JP2002175817A

JP2002175817A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2002175817A
Application number: JP2000370383A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Suzuki; 修一鈴木; Takamasa Matsubayashi; 孝昌松林; Yukinori Akiyama; 幸徳秋山; Yoshito Konno; 義人近野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: JP3877516B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アノードに液体燃料を直接供給しながら発電
する燃料電池において、生成ガスとともに排出される未
使用燃料の量を低減し、システムの小型化に適した燃料
電池を提供する。【解決手段】アノード側プレート３０に独立した燃料
流路３０ｂと排気流路３０ｃとを設け、アノード拡散層
２２２の燃料流路３０ｂと対向する部分に液体のみを選
択的に透過させる燃料浸透層領域を設ける。これによ
り、アノード２２で生成される生成ガスは、排気流路３
０ｃに排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に関し、
特に、メタノールなどの液体燃料をアノードに直接供給
しながら発電する燃料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、直接型メタノール燃料電池（ＤＭ
ＦＣ:ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈａｎｏｌＦｕｅｌＣｅｌ
ｌ）を始めとして、メタノールやジメチルエーテルなど
の液体燃料を改質せずに直接アノードに供給しながら運
転する燃料電池が開発されている。

【０００３】このような燃料電池においては、メタノー
ルなどの液体燃料を水素リッチな改質ガスに改質するた
めの改質器を必要としないため、構成が簡単で小型軽量
化するのに適しており、携帯機器用や車載用の電源など
の用途に期待されている。こうした燃料電池において
は、通常、アノード側に液体燃料を供給しながらカソー
ド側に酸化剤として空気を供給して運転している。一般
的なＤＭＦＣを例に説明すると、アノード側においてメ
タノール水溶液が流路を通じて供給され、下記式のよ
うに反応が起こる。

【０００４】ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^-… そして、アノード側で発生するプロトン（Ｈ⁺）は、電
解質である固体高分子膜を透過してカソード側に移動
し、カソードにおいて下記式のように空気中の酸素と
反応する。２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ… 上記固体高分子膜は、式で発生した水、およびアノー
ド側に供給されるメタノール水溶液中の水分により保湿
されるのでプロトン伝導性は確保される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
燃料電池は、式で示すようにアノード側において、二
酸化炭素（ＣＯ₂）ガスが発生する。この二酸化炭素ガ
スは、アノード側のメタノール水溶液の流路を通じて排
出される。このメタノール水溶液の流路は、一般に、リ
ブとリブの間に形成された狭いライン状の流路であるの
で、発生した二酸化炭素ガスは、流路内で次第に集合し
て大きな気泡となり、メタノール水溶液の一部を未使用
のまま押し出して排出してしまう。このような現象は、
液体を燃料とした電池全般において同様に起こり、この
ままでは燃料が浪費されてしまう。そのため、従来で
は、気液分離装置などを設け、排出される二酸化炭素ガ
スとメタノール水溶液の混合物を分離し、分離された燃
料を再度燃料として活用するようにしているが、この場
合、燃料電池のシステムが大型化、重量化してしまうと
いう問題点がある。

【０００６】すなわち、上記従来技術の燃料電池におい
ては、気液分離装置を設けるとともに、分離された燃料
を再度循環供給するための循環装置などを設けなくては
ならず、システムが大型化、重量化してしまうので、携
帯装置などの小型化、軽量化を要求される分野において
は適さない。本発明は、上記の問題に鑑み、メタノール
などの液体燃料をアノードに直接供給しながら発電する
燃料電池において、システムを小型化、軽量化するのに
適した燃料電池を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る燃料電池は、電解質膜にアノードとカ
ソードが配されたセルと、一方の主面に形成されたリブ
を介して前記セルを挟持する一対のプレートとを備え、
前記アノード側に液体燃料を供給するとともに、前記カ
ソード側に酸化剤ガスを供給することによって発電する
燃料電池であって、前記アノード側プレートのリブとリ
ブの間に複数の流路が形成され、当該複数の流路の中か
ら選択された１以上からなる第１の流路に前記液体燃料
を供給するとともに、前記複数の流路における前記第1
の流路以外の第２の流路に発電に伴って生成する生成ガ
スを排出することを特徴とする。

