專利名稱：用于燃料電池的燃料盒和帶有燃料盒的燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于燃料電池的燃料盒和帶有燃料盒的燃料電池。
背景技術(shù)：
隨著新近信息時(shí)代的到來，電子裝置如個(gè)人計(jì)算機(jī)中處理的信息的量急劇增加，并且由于信息量的增加而導(dǎo)致電子裝置中的能耗也顯著增加。特別地，在便攜式電子裝置中，由于處理能力的增加而導(dǎo)致的能耗增加帶來了問題。目前，在這樣的便攜式電子裝置中，鋰離子電池通常被用作電源，并且鋰離子電池的能量密度已接近其理論極限。因此，為了延長便攜式電子裝置的連續(xù)使用時(shí)間，要設(shè)定限制，即必須控制CPU(中央處理單元)的驅(qū)動(dòng)頻率以降低能耗。
在這種情況下，使用具有高能量密度和高熱交換率的燃料電池作為電源來代替鋰離子電池，預(yù)期將實(shí)質(zhì)提高便攜式電子裝置的連續(xù)使用周期。
燃料電池由燃料極、氧化劑極(以下這些也被稱之為“催化劑電極”)和這些極之間的電解質(zhì)組成。燃料被提供給燃料極并且氧化劑被提供給氧化劑極以通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。氫通常被用作燃料。但是，近來，通過使用便宜且作為原材料容易處理的甲醇，積極地開發(fā)了其中甲醇被變換而產(chǎn)生氫的變換甲醇型燃料電池和其中甲醇被直接用作燃料的直接型燃料電池。
當(dāng)氫被用作燃料時(shí)，燃料極處的反應(yīng)由下面的反應(yīng)式(1)表示。
(1)
當(dāng)甲醇被用作燃料時(shí)，燃料極處的反應(yīng)由下面的反應(yīng)式(2)表示。
(2)同樣，在兩種情況下，在氧化劑極處的反應(yīng)由下面的反應(yīng)式(3)表示。
(3)特別地，在直接型燃料電池中，由于氫離子可以從甲醇水溶液中獲取，因此不需要任何用于變換或類似處理的裝置，這在將其應(yīng)用于便攜式電子裝置中具有很大的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于液體甲醇水溶液被用作燃料，因此直接型燃料電池具有能量密度非常高的優(yōu)點(diǎn)。
在這樣的液體燃料供應(yīng)型燃料電池中，優(yōu)選地，就使燃料電池在延長的周期中使用來說，燃料成分的濃度在要供應(yīng)到燃料極的液體中要高。
但是，當(dāng)使用具有高親水性的有機(jī)液體燃料如甲醇時(shí)，相應(yīng)于燃料成分的濃度變得更高，燃料成分被擴(kuò)散到包括水的固態(tài)電介質(zhì)膜而到達(dá)氧化劑極的跨越也越易于發(fā)生。該跨越導(dǎo)致電壓和輸出的下降以及燃料效率的降低，因?yàn)閼?yīng)當(dāng)在燃料極處提供電子的有機(jī)液體燃料在氧化劑極處被氧化并且沒有被有效地用作燃料。因此，很難增加要被提供到燃料極的液體中燃料成分的濃度。
因此，提議了一種燃料電池，其包括容納高濃度甲醇的燃料箱以及用于用水稀釋燃料箱中的甲醇的混合箱(日本專利公報(bào)No.2003-223243)。該現(xiàn)有技術(shù)在筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)中使用的燃料電池中采用了如下布置將上述的反應(yīng)式(3)的反應(yīng)產(chǎn)生的水引入混合箱以稀釋高濃度甲醇，之后該稀釋的甲醇被提供給燃料電池。
但是，該布置在關(guān)于以預(yù)定濃度的燃料成分向燃料電池穩(wěn)定提供液體燃料方面仍有改善的空間。同樣，因?yàn)樾枰獙⒃谘趸瘎O處產(chǎn)生的水引入到混合箱的機(jī)制，因此該裝置的布置復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種以預(yù)定濃度向燃料電池穩(wěn)定供應(yīng)液體燃料的技術(shù)。
本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的燃料盒，其包括第一室，用于保持第一液體燃料；第二室，用于保持第二液體燃料；隔壁，用于分隔第一室和第二室；以及安裝部分，其被固定于燃料電池體，其中，第二室被提供有燃料排出口，通過該排出口第二液體燃料傳遞到燃料電池體。
因?yàn)闉橛糜谌剂想姵氐娜剂虾刑峁┝税惭b部分，因此該燃料盒能夠可拆卸地安裝到燃料電池體上。因此，當(dāng)?shù)谝皇抑械囊后w或第二室中的液體完全用完時(shí)，該燃料盒可以容易地被更換為新的燃料盒。進(jìn)一步，因?yàn)槿剂吓懦隹诒徊贾糜诘诙抑?，因此第二室中的液體可以被穩(wěn)定地供應(yīng)到燃料電池體。同樣，因?yàn)闉橛糜谌剂想姵氐娜剂虾刑峁┝说谝皇液偷诙也⑶疫@些室由隔壁分隔開，因此這些室可以容納各自具有不同濃度的燃料。而且，可以使用兩種具有不同濃度的燃料，并且當(dāng)這些燃料的濃度已知時(shí)，可以穩(wěn)定地控制供應(yīng)到燃料電池體的燃料的濃度。結(jié)果是，具有期望的濃度的液體燃料可以被穩(wěn)定地供應(yīng)到燃料電池體。
在用于燃料電池的燃料盒中，可以進(jìn)一步在第一室中布置排出口。利用這樣的布置，第一液體燃料和第二液體燃料都可以被供應(yīng)到燃料電池體。因此，預(yù)定濃度的燃料可以被穩(wěn)定地供應(yīng)到燃料電池體。
根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒容納兩種彼此具有不同濃度的燃料，即第一液體燃料和第二液體燃料。因此，要供應(yīng)到燃料電池體的液體燃料的濃度水平與第一液體燃料的濃度水平或者第二液體燃料的濃度水平相同。但是，當(dāng)燃料電池體工作時(shí)，該輸出特性可以變化。為此原因，優(yōu)選要供應(yīng)到燃料電池體的液體燃料的濃度可以被調(diào)整到期望的濃度，以便燃料電池可以更穩(wěn)定地工作。
在根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒中，第二室可以進(jìn)一步包括燃料入口，從第一室中的燃料排出口供應(yīng)的第一液體燃料被引入到該燃料入口。利用該布置，第一液體燃料可以被引入到第二室。因此，第一液體燃料可以被加入到第二室中的第二液體燃料，并且第二室中的燃料可以被調(diào)整到期望的濃度。因此，可以穩(wěn)定地供應(yīng)具有期望濃度的燃料。
在根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒中，第一液體燃料和第二液體燃料在顏色上可以不同。利用這種布置，通過觀察到顏色上的差異，第一液體燃料或第二液體燃料的濃度和剩余量可以容易地確定。
同樣，根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒可以容納各自具有不同濃度的兩種燃料，即第一液體燃料和第二液體燃料。當(dāng)使用這樣的用于燃料電池的燃料盒時(shí)，第一液體燃料和第二液體燃料的消耗率可以不同。因此，在該不同的液體燃料中的一種仍然保留在燃料盒中的情況下優(yōu)選地避免了更換燃料盒的需要。之后，為了解決該問題并使得期望濃度的液體燃料能夠更穩(wěn)定地供應(yīng)到燃料電池體，根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒可以包括具有第一室的第一容器和具有第二室并且能夠可拆卸地安裝到第一容器的第二容器。利用這種布置，可以根據(jù)每個(gè)容器的容納物的消耗而不同時(shí)間地更換這些容器。因此，可以改善燃料使用方面的效率。進(jìn)一步，也不需要在燃料電池體中提供機(jī)制以回收在氧化劑極處產(chǎn)生的水。同樣，也不需要用于冷凝所回收的水的冷凝器。因此，可以簡化燃料電池的結(jié)構(gòu)。結(jié)果是，這樣的燃料盒可以合適地用于便攜式裝置中使用的燃料電池。
