JP2003036866A - 燃料電池の水および／または燃料管理用のウィッキング構造体 - Google Patents
燃料電池の水および／または燃料管理用のウィッキング構造体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直接型液体燃料電池、特に直接型メタノール
燃料電池の水回収を、カソードに隣接して組み込まれる
ウィッキング材料からなるウィッキング構造体により実
施される。 【解決手段】 ウィッキング材料の自由上昇ウィック高
さはその最長寸法の少なくとも２分の１である。ウィッ
キング材料は通常、発泡体、繊維マット、繊維束、織繊
維及び不織繊維から選択される。一実施形態において、
穴又は穿孔がシートの厚みを貫いて形成され、導電層が
ウィッキング材料の少なくとも一方の表面に隣接、又
は、固着、コートされている。水のリサイクルのため
に、ウィッキング材料からなる第２のウィッキング構造
体がアノードに隣接して組み込まれ、また液体流路が第
１と第２のウィッキング構造体の間に備えられる。吸収
された水は液体流路を通って流れ、燃料と混合されてア
ノードに隣接する第２のウィッキング構造体に導入され
る。
燃料電池の水回収を、カソードに隣接して組み込まれる
ウィッキング材料からなるウィッキング構造体により実
施される。 【解決手段】 ウィッキング材料の自由上昇ウィック高
さはその最長寸法の少なくとも２分の１である。ウィッ
キング材料は通常、発泡体、繊維マット、繊維束、織繊
維及び不織繊維から選択される。一実施形態において、
穴又は穿孔がシートの厚みを貫いて形成され、導電層が
ウィッキング材料の少なくとも一方の表面に隣接、又
は、固着、コートされている。水のリサイクルのため
に、ウィッキング材料からなる第２のウィッキング構造
体がアノードに隣接して組み込まれ、また液体流路が第
１と第２のウィッキング構造体の間に備えられる。吸収
された水は液体流路を通って流れ、燃料と混合されてア
ノードに隣接する第２のウィッキング構造体に導入され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体燃料がアノー
ドで直接酸化される液体燃料電池に関する。特に、本発
明は、直接型メタノール燃料電池において、カソードに
あるかあるいはそれに隣接し、排出された水を集めるた
めのウィッキング構造体（ｗｉｃｋｉｎｇｓｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ）ならびにアノードにあるかあるいはそれに隣接
し、液体燃料／水混合物をアノードに計量供給あるいは
送液するためのウィッキング構造体に関する。本発明は
また、回収水を燃料電池あるいはマイクロ燃料改質器に
送る水回収およびリサイクリングシステムにも関する。
ドで直接酸化される液体燃料電池に関する。特に、本発
明は、直接型メタノール燃料電池において、カソードに
あるかあるいはそれに隣接し、排出された水を集めるた
めのウィッキング構造体（ｗｉｃｋｉｎｇｓｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ）ならびにアノードにあるかあるいはそれに隣接
し、液体燃料／水混合物をアノードに計量供給あるいは
送液するためのウィッキング構造体に関する。本発明は
また、回収水を燃料電池あるいはマイクロ燃料改質器に
送る水回収およびリサイクリングシステムにも関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願は２００１年６月２９日に出願さ
れた米国特許出願第０９／８９７，７８２号の特典を主
張し、その開示を参照により組み込む。
れた米国特許出願第０９／８９７，７８２号の特典を主
張し、その開示を参照により組み込む。
【０００３】電気化学燃料電池は反応物、すなわち燃料
および酸化剤を、電力および反応生成物を生ずるように
変換する。電気化学燃料電池は一般に、２つの電極（ア
ノードおよびカソード）の間に配置された電解質を用い
る。電気触媒が電極で望みの電気化学反応を引き起こす
ために必要とされる。固体高分子燃料電池は、約０℃か
ら燃料の沸点、すなわちメタノールでは約６５℃、ある
いは燃料混合物の沸点の温度範囲で作動し、また移動体
への応用で特に好ましい。液体供給固体高分子燃料電池
には膜電極アセンブリ（ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｄｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ、「ＭＥＡ」）が含まれ、
これは２つの電極層の間に配置される、固体高分子電解
質すなわち時々「ＰＥＭ」と略記される陽イオン交換膜
（ｐｒｏｔｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂｒａｎ
ｅ）を備える。それぞれの電極の一表面を横切るように
反応物を導く流れ場（ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ）プレート
は通常、膜電極アセンブリのそれぞれの側に置かれる。
これらのプレートをアノードバッキングおよびカソード
バッキングと呼ぶこともできる。
および酸化剤を、電力および反応生成物を生ずるように
変換する。電気化学燃料電池は一般に、２つの電極（ア
ノードおよびカソード）の間に配置された電解質を用い
る。電気触媒が電極で望みの電気化学反応を引き起こす
ために必要とされる。固体高分子燃料電池は、約０℃か
ら燃料の沸点、すなわちメタノールでは約６５℃、ある
いは燃料混合物の沸点の温度範囲で作動し、また移動体
への応用で特に好ましい。液体供給固体高分子燃料電池
には膜電極アセンブリ（ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔ
ｒｏｄｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ、「ＭＥＡ」）が含まれ、
これは２つの電極層の間に配置される、固体高分子電解
質すなわち時々「ＰＥＭ」と略記される陽イオン交換膜
（ｐｒｏｔｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂｒａｎ
ｅ）を備える。それぞれの電極の一表面を横切るように
反応物を導く流れ場（ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ）プレート
は通常、膜電極アセンブリのそれぞれの側に置かれる。
これらのプレートをアノードバッキングおよびカソード
バッキングと呼ぶこともできる。
【０００４】固体高分子燃料電池では広範な反応物が使
用されると想定されており、またこのような反応物は通
常ガスあるいは液体の流れとして送られる。酸化剤の流
れは実質的に純粋な酸素ガスでもよいが、好ましくは、
空気がそうであるような希釈酸素の流れが用いられる。
燃料の流れは実質的に純粋な水素ガスでよく、あるいは
液体有機燃料混合物でもよい。液体燃料の流れで作動す
る燃料電池であって、燃料がアノードで電気化学的に反
応する（直接酸化される）ものは、直接型液体供給燃料
電池として知られている。
用されると想定されており、またこのような反応物は通
常ガスあるいは液体の流れとして送られる。酸化剤の流
れは実質的に純粋な酸素ガスでもよいが、好ましくは、
空気がそうであるような希釈酸素の流れが用いられる。
燃料の流れは実質的に純粋な水素ガスでよく、あるいは
液体有機燃料混合物でもよい。液体燃料の流れで作動す
る燃料電池であって、燃料がアノードで電気化学的に反
応する（直接酸化される）ものは、直接型液体供給燃料
電池として知られている。
【０００５】直接型メタノール燃料電池（ｄｉｒｅｃｔ
ｍｅｔｈａｎｏｌ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ、「ＤＭＦ
Ｃ」）は直接型液体供給燃料電池の１つのタイプであ
り、燃料（液体メタノール）はアノードで直接酸化さ
れ、以下の反応が起る。
ｍｅｔｈａｎｏｌ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ、「ＤＭＦ
Ｃ」）は直接型液体供給燃料電池の１つのタイプであ
り、燃料（液体メタノール）はアノードで直接酸化さ
れ、以下の反応が起る。
【０００６】アノード：ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→６Ｈ＋＋
ＣＯ２＋６ｅ− カソード：１．５Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ
ＣＯ２＋６ｅ− カソード：１．５Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ
【０００７】水素イオン（Ｈ＋）は膜を透過し、カソー
ド側で酸素および電子と結合して水を生成する。電子
（ｅ−）は膜を透過できず、このため電池により発生し
た電力を消費する電気的負荷を駆動させる外部回路を通
ってアノードからカソードへ流れる。アノードとカソー
ドでの反応生成物は、それぞれ二酸化炭素（ＣＯ２）と
水（Ｈ２Ｏ）である。単一の電池の開回路電圧は約０．
７ボルトである。より大きな電圧を得るために、いくつ
かの直接型メタノール燃料電池が直列に積み重ねられ
る。
ド側で酸素および電子と結合して水を生成する。電子
（ｅ−）は膜を透過できず、このため電池により発生し
た電力を消費する電気的負荷を駆動させる外部回路を通
ってアノードからカソードへ流れる。アノードとカソー
ドでの反応生成物は、それぞれ二酸化炭素（ＣＯ２）と
水（Ｈ２Ｏ）である。単一の電池の開回路電圧は約０．
７ボルトである。より大きな電圧を得るために、いくつ
かの直接型メタノール燃料電池が直列に積み重ねられ
る。
【０００８】直接型液体燃料電池に、メタノール以外の
他の液体燃料、すなわち他の簡単なアルコール、例えば
エタノール、あるいはジメトキシメタン、トリメトキシ
メタンおよびギ酸を用いることもできる。さらに、酸化
剤を、酸素濃度の高い有機流体、すなわち過酸化水素溶
液の形で供用することができる。
他の液体燃料、すなわち他の簡単なアルコール、例えば
エタノール、あるいはジメトキシメタン、トリメトキシ
メタンおよびギ酸を用いることもできる。さらに、酸化
剤を、酸素濃度の高い有機流体、すなわち過酸化水素溶
液の形で供用することができる。
【０００９】水性メタノール蒸気で直接型メタノール燃
料電池を作動させることができるが、最も普通には希釈
水性メタノール燃料溶液が液体で供給される。燃料が直
接カソードに接触してそこで酸化される（「クロス−オ
ーバー」と呼ばれる）ことを防ぐために、アノードとカ
ソードとの間の分離を維持することが重要である。クロ
スオーバーは、酸化反応で得られる電子が電極の間の電
流経路に従わないので、結果的に電池内の短い回路にな
る。ＭＥＡを通してアノードからカソード側にメタノー
ル燃料がクロスオーバーする可能性を減らすために、通
常メタノールの非常に希薄な溶液（例えば、約５％のメ
タノール水溶液）が、液体供給ＤＭＦＣの燃料の流れと
して用いられる。
料電池を作動させることができるが、最も普通には希釈
水性メタノール燃料溶液が液体で供給される。燃料が直
接カソードに接触してそこで酸化される（「クロス−オ
ーバー」と呼ばれる）ことを防ぐために、アノードとカ
ソードとの間の分離を維持することが重要である。クロ
スオーバーは、酸化反応で得られる電子が電極の間の電
流経路に従わないので、結果的に電池内の短い回路にな
る。ＭＥＡを通してアノードからカソード側にメタノー
ル燃料がクロスオーバーする可能性を減らすために、通
常メタノールの非常に希薄な溶液（例えば、約５％のメ
タノール水溶液）が、液体供給ＤＭＦＣの燃料の流れと
して用いられる。
【００１０】高分子電解質膜（ＰＥＭ）は固体の有機高
分子、普通ポリパーフルオロスルホン酸で、これは膜電
極アセンブリ（ＭＥＡ）の内側コアを構成する。ＰＥＭ
用ポリパーフルオロスルホン酸は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎ
ｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ＆ ＣｏｍｐａｎｙからＮＡ
ＦＩＯＮ（登録商標）の商標で市販されている。ＰＥＭ
は、プロトン（水素イオン）交換膜としてまた電解質と
して適切に機能するために、水和していなければならな
い。
分子、普通ポリパーフルオロスルホン酸で、これは膜電
極アセンブリ（ＭＥＡ）の内側コアを構成する。ＰＥＭ
用ポリパーフルオロスルホン酸は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎ
ｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ＆ ＣｏｍｐａｎｙからＮＡ
ＦＩＯＮ（登録商標）の商標で市販されている。ＰＥＭ
は、プロトン（水素イオン）交換膜としてまた電解質と
して適切に機能するために、水和していなければならな
い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】かなりの量の水がカソ
ードで遊離されたとき、カソードにフラッディング（ｆ
ｌｏｏｄｉｎｇ）が起こり反応が停止する。そのため、
これを防ぐために水を除去しなければならない。従来技
術の燃料電池においては、カソードを通る空気の流れが
遅すぎると、空気はカソードに存在するすべての水を燃
料電池から運び去ることができない。カソードにフラッ
ディングを起こす水が存在すると、反応を維持するため
に十分な酸素が水を透過してカソードの触媒サイトに達
することができない。
ードで遊離されたとき、カソードにフラッディング（ｆ
ｌｏｏｄｉｎｇ）が起こり反応が停止する。そのため、
これを防ぐために水を除去しなければならない。従来技
術の燃料電池においては、カソードを通る空気の流れが
遅すぎると、空気はカソードに存在するすべての水を燃
料電池から運び去ることができない。カソードにフラッ
ディングを起こす水が存在すると、反応を維持するため
に十分な酸素が水を透過してカソードの触媒サイトに達
することができない。
【００１２】従来技術の燃料電池には、ＭＥＡのＰＥＭ
に隣接するバッキング層として多孔質カーボンペーパー
あるいは布が組み込まれている。多孔質カーボン材料
は、反応物ガスが電極触媒サイトへ拡散するのを促進す
るだけでなく、水の管理を補助する。多孔質カーボン
は、アノードを出てカソードに入る電子をカーボンが通
すために選択されている。しかし、多孔質カーボンがカ
ソードから過剰の水をウィッキングにより取り去るのに
有効な材料であるとは認識されていない。また多孔質カ
ーボンがアノードに流体を計量供給するのに有効と認め
られたわけではない。さらに多孔カーボンペーパーは高
価である。したがって、燃料電池産業では、燃料電池の
実用性能への悪影響あるいは大した費用の増加なしに、
液体の回収および除去を改善し、効果的なガス拡散を維
持するバッキング層を求め続けている。
に隣接するバッキング層として多孔質カーボンペーパー
あるいは布が組み込まれている。多孔質カーボン材料
は、反応物ガスが電極触媒サイトへ拡散するのを促進す
るだけでなく、水の管理を補助する。多孔質カーボン
は、アノードを出てカソードに入る電子をカーボンが通
すために選択されている。しかし、多孔質カーボンがカ
ソードから過剰の水をウィッキングにより取り去るのに
有効な材料であるとは認識されていない。また多孔質カ
ーボンがアノードに流体を計量供給するのに有効と認め
られたわけではない。さらに多孔カーボンペーパーは高
価である。したがって、燃料電池産業では、燃料電池の
実用性能への悪影響あるいは大した費用の増加なしに、
液体の回収および除去を改善し、効果的なガス拡散を維
持するバッキング層を求め続けている。
【００１３】カソードで遊離された水を、液体燃料送液
システムの希釈剤として用いるためにリサイクルするこ
とにも利点があると考えられる。液体燃料を燃料電池に
導入する前に、このようなリサイクルされた水を高濃度
のメタノールと混合することができると考えられる。燃
料カートリッジが主にメタノールを含み、次いで燃料電
池反応により放出されたリサイクル水を用いて、メタノ
ールの濃度が約３から５％の水溶液に、このメタノール
を希釈することができれば、結果としてかなりのスペー
スと重量の低減と考えられる。そして、これにより燃料
電池に搭載される主にメタノールを含む燃料カートリッ
ジは、比較的小さくまた軽量となるであろう。カソード
から過剰の水をウィッキングにより取り去ることができ
る材料はまた、集められた水をリサイクルのために液体
燃料に放出することもできなければならない。しかし、
従来技術のカーボンペーパーバッキング層はこれらの相
対する要求を満たさない。
システムの希釈剤として用いるためにリサイクルするこ
とにも利点があると考えられる。液体燃料を燃料電池に
導入する前に、このようなリサイクルされた水を高濃度
のメタノールと混合することができると考えられる。燃
料カートリッジが主にメタノールを含み、次いで燃料電
池反応により放出されたリサイクル水を用いて、メタノ
ールの濃度が約３から５％の水溶液に、このメタノール
を希釈することができれば、結果としてかなりのスペー
スと重量の低減と考えられる。そして、これにより燃料
電池に搭載される主にメタノールを含む燃料カートリッ
ジは、比較的小さくまた軽量となるであろう。カソード
から過剰の水をウィッキングにより取り去ることができ
る材料はまた、集められた水をリサイクルのために液体
燃料に放出することもできなければならない。しかし、
従来技術のカーボンペーパーバッキング層はこれらの相
対する要求を満たさない。
【００１４】従来技術では、遊離水をリサイクルして直
接メタノール液体燃料電池に液体燃料を導入する前に純
メタノールと混合することを、燃料電池の実用性能を改
善する１つの目標として認めてきたけれども、燃料電池
の向きによらずこの水を回収しリサイクルするための有
効な方法は開示されていない。この問題は、重力に対す
る燃料電池の向きが変化するであろう移動体への応用、
例えば家電および携帯電話で使用しようと目論む燃料電
池で特に深刻である。
接メタノール液体燃料電池に液体燃料を導入する前に純
メタノールと混合することを、燃料電池の実用性能を改
善する１つの目標として認めてきたけれども、燃料電池
の向きによらずこの水を回収しリサイクルするための有
効な方法は開示されていない。この問題は、重力に対す
る燃料電池の向きが変化するであろう移動体への応用、
例えば家電および携帯電話で使用しようと目論む燃料電
池で特に深刻である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の実施形態
によれば、ウィッキング構造体が液体燃料電池のカソー
ドあるいはアノードに実質的に隣接して取り付けられ
る。ウィッキング構造体はそこに液体が吸い上げられま
た次いでそこからの液体を計量供給あるいは排出しうる
ウィッキング材料を備える。このようにウィッキング構
造体は液体のウィッキング、保持だけでなく、液体がこ
の構造体から制御可能な仕方で計量供給あるいは送液さ
れることを可能にする。ウィッキング構造体をつくるの
に用いられるウィッキング材料は、ウィッキング構造体
が電気を通せるように、電気伝導性であることもでき
る。
によれば、ウィッキング構造体が液体燃料電池のカソー
ドあるいはアノードに実質的に隣接して取り付けられ
る。ウィッキング構造体はそこに液体が吸い上げられま
た次いでそこからの液体を計量供給あるいは排出しうる
ウィッキング材料を備える。このようにウィッキング構
造体は液体のウィッキング、保持だけでなく、液体がこ
の構造体から制御可能な仕方で計量供給あるいは送液さ
れることを可能にする。ウィッキング構造体をつくるの
に用いられるウィッキング材料は、ウィッキング構造体
が電気を通せるように、電気伝導性であることもでき
る。
【００１６】ウィッキング構造体は最長寸法を有する形
状である。円柱形のウィッキング構造体では、円柱の相
対的寸法により、最長寸法はその高さあるいはその直径
のいずれかでありうる。矩形の箱形ウィッキング構造体
では、箱の相対的寸法により、最長寸法はその高さある
いはその奥行きあるいは幅のいずれかでありうる。他の
形状、例えば正方形の箱型貯蔵器などでは、最長寸法は
複数の方向で同一でありうる。ウィッキング構造体の自
由上昇ウィック高さ（ｆｒｅｅ ｒｉｓｅ ｗｉｃｋ
ｈｅｉｇｈｔ）（毛管作用の尺度）は、好ましくは、最
長寸法の少なくとも２分の１より大きい。最も好ましく
は、自由上昇ウィック高さは最長寸法より大きい。
状である。円柱形のウィッキング構造体では、円柱の相
対的寸法により、最長寸法はその高さあるいはその直径
のいずれかでありうる。矩形の箱形ウィッキング構造体
では、箱の相対的寸法により、最長寸法はその高さある
いはその奥行きあるいは幅のいずれかでありうる。他の
形状、例えば正方形の箱型貯蔵器などでは、最長寸法は
複数の方向で同一でありうる。ウィッキング構造体の自
由上昇ウィック高さ（ｆｒｅｅ ｒｉｓｅ ｗｉｃｋ
ｈｅｉｇｈｔ）（毛管作用の尺度）は、好ましくは、最
長寸法の少なくとも２分の１より大きい。最も好ましく
は、自由上昇ウィック高さは最長寸法より大きい。
【００１７】発泡体、繊維マット、繊維束、織繊維（ｗ
ｏｖｅｎ ｆｉｂｅｒ）あるいは不織繊維（ｎｏｎｗｏ
ｖｅｎ ｆｉｂｅｒ）からウィッキング構造体をつくる
ことができる。アノード用のウィッキング構造体は一般
