1326931 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於燃料電池用燃料卡匣和使用該卡厘之燃 料電池》 【先前技術】 近年’爲了要使筆記型電腦或行動電話等的各種攜帶 % 用電子機器不必長時間充電仍能夠使用，嘗試將燃料電池 用來作爲該攜帶用電子機器的電源。燃料電池的特徵爲具 有只要供應燃料和空氣就可以發電，又補充燃料的話，可 以長時間連續發電。因而，若是可以將燃料電池小型化的 話’則稱得上極有助於用來作爲攜帶用電子機器的電源之 系統。 使用能量密度很高的甲醇燃料之直接甲醇型燃料電池 (DMFC : direct methanol fuel cell)能夠小型化，再者燃 • 料的處理容易，故期待作爲攜帶機器用的電源》DMFC的 液體燃料供應方式已知有：氣體供給型或液體供給型的主 動方式、使燃料存放部內的液體燃料在電池內部氣化後供 應到燃料極之內部氣化型等的被動型方式。這些供應方式 當中’主動方式由於能夠DMFC的高出力化（大電力化） ’故期待能來作爲筆記型電腦等的電源。 內部氣化型等的被動方式，由於不必要如同燃料幫浦 之動力式的燃料移送手段，所以特別有助於DMFC的小型 化。例如’曰本專利文獻1或專利文獻2中，對於具備有 -5- (2) 1326931 保持液體燃料的燃料浸透層、及使被保持持在燃料浸透層 中之液體燃料的氣化成分擴散來供應到燃料極的燃料氣化 層之被動型DM FC已有記載。這種被動型DMFC期待能成 爲攜帶用音響裝置或行動電話等小型攜帶機器等的電源。 主動型DMFC係將存放液體燃料的燃料卡匣連接到燃 料電池本體’從該燃料卡匣直接或是經由燃料存放部（稀 釋調整槽等）使液體燃料循環，藉此來將液體燃料供應到 φ 燃料電池薄膜電極組。一方面，內部氣化型等的被動型 DMFC ’具備有燃料存放部及使液體燃料氣化的機構，與 主動型同樣’使用燃料卡匣來對於燃料存放部供應液體燃 料。衛星形式（外部注入式）的燃料卡匣，嘗試使用分別 由內部設有閥機構的噴嘴部及插座部所構成的聯結器，進 行液體燃料的阻斷和注入（例如參考日本文獻3 )。 內部氣化型等的被動型DMFC，例如爲了要搭載在攜 帶用電子機器而持續變小型，其結果導致DMFC側的插座 • 部或燃料卡匣側的噴嘴部也有小型化的趨勢。將這種噴嘴 部與插座部予以連接，從燃料卡匣來將液體燃料注入到 DMFC的燃料存放部的情況，會有對燃料卡匣施加彎曲負 荷的力量時導致損壞之虞。 燃料卡匣係利用內設在噴嘴部的閥機構來阻斷液體燃 料’故會有噴嘴損壞導致存放在燃料卡匣中的液體燃料漏 出之虞。即使噴嘴損壞時閥機構沒有損壞，仍會有閥機機 的構成零件突出致使閥機構誤動作而漏出液體燃料的危險 性。 -6- (3) 1326931 對於 DMFC用燃料卡匣的噴嘴部使用聚醚醚酮 (Polyether ether ketone,PEEK)、聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide Ether,PPS) 液晶聚合物（Liquid Crystal Polymer，LCP)等的超級工程塑膠；或聚對苯二甲酸乙二醇 醋（Polyethylene terephthalate ,ΡΕΤ)、聚對苯二甲酸丁二 醇醋（Polybutylene Terephthalate,PBT)、聚縮醒 (P〇lyaCetal，POM)等的泛用工程塑膠，進行檢討。然而， φ 這些工程塑膠既硬又韌性不佳，所以有對彎曲負荷容易折 損的問題點。 