(57)【要約】【課題】触媒や金属微粉末等の交換を容易に行うことができる燃料電池装置及び電子機器を提供する。【解決手段】水素元素を含む原燃料が貯留される燃料容器１１２及び原燃料より水素を生成する改質器１１３を有する交換カートリッジ１１１と、改質器１１３により生成された水素により発電する燃料電池セル１４０を有する燃料電池装置本体部１２０とを備え、交換カートリッジ１１１は燃料電池装置本体部１２０に対して着脱自在に設けられている燃料電池装置１１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素元素を含む原燃料が貯留される燃料容器及び前記原燃料より水素を生成する改質器を有する交換カートリッジと、
前記改質器により生成された水素により発電する燃料電池セルを有する燃料電池装置本体とを備え、
前記交換カートリッジは前記燃料電池装置本体部に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記改質器は断熱容器内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記交換カートリッジは、前記改質器の副生成物である一酸化炭素の選択酸化反応を行う一酸化炭素除去器をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記燃料容器内の原燃料は液体であり、
前記燃料電池装置本体部には、液体の原燃料を気化させる気化器が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記燃料電池装置本体部は、前記燃料容器内の前記原燃料を前記気化器に送出する燃料ポンプが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
水を貯留する水容器と、
前記水を還元することにより水素を生成する水素発生器と、
前記水素発生器により生成された水素により発電する燃料電池セルを有する燃料電池装置本体とを備え、
前記交換カートリッジは前記燃料電池装置本体部に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項７】
前記水素発生器は断熱容器内に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
前記燃料電池装置本体部には、前記水容器内の水を気化させる気化器が設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記燃料電池装置本体部は、前記水容器内の水を前記気化器に送出する水供給ポンプが設けられていることを特徴とする請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１０】
前記交換カートリッジは、前記燃料電池セルより排出される未反応の水素を燃焼させる触媒燃焼器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、
前記燃料電池装置より電力が供給される電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は燃料の電気化学反応により電力を取り出すものであり、燃料電池の研究・開発が広く行われている。燃料電池の電気化学反応に用いる燃料としては、メタノール等の原燃料を改質器で改質することで生成した水素ガスが挙げられる。
【０００３】
これらの燃料は、通常は燃料電池装置から着脱可能な容器に貯留することが考えられている。（例えば、特許文献１参照）。
また、金属微粉末により水を還元させることで水素を発生させる水素発生器も提案されている（例えば、特許文献２，３参照）
【特許文献１】特開２００３−３２３９１１号公報
【特許文献２】特開２００４−１４９３９４号公報
【特許文献３】特開２００７−５２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、改質器で原燃料を改質させる反応には、触媒が用いられる。この触媒は高温での反応に用いられるため、経時劣化が生じ、交換が必要となる。また、改質器での副産物である一酸化炭素は燃料電池セルに悪影響があるため、これを酸化して除去する一酸化炭素除去器が設けられる。一酸化炭素の酸化反応にも触媒が用いられ、この触媒も高温での反応に用いられるため、経時劣化が生じ、交換が必要となる。
【０００５】
また、水素発生器に用いる金属微粉末についても、水を還元し自らは酸化されるため、定期的に交換する必要がある。
また、改質器や一酸化炭素除去器は高温で反応するために断熱容器に収納しており、水素発生器においても反応により熱が発生するために断熱容器に収納している。経時的に断熱性が低下した場合には断熱容器自体も交換する必要がある。
【０００６】
しかし、改質器や一酸化炭素除去器、あるいは水素発生器、及びこれらを収納する断熱容器が燃料電池装置の内部に設けられていると、触媒や金属微粉末等を交換することが困難であった。
【０００７】
本発明の課題は、触媒や金属微粉末等の交換を容易に行うことができる燃料電池装置及び電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、燃料電池装置であって、水素元素を含む原燃料が貯留される燃料容器及び前記原燃料より水素を生成する改質器を有する交換カートリッジと、前記改質器により生成された水素により発電する燃料電池セルを有する燃料電池装置本体とを備え、前記交換カートリッジは前記燃料電池装置本体部に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池装置であって、前記改質器は断熱容器内に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の燃料電池装置であって、前記交換カートリッジは、前記改質器の副生成物である一酸化炭素の選択酸化反応を行う一酸化炭素除去器をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記燃料容器内の原燃料は液体であり、前記燃料電池装置本体部には、液体の原燃料を気化させる気化器が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池装置本体部は、前記燃料容器内の前記原燃料を前記気化器に送出する燃料ポンプが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、燃料電池装置であって、水を貯留する水容器と、前記水を還元することにより水素を生成する水素発生器と、前記水素発生器により生成された水素により発電する燃料電池セルを有する燃料電池装置本体とを備え、前記交換カートリッジは前記燃料電池装置本体部に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の燃料電池装置であって、前記水素発生器は断熱容器内に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池装置本体部には、前記水容器内の水を気化させる気化器が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池装置本体部は、前記水容器内の水を前記気化器に送出する水供給ポンプが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記交換カートリッジは、前記燃料電池セルより排出される未反応の水素を燃焼させる触媒燃焼器をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、電子機器であって、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、前記燃料電池装置より電力が供給される電子機器本体と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、触媒や金属微粉末等の交換を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２１】
〔第1実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
【００２２】
電子機器１００は、電子機器本体１０１と、燃料電池装置１１０と、等から概略構成される。燃料電池装置１１０は後述するように、電気エネルギーを生成し電子機器本体１０１に供給する。
【００２３】
次に、燃料電池装置１１０について説明する。この燃料電池装置１１０は、電子機器本体１０１に出力する電気エネルギーを生成するものであり、交換カートリッジ１１１と、燃料電池装置本体部１２０とからなる。交換カートリッジ１１１と燃料電池装置本体部１２０とは、インターフェイス１１９により接続されている。
【００２４】
交換カートリッジ１１１には、燃料容器１１２、改質器１１３、一酸化炭素除去器１１４、触媒燃焼器１１５、電気ヒータ兼温度センサ１１６、断熱容器１１７等が設けられている。
図２は本実施形態に係る交換カートリッジ１１１を示す模式図である。図２に示すように、改質器１１３、一酸化炭素除去器１１４、触媒燃焼器１１５及び電気ヒータ兼温度センサ１１６は一体に設けられており、断熱容器１１７内に収納されている。これらの反応器を断熱容器１１７に収納することにより、反応器の熱効率の向上や、熱損失の低減を図ることができる。
なお、これらの反応器は、断熱容器１１７を貫通する反応器出入管１１９ａ（インターフェイス１１９）と接続されている、反応器出入管１１９ａには電気ヒータ兼温度センサ１１６と接続される配線も設けられている。
燃料容器１１２は燃料排出管１１９ｂ（インターフェイス１１９）と接続されている。
【００２５】
本体部１１１には、燃料ポンプ１２１、気化器１２２、改質ガス加湿器１２３ａ、空気加湿器１２３ｂ、燃料電池セル１４０、水素燃焼器１２４、熱交換器１２５、水回収器１２６、水供給ポンプ１２７ａ，１２７ｂ、空気ポンプ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ、制御回路１５０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１、二次電池１５２等が設けられている。
【００２６】
燃料容器１１２はインターフェイス１１９により燃料電池装置本体部１２０の燃料ポンプ１２１と接続されている。燃料容器１１２には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを燃料容器１１２内で別々に貯留してもよい。燃料容器１１２内の混合液は、燃料ポンプ１２１により気化器１２２に送液される。
【００２７】
燃料ポンプ１２１は液体ポンプであり、インターフェイス１１９を介して燃料容器１１２に接続されるとともに、気化器１２２と接続されている。燃料ポンプ１２１は制御回路１５０と電気的に接続されており、制御回路１５０の制御に従って燃料容器１１２内の混合液を気化器１２２に送液する。
【００２８】
気化器１２２は燃料ポンプ１２１及び水供給ポンプ１２７ａに接続されているとともに、インターフェイス１１９により交換カートリッジ１１１の改質器１１３と接続されている。気化器１２２には電気ヒータ兼温度センサ１２２ａが設けられている。電気ヒータ兼温度センサ１２２ａは制御回路１５０と電気的に接続されており、制御回路１５０の制御に従って、燃料ポンプ１２１から送られた燃料と水供給ポンプ１２７ａから送られた水との混合液を約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器１２２で気化した混合気は改質器１１３へ供給される。
【００２９】
改質器１１３は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒等が用いられる。改質器１１３は後述する触媒燃焼器１１５や電気ヒータ兼温度センサ１１６からの伝熱により気化器１２２から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。
