專利名稱：可燃物傳感器和包括該可燃物傳感器的燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可燃物傳感器，更具體地說，涉及當(dāng)發(fā)生燃料從燃料 箱或燃料流路泄漏時(shí)能夠使其周圍的人通過氣味意識到燃料泄漏的可 燃物傳感器。
此外，本發(fā)明涉及將該可燃物傳感器引入其中的燃料電池，由此 能夠提供比相關(guān)技術(shù)燃料電池快和可靠的燃料泄漏信息。
背景技術(shù)：
在環(huán)境問題例如全球變暖、原油價(jià)格上漲等的背景下，有關(guān)石油 的替代能源的研究和開發(fā)在積極地進(jìn)行。石油的替代能源的實(shí)例包括 通過風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、光電發(fā)電和燃料電池而得到的能源。其中， 燃料電池能夠在不考慮天氣條件下進(jìn)行發(fā)電并且能夠以較小尺寸設(shè) 計(jì)，因此在汽車工業(yè)和移動設(shè)備工業(yè)對其進(jìn)行了各種改進(jìn)。具體地說， 使用氫作為燃料的燃料電池與使用甲醇作為燃料的其他燃料電池相 比，具有更高的輸出。此外，氫具有對人體無害的優(yōu)點(diǎn)。
但是，氫為無色且無味的氣體。因此，當(dāng)氫從燃料電池泄漏出時(shí)， 難以意識到其泄漏。因此，需要快速且可靠地通知?dú)湫孤┑南到y(tǒng)。
迄今，作為當(dāng)燃料泄漏發(fā)生時(shí)使其周圍的人意識到燃料泄漏的方 法，構(gòu)想了將有味物質(zhì)預(yù)先添加到燃料氣體中的方法。該方法廣泛地 用于城市煤氣等。但是，在將該方法用于燃料電池的情況下，當(dāng)直接 使用添加有有味物質(zhì)的燃料氣體時(shí)，對電解質(zhì)膜或催化劑產(chǎn)生不利影 響，由此導(dǎo)致輸出下降。由于該原因，在相關(guān)技術(shù)燃料電池中，在燃 料到達(dá)電解質(zhì)膜或催化劑前必須將有味物質(zhì)除去。例如，日本專利申
請公開No. 2002-29701公開了通過在包括有味物質(zhì)的氫即將達(dá)到燃料 電池的發(fā)電部分前提供除味部分來將該有味物質(zhì)除去的方法。此外，日本專利申請公開No. 2004-134273公開了在發(fā)電部分對氫除p未的方 法，以及日本專利申請公開No. 2004-308893公開了通過在燃料箱中提
供有味物質(zhì)去除盒來進(jìn)行除味的方法。
另一方面，作為在不將有味物質(zhì)添加到燃料氣體中的情況下檢測 燃料泄漏的方法，日本專利申請公開No. 2004-229357公開了如下方 法其中提供密封容器以將構(gòu)成燃料供給通道的管道之間的連接部分 以及其他部件均包圍，并且當(dāng)檢測到密封容器內(nèi)壓力升高時(shí)，將其中 混合有有味物質(zhì)的氣體釋放到外部。
但是，在上述相關(guān)的實(shí)例中，在其中預(yù)先將有味物質(zhì)添加到燃料 中的檢測可燃物的方法中，需要添味和除味的設(shè)備。因此，器件的大 小增加。因此，存在的問題是該方法不能用于在移動設(shè)備等中使用的 小型燃料電池。此外，存在的問題是，在除味之后燃料流動的部分中 發(fā)生泄漏的情況下，不能通知該泄漏。如在日本專利申請7>開 No. 2004-229357中公開那樣，使用密封容器的方法具有的問題是該方 法不能用于需要吸入外部空氣的燃料電池的發(fā)電部分等。
本發(fā)明已鑒于上述問題而提出。本發(fā)明的目的在于提供可燃物傳 感器，該傳感器使從寬范圍中選擇安裝位置成為可能，該安裝位置包 括燃料電池中需要吸入空氣的位置，進(jìn)而能夠節(jié)省空間。具體地說， 本發(fā)明的目的在于提供可燃物傳感器，該傳感器能夠通過與可燃物的 反應(yīng)而釋放有味物質(zhì)，由此由于有味物質(zhì)的氣味而檢測和通知該可燃 物從燃料箱或燃料流路的泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
