JP2003331890A - Direct methanol fuel cell power generator - Google Patents
Direct methanol fuel cell power generatorInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 早期に出力電圧が高い定常状態に持っていく
ことが可能な直接型メタノール燃料電池発電装置を提供
すること。
【解決手段】 電解質膜の一方の面側に設けられたアノ
ード流路に燃料としてメタノール水溶液を流し、他方の
面側に設けられたカソード流路に酸化剤として空気を流
し化学反応により起電する起電部と、この起電部におい
て発生する電圧が所定電圧以上に上昇したとき、前記ア
ノード流路にメタノール水溶液を供給する送液機構11
1及び前記カソード流路に空気を供給する送気機構11
6の駆動を補助電源206から前記起電部により発生す
る電力に切り替える切替手段とを有する。
(57) [Problem] To provide a direct methanol fuel cell power generation device capable of bringing an output voltage to a steady state at an early stage. SOLUTION: A methanol aqueous solution is flown as a fuel in an anode flow path provided on one side of an electrolyte membrane, and air is flowed as an oxidant in a cathode flow path provided on the other side of the electrolyte membrane to generate electricity by a chemical reaction. An electromotive section, and a liquid sending mechanism 11 for supplying an aqueous methanol solution to the anode flow path when a voltage generated in the electromotive section rises to a predetermined voltage or higher.
1 and an air supply mechanism 11 for supplying air to the cathode channel
And switching means for switching the driving of the power supply 6 from the auxiliary power supply 206 to the electric power generated by the electromotive unit.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、小型携帯機器等従
来電池を駆動用電源としてきた電子機器を駆動すること
が可能な直接型メタノール燃料電池の発電装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct-type methanol fuel cell power generator capable of driving an electronic device such as a small portable device, which has conventionally used a battery as a driving power source.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、情報化社会を支える携帯用電子機
器の電源として、あるいは大気汚染や地球温暖化に対処
するための電源として、燃料電池に対して期待が高まっ
ている。2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells are expected to be used as a power source for portable electronic devices that support an information-oriented society or as a power source for dealing with air pollution and global warming.
【0003】燃料電池のなかでも、メタノールから直
接、プロトンを取り出すことにより発電を行う直接型メ
タノール燃料電池(DMFC)は、改質器が不要であり
燃料容積が少なくて済む、という特性により携帯用電子
機器への応用も考えられ、多方面への応用の期待が高ま
りつつある。Among the fuel cells, the direct methanol fuel cell (DMFC), which generates electricity by directly extracting protons from methanol, is portable because it does not require a reformer and requires a small fuel volume. Applications to electronic devices are also considered, and expectations for applications in various fields are increasing.
【0004】しかし、この種の直接型メタノール燃料電
池は最初は出力起電圧が低く、出力電圧が高くなるまで
には時間がかかるという問題点があった。However, this type of direct methanol fuel cell has a problem that the output electromotive voltage is low at first and it takes time to increase the output voltage.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な問題点に鑑みてなされたもので、早期に出力電圧が高
い定常状態に持っていくことが可能な直接型メタノール
燃料電池発電装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is a direct methanol fuel cell power generator capable of bringing a high output voltage to a steady state at an early stage. The purpose is to provide.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1によれ
ば、電解質膜の一方の面側に設けられたアノード流路に
燃料としてメタノール水溶液を流し、他方の面側に設け
られたカソード流路に酸化剤として空気を流し化学反応
により起電する起電部と、この起電部において発生する
電圧が所定電圧以上に上昇したとき、前記アノード流路
にメタノール水溶液を供給する送液機構及び前記カソー
ド流路に空気を供給する送気機構の駆動を補助電源から
前記起電部により発生する電力に切り替える切替手段と
を有することを特徴とする直接型メタノール燃料電池発
電装置を提供する。According to claim 1 of the present invention, an aqueous methanol solution is flown as a fuel into an anode channel provided on one surface side of an electrolyte membrane, and a cathode provided on the other surface side. An electromotive section that causes air to flow through the flow path as an oxidant to generate electromotive force by a chemical reaction, and a liquid feed mechanism that supplies an aqueous methanol solution to the anode flow path when the voltage generated in the electromotive section rises above a predetermined voltage. And a switching means for switching the drive of an air supply mechanism for supplying air to the cathode flow path from an auxiliary power source to the electric power generated by the electromotive section, to provide a direct methanol fuel cell power generator.
【0007】本発明の請求項2によれば、電解質膜の一
方の面側に設けられたアノード流路に燃料としてメタノ
ール水溶液を流し、他方の面側に設けられたカソード流
路に酸化剤として空気を流し化学反応により起電する起
電部と、前記アノード流路にメタノール水溶液を供給す
る送液機構と、前記カソード流路に空気を供給する送気
機構と、この送気機構及び前記送液機構を駆動する補助
電源と、前記起電部において発生する電圧が所定電圧以
上に上昇したとき、前記送液機構及び前記送気機構の駆
動を前記補助電源から前記起電部により発生する電力に
切り替える切替手段とを有することを特徴とする直接型
メタノール燃料電池発電装置を提供する。According to the second aspect of the present invention, an aqueous methanol solution as a fuel is made to flow through the anode channel provided on one surface side of the electrolyte membrane, and as an oxidizing agent at the cathode channel provided on the other surface side. An electromotive section that flows air to generate electromotive force by a chemical reaction, a liquid feeding mechanism that supplies an aqueous methanol solution to the anode flow channel, an air feeding mechanism that feeds air to the cathode flow channel, the air feeding mechanism and the air feeding mechanism. Auxiliary power source for driving the liquid mechanism and electric power generated by the electromotive unit from the auxiliary power source for driving the liquid feeding mechanism and the air feeding mechanism when the voltage generated in the electromotive unit rises above a predetermined voltage. There is provided a direct type methanol fuel cell power generation device having a switching means for switching to.
【0008】本発明の請求項3によれば、アノード触媒
層を含むアノード極、カソード触媒層を含むカソード極
及びこのカソード極と前記アノード極の間に配置される
電解質膜から成る起電部と、前記アノード極に対向して
メタノール水溶液を通すアノード流路を設けられたアノ
ード流路板と、前記カソードに対向して酸化剤を通すカ
ソード流路を設けられたカソード流路板とを有し、前記
メタノール水溶液中のメタノールと前記酸化剤の反応に
より発電する直接型メタノール燃料電池発電装置であっ
て、前記アノード流路にメタノール水溶液を供給する送
液機構と、前記カソード流路に酸化剤を供給する送気機
構と、この送気機構及び前記送液機構を駆動する補助電
源と、前記起電部において発生する起電圧を検出する電
圧検出部と、この電圧検出部において検出された電圧が
所定電圧に上昇したとき、前記送液機構及び前記送気機
構の駆動を前記補助電源から前記起電部により発生する
電力に切り替える切替手段とを有することを特徴とする
直接型メタノール燃料電池発電装置を提供する。According to a third aspect of the present invention, an electromotive portion comprising an anode electrode including an anode catalyst layer, a cathode electrode including a cathode catalyst layer, and an electrolyte membrane disposed between the cathode electrode and the anode electrode. An anode flow channel plate provided with an anode flow channel facing the anode electrode and passing an aqueous methanol solution, and a cathode flow channel plate provided with a cathode flow channel facing the cathode and passing an oxidant. A direct methanol fuel cell power generation device for generating power by a reaction between methanol in the aqueous methanol solution and the oxidant, wherein a liquid feed mechanism for supplying the aqueous methanol solution to the anode channel and an oxidant to the cathode channel An air supply mechanism for supplying, an auxiliary power source for driving the air supply mechanism and the liquid supply mechanism, a voltage detection unit for detecting an electromotive voltage generated in the electromotive unit, and When the voltage detected by the pressure detection unit rises to a predetermined voltage, it has a switching unit for switching the driving of the liquid feeding mechanism and the air feeding mechanism from the auxiliary power source to the electric power generated by the electromotive unit. A direct methanol fuel cell power generator is provided.
