(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素電極と、水素電極と、前記酸素電極と前記水素電極との間に挟着されたプロトン伝導体膜とを備え、前記酸素電極に酸素が供給されるとともに、前記水素電極に水素が供給されることによって、前記酸素電極と前記水素電極との間に、電気エネルギーを発生させる電気エネルギー発生装置であって、
前記酸素電極に接して設けられると共に、開口部を有する集電体と、
開口部を有する外装と、
前記集電体と前記外装とに狭持され、前記電気エネルギーの発生に伴って前記酸素電極において生成される水を吸収する吸水部材とをさらに備え、
前記吸水部材の前記外装側の一部が、前記外装の開口部を介して外部に露出すると共に、前記吸水部材の前記集電体側の一部が、前記集電体の開口部を介して前記酸素電極に接している
電気エネルギー発生装置。
【請求項２】
前記外装および前記集電体はそれぞれ、前記開口部を複数有する格子状をなす
請求項１に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項３】
前記吸水部材が、弾力性を有している
請求項１または請求項２に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項４】
前記吸水部材が、通気性を有している
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項５】
前記吸水部材に、保水材料が含まれている
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項６】
前記保水材料が、ポリマーによって構成されている
請求項５に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項７】
前記酸素電極の表面が、撥水性を有している
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項８】
前記集電板の表面が、撥水性を有している
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項９】
前記酸素電極が、カーボンシートによって構成された
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項１０】
前記酸素電極に触媒が付加されている
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項１１】
前記触媒が、白金を含む
請求項１０に記載の電気エネルギー発生装置。
【請求項１２】
前記水素電極が、カーボンシートによって構成された
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気エネルギー発生装置に関するものであり、さらに詳細には、水素エネルギーから電気エネルギーを発生させる際に、酸素電極において生成される水を、酸素電極の表面から効果的に除去することができ、電気エネルギーの発生効率の向上した電気エネルギー発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業革命以後、自動車などのエネルギー源としてはもちろん、電力製造などのエネルギー源として、ガソリン、軽油などの化石燃料が広く用いられてきた。この化石燃料の利用によって、人類は飛躍的な生活水準の向上や産業の発展などの利益を享受することができたが、その反面、地球は深刻な環境破壊の脅威にさらされ、さらに、化石燃料の枯渇の虞が生じてその長期的な安定供給に疑問が投げかけられる事態となりつつある。
【０００３】
そこで、水素は、水に含まれ、地球上に無尽蔵に存在している上、物質量あたりに含まれる化学エネルギー量が大きく、また、エネルギー源として使用するときに、有害物質や地球温暖化ガスなどを放出しないなどの理由から、化石燃料に代わるクリーンで、かつ、無尽蔵なエネルギー源として、近年、大きな注目を集めるようになっている。
【０００４】
ことに、近年は、水素エネルギーから電気エネルギーを取り出すことができる電気エネルギー発生装置の研究開発が盛んにおこなわれており、大規模発電から、オンサイトな自家発電、さらには、自動車用電源としての応用が期待されている。
【０００５】
水素エネルギーから電気エネルギーを取り出すための電気エネルギー発生装置は、水素が供給される水素電極と、酸素が供給される酸素電極とを有している。水素電極に供給された水素は、触媒の作用によって、プロトン（陽子）と電子に解離され、電子は水素電極において、吸収され、他方、プロトンは酸素電極に運ばれる。水素電極において、吸収された電子は、負荷を経由して、酸素電極に運ばれる。一方、酸素電極に供給された酸素は、触媒の作用により、水素電極から運ばれたプロトンおよび電子と結合して、水を生成する。このようにして、水素電極と酸素電極との間に、起電力が生じ、負荷に電流が流れるように、電気エネルギー発生装置は構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように、水素エネルギーから電気エネルギーを取り出す電気エネルギー発生装置にあっては、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極に、水が生成されるため、水を適宜排出させないと、徐々に、酸素電極が水によって塞がれ、酸素電極に酸素が供給されなくなり、発電が停止してしまうという問題があった。
【０００７】
