[发明专利]一种有装饰带与横向拉链的拉杆箱

说明书

技术领域

本发明涉及通过甲醇等和氧之间的反应进行发电的燃料电池系统以及应用于这种燃料电池系统的电压限制方法。

背景技术

在过去，由于燃料电池具有高发电效率而且不排出有害物质，所以实际上燃料电池已经用作工业发电设备和家用发电设备，或者用作人造地球卫星、宇宙飞船等的电源。此外，近年来，燃料电池逐渐被开发为诸如客车、公共汽车、运货卡车的车辆的电源。这样的燃料电池分为碱性水溶液型燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池、直接甲醇型燃料电池等种类。特别地，通过使用甲醇作为燃料氢源(fuel hydrogen source)的固体高分子电解质型DMFC(直接甲醇型燃料电池)能够提供高能量密度。另外，DMFC不需要改质器(reformer)，因此能够小型化。因此，对作为小型可携带燃料电池的DMFC进行进一步的研究。

在DMFC中，使用了作为单位电池的MEA(膜电极组件)，其中，将固体高分子电解质膜夹在两个电极之间，并且将所得物接合并一体化。使用一个气体扩散电极作为燃料电极(负极)，并向这样的一个气体扩散电极的表面提供作为燃料的甲醇。结果，甲醇被分解，产生氢离子(质子)和电子，氢离子透过固体高分子电解质膜。进一步地，使用另一气体扩散电极作为氧电极(正极)，并且向另一气体扩散电极的表面提供作为氧化剂的空气。结果，空气中的氧与上述氢离子和电子结合生成水。这样的电化学反应导致从DMFC产生电动势。

过去，在这样的燃料电池中，已提出了能够出于各种目的而限制电动势的技术(例如专利文献1至5)。

[专利文献1]日本未审查专利申请公开第59-75570号

[专利文献2]日本未审查专利申请公开第3-141560号

[专利文献3]日本未审查专利申请公开第2003-115305号

[专利文献4]日本未审查专利申请公开第2004-319437号

[专利文献5]日本未审查专利申请公开第2006-196452号

发明内容

在上述专利文献1和2中，为了防止电池本体短路，提出了一种全部单位电池的电动势不超过给定电压(例如，最大绝对额定电压)的电路。具体地，在专利文献1中，在全部单位电池的电动势超过给定电压的情况下，由闸流晶体管等形成短路路径以消耗电力，从而防止电动势超过给定电压。

另外，在上述专利文献3中，提出了一种通过抑制开路电压的生成来防止接合单位电池的隔膜腐蚀的电路。

使燃料电池劣化的主要原因的实例包括电极溶出现象。在该现象中，长期使用之后，电极被氧化变成离子，离子溶出至外部。随着电极电位的升高，这种溶出现象越来越显著地发生。因而，特别地，具有高电位的正极(例如铂)的溶出是很严重的。

为了在理论上研究抑制这种电极溶出的方法，例如，图12示出的布拜图(Pourbaix Diagram)作为参考。该布拜图是从能斯特方程(Nernst’s equation)导出的，并且是以热力学方式示出了特定pH值和特定电位的稳定氧化态的示图。根据该布拜图，发现为了抑制构成正极的铂的溶出(避免铂离子的状态)，应该降低pH，或者应该降低正极电位。

然而，由于难以应用主要被用作电解质膜的Nafion(注册商标)的替代材料，因而很难调整pH值，所以实际上难以采用前一种降低pH的方法。

同时，与前一种方法相比，后一种降低正极电位的方法相对容易实现。图13示出了在直接甲醇型燃料电池中的电流-电压曲线(示出了电流和正极电位/负极电位/正极和负极之间的电位差(电压)/输出之间的关系)。根据图13，正极电位不总是高的。仅在电流较小(图中区域1和2中的区域2)的区域的情况下，变成溶出成为问题的高电位状态(0.85[V vs.SHE(标准氢电极)]以上)。也就是说，在实际用于稳定发电的区域1中，最初正极电位不高。因而，发现为了保持低的正极电位(低电位状态0.85[V vs.SHE]以下)，进行“避免区域2的状态的控制”就足够了。另外，从图13中发现，在直接甲醇型燃料电池的情况下，将正极电位和负极电位之间的电位差(即发电电压)保持在0.33V以下就足够了。

例如，专利文献4提出了通过控制操作温度和燃料浓度来避免区域2的状态以防止正极的溶出的方法。然而，为了采用该方法，燃料浓度的传感器是必需的。进一步地，为了获得“避免区域2的状态的控制”，必须始终连续监控操作温度和燃料浓度。因此，导致了控制电路中的电力消耗的增加。结果，导致整个燃料电池系统的性能降低。