JP2003297391A

JP2003297391A - 直接形燃料電池

Info

Publication number: JP2003297391A
Application number: JP2002097097A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Okuyama; 良一奥山; Eiichi Nomura; 栄一野村
Original assignee: Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な特性と安定した起電力が得られる直接
形燃料電池を得る。【解決手段】プロトン導電性の高分子電解質よりなる
電解質１１を介して一対の正極１２と負極１３とを配し
た単位セル１０を有し、この単位セル１０は、酸化剤ガ
スを単位セル１０の周縁から中央に誘導して正極１２に
供給する酸化剤ガス誘導部１４と、液体燃料を単位セル
１０の中央から周縁に誘導して負極１３に供給する液体
燃料誘導部１５とを有し、この液体燃料誘導部１５に供
給する液体燃料を燃料タンク１７からの毛細管力または
重力によって供給し、電池反応によって生成した反応生
成物を回収タンク１９に回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負極に有機溶媒と
水を液体のまま直接供給して発電を行うことができる直
接形燃料電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題や資源問題への対策が重
要になってきており、その対策の一つとして燃料電池の
開発が活発になってきている。特に、燃料として、メタ
ノールを用い、これを改質、ガス化することなく直接発
電に利用することができる直接メタノール形燃料電池に
代表される直接形燃料電池は、構造がシンプルであり、
小型化、軽量化が容易であることから、携帯電話用電
源、コンピューター用電源等の小型のコンシューマ用電
源として有望である。

【０００３】このような直接形燃料電池は、プロトン導
電性の高分子電解質よりなる電解質の両側に一対の負極
と正極とを接合した単位セルが、液体燃料を負極に供給
するための負極側セパレータと酸化剤ガスを正極に供給
するための正極側セパレータとを介して、または表裏に
負極側セパレータと正極側セパレータの機能を設けた複
合セパレータを介して複数個積層されて構成されてお
り、代表的な直接形燃料電池である、直接メタノール形
燃料電池では、負極に、液体燃料としての濃度が３％程
度のメタノール水溶液を供給し、正極に酸化剤ガスとし
ての空気中の酸素を供給するようにしたもので、負極側
の電池反応によって二酸化炭素が生成し、正極側の電池
反応によって水が生成して、外部に起電力を得るもので
ある。

【０００４】また、上記した直接メタノール形燃料電池
以外にも、液体燃料として、エタノール、イソプロピル
アルコール、ブタノール、ジメチルエーテル、エチレン
グリコール等の各種有機溶媒を用いたものが検討されて
いる。

【０００５】上記した直接形燃料電池には、正極に空気
中の酸素を供給するのに、前記正極側セパレータまたは
複合セパレータの正極側に溝を設け、この溝の両端を大
気に対して開放し、大気の自然拡散または自然対流によ
って空気を取り入れる形式のものと、ポンプによって空
気を取り入れる形式のものとがある。同様に、負極に液
体燃料を供給するのに、前記負極側セパレータまたは複
合セパレータの負極側に溝を設け、この溝に液体燃料を
毛細管力や重力落下によって供給する形式のものと、ポ
ンプによって供給する形式のものとがある。大気の自然
拡散または自然対流によって空気中の酸素を正極に供給
し、かつ毛細管力や重力落下によって液体燃料を負極に
供給する形式の直接形燃料電池は、他の形式のものと比
較して、出力が得にくいといった短所がある反面、ポン
プを駆動するための電力が不要であって、ポンプを駆動
する音がしないという長所があることから、発電効率を
高くすることができる、システムをシンプルでコンパク
トにすることができる、静かな発電機にできる、といっ
た特徴を有しており、携帯電話用電源、コンピューター
用電源といった小型のコンシューマ用に最適な燃料電池
であるとして、多方面で検討されている。

