專利名稱：燃料元件、燃料電池以及發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于儲存燃料電池用燃料的燃料元件(燃料盒，fuel cartridge)、包括燃料元件的燃料電池以及適用于這樣的燃料電池的發(fā)電方法。
背景技術(shù)：
燃料電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中電解質(zhì)配置在負(fù)極(燃料電極)和正極(氧電極) 之間。分別將燃料供應(yīng)到負(fù)極、氧化劑供應(yīng)到正極。這時，引發(fā)燃料被氧化劑氧化的氧化還 原反應(yīng)，并且包含在燃料中的化學(xué)能被轉(zhuǎn)化成電能。通過連續(xù)地供應(yīng)燃料和氧化劑，這樣的燃料電池能夠連續(xù)發(fā)電。因此，預(yù)期該燃料 電池作為一種不同于現(xiàn)有一次電池或現(xiàn)有二次電池的用于移動電子裝置的新電源。也就是 說，由于燃料電池通過利用燃料和氧化劑之間的化學(xué)反應(yīng)而發(fā)電，如果空氣中的氧被用作 氧化劑且燃料被連續(xù)地從外部補(bǔ)給，則該燃料電池能夠被連續(xù)地用作電源，除非燃料電池 發(fā)生故障。因此，小尺寸化的燃料電池能夠在無需充電的情況下，成為適用于移動電子裝置 的高能量密度電源。為了將燃料補(bǔ)給到燃料電池，期望使用具有用于容納燃料的燃料箱的交換型燃料 元件。作為容納在這樣的燃料元件中的燃料，除了甲醇之外，還可以使用含有各種組分的不 同類型的燃料。通常，燃料元件設(shè)置有空氣導(dǎo)入孔，通過空氣導(dǎo)入孔吸入被抽掉的燃料的體積部 分的空氣(例如，專利文獻(xiàn)1)?？諝鈱?dǎo)入孔被設(shè)置用于，引入被抽掉的燃料液體的體積部分 的氣體以及獲得恒定的內(nèi)部壓力。如果不存在這樣的空氣導(dǎo)入孔，則燃料元件的內(nèi)部壓力 變成負(fù)壓，并因此燃料不能夠通過泵抽吸，或者燃料回流。因而，燃料不能夠被穩(wěn)定地供應(yīng)。專利文獻(xiàn)1 日本未審查的專利申請公開第2005-531901號。

發(fā)明內(nèi)容
因此，如果對空氣導(dǎo)入孔設(shè)置止回閥，則可以防止燃料泄漏，并且空氣能夠通過在 一定負(fù)壓的條件下打開該閥門而被吸入。然而，在低壓下可打開的止回閥(菌形閥利用橡膠材料的彈力；球閥利用彈簧 壓力等)在高壓力時表現(xiàn)出良好的止逆性，并且具有止逆性在壓力接近常壓的條件下降低 的缺點(diǎn)。降低的止逆性引起通過空氣導(dǎo)入孔的液體泄漏(從燃料箱的液體泄漏)，導(dǎo)致安全 性問題。鑒于前述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種燃料元件，利用該燃料元件能夠防 止從燃料箱通過空氣導(dǎo)入孔的液體泄漏并且能夠改善安全性；一種燃料電池；以及一種發(fā) 電方法。本發(fā)明的一種燃料元件包括具有空氣導(dǎo)入孔且容納用于燃料電池本體的燃料的 殼體(package)、以及執(zhí)行用于打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔的切換驅(qū)動的閥門。該閥門能夠根據(jù) 控制信號而控制切換驅(qū)動。
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本發(fā)明的一種燃料電池包括通過供應(yīng)燃料和作為氧化劑氣體的空氣而發(fā)電的燃 料電池本體、以及容納用于燃料電池本體的燃料的燃料箱。上述燃料箱具有空氣導(dǎo)入孔并 且設(shè)置有執(zhí)行用于打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔的切換驅(qū)動的閥門。該閥門能夠根據(jù)控制信號而 控制切換驅(qū)動。在本發(fā)明的一種發(fā)電方法中，在通過向燃料電池本體供應(yīng)容納在燃料箱中的燃料 和作為氧化劑氣體的空氣而進(jìn)行發(fā)電時，空氣通過空氣導(dǎo)入孔被導(dǎo)入到燃料箱，并且用于 打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔的切換驅(qū)動通過能夠根據(jù)控制信號而控制切換驅(qū)動的閥門來執(zhí)行。