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CN101507034A - 燃料电池用插座及使用了该插座的燃料电池 - Google Patents

燃料电池用插座及使用了该插座的燃料电池 Download PDF

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CN101507034A
CN101507034A CNA2007800303604A CN200780030360A CN101507034A CN 101507034 A CN101507034 A CN 101507034A CN A2007800303604 A CNA2007800303604 A CN A2007800303604A CN 200780030360 A CN200780030360 A CN 200780030360A CN 101507034 A CN101507034 A CN 101507034A
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socket
fuel
fuel cell
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nozzle
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CNA2007800303604A
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Inventor
高桥贤一
吉弘宪司
山盛阳
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Toshiba Corp
Toyo Seikan Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toyo Seikan Co Ltd
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Abstract

与燃料盒的喷嘴8可装拆地连接的燃料电池用插座4包括具有插入喷嘴8的喷嘴插入口31的插座主体32，被内置入插座主体32的阀机构，配置在插座主体32内、在打开阀机构时密封燃料流路的弹性体保持件39，以及限制连接状态下的喷嘴8的倾斜的导向构件38；该导向构件38被配置于插座主体32内，在喷嘴8被连接时用于引导喷嘴8的前端外周部。

Description

燃料电池用插座及使用了该插座的燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池用插座(socket)及使用了该插座的燃料电池。
背景技术
为了能够长时间不充电地使用笔记本电脑及手机等便携式电子设备，对便携式电子设备的电源或充电器正尝试使用燃料电池。燃料电池具有的特征是，仅通过供给燃料及空气就能够发电，若补给燃料，就能够连续地长时间发电。因此，若能够使燃料电池小型化，则作为便携式电子设备的电源或充电器，可以说是极有利的系统。
由于采用能量密度高的甲醇燃料的直接甲醇型燃料电池(DirectMethanol Fuel Cell：DMFC)能够实现小型化，燃料的处理也容易，因此有望用作便携式设备用的电源等。作为DMFC的液体燃料的供给方式，已知有气体供给型及液体供给型等主动方式以及在电池内部使燃料收纳部内的液体燃料气化再供至燃料极的内部气化型等被动方式。被动方式对于DMFC的小型化有利。
内部气化型等被动型DMFC中，隔着燃料含浸层或燃料气化层等使燃料收纳部内的液体燃料气化，将该液体燃料的气化成分供至燃料极(例如参照专利文献1及2)。对燃料收纳部用燃料盒供给液体燃料。在卫星式(外部注入式)的燃料盒中，使用由分别内置阀机构的喷嘴及插座构成的联结器(coupler)进行液体燃料的切断及注入(例如参照专利文献3)。