質(zhì)傳感器快且可i地通:燃料泄漏的可燃物傳^器，以及將該可燃物 傳感器引入其中的燃料電池。
本發(fā)明提供具有如下所述結(jié)構(gòu)的可燃物傳感器。
根據(jù)本發(fā)明，提供用于向外部告知檢測到可燃物的可燃物傳感器，此外，本發(fā)明提供結(jié)構(gòu)如下所述的燃料電池。
根據(jù)本發(fā)明，提供燃料電池，其包括
向其供給燃料的燃料電極；
向其供給氧化劑的氧化劑電極；
在該燃料電極和該氧化劑電極之間提供的具有離子傳導(dǎo)體的燃料 電池單元； 燃料流路； 氧化劑流路；和
可燃物傳感器，其包括由于可燃物的化學(xué)反應(yīng)而釋放有味物質(zhì)的 有味物質(zhì)釋放部件。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能在小空間中安裝的可燃物傳感器。此外， 其具有不需要電源的簡單結(jié)構(gòu)，以至本發(fā)明能夠提供能夠從各種安裝 位置和安裝模式中進(jìn)行選擇的可燃物傳感器。
通過將根據(jù)本發(fā)明的可燃物傳感器安裝到燃料電池上，當(dāng)發(fā)生燃 料從燃料箱或燃料流路中泄漏時(shí)，與相關(guān)技術(shù)的燃料電池相比，能夠 提供能迅速并且可靠地向外部告知該泄漏的燃料電池。
由以下參照附圖的示例性實(shí)施方案的說明中，本發(fā)明進(jìn)一步的特 征將變得清楚。


圖l是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的可燃物傳感器的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示 意圖。
圖2是表示作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的可燃物傳感器的結(jié)構(gòu)實(shí) 例，具有作用部分的可燃物傳感器的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的微膠嚢的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖。 圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池的實(shí)例的示意圖。 圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的實(shí)例的示意圖。 圖6是表示燃料電池的催化劑層的示意圖，該燃料電池包括根據(jù) 本發(fā)明實(shí)施方案的可燃物傳感器。圖7是表示燃料電池的擴(kuò)散層的示意圖。
圖8是表示燃料電池的擴(kuò)散層的示意圖，該燃料電池包括根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施方案的可燃物傳感器。
圖9是表示燃料電池的催化劑層的示意圖，該燃料電池包括根據(jù) 本發(fā)明實(shí)施方案的可燃物傳感器。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的可燃物傳感器，是具有有味物質(zhì)釋放部件的可燃物 傳感器，當(dāng)可燃物與可燃物傳感器接觸時(shí)該有p木物質(zhì)釋放部件用于因 可燃物的化學(xué)反應(yīng)而釋放有p未物質(zhì)。
對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明。