【０００８】これにより、第１の流路に供給された燃料
が未使用のまま電池外に排出される量を抑制することが
できるので、気液分離装置などが不要となる。よって、
携帯装置などの小型化、軽量化を要求される燃料電池に
適する。また、前記アノードは、前記アノード側のプレ
ートと接する側に液体燃料および生成ガスを拡散させる
ための拡散層を備え、当該拡散層は、前記第1の流路と
対向する第１領域において液体浸透性と気体難透過性と
を兼ね備え、前記第２の流路と対向する第２領域におい
て気体透過性を有することを特徴とする。

【０００９】これにより、生成ガスは第１の流路に混入
することなく第２の流路に選択的に排出されるので、第
１の流路からのアノードへの燃料の供給効率が向上す
る。また、前記第１の流路と前記第２の流路は、前記リ
ブを介して隣接する位置に配されていれば、生成ガスが
生じる領域から第２の流路までの距離が短くなるので生
成ガスを効率よく排出することができる。

【００１０】また、前記第１の流路および第２の流路
は、当該各流路の一端が封止されるとともに他端が開放
されており、前記第１の流路における開放端と前記第２
の流路における開放端とが前記アノード側プレートの異
なる方向に配設されていれば、燃料電池を構成した場合
において液体燃料および排気ガスの配管を異なる場所に
配設できるのでシステムの構成を簡略化することができ
る。

【００１１】また、前記第１の領域において使用可能な
具体的な材料として、吸水性高分子ゲルまたはパーフル
オロアルキルスルホン酸系樹脂を挙げることができる。
また、前記第１の流路には、液体浸透性と気体難透過性
とを兼ね備えた材料からなる燃料浸透性部材が、第1の
流路の開口部を覆うように挿嵌され、かつ前記アノード
側のリブ頂部と面一となるように支持されていることを
特徴とする。このようにすれば、万一、燃料電池内のセ
ルの積層位置がずれたり、前記アノード側における第１
の領域の形成が不完全であったりした場合に、上記拡散
層における第２の領域とアノード側プレートの第１の流
路が燃料浸透部材を介して一部接する状態に陥ったとし
ても、生成ガスが第１の流路に排出されることはないの
で燃料の供給阻害を防止できる。

【００１２】また、前記燃料浸透性部材は、液体燃料の
存在下において膨潤する材料から構成されることが好ま
しい。このようにすれば、生成ガスの燃料流路への排出
のおそれはさらに低減される。具体的な燃料浸透性部材
としては、その材料が吸水性高分子ゲルまたはパーフル
オロアルキルスルホン酸系樹脂を含むものを用いること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料電池の実
施の形態を、ＤＭＦＣに適用した場合について図面を参
照しながら説明する。（１）ＤＭＦＣのセル構成図１は、本発明の一実施形態にかかるＤＭＦＣの要部分
解斜視図であって、1つのセルユニットを示している。

【００１４】同図に示すように、セルユニットは、セル
２０、アノード側プレート３０、カソード側プレート４
０を備え、セル２０は両プレート３０，４０に挟持され
ている。セル２０は、電解質膜２１、アノード２２、カ
ソード２３を備え、電解質膜２１を介してアノード２２
およびカソード２３が対向して設けられている。

