JP2005011581A

JP2005011581A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2005011581A
Application number: JP2003172335A
Authority: JP
Inventors: Katsuzo Teraoka; 克三寺岡; Norihiro Ochi; 教博越智; Yasuyoshi Goto; 泰芳後藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】各セルの電池特性を均一で高出力にすると共に、経時的な電池特性の低下を抑制して、高効率で小型化されたセルスタック構造の燃料電池を提供すること。
【解決手段】電解質膜（１０）を挟んで負極（１１）と正極（１２）が対向して配置されてなるセル（１）が複数個積層されたセルスタック（３）を備えた燃料電池において、前記セル（１）間にセル間隙間（５１）を設け、正極（１２）側のカソード側セパレータ（２−１）に大気中の酸素を供給するための酸素供給孔（５０）を備えたことを特徴とする燃料電池により、上記の課題を解決する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に関し、さらに詳しくは、セルが複数個積層されたセルスタック構造の燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セルスタック構造の燃料電池としては、図５に示すように、電解質膜を挟んで負極と正極が対向して配置されてなる円盤状のセルがセパレータを介して複数個積層されたセルスタックを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このスタック燃料電池は、前記セルスタックと、セルスタックの中央孔部に挿設されるスタック棒と、スタック棒の両端に設けられてセルスタックを挟持する締付具と、セルスタックとスタック棒との間に形成された燃料流通路と、燃料流通路と連通してセルスタックの一端側及び他端側に設けられた燃料取入れ口及び燃料排気口とを備える。
【０００４】
この燃料電池では、燃料取入れ口に燃料ガスである水素を供給することにより、燃料流通路を水素が流通して各セルの負極に水素が供給され、一方セルスタックの外周からは大気中の酸素が各セルの正極に供給される。
負極では触媒の作用により水素がプロトンと電子に分解し、プロトンは電解質膜を通って正極へ移動し、電子は図示しない外部回路を通って正極へ移動することにより発電するとともに、正極にて酸素とプロトンと電子が反応して水を生成する（２Ｈ^＋＋２ｅ⁻＋１／２Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ）。
【０００５】
【特許文献１】
ＵＳ６，３１６，１３３Ｂ１公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の燃料電池では、下記の問題を生じていた。
▲１▼ 大気中の酸素の正極への供給において、各セルの外径が大きくなると外周から距離が遠くなる中心部ほど酸素律速になり、電池特性が低下する。
【０００７】
▲２▼ 正極側で生成された水は正極の外周部から大気中に放出されるが、水が過剰に生成されると、水の一部が電解質膜を満たすとともに、余分な水が電解質膜から負極側の燃料流通路内に漏れ溢れ、時間経過と共に燃料内の水分が増加して燃料濃度を低下させ、それによって、特に下方のセルにおいて、電池特性が経時的に低下する。
【０００８】
▲３▼ 大気中の酸素が各セルの外周からのみ正極に供給されるため、正極のガス透過層が厚くなり形状が大型化する。
