)性薄膜元件優(yōu)選包括由下面一組中選出的至 少一種金屬箔例如鋁箔，金屬氧化物例如鋁土和硅石的沉積物， 類金剛石碳(DLC)涂覆材料。如前所述，氣體不透過(guò)性可以通 過(guò)在燃料儲(chǔ)存槽10的外表面覆蓋所述非透過(guò)性薄膜元件而提供。
所述非透過(guò)性薄膜元件的厚度優(yōu)選為10至2000 pm，如前面描述 過(guò)的情況。如果非透過(guò)性薄膜元件是不具有可視性的元件，例如 鋁箔，則在氣體非透過(guò)性不會(huì)受損的程度上，燃料儲(chǔ)存槽的一部 分不被其覆蓋，并且被涂覆成格子狀或條狀，以提供檢測(cè)窗部分。 具有透光性的氣體非透過(guò)性薄膜可以涂覆在所述檢測(cè)窗部分上， 以確保氣體非透過(guò)性和可視性。
前面描述的作為電池單元的各個(gè)電池單元20具有燃料電極體 21，其包括精細(xì)多孔碳質(zhì)柱狀體，燃料電極體的中央部分具有被 燃料供應(yīng)件30穿過(guò)的貫通部22，并且電池單元具有這樣的結(jié)構(gòu)， 即電解質(zhì)層23構(gòu)建在所述燃料電極體21的外表面上，且空氣電 極層24構(gòu)建在電解質(zhì)層23的外表面上。燃料電池的各電池單元 20產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為理論上每個(gè)電池單元大約1.2 V。
構(gòu)成所述燃料電極體21的精細(xì)多孔碳質(zhì)柱狀體可以是任何形 式的，只要其為具有精細(xì)連通孔的多孔結(jié)構(gòu)即可，并且其包括例 如具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或點(diǎn)狀燒結(jié)結(jié)構(gòu)并且由非晶碳和炭粉構(gòu)成的 碳復(fù)合成型體，各向同性高密度碳材料成型體，碳纖維制紙成型 體，活性炭成型體?？紤]到容易控制燃料電池的燃料電極中的反 應(yīng)，并且進(jìn)一步提高反應(yīng)效率，包括非晶碳和炭粉并且具有精細(xì) 連通孔的碳復(fù)合成型體被優(yōu)選采用。
用于產(chǎn)生所述具有多孔結(jié)構(gòu)的碳復(fù)合體的炭粉優(yōu)選為選自下 述一組的至少一種(單獨(dú)或兩或更多種的組合)高定向熱解石墨 (HOPG)，集結(jié)石墨，天然石墨，人工石墨，碳納米管，富勒烯 (Fullerene)。
銷釕(Pt-Ru)催化劑、銥釕(Ir-Ru)催化劑和鉑錫(Pt-Sn)
29催化劑通過(guò)下述方法形成在燃料電極體21的外表面上，即利用含
有上述金屬離子或金屬精細(xì)顆粒前體例如金屬配合物的溶液進(jìn)行 浸滲或浸漬處理、然后進(jìn)行還原處理的方法，也可以利用金屬精 細(xì)顆粒的電沉積方法。
電解質(zhì)層23包括具有質(zhì)子傳導(dǎo)性和氫氧離子傳導(dǎo)性的離子交 換膜，例如基于氟的離子交換膜，包括Nafion (杜邦公司制造)， 此外，還包括耐熱性、甲醇滲透抑制性好的薄膜，例如包含作為 質(zhì)子傳導(dǎo)材料的無(wú)機(jī)化合物和作為膜材料的聚合物的復(fù)合膜，特 別是將沸石用作無(wú)機(jī)化合物、將丁苯類橡膠用作聚合物的復(fù)合膜， 以及碳?xì)浠衔镱惤又δぁ?br> 空氣電極層24包括多孔碳質(zhì)體，其上通過(guò)下述方法承載鉑 (Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)，該方法使用含有上述金屬的精細(xì)顆粒
前體的溶液，并且空氣電極層具有多孔結(jié)構(gòu)。
所述燃料供應(yīng)件30沒有特別的限制，只要其連接著用于吸納
容納在燃料儲(chǔ)存槽IO中的液體燃料的吸納體10a并且具有使得所 述燃料液體能夠供應(yīng)到相應(yīng)的電池單元20的浸滲結(jié)構(gòu)即可，燃料 供應(yīng)件包括例如由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖維燒 結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括下述材料中 之一或者兩或更多種組合的纖維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖維、 聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚氨酯 類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚醚 類樹脂、聚苯撐類樹脂。根據(jù)供應(yīng)到各電池單元20的液體燃料量， 所述多孔體和纖維束的孔隙度被適宜地選擇。
用后燃料儲(chǔ)存槽40布置在燃料供應(yīng)件30的一端。在這種情 況下，如果用后燃料儲(chǔ)存槽40直接接觸燃料供應(yīng)件30的端部以 直接吸納用后燃料，則不會(huì)有任何問題，并且如圖2(圖1的改型 例)所示，在與燃料供應(yīng)件30相接觸的部分，由紗條、多孔體或 纖維束構(gòu)成轉(zhuǎn)送體(中繼芯)40a，以形成用后燃料排放通道。
由燃料供應(yīng)件30供應(yīng)的液體燃料被用于燃料電池的電池單元 20中的反應(yīng)，并且由于燃料供應(yīng)量與燃料消耗量相關(guān)聯(lián)，因此幾乎不會(huì)有未經(jīng)反應(yīng)就排放到電池單元外側(cè)的液體燃料，所以不必 像傳統(tǒng)液體燃料型燃料電池那樣在燃料出口側(cè)設(shè)置處理系統(tǒng)。相 反，本發(fā)明采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相對(duì)于操作狀態(tài)而言被供應(yīng)
的燃料過(guò)量時(shí)，沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40
中，以防止阻礙反應(yīng)。
標(biāo)記50表示的元件包括一個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其將燃料儲(chǔ)存槽10與 用后燃料儲(chǔ)存槽40相結(jié)合，并且允許液體燃料可靠地通過(guò)燃料供 應(yīng)件30供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20。
在本實(shí)施方式中如此構(gòu)成的燃料電池A中，吸納在燃料儲(chǔ)存 槽10的吸納體10a中的液體燃料通過(guò)燃料電極體21或燃料供應(yīng) 件30的浸滲結(jié)構(gòu)在毛細(xì)力的作用下被引入燃料電池的電池單元 20、 20中。在這種情況下，可以設(shè)置與吸納體10a材料相同的轉(zhuǎn) 送體(中繼芯)10b，如圖2所示，用作燃料儲(chǔ)存槽10與燃料電 極體21或燃料供應(yīng)件30相連的部件。通過(guò)設(shè)置上述轉(zhuǎn)送體10b， 可以防止液體燃料過(guò)量地供應(yīng)到電池單元20，并且通過(guò)控制轉(zhuǎn)送 體10b的毛細(xì)力，可以控制液體燃料的供應(yīng)量。
在本實(shí)施方式中，燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)、燃料電極體 21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30、以及用后燃 料儲(chǔ)存槽40 (轉(zhuǎn)送體40a)的毛細(xì)力被設(shè)置為，如圖1 (a)或圖 2所示，燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)的毛細(xì)力<燃料電極體21 和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì)力，由此， 液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存槽IO直接供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng) 的電池單元20、 20而不會(huì)引起回流和中斷，即使是燃料電池A被 安置在任何狀態(tài)(角度)或是上下倒置時(shí)。優(yōu)選地，所述毛細(xì)力 被設(shè)置成燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)的毛細(xì)力<燃料電極體21 和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì)力<用后燃 料儲(chǔ)存槽40 (轉(zhuǎn)送體40a)的毛細(xì)力，由此可以獲得液體燃料的 穩(wěn)定流動(dòng)。
此外，在將轉(zhuǎn)送體10b設(shè)置在燃料儲(chǔ)存槽IO中時(shí)，如圖2所 示，轉(zhuǎn)送體10b的毛細(xì)力至少被設(shè)置為，燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a和轉(zhuǎn)送體10b)的毛細(xì)力<燃料電極體21和/或與燃料電極體 21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì)力，由此防止用后的液體燃料回 流到燃料儲(chǔ)存槽。優(yōu)選地，各毛細(xì)力設(shè)置為，吸納體10a的毛細(xì) 力<轉(zhuǎn)送體10b的毛細(xì)力<燃料電極體21和/或與燃料電極體21 相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì)力<轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力，由此， 液體燃料可以產(chǎn)生穩(wěn)定的流動(dòng)，而不論燃料電池的配置(上、下 或水平安置)如何。
此外，本實(shí)施方式的燃料電池A可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中 液體燃料可以流暢地供應(yīng)，而不會(huì)氣化。并且不需要使用專門的 輔助器具例如泵、吹風(fēng)機(jī)、燃料氣化器、冷凝器，因此可以減小 燃料電池的尺寸。
此外，具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料電極體21直接和/或通過(guò)與燃料 電極體21接觸的燃料供應(yīng)件30間接連接著燃料儲(chǔ)存槽10的端部， 以向各燃料電池單元20、 20供應(yīng)燃料，由此可以減小包含多個(gè)電 池單元的燃料電池的尺寸。
圖3示出了本發(fā)明第一方面的第二實(shí)施方式的燃料電池B。 在下面的第二實(shí)施方式以及更后面的實(shí)施方式中，燃料電池的那 些與前面描述的第一實(shí)施方式的燃料電池A中結(jié)構(gòu)相同且效果相 同的部件以與圖1中相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的解 釋。
如圖3所示，所述燃料電池B與前面描述的第一實(shí)施方式中 的燃料電池A的不同之處僅在于，用于液體燃料的耗盡檢測(cè)管10c 設(shè)在燃料儲(chǔ)存槽10中。
關(guān)于用于液體燃料的耗盡檢測(cè)管10c，在使用第一實(shí)施方式中 的用于液體燃料的吸納體10a時(shí)，液體燃料的吸納是不可見的， 因此使用者不能檢測(cè)液體燃料已被耗盡或是處在消耗的平均水 平，因此可能會(huì)出現(xiàn)突發(fā)電源故障的缺點(diǎn)。為了防止這種狀況， 設(shè)在吸納體10a中的液體燃料引導(dǎo)體10d與轉(zhuǎn)送體10b之間的耗 盡檢測(cè)管10c是液體燃料導(dǎo)管，其由具有可視性的透明或半透明 材料形成，并且被液體燃料流經(jīng)，從而為燃料電池提供一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中如圖3所示，液體燃料引導(dǎo)體10d的下部和轉(zhuǎn)送體10b的上部插入耗盡檢測(cè)管10c中。這使得能夠透過(guò)燃料儲(chǔ)存槽10的透明或半透明可視部10e視覺觀測(cè)耗盡檢測(cè)管10c是否缺少液體燃料，由此可以視覺檢測(cè)吸納體10a中的液體燃料缺乏。
所述液體燃料引導(dǎo)體10d由與轉(zhuǎn)送體10b相同的材料制成。多個(gè)吸納體10a設(shè)在燃料儲(chǔ)存槽10中，所述耗盡檢測(cè)管分別設(shè)在相應(yīng)吸納體lOa...的液體燃料排放部分處，由此可以檢測(cè)各吸納體中出現(xiàn)的液體燃料耗盡。
所述耗盡檢測(cè)管10c的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)所儲(chǔ)存的液體燃料儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性和透光性即可，并且包括無(wú)機(jī)材料例如玻璃以及合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯特別優(yōu)選，并且其可以采用傳統(tǒng)成型技術(shù)例如注射成型和擠出成型制成，還可以利用光造型(stereolithography)技術(shù)形成復(fù)雜形狀。
重要的一點(diǎn)是，耗盡檢測(cè)管10c的與液體燃料接觸的部分(內(nèi)壁)的表面自由能被設(shè)置成低于液體燃料的自由能，這使得可以降低耗盡檢測(cè)管10c被液體燃料潤(rùn)濕的潤(rùn)濕性。在液體燃料耗盡后，液體燃料立即被吸收在燃料電極體21或燃料供應(yīng)件30中，液體燃料不存在于耗盡檢測(cè)管10c中，因此液體燃料的耗盡可以檢測(cè)到。通常，耗盡檢測(cè)管10c的表面自由能可以通過(guò)利用表面改性劑處理而控制，所述表面改性劑可以是例如包括作為骨架的二甲基硅氧烷的硅樹脂涂料，含氟涂料，以及氟樹脂涂料。
此外，在很多情況下使用的液體燃料是透明的，因此在某些情況下即使是使用耗盡檢測(cè)管10c也難以檢測(cè)液體燃料是否耗盡。在這樣的情況下，通過(guò)利用銼刀或激光加工而在耗盡檢測(cè)管10c的內(nèi)壁上提供細(xì)微不規(guī)則度(凹凸結(jié)構(gòu))，由此耗盡檢測(cè)管10c可以呈現(xiàn)這樣的狀態(tài)，其中，在存在液體燃料的情況下耗盡檢測(cè)管10c看上去是透明的，而在液體燃料耗盡后耗盡檢測(cè)管10c看上去是模糊的。此外，耗盡檢測(cè)管10c設(shè)有指示部分10f，其借助于所述微小的不規(guī)則結(jié)構(gòu)通過(guò)字符或圖案例如圖4中的"用過(guò)"來(lái)指示耗盡，由此通過(guò)可理解的方式展示耗盡。
此外，可以用染料對(duì)液體燃料染色，這樣，耗盡檢測(cè)管10c
中的液體燃料耗盡可以通過(guò)色相變化而展現(xiàn)。在這種情況下，染料和/或顏料可以被用作著色劑，其沒有任何限制，只要能夠溶解并散布在液體燃料中并且對(duì)電能的產(chǎn)生沒有影響即可。例如，
在液體燃料材料甲醇溶液時(shí)，可以采用的著色劑包括通過(guò)將c. I.
Solvent Yellow 61作為著色劑溶解于水或甲醇中而制備的著色劑，
或是通過(guò)使用丁縮醛樹脂或苯乙烯丙烯酸樹脂將顏料例如酞花青
散布在甲醇或水中而制備的散布液體。
此外，在使用耗盡檢測(cè)管時(shí)，耗盡檢測(cè)管10c的毛細(xì)力的級(jí)別應(yīng)當(dāng)?shù)陀谖{體10a (包括引導(dǎo)體10d)和轉(zhuǎn)送體10b任何一個(gè)的毛細(xì)力，由此可以毫不遲延地顯示吸納體10a中的液體燃料的耗盡。除了受到強(qiáng)沖擊的情況外，耗盡檢測(cè)管10c中的液體燃料不會(huì)被切斷，因此在實(shí)際使用中可以毫無(wú)問題地連續(xù)供應(yīng)。
圖5示出了本發(fā)明第一方面的第三實(shí)施方式的燃料電池C。本實(shí)施方式中的燃料電池C與前述第一實(shí)施方式中的燃料電池A之間的差別在于，液體燃料儲(chǔ)存槽采用可更換料筒結(jié)構(gòu)的形式。
如圖5所示，這種料筒型液體燃料儲(chǔ)存槽60是這樣的結(jié)構(gòu)，其安裝在支承件70中，并且包括圓柱形本體部63，該本體部具有用于在前部保持轉(zhuǎn)送體10b的保持部61和牢固地固定在后端的插裝部62。由此形成了這樣的結(jié)構(gòu)，即浸滲有液體燃料的吸納體10a容置在本體部63內(nèi)，并且轉(zhuǎn)送體10b連接著吸納體10a。與這種料筒型液體燃料儲(chǔ)存槽60中的吸納體10a相連的轉(zhuǎn)送體10b連接著裝于支承件70中的燃料供應(yīng)件30。盡管未示出，但可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中燃料供應(yīng)件30的先端(圖5中的箭頭方向)連接著燃料電池的一個(gè)電池單元20,與前述第一實(shí)施方式一樣。
在上述燃料電池C中，浸滲在采用料筒結(jié)構(gòu)的液體燃料儲(chǔ)存槽60中的吸納體10a中的液體燃料被供應(yīng)到燃列供應(yīng)件30，并且在浸滲在采用料筒結(jié)構(gòu)的液體燃料儲(chǔ)存槽60中的吸納體10a中的液體燃料被消耗并耗盡后，液體燃料儲(chǔ)存槽60因具有料筒結(jié)構(gòu)而容易更換。
液體燃料優(yōu)選連續(xù)地從所述液體燃料儲(chǔ)存槽60供應(yīng)到燃料供應(yīng)件30，與前述第一實(shí)施方式中的情況一樣，優(yōu)選通過(guò)前述由具有比吸納體10a大的毛細(xì)力的多孔體和/或纖維束構(gòu)成的轉(zhuǎn)送體10b供應(yīng)。在這種情況下，燃料可被連續(xù)供應(yīng)，即使是在料筒結(jié)構(gòu)60安置在低于燃料供應(yīng)件30的位置的情況下。
圖6示出了本發(fā)明第一方面的第四實(shí)施方式的燃料電池D。
本實(shí)施方式中的燃料電池D與前述第三實(shí)施方式中的燃料電池C之間的差別在于，液體燃料的耗盡標(biāo)志可以容易地在采用可更換料筒結(jié)構(gòu)的液體燃料儲(chǔ)存槽上被視覺觀測(cè)，并且其具有與第二實(shí)施方式中的燃料電池B相同的作用和效果。
在所述燃料電池D中，浸滲在料筒結(jié)構(gòu)60a中的液體燃料(具有染色劑產(chǎn)生的著色)通過(guò)液體燃料導(dǎo)管64和轉(zhuǎn)送體10b供應(yīng)到燃料供應(yīng)件30，液體燃料導(dǎo)管由具有可視性的透明或半透明材料形成，并且其中通過(guò)表面改性劑而將液體燃料排斥層至少形成在與液體燃料接觸的表面上，通過(guò)形成在料筒結(jié)構(gòu)60上的透明或半透明部分65，可以視覺觀測(cè)所述液體燃料導(dǎo)管64，從而檢測(cè)由料筒結(jié)構(gòu)60a供應(yīng)的液體燃料的耗盡標(biāo)志，由此容易檢測(cè)到耗盡。
盡管未在圖中示出，但可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中燃料供應(yīng)件30的先端(圖6中的箭頭方向)連接著燃料電池的一個(gè)電池單元20，與前述第三實(shí)施方式一樣。在本實(shí)施方式中，優(yōu)選采用支承件70以及透明或半透明的具有可視性的結(jié)構(gòu)，以確保觀測(cè)液體燃料的耗盡標(biāo)志。
本發(fā)明第一方面的燃料電池并不局限于前面描述的各個(gè)實(shí)施方式，并且可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)作出各種程度的改變。
例如，燃料電池的電池單元20采用了圓柱形形狀，但它們也可以具有其它形狀，例如棱柱形和管形。它們既可以并聯(lián)也可以串連連接著燃料供應(yīng)件30。
此外，前面各實(shí)施方式中的燃料電池結(jié)構(gòu)的一部分可以被相
互變更和使用。例如，所述第三實(shí)施方式中的可更換料筒結(jié)構(gòu)60
的燃料儲(chǔ)存槽或是第四實(shí)施方式中的用于容易識(shí)別耗盡標(biāo)志的料
筒結(jié)構(gòu)60a可以被安裝，以取代前述第一實(shí)施方式的液體燃料儲(chǔ)存槽10。
此外，將所述第三實(shí)施方式中的料筒結(jié)構(gòu)60在所述第一實(shí)施方式的燃料供應(yīng)件30的端部用作用后燃料儲(chǔ)存器40，可以容易地更換用過(guò)的燃料儲(chǔ)存槽。
此外，前面各實(shí)施方式中的料筒結(jié)構(gòu)被用作燃料儲(chǔ)存槽，并且用后燃料儲(chǔ)存槽被借助于適宜的方法小心地重新充填，由此可以多次用作燃料儲(chǔ)存槽。
圖7 (a)至(c)是本發(fā)明第二方面的燃料電池E的基本實(shí)施方式(第一實(shí)施方式)的示意圖，圖8是該第一實(shí)施方式的改型的示意圖。
如圖7 (a)至(c)所示，燃料電池E設(shè)有燃料儲(chǔ)存槽IO，其用于儲(chǔ)存液體燃料；電池單元(燃料電池單元)20、 20，它們每個(gè)分別是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電極體21的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層23、并且在電解質(zhì)層23的外表面上構(gòu)建空氣電極層24而形成的；燃料供應(yīng)件30，其連接著所述燃料儲(chǔ)存槽IO并且具有浸滲結(jié)構(gòu)；以及用后燃料儲(chǔ)存槽40，其設(shè)在所述燃料供應(yīng)件30的一端；所述燃料電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，即所述各電池單元20、 20串聯(lián)連接，并且燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30而被順序供應(yīng)。
在本實(shí)施方式中，液體燃料如圖7 (a)所示被直接儲(chǔ)存，并且燃料供應(yīng)件30設(shè)在用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料儲(chǔ)存槽10的下部。收集體11以圍繞所述燃料供應(yīng)件30的方式設(shè)置，燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30供應(yīng)。
如圖8 (圖7的改型例)所示，可以獲得這樣的結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)送體(中繼芯)10a設(shè)在燃料儲(chǔ)存槽10的下部，收集體11以圍繞轉(zhuǎn)送體10a的方式布置，以通過(guò)轉(zhuǎn)送體10a和與所述轉(zhuǎn)送體10a相連的燃料供應(yīng)件30供應(yīng)燃料。
所述吸納體10a沒有特別的限制，只要其由紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成并且具有浸滲結(jié)構(gòu)即可，并且其可以例如包括由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖維燒結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括下述材料中之一或者兩或更多種組
合的纖維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖維、聚醛類樹脂、丙烯類樹
脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚氨酯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚醚類樹脂、聚苯撐類樹脂。
根據(jù)供應(yīng)到各電池單元20的液體燃料量，所述多孔體和纖維束的
孔隙度被適宜地設(shè)置。
收集體11具有與直液式(free ink)書寫器具中使用的部件相同的結(jié)構(gòu)，并且防止直接儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料因大氣壓力和溫度變化而過(guò)量排放到燃料供應(yīng)件30，并且可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中因膨脹等因素導(dǎo)致的液體燃料溢流被保持在收集體11中的收集部分lla、 lla...之間，并且在回到通常的大氣壓力和溫度后從收集體返回燃料儲(chǔ)存槽10。
收集體11的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存于其中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包括金屬例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯特別優(yōu)選，并且其可以采用傳統(tǒng)成型技術(shù)例如注射成型和擠出成型制成，還可以利用光造型技術(shù)形成復(fù)雜形狀。此外，通過(guò)使所述合成樹脂的薄膜經(jīng)受擠壓操作而獲得的單層件被疊置，由單層件構(gòu)成的收集體可以取代前述收集部分lla。
重要的一點(diǎn)是，收集體11的表面自由能設(shè)置成高于液體燃料的表面能量，這增強(qiáng)了收集體被液體燃料潤(rùn)濕的潤(rùn)濕性，以提高保持液體燃料的能力。收集體的表面自由能通?？梢酝ㄟ^(guò)等離子處理、臭氧處理、表面改性劑處理等而進(jìn)行控制。
上面描述的燃料儲(chǔ)存槽IO的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存于其中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性、透光性即可，并且其可以包括金屬例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、
聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，以及玻璃；并且燃料儲(chǔ)存槽可以采用與所述本發(fā)明第一方面相同的結(jié)構(gòu)，因此對(duì)其的描述略去。
另外，各燃料單元20可以采用與所述本發(fā)明第一方面相同的結(jié)構(gòu)，因此對(duì)其的描述略去。
所述燃料供應(yīng)件30沒有特別的限制，只要其能插入儲(chǔ)存著液體燃料的燃料儲(chǔ)存槽IO并且具有使得所述燃料液體能夠供應(yīng)到相應(yīng)的電池單元20的浸滲結(jié)構(gòu)即可，燃料供應(yīng)件包括例如由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖維燒結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括下述材料中之一或者兩或更多種組合的纖維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖維、聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚氨酯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚醚類樹脂、聚苯撐類樹脂。根據(jù)供應(yīng)到各電池單元20的液體燃料量，所述多孔體和纖維束的孔隙度被適宜地設(shè)置。
用后燃料儲(chǔ)存槽40布置在燃料供應(yīng)件30的一端。由多孔體或纖維束構(gòu)成的用于吸納用后燃料的吸納體容置在所述用后燃料儲(chǔ)存槽40中并且連接著燃料供應(yīng)件30的端部。如圖8所示，燃料供應(yīng)件可以通過(guò)轉(zhuǎn)送體40a連接著在用后燃料儲(chǔ)存槽40中吸納用后燃料的由多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體，所述轉(zhuǎn)送體與位于燃料供應(yīng)件30端部的轉(zhuǎn)送體10a同質(zhì)。
由燃料供應(yīng)件30供應(yīng)的液體燃料被用于電池單元20中的反應(yīng)，并且由于燃料供應(yīng)量與燃料消耗量相關(guān)聯(lián)，因此幾乎不會(huì)有未經(jīng)反應(yīng)就排放到電池單元外側(cè)的液體燃料，所以不必像傳統(tǒng)液體燃料型燃料電池那樣在燃料出口側(cè)設(shè)置處理系統(tǒng)。相反，本發(fā)明采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相對(duì)于操作狀態(tài)而言被供應(yīng)的燃料過(guò)量時(shí)，沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40中，以防止阻礙反應(yīng)。
標(biāo)記50表示的元件包括一個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其將燃料儲(chǔ)存槽10與用后燃料儲(chǔ)存槽40相結(jié)合，并且允許液體燃料從燃料儲(chǔ)存槽10
38可靠地通過(guò)燃料供應(yīng)件30供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20。
在本實(shí)施方式中如此構(gòu)成的燃料電池E中，吸納在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料通過(guò)燃料電極體21或燃料供應(yīng)件30的浸滲結(jié)構(gòu)在毛細(xì)力的作用下被引入電池單元20、 20中。
在本實(shí)施方式中，燃料儲(chǔ)存槽IO (轉(zhuǎn)送體10a)、燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30、以及用后燃料儲(chǔ)存槽40 (轉(zhuǎn)送體40a)的毛細(xì)力至少被設(shè)置為，燃料儲(chǔ)存槽10 (轉(zhuǎn)送體10a)的毛細(xì)力<燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì)力，由此，液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存槽10直接供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20而不會(huì)引起回流和中斷，即使是燃料電池E被安置在任何狀態(tài)(角度)或是上下倒置時(shí)。優(yōu)選地，所述毛細(xì)力被設(shè)置成燃料儲(chǔ)存槽10 (轉(zhuǎn)送體10a)的毛細(xì)力<燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì)力<用后燃料儲(chǔ)存槽40 (轉(zhuǎn)送體40a)的毛細(xì)力，由此可以穩(wěn)定且連續(xù)地獲得液體燃料分別從燃料儲(chǔ)存槽10和各個(gè)電池單元20、 20向用后燃料儲(chǔ)存槽的流動(dòng)，而不會(huì)引起液體燃料逆流或擾動(dòng)。
此外，本實(shí)施方式的燃料電池E可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中液體燃料可以流暢地供應(yīng)，而不會(huì)氣化。并且不需要使用專門的輔助器具例如泵、吹風(fēng)機(jī)、燃料氣化器、冷凝器，因此可以減小燃料電池的尺寸。
此外，直接連接著燃料儲(chǔ)存槽10的端部并且具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件30被連接為向各燃料電池單元20、 20供應(yīng)燃料，由此可以減小包含多個(gè)電池單元的燃料電池的尺寸。
另外，本實(shí)施方式中顯示了兩個(gè)電池單元20被使用時(shí)的例子，然而，連接(串聯(lián)或并聯(lián))的電池單元20的數(shù)量可以根據(jù)燃料電池的用途而增加，以獲得預(yù)期的電動(dòng)勢(shì)。
因此，本實(shí)施方式中的燃料電池E可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱贤残偷模⑶乙虼硕峁┮环N小尺寸的直接甲醇燃料電池，其可以用作諸如移動(dòng)電話、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備的電源。圖9示出了本發(fā)明第二方面的第二實(shí)施方式的燃料電池F。在下面的實(shí)施方式中，燃料電池的那些與前面描述的第一實(shí)施方式的燃料電池E中結(jié)構(gòu)相同且效果相同的部件以與圖7和圖8中相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的解釋。
如圖9所示，所述燃料電池F與前面描述的第一實(shí)施方式中的燃料電池的不同之處僅在于，液體燃料儲(chǔ)存槽采用可更換料筒結(jié)構(gòu)的形式。
如圖9所示，這種料筒型液體燃料儲(chǔ)存槽60是這樣的結(jié)構(gòu)，其安裝在支承件70中，并且包括圓柱形本體部64，該本體部具有先端保持部61，其保持著具有轉(zhuǎn)送體10a的收集體11，位于先端部的保持體62，以及牢固地固定在后端的插裝部63。液體燃料儲(chǔ)存在所述本體部64中，轉(zhuǎn)送體10a插入本體部中。這種料筒型液體燃料儲(chǔ)存槽60中的轉(zhuǎn)送體10a連接著裝于支承件70中的燃料供應(yīng)件30的先端部30a。盡管未示出，但可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中燃料供應(yīng)件30的先端(圖9中的箭頭方向)連接著電池單元20、 20...，與前述第一實(shí)施方式一樣。
在第二實(shí)施方式的燃料電池F中，液體燃料儲(chǔ)存槽采用的是料筒型的燃料儲(chǔ)存槽60，因此容易在燃料電池本體固定的情況下對(duì)其進(jìn)行更換。通過(guò)將液體燃料儲(chǔ)存槽60中的轉(zhuǎn)送體10a與燃料供應(yīng)件30接觸，就能排放液體燃料以使燃料電池操作。因此，開始使用和停止(中止)使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行，并且液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地供應(yīng)。
此外，本實(shí)施方式的燃料儲(chǔ)存槽60是料筒型的，因此可以作為用后燃料儲(chǔ)存槽而被再次使用。通過(guò)將設(shè)在所述燃料儲(chǔ)存槽60中的轉(zhuǎn)送體10a更換為與設(shè)在用后燃料儲(chǔ)存槽40中的轉(zhuǎn)送體10a具有相同毛細(xì)力的轉(zhuǎn)送體，并將本例中的燃料儲(chǔ)存槽安裝在燃料供應(yīng)件30的一端，就可以將其用作后燃料儲(chǔ)存槽。
圖IO示出了本發(fā)明第二方面的第三實(shí)施方式的燃料電池G。
本實(shí)施方式中的燃料電池G與前述第二實(shí)施方式中的燃料電池F之間的差別在于，其收集體為由疊置的單層件構(gòu)成的收集體15，該單層件呈平板狀延展，此外，料筒型燃料儲(chǔ)存槽的結(jié)構(gòu)也略有不同。該電池與前述第二實(shí)施方式的燃料電池B具有相同的作用和效果。
所述收集體15以與前述實(shí)施方式中的收集體11相同的方式起作用。多個(gè)突出部以適宜的間隔形成在各單層件16、 16...的表面上，相鄰單層件16以預(yù)期的間隔幾乎平行地安置，相鄰單層件上的突出部相互重疊，由此，用于保持溢流液體燃料的空間被形成，產(chǎn)生這些空間的所有單層件與設(shè)有供液體燃料流經(jīng)的轉(zhuǎn)送體10a的管道相接觸。
如圖IO所示，料筒型的燃料儲(chǔ)存槽80采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，其安裝在支承件70上，并且由圓柱形本體84構(gòu)成，所述本體設(shè)有先端保持件81，其在先端部保持著轉(zhuǎn)送體10a，插裝部82，其牢固地固定在后端部，以及罐部83，其用于儲(chǔ)存液體燃料。所述料筒型燃料儲(chǔ)存槽80中的轉(zhuǎn)送體10a連接著安裝在支承件70中的燃料供應(yīng)件30。盡管未示出，但可以釆用這樣的結(jié)構(gòu)，其中燃料供應(yīng)件30的先端(圖10中的箭頭方向)連接著電池單元20、20...，與前述第一實(shí)施方式一樣。
在如此構(gòu)造的本發(fā)明第二方面的第三實(shí)施方式的燃料電池G中，液體燃料儲(chǔ)存槽采用的是料筒型的燃料儲(chǔ)存槽80，其設(shè)有收集體15，該收集體以與前面描述的燃料電池E相同的方式起作用，即收集體由疊置的呈平板狀延展的單層件構(gòu)成，因此容易在燃料電池本體固定的情況下對(duì)其進(jìn)行更換以補(bǔ)充燃料。通過(guò)將液體燃料儲(chǔ)存槽80中的轉(zhuǎn)送體10a與燃料供應(yīng)件30接觸，就能排放液體燃料。因此，開始使用和停止(中止)使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行，并且液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地供應(yīng)。本實(shí)施方式的液體燃料儲(chǔ)存槽80可以被重新用作用后燃料儲(chǔ)存槽，如前述第二實(shí)施方式中那樣。
本發(fā)明第二方面的燃料電池并不局限于前面描述的各個(gè)實(shí)施方式，并且可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)作出各種程度的改變。例如，電池單元20采用了圓柱形形狀，但它們也可以具有其它形狀，例如棱柱形和管形。它們既可以并聯(lián)也可以串連連接著燃料供應(yīng)件30。
此外，前面各實(shí)施方式中的燃料電池結(jié)構(gòu)的一部分可以被相互變更和使用。例如，液體燃料儲(chǔ)存槽可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，即所述第二實(shí)施方式中的可更換料筒結(jié)構(gòu)60的燃料儲(chǔ)存槽或是第三實(shí)施方式中的料筒型燃料儲(chǔ)存槽80可以被安裝，以取代前述第一實(shí)施方式的液體燃料儲(chǔ)存槽10。
此外，前面各實(shí)施方式中的料筒結(jié)構(gòu)被用作燃料儲(chǔ)存槽，并且用后燃料儲(chǔ)存槽被借助于適宜的方法小心地重新充填，由此可以多次用作燃料儲(chǔ)存槽。
圖11 (a)和(b)是本發(fā)明第三方面的燃料電池H的基本實(shí)
施方式(第一實(shí)施方式)的示意圖。與前面描述的本發(fā)明第一方面的燃料電池中結(jié)構(gòu)相同的部件以相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的解釋。
如圖11 (a)和(b)所示，燃料電池H設(shè)有燃料儲(chǔ)存槽10，其用于儲(chǔ)存液體燃料f;電池單元(燃料電池單元)20、 20，它們每個(gè)分別是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電極體21的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層23、并且在電解質(zhì)層23的外表面上構(gòu)建空氣電極層24而形成的；燃料供應(yīng)件30，其連接著所述燃料儲(chǔ)存槽IO并且具有浸滲結(jié)構(gòu)；以及用后燃料儲(chǔ)存槽40，其設(shè)在所述燃料供應(yīng)件30的一端；所述燃料電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，即所述各電池單元20、 20串聯(lián)連接，并且燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30而被順序供應(yīng)。
與前面描述的本發(fā)明第一方面中所用相同的燃料被用作儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料f,因此省略對(duì)它的解釋。
在本實(shí)施方式中，液體燃料被直接儲(chǔ)存，如圖11 (a)所示，并且還在燃料儲(chǔ)存槽10的下部設(shè)有第二燃料儲(chǔ)存槽15，用于通過(guò)閥件12而儲(chǔ)存液體燃料。吸納液體燃料的多孔體或纖維束被容置在第二燃料儲(chǔ)存槽15中，燃料供應(yīng)件30連接著由所述容置在第二燃料儲(chǔ)存槽15中的多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體15a，以供應(yīng)燃料。
所述吸納體15a沒有特別的限制，只要其具有浸滲結(jié)構(gòu)即可， 并且其可以例如包括由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖 維燒結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括下述材
料中之一或者兩或更多種組合的纖維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖 維、聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚 氨酯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、 聚醚類樹脂、聚苯撐類樹脂。如有必要，所述多孔體和纖維束的 孔隙度被適宜地選擇。
閥件12具有與直液式書寫器具中使用的部件相同的結(jié)構(gòu)，并 且防止直接儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料因大氣壓力和溫度 變化而過(guò)量排放到燃料供應(yīng)件30，并且可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其 中過(guò)量的液體燃料保持在帶有閥件12的第二燃料儲(chǔ)存槽15中， 并且第二燃料儲(chǔ)存槽15中容置的多孔體或纖維束可臨時(shí)防止過(guò)量 的燃料排出。
所述闊件的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存于其 中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包括金屬 例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸 乙二醇酯。合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯特別優(yōu)選，并且其可以采用傳統(tǒng)成型技術(shù)例如注射成型和擠出 成型制成。
燃料儲(chǔ)存槽10的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存 于其中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包括 金屬例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯，以及玻璃。由于與前面描述的本發(fā)明第一方面中 所用的相同，因此省略對(duì)其的詳細(xì)解釋。
此外，與前面描述的本發(fā)明第一方面中所用相同的電池單元 被用作電池單元20，因此省略對(duì)它的解釋。
所述燃料供應(yīng)件30沒有特別的限制，只要其連接著用于吸納 容納在第二燃料儲(chǔ)存槽15中的液體燃料的吸納體15a并且具有使
43得所述燃料液體能夠供應(yīng)到相應(yīng)的電池單元20的浸滲結(jié)構(gòu)即可， 燃料供應(yīng)件包括例如由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖 維燒結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括下述材 料中之一或者兩或更多種組合的纖維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖 維、聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚 氨酯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、 聚醚類樹脂、聚苯撐類樹脂。根據(jù)供應(yīng)到各電池單元20的液體燃 料量，所述多孔體和纖維束的孔隙度被適宜地選擇。
用后燃料儲(chǔ)存槽40布置在燃料供應(yīng)件30的一端。由吸納用 后燃料的多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體41容置在儲(chǔ)存槽40中， 并且連接著燃料供應(yīng)件30的一端。
由燃料供應(yīng)件30供應(yīng)的液體燃料被用于電池單元20中的反 應(yīng)，并且由于燃料供應(yīng)量與燃料消耗量相關(guān)聯(lián)，因此幾乎不會(huì)有 未經(jīng)反應(yīng)就排放到電池單元外側(cè)的液體燃料，所以不必像傳統(tǒng)液 體燃料型燃料電池那樣在燃料出口側(cè)設(shè)置處理系統(tǒng)。相反，本發(fā) 明采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相對(duì)于操作狀態(tài)而言被供應(yīng)的燃料過(guò) 量時(shí)，沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40中，以防 止阻礙反應(yīng)。
標(biāo)記50表示的元件包括一個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其將燃料儲(chǔ)存槽10與 用后燃料儲(chǔ)存槽40相結(jié)合，并且允許液體燃料可靠地通過(guò)燃料供 應(yīng)件30供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20。
在本實(shí)施方式中如此構(gòu)成的燃料電池H中，閥件12在燃料儲(chǔ) 存槽10的推壓操作(頂入操作)下打開和關(guān)閉；通過(guò)燃料儲(chǔ)存槽 10的推壓(頂入)實(shí)現(xiàn)閥件12的打開，由此，液體燃料流入第二 燃料儲(chǔ)存槽15中以便臨時(shí)儲(chǔ)存；液體燃料通過(guò)閥件12流入第二 燃料儲(chǔ)存槽15中的由多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體15a中，并且 通過(guò)燃料供應(yīng)件30的浸滲結(jié)構(gòu)而將液體燃料引入電池單元20、20 中。
這使得可以通過(guò)燃料電極體21供應(yīng)到各電池單元20中，并 且可以在燃料儲(chǔ)存槽IO推壓(頂入)之后穩(wěn)定地供應(yīng)液體燃料。在本實(shí)施方式的燃料電池H中，排放閥件12在燃料儲(chǔ)存槽 10的推壓操作(頂入操作)下打開和關(guān)閉，由此燃料電池可以進(jìn) 行操作。這樣，開始使用和停止(中止)使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行， 并且液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地供應(yīng)。
在本實(shí)施方式中，燃料儲(chǔ)存槽IO(第二燃料儲(chǔ)存槽15中的由 多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體15a)、燃料電極體21和/或與燃料 電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30、以及用后燃料儲(chǔ)存槽40 (吸 納體41)的毛細(xì)力至少被設(shè)置為，是燃料儲(chǔ)存槽IO (第二燃料儲(chǔ) 存槽15中的由多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體15a)的毛細(xì)力〈燃料 電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì) 力，由此，液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存槽IO直接供應(yīng) 到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20而不會(huì)引起回流和中斷。優(yōu)選地， 所述毛細(xì)力被設(shè)置成燃料儲(chǔ)存槽IO(第二燃料儲(chǔ)存槽15中的由多 孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體15a)的毛細(xì)力〈燃料電極體21和/或 與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì)力<用后燃料儲(chǔ)存 槽40(吸納體41)的毛細(xì)力，由此可以穩(wěn)定且連續(xù)地獲得液體燃 料分別從燃料儲(chǔ)存槽10和各個(gè)電池單元20、 20向用后燃料儲(chǔ)存 槽的流動(dòng)，而不會(huì)引起液體燃料逆流或擾動(dòng)。
在本實(shí)施方式的燃料電池H中，各電池單元20采用平板狀(層 狀)結(jié)構(gòu)，因此很多電池單元可以沿燃料流向串聯(lián)連接，從而可 以獲得具有高電動(dòng)勢(shì)的燃料電池。燃料電池可以采用這樣的結(jié)構(gòu)， 其中液體燃料可以流暢地供應(yīng)，而不會(huì)氣化。并且不需要使用專 門的輔助器具例如泵、吹風(fēng)機(jī)、燃料氣化器、冷凝器，因此可以 減小燃料電池的尺寸。
因此，本實(shí)施方式中的燃料電池H可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱贤残偷?，?且因此而提供一種小尺寸的直接甲醇燃料電池，其可以用作諸如 移動(dòng)電話、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備的電源。
圖12 (a)至(d)是本發(fā)明第三方面的第二實(shí)施方式的燃料 電池I。
如圖12 (a)和(b)所示，所述燃料電池I與前面描述的第一實(shí)施方式中的燃料電池的不同之處在于，燃料儲(chǔ)存槽10中的液 體燃料是直接儲(chǔ)存的，液體燃料儲(chǔ)存槽采用可更換料筒結(jié)構(gòu)的形
式，其燃料供應(yīng)機(jī)構(gòu)中包括一個(gè)通過(guò)排放閥13設(shè)置在燃料儲(chǔ)存槽 10下部的液體燃料流入槽14，第二燃料儲(chǔ)存槽15通過(guò)閥件12設(shè) 置在燃料流入槽14的下部，每個(gè)電池單元20中的燃料電極體21 本身為多孔體并且同時(shí)設(shè)有燃料供應(yīng)件30的功能，并且電池單元 20沿燃料流向并聯(lián)連接。
電池單元20具有周12 (b)所示的結(jié)構(gòu)，并且位于圓柱體中 心的燃料電極體21由具有與燃料供應(yīng)件30相同的毛細(xì)力的多孔 體構(gòu)成，從而使得燃料能夠從第二燃料儲(chǔ)存槽15流到用后燃料儲(chǔ) 存槽40。在上面的結(jié)構(gòu)中，燃料電極體21可以具有圖12 (c)和 (d)所示的突出形式。