根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒可以進(jìn)一步包括配合部分，其中第一容器和第二容器相互配合。利用這種布置，可以用簡單的結(jié)構(gòu)而使第一容器和第二容器可靠地連接和分離。
根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒可以進(jìn)一步包括用于蓋住燃料排出口的遮蓋部件，該遮蓋部件可以形成為可拆卸的薄層。利用這種布置，可以阻止液體燃料在使用前泄漏。同樣，在使用時(shí)可以移走該封蓋，由此可以將液體燃料供應(yīng)到燃料電池體。
根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒可以進(jìn)一步包括用于蓋住燃料排出口的遮蓋部件，該遮蓋部件可以是具有自動(dòng)密封特性的彈性部件。附帶地，在該描述中，自動(dòng)密封特性是這樣的特性，當(dāng)尖銳穿透部件如針刺穿時(shí)，該穿透部件及其周圍區(qū)域在刺穿的部分中被密封。代表性的例子是由橡膠制成的彈性部件，如由硅橡膠制成的隔膜，由乙烯丙烯橡膠制成的再密封等等。彈性部件當(dāng)被尖銳部件如針刺穿時(shí)產(chǎn)生塑性變形，尖銳部件及其周圍被合適地密封。遮蓋部件由具有自動(dòng)密封特性的彈性部件制成，在使用過程中刺穿部件和遮蓋部件在刺穿部分接觸，由此防止液體燃料泄漏。因此，燃料電池可以安全地工作。當(dāng)期望刺穿某部分時(shí)，至少要刺穿的部分及其周圍可以用彈性部件制成，并且該自動(dòng)密封功能起作用?？梢蕴崆霸谝檀┑牟糠种行纬韶Q井，并且可以向豎井的側(cè)壁施加潤滑劑如硅油。
在根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒中，優(yōu)選地可以檢測第一液體燃料或第二液體燃料的剩余量，以便可以用新的燃料盒替換其中液體燃料已完全用完的燃料盒。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒包括檢測窗，其被布置于第一室或第二室中，用于從外部檢測第一液體燃料的液體表面或者第二液體燃料的液體表面的水平。利用這種布置，通過該檢測窗可以容易地從外部檢測到第一液體燃料的液體表面或者第二液體燃料的液體表面的水平。因此，可以可靠地檢測到液體燃料的剩余量。結(jié)果是，可以更穩(wěn)定地將預(yù)定濃度的液體燃料供應(yīng)到燃料電池體。
在根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒中，構(gòu)造檢測窗以使從燃料電池體輻射的光能夠穿過檢測窗。利用該布置，光從外部到達(dá)該檢測窗，由此檢測到第一液體燃料的液體表面或者第二液體燃料的液體表面。因此，可以容易地知道剩余量。
在根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒中，可以在第一室或第二室中布置液體表面指示部件，以指示第一液體燃料的液體表面的位置或者第二液體燃料的液體表面的位置。利用這種布置，檢測液體表面指示部件的水平，并且由此檢測第一液體燃料的液體表面或者第二液體燃料的液體表面的水平。因此，可以可靠地知道剩余量。
在根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池的燃料盒中，液體表面指示部件可以包括浮于液體表面上的浮標(biāo)。利用這種布置，液體表面指示部件可以更精確地指示液體表面。
本發(fā)明提供的燃料電池的特征在于具有燃料極的燃料電池體，和根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)的任一種的用來容納要供應(yīng)到燃料極的液體燃料的用于燃料電池的燃料盒。在該燃料電池中，通過更換燃料盒，可以可靠地向燃料電池體供應(yīng)液體燃料。因此，可以穩(wěn)定地向燃料極供應(yīng)預(yù)定濃度的燃料。
在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池中，用于混合第一液體燃料和第二液體燃料的燃料混合箱可以布置在燃料電池體中。利用該布置，可以簡化用于燃料電池的燃料盒的結(jié)構(gòu)。因此，可以降低用于燃料電池的燃料盒的制造成本。
在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池中，用于測量第一液體燃料或第二液體燃料的液體表面的水平的測量部分可以布置于燃料電池體中。利用該布置，可以可靠地知道第一液體燃料或第二液體燃料的剩余量。同樣，可以簡化用于燃料電池的燃料盒的結(jié)構(gòu)。
作為燃料電池中的測量部分，可以使用各種各樣的布置。例如，測量部分可以包括用于將光通過檢測窗照射到燃料電池中使用的燃料盒的內(nèi)部的光源以及用于接收從光源照射的光的光接收部分。同樣，可以在浮標(biāo)中布置磁體，以便在該浮標(biāo)浮于用于燃料電池的燃料盒中的第一液體燃料或第二液體燃料中時(shí)能夠檢測該磁體產(chǎn)生的磁場。進(jìn)一步，測量部件可以包括產(chǎn)生檢測用的聲波的發(fā)聲部分和收集檢測用的聲波的聲音收集部分，用于燃料電池的燃料盒可以包括用于將檢測用的聲波引入內(nèi)部的引入部分和用于將檢測用的聲波引導(dǎo)到外部的發(fā)射部分，可以根據(jù)發(fā)聲部分中產(chǎn)生的檢測用的聲波和源自發(fā)射部分的聲波的情況來檢測第一液體燃料的液體表面的水平或第二液體燃料的液體表面的位置。
另外，上述部件的任意組合作為本發(fā)明的方面也是可用的。


圖1是示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的圖；圖2是沿圖1中示出的A-A’線剖開的橫截面圖；圖3A是顯示圖1中示出的燃料電池中的高濃度燃料箱的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖3B是顯示圖1中示出的燃料電池中的混合箱的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖4A是顯示圖1中示出的燃料電池中的高濃度燃料箱的結(jié)構(gòu)的圖；