【０００６】前述した直接形燃料電池では、正極側セパ
レータまたは複合セパレータの正極側に設けた溝（酸化
剤ガス流路溝）を単位セルの正極側に対向させ、負極側
セパレータまたは複合セパレータの負極側に設けた溝
（液体燃料流路溝）を単位セルの負極側に対向させ、前
記溝（液体燃料流路溝）に液体燃料を流しながら、それ
を負極に供給するとともに、前記溝（酸化剤ガス流路
溝）を大気に開放し、酸化剤ガスとして空気を自然拡散
または自然対流によって取り入れて、それを正極に供給
するようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した単
位セルを複数個積層した直接形燃料電池では、液体燃料
流路溝に流すための液体燃料や酸化剤ガス流路溝に流す
ための酸化剤ガスは、単位セルの有効反応面積を大きく
する必要性から、たとえば、上縁の一方のコーナーから
下縁の他方のコーナーに流す、といったようにしていた
が、このようにすると、各流路溝は長さが長く、屈曲部
が多くなることから、上述した、大気の自然拡散または
自然対流によって空気中の酸素を正極に供給し、かつ毛
細管力や重力落下によって液体燃料を負極に供給する形
式の直接形燃料電池では、負極に液体燃料を均一に供給
し、正極に酸化剤ガスを均一に供給することができない
という問題があった。

【０００８】つまり、上述した流路溝は、ポンプによっ
て液体燃料を負極に、空気を正極に強制的に供給するこ
とを前提にした形状であるため、小型のコンシューマ用
電源に適した直接形燃料電池、すなわち大気の自然拡散
または自然対流によって空気中の酸素を正極に供給し、
かつ毛細管力や重力落下によって液体燃料を負極に供給
する形式の直接形燃料電池に適用しても、所望の電池特
性を得ることができないという問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、上記した、大気の自
然拡散または自然対流によって空気中の酸素を正極に供
給し、かつ毛細管力や重力落下によって液体燃料を負極
に供給する形式の直接形燃料電池において、液体燃料流
路溝が、液体燃料を負極に均一に供給でき、かつその長
さを最短にできるようにするとともに、酸化剤ガス流路
溝が、酸化剤ガスを正極に均一に供給でき、かつその長
さを最短にできるようにすることに着目してなされたも
のである。

【００１０】すなわち、その請求項１記載の発明は、プ
ロトン導電性の高分子電解質よりなる電解質を介して一
対の負極と正極とを配した単位セルを有し、前記単位セ
ルの負極に液体燃料を供給し、正極に酸化剤ガスを供給
して起電力を得る直接形燃料電池において、前記単位セ
ルは、液体燃料を単位セルの中央から周縁に誘導して負
極に供給する液体燃料誘導部と、前記酸化剤ガスを単位
セルの周縁から中央に誘導して正極に供給する酸化剤ガ
ス誘導部とを有しており、上部に、前記液体燃料誘導部
に供給する液体燃料を貯蔵する燃料タンクが、中央に、
前記燃料タンクから液体燃料を毛細管力または重力によ
って液体燃料誘導部に供給する液体燃料供給路が、下部
に、電池反応によって生成した反応生成物を回収する回
収タンクが設けられるとともに、前記反応生成物を回収
タンクに導入する反応生成物導入路が設けられたことを
特徴とするものである。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の直接形燃料電池において、反応生成物導入路は、正
極側の電池反応によって生成した反応生成物を回収タン
クに導入するための正極側導入路と負極側の電池反応に
よって生成した反応生成物を回収タンクに導入するため
の負極側導入路とからなることを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の直接形燃料電池において、酸化剤ガス誘導
部は、酸化剤ガスを単位セルの周縁から中央に誘導する
ための酸化剤ガス流路溝が少なくとも放射状に形成され
るとともに、この酸化剤ガス流路溝は周縁が電池外部に
対して開放されており、液体燃料供給路および負極側導
入路が内壁部によって前記酸化剤ガス流路溝と隔離され
ていることを特徴とするものである。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、請求項１〜
３のいずれか一項記載の直接形燃料電池において、液体
燃料誘導部は、液体燃料を単位セルの中央から周縁に誘
導するための液体燃料流路溝が少なくとも放射状に形成
されるとともに、この液体燃料流路溝は中央が液体燃料
供給路に対して開放されており、周縁が外壁部によって
電池外部に対して隔離されるとともに、正極側導入路が
内壁部によって前記液体燃料流路溝と隔離されているこ
とを特徴とするものである。