そこで、本発明の主要な目的は、各セルの電池特性を均一で高出力にすると共に、電池特性の経時的な低下を抑制して、高効率で小型化されたセルスタック構造の燃料電池を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電解質膜を挟んで負極と正極が対向して配置されてなるセルが複数個積層されたセルスタックを備えた燃料電池において、前記セル間にセル間隙間を設け、正極に大気中の酸素が供給されるよう、カソード側セパレータに酸素供給孔を備えた燃料電池が供給される。
このような構成により、空気中の酸素が酸素供給孔から正極全面に均一に供給され、酸素律速が改善されるとともに、正極のガス透過層の厚みを薄くすることができる。
【００１０】
また、酸素供給孔は、正極同一面の如何なる部分をとっても単位面積当りの開口率が概略同一になるように設けられることが好ましい。
かかる構成によって、セル正極への酸素供給のみならず、発生した水分の排出が、正極の最外周及び酸素供給孔から充分に均一に行われ、各セルの初期電池特性が均一かつ高出力になると共に、経時的な電池特性の低下を抑制して、高効率な燃料電池を得ることができる。
【００１１】
酸素供給孔は、円滑な酸素供給のためには直径０．１ｍｍ以上必要で、余剰水分の円滑な排出のためには直径０．２ｍｍ以上必要である。また、その開口率は、円滑な酸素供給のためには大きい方が好ましい。しかし、これらの値が大きすぎると、カソード側セパレータとガス透過層間での電子の移動が悪くなる。したがって、酸素供給孔の直径は０．２ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲、開口率は２０％以上、５０％以下の範囲であることが好ましい。
【００１２】
酸素供給孔がこれらの数値範囲を有することによって、各セルの正極での酸素供給及び余剰水分の排出が、正極の最外周及び側面の酸素供給孔から充分に均一に行われる。
なお、セルの外形が大きくなるとセル間隙間を一定に保持することが困難になる為、円滑な酸素供給および余剰水分の円滑な排出を目的として、セル間隙間スペーサをセル間に設けることが好ましい。
【００１３】
セル間隙間は、円滑な酸素供給のためには０．１ｍｍ以上必要で、余剰水分の円滑な排出のためには０．２ｍｍ以上必要であるが、小型化などを考慮すると、好ましい範囲は０．２ｍｍ以上、３ｍｍ以下である。
また、負極側のアノード側セパレータに燃料を供給するためのセル燃料流通路を設けることにより、負極面全体に均一に燃料を供給することができる。
【００１４】
セルが構成部材を固定するための単セル締め具を備える際には、セルの密閉構造が確実になると共に、燃料漏れや電気的接触抵抗の特性劣化、ならびに長時間使用時の緩みが防止され、経時的な性能低下が抑制されて全体としての発電効率が向上し、高出力の燃料電池を得ることができる。
さらに、アノード側セパレータを共用して、その両側にセルを設けた構造にすることにより、更に小型化された高効率の燃料電池を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳説する。ここでは、燃料として水素を用いた実施の形態を詳説するが、メタノール等の他の燃料の適用も本発明に含まれ、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００１６】
［第一の実施の形態］
図１は本発明の第一の実施の形態のスタック燃料電池を示し、同図（ａ）は上部軸心方向から見た半平面図、同図（ｂ）は正面半截断面図、同図（ｃ）は下部軸心方向から見た半平面図であり、図２は同実施の形態のセル（１）の拡大半截断面図である。図１、図２において、実線矢印は燃料ガスの流れ、及び大気中の酸素の流れを表している。
【００１７】
この第一の実施の形態の燃料電池は、複数個（この場合は５個）のセル（１）がセル間隙間（５１）を有し積層された筒状のセルスタック（３）と、セルスタック（３）の中心孔部（３ａ）に挿設されたスタック棒（４ａ）と、スタック棒（４ａ）の一端側と他端側に設けられてセルスタック（３）を両側から締付けて固定する締付具（５）、（６）とを備えている。なお、セルスタック（３）の両端のアノード側セパレータ（２−２）とカソード側セパレータ（２−１）には、電力を取り出すための端子（２ａ）が設けられている。また、各セル（１）積層部には、燃料の漏れを防止するための単セルパッキン（５２）が設置されている。
