(57)【要約】【課題】メタノール等の液体燃料を使用する小型改質器１及び小型燃料電池１００を提供する。【解決手段】液体燃料が流入される流入口１２と水素ガスが排出される排出口１４を具備した小型改質器１であって、上記流入口１２と排出口１４が形成された円筒型のチューブ１０、上記チューブ１０の内部に配置され熱源を提供するヒーター２０、および、上記チューブ１０の内部に位置され炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒３０を含む。これにより、改質器１および燃料電池１００を一体化したワイヤ（ｗｉｒｅ）形態にできる。【選択図】図４
2006342050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料が流入する流入口と、水素ガスが排出される排出口を具備する小型改質器であって、
上記流入口と排出口が形成された円筒型のチューブと、
上記チューブの内部に配置され熱源を提供するヒーターと、
上記チューブの内部に位置され炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒と、
を含むワイヤ型小型改質器。
【請求項２】
上記触媒は、小さい玉（Ｐｅｌｌｅｔ）形態で上記チューブの内側空間に充填された請求項１に記載のワイヤ型小型改質器。
【請求項３】
上記触媒はチューブに内壁にコーティングされた請求項１に記載のワイヤ型小型改質器。
【請求項４】
上記触媒は多孔性（Ｐｏｒｏｕｓ）材料の支持台（Ｓｕｐｐｏｒｔ）を通じてチューブの内側に同軸で維持される一つの円柱形態である請求項１に記載のワイヤ型小型改質器。
【請求項５】
上記チューブの排出口端には水素を透過させる水素透過膜（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）が具備される請求項１ないし４のうちいずれか一つに記載のワイヤ型小型改質器。
【請求項６】
液体燃料から電気を生成する小型燃料電池において、
液体燃料が流入される流入口と水素ガスが排出される排出口が形成された円筒型のチューブと、上記チューブの内部に配置され熱源を提供するヒーター及び、上記チューブの内部に位置され炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒を具備して液体燃料から水素ガスを生産する改質器と、
上記排出口に一端が連結されたコネクタ及び
上記コネクタの他側に連結され水素ガスを受け、内部には触媒層と電解質膜及びコイル型電極らを具備し、上記水素ガスを利用して電流を発生させる発電ユニットと、
を含む小型燃料電池。
【請求項７】
上記コネクタは、改質器のチューブまたは発電ユニット胴体部のような材料により形成され、改質器と発電ユニットにボンディング連結できる請求項６に記載の小型燃料電池。
【請求項８】
上記改質器と発電ユニットらは直線型同軸を成す請求項６に記載の小型燃料電池。
【請求項９】
上記発電ユニットの電極は螺旋状または網状のＣｕのワイヤであり、電解質膜を支持してチューブ形態を保持する請求項６に記載の小型燃料電池。
【請求項１０】
上記発電ユニットは、高分子電解質膜の内側空間および外側空間の間の水素および酸素の移動を遮断する遮断板（ｂａｒｒｉｅｒ）を備える請求項６に記載の小型燃料電池。
【請求項１１】
液体燃料から電気を生成する小型燃料電池であって、
液体燃料が流入される流入口と水素ガスが排出される排出口が形成された円筒型のチューブと、上記チューブの内部に配置され熱源を提供するヒーター及び、上記チューブの内部に位置され炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒を具備して液体燃料から水素ガスを生産する改質器と、
上記改質器を囲んで内蔵して水素ガスを受け、内部には触媒層と電解質膜及びコイル型電極らを具備し、上記水素ガスを利用して電流を発生させる発電ユニットと、
上記改質器と発電ユニットを相互連結して二重管型で重畳維持させるコネクタと
を含む小型燃料電池。
【請求項１２】
上記発電ユニットは内部空間に配置された改質器から発生された高温の熱を活用して熱源で利用する請求項１１に記載の小型燃料電池。
【請求項１３】
上記コネクタは改質器と発電ユニットの一端を連結する板型構造を備え上記改質器のチューブと発電ユニットの胴体部を一体で固定する請求項１１に記載の小型燃料電池。
【請求項１４】
上記コネクタの反対側には発電ユニットの端部に遮断板を具備して水素イオンが発電ユニットの電解質膜を通過して内外側へ移動される請求項１３に記載の小型燃料電池。
【請求項１５】