【００１４】また、請求項５記載の発明は、請求項１記
載の直接形燃料電池において、反応生成物導入路は、正
極側の電池反応によって生成した反応生成物と負極側の
電池反応によって生成した反応生成物を合流させて回収
タンクに導入するための共通導入路であることを特徴と
するものである。

【００１５】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の直接形燃料電池において、酸化剤ガス誘導部は、酸
化剤ガスを単位セルの周縁から中央に誘導するための酸
化剤ガス流路溝が少なくとも放射状に形成され、かつ液
体燃料誘導部は、液体燃料を単位セルの中央から周縁に
誘導するための液体燃料流路溝が少なくとも放射状に形
成されており、前記酸化剤ガス流路溝は周縁が電池外部
に対して開放され、前記液体燃料流路溝は中央が液体燃
料供給路に対して開放されていることを特徴とするもの
である。

【００１６】また、請求項７記載の発明は、請求項１〜
６のいずれか一項記載の直接形燃料電池において、反応
生成物導入路、酸化剤ガス流路溝または液体燃料流路溝
は、その少なくとも一つに多孔体が配されていることを
特徴とするものである。

【００１７】請求項１〜７記載の発明によれば、単位セ
ルが、液体燃料を負極に供給する液体燃料誘導部と酸化
剤ガスを正極に供給する酸化剤ガス誘導部を介して複数
個積層することによって中央に液体燃料供給路を形成し
ているから、液体燃料は中央から液体燃料誘導部を通っ
て各単位セルの負極に放射状に供給され、酸化剤ガスは
周縁から酸化剤ガス誘導部を通って各単位セルの正極に
放射状に供給されることになり、液体燃料を最短の距離
で均一に負極に供給することができるとともに、酸化剤
ガスを最短の距離で均一に正極に供給することができ、
電池特性の向上に寄与することができる。

【００１８】また、請求項１〜７記載の発明によれば、
液体燃料は中央から周縁に流れて負極の電池反応に寄与
し、酸化剤ガスは周縁から中央に流れて正極の電池反応
に寄与するから、単位セルの負極側では中央付近にフレ
ッシュな液体燃料が存在するのに対し、単位セルの正極
側では周縁付近にフレッシュな酸化剤ガスが存在するこ
とになり、電解質を介して対向する負極面の電池反応と
正極面の電池反応によって安定した起電力を得ることが
できる。

【００１９】さらに、請求項１〜７記載の発明によれ
ば、電池反応によって生成した反応生成物が反応生成物
導入路を介して円滑に回収タンクに導入されるため、液
体燃料と酸化剤ガスの供給も円滑に行うことができ、安
定した起電力を得るのに寄与することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、その実施の形態
に基づいて説明する。