圖l表示根據(jù)該實(shí)施方案的可燃物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的可燃物傳感器的表面的至少一部分 具有反應(yīng)部分11作為有味物質(zhì)釋放部件，當(dāng)可燃物與其接觸時(shí)該反應(yīng) 部分11產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)部分11可以只由當(dāng)該反應(yīng)部分11與該 可燃物接觸時(shí)用于通過反應(yīng)產(chǎn)生有味物質(zhì)的材料制成?；蛘撸摲磻?yīng) 部分11可以由該材料和保持該材料的粘結(jié)劑的混合物制成。支撐基底 部件21是用于保持反應(yīng)部分11的形狀的基底部件并且因需要而提供。
進(jìn)而，如圖2中所示，有味物質(zhì)釋放單元可以具有包括反應(yīng)部分 12和作用部分31的結(jié)構(gòu)，當(dāng)可燃物與其接觸時(shí)該反應(yīng)部分12使化學(xué) 反應(yīng)發(fā)生，該作用部分提供在該反應(yīng)部分12的附近，用于因與由該反 應(yīng)產(chǎn)生的熱或產(chǎn)物的作用而釋放該有味物質(zhì)。該作用部分31的至少一 部分由發(fā)生該作用前不產(chǎn)生氣味但由于與由該反應(yīng)部分11中引起的 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱或產(chǎn)物的作用而產(chǎn)生氣味的材料制成。該支撐基底 部件用附圖標(biāo)記21表示。
在這種情況下該作用的實(shí)例包括汽化、熔化、化學(xué)反應(yīng)、溶解、 分解、鍵合、聚合和物理作用。
本發(fā)明中使用的可燃物的實(shí)例包括氫氣，烴類氣體例如天然氣， 和烴類液體例如曱醇、乙醇，和醚。能夠用于該反應(yīng)部分11并且通過直接與該可燃物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) 而產(chǎn)生有味物質(zhì)的材料的理想的實(shí)例包括硫、硫化鐵、硫化合物、碘、 氯化鐵、卣素化合物、過氧化二?；?、過氧化二烷基、過氧縮酮、烷 基過氧化酯、酮類和二硫化物。此外，可以通過將其包括在其中或使 其流過該反應(yīng)部分11來使用空氣中的氮作為通過與該可燃物反應(yīng)而 產(chǎn)生有味物質(zhì)的材料。
在這種情況下使用的有味物質(zhì)的實(shí)例包括氨、疏化氫、溴化氫、 碘化氫、氯化氫、曱醇、乙醇、丙醇、苯酚、醇類、曱酸、乙酸、丙 酸、苯曱酸、羧酸類、甲醛、乙醛、苯曱醛、醛類、曱硫醇、乙硫醇、 苯硫酚和硫醇類。
能夠用于該反應(yīng)部分12并且通過與該可燃物反應(yīng)而產(chǎn)生熱的材 料的理想的實(shí)例包括金屬氧化物、萘、芳族化合物、過渡金屬、過渡 金屬合金、稀土金屬、稀土金屬合金、釩、鎂、鎂合金、鈀、鈣、鈣 合金和貯氫合金。此外，可以通過將其包括在其中或使其流過該反應(yīng) 部分12來使用空氣中的氧和氮作為通過與該可燃物反應(yīng)而產(chǎn)生熱的 材料。
在這種情況下使用的有味物質(zhì)的實(shí)例包括月桂酸、脂肪酸類、乳 酸、馬來酸、水楊酸、苯曱酸、鄰苯二曱酸、芳族羧酸類、酒石酸、 醋酸乙酯、酯類、鯨蠟醇、醇類、萘、糞臭素、吲哚、癸酸、對二氯 苯、甲酚、N，N-二曱基甲酰胺和乙酰胺。
能夠用于該反應(yīng)部分12并且通過與該可燃物反應(yīng)而產(chǎn)生水的材 料的理想的實(shí)例包括氧化銅、氧化銀、氧化鉑、金屬氧化物、氧化硅 和其他氧化物。此外，可以通過將其包括在其中或使其流過該反應(yīng)部 分12來使用空氣中的氧作為通過與該可燃物反應(yīng)而產(chǎn)生水的材料。該 水起到用于釋放有味物質(zhì)的中間產(chǎn)物的作用。
與當(dāng)該可燃物化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的水反應(yīng)，由此釋^L有味物質(zhì)的材 料的理想的實(shí)例包括乙酰胺、甲酰胺、二曱基甲酰胺、乙酰胺、N-乙 酰苯胺、苯曱酰胺、酰胺類、硫代酸酯類、醋酸乙酯、丁酸甲酯、甲 酸乙酯、酯類、碳化鉀、碳化鋁、氯化鐵、溴化鐵、碘化鐵、卣化金
