JP2002110215A - 小型燃料電池 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小形・軽量でかつ十分な出力特性を有する小
型燃料電池を提供し、大型電池としての用途に限られて
いた燃料電池を小型電池の分野にも応用できるようにす
る。 【解決手段】 イオン伝導体板１０を挟んで複数の電極
対１２、１４を形成して構成された複数の燃料電池素子
を、イオン伝導体板の同一の面側で接続する。２種類の
原料ガスの流路を相互に隔絶させ各原料ガスの流路をイ
オン伝導体板の両側に形成して、イオン伝導体板の両側
に配置された同一種類の原料ガスの流路同士を、イオン
伝導体板に穿設された連通孔２４を通して連通させる。
型燃料電池を提供し、大型電池としての用途に限られて
いた燃料電池を小型電池の分野にも応用できるようにす
る。 【解決手段】 イオン伝導体板１０を挟んで複数の電極
対１２、１４を形成して構成された複数の燃料電池素子
を、イオン伝導体板の同一の面側で接続する。２種類の
原料ガスの流路を相互に隔絶させ各原料ガスの流路をイ
オン伝導体板の両側に形成して、イオン伝導体板の両側
に配置された同一種類の原料ガスの流路同士を、イオン
伝導体板に穿設された連通孔２４を通して連通させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体電解質型の
燃料電池、特にイオン伝導体板を用いて作製される小型
燃料電池に関し、この小型燃料電池は、パソコン、ＡＶ
機器、家電製品、携帯電話などの電池として好適に使用
される。
燃料電池、特にイオン伝導体板を用いて作製される小型
燃料電池に関し、この小型燃料電池は、パソコン、ＡＶ
機器、家電製品、携帯電話などの電池として好適に使用
される。
【０００２】
【従来の技術】酸素または空気等の酸化性ガスと水素や
メタンなどの還元性ガス（燃料ガス）とを原料として化
学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池は、
これまで電気自動車用の電池や電力貯蔵用の電池などと
して開発が進められてきた。そして、この燃料電池は、
その発電に必要とする原料ガスが豊富に存在すること、
および、その発電原理より排出物質が水であるために環
境汚染の少ないクリーンエネルギー源となることから、
近年において注目を集め、種々の技術的提案がなされて
いる。
メタンなどの還元性ガス（燃料ガス）とを原料として化
学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池は、
これまで電気自動車用の電池や電力貯蔵用の電池などと
して開発が進められてきた。そして、この燃料電池は、
その発電に必要とする原料ガスが豊富に存在すること、
および、その発電原理より排出物質が水であるために環
境汚染の少ないクリーンエネルギー源となることから、
近年において注目を集め、種々の技術的提案がなされて
いる。
【０００３】ところで、上記したような技術分野で利用
される燃料電池は、数百Ｖ程度の高電圧で、また数ＫＷ
程度の高容量である必要がある。そこで、この種の燃料
電池では、高電圧出力を得るために、数十個の単位電池
を直列接続したスタック構造とされ、また、高出力容量
のために、燃料電池の構成要素である酸素または水素の
イオン伝導体、および、イオン伝導体を挟んだ正・負両
電極が、大面積化および薄板化されている。これらの面
から、燃料電池の高電圧・高容量化の検討が行われてい
る。
される燃料電池は、数百Ｖ程度の高電圧で、また数ＫＷ
程度の高容量である必要がある。そこで、この種の燃料
電池では、高電圧出力を得るために、数十個の単位電池
を直列接続したスタック構造とされ、また、高出力容量
のために、燃料電池の構成要素である酸素または水素の
イオン伝導体、および、イオン伝導体を挟んだ正・負両
電極が、大面積化および薄板化されている。これらの面
から、燃料電池の高電圧・高容量化の検討が行われてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように高電圧・高容量の電池として従来より提案され
開発されている燃料電池は、スタック構造を有し構成要
素が大面積化された大重量で大型の電池であり、小型電
池としての燃料電池の利用は、従来はほとんど考えられ
ていなかった。
たように高電圧・高容量の電池として従来より提案され
開発されている燃料電池は、スタック構造を有し構成要
素が大面積化された大重量で大型の電池であり、小型電
池としての燃料電池の利用は、従来はほとんど考えられ
ていなかった。
【０００５】この発明は、従来は大型電池としての用途
に限られていた燃料電池を、小型電池の分野にも応用す
ることができるようにして、パソコン、ＡＶ機器、家電
製品、携帯電話などの携帯用機器の小型電池としての用
途を開拓するためになされたものであって、小形・軽量
でかつ十分な出力特性を有する小型燃料電池を提供する
ことを目的とする。
に限られていた燃料電池を、小型電池の分野にも応用す
ることができるようにして、パソコン、ＡＶ機器、家電
製品、携帯電話などの携帯用機器の小型電池としての用
途を開拓するためになされたものであって、小形・軽量
でかつ十分な出力特性を有する小型燃料電池を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明では、燃料電池
を小型・軽量化するために、イオン伝導体からなる１枚
の板材において複数の燃料電池素子を形成する、といっ
た構造とし、それらの燃料電池素子を１枚のイオン伝導
体板内で直列接続あるいは並列接続することにより、所
定の出力電圧と出力電流が得られるようにした。
を小型・軽量化するために、イオン伝導体からなる１枚
の板材において複数の燃料電池素子を形成する、といっ
た構造とし、それらの燃料電池素子を１枚のイオン伝導
体板内で直列接続あるいは並列接続することにより、所
定の出力電圧と出力電流が得られるようにした。
【０００７】ここで、１枚のイオン伝導体板に形成され
た複数の燃料電池素子を直列接続して出力電圧を設定電
圧まで増加させる方法としては、図８に小型燃料電池の
縦断面図を示すように、イオン伝導体板にスルーホール