【００１８】
セル（１）は、外形６５ｍｍで全体として中心孔部（３ａ）を有する円盤形であって、電解質膜（１０）を挟んで負極（１１）とアノード側セパレータ（２−２）及び正極（１２）とカソード側セパレータ（２−１）が対向して配置されている。負極（１１）は、電解質膜（１０）側から順に触媒層（１１ａ）、ガス透過層（１１ｂ）が積層された構造である。一方、正極（１２）も、電解質膜（１０）側から順に触媒層（１２ａ）、ガス透過層（１２ｂ）が積層された構造である。負極（１１）の外周部には燃料ガス（水素）を外部に逃がさないように負極ガスケット（１３）が備えられ、正極（１２）の内周部には、燃料ガスが正極（１２）の内周部から吸収されないように正極ガスケット（１４）が備えられる。
【００１９】
上記セル（１）の構成部材は、単セル締め具（５３）にて挟持される。単セル締め具（５３）はセル（１）の密閉を確実にするための密封構造体であり、その一部には燃料流通経路（３ｂ）から負極（１１）に燃料を導くガス穴（５４）が設けられている。
以下に、セル（１）を構成する各部について詳述する。
【００２０】
カソード側セパレータ（２−１）は、正極（１２）と面する部分の厚み０．５ｍｍ、段部（ａ）０．５ｍｍの合計１ｍｍ厚の円盤であり、空気及び燃料の隔離と集電の機能を兼ね備えている。段部（ａ）は、積層されたセル（１）間にセル間隙間（５１）０．５ｍｍを生ずるよう形成されてもよい。
カソード側セパレータ（２−１）は、正極（１２）全面に均一に大気中の酸素を供給できるよう、複数個の酸素供給孔（５０）を備える。
【００２１】
酸素供給孔（５０）は、正極（１２）同一面の如何なる部分をとっても単位面積当りの開口率が概略同一になるように、その孔径がセルの外周側から内周側に向かうに伴って小さくなるか、又は同孔径で数が少なくなるよう設定することが好ましい。
円滑な酸素供給および余剰水分の円滑な排出のためには、酸素供給孔（５０）において０．２ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲の直径、２０％以上、５０％以下の範囲の開口率が好ましいことは、前述のとおりである。
当実施の形態では、直径２ｍｍの穴を開口率が３５％となるように作製した。
【００２２】
なお、正極（１２）の外周部は大気中の酸素が供給（吸収）できるように開放されるが、確実にセル間隙間（５１）を一定に保持することを目的として、０．２ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲でセル間隙間スペーサ（５６）をセル（１）間に設けることができる。
例えば、セル間隙間スペーサ（５６）は、カソード側セパレータ（２−１）の最外周部に９０度間隔で４箇所（直径１ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）設けられる。
【００２３】
一方、アノード側セパレータ（２−２）は、負極（１１）と面する部分の厚み０．５ｍｍの円盤であり、カソード側セパレータと同様、空気及び燃料の隔離と集電の機能を兼ね備える。負極（１１）側には、燃料が隅々に行渡るようにセル燃料流通路（４）が形成されている。
これらセパレータの材料は、水素ガス又はメタノール等の燃料を透過することなく燃料と空気とを分離でき、導電性を有する材料であればよく、公知のものを使用できる。例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタンなどが挙げられる。
また、セル間隙間スペーサ（５６）は、セル間隙間（５１）を保持できるものであれば、非導電材料からなってもよい。
【００２４】