在本發(fā)明的燃料元件、燃料電池和發(fā)電方法中，用于打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔的切 換驅(qū)動通過能夠根據(jù)控制信號而控制該切換驅(qū)動的閥門來執(zhí)行。由此，使得能夠控制向所 述殼體或容納燃料的燃料箱的空氣導(dǎo)入。根據(jù)本發(fā)明的燃料元件、燃料電池或發(fā)電方法，用于打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔的切 換驅(qū)動通過能夠根據(jù)控制信號而控制該切換驅(qū)動的閥門來執(zhí)行。由此，使得能夠控制向所 述殼體或容納燃料的燃料箱的空氣導(dǎo)入。因此，能夠防止通過現(xiàn)有止回閥的空氣導(dǎo)入孔從 燃料箱的液體泄漏，并且能夠改善安全性。


圖1是示出了包括根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的燃料元件的燃料電池的要部結(jié)構(gòu) 的剖視圖。圖2是示出了圖1所示的燃料元件和燃料電池本體的要部結(jié)構(gòu)的透視圖。圖3是示出了圖1所示的閥門的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一個實(shí)例的剖視圖。圖4是示出了圖1所示的閥門的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的剖視圖。圖5是示出了在圖1所示的燃料電池中的閥門的控制機(jī)構(gòu)的一個實(shí)例的電路圖。圖6是示出了閥門的切換驅(qū)動的控制方法的一個實(shí)例的流程圖。圖7是用于說明閥門的切換驅(qū)動的控制方法的實(shí)例的電路圖。圖8是示出了溫度檢測電路的一個實(shí)例的電路圖。圖9是示出了利用根據(jù)第一變形例的燃料元件的閥門的控制機(jī)構(gòu)的一個實(shí)例的 電路圖。圖10是示出了根據(jù)第二變形例的燃料元件的要部結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖11是示出了根據(jù)第三變形例的燃料電池的要部結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖12是示出了根據(jù)第四變形例的燃料電池的要部結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下文將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1示出了一種包括根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的燃料元件(燃料元件1)的燃 料電池的要部的剖面結(jié)構(gòu)。而且，圖2是該燃料電池的要部結(jié)構(gòu)的透視圖。該燃料電池包 括燃料電池本體2和通過被裝入燃料電池本體2的凹槽23中而連接的燃料元件1。燃料元件1是一種交換型燃料元件，用于作為移動電子裝置如移動電話和筆記本 式PC(個人計算機(jī))的電源而裝載的燃料電池。例如，燃料元件1在扁平矩形立體形狀的 殼體10內(nèi)部具有燃料箱100，其容納作為燃料的甲醇等。而且，用于從燃料箱100遞送燃料的燃料供應(yīng)連接器11和用于將空氣導(dǎo)入到燃料箱100中的空氣導(dǎo)入孔12設(shè)置在殼體10 的頂面(凹槽23側(cè)上的面)上。而且，用于執(zhí)行打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔12的切換驅(qū)動的 閥門13設(shè)置在空氣導(dǎo)入孔12的外側(cè)上(凹槽23側(cè)的上部)。燃料供應(yīng)連接器11是這樣的連接器，其被構(gòu)造成使得內(nèi)瓣(栓塞閥，inner valve)(未示出)在燃料元件1連接至燃料電池本體2的情況下打開。