8屬、疏化鐵、硫化合物、縮醛類和縮酮類。
在這種情況下使用的有味物質(zhì)的實(shí)例包括氨、甲胺、二曱胺、苯 胺、胺類、甲酸、乙酸、丙酸、苯曱酸、羧酸類、甲硫醇、乙疏醇、 苯硫酚、硫醇類、甲醇、乙醇、丙醇、苯酚、醇類、乙炔、甲烷、溴 化氫、碘化氫、氯化氫、疏化氫、甲醛、乙醛、苯曱醛、醛類、丙酮、 甲基乙基酮、二乙酮和酮類。
此外，作為另一結(jié)構(gòu)，可以如圖3中所示將有味物質(zhì)51包含在微 膠嚢41中。在該結(jié)構(gòu)中，通過該可燃物的化學(xué)反應(yīng)而使該孩i膠嚢41 破裂，從而將包舍在其中的該有味物質(zhì)51釋放到外部。該破裂的實(shí)例 包括機(jī)械破裂、和由于物理或化學(xué)作用引起的溶解和熔化。
該有味物質(zhì)51理想地是甚至以少量也具有能夠察覺的氣味的物 質(zhì)。該有味物質(zhì)51的實(shí)例包括叔丁硫醇、二甲基硫醚和四氫噻吩。
該微膠嚢41可以由直接與該可燃物化學(xué)反應(yīng)從而被該化學(xué)反應(yīng) 破裂的材料制成。在這種情況下該微膠嚢41的材料的實(shí)例包括酚樹 脂、酚醛樹脂、聚丙烯、蜜胺樹脂、聚苯乙烯和纖維素。
或者，該微膠嚢41可以具有其中與該微膠嚢41鄰接提供的反應(yīng) 部分13與該可燃物化學(xué)反應(yīng)，并且由于與反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱或產(chǎn)物的作 用而使該微膠嚢41破裂的結(jié)構(gòu)。這種情況下該微膠嚢41的實(shí)例包括 蜜胺樹脂、明膠、聚氨酯樹脂、聚酰胺、脲醛樹脂和聚脲樹脂。
存在有效的使該微膠嚢41破裂的方法，其中將用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng) 的催化劑施加到該微膠嚢41的表面的一部分上以提供構(gòu)成該反應(yīng)部 分13的催化劑部分，并且利用該催化劑部分中的催化燃燒。在該方法 中，用通過該催化燃燒的產(chǎn)物例如熱或水使其破裂的材料制備該微膠 囊。結(jié)果，當(dāng)該可燃物在該催化劑部分引起該催化燃燒時(shí)，通過由此 產(chǎn)生的產(chǎn)物例如熱或水的作用能夠使該微膠囊41破裂。能夠?qū)?其中的該有味物質(zhì)51排出到外部。施加到該催化劑部分的催化劑的種 類包括鉑和鈀。但是，本發(fā)明并不限于這些。
根據(jù)本發(fā)明的可燃物傳感暴能夠提供于燃料電池。
在這種情況下，對該燃料電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在這種情況下，
9將聚合物電解質(zhì)燃料電池用作實(shí)例。但是，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)
明可以適合地應(yīng)用于其他類型的燃料電池。圖4是該燃料電池的結(jié)構(gòu) 示意圖。圖5是表示燃料電池系統(tǒng)的實(shí)例的結(jié)構(gòu)圖。圖4和5中，用 附圖標(biāo)記61表示燃料電池單元并且用附圖標(biāo)記65表示電極。
將用作燃料的該可燃物存儲在燃料箱63中并且通過燃料流路64 將其供給到燃料電極613。該燃料電極613包括擴(kuò)散層672和催化劑 層692。
作為燃料，使用易燃性氣體例如氫和烴，或易燃性液體例如甲醇、 乙醇和醚。其中，具有高電效率的氫、曱醇和乙醇是優(yōu)選的，并且能 夠?qū)⑷剂想姵氐妮敵鎏岣叩阶畲蟪潭鹊臍涫歉鼉?yōu)選的。
將氧化劑供給到氧化劑電極611。該氧化劑電極611包括擴(kuò)散層 和671和催化劑層691。
作為氧化劑，使用空氣、氧等。特別當(dāng)使用空氣作為該氧化劑時(shí)， 適宜地將該空氣從空氣孔62供給。此外，除了供給該空氣作為該氧化 劑的方法外，可以采用從含有該氧化劑的罐供給該氧化劑的方法。