圖4B是顯示圖1中示出的燃料電池中的混合箱的結(jié)構(gòu)的圖；圖5是顯示圖1中示出的用于燃料電池的燃料盒的結(jié)構(gòu)的圖；圖6是解釋根據(jù)用于指示圖1中示出的燃料電池中的高濃度燃料的液體表面指示窗測量液體表面的水平的方法的圖；圖7是示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池的單電池結(jié)構(gòu)的圖；圖8是示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的圖；圖9是顯示用于圖8中示出的燃料電池的燃料盒的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖10A是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的燃料電池中高濃度燃料箱的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖10B是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的所述燃料電池中所述高濃度燃料箱的所述結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖11是顯示圖10中示出的燃料電池中的燃料電池體的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖12是顯示圖10中示出的高濃度燃料箱連接于圖11中示出的燃料電池體的狀態(tài)的圖；圖13A是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的燃料電池中高濃度燃料箱的結(jié)構(gòu)的圖；圖13B是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的燃料電池中混合箱的結(jié)構(gòu)的圖；圖13C是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的燃料電池中的所述混合箱的所述結(jié)構(gòu)的圖；圖14是顯示圖13中示出的燃料電池中的高濃度燃料箱和混合箱的結(jié)構(gòu)的圖；圖15A是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的燃料電池中的高濃度燃料箱和混合箱的修改例的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖15B是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的燃料電池中的高濃度燃料箱和混合箱的修改例的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖16是示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例的燃料電池中磁性傳感器的結(jié)構(gòu)的圖；圖17是解釋根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例的檢測燃料電池中高濃度燃料箱中的高濃度燃料的液體表面的方法的圖；圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的圖；圖19是沿圖18中示出的線D-D’剖開的橫截面圖；圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池中布置的燃料濃度控制系統(tǒng)及其周圍結(jié)構(gòu)的圖；圖21A是詳細(xì)地顯示圖20中示出的傳感器的圖；圖21B是詳細(xì)地顯示圖20中示出的傳感器的圖；圖22是顯示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池中燃料電池體的連接器的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖23是顯示根據(jù)該實(shí)施例的用于燃料電池的燃料盒的結(jié)構(gòu)的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將描述燃料電池系統(tǒng)(以下稱之為“燃料電池”)，其保持具有不同濃度的多種液體燃料并且具有能可拆卸地安裝到燃料電池體的用于燃料電池的燃料盒(以下稱之為“燃料盒”)。在本發(fā)明的燃料電池中，燃料盒容納具有不同濃度的多種液體燃料并且被提供有能相互連接和可拆卸的多個(gè)燃料箱。
進(jìn)一步，為燃料電池提供了燃料混合箱，其被用于混合不同濃度的多種燃料以制備預(yù)定濃度的燃料，然后將該燃料供應(yīng)到燃料極?；旌舷淇梢允侨剂虾兄械亩鄠€(gè)箱之一或者可以布置在燃料電池體中。為了調(diào)整燃料濃度，布置了液體傳送部件如泵以及控制部分，液體傳送部件用于向混合箱供應(yīng)各種濃度的液體燃料，控制部分用于控制要傳送的液體的存在或者缺失或者要傳送的液體的量。
在本發(fā)明的燃料電池中，可以向燃料極穩(wěn)定地供應(yīng)期望濃度的液體燃料。因此，可以防止跨越并且能夠穩(wěn)定地實(shí)施高輸出。
進(jìn)一步，布置了用于檢測燃料盒中保持的多種液體燃料的剩余量的剩余量檢測器。因此，當(dāng)每個(gè)箱變空時(shí)，其可以被立即更換。在這種情況下，因?yàn)橄涫欠蛛x的，因此可以在不同的時(shí)間更換各個(gè)箱。因此可以改善燃料的使用效率。
下面將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。在所有的附圖中，同樣的參考標(biāo)記被應(yīng)用于相同的元件，并且為適當(dāng)起見省略了對其的說明。附帶地，在燃料電池(其將在下面的實(shí)施例中進(jìn)行說明)的使用方面沒有限制，該燃料電池可以合適地被應(yīng)用于小的電子裝置，如移動(dòng)電話、筆記本型便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、各種相機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)和便攜式音樂播放器。
第一個(gè)實(shí)施例圖1是示意性地顯示根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖1中的燃料電池1101包括燃料電池體1109和燃料盒1103。燃料電池體1109包括多個(gè)單電池結(jié)構(gòu)101、燃料容器811、隔板853、燃料供應(yīng)管1111、燃料回收管1113、高濃度燃料供應(yīng)管1115、泵1117、濃度計(jì)1119、液體表面儀1121和連接器1123。
構(gòu)造燃料盒1103以使得其能夠可拆卸地安裝到燃料電池體1109。構(gòu)造燃料盒1103以使得高濃度燃料箱1105和混合箱1107能夠可拆卸地在裝配部分1127處連接。高濃度燃料箱1105和混合箱1107以連接的狀態(tài)附著于燃料電池體1109或者從燃料電池體1109分離。在初始狀態(tài)，混合箱1107充滿低濃度燃料，高濃度燃料箱1105充滿燃料成分的濃度高于混合箱1107中的液體的高濃度燃料725。
低濃度燃料的濃度水平和高濃度燃料725的濃度水平被進(jìn)行合適的選擇。例如，當(dāng)有機(jī)燃料成分為甲醇時(shí)，可以在低濃度燃料中儲(chǔ)藏大約50％體積或更少的濃度的甲醇水溶液或水。燃料124的濃度要適合于將燃料124供應(yīng)到燃料電池體1109。在這種情況下，比燃料124更高濃度的甲醇水溶液或甲醇可以存儲(chǔ)在高濃度燃料箱1105中。
高濃度燃料箱1105和混合箱1107優(yōu)選地由抗燃料成分的材料制成。作為這樣的材料，諸如聚丙烯、聚乙烯、氯乙烯、硅等樹脂材料可以作為例子。
在混合箱1107中被調(diào)節(jié)至燃料成分的預(yù)定濃度的燃料124通過燃料供應(yīng)管1111被供應(yīng)到燃料容器811。燃料124沿著燃料容器811中布置的多個(gè)隔板853流動(dòng)并被順序供應(yīng)到多個(gè)單電池結(jié)構(gòu)101。循環(huán)通過多個(gè)單電池結(jié)構(gòu)101的燃料通過燃料回收管1113被回收到混合箱1107。通過濃度計(jì)1119測量從燃料回收管1113回收的燃料1155的濃度。
