JP2006331926A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料を均一に供給し、発電が高効率な自発呼吸型の燃料電池を提供することを目的とする。
【解決手段】燃料供給口から供給された燃料を拡散させる拡散部と、前記拡散部から前記燃料を放出させる複数の開口を有する開口板と、を有する燃料供給部と、外部から酸素を導入する酸素導入部と、前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、を備え、前記開口板に設けられた前記複数の開口の開口率は、前記燃料供給口の近くで小さく前記燃料供給口から離れると大きくなる略放射状の分布を有することを特徴とする燃料電池を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池に関し、より詳細には、集電体の開口を介して発電部に燃料を供給する燃料電池に関する。

ノートパソコン、小型オーディオプレーヤやワイヤレスヘッドセットなどの小型電子機器の電源として、メタノールなどを燃料とした燃料電池が実用化されつつある。このメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ:Direct Methanol Fuel Cell）は、 自発呼吸型の燃料電池であり、燃料としてのメタノールが毛細管現象や拡散現象等により、燃料極まで自発的に輸送する。そして、燃料極で発生した活性化した水素元素（以下、プロトン）及び電子と、電解質膜を介して空気側から取り込んだ酸素ガスとの間で電気化学反応が生じ、電力が発生する。（例えば、特許文献１）。
また、これとは別に、炭素繊維を織り込んだカーボンクロスにより形成された集電体を用い、そのカーボンクロスは、集電体の表面に接する燃料ガスの流路溝の入口から出口に向かう方向に、その網目が徐々に粗くされている燃料電池も開示されている（特許文献２）。

しかし、自発呼吸型の燃料電池の場合、燃料を強制的に流す訳ではなく、所定のサイズの燃料供給口から燃料を自発的に輸送する。このため、燃料供給口の付近においては、燃料の供給量が多く、そこから燃料供給口から離れるにつれて供給量が低下し、供給量に分布が生ずる。このような供給量の分布は、発電バラツキが発生するため、メタノール燃料を燃料極へ安定供給することが必要である。
特開２０００−１０６２０１号公報 特開平８−１２４５８３号公報

本発明は、燃料を均一に供給し、効率良い発電をすることができる自発呼吸型の燃料電池を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
燃料供給口から供給された燃料を拡散させる拡散部と、前記拡散部から前記燃料を放出させる複数の開口を有する開口板と、を有する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記開口板に設けられた前記複数の開口の開口率は、前記燃料供給口の近くで小さく前記燃料供給口から離れると大きくなる略放射状の分布を有することを特徴とする燃料電池が提供される。

本発明によれば、保液シートの浸透度に反比例した、燃料極側集電体の開口率分布を形成し、且つ、その開口率分布は放射状を呈することから、発電バラツキが小さく、発電効率の高い燃料電池を提供することができ、産業上のメリットは多大である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の基本構成を表す概略断面図である。
すなわち、本実施形態の燃料電池は、燃料供給部２と、発電部４と、酸素導入部６と、がこの順に積層された構造を有する。
燃料供給部２は、メタノールなどの燃料を発電部４に供給する部分であり、その下面や側面などには燃料供給口１０が設けられている。燃料供給口１０には、メタノールなどの液体燃料が充填されたタンクなどが接続され、燃料供給口１０を介して液体燃料が燃料供給部２に供給される。なお、燃料は液体状のものには限定されず、例えば、固体状の燃料を昇華させて用いることも可能である。
一方、酸素導入部６は、外部から酸素を取り入れて発電部４に供給する部分である。
発電部４は、これら燃料と酸素との電気化学反応により電力を発生する。なお、これら各要素の具体的な構造については、後に詳述する。

そして、本実施形態においては、燃料供給部２に、拡散部２０と開口板４０とが設けられている。拡散部２０は、燃料供給口１０から供給された液体燃料を毛細管現象などにより面内方向に拡散させる役割を有する。開口板４０は、燃料供給口１０を中心として略放射状に開口率が変化する複数の開口（図示せず）を有し、拡散部２０において拡散した液体燃料は、これら開口を介して発電部４に供給される。すなわち、開口板４０に設けられた複数の開口の開口率は、面内方向において燃料供給口１０の近くで小さく燃料供給口１０から離れると大きくなる略放射状の分布を有する。なお、本願明細書において「開口率」とは、一定の面積当たりの開口の面積の割合をいうものとする。