【００３０】
ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器１１３では主に次の化学反応式（１）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次の化学反応式（２）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ  …（２）
化学反応式（１）及び（２）の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器１１４に送出される。
【００３１】
一酸化炭素除去器１１４は、改質器１１３が接続されるとともに、インターフェイス１１９により空気ポンプ１３１ａ及び改質ガス加湿器１２３ａと接続されている。一酸化炭素除去器１１４には改質器１１３で生成された改質ガス及び空気が送られ、混合される。
【００３２】
一酸化炭素除去器１１４の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒が担持されている。選択酸化触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等を用いることができる。改質ガス及び空気の混合気体は一酸化炭素除去器１１４の流路を流れ、改質器１１３、触媒燃焼器１１５や電気ヒータ兼温度センサ１１６からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱される。
【００３３】
そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次の化学反応式（３）のような主反応により選択的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル１４０に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2  …（３）
一酸化炭素除去器１１４を通過した改質ガスは燃料電池装置本体部１２０の加湿器１２３ａに送出される。
【００３４】
改質ガス加湿器１２３ａは、一酸化炭素除去器１１４及び水供給ポンプ１２７ｂと接続されているとともに、燃料電池セル１４０の燃料極セパレータ１４４と接続されている。改質ガス加湿器１２３ａは一酸化炭素除去器１１４から供給される改質ガスを水供給ポンプ１２７ｂから供給される水により加湿する。加湿された改質ガスは燃料電池セル１４０の燃料極セパレータ１４４に供給される。
【００３５】
空気加湿器１２３ｂは、空気ポンプ１３１ｂ及び水供給ポンプ１２７ｂと接続されているとともに、燃料電池セル１４０の酸素極セパレータ１４５と接続されている。空気加湿器１２３ｂは空気ポンプ１３１ａから供給される空気を水供給ポンプ１２７ｂから供給される水により加湿する。加湿された空気は燃料電池セル１４０の酸素極セパレータ１４５に供給される。
【００３６】
燃料電池セル１４０は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１４１と、固体高分子電解質膜１４１の両面に形成された燃料極１４２（アノード）及び酸素極１４３（カソード）と、燃料極１４２に改質ガスを供給する燃料供給流路１４４ａが設けられた燃料極セパレータ１４４と、酸素極１４３に酸素を供給する酸素供給流路１４５ａが設けられた酸素極セパレータ１４５と、が積層されている。
燃料供給流路１４４ａは、改質ガス加湿器１２３ａ及び、インターフェイス１１９を介して触媒燃焼器１１５に接続されている。燃料供給流路１４４ａには改質ガス加湿器１２３ａより加湿された改質ガスが供給される。燃料供給流路１４４ａを通過した改質ガス（オフガス）は触媒燃焼器１１５に供給される。
酸素供給流路１４５ａは、空気加湿器１２３ｂ及び水素燃焼器１２４に接続されている。酸素供給流路１４５ａには空気加湿器１２３ｂより加湿された空気が供給される。酸素供給流路１４５ａを通過した空気は水素燃焼器１２４に供給される。
【００３７】
固体高分子電解質膜１４１は水素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極１４２には燃料供給流路１４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極１４２では改質ガス中の水素による次の電気化学反応式（４）に示す反応が起こる。
Ｈ2→２H+＋２ｅ-  …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１４１を透過して酸素極１４３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１４６に供給される。
【００３８】
酸素極１４３には、空気が酸素供給流路１４５ａを介して送られる。酸素極１４３では固体高分子電解質膜１４１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極１４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（５）に示すように水が生成される。
２H+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  …（５）
なお、固体高分子電解質膜１４１の両面には、電気化学反応式（４）、（５）の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。
【００３９】
アノード出力電極１４６及びカソード出力電極１４７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１５１と接続されており、アノード出力電極１４６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１５１を通ってカソード出力電極１４７に供給される。