電解質膜（１０）は、イオン導電性を有する固体高分子膜であればよく、例えば含フッ素高分子を骨格とするスルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、ホスホン基などの基を有する樹脂を挙げることができる。
電解質膜（１０）の厚みは抵抗として発電効率に大きく影響を及ぼすため、電池性能向上のためにはクロスオーバーが起こらない範囲でより薄いものが求められる。したがって、膜厚としては５〜５０μｍが好適であり、１０〜３０μｍのものがさらに好適である。
【００２５】
負極（１１）及び正極（１２）の触媒層（１１ａ）（１２ａ）は、特に限定されないが、触媒粒子とイオン導電性樹脂、一般的には触媒粒子を担持した導電剤を含むものが挙げられる。触媒粒子は、白金その他の貴金属のほか、鉄、クロム、ニッケル、又は、それらの合金など、水素やメタノールとの酸化反応あるいは酸素の還元反応に触媒作用を有するものであればよい。導電剤としては炭素系粒子、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、活性炭などが挙げられ、特に微粉末状粒子が好適に用いられる。
【００２６】
具体的には、表面積２０ｍ^２／ｇ以上のカーボンブラック粒子に貴金属粒子、特に白金または白金と他の金属との合金を担持したものが代表的な触媒の例であり、触媒層１１ａ、１２ａに０．０１〜１．０ｍｇ／ｃｍ^２、好ましくは０．１〜０．５ｍｇ／ｃｍ^２の量で含まれる。
負極（１１）及び正極（１２）のガス透過層（１１ｂ）、（１２ｂ）としては、通気性及び電子伝導性を有するものであれば、公知の材料を使用できる。
また、負極ガスケット（１３）、正極ガスケット（１４）及び単セルパッキン（５２）の材料としては、水素ガスやメタノール等の燃料と空気を分離できる材料であれば用いることができ、天然ゴム、合成ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）など公知の材料を好適に使用できる。
【００２７】
負極ガスケット（１３）と正極ガスケット（１４）の厚さは各極用のガス透過層よりも厚く、また単セルパッキン（５２）は挿入ロよりも高い位置にあることが、シール性を確保するためには好ましい。
上記のようにして構成されるセル（１）の厚みは、カソード側セパレータ（２−１）１ｍｍ、ガス透過層（１２ｂ）０．５ｍｍ、電解質膜（１０）＋触媒層（１１ａ）＋（１２ａ）＝０．０５ｍｍ、ガス透過層（１１ｂ）０．５ｍｍ、アノード側セパレータ（２−２）０．５ｍｍの合計２．５５ｍｍである。
【００２８】
図１に示すように、スタック棒（４ａ）は、セルスタック（３）に挿入され、その両端が、セルスタック（３）を挟持する一対の締付具（５）と（６）の中心穴径部に挿入され固定されることによって、セルスタック（３）の中心孔部（３ａ）内に配置される。このスタック棒（４ａ）は、例えば外径４ｍｍ、長さ２５ｍｍのステンレス製である。
【００２９】
一対の締付具（５）（６）はそれぞれ、内部に略Ｌ字形貫通孔を設け、更にスタック棒４ａの外径と略等しい中心穴径部を設けている。略Ｌ字形貫通孔の締付具（５）における開口部は燃料取入れ口（５ａ）、締付具（６）における開口部は弁（６ｂ）を設けた燃料排出口（６ａ）とすることができ、燃料としてメタノール等の液体が使用される場合、負極（１１）で発生する二酸化炭素等は燃料排出口（６ａ）から排出される。
次に、この燃料電池の作用について説明する。
【００３０】
燃料取入れ口（５ａ）から水素ガス又はメタノール等の燃料が供給されると、スタック棒（４ａ）とセル（１）の中心孔部（３ａ）の隙間である燃料流通経路（３ｂ）の間隙を介して、燃料流通方向の上流側から下流側までの各セル（１）に均一に燃料圧力差がない新鮮な燃料が供給される。供給された燃料は、負極（１１）の最内周部及びアノード側セパレータ（２−２）の負極（１１）側に設けられたセル燃料流通路（４）を経て負極（１１）面全体に均一に供給される。
【００３１】