【0009】本発明の請求項6によれば、アノード触媒
層を含むアノード極、カソード触媒層を含むカソード極
及びこのカソード極と前記アノード極の間に配置される
電解質膜から成る起電部と、前記アノード極に対向して
メタノール水溶液を通すアノード流路を設けられたアノ
ード流路板と、前記カソードに対向して酸化剤を通すカ
ソード流路を設けられたカソード流路板とを有し、前記
メタノール水溶液中のメタノールと前記酸化剤の反応に
より発電する直接型メタノール燃料電池発電装置であっ
て、前記アノード流路にメタノール水溶液を供給する送
液機構と、前記カソード流路に酸化剤を供給する送気機
構と、この送気機構及び前記送液機構を駆動する二次電
池と、前記起電部において発生する起電圧を検出する電
圧検出部と、この電圧検出部において検出された電圧が
第1の所定電圧に上昇したとき、前記送液機構及び前記
送気機構の駆動を前記二次電池から前記起電部により発
生する電力に切り替える切替手段と、前記電圧検出部に
おいて検出された電圧が第2の所定電圧に上昇したと
き、前記起電部により発生する電力を前記二次電池に供
給し充電を行う充電手段とを有することを特徴とする直
接型メタノール燃料電池発電装置を提供する。According to a sixth aspect of the present invention, an electromotive section comprising an anode electrode including an anode catalyst layer, a cathode electrode including a cathode catalyst layer, and an electrolyte membrane disposed between the cathode electrode and the anode electrode. An anode flow channel plate provided with an anode flow channel facing the anode electrode and passing an aqueous methanol solution, and a cathode flow channel plate provided with a cathode flow channel facing the cathode and passing an oxidant. A direct methanol fuel cell power generation device for generating power by a reaction between methanol in the aqueous methanol solution and the oxidant, wherein a liquid feed mechanism for supplying the aqueous methanol solution to the anode channel and an oxidant to the cathode channel An air supply mechanism for supplying, a secondary battery for driving the air supply mechanism and the liquid supply mechanism, a voltage detection section for detecting an electromotive voltage generated in the electromotive section, Switching means for switching the drive of the liquid feeding mechanism and the air feeding mechanism to the electric power generated by the electromotive unit from the secondary battery when the voltage detected by the pressure detection unit rises to a first predetermined voltage; And a charging means for supplying electric power generated by the electromotive section to the secondary battery to charge the voltage when the voltage detected by the voltage detecting section rises to a second predetermined voltage. A type methanol fuel cell power generator is provided.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て図面を用いて説明する。
<第1の実施形態>図1に、本発明の電池システムに用
いる直接型メタノール燃料電池発電装置の構成例を示
す。直接型メタノール燃料電池(DMFC)起電装置1
00の起電部は、アノード集電体101及びアノード触
媒層102を含むアノード極と、カソード集電体103
及びカソード触媒層104を含むカソード極と、上記ア
ノード極およびカソード極の間に配置される電解質膜1
05を含む。アノード流路板106はアノード集電体1
01側に配設され、これにはメタノール供給口107と
メタノール排出口108とを有するアノード流路109
が形成されている。メタノール水溶液が収容されるメタ
ノール水溶液容器110は、送液ポンプ111を介して
上記アノード流路板106のメタノール供給口107に
接続される。図示していないが、ヒータにより、上記起
電装置100は加熱される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 shows an example of the configuration of a direct methanol fuel cell power generator used in the battery system of the present invention. Direct methanol fuel cell (DMFC) electromotive device 1
The electromotive section of 00 includes an anode electrode including an anode current collector 101 and an anode catalyst layer 102, and a cathode current collector 103.
And a cathode electrode including the cathode catalyst layer 104, and an electrolyte membrane 1 disposed between the anode electrode and the cathode electrode.
Including 05. The anode channel plate 106 is the anode current collector 1
The anode flow channel 109 is disposed on the 01 side and has a methanol supply port 107 and a methanol discharge port 108.
Are formed. A methanol aqueous solution container 110 containing the methanol aqueous solution is connected to a methanol supply port 107 of the anode flow channel plate 106 via a liquid feed pump 111. Although not shown, the electromotive device 100 is heated by a heater.
【0011】一方、カソード流路板112は、起電装置
100のカソード集電体103側に配設されており、こ
れには、酸化剤供給口113と酸化剤排出口114を有
するカソード流路115が形成されている。酸化剤供給
口113には、送気ポンプ116が接続され、例えば空
気のような酸化剤を外部からこの酸化剤供給口113に
送り込む。On the other hand, the cathode flow channel plate 112 is arranged on the cathode current collector 103 side of the electromotive device 100, and has a oxidant supply port 113 and an oxidant discharge port 114. 115 is formed. An air supply pump 116 is connected to the oxidant supply port 113, and an oxidant such as air is sent to the oxidant supply port 113 from the outside.
【0012】メタノール水溶液は、メタノール水溶液容
器110から送液ポンプ111によりアノード流路板1
06のメタノール供給口107に供給され、この流路板
の溝の部分、即ちアノード流路109を流れる。アノー
ド流路板106の凸部分はアノードカーボンペーパーの
ようなアノード集電体101と接しており、アノード流
路109を流れるメタノール水溶液がアノード集電体1
01にしみ込むことにより、アノード触媒層102にメ
タノール水溶液が供給される。しかし、供給されたメタ
ノール水溶液のすべてがアノード集電体101にしみ込
むわけではなく、残ったメタノール水溶液はメタノール
排出口108から外部に排出される。The aqueous methanol solution is supplied from the aqueous methanol solution container 110 by means of the liquid feed pump 111 to the anode flow channel plate 1.
It is supplied to the methanol supply port 107 of No. 06, and flows through the groove portion of this flow path plate, that is, the anode flow path 109. The convex portion of the anode flow channel plate 106 is in contact with the anode current collector 101 such as anode carbon paper, and the aqueous methanol solution flowing through the anode flow channel 109 is the anode current collector 1.
By soaking into 01, the aqueous methanol solution is supplied to the anode catalyst layer 102. However, not all of the supplied methanol aqueous solution permeates the anode current collector 101, and the remaining methanol aqueous solution is discharged to the outside from the methanol discharge port 108.
【0013】一方、送気ポンプ116により酸化剤供給
口113から取り入れられた空気は、カソード流路板1
12の溝、即ちカソード流路115を通って流れ、カソ
ード触媒層104にしみ込む。そして残った空気は、酸
化剤排出口114から外部に排出される。On the other hand, the air taken in from the oxidant supply port 113 by the air supply pump 116 is the cathode channel plate 1.
It flows through the twelve grooves, that is, the cathode channel 115, and penetrates into the cathode catalyst layer 104. Then, the remaining air is discharged to the outside from the oxidant discharge port 114.