上記改質器と発電ユニットらは相互同軸で連結され二重管型で重畳配置される請求項１１に記載の小型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤ型小型改質器及びこれを具備した小型燃料電池に関する。より詳細には、より詳細には、メタノール等の液体燃料を使用する小型改質器と、燃料電池の発電スタックおよび燃料改質器をワイヤ（ｗｉｒｅ）形態で一体化して最小化することにより超小型の携帯用電源に利用できるようにした小型燃料電池と、それに装備されたワイヤ型小型改質器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は高分子燃料電池、直接メタノール燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、固体酸化物燃料電池、リン酸型燃料電池、アルカリ燃料電池など様々な種類がある。この中で携帯用小型燃料電池として最も多く使用されるものに、直接メタノール燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、ＤＭＦＣ）と高分子電解質膜燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、ＰＥＭＦＣ）等がある。ＤＭＦＣとＰＥＭＦＣは同一な構成要素と材料を使用するが、燃料として各々メタノールまたは水素を使用することが異なる。また、これに伴って燃料電池の性能や燃料供給システムも相互に異なり、相互比較され得る長短所がそれぞれにある。
【０００３】
ＤＭＦＣの場合、液体燃料を使用するので貯蔵と安定性の観点からは有利であり、小型化については、ＰＥＭＦＣに比べて容易であるという長所がある。しかしながら、エネルギー密度という観点からは、ＰＥＭＦＣよりも低いという短所がある。この短所を克服する目的で、液体燃料から水素を発生させる改質器を利用したＰＥＭＦＣの研究が活発に進行している。
【０００４】
水素を燃料として使用するＰＥＭＦＣ気体型燃料電池では、下記のような化学的反応が生じ、電気が発生する。
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−
Ｏ２＋４ｅ−＋４Ｈ＋→２Ｈ２Ｏ
従って、２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
【０００５】
上記のようなＰＥＭＦＣ気体型燃料電池はエネルギー密度が大きい長所を有しているが、水素ガスの取り扱いに相当な注意が要され、燃料ガスの水素ガスを生産するためメタンやアルコール等を処理するための燃料改質装置等の付帯設備を必要としその体積が大きくなるという問題点が指摘されている。
【０００６】
また、リチウムイオンバッテリー（Ｂａｔｔｅｒｙ）等の１次及び２次電池の多くが円筒形の形状で携帯用電子機器に費用されている状況に鑑みて、この種の電源と代替するためには、ＤＭＦＣ、ＰＥＭＦＣ等の燃料電池も円筒形にすることが有利である。
【０００７】
しかし、従来の燃料電池は板型、直方体をスタック（ｓｔａｃｋ）して形成され、円形にし難い構造である。
【０００８】
図１には従来の技術による燃料電池３００が図示される。
特許文献１に記載された燃料電池３００は、このような燃料電池３００はチューブシート３０２の内側に多数のマイクロセルバンドル３０４と熱交換チューブ型集電電極３０６を具備したものであり、Ｍｉｃｒｏｃｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに特許が付与された。しかし、特許文献１には改質器に対する言及は全くない。
【０００９】
図２にはこれとは異なる従来の燃料電池３１０が図示される。特許文献２に記載された燃料電池３１０は、円筒型の電解質チューブ３１２の内側に円筒型の燃料極３１４が形成され、その外側に円筒型の空気極３１６を具備するもので、Ｋｅｅｌｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙに特許が付与された。特許文献２においても改質器に対する言及は全くない。
【００１０】
図３にはまた異なる従来の燃料電池３３０が図示される。この燃料電池３３０は、発電部３３２の一端に空気予熱部３３４を具備し、上記発電部３３２は円筒型の電解質管外側に円筒型の燃料極が形成され、電解質管の内側に円筒型の空気極を具備する。しかしながら、特許文献３も改質器に対する言及は全くない。
【００１１】
従って、このような小型燃料電池分野では小型燃料電池に適合な小型改質器に対する要求が持続されてきた。
【特許文献１】米国特許６，４４４，３３９号明細書