一方、正極（１２）には、外気（空気）中の酸素が、正極（１２）の最外周部及びカソード側セパレータ（２−１）に設けられた酸素供給孔（５０）から自然対流により正極（１２）全面に均一に供給される。
各セル（１）における発電作用は、負極（１１）に吸収された水素ガス又はメタノール等の燃料が触媒層（１１ａ）の触媒作用によりプロトンと電子に分解され、プロトンが電解質膜（１０）を通過して正極（１２）の触媒層（１２ａ）へ移動し、電子は図示しない外部回路を通って正極へ移動することにより行われ、かつ正極にて酸素とプロトンと電子が反応して水を生成する（２Ｈ^＋＋２ｅ⁻＋１／２Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ）。
【００３２】
図３は、本発明の第一の実施の形態の燃料電池で得られた発電性能を示すグラフであって、同図（ａ）は経過時間とスタック電圧との関係を表し、同図（ｂ）は１時間経過後の各セル電圧を表し、同図（ｃ）は５時間経過後の各セル電圧を表している。
燃料電池に０．０７ＭＰａで水素を供給し、３Ａの定電流負荷をかけたところ、図３（ａ）に示すように、スタック起電圧は初期段階で３．８Ｖを示した。
また、初期段階、即ち１時間経過後の各セル電圧を確認したところ、図３（ｂ）に示すように、最上流から最下流までの全てのセルが０．７５Ｖを示し、均一で高効率な状態に維持されていた。
【００３３】
さらに、図３（ａ）に示すように、長時間使用、例えば３００分経過後にもスタック電圧が３．８Ｖを示し殆ど低下しないことから、５時間経過後の各セルの電圧を測定したところ、図３（ｃ）に示すように、最上流セル＃１は０．７５Ｖ、最下流セル＃５も０．７５Ｖであった。
比較例として、厚み２．０５ｍｍ（カソード側セパレータ（２−１）０．５ｍｍ、アノード側セパレータ（２−２）０．５ｍｍ、電解質膜（１０）＋触媒層（１１ａ）＋触媒層（１２ａ）＝０．０５ｍｍ、ガス透過層（１２ｂ）０．５ｍｍ、ガス透過層（１１ｂ）０．５ｍｍ）、直径６５ｍｍのセル（１）を本発明の第一の実施の形態と同様に５個積層した従来のスタック燃料電池を作製し、その性能について図６の結果を得た。
【００３４】
このスタック燃料電池では、本発明の第一の実施の形態と同一条件下、図６（ａ）に示すように、当初２．４Ｖであったスタック電圧が２００分経過後低下し始め、３００分経過後には０．９Ｖまで低下した。
また、１時間経過後の各セル電圧は、図６（ｂ）に示すように、最上流の＃１セルでは０．５Ｖ、最下流の＃５セルでは０．４５Ｖを示した。さらに、図６（ｃ）に示すように、５時間経過後の各セル電圧は、初期段階に比べ最上流＃１セルで０．２５Ｖと低下し、下流になるほど顕著に低下し、セルスタック中央部の＃３セルでは０．２Ｖ、最下流＃５セルでは０．１Ｖを示した。
【００３５】
このように従来の電池において各セル電圧が時間経過と共に低下する要因は、大気中の酸素が各セルの正極に供給される際、各セルの外周から距離が遠くなるセルの中心部ほど酸素律速になること（上記▲１▼）、また高出力での長時間発電などにより正極側で過剰に生成した水が、電解質膜（１０）から負極側の燃料内に漏れ溢れ、触媒（１２ａ）・電解質膜（１０）及びガス透過層（１２ｂ）を覆って、経時的に燃料濃度を低下させ、特に下流側セル（１）の起電力を低下させること（上記▲２▼）を一因とする。
【００３６】
また、従来のスタック燃料電池では、セルスタック１０３をスタック棒１０４とスタック棒１０４の両端に設けられた締付具１０５と１０６にて挟持しているため、長時間使用に伴いセル部材が緩みを生じ、燃料漏れや電気的接触抵抗が大きくなり、電池特性が低下する問題や、正極への酸素供給のためガス透過層（１２ｂ）の厚みを大きくする必要があり、小型で高密度の燃料電池の具現化は困難（上記▲３▼）という問題がある。
しかし、本発明では、カソード側セパレータ（２−１）に設けた酸素供給孔（５０）から空気中の酸素を正極（１２）全面に均一に供給し、酸素律速を改善するのみならず、正極（１２）のガス透過層（１２ｂ）を薄くすることができる。