に、液体燃料に耐性のある１種または複数の高分子から
なる多孔部材でありうる。好ましくは、ウィッキング構
造体は、ポリウレタン発泡体（好ましくは、フェルト状
ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるい
はフェルト状網目状ポリウレタン発泡体）、メラミン発
泡体、セルロース発泡体、ならびにナイロンなどのポリ
アミド、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート
などのポリエステル、セルロース、ポリエチレン、ポリ
アクリロニトリル、およびこれらの混合物の不織フェル
トまたは束から選択されるウィッキング材料でつくられ
る。別法として、ウィッキング構造体は、好ましくは、
ポリウレタン発泡体（好ましくは、フェルト状ポリウレ
タン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフェル
ト状網目状ポリウレタン発泡体）、メラミン発泡体、セ
ルロース発泡体、ナイロンなどのポリアミド、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートな
どのポリエステル、ポリアクリロニトリル、もしくはこ
れらの混合物の不織フェルト、セルロース、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなど
のポリエステル、ポリアクリロニトリル、ならびにこれ
らの混合物からなる繊維束、繊維マット、もしくは織繊
維から選択されるウィッキング材料でつくられる。ある
特定の無機多孔材料、例えばシリカあるいはアルミナか
らなる無機粉末焼結体をウィッキング構造体のウィッキ
ング材料として用いることもできる。
ｏｖｅｎ ｆｉｂｅｒ）あるいは不織繊維（ｎｏｎｗｏ
ｖｅｎ ｆｉｂｅｒ）からウィッキング構造体をつくる
ことができる。アノード用のウィッキング構造体は一般
に、液体燃料に耐性のある１種または複数の高分子から
なる多孔部材でありうる。好ましくは、ウィッキング構
造体は、ポリウレタン発泡体（好ましくは、フェルト状
ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるい
はフェルト状網目状ポリウレタン発泡体）、メラミン発
泡体、セルロース発泡体、ならびにナイロンなどのポリ
アミド、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート
などのポリエステル、セルロース、ポリエチレン、ポリ
アクリロニトリル、およびこれらの混合物の不織フェル
トまたは束から選択されるウィッキング材料でつくられ
る。別法として、ウィッキング構造体は、好ましくは、
ポリウレタン発泡体（好ましくは、フェルト状ポリウレ
タン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフェル
ト状網目状ポリウレタン発泡体）、メラミン発泡体、セ
ルロース発泡体、ナイロンなどのポリアミド、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートな
どのポリエステル、ポリアクリロニトリル、もしくはこ
れらの混合物の不織フェルト、セルロース、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなど
のポリエステル、ポリアクリロニトリル、ならびにこれ
らの混合物からなる繊維束、繊維マット、もしくは織繊
維から選択されるウィッキング材料でつくられる。ある
特定の無機多孔材料、例えばシリカあるいはアルミナか
らなる無機粉末焼結体をウィッキング構造体のウィッキ
ング材料として用いることもできる。
【００１８】フェルト状発泡体は、発泡体をその元の厚
さの何分の１かに圧縮するのに十分な熱および圧力を加
えて製造される。圧縮比３０で、発泡体はその元の厚さ
の１／３０に圧縮されている。圧縮比２で発泡体はその
元の厚さの１／２に圧縮されている。
さの何分の１かに圧縮するのに十分な熱および圧力を加
えて製造される。圧縮比３０で、発泡体はその元の厚さ
の１／３０に圧縮されている。圧縮比２で発泡体はその
元の厚さの１／２に圧縮されている。
【００１９】網目状発泡体は、多孔質高分子構造体から
セル膜（ｃｅｌｌ ｗｉｎｄｏｗ）を除去し、骨格（ｓ
ｔｒａｎｄ）のネットワークを残すことによって製造さ
れ、このため得られた網目状発泡体の流体透過率は増加
する。発泡体製造技術者にすべて知られているように、
ｉｎ ｓｉｔｕな、化学的あるいは熱的な方法により発
泡体を網目状にすることができる。
セル膜（ｃｅｌｌ ｗｉｎｄｏｗ）を除去し、骨格（ｓ
ｔｒａｎｄ）のネットワークを残すことによって製造さ
れ、このため得られた網目状発泡体の流体透過率は増加
する。発泡体製造技術者にすべて知られているように、
ｉｎ ｓｉｔｕな、化学的あるいは熱的な方法により発
泡体を網目状にすることができる。
【００２０】特に好ましい実施形態において、ウィッキ
ング構造体は毛管作用の勾配があるウィッキング材料で
つくられており、２つの部分間の毛管作用の差の結果と
して、液体燃料の流れが構造体の一部分から構造体の別
の部分へ方向づけられる。毛管作用の勾配がある発泡体
を製造する１つの方法は、その長手方向に沿って圧縮度
が変化しているように発泡体をフェルト化することであ
る。液体の毛管作用による流れは、圧縮の少ない部分か
ら圧縮の大きい部分に向かう。別法として、はっきりと
毛管作用が異なる発泡体あるいは他の材料からなる別個
の成分の複合体でウィッキング構造体をつくることがで
きる。
ング構造体は毛管作用の勾配があるウィッキング材料で
つくられており、２つの部分間の毛管作用の差の結果と
して、液体燃料の流れが構造体の一部分から構造体の別
の部分へ方向づけられる。毛管作用の勾配がある発泡体
を製造する１つの方法は、その長手方向に沿って圧縮度
が変化しているように発泡体をフェルト化することであ
る。液体の毛管作用による流れは、圧縮の少ない部分か
ら圧縮の大きい部分に向かう。別法として、はっきりと
毛管作用が異なる発泡体あるいは他の材料からなる別個
の成分の複合体でウィッキング構造体をつくることがで
きる。
【００２１】ガス（空気あるいは酸素）をカソードの活
性サイトに到達させることは重要であるため、空気透過
率を増加させるようにウィッキング構造体を形作ること
もできる。この故に、ウィッキング構造体がウィッキン
グ材料のシートである場合、このシートはその厚さを貫
く１個または複数の穴を定めてもよい。この穴はシート
に穴を開けるあるいは打ち抜くことにより形作られる。
規則的な格子パターンあるいは不規則なパターンに穴を
形作ることもできる。別法として、シートは対向面に形
作られた１つまたは複数のチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）
を定めてもよい。発泡体製造産業で知られているような
表面変更あるいは回旋状切削（ｃｏｎｖｏｌｕｔｅ ｃ
ｕｔｔｉｎｇ）によるなどして、チャネルを切削により
形作ることができる。加えられた熱および圧力のもとで
シートの表面が輪郭に合せて形作られる熱成形技術を用
いて、チャネルあるいは穴を形作ることもできる。
性サイトに到達させることは重要であるため、空気透過
率を増加させるようにウィッキング構造体を形作ること
もできる。この故に、ウィッキング構造体がウィッキン
グ材料のシートである場合、このシートはその厚さを貫
く１個または複数の穴を定めてもよい。この穴はシート
に穴を開けるあるいは打ち抜くことにより形作られる。
規則的な格子パターンあるいは不規則なパターンに穴を
形作ることもできる。別法として、シートは対向面に形
作られた１つまたは複数のチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）
を定めてもよい。発泡体製造産業で知られているような
表面変更あるいは回旋状切削（ｃｏｎｖｏｌｕｔｅ ｃ
ｕｔｔｉｎｇ）によるなどして、チャネルを切削により
形作ることができる。加えられた熱および圧力のもとで
シートの表面が輪郭に合せて形作られる熱成形技術を用
いて、チャネルあるいは穴を形作ることもできる。
【００２２】電子がカソードの活性サイトに達するため
の伝導経路をもつことが重要であるので、ウィッキング
構造体は、好ましくは、ウィッキング構造体を形作るウ
ィッキング材料に隣接するかもしくは結合するかあるい
はコートされたかのいずれかである導電層をさらに備え
る。導電層はメタルスクリーン、メタルウール、あるい
はエキスパンドメタルホイルでありうる。好ましい実施
形態において、シートの回りに導電層をクリンプするこ
とによるなどして、導電層はウィッキング構造体を形作
るウィッキング材料のシート表面に取り付けられる。別
法として、導電層はシート表面にコートされたかあるい
はシートの全厚みに浸透するコーティングであってもよ
い。
の伝導経路をもつことが重要であるので、ウィッキング
構造体は、好ましくは、ウィッキング構造体を形作るウ
ィッキング材料に隣接するかもしくは結合するかあるい
はコートされたかのいずれかである導電層をさらに備え
る。導電層はメタルスクリーン、メタルウール、あるい
はエキスパンドメタルホイルでありうる。好ましい実施
形態において、シートの回りに導電層をクリンプするこ
とによるなどして、導電層はウィッキング構造体を形作
るウィッキング材料のシート表面に取り付けられる。別
法として、導電層はシート表面にコートされたかあるい
はシートの全厚みに浸透するコーティングであってもよ
い。
【００２３】このようなコーティングには、金属、カー
ボンおよびカーボン含有材料、導電性ポリマーおよび懸
濁液あるいはこれらの混合物が含まれる。蒸気堆積、プ
ラズマ、アークおよび無電解メッキ技術、あるいは何ら
かの他の適切なコーティング技術を用いて、金属をコー
トすることができる。別の好ましい実施形態において、
ウィッキング材料シートの前面と背面の少なくとも一部
分とが導電層でカバーされる。導電層がシートの回りに
クリンプされる場合、導電層はシートの上部および底部
の端部もまたカバーする。導電層は電流回路と連通して
いる。
ボンおよびカーボン含有材料、導電性ポリマーおよび懸
濁液あるいはこれらの混合物が含まれる。蒸気堆積、プ
ラズマ、アークおよび無電解メッキ技術、あるいは何ら
かの他の適切なコーティング技術を用いて、金属をコー
トすることができる。別の好ましい実施形態において、
ウィッキング材料シートの前面と背面の少なくとも一部
分とが導電層でカバーされる。導電層がシートの回りに
クリンプされる場合、導電層はシートの上部および底部
の端部もまたカバーする。導電層は電流回路と連通して
いる。
【００２４】本発明にはまた、（ａ）燃料電池カソード
のバッキング層として取り付けられ、そこに水が吸い上
げられそこから水を計量供給できるウィッキング構造体
を有し、ウィッキング構造体は最長寸法および最長寸法
の少なくとも２分の１より大きい自由上昇ウィック高さ
をもち、（ｂ）ウィッキング構造体と連通しており、そ
こを通ってウィッキング構造体からの吸収水がウィッキ
ング構造体から流れ出す液体流路、および（ｃ）吸収さ
れた水をウィッキング構造体から取り出し液体流路へ送
るポンプあるいはウィックなどの水を取り出す手段、を
有する直接型メタノール燃料電池用水回収システムも含
まれる。ウィッキング構造体により吸収された水はカソ
ードから取り出され、そして貯蔵器あるいはチャネルに
ポンプで送られるかあるいは向けられて液体燃料が燃料
電池のアノード側に導入される前に液体燃料と混合され
る。
のバッキング層として取り付けられ、そこに水が吸い上
げられそこから水を計量供給できるウィッキング構造体
を有し、ウィッキング構造体は最長寸法および最長寸法
の少なくとも２分の１より大きい自由上昇ウィック高さ
をもち、（ｂ）ウィッキング構造体と連通しており、そ
こを通ってウィッキング構造体からの吸収水がウィッキ
ング構造体から流れ出す液体流路、および（ｃ）吸収さ
れた水をウィッキング構造体から取り出し液体流路へ送
るポンプあるいはウィックなどの水を取り出す手段、を
有する直接型メタノール燃料電池用水回収システムも含
まれる。ウィッキング構造体により吸収された水はカソ
ードから取り出され、そして貯蔵器あるいはチャネルに
ポンプで送られるかあるいは向けられて液体燃料が燃料
電池のアノード側に導入される前に液体燃料と混合され
る。
【００２５】水回収システムのウィッキング構造体は、
発泡体、繊維マット、繊維束、織繊維および不織繊維か
らなる群から選択されるウィッキング材料でつくられ
る。好ましくは、このウィッキング構造体はそれに連結
する導電層を有し、これはウィッキング材料に隣接する
１つの独立した層であってよく、あるいはウィッキング
材料上に取り付けられているかもしくはコートされてい
てもよい。導電層は電流回路と連通している。
発泡体、繊維マット、繊維束、織繊維および不織繊維か
らなる群から選択されるウィッキング材料でつくられ
る。好ましくは、このウィッキング構造体はそれに連結
する導電層を有し、これはウィッキング材料に隣接する
１つの独立した層であってよく、あるいはウィッキング
材料上に取り付けられているかもしくはコートされてい
てもよい。導電層は電流回路と連通している。
【００２６】一実施形態において、第２のウィッキング
構造体が燃料電池アノードのバッキング層として取り付
けられる。第２のウィッキング構造体は第１のウィッキ
ング構造体と同一あるいは異なる構造であってよい。第
２のウィッキング構造体は最長寸法およびその最長寸法
の少なくとも２分の１より大きく、好ましくはその最長
寸法より大きい自由上昇ウィック高さを有する。液体燃
料と混合された回収リサイクル水は、アノードでの液体
燃料電池反応に燃料を補給するために、第２のウィッキ
ング構造体に向けられる。
構造体が燃料電池アノードのバッキング層として取り付
けられる。第２のウィッキング構造体は第１のウィッキ
ング構造体と同一あるいは異なる構造であってよい。第
２のウィッキング構造体は最長寸法およびその最長寸法
の少なくとも２分の１より大きく、好ましくはその最長
寸法より大きい自由上昇ウィック高さを有する。液体燃
料と混合された回収リサイクル水は、アノードでの液体
燃料電池反応に燃料を補給するために、第２のウィッキ
ング構造体に向けられる。
【００２７】本発明の別の実施形態において、液体燃料
電池の実用性能は本発明の第１の実施形態のウィッキン
グ構造体を、カソードのバッキング層として、また任意
選択でアノードのバッキング層として組み込むことによ
り改善される。ウィッキング構造体が効率的にまた有効
にカソードから水をウィッキングにより取り去るので、
燃料電池から放出される水により発生するフラッディン
グを起こすことなく反応は続く。吸収され集められた水
をリサイクルし、液体燃料を燃料電池のアノード側に導
入する前に液体燃料源と混合することができる。好まし
くは、燃料と混合されたリサイクル水は、アノードのバ
ッキング層を形成するウィッキング構造体に導入され
る。この第２のウィッキング構造体は、リサイクル水と
燃料でこのように濡らされた場合、燃料を分散させるの
にもＰＥＭを水和状態に保つのにも役立つ。
電池の実用性能は本発明の第１の実施形態のウィッキン
グ構造体を、カソードのバッキング層として、また任意
選択でアノードのバッキング層として組み込むことによ
り改善される。ウィッキング構造体が効率的にまた有効
にカソードから水をウィッキングにより取り去るので、
燃料電池から放出される水により発生するフラッディン
グを起こすことなく反応は続く。吸収され集められた水
をリサイクルし、液体燃料を燃料電池のアノード側に導
入する前に液体燃料源と混合することができる。好まし
くは、燃料と混合されたリサイクル水は、アノードのバ
ッキング層を形成するウィッキング構造体に導入され
る。この第２のウィッキング構造体は、リサイクル水と
燃料でこのように濡らされた場合、燃料を分散させるの
にもＰＥＭを水和状態に保つのにも役立つ。
【００２８】本発明の範囲内で、液体燃料電池は、酸化
される水性液体燃料が供給されるアノードと、ガス状酸
化剤が供給されるカソードと、アノードとカソードとの
間に置かれる固体高分子電解質膜と、アノードに液体燃
料を送る液体燃料流路と、液体燃料流路に水を送る水の
流路と、液体燃料流路内で水と混合され水性液体燃料と
なる高濃度液体燃料を液体燃料流路に送るための高濃度
液体燃料ラインと、カソードに組み込まれ、あるいは、
カソードと流体連結しているカソードウィッキング構造
体であって、水の吸い上げ、放出が可能なカソードウィ
ッキング材料を備え、カソードウィッキング材料は、カ
ソードウィッキング材料最長寸法及びカソードウィッキ
ング材料最長寸法の２分の１より大きい自由上昇ウィッ
ク高さを有するカソードウィッキング構造体と、カソー
ドウィッキング構造体から水の流路へ水を取り出す水取
出し手段と、を備える。
される水性液体燃料が供給されるアノードと、ガス状酸
化剤が供給されるカソードと、アノードとカソードとの
間に置かれる固体高分子電解質膜と、アノードに液体燃
料を送る液体燃料流路と、液体燃料流路に水を送る水の
流路と、液体燃料流路内で水と混合され水性液体燃料と
なる高濃度液体燃料を液体燃料流路に送るための高濃度
液体燃料ラインと、カソードに組み込まれ、あるいは、
カソードと流体連結しているカソードウィッキング構造
体であって、水の吸い上げ、放出が可能なカソードウィ
ッキング材料を備え、カソードウィッキング材料は、カ
ソードウィッキング材料最長寸法及びカソードウィッキ
ング材料最長寸法の２分の１より大きい自由上昇ウィッ
ク高さを有するカソードウィッキング構造体と、カソー
ドウィッキング構造体から水の流路へ水を取り出す水取
出し手段と、を備える。
【００２９】ある実施形態においては、カソードウィッ
キング構造体はある厚みを有し、カソードで酸化反応を
行わせるのに有効な量のガス状酸化剤をカソードに送る
ような寸法をもちその厚みを貫く少なくとも１つの穴を
定める。好ましくは、カソードウィッキング構造体は厚
みを貫く複数の穴をもち、その穴の数と寸法により、そ
れらを通してカソードで酸化反応を行わせるのに有効な
量のガス状酸化剤をカソードに送る。
キング構造体はある厚みを有し、カソードで酸化反応を
行わせるのに有効な量のガス状酸化剤をカソードに送る
ような寸法をもちその厚みを貫く少なくとも１つの穴を
定める。好ましくは、カソードウィッキング構造体は厚
みを貫く複数の穴をもち、その穴の数と寸法により、そ
れらを通してカソードで酸化反応を行わせるのに有効な
量のガス状酸化剤をカソードに送る。
【００３０】本発明の別の態様はアノードおよびカソー
ドをもつ液体燃料電池の液体管理の方法であり、この方
法は、（ａ）カソードと流体連結しているカソードウィ
ッキング構造体へのカソードからの水のウィッキングス
テップ。このカソードウィッキング構造体は水がそこに
吸い上げられまたそこから水を放出できるカソードウィ
ッキング材料を備え、カソードウィッキング材料はカソ
ードウィッキング材料最長寸法およびカソードウィッキ
ング材料最長寸法の２分の１より大きい第１の自由上昇
ウィック高さを有し、（ｂ）カソードウィッキング構造
体から水を放出するステップ。（ｃ）高濃度液体燃料ソ
ースを供用するステップ。（ｄ）ステップ（ｂ）におい
てカソードウィッキング構造体から放出された水とソー
スからの高濃度液体燃料とを混合して水性液体燃料とす
るステップ。および、その後で（ｅ）アノードに水性液
体燃料混合物を送ることにより、アノードに水性液体燃
料を供給するステップ。を含む。
ドをもつ液体燃料電池の液体管理の方法であり、この方
法は、（ａ）カソードと流体連結しているカソードウィ
ッキング構造体へのカソードからの水のウィッキングス
テップ。このカソードウィッキング構造体は水がそこに
吸い上げられまたそこから水を放出できるカソードウィ
ッキング材料を備え、カソードウィッキング材料はカソ
ードウィッキング材料最長寸法およびカソードウィッキ
ング材料最長寸法の２分の１より大きい第１の自由上昇
ウィック高さを有し、（ｂ）カソードウィッキング構造
体から水を放出するステップ。（ｃ）高濃度液体燃料ソ
ースを供用するステップ。（ｄ）ステップ（ｂ）におい
てカソードウィッキング構造体から放出された水とソー
スからの高濃度液体燃料とを混合して水性液体燃料とす
るステップ。および、その後で（ｅ）アノードに水性液
体燃料混合物を送ることにより、アノードに水性液体燃
料を供給するステップ。を含む。
【００３１】本発明の液体管理方法の実施形態におい
て、ステップ（ｂ）は、水を水の流路に送る水取出し手
段を用いてカソードウィッキング構造体から水を取り出
すことにより実施される。水取出し手段は、水を水の流
路に送るためのポンプあるいはカソードウィッキング構
造体より毛管作用が大きいウィックでありうる。
て、ステップ（ｂ）は、水を水の流路に送る水取出し手
段を用いてカソードウィッキング構造体から水を取り出
すことにより実施される。水取出し手段は、水を水の流
路に送るためのポンプあるいはカソードウィッキング構
造体より毛管作用が大きいウィックでありうる。
【００３２】本発明の液体管理方法の別の実施形態にお
いて、ステップ（ｅ）は、アノードに組み込まれている
かあるいはアノードと流体連結しているアノードウィッ
キング構造体に水性液体燃料を送ることにより実施さ
れ、このアノードウィッキング構造体は水性液体燃料が
そこに吸い上げられまたそこから水性液体燃料を放出で
きるアノードウィッキング材料を備え、アノードウィッ
