CN1875508A - 燃料电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是使包含多个单元电池的燃料电池的单元电池高集成化，同时使燃料电池小型化、薄型化和轻量化。在固体电解质膜105的两面上设置一对电极片材100a、100b，构成多个单元电池，位于所述固体电解质膜两侧上的相邻单元电池的燃料极和氧化剂极通过贯通所述固体电解质膜的导电部件108串联连接，所述电极片材100a、100b中，由树脂部102支撑配置在一个平面内的多个燃料极110a、110b或氧化剂极112a、112b。因为导电部件108沿着电池的层叠方向延伸，所以不需要额外外的空间，可以实现燃料电池的小型化。

Description

燃料电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种在固体电解质膜上配置多个单元电池的燃料电池及其制造方法。
背景技术
固体高分子型燃料电池是以全氟磺酸膜等离子交换膜为电解质，在该离子交换膜的两面上接合燃料极和氧化剂极各电极而构成，其是通过向燃料极供应氢气而向氧化剂极供应氧气或空气，通过电化学反应发电的装置。为了发生该反应，通常固体高分子型燃料电池由离子交换膜、形成在离子交换膜两面上的由担载了催化剂物质的碳微粒和固体高分子电解质的混合体构成的催化剂层、以供应和扩散燃料及氧化气体为目的的由多孔碳材料构成的气体扩散层(供应层)、和由碳或金属导电薄板构成的集电体构成。
此外，在近年来，也积极地对构成与上述相同、将作为燃料的甲醇等有机液体燃料直接供应给燃料极的直接甲醇型固体高分子型燃料电池进行了研究开发。
上述构成中，供给燃料极的燃料通过气体扩散层中的细孔到达催化剂，燃料被催化剂分解生成电子和氢离子。电子穿过电极中的催化剂载体和气体扩散层导出到外部电路中，通过外部电路流入到氧化剂极中。另一方面，氢离子穿过电极中的电解质和两电极之间的固体高分子电解质膜到达氧化剂极，并与供应到氧化剂极的氧气和通过外部电路流入的电子反应生成水。结果，电子在外部电路中从燃料极流向氧化剂极，使电输出。
但是，因为这种基本构成的固体高分子型燃料电池单元的电池电压与各电极中的氧化还原电位差相当，即使是理想的开路电压最高也只有1.23V。因此，作为搭载在各种机器中的驱动电源的电池，不一定说足够。例如，在便携式机器的驱动电源中使用燃料电池的情况下，那些机器中的大多数需要1.5～4V以上的输入电压作为电源。因此，有必要串联连接单元电池，提高电池的电压。
为了使电池电压升高，虽然可以考虑通过层叠单元电池以确保足够的电压，但是因为这样会增大电池的整体厚度，因此不能说是需要薄型化的便携式机器等的理想的驱动电源。
因此，可以考虑将多个单元电池配置在同一个平面内，将其串联连接的结构。但是，在这种情况下，导致必须设置用于连接电池之间的配线部件，因此电池的尺寸变大，单元电池的集成度降低。
对此来说，特开2002-110215号公报中公开了一种在同一固体电解质膜上配置多个单元电池，电极间通过通孔连接的燃料电池。根据这种构造的燃料电池，可以高效率地堆积单元电池，可以使燃料电池小型轻量化。
可是，在现有燃料电池中，因为在催化剂层的背面上设置了集电板，所以在试图使燃料电池薄型化、小型轻量化方面造成了很大的制约。例如上述公报中，设置离子传导板作为铂多孔电极的集电部件(图5、0033段落)。而且，一般地，在现有燃料电池的电极中，在以碳材料为基材的气体扩散层的表面上设置催化剂层，设置用于使产生的电子的集电效率提高的集电部件。