被收纳于燃料盒中的液体燃料的供给通过将安装于燃料盒的喷嘴与被设置于燃料电池的燃料收纳部的插座连接，并打开这些喷嘴及插座的阀机构而实施。在将燃料盒的喷嘴插入燃料电池的插座而连接的状态下，如果插座导致喷嘴的导向(guide)不充分，则燃料盒的倾斜程度易变大。如果燃料盒的倾斜程度变大，则会发生插座侧的密封零部件受损等不良情况。
专利文献1：日本专利第3413111号公报
专利文献2：国际公开第2005/112172号公报
专利文献3：日本专利特开2004-127824号公报
发明的揭示
本发明的目的是提供通过提高连接燃料盒的喷嘴时的导向功能可抑制燃料盒的倾斜或伴随该倾斜的插座零部件的受损的燃料电池用插座，以及因使用该插座而使可靠性或安全性得到了提高的燃料电池。
本发明的燃料电池用插座是能够与燃料盒的喷嘴可装拆地连接、成为将装入所述燃料盒的液体燃料供至燃料电池时的燃料供给部的燃料电池用插座，该插座的特征在于，包括具有插入所述喷嘴的喷嘴插入口的插座主体，被内置入所述插座主体的阀机构，配置在所述插座主体内、在打开所述阀机构时密封燃料流路的弹性体保持件((holder)，以及限制连接状态下的所述喷嘴的倾斜的导向构件；所述导向构件被配置于所述插座主体内，用于导向被连接于所述插座的所述喷嘴的前端外周部。
本发明的燃料电池的特征在于，具备本发明的燃料电池用插座，包括接受利用与所述插座连接的燃料盒的喷嘴供给的液体燃料的燃料接受部，收纳由所述燃料盒供给的液体燃料的燃料收纳部，从所述燃料收纳部供给所述液体燃料而引起发电的起电部。
附图的简单说明
图1是表示本发明的实施方式的燃料电池的结构及其与燃料盒组合的结构的图。
图2是表示图1所示的燃料电池的插座和燃料盒的喷嘴的结构(未连接状态)的剖视图。
图3是表示图2所示的插座和喷嘴的连接状态的剖视图。
图4是图2所示的插座的俯视图。
图5是图2所示的插座的剖视图。
图6是表示用于图2所示的插座的导向构件的构成例的立体图。
图7是表示图2所示的插座的变形例的剖视图。
图8是表示作为本发明的实施方式的燃料电池的一例的内部气化型DMFC的结构的剖视图。
符号说明：1燃料电池，2燃料电池单元，3燃料收纳部，4插座，5燃料接受部，6燃料盒，7盒主体，8喷嘴，12喷嘴头，13基部，14插入部，16周槽，17键(key)部，18阀保持件，19、40阀，19a、40a阀头，19b、40b阀杆，20、41阀座，21、42O型圈，22、43压缩弹簧，31喷嘴插入口，32插座主体，33主体外周上部，34主体外周下部，35主体中部，36主体下部，38导向构件，39橡胶保持件，45喷嘴保持机构，46键槽。
实施发明的最佳方式
下面参照附图来说明本发明的实施方式。以下是根据附图来说明本发明的实施方式，但这些附图是为了进行图解而提供的，并不限定本发明。
图1是表示本发明的实施方式的燃料电池的简单结构及燃料电池与燃料盒的组合结构的图。图1所示的燃料电池1具备起电部2和燃料收纳部3。在燃料收纳部3的下表面侧设置了具备成为液体燃料供给部的插座4的燃料接受部5。插座4内置阀机构，在供给液体燃料以外的时间内阀机构处于关闭状态。燃料电池1也可具备不经过燃料收纳部3而直接由燃料接受部5向起电部2供给液体燃料的结构。
燃料盒6具有收纳燃料电池用液体燃料的盒主体(容器)7。在盒主体7的前端装有成为将收纳于其中的液体燃料供至燃料电池1的燃料收纳部3时的燃料吐出部的喷嘴8。喷嘴8内置阀机构，在供给液体燃料以外的时间内阀机构处于关闭状态。燃料盒6是仅在向燃料收纳部3注入液体燃料时与燃料电池1连接的所谓的卫星式(外部注入式)燃料盒。
燃料盒6的盒主体7中收纳有与燃料电池1对应的液体燃料。燃料电池1为直接甲醇型燃料电池(DMFC)的情况下，液体燃料使用各种浓度的甲醇水溶液或纯甲醇等甲醇燃料。但收纳于盒主体7的液体燃料并不限于甲醇燃料，例如也可以是乙醇水溶液或纯乙醇等乙醇燃料，丙醇水溶液或纯丙醇等丙醇燃料，乙二醇水溶液或纯乙二醇等乙二醇燃料，二甲醚，甲酸及其它的液体燃料。与燃料电池1对应的液体燃料都被收纳于盒主体7。