を形成し、イオン伝導体板の一方の面側に形成された＋
極と他方の面側に形成された−極とを、スルーホールを
介して接続する、といった方法（以下、この方法を「ス
ルーホール接続方式」という）が考えられる。
た複数の燃料電池素子を直列接続して出力電圧を設定電
圧まで増加させる方法としては、図８に小型燃料電池の
縦断面図を示すように、イオン伝導体板にスルーホール
を形成し、イオン伝導体板の一方の面側に形成された＋
極と他方の面側に形成された−極とを、スルーホールを
介して接続する、といった方法（以下、この方法を「ス
ルーホール接続方式」という）が考えられる。
【０００８】すなわち、スルーホール接続方式では、図
８に示したように、イオン伝導体板６０の一方の面側に
複数個の＋極６２を形成し、イオン伝導体板６０の他方
の面側に、各＋極６２とそれぞれ対になるように複数個
の−極６４を形成して、＋極６２、イオン伝導体板６０
および−極６４からなる複数の燃料電池素子が構成され
る。イオン伝導体板６０には、複数個のスルーホール６
６が穿設され、イオン伝導体板６０の一方の面側の各＋
極６２と他方の面側の各−極６４とがそれぞれリード６
８によりスルーホール６６を介して順次接続される。こ
のようにして複数の燃料電池素子が直列接続され、それ
ぞれ末端に位置する＋極６２および−極６４に外部引出
しリード７０、７０がそれぞれ接続される。そして、イ
オン伝導体板６０の一方の面側には、全部の＋極６２を
取り囲むように閉塞板７２が気密に接合されて、ガス室
７６が形成される。また、イオン伝導体板６０の他方の
面側には、全部の−極６４を取り囲むように閉塞板７６
が気密に接合されて、ガス室７８が形成される。各閉塞
板７２、７６には、ガス吸入孔８０、８２がそれぞれ形
成されており、各ガス吸入孔８０、８２に、ガス供給管
８４、８６がそれぞれ連通して接続される。また、図示
を省略しているが、各閉塞板７２、７６には、ガス放出
孔がそれぞれ形成されており、各ガス放出孔に、ガス排
出管がそれぞれ連通して接続される。
８に示したように、イオン伝導体板６０の一方の面側に
複数個の＋極６２を形成し、イオン伝導体板６０の他方
の面側に、各＋極６２とそれぞれ対になるように複数個
の−極６４を形成して、＋極６２、イオン伝導体板６０
および−極６４からなる複数の燃料電池素子が構成され
る。イオン伝導体板６０には、複数個のスルーホール６
６が穿設され、イオン伝導体板６０の一方の面側の各＋
極６２と他方の面側の各−極６４とがそれぞれリード６
８によりスルーホール６６を介して順次接続される。こ
のようにして複数の燃料電池素子が直列接続され、それ
ぞれ末端に位置する＋極６２および−極６４に外部引出
しリード７０、７０がそれぞれ接続される。そして、イ
オン伝導体板６０の一方の面側には、全部の＋極６２を
取り囲むように閉塞板７２が気密に接合されて、ガス室
７６が形成される。また、イオン伝導体板６０の他方の
面側には、全部の−極６４を取り囲むように閉塞板７６
が気密に接合されて、ガス室７８が形成される。各閉塞
板７２、７６には、ガス吸入孔８０、８２がそれぞれ形
成されており、各ガス吸入孔８０、８２に、ガス供給管
８４、８６がそれぞれ連通して接続される。また、図示
を省略しているが、各閉塞板７２、７６には、ガス放出
孔がそれぞれ形成されており、各ガス放出孔に、ガス排
出管がそれぞれ連通して接続される。
【０００９】以上のような構成の小型燃料電池におい
て、一方のガス室７４へ酸化性のガスＡ、例えば酸素ガ
スを連続して供給し、他方のガス室７８へ還元性のガス
Ｂ、例えば水素ガスを連続して供給すると、電極反応に
より発電が起こることになる。
て、一方のガス室７４へ酸化性のガスＡ、例えば酸素ガ
スを連続して供給し、他方のガス室７８へ還元性のガス
Ｂ、例えば水素ガスを連続して供給すると、電極反応に
より発電が起こることになる。
【００１０】このスルーホール接続方式では、一般的に
脆性材料である酸化物からなるイオン伝導体板６０に、
各燃料電池素子ごとにそれぞれスルーホール６６を形成
する必要がある。このため、スルーホール６６の形成工
程中で、イオン伝導体板６０にクラックが発生したり機
械的強度が低下したりする、といった問題を生じること
になる。また、より重要な問題として、スルーホール６
６の密閉性が不十分な場合には、本来は流路的に隔絶さ
れるべき２種類の原料ガス（酸素ガスと水素ガス）がス
ルーホール６６を通して混合し、燃料電池としての機能
が発現されなくなる可能性があり、さらには、可燃性の
原料ガスが高温で混合した後に引火・爆発を起こす危険
性もある。
脆性材料である酸化物からなるイオン伝導体板６０に、
各燃料電池素子ごとにそれぞれスルーホール６６を形成
する必要がある。このため、スルーホール６６の形成工
程中で、イオン伝導体板６０にクラックが発生したり機
械的強度が低下したりする、といった問題を生じること
になる。また、より重要な問題として、スルーホール６
６の密閉性が不十分な場合には、本来は流路的に隔絶さ
れるべき２種類の原料ガス（酸素ガスと水素ガス）がス
ルーホール６６を通して混合し、燃料電池としての機能
が発現されなくなる可能性があり、さらには、可燃性の
原料ガスが高温で混合した後に引火・爆発を起こす危険
性もある。
【００１１】そこで、この発明では、イオン伝導体板に
スルーホールを形成しそのスルーホールを介して＋極と
−極とを接続する、といったことを行わないで、燃料電
池素子をイオン伝導体板の同一の面側でそれぞれ接続す
るようにした。すなわち、請求項１に係る発明は、イオ
ン伝導体板をそれぞれ挟んで複数の電極対を形成して構
成された複数の燃料電池素子を有し、燃料電池素子間の
接続を、前記イオン伝導体板の同一の面側でそれぞれ行
うようにして、小型燃料電池を構成したことを特徴とす
る。
スルーホールを形成しそのスルーホールを介して＋極と
−極とを接続する、といったことを行わないで、燃料電
池素子をイオン伝導体板の同一の面側でそれぞれ接続す
るようにした。すなわち、請求項１に係る発明は、イオ
ン伝導体板をそれぞれ挟んで複数の電極対を形成して構
成された複数の燃料電池素子を有し、燃料電池素子間の
接続を、前記イオン伝導体板の同一の面側でそれぞれ行
うようにして、小型燃料電池を構成したことを特徴とす
る。
