TW200836397A - Fuel cartridge for fuel cell and nozzle attachment for fuel cartridge - Google Patents

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200836397 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種燃料電池用燃料匣及用於該燃料匣 之燃料匣用噴嘴附屬裝置。 【先前技術】 爲了使筆記型電腦或行動電話等攜帶用電子機器不進 行長時間充電即可使用，已嘗試對攜帶用電子機器之電源 或充電器使用燃料電池。燃料電池具有只要供給燃料與空 氣即可進行發電，且只要補給燃料就可連續進行長時間發 電的特徵。因此，只要能將燃料電池小型化，即可作爲攜 帶用電子機器之電源或充電器，可謂極爲有利的系統。 由於使用能量密度高之甲醇燃料而成的直接甲醇型燃 料電池（Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)可小型化， 而且亦可容易進行燃料之處理，所以被認爲有希望作爲攜 帶機器用之電源等。作爲DMFC中的液體燃料之供給方式 ，爲人周知者有氣體供給型或液體供給型等之主動方式、 使燃料容納部內之液體燃料在電池內部氣化並供給至燃料 極的內部氣化型之被動方式。被動方式係有利於DMFC之 小型化。 內部氣化型等之被動型DMFC，係使燃料容納部內之 液體燃料夾介燃料含浸層或燃料氣化層等而氣化，並將該 液體燃料之氣化成份供給至燃料極（參照專利文獻1〜2 ) 。對燃料容納部而言，係使用燃料匣來供給液體燃料。在 -5- 200836397 衛星型（satellite type )(外部注入式）之燃料匣中，已 嘗試使用分別具有內置閥機構之噴嘴部與插座部的聯結器 (coupler)，來進行液體燃料之遮斷以及注入（參照專利 文獻3 )。 內部氣化型等之被動型DMFC，係爲了例如搭載於攜 帶用電子機器而提升小型化，結果有燃料匣側之噴嘴部（ 燃料吐出部）亦被小徑化的傾向。在使用該種噴嘴部以將 • 液體燃料從燃料匣注入至DMFC等之燃料容納部的情況， 恐有被小徑化之噴嘴部在對燃料匣施加彎曲或扭轉等之力 時發生破損之虞。由於燃料匣係利用被內置於噴嘴部的閥 機構來遮斷液體燃料，所以一旦噴嘴部破損就有發生被容 納於燃料匣的液體燃料漏出之虞。 (專利文獻1 )日本特許第3 4 1 3 1 1 1號公報 (專利文獻2 )國際公開第2005/1 1 2 1 72號 (專利文獻3 )日本特開2004- 1 27824號公報 【發明內容】 . (發明所欲解決之問題） 、 本發明之目的在於提供一種可抑制因燃料匣之噴嘴部 破ί員而發生不良情況的燃料電池用燃料匣及用於該燃料匣 之燃料匣用噴嘴附屬裝置。 (解決問題之手段） 本發明之態樣的燃料電池用燃料匣，其特徵在於··具 -6- 200836397 備：匣本體，其谷納燃料電池用之液體燃料；及噴嘴部， 其設置於前述匣本體’並內置閥機構；以及噴嘴附屬裝置 ’其以可分離之方式安裝於前述噴嘴部，並具有連接於燃 料電池之噴嘴插入部。 本發明之態樣的燃料匣用噴嘴附屬裝置，其特徵在於 :具備：噴嘴頭’其安裝於燃料電池用燃料匣之噴嘴部； 及噴嘴插入部’其設置於前述噴嘴頭之前端側，並連接於 燃料電池；以及附屬裝置側閥桿，其配置於前述噴嘴頭內 ，並以可分離之方式安裝於前述燃料匣之噴嘴部。 【實施方式】 以下，係參照圖式就實施本發明用之形態加以說明。 另外，以下雖然係根據圖式說明本發明之實施形態，但是 該等圖式係爲了圖解而提供的，本發明並非被限定於該等 圖式。 第1圖係顯示本發明實施形態之燃料電池用燃料匣與 應用該燃料匣之燃料電池的構成。第1圖所示的燃料電池 1係具備起電部2與燃料容納部3。在燃料容納部3之下 面側，係設置具有成爲燃料容納部之插座（socket )部4 的燃料供給部5。插座部4係如後述般地內置閥機構，除 了供給液體燃料時以外其他時間都呈閉合狀態。