被设置于燃料电池1的燃料接受部5的插座4和被设置于燃料盒6的盒主体7的喷嘴8构成一对连接机构(联结器)。下面参照图2及图3对由插座4和喷嘴8构成的联结器的具体构成和连接结构进行说明。图2所示为燃料盒6的喷嘴8和燃料电池1的插座4连接前的状态，图3所示为喷嘴8和插座4连接后的状态。
连接燃料电池1和燃料盒6的联结器中，作为盒侧连接机构的喷嘴(阳侧联结器)8在前端侧具有喷嘴口11被打开的喷嘴头12。喷嘴头12具有装于盒主体7的前端开口部的基部13和被插入插座4的插入部14。圆筒状的插入部14从基部13突出地形成，使其轴向与喷嘴8的插入方向平行。
在喷嘴头12的插入部14的前端面设置了凹部15。凹部15以使插入部14的前端面凹下的状态设置，喷嘴口11在该凹部15的底面开口。凹部15具有残留(附着)于喷嘴8的前端侧的液体燃料的收纳部的功能，因此可防止操作者与液体燃料接触。在喷嘴头12的插入部14的外周侧设置有与后述插座4的喷嘴保持机构卡合的作为凹部的周槽16，以及作为燃料识别装置起作用的键部17。如后所述，燃料识别装置由键部17和插座4侧的键槽构成。
在喷嘴头12的基部13的内侧配置有杯状的阀保持件18。阀保持件18用于规定阀室，其前端外缘部被盒主体7和基部13夹持而得到固定。在阀保持件18内配置有阀19。阀19包括阀头19a和阀杆19b。阀头19a配置在由阀保持件18规定的阀室内。阀杆19b收纳在圆筒状的插入部14内。
所述具有阀头19a和阀杆19b的阀19可在轴向(喷嘴8的插入方向)上进退。阀头19a与在基部13的内侧形成的阀座20之间配置有O型圈21。在阀19内利用压缩弹簧22等弹性体施加使阀头19a朝阀座20压紧的力，利用它们来按压O型圈21。
在通常状态(燃料盒6与燃料电池1分离的状态)下，通过阀头19a使O型圈21朝阀座20压紧，从而使喷嘴8内的燃料流路成为关闭状态。如后所述，在将燃料盒6与燃料电池1连接时，阀杆19b后退，阀头19a从阀座20离开，从而使喷嘴8内的燃料流路成为打开状态。在阀保持件18的底部设置有成为液体燃料的通路的连通孔23，盒主体7内的液体燃料通过该连通孔23流入喷嘴8内。
另外，在喷嘴头12的外侧配置有包括凸轮机构的键环(环状部件)24和容器喷嘴25等。键环24被压入喷嘴头12，在通常使用时与喷嘴头12卡止。在将燃料盒6与燃料电池1连接时，如果施加弯曲或扭转等的力，则键环24通过凸轮机构旋转浮起，连接状态被解除，喷嘴8从插座4脱离。容器喷嘴25与盒主体7螺纹连接，由此，具有喷嘴头12和阀19等的喷嘴8被固接于盒主体7的前端部。
作为燃料电池1侧的连接机构的插座(阴侧联接器)4包括插座主体32，该插座主体32具有凹状的喷嘴插入口31。插座主体32具有圆筒状的主体外周上部33和主体外周下部34。主体外周上部33由不锈钢材料等金属材料构成，它被固接于树脂制主体外周下部34的上方外侧。
在主体外周上部33和主体外周下部34的内侧配置了主体中部35和主体下部36，由它们构成插座主体32。在主体中部35和主体下部36之间有O型圈37，藉此提高阀室的密闭性。插座主体32被一体化并被埋入燃料电池1的燃料接受部5内。
在将燃料盒6的喷嘴8插入插座4并连接时，插座主体32的主体外周上部33具有引导喷嘴头12的外周面的功能。但是，喷嘴头12的前端外周部并不被主体外周上部33引导，而是在它们之间产生间隙。因此，导向构件38被配置在插座主体32内来对喷嘴8(喷嘴头12)的前端外周部进行导向。
如图4、图5及图6所示，环状导向构件38被配置在主体外周下部34的上端部，该主体外部下部34被配置于主体外周上部33的内侧。环状导向构件38具有后述的成为喷嘴保持机构的通过部的切缺部38a。配置于主体外周下部34上的导向构件38被按压于喷嘴保持机构，藉此防止从插座主体32的脱落。图5表示图4的A-A剖面，图4的B-B剖面所示为图2的插座4。