【0014】電解質膜105は、例えば、高プロトン伝
導性を有するナフィオン膜が用いられる。アノード触媒
層102に用いられる触媒には、例えば、被毒の少ない
PtRuが用いられ、カソード触媒層に用いられる触媒
としては、例えばPtが用いられる。As the electrolyte membrane 105, for example, a Nafion membrane having high proton conductivity is used. The catalyst used in the anode catalyst layer 102 is, for example, PtRu with less poisoning, and the catalyst used in the cathode catalyst layer is, for example, Pt.
【0015】このような構造の直接型メタノール燃料電
池発電装置において、アノード触媒層102にメタノー
ル水溶液が供給され、触媒反応によってプロトン(陽
子)を発生させ、発生したプロトンが電解質膜105を
通り抜け、カソード触媒層104に供給された酸素と触
媒上で反応することにより、発電が行われる。In the direct methanol fuel cell power generator having such a structure, an aqueous methanol solution is supplied to the anode catalyst layer 102 to generate protons (protons) by a catalytic reaction, the generated protons pass through the electrolyte membrane 105, and the cathode Electric power is generated by reacting oxygen supplied to the catalyst layer 104 with the catalyst.
【0016】なお、上記アノード触媒層102はその厚
さによりメタノール濃度が変化し、この厚さが薄くなる
程濃度が薄くなる。発電の最大出力密度から、メタノー
ル濃度は0.5M程度がよいことがわかり、したがって
アノード触媒層102の厚さは40μ以上、好ましくは
40〜150μmにすることが望ましいことがわかっ
た。また、アノード触媒層102の多孔度(ナフィオン
含有率ε)を0.4〜0.7にすることにより、メタノ
ール水溶液の高い拡散速度を得ることができる。The methanol concentration of the anode catalyst layer 102 changes depending on its thickness, and the thinner the thickness, the lower the concentration. From the maximum power density of power generation, it was found that the methanol concentration is preferably about 0.5 M, and therefore it is desirable that the thickness of the anode catalyst layer 102 be 40 μm or more, preferably 40 to 150 μm. Further, by setting the porosity (Nafion content ε) of the anode catalyst layer 102 to 0.4 to 0.7, a high diffusion rate of the aqueous methanol solution can be obtained.
【0017】次に上述のDMFC起電装置100に接続
された制御回路を示す図2を用いて、発電の動作を説明
する。上記DMFC起電装置100のメタノール供給口
107には、メタノール水溶液容器110に貯められて
いるメタノール水溶液が送液ポンプ111により供給さ
れ、空気は送気ポンプ116によりDMFC起電装置1
00の酸化剤供給口113に供給される。Next, the power generation operation will be described with reference to FIG. 2 showing the control circuit connected to the DMFC electromotive device 100 described above. The aqueous methanol solution stored in the aqueous methanol solution container 110 is supplied to the methanol supply port 107 of the DMFC electromotive device 100 by the liquid delivery pump 111, and the air is supplied by the air delivery pump 116 to the DMFC electromotive device 1.
No. 00 is supplied to the oxidant supply port 113.
【0018】DMFC起電装置100を制御する制御回
路200は、DMFC起電装置100の出力電圧を検出
する電圧検出部202と、この電圧検出部202の検出
された電圧に応じてスイッチを切替えるスイッチ制御回
路203と、このスイッチ制御回路203により開閉制
御される常開のスイッチS21,S22と、前記送液ポ
ンプ111のモータ111mを駆動する送液ポンプ駆動
部204と、前記送気ポンプ116のモータ116mを
駆動する送気ポンプ205と、前記DMFC起電装置1
00の出力電圧が低いときには、この送気ポンプ205
及び前記送液ポンプ駆動部204にスイッチS21を介
して接続される二次電池206と、前記DMFC起電部
100の出力電圧が所定の高さになったときその出力を
負荷駆動用としてスイッチS22を介して外部に供給す
る電力出力部207とから成る。The control circuit 200 for controlling the DMFC electromotive device 100 includes a voltage detection unit 202 for detecting the output voltage of the DMFC electromotive device 100 and a switch for switching the switch according to the voltage detected by the voltage detection unit 202. A control circuit 203, normally open switches S21 and S22 that are controlled to open and close by the switch control circuit 203, a liquid feed pump drive unit 204 that drives a motor 111m of the liquid feed pump 111, and a motor of the air feed pump 116. An air supply pump 205 that drives 116 m, and the DMFC electromotive device 1
When the output voltage of 00 is low, this air supply pump 205
And a secondary battery 206 connected to the liquid delivery pump driving unit 204 via a switch S21, and a switch S22 for driving the load when the output voltage of the DMFC electromotive unit 100 reaches a predetermined height. And an electric power output unit 207 that is supplied to the outside via the.
【0019】送液ポンプ駆動部204、送気ポンプ20
5及び電力出力部207は、DCDCコンバータにより
構成されている。また、送液ポンプ駆動部204は送気
ポンプ205はa,bの2つの入力端子を有し、両駆動
部とも、a入力端子はスイッチS21に、b入力端子は
DMFC起電装置100に接続されている。Liquid feed pump drive section 204, air feed pump 20
5 and the electric power output part 207 are comprised by the DCDC converter. Further, the liquid feeding pump driving unit 204 has two input terminals a and b of the air feeding pump 205. In both driving units, the a input terminal is connected to the switch S21 and the b input terminal is connected to the DMFC electromotive device 100. Has been done.
【0020】次に、このDMFC制御回路の動作を説明
する。まず最初は、DMFC起電装置100の出力電圧
は低いのでスイッチ制御回路203は、スイッチS21
を閉じ、二次電池206を送気ポンプ205及び送液ポ
ンプ204に接続する。これにより、送液ポンプ駆動部
204はモータ111mを駆動し、送液ポンプ111が
メタノール水溶液容器110中のメタノール水溶液をD
MFC起電部110のメタノール供給口107に送る。
一方、送気ポンプ駆動部205はモータ116mを駆動
し、送気ポンプ116が空気をDMFC起電部110の
酸化剤供給口113に送る。メタノール水溶液はアノー
ド流路108を通り、残ったメタノール水溶液はメタノ
ール排出口109から外部に排出される一方、酸化剤供
給口13から入れられた空気は、カソード流路115を
通り、残った空気は酸化剤排出口114から排気管11
7を介して外部に排出される。Next, the operation of this DMFC control circuit will be described. First, since the output voltage of the DMFC electromotive device 100 is low, the switch control circuit 203 sets the switch S21.
And the secondary battery 206 is connected to the air supply pump 205 and the liquid supply pump 204. As a result, the liquid feed pump drive unit 204 drives the motor 111m, and the liquid feed pump 111 drives the methanol aqueous solution in the methanol aqueous solution container 110 to D
It is sent to the methanol supply port 107 of the MFC electromotive section 110.
On the other hand, the air supply pump drive unit 205 drives the motor 116 m, and the air supply pump 116 sends air to the oxidant supply port 113 of the DMFC electromotive unit 110. The aqueous methanol solution passes through the anode channel 108, and the remaining aqueous methanol solution is discharged outside through the methanol outlet 109. On the other hand, the air introduced through the oxidant supply port 13 passes through the cathode channel 115 and the remaining air is removed. From the oxidant discharge port 114 to the exhaust pipe 11
It is discharged to the outside via 7.
