JP2000268836A

JP2000268836A - 発電デバイス

Info

Publication number: JP2000268836A
Application number: JP11069093A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Hikuma; 弘一郎日隈
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-29
Anticipated expiration: 2019-03-15
Also published as: JP4296625B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液体燃料のクロスオーバーを防ぐことができ
ると共に、液体燃料が減少したり上下位置関係が変動し
ても負極に安定して燃料を供給することができる発電デ
バイスを提供する。【解決手段】燃料を酸化する負極１１と酸素を還元す
る正極１２とが電解質層１３を介して対向して設けられ
ている。負極１１には隣接して液体燃料貯蔵部１４が設
けられている。液体燃料貯蔵部１４の内部には液体燃料
Ｌを収納する収納空間１４ａが設けられており、負極１
１に隣接して液体燃料含浸部１５が配設されている。こ
の液体燃料含浸部１５は、ポリパーフルオロスルホン酸
系の樹脂により構成されており、毛管現象などにより液
体燃料Ｌを負極１１の近傍に補充するようになってい
る。これにより、負極１１に供給される液体燃料Ｌの量
が制御されてクロスオーバーが防止されると共に、液体
燃料Ｌが減少しても負極１１に安定して供給することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解質層を介して
対向する正極と負極とを有し、正極により酸素を還元し
負極により燃料を酸化する発電デバイスに係り、特に、
燃料に液体燃料を用いる発電デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の分野においては、技術
の進歩により、携帯用小型ＡＶ（オーディオ・ビジュア
ル）機器、携帯電話あるいは携帯情報端末に代表される
小型の携帯用電子機器が急速に発達しつつある。それに
伴い、それらに使用するポータブル電源として、高エネ
ルギー密度を有し小型で長時間の使用が可能な発電デバ
イスの開発が求められている。

【０００３】このような発電デバイスとしては現在のと
ころ二次電池が主流であり、その研究開発が活発に行わ
れている。最近では、ニッケル水素二次電池の急速な高
性能化、またはリチウムイオン二次電池の実用化などが
進んでおり、ポータブル電源としてある程度の性能が得
られきている。しかし、用いられる携帯用電子機器の種
類によっては、未だ十分な連続使用時間を保証する程度
までには至っていないのが現実である。

【０００４】そこで、二次電池に代わる他の発電デバイ
スの開発も期待されている。例えば、高エネルギー密度
を有する他の発電デバイスとしては、空気電池あるいは
燃料電池などが挙げられる。このうち空気電池は、正極
活物質として空気中の酸素を用い、酸素と負極を構成す
る金属とが電解質膜を介して反応することにより発電す
るものである。よって、空気電池は、正極活物質の充填
スペースが不要であると共に、電池全体としてエネルギ
ー密度が非常に高いという特徴を有している。しかし、
その一方で、空気電池は、アルカリ性の電解質が空気中
の二酸化炭素と反応して経時劣化を生じてしまうために
自己放電率が大きいという問題がある。また、電池が消
耗した場合に通常の二次電池のように充電ができないの
で、携帯用電子機器の電源には適していないという問題
もある。

【０００５】また、燃料電池は、負極に供給された燃料
が酸化されて電子とプロトンに分離し、そのプロトンが
正極まで移動して正極に供給された酸素と反応すること
により発電するものである。このような燃料電池は、物
質の燃焼エネルギーを直接電気エネルギーに変換するこ
とから、一般の火力発電などに比べてエネルギー変換効
率が非常に高く、発電の際に生成するものが水だけで低
公害性であるという特徴を有している。また、空気電池
と異なり、燃料および酸素の供給さえ行えば継続して使
用することができるという特徴も有している。そのた
め、古くから燃料電池は大規模発電用として開発研究が
なされてきている。

【０００６】更に、近年においては、高分子固体電解質
層を用いた燃料電池が開発され、室温から９０℃程度の
比較的低温で動作が可能となってきている。それによ
り、燃料電池についても、大規模発電用のみでなく、自
動車の駆動用電源への応用など、徐々に小型のシステム
への応用が考えられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃料電
池では、酸素供給機構により強制的に流通させて正極に
酸素を供給すると共に、燃料供給機構により強制的に流
通させて負極に燃料を供給するようにしていたので、ポ
ータブル電源として用いるには大きさが大き過ぎるとい
う問題があった。そこで、小型化を図るための一手段と
して、酸素および燃料を強制的に流通させる酸素供給機
構および燃料供給機構を除去するということが考えられ
る。これにより、燃料電池の出力密度は従来に比べて低
下するものの、現在の携帯用電子機器の消費電力は小さ
くなってきていることを考慮すれば、十分に対応可能で
あると思われる。

