[發明專利]燃料電池的燃料分析方法和燃料分析裝置、及燃料電池

無效

• 申請號: 201110114385.0
• 申請日: 2011-05-04
• 公開（公告）號: CN102244280A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 酒井秀樹;杉山太喜;汲田英之;松本隆平
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及用于使用氧化還原酶的燃料電池的燃料分析方法、利用該方法的燃料分析裝置、以及包括該裝置的燃料電池。更具體地，本發明涉及用于檢測在燃料中包含的且有助于發電的成分的量、即有效成分的量的技術。?

背景技術

使用氧化還原酶作為反應催化劑的生物燃料電池的優點在于，可以從不能以普通工業催化劑利用的諸如葡萄糖和乙醇的燃料中有效提取電子。鑒于此，預計生物燃料電池成為下一代高容量和高安全性的燃料電池。圖6示出使用酶的生物燃料電池的反應方式。例如，在使用葡萄糖作為燃料的生物電池的情況下，如圖6所示，發生了葡萄糖的氧化反應，并且在負極(陽極，anode)上提取電子，而在正極(陰極，cathode)上發生空氣中氧的還原反應。?

當可以在燃料電池中使用氣體燃料和液體電池時，同樣可以在生物燃料電池中使用諸如葡萄糖和商業飲料(含糖軟飲料或酒精飲料等)的固體燃料的水溶液。在這種情況下，應該從諸如葡萄糖和乙醇的有助于發電的有效成分的濃度得知電池的剩余容量和發電量。?

另一方面，在甲醇型燃料電池和發電機中，通常，從諸如甲醇和汽油的液體燃料量(體積)確定燃料源的剩余量。迄今為止，已經提出了這樣?一種燃料電池，其中燃料容器配備有用于檢查燃料剩余量的窗口(例如，參見日本專利公開第2005-158592號、第2006-313735號和第2006-173006號)。此外，在一次電池(原電池)和二次電池中，通過利用電池的電化學特性來預測剩余電容量。?

發明內容

然而，如上所述的現有技術包含下列問題。在生物燃料電池中，在燃料中包含除了有助于發電的有效成分外的其他成分，并且電池中的溶液量即使在有效成分由于發電而消耗時也沒有減少。因此，僅通過測定液體量(體積)來準確估計剩余容量是不可能的。?

此外，在作為一種發電機的生物燃料電池的情況下，可以進行燃料的額外注入。這種情況下，有效成分濃度不同的溶液彼此混合，從而即使測量了發電時的電化學特性，也更難以估計剩余容量。此外，盡管可以預期一種使用能夠直接測定諸如葡萄糖的有效成分的濃度的傳感器(生物傳感器)的方法，但是該方法不適于測定包含高濃度有效成分的燃料。嘗試避免該問題會導致復雜的電池結構。?

因此，需要提供一種燃料電池的燃料分析方法和燃料分析裝置，使得可以檢測在燃料電池中使用的燃料中的有效成分量，而不會使電池結構變復雜。?

根據本發明的實施方式，提供了一種燃料電池的燃料分析方法，包括以下步驟：測定在具有在表面上存在氧化還原酶的電極的燃料電池中使用的燃料的物理性質和/或電特性；并且從物理性質和/或電特性確定燃料中有助于發電的有效成分的量。?

這里，電極表面整體地包括電極外表面和電極內部的空隙的內表面。這適用于下文。?

在本發明該實施方式中，從燃料的物理性質和/或電特性確定燃料中有效成分的量。因此，電池結構不復雜。?

該燃料分析方法還可以包括從有效成分的量計算燃料電池的輸出和/或容量。?

此外，可以測定選自由粘度、折射率、旋光度、吸光度以及電流組成的組中的至少之一。?

根據本發明另一實施方式，提供了一種燃料電池的燃料分析裝置，包括：測定部，用于測定在具有在表面上存在氧化還原酶的電極的燃料電池中使用的燃料的物理性質和/或電特性；燃料引入部，用于向測定部引入作為測定對象的燃料；以及燃料排出部，用于排出已經過測定部測定的燃料。?

在該燃料分析裝置中，可以在測定部中設置選自由粘度計、糖度計、分光儀以及生物傳感器組成的組中的至少一種檢測器。?

此外，可以采用燃料引入部連接至燃料箱且燃料排出部連接至燃料電池、燃料箱或廢液箱的結構。?

根據本發明的又一實施方式，提供了一種包括上述燃料分析裝置的燃料電池。?

該燃料電池可以包括：一個或多個電池部，具有在表面上存在氧化還原酶的電極；燃料箱，填充有要向電池部注入的燃料；以及燃料供給部，設置在電池部和燃料箱之間且可用于向電池部提供燃料箱中的燃料；以及燃料分析裝置，可設置在燃料供給部。?

在本發明的上述實施方式中，從物理性質和/或電特性確定燃料中有效成分的量。因此，可以預測(估計)電池的剩余容量和發電量，而不會使電池結構變復雜。?

附圖說明

圖1示出了基于使用根據本發明第一實施方式的燃料分析方法的生物燃料電池的容量和輸出判定方法的流程圖；?

圖2示意性地示出了根據本發明第二實施方式的燃料分析裝置的結構；?