(57)【要約】【課題】  陽極燃料を循環方式で燃料電池に供給し、且つ、気体循環装置を利用して気体陰極燃料を燃料電池に供給し、同時に、気体循環装置を利用して放熱を行うことができる、半能動式燃料電池装置の提供。【解決手段】  本考案の半能動式燃料電池装置は、主に複数の燃料電池板、気体循環供給ユニット、燃料補充ユニット、燃料循環ユニット、第一燃料制御ユニット、第二燃料制御ユニットを含んで成り、これら構成部品の接続により、陽極燃料を循環方式で燃料電池板に供給し、かつ、気体陰極燃料を燃料電池板に供給できると同時に、気体循環供給ユニットにより放熱を行うことができる。【選択図】    図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の膜電極接合体と、循環入力口と、循環出力口を含む複数の燃料電池板と、該複数の燃料電池板に陰極燃料を供給すると共に、該複数の燃料電池板が電気化学反応において発生する熱を外界に排出する気体循環供給ユニットと、第一入力口及び第一出力口を含む燃料補充ユニットと、第三出力口及び第四入力口を含む燃料循環ユニットと、第二入力口、第三入力口及び複数の燃料出力口を含み、そのうち、該複数の燃料出力口が該複数の燃料電池板の循環入力口にそれぞれ接合され、該第二入力口が該燃料補充ユニットの第一出力口に接合され、該第三入力口が該燃料循環ユニットの第三出力口に接合された第一燃料制御ユニットと、第二出力口及び複数の燃料入力口を含み、そのうち、該複数の燃料入力口が該複数の燃料電池板の循環出力口にそれぞれ接合され、該第二出力口が該燃料循環ユニットの第四入力口に接合された第二燃料制御ユニットと、を含み、該燃料補充ユニット、該燃料循環ユニット、該第一燃料制御ユニット、該第二燃料制御ユニット間の連合作用により、陽極燃料が該複数の燃料電池板内を循環流通することができる、半能動式燃料電池装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半能動式燃料電池装置において、電気接続板を含み、該複数の燃料電池板に電気的にカップリングされ、該電気接続板がさらにその上に設置された複数の電気接続板連結装置を含む、半能動式燃料電池装置。
【請求項３】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その陽極燃料を貯蔵する燃料保存ユニットを含み、該燃料保存ユニットが該燃料補充ユニットの第一入力口に接合された、半能動式燃料電池装置。  
【請求項４】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その燃料補充ユニットがポンプまたはモータのいずれかである、半能動式燃料電池装置。
【請求項５】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その燃料循環ユニットがポンプまたはモータのいずれかである、半能動式燃料電池装置。
【請求項６】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その気体循環供給ユニットがファンである、半能動式燃料電池装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半能動式燃料電池装置において、殼体を含み、該複数の燃料電池板、該気体循環供給ユニット、該燃料補充ユニット、該燃料循環ユニット、該第一燃料制御ユニット、該第二燃料制御ユニットをその内部に収納した、半能動式燃料電池装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半能動式燃料電池装置において、その気体循環供給ユニットを該殼体上に設置した、半能動式燃料電池装置。
【請求項９】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その複数の燃料電池板がそれぞれさらにゴールドフィンガーを含む、半能動式燃料電池装置。
【請求項１０】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その燃料電池板がプリント配線板の製造工程を利用して製造された燃料電池である、半能動式燃料電池装置。