【０００８】その際、正極に供給する酸素には外気を用
いるとして、負極に供給する燃料およびその貯蔵方法に
は次のようなものが考えられる。例えば、燃料に水素を
用い、小型の水素ガスタンクあるいは水素を吸蔵できる
金属合金をパッケージ化したものにより水素を貯蔵する
方法、または、燃料にメタノール水溶液などの液体燃料
を用い、小型の液体燃料タンクにより液体燃料を貯蔵す
る方法がある。これらのうち、排出ガスの完全クリーン
性または出力特性の面からは水素を用いる方が好まし
く、その貯蔵方法としては取り扱いが比較的楽であり、
水素ガスよりも高密度に貯蔵することができる水素吸蔵
合金を用いる方が好ましい。しかし、燃料の再充填にお
ける手間の面からは液体燃料を用いることも有効であ
る。更に、液体燃料には水溶液が用いられることが多い
ので、電解質層の水分管理および使用条件の面からは液
体燃料の方が有利である。

【０００９】しかしながら、メタノールなどの液体燃料
を用いると、液体燃料が電解質層を拡散（クロスオーバ
ー）してしまい、かなりの量が正極側に到達して電池電
圧が低下してしまうという問題がある。また、携帯用電
子機器は必ずしも上下が定まった状態では使用されない
ので、液体燃料タンクに貯蔵した液体燃料が反応などに
より減少し、液面が低下して負極に液体燃料が接触しな
くなってしまう場合があり、安定して負極に燃料を供給
することができないという問題もある。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、液体燃料のクロスオーバーを防ぐこ
とができると共に、負極に燃料を安定して供給すること
ができる発電デバイスを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による発電デバイ
スは、酸素を還元する正極と、燃料を酸化する負極と、
この負極と正極との間に設けられた電解質層と、液体燃
料を含浸して保持し負極に燃料を供給する液体燃料含浸
部とを備えたものである。

【００１２】本発明による発電デバイスでは、液体燃料
含浸部に液体燃料が含浸して保持されることにより、負
極に燃料が供給される。負極では供給された燃料を酸化
する。一方、正極では酸素を還元する。これにより発電
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。

【００１４】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る発電デバイスの断面構造を表すも
のである。この発電デバイスは、例えば、負極１１と正
極１２とが電解質層１３を介して対向して設けられてい
る。

【００１５】負極１１は燃料を酸化して燃料から電子と
プロトンとを取り出すものであり、例えば、電解質層１
３の側から順に触媒層１１ａとガス透過層１１ｂとが積
層された構造を有している。触媒層１１ａは、例えば、
触媒を含む炭素粉末により構成されている。触媒には、
例えば、白金（Ｐｔ）の微粒子、または鉄（Ｆｅ），ニ
ッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ）あるいはルテニウム
（Ｒｕ）などの遷移金属と白金との合金あるいは酸化物
などの微粒子が用いられる。但し、触媒をルテニウムと
白金との合金により構成するようにすれば、一酸化炭素
（ＣＯ）の吸着による触媒の不活性化を防止することが
できるので好ましい。また、触媒層１１ａは、後述する
電解質層１３に用いられる樹脂の微粒子を含む場合もあ
る。発生させたプロトンの移動を容易とするためであ
る。ガス透過層１１ｂは、例えば、多孔質の炭素材料よ
りなる薄膜、具体的にはカーボンペーパーなどにより構
成されている。なお、負極１１の端部には負極端子１１
ｃが配設されている。

【００１６】正極１２は酸素を還元して発生させた電子
と負極１１において発生したプロトンとを反応させて水
を生成するものであり、例えば、負極１１と同様の構成
を有している。すなわち、電解質層１３の側から順に触
媒を含む炭素粉末よりなる触媒層１２ａと多孔質の炭素
材料よりなるガス透過層１２ｂとが積層された構造を有
している。触媒層１２ａに用いられる触媒は負極１１と
同様であり、触媒層１２ａが電解質層１３に用いられる
樹脂の微粒子を含む場合のあることも負極１１と同様で
ある。なお、正極１２では、触媒層１２ａが例えば粉末
状のポリテトラフルオロエチレンを含む場合や、または
ガス透過層の触媒層と反対側に例えばポリテトラフルオ
ロエチレンよりなる図示しない被覆層を含む場合もあ
る。これは、正極１２において発生する水の蒸発を促進
させるためである。また、正極１２の端部には負極１１
と同様に図示しない正極端子が配設されている。