【００１５】電解質膜２１は、パーフルオロアルキルス
ルホン酸系樹脂からなるイオン交換膜であり、例えばＮ
ａｆｉｏｎ（デュポン社製）やＦｌｅｍｉｏｎ（旭硝子
社製）が用いられる。アノード２２は、貴金属触媒を担
持したカーボン粉末とパーフルオロアルキルスルホン酸
系樹脂との混合物からなるアノード触媒層２２１と、撥
水化処理の施されたカーボンペーパからなるアノード拡
散層２２２とを備え、アノード触媒層２２１がアノード
拡散層２２２上に膜状に形成されたものである。アノー
ド触媒層２２１の貴金属触媒としては、例えば、白金
（Ｐｔ）−ルテニウム（Ｒｕ）（Ｐｔ担持量：１ｍｇ／
ｃｍ²、Ｐｔ／Ｒｕはモル比で１／１）が用いられる。

【００１６】カソード２３は、アノード２２と同様、貴
金属触媒を担持したカーボン粉末とパーフルオロアルキ
ルスルホン酸系樹脂との混合物からなるカソード触媒層
２３１と、撥水化処理されたカーボンペーパからなるカ
ソード拡散層２３２とを備え、カソード触媒層２３１が
カソード拡散層２３２上に膜状に形成されたものであ
る。カソード触媒層２３１の貴金属触媒としては、例え
ば、白金（Ｐｔ）（Ｐｔ担持量１ｍｇ／ｃｍ²）が用い
られる。

【００１７】アノード拡散層２２２、カソード拡散層２
３２は、例えば、それぞれカーボンペーパにＦＥＰ樹脂
などの熱硬化性樹脂を所定量含浸させて熱処理させたも
のである。この熱処理により、熱硬化性樹脂が硬化し、
両拡散層は強度的に強化される。このアノード拡散層２
２２の外側に対向するようにアノード側プレート３０が
設けられている。

【００１８】図２は、アノード側プレート３０の概略平
面図である。同図に示すように、アノード側プレート３
０は、アノード拡散層２２２と対向する側の一主面に複
数のリブがストライプ状に列設されるとともに、隣り合
うリブ同士の端が連結されることにより全体としてＳ字
に屈曲してつながっているリブ３０ａと、このリブ３０
ａとリブ３０ａの間の凹部にそれぞれ独立して形成され
る袋小路状の燃料流路３０ｂおよび排気流路３０ｃと、
燃料流路３０ｂを覆うように挿嵌されている燃料浸透部
材３１（図１）とを備えている。燃料電池の稼動時に
は、アノード側プレート３０の一端側から燃料流路３０
ｂと燃料浸透部材３１の間に燃料を満たすように供給
し、他端側から排気流路３０ｃを通じて生成ガスを排出
することができる。よって、電池のシステムを構成した
場合には、燃料供給管と排気ガス管と並列した複雑な配
管をする必要がなくなるので、簡易な構成を有する小型
携帯装置等に適する。なお、燃料流路３０ｂと排気流路
３０ｃの大きさは任意に設定することができる。

【００１９】図３は、燃料流路３０ｂに挿嵌される燃料
浸透部材３１の構成を示す斜視図である。同図に示すよ
うに、燃料浸透部材３１は、燃料浸透板３１０と支持台
３１１とを備え、燃料浸透板３１０が側面視コの字形状
をした支持台３１１に載置された状態に固定支持されて
いる。燃料浸透板３１０はアノード拡散層２２２と接す
るように燃料流路３０ｂ（図１）に挿嵌されている。

【００２０】燃料浸透板３１０は、液体のみを透過さ
せ、気体を透過しにくい、例えばポリアクリル酸からな
る吸水性高分子ゲルや、パーフルオロアルキルスルホン
酸系樹脂などから構成される平板形状の部材であり、燃
料流路３０ｂに燃料が供給されたときに燃料などの液体
のみをアノード拡散層２２２側に透過させるとともに燃
料流路３０ｂの開口部を蓋する働きを有し、これにより
生成ガスが燃料流路３０ｂ内部に透過することを抑制す
る。

