(57)【要約】【課題】  簡単な構造で燃料を改質機へ供給することができる、燃料供給装置及びこれを採用した燃料電池システムを提供する。【解決手段】  本発明による燃料電池システムは、水素及び酸素の電気化学的な反応によって電気エネルギーを発生させる少なくとも一つの電気発生部と、燃料を改質して水素ガスを発生させて、この水素ガスを前記電気発生部へ供給する改質機と、所定の密閉空間に保存された燃料を吸収して、この燃料を前記改質機へ供給する燃料供給装置及び前記酸素を前記電気発生部へ供給する酸素供給源を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を保存する燃料保存部;及び
前記燃料保存部に連結設置されて前記燃料を吸収して、この燃料を改質機へ流動させる流動ユニット;を含む、燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項２】
前記燃料保存部は、
前記燃料を排出する排出口を有して、前記流動ユニットがこの排出口に連結設置される燃料タンクを含む、請求項１に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項３】
前記流動ユニットは、
毛細管作用によって前記燃料を吸収する多孔性素材の吸収部を含む、請求項１に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項４】
前記吸収部は、少なくとも一つの多孔性の入口及び前記入口と互いに連通する少なくとも一つの出口を有する毛細管チャンネルを備える、請求項３に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項５】
前記吸収部は、熱エネルギーによる前記燃料の濃度差によって前記毛細管チャンネルに浸透圧を発生させて、この浸透圧によって前記燃料を流動させる、請求項４に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項６】
前記吸収部の入口及び出口側を除く残りの部分の表面にシーリング部材を設置している、請求項４に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項７】
前記毛細管チャンネルは、
前記入口から出口側へ行くほどその通路が次第に狭くなる第１領域;及び
前記第１領域と連通して前記出口側へ行くほどその通路が次第に拡張される第２領域;を含む、請求項４に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項８】
前記吸収部の出口側に少なくとも一つの溝を形成し、この溝内に前記出口が位置する、請求項４に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項９】
前記流動ユニットは、
前記吸収部に接触設置されて、前記燃料を気化させるための熱源を前記吸収部に提供する加熱部を含む、請求項３に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項１０】
前記加熱部は、前記吸収部に吸収された前記燃料を気化させて、この燃料の濃度差による浸透圧を前記吸収部に提供する、請求項９に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項１１】
前記加熱部は、
前記第２領域に相応する前記吸収部の表面に接触設置されるヒーティングプレート;及び
前記ヒーティングプレートに内装設置されて、前記熱エネルギーを発生させる熱線;を含む、請求項９に記載の燃料電池システムの燃料供給装置。
【請求項１２】
水素及び酸素の電気化学的反応によって電気エネルギーを発生させる少なくとも一つの電気発生部;
燃料を改質して水素ガスを発生させて、この水素ガスを前記電気発生部へ供給する改質機;
所定の密閉空間に保存された燃料を吸収して、この燃料を前記改質機へ供給する燃料供給装置;及び
前記酸素を前記電気発生部へ供給する酸素供給源;を含む、燃料電池システム。
【請求項１３】
前記電気発生部を複数備えて、これら電気発生部の集合体構造によるスタックを形成する、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記改質機及びスタックが水素ガス供給経路によって連結設置されて、この水素ガス供給経路上に開閉バルブを設置する、請求項１３に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記改質機は、