【0021】このようにしてDMFC起電装置100が
起電を開始し、出力電圧が所定電圧まで上昇すると、そ
の電圧は電圧検出部202で検出され、スイッチ制御回
路203に送られる。スイッチ制御回路203は、所定
電圧以上になったことを検知すると、スイッチS21を
開くことにより二次電池206の接続を遮断する。この
とき、送液ポンプ駆動部204及び送気ポンプ駆動部2
05には、DMFC起電装置100から所定電圧が印加
されることになり、継続してモータ111m、116m
が駆動され、それぞれ送液ポンプ111、送気ポンプ1
16によるメタノール水溶液と空気のDMFC起電装置
100への供給がなされることになる。In this way, when the DMFC electromotive device 100 starts electromotive force and the output voltage rises to a predetermined voltage, the voltage is detected by the voltage detector 202 and sent to the switch control circuit 203. When the switch control circuit 203 detects that the voltage has become equal to or higher than the predetermined voltage, the switch S21 is opened to disconnect the secondary battery 206. At this time, the liquid feed pump drive unit 204 and the air feed pump drive unit 2
A predetermined voltage is applied to the 05 from the DMFC electromotive device 100, and the motors 111m and 116m continue to operate.
Are driven, and the liquid feed pump 111 and the air feed pump 1 are respectively driven.
The aqueous methanol solution and the air by 16 are supplied to the DMFC electromotive device 100.
【0022】それと共に、スイッチ制御回路203によ
り、スイッチS22が閉じられ、DMFC起電装置10
0で発電された電力は電力出力部207を介して、負荷
駆動用電力として外部に出力される。このようにしてD
MFC起電部により発電された電力が外部の負荷に取り
出される。
<第2の実施形態>次に本発明の第2の実施形態につい
て説明する。この実施形態は、図3に示すように、DM
FC起電装置100のメタノール排出口109に排出さ
れるメタノール水溶液を、再びメタノール水溶液容器1
10に戻す液回収管118を設けている点で図1に示し
た構成と異なっている。なお図3において、図1で説明
したものと同様の部材は同じ符号を用いている。At the same time, the switch control circuit 203 closes the switch S22, and the DMFC electromotive device 10 is closed.
The power generated at 0 is output to the outside as load driving power via the power output unit 207. In this way D
The electric power generated by the MFC electromotive section is taken out to an external load. <Second Embodiment> Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG.
The methanol aqueous solution discharged to the methanol discharge port 109 of the FC electromotive device 100 is replaced with the methanol aqueous solution container 1 again.
The configuration shown in FIG. 1 differs from the configuration shown in FIG. In FIG. 3, the same members as those described in FIG. 1 have the same reference numerals.
【0023】この実施形態でも、メタノール水溶液容器
110から供給されたメタノール水溶液は送液ポンプ1
11により、DMFC起電装置100を構成するアノー
ド流路板106のメタノール供給口107に供給され、
アノード流路108を流れる。この間にメタノール水溶
液はアノード集電体101にしみ込み、残ったメタノー
ル水溶液はメタノール排出口109からメタノール水溶
液容器110に戻されることになる。Also in this embodiment, the aqueous methanol solution supplied from the aqueous methanol solution container 110 is fed by the liquid feed pump 1.
11 supplies the methanol to the methanol supply port 107 of the anode flow path plate 106 that constitutes the DMFC electromotive device 100,
It flows through the anode channel 108. During this time, the aqueous methanol solution soaks into the anode current collector 101, and the remaining aqueous methanol solution is returned from the methanol outlet 109 to the aqueous methanol solution container 110.
【0024】一方、送気ポンプ116により酸化剤供給
口113に供給された空気は、カソード流路板112の
カソード流路115を通って流れ、その過程で一部はカ
ソード触媒層104を透過する。残った空気は酸化剤排
出口114から排気管117を介して外部に排出され
る。On the other hand, the air supplied to the oxidant supply port 113 by the air supply pump 116 flows through the cathode flow passage 115 of the cathode flow passage plate 112, and in the process, part of the air permeates the cathode catalyst layer 104. . The remaining air is exhausted to the outside from the oxidant exhaust port 114 via the exhaust pipe 117.
【0025】次に上述のDMFC起電装置100に接続
された制御回路を示す図4を用いて、この実施形態の発
電の動作を説明する。図4において、図2と同じ部材、
回路は同じ番号を付している。図4の制御回路が図2の
制御回路と異なる点は、スイッチS21がスイッチS2
1aとスイッチS21bに分かれている点である。スイ
ッチS21aの開閉と、スイッチS21bの開閉は、反
対になるようにスイッチ制御回路203は制御する。こ
の制御回路では、DMFC起電装置100の発電電圧が
低いときには、電圧検出部202がその電圧を検出し、
スイッチ制御回路203はスイッチS21aを閉じ、二
次電池206の電力を送液ポンプ204と送気ポンプ2
05に供給して、ポンプを動作させることにより、メタ
ノール水溶液及び空気をDMFC起電装置100に送
る。Next, the power generation operation of this embodiment will be described with reference to FIG. 4 showing the control circuit connected to the DMFC electromotive device 100 described above. In FIG. 4, the same members as in FIG.
The circuits are numbered the same. The control circuit of FIG. 4 is different from the control circuit of FIG. 2 in that the switch S21 is a switch S2.
1a and switch S21b. The switch control circuit 203 controls the opening and closing of the switch S21a and the opening and closing of the switch S21b to be opposite to each other. In this control circuit, when the generated voltage of the DMFC electromotive device 100 is low, the voltage detection unit 202 detects the voltage,
The switch control circuit 203 closes the switch S21a to supply the power of the secondary battery 206 with the liquid feed pump 204 and the air feed pump 2.
No. 05, and the pump is operated to send the aqueous methanol solution and air to the DMFC electromotive device 100.
【0026】こうして、DMFC起電装置100が動作
し、発電電圧が上がって所定電圧になると、電圧検出部
202から送られる検出電圧に応じて、スイッチ制御回
路203はスイッチS21aを開き、スイッチS21b
を閉じる。このようにして、送液ポンプ111及び送気
ポンプ116の駆動電源の切替えがなされる。また、D
MFC起電部の出力電圧が所定電圧になると、スイッチ
制御回路203はスイッチS22を閉じて電力出力部2
07の出力を、外部の負荷に供給する。In this way, when the DMFC electromotive device 100 operates and the generated voltage rises to a predetermined voltage, the switch control circuit 203 opens the switch S21a and the switch S21b according to the detected voltage sent from the voltage detection unit 202.
Close. In this way, the drive power sources for the liquid feed pump 111 and the air feed pump 116 are switched. Also, D
When the output voltage of the MFC electromotive unit reaches a predetermined voltage, the switch control circuit 203 closes the switch S22 to close the power output unit 2
The output of 07 is supplied to an external load.
【0027】なお、図4に示した制御回路は、図1に示
したDMFC起電装置の制御に採用することもでき、逆
に図2示した制御回路を図3のDMFC起電装置の制御
に用いることもできる。また、図2及び図4に示した制
御回路において、二次電池206は例えばリチウムイオ
ン二次電池であり、他の外部の補助電源を用いてもよ
い。The control circuit shown in FIG. 4 can also be used to control the DMFC electromotive device shown in FIG. 1, and conversely the control circuit shown in FIG. 2 can be used to control the DMFC electromotive device shown in FIG. Can also be used for. In the control circuits shown in FIGS. 2 and 4, the secondary battery 206 is, for example, a lithium ion secondary battery, and other external auxiliary power source may be used.
