燃料电池和温度测量方法技术

本发明专利技术提供了能够直接测量发电单元的平均温度并防止温度检测装置脱落的燃料电池和温度测量方法。用于固定发电单元（１０）位置的正极板（２１）被设置为以热传导的方式与发电单元（１０）相接触，并由电导体或半导体构成。当温度随着发电单元（１０）的发电操作发生变化时，以传热方式与发电单元（１０）相接触的正极板（２１）的温度发生变化。根据温度的变化，电阻值发生变化。通过使用具有正极板（２１）和电阻（３１）和（３２）的电阻分压电路（３０）来检测电阻值。通过预先获得正极板（２１）的温度系数，从正极板（２１）的电阻值测量出整个发电单元（１０）的平均温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过甲醇等和氧之间的反应生成电力的燃料电池以及应用于该燃料电池的温度测量方法。
技术介绍
迄今，由于燃料电池具有高的发电效率，并且不排放有害物质，因此可实际将其用作工业或家用发电装置或者卫星、宇宙飞船等的电源。并且，近年来，作为诸如客车、公共汽车和卡车的车辆的电源的燃料电池的开发正在进展。这种燃料电池可分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池等。在这些类型中，由于直接甲醇燃料电池(DMFC)通过使用甲醇作为燃料氢源实现了高能量密度，以及由于不需要重整器(reformer)而实现小型化，因此正在研究将其作小型便携式燃料电池。在DMFC中，使用MEA(膜电极组件)作为单位电池，其中通过由两个电极夹住固态高分子电解质膜从而一体地连接来得到单位电池。在将气体扩散电极中的一个设置为燃料电极(负极)并将甲醇作为燃料提供给其表面时，甲醇分解，并生成氢离子(质子)和电子。氢离子穿过固态高分子电解质膜。在将另一气体扩散电极设置为氧电极(正极)并且将空气作为氧化剂提供给其表面时，空气中的氧与氢离子和电子结合，并生成水。通过这样的电化学反应，由DMFC产生电动势。为了使这种燃料电池安全地执行发电操作，监控由一个或多个单位电池组成的发电单元的温度、调节燃料的供给量、以及在热失控(thermal runaway)时进行紧急停止的控制是必需的。通常，对于温度测量，使用诸如热敏电阻或热电偶的检测温度专用的装置。然而，这些装置仅能测量存在发电单元的那一点的温度。于是，在过去，作为测量发电单元中多个位置的温度的平均值的方法，报道了将多个热电偶串联地连接到单个温度测量装置的方法(例如，参照专利文献1)。根据该方法，相比于安装与热电偶的数量相同的温度测量装置的情况，能够以低成本的配置得到平均温度。专利文献1：日本未审查专利申请公开文件：第Hei 09-245824号
技术实现思路
然而，在专利文献1中所描述的方法具有一个问题，即需要与感测温度的位置的数量相同数量的热电偶，并且还存在热电偶脱落的可能性。在由于连接不牢固等导致热电偶脱落的情况下，会发生失控，因此存在发生非常危险的状态的可能性。考虑到上述问题，本专利技术的目的是要提供一种燃料电池，其中测量整个发电单元的平均温度并防止温度检测装置的脱落，并且提供一种温度测量方法。本专利技术的燃料电池包括：发电单元，具有正极和负极；固定构件，其以传热方式与发电单元相接触，该固定构件由电导体或半导体构成，并固定发电单元的位置；以及电阻值-->检测装置，检测固定构件的电阻值。本专利技术的温度测量方法是用于在包括具有正极和负极的发电单元的燃料电池中测量发电单元的温度的方法。固定发电单元的位置的固定构件以传热方式与发电单元相连接，其由电导体或半导体构成，并且该方法检测固定构件的电阻值。在本专利技术的燃料电池和温度测量方法中，当发电单元的温度发生变化时，以传热方式与发电单元相连接的固定构件的温度相应地发生变化。此时，根据温度变化，固定构件的电阻值发生变化，该电阻值由电阻值检测装置进行检测。根据本专利技术的燃料电池或者本专利技术的温度测量方法，固定发电单元的固定构件以传热方式与发电单元相连接，固定构件由电导体或半导体构成，并且固定构件的电阻值由电阻值检测装置进行检测。因此，能够测量整个发电单元的平均温度，而并非发电单元的一部分的局部温度。此外，专门用于检测温度的装置(诸如热电偶或热敏电阻)就变得没有必要了，并且固定构件能用作温度检测装置。从而，由于温度检测装置的脱落而导致失控的可能性就会极大地减小。附图说明图1是示出了根据本专利技术实施方式的燃料电池的整体构造的分解透视图。图2是图1中所示的正极板的构造的透视图。图3是图1中所示的发电单元的构造的截面图。图4是图1中所示的发电单元的构造的平面图。图5是用于说明图1所示的发电单元的制造方法的截面图。图6是用于说明图1所示的发电单元的制造方法的截面图。图7是示出了图2的修改例的示图。图8是示出了实施例的结果的示图。