燃料電池 1亦可具有不經由燃料容納部3而從燃料供給部5直接供 給液體燃料至起電部2的構造。 燃料匣6，係具有容納燃料電池用之液體燃料的匣本 200836397 體（谷器）7。在匣本體7之前端側，係設置有將被容納 於其內部之液體燃料供給至燃料電池1之燃料容納部3時 之成爲燃料吐出部的噴嘴部8及噴嘴附屬裝置9。噴嘴附 屬裝置9係構成與燃料電池1之連接部者，並安裝於噴嘴 部8 °噴嘴部8係如後述般地內置閥機構，除了將液體燃 料供給至燃料電池1時以外其他時間都呈閉合狀態。 燃料匣6係只有在將液體燃料注入至燃料容納部3時 連接於燃料電池1，即所謂的衛星型（外部注入式）之燃 料匣。在燃料匣6之匣本體7，係容納有相應於燃料電池 1之液體燃料、例如若爲直接甲醇型燃料電池（D MFC ) 則爲各種濃度之甲醇水溶液或純甲醇等之甲醇燃料。 另外’容納於匣本體7之液體燃料並不一定被限於甲 醇燃料，例如亦可爲乙醇水溶液或純乙醇等之乙醇燃料、 丙醇水溶液或純丙醇等之丙醇燃料、乙二醇水溶液或純乙 二醇等之乙二醇燃料、二甲醚、蟻酸、其他的液體燃料。 無論是哪一種，均可在匣本體7容納有對應燃料電池1之 液體燃料。 設置於燃料匣6之匣本體7的噴嘴部8及噴嘴附屬裝 置9，係具有與設置於燃料電池1之燃料容納部3的插座 部4相對應之構造，該等係構成一對之連接機構（聯結器 )。參照第2圖至第5圖就設置於燃料匣6之匣本體7的 噴嘴部8及噴嘴附屬裝置9之具體構成加以說明。 如上面所述般，在匣本體7之前端係設置有噴嘴部8 ，並於其外側.安裝有噴嘴附屬裝置9。噴嘴附屬裝置9係 -8- 200836397 如後述般地安裝成可對噴嘴部8分離。噴嘴部8係具有固 設於匣本體7之燃料吐出口 1〇的杯狀之閥壓帽（valve holder ) 1 1。在閥壓帽1 1之底部係設置有成爲液體燃料之 流路的連通孔11a，並夾介該連通孔lia與匣本體7進行 液體連通。 如第2圖及第3圖所示，在閥壓帽n上設置有大致 圓筒狀之噴嘴夾持具12。閥壓帽11之開口面係由噴嘴夾 持具12所覆蓋，並藉由該等而限定閥室。在閥室內配置 有閥本體1 3。閥本體1 3係具備閥頭1 4與本體側閥桿1 5 。閥頭14係被配置於由閥壓帽1 1與噴嘴夾持具（nozzle h ο 1 d e r ) 1 2所限定的閥室內。本體側閥桿1 5係容納於噴 嘴夾持具1 2內。 在此，本體側閥桿1 5係以其前端位於噴嘴夾持具j 2 內的方式所配置。亦即，在將本體側閥桿1 5配置於噴嘴 夾持具1 2內時，以噴嘴夾持具1 2之前端部成爲凹狀的方 式，使本體側閥桿1 5之前端部從噴嘴夾持具i 2之前端面 後退至內側。此係用以防止在噴嘴附屬裝置9從噴嘴部8 分離時’本體側閥桿1 5之前端從噴嘴夾持具1 2突出而造 成誤動作等之原因所設。 閥本體1 3係設計成可朝軸方向進退。在閥頭1 4與形 成於噴嘴夾持具12之內側的閥座16之間配置有0型環 1 7。在閥本體1 3施加有利用壓縮彈簧1 8等之彈性體將閥 頭14按壓至閥座16之力，〇型環I?可藉此而被按壓。 在燃料匣6從燃料電池i被切離之狀態中，夾介閥頭i 4 -9- 200836397 將〇型環1 7按壓至閥座1 6，藉此使噴嘴部8內之燃料流 路呈閉合狀態。如後面所詳述般，噴嘴部8內之燃料流路 係在將燃料匣6連接於燃料電池1時呈開啓狀態。 在噴嘴部8之噴嘴夾持具1 2之外側，係安裝有可分 離的噴嘴附屬裝置9。噴嘴附屬裝置9係具有作爲與燃料 電池1側之插座部4相對的連接部之功能者，並在噴嘴夾 持具1 2之外側具備安裝成可分離的噴嘴頭1 9。噴嘴頭1 9 ，係具有安裝於噴嘴夾持具12之基座部20、以及插入/連 接於燃料電池1側之插座部4的噴嘴插入部2 1。圓筒狀之 噴嘴插入部21，係其軸方向以與噴嘴附屬裝置9之插入方 向成爲平行的方式，形成從基座部20突出之狀態。 在噴嘴夾持具1 2與噴嘴頭1 9之間，係夾設有密封燃 料流路與其周邊的環狀襯墊22。更且，在噴嘴頭19之噴 嘴插入部2 1之頂面設置有凹部23。凹部23係以使噴嘴插 入部2 1之頂面凹陷的方式所形成，在該凹部23之底面開 出噴嘴口 24。