集电部件的厚度有必要达到实现其功能的程度。因此，已经存在燃料电池厚度方向的尺寸变大这种问题。
此外，在固体电解质膜上配置多个电极的情况下，有必要充分确保固体电解质膜和电极之间的密接性。当发生其之间的密接不良时，会导致燃料漏出和电流泄漏。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的是在包括多个单元电池的燃料电池中，实现单元电池高集成化，同时实现燃料电池小型化、薄型化及轻量化。
此外，本发明的其他目的是提供一种抑制燃料漏出和电流泄漏并且可靠性高的燃料电池。
根据本发明，提供一种燃料电池，其特征在于包括固体电解质膜、在所述固体电解质膜一方的面的一个平面内配置的多个第一电极、包括该多个第一电极和处于其周围以对其进行支撑的树脂部的第一电极片材、在所述固体电解质膜的另一方的面上以夹持固体电解质膜的方式与所述多个第一电极相对配置的多个第二电极；在由相对配置的所述第一电极和所述第二电极与所述固体电解质膜构成的多个单元电池中的至少一部分，通过贯通所述固体电解质膜的导电部件串联连接。本发明的燃料电池中的第一电极为燃料极或氧化剂极，第二电极为氧化剂极或燃料极。
在该燃料电池中，导电部件可以设计成将一个单元电池的燃料极和与其邻接的其他单元电池的氧化剂极连接的形式。
在本发明中，采用在同一平面内配置多个燃料极、氧化剂极的构造。而且，在固体电解质膜的一侧上配置燃料极，在另一侧上配置氧化剂极。在固体电解质膜的至少一侧上配置第一电极片材，该第一电极片材包括配置在同一平面内的多个第一电极(燃料极或氧化剂极)和存在于该多个第一电极的周围以对其支撑的树脂部。因为本发明采用所述构成，所以可以实现单元电池的高集成化，同时实现燃料电池小型化、薄型化以及轻量化。
此外，在固体电解质膜上可以按照所设计的图形正确配置氧化剂极和燃料极。而且，如果在燃料极和氧化剂极双方中应用电极片材，则可以容易且正确地将它们对位。因此，可显著地提高燃料电池的可靠性。
此外，在本发明中，通过贯通固体电解质膜的导电部件，可以确保邻接单元电池之间的电连接。燃料极和氧化剂极通过贯通固体电解质膜的导电部件来连接。因此，可以以最小限度的空间设置连接电池间的部件，可以实现电池集成化和燃料电池小型化。
导电部件可以按照与能够构成各电极的多孔金属接触的方式被设置，在该情况下，就不需要集电板。即，导电部件可以构成为不借助集电板而与所述燃料极和所述氧化剂极连接。如此一来，可使燃料电池更加小型化、薄型化以及轻量化。
以往，作为构成电极的部件，虽然主要使用碳纸这样的碳纤维，但是在本发明中优选使用多孔金属作为催化剂的支持体。当由金属构成该支持体时，与碳相比电阻降低，即使没有集电板也充分发挥电池用电极的功能。
所述导电部件也可以设置成与燃料极、氧化剂极直接连接，也可以构成为在多孔金属的周边部设置金属部件，通过该金属部件与多孔金属连接。例如，也可以沿着燃料极、氧化剂极的周边配置金属部件，与该金属部件接触而配置导电部件。
分别构成第一电极片材和第二电极片材的第一电极和第二电极，可以构成为具有多孔金属和担载在该多孔金属上的催化剂。例如，可以构成为在多孔金属上附着含有包含催化剂的粒子和氢离子导电性树脂的催化剂树脂膜。此外，可以构成为在多孔金属上形成了含有催化剂的镀层。担载了催化剂的导电粒子可以是铂粒子等催化剂粒子本身，也可以举出担载了铂的碳粒子等担载了催化剂的导电粒子。
此外，因为构成现有电池的碳纸等碳材料的表面是疏水性的，所以难以进行表面的亲水化。对此，与碳材料相比，在本发明中可以使用的多孔金属的表面是亲水性的。因此，例如在将含有水和甲醇等的液体燃料供应给燃料极的情况下，与现有电极相比，促进了液体燃料向燃料极的渗透。因此，可以提高燃料的供给效率。