したがって、本発明は、水素エネルギーから電気エネルギーを発生させる際に、酸素電極において生成される水を、酸素電極の表面から効果的に除去することができ、電気エネルギーの発生効率の向上した電気エネルギー発生装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気エネルギー発生装置は、酸素電極と、水素電極と、酸素電極と水素電極との間に挟着されたプロトン伝導体膜とを備え、酸素電極に酸素が供給されるとともに、水素電極に水素が供給されることによって、酸素電極と水素電極との間に、電気エネルギーを発生させる電気エネルギー発生装置であって、酸素電極に接して設けられると共に開口部を有する集電体と、開口部を有する外装と、集電体と外装とに狭持され、電気エネルギーの発生に伴って酸素電極において生成される水を吸収する吸水部材とをさらに備え、吸水部材の外装側の一部が外装の開口部を介して外部に露出すると共に、吸水部材の集電体側の一部が集電体の開口部を介して酸素電極に接しているものである。
【０００９】
本発明によれば、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極において生成される水を吸収する吸水部材を備えているから、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極において生成される水を、酸素電極の表面から効果的に除去することができ、したがって、生成された水によって、酸素電極が塞がれて、酸素電極への酸素の供給が阻害されることを防止して、電気エネルギーの発生効率を向上させることが可能になる。
【００１２】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記吸水部材が、通気性を有している。
【００１３】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、吸水部材が通気性を有しているので、吸収部材を、酸素電極に隣接して設け、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極において生成される水を吸水部材によって吸収し、酸素電極の表面から除去するようにしても、酸素電極への酸素の供給が、吸水部材によって阻害されることがない。
【００１４】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記吸水部材が、弾力性を有している。
【００１５】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、吸水部材が、弾力性を有しているので、押圧することによって、水素電極、プロトン伝導体膜および酸素電極を密着状態に保持することが可能になる。
【００１６】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、吸水部材が、ポリアクリル酸中和物の架橋物、自己架橋型ポリアクリル酸中和物、デンプン−アクリル酸グラフト共重合体架橋物、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体架橋物の加水分解物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体架橋物、アクリル酸−２−アクリルアミド−２メチルプロパンンスルホン酸共重合体塩の架橋物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体塩の架橋物、架橋カルボキシメチルセルロース塩およびこれらの１種以上の吸水性樹脂よりなる群から選ばれる吸水性樹脂によって、形成されている。
【００１７】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、吸水部材が、ポリアクリル酸中和物の架橋物、自己架橋型ポリアクリル酸中和物、デンプン−アクリル酸グラフト共重合体架橋物、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体架橋物の加水分解物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体架橋物、アクリル酸−２−アクリルアミド−２メチルプロパンンスルホン酸共重合体塩の架橋物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体塩の架橋物、架橋カルボキシメチルセルロース塩およびこれらの１種以上の吸水性樹脂よりなる群から選ばれる吸水性樹脂を、ポリオキシエチレン基を有するポリウレタンによって、処理した吸水材料によって、形成されている。
【００１８】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記吸水部材に、保水材料が含まれている。
【００１９】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、吸水部材に保水材料が含まれているので、酸素電極における水の生成速度が、吸水部材からの水の蒸発速度を超える場合にも、保水材料に、生成した水を保持させることができ、したがって、確実に、酸素電極の表面から水を除去することが可能になる。
【００２０】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記保水材料が、ポリマーによって構成されている。
【００２１】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、保水材料が、澱粉類、糖類、セルロース誘導体、フェノール発泡樹脂、多官能カルボン酸とポリエーテルとを減圧下に加熱攪拌して得られる熱架橋型生分解性ハイドロゲル、高分子重合体中にカルボキシル基または水酸基、スルホネート陰イオンなどの陰イオンとアンモニウム陽イオンなどの陽イオンとを含む両性イオン性基を有する高分子吸収体、構成分子内に陽イオンと陰イオンとを含有するベタイン型両イオン性含有高分子吸収体および両イオン性基を有する架橋型高分子吸収体に無機電解質塩がイオン結合または担持する無機電解質塩含有高分子吸収体よりなる群から選ばれる。
【００２５】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記酸素電極の表面が、撥水性を有している。
