JP2009146616A

JP2009146616A - Fuel cell

Info

Publication number: JP2009146616A
Application number: JP2007320079A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sato; 雄一佐藤; Yukinori Akamoto; 行伯赤本; Genta Omichi; 元太大道; Hideyuki Ozu; 秀行大図; Hiroshi Shimoyamada; 啓下山田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell excellent in output characteristics with the use of liquid fuel. <P>SOLUTION: The fuel cell includes an electromotive part having a membrane electrode assembly 3 provided with a fuel electrode, an air electrode, and an electrolyte membrane 27, and a fuel distribution mechanism 8 equipped with flow channels for fuel. The fuel distribution mechanism 8 is provided with a fuel discharge face 67, and a fuel discharge port 64 fitted with the fuel discharge face by having its part opened and connected to the flow channels for discharging the fuel, with at least the fuel discharge port 64 structured of a hydrophilic material. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池に関し、特に、液体燃料を用いた燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell using liquid fuel.

近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯用電子機器の電源に、燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は、携帯用電子機器を、充電なしで長時間使用可能とするものである。燃料電池は、燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料のみを補充・交換すれば連続して発電できるという利点を有している。このため、小型化ができれば携帯電子機器の長時間の作動に極めて有利なシステムといえる。 In recent years, attempts have been made to use a fuel cell as a power source for portable electronic devices such as personal computers and mobile phones. A fuel cell enables a portable electronic device to be used for a long time without being charged. Fuel cells have the advantage that they can generate electricity simply by supplying fuel and air, and can continuously generate electricity if only the fuel is replenished / replaced. For this reason, if the size can be reduced, it can be said that the system is extremely advantageous for long-time operation of the portable electronic device.

特に、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）は、小型化が可能であり、また燃料の取り扱いも水素ガス燃料に比べて容易なことから小型機器用電源として有望である。 In particular, a direct methanol fuel cell (DMFC) is promising as a power source for small devices because it can be downsized and is easier to handle than hydrogen gas fuel.

ＤＭＦＣの燃料の供給方法としては、液体燃料を気化してからブロア等で燃料電池内に送り込む気体供給型ＤＭＦＣと、液体燃料をそのままポンプ等で燃料電池内に送り込む液体供給型ＤＭＦＣ、液体燃料をセル内で気化させる内部気化型ＤＭＦＣ等が知られている。このうち内部気化型ＤＭＦＣは、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。 The DMFC fuel supply method includes gas supply type DMFC that vaporizes liquid fuel and then feeds it into the fuel cell with a blower, etc., liquid supply type DMFC that feeds liquid fuel directly into the fuel cell with a pump and the like, and liquid fuel An internal vaporization type DMFC that vaporizes in a cell is known. Among these, the internal vaporization type DMFC is described in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example.

内部気化型ＤＭＦＣでは、燃料浸透層中に保持された液体燃料のうち気化成分を燃料気化層（アノードガス拡散層）において拡散させ、拡散された気化燃料がアノード触媒層に供給され、カソード触媒層側からの空気と電解質膜において発電反応する。 In the internal vaporization type DMFC, the vaporized component of the liquid fuel held in the fuel permeation layer is diffused in the fuel vaporization layer (anode gas diffusion layer), and the diffused vaporized fuel is supplied to the anode catalyst layer, and the cathode catalyst layer Power generation reaction occurs in the electrolyte membrane with the air from the side.

なお、液体供給型ＤＭＦＣでは、セルと燃料収容部とを流路を介して接続する技術が知られている（例えば、特許文献３乃至５参照）。液体燃料を、流路を介してセルに供給することによって、流路の形状や径等に基づいて液体燃料の供給量を調整することができる。
特許第３４１３１１１号公報国際公開番号ＷＯ２００６／０５７２８３号公報特表２００５−５１８６４６号公報特開２００６−８５９５２号公報米国特許公開第２００６／００２９８５１号公報 In the liquid supply type DMFC, a technique for connecting a cell and a fuel storage unit via a flow path is known (see, for example, Patent Documents 3 to 5). By supplying the liquid fuel to the cell via the flow path, the supply amount of the liquid fuel can be adjusted based on the shape and diameter of the flow path.
Japanese Patent No. 3413111 International Publication Number WO2006 / 057283 JP 2005-518646 A JP 2006-85952 A US Patent Publication No. 2006/0029851

上記燃料電池において、液体燃料が起電部に不均一に供給される場合がある。供給状態が不均一になると、発電に寄与する起電部の割合が減少し、燃料電池の出力低下が生じる恐れがある。さらに、出力（発電量）が不安定になり、所望の出力を安定して得ることができない恐れがある。上記したことから、液体燃料の供給状態が不均一であると、燃料電池の性能が低下することになる。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、出力特性に優れた燃料電池を提供することにある。 In the fuel cell, the liquid fuel may be supplied unevenly to the electromotive unit. If the supply state becomes uneven, the ratio of the electromotive part that contributes to power generation may decrease, and the output of the fuel cell may decrease. Furthermore, the output (power generation amount) becomes unstable, and there is a possibility that a desired output cannot be stably obtained. From the above, if the supply state of the liquid fuel is not uniform, the performance of the fuel cell is deteriorated.
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a fuel cell having excellent output characteristics.

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る燃料電池は、
燃料極と、空気極と、前記燃料極及び空気極間に挟持された電解質膜と、を有した膜電極接合体を有する起電部と、
前記燃料極に対して前記電解質膜の反対側に配置され、燃料の流路が設けられた燃料分配機構と、を備え、
前記燃料分配機構は、前記燃料極と対向した側の表面に位置した燃料排出面と、前記燃料排出面の一部を開口して設けられているとともに前記流路に繋げられ、燃料を排出する燃料排出口と、を有しており、少なくとも前記燃料排出口が親水性の材料により形成されている。 In order to solve the above problems, a fuel cell according to an aspect of the present invention includes:
An electromotive part having a membrane electrode assembly having a fuel electrode, an air electrode, and an electrolyte membrane sandwiched between the fuel electrode and the air electrode;
A fuel distribution mechanism disposed on the opposite side of the electrolyte membrane to the fuel electrode and provided with a fuel flow path, and
The fuel distribution mechanism is provided with a fuel discharge surface located on the surface facing the fuel electrode, a part of the fuel discharge surface being opened, and connected to the flow path to discharge fuel. And at least the fuel discharge port is made of a hydrophilic material.

この発明によれば、出力特性に優れた燃料電池を提供することができる。 According to the present invention, a fuel cell excellent in output characteristics can be provided.

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る燃料電池セル及び燃料電池について詳細に説明する。この実施の形態において、直接メタノール型の燃料電池について説明する。 Hereinafter, a fuel cell and a fuel cell according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a direct methanol fuel cell will be described.

図１に示すように、燃料電池は、燃料電池本体１と、燃料を収容するとともに燃料を燃料電池本体１に与える燃料供給源２とを備えている。 As shown in FIG. 1, the fuel cell includes a fuel cell main body 1 and a fuel supply source 2 that houses the fuel and supplies the fuel to the fuel cell main body 1.

燃料電池本体１は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）３と、アノード集電体３１およびカソード集電体３４と、燃料極支持板６と、燃料供給機構としての燃料供給部７と、フロントカバー１５とを備えている。 The fuel cell body 1 includes a membrane electrode assembly (MEA) 3, an anode current collector 31 and a cathode current collector 34, a fuel electrode support plate 6, and a fuel supply unit 7 as a fuel supply mechanism. The front cover 15 is provided.

図１及び図２に示すように、膜電極接合体３は、燃料極としてのアノード２１と、アノード２１に所定の隙間を置いて対向配置された空気極としてのカソード２４と、アノード２１及びカソード２４間に挟持された電解質膜２７とを有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the membrane electrode assembly 3 includes an anode 21 as a fuel electrode, a cathode 24 as an air electrode disposed opposite to the anode 21 with a predetermined gap, an anode 21 and a cathode. And an electrolyte membrane 27 sandwiched between the two.

