(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料電池用燃料貯蔵器であって、
（ａ）液体燃料電池用の液体燃料を保持するキャビティを画定する壁及び内部を有する容器と、
（ｂ）キャビティ内に配置され、そこへ液体燃料の少なくとも一部分が吸い上げられ、次にそこから液体燃料を送ることができるウィッキング構造体であって、容器内の実質的にすべての液体燃料がウィッキング構造体に接触可能であり、その自由上昇ウィック高さがその最長寸法の少なくとも２分の１より大きい、毛管作用の勾配を有するウィッキング構造体と、
（ｃ）容器の壁を貫いて容器外部にウィッキング構造体を流体連絡させる出口と、
を備え、液体燃料電池へ取り付け又は取り外しが選択的に可能である燃料貯蔵器。
【請求項２】
ウィッキング構造体の自由上昇ウィック高さが最長寸法より大きい請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３】
ウィッキング構造体が、発泡体、繊維束、繊維マット、織繊維及び不織繊維並びに無機多孔材料からなる群から選択されるウィッキング材料を備える請求項２に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４】
ウィッキング構造体が、発泡体、繊維束、繊維マット、織繊維及び不織繊維からなる群から選択されるウィッキング材料を備える請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項５】
ウィッキング材料が、ポリウレタン発泡体、メラミン発泡体、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物からなる不織フェルト、セルロース、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリアクリロニトリル、あるいはこれらの混合物からなる繊維束、繊維マット、織繊維からなる群から選択される請求項４に記載の燃料貯蔵器。
【請求項６】
ポリウレタン発泡体がフェルト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体であり、ポリアミドがナイロンであり、またポリエステルがポリエチレンテレフタレートである請求項５に記載の燃料貯蔵器。
【請求項７】
ウィッキング材料がフェルト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体及びフェルト状網目状ポリウレタン発泡体からなる群から選択される請求項６に記載の燃料貯蔵器。
【請求項８】
ウィッキング構造体が、０．５から４５ポンド／立方フィートの範囲の密度及び１０から２００ポア／インチの範囲のポアサイズをもつポリウレタン発泡体を備える請求項４に記載の燃料貯蔵器。
【請求項９】
ウィッキング構造体が、０．５から１５ポンド／立方フィートの範囲の密度及び４０から２００ポア／インチの範囲のポアサイズをもつポリウレタン発泡体を備える請求項８に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１０】
ウィッキング構造体が、２．０から４５ポンド／立方フィートの範囲の密度及び１．１から３０の範囲の圧縮率をもつフェルト状網目状ポリウレタン発泡体である請求項４に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１１】
ウィッキング構造体が２つ以上の成分を備え、これらの成分の少なくとも２つが異なる毛管作用を有する請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１２】
ウィッキング構造体が、発泡体の長手方向に沿って圧縮度が変化しているようにフェルト化された発泡体を備える請求項１１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１３】
毛管作用が、ウィッキング構造体の出口のすぐ近くの部分で最大であり、ウィッキング構造体の出口から遠い部分では毛管作用が相対的に小さい請求項１１の燃料貯蔵器。
【請求項１４】
ウィッキング構造体が第１及び第２のコンポーネントを備え、前記第１のコンポーネントが第２のコンポーネントより大きな毛管作用を有し、前記第１のコンポーネントは最長寸法を有し、前記第１のコンポーネントの自由上昇ウィック高さが前記第１のコンポーネントの最長寸法の２分の１より大きい請求項１１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１５】
第１のコンポーネントの自由上昇ウィック高さが、前記第１のコンポーネントの最長寸法より大きい請求項１４に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１６】
出口を通して容器から容器の外部の場所へ液体燃料を送るための、出口と液体連通している液体送液手段をさらに含む請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１７】
液体送液手段が、ポンプあるいはウィッキング構造体より大きい毛管作用を有するウィックである請求項１６に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１８】
液体送液手段がポンプである請求項１７に記載の燃料貯蔵器。
【請求項１９】
液体送液手段がウィックである請求項１７に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２０】
容器を貫く空気入口をさらに含み、前記空気入口が、ガスの容器キャビティへの流入を許容する一方向バルブを有する請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２１】
容器が柔軟な側壁を有する請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２２】
出口が、液体燃料をキャビティに導入することを可能にするバルブを有する、リサイクル可能な請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２３】
出口が、液体燃料をキャビティに導入することを可能にするシールキャップを有する、リサイクル可能な請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２４】
ウィッキング構造体が永久圧縮されたウィッキング材料でつくられている請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２５】
ウィッキング構造体が可逆圧縮されたウィッキング材料でつくられている請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２６】
ウィッキング構造体がウィッキング構造体容積を有し、ウィッキング構造体容積がキャビティ容積の５０％以下である請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２７】
ウィッキング構造体容積がキャビティの容積の２５％以下である請求項２６に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２８】