凹部23係具有作爲殘留（附著）於噴嘴附 屬裝置9之前端側的液體燃料之容納部的功能。藉此，就 無操作者直接觸及殘留於噴嘴附屬裝置9之前端側的液體 燃料之虞，並可更加提高燃料匣6之安全性。 在噴嘴頭19內配置有附屬裝置側閥桿25。附屬裝置 側閥桿25係具有大徑部25a與小徑部25b，而大徑部25a 係接觸配置於本體側閥桿1 4上。附屬裝置側閥桿25之小 徑部25b係配置於噴嘴頭19之噴嘴插入部21內，其在被 插入/連接於燃料電池1側之插座部4時具有作爲閥本體 -10- 200836397 1 3之可動系的功能。附屬裝置側閥桿2 5係設定成大徑部 25a之直徑比噴嘴插入部21之內徑較大，藉此可防止從噴 嘴頭1 9脫落。 如第4圖所示，附屬裝置側閥桿2 5之脫落防止機構 ’亦可具有在比與閥桿25之環狀襯墊22相接觸的部分還 靠近噴嘴口 24側之位置，設置直徑比噴嘴插入部2 1之內 徑較大的突起25c之構造。閥桿25之脫落防止機構，係 可設置在噴嘴附屬裝置9及附屬裝置側閥桿25之至少一 方。 噴嘴附屬裝置9，係如上述般地具備噴嘴頭1 9與附屬 裝置側閥桿2 5。在將該種噴嘴附屬裝置9安裝於噴嘴部8 時，首先在本體側閥桿14上配置附屬裝置側閥桿25，並 且在將環狀襯墊22配置於噴嘴夾持具1 2上之後，從其上 方安裝噴嘴頭1 9。噴嘴夾持具1 2與噴嘴頭1 9，係使用例 如被設置於噴嘴夾持具1 2之外周面及噴嘴頭1 9之內周面 的其中一方之鍵部與設置於另一方之鍵槽而連接固定。 例如，在噴嘴頭1 9之基座部20之內周面係突出形成 有鍵部26。另一方面，在噴嘴夾持具12之外周面設置有 鍵槽2 7。在將噴嘴頭1 9安裝於噴嘴夾持具1 2時，使噴嘴 頭19之鍵部26卡合於噴嘴夾持具12之鍵槽27。由於鍵 槽27係具有例如L字形狀，所以藉由使鍵部26沿著鍵槽 27而卡合，則噴嘴頭1 9就可連接固定於噴嘴夾持具1 2。 由於鍵部26與鍵槽27係具有一對之形狀，所以可利用作 爲識別噴嘴夾持具1 2與噴嘴頭1 9之組合的識別手段。 -11 - 200836397 噴嘴夾持具12與噴嘴頭19之連接，亦可適用如第4 圖所示的切槽（undercut)嵌合。亦即，在噴嘴夾頭12之 外周面設置有切口部1 2 a。在噴嘴頭1 9之內周面係設置有 對應切口部12a的突起邰19a。藉由使突起部i9a嵌合於 切口邰12a，即可連接固定噴嘴夾持具12與噴嘴頭19。 切口部12a與突起部19a係依切槽嵌合而構成連接部。 依切槽嵌合而成之連接部，係在對燃料匣6施加扭轉 方向之力時可轉動。因而，可使其具有作爲噴嘴附屬裝置 9之分離機構的功能。更且，在對噴嘴附屬裝置9施加彎 曲方向之力時，藉由使切槽嵌合（切口部12a與突起部 1 9 a之至少一方）變形，即可使噴嘴附屬裝置9從噴嘴部 8分離。 噴嘴附屬裝置9係安裝成可對噴嘴部8分離。藉由將 該種噴嘴附屬裝置9插入/連接於燃料電池1之插座部4， 即可將燃料匣6連接於燃料電池1。如第5圖所示，在對 連接於燃料電池1之燃料匣6施加彎曲方向或扭轉方向之 力的情況，只有噴嘴附屬裝置9會從噴嘴部8分離。此時 ，由閥本體1 3等所構成的閥機構，由於係內置於匣本體7 側之噴嘴部8，所以即使噴嘴附屬裝置9從噴嘴部8分離 ，閥機構之功能仍可維持原來狀態。 如此，在對連接於燃料電池1之燃料匣6施加彎曲或 扭轉等之力時，藉由使噴嘴附屬裝置9從噴嘴部8分離， 即可維持內置於噴嘴部8之閥機構的功能。更且’由於噴 嘴附屬裝置9 一旦從噴嘴部8分離’夾介附屬裝置側閥桿 -12 - 200836397 25而施加於閥本體！ 3之力（使閥開放之力）就會被去除 ’所以閥本體1 3之閥頭丨4會立即回到閉合狀態。藉由此 等’就可抑制對燃料匣6施加彎曲或扭轉等之力時的液體 燃料之漏出等。 從噴嘴部8分離後的噴嘴附屬裝置9，可被視爲以連 接於燃料電池1之插座部4的狀態殘留置放著。在插座部 4保持著殘留置放有噴嘴附屬裝置9之狀態下，並無法對 燃料電池1再注入液體燃料。因此，在噴嘴附屬裝置9之 外周面係設置有拉出用突起部28。