(57)【要約】【課題】燃料電池の出力低下を招くことなく、万が一着火したときに有色炎を発生する燃料電池用燃料を提供する。【解決手段】燃料電池の燃料極に供給される燃料であって、燃料成分と水との混合液に特定の有機錯体を有色炎発生剤として溶解したことを特徴とする燃料電池用燃料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の燃料極に供給される燃料であって、
燃料成分と水との混合液に下記化１に示す一般式（Ｉ）または下記化２に示す一般式（II）で表される有機錯体を有色炎発生剤として溶解したことを特徴とする燃料電池用燃料。
【化１】
2007002037.tif 000014
ただし、式中のＭ１はＬｉ，ＮａまたはＫを示す。
【化２】
2007002037.tif 000015
ただし、式中のＭ２はＣａ，Ｂａ，Ｓｒまたは２価の銅を示す。
【請求項２】
前記燃料成分は、メタノールまたはジメチルエーテルであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用燃料。
【請求項３】
前記混合液は、前記燃料成分の濃度が０．１〜９９重量％であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用燃料。
【請求項４】
前記有機錯体は、前記混合液に０．０１〜２５重量％の量で溶解することを特徴とする請求項１記載の燃料電池用燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料成分であるメタノールと水の混合液を燃料として用いる直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）が知られている。このＤＭＦＣは、メタノールと水の混合液が燃料として供給される燃料極、酸化性ガスが供給される空気極およびこれらの極間に介在される高分子電解質膜を含む膜状電極ユニットと、この膜状電極ユニットの両面に配置される燃料用流路板および酸化性ガス用流路板とを含む単セルを備えた構造を有する。
このような燃料電池に用いられる燃料であるメタノールと水の混合液（またはジメチルエーテルと水の混合液）は、万が一着火すると、炎を目視できない場合が多く燃料電池の取り扱いに注意を要する。
【０００３】
このようなことからアルカリ金属やアルカリ土類金属が添加された燃料を用いることが考えられる。しかしながら、このような燃料を用いると、燃料電池を構成する高分子電解質膜（プロトン伝導膜）で前記金属のイオンを捕捉して燃料電池の出力が半分以上低下する問題がある。
【０００４】
一方、特許文献１には銅、バリウム、ストロンチウムのような炎色反応を促進する金属が配位結合されたジチゾン、オルトフェナンスロリン、シクロヘキシル酪酸のような錯体をアルコールのような可燃性有機溶媒に溶解した組成で、着火時の炎が明るく、かつ確実に発光するランプ、ライタに有用な有色炎発生液体燃料が記載されている。
【０００５】
しかしながら、前記金属が配位結合された錯体をメタノール−水混合液に添加して燃料電池用燃料として適用した場合、前記錯体は燃料極の触媒上で電子の授受が起きやすいため、その触媒上で燃料成分と反応して副生物（例えば燃料成分がメタノールの場合は蟻酸）を生成する虞がある。
【特許文献１】特開平９−３２８６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、燃料電池の出力低下を招くことなく、万が一着火したときに有色炎を発生する燃料電池用燃料を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、燃料電池の燃料極に供給される燃料であって、
燃料成分と水との混合液に下記化３に示す一般式（Ｉ）または下記化４に示す一般式（II）で表される有機錯体を有色炎発生剤として溶解したことを特徴とする燃料電池用燃料が提供される。
【化３】
2007002037.tif 000002
【０００８】
ただし、式中のＭ１は式中のＭ１はＬｉ，ＮａまたはＫを示す。
【化４】
2007002037.tif 000003
【０００９】
ただし、式中のＭ２はＣａ，Ｂａ，Ｓｒまたは２価の銅を示す。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料電池の出力低下を招くことなく、万が一着火したときに有色炎を発生して着火状態を容易に目視することが可能な燃料電池用燃料を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る燃料電池用燃料を詳細に説明する。
【００１２】
実施形態に係る燃料電池用燃料は、燃料電池の燃料極に供給される燃料であって、燃料成分と水との混合液に下記化５に示す一般式（Ｉ）または下記化６に示す一般式（II）で表される有機錯体を有色炎発生剤として溶解した組成を有する。
【化５】
2007002037.tif 000004
【００１３】
ただし、式中のＭ１はＬｉ，ＮａまたはＫを示す。
【化６】
2007002037.tif 000005
【００１４】
ただし、式中のＭ２はＣａ，Ｂａ，Ｓｒまたは２価の銅を示す。
【００１５】
前記燃料成分としては、例えばメタノールまたはジメチルエーテルを挙げることができる。
【００１６】
前記混合液は、前記燃料成分の濃度が０．１〜９９重量％、より好ましくは０．５〜８０重量％であることが望ましい。
【００１７】
前記有機錯体は、前記混合液に０．０１〜２５重量％の量で溶解させることが好ましい。有機錯体の溶解量を０．０１重量％未満にすると、燃料が万が一着火したときに十分に目視可能な有色炎を発生させることが困難になる虞がある。一方、有機錯体の溶解量が２５重量％を超えると、燃料の粘度が上昇して燃料電池の燃料極に配管を通して供給する際の流動性が低下する等の取り扱いに支障をきたす虞がある。より好ましい有機錯体の混合液への溶解量は０．１〜５重量％である。