燃料電池は、さらに燃料８２を収容するとともに流路８３により燃料分配機構８に燃料を供給する燃料収容部８１と、ポンプ８４が取り付けられた流路８３とを備えている。この実施の形態の燃料電池では、燃料分配機構８から膜電極接合体３に供給された燃料８２は発電反応に消費されてしまい、その後に循環して燃料分配機構８あるいは燃料収容部８１に戻されることはない。このタイプの燃料電池は燃料を循環させないことから、従来のアクティブ方式とは異なる方式であり、装置の小型化等を損なうものではない。また、液体燃料の供給にポンプ８４を使用しており、従来の内部気化型のような純パッシブ方式とも異なるため、この方式の燃料電池はいわばセミパッシブ型と呼ぶことができる。 The fuel cell further includes a fuel storage portion 81 that stores the fuel 82 and supplies fuel to the fuel distribution mechanism 8 through the flow path 83, and a flow path 83 to which the pump 84 is attached. In the fuel cell of this embodiment, the fuel 82 supplied from the fuel distribution mechanism 8 to the membrane electrode assembly 3 is consumed in the power generation reaction, and then circulates back to the fuel distribution mechanism 8 or the fuel storage portion 81. It will never be. Since this type of fuel cell does not circulate the fuel, it is a method different from the conventional active method and does not impair the downsizing of the device. Further, since the pump 84 is used for supplying the liquid fuel, which is different from the pure passive method such as the conventional internal vaporization type, the fuel cell of this method can be called a semi-passive type.

この実施の形態において、膜電極接合体３は矩形状の発電領域Ｒ１を有している。発電領域Ｒ１は、発電に有効な４つの有効領域Ｒ２と、これら有効領域を囲んだ非有効領域Ｒ３とを有している。これらの有効領域Ｒ２は、矩形状であり、長軸を有し、間隔を置いて位置している。 In this embodiment, the membrane electrode assembly 3 has a rectangular power generation region R1. The power generation region R1 has four effective regions R2 effective for power generation and a non-effective region R3 surrounding these effective regions. These effective regions R2 have a rectangular shape, have a long axis, and are spaced apart.

また、膜電極接合体３は４つの発電素子２０を有している。発電素子２０は、矩形状であり、長軸を有し、それぞれ有効領域Ｒ２に重なっている。４つの発電素子２０は共通の電解質膜２７で形成されている。 The membrane electrode assembly 3 has four power generating elements 20. The power generation element 20 has a rectangular shape, has a long axis, and overlaps each effective region R2. The four power generating elements 20 are formed of a common electrolyte membrane 27.

アノード２１は、アノード触媒層２２と、アノード触媒層２２に積層されたアノードガス拡散層２３とを有している。カソード２４は、カソード触媒層２５と、カソード触媒層２５に積層されたカソードガス拡散層２６とを有している。 The anode 21 has an anode catalyst layer 22 and an anode gas diffusion layer 23 laminated on the anode catalyst layer 22. The cathode 24 has a cathode catalyst layer 25 and a cathode gas diffusion layer 26 laminated on the cathode catalyst layer 25.

アノード触媒層２２は、アノードガス拡散層２３を介して供給される燃料を酸化させ燃料から電子とプロトンとを取り出すものである。カソード触媒層２５は、酸素を還元して、電子とアノード触媒層２２において発生したプロトンとを反応させて水を生成するものである。 The anode catalyst layer 22 oxidizes the fuel supplied via the anode gas diffusion layer 23 and extracts electrons and protons from the fuel. The cathode catalyst layer 25 reduces oxygen and reacts electrons with protons generated in the anode catalyst layer 22 to generate water.

アノード触媒層２２やカソード触媒層２５に含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層２２には、メタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層２５には、ＰｔやＰｔ−Ｎｉ等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。 Examples of the catalyst contained in the anode catalyst layer 22 and the cathode catalyst layer 25 include a simple substance of a platinum group element such as Pt, Ru, Rh, Ir, Os, and Pd, an alloy containing the platinum group element, and the like. For the anode catalyst layer 22, it is preferable to use Pt—Ru, Pt—Mo, or the like that has strong resistance to methanol, carbon monoxide, or the like. It is preferable to use Pt, Pt—Ni, or the like for the cathode catalyst layer 25. However, the catalyst is not limited to these, and various substances having catalytic activity can be used. The catalyst may be either a supported catalyst using a conductive support such as a carbon material or an unsupported catalyst.

電解質膜２７はプロトン導電膜である。電解質膜２７は、アノード触媒層２２において発生したプロトンをカソード触媒層２５に輸送するためのものである。電解質膜２７は、電子伝導性を持たず、プロトンを輸送することが可能なプロトン伝導性の材料で形成されている。 The electrolyte membrane 27 is a proton conductive film. The electrolyte membrane 27 is for transporting protons generated in the anode catalyst layer 22 to the cathode catalyst layer 25. The electrolyte membrane 27 is formed of a proton conductive material that does not have electronic conductivity and can transport protons.

電解質膜２７を形成する材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料が挙げられる。ただし、プロトン伝導性の材料はこれらに限られるものではない。 As a material for forming the electrolyte membrane 27, for example, a fluororesin such as a perfluorosulfonic acid polymer having a sulfonic acid group (Nafion (trade name, manufactured by DuPont), Flemion (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), etc.) And organic materials such as hydrocarbon resins having sulfonic acid groups, or inorganic materials such as tungstic acid and phosphotungstic acid. However, proton conductive materials are not limited to these.

アノードガス拡散層２３は、アノード触媒層２２に燃料を均一に供給する役割を果たし、アノード触媒層２２の集電機能を有している。カソードガス拡散層２６は、カソード触媒層２５に酸化剤を均一に供給する役割を果たし、カソード触媒層２５の集機能を有している。アノードガス拡散層２３及びカソードガス拡散層２６は多孔質基材で構成されている。 The anode gas diffusion layer 23 serves to uniformly supply fuel to the anode catalyst layer 22 and has a current collecting function of the anode catalyst layer 22. The cathode gas diffusion layer 26 serves to uniformly supply the oxidant to the cathode catalyst layer 25 and has a function of collecting the cathode catalyst layer 25. The anode gas diffusion layer 23 and the cathode gas diffusion layer 26 are made of a porous substrate.

図１に示すように、アノード集電体３１およびカソード集電体３４は、例えば、金、ニッケル等の金属材料からなる多孔質層（例えばメッシュ）又は箔体、あるいはステンレス鋼（ＳＵＳ）などの導電性金属材料に金などの良導電性金属を被覆した複合材を材料をそれぞれ使用することができる。 As shown in FIG. 1, the anode current collector 31 and the cathode current collector 34 are, for example, a porous layer (for example, a mesh) or a foil body made of a metal material such as gold or nickel, or stainless steel (SUS). A composite material obtained by coating a conductive metal material with a good conductive metal such as gold can be used.

燃料電池内の膜電極接合体３は、絶縁性のＯリング（シール材）３８，３９によって液密にシールされている。これらのＯリング３８，３９によって燃料電池の内部に種々のスペースや間隙が形成されている。 The membrane electrode assembly 3 in the fuel cell is liquid-tightly sealed by insulating O-rings (seal materials) 38 and 39. These O-rings 38 and 39 form various spaces and gaps inside the fuel cell.

アノード導電層３１は、発電素子２０に対応し矩形状に形成され、長軸を有し、互いに間隔を置いて位置している。これらの短冊状集電体の各々は複数の燃料通過孔を有している。
カソード集電体３４は、発電素子２０に対応し矩形状に形成され、長軸を有し、互いに間隔を置いて位置している。これらも同様に複数の燃料通過孔を有している。
これらアノード集電体３１およびカソード集電体３４により、膜電極接合体３を構成する発電素子２０を直列接続する。 The anode conductive layer 31 is formed in a rectangular shape corresponding to the power generation element 20, has a long axis, and is spaced from each other. Each of these strip-shaped current collectors has a plurality of fuel passage holes.
The cathode current collector 34 is formed in a rectangular shape corresponding to the power generation element 20, has a long axis, and is spaced from each other. These also have a plurality of fuel passage holes.
The anode current collector 31 and the cathode current collector 34 are connected in series to the power generating element 20 constituting the membrane electrode assembly 3.

Ｏリング（シール材）３８及び３９は、絶縁材料として、例えばゴムで形成されている。Ｏリング３８は、アノード集電体３１の外周を囲むよう枠状に形成されている。Ｏリング３９は、カソード集電体３４の外周を囲むよう枠状に形成されている。 The O-rings (seal materials) 38 and 39 are made of, for example, rubber as an insulating material. The O-ring 38 is formed in a frame shape so as to surround the outer periphery of the anode current collector 31. The O-ring 39 is formed in a frame shape so as to surround the outer periphery of the cathode current collector 34.