ウィッキング構造体容積がキャビティの容積の１０％以下である請求項２７に記載の燃料貯蔵器。
【請求項２９】
ウィッキング構造体が外形容積を有し、ウィッキング構造体の空孔容積がウィッキング構造体外形容積の少なくとも５０％である請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３０】
ウィッキング構造体の空孔容積がウィッキング構造体外形容積の６５％から９８％である請求項２９に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３１】
ウィッキング構造体の空孔容積がウィッキング構造体外形容積の７０％から８５％である請求項３０に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３２】
ウィッキング構造体の空孔容積がウィッキング構造体外形容積の７５％である請求項３１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３３】
ウィッキング構造体の空孔容積がウィッキング構造体外形容積の８０％である請求項３１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３４】
ウィッキング構造体の空孔容積がウィッキング構造体外形容積の８５％である請求項３１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３５】
液体燃料がメタノールを含む請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３６】
液体燃料が純粋なメタノールである請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３７】
液体燃料がメタノール水性混合物である請求項１に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３８】
水性混合物中のメタノールの濃度が少なくとも２５重量％である請求項３７に記載の燃料貯蔵器。
【請求項３９】
水性混合物中のメタノールの濃度が少なくとも５０重量％である請求項３８に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４０】
水性混合物中のメタノールの濃度が７０重量％から９９重量％である請求項３９に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４１】
水性混合物中のメタノールの濃度が９０重量％である請求項４０に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４２】
水性混合物中のメタノールの濃度が９５重量％である請求項４０に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４３】
水性混合物中のメタノールの濃度が９９重量％である請求項４０に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４４】
液体燃料電池用燃料貯蔵器であって、
（ａ）液体燃料電池用の液体燃料を保持するキャビティを画定する壁及び内部を有し、１枚あるいは複数枚のプラスチックフィルムもしくはプラスチックコートフィルムで形作られたエンベロープであるような柔軟な側壁を備える、容器と、
（ｂ）キャビティ内に配置され、そこへ液体燃料の少なくとも一部分が吸い上げられ、次にそこから液体燃料を送ることができるウィッキング構造体であって、容器内の実質的にすべての液体燃料がウィッキング構造体に接触可能であり、その自由上昇ウィック高さがその最長寸法の少なくとも２分の１より大きいウィッキング構造体と、
（ｃ）容器の壁を貫いて容器外部にウィッキング構造体を流体連絡させる出口と、
を備え、液体燃料電池へ取り付け又は取り外しが選択的に可能である燃料貯蔵器。
【請求項４５】
使用前に容器が輸送あるいは保管されるときに出口通路をカバーする取り外し可能なテープをさらに備える請求項４４に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４６】
容器が柔軟に曲げることができる請求項４４に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４７】
エンベロープが第１の面及び第２の面を有し、前記第１及び第２の面が実質的に平坦である請求項４４に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４８】
エンベロープが、ヒートシールあるいは超音波溶着により形作られたパウチである請求項４４に記載の燃料貯蔵器。
【請求項４９】
液体燃料電池用燃料貯蔵器であって、
（ａ）液体燃料電池用の液体燃料を保持するキャビティを画定する壁及び内部を有する容器と、
（ｂ）キャビティ内に配置され、そこへ液体燃料の少なくとも一部分が吸い上げられ、次にそこから液体燃料を送ることができるウィッキング構造体であって、容器内の実質的にすべての液体燃料がウィッキング構造体に接触可能であり、その自由上昇ウィック高さがその最長寸法の少なくとも２分の１より大きい、ウィッキング構造体と、
（ｃ）容器の壁を貫いて容器外部にウィッキング構造体を流体連絡させるとともに、ｃ）容器の壁を貫いて容器外部にウィッキング構造体を流体連絡させるとともに、液体燃料をキャビティに導入することを可能にするシールキャップと、当該シールキャップを突刺して液体燃料をキャビティに導入するとともに、液体燃料導入後キャビティを再びシールすることができる、膜とを有する、出口と
を備え、液体燃料電池へ取り付け又は取り外しが選択的に可能である燃料貯蔵器。
【請求項５０】
膜がラバーを備える請求項４９に記載の燃料貯蔵器。
【請求項５１】
液体燃料電池用燃料貯蔵器であって、
（ａ）液体燃料電池用の液体燃料を保持するキャビティを画定する壁及び内部を有する容器と、
（ｂ）キャビティ内に配置され、そこへ液体燃料の少なくとも一部分が吸い上げられ、次にそこから液体燃料を送ることができるウィッキング構造体であって、容器内の実質的にすべての液体燃料と接触可能であり、その自由上昇ウィック高さがその最長寸法の少なくとも２分の１より大きい、毛管作用の勾配を有するウィッキング構造体と、
（ｃ）容器の壁を貫いて容器外部の場所にウィッキング構造体を流体連絡させる出口と、
（ｄ）出口と容器外部の場所の間に入れられる液体送液手段と、
を備え、液体送液手段が液体燃料を出口から容器外部の場所に送る燃料貯蔵器。
【請求項５２】
液体燃料電池用燃料貯蔵器であって、
（ａ）柔軟性のある液体燃料電池用の液体燃料を保持するキャビティを画定する壁及び内部を有する容器と、
（ｂ）キャビティ内に配置され、そこへ液体燃料の少なくとも一部分が吸い上げられ、次にそこから液体燃料を送ることができるウィッキング構造体であって、容器内の実質的にすべての液体燃料と接触可能であり、その自由上昇ウィック高さがその最長寸法の少なくとも２分の１より大きい、毛管作用の勾配を有するウィッキング構造体と、
（ｃ）容器の壁を貫いて容器外部の場所にウィッキング構造体を流体連絡させる出口と、を備える燃料貯蔵器。