【００４０】
触媒燃焼器１１５は、インターフェイス１１９により燃料電池セル１４０の燃料極セパレータ１４４、空気ポンプ１２８ｃ、及び水素燃焼器１２４と接続されている。触媒燃焼器１１５には燃料極セパレータ１４４の燃料供給流路１４４ａを通過したオフガスと空気ポンプ１２８ｃより供給される空気とが混合されて供給され、触媒により未反応の水素を酸化させる。反応物は水素燃焼器１２４に供給される。
【００４１】
電気ヒータ兼温度センサ１１６は、インターフェイス１１９を介して制御回路１５０と電気的に接続されており、制御回路１５０の制御に従って触媒燃焼器１１５の温度制御が行われる。
【００４２】
水素燃焼器１２４は、インターフェイス１１９により触媒燃焼器１１５と接続されているとともに、燃料電池セル１４０の酸素極セパレータ１４５及び熱交換器１２５と接続されている。水素燃焼器１２４には触媒燃焼器１１５を通過した反応物と、酸素極セパレータ１４５の酸素供給流路１４５ａを通過した空気が供給され、触媒燃焼器１１５で未反応の水素が触媒により酸化される。燃焼熱は燃料電池セル１４０の加温に用いられる。
【００４３】
熱交換器１２５は、水素燃焼器１２４及び水回収器１２６と接続されており、水素燃焼器１２４を通過した排ガスと、例えば燃料電池セル１４０に供給される空気等との間で熱交換が行われる。熱交換器１２５を通過した排ガスは水回収器１２６に供給される。
【００４４】
水回収器１２６は、熱交換器１２５及び水供給ポンプ１２７ａ，１２７ｂに接続されるとともに、電子機器１００の外部へ通じる排気口１２９に接続されている。水回収器１２６では、例えば気液分離膜等により熱交換器１２５を通過した排ガス中の水を回収して水供給ポンプ１２７ａ，１２７ｂに供給し、残りの気体成分を排気口１２９より電子機器１００の外部へ排出する。
【００４５】
水供給ポンプ１２７ａは水回収器１２６及び気化器１２２に接続されている。水供給ポンプ１２７ａは制御回路１５０と電気的に接続されており、制御回路１５０の制御に従って水回収器１２６により回収された水を気化器１２２に水を供給する。
【００４６】
水供給ポンプ１２７ｂは水回収器１２６、加湿器改質ガス加湿器１２３ａ及び空気加湿器１２３ｂに接続されている。水供給ポンプ１２７ｂは制御回路１５０と電気的に接続されており、制御回路１５０の制御に従って水回収器１２６により回収された水を加湿器改質ガス加湿器１２３ａ及び空気加湿器１２３ｂに水を供給する。
【００４７】
空気ポンプ１３１ａは電子機器１００の外部へ通じる吸気口１３２に接続されているとともに、インターフェイス１１９を介して一酸化炭素除去器１１４に接続されている。空気ポンプ１３１ａは制御回路１５０と電気的に接続されており、制御回路１５０の制御に従って、吸気口１３２から吸入した外気を一酸化炭素除去器１１４に供給する。
【００４８】
空気ポンプ１３１ｂは電子機器１００の外部へ通じる吸気口１３２に接続されているとともに、インターフェイス１１９を介して触媒燃焼器１１５に接続されている。空気ポンプ１３１ｂは制御回路１５０と電気的に接続されており、制御回路１５０の制御に従って、吸気口１３２から吸入した外気を触媒燃焼器１１５に供給する。
【００４９】
空気ポンプ１３１ｃは電子機器１００の外部へ通じる吸気口１３２に接続されているとともに、空気加湿器１２３ｂに接続されている。空気ポンプ１３１ｂは制御回路１５０と電気的に接続されており、制御回路１５０の制御に従って、吸気口１３２から吸入した外気を空気加湿器１２３ｂに供給する。
【００５０】
制御回路１５０は電気ヒータ兼温度センサ１１６，１２２ａ、水供給ポンプ１２７ａ，１２７ｂ、空気ポンプ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃと電気的に接続され、これらを制御する。また、制御回路１５０はＤＣ／ＤＣコンバータ１５１、二次電池１５２、及びインターフェイス１５３を介して電子機器本体１０１と接続されている。制御回路１５０はＤＣ／ＤＣコンバータ１５１より供給された電力を二次電池１５２に蓄電するとともに、インターフェイス１５３を介して電子機器本体１０１に供給する。
【００５１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１は燃料電池セル１４０により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１０１に供給するとともに、電気エネルギーを二次電池１５２に充電する。
【００５２】
本実施形態においては、燃料容器１１２、改質器１１３、一酸化炭素除去器１１４、触媒燃焼器１１５が交換カートリッジ１１１に設けられているため、燃料容器１１２内の燃料がなくなったときは、交換カートリッジ１１１を交換することにより、燃料容器１１２だけでなく、改質器１１３、一酸化炭素除去器１１４、触媒燃焼器１１５も交換することとなる。
【００５３】
改質器１１３、一酸化炭素除去器１１４、触媒燃焼器１１５の触媒は高温での反応に用いられるため、劣化しやすく、定期的に交換する必要がある。本実施形態では、交換カートリッジ１１１内にこれらの反応器が設けられているため、燃料容器１１２内の燃料がなくなるたびに、これらの反応器を容易に交換することができる。したがって、触媒の劣化による改質器１１３の水素生成率の低下、一酸化炭素除去器１１４の一酸化炭素除去率の低下、触媒燃焼器１１５の水素燃焼率の低下により燃料電池装置１１０の発電効率が低下することを防ぐことができる。
【００５４】
一方、燃料ポンプ１２１、気化器１２２や燃料電池セル１４０、その他の交換が不要または交換頻度が少ない装置や反応器については、燃料電池装置本体部１２０に設けられており、交換カートリッジ１１１の交換後も継続して使用される。このため、触媒を有する反応器等、交換が必要な部分のみを容易に交換することができる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００５６】