【００２６】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、酸素電極の表面が撥水性を有しているので、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極において生成された水の量が、吸水部材の吸水能力を超え、吸水部材によって、酸素電極の表面から、水を吸収することができない場合にも、水に覆われた酸素電極の表面積を最小限に抑制することができ、したがって、電気エネルギーの発生効率の低下を最小限に抑えることが可能になる。
【００２７】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記集電板の表面が、撥水性を有している。
【００２８】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、集電板の表面が撥水性を有しているので、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極において生成された水の量が、吸水部材の吸水能力を超え、吸水部材によって、酸素電極の表面から、水を吸収することができず、集電板の表面に電気エネルギーの発生に伴って生成された水が残存した場合にも、水に覆われた集電板の表面積を最小限に抑制することができ、したがって、電気エネルギーの発生効率の低下を最小限に抑えることが可能になる。
【００２９】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記酸素電極が、カーボンシートによって構成されている。
【００３０】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記酸素電極に触媒が付加されている。
【００３１】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記触媒が、白金を含んでいる。
【００３２】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記水素電極が、カーボンシートによって構成されている。
【００３３】
【発明の好ましい実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
【００３４】
図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１の構造を概略的に示す略断面図である。
【００３５】
図１に示されるように、本実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１は、本体２と、外装３と、本体２と外装３との間に挟持された吸水部材４とによって構成され、本体２は、カーボンシートからなる酸素電極５と、カーボンシートからなる水素電極６と、酸素電極５と水素電極６との間に挟着されたプロトン伝導体膜７と、酸素電極５に接して設けられた酸素電極側集電板８と、水素電極６に接して設けられた水素電極側集電板９とを備えている。
【００３６】
吸水部材４は、弾力性と通気性を有する親水性材料によって構成され、本体２および外装３に圧力が加えられて、本体２および外装３の間に挟持されており、その結果、図１に示されるように、外装３および酸素電極５と当接する吸水部材４の部分には、それぞれ、凹みが形成されている。
【００３７】
吸水部材４を構成する親水性材料としては、ポリアクリル酸中和物の架橋物、自己架橋型ポリアクリル酸中和物、デンプン−アクリル酸グラフト共重合体架橋物、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体架橋物の加水分解物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体架橋物、アクリル酸−２−アクリルアミド−２メチルプロパンンスルホン酸共重合体塩の架橋物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体塩の架橋物、架橋カルボキシメチルセルロース塩等の１種以上の吸水性樹脂や、これら吸水性樹脂がポリオキシエチレン基を有するポリウレタンで処理された吸水材料、その他公知の吸水材料を用いることができる。
【００３８】
酸素電極５および水素電極６には、いずれも白金からなる触媒（図示せず）が付加されている。また、プロトン伝導体膜７は、多数の開口を有するポリプロピレン薄膜を支持基体とし、ポリプロピレン薄膜の両面に、フラレノールを含むプロトン伝導体材料が塗布されて、構成されている。
【００３９】
図２は、電気エネルギー発生装置１の本体２、外装３および吸水部材４の略分解斜視図である。
【００４０】
図２に示されるように、外装３および酸素電極側集電板８は格子状をなしており、それぞれ、複数の開口部１０および１１を有している。また、図２には示されていないが、水素電極側集電板９も格子状をなしており、複数の開口部を有している。
【００４１】
このように、外装３および酸素電極側集電板８は格子状をなし、それぞれ、複数の開口部１０および１１を有しているため、外装３および酸素電極側集電板８の間に挟持される吸水部材４は、図１に示されるように、外装３に設けられた開口部１０を介して、電気エネルギー発生装置１の外部にその一部が露出されるとともに、酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を介して、その一部が酸素電極５と接触している。
【００４２】
本実施態様においては、このように構成された電気エネルギー発生装置１は、携帯型パーソナルコンピュータに内蔵され、パーソナルコンピュータを動作させる電源として機能するように構成されている。
【００４３】
図３は、電気エネルギー発生装置１が内蔵されたパーソナルコンピュータ１２の略一部切り欠き斜視図である。
【００４４】
図３に示されるように、パーソナルコンピュータ１２は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、その外装には、液晶ディスプレイ１３およびキーボード１４が設けられている。