熱エネルギーによる改質触媒反応によって前記燃料から水素ガスを発生させる改質反応部;及び
前記水素ガスに含まれた一酸化炭素の濃度を低減させる少なくとも一つの一酸化炭素低減部;を含む、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料供給装置は、
前記密閉空間を形成する燃料保存部;及び
前記燃料保存部に連結設置されて前記燃料を吸収して、この燃料を改質機へ流動させる流動ユニット;を含む、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記流動ユニットは、
前記燃料を吸収する多孔性素材の吸収部を含む、請求項１６に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記吸収部は、多孔性の入口及び前記入口と互いに連通する少なくとも一つの出口を有する毛細管チャンネルを備える、請求項１７に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記吸収部は、熱エネルギーによる前記燃料の濃度差によって前記毛細管チャンネルに浸透圧を発生させて、この浸透圧によって前記燃料を流動させる、請求項１８に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記流動ユニットは、
前記吸収部に接触設置されて前記燃料を気化させるための熱源を前記吸収部に提供する加熱部を含む、請求項１７に記載の燃料電池システム。
【請求項２１】
前記酸素供給源は、
空気を吸入して、この空気を前記電気発生部へ供給する空気ポンプを含む、請求項１２に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システムに関し、より詳しくは、改質機へ燃料を供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、燃料電池（Fuel Cell）は、メタノール、エタノール、天然ガスのような炭化水素系列の物質内に含まれている水素及び酸素の電気化学的な反応によって電気エネルギーを発生させる発電システムである。
【０００３】
このような燃料電池において、近来開発されている高分子電解質型燃料電池（Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell:PEMFC、以下、便宜上、PEMFCと言う）は、出力特性が優れていて作動温度が低く、速い始動及び応答特性を有するので、自動車のような移動用電源をはじめとして、住宅、公共建物のような分散用電源、及び電子機器用小型電源など、その応用範囲が広いという長所を有している。
【０００４】
前記のようなPEMFC方式を採用した燃料電池システムは、スタック（stack）、改質機（Reformer）、燃料タンク、及び燃料ポンプなどを備える。スタックは複数単位で構成されて電気発生集合体を形成し、燃料ポンプは燃料タンク内の燃料を改質機へ供給する。改質機は燃料を改質して水素ガスを発生させて、この水素ガスをスタックへ供給する。したがって、本システムは、燃料ポンプの作動で燃料タンク内の燃料を改質機へ供給して、この改質機で燃料を改質して水素ガスを発生させる。そして、前記水素ガスをスタックへ供給すると共に、別途のポンプなどを通じて空気をスタックへ供給する。その結果、スタックでは前記水素ガス及び空気中に含まれている酸素を電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる。
【０００５】
一方、このような構造を有する燃料電池システムは、スタックによって生産される電力をシステム内部で消費して全体的なシステムを駆動するため、その駆動に必要なだけの内部消費電力を生じる。
【０００６】
しかし、従来の燃料電池システムは、前記のように、改質機へ燃料を供給するために別途の燃料ポンプを備えるが、この燃料ポンプを駆動させるための内部消費電力が増加することによって、全体的なシステム性能及びエネルギー効率が低下するという問題点があった。また、従来の燃料電池システムは、前記のような燃料ポンプの設置空間が必要であるので、全体的なシステムのサイズをコンパクトに実現することができないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記問題点を勘案したものであって、その目的は、簡単な構造で燃料を改質機へ供給することができる、燃料供給装置及びこれを採用した燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記のような目的を達成するための本発明による燃料電池システムの燃料供給装置は、燃料を保存する燃料保存部、及び前記燃料保存部に連結設置されて前記燃料を吸収して、この燃料を改質機へ流動させる流動ユニットを含む。