【００１２】この小型燃料電池においては、燃料電池素
子間は、イオン伝導体板の同一の面側でそれぞれ接続さ
れるだけで、イオン伝導体板に電極接続用のスルーホー
ルを多数形成したりしないので、イオン伝導体板にクラ
ックの発生や機械的強度の低下が起こることがなく、ま
た、２種類の原料ガスが混合する恐れも無い。
子間は、イオン伝導体板の同一の面側でそれぞれ接続さ
れるだけで、イオン伝導体板に電極接続用のスルーホー
ルを多数形成したりしないので、イオン伝導体板にクラ
ックの発生や機械的強度の低下が起こることがなく、ま
た、２種類の原料ガスが混合する恐れも無い。
【００１３】請求項２に係る発明は、請求項１記載の小
型燃料電池において、２種類の原料ガスの流路を相互に
隔絶させてそれぞれ前記イオン伝導体板の両側に形成
し、イオン伝導体板の両側に配置されたそれぞれ同一種
類の原料ガスの流路同士を、イオン伝導体板に穿設され
た連通孔を通して互いに連通させ、正・負の両方の電極
をイオン伝導体板の両側にそれぞれ、流路内を流れて電
極に作用する原料ガスの種類に対応して配置したことを
特徴とする。
型燃料電池において、２種類の原料ガスの流路を相互に
隔絶させてそれぞれ前記イオン伝導体板の両側に形成
し、イオン伝導体板の両側に配置されたそれぞれ同一種
類の原料ガスの流路同士を、イオン伝導体板に穿設され
た連通孔を通して互いに連通させ、正・負の両方の電極
をイオン伝導体板の両側にそれぞれ、流路内を流れて電
極に作用する原料ガスの種類に対応して配置したことを
特徴とする。
【００１４】請求項２に係る発明の小型燃料電池では、
イオン伝導体板の両側にそれぞれ、２種類の原料ガスの
流路が形成されるとともに正・負の両方の電極が配置さ
れる。そして、イオン伝導体板の両側に配置された同一
種類の原料ガスの流路同士は、イオン伝導体板の連通孔
を通して互いに連通し、電極同士は、同一の面側で接続
される。したがって、イオン伝導体板には原料ガス通路
用の少数の連通孔を形成するだけで、電極接続用の多数
のスルーホールを形成する必要は無い。
イオン伝導体板の両側にそれぞれ、２種類の原料ガスの
流路が形成されるとともに正・負の両方の電極が配置さ
れる。そして、イオン伝導体板の両側に配置された同一
種類の原料ガスの流路同士は、イオン伝導体板の連通孔
を通して互いに連通し、電極同士は、同一の面側で接続
される。したがって、イオン伝導体板には原料ガス通路
用の少数の連通孔を形成するだけで、電極接続用の多数
のスルーホールを形成する必要は無い。
【００１５】請求項３に係る発明の小型燃料電池は、請
求項１または請求項２記載の小型燃料電池において、複
数の前記燃料電池素子を任意に直列接続または並列接続
して、全体の出力電圧および出力電流が調整されるよう
にしたことを特徴とする。したがって、設定可能な出力
電圧と出力電流を有する小型燃料電池を得ることが可能
になる。
求項１または請求項２記載の小型燃料電池において、複
数の前記燃料電池素子を任意に直列接続または並列接続
して、全体の出力電圧および出力電流が調整されるよう
にしたことを特徴とする。したがって、設定可能な出力
電圧と出力電流を有する小型燃料電池を得ることが可能
になる。
【００１６】請求項４に係る発明は、請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載の小型燃料電池において、前記
イオン伝導体板を横および縦方向にそれぞれ複数枚連接
してスタック構造としたことを特徴とする。このような
構造とすることにより、小型燃料電池の出力電圧および
容量を高くすることが可能になる。
求項３のいずれかに記載の小型燃料電池において、前記
イオン伝導体板を横および縦方向にそれぞれ複数枚連接
してスタック構造としたことを特徴とする。このような
構造とすることにより、小型燃料電池の出力電圧および
容量を高くすることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図１ないし図７を参照しながら説明する。
について図１ないし図７を参照しながら説明する。
【００１８】図１は、この発明の実施形態の１例を示す
小型燃料電池の縦断面図である。この小型燃料電池は、
イオン伝導性、例えば酸素イオン伝導性を有する材料で
板状に形成されたイオン伝導体板１０を有し、そのイオ
ン伝導体板１０の一方の面側に複数個の＋極１２と複数
個の−極１４とを形成し、イオン伝導体板１０の他方の
面側に、各＋極１２および各−極１４とそれぞれ対にな
るように複数個の−極１４と複数個の＋極とを形成し
て、＋極１２、イオン伝導体板１０および−極１４から
なる複数の燃料電池素子が構成されている。燃料電池で
は、２種類の原料ガス、すなわち酸素または空気等の酸
化性ガスと水素やメタンなどの還元性ガスとが使用され
るが、以下では、酸素ガス（ガスＡ）と水素ガス（ガス
Ｂ）とを使用する場合を例にとって説明する。
小型燃料電池の縦断面図である。この小型燃料電池は、
イオン伝導性、例えば酸素イオン伝導性を有する材料で
板状に形成されたイオン伝導体板１０を有し、そのイオ
ン伝導体板１０の一方の面側に複数個の＋極１２と複数
個の−極１４とを形成し、イオン伝導体板１０の他方の
面側に、各＋極１２および各−極１４とそれぞれ対にな
るように複数個の−極１４と複数個の＋極とを形成し
て、＋極１２、イオン伝導体板１０および−極１４から
なる複数の燃料電池素子が構成されている。燃料電池で
は、２種類の原料ガス、すなわち酸素または空気等の酸
化性ガスと水素やメタンなどの還元性ガスとが使用され
るが、以下では、酸素ガス（ガスＡ）と水素ガス（ガス
Ｂ）とを使用する場合を例にとって説明する。
【００１９】イオン伝導体板１０の両方の面には、仕切
りによって区画された複数の凹部を有する閉塞板１６、
１８がそれぞれ気密に接合されている。これにより、一
方の面側には、それぞれ内方に複数個の＋極１２が配置
された第１の酸素ガス室２０ａおよび第３の酸素ガス室
２０ｃ、ならびに、それぞれ内方に複数個の−極１４が
配置された第１の水素ガス室２２ａおよび第３の水素ガ
ス室２２ｃが形成されている。また、他方の面側には、
それぞれ内方に複数個の＋極１２が配置された第２の酸
素ガス室２０ｂおよび第４の酸素ガス室２０ｄ、ならび
