(57)【要約】  カートリッジは、第一筐体（４０２）と、該第一筐体内の第二筐体（４０４）と、着色剤（４０８）とを備える。第一筐体は、内面及び外面を有し、第二筐体は、アルコール燃料又は炭化水素燃料を含有し、内面及び外面を有する。着色剤は、第一筐体の内面の少なくとも一部によって担持される。カートリッジ筐体と、該カートリッジ筐体内の、第一着色剤（cobrant）とアルコール燃料又は炭化水素燃料とを含む混合物と、液体不浸透性膜とを備えたカートリッジが同様に開示される。
2008546137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面及び外面を有する第一筐体と、
アルコール燃料又は炭化水素燃料を含有し、内面及び外面を有する、該第一筐体内の第二筐体と、
該第一筐体の内面の少なくとも一部によって担持される第一着色剤と
を備えたカートリッジ。
【請求項２】
前記第一着色剤が、前記第一筐体の内面に接触する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記第一着色剤が、前記第二筐体の外面の少なくとも一部によってさらに担持される、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記第一着色剤が、前記第二筐体の外面に接触する、請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記第二筐体の外面の少なくとも一部によって担持される第二着色剤をさらに含む、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記第二着色剤が、前記第二筐体の外面に接触する、請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記第二着色剤が前記第一着色剤と相違する、請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記第二筐体がアルコール燃料を含有する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記アルコール燃料がメタノールを含む、請求項８に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記第一着色剤が、液体着色剤又は粉末着色剤を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
内面及び外面を有する第一筐体と、
アルコール燃料又は炭化水素燃料を含有し、内面及び外面を有する、該第一筐体内の第二筐体と、
該第二筐体の外面の少なくとも一部によって担持される着色剤と
を備えたカートリッジ。
【請求項１２】
前記着色剤が前記第二筐体の外面に接触する、請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
前記第二筐体がアルコール燃料を含有する、請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１４】
前記アルコール燃料がメタノールを含む、請求項１３に記載のカートリッジ。
【請求項１５】
前記着色剤が、液体着色剤又は粉末着色剤を含む、請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１６】
カートリッジ筐体と、
該カートリッジ筐体内の、第一着色剤とアルコール燃料又は炭化水素燃料とを含む混合物と、
液体不透過性の膜と
を備えたカートリッジ。
【請求項１７】
前記膜が蒸気透過性である、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項１８】
前記膜が浸透気化膜である、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項１９】
前記膜が前記第一着色剤に対し不透過性である、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項２０】
前記膜がシリコーンを含む、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項２１】
前記膜が、ポリ（ジメチル）シリコーン又はポリ（トリメチル）シリルプロピンを含む、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項２２】
前記膜が、フルオロカーボンポリマー類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリスルホン類、ポリスルフィド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、セルロース、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項２３】
前記第一着色剤が、液体着色剤又は粉末着色剤を含む、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項２４】
前記第一着色剤とは相違する第二着色剤をさらに含む、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項２５】
前記混合物が、最大で約１重量％の第一着色剤を含む、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項２６】
前記混合物がアルコール燃料を含む、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項２７】
前記アルコール燃料がメタノールを含む、請求項２６に記載のカートリッジ。
【請求項２８】
アルコール燃料又は炭化水素燃料をカートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させることを含む方法であって、該カートリッジは、第一着色剤とアルコール燃料又は炭化水素燃料との混合物を含有し、
実質的に全ての前記第一着色剤が前記カートリッジ内に残る一方、アルコール燃料又は炭化水素燃料が膜を通して流動する、方法。
【請求項２９】
前記方法が、アルコール燃料をカートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させることを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記アルコール燃料がメタノールを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記カートリッジ内における前記混合物中の前記第一着色剤の濃度測定をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度測定が、前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度の分光学的検出を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記膜が液体不透過性である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記膜が蒸気透過性である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
前記膜が前記第一着色剤に対して不透過性である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
前記膜が浸透気化膜である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
前記膜がシリコーンを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３８】
前記膜が、ポリ（ジメチル）シリコーン又はポリ（トリメチル）シリルプロピンを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３９】
前記膜が、フルオロカーボンポリマー類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリスルホン類、ポリスルフィド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、セルロース、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４０】
前記第一着色剤が、液体着色剤又は粉末着色剤を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４１】
前記混合物が、前記第一着色剤と相違する第二着色剤をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４２】
アルコール燃料又は炭化水素燃料を、第一着色剤とアルコール燃料又は炭化水素燃料との混合物を含有するカートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させること、並びに
