(57)【要約】【課題】ゲル化に利用可能な材料選択の幅を広げ、汎用性を高めた燃料電池用燃料貯蔵ゲルを提供する。また、高い燃料貯蔵力と高い燃料取出効率とを両立し、取り扱い性および安全性に優れ、また燃料取出収率を高め、必要に応じて副生物や不純物の再液化燃料への混入を抑えることができる燃料電池用燃料貯蔵ゲルを提供する。【解決手段】カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させて膨潤させゲル化させる燃料貯蔵ゲルであって、再液化イオン発生剤の添加により再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させてゲル化物中のメタノール燃料を放出しうる燃料電池用燃料貯蔵ゲル。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させて膨潤させゲル化させる燃料貯蔵ゲルであって、再液化イオン発生剤の添加により再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させてゲル化物中のメタノール燃料を放出しうる燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項２】
再液化イオン発生剤として再液化イオン発生樹脂を燃料貯蔵ゲルに添加して、前記ゲル化物中に再液化イオンを発生させる請求項１記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項３】
前記再液化イオンが、アンモニウムイオンである請求項１又は２記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項４】
前記再液化イオンが、ゲル化物に再液化イオン発生樹脂を添加してゲル化物中に発生させたカチオンである請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項５】
前記再液化イオン発生樹脂が、再液化イオンの塩である請求項２〜４のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項６】
再液化イオン発生樹脂により再液化イオンを液中に含有させた、水溶液、メタノール溶液、またはメタノール水溶液を、前記ゲル化物に添加して、該ゲル化物中に再液化イオンを発生させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項７】
前記再液化イオン発生剤が、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、及びキレート樹脂からなる郡より選ばれた少なくとも１つの樹脂からなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項８】
前記再液化イオン発生剤がゲル状樹脂であり、且つ強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、及びキレート樹脂からなる郡より選ばれた少なくとも１つの樹脂からなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項９】
前記カチオン性高分子電解質が、ポリアクリル酸及びポリアクリル酸架橋体からなる郡より選ばれた少なくとも１つである請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項１０】
前記ゲル化物が、環動ゲルもしくはダブルネットワークゲルである請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
【請求項１１】
カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させてゲル化して燃料を貯蔵するゲル化燃料（ａ）、及び
再液化イオン発生樹脂（ｂ）
を少なくとも組み合わせた燃料貯蔵取出キットであって、
前記ゲル化燃料（ａ）に再液化イオン発生樹脂（ｂ）を添加してゲル化物中に再液化イオンを発生させ、該再液化イオンを前記高分子電解質と共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させてメタノール燃料を放出させ取り出す燃料電池用燃料貯蔵取出キット。
【請求項１２】
カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させゲル化し、燃料を貯蔵する燃料貯蔵取出システムであって、
前記ゲル化物に再液化イオン発生剤を添加して再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させメタノール燃料を放出しうる燃料電池用燃料貯蔵取出システム。
【請求項１３】
（Ａ）カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させ膨潤ゲル化させ燃料を貯蔵し、
（Ｂ）再液化イオン発生樹脂を前記ゲル化物に添加して該ゲル化物中に再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させメタノール燃料を放出させて取り出す燃料電池用燃料貯蔵取出システム。
【請求項１４】
放出した燃料中に含まれる再液化イオン濃度をフィルタにより低減する請求項１２又は１３に記載の燃料電池用燃料貯蔵取出システム。
【請求項１５】
前記フィルタが、イオン交換樹脂を備えたフィルタである請求項１４記載の燃料電池用燃料貯蔵取出システム。
【請求項１６】
カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させ膨潤ゲル化して燃料を貯蔵するに当り、該ゲル化物に再液化イオン発生剤を添加して再液化イオンを発生させ、前記高分子電解質と再液化イオンとを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させて燃料を放出しうるようメタノール燃料をゲル化貯蔵する燃料電池用燃料貯蔵方法。
【請求項１７】
（Ａ）カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させ膨潤ゲル化させ燃料を貯蔵するゲル化物とし、
（Ｂ）該ゲル化物に再液化イオン発生樹脂を添加して再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させて燃料を放出させ取り出す燃料電池用燃料取出方法。
【請求項１８】
前記再液化イオン発生樹脂を含有させた低濃度メタノール水溶液を前記ゲル化物に添加し、徐々に高濃度化したメタノールを放出させ、メタノール濃度を制御して取り出し燃料電池に供給する請求項１７記載の燃料電池用燃料取出方法。
【請求項１９】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲルと、イオン除去フィルタとを少なくとも備える燃料電池用燃料カートリッジ。