に、それぞれ内方に複数個の−極１４が配置された第２
の水素ガス室２２ｂおよび第４の水素ガス室２２ｄが形
成されている。イオン伝導体板１０には、複数個の連通
孔２４が穿設されている。
りによって区画された複数の凹部を有する閉塞板１６、
１８がそれぞれ気密に接合されている。これにより、一
方の面側には、それぞれ内方に複数個の＋極１２が配置
された第１の酸素ガス室２０ａおよび第３の酸素ガス室
２０ｃ、ならびに、それぞれ内方に複数個の−極１４が
配置された第１の水素ガス室２２ａおよび第３の水素ガ
ス室２２ｃが形成されている。また、他方の面側には、
それぞれ内方に複数個の＋極１２が配置された第２の酸
素ガス室２０ｂおよび第４の酸素ガス室２０ｄ、ならび
に、それぞれ内方に複数個の−極１４が配置された第２
の水素ガス室２２ｂおよび第４の水素ガス室２２ｄが形
成されている。イオン伝導体板１０には、複数個の連通
孔２４が穿設されている。
【００２０】そして、イオン伝導体板１０の一方の面側
の第１の酸素ガス室２０ａおよび第３の酸素ガス室２０
ｃとイオン伝導体板１０の他方の面側の第２の酸素ガス
室２０ｂおよび第４の酸素ガス室２０ｄとが、各連通孔
２４を通してそれぞれ連通し、また、イオン伝導体板１
０の一方の面側の第３の酸素ガス室２０ｃとイオン伝導
体板１０の他方の面側の第２の酸素ガス室２０ｂとが、
連通孔２４を通して連通している。したがって、全ての
酸素ガス室２０ａ〜２０ｄは、流路的に連絡している。
また、イオン伝導体板１０の一方の面側の第１の水素ガ
ス室２２ａおよび第３の水素ガス室２２ｃとイオン伝導
体板１０の他方の面側の第２の水素ガス室２２ｂおよび
第４の水素ガス室２２ｄとが、各連通孔（図示せず）を
通してそれぞれ連通し、また、イオン伝導体板１０の一
方の面側の第３の水素ガス室２２ｃとイオン伝導体板１
０の他方の面側の第２の水素ガス室２２ｂとが、連通孔
（図示せず）を通して連通している。したがって、全て
の水素ガス室２２ａ〜２２ｄは、流路的に連絡してお
り、かつ、酸素ガス室２０ａ〜２０ｄと隔絶されてい
る。
の第１の酸素ガス室２０ａおよび第３の酸素ガス室２０
ｃとイオン伝導体板１０の他方の面側の第２の酸素ガス
室２０ｂおよび第４の酸素ガス室２０ｄとが、各連通孔
２４を通してそれぞれ連通し、また、イオン伝導体板１
０の一方の面側の第３の酸素ガス室２０ｃとイオン伝導
体板１０の他方の面側の第２の酸素ガス室２０ｂとが、
連通孔２４を通して連通している。したがって、全ての
酸素ガス室２０ａ〜２０ｄは、流路的に連絡している。
また、イオン伝導体板１０の一方の面側の第１の水素ガ
ス室２２ａおよび第３の水素ガス室２２ｃとイオン伝導
体板１０の他方の面側の第２の水素ガス室２２ｂおよび
第４の水素ガス室２２ｄとが、各連通孔（図示せず）を
通してそれぞれ連通し、また、イオン伝導体板１０の一
方の面側の第３の水素ガス室２２ｃとイオン伝導体板１
０の他方の面側の第２の水素ガス室２２ｂとが、連通孔
（図示せず）を通して連通している。したがって、全て
の水素ガス室２２ａ〜２２ｄは、流路的に連絡してお
り、かつ、酸素ガス室２０ａ〜２０ｄと隔絶されてい
る。
【００２１】一方の面側の閉塞板１６には、酸素ガス吸
入孔２６が、第１の酸素ガス室２０ａに連通する位置に
形成されており、また、水素ガス吸入孔２８が、第１の
水素ガス室２２ａに連通する位置に形成されている。酸
素ガス吸入孔２６および水素ガス吸入孔２８は、酸素ガ
ス供給管３０および水素ガス供給管３２にそれぞれ連通
して接続されている。また、図示を省略しているが、他
方の面側の閉塞板１８には、ガス放出孔が、第４の酸素
ガス室２０ｄに連通する位置および第４の水素ガス室２
２ｄに連通する位置にそれぞれ形成されており、各ガス
放出孔に、ガス排出管がそれぞれ連通して接続されてい
る。
入孔２６が、第１の酸素ガス室２０ａに連通する位置に
形成されており、また、水素ガス吸入孔２８が、第１の
水素ガス室２２ａに連通する位置に形成されている。酸
素ガス吸入孔２６および水素ガス吸入孔２８は、酸素ガ
ス供給管３０および水素ガス供給管３２にそれぞれ連通
して接続されている。また、図示を省略しているが、他
方の面側の閉塞板１８には、ガス放出孔が、第４の酸素
ガス室２０ｄに連通する位置および第４の水素ガス室２
２ｄに連通する位置にそれぞれ形成されており、各ガス
放出孔に、ガス排出管がそれぞれ連通して接続されてい
る。
【００２２】また、イオン伝導体板１０のそれぞれの面
側において、＋極１２と−極１４とがリード３４により
それぞれ接続されている。このようにして複数の燃料電
池素子が直列接続され、それぞれ末端に位置する＋極１
２および−極１４に外部引出しリード３６、３６がそれ
ぞれ接続されている。
側において、＋極１２と−極１４とがリード３４により
それぞれ接続されている。このようにして複数の燃料電
池素子が直列接続され、それぞれ末端に位置する＋極１
２および−極１４に外部引出しリード３６、３６がそれ
ぞれ接続されている。
【００２３】上記したような構造を有する小型燃料電池
において、酸素ガス供給管３０を通して供給される酸素
ガスは、酸素ガス吸入孔２６を通って、＋極１２が配置
された第１の酸素ガス室２０ａ内へ流入し、連通孔２４
を通って、＋極１２が配置された第２の酸素ガス室２０
ｂ内へ流入する。このように、酸素ガスは、＋極１２が
配置された各酸素ガス室２０ａ〜２０ｄの内部に充満し
ていき、第４の酸素ガス室２０ｄ内からガス放出孔を通
ってガス排出管へ流出する。また、水素酸素ガス供給管
３２を通して供給される水素ガスは、水素ガス吸入孔２
８を通って、−極１４が配置された第１の水素ガス室２
２ａ内へ流入し、連通孔を通って、−極１４が配置され
た第２の水素ガス室２２ｂ内へ流入する。このように、
水素ガスは、−極１４が配置された各水素ガス室２２ａ
〜２２ｄの内部に充満していき、第４の水素ガス室２２
ｄ内からガス放出孔を通ってガス排出管へ流出する。
において、酸素ガス供給管３０を通して供給される酸素
ガスは、酸素ガス吸入孔２６を通って、＋極１２が配置
された第１の酸素ガス室２０ａ内へ流入し、連通孔２４
を通って、＋極１２が配置された第２の酸素ガス室２０
ｂ内へ流入する。このように、酸素ガスは、＋極１２が
配置された各酸素ガス室２０ａ〜２０ｄの内部に充満し