在本實(shí)施方式中如此構(gòu)成的燃料電池I中，排放閥13和閥件 12在燃料儲(chǔ)存槽10的推壓操作(頂入操作)下打開和關(guān)閉；通過(guò) 燃料儲(chǔ)存槽10的推壓(頂入)實(shí)現(xiàn)排放閥13的打開，由此，液 體燃料流入液體燃料流入槽14中；并且，由于閥件12被同時(shí)打 開，液體燃料流入第二燃料儲(chǔ)存槽15中以便臨時(shí)儲(chǔ)存。這使得由 燃料電極體21供應(yīng)到各電池單元20中的液體燃料具有前述第一 實(shí)施方式中的相同作用和效果。
在第二實(shí)施方式的燃料電池I中，燃料儲(chǔ)存槽10是料筒型的， 因此容易更換以補(bǔ)充燃料。排放閥13和閥件12通過(guò)燃料儲(chǔ)存槽 10的推壓操作(頂入操作)而打開和關(guān)閉，由此燃料電池可以進(jìn) 行操作。這樣，開始使用和停止(中止)使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行， 并且液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地供應(yīng)。
此外，在第二實(shí)施方式的燃料電池I中，各電池單元20采用 多孔結(jié)構(gòu)，因此不再需要燃料供應(yīng)件30，從而可以獲得這樣的燃 料電池，即可以實(shí)現(xiàn)各電池單元的性能和效率的提高，并且減小 尺寸。
使用三個(gè)電池單元20的例子顯示于本實(shí)施方式中，并且，連 接(串聯(lián)或并聯(lián))的電池單元20的數(shù)量可以根據(jù)燃料電池的用途而增加，以獲得預(yù)期的電動(dòng)勢(shì)。
因此，在本實(shí)施方式的燃料電池I中，可以將整個(gè)燃料電池轉(zhuǎn)
變?yōu)榱贤残偷?，并且將燃料?chǔ)存槽io轉(zhuǎn)變?yōu)榱贤残偷模虼硕?br> 供一種小尺寸的直接甲醇燃料電池，其可以用作諸如移動(dòng)電話、 筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備的電源。
圖13示出了本發(fā)明第三方面的第三實(shí)施方式的燃料電池J。
圖14示出了本發(fā)明第三方面的第四實(shí)施方式的燃料電池K。在下 面的實(shí)施方式中，燃料電池的那些與前面描述的第一實(shí)施方式的 燃料電池中結(jié)構(gòu)相同且效果相同的部件以與圖5中相同的附圖標(biāo) 記表示，并且省略對(duì)它們的解釋。
如圖13和14所示，所述燃料電池J或K與前述第一實(shí)施方 式中的燃料電池D之間的差別僅在于，用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料 儲(chǔ)存槽采用的是帶有閥件的可更換料筒結(jié)構(gòu)60。燃料電池J和K 之間的不同在于，來(lái)自料筒結(jié)構(gòu)60的液體燃料是直接浸滲并排放 到燃料供應(yīng)件中還是通過(guò)轉(zhuǎn)送體浸滲并排放到燃料供應(yīng)件中。
如圖13所示，第三實(shí)施方式中的料筒型液體燃料儲(chǔ)存槽60 是安裝在支承件70中的結(jié)構(gòu)。其包括圓柱形本體部62，本體部先 端部分安裝著用于保持與燃料供應(yīng)件30—體的轉(zhuǎn)送件(中繼元件) 31的先端保持部61，本體部的后端部分是封閉的。閥件65安裝 在本體部62中。在第四實(shí)施方式中，如圖14所示，轉(zhuǎn)送件沒有 與燃料供應(yīng)件30形成一體，而是作為轉(zhuǎn)送件32保持在先端保持 部62中，轉(zhuǎn)送件32具有與前面描述的由多孔體和纖維束構(gòu)成的 吸納體15a相同的材料。
閥件65采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中， 一排放閥通過(guò)液體燃料儲(chǔ)存 槽60的推壓(頂入)打開，以使燃料浸滲到轉(zhuǎn)送件31中，并且 排放閥在推壓停止后關(guān)閉。盡管未示出，但可以采用這樣的結(jié)構(gòu)， 其中燃料供應(yīng)件30的先端(圖13和14中的箭頭方向)連接著電 池單元20、 20，與前述第一或第二實(shí)施方式一樣。
在如此構(gòu)造的本實(shí)施方式的燃料電池J中，液體燃料儲(chǔ)存槽 采用的是料筒型的燃料儲(chǔ)存槽60，因此容易在燃料電池本體固定的情況下對(duì)其進(jìn)行更換，以補(bǔ)充燃料。保持部62通過(guò)推壓(頂入) 操作而打開閥件65，液體燃料儲(chǔ)存槽60中的液體燃料f通過(guò)轉(zhuǎn)送 件31浸滲到燃料供應(yīng)件30中，由此燃料電池可以操作。這樣， 開始使用和停止(中止)使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行，并且液體燃料 可以穩(wěn)定且連續(xù)地供應(yīng)。
在第四實(shí)施方式的燃料電池K中，液體燃料儲(chǔ)存槽采用的是 料筒型的燃料儲(chǔ)存槽60，因此可在燃料電池本體固定的情況下對(duì) 其進(jìn)行更換，以補(bǔ)充燃料。通過(guò)推壓(頂入)操作，燃料儲(chǔ)存槽 與燃料供應(yīng)件30的推壓部33接觸，以打開閥件65，液體燃料儲(chǔ) 存槽60中的液體燃料f通過(guò)轉(zhuǎn)送件32浸滲到燃料供應(yīng)件30中， 由此燃料電池可以操作。這樣，開始使用和停止(中止)使用時(shí) 的調(diào)整容易進(jìn)行，并且液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地供應(yīng)。
此外，前面第二至第四實(shí)施方式中的料筒結(jié)構(gòu)被用作燃料儲(chǔ) 存槽，并且用后燃料儲(chǔ)存槽被借助于適宜的方法小心地重新充填， 由此可以再次用作燃料儲(chǔ)存槽。
另外，第一實(shí)施方式中的燃料電池被用完后，燃料儲(chǔ)存槽10 被借助于適宜的方法小心地重新充填，由此可以在次用作燃料電 池。
本發(fā)明第三方面的燃料電池并不局限于前面描述的各個(gè)實(shí)施 方式，并且可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)作出各種程度的改 變。
前面各實(shí)施方式中的燃料電池結(jié)構(gòu)的一部分可以被相互變更 和使用。例如，可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，即所述第四實(shí)施方式中的 設(shè)有料筒型閥件65和轉(zhuǎn)送件32的液體燃料儲(chǔ)存槽60可以被安裝， 以取代前述第一實(shí)施方式的液體燃料儲(chǔ)存槽IO和閥件12。
此外，當(dāng)液體燃料被快速消耗的情況下，第四實(shí)施方式的燃 料電池的轉(zhuǎn)送件32可被替換為沒有液體燃料保持力的金屬制或樹 脂制元件，例如管或推桿，由此，每次可以向燃料供應(yīng)件30供應(yīng) 大量的液體燃料
圖15 (a)至(c)是本發(fā)明第四方面的燃料電池L的基本實(shí)施方式(第一實(shí)施方式)的示意圖。
如圖15 (a)至(c)所示，燃料電池L設(shè)有燃料儲(chǔ)存槽10， 其用于儲(chǔ)存液體燃料；電池單元(燃料電池單元)20、 20，它們 每個(gè)分別是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電極體21的外表面 上構(gòu)建電解質(zhì)層23、并且在電解質(zhì)層23的外表面上構(gòu)建空氣電極 層24而形成的；燃料供應(yīng)件30，其連接著所述燃料儲(chǔ)存槽IO并 且具有浸滲結(jié)構(gòu)，，以及用后燃料儲(chǔ)存槽40，其設(shè)在所述燃料供應(yīng) 件30的一端；所述燃料電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，即所述各電池單元 20、 20串聯(lián)連接，并且燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30而被順序供應(yīng)。在 所采用的結(jié)構(gòu)中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽40設(shè)有由具有毛細(xì)力的多 孔體和/或纖維束構(gòu)成的轉(zhuǎn)送體40a，以通過(guò)所述轉(zhuǎn)送體將用后的 燃料排放到用后燃料儲(chǔ)存槽40，此外，除了被所述轉(zhuǎn)送體40a經(jīng) 過(guò)的排放口 40b之外的部分被氣密性地密封。
與前面描述的本發(fā)明第一方面中所用相同的燃料被用作儲(chǔ)存 在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料，因此省略對(duì)它的解釋。
在本實(shí)施方式中，液體燃料被吸納在由容置于燃料儲(chǔ)存槽10 中的紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體10a中。所述吸納體10a 沒有特別的限制，只要其能夠吸納液體燃料即可，并且其可以具 有與后面所描述的燃料供應(yīng)件30相同的結(jié)構(gòu)。
燃料儲(chǔ)存槽10的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存 于其中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包括 金屬例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯，以及玻璃。由于與前面描述的本發(fā)明第一方面中 所用的相同，因此省略對(duì)其的詳細(xì)解釋。
此外，與前面描述的本發(fā)明第一方面中所用相同的電池單元 被用作電池單元20，因此省略對(duì)它的解釋。
所述燃料供應(yīng)件30沒有特別的限制，只要其連接著用于吸納 容納在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料的吸納體10a并且具有使得所 述燃料液體能夠供應(yīng)到相應(yīng)的電池單元20的浸滲結(jié)構(gòu)即可，燃料 供應(yīng)件包括例如由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖維燒結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括下述材料中 之一或者兩或更多種組合的纖維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖維、 聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚氨酯 類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚醚 類樹脂、聚苯撐類樹脂。根據(jù)供應(yīng)到各電池單元20的液體燃料量， 所述多孔體和纖維束的孔隙度被適宜地選擇。
用后燃料儲(chǔ)存槽40通過(guò)轉(zhuǎn)送體40a而布置在燃料供應(yīng)件30 的一端。采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，即所述用后燃料儲(chǔ)存槽40設(shè)有由 具有毛細(xì)力的多孔體和/或纖維束構(gòu)成的轉(zhuǎn)送體40a，以將用后的 燃料排放到用后燃料儲(chǔ)存槽40，并且除了被所述轉(zhuǎn)送體40a經(jīng)過(guò) 的排放口 40b之外的部分被氣密性地密封。此外，由多孔體或纖 維束構(gòu)成的用于吸納用后燃料的吸納體41布置在用后燃料儲(chǔ)存槽 40內(nèi)，并接觸轉(zhuǎn)送體40a的下端。
由燃料供應(yīng)件30供應(yīng)的液體燃料被用于電池單元20中的反 應(yīng)，并且由于燃料供應(yīng)量與燃料消耗量相關(guān)聯(lián)，因此幾乎不會(huì)有 未經(jīng)反應(yīng)就排放到電池單元外側(cè)的液體燃料，所以不必像傳統(tǒng)液 體燃料型燃料電池那樣在燃料出口側(cè)設(shè)置處理系統(tǒng)。相反，本發(fā) 明采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相對(duì)于操作狀態(tài)而言被供應(yīng)的燃料過(guò) 量時(shí)，沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40中，以防 止阻礙反應(yīng)。
標(biāo)記50表示的元件包括一個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其將燃料儲(chǔ)存槽10與 用后燃料儲(chǔ)存槽40相結(jié)合，并且允許液體燃料可靠地通過(guò)燃料供 應(yīng)件30供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20。
在本實(shí)施方式中如此構(gòu)成的燃料電池L中，吸納在容置于燃 料儲(chǔ)存槽10內(nèi)的吸納體10a中的液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30的 浸滲結(jié)構(gòu)在毛細(xì)力的作用下被引入電池單元20、 20中。
在本實(shí)施方式中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽40采用這樣的結(jié)構(gòu)， 即除了被所述轉(zhuǎn)送體40a經(jīng)過(guò)的排放口 40b之外的部分被氣密性 地密封；此外，在所采用的結(jié)構(gòu)中，用后的燃料通過(guò)布置在燃料 供應(yīng)件30—端的轉(zhuǎn)送體40a而直接吸納到吸納體41中。至少是燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)、燃料電極體21和/或與燃料電極 體21相接觸的燃料供應(yīng)件30、轉(zhuǎn)送體40a、以及用后燃料儲(chǔ)存槽 40 (吸納體41)的毛細(xì)力被設(shè)置為，燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a) 的毛細(xì)力<燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供 應(yīng)件30的毛細(xì)力<轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力<用后燃料儲(chǔ)存槽40(吸納 體41)的毛細(xì)力，由此，液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存 槽10直接供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20而不會(huì)引起回流和 中斷，即使是燃料電池L被安置在任何狀態(tài)(角度)或是上下倒 置時(shí)，并且沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40中， 以防止阻礙反應(yīng)。
在上述各實(shí)施方式中，用后燃料儲(chǔ)存槽40、布置在用后燃料 儲(chǔ)存槽40中的吸納體41、裝有吸納體41的用后燃料儲(chǔ)存槽40 可以是可更換的。用后燃料儲(chǔ)存槽40或布置在用后燃料儲(chǔ)存槽40 中的吸納體41可以保持原樣地廢棄，以便于排出用后燃料。此外， 通過(guò)對(duì)吸納在吸納體41和轉(zhuǎn)送體40a中的用后燃料進(jìn)行擠壓、離 心作用、氣化等處理，可以排出用后燃料，在這種情況下，用后 燃料儲(chǔ)存槽可以被再次使用。
此外，如果出于任何原因?qū)е麓媪舻娜剂系臐舛瓤杀蛔鳛橛?后燃料成分而被重新使用，則利用前述方法排出的用后燃料可以 再次充填到燃料儲(chǔ)存槽10中。
另外，在本實(shí)施方式的燃料電池L中，燃料電池可以采用這 樣的結(jié)構(gòu)，其中液體燃料可以流暢地供應(yīng)，而不會(huì)氣化。并且不 需要使用專門的輔助器具例如泵、吹風(fēng)機(jī)、燃料氣化器、冷凝器， 因此可以減小燃料電池的尺寸。
此外，直接連接著燃料儲(chǔ)存槽IO的端部并且具有浸滲結(jié)構(gòu)的 燃料供應(yīng)件30被連接為向各燃料電池單元20、 20供應(yīng)燃料，由
此可以減小包含多個(gè)電池單元的燃料電池的尺寸。
圖16示出了本發(fā)明第四方面的第二實(shí)施方式的燃料電池M。
燃料電池的那些與前面描述的第一實(shí)施方式的燃料電池L中結(jié)構(gòu) 相同且效果相同的部件以相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的解釋(對(duì)于第三實(shí)施方式以及隨后的實(shí)施方式也是如此)。
本實(shí)施方式中的燃料電池M與前述第一實(shí)施方式中的燃料電 池L之間的差別在于，液體燃料通過(guò)由容置于燃料儲(chǔ)存槽10中的 紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體10a以及轉(zhuǎn)送體10b供應(yīng)到 燃料供應(yīng)件30。
在本實(shí)施方式中，至少是燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)、轉(zhuǎn)送 體10b、燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng) 件30、轉(zhuǎn)送體40a、以及用后燃料儲(chǔ)存槽40 (吸納體41)的毛細(xì) 力被設(shè)置為，燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)的毛細(xì)力<轉(zhuǎn)送體10b 的毛細(xì)力<燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供 應(yīng)件30的毛細(xì)力<轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力<用后燃料儲(chǔ)存槽40(吸納 體41)的毛細(xì)力，由此，液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存 槽10直接供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20而不會(huì)引起回流和 中斷，即使是燃料電池M被安置在任何狀態(tài)(角度)或是上下倒 置時(shí)，并且沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40中， 以防止阻礙反應(yīng)。
圖17 (a)示出了本發(fā)明第四方面的第三實(shí)施方式的燃料電池N。
如圖17 (a)所示，本實(shí)施方式中的燃料電池N與前面描述 的第一實(shí)施方式中的燃料電池L的不同之處在于，液體燃料是直 接儲(chǔ)存的，并且收集體ll布置在用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料儲(chǔ)存槽 IO的下部，以供應(yīng)燃料。
在本實(shí)施方式中，收集體11具有與直液式書寫器具中使用的 部件相同的結(jié)構(gòu)，并且防止直接儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃 料因大氣壓力和溫度變化而過(guò)量排放到燃料供應(yīng)件30，并且可以 采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中因膨脹等因素導(dǎo)致的液體燃料溢流被保持 在收集體11中的收集部分lla、 lla...之間，并且在回到通常的大 氣壓力和溫度后從收集體返回燃料儲(chǔ)存槽10。燃料電池以與前面 描述的第一實(shí)施方式中相同的方式發(fā)揮作用。
圖17 (b)和(c)示出了本發(fā)明第四方面的第四實(shí)施方式的燃料電池O。
本實(shí)施方式中的燃料電池0與前面描述的第一實(shí)施方式中的
燃料電池L的不同之處在于，如圖17 (b)和(c)所示，液體燃 料是直接儲(chǔ)存的，在燃料儲(chǔ)存槽10的下部設(shè)有第二燃料儲(chǔ)存槽 15，用于通過(guò)閥件12而儲(chǔ)存液體燃料，用于吸納液體燃料的多孔 體或纖維束容置在所述第二燃料儲(chǔ)存槽15中，燃料供應(yīng)件30連 接著容置在所述第二燃料儲(chǔ)存槽15中的多孔體或纖維束，并且平 板狀電池單元20被采用。
在本實(shí)施方式中，閥件12在燃料儲(chǔ)存槽10的推壓操作(頂 入操作)下打開和關(guān)閉，由此，液體燃料流入第二燃料儲(chǔ)存槽15 中以便臨時(shí)儲(chǔ)存。這使得液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30而供應(yīng)到各 電池單元20中，并且可以獲得與所述第一實(shí)施方式中相同的作用 和效果。此外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)燃料儲(chǔ)存槽10的頂入操作 而供應(yīng)燃料，由此燃料電池可以進(jìn)行操作。這樣，液體燃料的供 應(yīng)量的控制、開始使用和停止使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行。
圖18示出了本發(fā)明第四方面的第五實(shí)施方式的燃料電池P。
本實(shí)施方式中的燃料電池P與前面描述的第一實(shí)施方式中的 燃料電池L的不同之處在于，如圖18所示，用于儲(chǔ)存液體燃料的 液體燃料儲(chǔ)存槽IO采用可更換料筒結(jié)構(gòu)的形式，其燃料供應(yīng)件中 包括一個(gè)通過(guò)排放閥13設(shè)置在下部的液體燃料流入槽14,第二燃 料儲(chǔ)存槽15通過(guò)閥件12設(shè)置在燃料流入槽14的下部，用于吸納 液體燃料的多孔體或纖維束容置在所述第二燃料儲(chǔ)存槽15中，燃 料供應(yīng)件30連接著容置在所述第二燃料儲(chǔ)存槽15中的多孔體或 纖維束，并且電池單元20是并聯(lián)連接的。
在本實(shí)施方式中，排放閥13和閥件12在燃料儲(chǔ)存槽10的推 壓操作(頂入操作)下打開和關(guān)閉；由此，液體燃料流入第二燃 料儲(chǔ)存槽15中以便臨時(shí)儲(chǔ)存。這使得液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30 而供應(yīng)到各電池單元20中，并且可以獲得與所述第一實(shí)施方式中 相同的作用和效果。此外，在本實(shí)施方式中，燃料儲(chǔ)存槽10是料 筒型的，因此容易更換以補(bǔ)充燃料。此外，通過(guò)燃料儲(chǔ)存槽10的
53頂入操作而供應(yīng)燃料，由此燃料電池可以進(jìn)行操作。這樣，開始 使用和停止使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行。
圖19示出了本發(fā)明第四方面的第六實(shí)施方式的燃料電池Q。 本實(shí)施方式中的燃料電池Q與前面描述的第二實(shí)施方式中的
燃料電池M的不同之處在于，用后燃料儲(chǔ)存槽40設(shè)有可開閉蓋42。
可開閉蓋42的結(jié)構(gòu)包括例如螺紋罩結(jié)構(gòu)、鉸接結(jié)構(gòu)、常規(guī)書 寫器具所用的嵌合罩結(jié)構(gòu)等，并且只要具有使得所使用的液體燃 料不易泄漏的結(jié)構(gòu)，就可以被適當(dāng)?shù)厥褂谩?br> 在本實(shí)施方式中，燃料電池以與前面描述的第一實(shí)施方式中 相同的方式發(fā)揮作用，并且容納在用后燃料儲(chǔ)存槽40中的吸納體 41是可更換的，從而用后的液體燃料容易廢棄。
此外，用后燃料儲(chǔ)存槽40是可拆裝的，并且可以安裝大尺寸 的用后燃料儲(chǔ)存槽40，如圖19 (b)所示。
可以使用后燃料儲(chǔ)存槽40可拆裝的結(jié)構(gòu)包括例如螺紋罩結(jié) 構(gòu)、嵌合結(jié)構(gòu)、利用螺栓等的固定而實(shí)現(xiàn)的容易拆卸的結(jié)構(gòu)等。
圖20示出了本發(fā)明第四方面的第七實(shí)施方式的燃料電池R。
本實(shí)施方式中的燃料電池R與前面描述的第一實(shí)施方式中的 燃料電池L的不同之處僅在于，如圖20所示，收集體45設(shè)在與 燃料供應(yīng)件30相接觸的轉(zhuǎn)送體40a的外周。
收集體45具有與直液式書寫器具中使用的部件相同的結(jié)構(gòu)， 并且防止直接儲(chǔ)存在用后燃料儲(chǔ)存槽40中的液體燃料因大氣壓力 和溫度變化而過(guò)量排放到燃料供應(yīng)件30，并且可以采用這樣的結(jié) 構(gòu)，其中容易回流的液體燃料被保持在收集體中的收集部分45a、 45a.,.之間，并且在回到通常的大氣壓力和溫度后從收集體返回用 后燃料儲(chǔ)存槽40。
收集體45的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存于其 中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包括金屬 例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸 乙二醇酯。合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯特別優(yōu)選，并且其可以采用傳統(tǒng)成型技術(shù)例如注射成型和擠出 成型制成，還可以利用光造型技術(shù)形成復(fù)雜形狀。此外，通過(guò)使 所述合成樹脂的薄膜經(jīng)受擠壓操作而獲得的單層件被疊置，由單