【請求項１１】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その燃料電池板が積層燃料電池である、半能動式燃料電池装置。
【請求項１２】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その燃料電池板がメタノール燃料電池である、半能動式燃料電池装置。
【請求項１３】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その燃料電池板がオキシライド燃料電池である、半能動式燃料電池装置。
【請求項１４】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その第一燃料制御ユニットの内部にさらに分岐流路を設けた、半能動式燃料電池装置。
【請求項１５】
請求項1に記載の半能動式燃料電池装置において、その第二燃料制御ユニットにさらに通気・不透水機構を設けた、半能動式燃料電池装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は燃料電池に関し、詳細には、燃料循環メカニズムを備えた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に積層燃料電池装置の構造図を示す。この図１に示すように、積層燃料電池装置１０は、乃包含燃料流路層２５、第一電力/信号伝送層１９、陽極集電層１３、物質移動電解層１１、陰極集電層１５、第二電力/信号伝送層２３及び機械電気制御層２１を含み、そのうち、陽極集電層１３、物質移動電解層１１及び陰極集電層１５が燃料電池コア部材２０を構成する。この積層燃料電池装置１０に関連する技術については、台湾特許第９２１２６７７０号出願案件から十分に理解することができる。
【０００３】
従来の燃料電池はほとんどが能動式燃料電池及び受動式燃料電池等の二種類に分類することができる。能動式燃料電池は、燃料供給手段にポンプなどの能動的作用部品を採用し、メタノール燃料などの陽極燃料をポンプ等の補助を介して外界の陽極燃料を燃料電池内部に輸送する。同時に、空気や酸素などの陰極燃料は、コンプレッサなどを利用して輸送する。このような能動式燃料電池の欠点は、能動的作用部品が燃料電池そのものの電力を消耗する必要があるため、燃料電池が実際に出力する発電量が減少してしまう点である。このほか、能動的作用部品は燃料の輸送供給のみを行い、燃料電池そのものの反応及び能動的作用部品等が発生する熱は、また別の部品により放熱を行う必要があり、これではさらに部品費用がかかるだけでなく、消耗される燃料電池の電力量も増加してしまう点も大きな欠点となっている。
【０００４】
受動式燃料電池内部の燃料供給は、受動方式による供給を採用しており、例えば、直接メタノール燃料電池のメタノール陽極燃料を重力や毛細管原理を利用して供給するものである。同時に、空気や酸素などの陰極燃料は、直接外界環境に接触させて得る。このような受動式燃料電池の欠点は、燃料電池の燃料供給を直接制御できないため、燃料電池の機能を完全に発揮させることができず、反応効果も外在的操作環境による影響を受けやすいことが主な欠点となっている。    
【０００５】
本考案は、上述の燃料電池の欠点と制限に鑑みて、創作と改良を重ね、半能動式燃料電池装置を提供し、従来の燃料電池の欠点と制限を克服するものである。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の主な目的は、陽極燃料を循環方式で燃料電池に供給する、半能動式燃料電池装置を提供することにある。
【０００７】
本考案の別の目的は、気体循環装置を利用して気体陰極燃料を燃料電池に供給し、同時に、気体循環装置を利用して放熱を行う、半能動式燃料電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案の上述の目的を達するため、本考案の半能動式燃料電池装置は、複数の膜電極接合体と、循環入力口と、循環出力口とを含む複数の燃料電池板と、該複数の燃料電池板に陰極燃料を供給し、且つ、該複数の燃料電池板が電気化学反応を行うとき発生する熱を外界に排出する気体循環供給ユニットと、第一入力口及び第一出力口を含む燃料補充ユニットと、第三入力口及び第四入力口を含む燃料循環ユニットと、第二入力口、第三入力口及び複数