上記したように、膜電極接合体３及びアノード集電体３１が組合さることで、燃料の気化成分は、アノード集電体３１の燃料通過孔（図示せず）を通ってアノードガス拡散層２３及びアノード触媒層２２に供給される。このため、燃料電池本体１は、燃料の気化成分をアノードガス拡散層２３及びアノード触媒層２２に供給するように形成されている。 As described above, when the membrane electrode assembly 3 and the anode current collector 31 are combined, the vaporized component of the fuel passes through the fuel passage hole (not shown) of the anode current collector 31 and the anode gas diffusion layer 23. And supplied to the anode catalyst layer 22. For this reason, the fuel cell main body 1 is formed so as to supply the vaporized component of the fuel to the anode gas diffusion layer 23 and the anode catalyst layer 22.

例えば、アノード集電体３１と、燃料供給部７との間に、任意に図示しない気液分離膜を設けることにより、燃料の気化成分をアノードガス拡散層２３及びアノード触媒層２２に供給することができる。ここで、Ｏリング（シール材）３８は、膜電極接合体３からの燃料の漏れを防止する機能を有している。 For example, a gas-liquid separation film (not shown) is optionally provided between the anode current collector 31 and the fuel supply unit 7 to supply the fuel vaporized component to the anode gas diffusion layer 23 and the anode catalyst layer 22. Can do. Here, the O-ring (seal member) 38 has a function of preventing fuel leakage from the membrane electrode assembly 3.

酸化剤としての空気は、フロントカバー１５の通気孔（図示せず）を通り、カソード集電体３４の通気孔（図示せず）を通ってカソードガス拡散層２６及びカソード触媒層２５に供給される。ここで、Ｏリング（シール材）３９は、膜電極接合体３からの酸化剤の漏れを防止する機能を有している。 Air as an oxidant passes through a vent hole (not shown) of the front cover 15 and is supplied to the cathode gas diffusion layer 26 and the cathode catalyst layer 25 through a vent hole (not shown) of the cathode current collector 34. The Here, the O-ring (sealing material) 39 has a function of preventing leakage of the oxidant from the membrane electrode assembly 3.

図１に示すように、燃料極支持板６は、板状に形成されている。燃料極支持板６は、矩形状の板部５１を有している。板部５１は、アノード２１及び燃料供給部７間に挟持されている。 As shown in FIG. 1, the fuel electrode support plate 6 is formed in a plate shape. The fuel electrode support plate 6 has a rectangular plate portion 51. The plate part 51 is sandwiched between the anode 21 and the fuel supply part 7.

燃料極支持板６は、膜電極接合体３、より詳しくはアノード２１に燃料を通過させる複数の燃料通過孔（図示せず）を有している。燃料通過孔は、マトリクス状に設けられている。上述した燃料極支持板６には、燃料として液体燃料８２の気化成分が供給される。 The fuel electrode support plate 6 has a plurality of fuel passage holes (not shown) through which fuel passes through the membrane electrode assembly 3, more specifically, the anode 21. The fuel passage holes are provided in a matrix. The fuel electrode support plate 6 is supplied with the vaporized component of the liquid fuel 82 as the fuel.

ここで、液体燃料８２としては、液体のメタノール等のメタノール燃料、又はメタノール水溶液に限られるものではなく、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、もしくはその他の液体燃料が挙げられる。いずれにしても、燃料電池に応じた液体燃料が使用される。液体燃料８２の気化成分とは、液体燃料８２として液体のメタノールを使用した場合、気化したメタノールを意味し、液体燃料８２としてメタノール水溶液を使用した場合にはメタノールの気化成分と水の気化成分からなる混合ガスを意味する。 Here, the liquid fuel 82 is not limited to a methanol fuel such as liquid methanol or an aqueous methanol solution. For example, an ethanol fuel such as an ethanol aqueous solution or pure ethanol, a propanol fuel such as a propanol aqueous solution or pure propanol, or an aqueous glycol solution. And glycol fuel such as pure glycol, dimethyl ether, formic acid, or other liquid fuel. In any case, liquid fuel corresponding to the fuel cell is used. The vaporized component of the liquid fuel 82 means vaporized methanol when liquid methanol is used as the liquid fuel 82, and from the vaporized component of methanol and the vaporized component of water when an aqueous methanol solution is used as the liquid fuel 82. Is a mixed gas.

図１及び図３に示すように、燃料供給部７は、燃料分配機構８と、燃料拡散部１０とを備えている。燃料分配機構８は、アノード２１に対して電解質膜２７の反対側に配置されている。燃料拡散部１０は、アノード２１及び燃料分配機構８間に配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 3, the fuel supply unit 7 includes a fuel distribution mechanism 8 and a fuel diffusion unit 10. The fuel distribution mechanism 8 is disposed on the opposite side of the electrolyte membrane 27 with respect to the anode 21. The fuel diffusion unit 10 is disposed between the anode 21 and the fuel distribution mechanism 8.

燃料分配機構８は、アノード２１と対向した側の表面に位置した燃料排出面６７と、燃料排出面６７の一部を開口して設けられているとともに流路６５に繋げられ、燃料を排出する燃料排出口６４と、を有しており、少なくとも燃料排出口６４が親水性の材料により形成されている。燃料分配機構８の少なくとも燃料排出口６４を構成する親水性の材料としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ヴィクトレックス社商標）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、環状オレフィン重合体、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）又はポリプロピレン（ＰＰ）などの各種液体燃料に対し親水性の材料により形成されている。 The fuel distribution mechanism 8 is provided with a fuel discharge surface 67 located on the surface facing the anode 21, a part of the fuel discharge surface 67 being opened, and connected to a flow path 65 to discharge fuel. And at least the fuel discharge port 64 is made of a hydrophilic material. Examples of the hydrophilic material constituting at least the fuel discharge port 64 of the fuel distribution mechanism 8 include polyether ether ketone (PEEK: trademark of Victrex), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate ( PET, polyethylene (PE), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), cyclic olefin polymer, polyphenylene sulfide (PPS) or polypropylene (PP), etc. Yes.

燃料注入口６３は、燃料分配機構８の適所、例えば側面に１つ形成されている。液体燃料８２は、燃料注入口６３から注入される。
燃料排出面６７は、アノード２１と対向した側の燃料分配機構８の表面に位置している。燃料排出口６４は、燃料排出面６７の一部を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４からは、液体燃料８２又はその気化成分が排出される。この実施の形態においては、燃料排出口６４からは液体燃料８２が排出される。 One fuel injection port 63 is formed at an appropriate position of the fuel distribution mechanism 8, for example, at a side surface. The liquid fuel 82 is injected from the fuel injection port 63.
The fuel discharge surface 67 is located on the surface of the fuel distribution mechanism 8 on the side facing the anode 21. The fuel discharge port 64 is provided by opening a part of the fuel discharge surface 67 and is connected to the flow path 65. From the fuel discharge port 64, the liquid fuel 82 or its vaporized component is discharged. In this embodiment, the liquid fuel 82 is discharged from the fuel discharge port 64.

燃料注入口６３から燃料供給板６１に注入された液体燃料８２は、流路６５を介して燃料排出口６４に導かれる。液体燃料８２は、燃料排出口６４から排出される。燃料排出口６４から排出される液体燃料８２は、燃料排出面６７上を濡れ広がり、面方向に拡散される。上記したように、少なくとも燃料排出口６４が親水性の材料により構成された燃料分配機構８の燃料排出面６７によって液体燃料８２が拡散された後、アノード２１に液体燃料８２が供給されるため、液体燃料８２の供給量を平均化することができる。この親水性の材料により構成される構成は燃料排出口６４だけではなく、燃料排出面６７全体を親水性の材料で構成するのが好ましく、さらに好ましくは燃料分配機構８そのものを親水性の材料で構成することが好ましい。 The liquid fuel 82 injected into the fuel supply plate 61 from the fuel injection port 63 is guided to the fuel discharge port 64 through the flow path 65. The liquid fuel 82 is discharged from the fuel discharge port 64. The liquid fuel 82 discharged from the fuel discharge port 64 spreads on the fuel discharge surface 67 and is diffused in the surface direction. As described above, the liquid fuel 82 is supplied to the anode 21 after the liquid fuel 82 is diffused by the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 in which at least the fuel discharge port 64 is made of a hydrophilic material. The supply amount of the liquid fuel 82 can be averaged. The structure constituted by the hydrophilic material is preferably not only the fuel discharge port 64 but also the entire fuel discharge surface 67 is made of a hydrophilic material, and more preferably the fuel distribution mechanism 8 itself is made of a hydrophilic material. It is preferable to configure.