【０００９】
本発明による燃料電池システムの燃料供給装置において、前記燃料保存部は、前記燃料を排出する排出口を有して、前記流動ユニットがこの排出口に連結設置される燃料タンクを含むことができる。
【００１０】
また、本発明による燃料電池システムの燃料供給装置において、前記流動ユニットは、毛細管作用によって前記燃料を吸収する多孔性素材の吸収部を含むことができる。この場合、前記吸収部は、多孔性の入口及び前記入口と互いに連通する少なくとも一つの出口を有する毛細管チャンネルを備えることができる。
【００１１】
そして、本発明による燃料電池システムの燃料供給装置において、前記吸収部は、熱エネルギーによる前記燃料の濃度差によって前記毛細管チャンネルに浸透圧を発生させて、この浸透圧によって前記燃料を流動させることができる。
【００１２】
また、本発明による燃料電池システムの燃料供給装置は、前記吸収部の入口及び出口側を除く残りの部分の表面にシーリング部材を設置している。
【００１３】
そして、本発明による燃料電池システムの燃料供給装置において、前記毛細管チャンネルは、前記入口から出口側へ行くほどその通路が次第に狭くなる第１領域;及び前記第１領域と連通して前記出口側へ行くほどその通路が次第に拡張される第２領域;を含むことができる。
【００１４】
また、本発明による燃料電池システムの燃料供給装置は、前記吸収部の出口側に少なくとも一つの溝を形成し、この溝内に前記出口を設置することができる。
【００１５】
そして、本発明による燃料電池システムの燃料供給装置において、前記流動ユニットは、前記吸収部に接触設置されて、前記燃料を気化させるための熱源を前記吸収部に提供する加熱部を含むこともできる。この場合、前記加熱部は、前記吸収部に吸収された前記燃料を気化させて、この燃料の濃度差による浸透圧を前記吸収部に提供するのが好ましい。
【００１６】
また、本発明による燃料電池システムの燃料供給装置において、前記加熱部は、前記第２領域に相応する前記吸収部の表面に接触設置されるヒーティングプレート;及び前記ヒーティングプレートに内装設置されて、前記熱エネルギーを発生させる熱線;を含むことができる。
【００１７】
同時に、前記のような目的を達成するための本発明による燃料電池システムは、水素及び酸素の電気化学的な反応によって電気エネルギーを発生させる少なくとも一つの電気発生部と、燃料を改質して水素ガスを発生させて、この水素ガスを前記電気発生部へ供給する改質機と、所定の密閉空間に保存された燃料を吸収して、この燃料を前記改質機へ供給する燃料供給装置と、前記酸素を前記電気発生部へ供給する酸素供給源とを含む。
【００１８】
本発明による燃料電池システムは、前記電気発生部を複数備えて、これら電気発生部の集合体構造によるスタックを形成することができる。この場合、本発明による燃料電池システムは、前記改質機及びスタックが水素ガス供給経路によって連結設置されて、この水素ガス供給経路上に開閉バルブを設置することができる。
【００１９】
また、本発明による燃料電池システムにおいて、前記改質機は、熱エネルギーによる改質触媒反応によって前記燃料から水素ガスを発生させる改質反応部、及び前記水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる少なくとも一つの一酸化炭素低減部を含むことができる。
【００２０】
そして、本発明による燃料電池システムにおいて、前記燃料供給装置は、前記密閉空間を形成する燃料保存部、及び前記燃料保存部に連結設置されて前記燃料を吸収して、この燃料を改質機へ流動させる流動ユニットを含むことができる。
【００２１】
また、本発明による燃料電池システムにおいて、前記流動ユニットは、前記燃料を吸収する多孔性素材の吸収部を含むことができる。この場合、前記吸収部は、多孔性の入口及び前記入口と互いに連通する少なくとも一つの出口を有する毛細管チャンネルを備えることができる。
【００２２】
そして、本発明による燃料電池システムにおいて、前記吸収部は、熱エネルギーによる前記燃料の濃度差によって前記毛細管チャンネルに浸透圧を発生させて、この浸透圧によって前記燃料を流動させるのが好ましい。
【００２３】