【００２１】支持台３１１は、例えば、格子状、または
多孔性のテフロン（登録商標）部材からなるコの字形状
に屈曲した部材であり、その頂部に燃料浸透板３１０を
固定する。この支持台３１１は、燃料浸透部材３１が燃
料流路３０ｂに挿嵌されたときに燃料浸透板３１０とリ
ブ３０ａとが面一となる高さとなれば、燃料浸透板３１
０と燃料浸透層領域２２４とが密着するので好ましい。

【００２２】ところで、このようなアノード側プレート
３０と対向する位置に配設されるアノード拡散層２２２
は、さらに以下のような構造を有している。図４は、ア
ノード拡散層２２２の概略平面図である。同図に示すよ
うに、アノード拡散層２２２は、ガス透過層領域２２
３、燃料浸透層領域２２４とを備え、アノード側プレー
ト３０の排気流路３０ｃに対向する部分にガス透過層領
域２２３が形成されるとともに、アノード側プレート３
０の燃料流路３０ｂと対向する領域に燃料浸透層領域２
２４が形成され、供給される燃料および生成ガスを拡散
させる働きを有している。

【００２３】ここで、ガス透過層領域２２３は、生成ガ
スを透過させる特性を有するが、燃料浸透層領域２２４
は、液体燃料を透過させつつ、生成ガスである気体を透
過しにくい特性を有する。燃料透過層領域２２４は、上
述した燃料透過板３１０と同様の例えばポリアクリル酸
からなる吸水性高分子ゲルやパーフルオロアルキル酸系
樹脂からなる燃料浸透性材料を、カーボンペーパに含浸
することによって形成することができる。これにより、
アノード拡散層２２２においては、燃料透過層領域２２
４を生成ガスが透過できないので、ガス透過層領域２２
３のみに生成ガスを選択的に透過させることができる。

【００２４】カソード側プレート４０は、図1に示すよ
うにリブ４０ａおよび空気流路４０ｂを備え、カソード
拡散層２３２と対向する側の一主面にリブ４０ａが列設
されている。このリブ４０ａとリブ４０ａの間の凹部に
は空気流路４０ｂが形成されており、燃料電池の稼動時
には、この空気流路４０ｂに沿ってたとえば空気などの
酸化剤ガスが供給される。

【００２５】（２）ＤＭＦＣの動作次に、上記ＤＭＦＣの駆動時における動作を、図５を参
照しながら説明する。図５は、図１のＤＭＦＣの部分横
断面図である。ＤＭＦＣの駆動時においては、燃料のメ
タノール水溶液が燃料流路３０ｂに供給される。燃料流
路３０ｂは袋小路になっている（図１，図２参照）の
で、供給された燃料は燃料流路３０ｂを満たすようにな
る。この燃料流路３０ｂに満たされた燃料は、液体を選
択的に透過する燃料浸透板３１０を矢印ａ方向に透過し
た後、この燃料浸透板３１０と接するアノード拡散層２
２２の燃料浸透層領域２２４に達する。この燃料浸透層
領域２２４も液体のみを選択的に透過するので、メタノ
ール水溶液はアノード触媒層２２１まで到達する。

【００２６】アノード触媒層２２１に到達した燃料は、
上記式の反応を起こし、ＣＯ₂からなる生成ガスを発
生する。ここで、燃料浸透層領域２２４および燃料浸透
部材３１０は、上述したように液体のみを選択的に透過
させる特性を有するため、メタノール水溶液を図中矢印
ａ方向に透過させるのみであり、気体である生成ガス
は、矢印ａ方向と反対方向に透過することができない。
そのため、反応の進行とともに増量する生成ガスは、気
体を透過することができるガス透過層領域２２３を矢印
ｂ方向に透過し、排気流路３０ｃに排出される。

【００２７】したがって、アノード側プレート３０にお
いては、燃料のみが透過する燃料流路３０ｂと、排気ガ
スが主に透過する排気流路３０ｃとによって、燃料と排
気の流路が完全に分離される。すなわち、生成される生
成ガスである二酸化炭素ガスは、燃料流路内の燃料と従
来のように混在する可能性が著しく低下するので、排気
ガスと伴って排出される燃料の量が著しく低下する。そ
のため、排出された燃料を再利用するための気液分離装
置などを設ける必要がなくなり、従来に比べてシステム
全体を小型化することができる。

