[發(fā)明專利]供電裝置和電子設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210227147.5
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102867976A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 三田洋樹;中川貴晶;寒川恒俊;杉山太喜;酒井秀樹
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種供電裝置。更具體地，本公開涉及一種能夠通過串聯(lián)連接至少兩個電極來實(shí)現(xiàn)輸出的增加并能很容易地向電極提供燃料的供電裝置，以及使用該供電裝置的電子設(shè)備。

背景技術(shù)

電池可粗略地分為化學(xué)電池和物理電池，且作為化學(xué)電池，例如，可提及原電池，諸如錳干電池、堿性干電池、鎳基原電池、鋰電池、堿性紐扣電池、氧化銀電池和空氣（鋅）電池；二次電池，諸如鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鉛蓄電池和堿性蓄電池；以及燃料電池，諸如生物燃料電池。此外，作為物理電池，例如，可提及太陽能電池。

下文中，將描述與本公開相關(guān)的化學(xué)電池。原電池是一種電池，其包括反應(yīng)物質(zhì)，并通過反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，且可被使用直到所有反應(yīng)物質(zhì)耗盡，而且可以實(shí)例的方式提及干電池。二次電池是一種電池，其可以這樣一種方式來重復(fù)使用：盡管在產(chǎn)生電流時(shí)其中包括的反應(yīng)物質(zhì)的量減少，但通過對電池充電，會發(fā)生逆反應(yīng)，并允許反應(yīng)產(chǎn)物變回反應(yīng)物質(zhì)，而且例如，可提及汽車電池和鋰離子電池。

在上述電池中，由于氧化還原酶作為催化劑被固定在負(fù)電極和正電極中的至少一個上的燃料電池（下文中，稱其為“生物燃料電池”）可從燃料（諸如葡萄糖和乙醇，其很難通過一般工業(yè)催化劑發(fā)生反應(yīng)）中有效提取電子，所以已對作為具有大容量和高安全性的下一代燃料電池的這種電池給予了很多關(guān)注。

作為生物燃料電池的一個實(shí)例，將描述使用葡萄糖作為燃料的生物燃料電池的反應(yīng)方式。在使用葡萄糖作為燃料的生物燃料電池中，葡萄糖的氧化反應(yīng)在負(fù)電極上進(jìn)行，且空氣中氧氣（O₂）的還原反應(yīng)在正電極上進(jìn)行。此外，在負(fù)電極一側(cè)，電子從葡萄糖順序通過葡萄糖脫氫酶、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）、心肌黃酶和媒介物轉(zhuǎn)移至電極（碳）。

另一方面，如上所述的生物燃料電池具有相比其它燃料電池輸出低的問題。因此，為獲得具有高輸出的生物燃料電池，已進(jìn)行了研究（例如，參見日本待審查專利申請公開第2006-234788號、第2006-93090號和第2007-188810號）。

例如，在日本待審查專利申請公開第2006-234788號公開的生物燃料電池中，為增大電流密度，電極由具有多孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電組件（諸如金屬、導(dǎo)電聚合物、金屬氧化物或炭材料）形成，并將酶、電子轉(zhuǎn)移媒介物（electron?transfer?mediator）等固定在其孔中，以增大單位有效面積的酶攜帶密度（enzyme?carrying?density）。

在日本待審查專利申請公開第2006-93090號公開的生物燃料電池中，為充分獲得良好的電極特性，陰極電極由多孔材料（諸如炭）以及固定其上的酶和電子轉(zhuǎn)移媒介物形成，并且該陰極電極的至少一部分被配置為與空氣或氧氣接觸，該部分充當(dāng)氣相中的反應(yīng)基質(zhì)。

在日本待審查專利申請公開第2007-188810號公開的生物燃料電池中，為增大電流密度和電壓，在一個電池中配置了多個電池部分。在日本待審查專利申請公開第2007-188810號公開的生物燃料電池中，在允許空氣通過的間隔物之間，順序配置正電極集電器、正電極、質(zhì)子導(dǎo)體、負(fù)電極、負(fù)電極集電器、允許燃料通過的間隔物、負(fù)電極集電器、負(fù)電極、質(zhì)子導(dǎo)體、正電極和正電極集電器。即，由正電極、質(zhì)子導(dǎo)體和負(fù)電極形成的電池部分以及由負(fù)電極、質(zhì)子導(dǎo)體和正電極形成的電池部分被配置為將間隔物夾在中間。此外，將酶固定在負(fù)電極上，并配置燃料保持容器來封住負(fù)電極、負(fù)電極集電器和間隔物。

在日本待審查專利申請公開第2007-188810號公開的生物燃料電池中，例如，當(dāng)將葡萄糖溶液作為燃料填入燃料保持容器時(shí)，由于葡萄糖被負(fù)電極上的酶分解，所以能提取電子，且此外，產(chǎn)生了H+離子。另一方面，在正電極上，通過質(zhì)子導(dǎo)體輸送的H+離子、在負(fù)電極上提取的并通過外電路輸送的電子、以及空氣中的氧氣相互反應(yīng)，從而生成水。此外，當(dāng)將負(fù)載連接在負(fù)電極集電器與正電極集電器之間時(shí)，電流在其間流動，并可獲得比過去更高的輸出。

如上所述，為增大生物燃料電池的輸出，已進(jìn)行了各種研究；然而，目前，其輸出仍舊太低而無法用于實(shí)際的電子設(shè)備等。因此，必須通過串聯(lián)連接多個生物燃料電池來增大輸出。

然而，當(dāng)串聯(lián)連接生物燃料電池來增大輸出時(shí)，由于必須向多個生物燃料電池提供燃料，所以燃料供應(yīng)系統(tǒng)變得很復(fù)雜，并因此不利地增加了發(fā)電所需的時(shí)間。