キング材料はアノードウィッキング材料最長寸法および
アノードウィッキング材料最長寸法の２分の１より大き
い自由上昇ウィック高さを有する。ステップ（ｅ）にお
いて、水性液体燃料送液手段により、アノードに組み込
まれているかあるいはアノードと流体連結しているアノ
ードウィッキング構造体に水性液体燃料を送ることがで
きる。水性液体燃料送液手段はポンプ、あるいはアノー
ドウィッキング構造体より毛管作用が小さいウィックで
ありうる。
いて、ステップ（ｅ）は、アノードに組み込まれている
かあるいはアノードと流体連結しているアノードウィッ
キング構造体に水性液体燃料を送ることにより実施さ
れ、このアノードウィッキング構造体は水性液体燃料が
そこに吸い上げられまたそこから水性液体燃料を放出で
きるアノードウィッキング材料を備え、アノードウィッ
キング材料はアノードウィッキング材料最長寸法および
アノードウィッキング材料最長寸法の２分の１より大き
い自由上昇ウィック高さを有する。ステップ（ｅ）にお
いて、水性液体燃料送液手段により、アノードに組み込
まれているかあるいはアノードと流体連結しているアノ
ードウィッキング構造体に水性液体燃料を送ることがで
きる。水性液体燃料送液手段はポンプ、あるいはアノー
ドウィッキング構造体より毛管作用が小さいウィックで
ありうる。
【００３３】
【発明の実施の形態】本発明はまた上述した液体燃料電
池を対象とし、カソードウィッキング構造体がカソード
に組み込まれており、カソードが第１カソード表面、第
２カソード表面および第２カソード表面上に触媒をさら
に備え、第２カソード表面は固体高分子電解質膜に隣接
しまた第１カソード表面は固体高分子電解質膜から離れ
た方に面しており、さらに、カソードウィッキング構造
体が平坦で第１および第２カソードウィッキング構造体
表面をもち、第２カソードウィッキング構造体表面は触
媒に隣接し、第１カソードウィッキング構造体表面が第
１カソード表面をなす。任意選択で、第１カソードウィ
ッキング構造体表面はその上に、カソード上で酸化反応
を行わせるある量のガス状の酸化剤をカソードに送るよ
うな寸法の溝を少なくとも１つ有する。好ましくは、第
１カソードウィッキング構造体表面はその上に複数の溝
をもち、その溝の数および寸法が、カソードで酸化反応
を行わせるのに有効な量のガス状の酸化剤をカソードに
送るようなものである。
池を対象とし、カソードウィッキング構造体がカソード
に組み込まれており、カソードが第１カソード表面、第
２カソード表面および第２カソード表面上に触媒をさら
に備え、第２カソード表面は固体高分子電解質膜に隣接
しまた第１カソード表面は固体高分子電解質膜から離れ
た方に面しており、さらに、カソードウィッキング構造
体が平坦で第１および第２カソードウィッキング構造体
表面をもち、第２カソードウィッキング構造体表面は触
媒に隣接し、第１カソードウィッキング構造体表面が第
１カソード表面をなす。任意選択で、第１カソードウィ
ッキング構造体表面はその上に、カソード上で酸化反応
を行わせるある量のガス状の酸化剤をカソードに送るよ
うな寸法の溝を少なくとも１つ有する。好ましくは、第
１カソードウィッキング構造体表面はその上に複数の溝
をもち、その溝の数および寸法が、カソードで酸化反応
を行わせるのに有効な量のガス状の酸化剤をカソードに
送るようなものである。
【００３４】本発明はまた上述した液体燃料電池を対象
とし、カソードウィッキング構造体がカソードの外部に
あるが、カソードと流体連結しており、カソードが第１
カソード表面、第２カソード表面をさらに備え、第２カ
ソード表面は固体高分子電解質膜に隣接しまた第１カソ
ード表面は固体高分子電解質膜から離れた方に面してお
り、さらに、カソードウィッキング構造体が平坦で、第
１および第２カソードウィッキング構造体表面をもち、
第２カソードウィッキング構造体表面は第１カソード表
面に隣接し第１カソードウィッキング構造体表面がカソ
ードから離れた方に面している。任意選択で、第２カソ
ードウィッキング構造体表面はその上に、カソード上で
酸化反応を行わせるある量のガス状の酸化剤をカソード
に送るような寸法の溝を少なくとも１つ有する。好まし
くは、第２カソードウィッキング構造体表面はその上に
複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、カソードで
酸化反応を行わせるのに有効な量のガス状の酸化剤をカ
ソードに送るようなものである。
とし、カソードウィッキング構造体がカソードの外部に
あるが、カソードと流体連結しており、カソードが第１
カソード表面、第２カソード表面をさらに備え、第２カ
ソード表面は固体高分子電解質膜に隣接しまた第１カソ
ード表面は固体高分子電解質膜から離れた方に面してお
り、さらに、カソードウィッキング構造体が平坦で、第
１および第２カソードウィッキング構造体表面をもち、
第２カソードウィッキング構造体表面は第１カソード表
面に隣接し第１カソードウィッキング構造体表面がカソ
ードから離れた方に面している。任意選択で、第２カソ
ードウィッキング構造体表面はその上に、カソード上で
酸化反応を行わせるある量のガス状の酸化剤をカソード
に送るような寸法の溝を少なくとも１つ有する。好まし
くは、第２カソードウィッキング構造体表面はその上に
複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、カソードで
酸化反応を行わせるのに有効な量のガス状の酸化剤をカ
ソードに送るようなものである。
【００３５】アノードにさらにウィッキング構造体を備
える上述したいかなる液体燃料電池も本発明の範囲内に
ある。アノードウィッキング構造体はアノードに組み込
まれているかあるいはそれと流体連結していることがで
き、アノードウィッキング構造体は、液体燃料がそこに
吸い上げられまたそこから液体燃料を放出できるアノー
ドウィッキング材料を備え、アノードウィッキング材料
はアノードウィッキング材料最長寸法およびアノードウ
ィッキング材料最長寸法の２分の１より大きい自由上昇
ウィック高さを有し、またアノードウィッキング構造体
は液体燃料流路と流体連結している。アノードウィッキ
ング材料の自由上昇ウィック高さは、好ましくは、アノ
ードウィッキング材料最長寸法より大きい。任意選択
で、アノードウィッキング構造体はある厚みを有し、ア
ノードから二酸化炭素を除去できる大きさの開口面積が
あり厚みを貫く少なくとも１つの穴を定める。好ましく
は、アノードウィッキング構造体は、アノードから二酸
化炭素を除去できる大きさの全開口面積を有しの厚みを
貫く複数の穴をもつ。
える上述したいかなる液体燃料電池も本発明の範囲内に
ある。アノードウィッキング構造体はアノードに組み込
まれているかあるいはそれと流体連結していることがで
き、アノードウィッキング構造体は、液体燃料がそこに
吸い上げられまたそこから液体燃料を放出できるアノー
ドウィッキング材料を備え、アノードウィッキング材料
はアノードウィッキング材料最長寸法およびアノードウ
ィッキング材料最長寸法の２分の１より大きい自由上昇
ウィック高さを有し、またアノードウィッキング構造体
は液体燃料流路と流体連結している。アノードウィッキ
ング材料の自由上昇ウィック高さは、好ましくは、アノ
ードウィッキング材料最長寸法より大きい。任意選択
で、アノードウィッキング構造体はある厚みを有し、ア
ノードから二酸化炭素を除去できる大きさの開口面積が
あり厚みを貫く少なくとも１つの穴を定める。好ましく
は、アノードウィッキング構造体は、アノードから二酸
化炭素を除去できる大きさの全開口面積を有しの厚みを
貫く複数の穴をもつ。
【００３６】アノードウィッキング構造体をもつ本発明
の液体燃料電池において、アノードウィッキング構造体
をアノードに組み込むことができ、アノードが第１アノ
ード表面、第２アノード表面、及び第２アノード表面上
に触媒をさらに備え、第２アノード表面は固体高分子電
解質膜に隣接しまた第１アノード表面は固体高分子電解
質膜から離れた方に面しており、さらに、アノードウィ
ッキング構造体が平坦で第１および第２アノードウィッ
キング構造体表面をもち、第２アノードウィッキング構
造体表面は触媒に隣接し、第１アノードウィッキング構
造体表面が第１アノード表面をなす。任意選択で、第１
アノードウィッキング構造体表面はその上に、アノード
から二酸化炭素が逃げることを可能にするような寸法の
少なくとも１つの溝をもつ。好ましくは、第１アノード
ウィッキング構造体表面はその上に複数の溝をもち、そ
の溝の数および寸法は、アノードから二酸化炭素が逃げ
ることを可能にするようなものである。
の液体燃料電池において、アノードウィッキング構造体
をアノードに組み込むことができ、アノードが第１アノ
ード表面、第２アノード表面、及び第２アノード表面上
に触媒をさらに備え、第２アノード表面は固体高分子電
解質膜に隣接しまた第１アノード表面は固体高分子電解
質膜から離れた方に面しており、さらに、アノードウィ
ッキング構造体が平坦で第１および第２アノードウィッ
キング構造体表面をもち、第２アノードウィッキング構
造体表面は触媒に隣接し、第１アノードウィッキング構
造体表面が第１アノード表面をなす。任意選択で、第１
アノードウィッキング構造体表面はその上に、アノード
から二酸化炭素が逃げることを可能にするような寸法の
少なくとも１つの溝をもつ。好ましくは、第１アノード
ウィッキング構造体表面はその上に複数の溝をもち、そ
の溝の数および寸法は、アノードから二酸化炭素が逃げ
ることを可能にするようなものである。
【００３７】アノードウィッキング構造体を有する液体
燃料電池の別の実施形態において、アノードウィッキン
グ構造体がアノードの外部にあるが、アノードと流体連
結しており、アノードが第１アノード表面および第２ア
ノード表面をさらに備え、第２アノード表面は固体高分
子電解質膜に隣接しまた第１アノード表面は固体高分子
電解質膜から離れた方に面しており、さらに、アノード
ウィッキング構造体が平坦で第１および第２アノードウ
ィッキング構造体表面をもち、第２アノードウィッキン
グ構造体表面は第１アノード表面に隣接し第１アノード
ウィッキング構造体表面はアノードから離れた方に面す
る。任意選択で、第１アノードウィッキング構造体表面
はその上に、アノードから二酸化炭素が逃げることを可
能にするような寸法の溝を少なくとも１つもつ。好まし
くは、第１アノードウィッキング構造体表面はその上に
複数の溝をもち、その溝の数および寸法は、アノードか
ら二酸化炭素が逃げることを可能にするようなものであ
る。
燃料電池の別の実施形態において、アノードウィッキン
グ構造体がアノードの外部にあるが、アノードと流体連
結しており、アノードが第１アノード表面および第２ア
ノード表面をさらに備え、第２アノード表面は固体高分
子電解質膜に隣接しまた第１アノード表面は固体高分子
電解質膜から離れた方に面しており、さらに、アノード
ウィッキング構造体が平坦で第１および第２アノードウ
ィッキング構造体表面をもち、第２アノードウィッキン
グ構造体表面は第１アノード表面に隣接し第１アノード
ウィッキング構造体表面はアノードから離れた方に面す
る。任意選択で、第１アノードウィッキング構造体表面
はその上に、アノードから二酸化炭素が逃げることを可
能にするような寸法の溝を少なくとも１つもつ。好まし
くは、第１アノードウィッキング構造体表面はその上に
複数の溝をもち、その溝の数および寸法は、アノードか
ら二酸化炭素が逃げることを可能にするようなものであ
る。
【００３８】本発明はまた、アノード、高分子電解質膜
およびカソードを備えるいかなる液体燃料電池も対象と
しており、いずれかのあるいは両方の電極がウィッキン
グ構造体を有し、電極の少なくとも一方のウィッキング
構造体はその厚みを貫く穴を少なくとも１つもつ。カソ
ードウィッキング構造体の（複数の）穴は、カソードへ
のカソードでの酸化反応のためのガス状酸化剤の送液を
促進する。アノードウィッキング構造体の（複数の）穴
は、アノードからの二酸化炭素の除去を促進する。液体
燃料電池のある実施形態においては、カソードウィッキ
ング構造体が穴を少なくとも１つもつか、アノードウィ
ッキング構造体が穴を少なくとも１つもつか、あるいは
カソードおよびアノードウィッキング構造体のいずれも
が穴を少なくとも１つもつ。
およびカソードを備えるいかなる液体燃料電池も対象と
しており、いずれかのあるいは両方の電極がウィッキン
グ構造体を有し、電極の少なくとも一方のウィッキング
構造体はその厚みを貫く穴を少なくとも１つもつ。カソ
ードウィッキング構造体の（複数の）穴は、カソードへ
のカソードでの酸化反応のためのガス状酸化剤の送液を
促進する。アノードウィッキング構造体の（複数の）穴
は、アノードからの二酸化炭素の除去を促進する。液体
燃料電池のある実施形態においては、カソードウィッキ
ング構造体が穴を少なくとも１つもつか、アノードウィ
ッキング構造体が穴を少なくとも１つもつか、あるいは
カソードおよびアノードウィッキング構造体のいずれも
が穴を少なくとも１つもつ。
【００３９】カソードからの生成水をアノードに再還流
する本発明の液体燃料電池において、液体燃料電池は、
片方あるいは両方の電極のウィッキング構造体を貫く少
なくとも１つの穴、片方あるいは両方の電極のウィッキ
ング構造体表面上の少なくとも１つの溝、片方あるいは
両方の電極の少なくとも１つの穴と少なくとも１つの溝
の組合せ、アノードの少なくとも１つの溝と組合わせた
カソードの少なくとも１つの穴もしくはこの逆、ならび
にアノードの少なくとも１つの穴と組合わせたカソード
の少なくとも１つの溝もしくはこの逆をもつことができ
る。カソードウィッキング構造体の（複数の）穴あるい
は（複数の）溝はカソードへのカソードでの酸化反応の
ためのガス状酸化剤の送液を促進する。アノードウィッ
キング構造体の（複数の）穴あるいは（複数の）溝は、
アノードからの二酸化炭素の除去を促進する。
する本発明の液体燃料電池において、液体燃料電池は、
片方あるいは両方の電極のウィッキング構造体を貫く少
なくとも１つの穴、片方あるいは両方の電極のウィッキ
ング構造体表面上の少なくとも１つの溝、片方あるいは
両方の電極の少なくとも１つの穴と少なくとも１つの溝
の組合せ、アノードの少なくとも１つの溝と組合わせた
カソードの少なくとも１つの穴もしくはこの逆、ならび
にアノードの少なくとも１つの穴と組合わせたカソード
の少なくとも１つの溝もしくはこの逆をもつことができ
る。カソードウィッキング構造体の（複数の）穴あるい
は（複数の）溝はカソードへのカソードでの酸化反応の
ためのガス状酸化剤の送液を促進する。アノードウィッ
キング構造体の（複数の）穴あるいは（複数の）溝は、
アノードからの二酸化炭素の除去を促進する。
【００４０】本発明において、水取出し手段はポンプ、
あるいはカソードウィッキング構造体より毛管作用が大
きいウィックでありうる。好ましくは、水取出し手段は
ポンプ、例えばマイクロポンプである。水性液体燃料送
液手段はポンプ、あるいはアノードウィッキング構造体
より毛管作用が小さいウィックでよく、ポンプが好まし
い。
あるいはカソードウィッキング構造体より毛管作用が大
きいウィックでありうる。好ましくは、水取出し手段は
ポンプ、例えばマイクロポンプである。水性液体燃料送
液手段はポンプ、あるいはアノードウィッキング構造体
より毛管作用が小さいウィックでよく、ポンプが好まし
い。
【００４１】カソードウィッキング材料あるいはアノー
ドウィッキング材料は発泡体、繊維束、繊維マット、織
繊維、不織繊維あるいは無機多孔材料でありうる。好ま
しくは、カソードウィッキング材料あるいはアノードウ
ィッキング材料は、発泡体、繊維束、繊維マット、織繊
維、不織繊維から選択される。カソードウィッキング材
料あるいはアノードウィッキング材料は、より好ましく
は、ポリウレタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース
発泡体、ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリ
エステル、ポリアクリロニトリル、もしくはこれらの混
合物の不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、もしくはこれらの混合物の繊維束、繊維マットある
いは織繊維から選択される。本出願において、用語「ナ
イロン」はナイロン類のどの部材をも指す。カソードウ
ィッキング材料あるいはアノードウィッキング材料は、
最も好ましくは、フェルト状ポリウレタン発泡体、網目
状ポリウレタン発泡体あるいはフェルト状網目状ポリウ
レタン発泡体などのポリウレタン発泡体である。
ドウィッキング材料は発泡体、繊維束、繊維マット、織
繊維、不織繊維あるいは無機多孔材料でありうる。好ま
しくは、カソードウィッキング材料あるいはアノードウ
ィッキング材料は、発泡体、繊維束、繊維マット、織繊
維、不織繊維から選択される。カソードウィッキング材
料あるいはアノードウィッキング材料は、より好ましく
は、ポリウレタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース
発泡体、ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリ
エステル、ポリアクリロニトリル、もしくはこれらの混
合物の不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、もしくはこれらの混合物の繊維束、繊維マットある
いは織繊維から選択される。本出願において、用語「ナ
イロン」はナイロン類のどの部材をも指す。カソードウ
ィッキング材料あるいはアノードウィッキング材料は、
最も好ましくは、フェルト状ポリウレタン発泡体、網目
状ポリウレタン発泡体あるいはフェルト状網目状ポリウ
レタン発泡体などのポリウレタン発泡体である。
【００４２】最初に図１を参照すると、直接型メタノー
ル燃料電池１０には、アノード１６およびカソード１８
の間に挟まれた高分子電解質膜（「ＰＥＭ」）１４を備
える膜電極アセンブリ（「ＭＥＡ」）１２が含まれる。
ＰＥＭ１４は固体の有機高分子、通常はポリパーフルオ
ロスルホン酸であり、これは膜電極アセンブリ（ＭＥ
Ａ）の内側コアを構成する。ＰＥＭ用ポリパーフルオロ
スルホン酸は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏ
ｕｒｓ ＆ ＣｏｍｐａｎｙからＮＡＦＩＯＮ（登録商
標）の商標で市販されている。触媒層（示されていな
い）がＰＥＭの各側面に存在する。ＰＥＭは、プロトン
（水素イオン）交換体としてまた電解質として適切に機
能するために、水和していなければならない。
ル燃料電池１０には、アノード１６およびカソード１８
の間に挟まれた高分子電解質膜（「ＰＥＭ」）１４を備
える膜電極アセンブリ（「ＭＥＡ」）１２が含まれる。
ＰＥＭ１４は固体の有機高分子、通常はポリパーフルオ
ロスルホン酸であり、これは膜電極アセンブリ（ＭＥ
Ａ）の内側コアを構成する。ＰＥＭ用ポリパーフルオロ
スルホン酸は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏ
ｕｒｓ ＆ ＣｏｍｐａｎｙからＮＡＦＩＯＮ（登録商
標）の商標で市販されている。触媒層（示されていな
い）がＰＥＭの各側面に存在する。ＰＥＭは、プロトン
（水素イオン）交換体としてまた電解質として適切に機
能するために、水和していなければならない。
【００４３】アノード１６とカソード１８はＰＥＭによ
り互いに引き離されている電極である。アノードは負の
電荷を帯び、カソードは正電荷を帯びる。
り互いに引き離されている電極である。アノードは負の
電荷を帯び、カソードは正電荷を帯びる。
【００４４】アノードに隣接して、フェルト化された、
あるいはその元の厚さの６分の１（２ｍｍ）に圧縮され
た厚さ１２ｍｍで８５ポアの網目状ポリエーテルポリウ
レタン発泡体のシート２２から形作られたウィッキング
構造体２０が備わる。図３および４も参照。フェルト状
発泡体はしかるべき寸法にカットされ、そして薄いエキ
スパンドメタルホイル２４が、シート２２のＭＥＡ側の
全体をカバーするようにシートの回りに部分的に被せら
れる。エキスパンドメタルホイルは、Ｄｅｌｋｅｒ
１．５Ｎｉ５−０５０Ｆニッケルスクリーンを用いた。
図１に示されるように、一部分のホイルがＭＥＡ１２か
ら離れた方に面するシートの側とも接触するように、ホ
イル２４は発泡体シート２２の上部および底部の端部の
回りを包む。ホイル２４はシート２２上のしかるべき所
にクリンプされている。ウィッキング構造体２０は水の
ウィッキングおよび集水を行い、また電流を集めるであ
ろう。それは液体燃料を燃料電池のアノード側に分散さ
せるのに有用であり、さらにＰＥＭ１４を水和させるの
に有用である。
あるいはその元の厚さの６分の１（２ｍｍ）に圧縮され
た厚さ１２ｍｍで８５ポアの網目状ポリエーテルポリウ
レタン発泡体のシート２２から形作られたウィッキング
構造体２０が備わる。図３および４も参照。フェルト状
発泡体はしかるべき寸法にカットされ、そして薄いエキ
スパンドメタルホイル２４が、シート２２のＭＥＡ側の
全体をカバーするようにシートの回りに部分的に被せら
れる。エキスパンドメタルホイルは、Ｄｅｌｋｅｒ
１．５Ｎｉ５−０５０Ｆニッケルスクリーンを用いた。
図１に示されるように、一部分のホイルがＭＥＡ１２か
ら離れた方に面するシートの側とも接触するように、ホ
イル２４は発泡体シート２２の上部および底部の端部の
回りを包む。ホイル２４はシート２２上のしかるべき所
にクリンプされている。ウィッキング構造体２０は水の