また、本発明による燃料電池システムにおいて、前記流動ユニットは、前記吸収部に接触設置されて、前記燃料を気化させるための熱源を前記吸収部へ提供する加熱部を含むこともできる。
【００２４】
そして、本発明による燃料電池システムにおいて、前記酸素供給源は、空気を吸入して、この空気を前記電気発生部へ供給する空気ポンプを含むことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による燃料電池システムによれば、従来とは異なって燃料ポンプを必要としないので、全システムの駆動で消費される内部消費電力を減少させてシステムの性能効率を向上させるのはもちろん、全システムのサイズをコンパクトに実現することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異した形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【００２７】
図１は本発明の実施例による燃料電池システムの全体的な構造を概略的に示したブロック図であり、図２は図１に示したスタックの構造を示した分解斜視図である。
【００２８】
図面を参照して本発明による燃料電池システム１００を説明すれば、この燃料電池システム１００は、水素を含む燃料を改質して水素ガスを発生させて、この水素ガス及び酸化剤ガスを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる高分子電解質型燃料電池（Polymer Electrode Membrane Fuel Cell;PEMFC）方式を採用する。
【００２９】
このような燃料電池システム１００において、電気を発生させるための燃料とは、メタノール、エタノール、または天然ガスなどのように液体または気体状態の燃料を含む。しかし、以下で説明する燃料は、前記液体の燃料及び水が混合された混合燃料を意味する。
【００３０】
そして、本システム１００は、水素ガスと反応する酸化剤ガスとして、別途の保存手段に保存された酸素ガスを用いることができ、酸素を含む空気を用いることもできる。しかし、以下では、後者の例を説明する。
【００３１】
本発明による前記燃料電池システム１００は、基本的に水素及び酸素の電気化学的な反応によって電気エネルギーを発生させる少なくとも一つの電気発生部１１と、前記燃料を改質して水素ガスを発生させて、この水素ガスを前記電気発生部１１へ供給する改質機３０と、この改質機３０へ燃料を供給する燃料供給装置５０と、空気を電気発生部１１へ供給する酸素供給源７０とを含む。
【００３２】
前記電気発生部１１は、改質機３０及び酸素供給源７０に各々連結設置されて、この改質機３０から前記水素ガスの供給を受け、酸素供給源７０から空気の供給を受けて、水素ガス中の水素及び空気中の酸素を電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる最少単位の燃料電池を構成する。
【００３３】
このような電気発生部１１は、膜-電極アセンブリー（Membrane-Electrode assembly:MEA、以下、“MEA”と言う）１２を中心に置いてその両面にセパレータ（当業界では‘バイポ−ラプレート’とも言う）１３を配置して構成することもできる。
【００３４】
前記MEA１２は、一面にアノード電極が位置し、他面にカソード電極（図示せず）が位置し、前記二つの電極の間に電解質膜（図示せず）が位置する構造である。ここで、前記アノード電極は前記水素ガスを酸化反応させて水素を水素イオン（プロトン）及び電子に変換させる機能を有する。カソード電極は空気中の酸素及び前記アノード電極から移動した水素イオンを還元反応させて、所定の温度の熱及び水分を発生させる機能を有する。そして、電解質膜はアノード電極で生成された水素イオンをカソード電極へ移動させるイオン交換の機能を有する。
【００３５】
前記セパレータ１３は、MEA１２を間に置いて互いに密着配置されて、前記水素ガスをMEA１２のアノード電極へ供給し、前記空気をMEA１２のカソード電極へ供給する機能の他に、前記アノード電極及びカソード電極を直列に接続する伝導体の機能を有する。
【００３６】
したがって、本発明による燃料電池システム１００は、前記のように構成される電気発生部１１を複数個備えて、これら電気発生部１１を連続配置することによって、本実施例による電気発生部１１の集合体構造であるスタック１０を形成することができる。
【００３７】