【００２１】図１は本発明の実施の形態に係る直接形燃
料電池の断面図（図２（ａ）、（ｂ）の一点鎖線で示し
た部分）である。

【００２２】図１に示したように、本発明の直接形燃料
電池は、プロトン導電性の高分子電解質よりなる電解質
１１を介して一対の正極１２と負極１３とを配した単位
セル１０を有し、この単位セル１０を、正極１２側に酸
化剤ガスを正極１２に供給するための酸化剤ガス誘導部
１４を有し、負極１３側に液体燃料を負極１３に供給す
るための液体燃料誘導部１５を有した複合セパレータ１
６を介して複数個積層し、最外部（上端）の単位セル１
０ａの正極側には酸化剤ガス誘導部１４を有した正極側
セパレータ１６１を配し、最外部（下端）の単位セル１
０ｂの負極側には液体燃料誘導部１５を有した負極側セ
パレータ１６２を配してなり、前記正極側セパレータ１
６１の上面には液体燃料を貯蔵した燃料タンク１７を載
置し、前記負極側セパレータ１６２の下面には電池反応
によって生成した反応生成物を回収する回収タンク１９
を配置し、前記単位セル１０、１０ａ、１０ｂ、複合セ
パレータ１６、正極側セパレータ１６１および負極側セ
パレータ１６２を積層することによって、単位セル１
０、１０ａ、１０ｂの中央に設けた貫通穴１０１、１０
１ａ、１０１ｂ、複合セパレータ１６の中央に設けた貫
通穴１６ａおよび正極側セパレータ１６１の中央に設け
た貫通穴１６１ｄと負極側セパレータ１６２の中央に設
けた凹所１６２ｄとを連続させて液体燃料供給路１８を
形成し、燃料タンク１７の液体燃料が、重力落下によ
り、前記液体燃料供給路１８を介して前記液体燃料誘導
部１５に供給できるようにするとともに、単位セル１
０、１０ａ、１０ｂの一部に設けた貫通穴１０３、１０
３ａ、１０３ｂ、複合セパレータ１６の一部に設けた貫
通穴１６０ａおよび負極側セパレータ１６２の一部に設
けた貫通穴１６２ｅとを連続させて正極側の電池反応に
よって生成した反応生成物を前記回収タンク１９に導入
するための正極側導入路２０を形成（なお、図示されて
いないが、後述する図２に符号２１で示した負極側導入
路も同様に形成されており、負極側の電池反応によって
生成した反応生成物を前記回収タンク１９に導入するよ
うにしている）したことを特徴としている。なお、正極
側導入路２０と単位セル１０、１０ａ、１０ｂの電解
質、負極および液体燃料誘導部１５との間は、後述する
内壁部によって、単位セル１０、１０ａ、１０ｂの正極
と負極の中央と貫通穴１０１、１０１ａ、１０１ｂとの
間は、環状のパッキン１０２、１０２ａ、１０２ｂの装
着によって、互いに隔離されるようにしている（図２に
符号２１で示した負極側導入路と単位セル１０、１０
ａ、１０ｂの電解質、正極および酸化剤ガス誘導部１４
との間も同様に隔離されるようにしている）。

【００２３】前記酸化剤ガス誘導部１４は、酸化剤ガス
を、複数個積層された単位セル１０の周縁から中央に誘
導して正極１２に供給できるように構成され、前記液体
燃料誘導部１５は、液体燃料を、複数個積層された単位
セル１０の中央から周縁に誘導して負極１３に供給でき
るように構成され、前記燃料タンク１７と正極側セパレ
ータ１６１とは、ジョイント部１７ａによって燃料タン
ク１７と正極側セパレータ１６１の貫通穴１６１ｄとが
ジョイントできるように構成され、燃料タンク１７内の
液体燃料を使い果たした後は、液体燃料を充填した別の
燃料タンクと交換できるようにしている。また、前記回
収タンク１９と負極側セパレータ１６２とは、ジョイン
ト部１９ａによって回収タンク１９と負極側セパレータ
１６２の貫通穴１６２ｅとがジョイントできるように構
成され、回収タンク１９が反応生成物によって満たされ
た時は、空の回収タンクと交換できるようにしている。
また、これらのジョイント部１７ａ、１９ａには、電池
を転倒させても液体燃料や反応生成物が逆流しないよう
に逆止弁を設けることができる。

【００２４】前述した、複数個積層された単位セル１０
の周縁から酸化剤ガスを中央に誘導するものとしては、
図２（ａ）に、複合セパレータ１６と正極側セパレータ
１６１の正極側の形状を示したように、酸化剤ガス流路
溝１６１ａが放射状に形成され、その周縁に開口１６１
ｂを設けて電池外部に対して開放されるようにし、その
中央および一部に内壁部１６１ｃを設けて前記液体燃料
供給路１８および負極側導入路２１と隔離されるように
している。

【００２５】また、前述した、複数個積層された単位セ
ル１０の中央から液体燃料を周縁に誘導するものとして
は、図２（ｂ）に、複合セパレータ１６と負極側セパレ
ータ１６２の負極側の形状を示したように、液体燃料流
路溝１６２ａが放射状に形成され、その中央に開口１６
２ｂを設けて前記液体燃料供給路１８に対して開放され
るようにし、その周縁に外壁部１６２ｃを設けて電池外
部と隔離されるようにし、その一部に内壁部１６２ｆを
設けて前記正極側導入路２０と隔離されるようにしてい
る。