藉由捏著該拉出用突起 部2 8並予以拉出，即可對抗插座部*側之保持力而將噴 嘴附屬裝置9從插座部4拆除。 在對燃料匣6施加彎曲或扭轉等之力時，例如藉由使 噴嘴夾持具1 2之鍵槽2 7變形，即可使噴嘴附屬裝置9從 噴嘴部8輕易地分離。當使鍵槽2 7例如進行塑性變形時 ，較佳爲以軟質樹脂等較柔軟的材料構成噴嘴夾持具1 2， 並且以金屬材料或硬質樹脂等較硬的材料構成噴嘴頭1 9。 藉此，由於在對燃料匣6施加彎曲或扭轉等之力時噴嘴夾 持具1 2之鍵槽2 7變得容易進行塑性變形，所以可使噴嘴 頭19之鍵部26輕易地從鍵槽27脫離。 作爲構成噴嘴夾持具1 2之軟質樹脂，係可列舉低密 度聚乙烯（LDPE )、高密度聚乙烯（HDPE )、直鏈狀低 密度聚乙烯（LLDPE)、高密度交聯聚乙烯（XLPE)、高 分子量聚乙烯（HMWPE )、超高分子量聚乙烯（ UHMWPE )、聚丙烯（PP )、聚丙烯共聚合物（ppc〇 ) -13- 200836397 等。另一方面，作爲構成噴嘴頭1 9之金屬材料，係可使 用一般的SUS材等。作爲硬質樹脂係可列舉聚醚醚酮（ PEEK)、聚苯硫醚（PPS)、液晶聚合物（Lcp)、聚對 苯二甲酸丁二酯（PBT)、聚縮醛（POM)等之超級工程 塑膠材料。 由於噴嘴頭1 9係與甲醇燃料等之液體燃料相接，所 以較佳爲對由金屬材料或超級工程塑膠材料等所形成的噴 ® 嘴頭1 9施予謀求耐鈾性之提高或低溶離化用的表面處理 。作爲適用於噴嘴頭19之表面處理，係可列舉不動態化 處理、金或鉑等之貴金屬電鍍、氟樹脂塗敷、石墨塗敷、 矽酮塗敷等。對於構成噴嘴夾持具1 2之軟質樹脂，較佳 爲使用耐甲醇性等之具有燃料耐性的樹脂材料。上述之軟 質樹脂係均在耐甲醇性方面很優越。 其次’梦照第6圖及第7圖就上述的燃料匣6之噴嘴 部8及噴嘴附屬裝置9與燃料電池丨之插座部4的連接構 • 造及連接機構加以說明。第6圖係顯示連接燃料匣6之噴 嘴部8及噴嘴附屬裝置9與燃料電池1之插座部4以前的 狀態；第7圖係顯示連接該等構件以後的狀態。有關燃料 匣6之噴嘴部8及噴嘴附屬裝置9的構造等係如同前面所 述般。 另一方面’作爲燃料電池！側之連接機構的插座部4 ，係具備具有噴嘴之插入口 31的插座本體32。插座本體 32，係具有大槪圓筒狀之本體上部33與杯狀之本體下部 34。在插座本體32之本體上部33內係配置有橡膠夾持具 -14- 200836397 3 5作爲彈性體夾持具。橡膠夾持具3 5係在與噴嘴頭1 9之 噴嘴插入部21之間形成密封的密封構件，而其內側係構 成液體燃料之流路。亦即，橡膠夾持具3 5係在將插座部4 之閥機構予以開放時將外部與液體燃料流路之間予以密封 的密封構件。 在插座本體3 2內係配置有閥3 6。閥3 6係具備閥頭 37與閥桿38。閥頭37係配置於由本體上部33與本體下 部3 4所限定的閥室內。閥桿3 8係收納於本體上部3 3內 之中空部及橡膠夾持具35內。該種的閥36係構成可朝軸 方向進退。在閥頭3 7與形成於本體上部3 3之下面側的閥 座3 9之間係配置有〇型環4 0。 對閥3 6經常施加有利用壓縮彈簧4 1等之彈性體將閥 頭37按壓至閥座39之力，藉此〇型環40就可被按壓。 在燃料匣6從燃料電池1被切離的狀態下，〇型環4 0係 夾介閥頭37而被按壓至閥座39，藉此插座部4內之液體 燃料的流路就可構成閉合狀態。一旦將燃料匣6連接於燃 料電池1，就可藉由閥桿3 8後退而閥頭3 7從閥座3 9離開 ，使插座部4內之燃料流路構成開啓狀態。 在插座本體32之本體下部34，係設置有夾介燃料供 給部5內而連接於燃料容納部3的連通孔42。如此，插座 部4就可夾介插座本體32內之燃料流路被設置於本體下 部3 4的連通孔4 2而連接於燃料容納部3。然後，使閥13 、36呈開啓狀態並藉由分別打開噴嘴部8及插座部4內之 燃料流路，即可將容納於燃料匣6之液體燃料夾介噴嘴部 -15- 200836397 8及插座部4而注入於燃料容納部3內。 當將容納於燃料匣6之液體燃料供給至燃料1 燃料容納部3時，就將燃料匣6之噴嘴附屬裝置 插座部4並予以連接。