【００２８】なお、本実施の形態では、燃料流路３０ａ
と排気流路３０ｃとが隔壁を介して隣接するように構成
されており、これにより生成ガスが発生する領域と排気
流路３０ｃとの距離が短くなるため、排気効率の観点で
好ましいが、必ずしも隣接する必要はなく、例えば、燃
料流路と排気流路がアノード側セパレータで２分割され
るような配置であってもかまわない。

【００２９】（３）アノード２２の作製方法次に、本実施の形態に特徴的なアノード２２の作製方法
の一例について説明する。まず、アノード拡散層２２２
を作製する。所定の大きさの市販のカーボンペーパに対
して、熱硬化性の樹脂、例えば、１０ｗｔ％のＦＥＰ樹
脂を含浸させた後、熱処理を行う。これにより、カーボ
ンペーパを高強度化させる。

【００３０】次に、このカーボンペーパがアノード拡散
層として組み立てられた場合に、燃料流路３０ｂと対向
する部分のみに燃料浸透層領域２２４を形成できるよう
に、テンプレートを用いて燃料浸透層領域２２４となる
部分以外の両面をマスキングする。ここで、燃料浸透性
材料であるポリアクリル酸からなる吸水性高分子ゲル
（例えば、日本純薬工業社製ジュンロンＰＷ−１５
０）と、バインダとしてナフィオン（デュポン社製）を
水に分散させた溶液と、結着材としてポリエチレンオキ
サイドとを混合し、混合物スラリーを作製する。

【００３１】この混合物スラリーを、上記マスキングさ
れたカーボンペーパ両面に対してガラス製のロッドを用
いて刷り込みながら塗布し、その後乾燥させる。乾燥
後、マスキングを取り除くことにより、燃料浸透性材料
が塗り込まれた領域には燃料浸透層領域２２４が形成さ
れているとともに、それ以外の領域にはガス透過層領域
２２３が形成されているアノード拡散層２２２を得るこ
とができる。

【００３２】次に、Ｐｔ，Ｒｕなどを含む貴金属触媒と
水素イオン交換体とが混合された混合物ペーストを、上
記アノード拡散層２２２の一方の主面全面に塗布するこ
とによりアノード触媒層２２１が形成され、アノード拡
散層２２２とアノード触媒層２２１とを備えるアノード
２２が得られる。（４）アノード側プレート３０の製造方法アノード側プレートの本体は、カーボンとフェノール樹
脂の混合物を図２に示すような形となるような型に入
れ、当該樹脂の融点以上に昇温して冷却する、いわゆる
モールド成形を行って作製する。

【００３３】また、燃料浸透部材３１については、ま
ず、格子状のフッ素樹脂をコの字状に折り曲げ、支持台
３１０を作製する。この支持台３１０の頂部に上記と同
様の吸水性高分子ゲルと、バインダとしてのパーフルオ
ロアルキルスルホン酸系樹脂、ポリエチレンオキサイド
を混合したスラリーを塗布し、乾燥させて燃料浸透板３
１０を形成することにより、燃料浸透部材３１を作製す
る。この燃料浸透部材３１をプレート本体の燃料流路３
０ｂに挿嵌することにより、アノード側プレート３０を
作製することができる。

【００３４】（５）本実施の形態に係る変形例について上記実施の形態では、アノード側にメタノールを燃料と
して直接供給しながら運転するＤＭＦＣについて説明し
たが、燃料としてエタノールなどの低級アルコールやヒ
ドラジンなどの液体燃料を直接供給しながら運転する燃
料電池においても本発明を適用することが可能であり、
これらの燃料電池においても燃料の無駄を抑え、小型化
できると考えられる。