【請求項５３】
請求項１６の燃料貯蔵器及び液体燃料電池のアノードを含み、液体送液手段がアノードと液体連通している組合せ体。
【請求項５４】
液体送液手段がウィックであり、前記ウィックが液体燃料をアノードに送る請求項５３に記載の組合せ体。
【請求項５５】
液体送液手段がウィックであり、前記ウィックがウィッキングリンクと接触しアノードと液体連通しており、前記ウィッキングリンクが少なくとも第２のウィックを備え、前記ウィック及び前記ウィッキングリンクが、出口からアノードに液体燃料が流れるように方向づける毛管作用の勾配をつくる請求項５３に記載の組合せ体。
【請求項５６】
液体送液手段が、ポンプあるいはウィッキング構造体より大きい毛管作用を有するウィックである請求項５３に記載の組合せ体。
【請求項５７】
組合せ体であって、
（ｉ）（ａ）液体燃料電池用の液体燃料を保持するキャビティを画定する壁及び内部を有する容器と、
（ｂ）キャビティ内に配置され、そこへ液体燃料の少なくとも一部分が吸い上げられ、次にそこから液体燃料を送ることができるウィッキング構造体であって、容器内の実質的にすべての液体燃料と接触可能であり、その自由上昇ウィック高さがその最長寸法の少なくとも２分の１より大きいウィッキング構造体と、
（ｃ）容器の壁を貫いて容器外部の場所とウィッキング構造体とを流体連絡させることがき、バルブあるいは膜を含むシールキャップを有し、液体燃料を導入するために膜に注射針を突刺すことができ、液体燃料が導入された後は膜がキャビティをシールする出口通路とを備えるリサイクル可能な燃料貯蔵器と、（ｉｉ）アノードを備える液体燃料電池と、を含み、アノードがリサイクル可能な燃料貯蔵器の出口と流体連絡している組合せ体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体燃料がアノードで間接もしくは好ましくは直接酸化される液体燃料電池に関する。特に、本発明は、液体燃料電池のアノードへの液体燃料を保持しそして計量供給あるいは送液するための貯蔵器に関する。本発明はまたマイクロ燃料電池改質器用の液体燃料供給システムにも関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願は、２００１年６月２８日に出願された米国特許出願第０９／８９４，９３９号の特典を主張し、その開示を参照により組み込む。
【０００３】
電気化学燃料電池は反応物、すなわち燃料及び酸化剤を変換して電力及び反応生成物を生ずる。電気化学燃料電池は一般に、２つの電極（アノード及びカソード）の間に配置された電解質を用いる。電気触媒が電極で望みの電気化学反応を引き起こすために必要とされる。液体供給固体高分子燃料電池は、約０℃から燃料の沸点、すなわちメタノールでは約６５℃の温度範囲で作動し、また移動体への応用で特に好ましい。固体高分子燃料電池には膜電極アセンブリ（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ、「ＭＥＡ」）が含まれ、これは２つの電極層の間に配置される、固体高分子電解質すなわち時々「ＰＥＭ」と略記される陽イオン交換膜（ｐｒｏｔｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）を備える。それぞれの電極の一表面を横切るように反応物を導く流れ場（ｆｌｏｗ  ｆｉｅｌｄ）プレートは通常、膜電極アセンブリのそれぞれの側に配置される。
【０００４】
固体高分子燃料電池では広範な反応物が使用されると想定されており、またこのような反応物はガスあるいは液体として導入される。酸化剤の流れは実質的に純粋な酸素ガスでもよいが、好ましくは、空気のような希釈酸素が用いられる。燃料は実質的に純粋な水素ガスでよく、あるいは液体有機燃料混合物でもよい。ここで、液体燃料の流れで作動する燃料電池であって、燃料がアノードで電気化学的に反応する（直接酸化される）ものは、直接型液体供給燃料電池として知られている。
【０００５】
直接型メタノール燃料電池（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔｈａｎｏｌ  ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ、「ＤＭＦＣ」）は直接型液体供給燃料電池の１つのタイプであり、燃料（液体メタノール）はアノードで直接酸化され、以下の反応が起る。
【０００６】
アノード：ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→６Ｈ＋＋ＣＯ２＋６ｅ−
カソード：１．５Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ
【０００７】
水素イオン（Ｈ＋）は膜を透過し、カソード側で酸素及び電子と結合して水を生成する。電子（ｅ−）は膜を透過できず、このため電池により発生した電力を消費する電気的負荷を駆動させる外部回路を通ってアノードからカソードへ流れる。アノードとカソードでの反応生成物は、それぞれ二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）である。単一の電池の開回路電圧は約０．７ボルトである。より大きな電圧を得るために、いくつかの直接型メタノール燃料電池が直列に積み重ねられる。
【０００８】
直接型液体燃料電池には、メタノール以外の他の液体燃料、すなわち他の簡単なアルコール、例えばエタノール、あるいはジメトキシメタン、トリメトキシメタン及びギ酸を用いることもできる。さらに、酸化剤としては、酸素濃度の高い有機液体、すなわち過酸化水素溶液の形で供用することができる。
【０００９】
水性メタノール蒸気で直接型メタノール燃料電池を作動させることができるが、最も普通には希釈メタノール水性燃料溶液が液体で供給される。燃料が直接カソードに接触してそこで酸化される（「クロス−オーバー」と呼ばれる）ことを防ぐために、アノードとカソードの間の分離を維持することが重要である。クロスオーバーは、酸化反応で得られる電子が電極の間の電流経路に従わないので、結果的に電池内の短い回路になる。ＭＥＡを通してアノードからカソード側にメタノール燃料がクロスオーバーする可能性を減らすために、通常メタノールの非常に希薄な溶液（例えば、約５％のメタノール水溶液）が、液体供給ＤＭＦＣ燃料の流れとして用いられる。
【００１０】
高分子電解質膜（ＰＥＭ）は固体の有機高分子、普通ポリパーフルオロスルホン酸で、これは膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）の内側コアを構成する。ＰＥＭ用ポリパーフルオロスルホン酸は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ＆  ＣｏｍｐａｎｙからＮＡＦＩＯＮ（登録商標）の商標で市販されている。ＰＥＭは、プロトン（水素イオン）交換膜としてまた電解質として適切に機能するために、水和していなければならない。
燃料電池が効率的に機能するために、液体燃料はアノード側に制御可能な仕方で計量供給あるいは送液されなければならない。この問題は移動体への応用、例えば家電及び携帯電話で使用しようと目論む燃料電池で特に深刻であり、これらにおいては重力に対する燃料電池の向きが変化するであろう。貯蔵器の底に出口があり、また自重による供給にたよる従来の燃料タンクでは、タンクの向きが変わると燃料の送液が止まってしまうであろう。