进一步地，在本发明中可以对多孔金属的至少一部分实施疏水处理。虽然与碳材料相比多孔金属的表面是亲水性的，但是通过实施疏水性处理，可以容易地在电极内设置亲水性区域和疏水性区域。通过在氧化剂极上设置疏水性区域，可以促进氧化剂极中水的排出，抑制液泛(flooding)。因此，可以稳定地确保优异输出。
此时，可以根据需要在多孔金属的空隙中配置疏水物质。如此一来，可以进一步促进电极中水分的排出，而且可以恰好确保气体通路。因此，例如在氧化剂极中使用所述燃料电池用电极的情况下，可以适当地将氧化剂极上生成的水排到电极外部。
在本发明中，可以构成为在固体电解质膜的两面上配置第一电极片材和第二电极片材，对于这些电极片材在周边部进行密封，将固体电解质膜密封在其内部。根据上述构成，能有效地解决燃料漏出和电流泄漏的问题。
进一步地，根据本发明提供一种燃料电池的制造方法，包括如下的工序，即，在固体电解质膜的两面上分别配置第一电极片材和第二电极片材，对所述一对电极片材进行热压，从而使所述电极片材周边部密封的工序，其中所述第一电极片材包含配置在一个平面内的多个第一电极、和处于所述多个第一电极的周围以对其支撑的树脂部，所述第二电极片材包含配置在一个平面内的多个第二电极、和处于所述多个第二电极的周围以对其支撑的树脂部。
在此，在进行热压的所述工序中，在于所述第一电极和所述第二电极夹持固体电解质膜而重叠的位置上配置导电部件的状态下，可以对所述一对电极片材进行热压，使所述一对电极片材的周边部密封，同时形成与处于所述固体电解质膜各面上的多孔金属连接的导电部件。
形成导电部件的工序可以采用各种构成。例如，可以包括如下的工序，即，使导电性铆钉贯通包含所述多孔金属和所述固体电解质膜的层叠体，同时使该铆钉的上端和下端成为直径扩大(拡径)的形状，以此来形成所述导电部件。如此一来，相对的一对燃料极和氧化剂极通过贯通固体电解质膜的导电部件连接。这样一来，可以稳定地制造单元电池集成化的燃料电池。
根据上述制造方法，可以稳定性良好地制造可实现小型化、薄型化以及轻量化的燃料电池。
这样一来，根据本发明可以提供结构简单、输出高且小型化、薄型化的固体高分子型燃料电池。
附图说明
图1为构成第一实施方式中燃料电池的电极片材的概略构造图。
图2为使用图1中示出的电极片材的燃料电池的概略构造图。
图3为图2中燃料电池的层构成图。
图4为图2和图3中示出的燃料电池的截面图。
图5表示在图2～4中示出的燃料电池中设置燃料容器的构成的图。
图6为示出利用现有电极连接方式的燃料电池的一个例子的图。
图7为第二实施方式中燃料电池的平面图。
图8为第二实施方式中燃料电池的截面图。
图9为说明第二实施方式燃料电池中电池之间的连接状态的图。
图10为示出第三实施方式中电池之间的连接部件的图。
图11为说明电极片材形成方法的图。
符号说明
100 电极片材
102 树脂部
104 电极
105 固体电解质膜
106 引出电极
108 铆钉
110 燃料极
112 氧化剂极
116 燃料容器
120 单元电池
126 金属框架
具体实施方式
对本发明中燃料电池的各部分构成进行说明。