前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度を上昇させること
を含む、方法。
【請求項４３】
前記方法が、アルコール燃料をカートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させることを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記アルコール燃料がメタノールを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度測定をさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度測定が、前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度の分光学的検出を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記膜が液体不透過性である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記膜が蒸気透過性である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４９】
前記膜が浸透気化膜である、請求項４２に記載の方法。
【請求項５０】
前記膜が前記第一着色剤に対し不透過性である、請求項４２に記載の方法。
【請求項５１】
前記膜がシリコーンを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５２】
前記膜が、ポリ（ジメチル）シリコーン又はポリ（トリメチル）シリルプロピンを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５３】
前記膜が、フルオロカーボンポリマー類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリスルホン類、ポリスルフィド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、セルロース、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５４】
前記第一着色剤が、液体着色剤又は粉末着色剤を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５５】
前記混合物が、前記第一着色剤と相違する第二着色剤をさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５６】
アルコール燃料又は炭化水素燃料を、第一着色剤とアルコール燃料又は炭化水素燃料との混合物を含有するカートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させること、並びに
前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度を測定すること
を含む、方法。
【請求項５７】
前記方法が、アルコール燃料をカートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させることを含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記アルコール燃料がメタノールを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度測定が、前記カートリッジ内における前記混合物中の第一着色剤の濃度の分光学的検出を含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記膜が液体不透過性である、請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
前記膜が蒸気透過性である、請求項５６に記載の方法。
【請求項６２】
前記膜が浸透気化膜である、請求項５６に記載の方法。
【請求項６３】
前記膜が、前記第一着色剤に対して不透過性である、請求項５６に記載の方法。
【請求項６４】
前記膜がシリコーンを含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６５】
前記膜がポリ（ジメチル）シリコーン又はポリ（トリメチル）シリルプロピンを含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６６】
前記膜が、フルオロカーボンポリマー類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリスルホン類、ポリスルフィド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、セルロース、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される材料を含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６７】
前記第一着色剤が、液体着色剤又は粉末着色剤を含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６８】
前記混合物が、前記第一着色剤と相違する第二着色剤をさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、典型的に２つ以上の反応体間の電気化学反応から、電気エネルギーを提供することができる装置である。一般に燃料電池は、アノード及びカソードと呼ばれる２つの電極と、該電極間に配置される固体電解質を備える。アノードはアノード触媒を含有し、カソードはカソード触媒を含有する。膜電解質のような電解質は、典型的にイオン的に伝導性であるが、電子的に非伝導性である。電極及び固体電解質は、２つのガス拡散層（ＧＤＬｓ）間に配置することができる。
【０００３】
燃料電池の作動中、反応体は適切な電極に導かれる。アノードでは、反応体（類）（アノード反応体（類））は、アノード触媒と相互作用して、イオン及び電子のような反応中間体を形成する。イオン反応中間体は、アノードから電解質を通ってカソードへ流れ得る。しかし、電子は、アノードから、アノード及びカソードに電気的に連結している外部負荷を通ってカソードへ流れる。電子が外部負荷を通って流れると、電気エネルギーが提供される。カソードでは、カソード触媒は、他の反応体（類）（カソード反応体（類））、アノードで形成された中間体、及び電子と相互作用して、燃料電池反応を完結させる。
【０００４】
例えば、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）と呼ばれることもある燃料電池の一種では、アノード反応体としてはメタノール及び水が挙げられ、カソード反応体としては酸素（例えば空気から）が挙げられる。アノードではメタノールが酸化され、カソードでは酸素が還元される：
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−      （１）
３／２Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ      （２）
ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ      （３）
式（１）に示されるように、メタノールの酸化は、二酸化炭素、プロトン、及び電子を生成する。プロトンは、アノードから電解質を通ってカソードへ流れる。電子は、アノードから外部負荷を通ってカソードへ流れ、それにより電気エネルギーを提供する。カソードでは、プロトン及び電子が酸素と反応して水を形成する（式２）。式３は、全体的な燃料電池反応を示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、燃料電池及び関連する方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様において、本発明は、第一筐体と、該第一筐体内の第二筐体と、第一着色剤とを備えたカートリッジを特徴とする。第一筐体は、内面及び外面を有し、第一着色剤は、第一筐体の内面の少なくとも一部によって担持される。第二筐体は、アルコール燃料（例えば、メタノール）又は炭化水素燃料を含有し、内面及び外面を有する。
【０００７】
別の態様では、本発明は、第一筐体と、該第一筐体内の第二筐体と、着色剤とを備えたカートリッジを特徴とする。第一筐体は、内面及び外面を有する。第二筐体は、アルコール燃料（例えば、メタノール）又は炭化水素燃料を含有し、内面及び外面を有する。着色剤は、第二筐体の外面の少なくとも一部によって担持される。
【０００８】
もう一つの態様では、本発明は、カートリッジ筐体と、該カートリッジ筐体内の混合物と、液体不浸透性膜とを備えたカートリッジを特徴とする。カートリッジ筐体内の混合物は、第一着色剤とアルコール燃料（例えば、メタノール）又は炭化水素燃料とを含む。
【０００９】