上記したような少なくとも燃料排出口が親水性の材料により構成された燃料分配機構８の燃料排出面６７を設けることにより、液体燃料８２を方向や位置に拘わりなく、アノード２１に均等に拡散させることができる。このため、膜電極接合体３における発電反応の均一性を高めることができる。 By providing the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 in which at least the fuel discharge port is made of a hydrophilic material as described above, the liquid fuel 82 is evenly diffused to the anode 21 regardless of the direction and position. Can do. For this reason, the uniformity of the power generation reaction in the membrane electrode assembly 3 can be enhanced.

すなわち、アノード２１の面内における燃料の分布が平準化され、膜電極接合体３での発電反応に必要とされる燃料を全体的に過不足なく供給することができる。従って、燃料電池の大型化や複雑化等を招くことなく、膜電極接合体３で効率的に発電反応を生起させることができる。これによって、燃料電池の出力を向上させることが可能となる。言い換えると、燃料を循環させないパッシブ型燃料電池の利点を損なうことなく、出力やその安定性を高めることができる。 That is, the fuel distribution in the plane of the anode 21 is leveled, and the fuel required for the power generation reaction in the membrane electrode assembly 3 can be supplied as a whole without excess or deficiency. Accordingly, the membrane electrode assembly 3 can efficiently generate a power generation reaction without causing an increase in size or complexity of the fuel cell. As a result, the output of the fuel cell can be improved. In other words, the output and its stability can be improved without impairing the advantages of a passive fuel cell that does not circulate fuel.

少なくとも燃料排出口６４に対する液体燃料の接触角は５０°以下であれば良い。これにより、上述した効果を得ることができる。
なお、この接触角は、温度２５℃、相対湿度５０％の環境下で、拡散材６７に燃料を滴下したときの、図４に示す接触角（θ）を接触角測定解析装置を用いて測定する。固体表面張力をγ_Ｓ、固液界面張力をγ_ＳＬ、液体表面張力をγ_Ｌとした場合、γ_Ｓ＝γ_Ｌcosθ＋γ_ＳＬが成り立つ。 At least the contact angle of the liquid fuel with respect to the fuel outlet 64 may be 50 ° or less. Thereby, the effect mentioned above can be acquired.
This contact angle is measured using a contact angle measurement / analysis device when the fuel is dropped onto the diffusing material 67 in an environment of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50%, as shown in FIG. To do. If the solid surface tension is γ _S , the solid-liquid interface tension is γ _SL , and the liquid surface tension is γ _L , then γ _S = γ _L cos θ + γ _SL holds.

少なくとも燃料供給口６４に対する燃料の接触角が５０°を超えた場合、燃料が燃料排出面上の面方向への拡散が悪化するため、燃料が排出面上の広範囲に亘って均一に広がることがなくなるため、燃料の不均一供給が生じる。とりわけ起電部を直列に繋いだ場合は、燃料の不均一供給による発電バラツキが発生することで、全体の発電能力が低下することになる。 If at least the contact angle of the fuel with respect to the fuel supply port 64 exceeds 50 °, the diffusion of the fuel in the surface direction on the fuel discharge surface deteriorates, and therefore the fuel may spread uniformly over a wide range on the discharge surface. As a result, non-uniform fuel supply occurs. In particular, when the electromotive parts are connected in series, power generation variation due to uneven fuel supply occurs, resulting in a decrease in overall power generation capacity.

燃料拡散部１０は、アノード２１及び燃料分配機構８間に配置されている。燃料拡散部１０は、燃料分配機構８から供給される液体燃料８２をより拡散してアノード２１に排出するものである。なお、燃料拡散部１０は必要に応じて設けられている。 The fuel diffusion unit 10 is disposed between the anode 21 and the fuel distribution mechanism 8. The fuel diffusion unit 10 diffuses the liquid fuel 82 supplied from the fuel distribution mechanism 8 and discharges it to the anode 21. The fuel diffusion unit 10 is provided as necessary.

燃料拡散部１０は、例えば、第１拡散シート１１及び第２拡散シート１２を有している。第１拡散シート１１は、燃料分配機構８側に設けられ、燃料排出面６７上に配置されている。第２拡散シート１２は、膜電極接合体３側に設けられ、第１拡散シート１１上に配置されている。上記したように、燃料拡散部１０によって燃料が一層拡散された後、燃料拡散部１０からアノード２１に燃料（燃料ガス）が供給されるため、燃料供給量をより一層均一化することが可能となる。 The fuel diffusion unit 10 includes, for example, a first diffusion sheet 11 and a second diffusion sheet 12. The first diffusion sheet 11 is provided on the fuel distribution mechanism 8 side and is disposed on the fuel discharge surface 67. The second diffusion sheet 12 is provided on the membrane electrode assembly 3 side and is disposed on the first diffusion sheet 11. As described above, since the fuel (fuel gas) is supplied from the fuel diffusion part 10 to the anode 21 after the fuel is further diffused by the fuel diffusion part 10, the fuel supply amount can be made more uniform. Become.

図１に示すように、フロントカバー１５は、矩形状を有している。板部７１はカソード集電体３４上に設けられている。フロントカバー１５は、膜電極接合体３、より詳しくはカソード２４に酸化剤としての空気を取入れるための複数の通気孔（図示せず）７２を有している。通気孔は、マトリクス状に設けられている。 As shown in FIG. 1, the front cover 15 has a rectangular shape. The plate portion 71 is provided on the cathode current collector 34. The front cover 15 has a plurality of ventilation holes (not shown) 72 for taking air as an oxidant into the membrane electrode assembly 3, more specifically, the cathode 24. The ventilation holes are provided in a matrix.

上述した燃料拡散部１０、燃料極支持板６、膜電極接合体３、アノード集電体３１及びカソード集電体３４は、それぞれの側面が周壁６２によって覆われている。 The side surfaces of the fuel diffusion portion 10, the fuel electrode support plate 6, the membrane electrode assembly 3, the anode current collector 31, and the cathode current collector 34 described above are covered with the peripheral wall 62.

フロントカバー１５は、例えば周縁から外側に延出した複数の延出部を有しており、燃料電池本体１は、これら延出部が燃料分配機構８の外面にかしめ加工あるいはねじ止めされることにより完成する。 The front cover 15 has, for example, a plurality of extending portions extending outward from the peripheral edge, and the fuel cell main body 1 is caulked or screwed to the outer surface of the fuel distribution mechanism 8. To complete.

ここで、カソード２４及びフロントカバー１５間に、図示しない保湿板を設けても良い。保湿板は、カソード触媒層２５において生成された水の一部を吸収して水の蒸散を抑制し、かつ、カソードガス拡散層２６に空気を均一に導入することによりカソード触媒層２５への空気の均一拡散を促す機能を有している。保湿板には好ましくは気孔率が例えば２０〜６０％の多孔性フィルム等が用いられる。 Here, a moisture retention plate (not shown) may be provided between the cathode 24 and the front cover 15. The moisturizing plate absorbs a part of the water generated in the cathode catalyst layer 25 to suppress the transpiration of water, and introduces air uniformly into the cathode gas diffusion layer 26 to thereby provide air to the cathode catalyst layer 25. It has a function to promote uniform diffusion. For the moisture retaining plate, a porous film having a porosity of, for example, 20 to 60% is preferably used.

図１に示すように、燃料供給源２は、燃料収容部８１を備えている。燃料収容部８１には液体燃料８２が収容されている。燃料供給源２は、流路８３及びポンプ８４をさらに備えている。流路８３は例えばチューブ状に形成され、燃料収容部８１及び燃料注入口６３に接続されている。このため、燃料供給部７には燃料収容部８１から流路８３を介して液体燃料８２が導入される。 As shown in FIG. 1, the fuel supply source 2 includes a fuel storage portion 81. A liquid fuel 82 is stored in the fuel storage portion 81. The fuel supply source 2 further includes a flow path 83 and a pump 84. The flow path 83 is formed in a tube shape, for example, and is connected to the fuel storage portion 81 and the fuel injection port 63. For this reason, the liquid fuel 82 is introduced into the fuel supply unit 7 from the fuel storage unit 81 via the flow path 83.