〔專利文獻1〕日本專利第3413111號公報 〔專利文獻2〕日本專利特開2004 - 1 7 1 844公報 〔專利文獻3〕日本專利特開2004 — 1 27824公報 【發明內容】 本發明的目的係提供能夠抑制發生噴嘴部損壞的情況 # 的缺失之燃料電池用燃料卡匣、及適用該燃料卡匣之燃料 電池。 ，·匕 ° \ ' ( β . . 本發明形態的燃料電池用燃料卡匣，.其特徵爲具備有 :存放燃料電池用的液體燃料之卡匣本體/及被設羃在前 述卡匣本體，內部設有具有分割構造的閥機構之噴嘴部。 本發明形態的燃料電池，其特徵爲具備有：本發明形 態之燃料電池用燃料卡匣 '及配備有具眘可.拆裝地舆前述 燃料卡匣的前述噴嘴部相連接的插座部之燃料_放部和從 4« , · 前述燃料存放部供應前述液體燃料來進行發怍之‘起電 (4) 1326931 部之燃料電池本體。 【實施方式】 以下，針對用來實施本發明的形態進行說明。第1圖 爲表示本發明的實施形態之燃料電池的構成之圖。第1圖 所示的燃料電池1具備有：主要由成爲起電部之燃料電池 薄膜電極組2和燃料存放部3所構成之燃料電池本體4、 φ 及將液體燃料供應到燃料存放部3之衛星形式（外部注入 式）的燃料卡匣5。在燃料存放部3的下面側，設置具有 成爲液體燃料的供應口之插座部6之燃料供應部7。如同 以下所詳述，插座部6內部設有閥機構，除了供應液體燃 料時之外，成爲閉合狀態。 燃料卡匣5具有存放燃料電池用的液體燃料之卡匣本 體（容器）8。卡匣本體8的前端開口部，設有成爲將該 內部所存放的液體燃料供應到燃料電池本體4時的燃料噴 # 出口之噴嘴部9。噴嘴部9如同後述內部設有閥機構，除 了供應液體燃料時之外，成爲閉合狀態。這種燃料卡匣5 只在液體燃料注入燃料存放部時才連接到液體燃料本體4 〇 燃料卡匣5的卡匣本體8，存放與燃料電池本體4相 對應的液體燃料，例如直接甲醇型燃料電池（DMFC )的 話，則存放各種濃度的甲醇水溶液或純甲醇等的甲醇燃料 。存放在卡匣本體8的液體燃料並不侷限於甲醇燃料，例 如也可以存放乙醇水溶液或純乙醇等的乙醇燃料、丙醇水 -8- (5) 1326931 溶液或純丙醇等的丙醇燃半斗 '乙=醇水溶液或純乙二醇等 的乙二醇燃料、二甲酸、甲酸、其他的液體燃料。無論如 何，存放與燃料電池本體4相對應的液體燃料。 被設置在燃料電池本體4的燃料存放部3之插座部6 及被设置在燃料卡匣5的卡匣本體8之噴嘴部9係構成一 對連接機構（聯結器）。有關插座部6及噴嘴部9所構成 之聯結器的具體構成，參考第2圖來進行說明。第2圖爲 • 表示本發明的實施形態之燃料電池用燃料卡匣5的構成。 第2圖中表示燃料卡匣5的噴嘴部與燃料電池本體4的插 座部6相連接之前的狀態。 燃料電池本體4與燃料卡匣5相連接之聯結器中，作 爲卡匣側連接機構的噴嘴部（公側聯結器）9，具有由基 體部11及插入部12所構成之噴嘴頭。基體部n係裝著 在卡匣本體8的前端開口部。基體部I〗具有與插座部6 相對向之平坦面11a’以突出該平坦面lla的方式設置圓 • 筒狀的插入部12。插入部12的該前端側具有噴嘴口 13。 基體部11的內側設有閥座14。基體部11與插入部丨2則 是一體成形。 在噴嘴頭的內部配置杯狀的閥支架15。閥支架15位 於基體部11的內側，與基體部11共同來限定閥室。閥支 架15係利用卡匣本體8及基體部π夾入該前端外緣部來 予以固定。在利用基體部11及閥支架15所限定之閥室內 配置閥16。