固体电解质膜隔开燃料极和氧化剂极，同时具有使氢离子在二者之间移动的作用。因此，固体高分子电解质膜优选为氢离子导电性高的膜。而且，优选化学稳定且机械强度高。作为构成固体高分子电解质膜的材料，优选使用含有磺酸基、磷酸基、膦酸基、膦基等强酸基、羧基等弱酸基等极性基团的有机高分子。作为所述有机高分子，可以示例出磺化聚(4-苯氧基苯甲酰-1，4-亚苯基)、烷基磺化聚苯并咪唑等含芳香族高分子、聚苯乙烯磺酸共聚体、聚乙烯基磺酸共聚体、交联烷基磺酸衍生物、由含氟树脂骨架和磺酸构成的含氟高分子等共聚体、由如丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸这样的丙烯酰胺类和甲基丙烯酸正丁酯这样的丙烯酸酯类共聚而得到的共聚体、含磺酸基的全氟化碳(Nafion(デユポン社制)、アシプレツクス(旭化成社制))、含有羧基的全氟化碳(フレミオンS膜(旭硝子社制))等。
燃料极和氧化剂极具有在基材上担载了催化剂的构造。作为基材，可以使用发泡金属、金属无纺织物等多孔金属或碳纸等导电性基材。其中，使用多孔金属时，因基材可以得到良好的集电性，故是优选的。
作为多孔金属，可以示例出以不锈钢(SUS)或镍、铬、铁、钛或其合金为原料的多孔金属。可以使用在其表面上镀金等的作为基材。多孔金属的孔隙率为例如40～80％。
作为多孔化的方法，可以使用使金属发泡的方法等。具体地，可以使用将气体吹入熔融的金属中，投入发泡剂，使发泡、凝固来制造等手法。也可以使用将水系粘结剂和粉末材料连同发泡剂一起混合，将其发泡、干燥、烧结的方法。
在使用发泡金属的情况下，例如优选使用不锈钢制、镍制发泡金属。特别地使用不锈钢制发泡金属的情况下，因为对燃料剂中的燃料液体保持了良好的耐用性，所以可以提高燃料电池的耐久性和安全性。
作为燃料极和氧化剂极的具体构成，可以采用各种形态。例如，可以构成为在多孔金属上附着含有催化剂和氢离子导电性树脂的催化剂树脂。此外，也可以构成为在多孔金属上形成含有催化剂的镀层。
作为燃料极、氧化剂极中使用的催化剂，可以示例出铂、铑、钯、铱、锇、钌、铼、金、银、镍、钴、锂、镧、锶、镱等，这些可以单独使用或者两种以上组合使用。燃料极和氧化剂极的催化剂可以使用相同的，也可以使用不同的。
在导电粒子中担载催化剂的情况下，作为该导电粒子可以优选使用碳粒子。作为碳粒子，可以示例出乙炔黑(デンカブラツク(电气化学社制)、XC72(Vulcan制)等)、Ketien black等。碳粒子的粒径为例如0.01～0.1μm，优选为0.02～0.06μm。此外，可以使用碳纳米管、碳纳米角、碳纳米角聚集体等比表面积大的纳米碳材料来代替上述碳粒子。
作为氢离子导电性树脂，可以使用作为所述固体电解质膜的构成材料而示例出的材料，例如可以优选使用含有磺酸基的全氟碳(Nafion(デユポン社制)、アツプレツクス(旭化成社制))等。
在使催化剂树脂附着在所述基材中、制作燃料极和氧化剂极时，可以想到各种方法，例如可以使用以下这种方法。首先，将催化剂担载到碳粒子上。这个可以通过常用的含浸法进行。接着，将担载了催化剂的碳粒子和固体高分子电解质粒子分散在溶剂中，成为浆料状之后，将其涂敷到基材上，干燥，由此可以得到燃料极和氧化剂极。此处，碳粒子的粒径为例如0.01～0.1μm。而且，催化剂粒子的粒径例如设为1nm～50nm。而且，固体高分子电解质粒子的粒径例如设为0.05～1μm。碳粒子和固体高分子电解质粒子例如以2∶1～40∶1的重量比使用。而且，浆料中溶剂和溶质的重量比例如设为1∶2～10∶1。对基材上浆料的涂敷方法不特别限制，例如可以使用刷涂、喷涂以及丝网印刷等方法。浆料涂布厚度大约1μm～2mm。涂布浆料之后，进行热压，从而制得燃料极和氧化剂极。根据使用的材料适当地选择热压时的加热温度和加热时间，例如可以设加热温度为100℃～250℃，加热时间为30秒～30分钟。
虽然以上是利用了在碳粒子上担载的催化剂的例子，但是可以采用直接使用铂黑等铂粒子、在基材上直接担载催化剂的构成。
