CN101065870B - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池，其包括：阴极催化剂层(2)；阳极催化剂层(3)；膜电极组件(1)，包括位于阴极催化剂层(2)和阳极催化剂层(3)之间的质子传导膜(6)；设置在膜电极组件(1)的阴极催化剂层一侧的阴极导电层(7a)；外壳(15)，具有将空气供应至阴极催化剂层(2)的空气进口(14)；设置在膜电极组件(1)的阳极催化剂层一侧的阳极导电层(7b)；用于储存燃料和将燃料供应至阳极催化剂层(3)的液体燃料槽(9)；其中阴极导电层(7a)和阳极导电层(7b)被整合在一片绝缘膜(16)上，所述整合的绝缘膜(16)对折，这样膜电极组件(1)容纳在折叠的绝缘膜(16)形成的内部空间中。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种具有将由液体燃料气化得到的气化燃料供应到阳极催化剂层的体系的燃料电池。更具体地，本发明涉及一种容易组装并且能够有效地形成用于阴极和阳极的集电器的燃料电池，其中各集电器都由具有高精确位置的导电层组成。
背景技术
近年，个人电脑、蜂窝电话等各种电子器件随着半导体技术的开发而小型化，尝试将燃料电池用作这些小型电子器件的电源。燃料电池的优点是可通过仅供以燃料和氧化剂即可发电，且只要向电池供给燃料就能够连续地发电。由于上述优点，当燃料电池的小型化得以实现时，就可以说燃料电池是一种有利的系统。
特别是直接甲醇型燃料电池(DMFC，direct methanol fuel cell)，采用高能量密度的甲醇作为燃料，并且可以在电极催化剂处直接从甲醇提取电流。因此，燃料电池无需用于甲醇重整的改质器，所以燃料电池可以紧凑的尺寸形成，另外，燃料的处理也比氢气燃料安全和容易，因此燃料电池有望作为小型电器用电源。
作为将燃料供给DMFC的方法，采用了以下类型，即：气体燃料供给型DMFC，其中将液体燃料气化，通过吹风机等装置将气化的燃料气体送入燃料电池内；液体燃料供给型DMFC，其中用泵等装置将液体燃料送入燃料电池内；专利文献1(日本专利第3413111号)所揭示的内部气化型DMFC。
专利文献1所示的内部气化型DMFC包括：用于保持液体燃料的燃料浸透层；以及用于使液体燃料气化并使保留在燃料浸透层中的液体燃料的气化部分扩散的燃料气化层，使得液体燃料的蒸气从燃料气化层供应到燃料极(阳极)。在专利文献1的燃料电池中，使用甲醇和水以1∶1的摩尔比混合的甲醇水溶液作为液体燃料，甲醇和水都皆以气化的气体混合物的形式供给燃料极。
依据专利文献1所示的常规内部气化型DMFC，无法获得足够高的输出功率特性。具体来说，水的蒸气压低于甲醇，水的气化速度比甲醇的气化速度慢。所以，当试图将甲醇和水一起供给燃料极时，水的供给量相对于甲醇显得不足。结果，甲醇内部重整的反应阻力不利地增加，所以无法得到足够高的输出功率特性。
专利文献1：日本专利第3413111号的专利公报
发明内容
此外，在上述专利文献1所示的常规内部气化型DMFC中，将阳极导电层设置(定位)在膜电极组件的阳极催化剂层一侧的操作和将阴极导电层设置在膜电解组件的阴极催化剂层一侧的操作单独且独立地进行。因此，就产生了一个问题，即，组装燃料电池的操作变得复杂，并且由于组装工时的增加而导致燃料电池的制造成本不利地增加。