以下對其中使用氫作為該燃料并且使用空氣作為該氧化劑的情 況進(jìn)行說明。但是，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，該氫和該空氣并不是必須的。
該氧化劑和該燃料分別通過該擴(kuò)散層671和672。該燃料使用配 置在該燃料電極613中的催化劑進(jìn)行反應(yīng)。該氧化劑使用配置在該氧 化劑電極611中的催化劑進(jìn)行反應(yīng)。通過在該燃料電極中的反應(yīng)，該 氫被分解為氫離子和電子。該氫離子通過作為離子傳導(dǎo)體的聚合物電 解質(zhì)膜612到達(dá)該氧化劑電極。該電子被引入電極以作為電取出到外 部，然后到達(dá)該氧化劑電極。在該氧化劑電極，在該催化劑上，該氬 離子和該電子與氧結(jié)合以產(chǎn)生水。
在這些反應(yīng)中，通常，該燃料和該氧化劑并不彼此混合并且各自 在各自電極的催化劑上進(jìn)行該反應(yīng)。
正常運(yùn)行時(shí)在室溫環(huán)境下該燃料電池達(dá)到的溫度為約40-80匸。 另一方面，在該燃料和該氧化劑彼此混合以產(chǎn)生不合需要的催化燃燒 的情況下，，取決于該燃料和該氧化劑的混合比，該燃料電池的溫;變在大多數(shù)情況下超過ioox:。因此，在使用如圖3中所示其中該^:膠嚢
41含有該有味物質(zhì)51的結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選該微膠囊41由在40-80 。C下不產(chǎn)生變化例如熔化并且在等于或大于IOOC的高溫下熔化以排 出該有味物質(zhì)51的含有該有味物質(zhì)51的材料制成。
本發(fā)明的可燃物傳感器90的安裝位置可以是以下位置以外的任 何位置該燃料電極613的內(nèi)部、該燃料流路64的內(nèi)部、連接部分 68的內(nèi)部和該燃料箱63的內(nèi)部。但是，為了該燃料泄漏一發(fā)生便迅 速察覺燃料泄漏，優(yōu)選將該可燃物傳感器90安裝在該燃料泄漏可能發(fā) 生的位置。例如，該安裝可以是該氧化劑電極611側(cè)的該聚合物電解 質(zhì)膜612的周圍部分、發(fā)電部分和燃料箱之間的連接部分68的外部等。 圖4表示將該可燃物傳感器90配置在該連接部分68的外部上的實(shí)例。
在將該可燃物傳感器90安裝在該聚合物電解質(zhì)膜612的周圍部 分中的情況下，優(yōu)選將該可燃物傳感器90安裝在氧化劑流路66或該 氧化劑電極611中。在該氧化劑電極611包括該催化劑層和該擴(kuò)散層 671的情況下，該可燃物傳感器90可以安裝在該催化劑層和該擴(kuò)散層 671的之一中后者它們兩者中。在將該可燃物傳感器90安裝在該氧化 劑電極611的催化劑層中的情況下，該燃料電池的催化劑層可以也充 當(dāng)本發(fā)明的可燃物傳感器的催化劑部分?；蛘撸梢詫⒃摯呋瘎┎糠?與該催化劑層分離地提供。
以上述方式釋放的有味物質(zhì)通過該氧化劑流路擴(kuò)散到該燃料電 池的外部。因此，甚至當(dāng)該燃料電池或該燃料電池安裝于其上的設(shè)備 沒有運(yùn)行時(shí)，該有味物質(zhì)也能發(fā)揮作用以迅速并可靠地告知用戶或產(chǎn) 生泄漏異常的可能。
根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)檢測到可燃物并 且能夠迅速且可靠地由其周圍察覺可燃物的存在。
應(yīng)注意，根據(jù)上述說明，對其中從反應(yīng)部分的周圍釋放該有味物 質(zhì)的結(jié)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明并不限于此。
即，該反應(yīng)部分11和該有味物質(zhì)51可以在彼此遠(yuǎn)離的位置提供。 例如，可以使用其中^r測到在該氧化劑流路66中提供的該反應(yīng)部分中產(chǎn)生的熱或產(chǎn)物以釋放在該燃料電池61的外部提供的有味物質(zhì)51的 結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu)，使適應(yīng)該燃料電池安裝于其上的設(shè)備的形狀的靈 活的提供成為可能。