如第7圖所示，一旦將噴 '置9插入至插座部4，首先噴嘴插入部21之前端 _ 持具35之前端就會接觸，且在閥13、36變成開 前可確立液體燃料之流路周邊的密封。 φ 較佳爲，在噴嘴附屬裝置9之噴嘴插入部21 圖所示地事先設置機械鍵29。藉由使機械鍵29 插座部4的鍵槽（未圖示）相卡合，即可防止例 6之誤連接（液體燃料之誤注入等）。此可當作: 手段來利用。機械鍵29係除了可設置於噴嘴頭1 插入部21以外，亦可設置於噴嘴夾持具1 2。藉 將外徑不同之噴嘴頭1 9與噴嘴夾持具1 2分別當 插座部4之插入部來利用。相對於內徑不同之插 # 可拆除噴嘴附屬裝置9而將噴嘴夾持具12當作 使用。 從噴嘴插入部21之前端與橡膠夾持具35已 態一旦將噴嘴附屬裝置9插入於插座部4，噴嘴 9之附屬裝置側閥桿25與插座部4之閥桿3 8的 間就會撞擊。從此狀態一旦進一步插入噴嘴附屬 閥3 6就會後退而使插座部4內之流路開放。之 屬裝置側閥桿25相接觸配置的噴嘴部8之閥本儷 後退而開放噴嘴部8內之流路。如此，就可確立 1池1之 9插入至 嘴附屬裝 與橡膠夾 啓狀態以 ，如第4 與設置於 如燃料匣 燃料識別 9之噴嘴 此，就可 作插入至 座部4， 插入部來 接觸的狀 附屬裝置 前端彼此 裝置9， 後，與附 ! 13就會 噴嘴部8 -16- 200836397 (包含噴嘴附屬裝置9)與插座部4之連接部的燃料流路 〇 如此，藉由連接噴嘴部8 (包含噴嘴附屬裝置9 )與 插座部4，並且將內置於此等之閥機構分別構成開啓狀態 而打開液體燃料流路，即可將容納於燃料匣6之液體燃料 供給至燃料電池1之燃料容納部3。在提高燃料匣6連接 於燃料電池1之狀態下的可靠度等方面，重要的是可使燃 料匣6脫離，不會使燃料匣6側之閥機構因施加至燃料匣 6的彎曲或扭轉等之力而破損。 對於此點，本實施形態之燃料匣6係如前面所述般地 藉由使噴嘴附屬裝置9從噴嘴部8分離，即可維持內置於 噴嘴部8之閥機構的功能。更且，一旦噴嘴附屬裝置9從 噴嘴部8分離，內置於噴嘴部8的閥機構就會立即回到閉 合狀態。藉由此等，則由於即使在對燃料匣6施加彎曲或 扭轉等之力時，亦可維持閥機構之功能，並且可依此而確 立噴嘴部8內之燃料流路的閉合狀態，所以可抑制液體燃 料從燃料匣6漏出等。 另外，在噴嘴附屬裝置9與插座本體32，較佳爲適用 例如依鍵部與鍵槽之組合所構成的燃料識別手段。藉由事 先將相應於液體燃料之具有一對形狀的鍵部與鍵槽形成於 噴嘴附屬裝置9與插座本體32，即可防止液體燃料之誤注 入等。更且，可在噴嘴附屬裝置9與插座本體32，適用依 彈性突起或彈性銷等之彈性構件以及與之相卡合的溝槽之 組合所構成的噴嘴保持機構。藉由此等，即可提高對燃料 -17- 200836397 匣6之燃料電池1的連接可靠度。 其次，就上述實施形態之燃料電池1中的起電部2之 具體構造加以說明。燃料電池1並非被特別限定，例如可 適用衛星型之燃料匣6於需要時被連接的被動型或主動型 之DMFC。在此，參照第8圖就在燃料電池1適用內部氣 化型之DMFC的實施形態加以說明。第8圖所示的內部氣 化型（被動型）之DMFC1，係除了具備起電部2與燃料 容納部3以外，亦具備介設於此等之間的氣液分離膜5 1。 起電部2係具備膜電極接合體（Membrane Electrode Assembly ： MEA )，該膜電極接合體係由具有陽極觸媒層 52與陽極氣體擴散層53的陽極（燃料極及具有陰極 觸媒層54與陰極氣體擴散層55的陰極（氧化劑極/空氣 極）；以及以陽極觸媒層52與陰極觸媒層54所夾持的質 子（氫離子）傳導性之電解質膜56所構成。 作爲陽極觸媒層52及陰極觸媒層54中所含有之觸媒 ，係可列舉例如Pt (鉑）、Ru (釕）、Rh (鍺）、Ir (銥 )、〇s (餓）、Pd (鈀）等之鉛族元素的單體、含有鉑族 元素的合金等。在陽極觸媒層52較佳爲使用對甲醇或一 氧化碳具有較強耐性的Pt-Ru (鉑-釕）或Pt-Mo (鉑-鉬） 等。在陰極觸媒層54較佳爲使用Pt或Pt-Ni (鈾·鎳）等 。