そして、本システム１００に適用される前記改質機３０は、当業界で“燃料プロセッサー（fuel processor）”と称されるもので、水素を含む燃料から水素ガスを発生させて、この水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させた状態で、前記水素ガスをスタック１０の電気発生部１１へ供給する構造からなる。このような改質機３０は、熱エネルギーによる改質触媒反応、例えば水蒸気改質、部分酸化、または自動熱反応などの触媒反応によって前記燃料から水素ガスを発生させる改質反応部３１と、水性ガス転換方法、選択的酸化方法などのような触媒反応または分離膜による水素の精製などのような方法で前記水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる少なくとも一つの一酸化炭素低減部３２とを含む。ここで、前記のように構成される改質機３０は、通常のPEMFC方式の改質機の構造に形成することができるので、本明細書ではその詳細な説明を省略する。
【００３８】
本発明における前記改質機３０及びスタック１０は、パイプ形態の水素ガス供給ライン９１によって連結設置されるが、前記水素ガス供給ライン９１上にはこの供給ライン９１を選択的に開閉させるための開閉バルブ９３を設置している。このような開閉バルブ９３は、改質機３０に作用する水素ガスの圧力によってバルブを選択的に開閉させる通常の定圧バルブの構造を有する。つまり、前記開閉バルブ９３は、改質機３０の内部に作用する水素ガスの圧力が既に設定された圧力に上昇すれば水素ガス供給ライン９１を開放し、前記圧力が既に設定された圧力より低く維持されれば前記水素ガス供給ライン９１を閉鎖する機能を有する。
【００３９】
前記改質機３０へ燃料を供給する燃料供給装置５０は、所定の密閉空間に保存された液体の燃料を吸収して、この燃料を改質機３０へ流動させる構造からなる。
【００４０】
そして、前記電気発生部１１へ酸素を供給する酸素供給源７０は、所定のポンピング力で空気を吸入する少なくとも一つの空気ポンプ７１を含む。
【００４１】
前記のように構成される燃料電池システム１００における燃料供給装置５０の実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００４２】
図３は図１に示した燃料供給装置の構造を概略的に示した断面構成図である。
【００４３】
図面に示したように、本実施例による前記燃料供給装置５０は、別途に保存された液体の燃料を吸収してこの燃料を気化させて、前記気化した燃料を改質機３０（図１）へ供給する構造からなる。
【００４４】
そのための前記燃料供給装置５０は、液体の燃料を保存する燃料保存部５１と、この燃料保存部５１に保存された燃料を吸収して気化させて、前記気化した燃料を改質機３０（図１）へ流動させる流動ユニット６０とを含む。
【００４５】
前記燃料保存部５１は、燃料を保存するための所定の密閉空間を形成し、前記燃料を排出するための排出口５２aを形成している燃料タンク５２を備える。
【００４６】
前記流動ユニット６０は、毛細管作用及び浸透圧作用によって前記燃料を吸収して、熱エネルギーの提供を受けて前記燃料を気化させた状態で、前記気化した燃料を改質機３０（図１）へ供給する機能を有する。
【００４７】
図４は図３に示した流動ユニット部位を概略的に示した分解斜視図であり、図５は図４の結合断面構成図である。
【００４８】
図面に示したように、本実施例による前記流動ユニット６０は、燃料タンク５２（図３）の排出口５２a（図３）に連結設置される吸収部６１と、この吸収部６１に接触設置される加熱部６５とを含む。
【００４９】
前記吸収部６１は、毛細管作用及び浸透圧作用によって燃料タンク５２（図３）に保存された液体の燃料を吸収することができる通常の多孔性媒質、例えば、セラミック、石灰石、活性炭、または発泡性スポンジから形成することができる。好ましくは、本実施例による前記吸収部６１は、熱伝導性が良好な多孔性本体６２を有する通常の焼結合金素材から形成することができる。この時、前記本体６２は、所定の長さ、幅、及び厚さを有するほぼ四角形のプレートタイプに形成される。
【００５０】
このような吸収部６１は、多孔性の入口６３a及びこの入口６３aと互いに連通する出口６３bを有して、前記本体６２に形成される毛細管チャンネル６３を備える。前記毛細管チャンネル６３は、前記毛細管作用及び浸透圧作用によって燃料タンク５２（図３）に保存された燃料を流動させる流動経路であって、前記本体６２の長さ方向（図面のY軸方向）に沿ってこの本体６２の内部に形成される。
【００５１】