さらなる態様では、本発明は、アルコール燃料（例えば、メタノール）又は炭化水素燃料を、カートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させることを包む方法を特徴とする。カートリッジは、第一着色剤とアルコール燃料又は炭化水素燃料との混合物を含有する。実質的に全て（例えば、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９９％、少なくとも約９９．５％）の第一着色剤はカートリッジ内に残り、アルコール燃料又は炭化水素燃料は膜を通して流動する。
【００１０】
別の態様では、本発明は、アルコール燃料（例えば、メタノール）又は炭化水素燃料を、カートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させることを含む方法を特徴とする。カートリッジは、第一着色剤とアルコール燃料又は炭化水素燃料との混合物を含有し、方法は、カートリッジ内における混合物中の第一着色剤の濃度を上昇させることをさらに含む。
【００１１】
もう一つの態様では、本発明は、アルコール燃料（例えば、メタノール）又は炭化水素燃料を、カートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させることを含む方法を特徴とする。カートリッジは、第一着色剤とアルコール燃料又は炭化水素燃料との混合物を含有する。方法は、膜内における第一着色剤の濃度の変化（例えば、上昇）を検知することをさらに含む。
【００１２】
さらなる態様では、本発明は、アルコール燃料（例えば、メタノール）又は炭化水素燃料を、カートリッジから燃料電池へ膜を通して流動させることを含む方法を特徴とする。カートリッジは、第一着色剤とアルコール燃料又は炭化水素燃料との混合物を含有し、方法は、カートリッジ内における混合物中の第一着色剤の濃度を測定することをさらに含む。
【００１３】
さらなる態様では、本発明は、着色剤を含む燃料電池スタックを特徴とする。
【００１４】
実施形態は、１以上の次の特徴を含むことができる。
【００１５】
カートリッジ及び／又は混合物は、さらに第二着色剤を含むことができる。第二着色剤は、第一着色剤と同一であってもよく、又は、第一着色剤と異なってもよい。
【００１６】
着色剤（例えば、第一着色剤、第二着色剤）は、第一筐体の内面の少なくとも一部及び／又は第二筐体の外面の少なくとも一部によって担持されることができる。特定の実施形態では、着色剤は、第一筐体の内面及び／又は第二筐体の外面に接触することができる。ある実施形態では、着色剤は粉末形態であることができる。例として、着色剤はイオン性粉末染料であってもよい。特定の実施形態では、着色剤は液体形態であることができる。例として、着色剤は、ポリマー性液体着色剤又は水性インクであってもよい。特定の実施形態では、混合物中のアルコール燃料又は炭化水素燃料の重量％が、少なくとも約５０重量％（例えば、少なくとも約６０重量％、少なくとも約７０重量％、少なくとも約８０重量％、少なくとも約９０重量％）減少するとき、着色剤の色及び／又は混合物の色の強度は、変化することができる（例えば、観察者の目に見えるのに著しく十分である）。
【００１７】
特定の実施形態では、燃料電池スタック内の着色剤は、燃料電池スタックの表面（例えば、内面）上の層の形態であることができる。特定の実施形態では、燃料電池スタックは、室（例えば、アノード室）及び／又はカソードプレナムを備えることができ、着色剤は、室及び／又はカソードプレナム内に位置することができる（例えば、室の内面及び／又はカソードプレナムの内面上の層の形態で）。
【００１８】
ある実施形態では、混合物は、最大約１重量％（例えば、最大約０．５重量％）、及び／又は少なくとも約０．１重量％（例えば、少なくとも約０．５重量％）の着色剤（例えば、第一着色剤、第二着色剤）を含むことができる。
【００１９】
膜は、気体浸透性及び／又は液体不浸透性であることができる。特定の実施形態では、膜は、着色剤（例えば、第一着色剤、第二着色剤）に対し不浸透性であることができる。膜は浸透気化膜であることができる。膜はシリコーンを含むことができる。ある実施形態では、膜は、ポリ（ジメチル）シリコーン及び／又はポリ（トリメチル）シリルプロピンを含むことができる。膜は、フッ化炭素ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリスルホン、ポリスルフィド、ポリウレタン、ポリエステル、セルロース（例えば、紙）、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
【００２０】
方法は、カートリッジ内における膜及び／又は混合物中の着色剤（例えば、第一着色剤）の濃度を測定することをさらに含むことができる。ある実施形態では、カートリッジ内における混合物中の着色剤の濃度の測定は、カートリッジ内における混合物中の着色剤の濃度の分光器での検知を含むことができる。
【００２１】
実施形態は、次の利点の１つ以上を含むことができる。
【００２２】
カートリッジは、保存、取り扱い、及び／又は使用に対して、比較的安全である可能性がある。ある実施形態では、カートリッジは、カートリッジからの燃料漏れの明瞭なシグナル（例えば、視覚シグナル）を提供することができる。このシグナルに気付いたら、次にカートリッジのユーザーは、それに応じて（例えば、適切な安全対策をとることにより）対応することができる。
【００２３】
ある実施形態では、カートリッジは、携帯電話のような携帯装置内に燃料電池を供給するために使用されてもよい。携帯装置は、カートリッジを交換する必要がある前に、比較的長期間作動できる可能性がある。
【００２４】
ある実施形態では、着色剤は、カートリッジに含有される燃料に可溶であってもよい。このようなある実施形態では、燃料漏れの場合に、燃料は、着色剤を迅速に可溶化し、それにより、燃料漏れをユーザーにすぐに気付かせることができる。特定の実施形態では、着色剤は、比較的安定であることができる（例えば、着色剤は不揮発性であることができる）。比較的安定な着色剤は、比較的長期間（例えば、１ヶ月、２ヶ月、３ヶ月）の間、燃料漏れのシグナルを提供することができる可能性がある。
【００２５】
特定の実施形態では、カートリッジは、ユーザーが、カートリッジ内にどのくらい燃料が残っているかを比較的容易に確認することができるシグナル（例えば、視覚シグナル）を提供することができる。結果として、ユーザーは、カートリッジのタイムリーな交換を計画することができる。ある実施形態では、シグナルは、カートリッジの向きに関わらず、提供されることができる。
【００２６】
着色剤は、比較的非毒性で、及び／又は（例えば、衣服上に）汚れの原因になりにくいものであり得る。特定の実施形態では、単に衣類を洗浄することにより、着色剤を衣類から除去することができる。ある実施形態では、着色剤は、比較的安価で、及び／又は容易に入手できるものであり得る。
【００２７】
本発明の他の態様、特徴、及び利点は、図面、説明、請求項の中に存在する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１を参照すると、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）系のような燃料電池系２０が示される。燃料電池系２０は、燃料電池スタック２２と、該燃料電池スタックと燃料入口２６を経由して流体連通する燃料源２４（例えば、カートリッジ）と、燃料出口２８と、燃料電池スタックと流体連通するカソード反応体（例えば、空気）入口３０と、カソード反応体出口３１とを備える。明確にするために、燃料電池スタック２２は、１つの燃料電池３２（下記）を有するように示されるが、他の実施形態では、燃料電池スタックは、複数個の燃料電池を備える（例えば、直列又は並列に配置される）。簡単に言うと、燃料電池３２は、燃料源２４と流体連通するアノード３４と、カソード３６と、アノードとカソードの間の電解質３８とを備える。燃料電池３２は、電解質３８と、アノード３４と、カソード３６の集合体の各側に配置される２つのガス拡散層（ＧＤＬ）４０及び４２をさらに備える。
【００２９】
燃料源２４のような燃料源は、蒸気相燃料又は液体燃料を、燃料電池又は燃料電池スタックに提供できる。ある実施形態では、燃料源は、蒸気相燃料（例えば、メタノール蒸気）を、燃料電池又は燃料電池スタックに放出することが可能な硬質の燃料組成物を含むことができる。燃料組成物は、メタノール（燃料）、重合可能な材料（例えば、無機ポリマー、有機ポリマー、又はその混成物）、及び１以上の触媒（例えば、０．１０ＮのＨ２ＳＯ４のような希酸溶液、０．１０ＮのＫＯＨ、ＨＣｌ、ＨＮＯ３のような希塩基溶液、有機酸、有機アミン）を含む液体前駆体組成物から調製できる。液体前駆体組成物は、例えば、組成物を熱硬化し、ポリマー網状組織を形成することにより、硬質化されることができ、メタノールは、ポリマー網状組織により画定される隙間に捕捉される。特定の実施形態では、燃料源は、架橋シリカ網状組織内に硬質化される燃料（例えば、メタノール）を含む硬質燃料組成物を含むことができる。
【００３０】
ある実施形態では、燃料源は、非ガス状形態（例えば、液体又はゲル）であり、蒸気相燃料を燃料電池又は燃料電池スタックに提供するのに十分な蒸気圧を有する燃料を含むことができる。燃料ゲルは、純粋及び高濃度の蒸気相燃料分子を発することが可能な粘稠材料（例えば、約５Ｅ−５Ｐａ・ｓ（０．０５センチポアズ）〜約２００Ｐａ・ｓ（２００，０００センチポアズ））である。粘度は、例えば、少なくとも約１０Ｐａ・ｓ（１０，０００センチポアズ）（例えば、少なくとも約２５Ｐａ・ｓ（２５，０００センチポアズ）、少なくとも約５０Ｐａ・ｓ（５０，０００センチポアズ）、少なくとも約１００Ｐａ・ｓ（１００，０００センチポアズ）、少なくとも約１５０Ｐａ・ｓ（１５０，０００センチポアズ））、及び／又は最高約２００Ｐａ・ｓ（２００，０００センチポアズ）（例えば、最高約１５０Ｐａ・ｓ（１５０，０００センチポアズ）、最高約１００Ｐａ・ｓ（１００，０００センチポアズ）、最高約５０Ｐａ・ｓ（５０，０００センチポアズ）、最高約２５Ｐａ・ｓ（２５，０００センチポアズ））であることができる。燃料ゲル組成物の例としては、燃料（例えば、メタノール）、希釈剤（例えば、脱イオン水）、増粘剤（例えば、ヒドロキシプロピルセルロース増粘剤、カーボポールＥＺ−３（酸性、疎水変性、架橋ポリアクリレート粉末））、及び中和剤（例えば、トリイソプロパノールアミン）が挙げられる。他の燃料ゲル類は、カーボポールレオロジー変性剤（ＢＦグッドリッチ（Goodrich）により製造される）の使用例を記載するノベオン（Noveon）からの文献に記載されており、調理用燃料（例えば、ステルノ（Sterno）から入手可能であり、処方例がノベオンにより列挙される）により例示される。液体燃料としては、純メタノール、あるいはメタノールと水及び／又は非燃料成分としてのゲル化剤を含む溶液を挙げることができる。ある実施形態では、燃料は、エタノール、エチレングリコール、及び／又はギ酸、及び燃料成分のような添加剤をさらに含むことができる。
【００３１】
特定の実施形態では、燃料源は、浸透気化膜又は膜供給フィルムを通過することにより、蒸気相燃料に変換される液体燃料を含むことができる。例えば、図２は、液体燃料１０８を含有し、浸透気化膜１１０を含む燃料源１０２を備える燃料電池系１００を示す。また燃料電池系１００は、燃料電池スタック１０４も備える。燃料源１０２は、燃料入口１０６を経由して、燃料電池スタック１０４と流体連通する。燃料１０８が燃料源１０２を出ると、燃料１０８は、燃料１０８を液体燃料から蒸気相燃料へと変換する浸透気化膜１１０を通過する。次に、得られる燃料蒸気は、燃料入口１０６を通って、燃料電池スタック１０４へと移動する。
【００３２】
浸透気化膜１１０は、例えば、１以上のポリマー類を含むことができる。特定の実施形態では、浸透気化膜１１０は、無孔シリコーンフィルムで形成されることができる。ある実施形態では、浸透気化膜１１０は、ポリ（トリメチル）シリルプロピン（ＰＴＭＳＰ）、ポリ（ジメチル）シリコーン（ＰＤＭＳ）、及び／又はポリウレタンのような、メタノールを浸透気化することができる１以上の高密度（dense）ポリマー類で形成されることができる。特定の実施形態では、浸透気化膜１１０は、担持体（例えば、多孔質担持体）をさらに備えることができる。担持体は、例えば、浸透気化膜１１０に剛性をもたせることができる。ある実施形態では、担持体は、１以上のポリマー類を含むことができる。担持体に含まれてもよいポリマーの例としては、ポリオレフィン、ポリウレタン、及びポリアクリロニトリルが挙げられる。
【００３３】
浸透気化膜１１０は、少なくとも約１ミクロン（例えば、少なくとも約５ミクロン、少なくとも約１０ミクロン、少なくとも約２５ミクロン、少なくとも約５０ミクロン、少なくとも約７５ミクロン、少なくとも約１００ミクロン、少なくとも約１２５ミクロン、少なくとも約１５０ミクロン、少なくとも約１７５ミクロン）、及び／又は最大約２００ミクロン（例えば、最大約１７５ミクロン、最大約１５０ミクロン、最大約１２５ミクロン、最大約１００ミクロン、最大約７５ミクロン、最大約５０ミクロン、最大約２５ミクロン、最大約１０ミクロン、最大約５ミクロン）の厚さを有することができる。例えば、浸透気化膜１１０は、約１２７ミクロン（５ミル）の厚さを有してもよい。浸透気化膜は、例えば、米国特許出願公開第２００４／０２０９１３６号（２００４年１０月２１日公開）に記載されており、これはその全体が参照として本明細書に組み込まれる。
【００３４】
上述のように、特定の実施形態では、燃料源は、燃料電池又は燃料電池スタックに、液体燃料を提供することができる。液体燃料は、燃料入口を通って燃料源から移動し、燃料電池又は燃料電池スタックに入り、最終的に燃料電池アノードに直接接触することができる。ある実施形態では、液体燃料は、アノードとの接触に先立ち、１以上のフィルターを通過することができる。フィルターは、例えば、セルロース性のフィルター及び／又はモレキュラーシーブであってもよい。特定の実施形態では、フィルターは、活性炭を含むことができる。
【００３５】
燃料源２４（図１）のような燃料源は、１以上の燃料を含有することができる。燃料の例としては、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール）、エチレングリコール、ギ酸、及び他の酸化性炭化水素を挙げることができる。特定の実施形態では、燃料源は、純（９９．５％）メタノールを含むことができる。上述のように、ある実施形態では、燃料源は、水と混合した燃料を含むことができる。例えば、燃料源は、メタノール及び水を含むことができる。メタノールは、例えば、混合物の約８５重量％〜約９５重量％（例えば、約９０重量％）であることができる。ある実施形態では、燃料源は、１超過の種類の燃料を含むことができる。例えば、燃料源は、メタノールとエタノールの混合物を含むことができる。燃料源及び燃料は、例えば、「燃料組成物（Fuel Compositions）」と表題された米国特許出願第１０／９３３，７３５号（２００４年９月３日出願）、及び「燃料源、燃料電池、及び燃料電池の作動方法（Fuel Sources, Fuel Cells and Methods of Operating Fuel Cells）」と表題された米国特許出願第１０／９５７，９３５号（２００４年１０月４日出願）、に記載されており、これらは共に参考として本明細書に組み込まれる。
【００３６】
図３Ａ〜３Ｃに示されるように、ある実施形態では、燃料電池系は、その燃料源に残存する燃料の量の視覚シグナルを提供できる（例えば、ユーザーへ）。図３Ａ〜３Ｃは、燃料２０６と着色剤２０８との混合物２０４を含有する燃料源２０２を含む燃料電池系２００を示す。燃料源２０２は、さらに浸透気化膜２１４を含む。また燃料電池系２００は、燃料電池スタック２１０、及び燃料源２０２を燃料電池スタック２１０に連結する燃料入口２１２も備える。混合物２０４が浸透気化膜２１４を横断すると、浸透気化膜は、燃料２０６を液体から蒸気に変換する。次に、燃料２０６は、蒸気相で燃料入口２１２に入り、燃料電池スタック２１０へ移動する。
【００３７】
浸透気化膜２１４は、燃料２０６に対し浸透性である一方、浸透気化膜２１４は、着色剤２０８に対し不浸透性である。結果として、着色剤２０８は、燃料源２０２に残る。従って、燃料電池スタック２１０を使用している間に燃料２０６が消費されるので、燃料源２０２内における混合物２０４中の着色剤２０８の濃度は上昇する。例えば、図３Ａは、比較的高量の燃料２０６を含有するとき（例えば、燃料電池スタック２１０の作動の初め）の燃料源２０２を示す。従って、混合物２０４中の着色剤２０８の濃度は、比較的低い。しかし、燃料電池系２００の作動間に燃料２０６が消費されると、混合物２０４中の着色剤２０８の濃度は上昇する。例えば、図３Ｂは、燃料源２０２が中間量の燃料２０６を含むときの燃料電池系２００を示し、図３Ｃは、燃料源２０２が低量の燃料２０６を含むときの燃料電池系２００を示す。この混合物２０４中の着色剤２０８の濃度上昇は、混合物２０４の色の強度変化（より明るい色合いからより暗い色合いへ）を引き起こし得る。例えば、ある実施形態では、混合物２０４は、淡い黄色から暗い黄色へ変化してもよい。この混合物２０４の色の強度変化は、燃料源２０２に残存する燃料の量の視覚シグナルを提供することができる。
【００３８】
ある実施形態では、混合物２０４中の着色剤の濃度は、燃料電池スタック２１０を使用している間に、少なくとも約２倍（例えば、少なくとも約５倍、少なくとも約１０倍、少なくとも約５０倍、少なくとも約１００倍、少なくとも約５００倍、少なくとも約１０００倍、少なくとも約５０００倍、少なくとも約１０，０００倍、少なくとも約５０，０００倍）、及び／又は最大約１００，０００倍（例えば，最大約５０，０００倍、最大約１０，０００倍、最大約５０００倍、最大約１０００倍、最大約５００倍、最大約１００倍、最大約５０倍、最大約１０倍、最大約５倍）上昇することができる。
【００３９】