【００１１】
さらに、貯蔵器内液体燃料の浸漬チューブによる送液は、貯蔵器内のチューブの向き及び貯蔵器内に残っている燃料の量により変化する。図１を参照すると、カートリッジ１０がその中に液体燃料混合物１２を収容している。出口チューブ１４及び空気入口チューブ１６がカートリッジカバー１８から突き出ている。仮にカートリッジ１０がこの向きに固定されるのであれば、ポンプ作用で燃料混合物を出口チューブ１４から引き出せるであろうし、カートリッジ１０を出て行く燃料で占められていた容積スペースは空気入口チューブ１６を通じて入る空気により埋められるであろう。
【００１２】
しかし、カートリッジ１０が真横に傾けられると、燃料レベルが出口チューブの燃料移動ポイントを越える場合にしか、燃料混合物を引き出すことができないと考えられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、液体燃料電池を移動体機器で容易に使用できるようにするために、向きによらず、燃料を制御可能な仕方で収納し液体燃料電池に送る液体燃料貯蔵器が望まれている。また、交換可能で、使い捨て可能で、置換え可能あるいはリサイクル可能な液体燃料貯蔵器がさらに望ましい。更に、液体燃料貯蔵器が収容できる液体燃料の量を最大化することも望ましい。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体燃料電池用の燃料貯蔵器（ｆｕｅｌ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）は、
（ａ）液体燃料電池用の液体燃料を保持するためのキャビティを画定する壁及び内部を有する容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）と、
（ｂ）キャビティ内に配置され、そこへ液体燃料の少なくとも一部分が吸い上げられ、そこから液体燃料を計量供給、排出あるいは送液することができるウィッキング構造体と、
（ｃ）キャビティ内のウィッキング構造体と連絡する、容器を貫く出口通路と、を備える。
【００１５】
本発明の燃料貯蔵器は、制御可能な仕方で液体燃料電池用の液体燃料を保持する。この燃料貯蔵器では、容器内の液体燃料が燃料貯蔵器の向きによらず出口通路と液体連通しているので、向きによらず液体燃料電池に燃料を送ることができる。燃料貯蔵器に蓄えられた液体燃料は重力に依存することなく容器を出て行くことができる。
【００１６】
さらに、本発明の燃料貯蔵器は燃料電池への取り付け、取り外しが選択的に可能である。従って、この燃料貯蔵器は交換可能、使い捨て可能あるいは置換え可能である。燃料貯蔵器はまた、バルブあるいは好ましくは燃料に耐性のあるラバーでできている膜を有する出口通路あるいは任意選択の液体燃料入口を通して液体燃料で使用済み燃料貯蔵器を再充填できるという点で、リサイクル可能あるいは再充填可能でもあることができ、この膜を通して燃料貯蔵器を再充填するために注射針あるいは類似物により使用済み燃料貯蔵器に液体燃料を導入することができ、膜は燃料導入後に再びキャビティをシールする。本発明のリサイクル可能あるいは再充填可能な燃料貯蔵器の一実施形態において、出口通路には、使用済み燃料貯蔵器に液体燃料を導入することを可能にし、また次に使用される前に保管あるいは輸送される間に再充填された燃料貯蔵器から液体燃料が漏れることを防ぐバルブあるいはシールキャップが装備されている。リサイクル可能あるいは再充填可能な燃料貯蔵器の別の実施形態において、燃料貯蔵器は、使用済み燃料貯蔵器に液体燃料を導入することを可能にし、再充填された燃料貯蔵器から液体燃料が漏れることを防ぐバルブあるいはシールキャップが装備された液体燃料入口をさらに備える。
【００１７】
ウィッキング構造体は液体のウィッキング及び保持だけでなく、液体燃料を制御可能な仕方で計量供給あるいは送液することを可能にする。ウィッキング構造体は最長寸法を有する形状である。円柱形のウィッキング構造体では、円柱の相対的寸法により、最長寸法はその高さあるいはその直径のいずれかとなる。矩形の箱形ウィッキング構造体では、箱の相対的寸法により、最長寸法はその高さあるいはその奥行きあるいは幅のいずれかとなる。他の形状、例えば正方形の箱型貯蔵器などでは、最長寸法は複数の方向で同一となりうる。ウィッキング構造体の自由上昇ウィック高さ（毛管作用の尺度）は、好ましくは、最長寸法の少なくとも２分の１より大きいことであり、最も好ましくは、自由上昇ウィック高さは最長寸法より大きいこととなる。
【００１８】
ウィッキング構造体は、発泡体、繊維束、繊維マット、織繊維もしくは不織繊維、あるいは無機多孔材料からつくることができる。ウィッキング構造体は一般に、液体燃料に耐性のある１種または複数の高分子からなる多孔部材でありうる。好ましくは、ウィッキング構造体は、ポリウレタン発泡体（好ましくは、フェルト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体）、メラミン発泡体、並びにナイロンなどのポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、セルロース、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、及びこれらの混合物の不織フェルトまたは束から選択されるウィッキング材料でつくられている。別法として、ウィッキング構造体は、好ましくは、ポリウレタン発泡体（好ましくは、フェルト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体）、メラミン発泡体、ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、もしくはこれらの混合物の不織フェルト、セルロース、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、並びにこれらの混合物からなる繊維束、繊維マット、もしくは織繊維から選択されるウィッキング材料でつくられている。ある特定の無機多孔材料、例えばシリカあるいはアルミナからなる無機粉末焼結体をウィッキング構造体のウィッキング材料として用いることもできる。
【００１９】
ポリウレタン発泡体がウィッキング構造体として選択された場合、この発泡体の密度は約０．５から約４５、好ましくは約０．５から約２５ポンド／立方フィートの範囲にあり、ポアサイズは約１０から約２００ポア／インチの範囲にあるべきであり、より好ましくは密度が約０．５から約１５ポンド／立方フィートの範囲でポアサイズは約４０から約２００ポア／インチの範囲であり、最も好ましくは密度が０．５から１０ポンド／立方フィートの範囲でポアサイズは７５から２００ポア／インチの範囲である。
【００２０】
フェルト状網目状ポリウレタン発泡体などのフェルト状ポリウレタン発泡体がウィッキング構造体として選択された場合、このフェルト状発泡体の密度は約２から約４５ポンド／立方フィートの範囲にあり、また圧縮率は約１．１から約３０の範囲にあるべきであり、好ましくは密度が約３から約１５ポンド／立方フィートの範囲で圧縮比は約１．１から約２０の範囲であり、最も好ましくは密度が３から１０ポンド／立方フェートの範囲で圧縮比は２．０から１５の範囲である。