【００１７】電解質層１３は、負極１１において発生し
たプロトンを正極１２に輸送するためのものであり、電
子伝導性を持たず、プロトンを輸送することが可能な材
料により構成されている。例えば、ポリパーフルオロス
ルホン酸系の樹脂膜、具体的には、デュポン社製のナフ
ィオン膜，旭硝子社製のフレミオン膜あるいは旭化成工
業社製のアシプレックス膜などにより構成されている。
なお、ポリパーフルオロスルホン酸系の樹脂膜以外に
も、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を
含浸させたポリベンズイミダゾール膜、あるいは芳香族
ポリエーテルケトンスルホン酸膜などにより電解質層１
３を構成するようにしてもよい。

【００１８】負極１１の電解質層１３と反対側には、例
えば、内部に形成された収納空間１４ａに液体燃料Ｌを
貯蔵する液体燃料貯蔵部１４が負極１１に隣接して設け
られている。この液体燃料貯蔵部１４には、例えば、液
体燃料Ｌを収納空間１４ａに補充するための開口１４ｂ
が設けられており、この開口１４ｂには開口１４ｂを閉
鎖する蓋体１４ｃが着脱可能に配設されている。液体燃
料貯蔵部１４および蓋体１４ｃは、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン，ポリスチレン，ポリプロピレンある
いはポリカーボネートなどの硬質のプラスチックにより
それぞれ構成されている。また、ステンレス鋼やニッケ
ル金属などの耐食性に優れた金属材料によりそれぞれ構
成される場合もある。なお、金属材料により液体燃料貯
蔵部１４を構成する場合には、負極１１と正極１２とが
短絡しないように液体燃料貯蔵部１４を配設するか、ま
たは短絡を防止するための図示しない絶縁部材を挿入す
る必要がある。

【００１９】液体燃料貯蔵部１４の内部（すなわち収納
空間１４ａの一部）には、液体燃料Ｌを含浸して保持す
る液体燃料含浸部１５が設けられている。この液体燃料
含浸部１５は、負極１１に直接的に接触して対向して設
けられ負極１１に燃料を供給する供給部１５ａと、液体
燃料貯蔵部１４の内壁に沿って供給部１５ａから負極１
１の反対側まで延長された延長部１５ｂとを有してい
る。供給部１５ａは、液体燃料Ｌを含浸して保持するこ
とにより適度の液体燃料Ｌを負極１１に供給すると共
に、負極１１への液体燃料Ｌの供給量を抑制し、液体燃
料Ｌが負極１１に過剰に供給されて電解質層１３をクロ
スオーバーしてしまうことを防止するものである。ま
た、延長部１５ｂは、液体燃料貯蔵部１４の収納空間１
４ａに収納された液体燃料Ｌの量が少なくなり、発電デ
バイスの上下位置関係が変動しても、毛管現象などによ
り供給部１５ａに対して液体燃料貯蔵部１４の収納空間
１４ａに収納された液体燃料Ｌを補給するものである。

【００２０】液体燃料含浸部１５は、液体燃料を含浸で
きる材料、例えば、電解質層１３と同様の材料により構
成されている。すなわち、ポリパーフルオロスルホン酸
系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、
リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、あるい
は芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜などにより構
成されている。また、これら以外にも、アクリル酸系の
樹脂などの各種吸水性ポリマーにより構成してもよく、
スポンジまたは繊維の集合体など液体の毛管現象を利用
して液体を保持することができる材料により構成するよ
うにしてもよい。

【００２１】なお、液体燃料Ｌとしては、例えば、メタ
ノール水溶液，エタノール水溶液，プロパノール水溶
液，ギ酸水溶液，ギ酸ナトリウム水溶液，酢酸水溶液，
ホルムアルデヒド水溶液あるいはエチレングリコール水
溶液などの水素を含む有機系の水溶液が用いられる。中
でも、メタノール水溶液は、炭素数が１で反応の際に発
生するのが炭酸ガスであると共に、産業廃棄物から比較
的容易に製造することができるので好ましい。