此外，在形成催化剂层以提供与燃料电池所需的发电特性相符的复杂形状的情况中，就难以形成具有适合催化剂层的导电层(集电器)，并且还难以控制供燃料通过的集电器部件的面积。因此，难以控制以恒定速率供应给阳极催化剂层的燃料的量，从而也增加了电池特性不稳定的问题。
另外，集电器形状和尺寸容易发生大的浮动，集电器的定位不容易进行，这样由于导电层的位移而增加了短路缺陷，从而增加了燃料电池的不良率。为解决上述常规问题而完成本发明，本发明的目的是提供一种具有将由液体燃料气化得到的气化燃料供应到阳极催化剂层、并且能够容易地组装燃料电池的集电器部件的体系的燃料电池。具体地，本发明的目的是提供一种容易组装、并且能够有效地形成用于阴极和阳极的集电器的燃料电池，各集电器都由具有高精确位置的导电层组成。
为了实现上述目的，本发明提供一种包括以下部件的燃料电池：阴极催化剂层；阳极催化剂层；包括置于阴极催化剂层和阳极催化剂层之间的质子传导膜的膜电极组件(MEA)；设置在膜电极组件的阴极催化剂层一侧的阴极导电层；具有空气进口以将空气供应至阴极催化剂层的外壳；设置在膜电极组件的阳极催化剂层一侧的阳极导电层；用于储存燃料并将燃料供应至阳极催化剂层的液体燃料储槽；其中阴极导电层和阳极导电层整合在一片绝缘膜上，该整合的绝缘膜被对折，以使膜电极组件被容纳在折叠的绝缘膜形成的内部空间中。
此外，在上述燃料电池中，优选对燃料电池进行设计，使阴极导电层和阳极导电层由多个形状对应于阴极催化剂层和阳极催化剂层的形状的导电图案(pattern)组成。
而且，在上述燃料电池中，还优选对燃料电池进行设计，使绝缘膜和阴极导电层具有将空气供应至阴极催化剂层的空气进口，该空气进口的中心轴基本上与在外壳上形成的空气进口的中心轴一致。
依据上述本发明的燃料电池，因为阴极导电层和阳极导电层在这样的状态下形成：阴极导电层和阳极导电层被整合在一片绝缘膜上，与阴极导电层和阳极导电层单独且独立地在绝缘膜上形成的情况相比，形成导电层的步骤可以简化一半。
此外，因为燃料电池的结构中，阴极导电层和阳极导电层皆粘于其上的一片式绝缘膜沿中线折叠，膜电解组件被容纳在该折叠的绝缘膜形成的内部空间中，所以可以这样设置阴极导电层和阳极导电层，使得它们分别以高精确定位与膜电极组件的阴极催化剂层和阳极催化剂层相对。
另外，导电层的设置变得容易，由于导电层位移导致的短路缺陷得到消除，从而可以有效降低燃料电池的不良率。
此外，即使在以复杂的图案或形状形成催化剂层以符合所需的发电性质的情况中，仍然容易形成和设置具有与催化剂层的形状一致的形状的导电层(集电器)，并且容易控制供燃料通过的集电器部件的面积。因此，能够以恒定的速率控制供应至阳极催化剂层的燃料的量，从而得到稳定的电池性质。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的直接甲醇型燃料电池的结构的截面图。
图2是示意性地表示用于固定燃料电池导电层的绝缘膜的形状的一个例子的平面图。
图3是表示燃料电池的导电层固定在燃料电池的导电层上的状态的平面图。
图4是示意性地表示固定有导电层的绝缘膜折叠形成内部空间并且将膜电解组件容纳在该内部空间中的操作的截面图。
图5是示意性地表示由包括以下步骤的方法形成的发电部件的截面图：固定有导电层的绝缘膜折叠形成内部空间；将膜电极组件容纳在该内部空间中；将膜电极组件紧密粘着在所述内部空间中。
图6是表示通过分别将外壳和燃料槽装到发电部件的上部和下部来组装燃料电池的情况的透视图。
具体实施方式