【請求項２０】
請求項１９記載の燃料電池用燃料カートリッジと、再液化イオン発生樹脂とを少なくとも組み合わせてキット化する燃料電池用燃料カートリッジ。
【請求項２１】
請求項１９又は２０記載の燃料電池用燃料カートリッジを少なくとも備える燃料電池。
【請求項２２】
請求項２１記載の燃料電池を備えるポータブルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用燃料貯蔵ゲル、それを用いた燃料電池用燃料貯蔵取出キット、燃料電池用燃料貯蔵取出システム、燃料電池用燃料貯蔵方法、燃料電池用燃料取出方法、及び燃料電池用燃料カートリッジ、並びにそれらを用いた燃料電池及びポータブルデバイスに関する。
さらに詳しくは安全性に優れ、取扱い性を高めた燃料電池用燃料貯蔵ゲル、それを用いた燃料電池用燃料貯蔵取出キット、燃料電池用燃料貯蔵取出システム、燃料電池用燃料貯蔵方法、燃料電池用燃料取出方法、及び燃料電池用燃料カートリッジ、並びにそれらを用いた燃料電池及びポータブルデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料の電気化学反応を利用して電気エネルギーを直接取り出すことにより発電を可能とするものである。発電効率が高く、有害物質の排出量が極めて少なく、軽量化や小型化が容易である等の利点がある。
【０００３】
なかでも、水素を燃料とする燃料電池に対して安全であり、取扱い性に優れるメタノールが、携帯用電子機器などの燃料電池用燃料として適しており、その改良開発及び普及が期待されている。しかし、メタノールも揮発性の可燃性物質であり、人体に吸入されると影響を与える場合もある。さらに、メタノールは酸化反応中間体としてギ酸やホルムアルデヒドを生成することが知られており、これらも人体に影響する場合がある。メタノールを燃料として用いるに際しても、さらにフェイルセーフ機構を備えた燃料電池システムの開発が求められている。
【０００４】
この要望に応えるものとして、燃料を固形化して貯蔵するという方法が最近提案されている（例えば特許文献１〜４、非特許文献１参照）。しかしながら、これらの開示するものは、燃料を固形化して用いるものの、燃料を効率良く取り出すことには着目しておらず、発電時に固形化物内部から取り出しきれない燃料が存在したり、燃料を溶出するために多量の溶出液（例えば水）を必要としたり、燃料と吸着剤との分離が困難であったりする。
【０００５】
【特許文献１】特公平４−１３８２８号公報
【特許文献２】特開２００１−０９３５５８号公報
【特許文献３】特開２００４−００６３３５号公報
【特許文献４】特開２００５−２０３３３５号公報
【非特許文献１】八木稔、佐藤重明、「ダイレクトメタノール形燃料電池用『固体状メタノール』燃料の開発」、燃料電池、Ｖｏｌ．５、Ｎｏ．４、２００６年、７２〜７５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、上記従来の問題点を解決しうるものとして、燃料およびゲル化剤から少なくともなるゲル化物であって、該ゲル化物が再液化剤の作用で前記燃料の再液化を起こす燃料電池用燃料混合物を考案した（特願２００５−０１８０９２号明細書、特願２００５−２３６９９０号明細書、国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３０１２５６号明細書参照）。
ここで、メタノールを燃料として用い保持力を高めるため例えば高分子吸収剤などの巨大高分子を用いると、その高分子吸収剤は十分に膨潤しなかったり、膨潤したとしても再液化剤の浸透速度が遅くなりすぎたりする。
【０００７】
そこで本発明は、ゲル化に利用可能な材料選択の幅を広げ、汎用性を高めた燃料電池用燃料貯蔵ゲルの提供を目的とする。また、高い燃料貯蔵力と高い燃料取出効率（再液化速度）とを両立し、取り扱い性および安全性に優れ、また燃料取出収率（貯蔵した燃料の量に対する、再液化し取り出した燃料の量の比率）を高め、必要に応じて副生物や不純物の再液化燃料への混入を抑えることができる燃料電池用燃料貯蔵ゲルの提供を目的とする。さらには、上記燃料電池用燃料貯蔵ゲルを用いた燃料電池用燃料貯蔵取出キット、燃料電池用燃料貯蔵取出システム、燃料電池用燃料貯蔵方法、燃料電池用燃料取出方法、及び燃料電池用燃料カートリッジ、並びにそれらを用いた燃料電池及びポータブルデバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は以下の手段により達成される。
（１）カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させて膨潤させゲル化させる燃料貯蔵ゲルであって、再液化イオン発生剤の添加により再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させてゲル化物中のメタノール燃料を放出しうる燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（２）再液化イオン発生剤として再液化イオン発生樹脂を燃料貯蔵ゲルに添加して、前記ゲル化物中に再液化イオンを発生させる（１）記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（３）前記再液化イオンが、アンモニウムイオンである（１）又は（２）記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（４）前記再液化イオンが、ゲル化物に再液化イオン発生樹脂を添加してゲル化物中に発生させたカチオンである（１）〜（３）のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（５）前記再液化イオン発生樹脂が、再液化イオンの塩である（２）〜（４）のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（６）再液化イオン発生樹脂により再液化イオンを液中に含有させた、水溶液、メタノール溶液、またはメタノール水溶液を、前記ゲル化物に添加して、該ゲル化物中に再液化イオンを発生させる（１）〜（５）のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（７）前記再液化イオン発生剤が、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、及びキレート樹脂からなる郡より選ばれた少なくとも１つの樹脂からなる（１）〜（６）のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（８）前記再液化イオン発生剤がゲル状樹脂であり、且つ強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂、及びキレート樹脂からなる郡より選ばれた少なくとも１つの樹脂からなる（１）〜（６）のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（９）前記カチオン性高分子電解質が、ポリアクリル酸及びポリアクリル酸架橋体からなる郡より選ばれた少なくとも１つである（１）〜（８）のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（１０）前記ゲル化物が、環動ゲルもしくはダブルネットワークゲルである（１）〜（９）のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲル。