ポンプ８４は、流路８３の途中に挿入されている。ポンプ８４は燃料を循環させる循環ポンプではなく、あくまでも燃料収容部８１から燃料供給部７に液体燃料８２を送液する燃料供給ポンプである。このようなポンプ８４で必要時に液体燃料８２を送液することによって、燃料供給量の制御性を高めることができる。 The pump 84 is inserted in the middle of the flow path 83. The pump 84 is not a circulation pump that circulates fuel, but is a fuel supply pump that sends the liquid fuel 82 from the fuel storage unit 81 to the fuel supply unit 7. By supplying the liquid fuel 82 with such a pump 84 when necessary, the controllability of the fuel supply amount can be improved.

ポンプ８４の種類は特に限定されるものではないが、少量の液体燃料８２を制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリーポンプ（ロータリーベーンポンプ）、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。 The type of the pump 84 is not particularly limited, but a rotary pump (rotary vane pump), electroosmotic flow from the viewpoint that a small amount of liquid fuel 82 can be fed with good controllability and can be reduced in size and weight. A pump, a diaphragm pump, a squeezing pump or the like is preferably used.

ロータリーポンプはモータで羽を回転させて送液するものである。電気浸透流ポンプは電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアフラムポンプは電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。これらのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアフラムポンプを使用することがより好ましい。 A rotary pump rotates a wing with a motor and feeds liquid. The electroosmotic flow pump uses a sintered porous material such as silica that causes an electroosmotic flow phenomenon. The diaphragm pump is a pump that feeds liquid by driving the diaphragm with an electromagnet or piezoelectric ceramics. The squeezing pump presses a part of the flexible fuel flow path and squeezes the fuel. Among these, it is more preferable to use an electroosmotic pump or a diaphragm pump having piezoelectric ceramics from the viewpoint of driving power, size, and the like.

ポンプ８４は、必要時動作させて燃料収容部８１から燃料供給部７に液体燃料８２を供給する。このように、ポンプ８４で燃料収容部８１から燃料供給部７まで液体燃料８２を送液する場合においても、燃料供給部７は有効に機能するため、膜電極接合体３に対する燃料供給量を均一化することが可能となる。 The pump 84 is operated when necessary to supply the liquid fuel 82 from the fuel storage unit 81 to the fuel supply unit 7. Thus, even when the liquid fuel 82 is sent from the fuel storage part 81 to the fuel supply part 7 by the pump 84, the fuel supply part 7 functions effectively, so that the fuel supply amount to the membrane electrode assembly 3 is uniform. Can be realized.

また、燃料供給部７から膜電極接合体３への燃料供給が行われる構成であればポンプ８４に代えて燃料遮断バルブを配置する構成とすることも可能である。この場合には、燃料遮断バルブは、流路による液体燃料の供給を制御するために設けられるものである。
上記したように、燃料電池が形成されている。 Further, if the fuel is supplied from the fuel supply unit 7 to the membrane electrode assembly 3, a fuel cutoff valve may be arranged instead of the pump 84. In this case, the fuel cutoff valve is provided to control the supply of liquid fuel through the flow path.
As described above, a fuel cell is formed.

次に、上記燃料電池による発電の仕組みについて説明する。
まず、ポンプ８４を稼動させ、燃料収容部８１から流路８３を介して燃料供給部７に液体燃料８２を導入させる。この液体燃料８２は燃料分配機構８の燃料排出口６４から排出され、燃料排出面６７及び燃料拡散部１０によって拡散される。第２拡散シート１２から、液体燃料８２の気化成分が放出され、膜電極接合体３のアノード２１に供給される。この実施の形態において、燃料電池本体１は、燃料拡散部１０を有しているため、燃料はアノード２１にさらに均一に供給される。 Next, the mechanism of power generation by the fuel cell will be described.
First, the pump 84 is operated, and the liquid fuel 82 is introduced from the fuel storage part 81 into the fuel supply part 7 via the flow path 83. The liquid fuel 82 is discharged from the fuel discharge port 64 of the fuel distribution mechanism 8 and diffused by the fuel discharge surface 67 and the fuel diffusion portion 10. The vaporized component of the liquid fuel 82 is released from the second diffusion sheet 12 and supplied to the anode 21 of the membrane electrode assembly 3. In this embodiment, since the fuel cell main body 1 has the fuel diffusion part 10, the fuel is supplied to the anode 21 more uniformly.

なお、例えば、アノード集電体３１と、燃料供給部７との間に、気化膜として図示しない気液分離膜を設けても良い。これにより、燃料の気化成分をアノードガス拡散層２３及びアノード触媒層２２に供給することができる。 For example, a gas-liquid separation film (not shown) may be provided as a vaporization film between the anode current collector 31 and the fuel supply unit 7. Thereby, the vaporization component of the fuel can be supplied to the anode gas diffusion layer 23 and the anode catalyst layer 22.

膜電極接合体３内において、燃料はアノードガス拡散層２３にて拡散してアノード触媒層２２に供給される。液体燃料８２としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層２２で式（１）に示すメタノールの内部改質反応が生じる。なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層２５で生成した水や電解質膜２７中の水をメタノールと反応させて式（１）の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。 In the membrane electrode assembly 3, the fuel diffuses in the anode gas diffusion layer 23 and is supplied to the anode catalyst layer 22. When methanol fuel is used as the liquid fuel 82, an internal reforming reaction of methanol represented by the formula (1) occurs in the anode catalyst layer 22. When pure methanol is used as the methanol fuel, the water generated in the cathode catalyst layer 25 or the water in the electrolyte membrane 27 is reacted with methanol to cause the internal reforming reaction of the formula (1). Alternatively, the internal reforming reaction is caused by another reaction mechanism that does not require water.

ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻ …（１）
この反応で生成した電子（ｅ⁻）はアノード集電体３１に接続された端子（図示せず）から外部に導かれ、いわゆる電気として携帯用電子機器等を動作させた後、カソード集電体３４に接続された端子（図示せず）からカソード２４に導かれる。また、式（１）の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ^＋）は電解質膜２７を経てカソード２４に導かれる。カソード２４には酸化剤として空気が供給される。カソード２４に到達した電子（ｅ⁻）とプロトン（Ｈ^＋）は、カソード触媒層２５で空気中の酸素と式（２）にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成する。 CH ₃ OH + H ₂ O → CO ₂ + 6H ⁺ + 6e ⁻ (1)
Electrons (e ⁻ ) generated by this reaction are led to the outside from a terminal (not shown) connected to the anode current collector 31, and after operating a portable electronic device or the like as so-called electricity, the cathode current collector A terminal (not shown) connected to 34 is led to the cathode 24. Further, protons (H ⁺ ) generated by the internal reforming reaction of the formula (1) are guided to the cathode 24 through the electrolyte membrane 27. Air is supplied to the cathode 24 as an oxidant. Electrons (e ⁻ ) and protons (H ⁺ ) reaching the cathode 24 react with oxygen in the air in the cathode catalyst layer 25 according to the formula (2), and water is generated in accordance with this reaction.

６ｅ⁻＋６Ｈ^＋＋（３／２）Ｏ_２ → ３Ｈ_２Ｏ …（２）
上記したように、燃料電池による発電が行われる。 6e ⁻ + 6H ⁺ + (3/2) O ₂ → 3H ₂ O (2)
As described above, power generation by the fuel cell is performed.

ここで、本願発明者は、上記実施の形態の燃料電池を評価するため、下記に示す実施例１乃至１３の燃料電池、並びに比較例１の燃料電池の電圧ばらつき及び出力を測定した。そして、測定した電圧ばらつき及び出力を基に、各種燃料電池の電圧偏差及び出力相対値を算出した。 Here, in order to evaluate the fuel cell of the above embodiment, the inventors of the present application measured voltage variations and outputs of the fuel cells of Examples 1 to 13 and the fuel cell of Comparative Example 1 shown below. And based on the measured voltage dispersion | variation and output, the voltage deviation and output relative value of various fuel cells were computed.

出力を測定する際、燃料として純メタノール燃料を用い、燃料収容部８１に収容された純メタノール燃料をポンプ８４を用いて燃料排出口６４まで液送し、一定電圧で発電を行い、出力を測定した。また、燃料電池を、温度２５℃、相対湿度５０％の環境下に配置した。 When measuring the output, pure methanol fuel is used as the fuel, and the pure methanol fuel stored in the fuel storage unit 81 is pumped to the fuel discharge port 64 using the pump 84 to generate power at a constant voltage and measure the output. did. The fuel cell was placed in an environment with a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50%.