经过本发明人认真地研究和开发，在包括将液体燃料的气化成分提供给阳极催化剂层的燃料气化层的燃料电池中可以得到以下技术认识和发现。即，当阴极导电层和阳极导电层以两种导电层都整合在一片绝缘膜上的情况形成时，与阴极导电层和阳极导电层单独且独立地在绝缘膜上形成的情况相比，形成导电层的步骤可以大大地简化。
此外，当对燃料电池的设计使其具有以下的结构：阴极导电层和阳极导电层皆粘着于其上的一片绝缘膜沿中线折叠、而膜电极组件容纳在半折叠的绝缘膜形成的内部空间中时，即能够设置阴极导电层和阳极导电层，使得它们分别以高精确的定位分别与阴极催化剂层和阳极催化剂层相对。另外，导电层的定位变得容易，由导电层位移导致的短路缺陷得以消除，可以有效地降低燃料电池的不良率。
在下文中，将结合附图更详细地解释和说明作为本发明燃料电池的一个实施方式的直接甲醇型燃料电池。
图1是示意性地表示本发明的直接甲醇型燃料电池的一个实施方式的结构的截面图。
也就是说，该实施方式的燃料电池包括：阴极催化剂层2；阳极催化剂层3；膜电极组件(MEA)1，其包括置于阴极催化剂层2和阳极催化剂层3之间的质子传导膜6；设置在膜电极组件1的阴极催化剂层2一侧的阴极导电层7a；外壳15，其具有将空气供至阴极催化剂层2的空气进口14；设置在膜电极组件1的阳极催化剂层3一侧的阳极导电层7b；用于储存燃料和将燃料供应至阳极催化剂层3的液体燃料槽9；其中阴极导电层7a和阳极导电层7b被整合在一片绝缘膜16上，所述整合的绝缘膜16对折，这样膜电极组件1容纳在折叠的绝缘膜16形成的内部空间中。
此外，液体燃料槽9配有燃料进口(燃料注入口)17，用于诸如甲醇等液体燃料的注入。另外，绝缘膜16和阴极导电层7a各自都具有将空气供应至阴极催化剂层2的空气进口18。
更具体地，如图1所示，对膜电极组件(MEA)1进行设计，使其包括：具有阴极催化剂层2和阴极气体扩散层4的阴极；具有阳极催化剂层3和阳极气体扩散层5的阳极；位于阴极催化剂层2和阳极催化剂层3之间的质子传导性电解质膜6。
阴极催化剂层2和阳极催化剂层3中含有的催化剂的例子包括：例如，铂族元素的单质金属(Pt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等)；含铂族元素的合金。优选使用Pt-Ru合金作为形成阳极催化剂的材料。优选使用铂(Pt)作为形成阴极催化剂的材料。但是，材料不限于此。另外，可使用采用了由碳材料等材料形成的导电性载体的载体类催化剂，还可使用无载体催化剂。
另外，构成质子传导性电解质膜6的质子传导性材料的例子包括：例如，具有磺酸基的含氟树脂(例如，全氟磺酸)；具有磺酸基的烃类树脂；无机物质，诸如钨酸、磷钨酸等。但是，质子传导材料并不限于此。
阴极气体扩散层4层叠于阴极催化剂层2的上表面侧，且阳极气体催化剂层5层叠于阳极催化剂层3的下表面侧。阴极气体扩散层4起到均匀地向阴极催化剂层2供给氧化剂的作用，也兼作为阴极催化剂层2的集电体。另一方面，阳极气体扩散层5在将燃料均匀地供至阳极催化剂层3的同时，也兼作为阳极催化剂层3的集电器。
阴极导电层7a和阳极导电层7b分别与阴极气体扩散层4及阳极气体扩散层5接触。可使用由金之类的金属材料形成的多孔层(例如，栅网)或箔构件作为形成阴极导电层7a和阳极导电层7b的材料。
矩形的阴极密封元件8a位于阴极导电层7a和质子传导性电解质膜6之间。同时地，阴极密封元件8a气密性地包围阴极催化剂层2和阴极气体扩散层4的周围。
另一方面，矩形的阳极密封元件8b位于阳极导电层7b和质子传导性电解质膜6之间。同时地，阳极密封元件8b气密性地包围阳极催化剂层3和阳极气体扩散层5的周围。阴极密封元件8a和阳极密封元件8b是用于防止燃料和氧化剂从膜电极组件1中泄漏的O型密封圈。