図３は本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。本実施形態においては、燃料容器１１２の代わりに水容器２１２が交換カートリッジ２１１に設けられている。また、改質器１１３及び一酸化炭素除去器１１４の代わりに、水素発生器２１３が交換カートリッジ２１１に設けられており、空気ポンプ１３１ａが省略されている。水素発生器２１３及び触媒燃焼器２１５を断熱容器２１７に収納することにより、反応器の熱効率の向上や、熱損失の低減を図ることができる。
【００５７】
水素発生器２１３には水を還元して自らは酸化されることにより水素を発生させる金属微粒子や、加水分解されることにより水素を発生させる金属酸化物等が設けられている。ここで、金属微粒子としては、例えばアルミニウム微粒子等が挙げられる。また、金属水素化物としては、例えばＮａＢＨ4等が挙げられる。
【００５８】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、水容器２１２、水素発生器２１３、触媒燃焼器２１５が交換カートリッジ２１１に設けられているため、水容器２１２内の水がなくなったときに交換カートリッジ２１１を交換することにより、水容器２１２だけでなく、水素発生器２１３、触媒燃焼器２１５も交換される。このため、触媒を有する触媒燃焼器２１５に加え、酸化された金属微粉末や加水分解された金属水素化物を有する水素発生器２１３の交換も容易に行うことができる。
【００５９】
一方、水ポンプ２２１、気化器２２２や燃料電池セル２４０、その他の交換が不要または交換頻度が少ない装置や反応器については、燃料電池装置本体部２２０に設けられており、交換カートリッジ２１１の交換後も継続して使用される。このため、触媒を有する反応器等、交換が必要な部分のみを容易に交換することができる。
【００６０】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００６１】
本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。本実施形態においては、燃料電池セル３４０に固体酸化物型の燃料電池が用いられており、加湿器１２３ａ，１２３ｂが不要となっている。また、後述するように、固体酸化物型の燃料電池では、一酸化炭素も発電に用いることができるため、一酸化炭素除去器が不要であり、空気ポンプ１３１ａが不要となっている。このため、交換カートリッジ３１１には、燃料容器３１２、改質器３１３、触媒燃焼器３１５、電気ヒータ兼温度センサ３１６が設けられているが、一酸化炭素除去器は設けられていない。
【００６２】
以下、燃料電池セル３４０で生じる反応について説明する。
燃料電池セル３４０は、電解質３４１と、電解質３４１の両面に形成された燃料極３４２（アノード）及び酸素極３４３（カソード）と、燃料極３４２に改質ガスを供給する燃料供給流路３４４ａが設けられた燃料極セパレータ３４４と、酸素極３４３に酸素を供給する酸素供給流路３４５ａが設けられた酸素極セパレータ３４５と、が積層されている。
【００６３】
電解質３４１は酸素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極３４２には燃料供給流路３４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極３４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質３４１を通過した酸素イオンによる次の電気化学反応式（６）、（７）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ-  …（６）
ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ-  …（７）
生成した電子はアノード出力電極３４６に供給される。未反応の改質ガス及び生成した水、一酸化炭素の混合気（オフガス）は触媒燃焼器３１５に供給される。
【００６４】
酸素極３４３には酸素供給流路３４５ａを介して、熱交換器３２５により加熱された酸素（空気）が供給される。酸素極３４３では、酸素と、カソード出力電極３４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（８）に示す反応が起こる。
１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2-  …（８）
生成した酸素イオンは電解質３４１を通過して燃料極３４２に供給される。未反応の酸素（空気）は水素燃焼器３２４に供給される。
【００６５】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、燃料容器３１２、改質器３１３、触媒燃焼器３１５が交換カートリッジ３１１に設けられているため、燃料容器３１２内の燃料がなくなったときに交換カートリッジ３１１を交換することにより、燃料容器３１２だけでなく、改質器３１３、触媒燃焼器３１５も交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る交換カートリッジ１１１を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００，２００，３００  電子機器
１０１，２０１，３０１  電子機器本体
１１０，２１０，３１０  燃料電池装置
１１１，２１１，３１１  交換カートリッジ
１１２，３１２  燃料容器
１１３，３１３  改質器
１１４  一酸化炭素除去器
１１７，２１７，３１７  断熱容器
１２０，２２０，３２０  燃料電池装置本体部
１２１，３２１  燃料ポンプ
１４０，２４０，３４０  燃料電池セル
２１２  水容器
２１３  水素発生器
２２１  水ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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