【0028】この実施形態によれば、DMFC起電装置
において用いたメタノール水溶液の残りを回収するの
で、メタノールを有効に再利用することができる利点が
ある。
<第3の実施形態>次に本発明の第3の実施形態につい
て説明する。上述の実施形態では、負荷のピーク時の最
大電力に合わせてDMFC起電部で発電する必要があっ
た。これに対してこの第3の実施形態の制御回路では、
図5に示すように、外部の負荷に電力を供給する電力出
力部207の出力側に、コンデンサC1を設けた点が上
述の実施形態と異なっている。図5においても、図2、
図4と同じ部材、回路は同じ番号を付している。According to this embodiment, since the remainder of the aqueous methanol solution used in the DMFC electromotive device is recovered, there is an advantage that the methanol can be effectively reused. <Third Embodiment> Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the above-described embodiment, it is necessary to generate power by the DMFC electromotive unit according to the maximum power at the peak load. On the other hand, in the control circuit of the third embodiment,
As shown in FIG. 5, the point that a capacitor C1 is provided on the output side of the power output unit 207 that supplies power to an external load is different from the above-described embodiment. Also in FIG. 5, FIG.
The same members and circuits as those in FIG. 4 have the same reference numerals.
【0029】最初、スイッチS21aが閉じ、二次電池
206の電力が送液ポンプ駆動部204及び送気ポンプ
駆動部205に供給され、モータ111m,116mを
駆動して、メタノール水溶液及び空気をDMFC起電装
置100に送って発電を開始する。このDMFC起電装
置100において電圧が所定の値(第1の所定電圧)ま
で上がると、スイッチ制御回路203はスイッチS21
aを開きスイッチS21bを閉じ、ポンプ駆動の電源を
切り替える。First, the switch S21a is closed, the power of the secondary battery 206 is supplied to the liquid feed pump drive unit 204 and the air feed pump drive unit 205, and the motors 111m and 116m are driven to start the methanol aqueous solution and the air to the DMFC. The power is sent to the electric device 100 to start power generation. When the voltage of the DMFC electromotive device 100 rises to a predetermined value (first predetermined voltage), the switch control circuit 203 causes the switch S21 to operate.
a is opened and the switch S21b is closed to switch the power source for pump drive.
【0030】コンデンサC1が電力出力部207の出力
端子とアース間に接続されており、スイッチS22が閉
じている場合、電力出力部207の電力はコンデンサC
1に蓄えられる。したがって、DMFC起電装置100
の出力電圧が、電力出力部207から供給される外部負
荷の平均電圧程度になったとき、スイッチ制御回路20
3は電圧検出部202からそのことを検出し、更にDM
FC起電装置100の出力電圧が第2の所定電圧に達し
ていることを検出して、スイッチS22を閉じる。When the capacitor C1 is connected between the output terminal of the power output unit 207 and the ground, and the switch S22 is closed, the power of the power output unit 207 is stored in the capacitor C1.
Stored in 1. Therefore, the DMFC electromotive device 100
Of the external load supplied from the power output unit 207 becomes approximately the average voltage of the external load, the switch control circuit 20
3 detects that from the voltage detection unit 202, and further DM
Upon detecting that the output voltage of the FC electromotive device 100 has reached the second predetermined voltage, the switch S22 is closed.
【0031】起電装置100の出力電圧が、電力出力部
207から供給される外部負荷の平均電圧が安定して出
力できる程度の電圧になったとき、スイッチ制御回路2
03は電圧検出部202からそのことを検知し、更にD
MFC起電装置100の出力電圧が第2の所定電圧に達
していることを検知し、スイッチ22を閉じる。When the output voltage of the electromotive device 100 reaches a voltage at which the average voltage of the external load supplied from the power output unit 207 can be stably output, the switch control circuit 2
03 detects that from the voltage detection unit 202, and further D
It is detected that the output voltage of the MFC electromotive device 100 has reached the second predetermined voltage, and the switch 22 is closed.
【0032】なお、負荷が大きくDMFC起電装置10
0の最大出力電力や電力出力部27の最大出力を瞬時で
も超えるような場合、出力電圧が低くなり、負荷がシャ
ットダウンするような不具合を防止するために、出力側
のコンデンサC1により出力電圧を一定に維持すること
が可能である。このシャットダウンの時間が数msec
程度であれば、このコンデンサC1により出力電圧を一
定に維持することが可能である。The DMFC electromotive device 10 has a large load.
When the maximum output power of 0 or the maximum output of the power output unit 27 is exceeded even for an instant, the output voltage becomes low and the output voltage is kept constant by the output-side capacitor C1 in order to prevent a problem that the load shuts down. It is possible to maintain This shutdown time is a few msec
If the output voltage is small, the output voltage can be kept constant by the capacitor C1.
【0033】ここで上記コンデンサC1の値について述
べる。このコンデンサC1はリップル電圧の平滑のため
と、電力出力部の出力電圧の瞬時ピーク電流に対応する
ためにある。Now, the value of the capacitor C1 will be described. This capacitor C1 is for smoothing the ripple voltage and for dealing with the instantaneous peak current of the output voltage of the power output section.
【0034】コンデンサC1の等価直列抵抗をESR
(Ω)、ACノイズ規格をΔV(v)、応答時間をΔt
(second)、負荷電流変動分をΔI(A)とすると、コ
ンデンサの容量C(F)は、
C=(ΔI×Δt)/(ΔV−(ΔI×ESR))
と表せる。ESR is the equivalent series resistance of the capacitor C1.
(Ω), AC noise standard ΔV (v), response time Δt
(Second), if the load current variation is ΔI (A), the capacitance C (F) of the capacitor can be expressed as C = (ΔI × Δt) / (ΔV− (ΔI × ESR)).
【0035】例えば、ピークの最大出力電流が燃料電池
の連続最大出力電流より、5A以上100μsecまで
の間に流れる場合に出力電圧変動を±200mV以下に
抑えるためには、上式に当てはめると、5000μF以
上の容量のコンデンサを用いればよいことがわかる。こ
こで、ESRは有機半導体コンデンサなどの代表値20
mΩ以下として計算した。For example, in order to suppress the output voltage fluctuation to ± 200 mV or less when the peak maximum output current flows within 5 A or more and 100 μsec or more than the continuous maximum output current of the fuel cell, 5000 μF is applied to the above equation. It can be seen that a capacitor having the above capacity may be used. Here, ESR is a typical value of 20 such as organic semiconductor capacitors.
It was calculated as mΩ or less.
【0036】このようにして、DMFC起電装置100
にて発生した電力は電力出力部207からスイッチS2
2を介して外部負荷に供給される。このとき、コンデン
サC1が充電されるので、DMFC起電装置100は外
部負荷のピーク電力よりも低い、平均電力に応じた発電
を行えばよい。In this way, the DMFC electromotive device 100
The electric power generated at the switch S2 is output from the electric power output unit 207.
2 to the external load. At this time, since the capacitor C1 is charged, the DMFC electromotive device 100 may generate power according to the average power, which is lower than the peak power of the external load.
【0037】本発明のこの実施形態によれば、DMFC
起電部では、外部負荷の平均電力に応じた電力を発電す
ればよく、したがって外部負荷が同じであれば、燃料電
池を小型化できる利点がある。
<第4の実施形態>次に本発明の第4の実施形態につい
て説明する。上記第3の実施形態では、電気を蓄えるた
めにコンデンサC1を用いていたが、スイッチS22の
開から閉までの時間が比較的長いときには、二次電池に
より、出力電圧を維持するように構成できる。According to this embodiment of the invention, the DMFC
In the electromotive section, it is sufficient to generate electric power according to the average electric power of the external load. Therefore, if the external load is the same, there is an advantage that the fuel cell can be downsized. <Fourth Embodiment> Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment described above, the capacitor C1 is used to store electricity, but when the time from opening to closing of the switch S22 is relatively long, the secondary battery can be used to maintain the output voltage. .