図２は、燃料供給口１０が燃料供給部２の下面の中央部に設けられた場合の開口板４０における開口率の分布を説明するための概念平面図である。
開口板４０には、図示しない複数の開口が設けられている。これら開口の具体例については、後に詳述する。そして、本実施形態においては、これら図示しない開口の開口率は、燃料供給口１０を中心として、略放射状に拡大する分布を有する。

例えば、燃料供給口１０からの距離が一定となる等距離線Ｌ（一点鎖線により表した）を想定した場合、これら等距離線Ｌの上においては、開口率を一定とする。そして、図２に矢印で表したように燃料供給口１０から離れるほど、開口率を増加させる。このようにすると、燃料供給口１０から供給された燃料の発電部４に対する供給速度を平面内で均一にすることができる。その結果として、平面内での発電量のばらつきを抑制し、低損失で安定した発電が可能となる。

図３は、燃料供給口１０が燃料供給部２の側面に設けられた場合の開口率の分布を説明するための概念平面図である。
すなわち、この場合にも、開口板４０の開口率の分布を、燃料供給口１０を中心とした略放射状の分布とする。つまり、燃料供給口１０からの距離が一定となる等距離線Ｌ（一点鎖線）の上においては、開口率を一定とし、矢印で表したように燃料供給口１０から離れるほど、開口率を増加させる。このようにすると、燃料供給口１０から供給された燃料の発電部４に対する供給速度を平面内で均一にすることができる。その結果として、平面内での発電量のばらつきを抑制し、低損失で安定した発電が可能となる。

以下、燃料電池の具体的な構造を参照しつつ、本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明する。

図４及び図５は、本発明の実施形態に係る燃料電池の具体的な構造を例示する概略断面図である。
すなわち、本具体例の燃料電池は、保液シート２０と、多孔質膜３０と、燃料極側集電体４０と、燃料側ガス拡散層５０と、燃料極６０と、電解質板７０と、酸化剤極８０と、酸化剤側ガス拡散層９０と、酸化剤側集電体１００と、保湿シート１１０と、をこの順に積層させた構造を有する。これらの要素は、ケーシング１４０により保護されている。そして、図４に例示した如く、ケーシング１４０の下面に燃料供給口１０が設けられ、または、図５に例示したごとく、ケーシング１４０の側面に燃料供給口１０が設けられている。燃料供給口１０には、メタノールなどの液体燃料が充填されたタンクなどが接続され、燃料供給口１０を介して液体燃料が保液シート２０に供給される。

次に、本具体例の燃料電池における発電メカニズムについて説明する。
まず、燃料極６０側は、次式（１）により表されるメタノールと水の電気化学反応に基づく半反応により、プロトン（Ｈ^＋）と電子（ｅ⁻）とを発生させる。

ＣＨ_３ＯＨ(l)＋Ｈ_２Ｏ(l) → ＣＯ_２(g)↑＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻ （１）

ここで、メタノールは毛細管現象をドライビングフォースとして保液シート２０の中を自発的に移動し、燃料極側集電体４０に設けられた開口（図示せず）を通り、燃料側ガス拡散層５０を経由して燃料極６０に供給される。

これに対応して、酸化剤極８０側においては、保湿シート１１０から燃料電池系内に酸素を取り込み、次式（２）より表される半反応により、大気中の酸素（Ｏ_２）ガスを燃料側からのＨ^＋とｅ⁻と、電気化学反応を行うことで、発電が生じる。

３／２Ｏ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻ → ３Ｈ_２Ｏ （２）

なお、この電気化学反応により生じた水（Ｈ_２Ｏ）は、電解質板７０を透過し、燃料極６０へ移動し、再度（１）の電気化学反応に基づく半反応において燃料として、再利用することが可能である。