环状导向构件38具有与喷嘴头12的插入部14的前端外周形状对应的内部形状。导向构件38是引导与插座4连接的喷嘴8(具体为插入部14)的前端外周部、限制喷嘴8的连接状态下的倾斜的构件。在喷嘴与插座4连接的状态下，被配置在喷嘴头12的插入部14的前端外侧的导向构件38具有喷嘴8的导向功能及基于此的定心功能。藉此，喷嘴8的连接状态下的倾斜被限制。
为了利用导向构件38获得喷嘴8的导向功能及定心功能，导向构件38和喷嘴头12的插入部14之间的间隙较好为0.4mm以下。如果导向构件38和插入部14之间的间隙过大，则导向功能不充分，与插座4连接的喷嘴8的定心效果也会下降。这样可能无法充分地限制喷嘴8的连接状态下的倾斜。图6示出了环状导向构件38，但导向构件38的形状并不限于此，可采用能够引导喷嘴8(具体为插入部14)的前端外周部的各种形状的导向构件38。
导向构件38例如与插座主体32的主体外周下部34、主体中部35、主体下部36同样由树脂材料构成。作为构成导向构件38的树脂材料，考虑到其耐久性和刚性等，优选采用超级工程塑料或通用工程塑料。导向构件38更好的是由具有滑动性的树脂材料构成。
作为导向构件38的构成材料，可例举例如聚缩醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、间规聚苯乙烯(SPS)等通用工程塑料，或聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酰亚胺(PEI)等超级工程塑料。
导向构件38除了具有与插座4连接的喷嘴8的导向功能以外，在对连接状态的喷嘴8或燃料盒6施加了过度的弯曲或扭转等的力时，最好还具有解除喷嘴8和插座4的连接状态的功能。为了获得连接状态的解除功能，导向构件38最好由滑动性高的树脂材料构成。作为该树脂材料，可例举聚缩醛(POM)、超高密度聚乙烯(UHMWPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、氟树脂、聚酰胺树脂等。
导向构件38优选由兼具耐久性和滑动性的聚缩醛(POM)构成。为了提高喷嘴8的连接解除功能，最好喷嘴8(具体为喷嘴头12)本身也由滑动性良好的树脂材料构成。特别是导向构件38和喷嘴头12都由聚缩醛(POM)构成时，不仅它们的耐久性和刚性等提高，还可提高喷嘴8的连接解除功能。藉此，能够抑制喷嘴8或插座4的损伤。
在导向构件38的外侧配置有金属制的主体外周上部33。导向构件38沿主体外周上部33的内壁面配置。树脂制的导向构件38受到金属制的主体外周上部33的补强，这样不仅插座主体32的强度和耐久性提高，还可提高喷嘴8的导向功能。导向构件38本身由金属材料构成时，在对燃料盒6施加了过度的弯曲或扭转等的力时，喷嘴8可能会受损。因此，导向构件38最好由树脂材料构成。
图2～图6所示的是在主体外周下部34的上侧配置了环状导向构件38的状态，但导向构件38的构成并不限于此。如图7所示，导向构件38也可与主体外周下部34一体形成。图7所示的导向构件38在与主体外周下部34一体设置的同时，沿主体外部上部33的内壁面配置。导向构件38的具体形状、功能、构成材料等与和主体外部下部34分开形成的环状构件相同。
藉此，导向构件38可与插座主体32的一部分一体形成。一体形成导向构件38的插座主体32并不限于主体外周下部34，也可与主体外周上部33或主体中部35一体形成。还可包含导向构件38将整个插座主体32一体化形成。导向构件38可与插座主体32的至少一部分一体化。通过将导向构件38与插座主体32的至少一部分一体化，可减少零部件数目和组装工序。
在所述插座主体32的主体中部35配置有作为弹性体保持件的橡胶保持件39。橡胶保持件39具有因褶皱形状和材料特性(橡胶弹性)而在轴向上具有弹性的圆筒状的保持件主体39a，以及设置在其下方的凸缘部39b。橡胶保持件39通过凸缘部39b被设置在主体外周下部34的环状凸部34a和主体中部35夹持而得到固定。