【００２６】なお、正極１２に酸化剤ガスを円滑に供給
するためには、酸化剤ガス流路溝１６１ａには何も配さ
ない方がよいが、正極１２の電池反応によって生成した
水を円滑に排出するためには前記酸化剤ガス流路溝１６
１ａには吸水性の多孔体等を配しておくのがよいので、
両方の作用のバランスを考慮して、一部の酸化剤ガス流
路溝１６１ａに吸水性の多孔体（図１に符号１６３で表
示）を配しておき、正極側導入路２０には反応生成物を
円滑に回収タンク１９に導入するために同様の多孔体
（図１に符号１６３で表示）を配しておくのがよい。ま
た、負極１３に液体燃料を円滑に供給するためには、液
体燃料流路溝１６２ａには吸水性の多孔体等を配してお
くのがよいが、負極１３の電池反応によって生成した二
酸化炭素を円滑に液体燃料供給路１８に導くためには前
記液体燃料流路溝１６２ａには何も配さない方がよいの
で、両方の作用のバランスを考慮して、一部の液体燃料
流路溝１６２ａに吸水性の多孔体（図１に符号１６３で
表示）を配しておき、負極側導入路２１には反応生成物
を円滑に回収タンク１９に導入するために同様の多孔体
を配しておくのがよい。また、前記酸化剤ガス流路溝１
６１ａ、液体燃料流路溝１６２ａは放射状に形成すると
ともに同心円状に形成してもよい。

【００２７】図３は本発明の他の実施の形態に係る直接
形燃料電池の断面図（図４（ａ）、（ｂ）の一点鎖線で
示した部分）である。

【００２８】図３に示した実施の形態は、図１、図２の
正極側の電池反応によって生成した反応生成物を前記回
収タンク１９に導入するための正極側導入路２０と、負
極側の電池反応によって生成した反応生成物を前記回収
タンク１９に導入するための負極側導入路２１とを共通
にした共通導入路２３にし、この共通導入路２３の外周
面に酸化剤ガス導入口２４を設けたことであって、図４
（ａ）に、複合セパレータ１６と正極側セパレータ１６
１の正極側の形状を、図４（ｂ）に、複合セパレータ１
６と負極側セパレータ１６２の負極側の形状を示したよ
うに、正極側は周縁の開口１６１ｂによって、負極側は
周縁の外壁部１６２ｃの一部に設けた開口１６２ｇによ
って共通導入路２３に連通させている。なお、図４
（ａ）に示した酸化剤ガス流路溝１６１ａの一部、図４
（ｂ）に示した液体燃料流路溝１６２ａの一部および図
３に示した共通導入路２３には前述した多孔体１６３が
配されており、酸化剤ガス流路溝１６１ａと液体燃料供
給路１８とはシリコンゴムパッキンの内壁部１６１ｃに
よって隔離されるようにしている。

【００２９】前述した実施の形態では、複合セパレータ
１６を、表裏で、正極側と負極側とが異なる形状のもの
にしたが、正極側セパレータ１６１と負極側セパレータ
１６２のような別体のものを互いに一体化したものにし
てもよい。

【００３０】図１〜図４に示した実施の形態は円筒形の
直接形燃料電池であるが、このような形状に限定される
ものではない。すなわち、複合セパレータ１６、正極側
セパレータ１６１、負極側セパレータ１６２、単位セル
１０、１０ａ、１０ｂの形状を六角形にしたり、八角形
にしたり、四角形にしたり、といった多様なものが考え
られる。

【００３１】

【実施例】（実施例１）次に、実際に燃料電池を作製
し、本発明の有効性を検証した。本発明の燃料電池とし
ては、電解質としてのデュポン社のナフィオン（登録商
標）の両面に正極と負極を構成したＭＥＡ（単位セル）
を９枚用い、正極側の溝構造が図２（ａ）に示したよう
なもの（溝の深さが４ｍｍ、溝の幅が２ｍｍ、厚さが６
ｍｍ、有効面積が２５ｃｍ²）で、負極側の溝構造が図
２（ｂ）に示したようなもの（溝の深さが２ｍｍ、溝の
幅が２ｍｍ、厚さが６ｍｍ、有効面積が２５ｃｍ²）で
ある複合セパレータを配し、最外部に図２（ａ）と同じ
溝構造を有する正極側セパレータと図２（ｂ）と同じ溝
構造を有する負極側セパレータとを配して挟み込んだも
の（図１）とし、これに、濃度が３％のメタノール水溶
液を室温（２５℃）下で、燃料タンク１７から重力落下
で供給し、空気を自然拡散で供給し、５００ｍＡの放電
電流で放電して、放電時間と放電特性を調査した。

