【手続補正書】
【提出日】平成22年1月22日(2010.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブ式反応物供給源を用いた燃料電池システムの動作方法であって、前記燃料電池システムは、イオン伝導性電解質により隔てられ平面配列状に配置された複数のアノードおよび複数のカソード、ならびに、流体学的に前記複数のアノードに接続する閉じた燃料供給源を含み、
前記平面配列の前記カソードを外気にさらすステップと、
前記外気の圧力を超える圧力で前記平面配列の前記アノードに燃料を供給するステップと
を有する、方法。
【請求項２】
前記燃料は水素である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記システムの燃料利用率がおよそ７５％を超える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記燃料利用率がおよそ９０％を超える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
燃料供給圧力を少なくとも１つの圧力調整器を使用して制御するステップを含む、請求項１−４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記燃料供給源は、金属水素化物、複合金属水素化物、カーボングラファイト・ナノファイバ、圧縮水素ガス、ケミカル・ハイドライドからなる群から選択される水素貯蔵材料を有する、請求項１−５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
実質的に一定の圧力で前記燃料を前記複数のアノードに供給するステップを含む、請求項１−６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記燃料電池システムの電力需要の影響を受けない圧力で前記複数のアノードに前記燃料を提供するステップを含む、請求項１−６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
燃料を供給するステップが、前記閉じた燃料供給源と前記複数のアノードとの間に圧力調整についての構成部品を提供することなしに前記燃料を提供するステップを含む、請求項１−８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記燃料電池システムの電力需要に左右される圧力で、前記アノードに供給された前記燃料を提供するステップを含む、請求項１−６、及び９のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
燃料を供給するステップが、前記閉じた燃料供給源と前記複数のアノードとの間に配置された１つまたは複数個の圧力制御構成部品を介して前記燃料を提供するステップを含む、請求項１−８、及び１０−１１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
燃料を供給するステップが、金属水素化物から前記燃料を前記アノードに提供するステップを含む、請求項１−１１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
燃料を供給するステップが、非加湿様態で前記燃料を提供するステップを含む、請求項１のうち１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記平面配列内の各個別の燃料電池の領域が、およそ０．０００００００１ｃｍ２からおよそ１０００ｃｍ２までの範囲である、請求項１−１３のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
燃料を供給するステップが、並列に接続された前記複数のアノードのそれぞれに前記燃料を提供するステップを含む、請求項１−１４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
燃料を供給するステップが、直列に接続された前記複数のアノードの少なくとも一部に前記燃料を提供するステップを含む、請求項１−１４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記イオン伝導性電解質は、プロトン交換膜を含む、請求項１−１６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記イオン伝導性電解質は、ペルフルオロスルホン酸の重合体を含む、請求項１―１７のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記イオン伝導性電解質のイオン伝導度が、前記イオン伝導性電解質の水和レベルに左右される、請求項１−１８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記イオン伝導性電解質の厚さが、およそ１ミクロンからおよそ１００ミクロンの範囲である、請求項１−１９のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの平面状燃料電池配列およびパッシブ式反応物供給源を含む燃料電池システムの動作方法であって、
前記燃料電池配列が、少なくとも１つのアノードおよび少なくとも１つのカソードを含み、イオン伝導性電解質が、各アノードとカソードとの間に配置されており、