（１１）カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させてゲル化して燃料を貯蔵するゲル化燃料（ａ）、及び
再液化イオン発生樹脂（ｂ）
を少なくとも組み合わせた燃料貯蔵取出キットであって、
前記ゲル化燃料（ａ）に再液化イオン発生樹脂（ｂ）を添加してゲル化物中に再液化イオンを発生させ、該再液化イオンを前記高分子電解質と共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させてメタノール燃料を放出させ取り出す燃料電池用燃料貯蔵取出キット。
（１２）カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させてゲル化し、燃料を貯蔵する燃料貯蔵取出システムであって、
前記ゲル化物に再液化イオン発生剤を添加して再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させメタノール燃料を放出しうる燃料電池用燃料貯蔵取出システム。
（１３）（Ａ）カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させ膨潤ゲル化させ燃料を貯蔵し、
（Ｂ）再液化イオン発生樹脂を前記ゲル化物に添加して該ゲル化物中に再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させメタノール燃料を放出させて取り出す燃料電池用燃料貯蔵取出システム。
（１４）放出した燃料中に含まれる再液化イオン濃度をフィルタにより低減する（１２）又は（１３）に記載の燃料電池用燃料貯蔵取出システム。
（１５）前記フィルタが、イオン交換樹脂を備えたフィルタである（１４）記載の燃料電池用燃料貯蔵取出システム。
（１６）カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させ膨潤ゲル化して燃料を貯蔵するに当り、該ゲル化物に再液化イオン発生剤を添加して再液化イオンを発生させ、前記高分子電解質と再液化イオンとを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させて燃料を放出しうるようメタノール燃料をゲル化貯蔵する燃料電池用燃料貯蔵方法。
（１７）（Ａ）カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させ膨潤ゲル化させ燃料を貯蔵するゲル化物とし、
（Ｂ）該ゲル化物に再液化イオン発生樹脂を添加して再液化イオンを発生させ、該再液化イオンと前記高分子電解質とを共存させて両者の塩を形成し、前記燃料ゲル化樹脂を収縮させて燃料を放出させ取り出す燃料電池用燃料取出方法。
（１８）前記再液化イオン発生樹脂を含有させた低濃度メタノール水溶液を前記ゲル化物に添加し、徐々に高濃度化したメタノールを放出させ、メタノール濃度を制御して取り出し燃料電池に供給する（１７）記載の燃料電池用燃料取出方法。
（１９）（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料貯蔵ゲルと、イオン除去フィルタとを少なくとも備える燃料電池用燃料カートリッジ。
（２０）（１９）記載の燃料電池用燃料カートリッジと、再液化イオン発生樹脂とを少なくとも組み合わせてキット化する燃料電池用燃料カートリッジ。
（２１）（１９）又は（２０）記載の燃料電池用燃料カートリッジを少なくとも備える燃料電池。
（２２）（２１）記載の燃料電池を備えたことを特徴とするポータブルデバイス。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルは、ゲル化に利用可能な材料選択の幅を広げ汎用性を高め、しかも高い燃料保持力と高い再液化効率とを両立し、再液化後の固体不純物とメタノール燃料との分離が容易であり、取り扱い性および安全性に優れる。また、高い燃料取出収率を実現することができ、必要に応じて再液化燃料への不純物や副生物の混入を抑えることができる。
さらに、本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルを用いた燃料電池用燃料貯蔵取出キット、燃料電池用燃料貯蔵取出システム、燃料電池用燃料貯蔵方法、燃料電池用燃料取出方法によれば、燃料電池用の燃料を安全に、かつ必要なときに迅速に取出すことができ、各種ポータブルデバイスに適し効率的な発電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルにおいては、メタノールが燃料として用いられる。貯蔵するメタノール燃料はメタノール単独で用いても、他の化合物と混合して用いてもよく、メタノール水溶液、後述するゲル化イオンを含有させたメタノール混合液、ゲル化イオン発生樹脂と組み合わせたメタノール混合液等を用いることができる。また、その他のアルコール化合物、添加剤等を適宜含有させてもよい。
【００１１】
本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルは、カチオン性高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させて膨潤させゲル化させる燃料貯蔵ゲルである（本発明において、ゲルとは膨潤が完了した固化物だけではなく、膨潤途中のものを含む。）。この燃料ゲル化樹脂は、後述するゲル化イオンの作用によりゲル化するものであっても、化学ゲルとなるものであっても、チキソトロピー性を示す物理ゲルとなるものであってもよい。また、ゲル化樹脂が単独で又はメタノール燃料とともに架橋、水素結合、分子の絡まりあいなどにより網目構造を構成し、そこに前記燃料を取込んだ状態でゲル構成体を形成するものであってもよい。
