JP2005032719A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料供給系等の補機の構成の小型簡素化及び省電力化を図る。
【解決手段】 燃料電池本体（２，１２）は、少なくとも前記アノード（３）側が、浸漬するように液体燃料（５５）を貯留する容器（５４）中に配置され、表面に凹凸が形成されたアノード側セパレータ（１１）を有するアノード（３）と、カソード（５）と、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体（４）とを有する。上記セパレータの表面の凹凸と上記膜電極組立体によって囲まれた領域に上記液体燃料が流動する燃料用通路（１１１，１１２）を形成する。
【選択図】 図４Ａ

Description

本発明は、燃料電池に関し、特にメタノールなどの有機液体燃料をアノードに直接供給して発電するタイプの燃料電池に関する。

携帯電話、携帯型情報端末、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型オーディオ、携帯型ビジュアル機器など携帯用電子機器の普及が進んでいる。従来、このような携帯用電子機器は、一次電池又は二次電池によって駆動している。特に、二次電池としては、ニッカド電池又はリチウムイオン電池が用いられ、小型で高エネルギー密度を持つ電池が開発されている。しかし、二次電池は一定量の電力使用後に充電機器を用いて一定時間の充電をおこなう必要があるため、短い充電時間で長時間連続駆動が可能な電池が要望されている。

この要望に応えるため、充電を必要としない燃料電池が提案されている。燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを電気化学的にエネルギーに変換する発電機である。このような燃料電池の例としては、パーフルオロカーボンスルフォン酸系の電解質を用いてアノード極で水素ガスを還元し、カソード極で酸素を還元して発電を行うという固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）が知られている。このようなＰＥＦＣは、出力密度が高い電池であるという特徴を有しており、その開発が進められている。

しかしながら、このようなＰＥＦＣに用いられる水素ガスは容積エネルギー密度が低く、燃料タンクの体積を大きくする必要があることや、燃料ガス、酸化ガスを燃料電池本体（発電部）に供給する装置、電池性能を安定にするため加湿する装置などの補機が必要であり、燃料電池システムが大型になるため、携帯電子機器用の電源としては適さない。

一方、メタノールから直接プロトンを取り出すことにより発電を行う直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、ＰＥＦＣと比較してその出力が小さくなるという欠点があるものの、燃料の体積エネルギー密度を上げることができることと、燃料電池本体の補機を減らすことができるため小型化が可能となるという利点を有する。このため、携帯機器用電源として注目されており、幾つかの提案がなされている。

このＤＭＦＣにおける燃料電池本体内でおこなわれるアノード側の反応、及びカソード側の反応は以下の通りである。
アノード側： ＣＨ_３ＯＨ ＋ Ｈ_２Ｏ → ６Ｈ^＋ ＋ ６ｅ⁻ ＋ ＣＯ_２
カソード側： ６Ｈ^＋ ＋ ６ｅ⁻ ＋ ３／２Ｏ_２ → ３Ｈ_２Ｏ

上記化学式に示すように、燃料電池を用いて発電することにより、アノード側では二酸化炭素が生成し、カソード側では水が生成する。よって、継続した発電を行うためには当該生成された二酸化炭素と水の処理を行うための補機を搭載した燃料電池システムを構成する必要がある。

このような従来のＤＭＦＣ方式の燃料電池システムの構成としては、特許文献１（図１及び図２）などが例示できる。この燃料電池システムは、燃料としてのメタノール水溶液を収容した循環タンクからアノードにメタノール水溶液を安定して供給するためにポンプを用い、当該アノードで消費されなかった残りのメタノール水溶液を再び循環タンクに戻して回収し、再び燃料として使うという燃料循環方式が採用されている。

一方、カソード側で発電により生成された水は、水回収装置により回収され、メタノール水溶液が収容されている循環タンクに供給される。

ところで、一般に、燃料電池本体は、アノード及びカソードに供給された燃料及び酸素の反応の効率を上げるために、アノード及びカソード内での燃料及び酸素の滞留時間を長くし、このために、アノード及びカソード内での燃料及び酸素の通路を長くとるように構成されていることが多い。例えば、カーボン材料等から構成される導電性材料で構成され、入口と出口がそれぞれ１つ設けられ、その上端と下端の間を複数回にわたって蛇行する溝を形成したセパレータが用いられている。

米国特許第５５９９６３８号明細書

しかしながら、このセパレータを用いて形成された燃料電池は、セパレータの表面に形成された溝が燃料及び酸素の通路となるため、アノード及びカソード内での滞留時間は長くなるが、流動させるために高い圧力を必要とする。特に、米国特許第５５９９６３８号明細書に開示されている燃料電池システムにおいては、メタノール貯蔵タンクから循環タンクへの燃料給送のポンプも必要となることから、燃料をアノードに供給する補機系でポンプを２つ使用することとなる。このような場合にあっては、燃料電池システムの小型化を図ることができず、携帯電子機器等への適用が困難なものとなるという問題がある。

また、このように燃料供給のための補機系が必要とされるような構成においては、当該補機系の駆動に必要な電力を燃料電池システムによる発電により補う必要がある。そのため、当該補機系の駆動のための電力供給が、燃料電池システムにおける発電の効率化を阻害するという問題もある。特に、このような問題は、燃料電池システム自体の小型化が図られるに連れて、より顕著な問題となる傾向にある。例えば、燃料電池システムの発電出力が１２Ｗであれば、補機の消費電力は２Ｗ以下とすることが好ましい。

また、高い発電出力の燃料電池システムとするためには、当該システムに用いられる燃料電池本体を複数搭載すればよいが、独立した燃料電池本体を単純に複数用いるだけでは個々の燃料電池の発電に必要な補機の消費電力も増大し、システム全体が大型化する。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、メタノール等の有機液体燃料を用いて発電を行う燃料電池において、燃料供給系等の補機構成の小型簡素化及び省電力化を図ることができる燃料電池を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたアノード側セパレータを有するアノードと、カソードと、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体とを有する燃料電池本体を備え、少なくとも上記燃料電池本体の上記アノード側が液体燃料中に浸漬するように配置されることを特徴とする燃料電池を提供する。

本発明の第２態様によれば、上記アノードに供給される液体燃料を貯留し、上記燃料電池本体の少なくとも上記アノード側が上記液体燃料中に浸漬するように配置される容器を備え、
上記燃料電池本体は、上記アノード側セパレータの表面に設けられた凹凸と上記膜電極組立体の表面によって囲まれた領域を、上記液体燃料が流動する燃料用通路として画定し、
上記燃料用通路は、上記液体燃料の導入口から当該導入口よりも高位置に設けられた排出口まで略一方向に延在して、当該導入口と当該排出口とを連通する第１態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の第３態様によれば、上記アノード側セパレータは波形状に形成された板体で構成される第１態様又は第２態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の第４態様によれば、上記アノード側セパレータは、上記膜電極組立体に接触しない側の表面に形成される谷部に対して、前記膜電極組立体に接触する側の表面に形成される谷部が大きくなるような波形状に形成されている第３態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の第５態様によれば、上記アノード側セパレータは、その表面から裏面にまで貫通する貫通穴を有し、当該貫通穴は上記表面側の燃料用通路と上記裏面側の燃料用通路とを連通する燃料用通路となる第３態様又は第４態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の第６態様によれば、上記略一方向に延在する燃料用通路は、上記導入口と上記排出口とを結ぶ方向に対して傾斜して配置される第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の燃料電池を提供する。

本発明の第７態様によれば、上記カソードは、厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたカソード側セパレータを有する第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の燃料電池を提供する。

本発明の第８態様によれば、第７態様に記載の上記燃料電池に用いられる上記燃料電池本体が厚み方向に複数密着して連結された連結燃料電池本体を有し、
上記それぞれの燃料電池本体にて、上記アノード側セパレータ及び上記カソード側セパレータは、上記膜電極組立体に接している側の表面に上記凹凸を有し、隣接する上記それぞれの燃料電池本体同士にて同じ種類の上記セパレータを共用可能に、当該隣接するそれぞれの燃料電池本体の同じ極が対向して配置される燃料電池を提供する。

本発明の第９態様によれば、上記共用されるカソード側セパレータは非導電性材料で形成され、上記それぞれの膜電極組立体において当該カソード側セパレータと接される表面に配置されたそれぞれの導電性の拡散層が上記それぞれのカソード側の電極となる第８態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の第１０態様によれば、上記連結燃料電池本体は、その全体が上記容器に収容された液体燃料に浸漬して配置される第８態様又は第９態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の第１１態様によれば、上記共用されるカソード側セパレータは、厚み方向に貫通して設けられたスリット状の長穴を酸素用通路として備える第８態様から第１０態様のいずれか１つに記載の燃料電池を提供する。

本発明の第１２態様によれば、上記長穴は蛇行した形状である第１１態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の第１３態様によれば、上記それぞれのアノード側セパレータにおいて、上記略一方向に延在する燃料用通路は、上記導入口と上記排出口とを結ぶ方向に対して傾斜して配置され、かつ、一の上記アノード側セパレータにおける上記傾斜方向が、その隣に配置される上記アノード側セパレータにおける上記傾斜方向と逆向きである第８態様から第１２態様のいずれか１つに記載の燃料電池を提供する。

本発明の第１４態様によれば、上記アノード側セパレータは、樹脂で形成されている第１態様から第１３態様のいずれか１つに記載の燃料電池を提供する。

本発明の第１５態様によれば、第７態様に記載の上記燃料電池に用いられる上記燃料電池本体が厚み方向に複数密着して連結された連結燃料電池本体を有し、
上記それぞれの燃料電池本体にて、上記アノード側セパレータ及び上記カソード側セパレータは、上記膜電極組立体に接している側の表面に上記凹凸を有し、隣接する上記それぞれの燃料電池本体の異なる極が対向して配置され、
当該隣接する燃料電池本体間において上記互いに異なる極同士を電気的に接続可能に、当該間に配置される上記セパレータの周部の少なくとも一部に導電性材料にて形成された導電部が形成される燃料電池を提供する。

本発明の第１６態様によれば、上記セパレータにおいて、上記凹凸を形成する部分が非導電性材料にて形成され、上記導電部は上記周部全体に配置されて形成されている第１５態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の第１７態様によれば、厚み方向に扁平で表面に波形形状が形成されたアノード側セパレータを有するアノードと、厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成された非導電性のカソード側セパレータを有するカソードと、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体とを有する燃料電池本体を備えることを特徴とする燃料電池を提供する。

本発明の第１８態様によれば、厚み方向に扁平で表面に波形形状が形成されたアノード側セパレータを有するアノードと、非導電性のカソード側セパレータを有するカソードと、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体とを有する燃料電池本体を備え、上記燃料電池本体の少なくとも上記アノード側が液体燃料中に浸漬するように配置されることを特徴とする燃料電池を提供する。

本発明の第１９態様によれば、厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたアノード側セパレータを有するアノードと、カソードと、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体とを有する燃料電池本体と、
上記アノードに供給される液体燃料を収容し、上記燃料電池本体の少なくとも上記アノードを、当該液体燃料中に浸漬するように配置させる容器とを備え、
上記燃料電池本体は、上記アノード側セパレータの表面に形成された上記凹凸と上記膜電極組立体の表面によって囲まれた領域を、上記液体燃料が流動する燃料用通路として有し、
当該燃料用通路は、当該燃料用通路の導入口から、当該導入口よりも高位置に設けられた排出口まで略一方向に延在するように配置されることを特徴とする燃料電池を提供する。

本発明の第２０態様によれば、厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたアノード側セパレータを有するアノードと、非導電性材料からなる厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたカソード側セパレータを有するカソードと、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体とを有する燃料電池本体と、
上記アノードに供給される液体燃料を収容し、上記燃料電池本体の少なくとも上記アノードを、当該液体燃料中に浸漬するように配置させる容器とを備え、
上記燃料電池本体は、上記アノード側セパレータの表面に形成された上記凹凸と上記膜電極組立体の表面によって囲まれた領域を、上記液体燃料が流動する燃料用通路として有し、
当該燃料用通路は、当該燃料用通路の導入口から、当該導入口よりも高位置に設けられた排出口まで略一方向に延在するように配置されることを特徴とする燃料電池を提供する。

本発明の第２１態様によれば、上記膜電極組立体において、当該カソード側セパレータと接される表面に配置された導電性の拡散層が上記カソード側の電極となる第２０態様に記載の燃料電池を提供する。

本発明の上記第１態様によれば、燃料電池本体におけるアノードが容器に収容された液体燃料中に浸漬するように配置され、当該容器に収容された上記液体燃料をアノードに通過させて供給可能とさせるものである。上記燃料電池本体のアノードは、アノード側セパレータと膜電極組立体によって形成された燃料用通路を有し、当該燃料用通路に上記液体燃料を通過させることができる。この上記燃料用通路を通る途中に、当該液体燃料は、アノード反応により分解し、プロトンと二酸化炭素となる。したがって、上記アノード内で発生した二酸化炭素によって、当該アノード内の上記液体燃料の流動が行われ、長時間にわたり発電を行うことができる。

本発明の上記第２態様によれば、上記燃料用通路を導入口から当該導入口よりも高位置に設けられた排出口まで略一方向に延在するように構成しているため、当該燃料用通路を通る途中にアノード反応により発生した二酸化炭素が上昇して上記排出口方向に移動するため、当該排出口側の上記燃料用通路ほど液体密度が低くなり、液体を排出口側に送り出そうとする推力が働くことにより、上記液体燃料の流動が実現可能となる。

したがって、ポンプなどの特別な動力を必要とすることなく、上記液体燃料を上記アノード内に効率よく供給することができ、補機が少なく、小型で軽量な燃料電池を提供することが可能となる。

本発明の上記第３態様によれば、上記アノード側セパレータが波形状に形成されていることにより、当該アノード側セパレータと上記膜電極組立体との接触面積を小さくして、上記燃料用通路内の上記液体燃料が当該膜電極組立体の表面に接触する面積を大きくすることができるので、より効率よくアノード反応を進行させることができる。従って、効率的な発電を行うことができる燃料電池を提供することができる。

本発明の上記第４態様によれば、上記アノード側セパレータにおける上記波形の形状が、上記膜電極組立体に接触しない側の表面に形成される谷部に対して、接触する側の谷部が大きくなるように形成されていることにより、当該膜電極組立体に接触する側の上記燃料用通路の容積を大きくすることができ、より多くの液体燃料を流通可能となることから、上記アノード反応において反応可能な液体燃料の体積を増大させて、生成するプロトン及び二酸化炭素の量を増やすことができる。したがって、上記アノードにおいてより効率よく液体燃料を対流させることができる。

本発明の上記第５態様によれば、上記アノード側セパレータの表面沿いの方向に傾きを持って燃料電池が配置される場合であっても、当該アノード側セパレータに形成された当該貫通穴を通って、当該セパレータにおける一方の表面側から他方の表面側へと二酸化炭素を移動させることができるため、上記液体燃料が上記アノード内で滞留することを防止し、より効率的に液体燃料をアノードに供給することができる。

本発明の上記第６態様によれば、上記燃料用通路が、上記導入口と上記排出口とを結ぶ方向に対して傾斜して配置されていることにより、当該傾斜された燃料用通路に沿って二酸化炭素を移動させることができ、上記液体燃料の上記アノード内での滞留を防止し、より効率的に液体燃料をアノードに供給することができる。

本発明の上記第７態様によれば、上記燃料電池本体において、上記アノード側において配置された上記アノード側セパレータに加えて、上記カソード側においてカソード側セパレータが配置されているような場合であっても、上記それぞれの態様による効果を得ることができる燃料電池を提供することができる。

本発明の上記第８態様によれば、上記それぞれのセパレータにおいて、上記膜電極組立体に接している側の表面に上記凹凸が形成され、隣接する上記それぞれの燃料電池本体同士にて同じ極が対向して配置されることのより、当該隣接するそれぞれの燃料電池本体において、同じ種類のセパレータを共用することができる。したがって、それぞれの燃料電池本体が連結されて形成された連結燃料電池本体を小型に構成することができる。

また、上記連結燃料電池本体が備える上記それぞれの燃料電池本体は、上述したように、上記それぞれの燃料用通路にポンプ等の動力を要するような特別の構成を必要とすることなく、上記液体燃料を効率よくアノードに供給することができるため、上記複数の燃料電池本体を組み合わせたとしても、システム全体として必要な補機の数を増やす必要がなく、自己消費電力の増加割合を少なくすることができる。

本発明の上記第９態様によれば、上記セパレータを非導電性材料で構成することにより、同じ極である隣り合う別の上記燃料電池本体の極の電荷が混在しないようにすることができる。したがって、連結した複数の上記燃料電池本体により発電される電力が低下することなく、上記それぞれの燃料電池本体において発電された電力の和を、上記連結燃料電池本体全体としての出力とすることができる。また、このように上記共用されるカソード側セパレータが非導電性材料にて形成されるような場合であっても、上記それぞれの膜電極組立体において当該カソード側セパレータと接される表面に配置されたそれぞれの導電性の拡散層が、上記それぞれのカソードにおける電極としての機能をも有することで、発電による得られる電力を出力することができる。また、上記カソード側セパレータを導電性材料ではなく、非導電性材料とすることで、上記導電性材料を用いた場合と比べて電圧を高く取ることができる。

本発明の上記第１０態様によれば、上記連結燃料電池本体の上記各アノード側セパレータの全ての導入口が上記容器内に配置されることとなり、簡単な構成で上記それぞれのアノードへの上記液体燃料の供給を効率よく行うことができる。

本発明の上記第１１態様によれば、上記共用されるカソード側セパレータが、厚み方向に貫通して設けられた長穴を酸素用通路として備えることで、当該酸素用通路を上記隣接する２つの燃料電池本体に対する酸素用通路として用いることができ、簡単な構成で共用可能なカソード側セパレータを形成することができる。

本発明の上記第１２態様によれば、上記酸素用通路として形成された上記長穴が蛇行した形状であることにより、当該酸素用通路を通して上記カソードに効率的に酸素を供給することができる。

本発明の上記第１３態様によれば、上記それぞれのアノード側セパレータにおいて、上記燃料用通路が上記導入口と上記排出口とを結ぶ方向に対して傾斜して配置され、一の上記アノード側セパレータにおける上記燃料用通路の傾斜方向が、その隣に配置される上記アノード側セパレータにおける上記燃料用通路の傾斜方向と逆向きとされていることにより、上記連結燃料電池本体が傾斜して配置されるような場合であっても、いずれかの上記アノード側セパレータにおいて、二酸化炭素の移動を確保することができる。したがって、上記液体燃料の上記アノード内での滞留を防止し、より効率的に液体燃料をアノードに供給することができる。

本発明の上記第１４態様によれば、上記アノード側セパレータが樹脂で形成されることで、当該セパレータを軽量かつその成型を容易とすることができ、複雑な溝形状の量産を可能とすることができる。

本発明の上記第１５態様によれば、複数の上記燃料電池本体を連結して連結燃料電池本体が形成されるような場合に、隣接するそれぞれの上記燃料電池本体における互いに異なる極同士を連結、すなわち、直列状態での連結を実現することができる。また、上記互いに異なる極の間に配置される上記セパレータの周部の少なくとも一部に導電性材料にて形成された導電部が形成されていることにより、それぞれの導電部同士を接続することで、連結のための配線等を要することなく、上記直列的な連結を実現することができる。したがって、上記連結燃料電池本体における構成の簡素化を図ることができ、小型軽量化された燃料電池を提供することができる。

本発明の上記第１６態様によれば、上記セパレータの外周部分の全体に渡って、上記導電部が形成されていることで、隣接する極同士を電気的により安定した状態で接続することができる。

本発明のその他の態様によれば、上記第１態様による効果に加えて、上記カソードに非導電性材料で形成されたカソード側セパレータが備えられていることにより、例えば、上記非導電性材料として樹脂材料を用いるような場合にあっては、当該セパレータを軽量かつその成型を容易とすることができ、複雑な溝形状の量産を可能とすることができる。

また、当該カソード側セパレータが非導電性材料にて形成されるような場合であっても、上記膜電極組立体において当該カソード側セパレータと接される表面に配置された導電性の拡散層が、上記カソードにおける電極としての機能をも有することで、上記燃料電池本体において発電による得られる電力を出力することができる。また、上記カソード側セパレータを導電性材料ではなく、非導電性材料とすることで、上記導電性材料を用いた場合と比べて電圧を高く取ることができる。

本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。以下、本発明の各実施形態に係る燃料電池（燃料電池システムというような場合であってもよい）について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。図２は、図１の燃料電池システムに用いられる燃料電池本体の概略構成を示す図である。

図１、図２に示すように、燃料電池システム１は、燃料の持つ化学エネルギーを電気化学的に電気エネルギーに変換して発電を行なう発電部である燃料電池本体２と、この発電に必要な燃料等を燃料電池本体２に供給する等の補機系とを備えている。また、この燃料電池システム１は、有機系の液体燃料の一例であるメタノール水溶液を燃料として、このメタノールから直接的にプロトンを取り出すことにより発電を行なう直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）である。

図１に示すように、燃料電池本体２は、アノード（燃料極）３、カソード（空気極）５、及び膜電極組立体４を備えている。膜電極組立体４は電解質膜の両面に触媒層４２，４４をそれぞれ接着させたものである。アノード３は、供給されるメタノールを酸化して、プロトンと電子を取り出す反応（アノード反応）を行なう。

アノード３は、その内部に上記アノード反応に必要なメタノール水溶液を供給させるための燃料供給口３０１及び、当該アノード反応により生成された二酸化炭素や、当該反応に用いられなかった残りのメタノール水溶液を上記内部より排出するための排出口３０２を備えている。排出口３０２は燃料供給口３０１よりも高位置に設けられている。

カソード５は、上記カソード反応に必要な酸素を供給するために、例えば、空気を用い、当該空気をその内部に供給するための空気供給口５０１と、当該カソード反応にて生成される生成物の一例である水（液相又は気相のいずれの状態、あるいは夫々の状態が混在した状態のいずれの場合をも含む）を上記内部より排出させるための排出口５０２とを備えている。なお、この生成物は水を主成分として含むものであるが、その他に、ギ酸、ギ酸メチル、及びメタノール（いわゆるクロスオーバーによる）等も含まれる場合がある。

当該電子は、アノード３とカソード５に設けられた電極２１、２２と電気的に接続する電極線２１ａ，２２ａを通してアノード３へ移動し、当該プロトンは、膜電極組立体４を通してカソード５へ移動する。また、カソード５は、外部から供給される酸素と、アノード３より膜電極組立体４を通して移動してきたプロトンを、上記外部回路を通して流れてきた電子で還元して、水を生成する反応（カソード反応）を行なう。このようにアノード３にて酸化反応を、カソード５にて還元反応を夫々行ない、電極線２１ａ，２２ａに電子を流すことで発電する。

図２において、燃料電池本体２における膜電極組立体４は、例えば、電解質膜４３として、Dupont社製のナフィオン１１７（商品名）を用い、電解質膜４３の一方の表面に、アノード３のアノード触媒４２として、炭素系粉末担体に白金とルテニウム、あるいは白金とルテニウムの合金を分散させて担持したものを形成し、他方の表面に、カソード５のカソード触媒４４として、炭素系担体に白金微粒子を分散担持したものを形成する。膜電極組立体４の両端には、例えばカーボンペーパからなる電極兼拡散層４１、４５を上記アノード触媒４２及び上記カソード触媒４４の夫々に密着させた後、アノード側セパレータ１１及びカソード側セパレータ１０を介してハウジング２０に固定することにより組み上げられる。

図３Ａ及び図３Ｂは、カソード５に用いられるカソード側セパレータ１０の構成を示す図であり、図３Ａはカソード側セパレータ１０の平面図であり、図３Ｂは図３ＡにおけるＡ−Ａ’線断面図である。カソード側セパレータ１０は、厚み方向に扁平な非導電性材料の板状本体１０１で構成され、その一方の表面に溝１０２が設けられている。カソード側セパレータ１０と膜電極組立体４は、溝１０２が設けられている側の表面をカソード側電極兼拡散層４５に押圧するように接触し、溝１０２とカソード側電極兼拡散層４５とで囲まれる領域を空気の通路として形成する。カソード側セパレータ１０の表面に設けられた溝１０２は、板状本体１０１の上端と下端との間を蛇行して設けられている。また、溝１０２は、カソード５の空気供給口５０１に接続される導入口１０３とカソード５の排出口５０２に接続される排出口１０４につながっているため、カソード５の空気供給口５０１から供給された空気は、導入口１０３から溝１０２を通り、排出口１０４を経由してカソード５の排出口５０２から外部に放出可能とされている。

図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃのそれぞれは、アノード３に用いられるアノード側セパレータ１１の構成を示す図であり、図４Ａはアノード側セパレータ１１の一部断面斜視図であり、図４Ｂは上面側断面図であり、図４Ｃは頂線に沿った液体燃料の流動の説明図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、アノード側セパレータ１１は、その本体１１０が厚み方向に扁平な波板形状に構成され、アノード３の燃料供給口３０１と排出口３０２とを結ぶ方向に波の頂線１１５が沿うように組み込まれる。本第１実施形態では、例えば、隣り合う波の頂線１１５間の距離は概ね１〜５ｍｍ程度であり、セパレータの厚み、すなわち、波の振幅は、１〜５ｍｍ程度であることが望ましい。例えば、アノード側に溝を４本以上配置できるようにすることが好ましい。

アノード側セパレータ１１は、接触するハウジング２０の内壁及び電極兼拡散層４１の表面と隣り合う波の頂線１１５によって囲まれた波の谷の部分に、液体燃料を通す通路１１１、１１２を形成する。図４Ｂに示すアノード側セパレータ１１は、上面から見てその断面が正弦波形状であるため、ハウジング側通路１１２と膜電極組立体側通路１１１との面積はほぼ同じとなる。

また、上述のように、燃料電池本体２は、その排出口３０２が燃料供給口３０１よりも高位位置に設けられているため、アノードの通路１１１、１１２に流入し、アノード反応により発生した二酸化炭素は、図４Ｃの矢印９７に示すようにアノード３の排出口３０２の方向に上昇し、排出される。二酸化炭素の上昇に伴いアノード中の燃料も矢印９７の方向に移動し、矢印９５に示すように、アノードの排出口３０２から外部に排出される。アノード中の燃料が上昇すると、アノードの燃料供給口からは中間タンク５４に貯留されている液体燃料５５が矢印９４に示すようにアノード内に流入する。このように、アノード内では、アノード反応により発生した二酸化炭素をその推力として、液体燃料の供給と排出が行われ、これにより中間タンク５４内での液体燃料５５が対流する。

なお、本第１実施形態において、燃料供給口３０１、排出口３０２は相対的なものであり、燃料電池本体２の配置方向によって、両者が入れ替わる場合もある。例えば、図２に示した方向の配置と上下が入れ替わったように配置された場合は、符号３０１で示される口が符号３０２で示される口よりもが高位置になるため、液体燃料は、符号３０２で示される口から供給され（すなわち、燃料供給口として機能する。）、符号３０１で示される口から燃料が排出されることとなる（すなわち、排出口として機能する）。

図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、及び図６Ｂは、アノード側セパレータの変形例を示す図である。図５Ａの第１変形例のアノード側セパレータ１１ｘは、その本体１１０ｘが波板形状に構成されているものの、その波形が表裏対象ではなく、電極兼拡散層４１側の頂線１１３がハウジング２０側の頂線１１４に比して、より鋭角状となるように形成されている。その結果として、膜電極組立体側通路１１１ｘがハウジング側通路１１２ｘに比べて大きくなるように構成されている。図５Ａのアノード側セパレータ１１ｘによれば、アノード３に供給された液体燃料のうち、膜電極組立体４に接触する量を増加させることができ、より効率よくアノード反応が進行する。

図５Ｂの第２変形例のアノード側セパレータ１１ｙは、薄板状の本体１１０ｙの表面から垂直な方向に伸びる仕切り壁１１５ｙが複数設けられ、それぞれの仕切り壁１１５ｙの端部１１３ｙが電極兼拡散層４１の表面と接触されることで、それぞれの仕切り壁１１５ｙにより区分された複数の膜電極組立体側通路１１１ｙが形成された構成である。この例のアノード側セパレータ１１ｙは、アノード３に供給されたより多くの液体燃料を膜電極組立体４に接触させることができる。また、本体１１０ｙがハウジング２０の内側表面全体にわたって設けられているため、アノード側セパレータ１１ｙを強固に構成することができ、アノード側セパレータ１１ｙにより膜電極組立体４へ電極兼拡散層４１をしっかりと押圧することができる。

図６Ａ及び図６Ｂの第３変形例のアノード側セパレータ１１ｚは、波板形状に構成された本体１１０ｚに貫通する貫通穴１１６が複数形成され、また、その本体１１０ｚの波形のそれぞれの頂線１１５ｚが、アノード３の燃料供給口３０１と排出口３０２とを結ぶ線に対して角度αだけ傾斜するように設けられている。このように、波形のそれぞれの頂線１１５ｚを傾斜して設けることにより、ハウジング２０の側壁２０ｂが下側となるように燃料電池本体２が配置された場合であっても、アノード３内で発生した二酸化炭素が排出口３０２側に移動させることができ、液体燃料の対流を行うことができる。また、アノード側セパレータ１１ｚにそれぞれの貫通穴１１６が設けられていることにより、例えば、ハウジング２０の壁２０ｃが上側となるように燃料電池本体２が配置された場合であっても、アノード３内で発生した二酸化炭素がそれぞれの貫通穴１１６を通して、膜電極組立体側通路１１１ｚからハウジング側通路１１２ｚへ移動させることができるため、液体燃料を対流させることができる。

次に、燃料電池システム１における上記補機系の構成について説明する。上記補機系の構成としては、燃料電池本体２のアノード３にメタノール水溶液を供給するための補機構成と、カソード５に空気を供給するための補機構成が備えられている。

まず、図１に示すように、上記燃料供給のための補機構成としては、メタノール水溶液を液体燃料としてアノード３に供給可能に収容する中間タンク５４と、この中間タンク５４に収容されているメタノール水溶液５５よりもその濃度が高いメタノール水溶液５１を液体燃料原液として、中間タンク５４に供給可能に収容する燃料タンク５０と、燃料タンク５０に収容されているメタノール水溶液５１を中間タンク５４に供給する原液供給装置の一例である燃料ポンプ５２と、この燃料ポンプ５２をその途中に備え、かつ、燃料タンク５０と中間タンク５４とを接続する原液供給管７２と、原液供給管７２を流動する液体燃料原液５１の量を変更する燃料バルブ５３を備えている。

中間タンク５４は、燃料電池本体２と一体的に構成されており、中間タンク５４の内部にアノード３が内包され、中間タンク５４内に液体燃料５５が所定量以上収容されると、アノード３が完全に液体燃料５５に浸漬される。このように中間タンク５４内にアノード３が配置されていることにより、アノード３の燃料供給口３０１を通して、内部に液体燃料５５を供給することが可能となっている。

なお、図１においては、アノード３の全体が液体燃料５５中に浸漬されている場合について示しているが、このような場合に代えて、アノード３の一部のみが液体燃料５５中に浸漬されている場合であってもよい。ただし、このような場合であっても、液体燃料の対流を維持するためには少なくとも、燃料供給口３０１及び排出口３０２が液体燃料５５中に浸漬している必要がある。

また、中間タンク５４には、アノードの排出口３０２から排出されてした二酸化炭素等のガスが流入する。中間タンク５４は、このようにして流入されるガスを外部に排気するための排気口５４２と排気バルブ５４３を備える。排気口５４２には、例えば気液分離膜を設置し、二酸化炭素のみを排出するようにすることが好ましい。なお、この排気口５４２は、中間タンク５４に液体燃料５５を初期注入する際のガス抜きとしても機能する。

燃料タンク５０は、液体燃料原液５１を収容しており、原液供給管７２の一端が燃料タンク５０の底部近傍に位置するように配置される。燃料タンク５０内に収容されている液体燃料原液５１は、燃料ポンプ５２により原液供給管７２を通して吸上げられ、中間タンク５４に供給される。

燃料ポンプ５２としては、例えば、小型なポンプで消費電力が小さいものであること、及び、その駆動時間を制御することで液体燃料原液の供給量が制御できること等の観点より、小型の容積型ポンプ等を用いることが好ましく、例えば、本第１実施形態では、ソレノイド式ポンプ（逆止弁付、吐出量：０〜４ｍｌ／分、吐出圧力：１０ｋＰａ）を用いており、使用時は、例えば間欠駆動させて適量の液体燃料原液を送り出すことができる。

また、中間タンク５４には、例えば、重量百分率で１〜１０ｗｔ％の範囲のいずれかの濃度、好ましくは３〜１０ｗｔ％の範囲のいずれかの濃度のメタノール水溶液が液体燃料５５として収容されており、例えば、初期状態においては、６．５ｗｔ％の濃度のメタノール水溶液５５が収容されている。一方、燃料タンク４には、中間タンク５４に収容されている液体燃料よりも高い濃度を有するメタノール水溶液あるいはメタノール原液（すなわち、濃度が１００ｗｔ％のメタノール）が収容されており、例えば、初期状態において、６８ｗｔ％の濃度のメタノール水溶液が収容されている。

次に、空気を供給するための補機構成としては、図１に示すように、カソード５の空気供給口５０１にその一端が接続された空気供給管７３と、空気供給管７３の途中に配置され、空気供給管７３を通して、空気をカソード５内に供給する空気ポンプ５６とが備えられている。この空気ポンプ５６としては、小型でかつ消費電力が小さいものを用いることが好ましく、例えば、モータ式ポンプ（逆止弁付、吐出量：０〜２Ｌ／分、吐出圧力：３０ｋＰａ）を用いており、使用時は、例えば、１Ｌ／分で空気を供給する。また、燃料電池本体２にて発電が行なわれる際に、空気ポンプ５６が駆動されてカソード５内に必要な酸素が供給され、当該発電が停止されるときには、空気ポンプ５６の駆動が停止される。なお、この停止の際には、燃料ポンプ５２の駆動も停止される。

なお、カソード５でのカソード反応により生成した水は排出口５０２から水排出管７４を通って排出される。なお、この排出された水を回収し、中間タンク５４に供給する補機機構を備えてもよい。

また、本第１実施形態の燃料電池システム１においては、燃料電池本体２において、膜電極組立体４を挟むようにして、アノード側セパレータ１１及びカソード側セパレータ５が配置されて備えられるような場合について説明したが、本第１実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。例えば、このような場合に代えて、燃料電池本体２において、セパレータとしてアノード側セパレータ１１のみが備えられ、カソード側セパレータ１０が備えられないような構成が採用されるような場合であってもよい。燃料電池システムにおいて、比較的低い発電量しか要求されないような場合にあっては、カソード５を大気中に開放させた構成とすることで、カソード５への空気の供給を行うことができ、これにより発電を行うことができるからである。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。本実施形態に係る燃料電池システム１ａは、第１実施形態に係る燃料電池システム１と概略同じ構成であり、相違点を中心に説明する。

本第２実施形態に係る燃料電池システム１ａはメタノールから直接的にプロトンを取り出すことにより発電を行なう直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）を用いた燃料電池システムであり、燃料電池本体２の構成は第１実施形態に係る燃料電池システム１と共通する。

燃料電池本体１２は、図７に示すように、その全体が燃料供給のための補機である中間タンク５４に完全に浸漬されて配置されている。

ここで、図８、図９Ａ及び図９Ｂに本第２実施形態に用いられる燃料電池本体１２の詳細な構成を示す。図８、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、燃料電池本体１２は、４つの膜電極組立体と３つのアノード側セパレータと２つのカソード側セパレータとを所定の配置順に配置した構成であり、４つの燃料電池本体を厚み方向に複数密着して連結したような構成である。なお、図９Ａ及び図９Ｂにおいては、連結された構成を明確とするように、必要に応じて各構成部にハッチングを施している。

具体的には、図８、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、底壁及び上壁が設けられていないハウジング２０に、４つの燃料電池本体を連結したような構成を有する連結体が組み込まれる。連結体は、図９Ａの図示右端から順に、第１アノード側セパレータ１１ａ、電極兼拡散層４１ａ、第１膜電極組立体４ａ、電極兼拡散層４５ａ、第１カソード側セパレータ１０ａ、電極兼拡散層４５ｂ、第２膜電極組立体４ｂ、電極兼拡散層４１ｂ、第２アノード側セパレータ１１ｂ、電極兼拡散層４１ｃ、第３膜電極組立体４ｃ、電極兼拡散層４５ｃ、第２カソード側セパレータ１０ｂ、電極兼拡散層４５ｄ、第４膜電極組立体４ｄ、電極兼拡散層４１ｄ、第３アノード側セパレータ１１ｃの順に、その主面が対向するように積層された構成である。

すなわち、燃料電池本体は、一般にアノード側セパレータとカソード側セパレータとで挟まれた膜電極組立体の両面にそれぞれ電極が位置するように構成されるため、本第２実施形態に係る燃料電池本体１２は、４つの独立した膜電極組立体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄが、その同じ種類の電極が対向するように配置されたものである。そして、隣り合う２つの膜電極組立体に本来それぞれ設けられるべきアノード側セパレータとカソード側セパレータを共用する構成を取っている。このようにアノード側セパレータとカソード側セパレータを共用することによって、連結燃料電池本体１２を小型に構成することができる。

２枚のカソード側セパレータ１０ａ、１０ｂは、接続管１０５により直列に連結されており、第１カソード側セパレータ１０ａの導入口１０３ａが空気供給管７３に接続されており、矢印９２に示すように空気ポンプ５６によって送り込まれた空気が２枚のカソード側セパレータ１０ａ，１０ｂと電極兼拡散層４５ａ〜４５ｄの表面とで形成された酸素用通路を通過し、矢印９３に示すように排出口１０４ｂからハウジング２０の外部へ排出される。

カソード側セパレータ１０ａ，１０ｂは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、厚み方向に扁平な非導電性の樹脂製の板状本体１０１ａで構成され、両表面１０７、１０８を貫通する長穴１０６が設けられている。材料に樹脂を用いた場合、軽量で成型が容易であること、複雑な溝形状の量産も可能である。長穴１０６は、その上面１０９ａに設けられた導入口１０３ａ，１０３ｂから排出口１０４ａ，１０４ｂまでつながっており、板状本体の上端と下端との間を蛇行する形状であり、カソード側セパレータ１０ａ，１０ｂの上面１０９ａ及び下面１０９ｂによって外部とは遮断されている。したがって、連結燃料電池本体の酸素用通路には、導入口１０３ａ，１０３ｂ及び排出口１０４ａ，１０４ｂ以外からは、内部に異物が侵入できないように構成されている。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示す構成のカソード側セパレータ１０ａ，１０ｂを用いることにより、その両表面１０７、１０８にそれぞれ密接する４枚の電極兼拡散層４５ａ〜４５ｄはその長穴１０６を通る空気と接触し、カソード反応がおこなわれる。

一方、アノード側セパレータ１１ａ〜１１ｃは、図８、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、波板状の樹脂で構成されている。このように材料に樹脂を用いた場合、軽量で成型が容易であること、複雑な溝形状の量産も可能である。アノード側セパレータ１１ａ〜１１ｃは、第１の実施形態及びその変形例に用いられるそれぞれのセパレータを使用することができるが、両側が膜電極組立体４ｂ，４ｃ側の電極兼拡散層４１ｂ、４１ｃと接触する第２アノード側セパレータ１１ｂについては、その両面に形成される燃料用通路１１１ｂ，１１２ｂは共に膜電極組立体側燃料用通路であるため、両者が同じ体積となるように構成されることが好ましい。一方、両端に位置する第１及び第３アノード側セパレータ１１ａ，１１ｃは、膜電極組立体４ａ，４ｄの電極兼拡散層４１ａ、４１ｄと接触する膜電極組立体側燃料用通路１１１ａ，１１１ｃの体積がハウジング側通路１１２ａ，１１２ｃよりも大きくなるように、図５Ａ又は図５Ｂに示した形状のものを使用することができる。

本第２実施形態における連結燃料電池本体１２は、図８に示す方向に配置されている場合には、それぞれのアノード側セパレータ１１ａ〜１１ｃの下端が燃料用通路の導入口として機能し、上端が燃料用通路の排出口として機能する。すなわち、中間タンク５４に貯留されている液体燃料５５に連結燃料電池本体１２の全体が浸漬されて配置されており、各燃料用通路１１１ａ〜１１１ｃ、１１２ｂには、液体燃料が充填されている。この状態で、発電が開始すると、当該燃料用通路１１１ａ〜１１１ｃ、１１２ｂに充填されている液体燃料は、アノード反応により二酸化炭素とプロトンに分解され、二酸化炭素は排出口側に移動する。これにより、当該燃料用通路１１１ａ〜１１１ｃ、１１２ｂに充填されている液体燃料は、上昇して排出口側へ移動し、各導入口から中間タンク５４に蓄積された液体燃料５５が当該燃料用通路へ侵入する。

このように、アノード側セパレータを上記構成とすることにより、発電時において、特別な機構を必要とすることなしに、アノード側へ液体燃料を供給し、流動させることができる。したがって、４つの燃料電池本体を用いた連結燃料電池本体１２のそれぞれのアノードに液体燃料を供給するための構成が不要となり、連結燃料電池本体１２の出力の増加にともなう自己消費電力の増加を少なくすることができる。なお、本第２実施形態においても、液体燃料の導入口、排出口は相対的なものであり、燃料電池本体の一方向によって、両者が入れ替わる場合がある。

ここで、それぞれのカソード側セパレータ１０ａ及び１０ｂと、それぞれの膜電極組立体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄとの間に配置される電極兼拡散層４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、及び４５ｄの中より、代表して電極兼拡散層４５ａの正面図を図３０に示し、その側面図を図３１に示し、その背面図を図３２に示す。なお、それぞれの電極兼拡散層４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、及び４５ｄは、同じ構成を有しているため、これらを代表して電極兼拡散層４５ａの構成について説明する。図３０、図３１、及び図３２に示すように、電極兼拡散層４５ａは、例えば、カーボンペーパにより形成される電極兼拡散部６１０ａを有しており、この電極兼拡散部６１０ａの周囲全体には、例えば導電性ゴムシートにより形成されるパッキン６１０ｂが配置されている。このように電極兼拡散部６１０ａの外周全体にパッキン６１０ｂが形成されていることにより、それぞれのカソード側セパレータ１０ａ及び１０ｂにおいて、導入口１０３ａ、１０３ｂから導入された酸素を液体燃料中に漏出させることなく、排出口１０４ａ及び１０４ｂへ送り出すことが可能となっている。

なお、このような構成に対して、それぞれのアノード側セパレータとそれぞれの膜電極組立体との間に配置されるそれぞれの電極兼拡散層４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、及び４１ｄは、例えばカーボンペーパにより形成されており、パッキン等のシール部は形成されていない。

また、各電池の出力は、カソード側及びアノード側のセパレータが非導電体である樹脂で構成されており、集電体として機能しないため、それぞれの膜電極組立体の両面に付されているそれぞれの電極兼拡散層４１ａ〜４１ｄ，４５ａ〜４５ｄから集電する。この際、各電極が、ショートしないように接続することが必要である。具体的には、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、４個直列に接続する場合、あるいは図１１Ｃ及び図１１Ｄに示すように、２個並列を直列に接続する場合などが挙げられる。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、図８の燃料電池システムの個々の燃料電池本体を４個直列に接続する場合の配線図である。図１１Ｃ及び図１１Ｄは、図８の燃料電池システムの個々の燃料電池本体を２個並列に接続し、さらにそれらを直列に接続する場合の配線図である。上述のように、本第２実施形態に係る連結燃料電池本体１２においては、それぞれの燃料電池本体の同じ極が対向するように配置されているため、図１１Ａ〜図１１Ｄに示すように正極と負極とは交互に配置されないこととなり、４つの燃料電池本体を接続するには、図１１Ａ〜図１１Ｄに示すように配線することが必要である。

具体的には、図１１Ａ及び図１１Ｂの４個直列に接続する場合は、得られる電圧が各燃料電池本体の４倍となり、高出力を得ることができるが、各燃料電池本体の１つでも電圧効果または使用不可能となると全体に影響を与えるというデメリットを有する。

図１１Ｃ及び図１１Ｄの２個並列をさらに直列に接続する場合は、燃料電池本体の１つが電圧効果または使用不可能になるような場合が生じたとしても電圧が維持されるというメリットがある。特に、後述するように、その配置方向によってはアノードを流動する液体燃料の量が変化し、電圧が降下するおそれが生じる可能性を有するような場合にあっては、このように接続することで、当該電圧降下に対処することができ、より望ましい。

図１２は、図８の燃料電池本体１２に用いられるアノード側セパレータの変形例を示す図である。図１２に示すアノード側セパレータ１１ｄ〜１１ｆは、図６に示すアノード側セパレータ１１ｚと同じ構成であるが、その一方向を互い違いとなるようにハウジング２０に組込まれる。すなわち、波形の頂線１１５ｄ、１１５ｆ、及び１１５ｅにおいて、それぞれが、アノードの燃料供給口と排出口とを結ぶ線に対して角度α又は角度−αとなるように交互に傾斜するように設けられている。

このように構成することにより、燃料用通路を通過する液体燃料の量を、連結燃料電池本体１２の配置方向によらずに、連結燃料電池本体１２を構成するいずれかの燃料電池本体では確保することができ、出力の低下を少なく抑えることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図１４は、本第３実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。本第３実施形態に係る燃料電池システム１ｂは、上記第１実施形態に係る燃料電池システム１と概略同じ構成であり、相違点を中心に説明する。

本第３実施形態に係る燃料電池システム１ｂはメタノールから直接的にプロトンを取り出すことにより発電を行なう直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）を用いた燃料電池システムであり、燃料電池本体２１２の構成は上記第１実施形態に係る燃料電池システム１と共通する。

図１４に示すように燃料電池本体２１２は、その全体が燃料供給のための補機である中間タンク２５４の内部に配置されており、中間タンク２５４に収容されている液体燃料５５に完全に浸漬された状態とされている。

また、本第３実施形態に用いられる燃料電池本体２１２の構成を示す測面図を図１５に示し、その正面図を図１６に示し、その上面図を図１７に示す。図１５、図１６、及び図１７に示すように、燃料電池本体２１２は、３つの膜電極組立体と、１つのアノード側セパレータと、２つのアノード側及びカソード側兼用セパレータと、１つのカソード側セパレーターとを所定の配置順に配置した構成であり、３つの燃料電池本体を厚み方向に複数密着して連結した構成である。

具体的には、図１５〜図１７に示すように、底壁及び上壁が設けられていないハウジング２２０の内側に、例えば樹脂からなる絶縁材３０１ａ、３０１ｂとの間に３つの燃料電池本体を連結させて配置させた構成を有する連結体が組み込まれている。この連結体は、図１５における図示右端から順に、カソード側セパレータ２１０、電極兼拡散層２４１ａ、第１膜電極組立体２０４ａ、電極兼拡散層２４５ａ、第１アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａ、電極兼拡散層２４１ｂ、第２膜電極組立体２０４ｂ、電極兼拡散層２４５ｂ、第２アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ｂ、電極兼拡散層２４１ｃ、第３膜電極組立体２０４ｃ、電極兼拡散層２４５ｃ、及びアノード側セパレータ２１３が、互いに密着するように配置された構成を有している。上記第２実施形態においては、同じ極同士が対向するようにそれぞれのアノード及びカソードが配列されているのとは異なり、本第３実施形態においては、電気的に直列でつながるように異なる極同士が対向して配置され、アノードとカソードが交互になるように配置されて連結された構成を有している。なお、図１５〜図１７において、３０２はカソードに空気（酸素）を供給する供給口であり、３０３は空気を排出する排出口である。また、連結燃料電池本体２１２の両端には、発電される電力を出力可能なそれぞれの接続端子２６０が設けられている。

また、連結燃料電池本体２１２が備えるそれぞれの電極兼拡散層２４１ａ，２４５ａ、２４１ｂ、２４５ｂ、２４１ｃ、及び２４５ｃは、互いに同じ構成を有しており、これらの中から代表して電極兼拡散層２４１ａの正面図を図２７に示し、その側面図を図２８に示し、その背面図を図２９に示す。

図２７〜図２９に示すように、電極兼拡散層２４１ａは、例えばカーボンペーパーからなる電極兼拡散部５１０ａとその周辺に配置された例えば導電性ゴムシート材からなるパッキン５１０ｂから構成される。パッキン５１０ｂには空気が通る導入口５０３と排出口５０４とが貫通穴として形成されている。

また、それぞれのセパレータの外周部分には、例えばカーボン材からなる導電性の材料が配置されており、セパレータの主要部が非導電性の材料で形成されているような場合であっても、上記外周部分を用いて直列に連結することが可能となっている。各セパレータの構成について図面を用いて説明する。

まず、カソード側セパレータ２１０の正面図を図１８に示し、その背面図を図１９に示し、図１８のセパレータ２１０におけるＣ−Ｃ’線断面図を図２０に示す。図１８〜図２０に示すように、カソード側セパレータ２１０は、厚み方向に扁平な非導電性の樹脂製の板状本体２１０ａで構成され、その外周部全体には例えば導電性材料の一例であるカーボン材により形成された導電部２１０ｂが設けられている。

また、図１８に示すように、カソード側セパレータ２１０の正面側の表面には、酸素用通路を構成する溝２０６が形成されており、この溝２０６は、同じ面に貫通穴として設けられた導入口２０３から排出口２０４まで一続きにて形成され、板状本体２１０ａの上端と下端との間を蛇行する形状を有している。また、溝２０６に導入される空気（酸素）は電極兼拡散層２４１ａ等のパッキン５１０ｂで液体燃料と遮断することが可能となっている。従って、連結燃料電池本体２１２の酸素用通路は、導入口２０３及び排出口２０４以外からは、その内部に異物が侵入できないように構成されている。なお、図１９に示すように、カソード側セパレータ２１０の背面側表面は、絶縁材３０１ａと連結される端部となるため、溝は形成されていない。

次に、第１アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａと第２アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ｂとは、互いに同じ構成を有しているため、これらの中から代表して第１アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａの正面図を図２１に示し、その背面図を図２２に示し、図２１のセパレータにおけるＤ−Ｄ’線断面図を図２３に示す。

第１アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａは、厚み方向に扁平な非導電性の樹脂製の板状本体３１０ａとして形成されており、その外周部全体に例えば導電性材料の一例であるカーボン材により形成された導電部３１０ｂが形成されている。また、第１アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａにおいて、図２１に示す側の表面はカソード側セパレータとしての機能を有しており、また、図２２に示す側の表面はアノード側セパレータとしての機能を有している。

図２１に示す側の表面には酸素用通路を構成する溝が形成されており、この酸素用通路の溝３０６は、同じ面に設けられた導入口３０５から排出口３０４まで一続きに形成されており、板状本体３１０ａの上端と下端との間を蛇行する形状を有している。

また、図２２に示す側の表面には図示上下方向に延在するように形成された縦溝３０７が複数配列されており、これらの縦溝３０７により燃料用通路を形成することが可能となっている。このようにそれぞれの縦溝３０７が形成されていることにより、第１アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａの端部よりそれぞれの縦溝３０７、すなわち燃料用通路内に液体燃料を導入することが可能となっている。なお、これらの縦溝３０７の形状は図５Ｂで示した形状のものを採用している。

また、第１アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａの導電部３１０ｂに形成された導入口３０５及び排出口３０４は、図２２に示す側の表面に形成された縦溝３０７とは連通されないように形成されており、さらにそれぞれの配置は、カソード側セパレータ２１０の導入口２０３及び排出口２０４の配置と合致するように形成されている。

また、アノードに用いられるアノード側セパレータの構成を示す正面図を図２４に示し、その背面図を図２５に示し、図２４のアノード側セパレータにおけるＥ−Ｅ’線断面図を図２６に示す。

図２４〜図２６に示すように、アノード側セパレータ２１３は、例えば非導電性材料の樹脂から作成された薄板状の本体４１０ａと、その外周部に例えば導電性材料の一例であるカーボン材により形成された導電部４１０ｂとを備えている。さらに、アノード側セパレータ２１３は、図２４に示す側の表面において、燃料用通路として図示上下方向に延在するように形成された縦溝４０６を複数配列させて備えている。このアノード側セパレータ２１３は、アノードに供給された全ての液体燃料を電極兼拡散層２４５ｃを介して膜電極組立体２０４ｃに接触させることができる。また、図２４及び図２５に示すように、導電部４１０ｂにおける図示両角部分には、貫通穴４０３、４０４が形成されており、これらの貫通穴４０３、４０４は、図２４に示す側の表面に形成された縦溝４０６とは連通されないように形成されており、さらにそれぞれの配置は、カソード側セパレータ２１０の導入口２０３及び排出口２０４の配置と合致するように形成されている。なお、図２５に示すように、アノード側セパレータ２１３における背面側の表面は絶縁材３０１ｂと連結される端部となるため、溝は形成されていない。

それぞれのセパレータ及び電極兼拡散層が上述のような構成を有していることにより、図１５に示すような連結燃料電池本体２１２を形成することができる。このように形成された連結燃料電池本体２１２においては、アノード側セパレータ２１０における導入口２０３と排出口２０４の位置と、それぞれのアノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａ、２１１ｂにおける導入口３０５と排出口３０４との位置、さらにカソード側セパレータ２１３におけるそれぞれの貫通穴４０３と４０４との位置は、互いに合致されるように配置されていることより、隣り合うカソードにおけるそれぞれの導入口及び排出口を互いに連結することができるとともに、図１５に示すように、連結燃料電池本体２１２の外部に備えられる１つの供給口３０２と１つの排出口３０３とに、それぞれの導入口及び排出口を連通させることができる。

また、図１４に示すように、連結燃料電池本体２１２の外部に備えられた供給口３０２は、空気供給管を介して中間タンク５４の外部に設けられた空気ポンプ５６に連通されており、排出口３０３は、空気排出管を介して中間タンク５４の外部に設けられた排出口３０３ｂに連通されている。このように構成されていることにより、図１４において、空気ポンプ５６の駆動により矢印９２に示すように空気供給管及び供給口３０２を通して連結燃料電池本体２１２の内部に送り込まれた空気が、カソード側セパレータ２１０の溝２０６と電極兼拡散層２４１ａの表面とで形成された酸素用通路と、第１及び第２アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａ、２１１ｂにおける溝３０６と電極兼拡散層２４１ｂ、２４１ｃの表面とで形成された酸素用通路に供給され、当該酸素用通路を通過した余剰空気が、矢印９３に示すように排出口３０３及び３０３ｂを通して連結燃料電池本体２１２の外部に排出される。

また、連結燃料電池本体２１２においては、第１及び第２アノード側及びカソード側兼用セパレータ２１１ａ、２１１ｂにおける縦溝３０７と電極兼拡散層２４５ａ、２４５ｂの表面とで形成された燃料用通路と、アノード側セパレータ２１３の縦溝４０６と電極兼拡散層２４５ｃの表面とで形成された燃料用通路とに、中間タンク５４内に収容された液体燃料５５を供給することが可能となっている。例えば、図１４に示すように連結燃料電池本体２１２が中間タンク５４に配置されているような場合にあっては、連結燃料電池本体２１２における図示下端に位置される上記それぞれの燃料用通路の端部が、液体燃料の導入口として機能し、上端側の端部が排出口として機能する。

すなわち、連結燃料電池本体２１２は、中間タンク５４に収容されている液体燃料５５にその全体が浸漬されて配置されており、それぞれの燃料用通路を形成する縦溝３０７、４０６内には、液体燃料が充填された状態とされている。この状態で、連結燃料電池本体２１２にて発電が開始されると、それぞれの縦溝３０７、４０６に充填されている液体燃料は、アノード反応により二酸化炭素とプロトンに分解され、二酸化炭素は排出口側に移動する。これにより、それぞれの縦溝３０７、４０６に充填されている液体燃料は、上昇して排出口側へ移動するとともに、中間タンク５４に収容されている液体燃料５５がそれぞれの導入口からそれぞれの燃料用通路へ供給されることとなる。

このように、アノード側セパレータを上記構成とすることにより、発電時において、特別な機構を必要とすることなしに、アノード側へ液体燃料を供給し、流動させることができる。したがって、３つの燃料電池本体を用いた連結燃料電池本体のそれぞれのアノードに液体燃料を供給するための構成が不要となり、連結燃料電池本体の出力の増加にともなう自己消費電力の増加を少なくすることができる。なお、本第３実施形態においても、液体燃料の導入口、排出口は相対的なものであり、燃料電池本体の配置方向によって、両者が入れ替わる場合がある。

なお、本第３実施形態においては電極兼拡散層５１０の周辺に配置されたパッキン５１０ｂの材料として導伝性ゴムシート材を用いた例について示したが、この材料が非導電性の材料であってもよい。また、接着性があるシール材や液性加熱硬化型シール材を用いてもよい。

また、それぞれのセパレータの外周部分において、導電性を有する導電部２１０ｂ、３１０ｂ、４１０ｂが形成されていることにより、それぞれのセパレータの主要部が非導電性の材料にて形成されるような場合であっても、上記それぞれの導電性の外周部分を用いて、それぞれの燃料電池本体を直列に連結することができる。従って、連結燃料電池本体２１２の外部に連結用の外部配線を要することなく、アノードとカソードが交互になるように異なる極同士が対向して配置されて連結された連結燃料電池本体を構成することができ、簡単な構成を保ちながら連結における自由度を高めることができる。

なお、上記第２実施形態の連結燃料電池本体１２、及び上記第３実施形態の連結燃料電池本体２１２においては、それぞれの燃料電池本体の密着性を高めるため、ボルトや板を用いて、ハウジング２０、２２０を締結するような場合であってもよい。

また、上記第１実施形態、上記第２実施形態、及び上記第３実施形態の燃料電池システム１、１ａ、及び１ｂは、小型で、水分の外部放出がほとんどないため、携帯電子機器などに好適に用いることができる。図１３Ａ及び図１３Ｂは、図１、図７、又は図１４に示す燃料電池システム１、１ａ、１ｂを燃料電池パックとして、ノート型パーソナルコンピュータ用の電池として用いる場合の模式斜視図である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように燃料電池システム１、１ａ、及び１ｂは小型に構成することができるため、これを用いてノート型パーソナルコンピュータ用の燃料電池パック９を構成し、ノート型パーソナルコンピュータの本体６に付属させた場合であっても、携帯の邪魔にならず好適に用いることが可能となる。

上記実施の形態において、電極兼拡散層にはカーボンペーパを使用しているが、他の材料を使用してもよい。例えば、例えばステンレス材料からなる発泡金属を用いることもできる。

図７の燃料電池システムでは、２つのカソード側セパレータを連結し、カソードへの空気の導入および排出は１個所ずつで構成したが、これに限られるものではなく、それぞれのカソード側セパレータにそれぞれ空気を導入して排出する構成にしてもよい。

また、例えば、図７の燃料電池システムに用いられるアノード側セパレータ１１ｂに、上端から下端まで所定の傾きを持って直線状に伸びる溝を両面に付して当該両面に燃料用通路を形成するようにした場合、表面と裏面とで溝の傾き方向を互い違いにすることができる。このように構成することにより、図７の燃料電池システムに波板状以外のセパレータを用いることが可能であり、連結燃料電池本体の配置方向によらずに少なくとも１つの燃料電池本体の液体燃料の流量を確保することができる。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

本発明における第１実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。 図１の燃料電池システムに用いられる燃料電池本体の概略構成を示す図である。 図２の燃料電池本体のカソードに用いられるカソード側セパレータの構成を示す平面図である。 図３Ａのカソード側セパレータの平面図におけるＡ−Ａ’線断面図である。 図２の燃料電池本体のアノードに用いられるアノード側セパレータの構成を示す図であって、ハウジングに組み込まれた状態を示す一部断面斜視図である。 図４Ａのアノード側セパレータの上面断面図である。 図４Ａのアノード側セパレータの頂線沿いの方向における液体燃料の流動状態を説明する説明図である。 第１の変形例にかかるアノード側セパレータの上面断面図である。 第２の変形例にかかるアノード側セパレータの上面断面図である。 第３の変形例にかかるアノード側セパレータの一部断面斜視図である。 図６Ａのアノード側セパレータのみの構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。 図７の燃料電池システムに用いられる燃料電池本体の概略構成を示す斜視図である。 図７の燃料電池システムに用いられる燃料電池本体の概略構成を示す側面図である。 図９Ａの燃料電池本体の上面図である。 図９Ａ及び図９Ｂの燃料電池本体のカソードに用いられるカソード側セパレータの平面図である。 図１０Ａのカソード側セパレータの平面図におけるＢ−Ｂ’線断面図である。 図８の燃料電池本体の配線図であって、４個直列に接続する場合の配線図である。 図８の燃料電池本体の配線図であって、４個直列に接続する場合の配線図である。 図８の燃料電池本体の配線図であって、２個並列を直列に接続する場合の配線図である。 図８の燃料電池本体の配線図であって、２個並列を直列に接続する場合の配線図である。 図８の燃料電池本体に用いられるアノード側セパレータの変形例を示す図である。 図１及び図７の燃料電池システムを燃料電池パックとして、ノート型パーソナルコンピュータ用の電池として用いる場合の模式斜視図であり、ノート型パーソナルコンピュータが開いている状態を示す図である。 図１３Ａのノート型パーソナルコンピュータが閉じている状態を示す図である。 本発明の第３実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。 図１４の燃料電池システムに用いられる燃料電池本体の概略構成を示す側面図である。 図１５の燃料電池本体の正面図である。 図１５の燃料電池本体の上面図である。 図１５の燃料電池本体におけるカソード側セパレータの構成を示す正面図である。 図１８のカソード側セパレータの背面図である。 図１８のカソード側セパレータにおけるＣ−Ｃ’線断面図である。 図１５の燃料電池本体のカソード及びアノードに用いられるカソード側セパレータ及びアノード側セパレータの構成を示す正面図である。 図２１のセパレータの背面図である。 図２１のセパレータにおけるＤ−Ｄ’線断面図である。 図１５の燃料電池本体におけるアノード側セパレータの構成を示す正面図である。 図２４のアノード側セパレータの背面図である。 図２４のアノード側セパレータにおけるＥ−Ｅ’線断面図である。 図１５の燃料電池本体において用いられる電極兼拡散層の構成を示す正面図である。 図２７の電極兼拡散層の側面図である。 図２７の電極兼拡散層の背面図である。 図１５の燃料電池本体のカソード側に用いられる電極兼拡散層の構成を示す正面図である。 図３０の電極兼拡散層の側面図である。 図３０の電極兼拡散層の背面図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 燃料電池システム
２ 燃料電池本体
３ アノード
４ 膜電極組立体
５ カソード
１０ カソード側セパレータ
１１、１１ｘ、１１ｙ、１１ｚ、１１ａ〜１１ｆ アノード側セパレータ
１２、２１２ 連結燃料電池本体
２０ ハウジング
４１、４５、４１ａ〜４１ｄ、４５ａ〜４５ｄ 電極兼拡散層
４２ アノード触媒
４３ 電解質膜
４４ カソード触媒
１０１、１０１ａ 板状本体
１０２ 溝
１１１、１１１ｘ〜１１１ｚ 膜電極組立体側通路
１１２、１１２ｘ、１１２ｚ ハウジング側通路
１１３、１１５ 頂線
３０１ 燃料供給口
３０２ 排出口

Claims (21)

1. 厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたアノード側セパレータ（１１）を有するアノード（３）と、カソード（５）と、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体（４）とを有する燃料電池本体（２）を備え、少なくとも上記燃料電池本体の上記アノード側が液体燃料（５５）中に浸漬するように配置されることを特徴とする燃料電池。
2. 上記アノードに供給される液体燃料を貯留し、上記燃料電池本体の少なくとも上記アノード側が上記液体燃料中に浸漬するように配置される容器（５４）を備え、
   上記燃料電池本体は、上記アノード側セパレータの表面に設けられた凹凸と上記膜電極組立体の表面によって囲まれた領域を、上記液体燃料が流動する燃料用通路（１１１、１１２）として画定し、
   上記燃料用通路は、上記液体燃料の導入口（３０１）から当該導入口よりも高位置に設けられた排出口（３０２）まで略一方向に延在して、当該導入口と当該排出口とを連通する請求項１記載の燃料電池。
3. 上記アノード側セパレータは波形状に形成された板体（１１０）で構成される請求項１又は２に記載の燃料電池。
4. 上記アノード側セパレータは、上記膜電極組立体に接触しない側の表面に形成される谷部（１１２ｘ）に対して、前記膜電極組立体に接触する側の表面に形成される谷部（１１１ｘ）が大きくなるような波形状（１１０ｘ）に形成されている請求項３に記載の燃料電池。
5. 上記アノード側セパレータは、その表面から裏面にまで貫通する貫通穴（１１６）を有し、当該貫通穴は上記表面側の燃料用通路と上記裏面側の燃料用通路とを連通する燃料用通路となる請求項３又は４に記載の燃料電池。
6. 上記略一方向に延在する燃料用通路（１１１ｚ、１１２ｚ）は、上記導入口と上記排出口とを結ぶ方向に対して傾斜して配置される請求項１から５のいずれか１つに記載の燃料電池。
7. 上記カソードは、厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたカソード側セパレータ（１０）を有する請求項１から６のいずれか１つに記載の燃料電池。
8. 請求項７に記載の上記燃料電池に用いられる上記燃料電池本体が厚み方向に複数密着して連結された連結燃料電池本体（１２）を有し、
   上記それぞれの燃料電池本体にて、上記アノード側セパレータ及び上記カソード側セパレータは、上記膜電極組立体に接している側の表面に上記凹凸を有し、隣接する上記それぞれの燃料電池本体同士にて同じ種類の上記セパレータ（１０ａ、１０ｂ、１１ｂ）を共用可能に、当該隣接するそれぞれの燃料電池本体の同じ極が対向して配置される燃料電池。
9. 上記共用されるカソード側セパレータ（１０ａ、１０ｂ）は非導電性材料で形成され、上記それぞれの膜電極組立体において当該カソード側セパレータと接される表面に配置されたそれぞれの導電性の拡散層（４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ）が上記それぞれのカソード側の電極となる請求項８に記載の燃料電池。
10. 上記連結燃料電池本体は、その全体が上記容器に収容された液体燃料に浸漬して配置される請求項８又は９に記載の燃料電池。
11. 上記共用されるカソード側セパレータは、厚み方向に貫通して設けられたスリット状の長穴（１０６）を酸素用通路として備える請求項８から１０のいずれか１つに記載の燃料電池。
12. 上記長穴は蛇行した形状である請求項１１に記載の燃料電池。
13. 上記それぞれのアノード側セパレータにおいて、上記略一方向に延在する燃料用通路は、上記導入口と上記排出口とを結ぶ方向に対して傾斜して配置され、かつ、一の上記アノード側セパレータ（１１ｄ、１１ｆ）における上記傾斜方向が、その隣に配置される上記アノード側セパレータ（１１ｅ）における上記傾斜方向と逆向きである請求項８から１２のいずれか１つに記載の燃料電池。
14. 上記アノード側セパレータは、樹脂で形成されている請求項１から１３のいずれか１つに記載の燃料電池。
15. 請求項７に記載の上記燃料電池に用いられる上記燃料電池本体が厚み方向に複数密着して連結された連結燃料電池本体（２１２）を有し、
    上記それぞれの燃料電池本体にて、上記アノード側セパレータ及び上記カソード側セパレータは、上記膜電極組立体に接している側の表面に上記凹凸を有し、隣接する上記それぞれの燃料電池本体の異なる極が対向して配置され、
    当該隣接する燃料電池本体間において上記互いに異なる極同士を電気的に接続可能に、当該間に配置される上記セパレータの周部の少なくとも一部に導電性材料にて形成された導電部（２１０ｂ、３１０ｂ、４１０ｂ）が形成される燃料電池。
16. 上記セパレータにおいて、上記凹凸を形成する部分が非導電性材料にて形成され、上記導電部は上記周部全体に配置されて形成されている請求項１５に記載の燃料電池。
17. 厚み方向に扁平で表面に波形形状が形成されたアノード側セパレータ（１１）を有するアノード（３）と、厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成された非導電性のカソード側セパレータ（１０）を有するカソード（５）と、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体（４）とを有する燃料電池本体（２）を備えることを特徴とする燃料電池。
18. 厚み方向に扁平で表面に波形形状が形成されたアノード側セパレータ（１１）を有するアノード（３）と、非導電性のカソード側セパレータ（１０）を有するカソード（５）と、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体（４）とを有する燃料電池本体（２）を備え、上記燃料電池本体の少なくとも上記アノード側が液体燃料（５５）中に浸漬するように配置されることを特徴とする燃料電池。
19. 厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたアノード側セパレータ（１１）を有するアノード（３）と、カソード（５）と、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体（４）とを有する燃料電池本体（２）と、
    上記アノードに供給される液体燃料（５５）を収容し、上記燃料電池本体の少なくとも上記アノードを、当該液体燃料中に浸漬するように配置させる容器（５４）とを備え、
    上記燃料電池本体は、上記アノード側セパレータの表面に形成された上記凹凸と上記膜電極組立体の表面によって囲まれた領域を、上記液体燃料が流動する燃料用通路（１１１，１１２）として有し、
    当該燃料用通路は、当該燃料用通路の導入口（３０１）から、当該導入口よりも高位置に設けられた排出口（３０２）まで略一方向に延在するように配置されることを特徴とする燃料電池。
20. 厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたアノード側セパレータ（１１）を有するアノード（３）と、非導電性材料からなる厚み方向に扁平で表面に凹凸が形成されたカソード側セパレータ（１０）を有するカソード（５）と、上記アノードと上記カソードとの間に存在する膜電極組立体（４）とを有する燃料電池本体（２）と、
    上記アノードに供給される液体燃料（５５）を収容し、上記燃料電池本体の少なくとも上記アノードを、当該液体燃料中に浸漬するように配置させる容器（５４）とを備え、
    上記燃料電池本体は、上記アノード側セパレータの表面に形成された上記凹凸と上記膜電極組立体の表面によって囲まれた領域を、上記液体燃料が流動する燃料用通路（１１１，１１２）として有し、
    当該燃料用通路は、当該燃料用通路の導入口（３０１）から、当該導入口よりも高位置に設けられた排出口（３０２）まで略一方向に延在するように配置されることを特徴とする燃料電池。
21. 上記膜電極組立体において、当該カソード側セパレータと接される表面に配置された導電性の拡散層（４５）が上記カソード側の電極となる請求項２０に記載の燃料電池。
    
    

Images