特定の実施形態では（例えば、燃料電池スタック２１０の使用前に）、混合物２０４は、最大約１重量％（例えば、最大約０．５重量％）、及び／又は少なくとも約０．１重量％（例えば、少なくとも約０．５重量％）の着色剤２０８を含むことができる。ある実施形態では（例えば、着色剤２０８が粉末着色剤であるとき）、混合物２０４は、最大約１００ｐｐｍ（例えば、約６７ｐｐｍ）の着色剤２０８を含むことができる。特定の実施形態では、例えば、燃料電池スタック２１０の使用中又は使用後に、混合物２０４は、最大約１００重量％（例えば、最大約５０重量％、最大約２５重量％、最大約１０重量％、最大約５重量％、最大約１重量％、最大約０．５重量％）、及び／又は少なくとも約０．０２重量％（例えば、少なくとも約０．５重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約２５重量％、少なくとも約５０重量％）の着色剤２０８を含むことができる。
【００４０】
ある実施形態では、燃料２０６が消費されているとき、ユーザーは、混合物２０４の色の強度変化を、比較的容易に見ることができる。例えば、図４Ａは、筐体７０２を備える携帯電話７００を示す。筐体７０２は、筐体内の燃料源（図示せず）の含量を表示する窓７０４を備える。燃料源は、着色剤７０６及び燃料７０７を含む燃料混合物７０８を含有する。図４Ａは、燃料源が比較的高量の燃料を含有するときの携帯電話７００を示す。従って、燃料混合物７０８中の着色剤７０６の濃度は、比較的低い。しかし、図４Ｂは、燃料源内の燃料量が比較的少ないときの携帯電話７００を示し、従って、燃料混合物７０８中の着色剤７０６の濃度は比較的高い。この濃度変化は、ユーザーに、燃料源内に残存する燃料量の視覚シグナルを提供できる。
【００４１】
ある実施形態では、ユーザーが比較的容易に装置の燃料源に残存する燃料量を確認することができるように、携帯電話７００のような電子装置（例えば、携帯電子装置）に色合い表を提供してもよい。例えば、図４Ｃは、燃料混合物の色の５つの異なる色合い７５２、７５４、７５６、７５８、及び７６０を表示する表７５０を示す。色合い７５２は、燃料源内に燃料が１００％残っていることを示し、色合い７５４は８０％残っていることを示し、色合い７５６は６０％残っていることを示し、色合い７５８は４０％残っていることを示し、色合い７６０は２０％残っていることを示す。
【００４２】
特定の実施形態では、燃料源内に残存する燃料量を示すために、分光法を使用することができる。例として、図５Ａは、燃料入口９０４により燃料電池９０２と連結する燃料源９００を含む燃料電池系９０１を示す。燃料電池９０２は、可視領域分光分析装置９０６、及び分光分析装置９０６から伸びる光ファイバー９０８を備える。燃料源９００は、光ファイバー９１０を含む。作動間、分光分析装置９０６は、光ファイバー９０８に沿って移動し、燃料源９００と燃料電池９０２との間のギャップ９１２を横切り、光ファイバー９１０に沿って移動する入力刺激シグナルを出す。次に、分光分析装置９０６は、反射された測定シグナルを受け、これは、燃料源９００内の燃料の量を測定するために使用できる。
【００４３】
燃料源と、別個の光ファイバーを有する燃料電池とを有する燃料電池系が示されているが、ある実施形態では、燃料電池系は、１つの光ファイバーにより連結される燃料源及び燃料電池を含むことができる。例えば、図５Ｂは、燃料入口９２６により燃料電池９２４と連結した燃料源９２２を含む燃料電池系９２０を示す。燃料電池９２４は、光ファイバー９３０が伸びている分光分析装置９２８を備える。光ファイバー９３０は、燃料電池９２４を通り、燃料電池９２４と燃料源９２２との間のギャップを横切り、燃料源９２２に入るよう伸びる。
【００４４】
図５Ａ及び５Ｂに示されるように、特定の実施形態では、燃料電池は分光分析装置を備える。ある実施形態では、燃料源は、燃料電池を供給するよう使用されてもよく、次に別の燃料源と交換されてもよい（例えば、第一燃料源の燃料が尽きたとき）。燃料電池内に分光分析装置を備える、このようなある実施形態では、燃料電池を供給するために使用される多数の様々な燃料源内に残存する燃料の量を測定するために同一の分光分析装置が使用されることを許容できる。
【００４５】
分光分析装置を備える燃料電池が示されているが、特定の実施形態では、燃料源は分光分析装置を備えることができる。例えば、図５Ｃは、燃料入口９５６により燃料電池９５４に連結する燃料源９５２を含む燃料電池系９５０を示す。燃料源９５２は、光ファイバー９６０が伸びる分光分析装置９５８を備える。分光分析装置９５８及び光ファイバー９６０は、燃料源９５２に残存する燃料の量を測定するために使用できる。
【００４６】
ある実施形態では、燃料電池系内の燃料源及び燃料電池の両方が、分光分析装置を備えることができる。
【００４７】
燃料混合物は、いくつかの様々な着色剤のいずれをも含むことができる。ある実施形態では、燃料混合物は、複数の（例えば、２、３、４、５つの）着色剤を含むことができる。ある実施形態では、着色剤（類）は、漏れた場合に比較的汚れの原因になりにくくてもよく（例えば、衣服の上）、及び／又は非毒性であってもよい。着色剤（類）は、例えば、約５．５〜約８．５（例えば、約６．０〜約８．５、約６．０〜約６．５）のｐＨを有することができる。着色剤（類）は、イオン性であってもよく、又は非イオン性であってもよい。
【００４８】
ある実施形態では、着色剤は粉体形態であることができる。特定の実施形態では、粉末着色剤は不揮発性であることができる。粉末着色剤の例としては、不凍液及び／又はフロントガラス洗浄クリーナーにおいて使用され得るイオン性粉末染料のようなイオン性粉末染料が挙げられる。市販の粉末着色剤の例としては、次の着色剤が挙げられ、全てはロベルト・コッホ・インダストリーズ社（Robert Koch Industries Inc.）（コロラド州ベネット（Bennett））から入手可能である：Ｈｉ−ｐＨウラニン（Hi-pH Uranine）６３１３、Ｈｉ−ｐＨピラニン（Hi-pH Pyranine）６３１４、Ｈｉ−ｐＨライトグリーン（Hi-pH Light Green）６２３０、ブリリアントグリーン（Brilliant Green）ＡＦ２３３９、Ｈｉ−ｐＨブリリアントグリーン（Hi-pH Brilliant Green）６２２８、エメラルドグリーン（Emerald Green）ＡＦ２３４４、Ｈｉ−ｐＨ蛍光グリーン（Hi-pH Fluorite Green）６２３５、Ｈｉ−ｐＨダークグリーン（Hi-pH Dark Green）６２５０、Ｈｉ−ｐＨアクア（Hi-pH Aqua）６２７１、ブルーレース（Blue Lace）２３２１、Ｈｉ−ｐＨブルー（Hi-pH Blue）６０１０、Ｈｉ−ｐＨトゥルーブルー（Hi-pH True Blue）６０２０、ブリリアントブルー（Brilliant Blue）２６４９、Ｈｉ−ｐＨイエロー（Hi-pH Yellow）６５０５、Ｈｉ−ｐＨゴールデンイエロー（Hi-pH Golden Yellow）６５２８、Ｈｉ−ｐＨレッド（Hi-pH Red）６３６５、Ｈｉ−ｐＨルビーレッド（Hi-pH Ruby Red）６３４５、不凍液レッド（Antifreeze Red）２５２９、及びブリリアントオレンジ（Brilliant Orange）２２５８。
【００４９】
特定の実施形態では、着色剤は、液体形態（例えば、液体濃縮形態）であることができる。ある実施形態では、着色剤は、アルカリ可溶性及び／又はアンモニウム含有水性インクのような水性インクであることができる。特定の実施形態では、液体着色剤は、不揮発性であることができ、及び／又は１以上の溶媒（例えば、プロパノール、プロピレングリコール、ジメチルエタノールアミン、水）と組み合わせられ、着色剤溶液を形成することができる。ある実施形態では、液体着色剤は、１以上のポリマー類を含むことができる。溶媒及び液体で形成される市販の着色剤溶液の例としては、次のカラーセーフ（Colorsafe）（商標）耐汚染性着色剤（Stain Resistant Colorant）が挙げられ、全てはロベルト・コッホ・インダストリーズ社（Robert Koch Industries Inc.）（コロラド州ベネット（Bennett））から入手可能である：エジャ−ブルー（Azure Blue）３０２１液、ロイヤルブルー（Royal Blue）３０２７液、ピンク（Pink）３３０６液、レッド（Red）３３２６液、レッドＳｔ（Red St）３３２０液、ホットマゼンタ（Hot Magenta）３３２８液、ケリーグリーン（Kelly Green）３２２６液、ブリリアントオレンジ（Brilliant Orange）３４２５、ティール（Teal）３２９１液、イエロー（Yellow）３５１６液、サンドロップイエロー（Sundrop Yellow）３５１８液、及びバイオレット（Violet）３１４６液。
【００５０】
ある実施形態では、着色剤溶液は、１以上の粉末着色剤及び１以上の溶媒で形成されることができる。溶媒及び粉末着色剤で形成される市販の着色剤溶液の例としては、次のものが挙げられ、全てはロベルト・コッホ・インダストリーズ社（Robert Koch Industries Inc.）（コロラド州ベネット（Bennett））から入手可能である：ブリリアントオレンジ（Brilliant Orange）２２５７  １５％液、Ｈｉ−ｐＨホットピンク（Hi-pH Hot Pink）６３２６  ２０％液、Ｈｉ−ｐＨウラニン（Hi-pH Uranine）６３１２  ４０％液、Ｈｉ−ｐＨブルー（Hi-pH Blue）６０１１  ２５％液、ブリリアントブルー（Brilliant Blue）２６５１  ２０％液、及びブルーレース（Blue Lace）４３２５  ５０％液。