【００４５】
また、パーソナルコンピュータ１２の内部には、図３に示されるように、電気エネルギー発生装置１、ＣＰＵ（中央処理装置）１５および冷却ファン１６が設けられている。これらの液晶ディスプレイ１３、ＣＰＵ１５および冷却ファン１６を動作させる電力は全て、電気エネルギー発生装置１より供給されるように構成されている。
【００４６】
液晶ディスプレイ１３は、その裏面に、バックライト（図示せず）を備えており、バックライトを点灯させる電力もまた、電気エネルギー発生装置１より供給される。ここに、冷却ファン１６は、ＣＰＵ１５を冷却するためのものである。
【００４７】
図４は、パーソナルコンピュータ１２に内蔵された電気エネルギー発生装置１、ＣＰＵ１５および冷却ファン１６の位置関係を示す図面である。
【００４８】
図４に示されるように、電気エネルギー発生装置１は、冷却ファン１６によって発生される空気流の方向に対して、ＣＰＵ１５の下流側に配置されており、冷却ファン１６によって発生され、ＣＰＵ１５を冷却した空気流が電気エネルギー発生装置１に吹き付けられるように構成されている。
【００４９】
冷却ファン１６によって発生された空気流の温度は、ＣＰＵ１５を冷却する前においては、外気の温度と実質的に等しいが、動作によって高温となっているＣＰＵ１５に吹き付けられ、ＣＰＵ１５を冷却した結果、ＣＰＵ１５から熱を受け取り、その温度が上昇した空気流が、電気エネルギー発生装置１に吹き付けられる。このため、電気エネルギー発生装置１には、外気の温度よりも高温の空気流が供給されることになる。電気エネルギー発生装置１に供給された高温の空気流は、パーソナルコンピュータ１２に設けられた通気孔（図示せず）を経由して、パーソナルコンピュータ１２の外部へ排出される。
【００５０】
以上のように構成された本実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１は、以下のようにして、電気エネルギーを発生し、電気エネルギーの発生に伴って生成される水が、酸素電極５の表面から除去される。
【００５１】
電気エネルギー発生装置１の水素電極６には、パーソナルコンピュータ１２の内部に設けられた水素吸蔵炭素質材料、水素吸蔵合金などの水素吸蔵材料（図示せず）から、水素が供給され、一方、酸素電極５には、外装３に設けられた開口部１０、吸水部材４および酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を経由した空気によって、酸素が供給される。
【００５２】
電気エネルギー発生装置１の水素電極６に供給された水素は、水素電極６に付加されている触媒（図示せず）の作用によって、プロトンと電子に解離され、このうち、プロトンはプロトン伝導体膜７を経由して、酸素電極５へ供給され、電子は水素電極側集電板９に集められる。
【００５３】
水素電極側集電板９に集められた電子は、液晶ディスプレイ１３、ＣＰＵ１５、冷却ファン１６などの負荷に供給される。
【００５４】
一方、プロトン伝導体膜７を経由して、酸素電極５に達したプロトン、液晶ディスプレイ１３、ＣＰＵ１５、冷却ファン１６などの負荷を経由して、酸素電極側集電板８より供給される電子および外部より供給される酸素は、酸素電極５に付加されている触媒（図示せず）の作用によって結合し、水を生成する。
【００５５】
このようにして、酸素電極側集電板８と水素電極側集電板９との間に、起電力が生じ、液晶ディスプレイ１３、ＣＰＵ１５、冷却ファン１６などの負荷に電流が流れる。
【００５６】
一方、酸素電極５において生成された水は、酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を介して、酸素電極５と接触している吸水部材４によって、ただちに吸収される。このため、酸素電極５の表面から、生成した水は除去され、酸素電極５の表面が水によって塞がれることが防止される。こうして、電気エネルギーの発生に伴って生成され、吸水部材４に吸収された水は、外装３に設けられた開口部１０を介して、電気エネルギー発生装置１の外部へ、蒸発によって放出される。
【００５７】
ここに、図４に示されるように、冷却ファン１６により生成され、ＣＰＵ１５を冷却することによって、ＣＰＵ１５から熱が伝達されて、外気の温度よりも高温となった空気流が、電気エネルギー発生装置１に吹き付けられているため、吸水部材４に吸収された水の蒸発は著しく促進される。したがって、吸水部材４の吸水能力を常に高く維持することができる。
【００５８】
本実施態様によれば、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水は、酸素電極５と接して設けられた吸水部材４によって、吸収されるので、酸素電極５の表面から、生成した水を除去することができ、酸素電極５の表面が水によって覆われ、酸素の供給が阻害されることがなく、したがって、電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果的に防止することが可能となる。
【００５９】
また、本実施態様によれば、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水は、いったん吸水部材４に吸収されてから、蒸発によって、外部へ放出されるので、酸素電極５における水の生成速度が、水の蒸発速度よりも高い場合であっても、吸水部材４がある程度の水を蓄積して、保持するので、ただちに、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われることはなく、吸水部材４の保水能力を超えない限り、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われて、酸素の供給が阻害されることがなく、したがって、電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果的に防止することが可能となる。
【００６０】