【0038】この種の実施形態の制御回路を図6に示し
た。同図において100〜207は図5に示した制御回
路における同種の部材、回路を意味する。この実施形態
では、DCDCコンバータにより構成された補機駆動用
電圧調整部602、二次電池充電制御部604、スイッ
チS61、スイッチS64及びダイオードD1が設けら
れている。The control circuit of this type of embodiment is shown in FIG. In the figure, reference numerals 100 to 207 refer to members and circuits of the same type in the control circuit shown in FIG. In this embodiment, an auxiliary device drive voltage adjusting unit 602 including a DCDC converter, a secondary battery charging control unit 604, a switch S61, a switch S64, and a diode D1 are provided.
【0039】なお、ダイオードD1としては、順方向の
電圧降下が低く、挿入損失が少ないショットキーダイオ
ードを用いることが望ましい。As the diode D1, it is desirable to use a Schottky diode which has a low forward voltage drop and a small insertion loss.
【0040】スイッチS61は、DMFCの起動時に閉
成されダイオードD1を介して二次電池SB1の電圧
が、送液ポンプ駆動部204及び送気ポンプ駆動部20
5に加えられ、補機であるポンプが駆動される。DMF
C起電装置100の出力が高くなり、ダイオードD1に
流れる電流がほぼゼロになると、スイッチS61は開
く。このDMFC発電装置が長期に補完されるときや停
止動作時には、このスイッチS61は開いておかれる。The switch S61 is closed when the DMFC is activated, and the voltage of the secondary battery SB1 is controlled via the diode D1 to control the liquid feed pump drive section 204 and the air feed pump drive section 20.
In addition to 5, the auxiliary pump is driven. DMF
When the output of the C electromotive device 100 becomes high and the current flowing through the diode D1 becomes almost zero, the switch S61 opens. The switch S61 is opened when the DMFC power generator is complemented for a long period of time or when the DMFC generator is stopped.
【0041】補機駆動用電圧調整部602は、二次電池
SB1による初期駆動制御(スタンバイ制御)により、
DMFC起電装置100の出力電圧が上昇しその出力で
ポンプが十分駆動可能なときに、駆動電力供給路を二次
電池SB1とを時間差なく切り替えるために用いられ
る。The accessory drive voltage adjusting section 602 is controlled by the initial drive control (standby control) by the secondary battery SB1.
When the output voltage of the DMFC electromotive device 100 rises and the output can drive the pump sufficiently, it is used for switching the drive power supply path to the secondary battery SB1 without any time difference.
【0042】この補機駆動用電圧調整部602は、出力
電圧を二次電池SB1とダイオードD1を通して駆動し
ている電圧より十分高くする必要があるため用いられて
いる。即ち、DMFC起電装置100の最大電力出力が
可能なときの出力電圧の範囲が広く、単セル当り0.3
Vから0.8Vであるので、例えばDMFCを5個直列
に接続した場合では、1.5Vから4Vの出力電圧とな
り、下限近くの電圧値では二次電池SB1からダイオー
ドD1を通した初期駆動時の電圧より常に下回ってしま
うので、補機の駆動が、二次電池からDMFCに切り替
わらないことがあるからである。This auxiliary machine drive voltage adjusting section 602 is used because it is necessary to make the output voltage sufficiently higher than the voltage being driven through the secondary battery SB1 and the diode D1. That is, the range of the output voltage when the maximum power output of the DMFC electromotive device 100 is possible is wide, and the output voltage per unit cell is 0.3.
Since V is 0.8 V, for example, when five DMFCs are connected in series, the output voltage is 1.5 V to 4 V, and at a voltage value near the lower limit, during initial driving through the secondary battery SB1 through the diode D1. This is because the drive voltage of the auxiliary device may not always be switched from the secondary battery to the DMFC because the voltage always falls below the voltage.
【0043】二次電池充電制御部604は、DMFCの
発電が十分になったとき、二次電池SB1を充電するた
めにある。例えば二次電池SB1がリチウム二次電池で
あれば、単セル当り4.2Vまで定電流で充電し。4.
2Vに達したら定電圧充電に切り替わる。電池の定格出
力容量を1CmAとすると、定電流で充電するときの充
電電流は1/2CmA以下である。4.2Vに達した後
は、定電圧制御に移っているとき、例えば1/10〜1
/20のCmA以下の状態が1分以上続いた場合に、満
充電として処理し、充電を終了する。The secondary battery charge control unit 604 is for charging the secondary battery SB1 when the power generation of the DMFC is sufficient. For example, if the secondary battery SB1 is a lithium secondary battery, charge with a constant current up to 4.2 V per unit cell. 4.
When it reaches 2V, it switches to constant voltage charging. Assuming that the rated output capacity of the battery is 1 CmA, the charging current when charging with a constant current is 1/2 CmA or less. After the voltage reaches 4.2V, when the constant voltage control is started, for example, 1/10 to 1
When the state of CmA of / 20 or less continues for 1 minute or more, it is processed as a full charge and the charging is finished.
【0044】この実施形態において、DMFC起電装置
100の電圧が低い場合には、スイッチ回路103はス
イッチS61を閉成する。そしてリチウムイオン二次電
池などの二次電池SB1の電圧がダイオードD1を介し
て送液ポンプ駆動部104及び送気ポンプ駆動部105
に接続され、モータ111m,116mが駆動されてメ
タノール水溶液と空気が各々DMFC起電装置100に
供給される。In this embodiment, the switch circuit 103 closes the switch S61 when the voltage of the DMFC electromotive device 100 is low. Then, the voltage of the secondary battery SB1 such as a lithium-ion secondary battery is supplied to the liquid delivery pump drive unit 104 and the air delivery pump drive unit 105 via the diode D1.
And the motors 111m and 116m are driven to supply the aqueous methanol solution and the air to the DMFC electromotive device 100, respectively.
【0045】その後、DMFC起電装置100の電圧が
上がると、スイッチ制御回路203はスイッチS62を
閉じ、DMFC起電部において発生した電力を電圧調整
部602、603に供給する。DMFC起電装置100
において発生する電圧が更に上がると、スイッチ制御回
路203はスイッチS63を閉じる。したがって電力出
力部107から外部の負荷に電力が供給される。After that, when the voltage of the DMFC electromotive device 100 rises, the switch control circuit 203 closes the switch S62 and supplies the electric power generated in the DMFC electromotive unit to the voltage adjusting units 602 and 603. DMFC electromotive device 100
When the voltage generated at 1 is further increased, the switch control circuit 203 closes the switch S63. Therefore, power is supplied from the power output unit 107 to the external load.
【0046】なお、DMC起電装置100により発生す
る電圧が二次電池SB1より高くなると、ダイオードD
1により、二次電池SB1から電力は送液ポンプ駆動部
204及び送気ポンプ駆動部205に供給されず、専ら
DMFC起電装置100からこれらの駆動部に電力が供
給される。その後は上記二次電池SB1には、電圧調整
部603及び電圧調整部604を介してDMFC起電部
から電力が供給され、充電されることになる。When the voltage generated by the DMC electromotive device 100 becomes higher than that of the secondary battery SB1, the diode D
Due to 1, the power is not supplied from the secondary battery SB1 to the liquid feed pump drive unit 204 and the air feed pump drive unit 205, and the DMFC electromotive device 100 supplies power exclusively to these drive units. After that, the secondary battery SB1 is charged with electric power supplied from the DMFC electromotive unit via the voltage adjusting unit 603 and the voltage adjusting unit 604.