燃料通過燃料供應(yīng) 連接器11以及后文描述的在燃料電池本體2側(cè)上的燃料供應(yīng)連接器21而供應(yīng)到發(fā)電部 20。空氣導(dǎo)入孔12是用來導(dǎo)入從燃料箱100抽出的燃料的體積部分的空氣?？諝鈱?dǎo) 入孔12導(dǎo)入被抽出燃料的體積部分的氣體并由此獲得燃料箱100的恒定內(nèi)部壓力。因此， 可以防止燃料箱100的內(nèi)部壓力變成負(fù)壓，并且避免不能通過泵抽吸燃料或者避免燃料回 流。因此，燃料能夠穩(wěn)定地供應(yīng)。閥門13是一種能夠根據(jù)控制信號(未示出)而控制用于打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔 12的切換驅(qū)動的閥門。例如，如圖3(A)和3(B)所示，閥門13由壓電裝置131和支撐壓電裝 置131的支撐部130構(gòu)成，控制信號被供應(yīng)至壓電裝置131。壓電裝置131例如由PZL(鈦 鋯酸鉛(lead titanate zirconate))構(gòu)成。由于壓電裝置131用阻擋膜(未示出)覆蓋， 所以即使液體進(jìn)入其中，也不會發(fā)生短路。如上所述地構(gòu)造，在閥門13中，當(dāng)通過控制信號使電壓提供給壓電裝置131時，例 如，如圖3(A)所示，空氣導(dǎo)入孔12被覆蓋和關(guān)閉，并且由于高壓力使空氣和作為燃料的甲 醇的通過停止。同時，當(dāng)由于控制信號而沒有電壓提供給壓電裝置131時，例如，如圖3(B) 所示，空氣導(dǎo)入孔12打開，并且空氣被導(dǎo)入到燃料箱100中。另外，相反，可以在通過控制信號使電壓提供給壓電裝置131時空氣導(dǎo)入孔12打 開并且空氣被導(dǎo)入到燃料箱100中；而在由于控制信號而沒有電壓提供給壓電裝置131時 空氣導(dǎo)入孔12被覆蓋和關(guān)閉，并且由于高壓力使空氣和作為燃料的甲醇的通過停止。然 而，更優(yōu)選的是，當(dāng)通過控制信號使電壓提供給壓電裝置131時空氣導(dǎo)入孔12被覆蓋和關(guān) 閉，因?yàn)橛纱私档碗娔芟?，并且恒定地關(guān)閉裝置獲得安全性。而且，壓電裝置(閥門)的布置不限于圖3中所示的布置，例如還可以采用圖4中 所示的布置。然而，就安全性而言，圖3中所示的布置比圖4中所示的布置是更優(yōu)選的。如 果燃料元件1的內(nèi)部壓力在溫度升高時增大，在圖4所示的結(jié)構(gòu)的情況下如果壓電裝置的 接合面分開，則甲醇泄漏。同時，在圖3所示的結(jié)構(gòu)的情況下，除非壓電裝置破裂，否則隨著 內(nèi)部壓力增大，密封性進(jìn)一步增加。燃料電池本體2例如包括發(fā)電部20、設(shè)置在用于加載燃料元件1的凹槽23上的燃 料供應(yīng)連接器21、以及狹縫22。發(fā)電部20是一種通過甲醇與氧反應(yīng)而發(fā)電的直接甲醇燃料電池。發(fā)電部20具有 這樣的結(jié)構(gòu)，其中一個或多個(例如6個)具有正極(氧電極)和相對的負(fù)極(燃料電極) (兩者之間具有電解質(zhì)膜)的單位電池(未示出)夾在正極板(未示出)和負(fù)極板(未示 出)之間。正極板和負(fù)極板具有作為分別固定發(fā)電部20的正極和負(fù)極的位置的固定件的功 能。正極板設(shè)置有用于通過作為氧化劑的空氣(氧)的通孔(未示出)。用于擴(kuò)散和蒸發(fā) 燃料的燃料擴(kuò)散板(未示出)設(shè)置在負(fù)極板下方。供應(yīng)的甲醇在燃料擴(kuò)散板中擴(kuò)散和蒸發(fā)，以汽化狀態(tài)穿過負(fù)極板的通孔，并供應(yīng)給單位電池的 負(fù)極。甲醇可以以液體狀態(tài)供應(yīng)。正極和負(fù)極具有這樣的結(jié)構(gòu)，例如，含有催化劑如鉬(Pt)、鉬(Pt)-銣(Ru)合金的 催化劑的催化劑層形成在由碳紙等制成的集電體上。催化劑層例如由這樣的物質(zhì)制成，其 中承載催化劑的承載體如炭黑分散在聚全氟烷基磺酸體系質(zhì)子導(dǎo)電材料等中。此外，空氣 供應(yīng)泵(未示出)可以連接至正極。