附帶地，后面將詳細(xì)說明單電池結(jié)構(gòu)101。在第一個(gè)實(shí)施例以及下面的實(shí)施例中，燃料124是要供應(yīng)到單電池結(jié)構(gòu)101的液體燃料并且包括有機(jī)溶劑即燃料成分和水。作為燃料124中包括的燃料成分，可以使用甲醇、乙醇、二甲醚或其它醇類，或者使用液體碳?xì)浠衔锏挠袡C(jī)液體燃料如環(huán)烷。以下，將描述作為例子的燃料成分為甲醇的情況。同樣，作為氧化劑，通?？梢允褂每諝饣蛘呖梢怨?yīng)氧氣。
高濃度燃料箱1105中的高濃度燃料725通過燃料電池體1109中的高濃度燃料供應(yīng)管1115流入混合箱1107。為燃料供應(yīng)管1111和高濃度燃料供應(yīng)管1115配置了泵1117，燃料124從混合箱1107流出到燃料容器811和高濃度燃料725從高濃度燃料箱1105流入到混合箱1107得以調(diào)節(jié)。
在混合箱1107中，混合初始填充的低濃度燃料、從燃料回收管1113回收的回收燃料1155和從高濃度燃料箱1105新補(bǔ)充的高濃度燃料725。將混合箱1107中的液體燃料成分的濃度調(diào)整到要供應(yīng)到單電池結(jié)構(gòu)101的合適濃度，并且根據(jù)混合箱1107中的燃料的濃度調(diào)節(jié)通過高濃度燃料供應(yīng)管1115傳遞的燃料的量。
泵1117可以包括例如具有很低能耗的小型壓電馬達(dá)。同樣，如后面所述的，可以為燃料電池1101提供圖1未示出的控制泵1117的操作的控制部分。
圖2是沿圖1的燃料盒1103的線A-A’剖開的橫截面圖。如圖2所示，在燃料盒1103被連接于燃料電池體1109的連接器1123時(shí)高濃度燃料箱1105被連接于高濃度燃料供應(yīng)管1115的位置處為高濃度燃料箱1115提供有燃料流入管連接孔1115a。同樣，當(dāng)燃料盒1103被附著于燃料電池體1109時(shí)，在分別連接至燃料供應(yīng)管1111、燃料回收管1113和高濃度燃料供應(yīng)管1115的位置處，為混合箱1107提供有燃料流出管連接孔1111a、燃料回收管連接孔1113b和燃料流入管連接孔1115b。進(jìn)一步，高濃度燃料箱1105和混合箱1107在面對燃料電池體1109的表面上被提供有液體表面指示窗1125。
圖22是顯示燃料電池體1109中連接器1123周圍區(qū)域的透視圖。同樣，圖23是顯示燃料盒1103的結(jié)構(gòu)的透視圖。圖23中的燃料盒1103以高濃度燃料箱1105和混合箱1107相連接的狀態(tài)示出。如圖22和23所示，連接器1123在其與燃料盒1103相接觸的表面上具有形成為凸起形狀的支持部分1193。同樣，在燃料盒1103的側(cè)面上布置有具有對應(yīng)于支持部分1193的形狀的凹槽部分1195。燃料盒1103的凹槽部分配合于連接器1123的支持部分1193并且相對于連接器滑動(dòng)，由此將燃料盒1103附著于燃料電池體1109。
圖3A和4A是顯示使用之前的高濃度燃料箱1105的圖。圖3B和4B是顯示使用之前的混合箱1107的圖。圖3A和3B是從與圖2相同的方向看去。圖4A和4B是從與圖1相同的方向看去。
如圖3A和3B所示，燃料流入管連接孔1115a初始由密封部分1129覆蓋。密封部分1129還覆蓋燃料流出管連接孔1111a、燃料回收管連接孔1113b和燃料流入管連接孔1115b。因此，高濃度燃料箱1105和混合箱1107中的容納物被防止泄漏。當(dāng)使用這些箱時(shí)，密封部分1129被從剝離部分1131剝離并從每個(gè)箱移走，以每個(gè)連接孔被打開的狀態(tài)使用這些箱。
可以形成密封部分1129以使得在使用高濃度燃料箱1105或混合箱1107時(shí)其能夠被剝離。例如，可以在由各種塑料材料制成的薄膜的表面上涂覆諸如醋酸乙烯酯這樣的乳化膠。同樣，也可以使用環(huán)氧樹脂或硅粘合劑。
進(jìn)一步，如圖4A和4B所示，為高濃度燃料箱1105提供有凹入部分1133，為混合箱1107提供有適合于凹入部分1133的凸出部分1135。圖5顯示了凹入部分1133和凸出部分1135配合的狀態(tài)。圖5是從與圖1相同的方向看去的。在圖5所示的狀態(tài)中，燃料盒1103被附著于燃料電池體1109。
同樣，如圖3A和3B所示，高濃度燃料箱1105和混合箱1107在面對燃料電池體1109的表面上被提供有液體表面指示窗1125。液體表面指示窗1125為透明部件，并且被構(gòu)造以使得高濃度燃料箱1105中的高濃度燃料725或者混合箱1107的液體的剩余量可以從外部測量。
圖6是解釋從高濃度燃料箱1105的液體表面指示窗1125測量液體表面的水平的方法的圖。在該描述中，以高濃度燃料箱1105為例進(jìn)行說明，但是同樣的布置可以用于混合箱1107。
燃料電池體1109的液體表面儀1121包括光源1137和光接收部分1139。光源1137將光施加于液體表面指示窗1125。在圖6中，光被輻射到剩余的高濃度燃料725的區(qū)域。輻射的光被允許穿過液體表面指示窗1125。例如，可以使用可見光。同樣，輻射光也可以是激光。進(jìn)一步，光接收部分1139從來自光源1137的光中檢測被高濃度燃料盒1105反射的光?？梢愿鶕?jù)光被輻射到剩余的高濃度燃料725的區(qū)域的情況和光被輻射到未用空間的情況之間的反射光的強(qiáng)度或者輸出角的變化來檢測高濃度燃料725的液體表面。例如，可以通過在圖6中沿上下方向移動(dòng)光源1137或者光接收部分1139來測量液體表面。
接下去，參照圖7描述圖1中示出的單電池結(jié)構(gòu)101的結(jié)構(gòu)。圖7是示意性地顯示單電池結(jié)構(gòu)101的橫截面圖。每個(gè)單電池結(jié)構(gòu)101包括燃料極102、氧化劑極108和固體電介質(zhì)膜114。如上所述，通過燃料極側(cè)隔板120將燃料124供應(yīng)到單電池結(jié)構(gòu)101中的燃料極102。同樣，通過氧化劑極側(cè)隔板122將氧化劑126供應(yīng)到各個(gè)單電池結(jié)構(gòu)101中的氧化劑極108。固體電介質(zhì)膜114分隔燃料極102和氧化劑極108并在兩極之間移動(dòng)氫離子。因此固體電介質(zhì)膜114優(yōu)選為具有高的氫離子傳導(dǎo)性的薄膜。同樣，優(yōu)選地，固體電介質(zhì)膜114為化學(xué)穩(wěn)定且提供高的機(jī)械強(qiáng)度。
作為用于固體電介質(zhì)膜114的材料，優(yōu)選地，可以使用具有極性基團(tuán)、諸如砜基、磷酸基、膦酸基、膦基的強(qiáng)酸基、或者諸如羧基的弱酸基的有機(jī)高聚物。作為這樣的有機(jī)高聚物，可以使用諸如磺化聚(4-苯氧基苯甲酰-1，4-亞苯基)和烷基磺化聚苯并咪唑這樣的含芳香基團(tuán)的高聚物，可以使用諸如聚苯乙烯磺酸共聚物、聚乙烯磺酸共聚物、橋烷基磺酸衍生物、包括含氟樹脂骨架和磺酸的含氟高聚物這樣的共聚物，可以使用通過聚合諸如丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸這樣的丙烯酰胺和諸如n-甲基丙烯酸正丁酯這樣的丙烯酸脂而獲得的共聚物，可以以含砜基全氟化合物[Nafion(產(chǎn)自Dupont CO.LTD注冊商標(biāo))，Aciplex(產(chǎn)自Asahi KASEI CO.LTD注冊商標(biāo))或含羧基全氟化合物[Flemion S fim(產(chǎn)自Asahi GLASS CO.LTD)]作為例子。當(dāng)從其中選擇了諸如磺化聚(4-苯氧基苯甲酰-1，4-亞苯基)和烷基磺化聚苯并咪唑這樣的含芳香基團(tuán)的高聚物時(shí)，可以防止有機(jī)液體燃料穿過固體電介質(zhì)膜114并抑制由跨越引起的電池效率的降低。