ここで、この燃料電池を構成する主要部の材料の具体例を以下に列挙する。
まず、燃料供給口１０は熱可塑性ポリエステル、保液シート２０はナイロン繊維、多孔質膜３０は厚さ２００マイクロメートルのシリコーンゴムシートによりそれぞれ形成することができる。 また、燃料極６０は、白金族元素の単体金属（例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏａ、Ｐｄ等）や白金属元素を有する合金などを用いて形成することができ、メタノールや一酸化炭素に対する耐性の強いＰｔ−Ｒｕ合金を用いることが望ましいが、これには限定されない。また、燃料極６０の材料として、炭素材料のような伝導性担持体を使用する担持触媒を用いることもできる。
電解質板７０には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂、スルホン酸基を有するハイドロカーボン系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸などの無機物などを用いることができるが、これらには限定されない。一方、酸化剤極８０には、白金族元素の単体金属（例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等）、白金族元素を含有する合金など、炭素材料のような伝導性担持体を使用する担持触媒を使用することもできる。

また、保湿シート１１０としては、例えば、厚み５００マイクロメートルのポリエチレン製多孔質フィルムを用いることができる。この場合、フィルムの透気度は、例えば２秒／１００ｃｍ^３程度で、透湿度は４０００ｇ／ｍ^２・２４ｈ程度とすることができる。
また、この燃料電池の外形寸法は、例えば、長さ３ｃｍ×幅２ｃｍ×厚さ５ｍｍ程度の板状とすることができる。

図６は、燃料供給口１０がケーシング１４０の下面のほぼ中央に設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を説明するための概念図である。
すなわち、同図は、図４に表した燃料電池の集電体４０を燃料供給口１０の側から眺めた模式図である。本具体例の場合、ケーシング１４０の中には、３つのセル部Ｃが設けられている。それぞれのセル部Ｃは、燃料極側集電体４０から酸化剤側集電体１００までの積層構造を有する。
そして、これらセル部Ｃに含まれる燃料極側集電体４０は、複数の図示しない開口を有し、これら開口の開口率は、燃料供給口１０を中心とした略放射状の分布を有する。つまり、燃料供給口１０から離れるほど、開口率は大きくなる。

図７は、比較例の燃料電池の燃料極側集電体４０の開口分布を例示する模式図である。 すなわち、同図は、図４に表した燃料電池の集電体４０を燃料供給口１０の側から眺めた模式図である。本比較例においては、各セルＣの燃料極側集電体４０に複数の開口４０Ｈが設けられ、これら開口４０Ｈの開口率は均一にされている。つまり、燃料供給口１０からみて、近くにおいても遠くにおいても、開口４０Ｈの開口率は同一とされている。しかし、このように、燃料極側集電体４０の開口率を均一とすると、発電量にばらつきが生じてしまう。以下、この理由について説明する。

自発呼吸型の燃料電池の場合、燃料供給口１０から供給された燃料は、保液シート２０の内部において、毛細管現象や拡散現象により２次元的に広がっていく。
このような場合、保液シート２０の内に分布する液体燃料は、（３）式で定義される濃度Ｃの放射状の分布を有する。

ここでｔは時間、Ｃは燃料の濃度、Ｄは保液シート２０における液体燃料の拡散係数、α（Ｃ）は保液シート２０からの燃料の蒸発速度である。
図８は、保液シート２０における燃料の濃度の分布を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、長さが１００ｍｍ、幅１５ｍｍの保液シート２０中の燃料分布を表し、ここで、燃料供給口１０における燃料の濃度を１とした。燃料供給口１０から長さ方向に０．０２（ｍ）地点の燃料濃度率は約５３パーセントに低下し、０．０８（ｍ）地点では約８パーセントにまで低下することが分かる。

このように、保液シート２０の面内で液体燃料の濃度分布が生ずると、図７に例示したように均一な開口率を有する燃料極側集電体４０を介して燃料極６０に供給される燃料の量にばらつきが発生してしまう。その結果として、各セルＣの間の電気特性にばらつきが発生し、また、各セルＣの中での電気特性の分布も均一ではなくなる。

すなわち、発電部に適正な燃料よりも多く燃料が供給されてしまうと、燃料極６０で反応しきれなかった燃料が電解質板７０を通過して酸化剤極８０側に移動する。このような現象が起きると、燃料が発電に用いられないため無駄になるばかりか、燃料と酸素とが燃焼反応を起こし、酸化剤極８０の電気化学反応に必要な酸素の低下を招き、また、酸化剤極８０の触媒表面積を低減させるため、電圧損失が生じてしまう。
また、これとは逆に、燃料が過度に少ない場合には、反応を起こすエネルギーが多くなり、このための電圧損失（活性化分極）が大きくなる。