以下對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(實(shí)施例1 )
在實(shí)施例1中，對其中將根據(jù)本發(fā)明的可燃物傳感器安裝在氧化 劑流路中的燃料電池裝置進(jìn)行說明。
首先，作為該可燃物傳感器，采用以下方法制備由含有叔丁硫醇 作為有味物質(zhì)的蜜胺樹脂制成的微膠囊。該微膠囊的直徑為約5ym。 將極少量的鉑黑(顆粒直徑為10-30nm)施加到該;微膠嚢的表面。
向300重量份通過將苯乙烯-馬來酸酐共聚物(由Monsanto Company制造)溶解于少量氫氧化鈉而制備的pH4. 5的5wt。/。溶液中， 加入200重量份叔丁石危醇(由Kishida Chemical Co. ， Ltd.制造)， 并且通過使用超級均化器對生成物進(jìn)行攪拌，以由此使其乳化。
另一方面，將20重量份的蜜胺和45重量份的37wt。/。福爾馬林加 入到35重量份的水中，并且用20wt。/。氫氧化鈉溶液將生成物的pH調(diào) 節(jié)到pH9. 5，并且將生成物在85。C下加熱15分鐘，由此制備蜜胺-甲 醛初始縮合產(chǎn)物的溶液。
其次，將該蜜胺-曱醛初始縮合產(chǎn)物的溶液加入到上述乳化的產(chǎn) 物中并且在75。C下攪拌2小時(shí)，由此得到具有蜜胺樹脂壁膜、含有叔 丁硫醇的微膠嚢的分散體。
在入口溫度120°C、噴嘴壓力lkg/cW和樣品傳輸量5g/min的條 件下，通過噴霧干燥器將如上所述得到的具有蜜胺樹脂壁膜、含有叔 丁硫醇的微膠嚢的分散體噴霧并干燥，由此得到含有叔丁硫醇的微膠 嚢顆粒。
制備的微膠嚢的直徑為約5jam。將極少量的鉑黑(顆粒直徑為 10-30nm)施加到該微膠嚢的表面。
其次，用適當(dāng)?shù)某叽鐚⑴菽嚽懈?。將該含有該有味物質(zhì)和適合 量的粘合劑的微膠嚢混合以施加到泡沫鎳的孔內(nèi)壁的表面。制造得到
12具有其中將泡沫鎳用于充當(dāng)進(jìn)氣口的空氣孔的結(jié)構(gòu)的燃料電池。
以上述方式制造的燃料電池具有如下結(jié)構(gòu)當(dāng)電解質(zhì)膜破裂后作 為燃料的氫泄漏到該氧化劑流路時(shí)，在施加到該空氣孔的微膠囊的表 面上，產(chǎn)生催化燃燒。該微膠嚢的表面的溫度變?yōu)镮OO匸或更高，因 此該微膠囊由于熱而破裂，由此使其中含有的叔丁硫醇釋放。由于其 氣味，將氫泄漏告知用戶或其周圍的人，即外部以至他們能夠察覺該 氬泄漏。
(實(shí)施例2 )
其次，對其中將根據(jù)本發(fā)明的可燃物傳感器提供于燃料電池的氧 化劑電極的催化劑層的情況進(jìn)行說明。
如圖6中所示，該燃料電池的催化劑層具有其中將催化劑71配 置在該聚合物電解質(zhì)膜612上的結(jié)構(gòu)。為了獲得該燃料或該氧化劑的 擴(kuò)散性，該催化劑層由多孔體或細(xì)粒體制成并且與氣體擴(kuò)散電極電連 接。此外，為了有效地形成離子通路，在一些情況下將電解質(zhì)72混入 該催化劑層中。此外，為了增加該催化劑71的使用效率，在一些情況 下將該催化劑71制成細(xì)粒以由載體顆粒73例如碳負(fù)載。
在該實(shí)施例中，如圖6中所示，將含有根據(jù)實(shí)施例1的叔丁硫醇 且包括蜜胺樹脂的微膠嚢51和包括鉑的催化劑顆粒彼此混合，由此形 成該催化劑層。當(dāng)聚合物電解質(zhì)膜612破裂并且燃料通過其向外泄漏 時(shí)，由于該催化劑71的作用，產(chǎn)生催化燃燒。結(jié)果，該催化劑層的溫 度升高。由于由此得到的熱，使該微膠囊41破裂，由此使叔丁疏醇釋 放。由于其氣味，用戶或其周圍的人能夠察覺氫泄漏。該實(shí)施例中使 用的微膠囊可以是具有預(yù)先用催化劑細(xì)粒施加的表面的微膠囊或者具 有沒有用催化劑施加的表面的微膠嚢。 (實(shí)施例3 )