閥16具備有：具有閥頭17a之閥本體17、及 被設置在閥本體17的前端部之圓柱狀的閥桿18、及被設 • 9 - (6) 1326931 置在閥本體1 7的後方側之導銷1 9。 如同後述，閥16具有向軸方向分割的構造。具有閥 頭17a之閥本體17，配置在利用基體部11及閥支架15所 限定之閥室內。閥桿18收納在圓筒狀的插入部12內。閥 16能夠向軸方向（噴嘴部9的插入方向）進退。在閥頭 17a與閥座14之間配置〇封圈。例如用如同壓縮彈簧21 的彈性構件，隨時對閥本體17施加強制使閥頭17a推向 # 閥座14的力量，藉此來押壓〇封圈20。 通常狀態（燃料卡匣5脫離燃料電池本體4的狀態） ，經由〇封圈來強制使閥頭17a推向閥座，藉此來使噴嘴 部9內的燃料流路成爲閉合狀態。一方面，如同後述將燃 料卡匣5連接到燃料電池本體4，則閥桿18後退而使閥頭 17a脫離閥座14，使噴嘴部9內的燃料流路成爲開放狀態 。閥支架15的底部設有成爲液體燃料的流路之連通孔i5a 。被設置在閥本體1 7的後方側之導銷1 9則是插進連通孔 φ 15a 內。 閥16的閥桿18具有分割構造。具體上，閥桿18係 如第3圖所示，具有與閥本體17 —體化的桿基部22、及 與該桿基部22分割的桿前端部23。即是閥桿18由桿基部 22及桿前端部23的2種零件所構成，這兩種零件分別被 分割來成爲獨立的零件。該桿基部22與桿前端部23的接 觸面成爲閥桿18的分割面。 桿前端部23具有以不會從閥頭的插入部12脫落的方 式設置在桿基部22側的大徑部23a。閥前端部23具備有 -10- 12 (7) 1326931 配置在插入部12內之小徑部23 b、及具有大於插入部 內徑的外徑之大徑部23a。利用插入部12內的階段狀孔 壓制大徑部23a，藉此來防止桿前端部23脫離插入部 。桿基部22具有與桿前端部23的大徑部23a相同的直 。使這兩基部22與桿前端部23的大徑部23a相接觸來 裝閥1 6，以這狀態來配置到噴嘴頭內。 在閥桿18與插入部12的內壁面之間設置液體燃料 • 流路的情況，桿基部22及桿前端部23可以不必考慮周 向的位置關係，單是接觸來進行組裝。一方面，會有在 方向上形成溝槽來將液體燃料的流路設置在閥桿1 8的 周面的情況。這種情況最好是如第4圖和第5圖所示， 桿前端部23的大徑部及桿基部22(第4圖和第5 中未圖示），設置顯示周方向的位置之導引鍵。 可以藉由使用導引鍵24，對準桿基部22與桿前端 23之周方向的位置來進行閥16的組裝。此處則是顯示 • 有2個導引鍵24的桿前端部23，不過導引鍵24的個數 不侷限於2個，例如也可以是丨個或4個。此外，在插 部12的內壁面’對應於設置在閥桿18側的導引鍵24 設置鍵槽。藉由將閥桿18側導引鍵24與插入部12的 槽相卡合’對準桿基部22與桿前端部23之周方向的位 〇 閥桿18之桿則端部23的構成材料或桿基部22被 體化之桿本體17的構成材料’例如可以使用超級工程 膠或泛用工程塑膠。進而，閥16的構成材料最好是與 來 12 徑 組 的 方 軸 外 在 圖 部 具 並 入 來 鍵 置 塑 甲 -11 - (8) 1326931 醇燃料相接觸，具有耐甲醇性。這樣的材料例如列舉有： 聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚縮醒 等的泛用工程塑膠以及聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物 等的超級工程塑膠。 