在觸媒可使用載體觸媒、或者無載體觸媒，其中載體觸 媒係使用如碳材料之導電性載劑。 作爲構成電解質膜56之質子傳導性材料，係可列舉 例如具有磺酸基之碳化氫系樹脂、鎢酸或磷鎢酸等之無機 -18- 200836397 物等。作爲具有磺酸基之氟系樹脂，係可例示Nafi〇n (商 品名’杜邦公司製）或Flemion (商品名，旭硝子公司製 )等。但是，並非被限定於該等。 層積於陽極觸媒層5 2之陽極氣體擴散層5 3，係扮演 著對陽極觸媒層5 2均一地供給燃料的角色，同時亦具有 陽極觸媒層52之集電功能。層積於陰極觸媒層54之陰極 氣體擴散層55 ’係扮演著對陰極觸媒層54均一地供給氧 化劑的角色，同時亦具有陰極觸媒層5 4之集電功能。在 陽極氣體擴散層5 3係層積有陽極導電層5 7作爲集電體。 在陰極氣體擴散層55係層積有陰極導電層58作爲集電體 〇 陽極導電層5 7或陰極導電層5 8，係以例如由如金之 導電性金屬材料製成的篩孔（mesh )、多孔質膜、薄膜等 所構成。更且，在電解質膜5 6與陽極導電層57之間、及 電解質膜5 6與陰極導電層5 8之間，係分別介設有橡膠製 之〇型環5 9、60，藉由此等即可防止燃料或氧化劑從起 電部2漏出。 在燃料容納部3之內部，係塡充有甲醇燃料作爲液體 燃料F。燃料容納部3係在起電部2側開口，在該燃料容 納部3之開口部與起電部2之間設置有氣液分離膜5 1。氣 液分離膜5 1，係只使液體燃料F之氣化成份透過，而不 使液體成份透過的膜。作爲氣液分離膜5 1之構成材料， 係可例示如聚四氟乙烯之氟樹脂。所謂液體燃料F之氣化 成份，係在使用甲醇水溶液作爲液體燃料F之情況意味著 -19- 200836397 由甲醇之氣化成份與水之氣化成份所構成的混合氣’而在 使用純甲醇作爲液體燃料F之情況意味著甲醇之氣化成份 〇 在陰極導電層5 8上係層積有保濕層6 1，更在其上層 積有表面層62。表面層62係具有調整作爲氧化劑之空氣 的取入量之功能。空氣的取入量係以形成於表面層62之 空氣導入口 63的個數或尺寸來調整。保濕層6 1係含浸有 以陰極觸媒層54所生成的水之一部分，用以扮演著抑制 水之蒸發揮散的角色，並且具有對陰極氣體擴散層55均 一地導入氧化劑，以促進氧化劑均一地擴散至陰極觸媒層 54的功能。保濕層6 1係以如聚乙烯或聚丙烯之多孔質體 的多孔質構造構件所構成。 然後，在燃料容納部3上依序層積氣液分離膜5 1、起 電部2、保濕層61、表面層62，並藉由從其上方覆蓋不銹 鋼製之蓋體64來保持整體，即可構成被動型DMFC1。在 蓋體64之與形成於表面層62之空氣導入口 63相對應的 部分設置有開口。在燃料容納部3係設置有承接蓋體64 之爪64a的凸階65，並藉由將爪64a歛縫於凸階65即可 利用蓋體64 —體地保持DMFC1整體。第8圖中雖然已省 略圖示，但是如第1圖所示在燃料容納部3之下面側設置 具有插座部4之燃料供給部5。 在具有上述構成之被動型DMFC (燃料電池）1中， 燃料容納部3內之液體燃料F (例如甲醇水溶液）會氣化 ’且此氣化成份會透過氣液分離膜5 1而供給至起電部2。 -20- 200836397 在起電部2內，液體燃料F之氣化成份係在陽極氣體擴散 層53擴散並供給至陽極觸媒層52。供給至陽極觸媒層52 之氣化成份，係產生如化學式（1 )所示的甲醇之內部重 組反應。 CH30H + H20-> C02 + 6H + + 6e· …（1) # 另外，在使用純甲醇作爲液體燃料F之情況，由於水 蒸氣不被燃料容納部3供給，所以會使在陰極觸媒層5 4 生成之水或電解質膜56中之水與甲醇起反應而生成化學 式（1 )之內部重組反應。或是，不依據化學式（1 )之內 部重組反應，而是依據不需要水之其他的反應機構而產生 內部重組反應。 以內部重組反應所生成的質子（H+)係傳導於電解質 膜56，並到達陰極觸媒層54。從表面層62之空氣導入口 # 63取入的空氣（氧化劑），係擴散於保濕層61、陰極導 電層58、陰極氣體擴散層55，並供給至陰極觸媒層54。 _ 供給至陰極觸媒層54之空氣，係產生化學式（2 )所示之 反應。