（比較例１）
まず、比較例１の燃料電池について説明する。図１、６，７及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリ四フッ化エチレンで形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、８０°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料排出面６７Ｓの複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の中心に１つ、端部に４つ設けられている。 (Comparative Example 1)
First, the fuel cell of Comparative Example 1 will be described. As shown in FIGS. 1, 6, 7 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is made of polytetrafluoroethylene. The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 80 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided by opening a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 </ b> S and is connected to the flow path 65. The fuel discharge port 64 is provided at the center of the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and at four ends.

図１、７及び８に示すように、第１拡散シート１１は、厚み０．１ｍｍの多孔質ポリエチレンシートである。第２拡散シート１２は、厚み０．１ｍｍのシリコーンシートである。燃料排出面６７と、膜電極接合体３と面積比は１００％である。燃料排出面６７と、燃料拡散部１０との面積比は９５％である。 As shown in FIGS. 1, 7 and 8, the first diffusion sheet 11 is a porous polyethylene sheet having a thickness of 0.1 mm. The second diffusion sheet 12 is a silicone sheet having a thickness of 0.1 mm. The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the membrane electrode assembly 3 is 100%. The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the fuel diffusion portion 10 is 95%.

図８に示すように、比較例１の燃料電池の電圧偏差は５０ｍＶであった。上記したことから、出力が不安定であることが分かる。そして、出力の高い燃料電池を実現することができなかった。なお、比較例１の燃料電池の出力を１００％とした。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Comparative Example 1 was 50 mV. From the above, it can be seen that the output is unstable. And a fuel cell with high output could not be realized. The output of the fuel cell of Comparative Example 1 was 100%.

（実施例１）
次に、実施例１の燃料電池について説明する。図３、５及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ヴィクトレックス社商標）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、３０°である。燃料分配機構８は、燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料排出面６７の一部を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の中心に１つ設けられている。 Example 1
Next, the fuel cell of Example 1 will be described. As shown in FIGS. 3, 5 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is made of polyetheretherketone (PEEK: trademark of Victorex). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 30 °. The fuel distribution mechanism 8 has a fuel discharge port 64. The fuel discharge port 64 is provided by opening a part of the fuel discharge surface 67 and is connected to the flow path 65. One fuel discharge port 64 is provided at the center of the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8.

実施例１の燃料電池は、燃料拡散部１０（第１拡散シート１１及び第２拡散シート１２）を有していない。燃料排出面６７と、膜電極接合体３と面積比は１００％である。 The fuel cell of Example 1 does not have the fuel diffusion portion 10 (the first diffusion sheet 11 and the second diffusion sheet 12). The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the membrane electrode assembly 3 is 100%.

図８に示すように、実施例１の燃料電池の電圧偏差は４０ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１１０％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 1 was 40 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 110%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例２）
次に、実施例２の燃料電池について説明する。図５、６及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ヴィクトレックス社商標）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、３０°である。燃料分配機構６７は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の中心に１つ、端部に４つ設けられている。 (Example 2)
Next, the fuel cell of Example 2 will be described. As shown in FIGS. 5, 6 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is made of polyetheretherketone (PEEK: trademark of Victrex). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 30 °. The fuel distribution mechanism 67 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 and is connected to the flow path 65. The fuel discharge port 64 is provided at the center of the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and at four ends.

実施例２の燃料電池は、燃料拡散部１０（第１拡散シート１１及び第２拡散シート１２）を有していない。燃料排出面６７と、膜電極接合体３と面積比は１００％である。 The fuel cell of Example 2 does not have the fuel diffusion portion 10 (the first diffusion sheet 11 and the second diffusion sheet 12). The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the membrane electrode assembly 3 is 100%.

図８に示すように、実施例２の燃料電池の電圧偏差は３５ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１１５％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 2 was 35 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 115%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例３）
次に、実施例３の燃料電池について説明する。図１、３、７及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ヴィクトレックス社商標）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、３０°である。燃料分配機構８は、燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料排出面６７の一部を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の中心に１つ設けられている。 (Example 3)
Next, the fuel cell of Example 3 will be described. As shown in FIGS. 1, 3, 7 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is formed of polyether ether ketone (PEEK: trademark of Victorex). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 30 °. The fuel distribution mechanism 8 has a fuel discharge port 64. The fuel discharge port 64 is provided by opening a part of the fuel discharge surface 67 and is connected to the flow path 65. One fuel discharge port 64 is provided at the center of the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8.

図１、７及び８に示すように、第１拡散シート１１は、厚み０．１ｍｍの多孔質ポリエチレンシートである。第２拡散シート１２は、厚み０．１ｍｍのシリコーンシートである。燃料排出面６７と、膜電極接合体３と面積比は１００％である。燃料排出面６７（と、燃料拡散部１０との面積比は９５％である。 As shown in FIGS. 1, 7 and 8, the first diffusion sheet 11 is a porous polyethylene sheet having a thickness of 0.1 mm. The second diffusion sheet 12 is a silicone sheet having a thickness of 0.1 mm. The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the membrane electrode assembly 3 is 100%. The area ratio of the fuel discharge surface 67 (and the fuel diffusion portion 10 is 95%.

図８に示すように、実施例３の燃料電池の電圧偏差は３０ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１２０％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 3 was 30 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 120%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例４）
次に、実施例４の燃料電池について説明する。図１、６、７及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ヴィクトレックス社商標）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、３０°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の中心に１つ、端部に４つ設けられている。 Example 4
Next, a fuel cell of Example 4 will be described. As shown in FIGS. 1, 6, 7 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is formed of polyether ether ketone (PEEK: trademark of Victorex). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 30 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 and is connected to the flow path 65. The fuel discharge port 64 is provided at the center of the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and at four ends.

図８に示すように、実施例４の燃料電池の電圧偏差は２０ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１４０％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 4 was 20 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 140%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例５）
次に、実施例５の燃料電池について説明する。図１、６、７及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、４５°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の中心に１つ、端部に４つ設けられている。 (Example 5)
Next, a fuel cell of Example 5 will be described. As shown in FIGS. 1, 6, 7 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is made of polyethylene naphthalate (PEN). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 45 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 and is connected to the flow path 65. The fuel discharge port 64 is provided at the center of the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and at four ends.

図１、７及び８に示すように、第１拡散シート１１は、厚み０．１ｍｍの多孔質ポリエチレンシートである。第２拡散シート１２は、厚み０．２ｍｍのシリコーンシートである。燃料排出面６７と、膜電極接合体３と面積比は１００％である。燃料排出面６７と、燃料拡散部１０との面積比は９６％である。 As shown in FIGS. 1, 7 and 8, the first diffusion sheet 11 is a porous polyethylene sheet having a thickness of 0.1 mm. The second diffusion sheet 12 is a silicone sheet having a thickness of 0.2 mm. The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the membrane electrode assembly 3 is 100%. The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the fuel diffusion portion 10 is 96%.

図８に示すように、実施例５の燃料電池の電圧偏差は２２ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１３５％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 5 was 22 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 135%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例６）
次に、実施例６の燃料電池について説明する。図１、６、７及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、５０°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料排出面６７の中心に１つ、端部に４つ設けられている。 (Example 6)
Next, a fuel cell of Example 6 will be described. As shown in FIGS. 1, 6, 7, and 8, the fuel distribution mechanism 8 is formed of polybutylene terephthalate (PBT). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 50 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and is connected to the flow path 65. One fuel discharge port 64 is provided at the center of the fuel discharge surface 67 and four at the end.

図８に示すように、実施例６の燃料電池の電圧偏差は２５ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１３３％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 6 was 25 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 133%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例７）
次に、実施例７の燃料電池について説明する。図１、６、７及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、４０°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の中心に１つ、端部に４つ設けられている。 (Example 7)
Next, a fuel cell of Example 7 will be described. As shown in FIGS. 1, 6, 7, and 8, the fuel distribution mechanism 8 is formed of polyethylene terephthalate (PET). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 40 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 and is connected to the flow path 65. The fuel discharge port 64 is provided at the center of the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and at four ends.

図８に示すように、実施例７の燃料電池の電圧偏差は２３ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１３２％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 7 was 23 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 132%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例８）
次に、実施例８の燃料電池について説明する。図１及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリエチレン（ＰＥ）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、３５°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料排出面６７にほぼ等間隔に１２０個設けられている。 (Example 8)
Next, a fuel cell of Example 8 will be described. As shown in FIGS. 1 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is formed of polyethylene (PE). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 35 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and is connected to the flow path 65. 120 fuel discharge ports 64 are provided on the fuel discharge surface 67 at substantially equal intervals.

図８に示すように、燃料拡散部１０は第１拡散シート１１を有している。燃料拡散部１０は第２拡散シート１２を有していない。第１拡散シート１１は、厚み０．２ｍｍの多孔質ポリエチレンシートである。燃料排出面６７と、膜電極接合体３と面積比は１００％である。燃料排出面６７と、燃料拡散部１０との面積比は９６％である。 As shown in FIG. 8, the fuel diffusion portion 10 has a first diffusion sheet 11. The fuel diffusion unit 10 does not have the second diffusion sheet 12. The first diffusion sheet 11 is a porous polyethylene sheet having a thickness of 0.2 mm. The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the membrane electrode assembly 3 is 100%. The area ratio between the fuel discharge surface 67 and the fuel diffusion portion 10 is 96%.

図８に示すように、実施例８の燃料電池の電圧偏差は２３ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１３２％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 8 was 23 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 132%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例９）
次に、実施例９の燃料電池について説明する。図１及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリイミド（ＰＩ）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、４０°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料排出面６７にほぼ等間隔に１２０個設けられている。 Example 9
Next, a fuel cell of Example 9 will be described. As shown in FIGS. 1 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is formed of polyimide (PI). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 40 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and is connected to the flow path 65. 120 fuel discharge ports 64 are provided on the fuel discharge surface 67 at substantially equal intervals.

図８に示すように、実施例９の燃料電池の電圧偏差は２２ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１３０％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 9 was 22 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 130%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例１０）
次に、実施例１０の燃料電池について説明する。図１及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、４５°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料排出面６７にほぼ等間隔に１２０個設けられている。 (Example 10)
Next, a fuel cell of Example 10 will be described. As shown in FIGS. 1 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is made of polyetherimide (PEI). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 45 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and is connected to the flow path 65. 120 fuel discharge ports 64 are provided on the fuel discharge surface 67 at substantially equal intervals.

図８に示すように、実施例１０の燃料電池の電圧偏差は２３ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１２５％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 10 was 23 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 125%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例１１）
次に、実施例１１の燃料電池について説明する。図１及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、５０°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料排出面６７にほぼ等間隔に１２０個設けられている。 (Example 11)
Next, a fuel cell of Example 11 will be described. As shown in FIGS. 1 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is formed of polyphenylene sulfide (PPS). The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 50 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and is connected to the flow path 65. 120 fuel discharge ports 64 are provided on the fuel discharge surface 67 at substantially equal intervals.

図８に示すように、実施例１１の燃料電池の電圧偏差は２２ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１２７％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 11 was 22 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 127%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例１２）
次に、実施例１２の燃料電池について説明する。図１及び８に示すように、燃料分配機構８は、環状オレフィン重合体で形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、４５°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料排出面６７にほぼ等間隔に１２０個設けられている。 Example 12
Next, a fuel cell of Example 12 will be described. As shown in FIGS. 1 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is formed of a cyclic olefin polymer. The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 45 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and is connected to the flow path 65. 120 fuel discharge ports 64 are provided on the fuel discharge surface 67 at substantially equal intervals.

図８に示すように、実施例１２の燃料電池の電圧偏差は２２ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１２８％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 12 was 22 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 128%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

（実施例１３）
次に、実施例１３の燃料電池について説明する。図１及び８に示すように、燃料分配機構８は、ポリプロピレンで形成されている。燃料分配機構８に対する液体燃料８２の接触角θは、４０°である。燃料分配機構８は、複数の燃料排出口６４を有している。燃料排出口６４は、燃料分配機構８の燃料排出面６７の複数個所を開口して設けられているとともに、流路６５に繋げられている。燃料排出口６４は、燃料排出面６７にほぼ等間隔に１２０個設けられている。 (Example 13)
Next, a fuel cell of Example 13 will be described. As shown in FIGS. 1 and 8, the fuel distribution mechanism 8 is made of polypropylene. The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel distribution mechanism 8 is 40 °. The fuel distribution mechanism 8 has a plurality of fuel discharge ports 64. The fuel discharge port 64 is provided at a plurality of locations on the fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 and is connected to the flow path 65. 120 fuel discharge ports 64 are provided on the fuel discharge surface 67 at substantially equal intervals.

図８に示すように、実施例１２の燃料電池の電圧偏差は２２ｍＶであった。上記したことから、出力が安定していることが分かる。出力（相対比）１３０％であった。上記したことから、出力の高い燃料電池を実現することができた。 As shown in FIG. 8, the voltage deviation of the fuel cell of Example 12 was 22 mV. From the above, it can be seen that the output is stable. The output (relative ratio) was 130%. As described above, a fuel cell with high output could be realized.

上記したように構成された燃料電池によれば、燃料電池本体１は、膜電極接合体３と、燃料分配機構８とを備えている。燃料分配機構８は、液体燃料８２を排出する１つ又は複数の燃料排出口６４を有している。 According to the fuel cell configured as described above, the fuel cell main body 1 includes the membrane electrode assembly 3 and the fuel distribution mechanism 8. The fuel distribution mechanism 8 has one or a plurality of fuel discharge ports 64 that discharge the liquid fuel 82.

燃料分配機構８は、少なくとも燃料排出口６４が親水性の材料により構成された燃料分配機構８の燃料排出面６７を有している。そして、この親水性の材料により構成される構成は燃料排出口６４だけではなく、燃料排出面６７全体を親水性の材料で構成するのが好ましく、さらに好ましくは燃料分配機構８そのものを親水性の材料で構成することが好ましい。 The fuel distribution mechanism 8 has a fuel discharge surface 67 of the fuel distribution mechanism 8 in which at least the fuel discharge port 64 is made of a hydrophilic material. In addition, it is preferable that the structure constituted by this hydrophilic material is not only the fuel discharge port 64 but also the entire fuel discharge surface 67 is constituted by a hydrophilic material, and more preferably, the fuel distribution mechanism 8 itself is hydrophilic. It is preferable to use a material.

燃料排出口６４（好ましくは燃料排出面６７全体、さらに好ましくは燃料分配機構８）に対する液体燃料８２の接触角θは、５０°以下である。液体燃料８２は燃料排出面６７上を濡れ広がるため、液体燃料８２の面方向への拡散は促進される。これにより、燃料はアノード２１に均一に供給される。このため、膜電極接合体３における発電反応の均一性を高めることができる。上記したことから、燃料電池の出力を向上でき、出力の安定性を高めることができる。 The contact angle θ of the liquid fuel 82 with respect to the fuel discharge port 64 (preferably the entire fuel discharge surface 67, more preferably the fuel distribution mechanism 8) is 50 ° or less. Since the liquid fuel 82 wets and spreads on the fuel discharge surface 67, the diffusion of the liquid fuel 82 in the surface direction is promoted. Thereby, the fuel is uniformly supplied to the anode 21. For this reason, the uniformity of the power generation reaction in the membrane electrode assembly 3 can be enhanced. As described above, the output of the fuel cell can be improved and the stability of the output can be increased.

上記実施例３乃至８において、燃料電池セル１は、燃料拡散部１０を有している。このため、燃料拡散部１０により、液体燃料８２の面方向への拡散はより一層促進される。このため、上記実施例３乃至８の場合、燃料電池の出力をより一層向上でき、出力の安定性をより一層高めることができる。 In the above Examples 3 to 8, the fuel cell 1 has the fuel diffusion portion 10. For this reason, the diffusion of the liquid fuel 82 in the surface direction is further promoted by the fuel diffusion portion 10. For this reason, in the said Examples 3 thru | or 8, the output of a fuel cell can be improved further and the stability of an output can be improved further.

上記実施例２及び４乃至７において、燃料排出口６４は、拡散材６７の各端部にも１つずつ、合計４個設けられている。上記実施例８乃至１３において、燃料排出口６４は１２０個設けられている。燃料排出口６４の位置した複数個所において、液体燃料８２は燃料排出面６７上を濡れ広がるため、液体燃料８２の面方向への拡散はより一層促進される。このため、上記実施例２及び４乃至８の場合、燃料電池の出力をより一層向上でき、出力の安定性をより一層高めることができる。
上記したことから、出力特性に優れた燃料電池燃料電池を得ることができる。 In Examples 2 and 4 to 7, four fuel discharge ports 64 are provided, one at each end of the diffusing material 67. In the eighth to thirteenth embodiments, 120 fuel discharge ports 64 are provided. Since the liquid fuel 82 wets and spreads on the fuel discharge surface 67 at a plurality of locations where the fuel discharge ports 64 are located, the diffusion of the liquid fuel 82 in the surface direction is further promoted. For this reason, in the said Example 2 and 4 thru | or 8, the output of a fuel cell can be improved further and the stability of an output can be improved further.
As described above, a fuel cell fuel cell having excellent output characteristics can be obtained.