層件構(gòu)成的收集體可以取代前述收集部分45a。
重要的一點(diǎn)是，收集體45的表面自由能設(shè)置成高于用后液體 燃料的表面能量，這增強(qiáng)了收集體45被用后液體燃料潤(rùn)濕的潤(rùn)濕 性，以提高保持用后液體燃料的能力。收集體45的表面自'由能通 常可以通過(guò)等離子處理、臭氧處理、表面改性劑處理等而進(jìn)行控 制。
在本實(shí)施方式中，燃料電池以與前面描述的第一實(shí)施方式中 相同的方式發(fā)揮作用，并且轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力被設(shè)置成，燃料 電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì) 力〈轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力，由此，不用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存 在用后燃料儲(chǔ)存槽40中，而不會(huì)引起液體燃料由用后燃料儲(chǔ)存槽 40回流到各電池單元20、 20，以防止反應(yīng)受阻。
在本實(shí)施方式中，用后燃料儲(chǔ)存槽40是可更換的，或者用后 燃料儲(chǔ)存槽40可以設(shè)有可開閉蓋。用后燃料儲(chǔ)存槽40可以保持 原樣地廢棄，以排出用后燃料。此外，可開閉蓋可被打開以排出 用后燃料，在這種情況下，用后燃料儲(chǔ)存槽可被再次使用。
此外，如果出于任何原因?qū)е麓媪舻娜剂系臐舛瓤杀蛔鳛橛?后燃料成分而被重新使用，則利用前述方法排出的用后燃料可以 再次充填到燃料儲(chǔ)存槽10中。
作為可開閉蓋的結(jié)構(gòu)，除了第六實(shí)施方式的燃料電池F中的 用后燃料儲(chǔ)存槽所使用的結(jié)構(gòu)以外，在第四和第五實(shí)施方式中用 作來(lái)自燃料儲(chǔ)存槽的液體燃料的排放機(jī)構(gòu)的閥結(jié)構(gòu)也可以被用作 可開閉蓋的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明第四方面的燃料電池并不局限于前面描述的各個(gè)實(shí)施 方式，并且可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)作出各種程度的改 變。
通過(guò)例如將第三至第五實(shí)施方式中的燃料儲(chǔ)存槽與第六和第七實(shí)施方式中的用后燃料儲(chǔ)存槽相組合，可以自由地改變?nèi)剂想?池的形式。
此外，還可以連接多個(gè)如第一至第七實(shí)施方式中所述的用后 燃料儲(chǔ)存槽，以提高用后燃料儲(chǔ)存槽的儲(chǔ)存量。在這種情況下， 可以從串聯(lián)和并聯(lián)中選擇適宜的連接方式。
圖21 (a)至(e)是本發(fā)明第五方面的燃料電池S的基本實(shí) 施方式(第一實(shí)施方式)的示意圖。
如圖21 (a)至(e)所示，燃料電池S設(shè)有燃料儲(chǔ)存槽10， 其用于儲(chǔ)存液體燃料；電池單元(燃料電池單元)20、 20，它們 每個(gè)分別是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電極體21的外表面 上構(gòu)建電解質(zhì)層23、并且在電解質(zhì)層23的外表面上構(gòu)建空氣電極 層24而形成的；燃料供應(yīng)件30，其連接著所述燃料儲(chǔ)存槽10并 且具有浸滲結(jié)構(gòu)；以及用后燃料儲(chǔ)存槽40，其設(shè)在所述燃料供應(yīng) 件30的一端；所述燃料電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，即所述各電池單元 20、 20串聯(lián)連接，并且燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30而被順序供應(yīng)。在 所采用的結(jié)構(gòu)中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽40設(shè)有由具有毛細(xì)力的多 孔體和/或纖維束構(gòu)成的轉(zhuǎn)送體40a，以通過(guò)所述轉(zhuǎn)送體40a將用 后的燃料排放到用后燃料儲(chǔ)存槽40，此外，在所采用的結(jié)構(gòu)中， 所述用后燃料儲(chǔ)存槽40是打開的。
與前面描述的本發(fā)明第一方面中所用相同的燃料被用作儲(chǔ)存 在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料，因此省略對(duì)它的解釋。
在本實(shí)施方式中，液體燃料被吸納在由容置于燃料儲(chǔ)存槽10 中的紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體10a中。所述吸納體10a 沒有特別的限制，只要其能夠吸納液體燃料即可，并且其可以具 有與后面所描述的燃料供應(yīng)件30相同的結(jié)構(gòu)即可。
燃料儲(chǔ)存槽IO的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存 于其中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包括 金屬例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯，以及玻璃。由于與前面描述的本發(fā)明第一方面中 所用的相同，因此省略對(duì)其的詳細(xì)解釋。此外，與前面描述的本發(fā)明第一方面中所用相同的電池單元
被用作電池單元20，因此省略對(duì)它的解釋。
所述燃料供應(yīng)件30沒有特別的限制，只要其連接著用于吸納 容納在燃料儲(chǔ)存槽IO中的液體燃料的吸納體10a并且具有使得所 述燃料液體能夠供應(yīng)到相應(yīng)的電池單元20的浸滲結(jié)構(gòu)即可，燃料 供應(yīng)件包括例如由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖維燒 結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括下述材料中 之一或者兩或更多種組合的纖維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖維、 聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚氨酯 類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚醚 類樹脂、聚苯撐類樹脂。根據(jù)供應(yīng)到各電池單元20的液體燃料量， 所述多孔體和纖維束的孔隙度被適宜地選擇。
用后燃料儲(chǔ)存槽40通過(guò)轉(zhuǎn)送體40a而布置在燃料供應(yīng)件30 的一端。采用的是這樣的開式結(jié)構(gòu)，即所述用后燃料儲(chǔ)存槽40設(shè) 有由具有毛細(xì)力的多孔體和/或纖維束構(gòu)成的轉(zhuǎn)送體40a，以將用 后的燃料排放，并且設(shè)有能夠在很大程度上暴露吸納體41的開口 部分40c，如圖21 (d)和(e)所示，以及用于轉(zhuǎn)送體40a的插孔 40b。此外，由多孔體或纖維束構(gòu)成的用于吸納用后燃料的吸納體 41布置在用后燃料儲(chǔ)存槽40內(nèi)，并接觸轉(zhuǎn)送體40a的下端。還可 以設(shè)有肋40d，以防止吸納體掉落。
由燃料供應(yīng)件30供應(yīng)的液體燃料被用于電池單元20中的反 應(yīng)，并且由于燃料供應(yīng)量與燃料消耗量相關(guān)聯(lián)，因此幾乎不會(huì)有 未經(jīng)反應(yīng)就排放到電池單元外側(cè)的液體燃料，所以不必像傳統(tǒng)液 體燃料型燃料電池那樣在燃料出口側(cè)設(shè)置處理系統(tǒng)。相反，本發(fā) 明采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相對(duì)于操作狀態(tài)而言被供應(yīng)的燃料過(guò) 量時(shí)，沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40中，以防 止阻礙反應(yīng)。
標(biāo)記50表示的元件包括一個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其將燃料儲(chǔ)存槽10與 用后燃料儲(chǔ)存槽40相結(jié)合，并且允許液體燃料可靠地通過(guò)燃料供 應(yīng)件30供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20。在本實(shí)施方式中如此構(gòu)成的燃料電池S中，吸納在容置于燃
料儲(chǔ)存槽10內(nèi)的吸納體10a中的液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30的 浸滲結(jié)構(gòu)在毛細(xì)力的作用下被引入電池單元20、 20中。
在本實(shí)施方式中，所述用后燃料儲(chǔ)存槽40采用這樣的開式結(jié) 構(gòu)，即所述設(shè)有開口部分40c以及用于轉(zhuǎn)送體40a的插孔40b;此 外，在所采用的結(jié)構(gòu)中，用后的燃料通過(guò)布置在燃料供應(yīng)件30 — 端的轉(zhuǎn)送體40a而直接吸納到吸納體41中。至少是燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)、燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的 燃料供應(yīng)件30、轉(zhuǎn)送體40a、以及用后燃料儲(chǔ)存槽40(吸納體41) 的毛細(xì)力被設(shè)置為，燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)的毛細(xì)力<燃料 電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì) 力<轉(zhuǎn)送體403的毛細(xì)力<用后燃料儲(chǔ)存槽40 (吸納體41)的毛細(xì) 力，由此，液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存槽IO直接供應(yīng) 到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20而不會(huì)引起回流和中斷，即使是燃 料電池S被安置在任何狀態(tài)(角度)或是上下倒置時(shí)，并且沒有 被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40中，以防止阻礙反應(yīng)。
在本實(shí)施方式中，用后燃料儲(chǔ)存槽40不是氣密性密封的，因 此用后燃料可以通過(guò)氣化而從吸納體40a排放到大氣。在燃料電 池被短期使用的情況下，用后燃料的量較小，因此用后燃料可以 通過(guò)氣化而直接排放到大氣。
此外，即使是大量的用后燃料被排放時(shí)，其也可以被限定在 最多為可由吸納體40a吸納的量，所吸納的用后燃料可以通過(guò)氣 化而順序排放到大氣。
在上述各實(shí)施方式中，用后燃料儲(chǔ)存槽40、布置在用后燃料 儲(chǔ)存槽40中的吸納體41或裝有吸納體41的用后燃料儲(chǔ)存槽40 可以是可更換的。用后燃料儲(chǔ)存槽40或布置在用后燃料儲(chǔ)存槽40 中的吸納體41可以保持原樣地廢棄，以便于排出用后燃料。此外， 通過(guò)對(duì)吸納在吸納體41和轉(zhuǎn)送體40a中的用后燃料進(jìn)行擠壓、離 心作用、氣化等處理，可以排出用后燃料，在這種情況下，用后 燃料儲(chǔ)存槽可以被再次使用。另外，在本實(shí)施方式的燃料電池S中，燃料電池可以采用這 樣的結(jié)構(gòu)，其中液體燃料可以流暢地供應(yīng)，而不會(huì)氣化。并且不 需要使用專門的輔助器具例如泵、吹風(fēng)機(jī)、燃料氣化器、冷凝器， 因此可以減小燃料電池的尺寸。
此外，具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件30直接連接著燃料儲(chǔ)存槽 10的端部以向各燃料電池單元20、 20供應(yīng)燃料，由此可以減小包 含多個(gè)電池單元的燃料電池的尺寸。
圖22示出了本發(fā)明第五方面的第二實(shí)施方式的燃料電池T。 燃料電池的那些與前面描述的第一實(shí)施方式的燃料電池S中結(jié)構(gòu) 相同且效果相同的部件以相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們 的解釋(對(duì)于第三實(shí)施方式以及隨后的實(shí)施方式也是如此)。
本實(shí)施方式中的燃料電池T與前述第一實(shí)施方式中的燃料電 池S之間的差別在于，液體燃料通過(guò)由容置于燃料儲(chǔ)存槽10中的 紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體10a以及轉(zhuǎn)送體10b供應(yīng)到 燃料供應(yīng)件30。
在本實(shí)施方式中，至少是燃料儲(chǔ)存槽IO (吸納體10a)、轉(zhuǎn)送 體10b、燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng) 件30、轉(zhuǎn)送體40a、以及用后燃料儲(chǔ)存槽40 (吸納體41)的毛細(xì) 力被設(shè)置為，燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)的毛細(xì)力<轉(zhuǎn)送體10b 的毛細(xì)力<燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供 應(yīng)件30的毛細(xì)力<轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力<用后燃料儲(chǔ)存槽40(吸納 體41)的毛細(xì)力，由此，液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存 槽10直接供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20而不會(huì)引起回流和 中斷，即使是燃料電池T被安置在任何狀態(tài)(角度)或是上下倒 置時(shí)，并且沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40中， 以防止阻礙反應(yīng)。
圖23 (a)示出了本發(fā)明第五方面的第三實(shí)施方式的燃料電池U。
如圖23 (a)所示，本實(shí)施方式中的燃料電池U與前面描述 的第一實(shí)施方式中的燃料電池S的不同之處在于，液體燃料是直
59接儲(chǔ)存的，并且收集體11布置在用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料儲(chǔ)存槽 IO的下部，以供應(yīng)燃料。
在本實(shí)施方式中，收集體11具有與直液式書寫器具中使用的
部件相同的結(jié)構(gòu)，并且防止直接儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃 料因大氣壓力和溫度變化而過(guò)量排放到燃料供應(yīng)件30，并且可以 采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中因膨脹等因素導(dǎo)致的液體燃料溢流被保持 在收集體11中的收集部分lla、 lla...之間，并且在回到通常的大 氣壓力和溫度后從收集體返回燃料儲(chǔ)存槽10。燃料電池以與前面 描述的第一實(shí)施方式中相同的方式發(fā)揮作用。
圖23 (b)和(c)示出了本發(fā)明第五方面的第四實(shí)施方式的 燃料電池V。
本實(shí)施方式中的燃料電池V與前面描述的第一實(shí)施方式中的 燃料電池S的不同之處在于，如圖23 (b)禾B (c)所示，液體燃 料是直接儲(chǔ)存的，在燃料儲(chǔ)存槽10的下部設(shè)有第二燃料儲(chǔ)存槽 15，用于通過(guò)閥件12而儲(chǔ)存液體燃料，用于吸納液體燃料的多孔 體或纖維束容置在所述第二燃料儲(chǔ)存槽15中，燃料供應(yīng)件30連 接著容置在所述第二燃料儲(chǔ)存槽15中的多孔體或纖維束，并且平 板狀電池單元20被采用。
在本實(shí)施方式中，閥件12在燃料儲(chǔ)存槽10的推壓操作(頂 入操作)下打開和關(guān)閉，由此，液體燃料流入第二燃料儲(chǔ)存槽15 中以便臨時(shí)儲(chǔ)存。這使得液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30而供應(yīng)到各 電池單元20中，并且可以獲得與所述第一實(shí)施方式中相同的作用 和效果。此外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)燃料儲(chǔ)存槽IO的頂入操作 而供應(yīng)燃料，由此燃料電池可以進(jìn)行操作。這樣，液體燃料的供 應(yīng)量的控制、開始使用和停止使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行。
圖24示出了本發(fā)明第五方面的第五實(shí)施方式的燃料電池W。
本實(shí)施方式中的燃料電池W與前面描述的第一實(shí)施方式中的 燃料電池S的不同之處在于，如圖24所示，液體燃料是直接儲(chǔ)存 的，用于儲(chǔ)存液體燃料的液體燃料儲(chǔ)存槽IO釆用可更換料筒結(jié)構(gòu) 的形式，其燃料供應(yīng)件中包括一個(gè)通過(guò)排放閥13設(shè)置在燃料儲(chǔ)存槽10下部的液體燃料流入槽14，第二燃料儲(chǔ)存槽15通過(guò)閥件12 設(shè)置在燃料流入槽M的下部，用于吸納液體燃料的多孔體或纖維 束容置在所述第二燃料儲(chǔ)存槽15中，燃料供應(yīng)件30連接著容置 在所述第二燃料儲(chǔ)存槽15中的多孔體或纖維束，并且電池單元20 是并聯(lián)連接的。
在本實(shí)施方式中，排放閥13和閥件12在燃料儲(chǔ)存槽10的推 壓操作(頂入操作)下打開和關(guān)閉；由此，液體燃料流入第二燃 料儲(chǔ)存槽15中以便臨時(shí)儲(chǔ)存。這使得液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30 而供應(yīng)到各電池單元20中，并且可以獲得與所述第一實(shí)施方式中 相同的作用和效果。此外，在本實(shí)施方式中，燃料儲(chǔ)存槽10是料 筒型的，因此容易更換以補(bǔ)充燃料。此外，通過(guò)燃料儲(chǔ)存槽10的 頂入操作而供應(yīng)燃料，由此燃料電池可以進(jìn)行操作。這樣，開始 使用和停止使用時(shí)的調(diào)整容易進(jìn)行。
圖25示出了本發(fā)明第五方面的第六實(shí)施方式的燃料電池X。
本實(shí)施方式中的燃料電池X與前面描述的第二實(shí)施方式中的 燃料電池T的不同之處在于，如圖25(a)所示，用后燃料儲(chǔ)存槽 40設(shè)有可開閉蓋42。
可幵閉蓋42的結(jié)構(gòu)包括例如螺紋罩結(jié)構(gòu)、鉸接結(jié)構(gòu)、常規(guī)書 寫器具所用的嵌合罩結(jié)構(gòu)等，并且只要具有使得所使用的液體燃 料不易泄漏的結(jié)構(gòu)，就可以被適當(dāng)?shù)厥褂谩?br> 在本實(shí)施方式中，燃料電池以與前面描述的第一實(shí)施方式中 相同的方式發(fā)揮作用，并且容置在用后燃料儲(chǔ)存槽40中的吸納體 41是可更換的，從而用后的液體燃料容易廢棄。
此外，用后燃料儲(chǔ)存槽40是可拆裝的，并且可以安裝大尺寸 的用后燃料儲(chǔ)存槽40，如圖25 (b)所示。
可以使用后燃料儲(chǔ)存槽40可拆裝的結(jié)構(gòu)包括例如螺紋罩結(jié) 構(gòu)、嵌合結(jié)構(gòu)、利用螺栓等的固定而實(shí)現(xiàn)的容易拆卸的結(jié)構(gòu)等。
圖26示出了本發(fā)明第五方面的第七實(shí)施方式的燃料電池Y。
本實(shí)施方式中的燃料電池Y與前面描述的第一實(shí)施方式中的 燃料電池的不同之處僅在于，如圖26(a)所示，在開式使用的用后燃料儲(chǔ)存槽40中，收集體45設(shè)在與燃料供應(yīng)件30相接觸的轉(zhuǎn) 送體40a的外周。
收集體45具有與直液式書寫器具中使用的部件相同的結(jié)構(gòu)， 并且防止直接儲(chǔ)存在用后燃料儲(chǔ)存槽40中的液體燃料因大氣壓力 和溫度變化而過(guò)量排放到燃料供應(yīng)件30，并且可以采用這樣的結(jié) 構(gòu)，其中容易回流的液體燃料被保持在收集體中的收集部分45a、 45a...之間，并且在回到通常的大氣壓力和溫度后從收集體返回用 后燃料儲(chǔ)存槽40。
收集體45的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存于其 中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包括金屬 例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸 乙二醇酯。合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯特別優(yōu)選，并且其可以采用傳統(tǒng)成型技術(shù)例如注射成型和擠出 成型制成，還可以利用光造型技術(shù)形成復(fù)雜形狀。此外，通過(guò)使 所述合成樹脂的薄膜經(jīng)受擠壓操作而獲得的單層件被疊置，由單 層件構(gòu)成的收集體可以取代前述收集部分45a。
重要的一點(diǎn)是，收集體45的表面自由能設(shè)置成高于用后液體 燃料的表面能量，這增強(qiáng)了收集體45被用后液體燃料潤(rùn)濕的潤(rùn)濕 性，以提高保持用后液體燃料的能力。收集體45的表面自由能通 常可以通過(guò)等離子處理、臭氧處理、表面改性劑處理等而進(jìn)行控 制。
在本實(shí)施方式中，燃料電池以與前面描述的第一實(shí)施方式中 相同的方式發(fā)揮作用，并且轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力被設(shè)置成，燃料 電極體21和/或與燃料電極體.21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì) 力〈轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力，由此，不用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存 在用后燃料儲(chǔ)存槽40中，而不會(huì)引起液體燃料由用后燃料儲(chǔ)存槽 40回流到各電池單元20、 20，以防止反應(yīng)受阻。
在本實(shí)施方式中，如果小量的用后燃料被排放，則用后燃料 可以通過(guò)敞開的開口氣化，從而直接排放到大氣。
此外，在排放大量的用后燃料時(shí)，所述蓋可以被打開，以排放用后燃料。
作為可開閉蓋42的結(jié)構(gòu)，可以采用第六實(shí)施方式的燃料電池中的用后燃料儲(chǔ)存槽所使用的結(jié)構(gòu)，除此之外，在第四和第五實(shí)施方式中用作來(lái)自燃料儲(chǔ)存槽的液體燃料的排放機(jī)構(gòu)的閥結(jié)構(gòu)也可以被用作可開閉蓋的結(jié)構(gòu)。
此外，用后燃料儲(chǔ)存槽40的尺寸可以加大，并且被穿通開設(shè)微小開口部40d、 40d...，如圖26 (b)所示。此外，用后燃料儲(chǔ)存槽40可以設(shè)有可開閉蓋42。如果小量的用后燃料被排放，則用后燃料可以通過(guò)敞開的開口氣化，從而直接排放到大氣。此外，在排放大量的用后燃料時(shí)，所述蓋可以被打開，以排放用后燃料。
此外，用后燃料儲(chǔ)存槽40的內(nèi)側(cè)以及微小幵口部40d的周邊的表面能被設(shè)置成低于用后燃料的表面能，由此，可以防止儲(chǔ)存在用后燃料儲(chǔ)存槽40中的以液體的形式泄漏。
這是因?yàn)?，用后燃料?chǔ)存槽40的內(nèi)側(cè)以及微小開口部40d的周邊的表面能被設(shè)置成低于用后燃料的表面能，因此被液體燃料潤(rùn)濕的潤(rùn)濕性減小，從而使得用后燃料難以從用后燃料儲(chǔ)存槽40的開口部分泄漏。
圖27示出了本發(fā)明第五方面的第八實(shí)施方式的燃料電池Z。
本實(shí)施方式中的燃料電池Z與前面描述的各實(shí)施方式中的燃料電池A至G的不同之處僅在于，考慮到所產(chǎn)生的用后燃料的量超過(guò)從用后燃料儲(chǔ)存槽40向大氣的排放量的情況，設(shè)有吸納體41，其形狀為使得用后燃料更容易氣化。
如圖27 (a)至(c)所示，吸納體41具有翅片形狀，其中，各吸鈉部41a以預(yù)定的間隔形成，空氣層41b設(shè)在吸納部41a之間，從而可以更高效地將用后燃料氣化到大氣中。
轉(zhuǎn)送體40a的安裝空間既可以是中部也可以是兩側(cè)。
本發(fā)明第五方面的燃料電池并不局限于前面描述的各個(gè)實(shí)施方式，并且可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)作出各種程度的改變。
例如，第一至第六實(shí)施方式的用后燃料儲(chǔ)存槽可以被改變?yōu)榈谄邔?shí)施方式的帶有收集體的用后燃料儲(chǔ)存槽，此外，還可以連接多個(gè)如第一至第七實(shí)施方式中所述的用后燃料儲(chǔ)存槽，以提高用后燃料儲(chǔ)存槽的儲(chǔ)存量。