藉由該反應，可產生伴隨水之生成而得的發電反應 (3/2) 02 + 6H + + 6e--> 3H2〇 …（2) 隨著基於上述之反應而進行發電反應，燃料容納部3 -21 - 200836397 內之液體燃料F (例如甲醇水溶液或純甲醇）就會消耗。 由於燃料容納部3內之液體燃料F —旦變空就會停止發電 反應，所以在該時間點，或在此以前的時間點，會從燃料 匣6供給液體燃料至燃料容納部3內。來自燃料匣6之液 β 體燃料的供給，係如前面所述般可藉由將燃料匣6側之噴 嘴部8 (包含噴嘴附屬裝置9)插入至燃料電池1之插座 部4並予以連接來實施。 • 另外，本發明之燃料匣，係可爲應用於燃料電池亦可 爲非被限定於該機構等。適用本發明之燃料匣的燃料電池 ，係可藉由燃料匣來供給液體燃料亦可爲毫不被限定於該 方式或機構等。燃料電池之具體構成只要在未脫離本發明 之技術思想的範圍內仍可具體化。更且，可作適當地組合 上述實施形態所示的複數個構成要素，或從實施形態所示 的全構成要素中刪除幾個構成要素等各種的變化。本發明 之實施形態係可在本發明之技術思想的範圍內進行擴充或 • 變更，而經該擴充、變更後的實施形態亦涵蓋於本發明之 技術思想內。 (產業上之可利用性） 由於本發明之態樣的燃料電池用燃料匣，在對連接於 燃料電池的燃料匣施加彎曲或扭轉等之力時噴嘴附屬裝置 可從噴嘴部分離，所以可維持內置於噴嘴部之閥機構的功 能。因而，可抑制因閥機構之損傷而造成液體燃料漏出等 的不良情況之發生。由於該種燃料匣在可靠度或安全性方 •22- 200836397 面優越，所以可有效地利用於被當作各種裝置之電源或充 電器等來使用之燃料電池中。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明實施形態之燃料電池用燃料匣與 應用該燃料匣之燃料電池的構成。 第2圖係顯示第1圖所示的燃料匣中之噴嘴部及噴嘴 附屬裝置之構成的組裝圖。 第3圖係顯示第1圖所示的燃料匣中之噴嘴部及噴嘴 附屬裝置之構成的剖面圖。 第4圖係顯示第3圖所示的噴嘴部與噴嘴附屬裝置之 變化例的剖面圖。 第5圖係顯示噴嘴附屬裝置從第3圖所示的燃料匣之 噴嘴部分離之狀態的剖面圖。 第6圖係顯示連接第1圖所示的燃料匣與燃料電池以 前之狀態的剖面圖。 弟7圖係顯不連接第1圖所不的燃料匣與燃料電池以 後之狀態的剖面圖。 第8圖係顯示作爲第1圖所示的燃料電池之一例的內 部氣化型DMFC之構成的剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 :燃料電池 2 :起電部 -23 - 200836397 燃料收容部 插座部 燃料供給部 燃料匣 匣本體 噴嘴部 噴嘴附屬裝置 燃料吐出口 閥壓帽 :連通孔 噴嘴夾持具 :切口部 閥本體 閥頭 本體側閥桿 閥座 〇型環 壓縮彈簧 噴嘴頭 :突起部 基座部 噴嘴插入部 環狀襯墊 凹部 -24- 200836397 2 4 :噴嘴口 25 :附屬裝置側閥桿 2 5 a :大徑部 2 5 b :小徑部 ~ 25c :突起 ' 26 :鍵部 27 :鍵槽 • 28 :拉出用突起部 2 9 :機械鍵 3 1 :噴嘴之插入口 32 :插座本體 3 3 :本體上部 3 4 :本體下部 3 5 :橡膠夾持具 36 :閥 _ 3 7 :閥頭 3 8 :閥桿 39 :閥座 40 : Ο型環 4 1 :壓縮彈簧 42 :連通孔 5 1 :氣液分離膜 52 :陽極觸媒層 53 :陽極氣體擴散層 -25- 200836397 5 4 :陰極觸媒層 5 5 :陰極氣體擴散層 5 6 :電解質膜 5 7 :陽極導電層 ^ 5 8 :陰極導電層 • 5 9、6 0 : Ο 型環 61 :保濕層 _ 6 2 :表面層 63 :空氣導入口 64 :蓋體 64a :爪 65 :凸階 -26-

Claims (1)