橡胶保持件39是通过使其前端侧与设置在喷嘴头12的插入部14的凹部15嵌合来使其与喷嘴头12之间形成密封的密封件。橡胶保持件39的内侧形成为燃料流路。橡胶保持件39是在打开插座4的阀机构时将外部与燃料流路之间密封的密封件。设置在喷嘴头12的插入部14的凹部15兼具通过与橡胶保持件39的前端嵌合来形成密封的功能。
在插座主体32内配置有阀40。阀40包括阀头40a和阀杆40b。阀头40a被配置在由主体中部35和主体下部36规定的阀室内。阀杆40b被收纳在橡胶保持件39内。阀40可在轴向(喷嘴8的插入方向)上进退。阀头40a与在主体中部35的下表面侧形成的阀座41之间配置有O型圈42。
在阀40内利用压缩弹簧43等弹性体始终施加使阀头40a朝阀座41压紧的力，由此来按压O型圈42。在通常状态(燃料电池1与燃料盒6分离的状态)下，通过阀头40a使O型圈42朝阀座41压紧。由此，使插座4内的燃料流路成为关闭状态。在将燃料盒6与燃料电池1连接时，阀杆40b后退，阀头40a从阀座41离开，从而使插座4内的燃料流路成为开放状态。
在插座主体32的主体下部36设置有连通孔44，该连通孔44通过燃料接受部5而与燃料收纳部3连接。插座4的插座主体32内的液体燃料流路通过设置在主体下部36的连通孔44而与燃料收纳部3连接。另外，通过使阀19、40成为打开状态，使喷嘴8和插座4内的燃料流路分别打开，可将收纳在燃料盒6内的液体燃料通过喷嘴8和插座4注入到燃料收纳部3内。
在插座主体32的主体外周上部33设置有喷嘴保持机构(连接状态的保持机构)45，该喷嘴保持机构45对与插座4连接的喷嘴8予以保持。喷嘴保持机构45具有向主体外周上部33的内侧朝径向突出的钩部45a和赋予钩部45a按压力以保持喷嘴8的弹性体45b。钩部45a具有从主体外周上部33的外侧向内侧突出的突出部和保持该姿势的凸缘部。作为弹性体45b，可采用具有套筒形状的橡胶状弹性构件(橡胶套筒)。
钩部45a因配置在主体外周上部33外侧的弹性体45b的弹力而被赋予朝径向内侧的按压力，同时可朝径向外侧后退。喷嘴保持机构45通过使钩部45a与设置在喷嘴头12的插入部14的外周的周槽16卡合来保持喷嘴8和插座4的连接状态。通常状态下，利用钩部45a弹性地夹持喷嘴8。在对与燃料电池1连接的燃料盒6施加了过度的弯曲或扭转等的力时，钩部45a后退，喷嘴8和插座4的连接状态被解除。
在插座主体32的主体外周上部33设置有作为燃料识别装置起作用的键槽46。键槽46具有与喷嘴8的键部17卡合的形状。键部17和键槽46形成成对的形状。通过根据液体燃料来规定该形状，可防止液体燃料的误注入。通过将键部17的形状做成与液体燃料的类别(种类和浓度等)相对应的形状，并将键槽46做成与键部17相对应的形状，能仅使收纳对应燃料电池1的液体燃料的燃料盒6可以进行连接。藉此，可防止因液体燃料的误注入而引起的操作不良和特性下降。
在将收纳于燃料盒6的液体燃料供至燃料电池1的燃料收纳部3时，如图3所示，将燃料盒6的喷嘴8与插座4进行连接。设置在喷嘴8的喷嘴头12的插入部14仅在键部17和槽部46的形状对应时才可被插入插座4。在像这样将喷嘴8的插入部14插入插座4的喷嘴插入口31时，首先使橡胶保持件39的前端与设置在插入部14的凹部15嵌合，从而在阀19、40成为开放状态之前使液体燃料的流路周围实现密封。
若在喷嘴头12的插入部14和橡胶保持件39接触的状态下将喷嘴8插入插座4，则喷嘴8的阀杆19b的前端与插座4的阀杆40b的前端彼此对碰。若在此状态下将喷嘴8进一步插入插座4，则插座4的阀40后退而完全开放流路，之后，喷嘴8的阀19后退，燃料流路畅通，收纳在燃料盒6的液体燃料被供至燃料电池1的燃料收纳部3。此时，通过插座4的喷嘴保持机构45与喷嘴头12的周槽16卡合而保持喷嘴8和插座4的连接状态。
在所述喷嘴8与插座4连接的状态下，喷嘴8(喷嘴头12)的外周面被插座主体32的主体外周上部33引导，同时喷嘴8的前端外周部被导向构件38引导。这样喷嘴8的连接状态下的倾斜受到限制。因此，可抑制因喷嘴8的倾斜而导致的橡胶保持件39的密封性的下降及受损。
