[發明專利]燃料電池裝置

在審

• 申請號: 200910001474.7
• 申請日: 2009-01-07
• 公開（公告）號: CN101593839A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 平山智彥;長崎央雅;田島伸泰;鈴木貴博
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所
• 代理人: 丁利華

技術領域

本發明中的一個實施例涉及一種用作電子設備等的能源的燃料電池裝置。

背景技術

目前，諸如鋰離子電池的二次電池主要被用作例如筆記本計算機，移動裝置等的電子設備的能源。近年來，不需充電的，小的，高輸出的燃料電池已經被期望作為新的能源，以滿足具有更高級功能的電子設備的增加的能量消耗和對其延長使用的需求。在各種類型的燃料電池當中，具體的說，使用甲醇溶液作為它們的燃料的直接甲醇燃料電池(DMFCs)，與使用氫作為它們的燃料的燃料電池相比，能使燃料的處理更簡單以及系統構造更簡單。因此，DMFCs顯而易見是用于電子設備的能源。

舉例來說，如日本專利申請公開公報No.2005-293981中所述，DMFC包括電池組，在電池組中單電池和隔離層彼此交替層疊。每一個單電池被構造為以便諸如固體聚合物電解質膜的電解質層被插入兩個電極之間。隔離層被形成為具有用作反應氣體通道的凹槽。單電池在每一個聚合物電解質膜的表面上設置有膜電極組合體(MEA)。MEA完整地包括陽極(燃料電極)和陰極(空氣電極)。含水甲醇溶液和空氣通過電池組中的通道被分別供給至陽極和陰極。

燃料的氧化發生在陽極以使甲醇通過與水反應被氧化，因此產生二氧化碳，質子和電子。質子通過聚合物電解質膜被傳輸并移動到陰極。在陰極，空氣中的氣態氧與氫離子和電子結合并被還原為水。在此處理期間，電子通過外部回路流動并引起(draw)電流。

在用這樣的方式構建的燃料電池中，電池組易于產生熱量，從而在電生成(electricitygeneration)期間使溫度不斷地增加。為了有效地生成電，電池組本身或者供給至電池組的燃料被冷卻以致電池組保持在最佳溫度。

因此，作為電池組的冷卻方法，建議具有循環液冷卻系統的燃料電池配備獨立于燃料通道和空氣通道的冷卻通道以便冷卻劑通過冷卻通道進入電池組。

利用如上所述的循環液冷卻系統能夠使電池組保持在恰當的溫度。然而，該系統需要輔助組件的使用，諸如獨立的冷卻通道和用于使冷卻劑通過冷卻通道的獨立的液泵，以致整個燃料電池裝置不可避免地變大。

發明內容

本發明已經考慮到這些情況而被作出，并且它的目的是提供一種能夠被做得較小并且其中電池能夠被有效冷卻的燃料電池裝置。

根據本發明的一個方面的燃料電池裝置，其特征在于，包括起電部，所述起電部設置有電池并被構造為由化學反應生成電，所述電池包括彼此相對的陽極和陰極；燃料箱，所述燃料箱被構造為貯存燃料；燃料通道，在所述燃料通道中所述燃料流過所述陽極；空氣通道，在所述空氣通道中空氣流過所述陰極；冷卻通道，所述冷卻通道從所述燃料通道分支并且延伸通過所述起電部；以及燃料供給部，所述燃料供給部被構造為通過所述燃料通道將所述燃料從所述燃料箱供給至所述陽極并被構造為使所述燃料的一些從所述冷卻通道流過所述起電部并冷卻所述起電部。

根據如上所述的安排，提供有一種能被做得較小的燃料電池裝置，在其中一些燃料通過從燃料通道分支的冷卻通道被供給至電池，以使能夠有效地冷卻電池。

本發明的其他目的和優點將在下面的說明中闡明，并且部分內容在說明書中是顯而易見的，或可通過實施本發明獲悉。本發明的目的及優點可通過下文具體指出的手段和組合來實現和獲得。

附圖說明

結合在說明書中并構成說明書一部分的附圖用于說明本發明的具體實施方式，并與上述總體說明和下述實施方式的詳細說明一起對本發明的原理進行說明。

圖1是示范性地顯示根據本發明的第一實施例的燃料電池裝置的構造的示范性框圖；

圖2是顯示燃料電池裝置的電池組的示范性剖面圖；

圖3是示范性地顯示電池組的單電池的示范性圖；

圖4是示范性地顯示根據本發明的第二實施例的燃料電池裝置的構造的示范性框圖；

圖5是示范性地顯示根據變型例的熱交換器的示范性圖；以及

圖6是示范性地顯示根據本發明的第三實施例的燃料電池裝置的構造的示范性框圖。

具體實施方式

現在將參照附圖詳細描述根據本發明的第一實施例的燃料電池裝置。

圖1示范性地顯示燃料電池裝置的構造。如圖1所示，燃料電池裝置10被構建為使用甲醇作為它的液體燃料的DMFC。裝置10設置有電池組20，燃料箱12，循環系統24，和電池控制部50。電池組20構成起電部。循環系統24將燃料和空氣提供至電池組。電池控制部50控制整個燃料電池裝置的操作。