ていき、第４の酸素ガス室２０ｄ内からガス放出孔を通
ってガス排出管へ流出する。また、水素酸素ガス供給管
３２を通して供給される水素ガスは、水素ガス吸入孔２
８を通って、−極１４が配置された第１の水素ガス室２
２ａ内へ流入し、連通孔を通って、−極１４が配置され
た第２の水素ガス室２２ｂ内へ流入する。このように、
水素ガスは、−極１４が配置された各水素ガス室２２ａ
〜２２ｄの内部に充満していき、第４の水素ガス室２２
ｄ内からガス放出孔を通ってガス排出管へ流出する。
【００２４】図２は、原料ガスの流路構成を、イオン伝
導体板１０の一方の片面側（これを便宜上、「上側」と
称する）から見た状態で模式的に示す平面図である。図
中、実線Ａは、イオン伝導体１０の上側の酸素ガス流路
であり、破線ａは、下側の酸素ガス流路である。また、
二点鎖線Ｂは、イオン伝導体１０の上側の水素ガス流路
であり、破線ｂは、下側の水素ガス流路である。符号２
４は、上側の酸素ガス流路と下側の酸素ガス流路とを連
絡する連通孔（上記では、酸素ガス室２０ａ〜２０ｄ同
士を連通させる連通孔として説明したもの）であり、符
号３８は、上側の水素ガス流路と下側の水素ガス流路と
を連絡する連通孔（上記では、水素ガス室２２ａ〜２２
ｄ同士を連通させる連通孔として説明したもの）であ
る。
導体板１０の一方の片面側（これを便宜上、「上側」と
称する）から見た状態で模式的に示す平面図である。図
中、実線Ａは、イオン伝導体１０の上側の酸素ガス流路
であり、破線ａは、下側の酸素ガス流路である。また、
二点鎖線Ｂは、イオン伝導体１０の上側の水素ガス流路
であり、破線ｂは、下側の水素ガス流路である。符号２
４は、上側の酸素ガス流路と下側の酸素ガス流路とを連
絡する連通孔（上記では、酸素ガス室２０ａ〜２０ｄ同
士を連通させる連通孔として説明したもの）であり、符
号３８は、上側の水素ガス流路と下側の水素ガス流路と
を連絡する連通孔（上記では、水素ガス室２２ａ〜２２
ｄ同士を連通させる連通孔として説明したもの）であ
る。
【００２５】図２に示したように、酸素ガス（ガスＡ）
および水素ガス（ガスＢ）は共に、各連通孔２４、３８
により相互に接続された上側のガス流路と下側のガス流
路とにそれぞれ充填される。そして、断面構成において
は、実線Ａと破線ｂとの対および二点鎖線Ｂと破線ａと
の対でそれぞれ示されているように、酸素ガス流路と水
素ガス流路とが、イオン伝導体板１０の上側と下側とで
対をなすように配置されている。
および水素ガス（ガスＢ）は共に、各連通孔２４、３８
により相互に接続された上側のガス流路と下側のガス流
路とにそれぞれ充填される。そして、断面構成において
は、実線Ａと破線ｂとの対および二点鎖線Ｂと破線ａと
の対でそれぞれ示されているように、酸素ガス流路と水
素ガス流路とが、イオン伝導体板１０の上側と下側とで
対をなすように配置されている。
【００２６】次に、個々の燃料電池素子における正・負
の両電極上での電荷の発生機構について、＋電極および
−電極にそれぞれ作用する各原料ガスが酸素（Ｏ２）ガ
スおよび水素（Ｈ２）ガスであるとして説明する。
の両電極上での電荷の発生機構について、＋電極および
−電極にそれぞれ作用する各原料ガスが酸素（Ｏ２）ガ
スおよび水素（Ｈ２）ガスであるとして説明する。
【００２７】まず、−電極上では、反応式［２Ｈ２→４
Ｈ＋＋４ｅ−］で示される過程を経てＨ２がＨ＋とｅ−
を発生させる。ｅ−は、外部回路を通じて＋電極に達
し、＋電極上において、充満しているＯ２が電子の供給
を受けて、反応式［Ｏ２＋４ｅ −→２Ｏ２−］によりＯ
２−イオンが発生する。ここで、両電極に挟まれたイオ
ン伝導体板が、例えば完全安定化ジルコニア（７％Ｙ−
ＺｒＯ２あるいは７％Ｃａ−ＺｒＯ２等）などの酸素イ
オン伝導体で形成されている場合には、＋電極上で濃化
した酸素イオンが、両電極間の濃度差に依存してイオン
伝導体板の内部を通過して−電極へ移動する過程が発生
する。そして、−電極に達したＯ２−イオンは、上記反
応式により−電極上で発生したＨ＋と反応して、反応式
［２Ｏ２−＋４Ｈ＋→２Ｈ２Ｏ↑］で示されるように水
が生成される。以上により、両電極上での化学反応が完
結する。これらの化学反応は、＋電極へのＯ２ガスの供
給と−電極へのＨ２ガスの供給とが持続する間は継続さ
れ、両電極上において電荷が発生し続けて、電池として
機能することになる。そして、この一連の化学反応にお
ける排出成分は、原理的に水だけであるので、クリーン
な電池が構成されることになる。
Ｈ＋＋４ｅ−］で示される過程を経てＨ２がＨ＋とｅ−
を発生させる。ｅ−は、外部回路を通じて＋電極に達
し、＋電極上において、充満しているＯ２が電子の供給
を受けて、反応式［Ｏ２＋４ｅ −→２Ｏ２−］によりＯ
２−イオンが発生する。ここで、両電極に挟まれたイオ
ン伝導体板が、例えば完全安定化ジルコニア（７％Ｙ−
ＺｒＯ２あるいは７％Ｃａ−ＺｒＯ２等）などの酸素イ
オン伝導体で形成されている場合には、＋電極上で濃化
した酸素イオンが、両電極間の濃度差に依存してイオン
伝導体板の内部を通過して−電極へ移動する過程が発生
する。そして、−電極に達したＯ２−イオンは、上記反
応式により−電極上で発生したＨ＋と反応して、反応式
［２Ｏ２−＋４Ｈ＋→２Ｈ２Ｏ↑］で示されるように水
が生成される。以上により、両電極上での化学反応が完
結する。これらの化学反応は、＋電極へのＯ２ガスの供
給と−電極へのＨ２ガスの供給とが持続する間は継続さ
れ、両電極上において電荷が発生し続けて、電池として
機能することになる。そして、この一連の化学反応にお
ける排出成分は、原理的に水だけであるので、クリーン
な電池が構成されることになる。
【００２８】１枚のイオン伝導体板１０での個々の燃料
電池素子の平面配置の仕方としては、例えば図３に概略
図を示すような場合が考えられる。図３に示したもの
は、全ての燃料電池素子が直列接続された例である。図
において、イオン伝導体板１０の上面側に配置される電
極を実線の円形で示し、下面側に配置される、上面側の
電極と対をなす逆符号の電極を破線の円形で示してい
る。また、イオン伝導体板１０の上面側に配置される電
極間の接続を実線で示し、下面側に配置される電極間の
接続を破線で示している。酸素ガスおよび水素ガスは、
図２に示したように上側および下側の各ガス流路にそれ