【００１８】
以上説明した実施形態に係る燃料電池用燃料は、水とメタノール（またはジメチルエーテル）の混合液にＫ，Ｌｉ，ＮａまたはＫが配位結合（例えばローレンツ力で配位結合）された前記一般式（Ｉ）で表される有機錯体、またはＣａ，Ｂａ，Ｓｒもしくは２価の銅が配位された前記一般式（II）で表される有機錯体を有色炎発生剤として溶解されているため、万が一着火したときに前記金属特有の有色炎を発生する。その結果、着火状態を容易に目視することが可能になるため、燃料が万が一着火しても迅速に消火することができる。
【００１９】
また、リチウム、カルシウムのような金属を前記一般式（Ｉ）、（II）に示すように有機錯体として取り込むことによって、この有機錯体が溶解された燃料を燃料電池に供給する際、燃料電池を構成する高分子電解質膜（プロトン伝導膜）で前記金属イオンが捕捉されるのを防止できる。その結果、プロトン伝導膜が金属イオンを捕捉することに伴う燃料電池出力の低下を防止できる。
【００２０】
さらに、前記一般式（Ｉ）、（II）で表される有機錯体は触媒上で安定なビスアセチルアセトナートに前記金属を配位して結合されているため、この有機錯体が溶解された燃料を燃料電池の燃料極に供給する際、触媒上での燃料成分（例えばメタノール）との反応による副生物（例えば蟻酸）の発生を防止できる。その結果、副生物による触媒の劣化を防止して、長期間の高い出力特性を維持することが可能になる。
【００２１】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２２】
（実施例１）
有機触媒である下記化７に示す構造式（Ａ）のビスアセチルアセトナートリチウム塩（I）０．５重量％、メタノール１０重量％および水８９．５重量％からなる燃料電池用燃料を調製した。
【化７】
2007002037.tif 000006
【００２３】
（実施例２）
有機触媒である下記化８に示す構造式（Ｂ）のビスアセチルアセトナートナトリウム塩（I）０．５重量％、メタノール１０重量％および水８９．５重量％からなる燃料電池用燃料を調製した。
【化８】
2007002037.tif 000007
【００２４】
（実施例３）
有機触媒である下記化９に示す構造式（Ｃ）のビスアセチルアセトナートカリウム塩（I）０．５重量％、メタノール１０重量％および水８９．５重量％からなる燃料電池用燃料を調製した。
【化９】
2007002037.tif 000008
【００２５】
（実施例４）
有機触媒である下記化１０に示す構造式（Ｄ）のビスアセチルアセトナートカルシウム塩（II）０．５重量％、メタノール１０重量％および水８９．５重量％からなる燃料電池用燃料を調製した。
【化１０】
2007002037.tif 000009
【００２６】
（実施例５）
有機触媒である下記化１１に示す構造式（Ｅ）のビスアセチルアセトナートバリウム塩（II）０．５重量％、メタノール１０重量％および水８９．５重量％からなる燃料電池用燃料を調製した。
【化１１】
2007002037.tif 000010
【００２７】
（実施例６）
有機触媒である下記化１２に示す構造式（Ｆ）のビスアセチルアセトナートストロンチウム塩（II）０．５重量％、メタノール１０重量％および水８９．５重量％からなる燃料電池用燃料を調製した。
【化１２】
2007002037.tif 000011
【００２８】
（実施例７）
有機触媒である下記化１３に示す構造式（Ｇ）のビスアセチルアセトナート銅塩（II）０．５重量％、メタノール１０重量％および水８９．５重量％からなる燃料電池用燃料を調製した。
【化１３】
2007002037.tif 000012
【００２９】
（参照例１）
炭酸カルシウム０．５重量％、メタノール１０重量％および水８９．５重量％からなる燃料電池用燃料を調製した。
【００３０】
＜単セルの組み立て＞
パーフルオロアルキルスルホン膜（デュポン社製商標名；ナフィオン１１２膜）の一方の面に白金−ルテニウム触媒層および炭素粉末−カーボンペーパからなる拡散層をこの順序で熱圧着してアノード（燃料極）を形成し、さらに前記パーフルオロアルキルスルホン膜の他方の面に白金触媒層および炭素粉末−カーボンペーパからなる拡散層をこの順序で熱圧着してカソード（空気極）を形成して電極面積５ｃｍ2の膜状電極ユニットを作製した。つづいて、この膜状電極ユニットの両面にコラムフロー流路を有するカーボン製セパレータおよび集電体をこの順序でそれぞれ積層し、ボルト締めすることにより評価用単セルを組み立てた。
【００３１】
＜単セル評価＞
前記単セルを燃料電池評価装置に組み込んだ。実施例１〜７の燃料および参照例１の燃料を単セルのアノード側に５ｍＬ／分の流速でそれぞれ送液し、空気を単セルのカソード側に１０ｍＬ／分の流速で供給し、温度５０℃にて電流−電圧曲線を観察した。その結果を図１に示す。
【００３２】
図１から明らかなように燃料電池の発電にあたり、前記構造式（Ａ）〜（Ｇ）に示す有機錯体を水−メタノール混合液に有色炎発生剤として溶解した実施例１〜７の燃料を使用した場合は、炭酸カルシウムを水−メタノール混合液に有色炎発生剤として溶解した参照例１の燃料を使用した場合に比べて高い電流−電圧特性を示すことがわかる。
【００３３】
また、実施例１〜７および参照例１の燃料３０ｍＬを直径１０ｃｍのガラスシャーレに注ぎ込み、燃料に着火したときの炎の色を観察した。その結果を下記表１に示す。
【表１】
2007002037.tif 000013
【００３４】
前記表１から明らかなように実施例１〜７の燃料は、着火時に明瞭に目視できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１〜７および参照例１の燃料を単セルのアノード（燃料極）に供給させた時の電流−電圧曲線を示す図。
【図１】
2007002037.tif 000016