在膜电极组件1的下方配置有液体燃料槽9。在液体燃料槽9内装有液体燃料L，诸如液体甲醇、甲醇水溶液等。在液体燃料槽9的开口端部配置有作为燃料气化层的气液分离膜，从而使液体燃料槽9的开口端部上覆盖着气液分离膜10。气液分离膜10仅允许液体燃料的气化成分通过，液体燃料无法透过。
这里，当使用液体甲醇作为液体燃料时，液体燃料的气化成分是指气化的甲醇，而当使用甲醇水溶液作为液体燃料时，液体燃料的气化成分是指包含甲醇的气化成分和水的气化成分的混合气体。
另一方面，在层叠于膜电极组件1的上部的阴极导电层7a上层叠有保湿板13。在保湿板13上层叠有外壳(表面层)15，该外壳15具有多个用于引入作为氧化剂的空气的空气进口14。外壳(表面层)15还通过挤压包括膜电极组件1的堆叠结构(stack)起到提高膜电极组件1的密合性的作用，所以可以由SUS304之类的金属形成外壳(表面层)15。
保湿板13的作用是抑制在阴极催化剂层2生成的水的蒸发，同时通过将氧化剂均匀地导入阴极气体扩散层4而起到促进氧化剂均匀地向阴极催化剂层2扩散的辅助扩散层的作用。
依据例如图2至图6所示的步骤组装和制造具有上述结构的燃料电池。也就是说，首先，为了将阳极和阴极的导电层整合并固定到绝缘膜上，制备一片具有挠性和图2所示的预定形状的绝缘膜16。可以使用各种具有电绝缘性质的树脂材料作为形成绝缘膜16的材料。树脂材料的例子包括：热塑性聚酯树脂材料，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等；各种树脂材料，诸如聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)(Victorex：商标，由PLC Corp.制造)、全氟树脂、含氟树脂、聚乙烯(PE)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)等。
接下来，如图3所示，通过使用例如粘合剂将由金箔等材料形成的具有预定图案形状的阴极导电层7a和阳极导电层7b整合并固定在上述一片绝缘膜16上。这里，还可以通过使用电镀法、溅射法、气相沉积法形成上述阴极导电层7a和阳极导电层7b。
在阴极导电层7a和阳极导电层7b之上还可以包括多个导电图案，所述导电图案的形状与阴极催化剂层和阳极催化剂层的形状一致。依据该结构，即使在催化剂层形成复杂的图案或形状以便满足所需的发电特性要求的情况中，仍然容易形成形状与催化剂层的形状一致的导电层(集电器)，并且容易控制供燃料通过的集电器部件的面积。因此，可以恒定的速率控制供应至阳极催化剂层3的燃料的量，从而得到稳定的电池特性。
此外，对整合有阴极导电层7a的绝缘膜16进行穿孔，形成将空气供应至阴极催化剂层2的空气进口18。
接下来，如图4所示，通过整体化地将阴极催化剂层2形成在质子传导膜6上的前表面上，并整体化地将阳极催化剂层3形成在质子传导膜6的后表面上，来制备膜电极组件1。另一方面，如上所述，整合有阴极导电层7a和阳极导电层7b的一片绝缘膜沿中线弯曲和对折，形成内部空间，将膜电极组件1容纳在该内部空间中，这样膜电解组件被折叠的绝缘膜16夹住，从而形成发电部件。
如图5所示，包括膜电极组件1和导电层7a、7b的发电部件具有以下结构：其中，导电层7a、7b紧密粘着在阴极催化剂层2和阳极催化剂层3上。