【００３７】
また、過剰に生成された水が、触媒（１２ａ）・電解質膜（１０）及びガス透過層（１２ｂ）を覆うことなく酸素供給孔（５０）から放出されることにより、燃料濃度を低下させることなく、電池特性を維持することができる。
これらの効果は、直径など所定の範囲内にある酸素供給孔（５０）及びセル間隙間スペーサ（５６）を備えることで、より確実に奏することができる。
【００３８】
また、本発明の燃料電池では、新鮮な水素をセル燃料流通路（４）から負極（１１）全面に均一に供給し、水素律速を改善するとともに、単セル締め具（５３）により、セルスタック（３）を構成するセル（１）の各構成部材が固定され、長時間使用時にも緩みを生じない密閉構造が確実になり、燃料漏れや電気的接触抵抗の特性劣化が防止される。
以上の如く空気供給構造及び燃料供給構造などが改善された結果、経時的な電池特性の性能低下が抑制され、各セル（１）の初期電池特性が均一かつ高出力となり、その結果、全体としての初期発電効率が大幅に向上し、高出力の燃料電池を得ることができる。
【００３９】
上記作用を奏する本発明のセル（１）の厚みは、２．５５ｍｍである。本発明の発電特性を得ることを目的として、セル（１）の厚みを７．０５ｍｍ（カソード側セパレータ（２−１）０．５ｍｍ、アノード側セパレータ（２−２）０．５ｍｍ、電解質膜（１０）＋触媒層（１１ａ）＋触媒層（１２ａ）＝０．０５ｍｍ、ガス透過層（１２ｂ）５ｍｍ、ガス透過層（１１ｂ）１ｍｍ）と厚くした従来のスタック燃料電池を作製しても、同等の性能を得ることはできなかった。
したがって、本発明の燃料電池は、従来型燃料電池に比べ大幅に小型化・高密度化を図ることもできる。
【００４０】
［第二の実施の形態］
図４は、本発明の第二の実施の形態の燃料電池における要部の拡大半截断面図である。
この燃料電池は、アノード側セパレータ（２−２）の両側にセル燃料流通路（４）を形成し、そのアノード側セパレータ（２−２）の両側にセル（１）を設け、２個のセル（１）が積層したセル組品（Ｓ）から構成される。
セル組品（Ｓ）の片面はカソード側セパレータ（２−１）、他面はカソード側セパレータＢ（２−３）が配置される。セル組品（Ｓ）を積層しセルスタック（３）を構成した際、セル間隙間（５１）が形成されるように、カソード側セパレータ（２−１）には、段部（ａ）が設けられている。
【００４１】
なお、セル（１）の外形が大きくなると、前記セル間隙間（５１）を一定に保持することが困難になる。その為、第一の実施の形態と同様に、セル間隙間スペーサ（５６）をカソード側セパレータ（２−１）の最外周部に設けてもよい。
セル組品（Ｓ）の両面であるカソード側セパレータ（２−１）及びカソード側セパレータＢ（２−３）は電気的に正極となり、中央のアノード側セパレータ（２−２）は負極になる。したがって、セル組品（Ｓ）を積層しセルスタック（３）を形成する際は、ポリエステルフイルム等からなる電気絶縁板（５５）を介して積層する。回路的にはセル組品（Ｓ）の二個のセル（１）を並列結線し、発電された電力を図示しない外部回路を介して外部に取りだす。
【００４２】
第二の実施の形態の燃料電池のセル（１）の厚みは、セル組品（Ｓ）の２個のセル（１）の厚みが４．３ｍｍ（カソード側セパレータ（２−１）１．０ｍｍ、カソード側セパレータＢ（２−３）０．５ｍｍ、アノード側セパレータ（２−２）０．５ｍｍ、（電解質膜（１０）＋触媒層（１１ａ）＋触媒層（１２ａ））×２枚＝０．１ｍｍ、ガス透過層（１２ｂ）×２枚＝１ｍｍ、ガス透過層（１１ｂ）×２枚＝１ｍｍ、電気絶縁板（５５）×２枚＝０．２ｍｍ））であることから、２．１５ｍｍとなり、第一の実施の形態の燃料電池の１セル分の厚み２．５５ｍｍに比べて更なる小型化・高密度化を図ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