【0047】上記第3の実施形態で負荷へ供給する電力
の瞬時の増大に対処するために、出力コンデンサ(図5
のC1)が有用であるが、数msec以上の負荷電力の
増大に対処するための図6に示した二次電池SB1によ
り、出力電圧を維持する。ここで、電力出力部207の
DCDCコンバータ部は出力電圧が、内部に有する出力
基準電圧と比較されるようになっている。In order to deal with the instantaneous increase in the power supplied to the load in the third embodiment, the output capacitor (see FIG.
C1) is useful, but the output voltage is maintained by the secondary battery SB1 shown in FIG. 6 for coping with an increase in load power of several msec or more. Here, the DCDC converter section of the power output section 207 is configured to compare the output voltage with an output reference voltage included therein.
【0048】したがって、負荷が大きく出力電圧が低く
なってくると、上記出力基準電圧との差、即ち誤差電圧
が大きくなり、ある電圧以上になると、スイッチS63
を開き同時にスイッチS64を閉じるようになってい
る。電圧検出部202はスイッチS64の電圧降下と出
力電圧をも検出しており、出力電力が発電装置の最大出
力電力以下になると、スイッチ制御回路203の制御に
より、スイッチS63は再び閉じ、同時にスイッチS6
4が開く。Therefore, when the load is large and the output voltage is low, the difference from the output reference voltage, that is, the error voltage becomes large.
Is opened and at the same time, the switch S64 is closed. The voltage detection unit 202 also detects the voltage drop of the switch S64 and the output voltage. When the output power falls below the maximum output power of the power generator, the switch control circuit 203 controls the switch S63 to close again, and at the same time the switch S6.
4 opens.
【0049】この機能により、負荷の最大瞬時電力が数
秒以上続く場合でも、負荷をシャットダウンさせること
なく動作させることが可能である。更に、出力側のコン
デンサC2は電圧検出部202とスイッチ制御回路20
3がスイッチS63及びスイッチS64を開閉させるま
での出力電圧の変動する時間に対応した容量で済むの
で、小型化が容易になる利点もある。With this function, it is possible to operate the load without shutting it down even when the maximum instantaneous power of the load continues for several seconds or more. Furthermore, the capacitor C2 on the output side is connected to the voltage detection unit 202 and the switch control circuit 20.
3 has a merit of facilitating downsizing because the capacity corresponding to the time when the output voltage changes until the switch S63 and the switch S64 are opened and closed is sufficient.
【0050】また、本発明のこの実施形態によれば、二
次電池が燃料電池の発電開始の為に使用されるが、その
後この二次電池は燃料電池により充電されることにな
り、二次電池の使用時間を長くすることができる。Further, according to this embodiment of the present invention, the secondary battery is used for starting the power generation of the fuel cell, but thereafter, the secondary battery is charged by the fuel cell, The usage time of the battery can be extended.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、早
く出力電圧が高い定常状態に持っていくことが可能な直
接型メタノール燃料電池発電装置を得ることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a direct methanol fuel cell power generator which can quickly bring the output voltage to a high steady state.
【図1】本発明の第1の実施形態に用いる直接型メタノ
ール燃料電池の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a direct methanol fuel cell used in a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施形態におけるDMFCの制
御回路の構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a DMFC control circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施形態に用いる直接型メタノ
ール燃料電池の構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a direct methanol fuel cell used in a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施形態におけるDMFCの制
御回路の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a DMFC control circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施形態におけるDMFCの制
御回路の構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a DMFC control circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第4の実施形態におけるDMFCの制
御回路の構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a DMFC control circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
100・・・DMFC起電装置、101・・・アノード
集電体、102・・・アノード触媒層、103・・・カ
ソード集電体、104・・・カソード触媒層、105・
・・電解質膜、106・・・アノード流路板、107・
・・メタノール供給口、108・・・メタノール排出
口、109・・・アノード流路、110・・・メタノー
ル水溶液容器、111・・・送液ポンプ、カソード流路
板112、113・・・酸化剤供給口、114・・・酸
化剤排出口、115・・・カソード流路、116・・・
送気ポンプ、117・・・排気管、118・・・液回収
管、200・・・制御回路、202・・・電圧検出部、
203・・・スイッチ制御回路、206,SB1・・・
二次電池、207・・・電力出力部、C1,C2・・・
コンデンサ、602・・・補機駆動用電圧調整部、60
4・・・二次電池充電制御部。100 ... DMFC electromotive device, 101 ... Anode current collector, 102 ... Anode catalyst layer, 103 ... Cathode current collector, 104 ... Cathode catalyst layer, 105 ...
..Electrolyte membrane, 106 ... Anode flow plate, 107 ...
..Methanol supply port, 108 ... Methanol discharge port, 109 ... Anode flow channel, 110 ... Methanol aqueous solution container, 111 ... Liquid feed pump, cathode flow channel plates 112, 113 ... Oxidizing agent Supply port, 114 ... Oxidant discharge port, 115 ... Cathode flow path, 116 ...
Air supply pump 117 ... Exhaust pipe, 118 ... Liquid recovery pipe, 200 ... Control circuit, 202 ... Voltage detection unit,
203 ... Switch control circuit, 206, SB1 ...
Secondary battery, 207 ... Power output section, C1, C2 ...
Condenser, 602 ... Auxiliary equipment drive voltage adjusting unit, 60
4 ... Secondary battery charge control unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 浩久 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 富松 師浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 5H027 AA08 DD00 DD03 KK52 KK54 MM02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hirohisa Miyamoto 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Mitsuhiro Tomimatsu 1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center F term (reference) 5H027 AA08 DD00 DD03 KK52 KK54 MM02
Claims (7)
ード流路に燃料としてメタノール水溶液を流し、他方の
面側に設けられたカソード流路に酸化剤として空気を流
し化学反応により起電する起電部と、 この起電部において発生する電圧が所定電圧以上に上昇
したとき、前記アノード流路にメタノール水溶液を供給
する送液機構及び前記カソード流路に空気を供給する送
気機構の駆動を補助電源から前記起電部により発生する
電力に切り替える切替手段とを有することを特徴とする
直接型メタノール燃料電池発電装置。1. An electromotive force is generated by a chemical reaction by flowing an aqueous methanol solution as a fuel into an anode channel provided on one surface side of an electrolyte membrane and flowing an air as an oxidant into a cathode channel provided on the other surface side of the electrolyte membrane. Of the electromotive section, and of the liquid feeding mechanism that supplies the aqueous methanol solution to the anode flow channel and the air feeding mechanism that supplies air to the cathode flow channel when the voltage generated in the electromotive section rises above a predetermined voltage. A direct methanol fuel cell power generator comprising: a switching unit that switches driving from an auxiliary power source to electric power generated by the electromotive section.