然后，如图6所示，将具有空气进口14的外壳15装到发电部件20的上部。另一方面，将储存液体燃料L的燃料槽9装到发电部件的下部，从而有效地制造了如图1所示的燃料电池。
在本文中，如图6所示，当对燃料电池进行设计，使绝缘膜16和阴极导电层7a具有将空气供应至阴极催化剂层2的空气进口18时，空气进口18的中心轴C2基本上与在外壳15上形成的空气进口14的中心轴C1一致，空气在电池发电部件处的循环或分布变得平稳，电池反应可以有效地进行。
依据上述该实施方式的燃料电池，因为阴极导电层7a和阳极导电层7b是在阳极导电层7a和阳极导电层7b整合到一片绝缘膜16上的情况下形成的，所以与阴极导电层7a和阳极导电层7b单独和独立地形成在绝缘膜16上的情况相比，形成导电层7a、7b的步骤可以大大地简化。
此外，因为燃料电池具有以下结构：整合有阴极导电层7a和阳极导电层7b的一片绝缘膜16沿中线折叠，膜电极组件1容纳在半折叠的绝缘膜16形成的内部空间中，所以可以设置阴极导电层7a和阳极导电层7b，使它们分别以高精确的定位与膜电极组件1的阴极催化剂层2和阳极催化剂层3相对。另外，导电层7a和7b的定位变得容易，由导电层7a和7b的位移导致的短路缺陷消除，从而有效地降低了燃料电池的不良率。
根据上述直接甲醇型燃料电池的实施方式，液体燃料槽9内储存的液体燃料(例如甲醇水溶液)气化，气化的甲醇和水一旦容纳在燃料槽9的上部空间中，则气化的甲醇和水慢慢地在阳极气体扩散层5中扩散，由此供应至阳极催化剂层3。结果，根据以下反应式(1)进行甲醇的内部重整反应。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-                 (1)
此外，在使用纯甲醇作为液体燃料时，由于没有来自燃料槽9的供水，所以通过混入阴极催化剂层2的甲醇的氧化反应而生成的水或质子传导性电解质膜6中的水分等与甲醇反应。结果，进行前述(1)式的内部重整反应，或者不按照前述(1)式的反应式而是根据不使用水的反应机理进行内部重整反应。
在上述内部重整反应中生成的质子(H+)在质子传导性电解质膜6中扩散，然后到达阴极催化剂层3。另一方面，从表面层15的空气进口14引入的空气在保湿板13和阴极导电层7a的空气进口18中扩散。然后，空气进一步在阴极气体扩散层4中扩散，被供应至阴极催化剂层2。在阴极催化剂层2中，进行下述(2)式所示的反应，生成水。即进行了发电反应。
(3/2)O2+6H++6e-→3H2O                       (2)
当发电反应进行时，根据反应式(2)在阴极催化剂层2中生成的水在阴极气体扩散层4内扩散，到达保湿板13。保湿板13抑制了水的蒸发，由此提高了阴极催化剂层2中的水分贮藏量。因此，随着发电反应的进行，可实现阴极催化剂层2的水分保持量多于阳极催化剂层3的水分保持量的状态。
其结果是，由于渗透压现象，能够有效地促进在阴极催化剂层2生成的水通过质子传导性电解质膜6移向阳极催化剂层3的扩散反应。因此，与向阳极催化剂层3的供水速度仅依赖于燃料气化层的情况相比，可加快供水速度，并能够促进反应式(1)所示的内部重整反应。因此，可以提高输出功率密度，同时可长期维持高输出功率密度。
此外，当使用浓度超过50摩尔％的甲醇水溶液或纯甲醇作为液体燃料时，从阴极催化剂层2向阳极催化剂层3扩散的水将主要用于内部重整反应，可实现向阳极催化剂层3的稳定的供水，这样能够进一步降低内部重整反应的反应阻力，进一步提高燃料电池的长期输出功率特性和负载电流特性。此外，还能够实现液体燃料槽的小型化。这里，纯甲醇的纯度最好在95质量％至100质量％。