ウィッキングおよび集水を行い、また電流を集めるであ
ろう。それは液体燃料を燃料電池のアノード側に分散さ
せるのに有用であり、さらにＰＥＭ１４を水和させるの
に有用である。
【００４５】図１の直接型メタノール燃料電池におい
て、燃料は液体メタノールあるいは水と混合されたメタ
ノール水溶液でよく、ここでメタノール濃度は溶液の３
から５％である。水素イオン源を供給する他の液体燃料
を用いることもできるが、メタノールが好ましい。
て、燃料は液体メタノールあるいは水と混合されたメタ
ノール水溶液でよく、ここでメタノール濃度は溶液の３
から５％である。水素イオン源を供給する他の液体燃料
を用いることもできるが、メタノールが好ましい。
【００４６】ウィッキング構造体２０に隣接して、バイ
ポーラプレート２６がある。バイポーラプレート２６は
電気伝導性材料であり、その内部は液体燃料の流れを燃
料電池のアノード側に向けるチャネル２８になってい
る。矢印２９はバイポーラプレート２６内のチャネル２
８への液体燃料の流れの方向を示す。
ポーラプレート２６がある。バイポーラプレート２６は
電気伝導性材料であり、その内部は液体燃料の流れを燃
料電池のアノード側に向けるチャネル２８になってい
る。矢印２９はバイポーラプレート２６内のチャネル２
８への液体燃料の流れの方向を示す。
【００４７】カソード１８に隣接して、フェルト化され
た、あるいはその元の厚さの６分の１（２ｍｍ）に圧縮
された厚さ１２ｍｍで８５ポアの網目状ポリエーテルポ
リウレタン発泡体のシート３２から形作られたウィッキ
ング構造体３０が備わる。図２も参照。フェルト状発泡
体は、それぞれが直径０．５ｍｍである穴が規則的正方
格子パターン状に開けられ、シートの約１８％が穿孔空
容積となっている。ここでフェルト状発泡体はしかるべ
き寸法にカットされ、薄いエキスパンドメタルホイル３
６（Ｄｅｌｋｅｒ １．５Ｎｉ５−０５０Ｆニッケルス
クリーン）が、シート３２のＭＥＡ側の全体をカバーす
るようにシートの回りに部分的に被せられる。図１に示
されるように、一部分のホイル３６がＭＥＡ１２から離
れた方に面するシートの側とも接触するように、ホイル
３６は発泡体シート３２の上部および底部の端部の回り
を包む。第２のウィッキング構造体３０は、水のウィッ
キングおよび集水を行いまた電流を集めるであろう。そ
れは水を燃料電池のカソード側から除去してフラッディ
ングを防ぐのに有用であり、そして空気がカソード側と
接触することを可能にして酸素が確実に活性サイトに到
達し続けるようにする。
た、あるいはその元の厚さの６分の１（２ｍｍ）に圧縮
された厚さ１２ｍｍで８５ポアの網目状ポリエーテルポ
リウレタン発泡体のシート３２から形作られたウィッキ
ング構造体３０が備わる。図２も参照。フェルト状発泡
体は、それぞれが直径０．５ｍｍである穴が規則的正方
格子パターン状に開けられ、シートの約１８％が穿孔空
容積となっている。ここでフェルト状発泡体はしかるべ
き寸法にカットされ、薄いエキスパンドメタルホイル３
６（Ｄｅｌｋｅｒ １．５Ｎｉ５−０５０Ｆニッケルス
クリーン）が、シート３２のＭＥＡ側の全体をカバーす
るようにシートの回りに部分的に被せられる。図１に示
されるように、一部分のホイル３６がＭＥＡ１２から離
れた方に面するシートの側とも接触するように、ホイル
３６は発泡体シート３２の上部および底部の端部の回り
を包む。第２のウィッキング構造体３０は、水のウィッ
キングおよび集水を行いまた電流を集めるであろう。そ
れは水を燃料電池のカソード側から除去してフラッディ
ングを防ぐのに有用であり、そして空気がカソード側と
接触することを可能にして酸素が確実に活性サイトに到
達し続けるようにする。
【００４８】第２のウィッキング構造体３０に隣接して
バイポーラプレート３８がある。バイポーラプレート３
８は電気伝導性材料であり、その内部は酸化性ガス、例
えば酸素あるいは空気の流れを燃料電池１０のカソード
側に向けるチャネル４０になっている。矢印４２はバイ
ポーラプレート３８内のチャネル４０の１つへのガスの
流れを示す。
バイポーラプレート３８がある。バイポーラプレート３
８は電気伝導性材料であり、その内部は酸化性ガス、例
えば酸素あるいは空気の流れを燃料電池１０のカソード
側に向けるチャネル４０になっている。矢印４２はバイ
ポーラプレート３８内のチャネル４０の１つへのガスの
流れを示す。
【００４９】作動時に、液体燃料（メタノール）２９は
アノードの表面で反応して水素イオン（Ｈ＋）および電
子（ｅ−）を放出する。水素イオン（Ｈ＋）ＰＥＭ１４
膜を透過しカソード上で酸素４２および電子と化合して
水を生成する。電子（ｅ−）は膜を透過することができ
ず、電池により発生した電力を消費する電気的負荷４６
を含む外部回路４４を通ってアノードからカソードに流
れる。アノードおよびカソードでの反応生成物はそれぞ
れ二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）である。
アノードの表面で反応して水素イオン（Ｈ＋）および電
子（ｅ−）を放出する。水素イオン（Ｈ＋）ＰＥＭ１４
膜を透過しカソード上で酸素４２および電子と化合して
水を生成する。電子（ｅ−）は膜を透過することができ
ず、電池により発生した電力を消費する電気的負荷４６
を含む外部回路４４を通ってアノードからカソードに流
れる。アノードおよびカソードでの反応生成物はそれぞ
れ二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）である。
【００５０】ウィッキング構造体３０はカソード１８で
生じた水を集めカソードの反応サイトからウィッキング
によりそれを取り除く。次に液体流路４８を通じてこの
水を運ぶことができ、純粋な液体燃料と混合して水性液
体燃料溶液とするために、この流路は貯蔵器あるいは混
合点へパイプあるいはチューブで繋がれている。その構
造体の空隙あるいはポア内に液体を保持する、ウィッキ
ング構造体の毛管作用のために、第２のウィッキング構
造体３０から液体流路４８へ水を取り出すためにはポン
プ力あるいは取出す力が加えられねばならない。ポンプ
４９は、液体燃料供給と共にリサイクルするために、ウ
ィッキング構造体３０から水を取り出す１つの手段であ
る。特に好ましいポンプは、Ｐｕｍｐ Ｗｏｒｋｓ，Ｉ
ｎｃ．が市販するようなパルスあたり０．８マイクロリ
ットルを送り出す微小容量液体吐出ポンプあるいはマイ
クロポンプである。ポンプで取出す別の手段は当分野の
技術者には直ちに明らかである。
生じた水を集めカソードの反応サイトからウィッキング
によりそれを取り除く。次に液体流路４８を通じてこの
水を運ぶことができ、純粋な液体燃料と混合して水性液
体燃料溶液とするために、この流路は貯蔵器あるいは混
合点へパイプあるいはチューブで繋がれている。その構
造体の空隙あるいはポア内に液体を保持する、ウィッキ
ング構造体の毛管作用のために、第２のウィッキング構
造体３０から液体流路４８へ水を取り出すためにはポン
プ力あるいは取出す力が加えられねばならない。ポンプ
４９は、液体燃料供給と共にリサイクルするために、ウ
ィッキング構造体３０から水を取り出す１つの手段であ
る。特に好ましいポンプは、Ｐｕｍｐ Ｗｏｒｋｓ，Ｉ
ｎｃ．が市販するようなパルスあたり０．８マイクロリ
ットルを送り出す微小容量液体吐出ポンプあるいはマイ
クロポンプである。ポンプで取出す別の手段は当分野の
技術者には直ちに明らかである。
【００５１】本発明によるウィッキング構造体の厚さは
０．１から１０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．５か
ら４．０ｍｍ、また最も好ましくは約２．０ｍｍより小
さい。
０．１から１０ｍｍの範囲であり、好ましくは０．５か
ら４．０ｍｍ、また最も好ましくは約２．０ｍｍより小
さい。
【００５２】ウィッキング構造体は、発泡体、繊維束お
よび不織繊維、あるいはこれらの材料の組合せからなる
ウィッキング材料で形作られる。以下の材料は特に好ま
しい：ポリウレタン発泡体、フェルト状ポリウレタン発
泡体、網目状ポリウレタン発泡体、フェルト状網目状ポ
リウレタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡
体、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロ
ース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンおよ
びポリアクリロニトリル、ならびにこれらの混合物から
なる不織フェルトあるいは束。
よび不織繊維、あるいはこれらの材料の組合せからなる
ウィッキング材料で形作られる。以下の材料は特に好ま
しい：ポリウレタン発泡体、フェルト状ポリウレタン発
泡体、網目状ポリウレタン発泡体、フェルト状網目状ポ
リウレタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡
体、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロ
ース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンおよ
びポリアクリロニトリル、ならびにこれらの混合物から
なる不織フェルトあるいは束。
【００５３】ポリウレタン発泡体がウィッキング構造体
として選択された場合、この発泡体の密度は０．５から
２５ポンド／立方フィートの範囲にあり、ポアサイズは
１０から２００ポア／インチの範囲にあるべきであり、
好ましくは密度が０．５から１５ポンド／立方フィート
の範囲でポアサイズは４０から２００ポア／インチの範
囲であり、最も好ましくは密度が０．５から１０ポンド
／立方フィートの範囲でポアサイズは７５から２００ポ
ア／インチの範囲である。
として選択された場合、この発泡体の密度は０．５から
２５ポンド／立方フィートの範囲にあり、ポアサイズは
１０から２００ポア／インチの範囲にあるべきであり、
好ましくは密度が０．５から１５ポンド／立方フィート
の範囲でポアサイズは４０から２００ポア／インチの範
囲であり、最も好ましくは密度が０．５から１０ポンド
／立方フィートの範囲でポアサイズは７５から２００ポ
ア／インチの範囲である。
【００５４】フェルト化は、堅固さを増し空隙容積を減
らすように発泡構造体を圧縮するように熱および圧力を
加えて実施される。いったんフェルト化されると、発泡
体はその元の厚さには戻らず、圧縮されたままであろ
う。フェルト状発泡体は、フェルト化されていない発泡
体よりも一般に毛管作用と水保持性が向上している。フ
ェルト状ポリウレタン発泡体がウィッキング構造体とし
て選択された場合、この発泡体の密度は２．０から４５
ポンド／立方フィートの範囲にあり、また圧縮率は１．
１から３０の範囲にあるべきであり、好ましくは密度が
３から１５ポンド／立方フィートの範囲で圧縮比は１．
１から２０の範囲であり、最も好ましくは密度が３から
１５ポンド／立方フェートの範囲で圧縮比は２．０から
１５の範囲である。
らすように発泡構造体を圧縮するように熱および圧力を
加えて実施される。いったんフェルト化されると、発泡
体はその元の厚さには戻らず、圧縮されたままであろ
う。フェルト状発泡体は、フェルト化されていない発泡
体よりも一般に毛管作用と水保持性が向上している。フ
ェルト状ポリウレタン発泡体がウィッキング構造体とし
て選択された場合、この発泡体の密度は２．０から４５
ポンド／立方フィートの範囲にあり、また圧縮率は１．
１から３０の範囲にあるべきであり、好ましくは密度が
３から１５ポンド／立方フィートの範囲で圧縮比は１．
１から２０の範囲であり、最も好ましくは密度が３から
１５ポンド／立方フェートの範囲で圧縮比は２．０から
１５の範囲である。
【００５５】ウィッキング構造体の実施形態を形成する
ウィッキング材料のシートに連結される好ましい導電層
は、メタルスクリーンあるいはエキスパンドメタルホイ
ルあるいはメタルウールである。この用途で代表的なメ
タルは、金、白金、ニッケル、ステンレススチール、タ
ングステン、ロジウム、コバルト、チタン、銀、銅、ク
ロム、亜鉛、インコネル、およびこれらの複合体あるい
は合金である。湿気の多い環境で腐食しないメタルは導
電層に適しているであろう。導電層はまた導電性カーボ
ンコーティングもしくは塗料あるいはその中に導電性粒
子を分散させたコーティングであってもよい。
ウィッキング材料のシートに連結される好ましい導電層
は、メタルスクリーンあるいはエキスパンドメタルホイ
ルあるいはメタルウールである。この用途で代表的なメ
タルは、金、白金、ニッケル、ステンレススチール、タ
ングステン、ロジウム、コバルト、チタン、銀、銅、ク
ロム、亜鉛、インコネル、およびこれらの複合体あるい
は合金である。湿気の多い環境で腐食しないメタルは導
電層に適しているであろう。導電層はまた導電性カーボ
ンコーティングもしくは塗料あるいはその中に導電性粒
子を分散させたコーティングであってもよい。
【００５６】図１〜４に示されるように、メタルホイル
はウィッキング材料シートの回りにクリンプされる。別
法として、導電層はウィッキング構造体の表面に結合あ
るいは取り付けられる。ウィッキング材料が発泡体で導
電層がメタル基材である場合、接着剤なしで発泡体表面
に導電層を直接ラミネートすることができる。例えば、
加熱により発泡体の表面を柔らかくすることができ、軟
化した発泡体表面に導電層を宛がうことができる。別法
として、発泡体がフェルト化されるときに導電層を発泡
体に押し付けることができる。導電層がコーティングで
形成される場合、当分野の技術者に知られている様々な
方法、例えばペインティング、蒸気堆積、プラズマ堆
積、アーク溶接および無電解メッキなどにより、ウィッ
キング材料にコーティングを施すことができる。
はウィッキング材料シートの回りにクリンプされる。別
法として、導電層はウィッキング構造体の表面に結合あ
るいは取り付けられる。ウィッキング材料が発泡体で導
電層がメタル基材である場合、接着剤なしで発泡体表面
に導電層を直接ラミネートすることができる。例えば、
加熱により発泡体の表面を柔らかくすることができ、軟
化した発泡体表面に導電層を宛がうことができる。別法
として、発泡体がフェルト化されるときに導電層を発泡
体に押し付けることができる。導電層がコーティングで
形成される場合、当分野の技術者に知られている様々な
方法、例えばペインティング、蒸気堆積、プラズマ堆
積、アーク溶接および無電解メッキなどにより、ウィッ
キング材料にコーティングを施すことができる。
【００５７】本発明によるウィッキング構造体の１つの
利点は、それらが液体のウィッキングおよび保持をする
だけでなく、重力に頼ったり邪魔されたりすることなく
予測可能な方法でそこから液体を放出し計量供給するこ
とを可能にするということである。ウィッキング構造体
が重力に対する向きに係わらず性能を発揮するように、
ウィッキング材料の毛管作用を制御することができる。
このようなウィッキング構造体は移動体電子機器、例え
ば使用中固定された向きにじっとしていない携帯電話な
どに電力を供給する燃料電池に使用するのに理想的であ
る。
利点は、それらが液体のウィッキングおよび保持をする
だけでなく、重力に頼ったり邪魔されたりすることなく
予測可能な方法でそこから液体を放出し計量供給するこ
とを可能にするということである。ウィッキング構造体
が重力に対する向きに係わらず性能を発揮するように、
ウィッキング材料の毛管作用を制御することができる。
このようなウィッキング構造体は移動体電子機器、例え
ば使用中固定された向きにじっとしていない携帯電話な
どに電力を供給する燃料電池に使用するのに理想的であ
る。
【００５８】図５および６は液体燃料電池のカソード側
で用いられる別のウィッキング構造体５０を示す。厚さ
１２ｍｍで８５ポアの網目状ポリエーテルポリウレタン
発泡体がその元の厚さの６分の１（２ｍｍ）に永久圧縮
される（圧縮比＝６）。このフェルト状発泡体には、そ
れぞれが直径０．５ｍｍである穴を規則的正方格子パタ
ーン状に開け、シートの約１８％が穿孔空容積となる。
この実施形態には導電層あるいはコーティングはない
が、ウィッキング構造体５０は液体燃料電池のカソード
側から水のウィッキングおよび集水を行い、また酸素源
であるガスがフラッディングを防ぐための穿孔５２を通
じてＭＥＡのカソード側に接触できるようにするであろ
う。
で用いられる別のウィッキング構造体５０を示す。厚さ
１２ｍｍで８５ポアの網目状ポリエーテルポリウレタン
発泡体がその元の厚さの６分の１（２ｍｍ）に永久圧縮
される（圧縮比＝６）。このフェルト状発泡体には、そ
れぞれが直径０．５ｍｍである穴を規則的正方格子パタ
ーン状に開け、シートの約１８％が穿孔空容積となる。
この実施形態には導電層あるいはコーティングはない
が、ウィッキング構造体５０は液体燃料電池のカソード
側から水のウィッキングおよび集水を行い、また酸素源
であるガスがフラッディングを防ぐための穿孔５２を通
じてＭＥＡのカソード側に接触できるようにするであろ
う。
【００５９】図７は液体燃料電池のアノードあるいはカ
ソード側で用いられる別のウィッキング構造体５４を示
す。厚さ１２ｍｍで８５ポアの網目状ポリエーテルポリ
ウレタン発泡体がその元の厚さの６分の１（２ｍｍ）に
フェルト化される（永久圧縮される）（圧縮比＝６）。
発泡体の骨格（ｓｔｒａｎｄ）の間に空隙を有する連続
構造（ｏｐｅｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）は、網目構造の
ためにそこに流体が流れ込むことができ、水あるいは液
体あるいは液体水性溶液のウィッキングと保持をするで
あろう。この実施形態には導電層あるいはコーティング
はないが、ウィッキング構造体５４は液体燃料電池のカ
ソード側から水のウィッキングおよび集水を行うであろ
う。アノード側に取り付けられた場合、この実施形態は
液体燃料を分散させ保持し、ＰＥＭを水和するのに役立
つ。
ソード側で用いられる別のウィッキング構造体５４を示
す。厚さ１２ｍｍで８５ポアの網目状ポリエーテルポリ
ウレタン発泡体がその元の厚さの６分の１（２ｍｍ）に
フェルト化される（永久圧縮される）（圧縮比＝６）。
発泡体の骨格（ｓｔｒａｎｄ）の間に空隙を有する連続
構造（ｏｐｅｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）は、網目構造の
ためにそこに流体が流れ込むことができ、水あるいは液
体あるいは液体水性溶液のウィッキングと保持をするで
あろう。この実施形態には導電層あるいはコーティング
はないが、ウィッキング構造体５４は液体燃料電池のカ
ソード側から水のウィッキングおよび集水を行うであろ
う。アノード側に取り付けられた場合、この実施形態は
液体燃料を分散させ保持し、ＰＥＭを水和するのに役立
つ。
【００６０】図８および９は、チャネル５８が形成され
たウィッキング材料シート５６に対する１つの全体形状
を示す。チャネル５８は規則的で平行なアレイとして示
されているが、用途に適する別の全体形状のものを備え
ることもできる。チャネルは空気の流れを増加させるギ
ャップを提供する。ウィッキング材料は、燃料電池の電
極、特にカソードへの空気の流れをさらに増加させるた
めに、チャネルと穴または穿孔との組合せ（示されてい
ない）を含んでいてもよい。このウィッキング材料単体
でウィッキング構造体を形作ってもよく、あるいは導電
層（図８および９では示されていない）と組合わせても
よい。
たウィッキング材料シート５６に対する１つの全体形状
を示す。チャネル５８は規則的で平行なアレイとして示
されているが、用途に適する別の全体形状のものを備え
ることもできる。チャネルは空気の流れを増加させるギ
ャップを提供する。ウィッキング材料は、燃料電池の電
極、特にカソードへの空気の流れをさらに増加させるた
めに、チャネルと穴または穿孔との組合せ（示されてい
ない）を含んでいてもよい。このウィッキング材料単体
でウィッキング構造体を形作ってもよく、あるいは導電
層（図８および９では示されていない）と組合わせても
よい。
【００６１】図１０および１１は、毛管作用の勾配があ
る、発泡体などのウィッキング材料をつくる方法を概略
的に示す。図１０に示されるように、一様な密度および
ポアサイズの発泡体からなるくさび形スラブ６０は、第
１の端部６１で厚みＴ１を、第２の端部６５で第２の厚
みＴ２を有する。スラブ６０はフェルト化ステップ−ス
ラブ６０を望ましい時間高温圧縮し、厚さＴ１およびＴ
２より小さい一定の厚さＴ３に圧縮する−に従う。第２
の端部６５でＴ２からＴ３に材料を圧縮するのに必要と
される、矢印６４で表されている圧縮力より相対的に大
きな、矢印６２により表される圧縮力が、第１の端部６
１でＴ１からＴ３に材料を圧縮するのに必要とされる。
る、発泡体などのウィッキング材料をつくる方法を概略
的に示す。図１０に示されるように、一様な密度および
ポアサイズの発泡体からなるくさび形スラブ６０は、第
１の端部６１で厚みＴ１を、第２の端部６５で第２の厚
みＴ２を有する。スラブ６０はフェルト化ステップ−ス
ラブ６０を望ましい時間高温圧縮し、厚さＴ１およびＴ
２より小さい一定の厚さＴ３に圧縮する−に従う。第２
の端部６５でＴ２からＴ３に材料を圧縮するのに必要と
される、矢印６４で表されている圧縮力より相対的に大
きな、矢印６２により表される圧縮力が、第１の端部６
１でＴ１からＴ３に材料を圧縮するのに必要とされる。
【００６２】図１１に示されているフェルト化発泡体の
長手方向に沿って、発泡体材料の圧縮率は、第１の端部