【００２１】
フェルト状発泡体は、発泡体をその元の厚さの何分の１かに圧縮するのに十分な熱及び圧力を加えて製造される。圧縮比３０で、発泡体はその元の厚さの１／３０に圧縮されている。圧縮比２で発泡体はその元の厚さの１／２に圧縮されている。
【００２２】
網目状発泡体は、多孔質高分子構造体からセル膜（ｃｅｌｌ  ｗｉｎｄｏｗ）を除去し、骨格（ｓｔｒａｎｄ）のネットワークを残すことによって製造され、このため得られた網目状発泡体の流体透過率は増加する。発泡体製造技術者にすべて知られているように、ｉｎ  ｓｉｔｕな、化学的あるいは熱的な方法により発泡体を網目状にすることができる。
【００２３】
ウィッキング構造を成形する際には、ウィッキング材料を永久あるいは可逆圧縮することができる。永久圧縮されたウィッキング材料の例は、フェルト状ウィッキング材料である。可逆圧縮されたウィッキング構造体の例は、ウィッキング材料が容器のキャビティに入れられている間ウィッキング材料を圧縮することにより形作られるウィッキング構造体であり、ウィッキング材料が容器内部にある間、容器の壁などの構造体がウィッキング材料を圧縮された状態に保つのを助ける。
【００２４】
特に好ましい実施形態において、ウィッキング構造体は毛管作用の勾配がある発泡体でつくられており、２つの部分間の毛管作用の差の結果として、液体燃料の流れが構造体の一部分から構造体の別の部分へ方向づけられる。毛管作用の勾配がある発泡体を製造する１つの方法は、その長手方向に沿って圧縮度が変化しているように発泡体をフェルト化することである。液体の毛管作用による流れは、圧縮の少ない部分から圧縮の大きい部分に向かう。別法として、はっきりと毛管作用が異なる発泡体あるいは他の材料からなる別個の成分の複合体でウィッキング構造体をつくることができる。毛管作用の勾配は、毛管作用が燃料貯蔵器の出口通路のすぐ近くのウィッキング構造体部分で最大であり、ウィッキング構造体部分が出口通路からより遠位になる程、毛管作用はより小さいであろう。このような毛管作用の勾配で、ウィッキング構造体中の液体燃料は出口通路より最も遠く離れた点から出口通路に向かって流れるように方向づけられ、燃料貯蔵器による液体燃料の送液を助ける。
【００２５】
一実施形態において、容器内に保持されるウィッキング構造体は、形状が実質的に容器キャビティと同じになる。
【００２６】
容器に収容される液体燃料の量を最大にするために、ウィッキング構造体の固体容積を最小にすることにより、容器内のウィッキング構造体により実際に占められる容積を最小にすることが望ましい。あるいは、容器に収容される液体燃料の量を最大にするために、ウィッキング材料容積を最小にすることが望ましい。
【００２７】
ウィッキング構造体の「固体容積（ｓｏｌｉｄ  ｖｏｌｕｍｅ）」とは、ウィッキング構造体の固体材料により占められる容積である。別の言い方では、「固体容積」はウィッキング構造体の外形容積（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｖｏｌｕｍｅ）からその空孔（ｖｏｉｄ）容積を引いたものである。
【００２８】
「ウィッキング材料容積」あるいは「ウィッキング構造体の容積」とは、固体容積とウィッキング材料内のウィッキングポアの容積の和である。
【００２９】
ウィッキング材料容積は、容器内キャビティの容積の好ましくは約５０％以下であり、より好ましくは約２５以下、そして最も好ましくは約１０％以下である。ウィッキング材料の空孔容積は、ウィッキング材料外形容積の好ましくは少なくとも約５０％、より好ましくは約６５％から９８％、そして最も好ましくは約７０％から８５％である。
【００３０】
ウィッキング構造体により占められる固体容積を最小化する一実施形態としては、ウィッキング構造体容積について、ウィッキング構造体の中央部分でウィッキング材料が全くないか、もしくは最少量しかないウィッキング構造体をつくることによるか、あるいはウィッキング構造体の中央部分を打ち抜くことによると言った方法で、容器内のキャビティ周辺部に延び、キャビティ中央部分には実質的にウィッキング構造体がないウィッキング構造体とすることにより最小化される。少なくともキャビティ周辺部を占めるウィッキング構造体により、キャビティ内の全ての液体燃料は、向きによらず、少なくとも毛管作用により容器の出口通路と流体連絡を維持する。ウィッキング構造体中心部分のウィッキング材料の量を最少にまで減らすことで、ウィッキング構造体容積は最小化され、結果として燃料貯蔵器が収容できる液体燃料の量を最大化することができる。例えば、容器内キャビティが正方形または長方形の形状で８つの隅があり平坦であれば、ウィッキング構造体は、キャビティの少なくとも８つの隅にあるいはそのすぐ近くに配置される。キャビティが正方形または長方形の形状で平坦であれば、ウィッキング構造体は、複数の打ち抜き穴をもつ正方形あるいは長方形のシートである全体形状、正方形あるいは長方形のリム、あるいはアルファベット文字「Ｅ」、「Ｈ」、「Ｋ」、「Ｍ」、「Ｎ」、「Ｘ」もしくは「Ｚ」のような形の全体形状をとることができる。他方、容器内キャビティが丸形あるいは楕円形で平坦であれば、ウィッキング構造体は少なくともキャビティの曲がった端部に沿って円形あるいは楕円形のリングとして配置される。
【００３１】
燃料貯蔵器の容器は、大きさと形状が使い捨て乾電池に似たほぼ円柱状のカートリッジ、あるいは他の既知の電池カートリッジの形状などの、様々な形状を取りうる。別法として、また特に好ましくは、容器はほぼ平坦で薄く、柔軟な上面及び底面を有するパウチ、パケットあるいはエンベロープの形である。エンベロープを、１枚または複数枚の柔軟なプラスチックフィルムもしくはプラスチックコートフィルムのシートから形作ることができ、シートの側面端部が合わせてヒートシールあるいは超音波溶着される。液体燃料で満たされたとき、このようなエンベロープ容器は柔軟に曲げることができ、そこに液体燃料の少なくとも一部分のウィッキングがあるウィッキング構造体はこの液体を保持し、容器がひどく曲げられてもこの液体を計量供給あるいは送液することができる。エンベロープ容器が使用前に輸送あるいは保管されるときに出口通路をカバーするために、取り外せるテープを付けてもよい。
【００３２】
液体送液手段、例えばポンプあるいはウィックが通常、容器から出口通路を通して液体燃料を送るために、燃料貯蔵器の出口通路と連通する。別法として、液体燃料は重力により出口通路を通り容器から流れ出すことができる。重力によりあるいは好ましくは液体送液手段の作用により、容器を出て行く液体燃料を液体燃料電池のアノードに送ることができる。一実施形態において、例えば、出口通路のすぐ近くの部分よりアノードにすぐ近くの部分でウィック毛管作用がより大きくて、毛管作用に差があるウィックを用いて、液体燃料をアノードに送ることができる。任意選択で、液体燃料の流れを出口通路からアノードに向けるために、毛管作用が異なり互いに結合されて毛管作用に勾配を生じる一連のウィックにより、アノードに液体燃料を送ることもできる。容器が硬い材料でつくられている場合、出口通路を通って容器から液体燃料が出て行くとき、容器容積にガスが流れ込むことができるように、一方向バルブ付き空気入口が容器に備えられる。容器が柔軟な材料でつくられている場合、例えば容器が柔軟なパウチの場合、空気入口は任意選択である。