通過在襯底104和襯底110上形成具有支撐碳粒子的催化劑和微細(xì)粒子的固體電介質(zhì)的燃料極側(cè)催化劑層106和氧化劑極側(cè)催化劑層112而分別構(gòu)造燃料極102和氧化劑極108。作為催化劑，以鉑和鉑與釕的合金作為例子。對于燃料極102和氧化劑極108，可以使用相同的催化劑或者也可以使用不同的催化劑。
可以對襯底104和襯底110的表面進(jìn)行防水處理。如上所述，當(dāng)使用甲醇作為燃料124時(shí)，在燃料極102處生成二氧化碳。當(dāng)在燃料極102處生成的二氧化碳?xì)馀荼Ａ粼谌剂蠘O102附近時(shí)，會(huì)抑制燃料124供應(yīng)到燃料極102而導(dǎo)致降低發(fā)電的效率。因此，優(yōu)選地，襯底104的表面由親水涂層材料或疏水涂層材料處理。當(dāng)表面由親水涂層材料處理時(shí)，燃料在襯底104的表面上的流動(dòng)性得以改善。利用該布置，二氧化碳?xì)馀輹?huì)容易地與燃料124一起移動(dòng)。當(dāng)表面由疏水涂層材料處理時(shí)，為氣泡生成原因的水分被防止附著于襯底104的表面。因此，可以降低氣泡在襯底104的表面上的形成。作為親水涂層材料，氧化鈦、二氧化硅等等被提及作為例子。另一方面，作為疏水涂層材料，以聚(四氟乙烯)、硅烷等等作為例子。
如圖1所示布置如上所述構(gòu)造的單電池結(jié)構(gòu)101，由此獲得其中多個(gè)單電池結(jié)構(gòu)101被逐次連接的燃料電池體1109。進(jìn)一步，對單電池結(jié)構(gòu)101進(jìn)行堆疊，由此獲得包括燃料電池組的燃料電池。
因?yàn)槿剂想姵?101采用了上述的布置，從燃料回收管1113回收的回收燃料1155在混合箱1107中被調(diào)節(jié)至合適的濃度并再次被供應(yīng)到燃料容器811。因此，利用簡單的裝置布置，能以穩(wěn)定的濃度供應(yīng)燃料124。
進(jìn)一步，當(dāng)燃料盒1103中的高濃度燃料箱1105或混合箱1107中的剩余量降低時(shí)，可以在不同的時(shí)間更換各個(gè)箱。因此，每個(gè)箱中的容納物能夠完全用完。因此，可以改善燃料的使用效率。
下面將解釋濃度計(jì)1119的結(jié)構(gòu)以及控制在混合箱1107中混合并供應(yīng)到燃料容器811的燃料124的濃度的方法。在該描述中，將解釋如下情況在混合箱1107中布置濃度傳感器并且根據(jù)混合箱1107中的液體的甲醇濃度反饋控制各個(gè)泵1117的操作。
圖20是顯示布置于燃料電池體1109中的燃料濃度控制系統(tǒng)及其外圍機(jī)制的圖。在圖20中，控制系統(tǒng)包括傳感器668、濃度測量部分670、控制部分672、泵1117和警報(bào)提供部分680。傳感器668和濃度測量部分670組成濃度計(jì)1119。
傳感器668用于檢測混合箱1107中的燃料124的有機(jī)燃料成分(甲醇)的濃度。傳感器668包括高聚物膜665、第一電極端子666和第二電極端子667。高聚物膜665是具有質(zhì)子傳導(dǎo)性的高聚物膜。高聚物膜665被配置以在混合箱1107中浸漬燃料124并且由其質(zhì)子傳導(dǎo)性根據(jù)燃料124中的醇的濃度變化的材料制成。高聚物膜665由例如與單電池結(jié)構(gòu)101中的固體電介質(zhì)膜114相同的材料制成。質(zhì)子傳導(dǎo)性根據(jù)混合箱1107中的燃料124中的醇的濃度變化，因此當(dāng)電流通過高聚物膜665在第一電極端子666和第二電極端子667之間流動(dòng)時(shí)，第一電極端子666和第二電極端子667之間的電阻值變化。濃度測量部分670將第一電極端子666和第二電極端子667之間的電阻值與存儲(chǔ)在測量部分670中的校對曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以測量混合箱1107中的燃料124的醇的濃度。
圖21A和21B是詳細(xì)顯示傳感器668的圖。圖21A是顯示傳感器668的第一電極端子666和第二電極端子667布置于其上的表面的圖，圖21B是圖21A的側(cè)視圖。第一電極端子666和第二電極端子667由穩(wěn)定地存在于燃料124中的導(dǎo)體材料制成。第一電極端子666和第二電極端子667可以通過導(dǎo)電膏粘貼在高聚物膜665上。作為導(dǎo)電膏，可以使用包括金屬如金和銀的聚合物膏，或者其本身具有導(dǎo)電性的聚合物膏如丙烯酰胺。第一電極端子666和第二電極端子667如圖21A和21B所示分別通過配線710a和710b電連接于濃度測量部分670。
在圖20中，通過濃度測量部分670測量的混合箱1107中的燃料124中的醇的濃度被傳遞給控制部分672?？刂撇糠?72確定濃度測量部分670測量的醇的濃度是否在合適的范圍內(nèi)，并且控制布置于高濃度燃料供應(yīng)管1115中的泵1117以便混合箱1107中的燃料124的醇的濃度在合適的范圍內(nèi)。泵1117由控制部分672控制，并且之后控制要從高濃度燃料盒1105供應(yīng)到混合箱1107的高濃度燃料725的量。
同樣，當(dāng)盡管控制泵1117的處理已被重復(fù)但混合箱1107中的燃料124的醇濃度仍未在合適的范圍內(nèi)時(shí)，控制部分672使得警報(bào)提供部分680發(fā)出警報(bào)。進(jìn)一步，控制部分672可以控制從混合箱1107到燃料容器811的燃料124的供應(yīng)。在這種情況下，控制部分672控制燃料供應(yīng)管1111中的泵1117的操作。該控制可以通過進(jìn)一步檢測燃料電池體1109的輸出以根據(jù)所檢測的值給出反饋來進(jìn)行。
根據(jù)該布置，利用其中僅將第一電極端子666和第二電極端子667附著于高聚物膜665的簡單結(jié)構(gòu)，可以檢測混合箱1107中的醇濃度并控制要供應(yīng)到燃料容器811的燃料124的濃度。
第二個(gè)實(shí)施例根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的燃料電池1101提供了燃料盒1103中包括的兩個(gè)箱之一為混合箱1107的布置，但是，混合箱1107可以被布置于燃料電池體1109中。
圖8是示意性地顯示根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的燃料電池1141的圖。圖8中示出的燃料電池1141的主要結(jié)構(gòu)與圖1中示出的燃料電池1101的結(jié)構(gòu)大體類似，但是，不同之處在于混合箱1143被提供于燃料電池體1151中并且為燃料盒1147提供了低濃度箱1145而不是混合箱1107。下面，將對與第一個(gè)實(shí)施例的不同之處進(jìn)行詳細(xì)說明。
類似于混合箱1107，混合箱1143通過燃料供應(yīng)管1111和燃料回收管1113連接于燃料容器811。同樣，在混合箱1143中，高濃度燃料725和低濃度燃料1149被加入到從燃料回收管113回收的回收燃料1155中以便要供應(yīng)到燃料容器811的燃料124達(dá)到期望的濃度。在該過程中，各種燃料被混合，并且由此預(yù)定濃度的燃料124從燃料供應(yīng)管1111被供應(yīng)到燃料容器811。
類似于燃料盒1103，在燃料盒1147中，低濃度燃料箱1145和高濃度燃料箱1105被分隔開并且能夠連接和拆卸。這些箱在配合部分1127處被裝配的情況下被連接于燃料電池體1151的連接器1123，并且高濃度燃料725和低濃度燃料1149可以被供應(yīng)到燃料電池體1151。