６１（Ｔ１からＴ３）で最大の圧縮があり、変化してい
る。毛管圧は実効毛管半径に逆比例し、実効毛管半径
は、堅固さすなわち圧縮が増大すると減少する。図１１
の矢印６６は、フェルトの堅固さあるいは毛管作用が相
対的に小さい部分からフェルトの堅固さが相対的に大き
い部分への毛管作用による流れの方向を表す。このよう
に、ウィッキング材料あるいはウィッキング構造体が毛
管作用の勾配がある発泡体で形作られている場合、材料
に吸い上げられた液体燃料を、圧縮率の相対的に小さい
材料の一部分から圧縮率の相対的に大きい別の部分へ流
れるように方向づけることができる。
長手方向に沿って、発泡体材料の圧縮率は、第１の端部
６１（Ｔ１からＴ３）で最大の圧縮があり、変化してい
る。毛管圧は実効毛管半径に逆比例し、実効毛管半径
は、堅固さすなわち圧縮が増大すると減少する。図１１
の矢印６６は、フェルトの堅固さあるいは毛管作用が相
対的に小さい部分からフェルトの堅固さが相対的に大き
い部分への毛管作用による流れの方向を表す。このよう
に、ウィッキング材料あるいはウィッキング構造体が毛
管作用の勾配がある発泡体で形作られている場合、材料
に吸い上げられた液体燃料を、圧縮率の相対的に小さい
材料の一部分から圧縮率の相対的に大きい別の部分へ流
れるように方向づけることができる。
【００６３】好ましい一実施形態において、ウィッキン
グ材料の毛管作用がその長手方向に沿って変化している
ように、ウィッキング構造体のウィッキング材料は部分
毎に圧縮度が異なるようにフェルト化される。このやり
方で、ウィッキング材料内に保持された液体をウィッキ
ング材料の１つの部分から別の部分へ流れるように方向
付けることができる。カソードに隣接するウィッキング
構造体内のウィッキング材料のこのようなフェルト化度
合いの差は燃料電池のカソード側から水を取り出すのに
寄与するであろう。アノードに隣接するウィッキング構
造体内のウィッキング材料のこのようなフェルト化度合
いの差は燃料電池に液体燃料を取り入れるのに寄与する
であろう。
グ材料の毛管作用がその長手方向に沿って変化している
ように、ウィッキング構造体のウィッキング材料は部分
毎に圧縮度が異なるようにフェルト化される。このやり
方で、ウィッキング材料内に保持された液体をウィッキ
ング材料の１つの部分から別の部分へ流れるように方向
付けることができる。カソードに隣接するウィッキング
構造体内のウィッキング材料のこのようなフェルト化度
合いの差は燃料電池のカソード側から水を取り出すのに
寄与するであろう。アノードに隣接するウィッキング構
造体内のウィッキング材料のこのようなフェルト化度合
いの差は燃料電池に液体燃料を取り入れるのに寄与する
であろう。
【００６４】図１２は、カソード１０６からアノード１
０２に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含む本発明の
液体燃料電池１００の実施形態を概略的に示す。カソー
ドは、そこに組み込まれたカソードウィッキング構造体
１１０および触媒を含む層１０８を備える。カソードウ
ィッキング構造体１１０によるカソード生成水のウィッ
キングが起こり、この水は、水取出し手段１１４により
カソードウィッキング構造体から運び去られ、水の流路
１１２に入れられる。水の流路１１２の水は高濃度液体
燃料ライン１１６の高濃度液体燃料と混合されて、アノ
ードに水性液体燃料を送る液体燃料流路１１８に水性液
体燃料を生成する。
０２に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含む本発明の
液体燃料電池１００の実施形態を概略的に示す。カソー
ドは、そこに組み込まれたカソードウィッキング構造体
１１０および触媒を含む層１０８を備える。カソードウ
ィッキング構造体１１０によるカソード生成水のウィッ
キングが起こり、この水は、水取出し手段１１４により
カソードウィッキング構造体から運び去られ、水の流路
１１２に入れられる。水の流路１１２の水は高濃度液体
燃料ライン１１６の高濃度液体燃料と混合されて、アノ
ードに水性液体燃料を送る液体燃料流路１１８に水性液
体燃料を生成する。
【００６５】上記の図１２では、図１３〜２４と同様
に、アノードとカソードとの間の電気的結合は簡単のた
め示されていない。
に、アノードとカソードとの間の電気的結合は簡単のた
め示されていない。
【００６６】図１３は、カソード１２２からアノード１
０２に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含む本発明の
別の液体燃料電池１２０の実施形態を概略的に示す。カ
ソードに隣接するのはカソードウィッキング構造体１２
４である。
０２に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含む本発明の
別の液体燃料電池１２０の実施形態を概略的に示す。カ
ソードに隣接するのはカソードウィッキング構造体１２
４である。
【００６７】図１４は、カソード１０６からアノード１
２６に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含み、アノー
ドがそれに組み込まれたアノードウィッキング構造体１
２８を有する本発明の液体燃料電池１３２の実施形態を
概略的に示す。カソードはそれに組み込まれたカソード
ウィッキング構造体１１０および触媒を含む層１０８を
有する。カソードウィッキング構造体１１０によるカソ
ードでの生成水のウィッキングが起こり、この水は水取
出し手段１１４によりカソードウィッキング構造体から
運び去られ、水の流路１１２に入れられる。水の流路１
１２の水は高濃度液体燃料ライン１１６の高濃度液体燃
料と混合されて、触媒を含む層１３０に隣接するアノー
ドウィッキング構造体１２８に水性液体燃料を送る液体
燃料流路１１８に水性液体燃料を生成する。
２６に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含み、アノー
ドがそれに組み込まれたアノードウィッキング構造体１
２８を有する本発明の液体燃料電池１３２の実施形態を
概略的に示す。カソードはそれに組み込まれたカソード
ウィッキング構造体１１０および触媒を含む層１０８を
有する。カソードウィッキング構造体１１０によるカソ
ードでの生成水のウィッキングが起こり、この水は水取
出し手段１１４によりカソードウィッキング構造体から
運び去られ、水の流路１１２に入れられる。水の流路１
１２の水は高濃度液体燃料ライン１１６の高濃度液体燃
料と混合されて、触媒を含む層１３０に隣接するアノー
ドウィッキング構造体１２８に水性液体燃料を送る液体
燃料流路１１８に水性液体燃料を生成する。
【００６８】図１５は、カソード１２２からアノード１
３６に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含む本発明の
液体燃料電池１３４からなる別の実施形態を概略的に示
す。カソードに隣接するのはカソードウィッキング構造
体１２４であり、アノードに隣接するのはアノードウィ
ッキング構造体１３８である。
３６に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含む本発明の
液体燃料電池１３４からなる別の実施形態を概略的に示
す。カソードに隣接するのはカソードウィッキング構造
体１２４であり、アノードに隣接するのはアノードウィ
ッキング構造体１３８である。
【００６９】図１６は、カソード１２２からアノード１
０２に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含む本発明の
液体燃料電池１４０の実施形態を概略的に示す。カソー
ドに隣接するのは、カソードに面する表面に溝１４２を
有するカソードウィッキング構造体１４４である。
０２に生成水を再循環し、ＰＥＭ１０４を含む本発明の
液体燃料電池１４０の実施形態を概略的に示す。カソー
ドに隣接するのは、カソードに面する表面に溝１４２を
有するカソードウィッキング構造体１４４である。
【００７０】図１７は、カソード１２２からアノード１
５２に生成水を再循環する本発明の液体燃料電池１４６
の実施形態を概略的に示す。カソードに隣接するのはカ
ソードウィッキング構造体１２４である。アノードの隣
接するのは、アノードに面する表面に溝１５０を有する
アノードウィッキング構造体１４８である。
５２に生成水を再循環する本発明の液体燃料電池１４６
の実施形態を概略的に示す。カソードに隣接するのはカ
ソードウィッキング構造体１２４である。アノードの隣
接するのは、アノードに面する表面に溝１５０を有する
アノードウィッキング構造体１４８である。
【００７１】図１８は、カソード１２２からアノード１
５２に生成水を再循環する本発明の別の液体燃料電池１
６０の実施形態を概略的に示す。カソードに隣接するの
はカソードウィッキング構造体１２４である。アノード
の隣接するのは、アノードに面する表面に溝１５６を、
アノードから離れた方に面を向ける表面に溝１５８を有
するアノードウィッキング構造体１５４である。アノー
ドから離れた方に面を向けるアノードウィッキング構造
体の表面の溝は、アノードへの水性液体燃料の送液を促
進する。アノードに面するアノードウィッキング構造体
表面の溝は、アノードからの二酸化炭素の除去を促進す
る。
５２に生成水を再循環する本発明の別の液体燃料電池１
６０の実施形態を概略的に示す。カソードに隣接するの
はカソードウィッキング構造体１２４である。アノード
の隣接するのは、アノードに面する表面に溝１５６を、
アノードから離れた方に面を向ける表面に溝１５８を有
するアノードウィッキング構造体１５４である。アノー
ドから離れた方に面を向けるアノードウィッキング構造
体の表面の溝は、アノードへの水性液体燃料の送液を促
進する。アノードに面するアノードウィッキング構造体
表面の溝は、アノードからの二酸化炭素の除去を促進す
る。
【００７２】図１９は、カソード１２２からアノード１
５２に生成水を再循環する本発明の別の液体燃料電池１
６６の実施形態を概略的に示す。カソードに隣接するの
はカソードウィッキング構造体１２４である。アノード
の隣接するのは、アノードから離れた方に面を向ける表
面に溝１６４を有するアノードウィッキング構造体１６
２である。アノードから離れた方に面を向けるアノード
ウィッキング構造体の表面の溝は、アノードへの水性液
体燃料の送液を促進する。
５２に生成水を再循環する本発明の別の液体燃料電池１
６６の実施形態を概略的に示す。カソードに隣接するの
はカソードウィッキング構造体１２４である。アノード
の隣接するのは、アノードから離れた方に面を向ける表
面に溝１６４を有するアノードウィッキング構造体１６
２である。アノードから離れた方に面を向けるアノード
ウィッキング構造体の表面の溝は、アノードへの水性液
体燃料の送液を促進する。
【００７３】図２０は、少なくとも一方の電極のウィッ
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１７４、ＰＥＭ１７６、カソード１７８お
よびアノードに隣接し穴１７２を有するアノードウィッ
キング構造体１７０を備えるＭＥＡ１８０を含む。
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１７４、ＰＥＭ１７６、カソード１７８お
よびアノードに隣接し穴１７２を有するアノードウィッ
キング構造体１７０を備えるＭＥＡ１８０を含む。
【００７４】図２１は、少なくとも一方の電極のウィッ
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１８８、ＰＥＭ１７６およびカソード１７
８備えるＭＥＡ１９０を含み、アノードは触媒を含む層
１８４および穴１８６を有するアノードウィッキング構
造体１８２を備え、アノードウィッキング構造体はアノ
ードに組み込まれている。
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１８８、ＰＥＭ１７６およびカソード１７
８備えるＭＥＡ１９０を含み、アノードは触媒を含む層
１８４および穴１８６を有するアノードウィッキング構
造体１８２を備え、アノードウィッキング構造体はアノ
ードに組み込まれている。
【００７５】図２２は、少なくとも一方の電極のウィッ
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１７４、ＰＥＭ１７６、カソード１７８お
よびカソードに隣接し穴１９４を有するカソードウィッ
キング構造体１９２を備えるＭＥＡ１９６を含む。
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１７４、ＰＥＭ１７６、カソード１７８お
よびカソードに隣接し穴１９４を有するカソードウィッ
キング構造体１９２を備えるＭＥＡ１９６を含む。
【００７６】図２３は、少なくとも一方の電極のウィッ
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１７４、ＰＥＭ１７６およびカソード２０
４を備えるＭＥＡ２０６を含み、カソードは触媒を含む
層２００および穴２０２を有するアノードウィッキング
構造体１９８を備え、カソードウィッキング構造体はカ
ソードに組み込まれている。
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１７４、ＰＥＭ１７６およびカソード２０
４を備えるＭＥＡ２０６を含み、カソードは触媒を含む
層２００および穴２０２を有するアノードウィッキング
構造体１９８を備え、カソードウィッキング構造体はカ
ソードに組み込まれている。
【００７７】図２４は、少なくとも一方の電極のウィッ
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１７４、ＰＥＭ１７６、カソード１７８、
カソードに隣接し穴１９４を有するカソードウィッキン
グ構造体１９２およびアノードに隣接し穴１７２を有す
るアノードウィッキング構造体１７０を備えるＭＥＡ２
０８を含む。
キング構造体に（複数の）穿孔を有する本発明の液体燃
料電池の実施形態を示す概略図である。液体燃料電池
は、アノード１７４、ＰＥＭ１７６、カソード１７８、
カソードに隣接し穴１９４を有するカソードウィッキン
グ構造体１９２およびアノードに隣接し穴１７２を有す
るアノードウィッキング構造体１７０を備えるＭＥＡ２
０８を含む。
【００７８】本発明の別の態様では、カソードからアノ
ードに生成水を再循環し、液体燃料電池に外部の水が加
えられることがない液体燃料電池を対象とする。カソー
ドからアノードに生成水を再循環する本発明の液体燃料
電池のある実施形態において、カソードウィッキング構
造体から取り出される水が、水性液体燃料としてアノー
ドに供給される実質的に唯一の水である。カソードから
アノードに生成水を再循環する本発明の液体燃料電池の
別の実施形態において、カソードウィッキング構造体か
ら取り出される水と高濃度液体燃料中に存在するある量
の水が、アノードに供給される唯一の水である。
ードに生成水を再循環し、液体燃料電池に外部の水が加
えられることがない液体燃料電池を対象とする。カソー
ドからアノードに生成水を再循環する本発明の液体燃料
電池のある実施形態において、カソードウィッキング構
造体から取り出される水が、水性液体燃料としてアノー
ドに供給される実質的に唯一の水である。カソードから
アノードに生成水を再循環する本発明の液体燃料電池の
別の実施形態において、カソードウィッキング構造体か
ら取り出される水と高濃度液体燃料中に存在するある量
の水が、アノードに供給される唯一の水である。
【００７９】本発明の燃料電池において、液体燃料は通
常メタノール、エタノール、エチレングリコール、トリ
メトキシメタン、ジメトキシメタン、ギ酸およびヒドラ
ジンであり、メタノールが好ましい。高濃度液体燃料は
通常純粋なメタノールあるいは少なくともメタノールの
濃度が約２５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６
５％、約７０％から約９９％、約８０％から約９８％、
もしくは約８５％から約９５％であるメタノール水性混
合物である。水性メタノール混合物中のメタノールのパ
ーセンテージは重量に対する重量に基づいて表されてい
る。
常メタノール、エタノール、エチレングリコール、トリ
メトキシメタン、ジメトキシメタン、ギ酸およびヒドラ
ジンであり、メタノールが好ましい。高濃度液体燃料は
通常純粋なメタノールあるいは少なくともメタノールの
濃度が約２５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６
５％、約７０％から約９９％、約８０％から約９８％、
もしくは約８５％から約９５％であるメタノール水性混
合物である。水性メタノール混合物中のメタノールのパ
ーセンテージは重量に対する重量に基づいて表されてい
る。
【００８０】本発明が好ましい実施形態の詳細な説明と
例により示された。形態および詳細における様々な変更
が当分野の技術者の技量内にあるであろう。したがっ
て、本発明は特許請求の範囲により評価されねばなら
ず、例あるいは好ましい実施形態の説明によってはなら
ない。
例により示された。形態および詳細における様々な変更
が当分野の技術者の技量内にあるであろう。したがっ
て、本発明は特許請求の範囲により評価されねばなら
ず、例あるいは好ましい実施形態の説明によってはなら
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるウィッキング構造体を組み込む
直接型メタノール燃料電池の側面概略図である。
直接型メタノール燃料電池の側面概略図である。
【図２】 メタルスクリーンでカバーされた穿孔シート
を含む、本発明によるウィッキング構造体の第１の実施
形態の上平面図である。
を含む、本発明によるウィッキング構造体の第１の実施
形態の上平面図である。
【図３】 メタルスクリーンでカバーされた穿孔のない
シートを含む、本発明によるウィッキング構造体の第２
の実施形態の上平面図である。
シートを含む、本発明によるウィッキング構造体の第２
の実施形態の上平面図である。
【図４】 図３のウィッキング構造体の左側面図であ
る。
る。
【図５】 メタルスクリーンでカバーされていない穿孔
シートを含む、本発明によるウィッキング構造体の第３
の実施形態の上平面図である。
シートを含む、本発明によるウィッキング構造体の第３
の実施形態の上平面図である。
【図６】 シートを貫いて延びる穿孔を示すために部分
的に取り除かれた、図５のウィッキング構造体の右側面
図である。
的に取り除かれた、図５のウィッキング構造体の右側面
図である。
【図７】 メタルスクリーンでカバーされておらず穿孔
もない、本発明によるウィッキング構造体の第４の実施
形態の上平面図である。
もない、本発明によるウィッキング構造体の第４の実施
形態の上平面図である。
【図８】 溝を有する、本発明によるウィッキング構造
体の第５の実施形態の左側面図である。
体の第５の実施形態の左側面図である。
【図９】 図８のウィッキング構造体の上平面図であ
る。
る。
【図１０】 フェルト化する前のくさび形ウィッキング
材料の概略図である。
材料の概略図である。
【図１１】 フェルト化後の図１０のウィッキング材料
の概略図である。
の概略図である。
【図１２】 アノードに水性液体燃料を供給するために
高濃度液体燃料と混合されるカソードからの生成水を再
循環する、本発明による液体燃料電池の実施形態概略図
である。
高濃度液体燃料と混合されるカソードからの生成水を再
循環する、本発明による液体燃料電池の実施形態概略図
である。
【図１３】 カソードからの生成水を再循環する、本発
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
【図１４】 カソードからの生成水を再循環する、本発
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
【図１５】 カソードからの生成水を再循環する、本発
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
【図１６】 カソードからの生成水を再循環する、本発
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
【図１７】 カソードからの生成水を再循環する、本発
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
【図１８】 カソードからの生成水を再循環する、本発
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
【図１９】 カソードからの生成水を再循環する、本発
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
明による液体燃料電池の別の実施形態の概略図である。
【図２０】 アノードウィッキング構造体に穿孔があ
る、本発明による燃料電池の膜電極アセンブリの実施形
態の概略図である。
る、本発明による燃料電池の膜電極アセンブリの実施形
態の概略図である。
【図２１】 アノードウィッキング構造体に穿孔があ
る、本発明による燃料電池の膜電極アセンブリの別の実
施形態の概略図である。
る、本発明による燃料電池の膜電極アセンブリの別の実
施形態の概略図である。
【図２２】 カソードウィッキング構造体に穿孔があ