従って、燃料電池の電気特性を向上させるためには、保液シート２０内で燃料濃度にばらつきを生じさせず、適正な量の燃料をそれぞれのセルＣに供給することが重要である。しかし、例えば携帯用電子機器などで長時間稼動させることが求められる場合、燃料電池の大型化に伴って保液シート２０も大型化する必要がある。このため、保液シート２０における燃料の濃度勾配は顕著となる。このため、それぞれのセルＣで燃料の供給過多や供給不足などを生じやすく、電気特性が低下しやすくなる。

これに対して、本実施形態においては、図６に関して説明した如く、燃料極側集電体４０の開口率を燃料供給口１０を中心として放射状に変化させる。その結果として、蒸発により透過させる燃料の量を均一にでき、発電量のばらつきを抑制できる。
図９は、燃料極側集電体４０の開口率を変化させた時の、発電部４に供給される燃料の濃度分布を例示するグラフ図である。なお、縦軸の燃料濃度率は、燃料供給口１０の最近傍での燃料濃度により基底化した。
ここでは、図８に例示した燃料の濃度分布に対応して、燃料極側集電体４０の開口率を０．０２（ｍ）地点では約１４パーセント，０．０８（ｍ）地点では約９０パーセントとなるように変化させた。また、このとき後述する補正項γはゼロとした。このように、燃料極側集電体４０の開口率を燃料供給口１０から放射状に変化させることにより、燃料を発電部に均等に供給できる。

より一般的には、開口率を以下のように調整できる。
すなわち、燃料供給口１０の直近においては、開口率はゼロであり、燃料供給口１０から離れるにつれて、徐々に開口率が高くなるような開口率分布を形成する。
この開口率分布の開口率は、次の（４）式から算出できる。

開口率＝β／Ｃ’_{（ｘ、ｙ）}＋γ （４）

ここで、βは定数であり、Ｃ’_{（ｘ、ｙ）}は面内の燃料濃度率である。このＣ’_{（ｘ、ｙ）}は保液シート２０の面内の燃料濃度Ｃ_{（ｘ、ｙ）}を、燃料供給口１０での燃料濃度Ｃ_１によって規格化した値である。また、γは補正項である。補正項γは、開口率を制限したことにより、燃料濃度の高い部分において燃料極側集電体４０の開口を透過できずに、余剰の液体燃料が保液シート２０や多孔質膜３０を面内方向に流れる（拡散する）現象を考慮した補正項である。

図１０乃至図１２は、図６に関して前述した開口率の分布の具体例を表す模式図である。 すなわち、図１０に表した具体例の場合、燃料極側集電体４０には、比較的小さな多数の開口４０Ｈが設けられている。そして、これら開口４０Ｈのそれぞれのサイズは同一とされ、その密度が変化している。つまり、燃料供給口１０の近くにおいては、開口４０Ｈの密度は低く、燃料供給口１０から離れるに従って、開口４０Ｈの密度は高くされている。このようにすれば、これら開口４０Ｈを介して発電部に供給する燃料の量の面内分布を均一に近づけることができる。

次に、図１１に表した具体例の場合には、開口４０Ｈのサイズが変化している。つまり、燃料供給口１０の近くにおいては、開口４０Ｈのサイズは小さく、燃料供給口１０から離れるに従って、開口４０Ｈのサイズが大きくされている。このようにしても、発電部に供給する燃料の量の面内分布を均一に近づけることができる。

また、図１２に表した具体例の場合、燃料極側集電体４０は、燃料供給口１０を中心とした蜘蛛の巣状のメッシュとして形成されている。そして、メッシュの密度が燃料供給口１０から離れるに従って、低下するようにされている。つまり、燃料供給口１０から離れるに従って、メッシュの開口率が大きくなるように形成されている。このようにしても、発電部に供給する燃料の量の面内分布を均一に近づけることができる。
図１３は、図５に例示した如く、ケーシング１４０の側面に燃料供給口１０が設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を表す概念図である。
すなわち、この場合にも、図示しない開口の開口率は、一点鎖線の等距離線Ｌにより表したように、燃料供給口１０を中心として、略放射状に拡大する分布を有する。

例えば、燃料供給口１０からの距離が一定となる等距離線Ｌを想定した場合、これら等距離線Ｌの上においては、開口率を一定とする。そして、燃料供給口１０から離れるほど、開口率を増加させる。

図１４は、図１３に表した開口率の分布の具体例を表す模式図である。
本具体例の場合、燃料極側集電体４０には、比較的小さな多数の開口４０Ｈが設けられている。そして、これら開口４０Ｈのそれぞれのサイズは同一とされ、その密度が変化している。つまり、燃料供給口１０の近くにおいては、開口４０Ｈの密度は低く、燃料供給口１０から離れるに従って、開口４０Ｈの密度は高くされている。このようにすれば、これら開口４０Ｈを介して発電部に供給する燃料の量の面内分布を均一に近づけることができる。

なお、このように開口４０Ｈの密度を変化させる代わりに、図１１に関して前述したように、開口４０Ｈのサイズを変化させてもよく、または、図１２に関して前述したようにメッシュ状としてメッシュの密度または開口率を変化させてもよい。

図１５は、ケーシング１４０の側面のコーナーに燃料供給口１０が設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を表す概念図である。
すなわち、図示しない開口の開口率は、燃料供給口１０を中心として、略放射状に拡大する分布を有する。この場合にも、燃料供給口１０からの距離が一定となる等距離線Ｌを想定した場合、これら等距離線Ｌの上においては、開口率を一定とする。そして、燃料供給口１０から離れるほど、開口率を増加させる。

図１６は、図１５に表した開口率の分布の具体例を表す模式図である。
本具体例においても、燃料極側集電体４０には、比較的小さな多数の開口４０Ｈが設けられている。そして、これら開口４０Ｈのそれぞれのサイズは同一とされ、その密度が変化している。つまり、燃料供給口１０の近くにおいては、開口４０Ｈの密度は低く、燃料供給口１０から離れるに従って、開口４０Ｈの密度は高くされている。このようにすれば、これら開口４０Ｈを介して発電部に供給する燃料の量の面内分布を均一に近づけることができる。

なお、このように開口４０Ｈの密度を変化させる代わりに、図１１に関して前述したように、開口４０Ｈのサイズを変化させてもよく、または、図１２に関して前述したようにメッシュ状としてメッシュの密度または開口率を変化させてもよい。

図１７は、ケーシング１４０の下面に複数の燃料供給口１０が設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を表す概念図である。
複数の燃料供給口１０が設けられている場合には、それぞれの燃料供給口１０についてみた場合、他の燃料供給口１０から供給される燃料が加算されることとなる。従って、図１８において、燃料極側集電体４０の開口率を決定するに際しては、このような加算効果を考慮する必要が生ずる。その結果として、燃料極側集電体４０の開口率の分布は、それぞれの燃料供給口１０を中心とした等距離の分布にはならず、燃料供給口１０の配列に応じて変形される。

図１８は、図１７に表した開口率の分布の具体例を表す模式図である。
本具体例においても、燃料極側集電体４０には、比較的小さな多数の開口４０Ｈが設けられ、その密度が変化している。つまり、燃料供給口１０の近くにおいては、開口４０Ｈの密度は低く、燃料供給口１０から離れるに従って、開口４０Ｈの密度は高くされている。また、隣接する燃料供給口１０から供給される燃料が加算される部分では開口４０Ｈの密度は低くされている。このようにすれば、これら開口４０Ｈを介して発電部に供給する燃料の量の面内分布を均一に近づけることができる。

なお、このように開口４０Ｈの密度を変化させる代わりに、図１１に関して前述したように、開口４０Ｈのサイズを変化させてもよく、または、図１２に関して前述したようにメッシュ状としてメッシュの密度または開口率を変化させてもよい。

図１９は、ケーシング１４０の側面に複数の燃料供給口１０が設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を表す概念図である。
この場合も、それぞれの燃料供給口１０についてみた場合、他の燃料供給口１０から供給される燃料が加算されることとなる。従って、燃料極側集電体４０の開口率を決定するに際しては、このような加算効果を考慮する必要が生ずる。その結果として、燃料極側集電体４０の開口率の分布は、それぞれの燃料供給口１０を中心とした等距離の分布にはならず、燃料供給口１０の配列に応じて変形される。

図２０は、図１９に表した開口率の分布の具体例を表す模式図である。
本具体例においても、燃料極側集電体４０には、比較的小さな多数の開口４０Ｈが設けられ、その密度が変化している。つまり、燃料供給口１０の近くにおいては、開口４０Ｈの密度は低く、燃料供給口１０から離れるに従って、開口４０Ｈの密度は高くされている。また、隣接する燃料供給口１０から供給される燃料が加算される部分では開口４０Ｈの密度は低くされている。このようにすれば、これら開口４０Ｈを介して発電部に供給する燃料の量の面内分布を均一に近づけることができる。

なお、このように開口４０Ｈの密度を変化させる代わりに、図１１に関して前述したように、開口４０Ｈのサイズを変化させてもよく、または、図１２に関して前述したようにメッシュ状としてメッシュの密度または開口率を変化させてもよい。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
例えば、本発明の燃料電池を構成する各要素の材質、サイズ、形状、配置関係などについては、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。

また、燃料極側集電体４０の開口の形状、サイズ、数、分布についても、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。またさらに、燃料電池に用いる燃料は必ずしも液体状のものには限定されず、例えば、固体状の燃料や、流動体状の燃料や、気相と液相との混合状態である臨界流体状の燃料などを用いたものも本発明の範囲に包含される。

本発明の実施形態に係る燃料電池の基本構成を表す概略断面図である。 開口板４０における開口率の分布を説明するための概念平面図である。 燃料供給口１０が燃料供給部２の側面に設けられた場合の開口率の分布を説明するための概念平面図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池の具体的な構造を例示する概略断面図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池の具体的な構造を例示する概略断面図である。 燃料供給口１０がケーシング１４０の下面のほぼ中央に設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を説明するための概念図である。 比較例の燃料電池の燃料極側集電体４０の開口分布を例示する模式図である。 保液シート２０における燃料の濃度の分布を例示するグラフ図である。 燃料極側集電体４０の開口率を変化させた時の、発電部４に供給される燃料の濃度分布を例示するグラフ図である。 図６に関して前述した開口率の分布の具体例を表す模式図である。 図６に関して前述した開口率の分布の具体例を表す模式図である。 図６に関して前述した開口率の分布の具体例を表す模式図である。 図５に例示した如く、ケーシング１４０の側面に燃料供給口１０が設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を表す概念図である。 図１３に表した開口率の分布の具体例を表す模式図である。 ケーシング１４０の側面のコーナーに燃料供給口１０が設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を表す概念図である。 図１５に表した開口率の分布の具体例を表す模式図である。 ケーシング１４０の下面に複数の燃料供給口１０が設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を表す概念図である。 図１７に表した開口率の分布の具体例を表す模式図である。 ケーシング１４０の側面に複数の燃料供給口１０が設けられた場合の燃料極側集電体４０の開口率の分布を表す概念図である。 図１９に表した開口率の分布の具体例を表す模式図である。

符号の説明

２ 燃料供給部
４ 発電部
６ 酸素導入部
１０ 燃料供給口
２０ 拡散部
３０ 多孔質膜
４０ 燃料極側集電体（開口板）
４０Ｈ 開口
５０ 燃料側ガス拡散層
６０ 燃料極
７０ 電解質板
８０ 酸化剤極
９０ 酸化剤側ガス拡散層
１００ 酸化剤側集電体
１１０ 保湿シート
１４０ ケーシング

Claims (5)

1. 燃料供給口から供給された燃料を面内方向に拡散させる拡散部と、前記拡散部から前記燃料を放出させる複数の開口を有する開口板と、を有する燃料供給部と、
   外部から酸素を導入する酸素導入部と、
   前記燃料供給部から供給された前記前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
   を備え、
   前記開口板に設けられた前記複数の開口の開口率は、前記面内方向において前記燃料供給口の近くで小さく前記燃料供給口から離れると大きくなる略放射状の分布を有することを特徴とする燃料電池。
2. 前記拡散部は、前記燃料を毛細管現象により拡散させるシート体であり、
   前記開口板は、導電材料からなる集電体であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
3. 前記複数の開口のそれぞれの大きさは略同一であ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。
4. 前記開口板に設けられた前記複数の開口のサイズは、前記燃料供給口の近くで小さく前記燃料供給口から遠くで大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
5. 前記複数の開口を介して前記発電部に供給される前記燃料の供給量は、前記面内方向にみて略均一である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。
   

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