さらに、本実施態様によれば、ＣＰＵ１５を冷却することによって、ＣＰＵ１５から熱が伝達され、外気の温度よりも高温となった空気流が、電気エネルギー発生装置１に吹き付けられるように構成されているので、吸水部材４に吸収された水の蒸発を促進することができ、したがって、吸水部材４の吸水能力を常に高く維持することが可能となるとともに、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水を、酸素電極５の表面から、確実に、蒸発によって排出することが可能になるので、特別な排水機構を設けることなく、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われ、酸素の供給が阻害されることを防止して、電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果的に防止することが可能となる。
【００６１】
また、本実施態様によれば、外装３が、弾力性を有する吸水部材４を介して、本体２に押しつけられているので、本体２を構成する酸素電極５、水素電極６、プロトン伝導体膜７、酸素電極側集電板８および水素電極側集電板９が強固に密着され、酸素電極５、水素電極６、プロトン伝導体膜７、酸素電極側集電板８または水素電極側集電板９の剥がれを防止することが可能になる。
【００６２】
図５は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１７の構造を概略的に示す略断面図である。
【００６３】
図５に示されるように、本実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１７においては、図１ないし図４に示された実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１を構成する吸水部材４に代えて、吸水部材１８が用いられている点を除いて、図１ないし図４に示された実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１と同様の構成を有している。
【００６４】
吸水部材１８は、弾力性を有する親水性材料によって構成され、吸水部材１８の内部には、保水材料１９が含まれ、図１ないし図４に示された実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１において用いられた吸水部材４と比べて、保水能力が向上されている。
【００６５】
吸水部材１８に含まれる保水材料１９を構成する材料としては、澱粉類、糖類、セルロース誘導体、フェノール発泡樹脂、多官能カルボン酸とポリエーテルとを減圧下に加熱攪拌して得られる熱架橋型生分解性ハイドロゲル、高分子重合体中にカルボキシル基や水酸基、スルホネート陰イオン等の陰イオンとアンモニウム陽イオン等の陽イオンとを含む両性イオン性基を有する高分子吸収体、構成分子内に陽イオンと陰イオンとを含有するベタイン型両イオン性含有高分子吸収体、両イオン性基を有する架橋型高分子吸収体に無機電解質塩がイオン結合または担持する無機電解質塩含有高分子吸収体、その他公知の保水材料を用いることができる。
【００６６】
吸水部材１８は、前記実施態様における吸水部材４と同様に、外装３に設けられた開口部１０を介して、電気エネルギー発生装置１の外部に、その一部が露出されるとともに、酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を介して、その一部が酸素電極５と接触している。
【００６７】
また、電気エネルギー発生装置１７は、図１ないし図４に示された実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１と同様に、パーソナルコンピュータ１２に内蔵されており、冷却ファン１６によって生成され、ＣＰＵ１５を冷却することによって、ＣＰＵ１５から熱を受け取り、外気温度よりも高温になった空気流が、電気エネルギー発生装置１に吹き付けられるように構成されている。
【００６８】
本実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１７おいては、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水は、酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を介して、酸素電極５と接触している吸水部材１８によって、ただちに吸収される。このため、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われることがなく、したがって、電気エネルギーの発生に伴って生成された水によって、酸素電極への酸素の供給が阻害されることを防止することができる。
【００６９】
また、吸水部材１８に吸収された水の一部は、吸水部材１８に含まれている保水材料１９に蓄積、保持され、他は、外装３に設けられた開口部１０を介して、電気エネルギー発生装置１７の外部へ、蒸発によって放出される。
【００７０】
ここに、電気エネルギー発生装置１７には、冷却ファン１６により生成され、ＣＰＵ１５を冷却することによって、ＣＰＵ１５から熱を受け取り、外気温度よりも高温になった空気流が吹き付けられるように構成されているので、吸水部材１８に吸収された水の蒸発が促進される。したがって、吸水部材１８の吸水能力を常に高く維持することができる。
【００７１】
さらに、吸水部材１８に吸収された水の一部は、吸水部材１８に含まれている保水材料１９に蓄積されるので、酸素電極５における水の生成速度が、水の蒸発速度よりも高い場合であっても、生成した水の多くは、吸水部材１８に含まれている保水材料１９に蓄積、保持され、したがって、ただちに、酸素電極５の表面が水で覆われることはないから、電気エネルギーの発生に伴って生成された水によって、酸素電極への酸素の供給が阻害されることを防止することができる。
【００７２】