另外，可以通過在連接件中設(shè)置的孔(未示出)而形 成與外部的聯(lián)通，并且空氣(即氧)通過自然通風(fēng)供應(yīng)。電解質(zhì)膜例如由具有磺酸基(-SO3H)的質(zhì)子導(dǎo)電材料制成。質(zhì)子導(dǎo)電材料的實(shí)例 包括聚全氟烷基磺酸體系質(zhì)子導(dǎo)電材料(例如由杜邦生產(chǎn)的“Nafion(注冊商標(biāo))”)、烴體 系質(zhì)子導(dǎo)電材料如聚亞酰胺磺酸、以及富勒烯體系導(dǎo)電材料。燃料供應(yīng)連接器21構(gòu)造成使得內(nèi)瓣(未示出)在燃料元件1連接至燃料電池本 體2時被打開。燃料供應(yīng)連接器21與燃料元件1側(cè)上的燃料供應(yīng)連接器11 一起動作，使 得燃料從燃料箱100供應(yīng)到發(fā)電部20。另外，可以在燃料供應(yīng)連接器21中不提供閥門功 能，而僅提供打開在燃料元件1上的燃料供應(yīng)連接器11的功能。通過在燃料電池本體2和燃料元件1之間產(chǎn)生縫隙，狹縫22用來在燃料元件1連 接至燃料電池本體2時通過空氣導(dǎo)入孔12將空氣導(dǎo)入到燃料箱100中。另外，可以代替狹 縫22，使用通過在各個連接器之間的連接形成的縫隙、通過燃料元件1的形狀形成的縫隙寸。接下來，將參照圖5描述在此實(shí)施方式的燃料電池中的閥門13的控制機(jī)構(gòu)。圖5 利用電路圖示出了閥門13的控制機(jī)構(gòu)的一個實(shí)例。除了前述燃料箱100和前述閥門13之外，燃料供應(yīng)元件1具有熱敏電阻14和多 個連接端子15。熱敏電阻14布置在連接點(diǎn)P12和連接端子15之間。熱敏電阻14是通過構(gòu)建后 述的溫度檢測電路而用于檢測殼體10或燃料箱100的溫度的裝置。而且，在熱敏電阻14 中，基于所檢測到的殼體10或燃料箱100的溫度，產(chǎn)生作為用于產(chǎn)生前述閥門13的控制信 號的基礎(chǔ)的溫度檢測信號，并將其提供至連接端子15。連接點(diǎn)P12與連接點(diǎn)Pll短路，并且 連接點(diǎn)Pll連接至閥門13。各個連接端子15連接至燃料電池本體2的連接端子25，由此電連接燃料元件1和 燃料電池本體2。除了前述發(fā)電部20等(在圖5中未示出)之外，燃料電池本體2還具有用于控制 閥門13的切換驅(qū)動的控制部24。而且，控制部24具有由微型計算機(jī)等構(gòu)成的控制器241、 由NPN晶體管構(gòu)成的晶體管242、兩個電阻器Rl和R2、以及連接端子25?？刂破?41具有三個端子Tl T3。控制器241基于通過至少溫度檢測電路(其 包括熱敏電阻14，下文描述)所檢測到的殼體10或燃料箱100的溫度，而產(chǎn)生用于控制閥 門13的切換驅(qū)動的控制信號。具體地，在此實(shí)施方式中，盡管將在下文給出詳細(xì)描述，但是 這樣的控制信號基于檢測到的殼體10或燃料箱100的溫度以及燃料元件1是否正常地連 接至燃料電池本體2產(chǎn)生。在晶體管242中，基極連接至控制器241的端子Tl，發(fā)射極連接至電源Vcc，而集 電極通過連接線LO連接至連接端子25。利用這樣的構(gòu)造，晶體管242根據(jù)從控制器241的 端子Tl輸出的信號而變?yōu)榻油顟B(tài)或斷開狀態(tài)。由此，在燃料元件1連接至燃料電池本體2的情況下，電源Vcc的電壓通過連接線LO以及連接端子15和25而提供給閥門13。在電阻器Rl中，一端連接至電源Vcc，而另一端連接至在連接線L2(在連接端子 25和控制器241的端子T2之間連接)上連接點(diǎn)P22。而且，在電阻器R2中，一端連接至電 源Vcc，而另一端連接至在連接線L3 (在連接端子25和控制器241的端子T3之間連接)上 的連接點(diǎn)P23。另外，連接線Ll在連接端子25和接地之間連接。接下來，將描述此實(shí)施方式的燃料電池的操作和效果。在此燃料電池中，在燃料元件1連接于燃料電池本體2的狀態(tài)下，當(dāng)燃料通過燃料 供應(yīng)連接器11和21從燃料箱100供應(yīng)到發(fā)電部20時，燃料被供應(yīng)給發(fā)電部20中的各個單 位電池的負(fù)極，并引發(fā)反應(yīng)而產(chǎn)生質(zhì)子和電子。