圖9是沿圖8中的線A-A’剖開的橫截面圖。如圖9所示，為低濃度燃料箱1145提供了低濃度燃料流入孔1153a。類似于高濃度燃料箱1105，在使用低濃度燃料箱1145之前，可以在低濃度燃料箱1145中布置覆蓋低濃度燃料流入孔1153a的密封部分1129(圖9中未示出)。
低濃度燃料1149通過低濃度燃料流入管1153從低濃度燃料箱1145移動(dòng)并流入混合箱1143。為低濃度燃料流入管1153提供了用于調(diào)節(jié)低濃度燃料1149的流量的泵1117。進(jìn)一步，類似于圖1中的燃料電池1101，高濃度燃料725通過高濃度燃料供應(yīng)管1115從高濃度燃料箱1105移動(dòng)并流入混合箱1143。同樣為高濃度燃料流入管1115提供了泵1117。
根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例，因?yàn)榭梢愿鶕?jù)由濃度計(jì)1119測量的回收燃料的濃度調(diào)節(jié)混合箱1143中的燃料濃度，因此可以以很大的可靠性向單電池結(jié)構(gòu)101的燃料極102穩(wěn)定地提供期望濃度的燃料124。
附帶地，在第二個(gè)實(shí)施例中，對于低濃度燃料1149中的燃料濃度水平?jīng)]有限制，該燃料濃度的水平可以在比高濃度燃料箱1105中的高濃度燃料725的濃度低的范圍內(nèi)進(jìn)行合適的選擇。同樣，可以使用沒有燃料成分的水。利用該布置，可以更加有效地調(diào)節(jié)混合箱1143中的燃料124的濃度。
另外，可以為燃料電池1141提供控制部分，以根據(jù)濃度計(jì)1119測量的燃料濃度控制分別布置于燃料供應(yīng)管1111、高濃度燃料供應(yīng)管1115和低濃度燃料流入管1153中的泵的操作。
同樣，在燃料電池1141中，低濃度燃料1149從低濃度燃料箱1145供應(yīng)到混合箱1107，并且因此沒有必要提供燃料回收管1113。因?yàn)樵谘趸瘎O106處生成的水不通過燃料回收管1113回收，用于回收生成的水的諸如冷凝器這樣的回收機(jī)制是不必要的。因此，可以簡化燃料電池體1151的結(jié)構(gòu)。其可以進(jìn)一步合適地用作應(yīng)用于例如便攜式裝置的燃料電池。
第三個(gè)實(shí)施例在上述的燃料電池中，可以使用下面的布置，而不是其中構(gòu)成燃料盒的各個(gè)箱中布置的流入口和流出口被密封部分1129覆蓋的布置。下面，將解釋圖1中的燃料電池1101中使用的高濃度燃料箱1105的情況，但是，該布置可以適用于燃料盒中的其它箱。
圖10A是顯示根據(jù)第三個(gè)實(shí)施例的高濃度燃料箱1105的布置的圖。圖10B是沿靠近圖1中的燃料流入管連接孔1115a的線B-B’剖開的橫截面圖。如圖10A和10B所示，在燃料流入管連接孔1115a的上部及內(nèi)部布置密封元件1157。密封元件1157是具有自動(dòng)密封特性的彈性元件。作為密封元件1157，例如可以使用隔膜或再密封部件。優(yōu)選地，密封元件1157由抗高濃度燃料725的并且可以被密封的材料制成。作為這樣的材料，可以使用象乙烯-丙烯橡膠和硅橡膠這樣的合成橡膠。當(dāng)密封元件1157由乙烯-丙烯橡膠制成時(shí)，可以使用乙烯和丙烯的共聚物(EPM乙烯-丙烯共聚物)或者乙烯、丙烯和第三種成分的共聚物(EPDM乙烯-丙烯二烯烴三元共聚物。同樣，可以使用硫化橡膠作為密封元件。
圖11是顯示可以將燃料電池體1109連接于這樣的高濃度燃料箱1105的方式的圖。圖11是從同樣的方向看去的在靠近高濃度燃料供應(yīng)管1115處被放大的圖。圖11中的燃料電池體1109被提供有連接于高濃度燃料供應(yīng)管1115的空心針1159。在使用之前，空心針1159由封蓋1161保護(hù)。
圖12是顯示圖10B中的高濃度燃料箱1105連接于圖11中的燃料電池體1109的狀態(tài)的圖。當(dāng)除去封蓋1161并將燃料盒1103連接于燃料電池體1109時(shí)，空心針1159穿過高濃度燃料箱1105的密封元件1157。利用該操作，高濃度燃料箱1105和高濃度燃料供應(yīng)管1115就通過空心針1159相連接，高濃度燃料725就可以流動(dòng)。此時(shí)，密封元件1157可以防止高濃度燃料725泄漏。當(dāng)燃料盒1103從燃料電池體1109除去即空心針1159從密封元件1157除去時(shí)，由空心針1159形成的通孔被閉合并且密封功能被再次激活(提供了再密封特性)。由于密封元件1157因再密封特性而被重新密封，可以防止使用后的高濃度燃料箱1105中的剩余容納物泄漏。
附帶地，上述的布置可以在除高濃度燃料箱之外的燃料箱以及這些燃料箱所附著的燃料電池體1109的各個(gè)連接部分中使用。
第四個(gè)實(shí)施例在上述的燃料電池中，箱可以形成為圓柱形。在這種情況下，例如可以如下連接這些箱。下面，將以第一個(gè)實(shí)施例中描述的燃料盒1103的布置為例進(jìn)行說明。圖13A、13B、13C和14是顯示構(gòu)成燃料盒1103的高濃度燃料箱1105和混合箱1107的結(jié)構(gòu)的圖。圖13C是沿線C-C’剖開的橫截面圖。在圖13A至13C以及圖14中，未顯示諸如燃料流出管連接孔1111a這樣的連接孔。
如圖13A所示，為高濃度燃料箱1105在一端提供了連接部分1164。連接部分1164為空心的且被提供有環(huán)形的連接孔1163。為連接孔1163提供了兩個(gè)寬的區(qū)域，其它的區(qū)域都是窄的。
如圖13B和13C所示，為混合箱1107在一端面上提供有兩個(gè)突出部分1165。突出部分1165的橫截面為T型，并且當(dāng)高濃度燃料箱1105和混合箱1107相互面對時(shí)，對其進(jìn)行定位并限定其尺寸為能插入到連接孔1163中。
圖14是顯示高濃度燃料箱和混合箱1107相連接的狀態(tài)。如圖14所示，混合箱1107的突出部分1165被插入到連接孔1163的寬的區(qū)域中，并且箱1105和1107之一被相對于另一個(gè)箱繞圓柱體的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由此突出部分1165的窄的區(qū)域滑入到連接部分1164的窄的區(qū)域中。通過以此狀態(tài)對它們進(jìn)行固定，高濃度燃料箱1105和混合箱1107就被連接。
同樣，圖15A和15B是顯示用于連接高濃度燃料箱1105和混合箱1107的另一種方法的圖。圖15A是顯示高濃度燃料箱1105和混合箱1107相連接的狀態(tài)的圖，圖15B是顯示連接之前的狀態(tài)的圖。在圖15A和15B中，未顯示象燃料流出管連接孔1111a這樣的連接孔。
如圖15A和15B所示，為高濃度燃料箱1105提供了連接部分1185。在連接部分1185的內(nèi)壁上，形成了內(nèi)螺絲部分。同樣，為混合箱1107提供了連接部分1187，并且在連接部分1187的外壁上形成了外螺絲部分。連接部分1185和連接部分1187的螺絲部分相連接，由此連接高濃度燃料箱1105和混合箱1107。
在如上所述的連接高濃度燃料箱和混合箱的機(jī)制中，可以反轉(zhuǎn)高濃度燃料箱和混合箱之間的連接關(guān)系，即可以為高濃度燃料箱1105提供外螺絲部分，為混合箱提供內(nèi)螺絲部分。
利用上述的布置，可以簡單地將高濃度燃料箱1105和混合箱1107連接起來。同樣，它們可以在連接的狀態(tài)下被固定。