ぞれ充填されている。したがって、イオン伝導体板１０
の上面側および下面側のそれぞれに、酸素ガス流路およ
び水素ガス流路の配置に対応して＋電極および−電極が
それぞれ形成されていることになる。これらの上面側電
極と下面側電極との対から構成される各燃料電池素子
は、それぞれ直列に接続され、１個の燃料電池素子の電
圧をｖ、電流容量をｑとした場合、図３に示した例で
は、全体としてＶ＝１６ｖ、Ｑ＝ｑの小型燃料電池が構
成されたことになる。
電池素子の平面配置の仕方としては、例えば図３に概略
図を示すような場合が考えられる。図３に示したもの
は、全ての燃料電池素子が直列接続された例である。図
において、イオン伝導体板１０の上面側に配置される電
極を実線の円形で示し、下面側に配置される、上面側の
電極と対をなす逆符号の電極を破線の円形で示してい
る。また、イオン伝導体板１０の上面側に配置される電
極間の接続を実線で示し、下面側に配置される電極間の
接続を破線で示している。酸素ガスおよび水素ガスは、
図２に示したように上側および下側の各ガス流路にそれ
ぞれ充填されている。したがって、イオン伝導体板１０
の上面側および下面側のそれぞれに、酸素ガス流路およ
び水素ガス流路の配置に対応して＋電極および−電極が
それぞれ形成されていることになる。これらの上面側電
極と下面側電極との対から構成される各燃料電池素子
は、それぞれ直列に接続され、１個の燃料電池素子の電
圧をｖ、電流容量をｑとした場合、図３に示した例で
は、全体としてＶ＝１６ｖ、Ｑ＝ｑの小型燃料電池が構
成されたことになる。
【００２９】また、電流容量を増加させた電極の接続例
を図４に示す。この例では、同一のガス流路内（図１で
言うと同一のガス室内）に配置された５個の電極同士
は、全て並列接続され、それぞれ５個の電極で構成され
た４つの電池列が直列接続されている。このような接続
構成により、１個の燃料電池素子の電圧をｖ、電流容量
をｑとした場合、全体としてＶ＝４ｖ、Ｑ＝５ｑの小型
燃料電池が構成されたことになる。
を図４に示す。この例では、同一のガス流路内（図１で
言うと同一のガス室内）に配置された５個の電極同士
は、全て並列接続され、それぞれ５個の電極で構成され
た４つの電池列が直列接続されている。このような接続
構成により、１個の燃料電池素子の電圧をｖ、電流容量
をｑとした場合、全体としてＶ＝４ｖ、Ｑ＝５ｑの小型
燃料電池が構成されたことになる。
【００３０】なお、上記した実施形態では、原料ガスと
して＋電極用に酸素ガス、−電極用に水素ガスを用い、
イオン伝導体板が、酸素イオン伝導体である完全安定化
ジルコニアで形成された小型燃料電池について説明した
が、この発明は、ガス流路の構成とイオン伝導体板に形
成される複数の燃料電池素子の接続方法とにより様々な
出力特性の小型燃料電池を構成する点に要旨があり、原
料ガスの種類やイオン伝導体の種類は、特に限定されな
い。例えば、酸素ガスの代わりに空気を使用することが
可能であり、一方で、水素ガスの代わりには、メタンガ
ス、エタンガス等の還元性ガスを使用することが可能で
ある。また、イオン伝導体としては、酸素イオン伝導体
以外にも、ナフィオン等の水素イオン伝導体が使用可能
であり、水素イオン伝導体を使用した場合には、ＺｒＯ
２を使用した場合の動作温度が約６００℃〜７００℃で
あるのに対して、約１００℃程度の低温動作が可能にな
ることが予想される。さらに、電池動作温度は、イオン
伝導体の薄膜化によっても向上させることが期待でき
る。水素イオン伝導体としては、上記の他に、ペロブス
カイト型のＢａＣｅ０．８Ｙ０．２Ｏ３−ａ、ＢａＣｅ
０．９Ｎｄ０．１Ｏ３ −ａ、ＳｒＣｅ０．９５Ｙｂ
０．０５Ｏ３−ａ、ＳｒＺｒ０．９５Ｙ０．０５Ｏ
３−ａ、ＣａＺｒ０．９Ｉｎ０．１Ｏ３−ａなども使用
することができる。
して＋電極用に酸素ガス、−電極用に水素ガスを用い、
イオン伝導体板が、酸素イオン伝導体である完全安定化
ジルコニアで形成された小型燃料電池について説明した
が、この発明は、ガス流路の構成とイオン伝導体板に形
成される複数の燃料電池素子の接続方法とにより様々な
出力特性の小型燃料電池を構成する点に要旨があり、原
料ガスの種類やイオン伝導体の種類は、特に限定されな
い。例えば、酸素ガスの代わりに空気を使用することが
可能であり、一方で、水素ガスの代わりには、メタンガ
ス、エタンガス等の還元性ガスを使用することが可能で
ある。また、イオン伝導体としては、酸素イオン伝導体
以外にも、ナフィオン等の水素イオン伝導体が使用可能
であり、水素イオン伝導体を使用した場合には、ＺｒＯ
２を使用した場合の動作温度が約６００℃〜７００℃で
あるのに対して、約１００℃程度の低温動作が可能にな
ることが予想される。さらに、電池動作温度は、イオン
伝導体の薄膜化によっても向上させることが期待でき
る。水素イオン伝導体としては、上記の他に、ペロブス
カイト型のＢａＣｅ０．８Ｙ０．２Ｏ３−ａ、ＢａＣｅ
０．９Ｎｄ０．１Ｏ３ −ａ、ＳｒＣｅ０．９５Ｙｂ
０．０５Ｏ３−ａ、ＳｒＺｒ０．９５Ｙ０．０５Ｏ
３−ａ、ＣａＺｒ０．９Ｉｎ０．１Ｏ３−ａなども使用
することができる。
【００３１】また、イオン伝導体板を横および縦方向に
それぞれ複数枚連接することにより、スタック構造の燃
料電池とすることもできる。
それぞれ複数枚連接することにより、スタック構造の燃
料電池とすることもできる。
【００３２】
【実施例】以下に、この発明のより具体的な実施例につ
いて説明するが、本発明は、以下の実施例の内容によっ
て限定されるものではない。
いて説明するが、本発明は、以下の実施例の内容によっ
て限定されるものではない。
【００３３】イオン伝導体板として、８％Ｙ−ＺｒＯ２
により１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．２ｍｍｔの板状に
形成されたセラミックス焼成板材を用いた。図５に示す
ように、そのイオン伝導体板４０に、２ｍｍφのガス流
路連絡用の連通孔４２を複数個所に形成し、イオン伝導
体板４０の両面にそれぞれ、８ｍｍ×８ｍｍのＰｔポー
ラス電極４４を複数個形成した。そして、各燃料電池素
子が直列接続されるように、イオン伝導体板４０の両面
にそれぞれＡｌ蒸着リードパターン４６を形成した。こ