在基材上直接担载催化剂的情况下，在多孔金属表面上镀敷作为催化剂的金属。作为催化剂的担载方法，可以使用例如电镀、非电解镀等镀敷法、真空蒸镀、化学蒸镀(CVD)等蒸镀法等。
在进行电镀的情况下，将基材浸渍在含有目标催化剂金属离子的水溶液中，施加例如1V～10V的直流电压。例如，在镀铂的情况下，可以将Pt(NH3)2(NO2)2、(NH4)2PtCl6等添加到硫酸、氨基磺酸、磷酸铵的酸性溶液中，以0.5～2A/dm2的电流密度进行电镀。此外，在镀多种金属的情况下，通过在一方金属成为扩散控速的浓度区域中调节电压，可以以所需比例电镀。
此外，在进行非电解镀的情况下，将作为还原剂的次磷酸钠和硼氢化钠添加到包含目标催化剂金属离子如Ni、Co、Cu离子的水溶液中，将基材浸渍到其中，加热到90℃～100℃的程度。
因为构成所述树脂部的树脂只要是热塑性树脂、弹性体(含有橡胶)等可以注塑成型的材料即可，所以考虑到耐热温度和硬度等，根据用途适当选择即可。
作为燃料电池中使用的燃料，可以使用甲醇、乙醇、二乙醚等有机液体燃料、含氢气体。特别地，在使用有机燃料的燃料电池的情况下，能够更显著地发挥本发明的效果。
作为导电部件，可以使用各种导电材料。如果使用延展性优异的低电阻金属材料，则通过使导电部件变形，容易地将导电部件固定在燃料电池的单元电池内部，或可以容易地增大与电极的电接触。即，使导电部件作为起着铆钉功能的部件而得到所述效果。作为延展性优异的低电阻金属材料，可以示例出金、银、铜、铝。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[第一实施方式]
该实施方式是两个单元电池串联连接的燃料电池例子。图1为示出构成该实施方式中燃料电池的电极片材100的概略构造的图。图1中，上图为主视图，下图为侧视图。
该电极片材100具有配置在一个平面内的包含催化剂的多个电极104a、104b和围绕其周围的树脂部102。电极104b中设置有引出电极106。电极104a、104b构成为在多个金属上形成了催化剂层。构成电极104a、104b和树脂部102的具体材料可以列举前面所述的材料，在此，也可以由作为不锈钢之一的SUS316的发泡金属构成电极104a、104b，由聚乙烯构成树脂部102。
电极片材100可以例如以如下方式制作。
将形成了催化剂层的SUS316发泡金属切成规定形状，将其镶嵌部件进行镶嵌成形，从而可以制得由多孔金属构成的电极104a、104b和树脂部102形成一体的电极片材100。
在进行镶嵌成形之前，引出电极106通过熔接等使具有导电性的金属薄板(在此为SUS316薄板)与电极104b的端部接合。
作为镶嵌成形的具体方法，将作为镶嵌部件的电极配置在图11中示出的一对型板A、B之间形成的型腔C中，从流槽(runner)D通过通道(gate)E射出的熔融树脂F填充到型腔C中，从而形成电极104a与引出电极106接合的电极104b、和树脂部102成为一体的电极片材100。因为电极104a、104b是由多孔金属构成的，所以在电极104a、104b的侧部开口的气孔中，通过含浸熔融树脂至5μm～1000μm的深度来进行硬化。因此，电极104a、104b和树脂部102强固地接合在一起。
例如在树脂部102的材料使用聚乙烯的情况下，在成型温度为180℃、80kN下合模，在成型压力为25MPa下注塑成型，得到电极片材100。
而且，在通过镶嵌成型形成电极片材100的情况下，如果使合模时型腔C的厚度(模开合方向的大小)比电极104a、104b的厚度小，合模时在型板A、B之间，由多孔金属构成的电极104a、104b被压缩3～90％，则可以利用注塑压力使电极104a、104b相对型腔C固定，同时可以提高电极104a、104b的平坦度。