【特許文献２】米国特許５，８２７，６２０号明細書
【特許文献３】米国特許５，２４４，７５２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような従来の問題点を解消して、円筒型の構造を備え円形バッテリーを代替することが可能であるようになっているワイヤ型小型改質器及びこれを具備した小型燃料電池を提供することを目的のひとつとする。
【００１３】
そして、本発明は小型のフレキシブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な材料を利用して製作されることにより曲げることや巻くことができるワイヤ型小型改質器及びこれを具備した小型燃料電池を提供することも目的のひとつである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するため本発明は、液体燃料が流入される流入口と水素ガスが排出される排出口等を具備した小型改質器において、流入口と排出口が形成された円筒型のチューブと、チューブの内部に配置され熱源を提供するヒーター、及びチューブの内部に位置され炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒と、を含むワイヤ型小型改質器を提供する。
【００１５】
また、本発明は、液体燃料から電気を生成する小型燃料電池において、液体燃料が流入される流入口と水素ガスが排出される排出口が形成された円筒型のチューブ、チューブの内部に配置され熱源を提供するヒーター、および、チューブの内部に位置され炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒とを有して液体燃料から水素ガスを生産する改質器と、排出口に一端が連結されたコネクタおよびコネクタの他側に連結され水素ガスを受け、内部には触媒層と電解質膜及びコイル型電極とを有して水素ガスを利用して電流を発生させる発電ユニットとを含む小型燃料電池を提供する。
【００１６】
また本発明は、液体燃料から電気を生成する小型燃料電池において、液体燃料が流入される流入口と水素ガスが排出される排出口が形成された円筒型のチューブ、チューブの内部に配置され熱源を提供するヒーター、および、チューブの内部に位置され炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒を有して液体燃料から水素ガスを生産する改質器と、改質器を包んで内臓して水素ガスを受け、内部には触媒層と電解質膜及びコイル型電極を有して水素ガスを利用して電流を発生させる発電ユニットと、改質器と発電ユニットを相互連結して二重管型で重畳維持させるコネクタとを含む小型燃料電池を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、改質器とマイクロ燃料電池を一つのワイヤ（ｗｉｒｅ）形態に作りＰＥＭＦＣを具現することが可能で、発電ユニットの構造において円筒型の胴体部を通じて空気が供給されるようにし、空気が接触される触媒層を表面に位置させ別途の酸素供給が不必要となる。従って、メタノール液体燃料を使用することが可能な最小型燃料電池を得ることが可能である。
【００１８】
そして、本発明は単一壁型（ｓｉｎｇｌｅ  ｗａｌｌ）の場合には燃料電池を反ることや巻くことが可能なフレキシブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な構造が得られ多様な方面に使用可能で、二重壁型（ｄｏｕｂｌｅ  ｗａｌｌ）の燃料電池の場合は改質器の熱を発電ユニットで利用可能なためより発電効率を高めることが可能である。
【００１９】
また、本発明は容易に制作が可能で、一体型で製作が可能であると同時に集電機機能をする導線を螺旋状で具現し、これを通じて改質器のチューブや発電ユニットの胴体部を構造的に補強するため、改質器と発電ユニットは反ることや巻くことが可能となり所望の形態に変形して使用することが可能な長所が得られる。
【００２０】
また、従来はＤＭＦＣが携帯用及び移動型電池として脚光をあびたが、低い出力により発生される問題点を本発明が解決することが可能であり、このような改善効果により、従来の携帯装置において小型電池が入る全ての箇所に使用することが可能で、更に、従来の電池を使用し難い部分にも使用することが可能な長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施例を図面に伴いより詳細に説明する。
先ず、本発明はメタノール、エタノール等炭化水素系液体燃料から水素を生産する小型改質器１である。