【００５１】
市販の着色剤溶液の他の例としては、次の水性インクが挙げられ、全てエンバイロメンタル・インクス・アンド・コーティングス（Environmental Inks and Coatings）（登録商標）（ノースカロライナ州モーガントン（Morganton））から入手可能である：ポリスクリーンＥＳプロセスブルーＦＲ（Poly Screen ES Process Blue FR）（プロダクトＰＳＸ（Product PSX）１０２００）、ポリスクリーンＥＳ  ＤＮＡオレンジＦＲ（Poly Screen ES DNA Orange FR）（プロダクトＰＳＸ（Product PSX）１０３２０）、及びアクアマックス蛍光（Aqua Max Fluorescent）８０４オレンジ（プロダクトコード（Product Code）ＡＭＦＳＯ８０４）。
【００５２】
特定の実施形態では、着色剤又は着色剤溶液は、１以上の燃料（例えば、メタノール）、水、及び／又はアルカリ溶液（例えば、石鹸水）に可溶性であることができる。メタノールに可溶である着色剤溶液の例としては、ロベルト・コッホ・インダストリーズ社（Robert Koch Industries Inc.）及びエンバイロメンタル・インクス・アンド・コーティングス（Environmental Inks and Coatings）（登録商標）から市販の上記の着色剤溶液の全てが挙げられる。水に可溶である着色剤溶液の例としては、次のものが挙げられ、全てはロベルト・コッホ・インダストリーズ社（Robert Koch Industries Inc.）（コロラド州ベネット（Bennett））から入手可能である：アズールブルー（Azure Blue）３０２１液、ロイヤルブルー（Royal Blue）３０２７液、ピンク（Pink）３３０６液、レッド（Red）３３２６液、レッドＳｔ（Red St）３３２０液、ホットマゼンタ（Hot Magenta）３３２８液、ケリーグリーン（Kelly Green）３２２６液、ブリリアントオレンジ（Brilliant Orange）３４２５、ティール（Teal）３２９１液、イエロー（Yellow）３５１６液、サンドロップイエロー（Sundrop Yellow）３５１８液、及びバイオレット（Violet）３１４６液。ある実施形態では、着色剤又は着色剤溶液は、水に実質的に不溶性であってもよい。
【００５３】
燃料源内に残る燃料の量を知らせるための着色剤の使用が記載されているが、ある実施形態では、着色剤は他の目的のために使用されることができる。例として、特定の実施形態では、燃料が燃料源から漏れている時にそれを知らせるために、１以上の着色剤を使用することができる。例えば、図６は、外側筐体３０２と該外側筐体内の内側筐体３０４とを備えた燃料源３００を示す。外側筐体３０２及び／又は内側筐体３０４は、例えば、１以上の金属及び／又はプラスチックで形成されてもよい。特定の実施形態では、内側筐体３０４は、比較的可撓性であってもよい（例えば、内側筐体３０４は、可撓性の袋（bladder）の形態であってもよい）。内側筐体３０４は、燃料３０６を含有する。燃料入口３１０は、外側筐体３０２と内側筐体３０４の両方を通って伸び、燃料３０６と流体連通する。内側筐体３０４は、その外面３１２に、着色剤を含む塗料３０８を有する。燃料３０６が、内側筐体３０４及び／又は燃料出口３１０から漏れ、塗料３０８に接触すると、次に燃料は塗料中の着色剤と混合されるので、燃料は色付き、それによって燃料漏れが目に見える。
【００５４】
コーティングされた内側筐体が示されているが、ある実施形態では、燃料源は、燃料源の異なる領域に、代わりに又はさらに塗料を含むことができる。例として、図７は、外側筐体４０２と該外側筐体内の内側筐体４０４を備えた燃料源４００を示す。内側筐体４０４は、燃料４０６を含有する。燃料入口４１０は、外側筐体４０２と内側筐体４０４の両方を通って伸び、燃料４０６と流体連通する。外側筐体４０２は、その内面４１２に、着色剤を含むコーティング４０８を有する。
【００５５】
別の例として、図８は、内側筐体５０２と、外側筐体５０４と、燃料入口５０５とを有する燃料源５００を示す。内側筐体５０２は、その外面５０６に、着色剤を含む塗料５０８を有し、外側筐体５０４は、その内面５１０に、着色剤を含む塗料５１２を有する。塗料５０８及び５１２は、同一の又は異なる着色剤を含むことができる。
【００５６】
さらなる例として、図９は、内側筐体６０２と、外側筐体６０４と、燃料出口６０６とを備える燃料源６００を示す。燃料出口６０６の外面６０８の一部は、着色剤を含む塗料６１０でコーティングされる。
【００５７】
ある実施形態では、燃料源上の塗料は、比較的薄い場合がある（例えば、なおかつ漏れ検出が可能である一方で、比較的高量の燃料が燃料源に含まれ得るように）。特定の実施形態では、塗料は、少なくとも約０．５ミクロン（例えば、少なくとも約１ミクロン、少なくとも約２ミクロン、少なくとも約５ミクロン、少なくとも約６ミクロン、少なくとも約１０ミクロン、少なくとも約１５ミクロン、少なくとも約２０ミクロン）、及び／又は最大約２５ミクロン（例えば、最大約２０ミクロン、最大約１５ミクロン、最大約１０ミクロン、最大約６ミクロン、最大約５ミクロン、最大約２ミクロン、最大約１ミクロン）の厚さを有することができる。例えば、塗料は、約２ミクロン〜約６ミクロン（例えば、約３ミクロン〜約６ミクロン）の厚さを有してもよい。特定の実施形態では、粉末着色剤を含む塗料は、約６ミクロンの厚さを有してもよく、及び／又は液体着色剤を含む塗料は、約２ミクロン〜約３ミクロンの厚さを有してもよい。
【００５８】
燃料源上の塗料は、燃料源の容量の比較的少量を占めてもよい。特定の実施形態では、着色剤を含む塗料は、燃料源の約１容量％未満（例えば、約０．５容量％未満、約０．３容量％未満、約０．１容量％未満）を占めることができる。ある実施形態では、燃料源（例えば、約４０ｃｍ３未満の容積を有する燃料源）は、最大約１００ｍｇ（例えば、最大約７５ｍｇ、最大約５０ｍｇ、最大約２５ｍｇ）の着色剤（類）を含むことができる。
【００５９】
着色剤を含む塗料は、多数の様々な方法のいずれかで形成されることができる。ある実施形態では、塗料は、１以上の着色剤を含む粉末で形成されることができる。粉末は、例えば、静電的スプレーコーティング方法を使用して、燃料源上にコーティングされることができる。特定の実施形態では、ポリマーマトリックス内で粉末を結合し、得られるポリマー複合物で燃料源をコーティングすることにより、粉末は、燃料源に適用されることができる。ある実施形態では、粉末と粘着付与剤及び／又は接着剤を混合し、得られる混合物で燃料源をコーティング（例えば、噴霧）することにより、粉末は、燃料源に適用されることができる。粘着付与剤の例としては、ロジン類、炭化水素樹脂類、及びテルペン樹脂類が挙げられる。ロジン類の例としては、部分的水素添加ロジン類が挙げられる。ロジン類の他の例としては、フォラル（Foral）８５−Ｅ又はフォラリン（Foralyn）９０（共にイーストマン・ケミカル（Eastman Chemical）より入手可能）のような完全水素添加ロジン類が挙げられる。炭化水素樹脂類の例としては、芳香族樹脂類（例えば、プラストリン（PLASTOLYN）（商標）炭化水素樹脂類又はエンデックス（ENDEX）（商標）炭化水素樹脂類、共にイーストマン・ケミカル（Eastman Chemical）より入手可能）、脂肪族／芳香族原料樹脂類の混合物（例えば、ピッコ（Picco）ＨＭ１００、イーストマン・ケミカル（Eastman Chemical）より入手可能）、及び水素添加炭化水素樹脂類が挙げられる。例えば、ポリオレフィン表面上の粘着付与剤類として使用されてもよい樹脂類の例としては、イーストタック（Eastotac）（商標）炭化水素樹脂類及びレガライト（Regalite）（商標）炭化水素樹脂類（共にイーストマン・ケミカル（Eastman Chemical）より入手可能）のような比較的非反応性の粘着付与樹脂類が挙げられる。接着剤類の例としては、エポキシ系類、エチレン／酢酸ビニル、及びポリビニルアルコール系接着剤のような接着性ポリマー類が挙げられる。特定の実施形態では、混合物（粉末と粘着付与剤及び／又は接着剤を含む）は、燃料源上にコーティングされるとき、及び／又は燃料源上にコーティングされた後、硬化（例えば、熱硬化）されることができる。あ
る実施形態では、混合物が燃料源上にコーティングされた後、混合物は、薄いポリマーコーティングを噴霧されてもよい。薄いポリマーコーティングは、例えば、混合物の塗料の粘着度を低減させる可能性がある。特定の実施形態では、粒子を粉末でコーティングした後、該粒子を燃料源に適用することにより（例えば、噴霧方法を使用して）、粉末は、燃料源に適用されることができる。粒子の例としては、カーボンブラック粒子（例えば、カボット（CABOT）の製品、モナーチ（MONARCH）（登録商標）又はブラックパールズ（BLACK PEARLS）（登録商標）製品）、ケイ素粒子（例えば、日産化学（NISSAN CHEMICAL）の製品、スノーテックス（SNOWTEX）（登録商標））、及び金属酸化物粒子（例えば、日産化学（NISSAN CHEMICAL）の製品、アルミナゾル（ALUMINASOL）（商標））が挙げられる。ある実施形態では、粉末着色剤は、塗料の約１重量％未満（例えば、約０．５重量％未満、約０．１重量％未満、約０．０５重量％未満）を占めてもよい。