【００３３】
本発明のさらなる実施形態は、発泡体、繊維束、あるいは不織繊維からなるウィッキング構造体で形作られた、液体燃料電池用燃料貯蔵器のためのウィッキング材料である。好ましくは、ウィッキング構造体は、ポリウレタン発泡体（好ましくは、フェルト状ポリウレタン発泡体、網目状ポリウレタン発泡体あるいはフェルト状網目状ポリウレタン発泡体）、メラミン発泡体、並びにナイロンなどのポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、セルロース、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、及びこれらの混合物の不織フェルトまたは束から選択されるウィッキング材料でつくられている。このようなウィッキング材料でつくられたウィッキング構造体は、液体のウィッキング及び保持だけでなく、液体がこのような構造体から制御可能な仕方で計量供給あるいは送液されることを可能にする。ウィッキング構造体の自由上昇ウィック高さ（毛管作用の尺度）は、好ましくは、最長寸法の少なくとも２分の１より大きい。最も好ましくは、自由上昇ウィック高さは最長寸法より大きい。
【００３４】
特に好ましい実施形態において、ウィッキング材料は、２つの部分間の毛管作用に差を有し、その結果、材料の一部分から材料の別の部分に液体燃料の流れが方向づけられるような毛管作用の勾配をもつ。別法として、はっきりと毛管作用に違いがある同一または異なる材料の別個の構造体の複合体として、ウィッキング材料を形作ることができる。
【００３５】
ポリウレタン発泡体がウィッキング材料として選択される場合、この発泡体の密度は０．５から２５ポンド／立方フィートの範囲にあり、ポアサイズは１０から２００ポア／インチの範囲にあるべきであり、好ましくは密度が０．５から１５ポンド／立方フィートの範囲でポアサイズは４０から２００ポア／インチの範囲であり、最も好ましくは密度が０．５から１０ポンド／立方フィートの範囲でポアサイズは７５から２００ポア／インチの範囲である。
【００３６】
フェルト状網目状ポリウレタン発泡体などのフェルト状ポリウレタン発泡体がウィッキング材料として選択された場合、この発泡体の密度は２から４５ポンド／立方フィートの範囲にあり、また圧縮率は１．１から３０の範囲にあるべきであり、好ましくは密度が３から１５ポンド／立方フィートの範囲で圧縮比は１．１から２０の範囲であり、最も好ましくは密度が３から１０ポンド／立方フェートの範囲で圧縮比は２．０から１５の範囲である。
【００３７】
本発明の燃料貯蔵器は、間接的あるいは直接的に燃料電池用の液体燃料を保持することができる。直接燃料電池用に燃料貯蔵器が収容できる液体燃料の例は、メタノール、エタノール、エチレングリコール、ジメトキシメタン、トリメトキシメタン、ギ酸あるいはヒドラジンである。間接燃料電池あるいは改質器用に燃料貯蔵器が収容できる液体燃料には、液体炭化水素、例えばメタノール、石油及びディーゼル燃料が含まれる。本発明の燃料貯蔵器は、液体燃料として好ましくはメタノールを含む。燃料貯蔵器内のメタノールはメタノールの水性混合物、あるいは好ましくは純粋なメタノールである。水性混合物中のメタノールの濃度は、メタノールの濃度パーセンテージを重量に対する重量で表して、好ましくは少なくとも約３％、好ましくは少なくとも約５％、より好ましくは少なくとも約２５％、よりいっそう好ましくは少なくとも約５０％、さらによりいっそう好ましくは少なくとも約６０％、そして最も好ましくは約７０％から約９９％、例えば約８５％、９０％、９５％、もしくは９９％である。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図２から図４を参照すると、カートリッジ容器２０が液体燃料混合物２２を収容するキャビティを定める。出口チューブ２４はカバー２８を貫いて容器２０に延び、出口チューブ２４は容器２０のキャビティと容器外部との間を連通する。空気入口チューブ２６もまたカバー２８を貫いて容器２０に延びる。空気入口チューブ２６には、液体が容器２０から流れ出すのを防ぐために一方向バルブ（示されていない）が含まれていてもよい。
【００３９】
ウィッキング構造体３２が容器２０のキャブティ内に備えられる。ウィッキング構造体３２は、容器２０のキャビティ内の出口チューブ２４の開放端部を取り囲む。液体燃料はウィッキング構造体にウィッキングをする。
【００４０】
図２から図４に示された実施形態において、ウィッキング構造体は、長方形角型あるいは箱型に形作られたフェルト状ポリウレタン発泡体である。例えば、この構造体は、９０ｍｍの高さを構造体の最長寸法として、ほぼ１０ｍｍ（幅）×５ｍｍ（厚さ）×９０ｍｍ（高さ）である。
【００４１】
発泡体は以下の混合物を用いて製造された。
【００４２】
0003620652.tif 000002
【００４３】
これらを６０秒間混合し、３０秒間放置して脱気した後、６０部のトルエンジイソシアネートを加えた。この混合物を１０秒間混合し、次に１５”×１５”×５”の箱に入れて発泡させ２４時間硬化させた。得られた発泡体の密度は１．４ポンド／立方フィート、ポアサイズは８５ポア／インチであった。発泡体をその元の厚さの１／５に圧縮する（すなわち、圧縮率＝５）のに十分な熱（華氏３６０度）と圧力を加えることにより、発泡体をフェルト状にした。約３０分間熱及び圧縮圧力を加えた。フェルト状発泡体の密度は７．０ポンド／立方フィートであった。
【００４４】
容器２０に６ｍｌの、９５％のメタノールを含む水性燃料溶液を満たす。容器のカバー２８はラバーセラムストッパ（ｒｕｂｂｅｒ  ｓｅｒｕｍ  ｓｔｏｐｐｅｒ）３４を備える。
【００４５】
ポンプ３０は出口チューブ２４に作用し、ウィッキング構造体３２から出口チューブ２４を通して液体燃料２２を引き出す。容器から燃料混合物を引き出すのに必要とされるのは、出口チューブ２４にわずかな真空を作用させることだけである。容器の向きによらず燃料を引き出すこともできる。１つの試験で、図２から図４に示されるような「鉛直」の向きにある容器を用いて、ポンプを固定して設置して、５．０ｍｌの液体燃料を燃料貯蔵器から引き出した。２番目の試験で、向きが「上下逆さま」の容器（示されていない）を用いて、同一のポンプの設定で、燃料貯蔵器から２．０ｍｌを越える液体燃料を引き出した。「上下逆さま」の向きで燃料の送液は効率的でなくなったが、他の燃料貯蔵器の場合のようには燃料の送液は妨げられなかった。
【００４６】
別の実施形態（図示されていない）において、ほぼ１０ｍｍ×５ｍｍ×９０ｍｍの長方形角型あるいは箱型に形作られたポリエステル不織繊維パッドであるウィッキング構造体が選択された。不織繊維パッドは、バルクファイバ（ポリエステル及びメルトバインダがコートされたシース化ポリエステル）を合せて混合し、混合物をコームドローラー（ｃｏｍｂｅｄ  ｒｏｌｌｅｒ）で層に形作ることにより製造された。動いているコームでローラからこの層を取り外し、コンベヤベルトに移した。コンベヤベルトは材料を、別のコンベヤベルト上に複数の層を積み重ねる関節腕（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ  ａｒｍ）に供給した。望みの最終厚さに複数の層を加熱圧縮した。このポリエステル不織繊維ウィッキング構造体で同様の燃料の送液が確認された。