の実施例では、１２個の燃料電池素子が直列接続された
構成となっている。また、イオン伝導体板４０の片面に
＋・−の各端子パッド４８を形成し、さらに、イオン伝
導体板４０の両面にそれぞれ、後述するＳＵＳ３０４板
の位置決め用のマーク５０を四隅に形成した。
により１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．２ｍｍｔの板状に
形成されたセラミックス焼成板材を用いた。図５に示す
ように、そのイオン伝導体板４０に、２ｍｍφのガス流
路連絡用の連通孔４２を複数個所に形成し、イオン伝導
体板４０の両面にそれぞれ、８ｍｍ×８ｍｍのＰｔポー
ラス電極４４を複数個形成した。そして、各燃料電池素
子が直列接続されるように、イオン伝導体板４０の両面
にそれぞれＡｌ蒸着リードパターン４６を形成した。こ
の実施例では、１２個の燃料電池素子が直列接続された
構成となっている。また、イオン伝導体板４０の片面に
＋・−の各端子パッド４８を形成し、さらに、イオン伝
導体板４０の両面にそれぞれ、後述するＳＵＳ３０４板
の位置決め用のマーク５０を四隅に形成した。
【００３４】また、イオン伝導体板４０の両面側の各ガ
ス流路は、図６および図７にそれぞれ示すように、ガス
流路用の凹部５４、５８が形成されたＳＵＳ３０４板５
２、５６を、イオン伝導体板４０の両面にそれぞれ位置
決めしてガラス封止材で接着することにより形成した。
図６および図７のそれぞれにおいて、図（ａ）は平面
図、図（ｂ）および図（ｃ）はそれぞれ図（ａ）のＢ−
Ｂ矢視断面図およびＣ−Ｃ矢視断面図である。ＳＵＳ３
０４板５２には、原料ガスである酸素ガスおよび水素ガ
スの各吸入孔５５をそれぞれ形成し、また、ＳＵＳ３０
４板５６には、排出ガスの放出孔５９を形成した。な
お、便宜的に、図６の（ａ）および図７の（ａ）におい
て、酸素ガスおよび水素ガスの各流路となる部分に破線
状のハッチング（原料ガスの種類に応じてハッチングの
向きを変えている）を付した。
ス流路は、図６および図７にそれぞれ示すように、ガス
流路用の凹部５４、５８が形成されたＳＵＳ３０４板５
２、５６を、イオン伝導体板４０の両面にそれぞれ位置
決めしてガラス封止材で接着することにより形成した。
図６および図７のそれぞれにおいて、図（ａ）は平面
図、図（ｂ）および図（ｃ）はそれぞれ図（ａ）のＢ−
Ｂ矢視断面図およびＣ−Ｃ矢視断面図である。ＳＵＳ３
０４板５２には、原料ガスである酸素ガスおよび水素ガ
スの各吸入孔５５をそれぞれ形成し、また、ＳＵＳ３０
４板５６には、排出ガスの放出孔５９を形成した。な
お、便宜的に、図６の（ａ）および図７の（ａ）におい
て、酸素ガスおよび水素ガスの各流路となる部分に破線
状のハッチング（原料ガスの種類に応じてハッチングの
向きを変えている）を付した。
【００３５】以上のような構造を有する小型燃料電池に
おいて、それぞれの原料ガスは、ＳＵＳ３０４板５２に
設けられた各吸入孔５５を通って、イオン伝導体板４０
の上・下各面と各ＳＵＳ３０４板５２、５６とで形成さ
れた各ガス流路内へ流入し、イオン伝導体板４０の各貫
通孔４２を通ってイオン伝導体板４０の上面側および下
面側の各ガス流路を交互に充填しながら最奥部まで送り
込まれる。そして、燃料電池反応によって生成した排出
ガスは、ＳＵＳ３０４板５６に設けられた放出孔から排
出されるようになっている。
おいて、それぞれの原料ガスは、ＳＵＳ３０４板５２に
設けられた各吸入孔５５を通って、イオン伝導体板４０
の上・下各面と各ＳＵＳ３０４板５２、５６とで形成さ
れた各ガス流路内へ流入し、イオン伝導体板４０の各貫
通孔４２を通ってイオン伝導体板４０の上面側および下
面側の各ガス流路を交互に充填しながら最奥部まで送り
込まれる。そして、燃料電池反応によって生成した排出
ガスは、ＳＵＳ３０４板５６に設けられた放出孔から排
出されるようになっている。
【００３６】この実施例における小型燃料電池では、イ
オン伝導体板４０の形成材料として８％Ｙ−ＺｒＯ２を
使用しているため、この材料の酸素イオン伝導率を高め
るためには約６００℃〜８００℃の温度に昇温させる必
要がある。このため、本実施例では、大気炉中に小型燃
料電池を設置した上で、６００℃の温度環境下で発電実
験を行った。この結果、小型燃料電池は、０．５６Ｖの
発電が可能であり、約２０ｍＡの電流を得ることができ
た。
オン伝導体板４０の形成材料として８％Ｙ−ＺｒＯ２を
使用しているため、この材料の酸素イオン伝導率を高め
るためには約６００℃〜８００℃の温度に昇温させる必
要がある。このため、本実施例では、大気炉中に小型燃
料電池を設置した上で、６００℃の温度環境下で発電実
験を行った。この結果、小型燃料電池は、０．５６Ｖの
発電が可能であり、約２０ｍＡの電流を得ることができ
た。
【００３７】以上の実施例に係る小型燃料電池の出力特
性は、実用用途には必ずしも十分とは言えないが、上記
実施例により、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさのイオ
ン伝導体板上に形成した小形・軽量の集合型燃料電池を
製作することが可能であることが示された。小型燃料電
池の動作温度は、ナフィオン等の低温動作型のＨ＋イオ
ン伝導体を用いることにより、約１００℃での低温動作
が可能になり、また、電圧・電流の出力特性に関して
は、より伝導率の高いイオン伝導体膜材料の開発や薄膜
化を図ることなどにより、その向上が可能となる。ま
た、上記実施例では、ガス流路の形成のためにＳＵＳ板
を切出し加工したことから、厚肉の小型燃料電池となっ
たが、金属板を用いる場合でも、微細エッチング加工や
マイクロマシニング加工の適応が可能となれば、より薄
型の小型燃料電池の製作も可能となる。さらには、この
小型燃料電池が微小な燃料電池素子の集合体であるとい
う特徴を利用することにより、複数の薄型燃料電池の縦
・横無尽の接続による高出力化も可能となる。
性は、実用用途には必ずしも十分とは言えないが、上記
実施例により、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさのイオ
ン伝導体板上に形成した小形・軽量の集合型燃料電池を
製作することが可能であることが示された。小型燃料電
池の動作温度は、ナフィオン等の低温動作型のＨ＋イオ