【００３５】また、上記実施の形態においては、セル２
０とアノード側プレートが常に接するような形態として
いたが、セル２０とアノード側プレート３０との間が離
接可能となるような機構を設け、燃料電池の停止時に離
間するようにしてもよい。また、上記実施の形態におい
ては、燃料浸透部材３１を設けていたが、燃料浸透性領
域２２４が燃料流路３０ｂを正確に覆い、かつ充分緻密
に形成されていれば燃料浸透部材３１を必ずしも設ける
必要はなく、これによっても燃料の無駄を抑えてシステ
ムの小型化・軽量化に適した燃料電池を得ることができ
る。一方、燃料浸透部材３１を設ける場合には、燃料浸
透板３１０が燃料を含浸することにより膨潤する材料を
用いることが好ましい。万一、燃料電池の組み立て時や
運搬時の振動などによってセルの積層位置がずれたりし
た場合に、アノード拡散層２４におけるガス透過層領域
２２３とアノード側プレートの燃料流路３０ｂとが燃料
浸透部材３１を介して一部つながる状態に陥ったとして
も、膨潤により燃料浸透部材３１０と燃料流路３０ｂと
の密着性が向上し、生成ガスが燃料流路３０ｂに排出さ
れる現象を抑制できるので、燃料の供給阻害を防止でき
る。

【００３６】〔実施例〕上記実施の形態に基づいて、単
セルのＤＭＦＣを作製した。ここで、アノード拡散層の
一方の主面に、Ｐｔ，Ｒｕ、水素イオン交換体の混合物
を塗布した。Ｐｔ，Ｒｕのモル比は１：１とし、Ｐｔの
担持量は２ｍｇ／ｃｍ²とした。カソード拡散層におい
てもＰｔ担持量を３ｍｇ／ｃｍ²とし、アノード拡散層
と同様に作製した。アノード、カソードの各電極面積
は、２５ｃｍ²とし、電解質膜にはナフィオン１１７
（デュポン社製）を用いた。

【００３７】〔比較例〕本比較例のＤＭＦＣは、実施例
のＤＭＦＣとアノード拡散層の構成が異なるのみであ
り、アノード拡散層はカーボンペーパに１０ｗｔ％のＦ
ＥＰ樹脂を含浸させた後、熱処理したものを用いた。カ
ソードおよび担持触媒の種類、使用量については、実施
例と同様のものを使用した。

【００３８】実験上記実施例および比較例のＤＭＦＣを用いて以下の条件
で発電を行い、アノード側から排出されるメタノール量
について測定をした。運転条件カソード側への空気供給量：５００ｍｌ／分電池温度：７０℃ 電流密度１００ｍＡ／ｃｍ² メタノール供給量：実施例サンプル：燃料流路内に常時燃料が満ちるよう
に供給した。

【００３９】比較例サンプル：排気ガスとともに排出
される燃料を極力少なくするために発電が安定する最低
ラインの０．７ｃｃ／分となるように供給した。このときの実験結果を表１に示す。なお、比較例サンプ
ルのメタノール排出量を１００とし、実施例サンプルは
その量に対する相対比を示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１に示すように、実施例サンプルにおい
ては、メタノールのアノード側からの排出量が比較例サ
ンプルに比べて約１／４まで低減している。これは、上
述したように、燃料供給路とガス排出路とを完全に独立
させているために、燃料と排気ガスとが混在しにくくな
っているためと考えられる。なお，上記実施例サンプル
においても若干メタノールが排出されているのは、アノ
ードに到達したメタノールの一部が蒸発して、排気流路
に流れ込んだものと考えられると考えられるが、使用に
際して問題とはならないレベルである。