【００２２】一方、正極１２の電解質層１３と反対側に
は、例えば、間隙を介して正極１２に外気を自然拡散に
より供給する通気構造体１６が設けられている。この通
気構造体１６は、例えば図２に拡大して示したように、
外気が通過する開口１７ａを有する第１の保護部１７
と、この開口１７ａに対応して第１の保護部１７と正極
１２との間に設けられると共に外気が通過する開口１８
ａを有する第２の保護部１８とを有している。

【００２３】このうち第１の保護部１７は異物が正極１
２に接触することを一次的に防止するためのものであ
り、第２の保護部１８は開口１７ａを介して第１の保護
部１７から正極１２の側に侵入してきた異物が直線的に
直接正極１２に達することを防止するためのものであ
る。すなわち、本実施の形態では、第１の保護部１７と
第２の保護部１８とから保護部が構成されており、それ
により異物が直線的に直接正極１２に達することを防止
しつつ、開口１７ａ，１８ａを介して外気を正極１２に
供給するようになっている。

【００２４】なお、第１の保護部１７は、例えば、ポリ
テトラフルオロエチレン，ポリスチレン，ポリプロピレ
ンあるいはポリカーボネートなどの絶縁材料により構成
されている。外部の異物との電気的接触により電池性能
が低下することを防止するためである。また、第１の保
護部１７は、正極１２の電解質層１３と反対側の表面全
体を覆うように配設されており、周縁部において固定さ
れている。開口１７ａは、例えば、一方向に帯状に延長
された形状を有しており、平行に複数設けられている。

【００２５】また、第２の保護部１８は、例えば、開口
１８ａが開口１７ａの形成位置と重ならないように設け
られた閉鎖部材１８ｂと、この閉鎖部材を支持する支持
部材１８ｃとにより構成されている。閉鎖部材１８ｂ
は、例えば、第１の保護部材１７と同様の絶縁材料によ
り構成されている。第１の保護部１７と同様に、外部の
異物との電気的接触により電池性能が低下することを防
止するためである。支持部材１８ｃは、例えば、開口１
７ａに対応して設けられており、正極１２に対して配設
されている。これにより、図２に矢印で示したように、
開口１７ａを介して侵入してきた異物が直線的に直接正
極１２に達することを有効に防止できるようになってい
る。

【００２６】また、この支持部材１８ｃは、例えば、導
電材料により構成されると共に、一端部が図示しない正
極端子まで延長されており、集電体としての機能も兼ね
備えるようになっている。支持部材１８ｃを構成する導
電材料としては、例えば、ステンレススティールあるい
はニッケル金属などの比較的腐食しにくい金属を用いる
ことが好ましい。正極１２において水が発生するので腐
食しやすいからである。

【００２７】このような構成を有する発電デバイスは次
のように作用する。

【００２８】この発電デバイスでは、液体燃料貯蔵部１
４の収納空間１４ａに収納された液体燃料Ｌが液体燃料
含浸部１５の延長部１５ｂを介して負極１１の近傍の供
給部１５ａまで補給され、負極１１に供給される。これ
により、液体燃料Ｌの負極１１への過剰な供給が抑制さ
れ、液体燃料Ｌのクロスオーバーが防止される。また、
液体燃料Ｌの供給により、負極１１では、燃料が酸化さ
れて電子とプロトンとが取り出され、炭酸ガスなどの反
応ガスが発生する。負極１１において発生したプロトン
は、電解質層１３を介して正極１２に移動する。反応ガ
スは液体燃料含浸部１５を通過して液体燃料貯蔵部１４
の収納空間１４ａに蓄積され、液体燃料貯蔵部１４の収
納空間１４ａに液体燃料Ｌを補充する際に、開口１４ｂ
から外部に取り出される。

【００２９】一方、正極１２には通気構造体１６の間隙
を介して自然拡散により外気が供給される。正極１２で
は、外気中に含まれる酸素が還元されて発生した電子が
負極１１から移動してきたプロトンと反応して水が生成
する。これにより、負極１１と正極１２との間に電位差
が生じ発電する。その際、正極１２において発生した水
は、自然蒸発により通気構造体１６の間隙を介して外部
に除去される。また、正極１２において発生した電荷は
集電体である支持部材１８ｃにより集電される。

【００３０】このように本実施の形態に係る発電デバイ
スによれば、液体燃料Ｌを含浸して保持する液体燃料含
浸部１５を備えるようにしたので、液体燃料Ｌを含浸し
て保持することにより適度の液体燃料Ｌを負極１１に供
給することができると共に、負極１１への液体燃料Ｌの
供給量を抑制し、液体燃料Ｌが負極１１に過剰に供給さ
れて電解質層１３をクロスオーバーしてしまうことを防
止することができる。よって、電池電圧の低下を改善す
ることができる。