さらに、均一な有機−無機ハイブリッドゲル（例えば、小田恵美子，永直文，豊田昭徳，古河英光，高分子学会予稿集，５３（２），３２６３（２００４）参照）、網目が滑車のように動作する環動ゲル（例えば、Ｙ．Ｏｋｕｍｕｒａ，Ｋ．Ｉｔｏ，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，１３，４８５（２００１）参照）や、ゲル化したときにゲル構成体が入れ子構造またはダブルネットワークを構築するように複数のゲル化樹脂を用いたものであってもよく、なかでも環動ゲル構造もしくはダブルネットワークゲル構造を有するゲル化物とすることが好ましい。入れ子構造またはダブルネットワーク構造とは、複数の種類のゲルによる絡み合い構造をいい、例えば、密に架橋された剛直な強電解質性のゲル（１ｓｔ網目）と緩く架橋された屈曲性に富んだ中性のゲル（２ｎｄ網目）がからみ合った構造が挙げられ、古川英光「ゲルの複雑構造−網目の不均一性と力学物性−」高分子，Ｖｏｌ．５４，４５８〜４６１頁，２００５年７月等に記載されたものも好ましく用いることができる。その他の増粘剤や後述する高分子吸収剤等を用いることもできる。
【００１２】
本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルに用いられる燃料ゲル化樹脂は、カチオン性高分子電解質からなり、架橋型高分子電解質であっても、非架橋型高分子電解質であってもよい。
【００１３】
非架橋型高分子電解質としては、例えば、酸性の極性基を有する高分子化合物が挙げられ、ポリアクリル酸またはその誘導体などが好ましく、ポリアクリル酸がより好ましい。
【００１４】
架橋型高分子電解質としては、上記の非架橋型高分子ゲル化剤を架橋したものやその誘導体（架橋型ポリアクリル酸やその誘導体）が挙げられ、架橋剤による網状化物、架橋性モノマー導入による網状化物、自己架橋による網状化物、光・放射線照射による網状化物、疎水性モノマーの共重合による不溶化架橋物、結晶性ポリマーブロックの導入による不溶化架橋物、多価金属陽イオンによる架橋物、水素結合等二次結合の導入による架橋物等が挙げられる。架橋型高分子電解質とする場合、架橋密度を調節してゲル内に燃料を取り込もうとする吸収力（燃料となる物質との親和力、浸透圧等）と、吸収作用を止めようとする力（網目構造に基づく弾性力等）をバランスさせ、吸収量を制御してもよい。
【００１５】
燃料ゲル化樹脂の分子量は特に限定されないが、質量平均分子量１００，０００〜１０，０００，０００が好ましく、１，０００，０００以上がより好ましい。（本発明において、分子量とは、特に断らない限り、質量平均分子量をいう。）。ただし架橋剤などを用いて架橋したさらに分子量の大きな燃料ゲル化樹脂を用いることもできる。
【００１６】
ここでカチオン性高分子電解質はその官能基の種類等により極性の強弱を調節することができる。その強度を後述する樹脂における説明を考慮し塩基性のものも併せて説明すれば、例えば、強極性（強酸性、強塩基性）及び弱極性（弱酸性、弱塩基性）に区別することができる。本発明において、その酸塩基強度は、例えば、所定濃度のメタノール水溶液に所定の高分子電解質を入れ、その電離度を測定しておおむね代用することができる。具体的には、１ｇの高分子電解質を１Ｌ（リットル）の水に投入した際のｐＨで求めることができる。必要に応じて、高分子電解質の交換容量や溶液組成などを考慮してもよい。本発明においては特に断らない限り、強酸性とは官能基として−ＳＯ３−基を有する樹脂に概ね相当する酸強度（例えば、三菱化学社製の強酸性イオン交換樹脂ＰＫ２１２（商品名）に相当する酸性強度）をいい、弱酸性とは官能基として−ＣＯＯ−基を有する樹脂に概ね相当する酸強度（例えば、日本触媒社製の高分子吸収剤アクアリックＣＡ（商品名）に相当する酸性強度）をいう。これに対し、強塩基性とは−ＮＲ３＋基（Ｒはメチル基もしくはエチル基）を有する樹脂に概ね相当する塩基強度（例えば、三菱化学製の塩基性イオン交換樹脂ＰＡ３０８（商品名）に相当する塩基性強度）をいい、弱塩基性とは官能基として−ＮＲ２基（Ｒはメチル基もしくはエチル基）を有する樹脂に概ね相当する塩基強度（例えば、ダウケミカル製の塩基性イオン交換樹脂マラソンＷＢＡ（商品名）に相当する塩基性強度）をいう。なお、後述するキレート系樹脂は上記の弱極性のものより、さらに弱い極性の樹脂として用いることができる。
【００１７】
燃料ゲル化樹脂の添加量は特に限定されないが、燃料ゲル化物の粘度（本発明において、特に断らない限り、粘度は室温（２５℃）における粘度を表す。）が８Ｐａ・ｓｅｃ以上となるように燃料ゲル化樹脂の種類に応じて適宜調整することが好ましく、例えばポリアクリル酸やポリアクリル酸の架橋体をゲル化剤として用いた場合、メタノール燃料１００質量部に対して、０．１〜１００質量部であることが好ましく、０．１〜１０質量部であることがより好ましい。このとき燃料ゲル化樹脂の添加量は燃料の含有量を確保するよう少ないことが好ましいが、少なすぎるとゲル化・再液化の反応性が低くなる。ゲル化した燃料の粘度が高ければ、タンクが壊れた場合や持ち運びの際に、流体の飛散を低減することができるので、安全性を確保することができる。
【００１８】
また、ポリアクリル酸を架橋した材料のなかで、ビーズ状の巨大な分子となって高分子吸収剤とよばれるものを好ましく用いることができる。高分子吸収剤はオムツなどに利用されている広く普及した材料の一つであり、安定的に供給され、比較的安価に入手することができる。高分子吸収剤は主鎖に例えばカルボキシル基などの官能基を備えたものが挙げられる。カチオン性の高分子吸収剤は、出荷時の状態として、アンモニウム塩やナトリウム塩とされ、本来弱酸性であるが水酸化ナトリウムやアンモニア水などで中和処理が行われていることが多い。このとき、本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルに使用する際には、高分子吸収剤に結合しているアンモニウムイオンやナトリウムイオンを取り除く前処理を行うことが好ましい。この処理は、イオン交換樹脂のコンディショニングと呼ばれる処理と同様である。イオンの除去を行った高分子吸収剤は、膨潤しているため、室温で乾燥することが好ましい。
高分子吸収剤は、分子量が高い巨大分子であることが好ましく、例えば、質量分子量１００，０００〜１０，０００，０００のものが好ましく、１，０００，０００以上のものがより好ましい。このような分子量の高い吸収剤を用いることで、例えば容器をさかさまにしても垂れ落ちることのない、硬質のゲル化燃料を得ることができる。なお、このような高分子吸収剤を用いると、メタノール燃料と混合しただけではゲル化せず、ゲル化したとしても時間がかかりすぎる場合があるが、本発明の燃料貯蔵ゲルにおいてはこのような場合にも後述するゲル化イオンを作用させてゲル化を促すことができる。
【００１９】
本発明の燃料貯蔵ゲルにおいては、その膨潤ゲル化を促進するために、燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させた組成物中にゲル化イオンを共存させることが好ましい。
【００２０】