【００６０】
粉末着色剤が記載されているが、特定の実施形態では、燃料源をコーティングするために液体着色剤を使用できる。例えば、ある実施形態では、液体濃縮着色剤及び溶媒を混合することにより、塗料を形成できる。塗料は、例えば、約１重量％未満（例えば、約０．５重量％未満、約０．３重量％未満、約０．１重量％未満、約０．０５重量％未満）の液体着色剤を含むことができる。
【００６１】
ある実施形態では、１以上の粉末及び／又は液体着色剤と１以上の溶媒とを含む着色剤溶液を、燃料源に適用することにより、塗料を形成できる。溶媒の例としては、燃料（例えば、メタノール）、水、又は着色剤が可溶である他の液体が挙げられる。特定の実施形態では、溶液を燃料源に適用した後、溶媒を溶液から蒸発させてもよい。
【００６２】
着色剤を含む塗料は、例えば、浸漬、噴霧、及び／又は塗布方法を使用して、燃料源に添加されることができる。ある実施形態では、塗料は、燃料源への適用後、約２５℃の温度において燃料源上で乾燥されることができる。特定の実施形態では、塗料は、燃料源への添加後、加熱されることができる。例えば、液体塗料は、燃料源上で乾燥するように、加熱されることができる。塗料は、例えば、少なくとも約３０℃（例えば、少なくとも約４０℃、少なくとも約５０℃、少なくとも約７５℃、少なくとも約１００℃、少なくとも約１２５℃、少なくとも約１５０℃、少なくとも約１７５℃、少なくとも約１９０℃）及び／又は最高約２００℃（例えば、最高約１９０℃、最高約１７５℃、最高約１５０℃、最高約１２５℃、最高約１００℃、最高約７５℃、最高約５０℃、最高約４０℃）の温度で加熱されることができる。ある実施形態では、着色剤溶液で形成された塗料を加熱すると、溶液中の溶媒の蒸発速度が上昇する可能性がある。特定の実施形態では、着色剤塗料は、着色剤塗料が燃料源上で乾燥される間、（例えば、燃料源の表面上に塗料液滴が蓄積するのを制限又は防止するために）塗布されることができる。
【００６３】
塗料中において使用される着色剤は、例えば、燃料量検出に関連して上で提供されたいかなる着色剤であってもよい。ある実施形態では、着色剤を含む塗料は、不揮発性であってもよい。
【００６４】
前の図１を参照すると、燃料電池３２の例が、現在記載されるであろう。燃料電池３２は、電解質３８と、該電解質の第一面に結合するアノード３４と、該電解質の第二面に結合するカソード３６とを備える。電解質３８と、アノード３４と、カソード３６とは、ガス拡散層（ＧＤＬ）４０及び４２の間に配置される。
【００６５】
電解質３８は、電子の流れに対する実質的な抵抗性を備えると同時に、イオンが電解質を通して流れることができるものであるべきである。ある実施形態では、電解質３８は、例えば、固体ポリマープロトン交換膜（例えば、スルホン酸基を含有する固体ポリマー）のような固体ポリマー（例えば、固体ポリマーイオン交換膜）である。このような膜は、商標ナフィオン（NAFION）としてＥ．Ｉ．デュポン・ド・ヌムール社（E.I. DuPont de Nemours Company）（デラウェア州ウィルミントン（Wilmington））から市販されている。あるいは電解質３８は、Ｗ．Ｌ．ゴア＆アソシエイツ（W. L. Gore & Associates）（メリーランド州エルクトン（Elkton））から入手可能な商品ゴア−セレクト（GORE-SELECT）からも調製できる。
【００６６】
アノード３４は、メタノール及び水と反応し、二酸化炭素、プロトン及び電子を形成することができる、触媒のような物質から形成できる。このような物質の例としては、例えば、白金、白金合金（例えば、Ｐｔ−Ｒｕ、Ｐｔ−Ｍｏ、Ｐｔ−Ｗ、又はＰｔ−Ｓｎ）、カーボンブラック上に分散された白金が挙げられる。さらにアノード３４は、アノードがプロトンを導くのを許容する、アイオノマー性材料（例えばナフィオン（NAFION））のような電解質を含むことができる。あるいは、固体電解質３８に面しているガス拡散層（以下に記載）の表面に懸濁液を適用し、その後、懸濁液を乾燥させる。さらにアノード３４の調製方法は、結合を達成する圧力及び温度の使用を含んでもよい。
【００６７】
カソード３６は、酸素、電子及びプロトンと反応し、水を形成することができる、触媒のような物質から形成できる。このような物質の例としては、例えば、白金、白金合金（例えば、Ｐｔ−Ｃｏ、Ｐｔ−Ｃｒ、又はＰｔ−Ｆｅ）、及びカーボンブラック上に分散された貴金属が挙げられる。さらにカソード３６は、カソードがプロトンを導くのを許容する、アイオノマー性材料（例えばナフィオン（NAFION））のような電解質を含むことができる。カソード３６は、アノード３４に関して上述したようにして調製できる。
【００６８】
ガス拡散層（ＧＤＬ）４０及び４２は、気体及び液体の両方の透過性がある物質で形成できる。ＧＤＬｓの例は、マサチューセッツ州ナティック（Natick）のエテック（Etek）、カリフォルニア州ヴァレンシア（Valencia）のＳＧＬ、及びミズーリ州セントルイス（St. Louis）のゾルテック（Zoltek）のような、様々な会社から入手可能である。電子は、アノード３４からアノード流場プレート（flow field plate）（図示せず）へ、及びカソード流場プレート（図示せず）からカソード３６へ流れることができるので、ＧＤＬ４０及び４２は、導電性であり得る。
【００６９】
使用方法を含む、直接メタノール型燃料電池及び燃料電池系の他の実施形態は、例えば、同一出願人による、「燃料電池」と表題された米国特許出願第１０／７７９，５０２号（２００４年２月１３日出願）；「燃料電池系説明（Fuel Cell Systems Explained）」、Ｊ．ララミニー（Laraminie）、Ａ．ディックス（Dicks）、ウィリー（Wiley）、ニューヨーク、２０００年；「直接メタノール型燃料電池：２０世紀の電気化学者の夢から２１世紀の未来技術へ（Twentieth Century Electrochemist’s Dream to a Twenty-first Century Emerging Technology）」、Ｃ．ラミー（Lamy）、Ｊ．レガー（Leger）、Ｓ．スリニバサン（Srinivasan）；「電気化学の現代的側面（Modern Aspects of Electrochemistry）」、第３４巻、Ｊ．ボックリス（Bockris）ら編集、クルワー・アカデミック／プレナム出版社（Kluwer Academic / Plenum Publishers）、ニューヨーク（２００１年）５３−１１８頁；及び「携帯機器応用のための小型燃料電池の開発（Development of a Miniature Fuel Cell for Portable Applications）」、Ｓ．Ｒ．ナラヤナン（Narayanan）、Ｔ．Ｉ．ヴァルデズ（Valdez）及びＦ．クララ（Clara）、「直接メタノール燃料電池」、Ｓ．Ｒ．ナラヤナン（Narayanan）、Ｓ．ゴッテスフェルド（Gottesfeld）及びＴ．ザオジンスキー（Zawodzinski）、編集者、「電気化学協会議事録（Electrochemical Society Proceedings）」、２００１−４頁（２００１年）ニュージャージー州ペニントン（Pennington）に記載され、全文は本明細書に参照として組み込まれる。
【００７０】
燃料電池系２０の作動の間、燃料源２４からの燃料は、アノード３４に導入され、カソード反応体（例えば、空気）は、カソード３６に導入され、及び電気エネルギーは、上記のようにそれぞれの酸化及び還元反応からもたらされる。過剰の燃料及びカソード反応体は、それぞれ出口２８及び３１から排出される。
【００７１】
特定の実施形態が記載されたが、他の実施形態も可能である。
【００７２】
例として、ある実施形態では、着色剤は、燃料源の一部である多層筐体の層間に組み込まれることができる。例えば、図１０は、外側筐体８０２と該外側筐体内の内側筐体８０４とを備えた燃料源８００を示す。特定の実施形態では、内側筐体８０４は、比較的可撓性であってもよい（例えば、内側筐体８０４は、可撓性の袋（bladder）の形態であってもよい）。内側筐体８０４は、燃料８０６を含有する。燃料入口８１０は、外側筐体８０２と内側筐体８０４との両方を通って伸び、燃料８０６と流体連通している。内側筐体８０４は、２つのポリマー層８０３及び８０５と、着色剤８０８とを備えた多層構造８０１の形態である。燃料８０６が、内側筐体８０４及び／又は燃料出口８１０から漏れ、着色剤８０８と接触すると、次に燃料は着色剤８０８と混合し得るので、燃料は色付き、それにより、燃料漏れが目に見える。２つのポリマー層及び１つの着色剤を含む多層構造が示されているが、ある実施形態では、多層構造は、２超過のポリマー層（例えば、３層、４層、５層）を含むことができ、及び／又は１超過の着色剤（例えば、２つの着色剤、３つの着色剤、４つの着色剤、５つの着色剤）を含むことができる。特定の実施形態では、外側筐体８０２のような外側筐体は、着色剤を含む多層構造の形状を成すことができる。