る、本発明による燃料電池の膜電極アセンブリの実施形
態の概略図である。
る、本発明による燃料電池の膜電極アセンブリの実施形
態の概略図である。
【図２３】 カソードウィッキング構造体に穿孔があ
る、本発明による燃料電池の膜電極アセンブリの別の実
施形態の概略図である。
る、本発明による燃料電池の膜電極アセンブリの別の実
施形態の概略図である。
【図２４】 カソードおよびカソードウィッキング構造
体に穿孔がある、本発明による燃料電池の膜電極アセン
ブリの別の実施形態の概略図である。
体に穿孔がある、本発明による燃料電池の膜電極アセン
ブリの別の実施形態の概略図である。
１０ 直接型メタノール燃料電池
１２ 膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）
１４ 高分子電解質膜（ＰＥＭ）
１６ アノード
１８ カソード
２０ （第１の）ウィッキング構造体
２２ フェルト状ポリウレタン発泡体シート
２４ エキスパンドメタルホイル
２６ バイポーラプレート
２８ チャネル
２９ 液体燃料（メタノール）の流れの方向を示す矢印
３０ （第２の）ウィッキング構造体
３２ フェルト状ポリウレタン発泡体シート
３４ 穴
３６ エキスパンドメタルホイル
３８ バイポーラプレート
４０ チャネル
４２ 酸化性ガスの流れを示す矢印
４４ 外部回路
４６ 電気的負荷
４８ 液体流路
４９ ポンプ
５０ カソード側に用いられる別のウィッキング構造体
５２ 直径０．５ｍｍの穴
５４ 別のウィッキング構造体
５６ ウィッキング材料シート
５８ チャネル（溝）
６０ くさび形スラブ
６１ 第１の端部
６２ 第１の端部での圧縮力を示す矢印
６４ 第２の端部での圧縮力を示す矢印
６５ 第２の端部
６１Ａ 圧縮後の第１の端部（Ｔ１からＴ３）
６５Ａ 圧縮後の第２の端部（Ｔ２からＴ３）
６６ 毛管作用による流れの方向を示す矢印
Ｔ１ 第１の厚み
Ｔ２ 第２の厚み
Ｔ３ 圧縮後の厚さ（Ｔ１、Ｔ２より小さい）
１００ 液体燃料電池
１０２ アノード
１０４ ＰＥＭ
１０６ カソード
１０８ 触媒を含む層
１１０ カソードウィッキング構造体
１１２ 水の流路
１１４ 水を取出す手段
１１６ 高濃度液体燃料ライン
１１８ 液体燃料流路
１２０ 液体燃料電池
１２２ カソード
１２４ カソードウィッキング構造体
１２６ アノード
１２８ アノードウィッキング構造体
１３０ 触媒を含む層
１３２ 液体燃料電池
１３４ 液体燃料電池
１３６ アノード
１３８ アノードウィッキング構造体
１４０ 液体燃料電池
１４２ 溝
１４４ カソードウィッキング構造体
１４６ 液体燃料電池
１４８ アノードウィッキング構造体
１５０ 溝
１５２ アノード
１５４ アノードウィッキング構造体
１５６ 溝
１５８ 溝
１６０ 液体燃料電池
１６２ アノードウィッキング構造体
１６４ 溝
１６６ 液体燃料電池
１７０ アノードウィッキング構造体
１７２ 穴
１７４ アノード
１７６ ＰＥＭ
１７８ カソード
１８０ ＭＥＡ
１８２ アノードウィッキング構造体
１８４ 触媒を含む層
１８６ 穴
１８８ アノード
１９０ ＭＥＡ
１９２ カソードウィッキング構造体
１９４ 穴
１９６ ＭＥＡ
１９８ カソードウィッキング構造体
２００ 触媒を含む層
２０２ 穴
２０４ カソード
２０６ ＭＥＡ
２０８ ＭＥＡ
フロントページの続き
(72)発明者 アンドリュー エム トンプソン
アメリカ合衆国 ペンシルバニア 19382,
ウエスト チェスター，アップルゲート
ドライブ 170
Ｆターム(参考） 5H026 AA08 BB04 CX01 CX02 CX03
CX05 EE02 EE05 EE11 EE18
HH03
5H027 AA08
Claims (148)
- 【請求項１】 液体燃料電池であって、 酸化される水性液体燃料が供給されるアノードと、 ガス状酸化剤が供給されるカソードと、 アノードとカソードとの間に置かれる固体高分子電解質
膜と、 アノードに液体燃料を送る液体燃料流路と、 液体燃料流路に水を送る水の流路と、 液体燃料流路内で水と混合され水性液体燃料となる高濃
度液体燃料を液体燃料流路に送るための高濃度液体燃料
ラインと、 カソードに組み込まれ、あるいは、カソードと流体連結
しているカソードウィッキング構造体であって、水の吸
い上げ、放出が可能なカソードウィッキング材料を備
え、カソードウィッキング材料は、カソードウィッキン
グ材料最長寸法及びカソードウィッキング材料最長寸法
の２分の１より大きい自由上昇ウィック高さを有するカ
ソードウィッキング構造体と、 カソードウィッキング構造体から水の流路へ水を取り出
す水取出し手段と、を備える液体燃料電池。 - 【請求項２】 水取出し手段がポンプあるいはカソード
ウィッキング構造体より毛管作用が大きいウィックであ
る請求項１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３】 水取出し手段がポンプである請求項２に
記載の液体燃料電池。 - 【請求項４】 水取出し手段がウィックである請求項２
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５】 カソードウィッキング材料の自由上昇ウ
ィック高さがカソードウィッキング材料最長寸法より大
きい請求項１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６】 カソードウィッキング材料が、発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項１に記載の液体燃
料電池。 - 【請求項７】 カソードウィッキング材料が、発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からなる群
から選択される請求項６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８】 カソードウィッキング材料が、ポリウレ
タン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、ポリ
アミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物か
らなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項７に
記載の液体燃料電池。 - 【請求項９】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリウ
レタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフェ
ルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミドが
ナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフタレ
ートである請求項８に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１０】 カソードウィッキング材料が、フェル
ト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あ
るいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求
項９に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１】 カソードウィッキング構造体が厚みを
有すると共に、厚みを貫き、カソード上で酸化反応を行
わせるのに有効な量のガス状酸化剤をカソードに送るよ
うな寸法を有する穴を少なくとも一つ画定する請求項１
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１２】 カソードウィッキング構造体が厚みを
貫く複数の穴を有し、穴の数及び寸法は、それらを通し
てカソード上で酸化反応を行わせるのに有効な量のガス
状酸化剤を送る請求項１１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１３】 カソードウィッキング構造体がカソー
ドに組み込まれており、 カソードが第１カソード表面、第２カソード表面、及
び、第２カソード表面上に触媒を備え、第２カソード表
面は固体高分子電解質膜に隣接し、第１カソード表面は
固体高分子電解質膜から離れた方に面しており、さら
に、カソードウィッキング構造体が平坦で第１および第
２カソードウィッキング構造体表面をもち、第２カソー
ドウィッキング構造体表面は触媒に隣接し、第１カソー
ドウィッキング構造体表面が第１カソード表面をなし、
第１カソードウィッキング構造体は、その表面上に、カ
ソード上で酸化反応を行わせることのできる量のガス状
の酸化剤をカソードに送ることができる寸法を有する少
なくとも１つの溝を有する請求項１に記載の液体燃料電
池。 - 【請求項１４】 第１カソードウィッキング構造体表面
がその上に複数の溝をもち、その溝の数および寸法がカ
ソードで酸化反応を行わせるのに有効な量のガス状の酸
化剤をカソードに送るようなものである請求項１３に記
載の液体燃料電池。 - 【請求項１５】 カソードウィッキング構造体がカソー
ドの外部にあるが、カソードと流体連結しており、 カソードが第１カソード表面、第２カソード表面をさら
に備え、第２カソード表面は固体高分子電解質膜に隣接
し、また第１カソード表面は固体高分子電解質膜から離
れた方に面しており、さらに、 カソードウィッキング構造体が平坦で第１および第２カ
ソードウィッキング構造体表面をもち、第２カソードウ
ィッキング構造体表面は第１カソード表面に隣接し、ま
た第１カソードウィッキング構造体表面がカソードから
離れた方に面しており、さらに第２カソードウィッキン
グ構造体はその表面上に、カソード上で酸化反応を行わ
せるある量のガス状の酸化剤をカソードに送ることので
きる寸法を有する少なくとも１つの溝を有する請求項１
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１６】 第２カソードウィッキング構造体表面
がその上に複数の溝をもち、その溝の数および寸法がカ
ソードで酸化反応を行わせるのに有効な量のガス状の酸
化剤をカソードに送るようなものである請求項１５に記
載の液体燃料電池。 - 【請求項１７】 カソードウィッキング構造体に隣接す
る電気伝導層をさらに備える請求項１に記載の液体燃料
電池。 - 【請求項１８】 電気伝導層がカソードウィッキング構
造体表面に取り付けられている請求項１７に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項１９】 電気伝導層がカソードウィッキング構
造体表面にクリンプされている請求項１８に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項２０】 電気伝導層がメタルスクリーン、メタ
ルウールあるいはエキスパンドメタルホイルを含む請求
項１７に記載の液体燃料電池。 - 【請求項２１】 電気伝導層がカソードウィッキング構
造体表面に電気伝導性コーティングを備え、導電性コー
ティングがメタルおよびカーボン、あるいはこれらの混
合物からなる群から選択される物質を含む請求項１７に
記載の液体燃料。 - 【請求項２２】 電気伝導層が電流回路と電気的に連通
している請求項１７に記載の液体燃料。 - 【請求項２３】 カソードウィッキング構造体がカソー
ドから水を引き出す毛管作用の勾配を有する請求項１に
記載の液体燃料電池。 - 【請求項２４】 カソードウィッキング構造体が少なく
とも第１および第２のウィッキング材料を備え、第１の
ウィッキング材料の毛管作用が第２のウィッキング材料
より大きく、また第１のウィッキング材料は最長寸法を
有し、かつ、第１のウィッキング材料の自由上昇ウィッ
ク高さが最長寸法の２分の１より大きい請求項２３に記
載の液体燃料電池。 - 【請求項２５】 第１のウィッキング材料の自由上昇ウ
ィック高さがその最長寸法より大きい請求項２４に記載
の液体燃料電池。 - 【請求項２６】 アノードに組み込まれているか、ある
いは、アノードと流体連結しているアノードウィッキン
グ構造体をさらに備え、 アノードウィッキング構造体は、液体燃料を吸い上げ、
放出できるアノードウィッキング材料を備え、アノード
ウィッキング材料はアノードウィッキング材料最長寸法
およびアノードウィッキング材料最長寸法の２分の１よ
り大きい自由上昇ウィック高さを有し、さらにアノード
ウィッキング構造体が液体燃料流路と流体連結している
請求項１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項２７】 アノードウィッキング材料の自由上昇
ウィック高さがアノードウィッキング材料最長寸法より
大きい請求項２６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項２８】 アノードウィッキング材料が発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項２６に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項２９】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項２８に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３０】 アノードウィッキング材料が、ポリウ
レタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、ポ
リアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物か
らなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項２９
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３１】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリ
ウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフ
ェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミド
がナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフタ
レートである請求項３０に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３２】 アノードウィッキング材料が、フェル
ト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あ
るいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求
項３１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３３】 アノードウィッキング構造体が厚みを
有すると共に、厚みを貫き、アノードから二酸化炭素を
除去できる大きさの開口面積を有する穴を少なくとも一
つ確定する請求項２６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３４】 アノードウィッキング構造体が、アノ
ードから二酸化炭素を除去できる大きさの全開口面積を
有し厚みを貫く複数の穴を有する請求項３３に記載の液
体燃料電池。 - 【請求項３５】 アノードウィッキング構造体がアノー
ドに組み込まれており、 アノードが第１アノード表面、第２アノード表面および
第２アノード表面上の触媒をさらに備え、第２アノード
表面は固体高分子電解質膜に隣接し、また第１アノード
表面は固体高分子電解質膜から離れた方に面しており、
さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は触媒に隣接し、第１アノードウ
ィッキング構造体表面が第１アノード表面をなし、アノ
ードから二酸化炭素が逃がすことを可能とする寸法の溝
を少なくとも１つ備える請求項２６に記載の液体燃料電
池。 - 【請求項３６】 第１アノードウィッキング構造体はそ
の表面上に複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、
アノードから二酸化炭素が逃げることを可能にするよう
なものである請求項３５に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３７】 アノードウィッキング構造体がアノー
ドの外部にあるが、アノードと流体連結しており、 アノードが第１アノード表面および第２アノード表面を
さらに備え、第２アノード表面は固体高分子電解質膜に
隣接し、また第１アノード表面は固体高分子電解質膜か
ら離れた方に面しており、さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は第１アノード表面に隣接し、ア
ノードから二酸化炭素が逃がすことを可能にするような
寸法の溝を少なくとも１つその上にもち、また第１アノ
ードウィッキング構造体表面はアノードから離れた方に
面する請求項２６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３８】 第２アノードウィッキング構造体表面
がその上に複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、
アノードから二酸化炭素が逃げることを可能にするよう
なものである請求項３７に記載の液体燃料電池。 - 【請求項３９】 アノードウィッキング構造体に隣接す
る電気伝導層をさらに備える請求項２６に記載の液体燃
料電池。 - 【請求項４０】 電気伝導層がアノードウィッキング構
造体表面に取り付けられている請求項３９に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項４１】 電気伝導層がアノードウィッキング構
造体表面にクリンプされている請求項３９に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項４２】 電気伝導層がメタルスクリーン、メタ
ルウールあるいはエキスパンドメタルホイルを含む請求
項３９に記載の永代燃料電池。 - 【請求項４３】 電気伝導層がアノードウィッキング構
造体表面に電気伝導性コーティングを備え、導電性コー
ティングがメタルおよびカーボン、あるいはこれらの混
合物からなる群から選択される物質を含む請求項３９に
記載の液体燃料。 - 【請求項４４】 電気伝導層が電流回路と電気的に連通
している請求項３９に記載の液体燃料。 - 【請求項４５】 アノードウィッキング構造体が、液体
燃料流路から液体燃料をアノードに追いやる毛管作用の
勾配を有する請求項２６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項４６】 アノードウィッキング構造体が少なく
とも第１および第２のウィッキング材料を備え、第１の
ウィッキング材料の毛管作用が第２のウィッキング材料
より大きく、また第１のウィッキング材料は最長寸法を
有し、そして第１のウィッキング材料の自由上昇ウィッ
ク高さが最長寸法の２分の１より大きい請求項４５に記
載の液体燃料電池。 - 【請求項４７】 第１のウィッキング材料の自由上昇ウ
ィック高さがその最長寸法より大きい請求項４６に記載
の液体燃料電池。 - 【請求項４８】 アノードに組み込まれているかあるい
はアノードと流体連結しているアノードウィッキング構
造体をさらに備え、 アノードウィッキング構造体が、液体燃料を吸い上げ、
放出できるアノードウィッキング材料を備え、アノード
ウィッキング材料はアノードウィッキング材料最長寸法
およびアノードウィッキング材料最長寸法の２分の１よ
り大きい自由上昇ウィック高さを有し、さらにアノード
ウィッキング構造体が液体燃料流路と流体連結している
請求項１２に記載の液体燃料電池。 - 【請求項４９】 アノードウィッキング材料の自由上昇
ウィック高さがアノードウィッキング材料最長寸法より
大きい請求項４８に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５０】 アノードウィッキング構造体が厚みを
有すると共に、厚みを貫き、アノードから二酸化炭素を
除去できる大きさの開口面積を有する穴を少なくとも一
つ確定する請求項４８に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５１】 アノードウィッキング構造体が、アノ
ードから二酸化炭素を除去できる大きさの全開口面積を
有し、厚みを貫く複数の穴を有する請求項５０に記載の
液体燃料電池。 - 【請求項５２】 アノードウィッキング材料が発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項４８に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項５３】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項５２に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５４】 アノードウィッキング材料が、ポリウ
レタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、ポ
リアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物か
らなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項５３
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５５】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリ
ウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフ
ェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミド
がナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフタ
レートである請求項５４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５６】 アノードウィッキング材料が、フェル
ト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あ
るいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求
項５３に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５７】 アノードウィッキング構造体がアノー
ドに組み込まれており、 アノードが第１アノード表面、第２アノード表面、及
び、第２アノード表面上に触媒をさらに備え、第２アノ
ード表面は固体高分子電解質膜に隣接し、また第１アノ
ード表面は固体高分子電解質膜から離れた方に面してお
り、さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は触媒に隣接し、第１アノードウ
ィッキング構造体表面が第１アノード表面をなし、さら
に第１アノードウィッキング構造体表面はアノードから
二酸化炭素が逃げることを可能にするような寸法の溝を
少なくとも１つもつ請求項４８に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５８】 第１アノードウィッキング構造体表面
が複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、アノード
から二酸化炭素が逃げることを可能にするようなもので
ある請求項５７に記載の液体燃料電池。 - 【請求項５９】 アノードウィッキング材料が発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項５８に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項６０】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項５９に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６１】 アノードウィッキング材料が、ポリウ
レタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、ポ
リアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物か
らなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項６０
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６２】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリ
ウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフ
ェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミド
がナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフタ
レートである請求項６１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６３】 アノードウィッキング材料が、フェル
ト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あ
るいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求
項６１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６４】 アノードウィッキング構造体がアノー
ドの外部にあるが、アノードと流体連結しており、 アノードが第１アノード表面および第２アノード表面を
さらに備え、第２アノード表面は固体高分子電解質膜に
隣接し、また第１アノード表面は固体高分子電解質膜か
ら離れた方に面しており、さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は第１アノード表面に隣接し、ま
た第１アノードウィッキング構造体表面はアノードから
離れた方に面し、さらに第２アノードウィッキング構造
体表面はアノードから二酸化炭素が逃げることを可能に
するような寸法の溝を少なくとも１つ有する請求項４８
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６５】 第２アノードウィッキング構造体表面
が複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、アノード
から二酸化炭素が逃げることを可能にするようなもので
ある請求項６４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６６】 アノードウィッキング材料が発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項６５に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項６７】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項６６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６８】 アノードウィッキング材料が、ポリウ
レタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、ポ
リアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物か
らなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項６７
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項６９】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリ
ウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフ
ェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミド
がナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフタ
レートである請求項６８に記載の液体燃料電池。 - 【請求項７０】 アノードウィッキング材料が、フェル
ト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あ
るいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求
項６８に記載の液体燃料電池。 - 【請求項７１】 アノードに組み込まれているか、ある
いは、アノードと流体連結しているアノードウィッキン
グ構造体をさらに備え、 アノードウィッキング構造体は、液体燃料を吸い上げ、
放出できるアノードウィッキング材料を備え、アノード
ウィッキング材料はアノードウィッキング材料最長寸法
およびアノードウィッキング材料最長寸法の２分の１よ
り大きい自由上昇ウィック高さを有し、 さらにアノードウィッキング構造体が液体燃料流路と流
体連結している請求項１４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項７２】 アノードウィッキング材料の自由上昇
ウィック高さがアノードウィッキング材料最長寸法より
大きい請求項７１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項７３】 アノードウィッキング構造体がある厚
みを有すると共に、厚みを貫き、アノードから二酸化炭
素を除去できる大きさの開口面積を有する穴を少なくと
も一つ画定する請求項７１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項７４】 アノードウィッキング構造体が、アノ
ードから二酸化炭素を除去できる大きさの全開口面積を
有し厚みを貫く複数の穴を有する請求項７３に記載の液
体燃料電池。 - 【請求項７５】 アノードウィッキング材料が発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項７４に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項７６】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項７５に記載の液体燃料電池。 - 【請求項７７】 アノードウィッキング材料が、ポリウ
レタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、ポ
リアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物か
らなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項７５
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項７８】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリ
ウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフ
ェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミド
がナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフタ
レートである請求項７７に記載の液体燃料電池。 - 【請求項７９】 アノードウィッキング材料が、フェル
ト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あ
るいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求
項７７に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８０】 アノードウィッキング構造体がアノー
ドに組み込まれており、 アノードが第１アノード表面、第２アノード表面および
第２アノード表面上の触媒をさらに備え、第２アノード
表面は固体高分子電解質膜に隣接し、また第１アノード
表面は固体高分子電解質膜から離れた方に面しており、
さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は触媒に隣接し、第１アノードウ
ィッキング構造体表面が第１アノード表面をなし、アノ
ードから二酸化炭素が逃がすことを可能とする寸法の溝
を少なくとも１つ備える請求項７１に記載の液体燃料電
池。 - 【請求項８１】 第１アノードウィッキング構造体表面
が複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、アノード
から二酸化炭素が逃げることを可能にするようなもので
ある請求項８０に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８２】 アノードウィッキング材料が発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項８１に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項８３】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項８２に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８４】 アノードウィッキング材料が、ポリウ
レタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、ポ
リアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物か
らなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項８３
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８５】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリ
ウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフ
ェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミド
がナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフタ
レートである請求項８４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８６】 アノードウィッキング材料が、フェル
ト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あ
るいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求
項８４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８７】 アノードウィッキング構造体がアノー
ドの外部にあるが、アノードと流体連結しており、 アノードが第１アノード表面および第２アノード表面を
さらに備え、第２アノード表面は固体高分子電解質膜に
隣接し、また第１アノード表面は固体高分子電解質膜か
ら離れた方に面しており、さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は第１アノード表面に隣接し、ア
ノードから二酸化炭素が逃がすことを可能にするような
寸法の溝を少なくとも１つその上にもち、また第１アノ
ードウィッキング構造体表面はアノードから離れた方に
面する請求項７１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８８】 第２アノードウィッキング構造体表面
が複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、アノード
から二酸化炭素が逃げることを可能にするようなもので
ある請求項８７に記載の液体燃料電池。 - 【請求項８９】 アノードウィッキング材料が発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項８８に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項９０】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項８９に記載の液体燃料電池。 - 【請求項９１】 アノードウィッキング材料が、ポリウ
レタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、ポ
リアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物か
らなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項９０
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項９２】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリ
ウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフ
ェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミド
がナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフタ
レートである請求項９１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項９３】 アノードウィッキング材料が、フェル
ト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あ
るいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求
項９０に記載の液体燃料電池。 - 【請求項９４】 アノードに組み込まれているか、ある
いは、アノードと流体連結しているアノードウィッキン
グ構造体をさらに備え、 アノードウィッキング構造体は、液体燃料を吸い上げ、
放出できるアノードウィッキング材料を備え、アノード
ウィッキング材料はアノードウィッキング材料最長寸法
およびアノードウィッキング材料最長寸法の２分の１よ
り大きい自由上昇ウィック高さを有し、 さらにアノードウィッキング構造体が液体燃料流路と流
体連結している請求項１６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項９５】 アノードウィッキング材料の自由上昇
ウィック高さがアノードウィッキング材料最長寸法より
大きい請求項９４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項９６】 アノードウィッキング構造体がある厚
みを有すると共に、厚みを貫き、アノードから二酸化炭
素を除去できる大きさの開口面積を有する穴を少なくと
も一つ画定する請求項９４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項９７】 アノードウィッキング構造体が、アノ
ードから二酸化炭素を除去できる大きさの全開口面積を
有し厚みを貫く複数の穴を有する請求項９６に記載の液
体燃料電池。 - 【請求項９８】 アノードウィッキング材料が発泡体、
繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機多孔
材料からなる群から選択される請求項９７に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項９９】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項９８に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１００】 アノードウィッキング材料が、ポリ
ウレタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、
ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエス
テル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物
からなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポ
リエチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項９８
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１０１】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポ
リウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいは
フェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミ
ドがナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフ
タレートである請求項１００に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１０２】 アノードウィッキング材料が、フェ