有關閥16以外的噴嘴部9，最好也是由同樣的超級工 程塑膠或泛用工程塑膠所構成。上述的各材料都具有良好 的耐甲醇性。具體上，經過以ns Κ7ΐ μ的「塑膠的耐藥 φ 品性試驗方法」爲基準之純甲醇的浸漬試驗，符合質量變 化率爲0.3%以下、長度變化率爲0.5%以下、厚度變化率 爲〇 · 5 %以下的條件》各變化率的値未達上述的値，則會 有將甲醇燃料等存放到燃料卡匣5來使用時，在噴嘴部9 發生溶解或應力裂痕等之虞。因此，降低燃料卡匣5實用 上的耐久性或可靠性。 燃料卡匣5側的噴嘴部9有隨著燃料電池本體4的小 型化而被小徑化的趨勢。被小徑化的噴嘴部9會有對燃料 Φ 卡匣5施加彎曲負荷（來自對燃料卡匣5的插入方向具有 角度的方向之力量所造成的負荷）時導致損壞之虞。具體 上，會有如第6圖所示，突出基體部11的插入部12折損 的可能性。噴嘴部9受損壞的危險性則是愈小徑化則愈高 ，尤其，用對於上述過的超級工程塑膠或泛用工程塑膠等 的彎曲負荷之韌性較差的的材料來構成噴嘴部9的情況則 容易損壞。 本實施形態中，使用將閥桿18分割成桿基部22和桿 前端部23的構造。因而，即使如第6圖所示閥頭的插入 -12- (9) 1326931 部12折損’仍只有桿前端部23與插入部一起脫離，藉此 可以防止阻斷液體燃料的閥機構（利用閥頭17a阻斷液體 燃料的機構）受到損壞。即是閥桿1 8與閥本體1 7 —體化 的情況’與閥桿18與插入部12 —起折損，則會有閥機構 也損壞之虞。針對這點’將閥桿18分割成桿基部22和桿 前端部23，藉此就可以防止閥桿18損壞導致閥機構的損 壞。 # 進而’閥桿18與閥本體17 —體化，則即使插入部12 損壞時閥桿18沒有折損，損壞後閥桿18仍突出基體部11 的平坦面1 1 a。這狀態會有誤按壓閥桿1 8的情況漏出液體 燃料之虞。本實施形態中，即使噴嘴部9損壞的情況，桿 前端部23仍與插入部12 —起脫離，故不會損壞後閥桿18 突出基體部11的平坦面11a。因此，能夠抑制發生噴嘴部 9損壞時的缺失（漏出液體燃料）。 如同上述過插入部12損壞的情況，桿前端部23最好 Φ 是以閥桿18的一部份不會突出基體部11的平坦面lla的 方式脫離。因此，桿基部22與桿前端部23的分割面最好 是位於與基體部11的平坦面lla相同的面上，或是比平 坦面1 1 a還要更閥本體17側（卡匣本體8側）。藉此就 可以更加確實地防止插入部12損壞時閥桿18的突出。 適用於閥16的分割構造並不侷限於將閥桿18分割成 桿基部22和桿前端部23的構造。如第7圖所示，也可以 使閥本體17及閥桿18予以分割。即是第7圖所示的閥16 具有：具有閥頭17a之閥本體17、及被配置在該閥本體 -13- 1326931 do) Ϊ7的前端側，且與閥本體17分割之閥桿18。此外，有關 其他的構造則與第2圖同樣。 閥16係由具有閥頭17a之閥本體17及閥桿18的2 種零件所構成，這兩零件分別被分割來成爲獨立的零件。 該閥本體17與閥桿18的接觸面成爲閥16的分割面。閥 桿18具備有配置在插入部12內之小徑部、及具有大於插 入部12內徑的外徑之大徑部。利用插入部12內的階段狀 # 孔來壓制大徑部23a，藉此來防止閥桿I 8脫離插入部12 。使該閥本體17與閥桿18相接觸來組裝閥16，以這狀態 來配置到噴嘴頭內。 如此’將閥16分割成閥本體17和閥桿18的情況， 如第8圖所示，閥桿18與損壞的插入部12 —起脫離，故 可以防止閥機構（利用閥頭17a阻斷液體燃料的機構）受 到損壞。