【００２２】
図４に図示された通り、小型改質器１は３００℃程度の高温を耐えることができる材料で作られた円筒型のチューブ１０を有する。
【００２３】
チューブ１０はその一端に液体燃料が流入される流入口１２と、その反対側に水素ガスが排出される排出口１４等を具備した構造を有する。
【００２４】
また、チューブ１０はガラス（Ｇｌａｓｓ）やテフロン（登録商標）（ＰＴＥＥ）、セラミック（Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等からなることが可能で、内部には以後説明されるようなヒーター２０と触媒３０が配置される。
【００２５】
ヒーター２０は、チューブ１０の内部に配置され熱源となるものであり、好ましくは電気的な抵抗を利用する熱線とすることができる。
【００２６】
即ち、液体燃料が改質反応を起こすためには１２０℃〜３００℃間の高温を必要とするので、熱源（Ｈｅａｔ  Ｓｏｕｒｃｅ）としてのヒーター２０を備える。ヒーター２０は、自熱改質（Ａｕｔｏ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）、部分酸化改質（ＰＯＸ）等の、蒸気改質ではない他の改質反応が適用される場合には除去することもできる。電気抵抗式加熱ではない他の加熱（Ｈｅａｔｉｎｇ）方法で代替することもできる。
【００２７】
図５ａに図示す通り、チューブ１０の内部には、炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒３０も配置される。触媒３０はＣｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３等の成分を含み、小さい玉（Ｐｅｌｌｅｔ）形態で、チューブ１０の内側空間に充填される。また、上記とは別に、図５ｂに図示の通り、チューブ１０内壁にコーティングすることもできる。他にも、図示はしていないが、多孔性（Ｐｏｒｏｕｓ）材料の支持台（Ｓｕｐｐｏｒｔ）を介してチューブの内側に同軸で保持される一つの円柱形態とすることもできる。
【００２８】
上記のように構成された本発明による小型改質器１は、チューブ１０の流入口１２に燃料が供給される。蒸気改質（Ｓｔｅａｍ  Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）の場合には炭化水素系のメタノール（ＣＨ３ＯＨ）またはエタノール等の液体燃料と水蒸気（Ｈ２Ｏ）等が流入され、部分酸化改質（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）の場合には水蒸気（Ｈ２Ｏ）の代わりに酸素（Ｏ２）が代替され液体燃料と酸素が流入される。
【００２９】
流入された液体燃料は、ヒーター２０による高温の下で触媒３０により反応を生じ、改質ガス（大部分が水素Ｈ２）を発生させる。一方、生産される改質ガスには、水素だけではなく、後述する燃料電池から電気を生産する発電ユニット（Ｓｔａｃｋ）の触媒性能を低下させるＣＯ、ＣＯ２が含まれる場合がある。
【００３０】
従って、チューブ１０の排出口１４に、水素のみを透過させる水素透過膜（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）４０を設けることが好ましい。水素透過膜４０は、Ｐｄ合金（Ａｌｌｏｙ）等をコーティングした多孔性部材等により形成できる。
【００３１】
図６に図示した通り、上記のような小型改質器１は、燃料電池の発電ユニット（Ｓｔａｃｋ）５０に連結できる。このように連結されると、後述の通りメタノールまたはエタノール等の液体燃料から水素を生産し、これを利用して電気を発生させる、一体化されたシリンダー形状の燃料電池を形成できる。
【００３２】
発電ユニット５０は全体的に円筒型の胴体部５２を有する。胴体部５２は、改質器１のチューブ１０のように、１５０℃程度の高温に耐え得るガラス（Ｇｌａｓｓ）やテフロン（登録商標）（ＰＴＥＥ）、セラミック（Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の材料から形成できる。また、外気の供給が容易であるように、胴体部５２は、多数の孔を形成した多孔性構造とすることが好ましい。
【００３３】
胴体部５２の内側には、同軸のチューブ形を有する高分子電解質膜（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）５５が入っている。高分子電解質膜５５は、ＰＢＩ（Ｐｏｌｙｂｅｎｉｍｉｄｉｚｏｌｅ）系電解質膜からなり、その内外側面にはＰｔ／Ｒｕ等を含む陽極用触媒（Ａｎｏｄｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）層５７と、Ｐｔ等の材料を含む陰極用触媒（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）層５９とを含み、高温で使用し得る。