第五個(gè)實(shí)施例第五個(gè)實(shí)施例涉及檢測用于上述的燃料電池的燃料盒的燃料箱中的液體的剩余量的另一種方法。以下，將對檢測圖1中的燃料電池1101的高濃度燃料箱1105中的高濃度燃料725的液體表面的情況進(jìn)行說明，但是，第五個(gè)實(shí)施例的布置可以應(yīng)用于檢測其它箱的液體的液體表面的水平。
在第五個(gè)實(shí)施例中，由磁體浮標(biāo)型的液體表面水平傳感器來檢測高濃度燃料725的液體表面。磁性傳感器被布置于高濃度燃料箱1105中。例如為該磁性傳感器提供有沉底的管體，其中沿液體表面移動(dòng)的方向以預(yù)定的間隔布置并聯(lián)連接的多個(gè)磁電轉(zhuǎn)換元件和電阻器。同樣，向能上下移動(dòng)的沉底管體的周邊安裝固定了磁體的浮標(biāo)。磁電轉(zhuǎn)換單元以隨著浮標(biāo)根據(jù)液體表面水平的變化而移動(dòng)時(shí)靠近浮標(biāo)位置的單元工作以重復(fù)性地使得開關(guān)閉合和斷開的方式布置。當(dāng)磁體與浮標(biāo)一起上下移動(dòng)時(shí)，使得行程開關(guān)的端子相互接觸和不接觸。此時(shí)，關(guān)閉靠近浮標(biāo)的行程開關(guān)。根據(jù)關(guān)閉的行程開關(guān)的位置，端子之間的電阻值變化，由此端子之間的電壓變化。電壓的變化由連接于磁性傳感器的檢測器檢測，由此檢測液體表面的水平。
圖16是示意性地顯示磁性傳感器1167的結(jié)構(gòu)的圖。為磁性傳感器提供了圓柱形浮標(biāo)導(dǎo)管1169和其中布置了磁體1171的浮標(biāo)1173。在浮標(biāo)導(dǎo)管1169的頂部和底部布置了制動(dòng)器1177和制動(dòng)器1179。同樣，在浮標(biāo)導(dǎo)管1169的內(nèi)部沿圓柱體的中心軸的方向布置多個(gè)行程開關(guān)1175a至1175d。行程開關(guān)1175a至1175d通過并聯(lián)的引線(未示出)連接于電路襯底(未示出)，并且在各個(gè)行程開關(guān)之間布置電阻器(未示出)。磁性傳感器1167的引線(未示出)被連接于用于檢測液體表面水平的檢測部分(未示出)以便檢測行程開關(guān)的打開一閉合。
安裝在浮標(biāo)1173中的磁體1171根據(jù)高濃度燃料725的液體表面的水平的變化沿著浮標(biāo)導(dǎo)管1169上下移動(dòng)。磁體1171上下移動(dòng)，由此行程開關(guān)1175a至1175d中一些被打開或閉合。例如，在圖16中，行程開關(guān)1175c被閉合而其它行程開關(guān)被打開。隨著浮標(biāo)1173的移動(dòng)，由磁體1171附近產(chǎn)生的磁場閉合的行程開關(guān)的位置變化，由檢測部分檢測的電壓變化，并且檢測電壓，由此檢測液體表面的水平。
附帶地，在第五個(gè)實(shí)施例中，檢測部分可以連接于分析部分，分析部分則可以連接于參考數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分以分析液體表面的水平。在參考數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分中，例如可以存儲(chǔ)彼此相互對應(yīng)的由檢測部分檢測到的電壓值數(shù)據(jù)和液體表面水平(高度)。利用該布置，分析部分利用檢測部分檢測的電壓值可以可靠地計(jì)算液體表面的水平。
附帶地，在第五個(gè)實(shí)施例的布置中，當(dāng)在燃料電池體側(cè)檢測各個(gè)行程開關(guān)的打開-閉合時(shí)，燃料電池體1109或燃料電池1101的液體表面儀1121對應(yīng)于檢測機(jī)制。同樣，該箱可以沒有液體指示窗1125。
根據(jù)第五個(gè)實(shí)施例，可以可靠地檢測構(gòu)成燃料盒1103的箱中的液體的剩余量。因此可以在好的時(shí)機(jī)更換箱。
附帶地，在圖16的布置中，利用多個(gè)行程開關(guān)在定位每個(gè)行程開關(guān)的高度處檢測磁場強(qiáng)度，由此檢測液體表面。但是，可以利用不同于行程開關(guān)的元件來配置磁性傳感器1167，只要能達(dá)到浮標(biāo)1173的磁信號(hào)能被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的程度。例如，可以使用霍爾傳感器以代替行程開關(guān)。根據(jù)浮標(biāo)1173的上下運(yùn)動(dòng)檢測行程開關(guān)的打開-閉合的檢測部分可以布置于燃料電池體1109中或者布置于高濃度燃料箱1105中。
第六個(gè)實(shí)施例在上述的燃料電池中，可以使用根據(jù)箱中的未用空間的體積而使用諧振頻率變化的傳感器，以檢測燃料盒1103中的箱中液體表面水平。
圖17是解釋檢測高濃度燃料箱1105中的高濃度燃料725的液體表面水平的方法的圖。燃料電池中的液體表面儀1121具有振蕩部分1181和接收部分1183。作為振蕩部分1181和接收部分1183，例如可以使用由壓電元件制成的振動(dòng)器。同樣，接收部分1183與將振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換部分(未示出)連接，轉(zhuǎn)換部分與分析部分(未示出)連接，分析部分利用在轉(zhuǎn)換部分獲得的電信號(hào)計(jì)算液體表面的高度。
高濃度燃料箱1105中的未用空間的體積根據(jù)高濃度燃料725的液體表面的高度變化。因此，當(dāng)在振蕩頻率變化而將聲波或類似物引入箱時(shí)，液體表面產(chǎn)生的駐波的諧振頻率變化。之后，接收部分1183檢測該諧振頻率。通過轉(zhuǎn)換部分將接收部分1183檢測的諧振頻率轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在分析部分中利用獲得的電信號(hào)計(jì)算液體表面的高度。利用該布置，根據(jù)諧振頻率的變化可以檢測高濃度燃料725的液體表面的水平。
附帶地，在第六個(gè)實(shí)施例中，類似于第五個(gè)實(shí)施例，分析部分可以連接于參考數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分以分析液體表面的水平。在參考數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分中，例如可以存儲(chǔ)相互對應(yīng)的由檢測部分檢測的電壓值數(shù)據(jù)和液體表面的水平。
第七個(gè)實(shí)施例在上述的燃料電池中，可以使得構(gòu)成燃料盒1103的箱中儲(chǔ)藏的各種液體的顏色不同。例如，在圖1中的燃料電池1101的情況中，可以使得高濃度燃料箱1105中的高濃度燃料725的顏色不同于混合箱1107中的低濃度燃料1149的顏色。同樣，在圖8中的燃料電池1141的情況中，可以使得高濃度燃料箱1105中的高濃度燃料725的顏色不同于低濃度燃料箱1145中的低濃度燃料1149的顏色。適當(dāng)之處，可以選擇不同顏色的組合。例如，高濃度燃料725可以是藍(lán)色，低濃度燃料1149可以是黃色。
構(gòu)成燃料盒1103的各個(gè)燃料箱中的液體顏色可以使得不同，因此燃料電池的用戶使用各個(gè)燃料箱時(shí)，該用戶可以在視覺上確認(rèn)液體的顏色。因此，可以可靠地更換燃料箱而不會(huì)在燃料箱的種類上犯錯(cuò)誤。因此，能夠以更大的安全性使用燃料電池。