【００３２】（実施例２）本発明の燃料電池を、図３に
示したものとした以外は実施例１と同じものを準備し、
同様に放電時間と放電特性を調査した。

【００３３】（従来例）また、従来の燃料電池として
は、同様のＭＥＡ（単位セル）を用い、正極側の溝構造
が図６（ａ）に示したようなもの（溝の深さが４ｍｍ、
溝の幅が２ｍｍ、厚さが６ｍｍ、有効面積が２５ｃ
ｍ²）で、負極側の溝構造が図６（ｂ）に示したような
もの（溝の深さが２ｍｍ、溝の幅が２ｍｍ、厚さが６ｍ
ｍ、有効面積が２５ｃｍ²）である複合セパレータを配
し、最外部に図６（ａ）と同じ溝構造を有する正極側セ
パレータと図６（ｂ）同じ溝構造を有する負極側セパレ
ータを配して挟み込んだもの（図５）とし、これに、濃
度が３％のメタノール水溶液を室温（２５℃）下で、重
力落下によって供給し、空気を自然拡散で供給し、５０
０ｍＡの放電電流で放電して、放電時間と放電特性を調
査した。なお、この燃料電池では、メタノール水溶液が
燃料タンク１７から重力落下によって流路１７１、１７
２に供給され、負極の電池反応によって生じるメタノー
ル水溶液の濃淡差によって反応を継続させるようにして
いる。

【００３４】実施例１、２および従来例の結果を図７に
示す。図７より明かなように、従来の燃料電池では、放
電開始後、約３０分間で放電電圧が低下したのに対し、
実施例１の本発明の燃料電池も、実施例２の本発明の燃
料電池も、１５時間以上の連続運転が可能であることが
わかった。なお、図７では、放電電圧を単位セル当たり
の値で示している。このことは、従来例では、空気の供
給が十分であったとしても、メタノール水溶液の供給が
十分でないか、空気の供給もメタノール水溶液の供給も
十分でないかによって放電電圧が低下したこと、または
負極の電池反応によって生じるメタノール水溶液の濃淡
差による反応の継続性が小さいことが原因として考えら
れるのに対し、実施例１、２では、反応生成物回収タン
ク１９に回収しているから、その流れによって反応の継
続性が確保されていると考えられる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明は、大気の自然拡
散または自然対流によって空気中の酸素を正極に供給
し、かつ重力落下によって液体燃料を負極に供給する形
式の直接形燃料電池において、液体燃料を単位セルの中
央から周縁に誘導して負極に供給し、酸化剤ガスを単位
セルの周縁から中央に誘導して正極に供給するようにし
たから、そのすぐれた特性と安定した起電力を得るのに
寄与することができ、今後の需要が期待できる、携帯電
話用電源、コンピューター用電源等の小型のコンシュー
マー用電源に適したものであると言える。

【００３６】上記した実施の形態では、大気の自然拡散
または自然対流によって空気中の酸素を正極に供給し、
かつ重力落下によって液体燃料を負極に供給する形式の
直接形燃料電池について説明したが、同様に空気中の酸
素を正極に供給するもので、液体燃料を毛細管力やポン
プなどの動力によって負極に供給する形式の直接形燃料
電池であっても、空気中の酸素をポンプなどの動力によ
って正極に供給し、かつ同様に液体燃料を負極に供給す
る形式の直接形燃料電池または毛細管力や重力落下によ
って液体燃料を負極に供給する形式の直接形燃料電池で
あっても、本発明を適用することができることは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る直接形燃料電池の断
面図である。

【図２】（ａ）は図１の直接形燃料電池に使用するセパ
レータ１６と正極側セパレータ１６１の正極側の形状を
示した図であり、（ｂ）は同セパレータ１６と負極側セ
パレータ１６２の負極側の形状を示した図である。