【００３４】
高分子電解質膜５５は、上記の成分の他に、炭化水素系（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）や代表的にはナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）のようなフッ素系電解質膜らも使用できる。それを使用する場合は、適切に加湿することが好ましい。
【００３５】
また、電解質膜５５の内側と外側には、電子が移動することが可能な電気伝導度が良いＣｕ等のワイヤ６２、６４が螺旋状で巻かれ、電解質膜５５を支持しつつ集電機（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）の役割をする。
【００３６】
ワイヤ６２、６４は螺旋状の代わりに網状にすることもでき、この場合には電解質膜５５がチューブ形態を維持するよう固く支持すべきである。
【００３７】
このような燃料電池用発電ユニット５０においては、電解質膜５５の陽極（Ａｎｏｄｅ）側、即ち内側空間（Ｉｎｎｅｒ  Ｃａｖｉｔｙ）に水素ガスまたは改質ガスが流入され、陽極触媒５７により反応して下記のように電子を失うので、水素はイオン（Ｈ＋）化される。
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−
【００３８】
これと同時に、発生された水素の電子は内側ワイヤ６２を通じ外部に移動する。また、水素イオンは高分子の電解質膜５５を通過してその外側、即ち陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）触媒層５９側へと移動する。従って、電解質膜５５を超えて来た水素イオンは、陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）触媒層５９、即ち電解質膜５５の外空間（Ｏｕｔｅｒ  Ｃａｖｉｔｙ）に流入した酸素（Ｏ２）または空気中の酸素と反応して、下記のように水（Ｈ２Ｏ）となる。
Ｏ２＋４ｅ−＋４Ｈ＋→２Ｈ２Ｏ
２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
【００３９】
同時に、このような一連の過程を通じてワイヤからなる外部導線６２、６４を通じて電子が移動し、一般的な燃料電池のように直流（ＤＣ）が発電する。
【００４０】
一方、上記のような発電ユニット５０は、高分子電解質膜５５の内側空間と外側空間が遮断板（ｂａｒｒｉｅｒ）７０によって厳格に区別されるべきである。これにより、陽極（Ａｎｏｄｅ）側の水素が陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）側へと移動することを防止するだけではなく、陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）側の空気または酸素が陽極（Ａｎｏｄｅ）側へと移動しないようにする。
【００４１】
図７ａおよび図７ｂに図示すように、このような小型改質器１と発電ユニット５０は、直線型同軸を成す単一壁（ｓｉｎｇｌｅ  ｗａｌｌ）で燃料電池１００を成すことができる。
【００４２】
即ち、図７ａに図示する通り、本発明の小型燃料電池１００は液体燃料が流入される流入口１２と水素ガスが排出される排出口１４等が形成された円筒型のチューブ１０を具備し、チューブ１０の内部に配置され熱源を提供するヒーター２０を備え、チューブ１０の内部で炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒３０を具備して液体燃料から水素ガスを生産する改質器１を一端に有する。
【００４３】
改質器１の排出口１４に一端が連結されたコネクタ８０を具備するが、コネクタ８０は円筒型の構造を備え改質器１と以後に説明される発電ユニット５０らを連結させる。コネクタ８０は改質器１のチューブ１０や、発電ユニット５０の胴体部５２のような材料、即ちガラス（Ｇｌａｓｓ）またはテフロン（登録商標）、セラミック（Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等からなることが可能で、改質器１０と発電ユニット５０等にボンディング連結が可能である。
【００４４】