燃料供給源が、前記燃料電池システムに流体学的に結合され、前記方法が、
前記燃料供給源を周囲圧力を超える圧力にまで加圧するステップと、
前記少なくとも１つの平面状燃料電池配列の前記カソードを外気にさらすステップと、
を含む方法。
【請求項２２】
前記燃料供給源は金属水素化物を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１つのアノードおよび少なくとも１つのカソードを備えるパッシブ式反応物供給源を用いて平面状燃料電池配列を動作させる方法であって、イオン伝導性電解質が、前記少なくとも１つのアノードと前記少なくとも１つのカソードとの間に配置されており、閉じた燃料プレナムが、前記平面状燃料電池配列の前記アノードを密封可能に囲んでおり、前記燃料プレナムが、燃料供給源に流体学的に通じており、前記方法が、
前記平面状燃料電池配列の前記カソードを外気にさらすステップと、
前記外気の圧力を超える圧力で、前記燃料プレナムを介して燃料を前記平面状燃料電池配列の前記アノードに供給するステップと、
を含む方法。
【請求項２４】
少なくとも１つのアノードおよび少なくとも１つのカソードを備えるパッシブ式反応物供給源を用いて燃料電池システムを動作させる方法であって、前記燃料電池システムが、少なくとも１つのアノードおよび少なくとも１つのカソードを含む少なくとも１つの平面状燃料電池を備え、イオン伝導性電解質が、前記少なくとも１つのアノードと前記少なくとも１つのカソードとの間に配置されており、閉じた燃料供給源が、前記少なくとも１つのアノードに流体学的に通じており、前記方法が、
前記少なくとも１つのカソードを外気にさらすステップと、
前記外気の圧力を超える圧力で、燃料を前記少なくとも１つのアノードに供給するステップとを含み、
前記燃料電池システムにより生成される水の量が前記燃料電池システムから排出される水の量と実質的に等しくなるような水収支を、前記少なくとも１つの平面状燃料電池が定常状態動作の間実現するように、前記圧力が選択される方法。
【請求項２５】
パッシブ式反応物供給源を用いて燃料電池システムを動作させる方法であって、前記燃料電池システムが、
少なくとも１つのアノードおよび少なくとも１つのカソードを備えた平面状燃料電池配列であって、イオン伝導性電解質が各アノードとカソードとの間に配置されている、平面状燃料電池配列と、
前記少なくとも１つのアノードに通じている閉じた燃料供給源と
を備え、前記方法が、
前記平面状燃料電池配列の前記少なくとも１つのカソードを外気にさらすステップと、
前記外気の圧力を超える圧力で、前記平面状燃料電池配列の前記少なくとも１つのアノードに燃料を供給するステップとを含み、
前記圧力が、前記平面状燃料電池配列の前記カソードから前記平面状燃料電池配列の前記アノードへの窒素拡散の緩和および前記電解質の妥当な水和の維持に対して効果的である方法。
【請求項２６】
前記燃料電池システムが、携帯型電源、携帯電話、ＰＤＡ、衛星電話、ラップトップ・コンピュータ、携帯型ＤＶＤ再生機、携帯型ＣＤ再生機、携帯型パーソナル・ケア・デバイス、携帯型ステレオ、携帯型テレビ、無線送信機、レーダ送信機、レーダ探知機、ラップトップ・コンピュータ、任意の携帯型電子デバイス、任意の携帯型通信装置、およびこれらの組合せのうちの１つまたは複数の筐体内に統合されている、請求項１−２２、及び２３−２５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
燃圧が加減される、請求項１−２６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
燃料を前記アノードからパージまたは排出することによって前記燃料が前記燃料電池システムから放出されることのない、請求項１−２７のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
燃料電池の平面配列を動作させる方法であって、
前記平面配列のアノード部分に近接させて、前記平面配列の前記アノード部分を密封可能に囲むエンクロージャを提供するステップと、
燃料を前記エンクロージャ中に入れ、所定の燃圧を維持している間は前記エンクロージャ中で前記燃料を保持するステップと、
前記平面配列のカソード部分を外気にさらすステップと
を含み、前記所定の燃圧が、前記外気の圧力を超える方法。
【請求項３０】
前記平面配列のカソード部分を外気にさらすステップが、前記外気を前記カソードに実質的に拡散により供給するステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
炭素層および疎水性層のうち少なくとも１つを含む１つまたは複数の保護層を前記さらされたカソード部分上に配置するステップを含む、請求項２９または３０に記載の方法。
【請求項３２】
疎水性シート、活性炭フィルタ、およびスクリーンまたはメッシュのうち少なくとも１つを含む多孔性保護カバーを前記さらされたカソード部分に近接させて配置するステップを含む、請求項２９−３１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記燃料電池の平面配列を電気的負荷に結合させるステップと、
電気エネルギーを前記燃料電池の平面配列から電気的負荷に移動させるステップと、