此外构成电极104a、104b的多孔金属的气孔径和气孔率过小时，因为熔融树脂不会进入到气孔中，所以固定效果不够，不能得到与树脂部102足够的接合强度，可能在接合部发生剥落。另一方面，气孔径和气孔率过大时，强度不足，不耐树脂成型压和树脂硬化时的压缩而变形。因而，构成电极104a、104b的多孔金属的气孔径为10μm～2mm，气孔率为40％～98％，优选为40％～80％。
图2为示出使用图1中示出的电极片材的燃料电池101的概略构造图。在该构造中，一对电极片材100a、100b夹持固体电解质膜105而相对配置。在电极片材100a中设置有燃料极110a和燃料极110b，在电极片材100b中设置有成为燃料极110a和110b对电极的氧化剂极。燃料极110a通过作为导电部件的金制铆钉108与电极片材100b中设置的氧化剂极连接。在燃料极110b中配置引出电极106。
图3为示出图2中的燃料电池的层构成的图。燃料极110a和氧化剂极112b设置成夹持固体电解质膜105而相互重叠的位置关系。在该重叠位置中金制铆钉108以贯通固体电解质膜105的方式被设置，以连接燃料极110a和氧化剂极112b。
图2和图3中，燃料极110a、燃料极110b、氧化剂极112a和氧化剂极112b中任何一个都具有在多孔金属上形成了催化剂层的构造。多孔金属可以使用如前所述的使不锈钢或镍等发泡的多孔金属等。作为催化剂，可以优选使用铂、铂-钌等。例如，作为氧化剂极的催化剂可以使用铂，作为燃料极的催化剂可以使用铂-钌。如果这样，可以抑制催化剂活性的降低，实现效率优良的燃料电池。
图4是图2和图3中示出的燃料电池101的截面图。图中，燃料极110a和氧化剂极112a、燃料极110b和氧化剂极112b分别构成单元电池。燃料极110a和氧化剂极112b通过铆钉108电连接，形成图中左侧的单元电池和右侧的单元电池串联连接的形式。各电极的周围由树脂部102包围。而且，夹持固体电解质膜105，上侧电极片材和下侧电极片材由树脂部102的周边密封，形成这些电极片材之间的固体电解质膜105被密封的构造。
可以如下制得图2～图4中示出的燃料电池。
首先，制作电极片材100a、100b，其包括配置在一个平面内的含有催化剂的多个多孔金属和包围其周围的树脂部。具体地，可以通过如上所述的注塑成型形成。
然后，将如上所述制得的一对电极片材100a、100b分别配置在固体电解质膜105的两面上。
接着，在于电极片材100a上设置的燃料极110a、和于电极片材100b上设置的氧化剂极112b夹持固体电解质膜105而重叠的位置上，配置铆钉108，在该状态下热压。据此各电极片材的树脂部102周边受热而融粘在一起。而且，铆钉108贯通由燃料极110a、固体电解质膜105和氧化剂极112构成的层叠体，同时铆钉108的上端和下端变形成为直径扩大的(拡径)形状，通过这样，燃料极110a和电极片材100b连接。
根据构成树脂部102的材料等选择热压的条件。通常在高于构成树脂部102的树脂的软化温度、玻璃转化温度的温度下进行热压。具体地，例如，温度为100～250℃、压力为1～100kg/cm2、时间为10秒～300秒。
图5为示出在图2～图4中示出的燃料电池中设置燃料容器116的构成图。燃料容器116可以由例如聚乙烯等热塑性树脂构成，与构成燃料电池的树脂部102粘接。在该燃料电池中，因为形成在夹持固体电解质膜105一方的一侧上配置燃料极的构造，所以成为可以由单个燃料容器116向多个单元电池提供燃料的构造。