このようにコネクタ８０の他側には発電ユニット５０が位置されるが、発電ユニット５０はコネクタ８０から水素ガスを受け、内部には触媒  層５７、５９と電解質膜５５及びコイル型電極６２、６４らを具備し、水素ガスを利用して電流を発生させることとなる。
【００４５】
また、図７ｂに示すように、上記のような本発明の小型燃料電池１００は、改質器１側の水素透過膜４０を通じてコネクタ８０の内部に水素ガスが流入され、これは発電ユニット５０の電解質膜５５の陽極（Ａｎｏｄｅ）側、即ち内側空間（Ｉｎｎｅｒ  Ｃａｖｉｔｙ）へ流入され、外側には遮断板７０によって流入されなくなっている。
【００４６】
このような水素ガスまたは改質ガスは陽極触媒５７と反応して電子を失い、水素イオン（Ｈ＋）化する。これと同時に発生された水素電子は内側陽極ワイヤ６２を通じ外部へ移動し、水素イオンは高分子電解質膜５５を通過してその外側の陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）触媒５９側へ移る。従って、電解質膜５５を超えて来た水素イオンは陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）触媒５９から電解質膜５５の外空間（Ｏｕｔｅｒ  Ｃａｖｉｔｙ）に流入された酸素（Ｏ２）、または空気中の酸素と反応して水（Ｈ２Ｏ）を形成させ、ワイヤからなる外部導線６２、６４に乗ってきた電子はその移動により直流を発電させるのである。
【００４７】
図８ａおよび図８ｂには、上記とは異なる構造の本発明による二重壁（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｗａｌｌ）型燃料電池２００が図示される。
【００４８】
図８ａに示すように、本発明によるこのような二重壁型燃料電池２００は、液体燃料が流入される流入口１２と水素ガスが排出される排出口１４が形成された円筒型のチューブ１０を備え、チューブ１０の内部に配置され熱源を提供するヒーター２０を備え、チューブ１０の内部に位置され炭化水素系燃料から水素ガスを発生させる触媒３０を具備して液体燃料から水素ガスを生産する改質器１を有する。
【００４９】
円筒型の胴体部１５２は、改質器１を包んで内蔵して水素ガスを受け、その内部には触媒層１５７、１５９と電解質膜１５５及びコイル型電極１６２、１６４を具備する。また、水素ガスを利用して電流を発生させる発電ユニット１５０を具備し、改質器１と発電ユニット１５０を相互連結して二重管形で重畳維持させるコネクタ１７０を含む。
【００５０】
上記のような本発明の二重壁型燃料電池２００は大きい直径の発電ユニット１５０の空間内に改質器１が入っている形状で改質器１から発生された高温（２５０℃〜３００℃）の熱を活用して発電ユニット１５０の温度を６０〜１５０℃に維持することが可能な長所がある。
【００５１】
上記において発電ユニット１５０は全体的に改質器１の外径より大きい円筒型の胴体部１５２を有し、胴体部１５２は改質器１のチューブ１０のようなガラス（Ｇｌａｓｓ）やテフロン（登録商標）（ＰＴＥＥ）、セラミック（Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の材料で可能であり、１５０℃程度の高温にも耐えなければならない。また、外気の供給が容易であるよう胴体部１５２は多数の孔を形成した多孔性構造であれば好ましい。
【００５２】
そして、胴体部１５２の内側には改質器１の外径より大きい直径の高分子電解質膜（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１５５が、チューブ１０に対して同軸に入っている。
【００５３】
高分子電解質膜１５５は、ＰＢＩ（Ｐｏｌｙｂｅｎｉｍｉｄｉｚｏｌｅ）系電解質膜を含むことが可能で、その内側にはＰｔ／Ｒｕ等を含む陽極用触媒（Ａｎｏｄｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）層１５７が形成され、その外側にはＰｔ等の材料を含む陰極用触媒（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）層１５９が形成されている。
【００５４】
そして、電解質膜１５５の内側と外側には電子が移動することが可能な電気伝導度が良いＣｕ等のワイヤ１６２、１６４が螺旋状で巻かれており、集電機（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）の役割をしつつ電解質膜１５５を支持する役割をする。
【００５５】