本実施態様によれば、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水は、酸素電極５と接して設けられた吸水部材１８によって、吸収されるので、酸素電極５の表面から、生成した水を除去することができ、酸素電極５の表面が水によって覆われ、酸素の供給が阻害されることがなく、したがって、電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果的に防止することが可能となる。
【００７３】
また、本実施態様によれば、吸水部材１８には保水材料１９が含まれているので、酸素電極５における水の生成速度が、水の蒸発速度よりも高い場合であっても、生成した水の多くは、吸水部材１８に含まれている保水材料１９に蓄積、保持され、したがって、ただちに、酸素電極５の表面が水で覆われることはなく、したがって、電気エネルギーの発生に伴って生成された水によって、酸素電極への酸素の供給が阻害されることを防止することができる。
【００７４】
さらに、本実施態様によれば、ＣＰＵ１５を冷却することによって、ＣＰＵ１５から熱が伝達され、外気の温度よりも高温となった空気流が、電気エネルギー発生装置１７に吹き付けられるように構成されているので、吸水部材１８に吸収された水の蒸発を促進することができ、したがって、吸水部材１８の吸水能力を常に高く維持することが可能となるとともに、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水を、酸素電極５の表面から、確実に、蒸発によって排出することが可能になるので、特別な排水機構を設けることなく、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われ、酸素の供給が阻害されることを防止して、電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果的に防止することが可能となる。
【００７５】
また、本実施態様によれば、外装３が、弾力性を有する吸水部材４を介して、本体２に押しつけられているので、本体２を構成する酸素電極５、水素電極６、プロトン伝導体膜７、酸素電極側集電板８および水素電極側集電板９が強固に密着され、酸素電極５、水素電極６、プロトン伝導体膜７、酸素電極側集電板８または水素電極側集電板９の剥がれを防止することが可能になる。
【００７６】
図６は、電気エネルギー発生装置１が内蔵された携帯型のパーソナルコンピュータ２０を概略的に示す略斜視図である。
【００７７】
図６に示されるように、携帯型のパーソナルコンピュータ２０は、前記実施態様にかかるパーソナルコンピュータ１２と同様に、ノート型のパーソナルコンピュータであり、その外装には、液晶ディスプレイ１３およびキーボード１４が設けられている。
【００７８】
液晶ディスプレイ１３は、その裏面に、バックライト（図示せず）ならびに図１および図２に示された電気エネルギー発生装置１を備えており、バックライトを点灯させる電力は、電気エネルギー発生装置１より供給されるように構成されている。
【００７９】
電気エネルギー発生装置１は、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されており、図１および図２に示された電気エネルギー発生装置１と同様に、本体２と、外装３と、本体２と外装３との間に挟持された吸水部材４とを備えている。また、パーソナルコンピュータ２０に設けられたＣＰＵ（図示せず）およびこれを冷却する冷却ファン（図示せず）を動作させる電力も、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置された電気エネルギー発生装置１によって供給されるように構成されている。
【００８０】
パーソナルコンピュータ２０において、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水は、水酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を介して、酸素電極５と接触している吸水部材４によって、直ちに吸収される。したがって、酸素電極５の表面が、生成された水で覆われることがないから、電気エネルギーの発生に伴って生成された水によって、酸素電極への酸素の供給が阻害されることを防止することができる。こうして、吸水部材４に吸収された水は、外装３に設けられた開口部１０を介して、電気エネルギー発生装置１の外部へ、蒸発によって放出される。
【００８１】
図６に示されるように、本実施態様においては、電気エネルギー発生装置１が、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されているので、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されたバックライト（図示せず）によって発生した熱が、水を吸収した吸収材４に伝達され、その結果、吸水部材４に吸収された水の蒸発を促進することが可能になる。このため、吸水部材４の吸水能力を常に高く維持することができる。
【００８２】
本実施態様によれば、電気エネルギー発生装置１が、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されているので、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されたバックライト（図示せず）によって発生した熱が、電気エネルギーの発生に伴って生成された水を吸収した吸収材４に伝達され、その結果、吸収材４からの水の蒸発を促進することができ、吸水部材４の吸水能力を常に高く維持することが可能となるとともに、電気エネルギーの発生に伴い、酸素電極５において生成された水を、確実に、蒸発によって排出することが可能になるので、特別な排水機構を設けることなく、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われ、酸素の供給が阻害されることを防止して、電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果的に防止することが可能となる。