在图5的燃料电池中，因为燃料容器116和树脂部102均由树脂构成，所以可以通过热熔接和粘结剂等手段使二者可靠地连接在一起。因此，可以有效地解决在燃料容器和燃料电池的连接部分中燃料漏出的问题。
在此，在将燃料容器116和树脂部102热熔接的情况下，优选二者由同样的树脂材料构成，因为这样可以更好地提高二者之间的密接性。
[第二实施方式]
在该实施方式中，示出了在一个平面内以阵列状配置电极、单元电池的燃料电池例子。
在对该实施方式中的燃料电池进行说明之前，示出根据现有技术的燃料电池的构造。图6为示出利用现有电极连接方式的燃料电池的一个例子的图。在该燃料电池中，在树脂部102中配置有2×2的单元电池120。在相邻单元电池120之间设置引出电极106，在电解质膜的外侧电连接。在图中示出的燃料电池中，可以得到4个单元电池串联连接的总输出。
但是，在该构造中因为引出电极106在树脂部102的周围伸出，所以在燃料电池的小型化和高集成化方面具有改善的余地。此外，在该图中，因为各个单元电池沿着树脂部102的各边配置，所以可以通过引出电极106电连接，但是当例如配置成图7中所示的3×3单元电池时，难以包含中央部的电池而串联连接。
图7和图8为根据该实施方式的燃料电池的构成图。
图7为该实施方式中燃料电池的平面图，图8为截面图。
如图7所示，该电池为在一个平面内配置3×3单元电池，相邻的单元电池通过铆钉108连接。连接的方式与第一实施方式一样，贯通固体电解质膜105，通过与上下一对电极连接的铆钉108获得电连接(图8)。如图所示，上下电极110和电极112重叠配置，在此重叠部分配置有铆钉108。通过所述的连接部件，该燃料电池成为图9中示出的9个单元电池120串联连接的构造。
燃料极110和氧化剂极112的构成与第一实施方式相同，可以构成为在发泡的不锈钢等多孔金属上形成催化剂层。
根据该实施方式，也可以确保没有与树脂部102的各边连接的单元电池的电连接，可以显著提高燃料电池的集成度。此外，不需要用于获得电连接的边缘，所以可以更加促进燃料电池的小型化。进一步地，图8中示出的燃料电池中，燃料极110和氧化剂极112的周围全部由树脂部102覆盖，夹持固体电解质膜105的上下电极片材通过树脂部102的融粘而形成密封的构造，所以可以有效地抑制燃料漏出和电流泄漏等。
此外，在该实施方式中使用的多孔金属的表面与碳材料相比是亲水性的。因此，例如在将含水和甲醇等液体燃料供给燃料极的情况下，与现有电极相比促进了液体燃料向燃料极的浸透。因此，可以提高燃料的供给效率。
[第三实施方式]
在该实施方式中，如图10中所示，构成为沿着燃料极110和氧化剂极112的周边设置金属框架126，通过该金属框架126配置铆钉108使电池之间连接。如此一来，可以降低铆钉108和电池之间的接触电阻。
[实施例1]
制作如下电极片材，制作图1中示出构成的燃料电池。
电极：使SUS316发泡的多孔化基材(气孔率60％)
催化剂：氧化剂极为铂，燃料极为铂(Pt)-钌(Ru)合金。
铆钉材质：金
构成电极片材的树脂：聚乙烯
催化剂使用担载在碳粒子(デンカブラツク，电化学公司制)上的催化剂担载碳粒子。将18mlアルドリツチ·ケミカル社制的5wt％Nafion溶液添加到1g该催化剂担载碳粒子中，在50℃用超声波混合机搅拌3小时形成催化剂浆料。用丝网印刷法将该浆料涂敷到多孔化基材上，在120℃干燥，由此得到电极。
接着，准备固体高分子电解质膜(デユポン社制的Nafion(注册商标)，膜厚为150μm)，用如上所述制得的一对电极片材夹持该固体电解质膜，在120℃下热压粘接。此时，在图1中示出的规定位置上配置金制铆钉，使电极之间连接。