具体实施方式下面将参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。图1示出了根据本专利技术实施方式的燃料电池的整体构造。例如，燃料电池1可用于移动电话或诸如笔记本型PC(个人计算机)的便携式电子装置的电源，并且具有发电单元10和固定发电单元10的位置的正极板21和负极板22。发电单元10是通过在甲醇和氧之间的反应而发电的直接甲醇型的发电单元，其包括一个或多个(在图1中，例如为6个)单位电池10A～10F，其中每个单位电池具有正极(氧电极)和负极(燃料电极)。正极板21和负极板22具有作为分别固定发电单元10中的正极和负极的位置的固定构件的功能，并且例如可由各自具有约1mm厚度的铝板制成。正极板21设置有用于使作为氧化剂的空气(氧)通过的通孔23。在负极板22的下面，设置了例如包含甲醇作为燃料F的燃料箱24(在图1中未示出，参见图3)。以脉动的方式(间歇地)从燃料箱提供甲醇。甲醇以气化的状态经由负极板22的通孔25提供给单位电池10A～10F的负极。甲醇也可以液态的方式提供。在发电单元10具有多个单位电池10A～10F的情况下，正极板21和负极板22与-->发电单元10电绝缘从而防止短路。具体地，正极板21和负极板22中的每一个在表面的至少一部分(例如，与发电单元10相接触的部分)中，具有由经过氧化铝膜(alumite)处理形成的氧化铝制成的绝缘膜(未示出)。绝缘膜可以是氧化膜或者是高分子膜。正极板21覆盖了发电单元10中的单位电池10A～10F的所有负极，并且与发电单元10相接触以传递热量。利用这种构造，正极板21的温度变成发电单元中所有单位电池10A～10F的平均温度。此外，正极板21由电导体或半导体构成，并且电阻值随温度变化，也就是说，正极板21具有温度系数。通过正极板21及电阻31和32，可构建电阻分压电路30。电阻31连接在正极板21中的点A和电压源Vcc(例如，3.3V)之间。电阻32连接在正极板21的点B和接地GND(0V)之间。点A和点B的位置没有限制，但是，为了能够在更宽的范围内测量正极板21的温度，点A和点B的位置优选为在正极板21的对角线上的两个点。作为通过使用这样的电阻分压电路30检测正极板21的电阻值的电阻值检测装置，设置了放大点A和点B之间的电位差的差分放大器41、对来自差分放大器41的输出电压进行A/D转换(模拟至数字的转换)的A/D转换电路42、以及基于从A/D转换电路42的输出电压(数字电压)计算正极板21的电阻值的计算机43。在燃料电池1中利用这种构造，能够测量整个发电单元10的平均温度，并能够防止温度检测元件的脱落。构成正极板21的优选电导体的实例不仅包括上述的铝，还包括镁、镍、铂、铑和钴，以及包括它们中的任何的化合物。这是因为在常用的金属中，镁具有最高的温度系数、镍具有第二高的温度系数，并且利用这些金属，S/N比(信噪比)能够提高。此外，这是因为铂、铑和钴是用于热电偶的金属，并相似地具有高温度系数。构成正极板21的优选半导体的实例包括四氧化三铁、铬酸锰、铝酸镁、氧化镍(II)、三氧化二锰、氧化铬(III)，以及包括它们中的任何的化合物。这是因为它们是构成热敏电阻的半导体，并具有高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，包括：发电单元，具有正极和负极；固定构件，以传热方式与所述发电单元相接触，所述固定构件由电导体或半导体构成，并固定所述发电单元的位置；以及电阻值检测装置，检测所述固定构件的电阻值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-12-25 2007-3320991.一种燃料电池，包括：发电单元，具有正极和负极；固定构件，以传热方式与所述发电单元相接触，所述固定构件由电导体或半导体构成，并固定所述发电单元的位置；以及电阻值检测装置，检测所述固定构件的电阻值。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述固定构件具有与所述发电单元相接触的热敏部和除所述热敏部之外的非热敏部，以及在所述固定构件的截面形状中，所述热敏部的截面面积小于所述非热敏部的截面面积。3.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述电阻值检测装置通过使用包括所述固定构件的电阻分压电路来检测所述固定构件的电阻值。4.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述电阻值检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：志村重辅，井上芳明，福岛和明，佐藤敦，高木裕登，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP