JP2006173067A

JP2006173067A - 燃料電池

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Publication number: JP2006173067A
Application number: JP2004367978A
Authority: JP
Inventors: Tsuneaki Tamachi; 恒昭玉地; Fumiharu Iwasaki; 文晴岩崎; Kazutaka Yuzurihara; 一貴譲原; Takashi Sarada; 孝史皿田; Toru Ozaki; 徹尾崎; Takamasa Yanase; 考応柳瀬
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2024-12-20
Also published as: JP4773081B2

Abstract

【課題】大気に暴露したカソード極で、空気の供給を阻害することなく、発電によって生じた水を速やかにカソード極から排出するようにした燃料電池を提供する。
【解決手段】カソード極を外気に暴露する開口部２２１を設ける。この開口部２２１は鋭角である頂点を有する多角形状とする。また、押さえ棒と押さえ棒の間に通気性を持たせるために、間隔を設けて配置する。複数並べられた押さえ棒の間隔は、カソード極の集電体が内包する小胞体の平均粒径よりも大きくする。さらに、複数本の押さえ棒が延長線上で各々交点を有する様に配置することである。複数本の押さえ棒が延長線上で交点を有する様に配置する時、複数本の押さえ棒が延長線の交点がカソード極の開口部２２１の外に来るように押さえ棒を配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池のカソード極に関するものである。特に、カソード極を大気に暴露した状態で使用する電極に関する。

従来、固体高分子形燃料電池では、発電に伴いカソード極においては、高分子電解質膜を透過したプロトンと大気中の酸素が反応し、水が生成する。この時生成した水を放置すると、生成した水がカソード極に滞留し、やがて、カソード極反応で必要とする酸素の取り込みを阻害し、出力が低下する。

そのため、カソード極で生成した水分を吸水剤によって処理する燃料電池が知られている（例えば特許文献１参照。）。
特開平７−３２６３６１号公報

一般に、吸水剤は水分を含むことで、膨張し、乾燥時には収縮する性質を有する。そのため、電極近傍に配置した場合、膨張や収縮による体積変化が電極を損傷し、最悪の場合発電を持続できない危険性がある。また、野外で暴露した状態で利用する携帯機器等のアプリケーションでは、過熱や紫外線の影響により吸収剤の吸水性能が低下することもある。

上記の課題を解決するためには、大気に暴露したカソード極で、空気の供給を阻害することなく、発電によって生じた水を速やかにカソード極から排出することで、出力の安定した燃料電池を提供する。さらに、本発明により、野外で利用可能な携帯機器に適用した小型で軽量な燃料電池を提供する。

本発明の発電素子は、プロトン導電性の電解質膜（以下、ＰＥＭと略す）に対峙したアノード極とカソード極を備え、それぞれ、触媒層とガス拡散層で構成される。更に、両極の外側に集電体を配置する。この時、カソード極は外気に暴露され、大気中の酸素を酸化剤として用いる。カソードの集電体として、ガスの通気性の高い金属材料を用いる。集電体材料と発電素子の接触抵抗を低減させるため、発電素子に押し付け部を用いて集電体材料を密着させる必要がある。

この時、平板形状の押し付け部を用いて、集電体材料を発電素子に密着させることができる。この平板形状の押し付け部に、カソード極が接する部位に、カソード極を外気に暴露することが出来る開口部を設ける。この開口部は導水の指向性を有する形状とする。導水の指向性を有する形状とは、少なくとも所望の導水方向に鋭角である頂点を有する多角形状とする。

または、押し付け部として、複数本の押さえ棒を用いることもできる。この時、押さえ棒と押さえ棒の間に通気性を持たせるために、押さえ棒と押さえ棒の間に間隔を設けて配置する。この複数本の押さえ棒に導水の指向性を付与するために、連続した押さえ棒の配置を規定する。その規定の１つは、押さえ棒と押さえ棒の間隔は、カソード極の集電体が内包する小胞体の平均粒径よりも大きくすることであり、もう一つは、複数本の押さえ棒が延長線上で交点を有する様に配置することである。複数本の押さえ棒が延長線上で交点を有する様に配置する時、複数本の押さえ棒が延長線の交点がカソード極の開口部の外に来るように押さえ棒を配置する。

さらに、この押し付け部の開口部の端面を面取り加工を施す。この時、開口部の端面と通気性を有する集電体によって作られる角度をｂとすると、角度ｂが鋭角となるように面取り加工する。上述の角度ｂが鋭角にすることは、押し付けに用いる押さえ棒の断面を円形にすることでも可能である。

集電体材料を発電素子に密着させる押し付け部に、カソード極を外気に暴露することが出来る開口部を設け、この開口部が導水の指向性を有する形状とすることによって、大気に暴露したカソード極で、空気の供給を阻害することなく、発電によって生じた水を速やかにカソード極から排出する効果を発揮し、出力の安定した燃料電池を提供できる。さらに、本発明により、野外で利用可能な携帯機器に適用した小型で軽量な燃料電池を提供できる。

以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。

図１は本発明の発電素子１０の断面構造を示す。発電素子１０の構成は、プロトン導電性の電解質膜１（以下、ＰＥＭと略す）に対峙したカソード極とアノード極を備える。ここで、本発明のカソード極の場合において、プロトン導電性の電解質膜１の配置してある面から外気に向かって外側と呼び、外気から電解質膜１の存在する側へ向かって内側と呼ぶ。この時、プロトン導電性の樹脂からなる電解質膜１に接する外側の位置に微粒子状の触媒を担持したカーボン粒子を含むカソード触媒層２を配置する。カソード触媒層２の外側にはカソードガス拡散層３を配置する。カソードガス拡散層３は内側にＰＴＦＥなどで撥水処理を施したカーボン粒子で構成される導電性を有する撥水層を形成することができる。カソードガス拡散層３は長繊維糸のカーボン繊維が集合してなる緯糸と経糸とで構成される織物であるカーボン製の多孔質体をもちいることができる。更に、ガス拡散層３の外側に、ガス透過性を有する金属製のカソード集電体層４を配置する。アノード極もカソード極と同様に、アノード触媒層５、アノードガス拡散層６で構成され、更に、アノード集電体層７を配置する構造とした。また、カソード触媒層２とカソードガス拡散層３を平面方向から周囲を囲む様に、電子絶縁性と、プロトン絶縁性を兼ね備えたカソードガスケット８を配置する。アノード極も同様に、アノードガスケット９を配置する。

本発明の燃料電池で用いるプロトン導電性の電解質膜１は、常温で、プロトン導電性を示する樹脂であり、例えば、パーフルオロ樹脂膜やエンジニアリングプラスチックの複合化等のグラフト重合膜、部分フッ素化膜を用いることが出来る。

カソード触媒層２、及び、アノード触媒層５で用いる触媒は白金を担持したカーボンを用いることが出来る。また、触媒元素として、白金に限らず各種合金や酸化物を用いる事が出来る。

カソードガス拡散層３およびアノードガス拡散層６として、紙状の“カーボンファイバーペーパー”を用いることができる。カーボンファイバーペーパーは、短繊維をバインダーで結着させて作製したカーボン材料においては短繊維の１０ｍｍ以上を用いることができる。または、複数本の炭素繊維が集合してなる緯糸と経糸とで構成される織物を用いることが好ましい。この複数本の炭素繊維が集合してなる緯糸と経糸とで構成される織物を “カーボンクロス”を用いることが出来る。
カソードガス拡散層３およびアノードガス拡散層６で用いるカーボン材料の純度は８５％以上が好ましく、その密度は１．７２〜2.1ｇ/ｃｃが好ましい。繊維径は1〜２０μｍが好ましい。緯糸と経糸とで構成される織物の場合、緯糸および経糸の密度は１５〜２５本/ｃｍが好ましく。カーボン材料の密度は８〜２００ｇ／ｍ²を有することが好ましく、より好ましくは、８０〜２００ｇ／ｍ²を有することが好ましい。そのカーボン材料を無加重における厚さは１８０〜４５０μｍが好ましく、より好ましくは、２８０〜４００μｍである。その生地は、平編、フライス編、鹿の子編等を用いることができるが、平編みが好まれる。炭素材料の空孔度は70〜90％が好ましい。

カソード集電体層４は通気性能や通液性能以外にも、電子伝導性に富み、耐食性が高く、機械的強度を有することが要求される。そのため、機械的強度を持たせた骨格と電子伝導性を持たせた伝導層と耐食性を有する保護層に区分される３つの機能をそれぞれ異なる種類の材料で機能分担した材料で構成されていても良いが、先の３つの機能を金属の単体または合金でまかなうことも可能である。例えば、金属チタン、金属ニッケル、又は、ニッケルークロムの合金、又は、ステンレス鋼を使用した金属製多孔質体を用いてもよい。ここで、金属製多孔質の形状は、金属繊維の焼結体、粉末金属の焼結体、金属製ワイヤーを編んだ網やエキスパンドメタル、パンチングメタル（孔形状：丸穴、スリット、ヘリボン、角穴、スリット出窓スクリーン）を単独、又は組み合わせて用いることができる。特に、多孔率や通気の連通孔を考慮すると、金属多孔質体として発泡金属体を用いることが最も望ましい。金属製多孔質体として、発泡金属体を用いた場合、骨格が海綿のように３次元の網目状になっているため、非常に高い多孔率により高い通気性能または通液性能を有する。発泡金属体の製法は、原粉粉末と、水溶性樹脂バインダーと、非水溶性炭化水素系有機溶剤である発泡剤と、必要に応じて添加される界面活性剤と、残部の水および不可避不純物とを混合してなる発泡スラリーを原料として、焼成された発泡焼結金属によって構成された発泡金属体でも良い。あるいは、発泡ウレタンに導電性処理を行ってからメッキをし、必要に応じて熱処理を伴うメッキプロセスで製造したものによって構成された発泡金属体でも良い。

カソード集電体層４はカソードにおいて生成した水蒸気が大気中に拡散し易いように、空孔度が６０％以上の金属製多孔質体を厚さ１ｍｍ以上で用いることができる。より好ましくは、空孔度が９０〜９８％の金属製多孔質体を厚さ１ｍｍ以上２ｍｍ以下で用いる。また、圧縮強度は０．０１〜０．１５Kg/mm³が好ましい。カソード集電体層４に発泡金属を用いる場合、空孔の平均の孔径は0.5mm〜3.2mmが好ましい。より好ましくは孔径が0.6mm以上で1mm未満であり、孔の個数は６〜５２個／インチであり、より好ましくは２７〜５２個／インチであり、比表面積は500〜7500ｍ²／ｍ³である。

カソード集電体層４を電極に組み込む際は、酸化防止のためのメッキや金属溶射等を行なうことが望ましい。メッキ剤としては金を用いることが望ましい。酸化皮膜の除去はサンドペーパーやサンブラストなどの物理的除去や塩酸、硫酸、硝酸等の酸性溶液で酸洗処理を行う方法を用いることが出来る。

カソード集電体層４を撥水化処理することで、反応によって生じた水蒸気や水を速やかに排出するため、前記金属製多孔質体の表面の少なくとも一部に撥水処理を施すことが望ましい。撥水化処理は純金をコートする方法、黒鉛等のカーボンをコートする方法、フッ素を含有する有機物をコートする方法、を用いることで可能となる。金をコートする方法は電解メッキ、無電解メッキ、溶射、蒸着、スッパリング等のいずれの方法を用いることができる。カーボンの場合は前述の方法のほかにバインダーと混合した溶液やスラリーを塗布することも可能である。ここで、フッ素を含有する有機物として、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、パーフルオロエチレン-プロペンコポリマー（FEP）、ポリビニリデンフルオライド（PVdF）、エチレン-クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ECTFE）などを用いることができる。ポリビニリデンフルオライド（PVdF）を用いる場合は、Ｎ−メチルピロリドン等の有機溶媒に希釈後、コートする方法を用いることができる。

ここで、アノード触媒層５、アノードガス拡散層６、およびアノード集電体層７についても、カソード極で用いた構成および処理の手法を同様に用いることができる。

ここで、図２に上述した発電素子１０を用いた燃料電池システムについて説明する。発電素子１０のアノード側にはアノード板１２を配置する。アノード板１２には、発電素子に燃料を供給する燃料供給部１１を設け、燃料が漏れないようにシールする。発電素子１０で用いる燃料は燃料容器１６から燃料供給管を介して供給される。また、発電素子１０のカソード側には、カソード板２０を配置する。カソード板２０には、絶縁処理を施したボルト１３を通すための通し穴２１を開け、発電素子１０のカソード極が外気と開放される通気部２２を設ける。さらに、通気部２２で導水された水を捕集するための捕水材２３を配置する。カソード板２０の捕水材２３と回収容器１７の間を導水管１４で接続する。導水管１４は捕水材２３で捕集された液体の水を回収容器１７へ導く役目を果たす。また、回収容器１７内は、液体の水を効率よく回収し、捕捉しておくための図示しない吸水材を内包することが出来る。回収容器１７に内包することができる吸水材とは、架橋型ポリアクリル酸、架橋型ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニアルコール等に代表される高分子ポリマーや天然の素材を用いることができる。

発電素子１０のアノード集電体層７およびカソード集電体層４におのおの通電のためのリードが設けてあれば、アノード板１２およびカソード板２０は必ずしも、電子伝導性を有する必要はない。そのため、アノード板１２およびカソード板２０の材料としては、ステンレスや鋳鉄などのメッキ加工品以外にも、ポリエキレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、メタクリル酸樹脂、ポリフェニレンスルファイド、液晶ポリマー、ＡＢＳなどの高分子ポリマーなどの他、酸化アルミナや酸化ジルコニウムなどのセラミックスを用いることが出来る。

発電素子１０を構成する各部材間の密着度を上げることで、各部材間の接触抵抗を下げるために、カソード板２０とアノード板１２によって挟まれた発電素子１０はボルト１３を用いて、圧縮することができる。また、ボルト以外の方法で圧縮や固定を行っても良い。

図３に本発明の開口部２２１が導水の指向性を有する形状をとった場合を示す。カソード極で生成した水は、開口部２２１に達した際に、液体の表面張力からその比表面積を小さくする性質がある。そのため、導水させたい方向の開口部の開口面が狭くなるように鋭角である頂点を有する形状とすることで、水がその頂点方向に流れる性質がある。さらに、導水機能によって集められた水を逃がさないために、導水された先に捕水材２３を配置する。

さらに、導水の指向性を有する形状を有した開口部の端面を面取り加工を施す。この時、開口部の端面と通気性を有する集電体によって作られる角度をｂとすると、角度ｂが鋭角となるように面取り加工を施す。

この時、カソード板２０を一枚の材料で構成するのではなく、複数枚の板を組み合わせて上述した導水の指向性を有する形状を有した開口部の形状を実現しても良い。このときの本発明の構成を図４にしめす。さらに、後述する図５〜７にその構成を示す。

さらに、複数枚の板を組み合わせてカソード板２０を構成するだけではなく、板状のカソード板２０と押さえ棒３０を組み合わせて、導水の指向性を有する形状を有した開口部の形状を実現しても良い。この時、同一平面内に複数本の押さえ棒を間で通気性を持たせるために、押さえ棒と押さえ棒の間に間隔を設けて配置する。この押さえ棒と押さえ棒の間隔は、カソード極の集電体が内包する小胞体の平均粒径よりも大きくすることである。配置することになる。この様にカソード板２０と棒３０を組み合わせて作られる開口部２２２の構成を図５に示す。図５においては、押さえ棒３０が平行に配置されており、このとき、カソードで生成した水は、押さえ棒３０によって導水される一定の方向に制約させる。例えば、図５を例に取ると、上下方向に制約される。図５の例では、下方に保水材２３があるために水は保水材２３より排水される。この時のカソード板２０と押さえ棒３０を組み合わせて、導水の指向性を有する形状を有した開口部の形状を実現する際の押さえ棒と発電素子１０の位置関係を表す断面図を図８に示す。

更に、複数本の押さえ棒を用いる際に、押さえ棒に導水の指向性を付与するために、複数本の棒が延長線上で交点を有する様に配置することである。複数本の棒が延長線上で交点を有する様に配置する。この時、複数本の棒が延長線の交点がカソード極の開口部の外に来るように棒を配置する。

押さえ棒３０の延長線の交点が、カソード板２０に対して、一方向に配置してある場合の構成を図６に示す。この時、開口部２２３は短辺が同一方向に向く、多角形の集合体となる。さらに、短辺は捕水材２３上に位置する。

また、押さえ棒３０の延長線の交点が、カソード板２０に対して、２方向に配置してある場合の構成を図７に示す。この時、開口部２２４は短辺が２方向に向く、多角形の集合体となる。さらに、短辺は二つの捕水材２３のいずれか一方の上に位置する。

更に、押さえ棒を用いて、導水の指向性を有する形状を有した開口部の形状を実現する場合、その押し付けに用いる押さえ棒３２の断面を円形にすることもできる。この時の押さえ棒３２と発電素子１０の位置関係を表す断面図を図９に示す。

さらに、上述した押さえ棒が導水性の管３４であっても良い。つまり、押さえ棒が水分透過の機能を有した外側３４、と導水性を有する内側３３で構成された二重構造を有していても良い。この時の導水性管３４と発電素子１０の関係を示した構成を図１０に示す。

さらに、棒の表面を親水性の材料で被覆してもよい。この時、親水性の材料とは、光やその他の外的環境条件下においても、安定な材料であり、酸化ケイ素、酸化チタンなどの無機系の材料が好ましい。

また、その他の実施の形態として、押さえ棒３５内に被覆剤３６を挿入した場合の固定部の断面図を図１１に示す。

ここで、燃料電池の発電量は予め搭載した燃料の量によって、規制されている。つまり、予め搭載した燃料の量と発電量は比例関係が存在する。さらに、予め搭載した燃料の量と発電によって生じる水分量も比例関係が存在する。このことから、回収容器に配置する吸水剤の量を予め搭載した燃料の量と一定の比例定数を用いて配置する。この比例定数は、用いる燃料によって異なる。そのため、図２において、取り外し可能な水の回収容器１７と燃料容器１６は同時に交換できることとする。これによって、使い勝手のよい燃料電池システムができる。

燃料とする水素は水素発生物質と発生を促進する物質を組み合わせることで発生させる。ここに、水素発生物質と発生を促進する物質の組み合わせの例をそれぞれ括弧で括り、次に列挙する。（水酸化ナトリウム、金属アルミニウム）、（水素化ホウ素ナトリウム、水）、（水素化ホウ素ナトリウム、硫酸）、（水素化ホウ素ナトリウム、リンゴ酸）、（水素化ホウ素ナトリウム、クエン酸）、（水素化ホウ素ナトリウム、シュウ酸）、（水素化ホウ素ナトリウム、）、（水素化ホウ素ナトリウム、塩化コバルト）、（水素化ホウ素ナトリウム、塩化ニッケル）、（水素化ホウ素ナトリウム、金属コバルト粉末）、（水素化ホウ素ナトリウム、ニッケル粉末）、（水素化ホウ素ナトリウム、ホウ酸）、（水素化リチウム、水）、（水素化ナトリウム、水）、（水素化マグネシウム，水）、（水素化カルシウム、水）、（水素化アルミリチウム、水）。これらの水素発生物質として水素化ホウ素ナトリウムを用いる場合、水以外に、各種無機酸、有機酸、遷移金属の塩化物等を用いることができる。

本発明の電源を応用が可能な機器を下記の通り、分類して例示する。〔１〕２〜２０級Ｗの機器として、ノートパソコン，タッチパネル入力パソコン，映像機器用外付け電源，照明機器，ハンディクリーナをあげることができ、〔２〕１〜２Ｗ程度を必要とする機器として、デジタルスチルカメラ，ヘルス機器，携帯電話，ウェアラブル携帯電話，オーダーエントリーシステム端末，携帯プリンタ，電動工具，自動車電話，トランシーバ，ペン入力パソコン，電子ブックプレーヤ，液晶テレビ，ウェアラブルテレビ，電気シェーバ，を上げることができる。更に、〔３〕１Ｗ未満で動作できる機器、ウェアラブルパソコン，腕型ＰＨＳ，電子辞書，玩具，医療機器，ウェアラブル医療機器，ページャ，ウェアラブル電卓，ウェアラブルＧＰＳシステム，音声入力機器，メモリカード，テープレコーダ，ラジオ，ヘッドホンステレオ，ポータブルＤＶＤ，電子手帳，コードレスフォン子機，ポータブルＭＤ，ポータブルＣＤ，カムコーダー，ゲーム機器，を例示することができる。特に、本発明は〔２〕、〔３〕に示す小型または薄型が求められ、さらに軽量であることが必要なアプリケーションにおいて、有効な電源として最も寄与する。

本発明に基づき、カソード触媒層２およびアノード触媒層５が予め高分子電解質膜１に形成された市販の膜電極接合体の両側をカーボン製で繊維状のカソードガス拡散層３とアノードガス拡散層６を用いて挟持した。触媒層は短辺が２０ｍｍで、長辺が２５ｍｍの長方形とした。この電高分子電解質膜１の厚みは30μｍとした。この電高分子電解質膜１のカソード触媒層２およびアノード触媒層、共に、触媒として白金を0.3mg／ｃｍ²で分散（担持）させたカーボン粒子とプロトン導電性の高分子固体電解質により構成した。パッキンに用いたゴム硬度は約５０％で、厚さ200μｍを所望の寸法に切り出して使用した。この膜電極接合体の両側から挟持するカソードガス拡散層３とアノードガス拡散層６の厚さは３００〜４４０μｍの厚さとした。この両者のガス拡散層の表面に撥水性を施した。カソード集電体層４として、厚さ２．０ｍｍのニッケル製の発泡金属体（富山住友電工製、セルメット、品番＃４）を３０ｍｍ×４２ｍｍの寸法に切り出した。この金属多孔質体は、セル数が２７〜３３個／インチ、孔径が０．８ｍｍ、比表面積が約２５００m²／ｍ³の特性を有する。この金属多孔質体に電子を取り出すために厚さ０．１ｍｍ、幅７．０ｍｍのニッケル製のリード線を抵抗溶接により直接溶接した。撥水処理はフッ素を含有する樹脂の微粉末の分散溶液（デュポン製、DryFilm、RA）に浸漬し、カソード集電体層４の表面の全面をPTFE微粉末によって被覆し、１２０℃の温風乾燥庫にて２０分間、溶媒の除去を実施した。さらに、３００℃に加熱し、フッ素を含む樹脂による皮膜を発泡金属の全面に渡って広げた。撥水処理後、カソードガス拡散層３と接する面をサンドペーパー（1000番）により、研磨することで、前記フッ素を含有する樹脂の皮膜を除去した。

集電体の固定部として、直径１ｍｍで長さ４０ｍｍのステンレススチール製の棒を１３本配置した。

このセルに水素化ホウ素ナトリウムと塩化ニッケルをもちいて水素を作り、供給した。カソード側は約40%RH、25℃の大気に暴露した。

発電素子を示す図。発電部の構成を示す図。固定部を示す図。発電部の構成を示す図。固定部の配置を示す図。固定部の配置を示す図。固定部の配置を示す図。固定部の断面を示す図。固定部の断面を示す図。固定部の断面を示す図。固定部の断面を示す図。

符号の説明

１高分子電解質膜
２カソード触媒層
３カソードガス拡散層
４カソード集電体層
５アノード触媒層
６アノードガス拡散層
７アノード集電体層
８カソードガスケット
９アノードガスケット
１０発電素子
１１燃料供給部
１２アノード板
１３ボルト
１４導水管
１５燃料供給管
１６燃料容器
１７回収容器
３１カソード板
２１通し穴
２２空気取り入れ口
２３捕水剤
３０押さえ棒
３１押さえ棒
３２押さえ棒
３３導水部
３４導水性管
３５押さえ棒
３６被覆剤
２２１導水溝
２２２導水溝
２２３導水溝
２２４導水溝

Claims

プロトン導電性の樹脂からなる電解質層の一方の面に触媒層を有するアノード極を他方の面に触媒層を有するカソード極を有し、前記アノード極及び前記カソード極の電解質層と接する面の反対側の面にそれぞれ集電体層を有し、さらに、集電体層を押さえる固定部からなる固体高分子電解質型燃料電池において、前記集電体層がガス透過性の金属多孔質体からなり、この金属製の多孔質体を押さえる固定部が、導水する際に必要な指向性を有する構造とすることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
前記固定部が、板状でかつ、開口部を有していることを特徴とする請求項１記載の固体高分子電解質型燃料電池。
前記固定部に形成された開口部の端面とカソード極の通気性を有する集電体によって作られる面によって挟まれる角の角度が鋭角であり、且つ、その頂点に向かって角度が鋭角になる様に、前記固定部に形成された開口部の端面を曲面加工したことを特徴とする請求項１または２に記載の固体高分子電解質型燃料電池。
前記固定部が、同一平面内に複数本を並べた線材と、その線材を押さえる板で構成することで、導水する際に必要な指向性を持たせたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の固体高分子電解質型燃料電池。
前記固定部として用いた線材の延長線はカソード部の外側で交差する点を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の固体高分子電解質型燃料電池。
前記導水した水を回収する容器を備え、且つその容器の内部に吸水剤を内蔵したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の固体高分子電解質型燃料電池。