进一步地，将聚丙烯或聚乙烯等树脂制得的燃料容器安装在燃料极侧上，形成图5中示出的构造。
使10％的甲醇水溶液以2ml/min流入到该燃料电池的内部，将外部暴露在大气中测定电池特性，电流密度为100mA/cm2时的电池电压为0.8V。该电压相当于由一个单元电池测定时的2倍电压，所以可以确认两个单元电池串联连接。
所述实施方式和实施例是用于示例而记载的，所以本发明并不局限于所述实施方式，在不脱离本发明范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种修改和变形。

Claims (14)

1、一种燃料电池，包括：
固体电解质膜、
在所述固体电解质膜的一方的面的一个平面内配置的多个第一电极、
包括该多个第一电极、和处于它们周围对它们进行支撑的树脂部的第一电极片材、
在所述固体电解质膜的另一方的面上夹持固体电解质膜与所述多个第一电极相对配置的多个第二电极；
由相对配置的所述第一电极和所述第二电极与所述固体电解质膜构成的多个单元电池，其至少一部分通过贯通所述固体电解质膜的导电部件串联连接。
2、根据权利要求1记载的燃料电池，其特征在于由多个第二电极和处于它们周围以对它们进行支撑的树脂部一起构成第二电极片材。
3、根据权利要求1记载的燃料电池，其特征在于所述电极片材中包含的第一电极具有多孔金属和担载在该多孔金属中的催化剂。
4、根据权利要求3记载的燃料电池，其特征在于所述多孔金属上附着有催化剂树脂膜，该催化剂树脂膜包含含有催化剂的粒子和氢离子导电性树脂。
5、根据权利要求3记载的燃料电池，其特征在于所述多孔金属上形成有包含催化剂的镀层。
6、根据权利要求3记载的燃料电池，其特征在于在所述多孔金属的至少一部分上实施了疏水处理。
7、根据权利要求1记载的燃料电池，其特征在于第一电极构成燃料极，第二电极构成氧化剂极。
8、根据权利要求7记载的燃料电池，其特征在于一对所述电极片材由周边部被密封，所述固体电解质膜被密封在其内部。
9、根据权利要求1记载的燃料电池，其特征在于包括埋设在所述树脂部中并与所述多个第一电极和第二电极中至少任意一个连接的集电部件。
10、根据权利要求1记载的燃料电池，其特征在于所述导电部件不通过集电板与所述第一电极和第二电极连接。
11、一种燃料电池的制造方法，包括如下的工序，即，
在固体电解质膜的两面上分别配置第一电极片材和第二电极片材，对所述一对电极片材进行热压，使所述电极片材周边部密封的工序，
其中所述第一电极片材包含配置在一个平面内的多个第一电极、和处于所述多个第一电极的周围并支撑它们的树脂部，所述第二电极片材包含配置在一个平面内的多个第二电极、和处于所述多个第二电极的周围并支撑它们的树脂部。
12、根据权利要求11记载的燃料电池的制造方法，其特征在于在进行热压的所述工序中，在于所述第一电极和所述第二电极夹持固体电解质膜重叠的位置上配置导电部件的状态下，对所述一对电极片材进行热压，密封所述一对电极片材的周边部，同时形成与处于所述固体电解质膜各面上的多孔金属连接的导电部件。
13、根据权利要求12记载的燃料电池的制造方法，其特征在于形成所述导电部件的工序包括使导电性铆钉贯通包含所述多孔金属和所述固体电解质膜的层叠体，同时使导电性铆钉的上端和下端成为直径扩大的形状的工序。
14、根据权利要求11记载的燃料电池的制造方法，其特征在于所述第一电极和/或第二电极具有多孔金属和担载在该多孔金属中的催化剂。
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