進而，也不會插入部12損壞後閥16的一部份突 出基體部11的平坦面11a。將閥16分割成閥本體17和閥 # 桿18的構造中，尤其，閥本體17的表面（閥本體17與 閥桿18的分割面），位於比基體部11的平坦面11a還要 更閥頭（基體部11)的內側，故可以更加確實地防止閥機 構誤動作造成的洩漏。 作爲燃料電池側連接機構的插座度（母側聯結器）6 ’如第2圖所示，具有圓筒狀的插座本體（外殼）31。插 座本體31具有本體上部31a、本體中部31b、本體下部 31c’這些被一體化來裝塡到燃料電池本體4的燃料供應 部7內。大致圓筒狀的本體上部31a具有插入噴嘴部的插 -14· (11) 1326931 入部12之插座口。 插座本體31的本體中部31b具有向該直徑方向內側 突出之環狀凸部32。在環狀凸部32上，設置彈性體支架 之橡膠支架33。橡膠支架33配置在本體上部31a內。橡 膠支架33係根據形狀（伸縮形狀）及材料特性（橡膠彈 性）來向軸方向施予彈性。橡膠支架33爲在噴嘴部9的 插入部1 2之間形成密封之密封構件，該內側則作爲燃料 φ 流路。 在插座本體31內配置閥34。閥34具備有：具有閥頭 35a之閥本體35、及被設置在閥本體35的前端側之閥桿 36、及被設置在閥本體35的後方側之導銷37。具有閥頭 35a之閥本體35配置在以本體中部31b及本體下部31(；所 形成之閥室內。閥桿36則是收納在橡膠支架33內。閥34 能夠向軸方向（噴嘴部9的插入方向）進退。 在閥頭35a與被形成在環狀凸部32的下面側之閥座 • 38之間配置〇封圈39。對閥本體35，例如藉由如同壓縮 彈環40的彈性構件’隨時施加將閥頭35a強制推向閥座 38的力量，藉此來押壓〇封圈。通常狀態（燃料卡匣5 從燃料電池本體4脫離的狀態）下，經由〇封圈39，閥 頭35a強制推向閥座38 ’藉此插座部6內燃料流路成爲閉 合狀態。 燃料卡匣5連接到燃料電池本體4，則閥桿36後退， 閥頭35a脫離閥座38，插座部6內的燃料流路則成爲開放 狀態。插座本體31的本體下部31c設有經由燃料供應部7 -15- (12) 1326931 內連接到燃料存放部3之連通孔41。此外，被設置在閥本 體35的後方側之導銷3 7插進連通孔41內。 如此’插座部6則使被設置在本體31內之燃料流路 經由被設置在本體下部31c之連通孔41來連接到燃料存 放部3。然後，閥16、34成爲開放狀態來將噴嘴部9和插 座部6內的燃料流路分別予以開放，藉此就能夠經由噴嘴 部9和插座部6將被存放在燃料卡匣5的液體燃料注入到 φ 燃料存放部3內。 當要將存放在燃料卡匣5的液體燃料供應到燃料電池 本體4的燃料存放部3，則要將燃料卡匣5的噴嘴部9插 入插座部6來予以連接。此處，在噴嘴部9之插入部12 的外周面，沿著燃料卡匣5的插入方向（噴嘴部9的軸方 向）’例如形成有2條導引槽25。一方面，在插座部6之 插座本體31的內周面，設置與導引槽25相卡合來導引燃 料卡匣5的插入之鍵部42。鍵部42係依照導引槽25的數 # 量’以向插座本體31的徑方向側突出的方式形成。 導引槽25的形狀，例如列舉有沿著插入部丨2的軸方 向之直線狀形狀。進而，導引槽25也可以將鍵部42沿著 軸方向導引，並且使噴嘴部9鎖定在插座部6，從中途就 向周方向移位。即是導引槽25並不侷限於直線形狀，也 可以是J形狀。與導引槽25相卡合的鍵部42，適用將輪 轂一體形成在插座本體31的內周面的形式、或將與插座 本體31不同構件的鍵插入插座本體31的形式等。鍵部42 也可以用金屬材料來形成。 -16- (13) 1326931 —面將鍵部42卡合到導引槽25，一面將噴嘴部9插 入插座部6，首先，插入部12的前端與橡膠支架33的前 端相接觸，閥16、34成爲開放狀態之前，確實密封燃料 流路的周邊。由插入部12的前端與橡膠支架33的前端相 接觸的狀態，將噴嘴部9插入插座部6，則噴嘴部9的閥 桿18和插座部6的閥桿36的前端彼此間相抵觸。由這狀 態再度將噴嘴部9插入插座部6，則插座部6的閥34後退 • 來將流路開放之後，噴嘴部9的閥16後退來確立燃料流 路。藉由此方式，將被存放在燃料卡匣5的液體燃料供應 到燃料電池本體4的燃料存放部3。 本實施形態中，如同前述過噴嘴部9的閥16中使用 分割構造。因此，將燃料卡匣5的噴嘴部9連接到燃料電 池本體4的插座部6時，即使對燃料卡匣5施加彎曲負荷 致使噴嘴部9(例如，插入部12)損壞，閥16的一部份 (閥桿18的桿前端部23或閥桿18本身）仍會與插入部 • 12 —起脫離，故可以防止閥機構受到損壞。進而，也不會 損壞後閥16的一部分突出基體部11的平坦面11a。藉此 能夠抑制燃料卡匣5的噴嘴部9損壞時造成的缺失（洩漏 液體燃料）。 然則，噴嘴部9損壞的燃料卡匣5則無法直接再度使 用。本實施形態的燃料卡匣5，如第9圖所示，具有被安 裝在損壞之噴嘴部9的外側之備用噴嘴45。備用噴嘴45 具有被配置在閥16的分割面（第3圖所示之桿基部22的 表面或第7圖所示之閥本體17的表面）上之備用的閥桿 -17- (14) 1326931 46。備用噴嘴45係在配置了備用的閥桿45之後裝著在損 壞之基體部1 1的外側。 如此’先準備備用噴嘴45，藉此則能夠再度使用噴嘴 部9損壞的燃料卡匣5。本實施形態中，即使噴嘴部9損 壞的情況，仍可以防止閥機構受到損壞。因此，在損壞之 噴嘴部9的外側，安裝具有備用的閥桿46之備用噴嘴45 ，藉此則不會導致液體燃料洩漏，可以再度使用燃料卡匣 φ 5。此外，第9圖中，圖號47爲密封液體燃料的〇封圈。 其次，針對燃料電池本體4的構造進行說明。燃料電 池本體4並沒有特別的限定，例如可以使用必要時連接衛 星形式的燃料卡匣5之被動型或主動型的DMFC。此處則 是參考第10圖來說明燃料電池本體4使用內部氣化型的 DMFC之實施形態。第10圖所示之內部氣化型（被動型 )的DMFC 4 ’除了具備構成起電部之燃料電池薄膜電極 組2及燃料存放部3，還具備夾在這兩之間之氣體選擇透 # 過膜51。 燃料電池薄膜電極組2具有：由具有陽極觸媒層52 和陽極氣體擴散層53之陽極（燃料極）、及具有陰極觸 媒層54和陰極氣體擴散層54之陰極（氧化劑極/空氣極 )、及用陽極觸媒層52和陰極觸媒層54來夾持之質子（ 氫離子）傳導性的電解質膜56所構成之膜電極接合體（ Membrane Electrode Assembly ： ΜEA )。 含在陽極觸媒層52和陰極觸媒層54的觸媒，例如列 舉有Pt、Ru' Rh、Ir、〇s、Pd等之白金族元素的單體及 •18- (15) 1326931 含有白金族元素的合金等。最好是陽極觸媒層52使用對 甲醇或一氧化碳有很強的耐性之Pt-Ru或Pt-Mo等。陰極 觸媒層54最好是使用Pt或Pt-Ni等。觸媒也可以使用如 同碳材料的導電性受載體之受載觸媒或者非受載觸媒的任 何一種。 構成電解質膜5 6的質子傳導性材料，例如列舉有如 同具有磺酸基的全氟磺酸聚合物之氟系樹脂（Nafion (商 品名’日本Dupont公司製造）或flemion(商品名，日本 旭硝子公司製造）等）、具有磺酸基碳化氫系樹脂、鎢酸 或磷鎢酸等的無機物等。