圖28至圖30顯示了本發(fā)明第六方面的第一實(shí)施方式中的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器A。
如圖28至圖30所示，本發(fā)明第六方面的第一實(shí)施方式中的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器A是料筒型燃料儲(chǔ)存器，其可拆裝地連接著燃料電池本體，其中燃料儲(chǔ)存器設(shè)有燃料罐部(本體部)10，其用于儲(chǔ)存液體燃料F，液體燃料排放部20，其設(shè)在燃料罐部10的先端并且具有單向閥，以及液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30，其設(shè)在燃料罐部10中；儲(chǔ)存在燃料罐部10中的液體燃料F被液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30向前推壓，從而以固定量向液體燃料排放部20進(jìn)行供應(yīng)，并且固定量的液體燃料F從液體燃料排放部20排放。
燃料罐部IO采用這樣的結(jié)構(gòu)，即具有單向閥的液體燃料排放部20設(shè)在其先端側(cè)，其中部是用于儲(chǔ)存液體燃料的儲(chǔ)存室11，并且用于排放固定量的液體燃料的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30設(shè)在其后
燃料罐部IO優(yōu)選具有耐用性、針對(duì)儲(chǔ)存于其中的液體燃料F的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、氣體不透過(guò)性(針對(duì)氧氣、氮?dú)獾鹊臍怏w不透過(guò)性)。
此外，燃料罐部?jī)?yōu)選具有透光性，從而可以視覺觀測(cè)剩余的液體燃料量。關(guān)于使得可以視覺觀測(cè)剩余液體燃料量的透光性，如果透光率為50%或以上，則不論其材料和厚度如何都能視覺觀測(cè)到容納物。更優(yōu)選地，如果透光率為80%或以上，則在實(shí)際使用中不會(huì)有任何問題，并且液體燃料的可視性進(jìn)一步提高。
為了防止液體燃料泄漏和氣化，并且防止空氣進(jìn)入燃料儲(chǔ)存器，其優(yōu)選由氣體非透過(guò)性材料制成，并且更優(yōu)選地，如果其氧氣透過(guò)率(對(duì)應(yīng)氧氣不透過(guò)性)為100cc'25 pm/m2，24 hratm (25°C， 65%RH)或以下，則在實(shí)際使用中不會(huì)有任何問題。
關(guān)于燃料罐部IO所用的材料，優(yōu)選的材料包括(如果不要求光透過(guò)性)諸如鋁和不銹鋼等金屬、合成樹脂、玻璃，并且考慮到剩余液體燃料量的可視性、氣體非透過(guò)性、制造和組裝中的成本降低、制造的容易度，其優(yōu)選包括單層樹脂結(jié)構(gòu)或是兩或更多層的多層結(jié)構(gòu)，所述層包括以下樹脂中的單一一種或兩或多種乙烯.乙烯醇共聚物樹脂、聚丙烯腈、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯，更優(yōu)選地，在上述樹脂中，如果其氧氣透過(guò)率(對(duì)應(yīng)氧氣不透過(guò)性)為100
cc-25 |im/m2'24hratm (25°C， 65%RH)或以下，并且其透光率為50%或以上，特別是80%或以上，則優(yōu)選被選擇。
特別優(yōu)選地，可以采用具有上述特性的氧氣不透過(guò)率并且透光率為80%或以上的乙烯'乙烯醇共聚物樹脂、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯。
燃料罐部IO優(yōu)選包括兩或更多層的多層結(jié)構(gòu)，并且理想地包括這樣的兩或更多層的多層結(jié)構(gòu)，其中至少一層由前述樹脂組中包含的材料制成，并且具有分別在前面描述的氣體非透過(guò)性和透光性。如果多層結(jié)構(gòu)中的至少一層由具有前述性能(氣體透過(guò)性)的樹脂制成，剩下的層可以由普通樹脂制成，這樣，在實(shí)際使用中不會(huì)產(chǎn)生問題。這種多層結(jié)構(gòu)可以通過(guò)擠出成型、注射成型、共擠出成型等制成。
此外，如需取代通過(guò)上述成型方法提供至少一個(gè)氣體非透過(guò)層，也可以通過(guò)涂覆從前述樹脂組選擇的樹脂的溶液而提供氣體非透過(guò)層。在這種涂覆方法中，同上面描述的諸如擠出成型、注射成型等成型制造設(shè)備相比，不再需要特殊制造設(shè)備，并且可以分步制造。
通過(guò)前述各成型方法和涂覆方法提供的氣體非透過(guò)層的厚度優(yōu)選為10至2000 pm。如果厚度小于10 pm，則不能獲得氣體不透過(guò)性。另一方面，如果厚度超過(guò)2000 pm，則整個(gè)罐部分的性能例如透光性和柔性會(huì)受損。
此外，如需取代通過(guò)上述成型或涂覆方法來(lái)提供氣體非透過(guò)層，也可以通過(guò)覆蓋非透過(guò)性薄膜元件例如氣體非透過(guò)性薄膜而提供。覆蓋的非透過(guò)性薄膜元件優(yōu)選包括由下面一組中選出的至少一種金屬箔例如鋁箔，金屬氧化物例如鋁土和硅石的沉積物，類金剛石碳涂覆材料。如前所述，氣體不透過(guò)性可以通過(guò)在燃料罐部IO的外表面覆蓋所述非透過(guò)性薄膜元件而提供。所述非透過(guò)
性薄膜元件的厚度優(yōu)選為10至2000 iam，如前面描述過(guò)的情況。如果非透過(guò)性薄膜元件是不具有可視性的元件，例如鋁箔，則在氣體非透過(guò)性不會(huì)受損的程度上，燃料罐部的一部分不被其覆蓋，并且被涂覆成格子狀或條狀，以提供檢測(cè)窗部分。具有透光性的氣體非透過(guò)性薄膜可以涂覆在所述檢測(cè)窗部分上，以確保氣體非透過(guò)性和可視性。
液體燃料排放部20通過(guò)適配件21而安裝在所述燃料罐部10的內(nèi)側(cè)的先端側(cè)，并且包括具有圓柱形流入部分22的可分離的上側(cè)元件23以及具有圓柱形排放口 24的可分離的下側(cè)元件25;此外，采用下述結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)使可分離元件23、 25相結(jié)合而在流入部分22和排放口 24之間形成用于收容單向閥28的收容室29，所述單向閥包括單向閥件26和推壓彈簧27，該推壓彈簧由螺旋彈簧構(gòu)成，用于將單向閥件26推向流入部分22—側(cè)。
通過(guò)為所述液體燃料排放部分20提供單向閥28，形成了用于在使用停止時(shí)(非使用)防止諸如空氣等異物進(jìn)入的結(jié)構(gòu)，從而可以防止燃料罐部IO發(fā)生空氣置換，并且可以防止液體燃料F泄漏和飛濺。
包含單向閥28的液體燃料排放部分20的材料沒有特別的限制，只要其具有耐用性、針對(duì)所儲(chǔ)存的液體燃料儲(chǔ)存穩(wěn)定性和透光性即可，并且包括合成樹脂，例如乙烯'乙烯醇共聚物樹脂、聚丙烯腈、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯；橡膠，例如天然橡膠、異戊二烯橡膠、聚丁橡膠、1,2-聚丁二烯橡膠、丁苯橡膠、氯丁二烯橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、氯磺化橡膠、丙烯酸橡膠、表氯醇橡膠、聚硫橡膠、硅橡膠、氟碳橡膠、聚氨酯橡膠；以及彈性體?？梢酝ㄟ^(guò)傳統(tǒng)的注射成型、硫化成型等制成。與本發(fā)明第一方面相同的液體燃料可以用作液體燃料F。
在本發(fā)明第六方面，液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30沒有特別的限制，只要儲(chǔ)存在燃料罐部10中的液體燃料被所述液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30向前推動(dòng)從而以固定量向液體燃料排放部20進(jìn)行供應(yīng)并將固定量的液體燃料F從液體燃料排放部20排出即可，并且可以采用各式各樣的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施方式的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30包括位于燃料罐部10的后側(cè)的旋轉(zhuǎn)操作件33，其由外側(cè)圓柱形元件31和不可旋轉(zhuǎn)地插在外側(cè)圓柱形元件中的內(nèi)側(cè)圓柱形元件32構(gòu)成，在旋轉(zhuǎn)操作件33中設(shè)在外側(cè)圓柱形元件31先端側(cè)的脊輪機(jī)構(gòu)36，其包括形成在燃料罐部10的內(nèi)表面上的棘齒34和與棘齒34嚙合的鎖爪35，在旋轉(zhuǎn)操作件33中插在內(nèi)側(cè)圓柱形部分32內(nèi)側(cè)的螺桿40，以及設(shè)在螺桿40的先端部的活塞50，其插入燃料罐部10中，從而可在一個(gè)從燃料罐部10的內(nèi)表面突出的間壁12的前面在燃料罐部?jī)?nèi)表面上滑動(dòng)。
嵌合凸部31a形成在前述圓柱形元件31上，其與燃料罐部10的嵌合凹部10a嵌合，由此，外側(cè)圓柱形元件31以可旋轉(zhuǎn)但不可拆裝的方式安裝在燃料罐部10中。
形成在螺桿40的外表面上的陽(yáng)螺紋部41與形成在內(nèi)側(cè)圓柱形元件31的前端的陰螺紋部37嚙合，螺桿40穿過(guò)所述間壁12中的插孔13，并且只能相對(duì)于內(nèi)側(cè)圓柱形元件32沿縱向移動(dòng)。
形成了下述結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作件33的外側(cè)圓柱形元件31的旋轉(zhuǎn)操作而使螺桿40轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)與陰螺紋部37之間的嚙合而向前移動(dòng)，通過(guò)與螺桿40的先端相連的活塞50，固定量的液體燃料F被供應(yīng)到液體燃料排放部20，并且固定量的液體燃料F被從液體燃料排放部20推出。被活塞50推出的固定量的液體燃料F如圖30所示用壓力打開單向閥28，并且供應(yīng)到液體燃料排放部20,并且固定量的液體燃料F被從液體燃料排放部20排出(推出)。形成了下述結(jié)構(gòu)，其中，在固定量的液體燃料F被供應(yīng)后，借助于推壓件27而恢復(fù)圖28所示的狀態(tài)，以防止諸如空氣
67等異物進(jìn)入燃料罐部10。
在如此構(gòu)成的本發(fā)明第六方面的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器
A中，通過(guò)棘輪機(jī)構(gòu)36，外側(cè)圓柱形元件31只能沿一個(gè)方向相對(duì)于燃料罐部10旋轉(zhuǎn)，此外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)操作件33的旋轉(zhuǎn)角度維持在特定級(jí)別，固定量的液體燃料F可被排出?？梢垣@得這樣的結(jié)構(gòu)，其中，每次以特定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，通過(guò)脊輪機(jī)構(gòu)36可以感覺到咬扣動(dòng)作，由此維持前述特定旋轉(zhuǎn)角度。通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作件33、螺桿40的螺距、棘輪機(jī)構(gòu)36的槽口數(shù)量(棘輪機(jī)構(gòu)36每旋轉(zhuǎn)一圈所獲需越過(guò)的凸輪數(shù)量)、燃料罐部10的后端壁面積，每次咬扣所排出的液體燃料的排放量得以控制(排放量-螺桿的螺距xl /槽口數(shù)量x后端壁面積)，并且其優(yōu)選
設(shè)置為5 )il至10 ml。
當(dāng)所述外側(cè)圓柱形元件31相對(duì)于燃料罐部10旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)側(cè)圓柱形元件32與外側(cè)圓柱形元件31 —起旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，螺桿40由插孔12防止旋轉(zhuǎn)，因此螺桿40向前移動(dòng)。結(jié)果，儲(chǔ)存在燃料罐部IO中的液體燃料F被活塞推動(dòng)而以固定量供應(yīng)到具有單向閥28的液體燃料排放部20，并且固定量的液體燃料F被從液體燃料排放部20排出。
用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器A如圖31所示可拆裝地連接著燃料電池本體N并且被使用。
也就是說(shuō)，燃料電池本體N如圖31所示設(shè)有電池單元60、60，它們每個(gè)分別是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電極體62的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層63、并且在電解質(zhì)層63的外表面上構(gòu)建空氣電極層64而形成的；燃料供應(yīng)件70,其連接著所述燃料儲(chǔ)存器A并且具有浸滲結(jié)構(gòu)；以及用后燃料儲(chǔ)存槽80，其設(shè)在所述燃料供應(yīng)件70的一端；所述燃料電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，即所述各電池單元60、 60串聯(lián)連接，并且燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件70而被順序供應(yīng)。所述燃料儲(chǔ)存器A包括可更換的料筒結(jié)構(gòu)，并且具有安裝在燃料電池本體N的支承件18上的結(jié)構(gòu)。
所述燃料儲(chǔ)存器A安裝在將要與燃料供應(yīng)件70相連的燃料電池本體N的支承件18上。在這種情況，如果各個(gè)元件的表面自由 能高于液體燃料的表面自由能，則液體燃料容易進(jìn)入結(jié)合部分之 間的間隙中，液體泄漏的可能性會(huì)提高。因此，所述各元件的表 面自由能被優(yōu)選控制為低于液體燃料的表面自由能，至少是在與 液體燃料F接觸的壁面上。用于控制表面自由能的方法包括對(duì)燃 料罐部10的與液體燃料接觸的壁面迸行水排斥膜形成處理，即涂 覆由硅酮類或含氟樹脂形成的水排斥劑。
如圖32 (a)和(b)所示，各電池單元60具有燃料電極體 61，其包括精細(xì)多孔碳質(zhì)柱狀體，燃料電極體的中央部分具有被 燃料供應(yīng)件70穿過(guò)的貫通部62，并且電池單元具有這樣的結(jié)構(gòu)， 即電解質(zhì)層63構(gòu)建在所述燃料電極體61的外表面上，且空氣電 極層64構(gòu)建在電解質(zhì)層63的外表面上。燃料電池的各電池單元 60產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為理論上每個(gè)電池單元大約1.2 V。
燃料單元60可以采用與所述本發(fā)明第一方面相同的電池單元。
所述燃料供應(yīng)件70沒有特別的限制，只要其可以插入燃料儲(chǔ) 存器A的排放口24中并且具有使得所述燃料液體能夠供應(yīng)到相應(yīng) 的電池單元60的浸滲結(jié)構(gòu)即可，燃料供應(yīng)件包括例如由氈、海綿、 諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖維燒結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì) 力的多孔體，以及包括下述材料中之一或者兩或更多種組合的纖 維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖維、聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚 酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚氨酯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙 烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚醚類樹脂、聚苯撐類樹脂。根據(jù) 供應(yīng)到各電池單元60的液體燃料量，所述多孔體和纖維束的孔隙 度被適宜地選擇。
用后燃料儲(chǔ)存槽80布置在燃料供應(yīng)件70的一端。在這種情 況下，如果用后燃料儲(chǔ)存槽80直接接觸燃料供應(yīng)件70的端部以 直接吸納用后燃料，則不會(huì)有任何問題。然而，在與燃料供應(yīng)件 70相接觸的結(jié)合部分，可以設(shè)有由紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的 轉(zhuǎn)送體，以形成用后燃料排放通道。由燃料供應(yīng)件70供應(yīng)的液體燃料被用于燃料電池的電池單元
60中的反應(yīng)，并且由于燃料供應(yīng)量與燃料消耗量相關(guān)聯(lián)，因此幾
乎不會(huì)有未經(jīng)反應(yīng)就排放到電池單元外側(cè)的液體燃料，所以不必 像傳統(tǒng)液體燃料型燃料電池那樣在燃料出口側(cè)設(shè)置處理系統(tǒng)。相 反，本發(fā)明采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相對(duì)于操作狀態(tài)而言被供應(yīng)
的燃料過(guò)量時(shí)，沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽80 中，以防止阻礙反應(yīng)。
標(biāo)記90表示的元件包括一個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其將燃料儲(chǔ)存器A與用 后燃料儲(chǔ)存槽80相結(jié)合，其中，固定量的液體燃料可靠地通過(guò)燃 料供應(yīng)件70從燃料儲(chǔ)存器A供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元60、 60。
在本實(shí)施方式中如此構(gòu)成的燃料儲(chǔ)存器A中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作 件33的旋轉(zhuǎn)，固定量的液體燃料F從燃料儲(chǔ)存器A供應(yīng)到液體燃 料排放部20，并通過(guò)燃料供應(yīng)件70的浸滲結(jié)構(gòu)而被引入電池單元 60、 60中。
在本發(fā)明的這一方面中，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)操作件33在燃料電池的 燃料儲(chǔ)存器A中的旋轉(zhuǎn)角度固定在特定級(jí)別，可以排放固定量的 液體燃料F。為了維持特定的旋轉(zhuǎn)角度，采用了下述結(jié)構(gòu)，即每次 以特定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)可通過(guò)所述脊輪機(jī)構(gòu)36而感覺到咬扣 動(dòng)作，因此容易實(shí)現(xiàn)固定量排放。
此外，在所釆用的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)固定量的液體燃料F供應(yīng)到液 體燃料排放部20后，單向閥28在推壓件27的作用下返回圖28 所示的狀態(tài)，以防止空氣等異物進(jìn)入燃料罐部10。這樣，可以防 止燃料泄漏和飛濺，并且燃料電池可以開始操作。
此外，以透光率為50%或以上的材料和/或具有至少一層氧 隔離樹脂層的材料構(gòu)成燃料罐部10，可以提高儲(chǔ)存性能，并且使 得使用者容易觀測(cè)排放量，同時(shí)使用性能進(jìn)一步提高。
在如上所述構(gòu)成的燃料電池中，采用了下述結(jié)構(gòu)，即固定量 的液體燃料可以流暢地供應(yīng)，而不會(huì)氣化。并且不需要使用專門 的輔助器具例如泵、吹風(fēng)機(jī)、燃料氣化器、冷凝器，因此可以減 小燃料電池的尺寸。因此，在前述實(shí)施方式的燃料電池中，可以將燃料電池的整 個(gè)部分轉(zhuǎn)變成料筒，因此而提供一種小尺寸的燃料電池，其可以 用作諸如移動(dòng)電話、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備的電源。
在上述實(shí)施方式中，本實(shí)施方式中顯示了兩個(gè)電池單元60被
使用時(shí)的例子，然而，連接(串聯(lián)或并聯(lián))的電池單元60的數(shù)量 可以根據(jù)燃料電池的用途而增加，以獲得預(yù)期的電動(dòng)勢(shì)。
本發(fā)明第六方面的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器及燃料電池并 不局限于前面描述的各個(gè)實(shí)施方式，并且可以在本發(fā)明的技術(shù)思 想的范圍內(nèi)作出各種程度的改變。
例如，例如，電池單元60采用了圓柱形形狀，但它們也可以 具有其它形狀，例如棱柱形和管形。它們既可以并聯(lián)也可以串連 連接著燃料供應(yīng)件70。
在上面描述的實(shí)施方式中，本發(fā)明以直接甲醇燃料電池的方 式進(jìn)行了解釋，然而，本發(fā)明并不局限于前面描述的直接甲醇燃 料電池，而是只要滿足以下條件即可，即燃料電池的燃料儲(chǔ)存器 是料筒型的燃料儲(chǔ)存器，其可拆裝地連接著燃料電池本體并且設(shè) 有用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料罐部、設(shè)在燃料罐部的先端并且?guī)в?單向閥的液體燃料排放部以及設(shè)在燃料罐部中的液體燃料推壓機(jī) 構(gòu)，并且，儲(chǔ)存在燃料罐部中的液體燃料被液體燃料推壓機(jī)構(gòu)向 前推壓而將固定量的液體燃料供應(yīng)到液體燃料排放部，以使固定 量的液體燃料從液體燃料排放部排出。本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于聚 合物膜型燃料電池，包括重組型燃料電池。
圖33是本發(fā)明第六方面的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器的另一 例子的局部俯視圖。
本實(shí)施方式中的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器B與前面實(shí)施方 式中的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器A之間的區(qū)別僅在于，沿著旋 轉(zhuǎn)操作件33的外側(cè)圓柱形元件31的縱向形成有突出部31a、 31a 和/或位于突出部31a、 31a中部(中間)的刻度基準(zhǔn)線31b、 31b， 并且標(biāo)記部分14設(shè)在燃料罐部IO的后側(cè)的表面上；燃料儲(chǔ)存器B 適于以與燃料儲(chǔ)存器A相同的方式使用。在本實(shí)施方式中的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器B中，如果旋
轉(zhuǎn)操作件33的外側(cè)圓柱形元件31旋轉(zhuǎn)一圈(360度)由排放口 24排出固定量0.1 ml的液體燃料F，則在將一個(gè)突出部31a調(diào)整 在作為基準(zhǔn)的標(biāo)記部分14 (沒有液體燃料排放，排放量為0)的 情況下，旋轉(zhuǎn)外側(cè)圓柱形元件31以將下一個(gè)突出部31a調(diào)整到作 為基準(zhǔn)的標(biāo)記部分14，可以排放出0.0125 ml的液體燃料；通過(guò)8 次將突出部31a調(diào)整至作為基準(zhǔn)的標(biāo)記部分14，可以完成一整圈 的轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施方式中，通過(guò)將第一條基準(zhǔn)線31b調(diào)整至標(biāo)記 部分，可以獲得0.00625 ml的排放量。
在本實(shí)施方式中的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器B中，通過(guò)印 制而顯現(xiàn)出來(lái)前述用于標(biāo)度的突出部31a和/或基準(zhǔn)線31b以及 標(biāo)記部分14，比利用咬扣獲得的感覺更容易確定液體燃料的排放
圖34示出了液體燃料排放部分20的另一實(shí)施方式。本實(shí)施 方式中的液體燃料排放部分20與圖28至30所示的實(shí)施方式的不 同之處在于，設(shè)在液體燃料排放部分20中的單向閥件26包括球 閥，并且可分離的上側(cè)元件23采用的是可牢固附著球閥的結(jié)構(gòu)； 液體燃料排放部分適于以與圖28所示實(shí)施方式相同的方式使用。
此外，燃料電池本體是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電 極體的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建 空氣電極層而形成的，然而，燃料電池本體的結(jié)構(gòu)并不局限于此， 相反，燃料電池本體可以采用例如下述結(jié)構(gòu)，其中具有導(dǎo)電性的 碳質(zhì)多孔體用作基質(zhì)材料，通過(guò)在基質(zhì)材料上形成各電極/電解 質(zhì)/電極層而獲得電池單元，或是通過(guò)連接兩個(gè)或更多個(gè)所述電 池單元而形成組合體，其中液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件浸滲到基質(zhì) 材料中，并且形成在基質(zhì)材料外表面上的電極表面暴露在空氣中。