【００３１】また、液体燃料貯蔵部１４の内壁に沿って
供給部１５ａから負極１１の反対側まで延長された延長
部１５ｂを有しているので、液体燃料貯蔵部１４の収納
空間１４ａに収納された液体燃料Ｌの量が少なくなり、
発電デバイスの上下位置関係が変動しても、延長部１５
ｂを介して毛管現象などにより供給部１５ａに液体燃料
Ｌを補給することができる。よって、液体燃料貯蔵部１
４における液体燃料Ｌの量および発電デバイスの用いら
れ方に関係なく、安定した発電を得ることができる。

【００３２】更に、液体燃料含浸部１５を介して液体燃
料貯蔵部１４に貯蔵された液体燃料Ｌを負極１１に供給
するようにしたので、自然拡散などにより液体燃料Ｌを
負極１１に供給することができ、負極１１に強制的に燃
料を供給するための機構を排除することができる。よっ
て、装置を小型化することができる。

【００３３】加えて、液体燃料貯蔵部１４の収納空間１
４ａに開口１４ｂを介して液体燃料Ｌを補充できるよう
にしたので、液体燃料Ｌを繰り返し補充することにより
繰り返し使用することができると共に、液体燃料Ｌを用
いているので、燃料の補充も容易に短時間で行うことが
できる。すなわち、高い利便性を有している。

【００３４】更にまた、液体燃料貯蔵部１４，液体燃料
含浸部１５，負極１１，電解質層１３，正極１２および
通気構造体１６が積層された単純な構成を有しているの
で、各構成要素を容易に分離することができ、液体燃料
貯蔵部１４または液体燃料含浸部１５などを容易に再利
用することができる。

【００３５】（第２の実施の形態）図３は本発明の第２
の実施の形態に係る発電デバイスの断面構造の一部を拡
大して表すものである。この発電デバイスは、液体燃料
含浸部２５の供給部２５ａの構成が異なることを除き、
第１の実施の形態に係る発電デバイスと同一の構成，作
用および効果を有している。よって、ここでは、同一の
構成要素には同一の符号を付し、ここではその詳細な説
明を省略する。

【００３６】供給部２５ａは、負極１１に直接的に接触
する複数の凸部２５ｃと、負極１１との直接的な接触を
回避する複数の凹部２５ｄとが負極１１との対向面にそ
れぞれ形成されたことを除き、第１の実施の形態の供給
部１５ａと同一の構成を有している。これにより、この
供給部２５ａは、各凸部２５ｃにおいて液体燃料Ｌを負
極１１に直接供給すると共に、各凹部２５ｄにおいて液
体燃料Ｌから蒸発した蒸気を負極１１に供給することに
より燃料を供給するようになっている。

【００３７】このような構成を有する発電デバイスで
は、液体燃料Ｌが液体燃料含浸部２５の延長部１５ｂを
介して供給部２５ａに補給され、各凸部２５ｃを介して
負極１１に直接供給されると共に、各凹部２５ｄにおい
て蒸発し蒸気となって負極１１に供給される。すなわ
ち、液体燃料Ｌの一部を蒸気として負極１１に供給する
ことにより、液体燃料Ｌのクロスオーバーがより防止さ
れる。また、反応により発生した反応ガスは、負極１１
と液体燃料含浸部２５の各凹部２５ｄとの間の各空間２
５ｅが抜け道となり、各空間２５ｅを介して液体燃料含
浸部２５を通過し、液体燃料貯蔵部１４の収納空間１４
ａに蓄積される。すなわち、反応ガスの排出が容易とな
っている。

【００３８】このように本実施の形態に係る発電デバイ
スによれば、液体燃料含浸部２５の負極１１との対向面
に複数の凸部２５ｃと複数の凹部２５ｄとを有するよう
にしたので、液体燃料Ｌの一部を各凹部２５ｄにおいて
蒸気とし負極１１に供給することができる。よって、第
１の実施の形態に比べて、液体燃料Ｌのクロスオーバー
をより防止することができる。また、各凹部２５ｄと負
極１１との間の各空間２５ｅが反応ガスの抜け道となる
ので、反応ガスを容易に排出することができる。よっ
て、第１の実施の形態に比べて高出力を得ることができ
る。