此外，喷嘴8与插座4连接的状态下，在燃料盒6受到了过度的弯曲或扭转等的力时，利用导向构件38的滑动性等喷嘴8从插座4脱离。这样就能够抑制插座4的受损、喷嘴8的受损及因这些损伤而导致的不良情况(漏液等)的发生。因此，可提高燃料电池1的耐久性、可靠性、安全性。
下面说明上述实施方式的燃料电池1中的起电部2的具体构造。对燃料电池1并没有特别限定，例如可使用能够在需要时连接卫星式燃料盒6的主动式或被动式的DMFC等。在此，参照图8来说明燃料电池1使用了内部气化型DMFC的实施方式。图8所示的内部气化型(被动式)DMFC1除了起电部和燃料收纳部3以外，还包括位于它们之间的气液分离膜51。
起电部2具有膜电极接合体(Membrane Electrode Assembly：MEA)，该膜电极接合体包括具有阳极催化剂层52和阳极气体扩散层53的阳极(燃料极)、具有阴极催化剂层54和阴极气体扩散层55的阴极(氧化剂极/空气极)、以及被阳极催化剂层52和阴极催化剂层54夹持的质子(氢离子)传导性电解质膜56。
作为在阳极催化剂层52和阴极催化剂层54中含有的催化剂，可例举例如Pt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等铂族元素的单体、含有铂族元素的合金等。在阳极催化剂层52中最好使用对甲醇和一氧化碳具有较强耐性的Pt-Ru和Pt-Mo等。在阴极催化剂层54中最好使用Pt和Pt-Ni等。催化剂既可以是使用碳素材料这样的导电性载体的载体催化剂，也可以是无载体催化剂。
作为构成电解质膜56的质子传导性材料，可例举例如具有磺酸基的全氟磺酸聚合物等氟树脂、具有磺酸基的烃类树脂、钨酸或磷钨酸等无机物等。作为具有磺酸基的氟树脂的具体例，可例举例如Nafion(商品名，杜邦公司制)和Fl emion(商品名，旭硝子株式会社制)等。但并不限于此。
在阳极催化剂层52上层叠的阳极气体扩散层53在起到朝阳极催化剂层52均匀地供给燃料的作用的同时，还具备阳极催化剂层52的集电功能。在阴极催化剂层54上层叠的阴极气体扩散层55在起到朝阴极催化剂层54均匀地供给氧化剂的作用的同时，还具备阴极催化剂层54的集电功能。在阳极气体扩散层53上层叠有阳极导电层57作为集电体。在阴极气体扩散层55上层叠有阴极导电层58作为集电体。
阳极导电层57和阴极导电层58例如用由Au等导电性金属材料形成的网、多孔膜、薄膜等构成。另外，在电解质膜56与阳极导电层57之间以及电解质膜56与阴极导电层58之间分别设置有橡胶制的O型圈59、60。利用它们来防止燃料和氧化剂从起电部2泄漏。
在燃料收纳部3的内部填充有作为液体燃料F的甲醇燃料。燃料收纳部3在起电部2侧被开口，该燃料收纳部3的开口部和起电部2之间设置有气液分离膜51。气液分离膜51是仅让液体燃料F的气化成分透过而不让液体成分透过的膜。作为气液分离膜51的构成材料，可例示聚四氟乙烯等氟树脂。所谓液体燃料F的气化成分，在使用甲醇水溶液作为液体燃料F时是指由甲醇的气化成分和水的气化成分构成的混合气，在使用纯甲醇时是指甲醇的气化成分。
在阴极导电层58上层叠有保湿层61，并在其上层叠有表面层62。表面层62具有对作为氧化剂的空气的进入量进行调整的功能。空气的进入量通过在表面层62上形成的空气导入口63的个数和尺寸等进行调整。保湿层61被在阴极催化剂层54生成的水的一部分浸渗而起到抑制水蒸散的作用，同时通过朝阴极气体扩散层55均匀地导入氧化剂而具备促进氧化剂朝阴极催化剂层54均匀扩散的功能。保湿层61由聚乙烯或聚丙烯的多孔体等多孔质结构的构件形成。
另外，通过在燃料收纳部3上依次层叠气液分离膜51、起电部2、保湿层61、表面层62，并在其上覆盖不锈钢制的盖子64以保持整体来构成被动型DMFC1。在盖子64的与表面层62上形成的空气导入口63对应的部分设置有开口。在燃料收纳部3设置有卡住盖子64的钩爪64a的平台(terrace)65，通过在平台65上铆接钩爪64a，用盖子64来一体地保持DMFC1整体。图8中虽未图示，但如图1所示，在燃料收纳部3的下表面侧设置了具有插座4的燃料接受部5。