圖35至圖38顯示了本發(fā)明第七方面的第一實(shí)施方式中的用 于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器A及燃料電池N。
如圖35至圖38所示，第一實(shí)施方式中的用于燃料電池的燃 料儲(chǔ)存器A是可拆裝地連接著燃料電池本體的料筒型燃料儲(chǔ)存器，其中該燃料儲(chǔ)存器配備有燃料罐部(本體部)10，其具有用
于儲(chǔ)存液體燃料的廢燃料回收開口部14,設(shè)在燃料罐部IO的先端 并且具有單向閥的液體燃料排放部分20，以及設(shè)在燃料罐部10 中的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30;儲(chǔ)存在燃料罐部10中的液體燃料F 被液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30向前推壓，從而以固定量向液體燃料排放 部20進(jìn)行供應(yīng)，并且固定量的液體燃料F從液體燃料排放部20 排放；由推壓機(jī)構(gòu)形成的位于燃料罐部10中的空間部15被用作 廢燃料回收槽，用于儲(chǔ)存在燃料電池本體中被消耗過(guò)的用后燃料。 燃料罐部IO采用這樣的結(jié)構(gòu)，即具有單向閥的液體燃料排放 部20設(shè)在其先端側(cè)，其中部是用于儲(chǔ)存液體燃料的儲(chǔ)存室11，并 且用于排放固定量的液體燃料的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30設(shè)在其后 側(cè)。
燃料罐部IO優(yōu)選具有耐用性、針對(duì)儲(chǔ)存于其中的液體燃料F 的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、氣體不透過(guò)性(針對(duì)氧氣、氮?dú)獾鹊臍怏w不透過(guò) 性)。
此外，燃料罐部?jī)?yōu)選具有透光性，從而可以視覺觀測(cè)剩余的 液體燃料量。關(guān)于使得可以視覺觀測(cè)剩余液體燃料量的透光性， 如果透光率為50%或以上，則不論其材料和厚度如何都能視覺觀 測(cè)到容置物。更優(yōu)選地，如果透光率為80%或以上，則在實(shí)際使 用中不會(huì)有任何問題，并且液體燃料的可視性進(jìn)一步提高。
為了防止液體燃料泄漏和氣化，并且防止空氣進(jìn)入燃料儲(chǔ)存 器，其優(yōu)選由氣體非透過(guò)性材料制成，并且更優(yōu)選地，如果其氧 氣透過(guò)率(對(duì)應(yīng)氧氣不透過(guò)性)為100cc'25 (im/m2'24 hratm (25 °C， 65%RH)或以下，則在實(shí)際使用中不會(huì)有任何問題。
關(guān)于燃料罐部IO所用的材料，優(yōu)選的材料包括(如果不要求 光透過(guò)性)諸如鋁和不銹鋼等金屬、合成樹脂、玻璃，并且考慮 到剩余液體燃料量的可視性、氣體非透過(guò)性、制造和組裝中的成 本降低、制造的容易度，其優(yōu)選包括單層樹脂結(jié)構(gòu)或是兩或更多 層的多層結(jié)構(gòu)，所述層包括以下樹脂中的單一一種或兩或多種 乙烯'乙烯醇共聚物樹脂、聚丙烯腈、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇
73酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、聚 氯乙烯，更優(yōu)選地，在上述樹脂中，如果其氧氣透過(guò)率(對(duì)應(yīng)氧
氣不透過(guò)性)為100 cc'25 |im/m2*24 hr'atm (25°C， 65%RH)或以 下，并且其透光率為50%或以上，特別是80%或以上，則優(yōu)選被 選擇。
特別優(yōu)選地，可以采用具有上述特性的氧氣不透過(guò)率并且透 光率為80%或以上的乙烯.乙烯醇共聚物樹脂、聚丙烯腈、聚偏二 氯乙烯。
燃料罐部IO優(yōu)選包括兩或更多層的多層結(jié)構(gòu)，并且理想地包 括這樣的兩或更多層的多層結(jié)構(gòu)，其中至少一層由前述樹脂組中 包含的材料制成，并且具有分別在前面描述的氣體非透過(guò)性和透 光性。如果多層結(jié)構(gòu)中的至少一層由具有前述性能(氣體透過(guò)性) 的樹脂(氧氣隔離層)制成，剩下的層可以由普通樹脂制成，這 樣，在實(shí)際使用中不會(huì)產(chǎn)生問題。這種多層結(jié)構(gòu)可以通過(guò)擠出成 型、注射成型、共擠出成型等制成。
此外，如需取代通過(guò)上述成型方法提供至少一個(gè)氣體非透過(guò) 層，也可以通過(guò)涂覆從前述樹脂組選擇的樹脂的溶液而提供氣體 非透過(guò)層。在這種涂覆方法中，同上面描述的諸如擠出成型、注 射成型等成型制造設(shè)備相比，不再需要特殊制造設(shè)備，并且可以 分步制造。
通過(guò)前述各成型方法和涂覆方法提供的氧氣隔離(氣體非透 過(guò))層的厚度優(yōu)選為10至2000 pm。如果厚度小于10 pm，則不 能獲得氣體不透過(guò)性。另一方面，如果厚度超過(guò)2000 pm，則整個(gè) 罐部分的性能例如透光性和柔性會(huì)受損。
此外，如需取代通過(guò)上述成型或涂覆方法提供氧氣隔離(氣 體非透過(guò)層)，也可以通過(guò)覆蓋非透過(guò)性薄膜元件例如氣體非透過(guò) 性薄膜而提供。覆蓋的非透過(guò)性薄膜元件優(yōu)選包括由下面一組中 選出的至少一種金屬箔例如鋁箔，金屬氧化物例如鋁土和硅石 的沉積物，類金剛石碳涂覆材料。如前所述，氣體不透過(guò)性可以 通過(guò)在燃料罐部10的外表面覆蓋所述非透過(guò)性薄膜元件而提供。所述非透過(guò)性薄膜元件的厚度優(yōu)選為10至2000 nm，如前面描述 過(guò)的情況。如果非透過(guò)性薄膜元件是不具有可視性的元件，例如 鋁箔，則在氣體非透過(guò)性不會(huì)受損的程度上，燃料罐部的一部分 不被其覆蓋，并且被涂覆成格子狀或條狀，以提供檢測(cè)窗部分。 具有透光性的氣體非透過(guò)性薄膜可以涂覆在所述檢測(cè)窗部分上， 以確保氣體非透過(guò)性和可視性。
液體燃料排放部20通過(guò)適配件21而安裝在所述燃料罐部10 的內(nèi)側(cè)的先端側(cè)，并且包括具有圓柱形流入部分22的可分離的上 側(cè)元件23以及具有圓柱形排放口 24的可分離的下側(cè)元件25;此 外，采用下述結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)使可分離元件23、 25相結(jié)合而在流 入部分22和排放口 24之間形成用于收容單向閥28的收容室29， 所述單向閥包括單向閥件26和推壓彈簧27，該推壓彈簧由螺旋彈 簧構(gòu)成，用于將單向閥件26推向流入部分22—側(cè)。
通過(guò)為所述液體燃料排放部分20提供單向閥28，形成了用于 在使用停止時(shí)(非使用)防止諸如空氣等異物進(jìn)入的結(jié)構(gòu)，從而 可以防止燃料罐部10發(fā)生空氣置換，并且可以防止液體燃料F泄 漏和飛濺。
包含單向閥28的液體燃料排放部分20的材料沒有特別的限 制，只要其具有耐用性、針對(duì)所儲(chǔ)存的液體燃料儲(chǔ)存穩(wěn)定性和透 光性即可，并且包括合成樹脂，例如乙烯*乙烯醇共聚物樹脂、 聚丙烯腈、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、 聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯；橡膠，例如天然橡膠、異戊二烯橡膠、 聚丁橡膠、1，2-聚丁二烯橡膠、丁苯橡膠、氯丁二烯橡膠、丁腈橡 膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、氯磺化橡膠、丙烯酸橡膠、表氯醇橡 膠、聚硫橡膠、硅橡膠、氟碳橡膠、聚氨酯橡膠；以及彈性體。 可以通過(guò)傳統(tǒng)的注射成型、硫化成型等制成。
與本發(fā)明第一方面相同的液體燃料可以用作液體燃料F，因此 省略對(duì)它的詳細(xì)解釋。
在本發(fā)明第七方面，液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30沒有特別的限制， 只要儲(chǔ)存在燃料罐部10中的液體燃料F被所述液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30向前推動(dòng)從而以固定量向液體燃料排放部20進(jìn)行供應(yīng)并將固 定量的液體燃料F從液體燃料排放部20排出即可，并且可以采用 各式各樣的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施方式的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)30包括位于燃料罐部10 的后側(cè)的旋轉(zhuǎn)操作件33，其由外側(cè)圓柱形元件31和不可旋轉(zhuǎn)地插 在外側(cè)圓柱形元件中的內(nèi)側(cè)圓柱形元件32構(gòu)成，在旋轉(zhuǎn)操作件33 中設(shè)在外側(cè)圓柱形元件31先端側(cè)的脊輪機(jī)構(gòu)36，其包括形成在燃 料罐部10的內(nèi)表面上的棘齒34和與棘齒34嚙合的鎖爪35，在旋 轉(zhuǎn)操作件33中插在內(nèi)側(cè)圓柱形部分32內(nèi)側(cè)的螺桿40，以及設(shè)在 螺桿40的先端部的活塞50，其插入燃料罐部10中，從而可在一 個(gè)從燃料罐部10的內(nèi)表面突出的間壁12的前面在燃料罐部?jī)?nèi)表 面上滑動(dòng)。
嵌合凸部31a形成在前述圓柱形元件31上，其與燃料罐部10 的嵌合凹部10a嵌合，由此，外側(cè)圓柱形元件31以可旋轉(zhuǎn)但不可 拆裝的方式安裝在燃料罐部10中。
形成在螺桿40的外表面上的陽(yáng)螺紋部41與形成在內(nèi)側(cè)圓柱 形元件31的前端的陰螺紋部37嚙合，螺桿40穿過(guò)所述間壁12 中的插孔13，并且只能相對(duì)于內(nèi)側(cè)圓柱形元件32沿縱向移動(dòng)。
形成了下述結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作件33的外側(cè)圓柱形元 件31的旋轉(zhuǎn)操作而使螺桿40轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)與陰螺紋部37之間 的嚙合而向前移動(dòng)，通過(guò)與螺桿40的先端相連的活塞50，固定量 的液體燃料F被供應(yīng)到液體燃料排放部20,并且固定量的液體燃 料F被從液體燃料排放部20推出。被活塞50推出的固定量的液 體燃料F如圖35所示用壓力打開單向閥28，并且供應(yīng)到液體燃料 排放部20，并且固定量的液體燃料F被從液體燃料排放部20排出 (推出)。形成了下述結(jié)構(gòu)，其中，在固定量的液體燃料F被供應(yīng) 后，借助于推壓件27而恢復(fù)圖35所示的狀態(tài)，以防止諸如空氣 等異物進(jìn)入燃料罐部10。
形成了下述結(jié)構(gòu)，其中，在內(nèi)部帶有單向闊的廢燃料回收開 口部14用于儲(chǔ)存在燃料電池本體中被消耗過(guò)的用后燃料，該廢燃料回收開口部直接(或是通過(guò)適配件)設(shè)在所述燃料罐部10的側(cè)
部，由彈性體例如硅酮橡膠制成的密封環(huán)16氣密性地密封螺桿40 與燃料罐部IO之間的間隙，以將回收的廢燃料可靠地容納在燃料 罐部10中。
構(gòu)成廢燃料回收槽的空間部15通過(guò)設(shè)在燃料罐部10中的密 封環(huán)16以及推壓機(jī)構(gòu)30的活塞50而形成在燃料罐部10中，該 空間部15是這樣的空間部分，其通過(guò)推壓機(jī)構(gòu)30而使容積逐漸 增大到構(gòu)成廢燃料回收槽。
安裝在所述廢燃料回收開口部14中的單向閥由小尺寸單向閥 構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)與所述安裝在液體燃料排放部20中的單向閥28相 同。在本實(shí)施方式中，如圖35 (b)所示，其包括具有圓柱形流入 部分14a的可分離的上側(cè)元件14b以及具有圓柱形排放部分14c 的可分離的下側(cè)元件14d，此外，采用下述結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)使可分 離元件14b、 14d相結(jié)合而在流入部分14a和排放部分14c之間形 成用于收容單向閥14g的收容室14c，所述單向閥包括推壓件14f， 所述推壓件由由螺旋彈簧構(gòu)成，用于將單向閥件14e推向流入部 分14a—側(cè)。
通過(guò)為所述廢燃料回收開口部14提供單向閥14g，形成了用 于在使用停止時(shí)(非使用)防止諸如空氣等異物進(jìn)入的結(jié)構(gòu)，從 而可以防止廢燃料從燃料罐部10的廢燃料回收部分15發(fā)生泄漏 和飛濺。
在本實(shí)施方式中，由于存在螺桿40，通過(guò)活塞50的移動(dòng)而形 成的廢燃料回收槽(空間部)15的容積小于排出的液體燃料的體 積，但是，由于液體燃料中的燃料成分例如甲醇隨著電能產(chǎn)生而 被消耗，因此該空間部可以充分地回收廢燃料。
在如此構(gòu)成的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器A中，通過(guò)棘輪機(jī) 構(gòu)36，外側(cè)圓柱形元件31只能沿一個(gè)方向相對(duì)于燃料罐部31旋 轉(zhuǎn)，此外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)操作件33的旋轉(zhuǎn)角度維 持在特定級(jí)別，固定量的液體燃料F可被排出。為了維持前述特 定旋轉(zhuǎn)角度，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中，每次以特定角度進(jìn)行
77旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，通過(guò)脊輪機(jī)構(gòu)36可以感覺到咬扣動(dòng)作。通過(guò)旋轉(zhuǎn)操 作件33、螺桿40的螺距、棘輪機(jī)構(gòu)36的槽口數(shù)量(棘輪機(jī)構(gòu)36 每旋轉(zhuǎn)一圈所獲需越過(guò)的凸輪數(shù)量)、燃料罐部IO的后端壁面積， 每次咬扣所排出的液體燃料的排放量得以控制(排放量=螺桿的 螺距xl/槽口數(shù)量x后端壁面積)，并且其優(yōu)選設(shè)置為5 pi至10 ml。
當(dāng)所述外側(cè)圓柱形元件31相對(duì)于燃料罐部10旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)側(cè) 圓柱形元件32與外側(cè)圓柱形元件31 —起旋轉(zhuǎn)。在這種情況下， 螺桿40由插孔12防止旋轉(zhuǎn)，因此螺桿40向前移動(dòng)。結(jié)果，儲(chǔ)存 在燃料罐部IO中的液體燃料F被活塞推動(dòng)而以固定量供應(yīng)到具有 單向閥28的液體燃料排放部20，并且固定量的液體燃料F被從液 體燃料排放部20排出。如前所述通過(guò)推壓機(jī)構(gòu)30形成的燃料罐 部10中的空間部15被用于廢燃料回收槽。
用于燃料電池的燃料罐部A如圖38所示可拆裝地連接著燃料 電池本體N并且被使用。
也就是說(shuō)，燃料電池本體N如圖32所示設(shè)有電池單元60、 60，它們分別是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電極體62的外 表面上構(gòu)建電解質(zhì)層63、并且在電解質(zhì)層63的外表面上構(gòu)建空氣 電極層64而形成的；燃料供應(yīng)件70，其連接著所述燃料儲(chǔ)存器A 并且具有浸滲結(jié)構(gòu)；以及用后燃料儲(chǔ)存槽80，其設(shè)在所述燃料供 應(yīng)件70的一端；所述燃料電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，即所述各電池單 元60、 60串聯(lián)連接，并且燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件70而被順序供應(yīng)。 所述燃料儲(chǔ)存器A包括可更換的料筒結(jié)構(gòu)，并且具有安裝在燃料 電池本體N的支承件18上的結(jié)構(gòu)。
所述燃料儲(chǔ)存器A通過(guò)支承件18和燃料供應(yīng)件70而安裝在 燃料電池本體N的上。在這種情況，如果各個(gè)元件的表面自由能 高于液體燃料的表面自由能，則液體燃料容易進(jìn)入結(jié)合部分之間 的間隙中，液體泄漏的可能性會(huì)提高。因此，所述各元件的表面 自由能優(yōu)選被控制為低于液體燃料的表面自由能，至少是在與液 體燃料F接觸的壁面上。用于控制表面自由能的方法包括對(duì)燃料罐部10的與液體燃料接觸的壁面進(jìn)行水排斥膜形成處理，即涂覆 由硅酮類或含氟樹脂形成的水排斥劑。
如圖32 (a)和(b)所示，各電池單元60具有燃料電極體 61，其包括精細(xì)多孔碳質(zhì)柱狀體，燃料電極體的中央部分具有被 燃料供應(yīng)件70穿過(guò)的貫通部62，并且電池單元具有這樣的結(jié)構(gòu)， 即電解質(zhì)層63構(gòu)建在所述燃料電極體61的外表面上，且空氣電 極層64構(gòu)建在電解質(zhì)層63的外表面上。燃料電池的各電池單元 60產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為理論上每個(gè)電池單元大約1.2 V。
燃料單元60可以采用與所述本發(fā)明第一方面相同的電池單元。
所述燃料供應(yīng)件70沒有特別的限制，只要其可以插入燃料儲(chǔ) 存器A的排放口24中并且具有使得所述燃料液體能夠供應(yīng)到相應(yīng) 的電池單元60的浸滲結(jié)構(gòu)即可，燃料供應(yīng)件包括例如由氈、海綿、 諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖維燒結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì) 力的多孔體，以及包括下述材料中之一或者兩或更多種組合的纖 維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖維、聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚 酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚氨酯類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙 烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚醚類樹脂、聚苯撐類樹脂。根據(jù) 供應(yīng)到各電池單元60的液體燃料量，所述多孔體和纖維束的孔隙 度被適宜地選擇。
用后燃料儲(chǔ)存槽80布置在燃料供應(yīng)件70的一端。在這種情 況下，如果用后燃料儲(chǔ)存槽80直接接觸燃料供應(yīng)件70的端部以 直接吸納用后燃料，則不會(huì)有任何問題。然而，在與燃料供應(yīng)件 70相接觸的結(jié)合部分，可以設(shè)有由紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的 轉(zhuǎn)送體，以形成用后燃料排放通道。
由燃料供應(yīng)件70供應(yīng)的液體燃料被用于燃料電池的電池單元 60中的反應(yīng)，并且由于燃料供應(yīng)量與燃料消耗量相關(guān)聯(lián)，因此幾 乎不會(huì)有未經(jīng)反應(yīng)就排放到電池單元外側(cè)的液體燃料，所以不必 像傳統(tǒng)液體燃料型燃料電池那樣在燃料出口側(cè)設(shè)置處理系統(tǒng)。相 反，本發(fā)明采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相對(duì)于操作狀態(tài)而言被供應(yīng)的燃料過(guò)量時(shí)，沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽80
中，以防止阻礙反應(yīng)。
標(biāo)記90表示的元件包括一個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其將燃料儲(chǔ)存器A與用 后燃料儲(chǔ)存槽80相結(jié)合，其中，固定量的液體燃料可靠地通過(guò)燃 料供應(yīng)件70從燃料儲(chǔ)存器A供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元60、 60。
在本實(shí)施方式中，內(nèi)部設(shè)有回收管的燃料回收通道95的一端 連接著用后燃料儲(chǔ)存槽80，以便從用后燃料儲(chǔ)存槽80回收殘留的 液體燃料，另一端連接著所述在內(nèi)部帶有單向閥的廢燃料回收開 口部分14。
用后燃料儲(chǔ)存槽80的毛細(xì)力被設(shè)置為，燃料電極體61和/ 或與燃料電極體61相接觸的燃料供應(yīng)件70的毛細(xì)力<用后燃料儲(chǔ) 存槽80的毛細(xì)力，由此用后燃料可以從用后燃料儲(chǔ)存槽80供應(yīng) 到每個(gè)相應(yīng)的電池單元60、 60而不會(huì)引起回流，并且不被用于反 應(yīng)的液體燃料被儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽80中，以防止阻礙反應(yīng)。
所述燃料回收通道95是能夠產(chǎn)生毛細(xì)力程度的流路，并且其 被設(shè)置為，燃料電極體61和/或與燃料電極體相接觸的燃料供應(yīng) 件70的毛細(xì)力<用后燃料儲(chǔ)存槽80的吸納體的毛細(xì)力<燃料回收 通道95的毛細(xì)力，由此，用后燃料不會(huì)引起回流，并且不被用于 反應(yīng)的液體燃料被儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽80中，以防止阻礙反應(yīng)。此外， 可以形成這樣的結(jié)構(gòu)，其中用后燃料，包括殘留的燃料，可以被 再次回收到燃料罐部10內(nèi)的空間部15中。
在使用如此構(gòu)成的燃料儲(chǔ)存器A的燃料電池N中，通過(guò)旋轉(zhuǎn) 操作機(jī)構(gòu)33的旋轉(zhuǎn)，固定量的液體燃料F被從燃料儲(chǔ)存器A供應(yīng) 到液體燃料排放部分20，并通過(guò)燃料供應(yīng)件70的浸滲結(jié)構(gòu)而被引 入電池單元60、 60中。
在本發(fā)明的這一方面中，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)操作件33在燃料電池的 燃料儲(chǔ)存器A中的旋轉(zhuǎn)角度固定在特定級(jí)別，可以排放固定量的 液體燃料F。為了維持特定的旋轉(zhuǎn)角度，采用了下述結(jié)構(gòu)，即每次 以特定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)可通過(guò)脊輪機(jī)構(gòu)36而感覺到咬扣動(dòng) 作，因此容易實(shí)現(xiàn)固定量排放。此外，在所采用的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)固定量的液體燃料F供應(yīng)到液
體燃料排放部20后，單向閥28在推壓件27的作用下返回圖35 所示的狀態(tài)，以防止空氣等異物進(jìn)入燃料罐部10。這樣，可以防 止燃料泄漏和飛濺，并且燃料電池可以開始操作。
在利用燃料電池產(chǎn)生電能時(shí)，燃料不被完全消耗，水或低濃 度燃料以廢燃料的形式產(chǎn)生。在本實(shí)施方式中，廢燃料儲(chǔ)存在用 后燃料儲(chǔ)存槽80中，然后通過(guò)燃料回收通道95和具有單向閥的 廢燃料回收開口部分14而被回收到燃料罐部10中的由推壓機(jī)構(gòu) 產(chǎn)生的廢燃料回收槽(空間部)15中。用于吸納廢燃料的燃料吸 納體可以預(yù)先容置在廢燃料回收槽(空間部)15中。
廢燃料回收槽(空間部)15被具有單向閥的廢燃料回收開口 部分14、密封環(huán)16及活塞50氣密性地密封，因此，通過(guò)向前移 動(dòng)活塞50以排放固定量的燃料，廢燃料回收槽(空間部)15中轉(zhuǎn) 變成負(fù)壓。這樣，本發(fā)明的燃料電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中廢燃 料可以通過(guò)燃料回收通道95和具有單向閥的廢燃料回收開口部分 14而被自動(dòng)地從用后燃料儲(chǔ)存槽80回收到燃料罐部10中的由推 壓機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的廢燃料回收槽(空間部)15中，而不需要提供泵或 電磁閥。
在本發(fā)明中，以透光率為50%或以上的材料和/或具有至少 一層氧隔離樹脂層的材料構(gòu)成燃料罐部10，從而可以提高儲(chǔ)存性 能，并且使得使用者容易觀測(cè)排放量，同時(shí)使用性能進(jìn)一步提高。
在本發(fā)明的如此構(gòu)成的燃料電池中，液體燃料可以定量地高 效供應(yīng)等電池單元，而不會(huì)氣化，并且不需要提供泵、電磁閥、 用于控制液體燃料排放量的控制裝置、排放量傳感器等，從而獲 得這樣的燃料電池和用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其中，用后燃 料容易被自動(dòng)地回收，而不需要提供單獨(dú)的廢燃料回收槽。此外， 燃料電池可以減小尺寸。