【００３９】（第３の実施の形態）図４は本発明の第３
の実施の形態に係る発電デバイスの断面構造の一部を拡
大して表すものである。この発電デバイスは、負極１１
と液体燃料含浸部１５との間にスペーサ３９を備えたこ
とを除き、第１の実施の形態に係る発電デバイスと同一
の構成，作用および効果を有している。よって、ここで
は、同一の構成要素には同一の符号を付し、ここではそ
の詳細な説明を省略する。

【００４０】スペーサ３９は、負極１１と液体燃料含浸
部１５の供給部１５ａとが直接接触せず離間して配置さ
れるようにするためのものであり、負極１１と供給部１
５ａとの間に複数個挿入されている。このスペーサ２１
は、絶縁性の樹脂または導電性の金属などどのような材
料により構成されていてもよい。但し、液体燃料Ｌとの
反応を防止するために、例えば、化学的に安定な材料で
あるフッ素系の樹脂により構成されることが好ましい。

【００４１】このような構成を有する発電デバイスで
は、液体燃料Ｌが液体燃料含浸部１５の延長部１５ｂを
介して供給部１５ａに補給され、蒸発して蒸気となり負
極１１に供給される。すなわち、液体燃料Ｌを蒸気とし
て負極１１に供給することにより、液体燃料Ｌのクロス
オーバーがより防止される。

【００４２】このように本実施の形態に係る発電デバイ
スによれば、負極１１と液体燃料含浸部１５とが離間し
て設けられているので、液体燃料Ｌを蒸気として負極１
１に供給することができる。よって、第１および第２の
実施の形態に比べて、液体燃料Ｌのクロスオーバーをよ
り防止することができる。

【００４３】但し、本実施の形態に係る発電デバイス
は、液体燃料Ｌを蒸発させ蒸気として負極１１に供給す
るので、液体燃料Ｌを直接供給する場合に比べて燃料の
供給量が少なくなってしまう。よって、この発電デバイ
スは低出力での使用に適している。

【００４４】（第４の実施の形態）図５は本発明の第４
の実施の形態に係る発電デバイスの断面構造を表すもの
である。この発電デバイスは、第１の実施の形態におけ
る液体燃料貯蔵部１４に代えて液体燃料貯蔵部４４を備
え、かつ第１の実施の形態における液体燃料含浸部１５
に代えて液体燃料含浸部４５を備えたことを除き、第１
の実施の形態と同一の構成，作用および効果を有してい
る。よって、ここでは、第１の実施の形態と同一の構成
要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。

【００４５】液体燃料貯蔵部４４は、液体燃料含浸部４
５を内部に収納する外装部４５ｆに隣接して配設された
ことを除き、第１の実施の形態の液体燃料貯蔵部１４と
同一の構成を有している。すなわち、内部に液体燃料Ｌ
を貯蔵する収納空間４４ａを有すると共に、この収納空
間４４ａに液体燃料を補充するための開口４４ｂが設け
られ、蓋体４４ｃが着脱可能に配設されている。

【００４６】液体燃料含浸部４５は、例えば、負極１１
の電解質層１３と反対側に配設された外装部４５ｆの内
部に収納されている。この外装部４５ｆは、第１の実施
の形態に係る液体燃料貯蔵部１４と同一の材料により構
成されている。この液体燃料含浸部４５は、例えば、負
極１１に直接的に接触して対向して設けられ負極１１に
燃料を供給する供給部４５ａを有している。この供給部
４５ａは、例えば、図６にＩ−Ｉ線に沿った断面図の一
部を示したように、負極１１と対向する面に複数の孔４
５ｇが形成されている。この各孔４５ｇは、発生した反
応ガスを容易に排出するためのものである。

【００４７】液体燃料含浸部４５は、また、外装部４５
ｆに設けられた開口４５ｈおよび液体燃料貯蔵部４４に
設けられた開口４４ｄを介して液体燃料貯蔵部４４の収
納空間４４ａに延長された延長部４５ｂを有している。
この延長部４５ｂは、液体燃料貯蔵部４４の内壁に沿っ
て延長されており、収納空間４４ａに収納されている液
体燃料Ｌを供給部４５ａに対して補給するものである。
すなわち、外装部４５ｆとは別個に液体燃料貯蔵部４４
を設け、延長部４５ｂを介して供給部４５ａに液体燃料
Ｌを補給することにより、液体燃料含浸部４５の各孔４
５ｇから液体燃料Ｌが直接負極１１に供給されることが
ないようになっている。なお、液体燃料含浸部４５を構
成する材料は、第１の実施の形態と同一である。