ルト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体
あるいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請
求項１００に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１０３】 アノードウィッキング構造体がアノ
ードに組み込まれており、 アノードが第１アノード表面、第２アノード表面および
第２アノード表面上の触媒をさらに備え、第２アノード
表面は固体高分子電解質膜に隣接し、また第１アノード
表面は固体高分子電解質膜から離れた方に面しており、
さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は触媒に隣接し、第１アノードウ
ィッキング構造体表面が第１アノード表面をなし、アノ
ードから二酸化炭素が逃がすことを可能とする寸法の溝
を少なくとも１つ備える請求項９４に記載の液体燃料電
池。 - 【請求項１０４】 第１アノードウィッキング構造体表
面が複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、アノー
ドから二酸化炭素が逃げることを可能にするようなもの
である請求項１０３に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１０５】 アノードウィッキング材料が発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機
多孔材料からなる群から選択される請求項１０４に記載
の液体燃料電池。 - 【請求項１０６】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項１０４に記載の液体燃料電
池。 - 【請求項１０７】 アノードウィッキング材料が、ポリ
ウレタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、
ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエス
テル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物
からなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポ
リエチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項１０
６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１０８】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポ
リウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいは
フェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミ
ドがナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフ
タレートである請求項１０７に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１０９】 アノードウィッキング材料が、フェ
ルト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体
あるいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請
求項１０７に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１０】 アノードウィッキング構造体がアノ
ードの外部にあるが、アノードと流体連結しており、ア
ノードが第１アノード表面および第２アノード表面をさ
らに備え、第２アノード表面は固体高分子電解質膜に隣
接し、また第１アノード表面は固体高分子電解質膜から
離れた方に面しており、さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は第１アノード表面に隣接し、ア
ノードから二酸化炭素が逃がすことを可能にするような
寸法の溝を少なくとも１つその上にもち、また第１アノ
ードウィッキング構造体表面はアノードから離れた方に
面する請求項９４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１１】 第２アノードウィッキング構造体表
面が複数の溝をもち、その溝の数および寸法が、アノー
ドから二酸化炭素が逃げることを可能にするようなもの
である請求項１１０に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１２】 アノードウィッキング材料が発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維、不織繊維および無機
多孔材料からなる群から選択される請求項１１１に記載
の液体燃料電池。 - 【請求項１１３】 アノードウィッキング材料が、発泡
体、繊維束、繊維マット、織繊維および不織繊維からな
る群から選択される請求項１１２に記載の液体燃料電
池。 - 【請求項１１４】 アノードウィッキング材料が、ポリ
ウレタン発泡体、メラミン発泡体、セルロース発泡体、
ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエス
テル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物
からなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポ
リエチレン、ポリプロピレンおよびポリアクリロニトリ
ル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マッ
トあるいは織繊維からなる群から選択される請求項１１
３に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１５】 ポリウレタン発泡体がフェルト状ポ
リウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいは
フェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミ
ドがナイロンでありポリエステルがポリエチレンテレフ
タレートである請求項１１４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１６】 アノードウィッキング材料が、フェ
ルト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体
あるいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請
求項１１４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１７】 カソードウィッキング構造体がカソ
ードに組み込まれており、 カソードが第１カソード表面、第２カソード表面、及
び、第２カソード表面上に触媒を備え、第２カソード表
面は固体高分子電解質膜に隣接し、第１カソード表面は
固体高分子電解質膜から離れた方に面しており、さら
に、 カソードウィッキング構造体が平坦で第１および第２カ
ソードウィッキング構造体表面をもち、第２カソードウ
ィッキング構造体表面は触媒に隣接し、第１カソードウ
ィッキング構造体表面が第１カソード表面をす請求項１
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１８】 カソードウィッキング構造体がカソ
ードの外部にあるが、カソードと流体連結しており、 カソードが第１カソード表面、第２カソード表面をさら
に備え、第２カソード表面は固体高分子電解質膜に隣接
し、また第１カソード表面は固体高分子電解質膜から離
れた方に面しており、さらに、 カソードウィッキング構造体が平坦で第１および第２カ
ソードウィッキング構造体表面をもち、第２カソードウ
ィッキング構造体表面は第１カソード表面に隣接し、ま
た第１カソードウィッキング構造体表面がカソードから
離れた方に面しする請求項１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１１９】 アノードウィッキング構造体がアノ
ードに組み込まれており、 アノードが第１アノード表面、第２アノード表面および
第２アノード表面上の触媒をさらに備え、第２アノード
表面は固体高分子電解質膜に隣接し、また第１アノード
表面は固体高分子電解質膜から離れた方に面しており、
さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は触媒に隣接し、第１アノードウ
ィッキング構造体表面が第１アノード表面をなす請求項
２６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１２０】 アノードウィッキング構造体がアノ
ードの外部にあるが、アノードと流体連結しており、 アノードが第１アノード表面および第２アノード表面を
さらに備え、第２アノード表面は固体高分子電解質膜に
隣接し、また第１アノード表面は固体高分子電解質膜か
ら離れた方に面しており、さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面は第１アノード表面に隣接し、ま
た第１アノードウィッキング構造体表面はアノードから
離れた方に面する請求項２６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１２１】 液体燃料電池であって、 酸化される水性液体燃料が供給されるアノードと、 ガス状酸化剤が供給されるカソードと、 アノードとカソードとの間に置かれる固体高分子電解質
膜と、 カソードに組み込まれ、あるいは、カソードと流体連結
しているカソードウィッキング構造体であって、水の吸
い上げ、放出が可能なカソードウィッキング材料を備
え、カソードウィッキング材料は、カソードウィッキン
グ材料最長寸法及びカソードウィッキング材料最長寸法
の２分の１より大きい自由上昇ウィック高さを有するカ
ソードウィッキング構造体とを備え、 カソードウィッキング材料が厚みを有すると共に厚みを
貫く複数の穴を画定し、穴には実質的に毛管作用がな
く、さらに、 穴の数および寸法がそれを通してカソード上で酸化反応
を行わせるのに有効な量のガス状酸化剤をカソードに送
るようなものである液体燃料電池。 - 【請求項１２２】 自由上昇ウィック高さがカソードウ
ィッキング材料最長寸法より大きい請求項１２１に記載
の液体燃料電池。 - 【請求項１２３】 アノードに組み込まれているか、あ
るいは、アノードと流体連結しているアノードウィッキ
ング構造体をさらに備え、 アノードウィッキング構造体は、液体燃料を吸い上げ、
放出できるアノードウィッキング材料を備え、アノード
ウィッキング材料はアノードウィッキング材料最長寸法
およびアノードウィッキング材料最長寸法の２分の１よ
り大きい自由上昇ウィック高さを有し、 アノードウィッキング構造体が厚みを有すると共に厚み
を貫く複数の穴を画定し、穴には実質的に毛管作用はな
く、さらに、 穴の寸法および数がアノードから二酸化炭素が逃げるこ
とを可能にするようなものである請求項１２１に記載の
液体燃料電池。 - 【請求項１２４】 液体燃料電池であって、 酸化される水性液体燃料が供給されるアノードと、 ガス状酸化剤が供給されるカソードと、 アノードとカソードとの間に置かれる固体高分子電解質
膜と、 アノードに組み込まれているか、あるいは、アノードと
流体連結しているアノードウィッキング構造体をさらに
備え、 アノードウィッキング構造体は、液体燃料を吸い上げ、
放出できるアノードウィッキング材料を備え、アノード
ウィッキング材料はアノードウィッキング材料最長寸法
およびアノードウィッキング材料最長寸法の２分の１よ
り大きい自由上昇ウィック高さを有し、 アノードウィッキング構造体が厚みを有すると共に厚み
を貫く複数の穴を画定し、穴には実質的に毛管作用はな
く、さらに、 穴の寸法および数がアノードから二酸化炭素が逃げるこ
とを可能にするようなものである液体燃料電池。 - 【請求項１２５】 液体燃料電池に外部から水が加えら
れることがない請求項１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１２６】 カソードウィッキング構造体から取
り出される水がアノードに水性液体燃料として供給され
る実質的に唯一の水である請求項１に記載の液体燃料電
池。 - 【請求項１２７】 カソードウィッキング構造体から取
り出される水ならびに高濃度液体燃料中に存在する所定
量の水が、アノードに供給される唯一の水である請求項
１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１２８】 アノードおよびカソードを有する液
体燃料電池の液体管理の方法であって、 （ａ）カソードと流体連結しているカソードウィッキン
グ構造体へのカソードからの水のウィッキングステッ
プ。このカソードウィッキング構造体は、水の吸い上げ
または放出が可能なカソードウィッキング材料を備え、
カソードウィッキング材料がカソードウィッキング材料
最長寸法およびカソードウィッキング材料最長寸法の２
分の１より大きい第１の自由上昇ウィック高さを有し、 （ｂ）カソードウィッキング構造体から水を放出させる
ステップ。 （ｃ）高濃度液体燃料ソースを供用するステップ。 （ｄ）ステップ（ｂ）においてカソードウィッキング構
造体から放出された水とソースからの高濃度液体燃料と
を混合して水性液体燃料とするステップ。およびその
後、 （ｅ）アノードに水性液体燃料混合物を送ることによ
り、アノードに水性液体燃料を供給するステップ。を含
む方法。 - 【請求項１２９】 ステップ（ｂ）が、カソードウィッ
キング構造体から水取出し手段を用いて水の流路に水を
取り出すことにより行われる請求項１２８に記載の方
法。 - 【請求項１３０】 ステップ（ｂ）が、カソードウィッ
キング構造体からポンプを用いて水の流路に水を取り出
すことにより行われる請求項１２９に記載の方法。 - 【請求項１３１】 ステップ（ｂ）が、カソードウィッ
キング構造体からウィックを用いて水の流路に水を取り
出すことにより行われる請求項１２９に記載の方法。 - 【請求項１３２】 ステップ（ｅ）が、アノードに組み
込まれているかあるいはアノードと流体連結しているア
ノードウィッキング構造体に水性液体燃料を送ることに
より行われ、 アノードウィッキング構造体は水性液体燃料の吸い上げ
または放出が可能なアノードウィッキング材料を備え、
アノードウィッキング材料はアノードウィッキング材料
最長寸法およびアノードウィッキング材料最長寸法の２
分の１より大きい自由上昇ウィック高さを有する請求項
１２８に記載の方法。 - 【請求項１３３】 カソードウィッキング構造体がカソ
ードの外部にあるが、カソードと流体連結しており、 カソードが第１カソード表面および第２カソード表面を
さらに備え、第２カソード表面は固体高分子電解質膜に
隣接し、また第１カソード表面は固体高分子電解質膜か
ら離れた方に面しており、さらに、 カソードウィッキング構造体が平坦で第１および第２カ
ソードウィッキング構造体表面をもち、第２カソードウ
ィッキング構造体表面はカソードに面しており、また第
１カソードウィッキング構造体表面はカソードから離れ
た方に面する請求項１に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１３４】 カソードウィッキング構造体がカソ
ードの外部にあるが、カソードと流体連結しており、 カソードが第１カソード表面および第２カソード表面を
さらに備え、第２カソード表面は固体高分子電解質膜に
隣接し、また第１カソード表面は固体高分子電解質膜か
ら離れた方に面しておりさらに、 カソードウィッキング構造体が平坦で第１および第２カ
ソードウィッキング構造体表面をもち、第２カソードウ
ィッキング構造体表面はカソードに面しており、また第
１カソードウィッキング構造体表面はカソードから離れ
た方に面する請求項２６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１３５】 アノードウィッキング構造体がアノ
ードの外部にあるが、アノードと流体連結しており、 アノードが第１アノード表面および第２アノード表面を
さらに備え、第２アノード表面は固体高分子電解質膜に
隣接し、また第１アノード表面は固体高分子電解質膜か
ら離れた方に面しておりさらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面はアノードに面しており、また第
１アノードウィッキング構造体表面はアノードから離れ
た方に面する請求項２６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１３６】 アノードウィッキング構造体がアノ
ードの外部にあるが、アノードと流体連結しており、 アノードが第１アノード表面および第２アノード表面を
さらに備え、第２アノード表面は固体高分子電解質膜に
隣接し、また第１アノード表面は固体高分子電解質膜か
ら離れた方に面しており、さらに、 アノードウィッキング構造体が平坦で第１および第２ア
ノードウィッキング構造体表面をもち、第２アノードウ
ィッキング構造体表面はアノードに面しており、また第
１アノードウィッキング構造体表面はアノードから離れ
た方に面する請求項１３４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１３７】 第２カソードウィッキング構造体表
面が、カソード上で酸化反応を行わせる量のガス状酸化
剤をカソードに送るようなものである寸法の溝を少なく
とも１つ有する請求項１３３に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１３８】 第２カソードウィッキング構造体表
面が複数の溝を有し、その溝の寸法および数が、カソー
ド上で酸化反応を行わせるのに有効な量のガス状酸化剤
をカソードに送るようなものである請求項１３７に記載
の液体燃料電池。 - 【請求項１３９】 カソードウィッキング構造体が厚み
を有すると共に、厚みを貫き、カソード上で酸化反応を
行わせるある量のガス状酸化剤をカソードに送るような
ものである寸法を有する穴を少なくとも１つ画定する請
求項１３３に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１４０】 カソードウィッキング構造体がその
厚みを貫く複数の穴を有し、その穴の寸法および数がカ
ソード上で酸化反応を行わせるのに有効な量のガス状酸
化剤をカソードに送るようなものである請求項１３９に
記載の液体燃料電池。 - 【請求項１４１】 第２カソードウィッキング構造体表
面が、カソード上で酸化反応を行わせるある量のガス状
酸化剤をカソードに送るようなものである寸法の溝を少
なくとも１つその上に有する請求項１３４に記載の液体
燃料電池。 - 【請求項１４２】 第２カソードウィッキング構造体表
面がその上に複数の溝を有し、その溝の寸法および数が
カソード上で酸化反応を行わせるのに有効な量のガス状
酸化剤をカソードに送るようなものである請求項１４１
に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１４３】 カソードウィッキング構造体が厚み
を有すると共に、厚みを貫き、カソード上で酸化反応を
行わせるある量のガス状酸化剤をカソードに送るような
ものである寸法を有する穴を少なくとも１つ画定する請
求項１３４に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１４４】 カソードウィッキング構造体がその
厚みを貫く複数の穴を有し、その穴の寸法および数がカ
ソード上で酸化反応を行わせるのに有効な量のガス状酸
化剤をカソードに送るようなものである請求項１４３に
記載の液体燃料電池。 - 【請求項１４５】 アノードウィッキング構造体がある
厚みを有すると共に、厚みを貫き、アノードから二酸化
炭素を除去できるような寸法の穴を少なくとも１つ画定
する請求項１３５に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１４６】 アノードウィッキング構造体がその
厚みを貫く複数の穴を有し、穴の寸法および数がアノー
ドから二酸化炭素を除去することが可能であるようなも
のである請求項１４５に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１４７】 アノードウィッキング構造体がある
厚みを有すると共に、厚みを貫き、アノードから二酸化
炭素を除去できるような寸法の穴を少なくとも１つ画定
する請求項１３６に記載の液体燃料電池。 - 【請求項１４８】 アノードウィッキング構造体がその
厚みを貫く複数の穴を有し、穴の寸法および数がアノー
ドから二酸化炭素を除去することが可能であるようなも
のである請求項１４７に記載の液体燃料電池。
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