其次，對其中將本發(fā)明的可燃物傳感器提供于燃料電池的擴(kuò)散層 的情況進(jìn)行說明。
如圖7中所示，該燃料電池在該聚合物電解質(zhì)膜612上提供的催 化劑層69的外側(cè)上具有擴(kuò)散層67。該擴(kuò)散層67具有下述結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，在許多情況下擴(kuò)散電極層與該催化劑層69接觸并且使用碳多 孔體。在一些情況下該碳多孔體可以具有微孔層(MPL層)，其中將 碳細(xì)粒和疏水性樹脂例如PTFE在由碳紙或碳布形成的催化劑層側(cè)表 面上彼此混合。此外，還存在如下情況，其中該碳多孔體在其外側(cè)包 括具有擴(kuò)散性的擴(kuò)散收集層(diffusion collecting layer)或?qū)﹄?絕緣具有擴(kuò)散性的擴(kuò)散絕緣層(diffusion insulating layer)。該 擴(kuò)散收集層由通過加工金屬或碳，例如泡沫金屬而得到的材料制成。 用于擴(kuò)散絕緣層的是塑料材料。
在該實(shí)施例中，如圖8中所示，在形成MPL層中，同時(shí)將碳細(xì)粒 811、 PTFE樹脂812、與實(shí)施例1的微膠嚢相同的微膠嚢41彼此混合， 并且將得到的產(chǎn)物施加于碳紙。用附圖標(biāo)記612表示聚合物電解質(zhì)膜 并且用附圖標(biāo)記67表示擴(kuò)散層。在該MPL層和催化劑層彼此接觸的狀 態(tài)下，將具有含微膠嚢的MPL層81的碳多孔體用于該燃料電池的擴(kuò)散 電極層。也在該實(shí)施例中，當(dāng)使該電解質(zhì)膜破裂并且燃料泄漏出時(shí)， 在該燃料電池的催化劑部分發(fā)生催化燃燒。結(jié)果，該催化劑層69的溫 度升高。由于由此得到的熱，使該微膠嚢41破裂，由此使叔丁硫醇釋 放。此外，在預(yù)先將催化劑細(xì)粒施加于該微膠嚢的表面的情況下，在 該微膠嚢的表面發(fā)生該催化燃燒。因此，能夠更可靠地使該微膠嚢41 破裂。
(實(shí)施例4 )
在該實(shí)施例中，如圖4中所示，對將本發(fā)明的可燃物傳感器提供
除了連接閥以外，在該燃料電池的燃料流路64和燃料箱63之間 的連接部分可以提供用于使供給到燃料電極的燃料的壓力穩(wěn)定的壓力 控制閥。在該實(shí)施例中，將根據(jù)實(shí)施例1的微膠嚢混入涂覆劑例如防 銹劑和涂覆材料中，該涂覆劑和涂覆材料被施涂于該連接閥和該壓力 控制閥的外壁，并且對其施以該涂覆。結(jié)果，當(dāng)該連接部分中發(fā)生氫 泄漏時(shí)，在該微膠嚢的表面上產(chǎn)生催化燃燒。由于由此產(chǎn)生的熱，使 該微膠嚢破裂，因此將有味物質(zhì)釋放到外部。(實(shí)施例5 )
在該實(shí)施例中，如圖9中所示，作為有味物質(zhì)釋放部件采用通過 將粉末形式的乙酰胺和催化劑細(xì)粒混合而形成的催化劑層。用附圖標(biāo) 記72表示電解質(zhì)并且用附圖標(biāo)記73表示載體。
當(dāng)該聚合物電解質(zhì)膜612破裂以使燃料通過其向外泄漏時(shí)，在該 燃料電池的催化劑71中，發(fā)生催化燃燒。結(jié)果，該催化劑層的溫度升 高，并且同時(shí)產(chǎn)生水。由于熱和水，乙酰胺42進(jìn)行水解，由此使氨和 醋酸釋放。由于其氣味，用戶或其周圍的人能夠察覺氫泄漏。
盡管參照示例性實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但應(yīng)理解本發(fā)明 并不限于公開的示例性實(shí)施方案。下述權(quán)利要求的范圍應(yīng)給予最寬泛 的解釋以包括全部改變、等同結(jié)構(gòu)和功能。
本申請要求于2006年10月25日提交的日本專利申請 No. 2006-290086的權(quán)益，其由此整體在此通過參考而引入。
權(quán)利要求