ゲル化イオンは燃料ゲル化樹脂によるゲル化を促進するイオンである。ここで、ゲル化樹脂とゲル化イオンとから構成される塩のメタノール水溶液への溶解量が、ゲル化樹脂とゲル化イオンとの組み合わせにより変動するため、ゲル化イオンの種類や濃度は、燃料ゲル化樹脂の種類に依存するのみならず、利用するメタノール水溶液の濃度にも依存する。多くの場合ゲル化イオンの極性は、燃料ゲル化樹脂の高分子電解質の極性との関係で定められる。一般に高分子電解質は、樹脂の主鎖に拘束された官能基と官能基に結合した対イオンとから構成される。そのため、ゲル化イオンは官能基と対イオンとの電離が促進されるイオンであり、該高分子電解質の官能基と同一の極性のものが用いられる。具体的には、高分子電解質としてカチオン性高分子電解質（ポリアクリル酸等）を用いたときには、主鎖に固定された官能基はカルボキシル基であるため、ゲル化イオンはアニオンとなる。より具体的には、カルボキシル基と結合したプロトンをカルボキシル基から引き離すアニオン、オキソニウムイオン、塩化物イオン、硫酸イオン、リン酸イオン等が挙げられ、なかでもオキソニウムイオンが好ましい。
【００２１】
ゲル化イオンを燃料組成物中に共存させる方法は特に限定されず、例えば、メタノール燃料中に仕込んでおいても、メタノール燃料と燃料ゲル化樹脂とを混合した後にゲル化イオン発生剤と混合してゲル化イオンを発生させ共存させてもよい（本発明において、「剤」とは単一化合物だけではなく、組成物や樹脂を含む意味に用いる。）。なお、このときゲル化イオンは、ゲル化イオン発生剤から直接供給され発生させたものであっても、ゲル化イオン発生剤が有する基が水（Ｈ２Ｏ）等と反応して間接的に発生したイオン（例えば、ＮＨ２基が水からプロトンを引き抜きＮＨ３＋基となり、それにより発生したオキソニウムイオン）であってもよい。
【００２２】
ゲル化イオン発生剤としては、例えば、ゲル化イオンを含有する剤（具体的には、中性塩、酸性塩、アルカリ性塩、高分子電解質樹脂、それらの水溶液、それらのメタノール溶液）などが挙げられる。特に、水溶液、ゲル化イオンを発生する樹脂（以下、「ゲル化補助樹脂」という。）等を用いることが好ましく、なかでもゲル化補助樹脂を用いることがより好ましい。すなわち、例えば低分子量の塩やその電解水をゲル化イオン発生剤として用いたときには、ゲル化イオンと共に対イオンが燃料組成物中に発生して拡散する。例えば、塩化アンモニウムを用いて、ゲル化イオンとしてアンモニウムイオンを発生させたとき、対イオンとして塩素イオンが発生する。この対イオンは、再液化したときにメタノール燃料中に混入してしまい、その除去は困難である。このような対イオン（副生物）は、メタノール燃料を取り出して発電に用いたとき、燃料電池の電極等を劣化させその耐久性を低下させることもある。したがって除去することが好ましい。これに対し、ゲル化イオン発生剤としてゲル化補助樹脂を用いれば、ゲル化イオン放出後の樹脂部分は組成物中に拡散してしまうことはなく、その混入を避け、容易に取り除くことができるため好ましい。
【００２３】
ゲル化補助樹脂の膨潤強度は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の膨潤強度より低いことが好ましい。このようにすることで、ゲル化樹脂が膨潤する際にも、ゲル化補助樹脂の膨潤は抑えられ一定形状に保たれるため、例えば取り除くときにも、容易に燃料ゲル化物と分離することができる。一般に樹脂の膨潤強度は、樹脂の組成で調節することができ、とくに官能基の種類と架橋量とで調節することができる。すなわち、ゲル化補助樹脂の官能基の種類を変えたり、架橋量を高めたりするなどして膨潤量を低下させて所望の樹脂を得ることができる。本発明におけるメタノール水溶液中での樹脂の膨潤強度（吸収倍率）は、ティーバック法により測定した値をいう。具体的には所定の樹脂を投入して、プロトン量を調整したメタノール水溶液で膨潤強度を測定した値であり、その値が大きいほど膨潤し易いことを示す。
【００２４】
ゲル化イオン発生樹脂の分子量は特に限定されないが、質量平均分子量１００，０００〜１０，０００，０００が好ましく、１，０００，０００以上がより好ましい。特に架橋された樹脂が望ましい。このような範囲の樹脂とすることで再液化後にゲル化イオン発生樹脂の外部への流失をフィルタすることが容易になるのみならず、ゲル化した燃料をカートリッジなどに格納する前に、ゲル化補助樹脂のみを取り除くなどを行うこともできる。
【００２５】
ゲル化イオン発生剤としてゲル化補助樹脂を用いるとき、その塩基強度は特に限定されず、強塩基性アニオン交換樹脂であっても、弱塩基性アニオン交換樹脂であっても、キレート樹脂であってもよい（ここでの酸塩基強度は、先に燃料ゲル化樹脂において説明したものと同じである。）。なかでも燃料ゲル化樹脂として弱酸性高分子電解質を用い、ゲル化補助樹脂としてそれと反対極性の強塩基性イオン交換樹脂を用いた組み合わせが好ましい。ゲル化補助樹脂は、メタノール燃料のゲル化を妨げなければ、単独で用いても、複数の樹脂を組み合わせて用いても、その他の添加剤と組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
前記燃料組成物に共存させることができるゲル化イオンの量は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基を中和・反応する当量に対して０．１〜１０倍の範囲であることが好ましく、０．５〜２倍の範囲であることがより好ましい。上記範囲のゲル化イオン共存量とすることで、ゲル化イオンの添加によって、燃料組成物のｐＨが不用意に高くなったり、低くなったりすることが防止され、また、反応時の緩衝液としての効果が期待できる。
【００２７】
ゲル化補助樹脂を添加する量は、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基を中和・反応する当量に対して、０．１〜１０倍の範囲の再液化イオンを発生する量であることが好ましく、０．５〜２倍の範囲の再液化イオンを発生する量であることがより好ましい。樹脂の質量は、必要な再液化イオン発生量と樹脂のイオン交換容量とから導かれる。
【００２８】
次に、上記のようにしてゲル化貯蔵したメタノール燃料の再液化の態様について説明する。
メタノール燃料を再液化する方法としては、例えば、熱、紫外線、外部刺激、多量の溶液の添加による方法が考えられる。しかし、これらの再液化法では、燃料電池が利用される環境は広範囲であるため、例えばタンクが破損した際に、メタノール燃料に意図しない刺激が加わる場合があり好ましくない。より安全性の高い再液化法が望まれる。
そこで本発明の燃料貯蔵ゲルにおいては、高分子電解質に再液化イオンを共存させ、それらの塩を形成し、燃料ゲル化樹脂を収縮させて燃料を再液化する。ただし、本発明の効果を妨げなければ、その他の外部刺激等を組み合わせてもよい。
【００２９】
本発明の燃料貯蔵ゲルに用いられる再液化イオンについてさらに詳しく説明する。