具体的に、前記毛細管チャンネル６３は、本体６２の幅方向（図面のX軸方向）を基準に図面の左側面に前記多孔性の入口６３aを形成し、これと対向する図面の右側面に前記入口６３aと互いに連通する出口６３bを形成している。この時、前記多孔性の入口６３aは燃料タンク５２（図３）の排出口５２a（図３）と互いに連通し、前記出口６３bは改質機３０（図１）と互いに連通する。そして、前記出口６３bは本体６２の側面にラウンド形態に凹んで形成されている溝６２aの内側領域に位置するのが好ましい。
【００５２】
さらに、前記毛細管チャンネル６３は、入口６３aから出口６３b側へ行くほどその通路が次第に狭くなる第１領域Aと、第１領域Aに連通して、出口６３b側へ行くほどその通路が次第に拡張される第２領域Bとから構成される。前記第１領域Aに相応する通路は最大１００μmの直径を有する大きさに形成され、前記第２領域Bに相応する通路は第１領域Aの最大直径より大きいマクロ（macro）の大きさ、つまり、ほぼ１mm以上の直径を有する大きさに形成される。
【００５３】
このような前記毛細管チャンネル６３は、図３に示したように、不規則的に配列された第１領域Aの通路及び第２領域Bの通路が互いに連通する構造に形成されることができ、図５に示したように、吸収部６１の本体６２に対して規則的に配列された形態でもあり得る。
【００５４】
ここで、前記第１領域Aは、毛細管作用によって燃料タンク５２（図３）に保存された燃料を吸収する領域を意味する。そして、前記第２領域Bは、後述する加熱部６５から熱源の提供を受けて燃料を気化させる領域であって、第１領域Aに留まっている液体の燃料と前記気化した燃料との濃度差による浸透圧を発生させる領域を意味する。つまり、前記気化した燃料は、第２領域Bが第１領域Aから次第に拡張される構造からなるため、この第２領域Bでの浸透圧作用及び熱膨脹によって出口６３bを通じて容易に排出される。そして、前記毛細管チャンネル６３は、第２領域Bでの浸透圧作用によって第１領域Aに留まっている液体の燃料を第２領域Bへ容易に流動させることができる。
【００５５】
そして、前記吸収部６１は、多孔性媒質から形成されるため、液体の物質を吸収することができる固有の性質を有するので、前記本体６２に吸収された燃料がこの本体６２の表面に噴出されるのを阻止するためのシーリング部材６４を備える。このシーリング部材６４は、熱伝導性を有するアルミニウム、銅、鉄などからなる金属薄膜であって、前記本体６２の入口６３a及び出口６３b側を除く残りの表面を覆っている。
【００５６】
前記のように、前記吸収部６１の本体６２に熱源を提供する本実施例による加熱部６５は、毛細管チャンネル６３の第１領域Aから第２領域Bへ流動する燃料を気化させるためのものである。
【００５７】
前記加熱部６５は、毛細管チャンネル６３の第２領域Bに相応する吸収部６１の本体６２に接触設置されるヒーティングプレート６６と、このヒーティングプレート６６に内蔵設置される熱線６７とを含む。
【００５８】
好ましくは、前記ヒーティングプレート６６は、毛細管チャンネル６３の第２領域Bに相応する本体６２の上下面のシーリング部材６４に接触設置される。前記熱線６７は、電源（図示せず）の印加を受けて電気抵抗によって既に設定された温度範囲の熱源を発生させる通常の電熱線を備える。
【００５９】
前記のように構成された本発明の実施例による燃料電池システムの動作を、詳細に説明する。
【００６０】
まず、燃料タンク５２の排出口５２aを開放して、この燃料タンク５２に保存された液体の燃料を排出する。この時、前記燃料は無負荷状態で大気圧によって前記排出口５２aを通じて自然に排出される。
【００６１】
したがって、前記液体の燃料は、吸収部６１の本体６２に接触しながら毛細管チャンネル６３の毛細管作用によってこの毛細管チャンネル６３の多孔性の入口６３aから第１領域Aに吸収される。
【００６２】
次に、前記燃料は、毛細管チャンネル６３の第２領域Bが第１領域Aに延長されながら出口６３b側へ行くほどその通路が次第に拡張されるので、第１領域Aと第２領域Bとの断面積差によって第１領域Aから第２領域Bへ自然に流入する。
【００６３】
このような過程を経る間に、加熱部６５の熱線６７に電源（図示せず）を印加し、その結果、前記熱線６７は、電気抵抗によって既に設定された温度範囲の熱源を発生させる。そして、前記熱源は、ヒーティングプレート６６に伝達されて毛細管チャンネル６３の第２領域Bに相応する本体６２を加熱する。
【００６４】