因此，在前述實(shí)施方式的燃料電池中，可以將燃料電池的整 個(gè)部分轉(zhuǎn)變成料筒，因此而提供一種小尺寸的燃料電池，其可以 用作諸如移動(dòng)電話、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備的電源。另外，本實(shí)施方式中顯示了兩個(gè)電池單元60被使用時(shí)的例子， 然而，連接(串聯(lián)或并聯(lián))的電池單元60的數(shù)量可以根據(jù)燃料電 池的用途而增加，以獲得預(yù)期的電動(dòng)勢(shì)。
本發(fā)明第七方面的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器及燃料電池并 不局限于前面描述的各個(gè)實(shí)施方式，并且可以在本發(fā)明的技術(shù)思 想的范圍內(nèi)作出各種程度的改變。
例如，例如，電池單元60采用了圓柱形形狀，但它們也可以 具有其它形狀，例如棱柱形和管形。它們既可以并聯(lián)也可以串連 連接著燃料供應(yīng)件70。
在上面描述的實(shí)施方式中，本發(fā)明以直接甲醇燃料電池的方 式進(jìn)行了解釋，然而，本發(fā)明并不局限于前面描述的直接甲醇燃 料電池，而是只要滿足以下條件即可，即燃料儲(chǔ)存器是料筒型的 燃料儲(chǔ)存器，其可拆裝地連接著燃料電池本體并且設(shè)有用于儲(chǔ)存 液體燃料的燃料罐部、設(shè)在燃料罐部的先端并且?guī)в袉蜗蜷y的液 體燃料排放部以及設(shè)在燃料罐部中的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)，并且，
固定量^液:L料供應(yīng)到:;體燃料排^部，以使;4量的液體燃
料從液體燃料排放部排出；燃料罐部中的由推壓機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的空間 部15用作廢燃料回收罐，以容納在燃料電池本體中被消耗過(guò)的用 后燃料。本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于聚合物膜型燃料電池，包括重組 型燃料電池。
圖33中所示的本發(fā)明第六方面的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器 B可以用作根據(jù)本發(fā)明第七方面的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器的 另一個(gè)實(shí)施方式，圖34中所示的本發(fā)明第六方面的液體燃料排放 部分的實(shí)施方式也可被使用。
此外，燃料電池本體是通過(guò)在包括精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電 極體的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建 空氣電極層而形成的，然而，燃料電池本體的結(jié)構(gòu)并不局限于此， 相反，燃料電池本體可以采用例如下述結(jié)構(gòu)，其中具有導(dǎo)電性的 碳質(zhì)多孔體用作基質(zhì)材料，通過(guò)在基質(zhì)材料上形成各電極/電解
82質(zhì)/電極層而獲得電池單元，或是通過(guò)連接兩個(gè)或更多個(gè)所述電 池單元而形成組合體，其中液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件浸滲到基質(zhì) 材料中，并且形成在基質(zhì)材料外表面上的電極表面暴露在空氣中。
圖39示出了直接甲醇燃料電池A (以下僅稱作燃料電池)的 基本模式，顯示了本發(fā)明第八方面的基本實(shí)施方式。
如圖39所示，所述燃料電池A設(shè)有燃料儲(chǔ)存槽10，其用 于儲(chǔ)存液體燃料；電池單元20、 20，它們每個(gè)分別是通過(guò)在包括 精細(xì)碳質(zhì)多孔體的燃料電極體的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在 電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建空氣電極層而形成的；燃料供應(yīng)件30， 其連接著所述燃料儲(chǔ)存槽10并且具有浸滲結(jié)構(gòu)；以及用后燃料儲(chǔ) 存槽40，其設(shè)在所述燃料供應(yīng)件30的一端；所述燃料電池具有這 樣的結(jié)構(gòu)，即所述各電池單元20、 20串聯(lián)連接，并且燃料通過(guò)燃 料供應(yīng)件30而被順序供應(yīng)。此外，設(shè)有燃料供應(yīng)通道60，其從用 后燃料儲(chǔ)存槽40延伸到燃料儲(chǔ)存槽10。
與前面描述的本發(fā)明第一方面中所用相同的燃料被用作儲(chǔ)存 在燃料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料。
在本實(shí)施方式中，包括甲醇溶液的液體燃料被吸納在由容置 于燃料儲(chǔ)存槽10中的紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體10a中。 吸納體10a沒有特別的限制，只要能夠吸納液體燃料即可；與后 面描述的燃料供應(yīng)件30具有相同結(jié)構(gòu)的吸納體可以被使用。
燃料儲(chǔ)存槽10的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ)存 于其中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包括 金屬例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯，以及玻璃。與前面描述的本發(fā)明第七方面中所用 的相同。燃料儲(chǔ)存槽10的結(jié)構(gòu)可以采用單層結(jié)構(gòu)以及多層結(jié)構(gòu)。
如圖39 (a)和(b)所示，前面描述的作為電池單元的各個(gè) 電池單元20具有燃料電極體21，其包括精細(xì)多孔碳質(zhì)柱狀體，燃 料電極體的中央部分具有被燃料供應(yīng)件30穿過(guò)的貫通部22，并且 電池單元具有這樣的結(jié)構(gòu)，即電解質(zhì)層23構(gòu)建在所述燃料電極體 21的外表面上，且空氣電極層24構(gòu)建在電解質(zhì)層23的外表面上。燃料電池的各電池單元20產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為理論上每個(gè)電池單元大 約1.2 V。
此外，與前面描述的本發(fā)明第一方面中所用相同的電池單元 被用作電池單元20，因此省略對(duì)它的解釋。
所述燃料供應(yīng)件30通過(guò)轉(zhuǎn)送體10b連接著用于吸納儲(chǔ)存在燃 料儲(chǔ)存槽10中的液體燃料的吸納體10a。所述燃料供應(yīng)件30和吸 納體10a沒有特別的限制，只要其能夠吸納液體燃料即可，并且 其可以例如包括由氈、海綿、諸如樹脂顆粒燒結(jié)體和樹脂纖維燒 結(jié)體等燒結(jié)體構(gòu)成的具有毛細(xì)力的多孔體，以及包括下述材料中 之一或者兩或更多種組合的纖維束天然纖維、動(dòng)物毛發(fā)纖維、 聚醛類樹脂、丙烯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚氨酯 類樹脂、聚烯烴類樹脂、聚乙烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚醚 類樹脂、聚苯撐類樹脂。如有必要，根據(jù)供應(yīng)到各電池單元20的 液體燃料量，所述多孔體和纖維束的孔隙度被適宜地選擇。
用后燃料儲(chǔ)存槽40布置在燃料供應(yīng)件30的一端，并且由與 所述燃料儲(chǔ)存槽IO相同的材料構(gòu)成。由多孔體或纖維束構(gòu)成的用 于吸納用后燃料的吸納體40b容置于儲(chǔ)存槽40中，并且通過(guò)轉(zhuǎn)送 體40a連接著燃料供應(yīng)件30的一端。
由燃料供應(yīng)件30供應(yīng)的液體燃料被用于燃料電池的電池單元 20中的反應(yīng)，并且由于燃料供應(yīng)量與燃料消耗量相關(guān)聯(lián)，因此幾 乎不會(huì)有未經(jīng)反應(yīng)就排放到電池單元外側(cè)的液體燃料，所以不必 像傳統(tǒng)液體燃料型燃料電池那樣在燃料出口側(cè)設(shè)置處理系統(tǒng)。相 反，本發(fā)明采用的是這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相對(duì)于操作狀態(tài)而言被供應(yīng) 的燃料過(guò)量時(shí)，沒有被用于反應(yīng)的液體燃料可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽40 中，以防止阻礙反應(yīng)。
標(biāo)記50表示的元件包括一個(gè)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其將燃料儲(chǔ)存槽10與 用后燃料儲(chǔ)存槽40相結(jié)合，并且允許液體燃料可靠地通過(guò)燃料供 應(yīng)件30供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20。
燃料供應(yīng)通道60連接著所述燃料儲(chǔ)存槽10，用于向燃料儲(chǔ)存 槽10供應(yīng)用后燃料，以便將其再次用作液體燃料。具體而言，與燃料供應(yīng)件30具有相同結(jié)構(gòu)的由多孔體或纖維束構(gòu)成的燃料供應(yīng) 件60a設(shè)置在連接著用后燃料儲(chǔ)存槽40和燃料儲(chǔ)存槽10的燃料 供應(yīng)通道中，以便再次使用來(lái)自用后燃料儲(chǔ)存槽40的殘余燃料； 并且下述結(jié)構(gòu)被采用，即燃料供應(yīng)件60a的一端連接著用后燃料 吸納體40b，位于另一端的滴落件60b引入燃料儲(chǔ)存槽10中。燃 料供應(yīng)通道60由與燃料儲(chǔ)存槽IO相同的材料制成。
在本實(shí)施方式中如此構(gòu)成的燃料電池A中，吸納在容置于燃 料儲(chǔ)存器10內(nèi)的吸納體10a中的液體燃料通過(guò)燃料供應(yīng)件30的 浸滲結(jié)構(gòu)在毛細(xì)力的作用下被引入電池單元20、 20中。
在本實(shí)施方式中，由紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的吸納體40b 容置于用后燃料儲(chǔ)存槽40中，以吸納用后燃料。在本例中，如果 吸納體40b直接接觸燃料供應(yīng)件30的端部以直接吸納用后燃料， 則不會(huì)有任何問題，然而，在與燃料供應(yīng)件40相接觸的結(jié)合部分， 可以設(shè)有由紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的轉(zhuǎn)送體40a，以形成通向 吸納體40b的用后燃料排放通道。
此外，在本實(shí)施方式中，至少是燃料儲(chǔ)存槽IO(吸納體10a)、 燃料電極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30、 用后燃料儲(chǔ)存槽40 (吸納體40b)以及燃料供應(yīng)通道60的毛細(xì)力 被設(shè)置為，燃料儲(chǔ)存槽10 (吸納體10a)的毛細(xì)力< (轉(zhuǎn)送體10b 的毛細(xì)力) <燃料電極體和/或與燃料電極體相接觸的燃料供應(yīng)件 30的毛細(xì)力< (轉(zhuǎn)送體40a的毛細(xì)力) <用后燃料儲(chǔ)存槽40 (吸納 體40b)的毛細(xì)力<燃料供應(yīng)通道60 (燃料供應(yīng)件60a)的毛細(xì)力， 由此，液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存槽IO直接供應(yīng)到每 個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20而不會(huì)引起回流和中斷，即使是燃料電 池A被安置在任何狀態(tài)(角度)或是上下倒置時(shí)，并且用后燃料 可已被供應(yīng)到燃料儲(chǔ)存槽10中。
在燃料供應(yīng)通道60中沒有設(shè)置燃料供應(yīng)件60a的情況下，燃 料供應(yīng)通道60每控制為可以產(chǎn)生毛細(xì)力的通道的程度，并且毛細(xì) 力被設(shè)置為，燃料電極體和/或與燃料電極體相接觸的燃料供應(yīng) 件30的毛細(xì)力<吸納體40b的毛細(xì)力<燃料供應(yīng)通道60的毛細(xì)力，從而用后燃料決不會(huì)回流，并且未被用于參加反應(yīng)的液體燃料可
以儲(chǔ)存在儲(chǔ)存容器40中，以防止阻礙反應(yīng)。此外，用后燃料，包 括剩余燃料，可以再次返回到燃料儲(chǔ)存容器10中。
在本實(shí)施例中，如前所述，燃料電池中的各元件的毛細(xì)力被
設(shè)置為，燃料吸納體10a的毛細(xì)力〈燃料供應(yīng)通道60(燃料供應(yīng)件 60a)的毛細(xì)力，因此，如果燃料吸納體10a與燃料供應(yīng)通道60 或燃料供應(yīng)件60a相接觸，燃料將從料吸納體10a流至燃料供應(yīng) 通道60或燃料供應(yīng)件60a，從而用后燃料決不會(huì)回流到燃料儲(chǔ)存 槽10中。因此，重要的是，沒有采用使燃料吸納體10a與燃料供 應(yīng)通道60或燃料供應(yīng)件60a相接觸的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，采 用的是這樣的結(jié)構(gòu)，其中，如圖39所示，設(shè)有滴落件60b，用于 使用后燃料滴落到燃料儲(chǔ)存槽10中。
在本實(shí)施方式中，用于相應(yīng)液體燃料例如甲醇的液體濃度傳 感器70可以布置在燃料儲(chǔ)存槽IO或位于燃料儲(chǔ)存槽10中的吸納 體10a中，以及用后燃料儲(chǔ)存槽40或位于用后燃料儲(chǔ)存槽40中 的吸納體40b中。這樣，燃料可以被使用到液體燃料例如甲醇不 再能產(chǎn)生電能的程度，并且可以形成這樣的結(jié)構(gòu)，即在達(dá)到這種 程度的濃度時(shí)，使用者容易通過(guò)來(lái)自濃度傳感器70的指示部71 而發(fā)現(xiàn)燃料的耗盡(終止信號(hào))。
此外，如果所述用后燃料儲(chǔ)存槽40和/或燃料儲(chǔ)存槽10或 者燃料儲(chǔ)存槽40與燃料儲(chǔ)存槽10之間的連接部是自由組合式或 嵌合式的，則它們可以被拆下，因此燃料儲(chǔ)存槽10、用后燃料儲(chǔ) 存槽40和它們之間的連接部容易更換。
此外，可開閉的蓋可以設(shè)在所述用后燃料儲(chǔ)存槽40和/或燃 料儲(chǔ)存槽10中，或是設(shè)在燃料儲(chǔ)存槽40與燃料儲(chǔ)存槽IO之間的 連接部處，這使得可以防止諸如塵土等異物進(jìn)入。
在本實(shí)施方式的燃料電池A中，采用了這樣的結(jié)構(gòu)，其中液 體燃料可以流暢地供應(yīng)和再供應(yīng)，而不會(huì)氣化，并且不需要使用
專門的輔助器具例如泵、吹風(fēng)機(jī)、燃料氣化器、冷凝器，因此可 以減小燃料電池的尺寸。
86此外，具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件30連接著燃料儲(chǔ)存槽10 的端部，以直接或通過(guò)轉(zhuǎn)送體10b向各燃料電池單元20、 20供應(yīng) 燃料，由此可以減小包含多個(gè)電池單元的燃料電池的尺寸。
圖41示出了本發(fā)明第八方面的第二實(shí)施方式的燃料電池B。
在后面的實(shí)施方式中，燃料電池的那些與前面描述的第一實(shí)施方 式的燃料電池A中結(jié)構(gòu)相同且效果相同的部件以與圖39中相同的 附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的解釋。
本實(shí)施方式中的燃料電池B與前面描述的第一實(shí)施方式中的 燃料電池A的不同之處在于，如圖41所示，液體燃料直接儲(chǔ)存在 燃料儲(chǔ)存槽10中，收集體15布置在燃料儲(chǔ)存槽IO的下部，以通 過(guò)轉(zhuǎn)送體10b向燃料供應(yīng)件30供應(yīng)液體燃料，用后燃料直接儲(chǔ)存 在用后燃料儲(chǔ)存槽40中，由紗條、多孔體或纖維束構(gòu)成的轉(zhuǎn)送體 40b設(shè)在與燃料供應(yīng)件30相接觸的連接部，并且收集體42設(shè)在轉(zhuǎn) 送體40b的外周。
收集體15具有與直液式書寫器具中使用的部件相同的結(jié)構(gòu)， 并且防止直接儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存槽IO中的液體燃料因大氣壓力和溫 度變化而過(guò)量排放到燃料供應(yīng)件30，并且可以采用這樣的結(jié)構(gòu)， 其中因膨脹等因素導(dǎo)致的液體燃料溢流被保持在收集體15中的收 集部分15a、 15a...之間(翼片之間)的間隙中，并且在回到通常 的大氣壓力和溫度后從收集體返回燃料儲(chǔ)存槽10。
此外，收集體45具有與直液式書寫器具中使用的部件相同的 結(jié)構(gòu)，并且防止直接儲(chǔ)存在用后燃料儲(chǔ)存槽40中的液體燃料因大 氣壓力和溫度變化而過(guò)量排放到燃料供應(yīng)件30，并且可以采用這 樣的結(jié)構(gòu)，其中容易回流的液體燃料被保持在收集體45中的收集 部分45a、 45a…之間的間隙中，并且在回到通常的大氣壓力和溫 度后從收集體返回用后燃料儲(chǔ)存槽40。
收集體14和45的材料沒有特別的限制，只要其具有針對(duì)儲(chǔ) 存于其中的液體燃料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、耐用性即可，并且其可以包 括金屬例如鋁和不銹鋼，合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯 二甲酸乙二醇酯。合成樹脂例如聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯特別優(yōu)選，并且其可以采用傳統(tǒng)成型技術(shù)例如注射成型 或光造型技術(shù)制成，以形成復(fù)雜形狀。此外，通過(guò)使合成樹脂的 薄膜經(jīng)受擠壓操作而獲得的單層件被疊置，以取代前述注射成型 或光造型技術(shù)制成制成的收集部分，由此形成收集體。
重要的一點(diǎn)是，所述收集體15和收集體45的表面自由能設(shè) 置成高于用后液體燃料的表面能量，這增強(qiáng)了收集體被用后液體 燃料潤(rùn)濕的潤(rùn)濕性，以提高保持用后液體燃料的能力。收集體的 表面自由能通?？梢酝ㄟ^(guò)等離子處理、臭氧處理、表面改性劑處 理等而進(jìn)行控制。
與前述第一實(shí)施方式中的燃料電池A的情況一樣，在第二實(shí) 施方式的燃料電池B中，轉(zhuǎn)送體40b的毛細(xì)力被設(shè)置成，燃料電 極體21和/或與燃料電極體21相接觸的燃料供應(yīng)件30的毛細(xì)力 〈轉(zhuǎn)送體40b的毛細(xì)力，由此，用后燃料不會(huì)從燃料儲(chǔ)存槽40回 流到每個(gè)相應(yīng)的電池單元20、 20中，并且不用于反應(yīng)的液體燃料 可以儲(chǔ)存在燃料儲(chǔ)存槽40中，以防止反應(yīng)受阻。
此外，設(shè)有燃料供應(yīng)通道60以便重新使用殘留在用后燃料儲(chǔ) 存槽40中的燃料，并且燃料供應(yīng)件60a設(shè)于其內(nèi)并且連接著燃料 儲(chǔ)存槽10。在本實(shí)施方式中，用后燃料吸納體沒有設(shè)在用后燃料 儲(chǔ)存槽40中，這一點(diǎn)不同于第一實(shí)施方式，因此，燃料供應(yīng)件60a 和燃料供應(yīng)通道60中的流動(dòng)通道可以被提供，而不需考慮燃料供 應(yīng)件30的毛細(xì)力。
此外，在第二實(shí)施方式中，用于相應(yīng)液體燃料例如甲醇的液 體濃度傳感器70可以布置在燃料儲(chǔ)存槽10或用后燃料儲(chǔ)存槽40 中。這樣，燃料可以被使用到液體燃料例如甲醇不再能產(chǎn)生電能 的程度，并且可以形成這樣的結(jié)構(gòu)，即在達(dá)到這種程度的濃度時(shí)， 使用者容易通過(guò)來(lái)自濃度傳感器70的指示部71而發(fā)現(xiàn)燃料的耗 盡。
圖42和43示出了本發(fā)明第八方面的第三實(shí)施方式的燃料電 池C。
本實(shí)施方式中的燃料電池C與前面描述的第一實(shí)施方式中的燃料電池A的不同之處在于，具有高導(dǎo)電性并且可利用毛細(xì)力吸 納諸如甲醇水溶液等液體燃料的多孔碳被用作電池支承件，并且 各電極/電解質(zhì)/電極層設(shè)在其表面上，以形成電池單元。在上 述實(shí)施方式中，液體燃料從下部浸滲到上部。
在上述實(shí)施方式的燃料電池C中，如圖43所示，具有導(dǎo)電性 的碳質(zhì)多孔體被用作基質(zhì)材料25，四個(gè)電池單元29分別是通過(guò)在 基質(zhì)材料25的表面上形成具有與前述第一實(shí)施方式相同結(jié)構(gòu)的電 極(燃料電極)26/電解質(zhì)27/電極(空氣電極)28等各層(MEA) 而制備出來(lái)的，所述電池單元串聯(lián)連接。
本實(shí)施方式中用作基質(zhì)材料25的碳質(zhì)多孔體具有導(dǎo)電性，并 且用作液體燃料和氣體的浸滲介質(zhì)以及燃料的承載件(以下僅稱 作各項(xiàng)特性)。其材料沒有特別的限制，只要具備上面的特性即可， 并且包括例如非晶碳，非晶碳和炭粉的復(fù)合物，各向同性高密度 碳材料成型體，碳纖維制紙成型體，活性炭成型體?？紤]到成型 性、成本和獲得預(yù)期物理特性的容易度，其優(yōu)選由非晶碳或非晶 碳和炭粉的復(fù)合物構(gòu)成。
非晶碳在燒制獲得時(shí)的碳化收獲率為5%或以上，并且是通過(guò) 燒制選自下述原材料中的至少一種而獲得的熱塑性樹脂，例如 聚氯乙烯、氯化氯乙烯樹脂類、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯 一聚乙酸乙烯酯共聚物，熱固性樹脂，例如酚樹脂、呋喃樹脂、 酰亞胺樹脂類、環(huán)氧樹脂，以及天然高分子模量材料，例如纖維 素、阿拉伯樹膠。
炭粉包括例如選自下述一組材料中的至少一種石墨，通過(guò) 將焦油狀材料進(jìn)一步干餾而獲得的瀝青，碳纖維，碳納米管，中 間相碳微球。
所述非晶碳和炭粉的復(fù)合物是這樣獲得的，即基于總量，50 至100重量％的顆粒直徑被控制的非晶碳材料與0至50重量％的 炭粉混合，然后在惰性氣氛中在700。C或以上的溫度下對(duì)混合物進(jìn) 行碳化處理。
為了有利地展現(xiàn)前述各項(xiàng)特性，用作基質(zhì)材料25的碳質(zhì)多孔體優(yōu)選平均孔徑為1至100 nm,孔隙度為10至85%,并且其優(yōu) 選具有因毛細(xì)現(xiàn)象而獲得的液體浸滲性(浸滲液體的功能)以及 足以保持自身形狀的強(qiáng)度。在本實(shí)施方式中，所采用的是平均孔 徑為20 pm，孔隙度為55%，以及具有因毛細(xì)現(xiàn)象而獲得的液體 浸滲性和足以保持自身形狀的強(qiáng)度。
優(yōu)選地，所采用的是平均孔徑為5至70pm，孔隙度為20至 70%，以及具有因毛細(xì)現(xiàn)象而獲得的液體浸滲性。
如果前述平均孔徑(1至100 pm)和孔隙度(10至85%)落 在所述范圍之外，則帶來(lái)的缺點(diǎn)是影響導(dǎo)電性、用作液體燃料和 氣體的浸滲介質(zhì)以及用作燃料的承載件，因此不希望如此。
所獲得的基質(zhì)材料可以被進(jìn)一步處理，例如空氣氧化、電化 學(xué)氧化等，以增強(qiáng)液體浸滲性能。
具有前述各項(xiàng)特性并且具有預(yù)期連續(xù)孔的碳質(zhì)多孔體25可以
被這樣制成，其中，前面描述的熱熔性樹脂的顆粒被投放到具有 任意形狀的模具中，通過(guò)加熱使它們?nèi)刍?，然后在惰性氣氛中?duì) 它們進(jìn)行燒制。具有預(yù)期連續(xù)孔的碳質(zhì)多孔體也可以被這樣制成， 其中，對(duì)作為結(jié)合劑的樹脂和作為炭粉的石墨混合并混練，將混 合物粉碎并造粒，將其放入具有任意形狀的模具中，以對(duì)其進(jìn)行 壓制成型，然后在惰性氣氛中對(duì)其進(jìn)行燒制。
在本實(shí)施方式中作為基質(zhì)材料25的碳質(zhì)多孔體如圖43所示 采用平板形狀，并且整體上具有前述各項(xiàng)特性。基質(zhì)材料25可以 至少局部具有導(dǎo)電性和/或可以至少周部包括碳質(zhì)多孔體。
本實(shí)施方式的電池單元29可以如下形成，其中，將電解質(zhì)膜 27夾在燃料電極26和空氣電極28之間，該燃料電極是通過(guò)在具 有前述各項(xiàng)特性的基質(zhì)材料25的表面上涂覆Pt-Ru/C而獲得的， 該空氣電極是通過(guò)在片狀碳質(zhì)多孔體上涂覆Pt/C催化劑并且利用 熱壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行壓制而制成的。
如圖43 (a)和(b)所示，所述電池單元29設(shè)有氣孔元件 35，其具有空氣和液體流通孔36、 36...，用于脫氣以及加速液體 燃料在基質(zhì)材料25的上表面上的浸滲。利用構(gòu)造為料筒型的前述電池單元29，可以提高電池單元29 與電連接件之間的連接操作效率，以及通過(guò)使電池單元之間的空 間空洞化而增加空氣或液體燃料的對(duì)流和擴(kuò)散速度，由此提高電 池性能。