▲１▼ セル（１）間にセル間隙間（５１）を設け、カソード側セパレータ（２−１）の正極（１２）側に大気中の酸素を正極（１２）に供給するための酸素供給孔（５０）を備えることにより、大気中の酸素が各セル（１）の正極（１２）に均一に充分に供給され、その結果発電効率が向上し、高出力の燃料電池を得ることができる。
▲２▼ 酸素供給孔（５０）を備えることにより、発生した余剰水分を正極面全体からも外部に放出し、燃料側への水分洩れによる経時的な発電効率の低下を抑制することができる。その結果、初期発電特性が向上し、高出力の燃料電池を得ることができる。
▲３▼ 酸素供給孔（５０）を備えることにより、正極（１２）のガス透過層（１２ｂ）を薄くすることができる。また、アノード側セパレータ（２−２）を共用し両面にセル（１）を構成することにより、更に高出力で、小型化・高密度化された燃料電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の燃料電池を示す。（ａ）は上部軸心方向から見た半平面図、図（ｂ）は正面半截断面図、図（ｃ）は下部軸心方向から見た半平面図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態の燃料電池における要部の拡大半截断面図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態の燃料電池の発電性能を示すグラフである。（ａ）は経過時間とスタック電圧の関係を示すグラフ、図（ｂ）は１時間経過後の各セル電圧を示すグラフ、図（ｃ）は５時間経過後の各セル電圧を示すグラフである。
【図４】本発明の第二の実施の形態の燃料電池における要部の拡大半截断面である。
【図５】従来の燃料電池を示す正面断面図である。
【図６】従来の燃料電池の発電性能を示すグラフである。図（ａ）は経過時間とスタック電圧との関係を示すグラフ、図（ｂ）は１時間経過後の各セル電圧を示すグラフ、図（ｃ）は５時間経過後の各セル電圧を示すグラフである。
【符号の説明】
１セル
２−１カソード側セパレータ
２−２アノード側セパレータ
２−３カソード側セパレータＢ
２ａ端子
ａ段部
３セルスタック
３ａ中心孔部
３ｂ燃料流通経路
４セル燃料流通路
４ａスタック棒
５，６締付具
５ａ燃料取入れ口
６ａ燃料排出口
６ｂ弁
Ｓセル組品
１０電解質膜
１１負極
１１ａ触媒層
１１ｂガス透過層
１２正極
１２ａ触媒層
１２ｂガス透過層
１３負極ガスケット
１４正極ガスケット
５０酸素供給孔
５１セル間隙間
５２単セルパッキン
５３単セル締め具
５４ガス穴
５５電気絶縁板
５６セル間隙間スペーサ
１００セル
１０２セパレータ
１０３セルスタック
１０４スタック棒
１０５、１０６締付具
１０７燃料流通路
１０８燃料取入れ口
１０９燃料排気口

Claims

電解質膜を挟んで負極と正極が対向して配置されてなるセルが複数個積層されたセルスタックを備えた燃料電池において、前記セル間にセル間隙間を設け、正極側のカソード側セパレータに大気中の酸素を供給するための酸素供給孔を備えたことを特徴とする燃料電池。
酸素供給孔の直径が０．２ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲、開口率が２０％以上、５０％以下の範囲である請求項１に記載の燃料電池。
セル間隙間を一定に保持する為のセル間隙間スペーサをセル間に設けた請求項１又は２に記載の燃料電池。
負極側のアノード側セパレータに燃料を供給するためのセル燃料流通路を設けた請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料電池。
セルが、構成部材を固定するための単セル締め具を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料電池。
アノード側セパレータを共用して、その両側にセルを設けた請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料電池。