質(zhì)子通過電解質(zhì)膜而移動到正極，并與電子 和氧反應(yīng)而產(chǎn)生水。由此，燃料(即甲醇)的部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，其通過連接件收集， 并作為來自發(fā)電部20的輸出電流提取。通過輸出電流和發(fā)電部20的電動勢提供給外部負(fù) 載(未示出)，并且該負(fù)載被驅(qū)動。這時，由于燃料元件1設(shè)置有通過其吸入被抽出的燃料的體積部分的空氣的空氣 導(dǎo)入孔12，所以導(dǎo)入了抽出了燃料的體積部分的氣體，并保持燃料箱100的恒定內(nèi)部壓力。 由此，可以防止燃料箱100的內(nèi)部壓力變成負(fù)壓，以及避免不能通過泵抽出燃料或者避免 燃料回流。因此，燃料能夠被穩(wěn)定地供應(yīng)。將詳細(xì)描述是本發(fā)明特征之一的閥門13的切換驅(qū)動的控制方法。圖6利用流程 圖示出了閥門13的切換驅(qū)動的控制方法的一個實(shí)例。首先，例如，如圖7所示，當(dāng)燃料元件1插入到燃料電池本體2中，并且連接端子15 和25彼此連接時(步驟Sll)，燃料元件1和燃料電池本體2彼此電連接。接著，控制器241確定燃料元件1和燃料電池本體2彼此是否正常連接(步驟 S12)。具體地，在燃料元件1和燃料電池本體2彼此正常連接的情況下，連接線L2經(jīng)由連 接端子15和25、連接點(diǎn)P12和P11、以及連接線Ll而接地。由此通過利用端子T2確定連 接線L2是否處于“L(低)，，電平狀態(tài)。由此，確定燃料元件1和燃料電池本體2是否彼此 正常連接。在在步驟S12中確定燃料元件1和燃料電池本體2彼此沒有正常連接的情況下 (步驟S12 =N)，輸出控制信號以使空氣導(dǎo)入孔12通過閥門13關(guān)閉(步驟S13)，并由此避 免燃料泄漏。同時，在在步驟S12中確定燃料元件1和燃料電池本體2彼此正常連接的情 況下(步驟S12 :Y)，程序前進(jìn)至步驟S14。在步驟S13之后，程序返回到步驟S12。接著，在步驟S14中，例如，如圖8所示，通過利用由熱敏電阻14和電阻器R2構(gòu)成 的溫度檢測電路檢測殼體10或燃料箱100的溫度。具體地，在熱敏電阻14中，電阻值(熱 敏電阻電阻值Rth)根據(jù)環(huán)境溫度改變(包括溫度系數(shù))。相應(yīng)地，例如在以下數(shù)學(xué)公式1中 所示的輸出電壓Vtl的值改變。由此，間接地檢測殼體10或燃料箱100的溫度。[數(shù)學(xué)公式1]V0= (Rth/(Rth+Tc))*V..lV。輸出電壓Vi 供電電壓Rth:熱敏電阻電阻值R。補(bǔ)償電阻值接著，基于通過端子T3從熱敏電阻14輸入的溫度檢測信號，控制器241確定所檢測到的殼體10或燃料箱100的溫度T是否為給定閾值溫度Tth或更小(步驟S15)。在步 驟S15中確定溫度T不是給定閾值溫度Tth或更小(T>Tth)的情況下(步驟S15:N)，輸出 控制信號以使空氣導(dǎo)入孔12通過閥門13關(guān)閉(步驟S16)，并由此避免燃料泄漏。同時，當(dāng) 在步驟S15中確定溫度T為給定閾值溫度Tth或更小(T彡Tth)的情況下(步驟S15:Y)，程 序前進(jìn)到步驟S17。在步驟S16之后，程序返回到步驟S12。接著，在步驟S17中，通過控制器241輸出控制信號以使空氣導(dǎo)入孔12通過閥門 13打開。由此，通過空氣導(dǎo)入孔12將空氣導(dǎo)入到燃料箱100中，并完成圖6所示的閥門13 的切換驅(qū)動的控制過程。如上所述，在此實(shí)施方式中，用于打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔12的切換驅(qū)動的控制通 過能夠根據(jù)控制信號控制切換驅(qū)動的閥門13完成。因此，能夠控制向燃料箱100中導(dǎo)入空 氣。因此，例如，在高溫或燃料故障時，通過閥門13關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔12，能夠防止通過現(xiàn)有 止回閥的空氣導(dǎo)入孔從燃料箱的燃料泄漏，并且能夠改善安全性。