再液化イオンの極性はとくに限定されないが、高分子電解質の官能基の解離度を低下させるため、高分子電解質の官能基と反対極性のものが望ましい。すなわち、カオチン性高分子電解質を燃料ゲル化樹脂として用いるため、再液化イオンとしてはカオチンが望ましい。再液化イオンとしては、具体的には例えば、カチオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、ストロンチウムイオン、鉛イオン、バリウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン等が挙げられる。好ましくはアンモニウムイオンである。（プロトン別出願と差別化するためあえて除いております。）
【００３０】
再液化イオンをゲル化物中に発生させる量は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基を中和する当量に対して０．１〜１０倍の範囲であることが好ましく、０．５〜２倍の範囲であることがより好ましい。ゲル化イオンの利用を考慮すれば、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基とゲル化イオンとの双方を中和する当量に対して０．１〜１０倍の範囲であることが好ましく、０．５〜２倍の範囲であることがより好ましい。上記範囲のようにすることで、燃料組成物のｐＨが不用意に高くなったり、低くなったりすることが防止され、また、反応時の緩衝液としての効果が期待できる。
【００３１】
再液化したメタノール燃料の粘度は発電に用いることができればとくに限定されないが、８Ｐａ・ｓｅｃ以下であることが好ましく、２５℃のメタノールの粘度０．０００１０８の近傍であることがより好ましい。
【００３２】
再液化イオンをゲル化物中に発生させる方法はとくに限定されないが、例えば、再液化イオンを含有する剤（具体的には、中性塩、酸性塩、アルカリ性塩、高分子電解質樹脂、それらの水溶液、それらのメタノール溶液）などが挙げられる。特に、水溶液、再液化イオンを発生する樹脂（以下、「再液化イオン発生樹脂」という。）等を用いることが好ましく、なかでも再液化イオン発生樹脂を用いることがより好ましい。このように樹脂を用いることで、ゲル化補助樹脂において説明したのと同様に、再液化燃料中に再液化イオンの対イオンを発生・拡散してしまうことなく、再液化イオン放出後の樹脂部分を固体として分離し回収することができる。なお、再液化イオンは、ゲル化イオンのときと同様に、再液化イオン発生剤から直接発生させたものでも、間接的に発生させたものでもよい。
【００３３】
再液化イオン発生樹脂の種類は特に限定されないが、上述したような再液化イオンの再液化作用の点から、ゲル化物中の高分子電解質と同一極性のカチオン性の樹脂が用いられる。また、再液化効率を高めるために、ゲル化物中の高分子電解質より弱い極性の樹脂を用いることが好ましい。具体的にいえば、例えば、ゲル化樹脂としてポリアクリル酸を用いたとき、再液化イオン発生樹脂としてより弱い酸性カオチン交換樹脂（例えばキレート樹脂）のアンモニウム塩を用いることが好ましい。
再液化イオン発生樹脂の分子量は特に限定されないが、質量平均分子量１００，０００〜１０，０００，０００が好ましく、１，０００，０００以上がより好ましい。特に架橋された樹脂が好ましい。このような範囲の樹脂とすることで再液化後に再液化イオン発生樹脂の外部への流失をフィルタすることが容易になる。
【００３４】
再液化イオン発生樹脂の膨潤強度は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の膨潤強度より低いことが好ましい。このようにすることで、先にもゲル化補助樹脂について述べたように、燃料ゲル化樹脂が膨潤する際にも、再液化イオン発生樹脂の膨潤は抑えられ一定形状に保たれるため、例えば取り除くときにも、容易に燃料ゲル化物と分離することができる。樹脂の膨潤強度の調整、測定方法等はゲル化補助樹脂について説明したものと同じである。
【００３５】
再液化イオン発生樹脂の量は特に限定されないが、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基を中和・反応する当量に対して、０．１〜１０倍の範囲の再液化イオンを発生する量であることが好ましく、０．５〜２倍の範囲の再液化イオンを発生する量であることがより好ましい。ゲル化イオンの利用を考慮すれば、燃料ゲル化樹脂の持つ官能基とゲル化イオンとの双方を中和・反応する当量に対して上記範囲の再液化イオンを発生する量であることが好ましい。樹脂の質量は、必要な再液化イオン発生量と樹脂のイオン交換容量とから導かれる。
【００３６】
再液化イオン発生樹脂を燃料ゲル化物に添加する態様は特に限定されず、再液化イオン発生樹脂を単独で添加しても、再液化イオン発生樹脂を他の化合物と混合しておき、その混合物をゲル化物に添加してもよい。なかでも、再液化イオン発生樹脂を混合して再液化イオンを液中に含有させた水溶液、再液化イオン発生樹脂を混合して再液化イオンを液中に含有させたメタノール溶液、または再液化イオン発生樹脂を混合して再液化イオンを液中に含有させたメタノール水溶液を、前記ゲル化物に添加して、該ゲル化物中に再液化イオンを発生させることが好ましい。
【００３７】
また、前記再液化イオン発生樹脂を含有する低濃度メタノール水溶液を燃料ゲル化物に添加し、燃料を取り出すにつれて高濃度メタノール燃料を放出させ、メタノール濃度を制御して燃料電池に供給することが好ましい。  特定の燃料電池では、発電時に生成する水を用いてメタノールの濃度を希釈し、燃料電池に最適なメタノール濃度を得ている。このような燃料電池では、起動時に濃度の高いメタノールが供給されると発電能力が低下することがある。起動時に低濃度メタノールを供給することで、そのような性能低下を防止することができる。さらに、再液化中に迅速にメタノールが供給されるようになる。このとき、再液化イオン発生樹脂と低濃度メタノール水溶液との混合割合は特に限定されないが、再液化イオン発生樹脂が１０質量％以下であることが好ましく、１質量％以下であることがより好ましい。その低濃度メタノール水溶液のメタノール濃度は特に限定されないが、例えば３質量％以下であることが好ましい。こうして取り出される高濃度メタノールのメタノール濃度は上記低濃度メタノール水溶液の濃度より高ければ特に限定されないが、６０質量％以上（８０質量％以上がより好ましい。）のメタノール燃料として取り出し燃料電池に供給することが好ましい。
【００３８】
次に本発明の燃料貯蔵ゲルに用いることができるゲル化補助樹脂もしくは再液化イオン発生樹脂の樹脂材料の具体例について説明する。ただし、本発明がこれらにより限定して解釈されるものではない。
本発明の燃料貯蔵ゲルにおいては、一般的に市販されているイオン交換樹脂をゲル化補助樹脂もしくは再液化イオン発生樹脂として用いることができ、例えば下記のように分類される。
【００３９】
【表１】
2008034133.tif 000002