【図３】本発明の他の実施の形態に係る直接形燃料電池
の断面図である。

【図４】図３の直接形燃料電池に使用するセパレータ１
６と正極側セパレータ１６１の正極側の形状を示した図
である。

【図５】従来の直接形燃料電池の断面図である。

【図６】（ａ）は、従来のセパレータ１６と正極側セパ
レータ１６１の正極側の形状を示した図であり、（ｂ）
は同セパレータ１６と負極側セパレータ１６２の負極側
の形状を示した図である。

【図７】本発明の燃料電池と従来の燃料電池の特性を比
較した図である。

【符号の説明】

１０単位セル１４酸化剤ガス誘導部１５液体燃料誘導部１６１正極側セパレータ１６２負極側セパレータ１７燃料タンク１８液体燃料供給路１９回収タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロトン導電性の高分子電解質よりなる
電解質を介して一対の負極と正極とを配した単位セルを
有し、前記単位セルの負極に液体燃料を供給し、正極に
酸化剤ガスを供給して起電力を得る直接形燃料電池にお
いて、前記単位セルは、液体燃料を単位セルの中央から
周縁に誘導して負極に供給する液体燃料誘導部と、前記
酸化剤ガスを単位セルの周縁から中央に誘導して正極に
供給する酸化剤ガス誘導部とを有しており、上部に、前
記液体燃料誘導部に供給する液体燃料を貯蔵する燃料タ
ンクが、中央に、前記燃料タンクから液体燃料を毛細管
力または重力によって液体燃料誘導部に供給する液体燃
料供給路が、下部に、電池反応によって生成した反応生
成物を回収する回収タンクが設けられるとともに、前記
反応生成物を回収タンクに導入する反応生成物導入路が
設けられたことを特徴とする直接形燃料電池。
【請求項２】請求項１記載の直接形燃料電池におい
て、反応生成物導入路は、正極側の電池反応によって生
成した反応生成物を回収タンクに導入するための正極側
導入路と負極側の電池反応によって生成した反応生成物
を回収タンクに導入するための負極側導入路とからなる
ことを特徴とする直接形燃料電池。
【請求項３】請求項１または２記載の直接形燃料電池
において、酸化剤ガス誘導部は、酸化剤ガスを単位セル
の周縁から中央に誘導するための酸化剤ガス流路溝が少
なくとも放射状に形成されるとともに、この酸化剤ガス
流路溝は周縁が電池外部に対して開放されており、液体
燃料供給路および負極側導入路が内壁部によって前記酸
化剤ガス流路溝と隔離されていることを特徴とする直接
形燃料電池。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項記載の直接
形燃料電池において、液体燃料誘導部は、液体燃料を単
位セルの中央から周縁に誘導するための液体燃料流路溝
が少なくとも放射状に形成されるとともに、この液体燃
料流路溝は中央が液体燃料供給路に対して開放されてお
り、周縁が外壁部によって電池外部に対して隔離される
とともに、正極側導入路が内壁部によって前記液体燃料
流路溝と隔離されていることを特徴とする直接形燃料電
池。
【請求項５】請求項１記載の直接形燃料電池におい
て、反応生成物導入路は、正極側の電池反応によって生
成した反応生成物と負極側の電池反応によって生成した
反応生成物を合流させて回収タンクに導入するための共
通導入路であることを特徴とする直接形燃料電池。
【請求項６】請求項５記載の直接形燃料電池におい
て、酸化剤ガス誘導部は、酸化剤ガスを単位セルの周縁
から中央に誘導するための酸化剤ガス流路溝が少なくと
も放射状に形成され、かつ液体燃料誘導部は、液体燃料
を単位セルの中央から周縁に誘導するための液体燃料流
路溝が少なくとも放射状に形成されており、前記酸化剤
ガス誘導部は周縁が電池外部に対して開放され、前記液
体燃料流路溝は中央が液体燃料供給路に対して開放され
ていることを特徴とする直接形燃料電池。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか一項記載の直接
形燃料電池において、反応生成物導入路、酸化剤ガス流
路溝または液体燃料流路溝は、その少なくとも一つに多
孔体が配されていることを特徴とする直接形燃料電池。