進(jìn)一步，使得每個(gè)燃料箱的顏色不同，因此可以使用顏色檢測來檢測液體表面。在這種情況下，優(yōu)選地，平行于圖1和8中的線A-A’來輻射光。以下，將解釋作為例子的第七個(gè)實(shí)施例的液體表面檢測方法應(yīng)用于圖8中的燃料電池1141的情況，但是，該布置可以應(yīng)用于圖1中的燃料電池1101。
圖18是顯示根據(jù)第七個(gè)實(shí)施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的圖。圖18沒有顯示與燃料盒1103連接的管。在該燃料電池中，在燃料電池體1109的連接器1123處，光源1189被布置于低濃度燃料箱1145的端面附近，光接收部分1191被布置于高濃度燃料箱1105的端面附近。附帶地，光源1189和光接收部分1191可以相反地布置。
圖19是沿圖18中的線D-D’剖開的橫截面圖。在圖19中，示出了一種情況作為例子，其中高濃度燃料箱1105中的高濃度燃料725的液體表面低于低濃度燃料箱1145中的低濃度燃料1149的液體表面。在圖19中示出的燃料箱的橫截面中，具有低濃度燃料1149和高濃度燃料725都不存在的區(qū)域(未用空間)，只有低濃度燃料1149保留的區(qū)域，和低濃度燃料1149與高濃度燃料725都存在的區(qū)域。只有低濃度燃料1149保留的區(qū)域被著色為低濃度燃料1149的顏色。同樣，在低濃度燃料1149和高濃度燃料725都保留的區(qū)域被著色為這些燃料的混合色。
光源1189的輻射光在圖19中上下掃描，由光接收部分1191檢測顏色，并且因此沿圖19中的上下方向檢測被著色為各種顏色的各個(gè)區(qū)域的邊界位置。因此，利用所獲得的顏色圖案可以檢測低濃度燃料1149和高濃度燃料725的液體表面。
根據(jù)該布置，利用該簡單的方法可以容易地檢測構(gòu)成燃料盒1103的各個(gè)燃料箱的中的燃料的剩余量。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明。這些實(shí)施例只是例子，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解各個(gè)元件或者各個(gè)方法的組合可以進(jìn)行各種修改，并且這樣的修改的例子落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
例如，在上述的實(shí)施例中，對燃料盒1103被提供有兩個(gè)燃料箱的情況進(jìn)行了說明，但是，只要包括多個(gè)燃料箱，就不存在對具有兩個(gè)燃料箱的燃料盒1103的限制。
同樣，對檢測燃料盒1103的燃料箱中的液體表面的水平的上述方法也沒有限制。例如，可以使用利用電容的傳感器或超聲傳感器。
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池的燃料盒，包括用于保持第一液體燃料的第一室；用于保持第二液體燃料的第二室；用于分隔所述第一室和所述第二室的隔壁；以及要固定于燃料電池體的安裝部分，其中，所述第二室被提供有燃料排出口，通過該燃料排出口，所述第二液體燃料傳遞到所述燃料電池體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于燃料電池的燃料盒，其中所述燃料排出口被進(jìn)一步布置于所述第一室中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的用于燃料電池的燃料盒，其中所述第二室進(jìn)一步包括燃料入口，傳遞通過布置于所述第一室中的所述燃料排出口的所述第一液體燃料被引入所述燃料入口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的用于燃料電池的燃料盒，其中所述第二室為用于混合所述第一液體燃料和所述第二液體燃料的燃料混合箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的用于燃料電池的燃料盒，其中所述第一液體燃料和所述第二液體燃料在顏色上不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的用于燃料電池的燃料盒，進(jìn)一步包括具有所述第一室的第一容器和具有所述第二室并且被構(gòu)造以能可拆卸地安裝到所述第一容器的第二容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于燃料電池的燃料盒，進(jìn)一步包括配合部分，在該配合部分處，所述第一容器和所述第二容器被相互配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的用于燃料電池的燃料盒，進(jìn)一步包括用于覆蓋所述燃料排出口的遮蓋部件，其中所述遮蓋部件被形成為可拆卸的薄層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的用于燃料電池的燃料盒，進(jìn)一步包括用于覆蓋所述燃料排出口的遮蓋部件，其中所述遮蓋部件為具有自動(dòng)密封特性的彈性元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的用于燃料電池的燃料盒，其中，用于從外部檢測所述第一液體燃料的液體表面或者所述第二液體燃料的液體表面的檢測窗被布置于所述第一室或所述第二室中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的用于燃料電池的燃料盒，其中，所述檢測窗被構(gòu)造以使得來自所述燃料電池體的光通過所述檢測窗。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的用于燃料電池的燃料盒，其中，用于指示所述第一液體燃料的液體表面水平或者所述第二液體燃料的液體表面水平的液體表面指示部件被布置于所述第一室或所述第二室中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的用于燃料電池的燃料盒，其中所述液體表面指示部件包括浮于所述第一液體燃料之上或所述第二液體燃料之上的浮標(biāo)。
14.一種燃料電池，其包括具有燃料極的燃料電池體和根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的用于燃料電池的燃料盒，所述燃料盒裝有要供應(yīng)到所述燃料極的液體燃料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的燃料電池，其中用于混合所述第一液體燃料和所述第二液體燃料的液體混合箱被布置于所述燃料電池體中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的燃料電池，其中用于測量所述第一液體燃料的液體表面水平或所述第二液體燃料的液體表面水平的測量部分被布置于所述燃料電池體中。
全文摘要
構(gòu)造燃料電池(1101)中的燃料盒(1103)以使其能夠可拆卸地安裝到燃料電池體(1109)上。構(gòu)造該燃料盒(1103)以使得高濃度燃料箱(1105)和混合箱(1107)在裝配部分(1127)處能可拆卸地連接。低濃度燃料(1149)、從燃料容器(811)回收的回收燃料(1155)和高濃度燃料箱(1105)中的高濃度燃料(725)在混合箱(1107)中被混合成具有預(yù)定燃料成分濃度的燃料(124)。之后，燃料(124)被供應(yīng)到燃料容器(811)。
文檔編號(hào)H01M8/10GK1879242SQ20048003288
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者梶谷浩司, 木村英和, 真子隆志, 吉武務(wù), 久保佳實(shí) 申請人:日本電氣株式會(huì)社