の燃料出力口を含み、そのうち、該複数の燃料出力口が該複数の燃料電池板の循環入力口にそれぞれ接合され、該第二入力口が該燃料補充ユニットの第一出力口に接合され、該第三入力口が該燃料循環ユニットの第三出力口に接合された第一燃料制御ユニットと、第二出力口及び複数の燃料入力口を含み、そのうち、該複数の燃料入力口が該複数の燃料電池板の循環出力口にそれぞれ接合され、該第二入力口が該燃料循環ユニットの第四出力口に接合された第二燃料制御ユニットと、を含み、該燃料補充ユニット、燃料循環ユニット、第一燃料制御ユニット、第二燃料制御ユニット間の連合作用により、陽極燃料を該複数の燃料電池板内で循環流通させることができる。
【０００９】
本考案の設計は新規的で産業的利用価値を提供することができ、且つ、確実に増進効果があるため、法に基づき、ここに実用新案登録を出願するものである。関連技術を知る人に本考案の目的、特徴及び効果を理解してもらうため、以下、具体的な実施例と図面に基づき、本考案について詳細に説明する。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２に本考案の半能動式燃料電池装置の立体分解図を示す。本考案の半能動式燃料電池装置３０は、主に複数の燃料電池板３１０、電気接続板３２０、燃料補充ユニット３３０、第一燃料制御ユニット３４０、第二燃料制御ユニット３５０、燃料循環ユニット３６０、燃料保存ユニット３７０、気体循環供給ユニット３８０等を含む。
【００１１】
本考案の各燃料電池板３１０はすべて複数の膜電極接合体(MEA)３１１を備え、また各燃料電池板３１０はすべて循環入力口３１３、循環出力口３１５、ゴールドフィンガー３１７等が設けられ、そのうち、陽極燃料が循環入力口３１３から流入し、該複数の膜電極接合体３１１に到達し、さらに循環出力口３１５へと流れ、外部に向かって流出される。
【００１２】
本考案の燃料電池板３１０は、図１に示すような積層燃料電池装置１０を利用し、改良を加えて製造することができる。本考案の循環入力口３１３と循環出力口３１５は、燃料流路層２５の片側に設置することができ、且つ、本考案のゴールドフィンガー３１７は、機械電気制御層２１の片側に設置することができる。具体的な実施方法は、燃料電池板３１０にプリント配線板製造工程とその製造工程に適用可能な材質を採用し製造することができる。
【００１３】
電気接続板３２０の具体的な実施方法は、電気接続板３２０をプリント配線板とすることができ、この電気接続板３２０上に複数の電気接続板連結装置３２１をはんだ付けし、各電気接続板連結装置３２１は各燃料電池板３１０のゴールドフィンガー３１７に電気的にカップリングされる。電気接続板３２０の機能は、主に該複数の燃料電池板３１０が発生する電力の電圧を直列または並列等で組み合わせ、異なる出力電圧値を発生することにある。さらに、電気接続板３２０は燃料補充ユニット３３０及び燃料循環ユニット３６０に電気的に接続され、ユニット３３０、３６０の動作に必要な電力を供給する。
【００１４】
燃料補充ユニット３３０は第一入力口３３１及び第一出力口３３３を備え、そのうち、第一入力口３３１から陽極燃料を入れることができる。燃料補充ユニット３３０はポンプまたはモータとすることができ、陽極燃料を加圧し、第一出力口３３３から出力する。第一燃料制御ユニット３４０は第二入力口３４１、第三入力口３４３、複数の燃料出力口３４５を備え、第二入力口３４１は第一出力口３３１に接続され、陽極燃料を輸送・加圧する。複数の燃料出力口３４５は、各燃料電池板３１０の循環入力口３１３にそれぞれ接合され、加圧後の陽極燃料を燃料電池板３１０内部に送り込む。
【００１５】
第二燃料制御ユニット３５０は第二出力口３５１及び複数の燃料入力口３５３を備え、そのうち、該複数の燃料入力口３５３は各燃料電池板３１０の循環出力口３１５にそれぞれ接合され、燃料電池板３１０から流出する陽極燃料を円滑に送り出し、第二燃料制御ユニット３５０内部へと送り込む。
【００１６】
燃料循環ユニット３６０は第四入力口３６１及び第三出力口３６３を含み、そのうち、第四入力口３６１は第二出力口３５１に接続され、第三出力口３６３は第三入力口３４３に接続され、第二燃料制御ユニット３５０内部の陽極燃料を再度第一燃料制御ユニット３４０に送り込む。燃料循環ユニット３６０はポンプまたはモータとすることができ、燃料補充ユニット３３０と燃料循環ユニット３６０は電気接続板３２０により必要な電力が提供される。