而且，在發(fā)電時，通過閥 門13打開空氣導(dǎo)入孔12，必要的空氣能夠被吸入到燃料箱100中，并且燃料能夠被穩(wěn)定地 供應(yīng)。而且，不同于現(xiàn)有止回閥，包括了通過電信號(控制信號)來打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入 孔12的功能。因此，通過在空氣導(dǎo)入孔12之前布置過濾器，外來顆粒如空氣中的塵土的影 響能夠被降低，并且作為閥門的功能能夠被改善。而且，由于使用圖7所示的控制電路，所以能夠?qū)崿F(xiàn)其中器件的數(shù)量少的簡單電 路結(jié)構(gòu)。因此，燃料元件1能夠通過廉價的電路構(gòu)造進(jìn)行認(rèn)證。而且，控制器241基于兩個參數(shù)產(chǎn)生控制信號，即基于殼體10或燃料箱100的溫 度，以及燃料元件1是否正常地連接至燃料電池本體2。因此，與控制器241僅基于一個參 數(shù)產(chǎn)生控制信號的情況相比，能夠更可靠地判斷。本發(fā)明已經(jīng)參考實(shí)施方式進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明不局限于前述實(shí)施方式，并且 可以形成各種變形。例如，在前述實(shí)施方式中，具體地描述了燃料元件1和燃料電池本體2 的結(jié)構(gòu)。然而，燃料元件1和燃料電池本體2可以具有其它結(jié)構(gòu)，或可以由其它材料制成。具體地，例如，作為根據(jù)圖9所示的第一變形例的燃料元件1A，用于調(diào)節(jié)控制信號 中打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔12的切換閾值的電阻器RO可以進(jìn)一步設(shè)置在連接點(diǎn)Pll和P12 之間。在這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，用于打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔12的切換閾值能夠根據(jù)電阻器 RO的電阻值自由地調(diào)節(jié)。而且，例如，作為根據(jù)圖10所示的第二變形例的燃料元件1B，能夠被同時或依次 連接至燃料供應(yīng)連接器11和21的空氣導(dǎo)入連接器16可以設(shè)置在殼體10中的閥門13的 外部(凹槽部23側(cè))(密封水平燃料元件1側(cè)上的連接器> 閥門13)。如上所描述的，通 過采用其中在插入燃料元件1時，燃料供應(yīng)連接器11和燃料供應(yīng)連接器21同時或依次打 開的結(jié)構(gòu)，在儲存時的密封水平能夠增大，安全性能夠得到改善，并且能夠減少在使用之前 的輕微燃料泄漏。而且，在前述實(shí)施方式中，描述了閥門(閥門13)設(shè)置在燃料元件1側(cè)上的情形。 然而，例如，如同根據(jù)圖11所示的第三變形例的包括燃料電池本體2C和燃料元件IC的燃 料電池，閥門(閥門27)可以設(shè)置在燃料電池本體2側(cè)上。而且，在前述實(shí)施方式和前述變形例1 3中，描述了燃料箱(燃料箱100)設(shè)置在燃料元件中的情形。然而，例如，如同根據(jù)圖12所示的第四變形例的包括燃料電池本體 2D的燃料電池，可以將燃料箱(燃料箱28)內(nèi)置于燃料電池本體2D中，并且閥門(閥門27) 設(shè)置在燃料電池本體2D中。在圖12中，標(biāo)號291表示空氣導(dǎo)入孔，而標(biāo)號292表示浸液連 接器292。而且，在前述實(shí)施方式中，描述了燃料元件1的殼體10或燃料箱100的溫度通過 利用內(nèi)置在燃料元件1中的熱敏電阻14進(jìn)行檢測。然而，例如，殼體10或燃料箱100的溫 度可以通過利用設(shè)置在燃料電池本體2側(cè)上的溫度傳感器等進(jìn)行檢測。此外，例如，液體燃料可以是不同于甲醇的其它液體燃料，如乙醇和二甲醚。
權(quán)利要求