【００７３】
例として、直接メタノール燃料型電池系を記載してきたが、ある実施形態では、着色剤は、水素ポリマー電解質膜（ＰＥＭ）燃料電池のような水素燃料電池において使用されることができる。水素燃料電池は、例えば、米国特許出願公開第２００４／０２２９０９０号（２００４年１１月１８日公開）、及び米国特許出願公開第２００４／０２２９１０１号（２００４年１１月１８日公開）に記載されており、両方とも参照として本明細書に組み込まれる。
【００７４】
別の例として、特定の実施形態では、１以上の着色剤を含む燃料混合物を含有する燃料源は、燃料混合物の漏出の視覚的兆候を提供できる。従って、着色剤（類）は、燃料量指標と燃料漏出指標の両方として役立ち得る。
【００７５】
さらなる例として、ある実施形態では、燃料源上の燃料混合物及び／又はコーティングは、１以上の蛍光着色剤を含むことができる。市販の蛍光着色剤の例としては、次の粉末着色剤が挙げられ、全てロベルト・コッホ・インダストリーズ社（Robert Koch Industries Inc.）から入手可能である：Ｈｉ−ｐＨ蛍光グリーン（Hi-pH Fluorescent Green）６２２０、Ｈｉ−ｐＨ蛍光ケリーグリーン（Hi-pH Fluorescent Kelly Green）６２２５、及びＨｉ−ｐＨ蛍光ゴールド（Hi-pH Fluorescent Gold）６５２５。市販の蛍光着色剤の追加例としては、次の液体着色剤が挙げられ、これらの両方ともロベルト・コッホ・インダストリーズ社（Robert Koch Industries Inc.）から入手可能である：蛍光ディープオレンジ（Fluorescent Deep Orange）２２７０  １５％液、及び蛍光オレンジ（Fluorescent Orange）２２７２  １５％液。特定の実施形態では、燃料源上の燃料混合物及び／又は塗料は、白熱灯照明又は暗い室内照明の下で目に見える１以上の蛍光着色剤を含んでもよい。そのような燃料混合物及び／又は燃料源を使用する装置（例えば、携帯電話のような携帯電子装置）は、光（例えば、低出力白熱光）を発し、例えば、燃料漏れの存在をよりよく示す可能性がある。ある実施形態では、塗料及び／又は燃料混合物は、蛍光着色剤及び非蛍光着色剤のような多数の着色剤を含むことができる。
【００７６】
別の例として、浸透気化膜が示されてきたが、ある実施形態では、燃料電池系、燃料源、及び／又は燃料電池は、代わりに又はさらに１以上の他の種類の膜を含むことができる。典型的に、膜（類）は燃料浸透性であり得る。燃料浸透性膜（例えば、メタノール浸透性膜）において使用できる材料の例としては、フッ化炭素ポリマー類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド類、ポリスルホン類、ポリスルフィド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、及びセルロース（例えば、紙）が挙げられる。燃料浸透性材料は、例えば、「燃料源、燃料電池、及び燃料電池の作動方法」と表題された米国特許出願第１０／９５７，９３５号（２００４年１０月４日出願）にさらに記載されている。特定の実施形態では、燃料電池系、燃料源、及び／又は燃料電池の膜（類）は、蒸気浸透性及び／又は液体不浸透性であることができる。膜が液体不浸透性である特定の実施形態では、膜は、連続フィルムの形態であってもよく、及び／又はそれにいかなる穴をも有さなくてもよい。膜（類）は、１以上の着色剤に対し不浸透性であってもよい。
【００７７】
さらなる例としては、ある実施形態では、燃料電池系、燃料電池、及び／又は燃料源は、混合物が膜を横切るとき燃料／着色剤混合物から着色剤を保持する一方で、混合物からの燃料が膜を通過できるという膜を含むことができる。そのようなある実施形態では、経時での膜内の着色剤の濃度の上昇は、燃料源中に残存する燃料量を知らせるために使用され得る。着色剤保持膜において使用できる材料の例としては、炭フィルター材料類及びイオン交換樹脂類が挙げられる。特定の実施形態では、着色剤保持膜は、逆浸透膜であることができる。
【００７８】
さらなる例として、特定の実施形態では、燃料電池系、燃料源、及び／又は燃料電池は、取り外し可能な（例えば、分離式の）膜又はフィルターを含んでもよい。例えば、燃料源は、取り外し可能な浸透気化膜を含んでもよい。
【００７９】
別の例として、ある実施形態では、燃料及び着色剤を含有する混合物は、混合物中の着色剤の濃度が変化するにつれて、色が変わってもよい。従って、混合物中の燃料が消費され、混合物中の着色剤の濃度が上昇すると、混合物の色が変わり（例えば、黄色から緑色へ、青色から赤色へ）、それにより、混合物中に残存する燃料量のシグナルを提供することができる。ある実施形態では、混合物は、アシッドイエロー（Acid Yellow）１又はナフトールイエロー（Naphthol Yellow）Ｓ、及びソルベントブルー（Solvent Blue）３７のような着色剤の組み合わせを含むことができる。着色剤は、例えば、米国特許出願公開第２００３／０１３４１６２号（２００３年７月１７日公開）に記載されており、これは本明細書に参照として組み込まれる。
【００８０】
さらなる例として、着色剤を含む燃料源が記載されてきたが、ある実施形態では、燃料電池系の他の構成要素（例えば、燃料電池スタック）は、上記の着色剤のような１以上の着色剤を含んでもよい。
【００８１】
例えば、図１１は、燃料電池スタック８２２と、該燃料電池スタックと燃料入口８２６を経由して流体連通する燃料源８２４と、燃料出口８２８と、該燃料電池スタックと流体連通するカソード反応体（例えば、空気）入口８３０と、カソード反応体出口８３１とを備えた燃料電池系８２０である。示されるように、燃料電池スタック８２２は、燃料源８２４と流体連通するアノード８３４と、カソード８３６と、アノードとカソードとの間の電解質８３８と、２つのガス拡散層（ＧＤＬ）８４０及び８４２を備えた燃料電池８３２と含む。燃料電池スタック８２２は、内面８６４を有するアノード室８６２及び、内面８５４を有するカソードプレナム８５２をさらに備える。図１１に示されるように、内面８６４の一部は、着色剤層８６０でコーティングされ、内面８５４の一部は、着色剤層８５０でコーティングされる。燃料が着色剤層８６０及び／又は着色剤層８５０と接触すると、次に着色剤層内の着色剤（類）は、燃料と混合され、燃料漏れの視覚的兆候を提供することができる。
【００８２】
ある実施形態では、燃料電池は、１以上の他の位置に着色剤を含んでもよい。例えば、図１２は、燃料電池スタック１０２２と、該燃料電池スタックと燃料入口１０２６を経由して流体連通する燃料源１０２４と、燃料出口１０２８と、該燃料電池スタックと流体連通するカソード反応体（例えば、空気）入口１０３０と、カソード反応体出口１０３１とを備えた燃料電池系１０２０の実施形態を示す。示されるように、燃料電池スタック１０２２は、燃料源１０２４と流体連通するアノード１０３４と、カソード１０３６と、アノードとカソードの間の電解質１０３８と、２つのガス拡散層（ＧＤＬ）１０４０及び１０４２とを備えた燃料電池１０３２を備える。燃料電池スタック１０２２は、内面１０５１を有する室１０５０（例えば、透明な材料で形成される）をさらに備える。内面１０５２の一部は、着色剤層１０５２でコーティングされる。燃料が室１０５０内に漏れ、着色剤層１０５２に接触すると、次に着色剤層内の着色剤（類）は、燃料と混合され、燃料漏れの視覚的兆候を提供することができる。
【００８３】
特許出願、特許公報、及び特許のような、本明細書にて言及された全ての参考文献は、それらの全体が参照として組み込まれる。
【００８４】
他の実施形態は、請求項内にある。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】燃料電池系の一実施形態の概要図。
【図２】燃料電池系の一実施形態の概要図。
【図３Ａ】燃料電池系の一実施形態の作動を説明する。
【図３Ｂ】燃料電池系の一実施形態の作動を説明する。
【図３Ｃ】燃料電池系の一実施形態の作動を説明する。
【図４Ａ】携帯電話の一実施形態の斜視図。
【図４Ｂ】携帯電話の一実施形態の斜視図。
【図４Ｃ】燃料量チャートの一実施形態の図。
【図５Ａ】着色剤濃度を測定するための装置の一実施形態の概要図。
【図５Ｂ】着色剤濃度を測定するための装置の一実施形態の概要図。
【図５Ｃ】着色剤濃度を測定するための装置の一実施形態の概要図。
【図６】燃料源の一実施形態の横断面図。
【図７】燃料源の一実施形態の横断面図。
【図８】燃料源の一実施形態の横断面図。
【図９】燃料源の一実施形態の横断面図。
【図１０】燃料源の一実施形態の横断面図。
【図１１】燃料電池系の一実施形態の概要図。
【図１２】燃料電池系の一実施形態の概要図。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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