惟，質子傳導性的電解質膜56 並不侷限於這些。 層積在陽極觸媒層52之陽極氣體擴散層53，擔負將 燃料均等供應到陽極觸媒層52的工作，同時還兼負陽極 觸媒層52的集電體。層積在陰極觸媒層54之陰極氣體擴 散層5 5，擔負將氧化劑均等供應到陰極觸媒層54的工作 • ，同時還兼負陰極觸媒層54的集電體。 在陽極氣體擴散層53層積陽極導電層57，在陰極氣 體擴散層55層積陰極導電層58。這兩導電層57、58例如 由以如同金的導電性金屬材料所組成之網目、多孔質膜、 薄膜等所構成。電解質膜56與陽極導電層57之間以及電 解質膜56與陰極導電層58之間，中間設有橡膠製的〇封 圈59、60，藉此來防止從燃料電池薄膜電極組（MEA) 2 洩漏燃料或洩漏氧化劑。 燃料槽等之燃料存放部3的內部’裝塡有甲醇燃料來 -19- (16) 1326931 作爲液體燃料F。燃料存放部3具有存放液體燃料F之箱 狀容器，該箱狀容器中與陽極（燃料極）相對向的面爲開 口著。在燃料存放部3的開口部與燃料電池薄膜電極組2 之間設置氣體選擇透過膜51。氣體選擇透過膜51爲只透 過液體燃料F的氣化成分，不讓液體成分透過之氣液分離 膜。 氣體選擇透過膜51的構成材料，例如列舉有如同聚 φ 四氟乙烯的含氟樹脂。經由氣體選擇透過膜51，對燃料電 池薄膜電極組2只供應液體燃料F的氣化成分。液體燃料 F的氣化成分係指當使用甲醇水溶液來作爲液體燃料F的 情況爲由甲醇的氣化成分和水的氣化成分所組成的混合氣 ，當使用純甲醇的情況則爲甲醇的氣化成分》 陰極導電極58上層積保濕層61，該上面則層積表面 層62。表面層62具有調整氧化劑也就是調整空氣的導入 量之功能，該調整係依據被形成在表面層62之空氣導入 # 口 63的個數或尺寸來進行。保濕層61係擔負浸漬經由陰 極觸媒層54所生成之水的一部份來抑制水的蒸散的工作 ，並且具有將氧化劑均等導入到陰極氣體擴散層55，促進 氧化劑均均等擴散到陰極觸媒層54的功能。保濕層6 1係 由多孔質構造的構件所構成。具體的構成材料，列舉有聚 乙烯或聚丙烯的多孔質體等。 在燃料存放部3上依序層積氣體選擇透過膜51、燃料 電池薄膜電極組2、保濕層61、表面層62’再從該上面例 如組裝不銹鋼製的殼體。用殻體來保持構成要件全體’藉 -20- (17) (17)1326931 此來構成本實施形態的被動型DMFC (燃料電池本體）4 。殼體64上在與被形成在表面層62的空氣導入口 63相 對應的部份設置開口。燃料存放部3設有承接殻體64爪 64a之平台65’將爪64a卡止在平台65上，利用殼體64 來一體保持燃料電池本體4全體。第10圖中雖省略了圖 示’但如同第1圖所示在燃料存放部3的下面側設有具有 插座部6的燃料供應部7。 具有如同上述的構成之被動型D MFC (燃料電池本體 )4係使燃料存放部3內的液體燃料F (例如，甲醇水溶 液）氣化，該氣化成分透過氣體選擇透過膜51供應到燃 料電池薄膜電極組2。燃料電池薄膜電極組2內，液體燃 料F的氣化成分經由陽極氣體擴散層53予以擴散，供應 到陽極觸媒層52。供應到陽極觸媒層52的氣體成分，產 生下述（1)式所示之甲醇的內部改質反應。 CH3OH + H20 — C02 + 6H + + 6e- ------( 1 ) 此外，使用純甲醇來作爲液體燃料F的情況，由於不 會從燃料存放部3供應水蒸氣，故經由陰極觸媒層54所 生成的水或電解質膜56中的水與甲醇起反應，產生（1) 式的內部改質反應。