一種燃料元件，包括殼體，具有空氣導(dǎo)入孔并且容納用于燃料電池本體的燃料；和閥門，執(zhí)行用于打開和關(guān)閉所述空氣導(dǎo)入孔的切換驅(qū)動，其中，所述閥門能夠根據(jù)控制信號控制所述切換驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料元件，包括 溫度檢測部，檢測所述殼體的溫度，其中，所述溫度檢測部基于所檢測到的所述殼體的溫度產(chǎn)生作為用于產(chǎn)生所述控制信 號的基礎(chǔ)的溫度檢測信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料元件，其中，所述溫度檢測部包括熱敏電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的燃料元件，包括電阻器，用于調(diào)節(jié)所述控制信號中用于打開和關(guān)閉所述空氣導(dǎo)入孔的切換閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料元件，其中，所述殼體在所述閥門外側(cè)上具有空氣導(dǎo)入 連接部。
6.一種燃料電池，包括燃料電池本體，通過供應(yīng)的燃料和作為氧化劑氣體的空氣而發(fā)電；和 燃料箱，容納用于所述燃料電池本體的燃料，其中，所述燃料箱具有空氣導(dǎo)入孔并且設(shè)置有用于執(zhí)行打開和關(guān)閉所述空氣導(dǎo)入孔的 切換驅(qū)動的閥門，并且所述閥門能夠根據(jù)控制信號控制所述切換驅(qū)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池，包括 溫度檢測部，檢測所述燃料箱的溫度；和控制部，基于至少所檢測到的所述燃料箱的溫度產(chǎn)生所述控制信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池，包括 燃料元件，具有所述燃料箱，其中，基于所述燃料箱的溫度和所述燃料元件是否正常地連接至所述燃料電池本體， 所述控制部產(chǎn)生所述控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池，包括 燃料元件，具有所述燃料箱，其中，所述閥門設(shè)置在所述燃料元件側(cè)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池，包括 燃料元件，具有所述燃料箱，其中，所述閥門設(shè)置在所述燃料電池本體側(cè)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池，其中，所述燃料箱內(nèi)置于所述燃料電池本體中，并且所述閥門設(shè)置在所述燃料電池本體中。
12.一種發(fā)電方法，其中，在通過將容納在燃料箱中的燃料和作為氧化劑氣體的空氣供 應(yīng)到燃料電池本體而進(jìn)行發(fā)電時，通過空氣導(dǎo)入孔將空氣導(dǎo)入到所述燃料箱，并且用于打 開和關(guān)閉所述空氣導(dǎo)入孔的切換驅(qū)動通過能夠根據(jù)控制信號控制所述切換驅(qū)動的閥門來 執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料元件，利用該燃料元件能夠防止燃料箱經(jīng)空氣導(dǎo)入孔的燃料泄漏并且能夠改善安全性。用于打開和關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔(12)的切換驅(qū)動通過能夠根據(jù)控制信號控制切換驅(qū)動的閥門(13)來執(zhí)行。由此，能夠控制對容納燃料的燃料箱(100)的空氣導(dǎo)入。因此，例如，在高溫或燃料故障時，通過閥門(13)關(guān)閉空氣導(dǎo)入孔(12)，能夠防止燃料箱經(jīng)現(xiàn)有止回閥的空氣導(dǎo)入孔的燃料泄漏，并且能夠改善安全性。
文檔編號H01M8/10GK101889364SQ200880119178
公開日2010年11月17日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者井上芳明, 佐藤敦, 志村重輔, 福島和明, 高木裕登 申請人:索尼公司