【００４２】これにより、従来のＤＭＦＣと比べて、生
成ガスとともに排出される燃料の量を大幅に抑制するこ
とができるので、排出される燃料を再度利用するために
気液分離装置等を設けなくとも燃料の使用効率を上げる
ことができる。したがって、本発明に係る燃料電池は、
特に携帯機器などの小型装置等の用途に有効である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
燃料電池によれば、電解質膜にアノードとカソードが配
されたセルと、一方の主面に形成されたリブを介して前
記セルを挟持する一対のプレートとを備え、前記アノー
ド側に液体燃料を供給するとともに、前記カソード側に
酸化剤ガスを供給することによって発電する燃料電池で
あって、前記アノード側プレートのリブとリブの間に複
数の流路が形成され、当該複数の流路の中から選択され
た１以上からなる第１の流路に前記液体燃料を供給する
とともに、前記複数の流路における前記第1の流路以外
の第２の流路に発電に伴って生成ガスを排出するように
しているので、第１の流路に供給された燃料が未使用の
まま電池外に排出される量を抑制することができる。そ
のため、燃料電池のシステムにおいて、従来技術のよう
な気液分離装置などが不要となるので、小型化、軽量化
が要求される携帯装置などに適した燃料電池を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るＤＭＦＣの要部分解
斜視図である。

【図２】アノード側プレートの概略側面図である。

【図３】燃料浸透部材の概略斜視図である。

【図４】アノード拡散層の概略平面図である。

【図５】本発明の実施の形態に係るＤＭＦＣの一部を示
す断面図である。

【符号の説明】

２０セル２１電解質膜２２アノード２３カソード２４アノード拡散層２５カソード拡散層３０アノード側プレート３０ａリブ３０ｂ燃料流路３０ｃ排気流路３１燃料浸透部材４０カソード側プレート４０ａリブ４０ｂ空気流路２２３ガス透過層領域２２４燃料浸透層領域３１０燃料浸透板３１１支持台

フロントページの続き (72)発明者秋山幸徳大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者近野義人大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 AA08 CC03 EE18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解質膜にアノードとカソードが配され
たセルと、一方の主面に形成されたリブを介して前記セ
ルを挟持する一対のプレートとを備え、前記アノード側
に液体燃料を供給するとともに、前記カソード側に酸化
剤ガスを供給することによって発電する燃料電池であっ
て、前記アノード側プレートのリブとリブの間に複数の流路
が形成され、当該複数の流路の中から選択された１以上
からなる第１の流路に前記液体燃料を供給するととも
に、前記複数の流路における前記第１の流路以外の第２
の流路に発電に伴って生成する生成ガスを排出すること
を特徴とする燃料電池。
【請求項２】前記アノードは、前記アノード側のプレ
ートと接する側に液体燃料および生成ガスを拡散させる
ための拡散層を備え、当該拡散層は、前記第１の流路と
対向する第１領域において液体浸透性と気体難透過性と
を兼ね備え、前記第２の流路と対向する第２領域におい
て気体透過性を有することを特徴とする請求項１に記載
の燃料電池。
【請求項３】前記第１の流路と前記第２の流路は、前
記リブを介して隣接する位置に配されていることを特徴
とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】前記第１の流路および第２の流路は、当
該各流路の一端が封止されるとともに他端が開放されて
おり、前記第１の流路における開放端と前記第２の流路
における開放端とが前記アノード側プレートの異なる方
向に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の
燃料電池。
【請求項５】前記拡散層における第１の領域は、吸水
性高分子ゲルまたはパーフルオロアルキルスルホン酸系
樹脂を含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料電
池。
【請求項６】前記第１の流路には、液体浸透性と気体
難透過性とを兼ね備えた材料からなる燃料浸透性部材
が、第１の流路の開口部を覆うように挿嵌され、かつ前
記アノード側のリブ頂部と面一となるように支持されて
いることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
燃料電池。
【請求項７】前記燃料浸透性部材は、液体燃料の存在
下において膨潤する材料から構成されることを特徴とす
る請求項６に記載の燃料電池。
【請求項８】前記燃料浸透性部材は、その材料が吸水
性高分子ゲルまたはパーフルオロアルキルスルホン酸系
樹脂を含むことを特徴とする請求項７に記載の燃料電
池。