ード流路に燃料としてメタノール水溶液を流し、他方の
面側に設けられたカソード流路に酸化剤として空気を流
し化学反応により起電する起電部と、 前記アノード流路にメタノール水溶液を供給する送液機
構と、 前記カソード流路に空気を供給する送気機構と、 この送気機構及び前記送液機構を駆動する補助電源と、 前記起電部において発生する電圧が所定電圧以上に上昇
したとき、前記送液機構及び前記送気機構の駆動を前記
補助電源から前記起電部により発生する電力に切り替え
る切替手段とを有することを特徴とする直接型メタノー
ル燃料電池発電装置。2. An electromotive force is generated by a chemical reaction by flowing an aqueous methanol solution as a fuel into an anode channel provided on one surface side of an electrolyte membrane and flowing air as an oxidant into a cathode channel provided on the other surface side of the electrolyte membrane. An electromotive section, a liquid feeding mechanism for supplying an aqueous methanol solution to the anode flow channel, an air feeding mechanism for feeding air to the cathode flow channel, and an auxiliary power source for driving the air feeding mechanism and the liquid feeding mechanism. A switching means for switching the driving of the liquid feeding mechanism and the air feeding mechanism from the auxiliary power source to the electric power generated by the electromotive unit when the voltage generated in the electromotive unit rises above a predetermined voltage. A direct-type methanol fuel cell power generator characterized by:
ード触媒層を含むカソード極及びこのカソード極と前記
アノード極の間に配置される電解質膜から成る起電部
と、前記アノード極に対向してメタノール水溶液を通す
アノード流路を設けられたアノード流路板と、前記カソ
ードに対向して酸化剤を通すカソード流路を設けられた
カソード流路板とを有し、前記メタノール水溶液中のメ
タノールと前記酸化剤の反応により発電する直接型メタ
ノール燃料電池発電装置であって、 前記アノード流路にメタノール水溶液を供給する送液機
構と、 前記カソード流路に酸化剤を供給する送気機構と、 この送気機構及び前記送液機構を駆動する補助電源と、 前記起電部において発生する起電圧を検出する電圧検出
部と、 この電圧検出部において検出された電圧が所定電圧に上
昇したとき、前記送液機構及び前記送気機構の駆動を前
記補助電源から前記起電部により発生する電力に切り替
える切替手段とを有することを特徴とする直接型メタノ
ール燃料電池発電装置。3. An electromotive part composed of an anode electrode including an anode catalyst layer, a cathode electrode including a cathode catalyst layer, and an electrolyte membrane disposed between the cathode electrode and the anode electrode, and facing the anode electrode. An anode flow channel plate provided with an anode flow channel for passing an aqueous methanol solution, and a cathode flow channel plate provided with a cathode flow channel for passing an oxidant facing the cathode, and methanol in the aqueous methanol solution are provided. A direct-type methanol fuel cell power generator that generates power by a reaction of the oxidant, including a liquid feeding mechanism that supplies an aqueous methanol solution to the anode channel, and an air feeding mechanism that supplies an oxidant to the cathode channel. An auxiliary power source for driving the air supply mechanism and the liquid supply mechanism, a voltage detection unit for detecting an electromotive voltage generated in the electromotive unit, and a detection by the voltage detection unit Direct type methanol having a switching means for switching the driving of the liquid feeding mechanism and the air feeding mechanism from the auxiliary power source to the electric power generated by the electromotive section when the generated voltage rises to a predetermined voltage. Fuel cell power generator.
水溶液を貯めるメタノール水溶液容器と、 前記アノード流路を通ったメタノール水溶液を前記メタ
ノール水溶液容器に戻す液回収機構を更に有することを
特徴とする請求項3記載の直接型メタノール燃料電池発
電装置。4. A methanol aqueous solution container for storing the aqueous methanol solution to be supplied to the anode channel, and a liquid recovery mechanism for returning the aqueous methanol solution passing through the anode channel to the methanol aqueous solution container. 3. A direct methanol fuel cell power generator according to 3.
特徴とする請求項3又は4記載の直接型メタノール燃料
電池発電装置。5. The direct methanol fuel cell power generator according to claim 3, wherein the auxiliary power source is a secondary battery.
ード触媒層を含むカソード極及びこのカソード極と前記
アノード極の間に配置される電解質膜から成る起電部
と、前記アノード極に対向してメタノール水溶液を通す
アノード流路を設けられたアノード流路板と、前記カソ
ードに対向して酸化剤を通すカソード流路を設けられた
カソード流路板とを有し、前記メタノール水溶液中のメ
タノールと前記酸化剤の反応により発電する直接型メタ
ノール燃料電池発電装置であって、 前記アノード流路にメタノール水溶液を供給する送液機
構と、 前記カソード流路に酸化剤を供給する送気機構と、 この送気機構及び前記送液機構を駆動する二次電池と、 前記起電部において発生する起電圧を検出する電圧検出
部と、 この電圧検出部において検出された電圧が第1の所定電
圧に上昇したとき、前記送液機構及び前記送気機構の駆
動を前記二次電池から前記起電部により発生する電力に
切り替える切替手段と、 前記電圧検出部において検出された電圧が第2の所定電
圧に上昇したとき、前記起電部により発生する電力を前
記二次電池に供給し充電を行う充電手段とを有すること
を特徴とする直接型メタノール燃料電池発電装置。6. An electromotive section composed of an anode electrode including an anode catalyst layer, a cathode electrode including a cathode catalyst layer, and an electrolyte membrane disposed between the cathode electrode and the anode electrode, and facing the anode electrode. An anode flow channel plate provided with an anode flow channel for passing an aqueous methanol solution, and a cathode flow channel plate provided with a cathode flow channel for passing an oxidant facing the cathode, and methanol in the aqueous methanol solution are provided. A direct-type methanol fuel cell power generator that generates power by a reaction of the oxidant, including a liquid feeding mechanism that supplies an aqueous methanol solution to the anode channel, and an air feeding mechanism that supplies an oxidant to the cathode channel. A secondary battery that drives the air supply mechanism and the liquid supply mechanism, a voltage detection unit that detects an electromotive voltage generated in the electromotive unit, and a voltage detection unit that detects the voltage. Switching means for switching the driving of the liquid feeding mechanism and the air feeding mechanism to electric power generated by the electromotive section when the generated voltage rises to a first predetermined voltage; and the voltage detecting section. A direct methanol fuel cell power generation, comprising: a charging unit that supplies electric power generated by the electromotive unit to the secondary battery to charge the secondary battery when the detected voltage rises to a second predetermined voltage. apparatus.
荷に供給する出力回路とこの出力回路の出力端に接続さ
れたコンデンサとを更に有することを特徴とする請求項
3又は6記載の直接型メタノール燃料電池発電装置。7. The direct circuit according to claim 3, further comprising an output circuit for supplying electric power generated by the electromotive section to an external load, and a capacitor connected to an output terminal of the output circuit. Type methanol fuel cell power generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002132990A JP2003331890A (en) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | Direct methanol fuel cell power generator |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002132990A JP2003331890A (en) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | Direct methanol fuel cell power generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003331890A true JP2003331890A (en) | 2003-11-21 |
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ID=29696239
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003331890A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005197123A (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-21 | Sharp Corp | Fuel cell-equipped mobile devices |
| JP2005332687A (en) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fuel cell system and electronic equipment |
| JP2006236689A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Nitto Denko Corp | Boosting circuit for fuel cell and fuel cell module |
| JP2006278264A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Toshiba Corp | Fuel cell system |
| JP2006310225A (en) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Power supply system for electronic equipment |
| KR100802799B1 (en) * | 2006-05-08 | 2008-02-12 | 한영우 | Fuel cell driving method and system implementing the same |
| JP2008269960A (en) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Sony Corp | Battery system |
| JP5045433B2 (en) * | 2005-02-25 | 2012-10-10 | 日本電気株式会社 | Fuel cell system |
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- 2002-05-08 JP JP2002132990A patent/JP2003331890A/en active Pending
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