【００４８】このような構成を有する発電デバイスで
は、液体燃料Ｌが液体燃料含浸部４５の延長部４５ｂを
介して供給部４５ａに補給され、負極１１に直接供給さ
れる。また、液体燃料Ｌの一部は各孔４５ｇにおいて蒸
発して蒸気となり負極１１に供給される。反応により発
生した反応ガスは、液体燃料含浸部４５の各孔４５ｇを
介して排出される。すなわち、反応ガスの排出が容易と
なっている。

【００４９】このように本実施の形態に係る発電デバイ
スによれば、液体燃料含浸部４５の負極１１との対向面
に複数の孔４５ｇを有するようにしたので、液体燃料含
浸部４５を介して負極１１に液体燃料Ｌを直接供給する
ことができると共に、各孔４５ｇを介して発生した反応
ガスを容易に排出することができる。よって、第１の実
施の形態に比べて高出力を得ることができる。

【００５０】また、外装部４５ｆとは別個に液体燃料貯
蔵部４４を設け、延長部４５ｂを介して供給部４５ａに
液体燃料Ｌを補給するようにしたので、供給部４５ａの
各孔４５ｇから液体燃料Ｌが直接負極１１に供給される
ことを防止でき、クロスオーバーを防止することができ
る。

【００５１】以上、各実施の形態を挙げて本発明を説明
したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるもので
はなく、種々変形可能である。例えば、上記第１乃至第
３の実施の形態では、液体燃料貯蔵部１４の内部に液体
燃料含浸部１５，２５を配設した場合について説明した
が、第４の実施の形態のように、液体燃料含浸部の供給
部を液体燃料貯蔵部とは別の外装部の内部に配設し、延
長部を介して液体燃料貯蔵部に収納された液体燃料を供
給部に補給するようにしてもよい。

【００５２】また、上記第３の実施の形態では、負極１
１および正極１２の延長方向に液体燃料貯蔵部４４を延
長させて直列に配設した場合を具体的に図示したが、液
体燃料貯蔵部はどのような形で配設されていてもよい。
例えば、液体燃料貯蔵部を外装部４５ｆに積層して配設
するようにしてもよく、負極１１および正極１２の延長
方向に対して垂直な方向に液体燃料貯蔵部を延長させて
配設するようにしてもよい。なお、これは第３の実施の
形態に限らず、第３の実施の形態のように液体燃料貯蔵
部を構成する場合に該当する。

【００５３】更に、上記第３の実施の形態では、外装部
４５ｆと液体燃料貯蔵部４４とを隣接させて配設するよ
うにしたが、外装部４５の開口４５ｈと液体燃料貯蔵部
４４の開口４４ｄとを適宜な接続管により接続し、外装
部４５と液体燃料貯蔵部４４とを離間させて配置するよ
うにしてもよい。なお、これは第３の実施の形態に限ら
ず、第３の実施の形態のように液体燃料貯蔵部を構成す
る場合に該当する。

【００５４】加えて、上記各実施の形態では、液体燃料
貯蔵部１４，４４に開口１４ｂ，４４ｂを設けて蓋体１
４ｃ，４４ｃを配設し、液体燃料Ｌを補充する際には蓋
体１４ｃ，４４ｃを外して開口１４ｂ，４４ｂから挿入
するようにしたが、液体燃料貯蔵部を着脱可能とし、着
脱部分に設けた開口を介して液体燃料の補充を行うよう
にしてもよい。

【００５５】更にまた、上記各実施の形態においては、
電解質層１３を介して対向された１組の負極１１および
正極１２を備える場合について説明したが、本発明は、
電解質層１３を介して対向された２組以上の負極１１お
よび正極１２を備える場合についても同様に適用され
る。その際、液体燃料貯蔵部１４または外装部４５ｆを
互いに対向させて積層するようにしてもよい。また、例
えば図７に示したように、２つの負極１１の間で液体燃
料貯蔵部１４，４４または外装部４５ｆを共用するよう
にしてもよい。