1. 200836397 十、申請專利範圍 1 · ~種燃料電池用燃料匣，其特徵在於： 具備： E本體’其容納燃料電池用之液體燃料；及 噴嘴部’其設置於前述匣本體，並內置閥機構；以及 @嘴附屬裝置’其以可分離之方式安裝於前述噴嘴部 ，並具有連接於燃料電池之噴嘴插入部。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載的燃料電池用燃料匣 ’其中前述噴嘴附屬裝置，係在對連接於燃料電池之前述 燃料厘施加彎曲方向或扭轉方向之力時，會從前述噴嘴部 分離。 3 ·如申請專利範圍第1項所記載的燃料電池用燃料匣 ’其中則述噴嘴部，係具備：噴嘴夾持具，其設置於前述 匣本體；及閥本體’其配置於前述噴嘴夾持具內，並具有 閥頭與本體側閥桿；以及彈性構件，其將前述閥頭按壓至 δ又置BU述噴嘴夾持具內之閥座，以將前述噴嘴部內之前 述液體燃料的流路保持於閉合狀態。 4 ·如申請專利範圍第3項所記載的燃料電池用燃料匣 ，其中，前述本體側閥桿係以其前端位於前述噴嘴夾持具 之內部的方式所配置。 5 ·如申請專利範圍第3項所記載的燃料電池用燃料匣 ，其中，在前述噴嘴夾持具設置有機械鍵。 6 ·如申請專利範圍第3項所記載的燃料電池用燃料匣 ，其中前述噴嘴附屬裝置，係具備：噴嘴頭，其以可分離 -27- 200836397 之方式安裝於前述噴嘴夾持具之外側，並具有前述噴嘴插 入部；以及附屬裝置側閥桿，其配置於前述噴嘴頭內，並 配置於前述本體側閥桿上。 7·如申請專利範圍第6項所記載的燃料電池用燃料匣 ，其中’前述噴嘴頭係具有藉由切槽嵌合來與前述噴嘴夾 ' 持具連接的連接部，前述連接部係在對前述燃料匣施加扭 轉方向之力時設成可轉動。 # 8 ·如申請專利範圍第7項所記載的燃料電池用燃料匣 ’其中，前述噴嘴附屬裝置係在施加彎曲方向之力時藉由 使前述連接部變形而從前述噴嘴部分離。 9·如申請專利範圍第6項所記載的燃料電池用燃料匣 ，其中，具備：鍵部，其設置於前述噴嘴夾持具之外周面 及前述噴嘴頭之內周面的其中一方；以及鍵槽，其設置於 前述噴嘴夾持具之外周面及前述噴嘴頭之內周面的其中另 一方，並與前述鍵部相卡合以使前述噴嘴夾持具與前述噴 • 嘴頭連接。 10.如申請專利範圍第9項所記載的燃料電池用燃料 匣，其中前述噴嘴附屬裝置，係在對連接於燃料電池之前 述燃料匣施加彎曲方向或扭轉方向之力時藉由使前述鍵槽 變形，而從前述噴嘴部分離。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所記載的燃料電池用燃料 匣，其中，前述噴嘴部之閥機構係在前述鍵槽變形的同時 成爲閉合狀態。 12.如申請專利範圍第1〇項所記載的燃料電池用燃料 -28- 200836397 匣，其中，前述噴嘴頭係由金屬材料或超級工程塑膠材料 所形成。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所記載的燃料電池用燃料 匣，其中，在前述噴嘴頭之內部施予表面處理。 H如申請專利範圍第6項所記載的燃料電池用燃料 匣，其中，在前述噴嘴附屬裝置及前述附屬裝置側閥桿之 至少一方，設置有防止前述附屬裝置側閥桿脫落的脫落防 止機構。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所記載的燃料電池用燃料 匣，其中前述脫落防止機構，係設置於前述附屬裝置側閥 桿，並具有比前述噴嘴插入部之內徑還大的大徑部。 1 6 .如申請專利範圍第1項所記載的燃料電池用燃料 匣，其中，前述噴嘴附屬裝置係具有設置於其外周面的拉 出用突起部。 1 7 ·如申請專利範圍第1項所記載的燃料電池用燃料 匣，其中，在前述噴嘴頭及前述噴嘴夾持具之外表面設置 有機械鍵，並且前述噴嘴頭及前述噴嘴夾持具係具有不同 的外徑。 18.—種燃料匣用噴嘴附屬裝置，其特徵在於： 具備： 噴嘴頭，其安裝於燃料電池用燃料匣之噴嘴部；及 噴嘴插入部，其設置於前述噴嘴頭之前端側，並連接 於燃料電池；以及 附屬裝置側閥桿，其配置於前述噴嘴頭內， -29- 200836397 並以可分離之方式安裝於前述燃料匣之噴嘴部。

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