【００８３】
また、本実施態様によれば、電気エネルギー発生装置１が、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されているので、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されたバックライト（図示せず）によって発生し、電気エネルギー発生装置１に伝達された熱は、吸収材４からの水の蒸発に伴い、気化熱として奪われるので、バックライト（図示せず）やその周辺の部材を、冷却することが可能となる。
【００８４】
図７は、電気エネルギー発生装置１がＣＰＵ２１の近傍に配置された状態を概略的に示す略上面図である。
【００８５】
図７に示されるように、ＣＰＵ２１の上面には、ＣＰＵ２１によって発生する熱を効果的に放出するためのヒートシンク２２が設けられており、ヒートシンク２２と電気エネルギー発生装置１の外装３とは、熱伝導部材２３によって、機械的に接続されている。
【００８６】
電気エネルギー発生装置１は、図１および図２に示されるように、本体２と、外装３と、本体２と外装３との間に挟持された吸水部材４とを備えている。図７に示される配置においても、ＣＰＵ２１を動作させる電力は、電気エネルギー発生装置１によって供給されるように構成されている。
【００８７】
電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水は、水酸素電極側集電板８に設けられた開口部１１を介して、酸素電極５と接触している吸水部材４によって、ただちに吸収される。したがって、酸素電極５の表面が、生成された水で覆われることがないから、電気エネルギーの発生に伴って生成された水によって、酸素電極への酸素の供給が阻害されることを防止することができる。こうして、吸水部材４に吸収された水は、外装３に設けられた開口部１０を介して、電気エネルギー発生装置１の外部へ、蒸発によって放出される。
【００８８】
本実施態様においては、図７に示されるように、ＣＰＵ２１の上面には、ＣＰＵ２１によって発生する熱を効果的に放出するためのヒートシンク２２が設けられ、ヒートシンク２２と電気エネルギー発生装置１の外装３とが、熱伝導部材２３によって、機械的に接続されているため、ＣＰＵ２１によって発生する熱は、熱伝導部材２３を経由して、効率よく、外装３に供給される。その結果、外装３に供給された熱により、水を吸収した吸収材４の温度は上昇させられ、吸水部材４に吸収された水の蒸発を促進することが可能になる。このため、吸水部材４の吸水能力を常に高く維持することができる。
【００８９】
本実施態様によれば、電気エネルギー発生装置１が、ＣＰＵ２１の近傍に配置され、ＣＰＵ２１によって発生した熱を電気エネルギー発生装置１に供給する熱伝導部材２３が設けられているから、ＣＰＵ２１によって発生した熱を、効果的に、電気エネルギー発生装置１に伝達することができる。したがって、水を吸収した吸収材４からの水の蒸発を促進して、吸水部材４の吸水能力を常に高く維持することができるとともに、電気エネルギーの発生に伴って、酸素電極５において生成された水を、確実に、蒸発によって排出することが可能になるので、特別な排水機構を設けることなく、酸素電極５の表面が、生成した水によって覆われ、酸素の供給が阻害されることを防止して、電気エネルギーの発生効率が経時的に低下することを、効果的に防止することが可能となる。
【００９０】
また、本実施態様によれば、熱伝導部材２３を経由して、電気エネルギー発生装置１に伝達された熱は、吸収材４からの水の蒸発に伴い、気化熱として奪われるので、ＣＰＵ２１の冷却を促進することが可能になる。
【００９１】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００９２】
たとえば、前記実施態様においては、電気エネルギーの発生に伴って生成された水を、吸水部材４、１８に吸収させているが、さらに、酸素電極５の表面および酸素電極側集電板８の表面の少なくとも一方に、撥水処理を施すなどして、撥水性をもたせてもよい。酸素電極５の表面および酸素電極側集電板８の表面の少なくとも一方が撥水性を有していれば、電気エネルギーの発生に伴って生成された水の量が、吸水部材４、１８の吸水能力を超え、吸水部材４、１８によって吸収することができず、酸素電極５および酸素電極側集電板８の表面に、電気エネルギーの発生に伴って生成された水が残存した場合にも、酸素電極５および酸素電極側集電板８の表面のうち、水によって覆われる面積を最小限に抑えることができるので、電気エネルギーの発生効率の低下を最小限に抑制することが可能になる。
【００９３】
また、前記実施態様においては、プロトン伝導体膜７は、多数の開口を有するポリプロピレン薄膜を支持基体とし、ポリプロピレン薄膜の両面にフラレノールを含むプロトン伝導体材料が塗布されて、構成されているが、プロトン伝導体膜７としては、プロトンを伝導させる性質を有しているとともに、水素電極６に水素が供給されたときに、水素電極６における水素濃度と酸素電極５における水素濃度との濃度差として、電気エネルギーの発生が可能である濃度差を確保できる程度に、水素を遮断する性質を有していればよく、多数の開口を有するポリプロピレン薄膜を支持基体とし、ポリプロピレン薄膜の両面にフラレノールを含むプロトン伝導体材料が塗布されて、構成されたプロトン伝導体膜７に限定されるものではない。
【００９４】
さらに、前記実施態様においては、外装３、酸素電極側集電板８および水素電極側集電板９は、いずれも、格子状をなしているが、これらを、格子状に形成することは必ずしも必要ではなく、たとえば、スリット状の開口部を設けるなど、開口部を有していれば、その形状は、とくに限定されるものではない。
【００９５】
また、前記実施態様においては、酸素電極５および水素電極６をカーボンシートによって構成しているが、導電性の素材であれば、他の素材によって、酸素電極５および水素電極６を構成してもよい。