【００５６】加えてまた、上記各実施の形態において
は、発電デバイスの具体的な構成を例に挙げて説明した
が、本発明は、電解質層１３を介して負極１１と正極１
２とが設けられており、液体燃料Ｌを含浸して保持する
液体燃料含浸部１５，４５を備えていれば、他の構成を
有するものであっても広く適用される。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項６のいずれか１項に記載の発電デバイスによれば、液
体燃料を含浸して保持する液体燃料含浸部を備えるよう
にしたので、液体燃料を含浸して保持することにより適
度の液体燃料を負極に供給することができると共に、負
極への液体燃料の供給量を抑制し、液体燃料が負極に過
剰に供給されて電解質層をクロスオーバーしてしまうこ
とを防止することができる。よって、電池電圧の低下を
改善することができるという効果を奏する。

【００５８】特に、請求項３記載の発電デバイスによれ
ば、負極との対向面に凹部または孔を有するようにした
ので、液体燃料含浸部を介して負極に液体燃料を直接供
給することができると共に、発生した反応ガスを凹部ま
たは孔を介して容易に排出することができる。よって、
高出力を得ることができるという効果を奏する。

【００５９】また、請求項４記載の発電デバイスによれ
ば、負極と液体燃料含浸部とを離間して設けるようにし
たので、液体燃料を蒸気として負極に供給することがで
きる。よって、液体燃料のクロスオーバーをより有効に
防止することができるという効果を奏する。

【００６０】更に、請求項５または請求項６に記載の発
電デバイスによれば、液体燃料貯蔵部を備えるようにし
たので、液体燃料を液体燃料貯蔵部に補充することによ
り、繰り返し使用することができる。また、液体燃料を
用いているので、短時間で容易に燃料を補充することが
でき、高い利便性を有するという効果を奏する。

【００６１】加えて、請求項６記載の発電デバイスによ
れば、液体燃料含浸部は液体燃料を補給する延長部を有
するようにしたので、液体燃料貯蔵部の液体燃料の量が
少なくなり、発電デバイスの上下位置関係が変動して
も、供給部に液体燃料を補給することができる。よっ
て、安定した発電を得ることができる。また、自然拡散
などにより液体燃料を負極に供給することができるの
で、負極に強制的に燃料を供給するための機構を排除す
ることができる。よって、装置を小型化することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発電デバイス
の構成を表す断面図である。

【図２】図１に示した発電デバイスの一部を拡大して表
すものである。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る発電デバイス
の構成の一部を表す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る発電デバイス
の構成の一部を表す断面図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る発電デバイス
の構成を表す断面図である。

【図６】図５におけるＩ−Ｉ線に沿った矢視方向の断面
図である。

【図７】本発明の変形例を表す断面図である。

【符号の説明】

１１…負極、１２…正極、１３…電解質層、１４，４４
…液体燃料貯蔵部、１４ａ，４４ａ…収納空間、１４
ｂ，４４ｂ，４４ｄ，４５ｈ…開口、１４ｃ，４４ｃ…
蓋体、１５，２５，４５…液体燃料含浸部、１５ａ，４
５ａ…供給部、１５ｂ，４５ｂ…延長部、１６…通気構
造体、１７…第１の保護部、１７ａ，１８ａ…開口、１
８…第２の保護部、１８ｂ…閉鎖部材、１８ｃ…支持部
材、２５ｃ…凸部、２５ｄ…凹部、２５ｅ…空間、３９
…スペーサ、４５ｆ…外装部、４５ｇ…孔、Ｌ…液体燃
料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素を還元する正極と、燃料を酸化する負極と、この負極と前記正極との間に設けられた電解質層と、液体燃料を含浸して保持し前記負極に前記燃料を供給す
る液体燃料含浸部とを備えたことを特徴とする発電デバ
イス。
【請求項２】前記液体燃料含浸部は、前記負極と直接
的に接触して設けられたことを特徴とする請求項１記載
の発電デバイス。
【請求項３】前記液体燃料含浸部は、前記負極に対向
して設けられ、かつ凹部または孔が形成された対向面を
有することを特徴とする請求項２記載の発電デバイス。
【請求項４】前記液体燃料含浸部は、前記負極と離間
して設けられたことを特徴とする請求項１記載の発電デ
バイス。
【請求項５】更に、前記液体燃料含浸部に補給する液
体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵部を備えたことを特徴と
する請求項１記載の発電デバイス。
【請求項６】前記液体燃料含浸部は、前記負極に対向
して設けられ前記負極に燃料を供給する供給部と、この
供給部に対して前記液体燃料貯蔵部に貯蔵されている液
体燃料を補給する延長部とを有することを特徴とする請
求項５記載の発電デバイス。