したがって、前記毛細管チャンネル６３の第２領域Bに流入した液体の燃料は、ヒーティングプレート６６から提供される熱源を提供を受けて第２領域Bで気化する。そして、前記第２領域Bには第１領域Aに留まっている液体の燃料と前記気化した燃料との濃度差による浸透圧が作用する。この時、前記燃料は、第１領域Aから次第に拡張される第２領域Bでの接触面積により、前記熱源の熱伝逹率がさらに向上して容易に気化される。これは、加熱部６５の熱エネルギー損失を減少させて、全システム１００のエネルギー効率を向上させる要因として作用する。
【００６５】
その結果、前記気化した燃料は、第２領域Bでの浸透圧作用及び熱膨脹による圧力が高くなって、毛細管チャンネル６３の出口６３bを通じて容易に排出される。
【００６６】
これと同時に、前記第１領域Aに留まっている液体の燃料は、第２領域Bでの浸透圧作用によって第２領域Bに流入する。その結果、燃料タンク５２に保存された燃料は、前記浸透圧作用及び毛細管作用によって前記出口６３bを通じて排出される燃料の体積だけ入口６３aを通じて第１領域Aに供給される。この時、第１領域Aへ供給される燃料の流量は熱線６７の発熱量によって制御することができる。つまり、前記熱線６７の熱エネルギーが増加すれば、前記浸透圧が増加して、第１領域Aに供給される流量が増加する。これとは反対に、前記熱線６７の発熱量が減少すれば、前記浸透圧が減少して、第１領域Aに供給される流量が減少する。
【００６７】
次に、毛細管チャンネル６３の出口６３bを通じて排出される前記気化した燃料を改質機３０の改質反応部３１に供給する。その結果、前記改質反応部３１では、改質触媒反応、例えば水蒸気改質（Steam Reforming:SR）触媒反応によって、前記燃料から水素ガスを発生させる。この時、改質反応部３１は、前記改質触媒反応を完全に行うのが困難であるため、副生成物として一酸化炭素を微量含んでいる水素ガスを発生させる。
【００６８】
次に、前記水素ガスを一酸化炭素低減部３２へ供給する。その結果、前記一酸化炭素低減部３２は、例えば水性ガス転換（Water-Gas Shift Reaction:WGS）触媒反応または選択的酸化（Preferential CO Oxidation:PROX）触媒反応によって、前記水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させ、この水素ガスを水素ガス供給ライン９１を通じてスタック１０の電気発生部１１に供給する。この時、本システム１００は、開閉バルブ９３を操作して、スタック１０の既に設定された電気出力量によって水素ガス供給ライン９１を通じてスタック１０へ供給される水素ガスの流量を制御することができる。
【００６９】
この過程を経る間に、空気ポンプ７１を稼動させて空気をスタック１０の電気発生部１１へ供給する。したがって、前記電気発生部１１では、水素ガス中に含まれている水素及び空気中に含まれている酸素の電気化学的な反応によって既に設定された出力量の電気エネルギーを発生させる。
【００７０】
したがって、本発明の実施例による燃料電池システム１００は、このような一連の反復的な過程によって既に設定された出力量の電気エネルギーをスタック１０を通じて所定のロード、例えばノートブック、PDAのような携帯用電子機器または移動通信端末機器に出力することができる。
【００７１】
以上で、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例による燃料電池システムの全体的な構造を概略的に示したブロック図である。
【図２】図１に示したスタックの構造を示した分解斜視図である。
【図３】図１に示した燃料供給装置の構造を概略的に示した断面構成図である。
【図４】図３に示した流動ユニット部位を概略的に示した分解斜視図である。
【図５】図４の結合断面構成図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１；電気発生部
１２；膜−電極アセンブリー
１３；セパレータ（バイポ−ラプレート）
３０；改質機
３１；改質反応部
３２；一酸化炭素低減部
５０；燃料供給装置
５１；燃料保存部
５２；燃料タンク
５２a；排出口
６０；流動ユニット
６１；吸収部
６２；本体
６３；毛細管
６３a；入口
６３b；出口
６４；シーリング部材
６５；加熱部
６６；ヒーティングプレート
６７；熱線
７０；酸素供給源
７１；空気ポンプ
９１；水素ガス供給ライン
９３；開閉バルブ
１００；燃料電池システム
A；第１領域
B；第２領域
【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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