ここで、基体とは高分子化合物の骨格をいい、例えば、スチレン系とは、スチレン骨格を有する高分子化合物を意味する。Ｉ型とは、ＩＩ型よりも塩基度がやや高い樹脂をいう。また、Ｉ型はＩＩ型より化学的に安定であり、交換吸着する力（イオンの選択性）が強いという特徴があり、Ｉ型を最強塩基性陰イオン交換樹脂ということもある。
ゲル型とは粒子内部が均一な架橋高分子で構成されているもので、もっとも一般的なものである。透明感のある外観をしており、粒子の内部は橋架けされた高分子が均一な網目状の構造となっており、この編目の隙間を通って水やイオン、溶質分子が粒子内部まで自由に拡散できる。
ポーラス型は粒子内部に微細な粗密構造を有するもので、高分子の編目以外に、イオンや分子の拡散を促進する細孔が存在する。
ハイポーラス型は細孔をさらに発達させた構造を持っており、反応速度が向上する。
【００４０】
以下に、本発明の燃料貯蔵ゲルに用いることができるイオン交換樹脂について、それを構成する官能基を有する繰り返し単位の具体例を示す。ここで、Ｃ−１及びＣ−２が強酸性カチオン交換樹脂、Ｃ−５及びＣ−６が弱酸性イオン交換樹脂、Ｋ−１〜Ｋ−３がキレート樹脂、Ａ−１及びＡ−２が強塩基性アニオン交換樹脂（Ａ−１がＩ型、Ａ−２がＩＩ型）、Ａ−６〜Ａ−８が弱塩基性アニオン交換樹脂にそれぞれ分類されるものである。なお、Ｋ−２とＡ−７とは同じ構造式を有するが、式中のｎや分子中の官能基の数等を調節して塩基強度を変化させることができ、例えば総交換容量を小さくしてキレート系樹脂として用いても、その量を大きくして弱塩基性イオン交換樹脂として用いてもよい。
【００４１】
【化１】
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【００４２】
キレート樹脂は、中心金属に配位して錯体となっていてもよく、その金属イオンとしては、Ｃｒ３＋、Ｉｎ３＋、Ｆｅ３＋、Ｃｅ３＋、Ａｌ３＋、Ｌａ３＋、Ｈｇ３＋、ＵＯ２＋、Ｃｕ２＋、ＶＯ２＋、Ｐｂ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｄ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋、Ｂｅ２＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｔ２＋などが挙げられる。
なお、樹脂の官能基はコンディショニング処理やその他の処理等により所望のものとして用いることができる。  また、樹脂の官能基を金属イオン塩として記載したものもあるが、必要によりコンディショニング処理等により所望のものとして用いることができる。
またゲル化補助樹脂や再液化イオン発生樹脂は、少なくとも、１５０μｍ間隔のメッシュ構造体を通過する割合が２０％以下となる大きさを備えたビーズ形状が好ましいが、シート形状や繊維状あるいはパウダー状であってもよい。  
【００４３】
次に本発明の燃料貯蔵ゲルの膨潤（燃料貯蔵）・収縮（再液化）態様例（塩化アンモニウムのような化合物塩を燃料貯蔵ゲルに添加する態様例、アンモニウム塩となったイオン交換樹脂（以下、「樹脂塩」ともいう。）を燃料貯蔵ゲルに添加する態様例）について詳しく説明する。但し本発明は、これにより限定して解釈されるものではない。
【００４４】
メタノール液や水溶液中で、酸性高分子電解質に再液化イオンを含む化合物塩を添加して、フリーカチオン（例えば、アンモニウムイオン）を発生共存させると、そのフリーカチオンは酸性（マイナス電荷）を有する高分子電解質と反応する。本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルは、このようなイオン交換作用を利用する。このとき、先にも述べたとおり、再液化イオンを含む化合物塩に代えて、樹脂塩を添加して再液化イオンを含有させた水溶液、樹脂塩を添加して再液化イオンを含有させたメタノール溶液、もしくは樹脂塩を添加して再液化イオンを含有させたメタノール水溶液を用いることも好ましい。
【００４５】
イオン交換樹脂どうしにおいても上記のようなイオン交換を行うことができる。例えば、フリーカチオン塩（例えば、アンモニウム塩）となった酸性のイオン交換樹脂を、コンディショニング処理してプロトン化したより強い酸性を有する高分子電解質のメタノール膨潤ゲル化物に添加する。すると、上記酸性イオン交換樹脂（樹脂塩）からより強い酸性の高分子電解質へフリーカチオンが選択的に置換される。このイオン交換作用により燃料ゲル化樹脂は収縮固形化し、メタノール燃料が放出され、本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルの再液化が実現される。
【００４６】
このことを下記反応スキームによりさらに具体的に説明する（但し本発明はこれにより限定されるものではない。）。この例示スキームでは、高分子電解質はカルボキシル基を有する。これを燃料ゲル化樹脂としてメタノールに膨潤させゲル化物とする（状態１）。このとき、上述したとおり、硬質ゲルを得るために分子量の大きい高分子吸収剤を用いた場合など、そのゲル化樹脂がメタノール中に膨潤しない場合がある。そのようなときには、膨潤を補助するゲル化補助樹脂を共存させてメタノール燃料と燃料ゲル化樹脂との混合物中にゲル化イオンを発生させ膨潤ゲル化を促してもよい。このときゲル化イオンは前記高分子電解質とは逆極性のものが用いられ、本例示スキームでは強塩基性イオン交換樹脂により発生させたオキソニウムイオンが用いられている。
上記のゲル化物に、前記高分子電解質より弱い酸性のイオン交換樹脂のアンモニウム塩（本例示スキームでは、キレート樹脂アンモニウム塩が用いられている。）を添加する。するとより弱い酸性のキレート樹脂から、高分子電解質にアンモニウムイオンが置換する。アンモニウム塩となった高分子電解質はメタノールに不溶であり、その樹脂は収縮しメタノール燃料を放出する（状態２）。
【００４７】
【化２】
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【００４８】
本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルは、その優れた特性に影響を及ぼさない範囲で、上述した成分に加えて、香料、色素、腐食防止剤、識別剤、助燃剤、界面活性剤などを添加してもよい。
香料としては、例えば蟻酸イソアミル、エチルバニリン、シトラール、プロピオン酸イソアミル、１−メントール、トランス−２−ブテン、シス−２−ブテン等を用いることができる。ただし、メルカプタン類やサルファイド類は、硫黄分を含んでいるため、環境汚染の一因となるだけでなく、燃料電池に使用されている触媒を劣化させる等のため好ましくない。色素は有機顔料、無機顔料および染料のいずれでもよく、蛍光色素を配合してもよい。腐食防止剤としては、例えばダイマー酸、ポリオキシエチレンアルキルアミン、カルボキシベタイン型両性界面活性剤等を用いることができる。助燃剤としては、高蒸気圧（例えば、燃料より高い蒸気圧）のものであることが好ましく、燃料と同一の機構や触媒で発電が可能であることがより好ましく、例えば、有機酸、ビタミンＣ、水素化ホウ素ナトリウム、蟻酸等を用いることができる。界面活性剤や識別剤として、例えば、特開２００１−９３５５８に記載の物質を利用することができる。