或者不依據（1)式的內部改質反應 ’利用不必水的其他反應機構來產生內部改質反應。 經由內部改質反應所生成的質子（H+ )，傳達到電解 質膜，到達陰極觸媒層54。從表面層62的空氣導入口 63 -21 - (18) 1326931 導入的空氣（氧化劑）’擴散到保濕層61、陰極導電層 58、陰極氣體擴散層55，供應到陰極觸媒層54。供應到 陰極觸媒層54的空氣，產生以下（2)式所示的反應。藉 由該反應’隨著水的生產生發電反應。 (3/2) 02 + 6H + + 6e' 3H2〇 ......( 2) • 隨著根據上述的反應持續進行發電反應，消耗燃料存 放部3內的液體燃料F (例如，甲醇水溶液或純甲醇）。 燃料存放部3內的液體燃料F消耗完畢則停止發電反應， 故在這時候或是在這之前，從燃料卡匣5將液體燃料供應 到燃料存放部3內。從燃料卡匣5供應液體燃料係經由如 前述將燃料卡匣5側的噴嘴部9插入燃料電池本體4側的 插座部6予以連接來實施。 本實施形態的燃料電池（被動型D M F C )，即使燃料 ® 卡匣5連接時噴嘴部9損壞，閥16的一部份仍與插入部 12 —起脫離，故可以防止閥機構受到損壞。進而，也不會 損壞後閥16的一部分突出基體部11的平坦面Ua。藉此 能夠抑制燃料卡匣5的噴嘴部9損壞時的缺失（洩漏液體 燃料）。因此’能夠提供既有可靠性又有實用性的燃料電 池系統1。 本發明適用於演進成小型化之內部氣化型等的被動型 D MFC。惟’本發明若爲用燃料卡匣來供應液體燃料之燃 料電池的話’並沒有對於該方式或機構等有所限定。這種 -22- (19) 1326931 燃料電池或用於該燃料電池的燃料卡匣也是含在本發明中 。另外，本發明的實施形態可以在本發明的技術上的思想 範圍內進行擴張或變更’該擴張、變更的實施形態仍含屬 在本發明的技術上的範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明的實施形態之燃料電池的構成之 Φ 圖。 第2圖爲表示第1圖所示之燃料電池的噴嘴部及插座 部的構成之剖面圖。 第3圖爲表示適用於第2圖所示的噴嘴部之閥之剖面 圖。 第4圖爲表示第3圖所示之閥桿的變形例之正面圖。 第5圖爲第4圖所示的閥桿之平面圖。 第6圖爲表示第2圖所示之噴嘴部的插入部損壞的狀 φ 態之剖面圖。 第7圖爲表示第2圖所示之噴嘴部的變形例之剖面圖 〇 第8圖爲表示第7圖所示之噴嘴部的插入部損壞的狀 態之剖面圖。 第9圖爲表示在損壞後的噴嘴部裝著了備用噴嘴的狀 態之剖面圖。 第10圖爲表示本發明的實施形態之燃料電池本體的 構成例之剖面圖。 -23- (20) 1326931 〔產業上·利用的可能性〕 本發明形態的燃料電池用燃料卡匣，由於內設在噴嘴 部內部的閥機構採用分割構造，故即使對噴嘴部施加彎曲 負荷致使損壞的情況，仍可以抑制發生閥機構損壞或閥機 構誤動作導致液體燃料漏出等的缺失。因此，能夠提供使 用這種燃料卡匣來提高可靠性或實用性之燃料電池。 • 【主要元件符號說明】 1 ： 燃料電池 2 : 燃料電池薄膜電極組 3 ： $料存放部 4 ： 燃料電池本體 5 : 燃料卡匣 6 ： 插座部 8 : 卞匣本體 9 ： 噴嘴部 11 ： 基體部 12 ： :插入部 1 4 ： 閥座 15 ： 閥支架 16 ： 閥 17 ： 閥本體 17a :閥頭 18 : 閥桿 20 ： 0封圈 21 : 壓縮彈簧 22 ： 捭基部 23 : 桿前端部 23a :大徑部 23b :小徑部 -24-