【００４７】
さらに別の実施形態（図示されていない）において、ウィッキング構造体はニードルフェルトを含んでいた。リサイクルされたポリエステル、ポリプロピレン及びナイロン繊維のブレンドを開繊し、コームローラーが繊維層を引き出した。この層を動いているコームでローラーから取り外し、コンベヤベルトに移した。コンベヤベルトはこの材料を、別のコンベヤベルト上に複数の層を積み重ねる関節腕に供給した。複数の層（約１０インチの合わせた厚さをもつ）を供給し、かかりのある針の配列が複数の層を合わせてコンパクトにする、２度のニードリング作業を通した。ニードリングはまたある量の繊維が試料を貫いて無理矢理引張られて絡められるようにして、ニードルフェルトの最終形状を一体に保たせる。長方形角型のニードルフェルトとして形作られたウィッキング構造体を用いて、同様の燃料送液が確認された。
【００４８】
次に、図５及び図６を参照すると、燃料貯蔵器用の柔軟パッケージからなる別の容器が示されている。燃料送液柔軟パウチ、パケットあるいはエンベロープ４０は、一緒に結合されてシール端部４２をもつパウチ、パケットあるいはエンベロープを形作る１枚あるいは複数枚のシートを備える。好ましくは、シートはヒートシールあるいは超音波溶着により結合される。エンベロープ４０は、燃料電池用液体燃料５２のための貯蔵器を形作る中央容積を定める。空気入口４４は、液体燃料がエンベロープ４０から流れ出ることを防ぐために一方向バルブ４６を備える。空気入口４４は、液体燃料がエンベロープ容積から引き出されたとき空気がそこに入る通路を提供する。
【００４９】
出口チューブ４８がエンベロープ４０を貫いて備えられる。出口チューブはエンベロープの内部容積と燃料電池との間を流体連絡させている。使用前には、出口チューブ４８は通常カバーテープ５０でカバーされており、これは図５でファントム画法の輪郭線で示されている。このテープは出口チューブ４８の開口部をカバーする。このようにして、予め充填した燃料貯蔵器を、そこから液体燃料が漏れることなく輸送し保管することができる。テープ５０は、エンベロープが燃料電池に燃料を供給するのに使用されるために取り付けられるときに、取り除かれる。
【００５０】
ウィッキング構造体５４は、図２から図４の実施形態に関連して前記した材料で形作られ、エンベロープ４０の容積内に保持されている。第１の実施形態と同様に、ポンプ（図５及び６では示されていない）が、貯蔵器の内部容積から出口チューブ４８を通して液体燃料を引き出すのに用いられる。この実施形態では、第１の実施形態のように、効率的な燃料の送液はエンベロープの向き及びウィッキング構造体と無関係に実施される。
【００５１】
好ましくは、ウィッキング構造体５４は、寸法がエンベロープ４０の内部容積に一致する。ウィッキング構造体５４は、好ましくは柔軟であり、またエンベロープ４０は、好ましくは柔軟フィルム材料で形作られるため、使用に際しては、燃料電池送液システムの全てを様々な位置及び形状に合うように曲げ、沿わせることができる。さらに、この好ましい実施形態のエンベロープ４０は軽量であり、実質的に平坦な上部あるいは底面をもって形作られている。
【００５２】
図７及び図８を参照すると、別の柔軟な燃料貯蔵器が示されている。図７及び図８による燃料貯蔵器は、燃料が引き出されたときに柔軟パウチがつぶれるように、空気入口４４及び一方向バルブ４６がないこと以外は、図５及び図６の柔軟燃料貯蔵器と同様である。
【００５３】
図９及び図１０は本発明の別の柔軟な燃料貯蔵器を示す。図９及び図１０の柔軟燃料貯蔵器は、柔軟燃料貯蔵器を液体燃料で再充填し燃料貯蔵器をリサイクル可能にするために柔軟パウチに液体燃料を導入するためのバルブ５８付き液体燃料入口５６が存在すること以外は、図７及び図８による柔軟燃料貯蔵器と同様である。
【００５４】
図１１及び図１２は本発明の別のリサイクル可能な柔軟燃料貯蔵器を示す。図１１及び図１２の燃料貯蔵器は、元の液体燃料の幾らかあるいは全てが貯蔵器から取り出された後、使用された燃料貯蔵器を液体燃料で再充填し燃料貯蔵器をリサイクル可能にするために、注射器あるいはこれに似たもので柔軟パウチに新しい液体燃料を導入するための、好ましくはラバー製の膜５９でシールされた液体燃料入口５７が存在する。これ以外は、図９及び図１０による燃料貯蔵器と同様である。この実施形態では注射器等を突刺すことで、この膜を通してキャビティに液体燃料を導入することができ、液体燃料導入後には膜はキャビティを再シールする。
【００５５】
図１３から図２０には、ウィッキング構造体７３、７４、７５、７７、７９、８１、８３及び８５の容積が最小化された燃料貯蔵器のいくつの実施形態１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２及び１１４が示されている。それぞれの燃料貯蔵器は、キャビティ７６を定める容器７２を備え、ウィッキング構造体７３、７４、７５、７７、７９、８１、８３あるいは８５、液体燃料出口通路７８及び任意選択の空気入口８０（容器７２が硬い材料でつくられているかどうかによる）を有する。これらの燃料貯蔵器のウィッキング構造体７３、７４、７５、７７、７９、８１、８３及び８５は、キャビティ７６の少なくとも周辺部を占める。ウィッキング構造体は３辺を有する形状（図１３を参照）、正方形あるいは長方形の形状（図１４を参照）あるいはアルファベット文字「Ｈ」、「Ｘ」、「Ｎ」、「Ｍ」、「Ｋ」あるいは「Ｅ」（それぞれ、図１５〜２０を参照）の形の形状をもつことができる。
【００５６】
図２１は、本発明によるリサイクル可能な燃料貯蔵器の実施形態を概略的に示す。リサイクル可能な燃料貯蔵器１１６は、容器７２、ウィッキング構造体７３、キャビティ７６、任意選択の空気入口８０並びにシールキャップ８２及びシールキャップ上の好ましくはラバー製の膜８４を有する液体燃料出口７８を備える。この実施形態では、元の液体燃料の幾らかあるいは全部が燃料貯蔵器から取り出された後、燃料電池から燃料貯蔵器を切り離すことができ、次に液体燃料出口７８の開口部をシールキャップ８２でシールし、そして膜８４を通して新しい液体燃料を注入して使用済み燃料貯蔵器を液体燃料で再充填することができる。
【００５７】
図２２は、本発明によるリサイクル可能な燃料貯蔵器の別の実施形態の概略図である。リサイクル可能な燃料貯蔵器１１８は、容器７２、ウィッキング構造体７３、キャビティ７６、任意選択の空気入口８０及びバルブ８６の付いた液体燃料出口８８を備える。元の液体燃料の幾らかあるいは全部が燃料貯蔵器から取り出された後、バルブ８６を閉め、燃料電池から燃料貯蔵器を切り離すことができる。燃料貯蔵器をリサイクル可能あるいは再充填可能にするために、バルブ８６を通して新しい液体燃料を使用済み燃料貯蔵器に導入して、使用済み燃料貯蔵器を液体燃料で再充填することができる。
【００５８】
図２３は、本発明の交換可能な燃料貯蔵器２００が、燃料電池２１０のアノード２１２に燃料送液ウィック２０８を通して結合している実施形態を概略示すものである。交換可能な燃料貯蔵器２００は、ウィッキング構造体２０２を含むキャビティ２０６を定める容器２０４を備える。燃料貯蔵器２００のウィッキング構造体２０２は燃料送液ウィック２０８と接触している。燃料送液ウィック２０８の毛管作用はウィッキング構造体２０２の毛管作用より大きくて毛管作用の勾配が作り出されて、液体燃料を燃料貯蔵器２００から燃料電池２１０のアノード２１２へ送る。
【００５９】
特に好ましい実施形態において、ウィッキング構造体は毛管作用の勾配がある発泡体でつくられており、２つの部分間の毛管作用における差の結果として、液体燃料の流れが構造体の一部分から構造体の別の部分へ方向づけられる。毛管作用の勾配がある材料を製造する１つの方法は、その長手方向に沿って圧縮度を変化させて発泡体をフェルト状にすることである。毛管作用の勾配がある材料を製造する別の方法は、はっきりと違う毛管作用をもつ個別の成分の複合体をアセンブリ化することである。液体の毛管作用による流れは、相対的に毛管作用の小さい部分から相対的に毛管作用の大きい部分に向かう。
【００６０】
図２４及び図２５は、毛管作用に勾配を有する発泡体などでウィッキング材料をつくる方法を概略的に示す。図２４に示されるように、一様な密度及びポアサイズの発泡体からなるくさび形スラブ６０は、第１の端部６１で第１の厚みＴ１を、第２の端部６５で第２の厚みＴ２を有する。スラブ６０は、望ましい時間高温圧縮し、厚さＴ１及びＴ２より小さい一定の厚さＴ３に圧縮するためのフェルト化ステップに従う。第２の端部６５でＴ２からＴ３に材料を圧縮するのに必要とされる、矢印６４で表されている圧縮力より相対的に大きな、矢印６２により表される圧縮力が、第１の端部６１でＴ１からＴ３に材料を圧縮するのに必要とされる。
【００６１】
図２５に示されているフェルト化された発泡体の長手方向に沿って、発泡体材料の圧縮率は変化しており、第２の端部６５Ａ（Ｔ２からＴ３）と比較して第１の端部６１Ａ（Ｔ１からＴ３）で最大の圧縮となっている。毛管圧は実効毛管半径に逆比例し、実行毛管半径は、堅さすなわち圧縮が増大すると減少する。図２５の矢印６６はフェルトの堅さあるいは毛管作用が相対的に小さい部分からフェルトの堅さあるいは毛管作用が相対的に大きい部分への毛管作用による流れの方向を表す。このように、ウィッキング材料あるいはウィッキング構造体が毛管作用の勾配がある材料あるいは複合材料で形作られている場合、材料に吸い上げられた液体燃料を、圧縮率の相対的に小さい材料の一部分から圧縮率の相対的に大きい別の部分へ流れるように方向づけることができる。
【００６２】
本発明が好ましい実施形態の詳細な説明と例により示された。形態及び詳細における様々な変更は当分野の技術者の技量内にある。従って、本発明は特許請求の範囲により評価されねばならず、例あるいは好ましい実施形態の説明によってはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による液体燃料電池用燃料カートリッジの、内部を示すために一部分が取り去られた正面図である。
【図２】本発明による燃料電池用液体燃料貯蔵器の正面図である。
【図３】図２の液体燃料貯蔵器の、一部分が取り除かれた右側面図である。
【図４】図２及び３の液体燃料貯蔵器の上面図である。
【図５】本発明による別の燃料電池用液体燃料貯蔵器の正面図である。
【図６】図５の別の液体燃料貯蔵器の、一部分が取り除かれた右側面図である。
【図７】空気入口がない、本発明による別の燃料電池用液体燃料貯蔵器の正面図である。
【図８】図７の別の液体燃料貯蔵器の、一部分が取り除かれた右側面図である。
【図９】バルブ５８を含む液体燃料導入口５６を有する、本発明による別の燃料電池用液体燃料貯蔵器の正面図である。
【図１０】図９の別の液体燃料貯蔵器の、一部分が取り除かれた右側面図である。
【図１１】好ましくはラバー製である膜５９によりシールされた液体燃料導入口５７を有する、本発明による別の燃料電池用液体燃料貯蔵器の正面図である。
【図１２】図１１の別の液体燃料貯蔵器の、一部分が取り除かれた右側面図である。
【図１３】本発明に従ってウィッキング構造体容積が最小化された液体燃料貯蔵器の正面概略図である。
【図１４】本発明に従ってウィッキング構造体容積が最小化された液体燃料貯蔵器の正面概略図である。
【図１５】本発明に従ってウィッキング構造体容積が最小化された液体燃料貯蔵器の正面概略図である。
【図１６】本発明に従ってウィッキング構造体容積が最小化された液体燃料貯蔵器の正面概略図である。
【図１７】本発明に従ってウィッキング構造体容積が最小化された液体燃料貯蔵器の正面概略図である。
【図１８】本発明に従ってウィッキング構造体容積が最小化された液体燃料貯蔵器の正面概略図である。
【図１９】本発明に従ってウィッキング構造体容積が最小化された液体燃料貯蔵器の正面概略図である。
【図２０】本発明に従ってウィッキング構造体容積が最小にされた液体燃料貯蔵器の正面概略図である。
【図２１】好ましくはラバー製である膜８４を含むシールキャップ８２を有する液体燃料出口７８をもつ、リサイクル可能あるいは再充填可能な本発明による液体燃料貯蔵器の概略図である。
【図２２】液体燃料出口８８にバルブ８６を有する、リサイクル可能あるいは再充填可能な本発明による液体燃料貯蔵器の概略図である。
【図２３】毛管作用により本発明の燃料貯蔵器から燃料電池のアノードへ液体燃料を送る配置の概略図である。
【図２４】フェルト化する前のくさび形ウィッキング材料の概略図である。
【図２５】フェルト化した後の、図２４のウィッキング材料の概略図である。
【符号の説明】
１０、２０  カートリッジ容器
１２  燃料混合物
１４、２４、４８  出口チューブ
１６、２６  空気入口チューブ
１８  カートリッジカバー
２２  液体燃料混合物
２８  カバー
３０  ポンプ
３２、５４、２０２  ウィッキング構造体
３４  ラバーセラムストッパ
４０  燃料送液柔軟エンベロープ
４２  シール端部
４４、８０  空気入口
４６  一方向バルブ
５０  カバーテープ
５２  液体燃料
５６、５７  液体燃料入口
５８、８６  バルブ
５９、８４  膜
７２、２０４  容器
７３  正方形あるいは長方形の形状のウィッキング構造体
７４  ３辺を有する形状のウィッキング構造体
７５  「Ｈ」の形状のウィッキング構造体
７６、２０６  キャビティ
７７  「Ｘ」の形状のウィッキング構造体
７８  液体燃料出口通路
７９  「Ｎ」の形状のウィッキング構造体
８１  「Ｍ」の形状のウィッキング構造体
８２  シールキャップ
８３  「Ｋ」の形状のウィッキング構造体
８５  「Ｅ」の形状のウィッキング構造体
８８  液体燃料出口
１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４  燃料貯蔵器
１１６、１１８  リサイクル可能な燃料貯蔵器
２００  交換可能燃料貯蔵器
２０８  燃料送液ウィック
２１０  燃料電池
２１２  アノード
６０  くさび形スラブ
６１  第１の端部
６２  第１の端部での圧縮力を示す矢印
６４  第２の端部での圧縮力を示す矢印
６５  第２の端部
６１Ａ  圧縮後の第１の端部（Ｔ１からＴ３）
６５Ａ  圧縮後の第２の端部（Ｔ２からＴ３）
６６  毛管作用による流れの方向を示す矢印
Ｔ１  第１の厚み
Ｔ２  第２の厚み
Ｔ３  圧縮後の厚さ（Ｔ１、Ｔ２より小さい）
【図１】
0003620652.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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