【００９６】
さらに、前記実施態様においては、酸素電極側集電板８および水素電極側集電板９を用いているが、酸素電極側集電板８および水素電極側集電板９を用いることは、必ずしも必要でなく、これらを省略してもよい。
【００９７】
また、前記実施態様においては、電気エネルギー発生装置１、１７が、パーソナルコンピュータに内蔵される場合につき、説明を加えたが、電気エネルギー発生装置１、１７が内蔵される装置としては、パーソナルコンピュータに限定されるものではなく、音響機器など、他の装置であってもよい。
【００９８】
さらに、前記実施態様においては、電気エネルギー発生装置１、１７を、冷却ファン１６によって生成される空気流の流れ方向に対して、ＣＰＵ１５の下流側近傍あるいは液晶ディスプレイ１３の裏面に設け、あるいは、ヒートシンク２１と、電気エネルギー発生装置１の外装３とが、熱伝導部材２３によって、機械的に接続されるように設けており、このように、電気エネルギー発生装置１、１７を設ける場合には、吸水部材４、１８に吸収された水を効果的に蒸発させることができ、好ましいが、このように、電気エネルギー発生装置１、１７を設けることは必ずしも必要ではなく、任意の位置に設けることができる。
【００９９】
また、図３および図４においては冷却ファン１６によって発生され、ＣＰＵ１５を冷却した空気流が、電気エネルギー発生装置１に吹き付けられるように、パーソナルコンピュータ１２内に、電気エネルギー発生装置１を配置しているが、パーソナルコンピュータ１２が、たとえば、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）やモータなどの熱を発生する他の要素を冷却するための冷却ファンを有している場合には、ＣＰＵ１５を冷却するための冷却ファン１６の下流側に、電気エネルギー発生装置１を配置せずに、ＤＳＰやモータなどの下流側に、電気エネルギー発生装置１を配置するようにしてもよい。
【０１００】
さらに、前記実施態様においては、パーソナルコンピュータ１２、２０は、ひとつの電気エネルギー発生装置１、１７を備えているが、複数の電気エネルギー発生装置１、１７を積層した積層体を用いてもよく、複数の電気エネルギー発生装置１、１７を積層して積層体を構成した場合には、冷却ファン１６によって積層体の側面に次々と空気が供給されるので、冷却ファン１６からの空気流によって、電気エネルギーの発生に伴って生成された水の除去のみならず、積層体の側面から、酸素電極５へ酸素（空気）を供給することが可能になる。
【０１０１】
また、図６に示された実施態様においては、電気エネルギー発生装置１が、液晶ディスプレイ１３の裏面に配置され、同じく液晶ディスプレイ１３の裏面に配置されたバックライト（図示せず）によって、発生される熱を利用して、電気エネルギーの発生に伴って生成された水の蒸発を促進しているが、電気エネルギー発生装置１を、液晶ディスプレイ１３の裏面以外の熱を発生する部材の近傍に配置することもできる。
【０１０２】
さらに、前記実施態様においては、パーソナルコンピュータ１２、２０は、表示手段として、液晶ディスプレイ１３を備えているが、表示手段としては、液晶ディスプレイ１３に限定されず、他の表示手段、たとえば、ＣＲＴ（カソード・レイ・チューブ）、ＥＬ（エレクトロ・ルミッセンス）ディスプレイ、ＰＤＰなどの他の表示しを備えていてもよい。これらの表示手段は、いずれもその動作によって、ある程度の熱を発生させるので、これらの表示手段を用いた場合であっても、その近傍に、電気エネルギー発生装置１、１７を配置させることにより、電気エネルギーの発生に伴って生成された水の蒸発を促進することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれば、水素エネルギーから電気エネルギーを発生させる際に、酸素電極において生成される水を、酸素電極の表面から効果的に除去することができ、電気エネルギーの発生効率の向上した電気エネルギー発生装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１の構造を概略的に示す略断面図である。
【図２】図２は、電気エネルギー発生装置１の本体２、外装３および吸水部材４の略分解斜視図である。
【図３】図３は、電気エネルギー発生装置１が内蔵されたパーソナルコンピュータ１２を概略的に示す略一部切り欠き斜視図である。
【図４】図４は、パーソナルコンピュータ１２に内蔵された電気エネルギー発生装置１、ＣＰＵ１５および冷却ファン１６の位置関係を示す図面である。
【図５】図５は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる電気エネルギー発生装置１７の構造を概略的に示す略断面図である。
【図６】図６は、電気エネルギー発生装置１が内蔵されたパーソナルコンピュータ２０を概略的に示す略斜視図である。
【図７】図７は、電気エネルギー発生装置１がＣＰＵ２１の近傍に配置された状態を概略的に示す略上面図である。
【符号の説明】
１  電気エネルギー発生装置
２  本体
３  外装
４  吸水部材
５  酸素電極
６  水素電極
７  プロトン伝導体膜
８  酸素電極側集電板
９  水素電極側集電板
１０  開口部
１１  開口部
１２  パーソナルコンピュータ
１３  液晶ディスプレイ
１４  キーボード
１５  ＣＰＵ
１６  冷却ファン
１７  電気エネルギー発生装置
１８  吸水部材
１９  保水材料
２０  パーソナルコンピュータ
２１  ＣＰＵ
２２  ヒートシンク
２３  熱伝導部材
【図１】
0004487160.tif 000002
【図２】
0004487160.tif 000003
【図３】
0004487160.tif 000004
【図４】
0004487160.tif 000005
【図５】
0004487160.tif 000006
【図６】
0004487160.tif 000007
【図７】
0004487160.tif 000008