1. 用于向外部告知檢測到可燃物的可燃物傳感器，包括由于該可燃物的化學(xué)反應(yīng)而釋放有味物質(zhì)的有味物質(zhì)釋放部件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃物傳感器，其中該有味物質(zhì)包括由 該可燃物的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃物傳感器，其中該有味物質(zhì)包括由 于熱而汽化的物質(zhì)，該熱由該可燃物的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃物傳感器，其中該有味物質(zhì)包括由 中間產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物，該中間產(chǎn)物由該可燃物的化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃物傳感器，其中該有味物質(zhì)包含在 微膠嚢中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可燃物傳感器，其中該微膠囊由直接與 該可燃物化學(xué)反應(yīng)的材料制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可燃物傳感器，其中通過由該可燃物的 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱和中間產(chǎn)物的至少一者使該微膠嚢破裂。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃物傳感器，其還包括用于促進(jìn)該可 燃物的化學(xué)反應(yīng)的催化劑部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可燃物傳感器，其還包括用于促進(jìn)該可 燃物的化學(xué)反應(yīng)的催化劑部分，該催化劑部分提供于該微膠囊的表面 上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的可燃物傳感器，其中該催化劑部 分包含鉑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的可燃物傳感器，其中該中間產(chǎn)物 包括水。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃物傳感器，其中該可燃物包含選 自氫、甲醇和乙醇中的至少一種物質(zhì)。
13. 燃料電池，包括向其供給燃料的燃料電極； 向其供給氧化劑的氧化劑電極； 在該燃料電極和該氧化劑電極之間提供的離子傳導(dǎo)體； 燃料流路； 氧化劑流路；和根據(jù)權(quán)利要求1所迷的可燃物傳感器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料電池，其中該氧化劑電極包含催 化劑層并且該催化劑層提供有該可燃物傳感器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料電池，其中將該可燃物傳感器提 供于燃料箱和該燃料流路之間的連接部分。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠安裝于小空間中的可燃物傳感器以及包括該可燃物傳感器的燃料電池。用于向外部告知檢測到可燃物的可燃物傳感器，包括由于該可燃物的化學(xué)反應(yīng)而釋放有味物質(zhì)的有味物質(zhì)釋放部件。
文檔編號G01N27/416GK101454660SQ200780019318
公開日2009年6月10日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者中窪亨, 井原正二, 山本潤, 森田曉, 茂木聰史 申請人:佳能株式會社