用于本发明的燃料电池的液体燃料不总是限于甲醇燃料。例如，也可以使用乙醇燃料如乙醇水溶液、纯乙醇等，二甲醚、甲酸或其它液体燃料也可以使用。无论如何，与燃料电池相容的液体燃料适于使用，并且容纳(注入)在液体燃料槽9中。
在本文中，本发明的发明人研究了使用全氟烃类质子传导性电解质膜的燃料电池中最大输出功率与质子传导性电解质膜的厚度之间的关系。结果是，为了实现高输出功率，质子传导性电解质膜6的厚度优选在100微米或100微米以下。通过将质子传导性电解质膜6的厚度设定在100微米或100微米以下即能够获得高输出功率的原因是可以进一步促进水从阴极催化剂层2向阳极催化剂层3的扩散。
在这方面，当质子传导性电解质膜的厚度小于10微米时，则有质子传导性电解质膜6的强度可能会不利地下降之虞。因此，优选将质子传导性电解质膜6的厚度设定在10-100微米的范围内，更优选设定在10-80微米的范围内。
本发明并不特别局限于上述各实施方式，只要本发明采用将在阴极催化剂层2生成的水通过质子传导性膜6供给阳极催化剂层3的结构，促进向阳极催化剂层3的供水，且稳定地执行供水，可以对本发明进行修改。
(实施例)
以下，参考附图对本发明的实施例进行详细说明。
<阳极的制备>
向负载有阳极用催化剂(Pt：Ru＝1∶1)的炭黑中添加全氟化碳磺酸溶液、水及甲氧基丙醇，制备一种使前述负载有阳极用催化剂的炭黑分散于其中的浆料。将所得浆料涂布于作为阳极气体扩散层5的多孔碳纸上，由此制得包括厚450μm的阳极催化剂层3的阳极。
<阴极的制备>
在负载有阴极用催化剂(Pt)的炭黑中添加全氟化碳磺酸溶液、水及甲氧基丙醇，制备一种使前述负载有阴极用催化剂的炭黑分散于其中的浆料。将所得浆料涂布于作为阴极气体扩散层4的多孔炭纸上，由此制得包括厚400μm的阴极催化剂层2的阴极。
在阳极催化剂层3和阴极催化剂层2之间配置作为质子传导性电解质膜的厚30μm、含水率为10-20重量％的全氟化碳磺酸膜(nafion膜，杜邦公司制造)，从而形成层叠体。然后，对所述层叠体实施热压操作，制得如图4所示的膜电极组件(MEA)1。
另一方面，如图2所示，制备聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜作为挠性绝缘膜16。然后，对用于阴极和阳极的导电层进行切割，使得导电层具有展开的形状，并且如图3所示在同一平面上相互邻近。
接下来，如图3所示，通过将阴极导电层7a和阳极导电层7b在平面上铺展来形成导电层图案。阴极导电层7a和阳极导电层7b由金箔构成，具有预定的图案形状，该图案形状与形成膜电解组件(MEA)1的阴极催化剂层2和阳极催化剂层3的形状一致。使用粘合剂将这样制备的导电层图案粘着在挠性膜16上，从而一体化地固定导电层图案。
另外，对整合的阴极导电层7a和绝缘膜16进行穿孔，形成多个空气进口18，用于引入作为氧化剂的空气。
然后，如图4所示，将阴极导电层7a和阳极导电层7b一体化地固定于其上的一片式绝缘膜16沿中线折叠，在折叠膜之内形成内部空间。然后，将上述膜电极组件1容纳在该内部空间中，从而形成发电部件20。
此时，各相对图案的相对位置，即阴极导电层7a和阳极催化剂层2或阳极导电层7b和阳极催化剂层3的相对位置，根据绝缘膜16的折叠位置被明确的限定，这样可以提高各组合图案的定位的准确性。