このような燃料電池用発電ユニット１５０は電解質膜１５５の陽極（Ａｎｏｄｅ）側、即ち内側空間（Ｉｎｎｅｒ  Ｃａｖｉｔｙ）には水素ガスまたは改質ガスが流入され、これは電解質膜１５５を透過して外側の空気中に含まれた酸素と反応し、内側のワイヤ１６２から外側のワイヤ１６４へ電子の移動が成され、このような一連の過程を通じ直流を発電させる。
【００５６】
そして、本発明は図８ｂに図示す通り、改質器１と発電ユニット１５０を相互同軸で連結し二重管型に重畳維持させる円板型のコネクタ１７０を含む。コネクタ１７０は改質器１と発電ユニット１５０の一端を連結する板型構造を有するものとして、改質器１のチューブ１０と発電ユニット１５０の胴体部１５２らが接着剤などから一体で固定され改質器１の外側に発電ユニット１５０が位置された二重壁構造を形成する。
【００５７】
上記のような二重壁型の燃料電池２００もコネクタ１７０の反対側には遮断板１８０を具備し、改質器１側の水素透過膜４０を通じて発電ユニット１５０の内部へ水素ガスが流入されると、その水素ガスはイオンが発電ユニット１５０の電解質膜１５５を通過しないよう陽極（Ａｎｏｄｅ）側、即ち内側空間（Ｉｎｎｅｒ  Ｃａｖｉｔｙ）から、外側の陰極空間へ移動が生じないよう遮断板１８０により移動が制限される。
【００５８】
従って、上記のような二重壁型の燃料電池２００は、図７ａ、図７ｂに関連して既に説明したような過程を通じて直流電流を発電する。
【００５９】
上記において本発明は特定の実施例に関し図示して説明されたが、これは単なる例示として本発明を説明するため記載されたもので、本発明をこのような特定構造で制限することではない。当業界で通常の知識を有している者であれば、以下の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することが可能であることが分かる。しかし、このような修正及び変形構造らは全て本発明の権利範囲内に含まれることを明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来の技術による小型燃料電池３００を図示した断面図である。
【図２】従来の技術による他の形態の小型燃料電池３１０を図示した断面図である。
【図３】従来の技術によるまた異なる形態の小型燃料電池３３０を図示した断面図である。
【図４】本発明によるワイヤ型小型改質器１を図示した一部切開斜視図である。
【図５ａ】本発明による、小さい玉形態の触媒を有するワイヤ型小型改質器１の構造を示す断面図である。
【図５ｂ】本発明による、壁形態の触媒を有するワイヤ型小型改質器１の構造を示す断面図である。
【図６】本発明による燃料電池に具備された発電ユニット５０を図示した一部切開斜視図である。
【図７ａ】本発明による単一壁型小型燃料電池１００の構造を示す外観斜視図である。
【図７ｂ】本発明による単一壁型小型燃料電池１００の構造を示す断面図である。
【図８ａ】本発明による二重壁型小型燃料電池１００の構造を示す斜視図である。
【図８ｂ】本発明による二重壁型小型燃料電池１００の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  小型改質器、
１０  チューブ、
１２  流入口、
１４  排出口、
２０  ヒーター、
３０  触媒、
４０  水素透過膜（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）、
５０  発電ユニット（Ｓｔａｃｋ）、
５２  胴体部
５５  電解質膜（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）、
５７  陽極用触媒（Ａｎｏｄｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）層、
５９  陰極用触媒（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）層、
６２、６４  ワイヤ、
７０  遮断板（ｂａｒｒｉｅｒ）、
１００  燃料電池、
１５２  胴体部、
１５７、１５９  触媒層、
１５５  電解質膜、
１６２、１６４  コイル型電極、
１７０  コネクタ、
１８０  遮断板、
２００、３００、３１０、３３０  燃料電池、
３０２  チューブシート、
３０４  マイクロセルバンドル、
３０６  熱交換チューブ型集電電極、
３１２  電解質チューブ、
３１４  燃料極、
３１６  空気極、
３３２  発電部、
３３４  空気予熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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