【００１７】
燃料保存ユニット３７０は、陽極燃料を貯蔵するために用いられ、且つ、燃料補充ユニット３３０の第一入力口３３１に接続され、燃料補充ユニット３３０が発生する推力により燃料保存ユニット３７０内部の陽極燃料を推し、該複数の燃料電池板３１０に送り込む。
【００１８】
新しい陽極燃料は、燃料保存ユニット３７０から絶やすことなく補充でき、同時に、該複数の燃料電池板３１０から流れ出る陽極燃料は第二燃料制御ユニット３５０による収集を経て再使用することができるため、該複数の燃料電池板３１０を流通する陽極燃料は循環する状態となる。同時に、燃料補充ユニット３３０及び燃料循環ユニット３６０が発生する動力により、陽極燃料の循環効果をより円滑にすることができる。
【００１９】
図３に示すように、本考案はさらに殼体４０を含み、半能動式燃料電池装置３０をその内部に収納する。さらに、気体循環供給ユニット３８０は殼体４０上に設置することができ、新鮮な空気を殼体４０内部に取り込む。同時に、該複数の燃料電池板３１０が電気化学反応により発生する熱が殼体４０内部に散布され、気体循環供給ユニット３８０がこの熱を殼体４０内部から外界に排出する。気体循環供給ユニット３８０の具体的な実施方法としては、ファンを採用することができ、設置するファン３８０の数量は、気体の流動設計に合わせて配置することが望ましく、実際に該複数の燃料電池板３１０の空気に対する必要量に合わせることができ、同時に優れた放熱効果を得ることができる。
【００２０】
図４に本考案の第一燃料制御ユニットの構造図を示す。第一燃料制御ユニット３４０内部に分岐流路３４７を備え、第二入力口３４１、第三入力口３４３から注入される異なる濃度の溶液を均一に混合させた後、複数の燃料出力口３４５から該複数の燃料電池板３１０に送り込む。
【００２１】
図５に本考案の第二燃料制御ユニットの構造図を示す。第二燃料制御ユニット３５０は通気・不透水機構３５５を備え、燃料電池の陽極反応により発生する二酸化炭素を排出することができる。
【００２２】
本考案の半能動式燃料電池装置３０の燃料電池板３１０は、メタノール燃料電池、オキシライド燃料電池を具体的な実施方法として採用することができる。
【００２３】
上述の最良の実施例は、説明のために用いた例であり、本考案が主張する権利の範囲は、請求項の内容に準拠するものであり、上述の実施例に制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】積層燃料電池装置の構造図である。
【図２】本考案の半能動式燃料電池装置の立体分解図である。
【図３】本考案の半能動式燃料電池装置を殻体に収納した状態を示す立体透視図である。
【図４】本考案の第一燃料制御ユニットの構造図である。
【図５】本考案の第二燃料制御ユニットの構造図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    積層燃料電池装置
１１    物質移動電解層
１３    陽極集電層
１５    陰極集電層
１９    第一電力/信号伝送層
２０    燃料電池コア部材
２１    機械電気制御層
２３    第二電力/信号伝送層
２５    燃料流路層
３０    半能動式燃料電池装置
４０    殼体
３１０  燃料電池板
３１１  膜電極接合体
３１３  循環入力口
３１５  循環出力
３１７  ゴールドフィンガー
３２０  電気接続板
３２１  電気接続板連結装置
３３０  燃料補充ユニット
３３１  第一入力口
３３３  第一出力口
３４０  第一燃料制御ユニット
３４１  第二入力口
３４３  第三入力口
３４５  燃料出力口
３４７  分岐流路
３５０  第二燃料制御ユニット
３５１  第二出力口
３５３  燃料入力口
３５５  通気・不透水機構
３６０  燃料循環ユニット
３６１  第四入力口
３６３  第三出力口
３７０  燃料保存ユニット
３８０  気体循環供給ユニット
【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５】
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