在具有上述结构的被动型DMFC(燃料电池)1中，燃料收纳部3内的液体燃料F(例如甲醇水溶液)气化，该气化成分透过气液分离膜51被供至起电部2。在起电部2内，液体燃料F的气化成分经阳极气体扩散层53扩散，被供至阳极催化剂层52。被供至阳极催化剂层52的气化成分发生式(1)所示的甲醇的内部改性反应。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-…(1)
在使用纯甲醇作为液体燃料F时，由于不从燃料收纳部3供给水蒸气，因此，使在阴极催化剂层54中生成的水或电解质膜56中的水与甲醇反应，发生式(1)的内部改性反应。或者不进行式(1)的内部改性反应，而是利用不需要水的其它反应原理来引发内部改性反应。
由内部改性反应生成的质子(H+)在电解质膜56中传递，到达阴极催化剂层54。从表面层62的空气导入口63进入的空气(氧化剂)经保湿层61、阴极导电层58、阴极气体扩散层55扩散，被供至阴极催化剂层54。被供至阴极催化剂层54的空气发生式(2)所示的反应。通过该反应，引发附带水的生成的发电反应。
(3/2)O2+6H++6e-→3H2O…(2)
随着基于上述反应的发电反应的进行，燃料收纳部3内的液体燃料F(例如甲醇水溶液或纯甲醇)被消耗。由于燃料收纳部3内的液体燃料F耗尽时发电反应会停止，因此在此时刻或其以前的时刻从燃料盒6向燃料收纳部3内供给液体燃料。如上所述，通过将燃料盒6的喷嘴8插入燃料电池1的插座4并连接，就可从燃料盒6供给液体燃料。
本发明只要是利用燃料盒来供给液体燃料的燃料电池即可，不对其方式和原理等作任何限定，但本发明尤其适用于在不断小型化的被动型DMFC。对燃料电池的具体结构也没有特别限定，在实施阶段可在不脱离本发明技术思想的范围内对构成要素进行变形后具体实施。另外，可进行各种变形，例如对上述实施方式所示的多个构成要素进行适当组合或从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素等。本发明的实施方式可在本发明的技术思想的范围内进行扩展或变更，该扩展、变更后的实施方式也落入本发明的技术范围。
产业上利用的可能性
本发明的燃料电池用插座具备与燃料盒的喷嘴连接后对喷嘴的前端外周部进行导向的导向构件，因此可抑制喷嘴的倾斜。使用了该燃料电池用插座的燃料电池的可靠性和安全性良好，因此可作为各种装置或设备的电源有效利用。

Claims (20)

1.燃料电池用插座，它是与燃料盒的喷嘴可装拆地连接、成为将收纳于所述燃料盒的液体燃料供至燃料电池时的燃料供给部的燃料电池用插座，其特征在于，包括具有插入所述喷嘴的喷嘴插入口的插座主体，被内置入所述插座主体的阀机构，配置在所述插座主体内、在打开所述阀机构时密封燃料流路的弹性体保持件，以及限制连接状态下的所述喷嘴的倾斜的导向构件；所述导向构件被配置于所述插座主体内，用于引导被连接于所述插座的所述喷嘴的前端外周部。
2.如权利要求1所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述导向构件具备所述连接状态下的喷嘴的导向功能及基于此的定心功能。
3.如权利要求1所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述导向构件具有环形状。
4.如权利要求3所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述导向构件具有与所述喷嘴的前端外周部的形状对应的内部形状。
5.如权利要求1所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述导向构件与所述插座主体的至少一部分一体形成。