をさらに含む、請求項２９−３２のうちいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本明細書で使用するように、「燃料プレナム」、「燃料エンクロージャ」および「燃料チャンバ」という用語は、燃料を含有する構造を指す。この燃料は、流体的に燃料電池のアノードに接触することがある。燃料プレナム、燃料エンクロージャ、および燃料チャンバは、可撓性のある実施形態、燃料電池システム内に一体的に形成された実施形態、ならびに多様な形状およびサイズになることがある実施形態を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
閉じた燃料エンクロージャとは、燃料電池への燃料供給がデッドエンド式であることを意味する。燃料は、燃料電池アセンブリのアノードに流体的に接触し、還元反応を通して消費される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ある実施形態においては、燃料は、例えば図５の１１０に示すような圧力調整器を介して燃料エンクロージャに供給される。燃料は、一定の圧力でまたは可変の圧力で供給されることがある。燃料が供給される圧力は、例えば燃料電池または燃料電池層の電力需要などの、システム性能の様相に応じて調節されることがある。燃料は、アクティブな流れ制御なしで（例えば、マス・フロー・メータまたはロータメータを使用することなしで）供給される。本方法のある実施形態では、燃料がアノードに供給される圧力は、例えば図５の１０２に示すような燃料電池または燃料電池層からの電力需要に影響されないでいることができる。ある実施形態では、燃料エンクロージャ（図示せず）に供給される燃料の圧力は調整されない。例えば、水素が金属水素化物から放出されるいかなる圧力下においても金属水素化物から水素を燃料エンクロージャが受け取るように、燃料エンクロージャは、金属水素化物水素貯蔵システムに流体的に接続されることがある。パッシブ式の空気吸出入式燃料電池となるよう構成されることができる、広範囲にわたる多様な燃料電池アーキテクチャにおいて、本明細書中に記載する本方法実施形態は実現されることがある。例えば、全て参照により本明細書に組み込まれ、共同所有された、ＣＯＭＰＡＣＴ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＲＥＡＣＴＯＲと題する米国出願第１０／８８７，５１９号、ＣＯＭＰＡＣＴ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＲＥＡＣＴＯＲ  ＷＩＴＨ  ＲＥＡＣＴＯＲ  ＦＲＡＭＥと題する米国特許出願第１０／８１８，６１０号、ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬ  ＬＡＹＥＲと題する米国特許出願第１０／８１８，６１１号、ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬ  ＬＡＹＥＲ  ＷＩＴＨ  ＲＥＡＣＴＯＲ  ＦＲＡＭＥと題する米国特許出願第１０／８１８，８４３号、およびＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬＳ  ＦＯＲＭＥＤ  ＯＮ  ＰＬＥＡＴＥＤ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳと題する米国特許出願第１１／０４７，５５７号に記載されるタイプの燃料電池アセンブリとともに、本方法の実施形態は使用することができる。別の実施例として、共同所有されたＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬＳ  ＨＡＶＩＮＧ  ＣＵＲＲＥＮＴ−ＣＡＲＲＹＩＮＧ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＵＮＤＥＲＬＹＩＮＧ  ＲＥＡＣＴＩＯＮ  ＬＡＹＥＲＳと題する米国特許出願第１１／０４７，５６０号（同様に、参照により本明細書に含まれる）に記載されるタイプの燃料電池アセンブリとともに、本方法の実施形態は使用することができる。この特許出願は平面燃料電池配列を含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
閉じた燃料エンクロージャは、多様なやり方で構成することができる。例えば、並列状の各複数のアノードに燃料が供給されるように、あるいは直列状のもしくは何らかの他の構成の、いくつかのまたは全てのアノードに燃料が供給されるように、閉じた燃料エンクロージャは構成されることがある。本方法実施形態の実施は、特定の設計に対し最適化されることはあるが、やはり、アセンブリ内のアノードの流体的な相互接続のされ方の影響を受けない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
ある実施形態では、燃料電池システムは、燃料エンクロージャ吸口、およびふさがれた燃料エンクロージャ排出口を含む。ある実施形態に関しては、燃料電池システムは、燃料エンクロージャ排出口を全く含まない。燃料電池システムは、周囲空気にさらされた、または周囲空気と流体的に接触するカソードを含むことがある。燃料電池システムはまた、アノードとカソードとの間に配置された電解質を含む。ある実施形態に関しては、電解質にはイオン交換膜またはイオン導電性電解質が含まれる。