ン伝導体を用いることにより、約１００℃での低温動作
が可能になり、また、電圧・電流の出力特性に関して
は、より伝導率の高いイオン伝導体膜材料の開発や薄膜
化を図ることなどにより、その向上が可能となる。ま
た、上記実施例では、ガス流路の形成のためにＳＵＳ板
を切出し加工したことから、厚肉の小型燃料電池となっ
たが、金属板を用いる場合でも、微細エッチング加工や
マイクロマシニング加工の適応が可能となれば、より薄
型の小型燃料電池の製作も可能となる。さらには、この
小型燃料電池が微小な燃料電池素子の集合体であるとい
う特徴を利用することにより、複数の薄型燃料電池の縦
・横無尽の接続による高出力化も可能となる。
【００３８】
【発明の効果】請求項１に係る発明は、小形・軽量でか
つ十分な出力特性を有する小型燃料電池を提供し得たも
のであり、従来は大型電池としての用途に限られていた
燃料電池を、小型電池の分野にも応用することができる
ようになり、パソコン、ＡＶ機器、家電製品、携帯電話
などの携帯用機器の小型電池としての用途を開拓するこ
とが可能になった。
つ十分な出力特性を有する小型燃料電池を提供し得たも
のであり、従来は大型電池としての用途に限られていた
燃料電池を、小型電池の分野にも応用することができる
ようになり、パソコン、ＡＶ機器、家電製品、携帯電話
などの携帯用機器の小型電池としての用途を開拓するこ
とが可能になった。
【００３９】請求項２に係る発明の小型燃料電池では、
イオン伝導体板には少数の連通孔を形成するだけでスル
ーホールを形成する必要が無いので、イオン伝導体板に
クラックが発生したり機械的強度が低下したりすること
がなく、また、２種類の原料ガスがスルーホールを通し
て混合する、といったことも起こらないので、燃料電池
としての機能が発現されなくなる心配が無く、安全上の
問題も無い。
イオン伝導体板には少数の連通孔を形成するだけでスル
ーホールを形成する必要が無いので、イオン伝導体板に
クラックが発生したり機械的強度が低下したりすること
がなく、また、２種類の原料ガスがスルーホールを通し
て混合する、といったことも起こらないので、燃料電池
としての機能が発現されなくなる心配が無く、安全上の
問題も無い。
【００４０】請求項３に係る発明によると、所望する出
力電圧と出力電流を有する小型燃料電池を得ることがで
きる。
力電圧と出力電流を有する小型燃料電池を得ることがで
きる。
【００４１】請求項４に係る発明によると、出力電圧お
よび容量の高い燃料電池を得ることができる。
よび容量の高い燃料電池を得ることができる。
【図１】この発明の実施形態の１例を示す小型燃料電池
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図２】原料ガスの流路構成を、イオン伝導体板の一方
の片面側から見た状態で模式的に示す平面図である。
の片面側から見た状態で模式的に示す平面図である。
【図３】イオン伝導体板での個々の燃料電池素子の平面
配置の１例を示す概略図である。
配置の１例を示す概略図である。
【図４】イオン伝導体板での個々の燃料電池素子の平面
配置の別の例を示す概略図である。
配置の別の例を示す概略図である。
【図５】この発明の実施例に係る小型燃料電池の構成要
素の１つであるイオン伝導体板の平面図である。
素の１つであるイオン伝導体板の平面図である。
【図６】この発明の実施例に係る小型燃料電池におい
て、イオン伝導体板の一方の面側でガス流路を形成する
ために用いられる閉塞板（ＳＵＳ３０４板）の平面図で
ある。
て、イオン伝導体板の一方の面側でガス流路を形成する
ために用いられる閉塞板（ＳＵＳ３０４板）の平面図で
ある。
【図７】この発明の実施例に係る小型燃料電池におい
て、イオン伝導体板の他方の面側でガス流路を形成する
ために用いられる閉塞板（ＳＵＳ３０４板）の平面図で
ある。
て、イオン伝導体板の他方の面側でガス流路を形成する
ために用いられる閉塞板（ＳＵＳ３０４板）の平面図で
ある。
【図８】この発明に係る小型燃料電池とは異なる構成の
小型燃料電池の縦断面図である。
小型燃料電池の縦断面図である。
１０、４０ イオン伝導体板 １２ ＋極 １４ −極 １６、１８ 閉塞板 ２０ａ〜２０ｄ 酸素ガス室 ２２ａ〜２２ｄ 水素ガス室 ２４、３８、４２ 連通孔 ２６ 酸素ガス吸入孔 ２８ 水素ガス吸入孔 ３０ 酸素ガス供給管 ３２ 水素ガス供給管 ３４ リード ３６ 外部引出しリード ４４ Ｐｔポーラス電極 ４６ Ａｌ蒸着リードパターン ４８ 端子パッド ５２、５６ ＳＵＳ３０４板（閉塞板）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土岐 元幸 京都市下京区中堂寺南町17 株式会社関西 新技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC01 CC03 CC06 CC08 CV02 CV06 CV08 CX04 CX05 CX06 CX09 CX10 EE02 EE11 EE12 EE13
Claims (4)
- 【請求項１】 イオン伝導体板をそれぞれ挟んで複数の
電極対を形成して構成された複数の燃料電池素子を有
し、燃料電池素子間の接続を、前記イオン伝導体板の同
一の面側でそれぞれ行うようにしたことを特徴とする小
型燃料電池。 - 【請求項２】 ２種類の原料ガスの流路が、相互に隔絶
されてそれぞれ前記イオン伝導体板の両側に形成され、
イオン伝導体板の両側に配置されたそれぞれ同一種類の
原料ガスの流路同士が、イオン伝導体板に穿設された連
通孔を通して互いに連通し、正・負の両方の電極がイオ
ン伝導体板の両側にそれぞれ、流路内を流れて電極に作
用する原料ガスの種類に対応して配置された請求項１記
載の小型燃料電池。 - 【請求項３】 複数の前記燃料電池素子が任意に直列接
続または並列接続されて、全体の出力電圧および出力電
流が調整されるようにした請求項１または請求項２記載
の小型燃料電池。 - 【請求項４】 前記イオン伝導体板が横および縦方向に
それぞれ複数枚連接されたスタック構造を有する請求項
１ないし請求項３のいずれかに記載の小型燃料電池。
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