6.如权利要求3所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述插座主体具有圆筒状的主体外周上部和被固接于所述主体外周上部的圆筒状的主体外周下部，所述导向构件在所述主体外周下部上沿所述主体外周上部的内壁面配置。
7.如权利要求6所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述主体外周上部由金属材料构成，所述主体外周下部及所述导向构件由树脂材料构成。
8.如权利要求3所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述插座主体具有圆筒状的主体外周上部和被固接于所述主体外周上部的圆筒状的主体外周下部，所述导向构件与所述主体外周下部一体设置并沿所述主体外周上部的内壁面配置。
9.如权利要求8所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述主体外周上部由金属材料构成，所述主体外周下部及所述导向构件由树脂材料构成。
10.如权利要求1所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述导向构件由选自聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、间规聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚醚酰亚胺、超高密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、氟树脂及聚酰胺树脂的至少1种树脂材料构成。
11.如权利要求1所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述导向构件由选自聚缩醛、超高密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、氟树脂及聚酰胺树脂的至少1种树脂材料构成。
12.如权利要求1所述的燃料电池用插座，其特征在于，所述导向构件和所述喷嘴间的间隙为0.4mm以下。
13.燃料电池，其特征在于，具备权利要求1所述的燃料电池用插座；包括接受利用与所述插座连接的燃料盒的喷嘴供给的液体燃料的燃料接受部，收纳由所述燃料盒供给的液体燃料的燃料收纳部，以及从所述燃料收纳部供给所述液体燃料而引起发电的起电部。
14.如权利要求13所述的燃料电池，其特征在于，所述起电部具备膜电极接合体，该膜电极接合体具备燃料极、氧化剂极、被所述燃料极和所述氧化剂极夹持的电解质膜。
15.如权利要求13所述的燃料电池，其特征在于，还具备位于所述燃料收纳部和所述起电部之间、将所述液体燃料的气化成分供至所述燃料极的气液分离膜。
16.如权利要求13所述的燃料电池，其特征在于，所述插座基于所述导向构件所具备的所述喷嘴的导向功能及基于此的定心功能来限制连接状态下的所述喷嘴的倾斜。
17.如权利要求16所述的燃料电池，其特征在于，所述导向构件被配置在所述插座内，使其位于与所述插座连接的所述喷嘴的前端部的外侧。
18.如权利要求13所述的燃料电池，其特征在于，所述插座的所述导向构件具有环形状。
19.如权利要求13所述的燃料电池，其特征在于，所述插座的所述导向构件由选自聚缩醛、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、间规聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚醚酰亚胺、超高密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、氟树脂及聚酰胺树脂的至少1种树脂材料构成。
20.如权利要求13所述的燃料电池，其特征在于，所述插座的所述导向构件和所述喷嘴间的间隙为0.4mm以下。
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