[发明专利]液体燃料及燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体燃料及燃料电池。

背景技术

近几年，燃料电池作为高效及环境友好的发电装置，受到广泛瞩 目。燃料电池的基本原理是电分解水的逆反应，不伴随燃烧，因此不 产生氧化氮等有害物质。当从氢以外的燃料摄取能量时，虽然会产生 二氧化碳，但与内然机关相比，能减少二氧化碳产生量。并且，因为 直接将化学能转换为电能，所以能减少能量变换过程中产生的能量损 失，燃料电池的发电效率高。由于燃料电池由阳极、阴极以及电解质 膜组合而成，结构简单，不需要特殊的动力源。因此，可以将其制作 得很小，不仅可以用作定置型分散电源，还可以用作车辆用电源，最 近还用作移动办公设备的电源，如此，燃料电池的实际应用的研究正 广泛地进行。

作为燃料电池，日本专利公开“特开2000-502205号公报”中公开 了一种直接甲醇型燃料电池(DMFC：Direct Methanol Fuel Cells)。 该直接甲醇型燃料电池在阳极供应甲醇水溶液等液体燃料进行氧化反 应，在阴极供应氧气进行还原反应。在直接甲醇型燃料电池中，一边 在阳极由甲醇与水反应得到氢离子和电子(参照式(1))，一边在阴极消 耗氢离子和电子(参照式(2))。氢离子透过电解质膜，而且电子在外部 电路移动，由此可以获得电能。

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^-    (1)

O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O          (2)

但是，直接甲醇型燃料电池中存在液体燃料透过电解质膜移动到 阴极的穿透(crossover)问题。因此，应在阳极进行的氧化反应，也会 在阴极进行，这不仅导致液体燃料的损失，而且使阴极电势下降。由 于发生穿透，很难通过增加液体燃料的燃料成分浓度来提高液体燃料 的能量密度，所以通常使用燃料成分浓度低的液体燃料。日本专利公 开“特开2005-108713号公报”中公开了一种另外设置用于装入燃料成 分浓度高的液体燃料的槽，并通过动力等稀释该液体燃料而供应的方 法。为了抑制穿透，日本专利公开“特开2000-285933号公报”中公开 了一种使甲醇等燃料的透过性低的电解质膜，但是很难防止穿透。

因此，日本专利公开“特开2004-206885号公报”中公开了一种在 燃料室中设置高分子化合物的结构，日本专利公开“特开2004-171844 号公报”中公开了一种液体燃料含浸部包含多孔体的结构。所述日本 专利公开“特开2004-206885号公报”中公开的方法需要增加高分子化 合物的配比，而且当配合高浓度甲醇时很难防止穿透。而所述日本专 利公开“特开2004-171844号公报”中所公开的方法，虽然可以配合高 浓度的甲醇，但液体燃料含浸部的空隙率低，不能有效地提高甲醇的 配合比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以抑制穿透的液体燃料。

本发明的另一个目的在于提供一种可以抑制穿透的燃料电池。

根据本发明可以提供含有离子性微凝胶的液体燃料。

根据本发明可以提供燃料电池，该燃料电池具有氧化所述液体燃 料的阳极、还原氧化剂的阴极、被夹在该阳极及阴极之间的电解质膜。

根据本发明可以提供能抑制穿透的液体燃料。

根据本发明可以提供能抑制穿透的燃料电池。

附图说明

图1为本发明的燃料电池之一例的示意图。

图2为己烷/表面活性剂/单体水溶液的三成分系的相图之一例的 示意图。

主要符号说明：1为电解质膜，2为阴极，3为阳极，4、5为分离板。

具体实施例

下面参照附图说明本发明的最佳实施例。

图1为表示本发明的燃料电池的一个例子。该燃料电池具有由高 分子构成的电解质膜1、还原氧气(氧化剂)的阴极(空气极)2、氧化甲 醇水溶液(液体燃料)的阳极(燃料极)3、以及分离板4、5，液体燃料含 有离子性微凝胶。此时，由于离子性微凝胶在分离板5阻碍液体燃料， 因此可以抑制液体燃料透过电解质膜1移动到阴极2，从而可以抑制穿 透。