【００４９】
次に、本発明の燃料電池の構造例を挙げ、本発明の好ましい実施態様を説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
図１は、本発明の燃料電池の好ましい構造例を模式的に示す断面図である。図１では、セパレータ３を介して両側に燃料極１と酸化剤極２が設けられ、さらにその外側にそれぞれ燃料室４と酸化剤室５が設けられている。そしてメタノール燃料の酸化は酸化剤室５に酸化剤（例えば酸素等）が流通（矢印６ａ、６ｂ）され、それによって行われるとともに、その酸化剤は還元され、直接発電が行われ電流が流れる（矢印７）。なおセパレータ３には電解質を含有し、かつイオン（例えば、水素イオン等）を良く透過し、反応物質（例えば、水素、メタノール、酸素など）を透過しないものが好適に用いられる。そして、この燃料電池においては燃料極１の外側に濾過材９を設け、不純物が燃料極１に接触しないようにしたものである。本発明の燃料電池用燃料カートリッジにおいては、濾過材９と燃料貯蔵ゲルが入れられた燃料室４を、その他の燃料電池の構成部と分割できるようにして、交換カートリッジとすることもできる。上述のように濾過材を用いることが好ましく、これによりメタノール燃料を電池本体に選択的に注入することができる。また、この濾過材に代え、あるいはそれと共に、イオン除去フィルタを設け、とりわけ再液化メタノール燃料中に混入した再液化イオン濃度を低滅して、燃料電池の劣化を防ぐことが好ましい。このときイオン除去フィルタとしてイオン交換樹脂を用いることが好ましい。
【００５０】
図２は、本発明の燃料電池の別の好ましい構造例を模式的に示す断面図である。この燃料電池においては、図１の構成の燃料電池に、さらに燃料室内の燃料電池用燃料貯蔵ゲルを、濾過材で少なくとも２以上の区画（セル）に区分けして収納することで、多数のセル構造とし、必要に応じて個々のセルの燃料ゲル化物を再液化して発電することができる。
濾過材の材料に特に制限はないが、分画分子量は１００００以上のものであることが特に好ましい。濾過材の分画分子量が１００００以上であると、濾過材の目詰まりを起こすことがなく、燃料電池の発電効率が良好となる。
【００５１】
また、本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルを用いた好ましい態様として、上記の燃料貯蔵ゲル（ａ）及び再液化イオン発生樹脂（ｂ）を少なくとも組み合わせた燃料電池用燃料貯蔵取出キットが挙げられる。また、高分子電解質からなる燃料ゲル化樹脂とメタノール燃料とを含有させ膨潤ゲル化して燃料を貯蔵する燃料貯蔵取出システムあるいは、その上で前記ゲル化物に再液化イオン発生剤を添加して再液化イオンを発生させ、前記高分子電解質の解離度を低下させて燃料ゲル化樹脂を収縮させ、メタノール燃料を放出させて取り出す燃料電池用燃料貯蔵取出システム等が挙げられる。
【実施例】
【００５２】
以下に本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
（実施例１）
燃料ゲル化樹脂として、ポリアクリル酸架橋体である高分子吸収剤（日本触媒、アクアリックＣＡ-Ｈ２（商品名）（日本触媒測定の粒度  ８５０μｍ−ＯＮ２０％以上、１５０μｍ−thru２０％以下））を用いた。形態としては粉体状のものを用いた。前処理として、この高分子吸収剤に初期状態で結合しているカチオンを以下のようにして取り除いた。高分子吸収剤をカラムに詰め、カラムに十分量の２Ｎの塩酸を通過させ、カチオンを放出させた（コンディショニング処理）。さらに、カラムに残る塩酸を十分量の精製水によって、流し出しイオン除去を行った。イオンの除去を行った高分子吸収剤は、膨潤しているため室温で乾燥した。
【００５３】
次に、高分子吸収剤の膨潤を補助するゲル化補助樹脂を準備した。ゲル化補助樹脂として、三菱化学社製の強塩基性アニオン交換樹脂ＰＡ３０８（商品名）を用いた。形態としてはビーズ状のものを用いた。強塩基性アニオン交換樹脂はナトリウム塩となっているため、ナトリウムイオンを除去するコンディショニング処理を行った。コンディショニングには２Ｎの水酸化ナトリウムを利用した。コンディショニング後の強塩基性アニオン交換樹脂を室温で乾燥した。
【００５４】
上記コンディショニング処理を施した高分子吸収剤０．０８ｇに、強塩基性イオン交換樹脂０．０８ｇを加え、メタノール７ｍｌを添加して膨潤させて本発明の燃料電池用燃料貯蔵ゲルを作製した。得られたゲル化物は硬質ゲルであった。
得られた燃料電池用燃料貯蔵ゲルに、再液化イオン発生剤として塩化アンモニウム０．０８ｇを添加すると、１０分程度でメタノール燃料の再液化が完了した。スポイトで取り出されたメタノールの量は、投入したメタノールに対して８０質量％以上（燃料取出収率）であった。このとき、再液化メタノールは固体不純物と分離されており容易に取り出された。
【００５５】
（実施例２）
再液化のために添加する再液化イオン発生剤として弱酸性キレート系イオン交換樹脂（三菱化学製、CR11（商品名）質量平均分子量）を用いた。形態としてはビーズ状のものを用いた。なお、この弱酸性キレート樹脂は初期状態でナトリウム塩となっているため、ナトリウムイオンを除去するコンディショニング処理を行った。コンディショニングには２Ｎの塩酸を利用した。これを水洗した後、アンモニア水に漬けて、弱酸性キレート樹脂アンモニウム塩とし、室温で乾燥したものである。
【００５６】
実施例１で作製した燃料貯蔵ゲルに、上記弱酸性キレート樹脂アンモニウム塩０．２４ｇを添加すると、８時間程度でメタノール燃料の再液化が完了した。スポイトで取り出されたメタノールの量は、投入したメタノールに対して７５質量％以上（燃料取出収率）であった。このとき、再液化メタノールは副生物の混入が抑えられ、固体不純物と分離され容易に取り出された。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の燃料電池の好ましい構造例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の燃料電池の別の好ましい構造例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  燃料極
２  酸化剤極
３  セパレータ
４  燃料室（燃料貯蔵ゲル収納室）
５  酸化剤室
６ａ、６ｂ  酸化剤の流通方向  
７  電流流通方向
９  濾過材
【図１】
2008034133.tif 000005
【図２】
2008034133.tif 000006