接下来，如图5所示，制备外壳15，外壳15由不锈钢(SUS304)制成，具有多个将空气引入到发电部件的空气进口14。在这一点上，对外壳15和发电部件20进行设计，使得外壳15上的空气进口14的中心轴C1与发电部件20上形成的空气进口18的中心轴C2一致。
然后，将外壳15一体化地固定在发电部件20的上部，同时将燃料槽9装在发电部件20的下部。此外，将2毫升纯度为99.9重量％的纯甲醇通过燃料进口17注入到燃料槽9中，从而组装成依据具有上述图1所示结构的例子的内部气化型直接甲醇型燃料电池。
(对比例)
另一方面，重复实施例中所述的制造方法，不同的是阴极导电层和阳极导电层不是通过粘着到一片绝缘膜上形成，而是通过单独且独立地形成各导电层，并且阴极导电层和阳极导电层相继地层叠形成发电部件来制备。结果，组装成与图1所示实施例基本相同尺寸的对比例的直接甲醇型燃料电池。
依据实施例的燃料电池，因为阴极导电层7a和阳极导电层7b是在将阴极导电层7a和阳极导电层7b整合到一片绝缘膜16上的情况下形成的，所以与阴极导电层7a和阳极导电层7b单独且独立地形成在绝缘膜16上的情况相比，形成导电层7a、7b的步骤大大地简化。
此外，因为燃料电池具有以下结构：整合有阴极导电层7a和阳极导电层7b的一片式绝缘膜16沿中线折叠，膜电极组件1容纳在半折叠的绝缘膜16形成的内部空间中，所以可以设置阴极导电层7a和阳极导电层7b，使它们分别以高精确的定位与膜电极组件1的阴极催化剂层2和阳极催化剂层3相对。另外，导电层7a和7b的定位变得容易，由导电层7a和7b的位移导致的短路缺陷消除，从而有效地将燃料电池的不良率降低到几乎为零。
相反，在依据对比例的燃料电池的情况中，阴极导电层和阳极导电层单独且独立地形成，阴极导电层和阳极导电层依次层叠形成发电部件，导电层(电极)容易扭曲，结果降低定位精确性。与实施例相比，由于对比例中集电器位移导致的短路等不良率增加到4-6％，设置各层所需的工作时间增加到65％。
结果，依据实施例的燃料电池，可以获得以下显著效果。即，因为燃料电池具有以下结构：膜电极组件容纳在半折叠的绝缘膜形成的内部空间中，所以可以设置阴极导电层和阳极导电层，使它们分别以高精确定位与膜电极组件的阴极催化剂层和阳极催化剂层相对。另外，导电层的设置变得容易，由导电层的位置偏移导致的短路缺陷消除，从而有效地将燃料电池的不良率降低到几乎为零。

Claims (2)

1.一种燃料电池，其包括：
多个阴极催化剂层；
多个阳极催化剂层，以与所述阴极催化剂层相对应；
膜电极组件，其包括置于所述阴极催化剂层和所述阳极催化剂层之间的质子传导性膜；
多个阴极导电层，置于所述膜电极组件的阴极催化剂层的一侧；
外壳，其具有将空气供应至阴极催化剂层的空气进口；
多个阳极导电层，置于所述膜电极组件的阳极催化剂层的一侧；
以及
液体燃料槽，用于储存燃料并将液体燃料供应至所述多个阳极催化剂层；
其中，所述多个阴极导电层和所述多个阳极导电层整合于一片绝缘膜上，所述整合的绝缘膜在与各个催化剂层的长边方向垂直的折叠方向上被对折，以使所述膜电极组件被容纳在折叠的绝缘膜形成的内部空间中。
2.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述绝缘膜和阴极导电层配有用于将空气供应至所述阴极催化剂层的空气进口，所述空气进口的中心轴与所述外壳上形成的空气进口的中心轴一致。
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