在本實(shí)施方式中，所述電池單元29、 29...被安裝在燃料供應(yīng) 保持件32上，后者通過(guò)燃料供應(yīng)件30連接著液體燃料儲(chǔ)存槽10 中吸納體10a，從而各電池單元之間的間隔被均等化。通過(guò)在所述 各電池單元29、 29...提供大約l至20mm的相等間隔，在電池單 元之間對(duì)流和擴(kuò)散的空氣或燃料的流動(dòng)和濃度可以均勻化，從而 可以實(shí)現(xiàn)各電池單元的輸出的均勻化和燃料電池的輸出的穩(wěn)定 化。為了通過(guò)空氣更新而獲得高輸出，可以適當(dāng)?shù)乩眯⌒惋L(fēng)扇 而使空氣強(qiáng)制對(duì)流。
在如上所述構(gòu)造的燃料電池C中，采用了這樣的結(jié)構(gòu)，即通 過(guò)各電池單元29的碳質(zhì)多孔體而實(shí)現(xiàn)液體燃料的浸滲，并且形成 在外表面上的電極表面暴露于空氣。液體燃料可以如圖4所示向 前、向后或側(cè)向浸滲，不論各電池單元的縱向是水平、豎直還是 傾斜。這樣，液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從液體燃料儲(chǔ)存槽io直 接供應(yīng)到各電池單元29，而不會(huì)引起飛濺，由此可以產(chǎn)生電能。
通過(guò)對(duì)多個(gè)所述電池單元進(jìn)行布置，可以擴(kuò)展電極面積，以 增大每單位體積的電能輸出密度。通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行布置，以使得 間隙維持在電池單元之間，如圖42所示，可以將所述間隙用作用 于供應(yīng)空氣的通道。
在本實(shí)施方式中，采用了這樣的結(jié)構(gòu)，其中，包括用于吸納 用后燃料的燃料吸納體的臨時(shí)使用燃料儲(chǔ)存槽42通過(guò)燃料供應(yīng)件 60a連接著電池單元29上端的氣孔元件35、 35...，廢燃料直接返 回燃料吸納體10a。
與前述第一實(shí)施方式中的燃料電池A的情況一樣，在本實(shí)施 方式的燃料電池C中，燃料電池的各個(gè)元件的毛細(xì)力被設(shè)置成， 燃料吸納體10a的毛細(xì)力<燃料供應(yīng)通道60 (燃料供應(yīng)件60a)的 毛細(xì)力，因此，如果燃料吸納體10a與燃料供應(yīng)通道60或燃料供應(yīng)件60a直接接觸，則燃料會(huì)從燃料吸納體10a流至燃料供應(yīng)通 道60或燃料供應(yīng)件60a，從而用后燃料決不會(huì)回流到燃料儲(chǔ)存槽 10中。因此，重要的是，沒有采用使燃料吸納體10a與燃料供應(yīng) 通道60或燃料供應(yīng)件60a相接觸的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，采用 的是這樣的結(jié)構(gòu)，其中，燃料供應(yīng)件60a上設(shè)有滴落件60b，用于 使用后燃料滴落到燃料儲(chǔ)存槽IO中的燃料吸納體10a上。
在上述實(shí)施方式的燃料電池C中，具有導(dǎo)電性的碳質(zhì)多孔體 被用作基質(zhì)材料25，并且采用了下述結(jié)構(gòu)，其中，每個(gè)電池單元 29分別是通過(guò)在基質(zhì)材料25的表面上形成電極26 /電解質(zhì)27 / 電極28等各層而制備出來(lái)的，所述電池單元安裝在保持件32上， 以使液體燃料浸滲到基質(zhì)材料25中，并且，形成于基質(zhì)材料25 的外表面上的電極表面暴露于空氣?；|(zhì)材料25被用作電極'集電 體、液體燃料或氣體的浸滲介質(zhì)、電池支承件，并且儲(chǔ)存在燃料 儲(chǔ)存槽10中的液體燃料通過(guò)浸滲作用而被引入電池單元29中并 用來(lái)產(chǎn)生電能。
在本實(shí)施方式中，基質(zhì)材料25具有前述特性，即具有導(dǎo)電性， 并且用作液體燃料或氣體的浸滲介質(zhì)及電池支承件。因此，液體 燃料不會(huì)泄漏到外面，并且不論燃料電池C是豎直還是水平安置 的，液體燃料都能穩(wěn)定且連續(xù)地從液體燃料儲(chǔ)存槽IO直接供應(yīng)到 電池單元29，而不會(huì)出現(xiàn)中斷。
在本實(shí)施方式的燃料電池C中，由于使用了由碳質(zhì)多孔體構(gòu) 成、具有電極，集電體所需的導(dǎo)電性、用作液體燃料或氣體的浸滲 介質(zhì)及電池支承件，所以可能就不需要采用間隔器了，而且不需 要使用專門的輔助器具例如泵、吹風(fēng)機(jī)、燃料氣化器、冷凝器。 因此，形成了這樣的結(jié)構(gòu)，其中，利用了不再被占用的空間作為 氣體或液體燃料對(duì)流和擴(kuò)散場(chǎng)所，液體燃料可以流暢地供應(yīng)，而 不會(huì)氣化。這樣，燃料電池可以減小尺寸，并且可以獲得了可以 簡(jiǎn)便地再次使用用后液體燃料的燃料電池。
在本實(shí)施方式中，作為多孔支承件的基質(zhì)材料25的表面的大 部分可以被用作電極，并且基質(zhì)材料25的多孔碳還同時(shí)用作燃料
92電極的集電體，從而電池單元之間的電連接容易在它們的端部實(shí) 現(xiàn)。
此外，在本實(shí)施方式中，用于相應(yīng)液體燃料例如甲醇的液體
濃度傳感器70可以布置在燃料儲(chǔ)存槽10或位于燃料儲(chǔ)存槽10中 的吸納體10a中，以及用后燃料儲(chǔ)存槽40或位于用后燃料儲(chǔ)存槽 40中的吸納體40b中。這樣，燃料可以被使用到液體燃料例如甲 醇不再能產(chǎn)生電能的程度，并且可以形成這樣的結(jié)構(gòu)，即在達(dá)到 這種程度的濃度時(shí)，使用者容易通過(guò)來(lái)自濃度傳感器的指示部71 而發(fā)現(xiàn)燃料的耗盡。
本發(fā)明的燃料電池并不局限于前面描述的各個(gè)實(shí)施方式，并 且可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)作出各種程度的改變。
例如，電池單元20采用了圓柱形形狀，但它們也可以具有其 它形狀，例如棱柱形和管形。它們既可以并聯(lián)也可以串連連接著 燃料供應(yīng)件30。
在上面描述的實(shí)施方式中，本發(fā)明以直接甲醇燃料電池的方 式進(jìn)行了解釋，然而，本發(fā)明并不局限于前面描述的直接甲醇燃 料電池，而是只要滿足以下條件即可，即燃料電池中連接著多個(gè) 電池單元，每個(gè)電池單元是通過(guò)在燃料電極體的外表面上構(gòu)建電 解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建空氣電極層而形成的， 燃料供應(yīng)件連接著用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料儲(chǔ)存器并且具有浸滲 結(jié)構(gòu)，或是燃料電極體連接著所述各電池單元以供應(yīng)液體燃料， 燃料供應(yīng)件的一端連接著用后燃料儲(chǔ)存器；其中，可以采用這樣 的結(jié)構(gòu)，即用后燃料儲(chǔ)存器連接著燃料儲(chǔ)存器，用后燃料被供應(yīng) 到燃料儲(chǔ)存器并且可以被再次用作液體燃料。本發(fā)明同樣可以應(yīng) 用于聚合物膜型燃料電池，包括重組型燃料電池。
實(shí)施例
下面參照實(shí)施例解釋本發(fā)明第六方面和第七方面，但本發(fā)明 第六方面和第七方面并不局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1
基于圖28至30及圖33的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器B被使用。
所使用的是液體燃料F，燃料罐部10，液體燃料排放部分20， 以及液體推壓機(jī)構(gòu)30，分別以下述方式構(gòu)成。 液體燃料-
10重量％的甲醇水溶液，充填量5ml。
燃料罐部10:
由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂構(gòu)成，氧氣透過(guò)率(對(duì)應(yīng)氧氣
不透過(guò)性)為lOOcc.25 pm/m2'24 hr'atm (25°C ， 65%RH)或以下， 透光率為80%或以上，壁厚lmm。 液體燃料排放部分20:
可分離的上側(cè)元件23和可分離的下側(cè)元件25的材料聚丙
烯，單向閥26的材料聚丙烯，推壓件27:螺旋彈簧，排放口直
徑2mm。
液體推壓機(jī)構(gòu)30:
外側(cè)圓柱形元件31的材料聚丙烯，內(nèi)側(cè)圓柱形元件32的
材料聚丙烯，螺桿40的材料ABS，活塞50的材料硅橡膠。
液體燃料F從以固定量從排放口 24排出旋轉(zhuǎn)操作件33的 外側(cè)圓柱形元件31旋轉(zhuǎn)一圈(360度)排出0.1ml。
具有上述構(gòu)造的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器B被實(shí)際使用。 也就是說(shuō)，已經(jīng)證實(shí)，在將一個(gè)突出部31a調(diào)整在作為基準(zhǔn)的標(biāo) 記部分14 (沒有液體燃料排放，排放量為0)的情況下，旋轉(zhuǎn)所 述旋轉(zhuǎn)操作件33的外側(cè)圓柱形元件31以將下一個(gè)突出部31a調(diào) 整到作為基準(zhǔn)的標(biāo)記部分14，可以從液體燃料排放部分20的排放 口 24排放出0.0125 ml的液體燃料。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在上述旋 轉(zhuǎn)操作(排放操作)中，可以感覺到棘輪機(jī)構(gòu)36的咬扣，；且容 易確認(rèn)液體燃料的排放量。此外，已經(jīng)證實(shí)，在將用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器B保持在手中，使排放口24轉(zhuǎn)為向下，并且左右抖
動(dòng)，液體燃料不會(huì)泄露。
實(shí)施例2
基于圖35至37及圖33的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器B被使用。
所使用的是液體燃料F，燃料罐部10，液體燃料排放部分20， 以及液體推壓機(jī)構(gòu)30，分別以下述方式構(gòu)成。 液體燃料
10重量％的甲醇水溶液，充填量5ml。 燃料罐部10:
由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂構(gòu)成，氧氣透過(guò)率(對(duì)應(yīng)氧氣 不透過(guò)性)為100cc'25 nm/m2'24hr'atm(25°C， 65%RH)或以下， 透光率為80%或以上，壁厚lmm。
液體燃料排放部分20:
可分離的上側(cè)元件23和可分離的下側(cè)元件25的材料聚丙
烯，單向閥26的材料聚丙烯，推壓件27:螺旋彈簧，排放口直
徑2 mm。
液體推壓機(jī)構(gòu)30:
外側(cè)圓柱形元件31的材料聚丙烯，內(nèi)側(cè)圓柱形元件32的
材料聚丙烯，螺桿40的材料ABS，活塞50的材料硅橡膠。
液體燃料F從以固定量從排放口 24排出旋轉(zhuǎn)操作件33的 外側(cè)圓柱形元件31旋轉(zhuǎn)一圈(360度)排出0.1ml。
具有上述構(gòu)造的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器B被實(shí)際使用。 也就是說(shuō)，已經(jīng)證實(shí)，在將一個(gè)突出部31a調(diào)整在作為基準(zhǔn)的標(biāo) 記部分14 (沒有液體燃料排放，排放量為0)的情況下，旋轉(zhuǎn)所 述旋轉(zhuǎn)操作件33的外側(cè)圓柱形元件31以將下一個(gè)突出部31a調(diào) 整到作為基準(zhǔn)的標(biāo)記部分14，可以從液體燃料排放部分20的排放 口 24排放出0.0125 ml的液體燃料。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在上述旋轉(zhuǎn)操作(排放操作)中，可以感覺到棘輪機(jī)構(gòu)36的咬扣，；且容 易確認(rèn)液體燃料的排放量。此外，已經(jīng)證實(shí)，在將用于燃料電池
的燃料儲(chǔ)存器B保持在手中，使排放口24轉(zhuǎn)為向下，并且左右抖
動(dòng)，液體燃料不會(huì)泄露。
此外，已經(jīng)證實(shí)，通過(guò)將內(nèi)徑為2 mm的硅橡膠制管(長(zhǎng)度 100 mm)的一端與液體燃料排放部分20的排放口 24相連，使另 一端與廢燃料回收開口部相連，然后旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)操作件33的外 側(cè)圓柱形元件31以排放0.5 ml的液體燃料，液體燃料被回收到燃 料罐部10的空間部15中。
工業(yè)實(shí)用性
在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池和用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器中， 液體燃料可以穩(wěn)定且連續(xù)地從燃料儲(chǔ)存槽直接供應(yīng)，并且燃料電 池可以減小尺寸，從而可以用作諸如移動(dòng)電話、筆記本電腦、PDA 等便攜式電子設(shè)備的電源。
權(quán)利要求
1. 一種用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其為料筒型燃料儲(chǔ)存器，并可拆裝地連接著燃料電池本體，其中，所述料筒型燃料儲(chǔ)存器設(shè)有用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料罐、設(shè)在燃料罐先端并且具有單向閥的液體燃料排放部、設(shè)在所述燃料罐上的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)存在燃料罐中的液體燃料被液體燃料推壓機(jī)構(gòu)向前推壓，以向液體燃料排放部供應(yīng)固定量的液體燃料，并且從液體燃料排放部排放固定量的液體燃料。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特征在于，所述液體燃料推壓機(jī)構(gòu)設(shè)有位于燃料罐后面的旋轉(zhuǎn)操作 件，其包括外側(cè)圓柱形元件和以不可旋轉(zhuǎn)的方式插入外側(cè)圓柱形元件內(nèi)的內(nèi)側(cè)圓柱形元件；設(shè)在旋轉(zhuǎn)操作件的外側(cè)圓柱形元件先端部的棘輪機(jī)構(gòu)，其包括形成在燃料罐內(nèi)表面上的棘齒和與棘齒嚙合的鎖爪；插入旋轉(zhuǎn)操作件的內(nèi)側(cè)圓柱形元件中的螺桿；設(shè)在 螺桿先端部的活塞，其插入燃料罐中，從而可在一由燃料罐內(nèi)壁 突出的間壁的前面在燃料罐內(nèi)表面上滑動(dòng)；形成在螺桿外表面上 的陽(yáng)螺紋部與形成在內(nèi)側(cè)圓柱形元件前端的陰螺紋部嚙合，螺桿 插入間壁中的插孔中，并且只能沿縱向相對(duì)于內(nèi)側(cè)圓柱形元件移 動(dòng)；通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作件的外側(cè)圓柱形元件旋轉(zhuǎn)操作，螺桿被旋轉(zhuǎn)， 從而通過(guò)與陰螺紋部的嚙合而向前移動(dòng)，并且通過(guò)與螺桿先端連 接的所述活塞而將固定量的液體燃料供應(yīng)到液體燃料排放部，且 從所述液體燃料排放部推出固定量的液體燃料。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特征 在于，燃料罐具有至少一個(gè)氧氣隔離樹脂層。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特征 在于，所述氧氣隔離樹脂層包括下述樹脂中的至少一種乙烯'乙烯醇共聚物樹脂，聚丙烯腈，尼龍，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚 碳酸酯，聚苯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚氯乙烯。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特征 在于，燃料罐由透光率為50%或以上的材料制成。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特征 在于，至少是與液體燃料相接觸的燃料罐壁面的表面自由能被控 制為低于液體燃料的自由能。
7. —種燃料電池，包括燃料電池本體和可拆裝地連接著燃料 電池本體的料筒型燃料儲(chǔ)存器，其中，采用了下述結(jié)構(gòu)，即燃料 電池本體連接著多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元是通過(guò)在燃料電極 體的外表面上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建空 氣電極層而形成的，所述電池單元連接著燃料供應(yīng)件，該燃料供 應(yīng)件連接著如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，以 供應(yīng)液體燃料。
8. —種用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其為料筒型燃料儲(chǔ)存器， 并可拆裝地連接著燃料電池本體，其中，所述料筒型燃料儲(chǔ)存器 設(shè)有用于儲(chǔ)存液體燃料并且具有廢燃料回收開口部的燃料罐、設(shè) 在燃料罐先端并且具有單向閥的液體燃料排放部、設(shè)在所述燃料 罐上的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)存在燃料罐中的液體燃料被液體燃 料推壓機(jī)構(gòu)向前推壓，以向燃料電池本體排放固定量的液體燃料； 由推壓機(jī)構(gòu)形成在燃料罐中的空間部用作廢燃料回收槽，以回收 在燃料電池本體中消耗過(guò)的用后燃料。
9. 如權(quán)利要求8所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特征 在于，所述液體燃料推壓機(jī)構(gòu)設(shè)有位于燃料罐后面的旋轉(zhuǎn)操作 件，其包括外側(cè)圓柱形元件和以不可旋轉(zhuǎn)的方式插入外側(cè)圓柱形元件內(nèi)的內(nèi)側(cè)圓柱形元件；設(shè)在旋轉(zhuǎn)操作件的外側(cè)圓柱形元件先 端部的棘輪機(jī)構(gòu)，其包括形成在燃料罐內(nèi)表面上的棘齒和與棘齒 嚙合的鎖爪；插入旋轉(zhuǎn)操作件的內(nèi)側(cè)圓柱形元件中的螺桿；設(shè)在 螺桿先端部的活塞，其插入燃料罐中，從而可在一由燃料罐內(nèi)壁 突出的間壁的前面在燃料罐內(nèi)表面上滑動(dòng)；形成在螺桿外表面上 的陽(yáng)螺紋部與形成在內(nèi)側(cè)圓柱形元件前端的陰螺紋部嚙合，螺桿 插入間壁中的插孔中，并且只能沿縱向相對(duì)于內(nèi)側(cè)圓柱形元件移 動(dòng)；通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作件的外側(cè)圓柱形元件旋轉(zhuǎn)操作，螺桿被旋轉(zhuǎn)， 從而通過(guò)與陰螺紋部的嚙合而向前移動(dòng)，并且通過(guò)與螺桿先端連 接的所述活塞而將固定量的液體燃料供應(yīng)到液體燃料排放部，且 從所述液體燃料排放部推出固定量的液體燃料。
10. 如權(quán)利要求8所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特征 在于，燃料罐具有至少一個(gè)氧氣隔離樹脂層。
11. 如權(quán)利要求IO所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特 征在于，所述氧氣隔離樹脂層包括下述樹脂中的至少一種乙烯-乙 烯醇共聚物樹脂，聚丙烯腈，尼龍，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚 碳酸酯，聚苯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚氯乙烯。
12. 如權(quán)利要求11所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特 征在于，所述氧氣隔離樹脂層包括樹脂膜，其上沉積著金屬氧化 物；所述金屬氧化物包括鋁土和硅石之一或它們二者；所述樹脂 膜包括下述材料之一聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚苯乙烯，聚乙 烯，聚丙烯，尼龍，它們的復(fù)合物。
13. 如權(quán)利要求11所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特 征在于，所述氧氣隔離樹脂層包括樹脂膜，其上覆蓋著類金剛石 碳；所述樹脂膜包括下述材料之一聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚 苯乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龍，它們的復(fù)合物。
14. 如權(quán)利要求8所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特征 在于，燃料罐由透光率為50%或以上的材料制成。
15. —種燃料電池，其采用下述結(jié)構(gòu)，即燃料電池本體連接著 多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元是通過(guò)在燃料電極體的外表面上構(gòu) 建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建空氣電極層而形成 的，所述電池單元連接著燃料供應(yīng)件，該燃料供應(yīng)件連接著如權(quán) 利要求8所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，以供應(yīng)液體燃料。
16. —種燃料電池，包括燃料電池本體和可拆裝地連接著燃料 電池本體的料筒型燃料儲(chǔ)存器，其中，所述料筒型燃料儲(chǔ)存器設(shè) 有用于儲(chǔ)存液體燃料并且具有廢燃料回收開口部的燃料罐、設(shè)在 燃料罐先端并且具有單向閥的液體燃料排放部、設(shè)在所述燃料罐 上的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)存在燃料罐中的液體燃料被液體燃料 推壓機(jī)構(gòu)向前推壓，以向燃料電池本體排放固定量的液體燃料； 在燃料電池本體中消耗過(guò)的用后燃料被回收在由推壓機(jī)構(gòu)形成在 燃料罐中的空間部中。
17. 如權(quán)利要求16所述的用于燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，其特 征在于，所述燃料電池本體設(shè)有用后燃料儲(chǔ)存槽，所述用后燃料 儲(chǔ)存槽連接著燃料罐中的帶有單向閥的廢燃料回收開口部。
18. —種燃料電池，其采用下述結(jié)構(gòu)，即燃料電池本體連接著 多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元是通過(guò)在燃料電極體的外表面上構(gòu) 建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層的外表面上構(gòu)建空氣電極層而形成 的，所述電池單元連接著燃料供應(yīng)件，該燃料供應(yīng)件連接著用于 燃料電池的燃料儲(chǔ)存器，以供應(yīng)液體燃料，其中，所述用于燃料 電池的燃料儲(chǔ)存器設(shè)有用于儲(chǔ)存液體燃料并且具有廢燃料回收開 口部的燃料罐、設(shè)在燃料罐先端并且具有單向閩的液體燃料排放部、設(shè)在所述燃料罐上的液體燃料推壓機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)存在燃料罐中的 液體燃料被液體燃料推壓機(jī)構(gòu)向前推壓，以向燃料電池本體排放 固定量的液體燃料；在燃料電池本體中消耗過(guò)的用后燃料被回收 在由推壓機(jī)構(gòu)形成在燃料罐中的空間部中。
全文摘要
為了提供一種小尺寸燃料電池，使之穩(wěn)定地用作諸如移動(dòng)電話、筆記本電腦、PDA等便攜式電子設(shè)備的電源的小型燃料電池，采用了下述結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)電池單元被連接，每個(gè)電池單元是通過(guò)在燃料電極體上構(gòu)建電解質(zhì)層、并且在電解質(zhì)層上構(gòu)建空氣電極層而形成的，與用于儲(chǔ)存液體燃料的燃料儲(chǔ)存槽連接并且具有浸滲結(jié)構(gòu)的燃料供應(yīng)件或是所述燃料電極體連接著各電池單元以供應(yīng)液體燃料，其中，由多孔體或纖維束構(gòu)成的具有毛細(xì)力的液體燃料吸納體容置在所述液體燃料儲(chǔ)存槽中。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101478054SQ200910002070
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月2日
發(fā)明者山田邦生, 神谷俊史, 長(zhǎng)田隆博, 須田吉久 申請(qǐng)人:三菱鉛筆株式會(huì)社