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

第１拡散シート１１及び第２拡散シート１２の厚み及び材料は上述した実施の形態に限定されるものではなく、燃料の拡散に寄与する材料及び厚みで形成されていれば良い。燃料拡散部１０は、３つ以上の拡散シートを有していても良い。この場合でも、上述した効果を得ることができる。 The thicknesses and materials of the first diffusion sheet 11 and the second diffusion sheet 12 are not limited to the above-described embodiments, and may be formed with materials and thicknesses that contribute to fuel diffusion. The fuel diffusion unit 10 may have three or more diffusion sheets. Even in this case, the above-described effects can be obtained.

例えば、図７及び１２に示した燃料排出口６４の個数や位置を工夫し、膜電極接合体３の特定個所により多くの燃料を供給するよう燃料分配機構８を併せて設計しても良い。製品への燃料電池装着上の都合から燃料電池本体１の半分の部位の放熱がよくなってしまうような場合、従来では温度分布が生じてしまい、平均出力の低下が避けられない。これに対して、燃料排出口６４及び流路６５の形成パターンを調整し、予め放熱のよい部分に燃料排出口６４を密に配置することによって、その部分での発電に伴う発熱を多くすることができる。これによって、面内の発電度合いを均一化することができ、出力低下を抑制することが可能となる。 For example, the number and position of the fuel discharge ports 64 shown in FIGS. 7 and 12 may be devised, and the fuel distribution mechanism 8 may be designed to supply more fuel to a specific portion of the membrane electrode assembly 3. In the case where the heat radiation of half of the fuel cell main body 1 is improved due to the convenience of mounting the fuel cell on the product, the temperature distribution is conventionally generated, and the average output is inevitably lowered. On the other hand, by adjusting the formation pattern of the fuel discharge port 64 and the flow path 65 and arranging the fuel discharge port 64 densely in a portion with good heat dissipation in advance, the heat generated by power generation in that portion is increased. Can do. Thereby, the in-plane power generation degree can be made uniform, and it is possible to suppress a decrease in output.

液体燃料８２を燃料収容部８１から燃料供給部７まで送る機構は特に限定されるものではない。例えば、使用時の設置場所が固定される場合には、重力を利用して液体燃料８２を燃料収容部８１から燃料供給部７まで落下させて送液することができる。また、多孔体等を充填した流路８３を用いることによって、毛細管現象で燃料収容部８１から燃料供給部７まで送液することもできる。 The mechanism for feeding the liquid fuel 82 from the fuel storage part 81 to the fuel supply part 7 is not particularly limited. For example, when the installation location at the time of use is fixed, the liquid fuel 82 can be dropped from the fuel storage part 81 to the fuel supply part 7 and fed by using gravity. Further, by using the flow path 83 filled with a porous body or the like, liquid can be fed from the fuel storage part 81 to the fuel supply part 7 by capillary action.

流路８３は燃料供給部７や燃料収容部８１と独立した配管に限られるものではない。例えば、燃料供給部７と燃料収容部８１とを積層して一体化する場合、これらを繋ぐ液体燃料８２の流路であってもよい。燃料供給部７は流路８３を介して燃料収容部８１と接続されていれば良い。 The flow path 83 is not limited to piping independent of the fuel supply unit 7 and the fuel storage unit 81. For example, when the fuel supply unit 7 and the fuel storage unit 81 are stacked and integrated, a flow path of the liquid fuel 82 that connects them may be used. The fuel supply unit 7 only needs to be connected to the fuel storage unit 81 via the flow path 83.

膜電極接合体３は複数の発電素子２０を有し、発電素子２０が直列に接続されているが、これに限られるものではない。膜電極接合体３は、アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７が重なった発電領域Ｒ１に形成された１つの発電素子２０を有していても良い。 Although the membrane electrode assembly 3 includes a plurality of power generation elements 20 and the power generation elements 20 are connected in series, the present invention is not limited to this. The membrane electrode assembly 3 may include one power generation element 20 formed in the power generation region R1 where the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 overlap.

図１に示した燃料収容部８１は、ポンプ８４を制御する制御部を有していても良い。燃料供給用（送液用）のポンプ８４の制御は、例えば燃料電池の出力を参照して行うことが好ましい。燃料電池の出力は制御部で検出され、この検出結果に基づいてポンプ８４に制御信号が送られる。ポンプ８４は制御部から送られる制御信号に基づいてオン／オフが制御される。ポンプ８４の動作は燃料電池の出力に加えて、温度情報や電力供給先である電子機器の運転状態情報等に基づいて制御することで、より安定した運転が達成できる。 The fuel storage unit 81 shown in FIG. 1 may have a control unit that controls the pump 84. The control of the fuel supply (liquid feeding) pump 84 is preferably performed with reference to the output of the fuel cell, for example. The output of the fuel cell is detected by the control unit, and a control signal is sent to the pump 84 based on the detection result. On / off of the pump 84 is controlled based on a control signal sent from the control unit. The operation of the pump 84 is controlled based on temperature information, operation state information of an electronic device that is a power supply destination, etc. in addition to the output of the fuel cell, so that more stable operation can be achieved.

ポンプ８４の具体的な動作制御方法としては、例えば燃料電池からの出力が所定の規定値より高くなった場合にポンプ８４を停止または送液量を低下させ、出力が規定値より低くなった場合にポンプ８４の運転を再開または送液量を増加させる方法が挙げられる。別の動作制御方法としては、燃料電池からの出力の変化率がプラスの場合にポンプ８４の運転を停止または送液量を低下させ、出力の変化率がマイナスになった場合にポンプ８４の運転を再開または送液量を増加させる方法が挙げられる。 As a specific operation control method of the pump 84, for example, when the output from the fuel cell becomes higher than a predetermined specified value, the pump 84 is stopped or the liquid feeding amount is reduced, and the output becomes lower than the specified value. The method of resuming the operation of the pump 84 or increasing the amount of liquid to be fed is given. As another operation control method, when the rate of change in output from the fuel cell is positive, the operation of the pump 84 is stopped or the amount of liquid fed is reduced, and when the rate of change in output becomes negative, the operation of the pump 84 is performed. The method of restarting or increasing the amount of liquid to be fed can be mentioned.

燃料電池としての安定性や信頼性を高めるため、図１に示した燃料供給源２は、燃料電池の未使用時にも不可避的に発生する微量な燃料の消費や上述したポンプ再運転時の吸い込み不良等を回避するために燃料遮断バルブを有していても良い。燃料遮断バルブは、ポンプ８４と直列に配置することが好ましい。燃料遮断バルブは、例えばポンプ８４と燃料供給部７との間の流路８３に挿入されている。燃料遮断バルブは、ポンプ８４と燃料収容部８１との間に設置しても機能上の支障はない。 In order to improve the stability and reliability of the fuel cell, the fuel supply source 2 shown in FIG. 1 uses a small amount of fuel that is inevitably generated even when the fuel cell is not used, and the suction during the pump re-operation described above. In order to avoid defects and the like, a fuel cutoff valve may be provided. The fuel cutoff valve is preferably arranged in series with the pump 84. The fuel cutoff valve is inserted into a flow path 83 between the pump 84 and the fuel supply unit 7, for example. Even if the fuel cutoff valve is installed between the pump 84 and the fuel storage part 81, there is no functional problem.

さらに、燃料遮断バルブは、図１に示したポンプ８４に代えて配置していても有効である。例えば、燃料供給部７と燃料収容部８１とを接続する流路８３に燃料遮断バルブを挿入する。このような構成を適用することによって、膜電極接合体３に対する燃料の供給を制御し、燃料電池の出力制御性を高めることができる。この場合の燃料遮断バルブの動作制御は、上述したポンプ８４の動作制御と同様に実施することができる。 Further, the fuel cutoff valve is effective even if it is arranged in place of the pump 84 shown in FIG. For example, a fuel cutoff valve is inserted into the flow path 83 connecting the fuel supply unit 7 and the fuel storage unit 81. By applying such a configuration, the supply of fuel to the membrane electrode assembly 3 can be controlled, and the output controllability of the fuel cell can be enhanced. The operation control of the fuel cutoff valve in this case can be performed in the same manner as the operation control of the pump 84 described above.

図１に示した燃料電池において、燃料収容部８１や流路８３に、燃料収容部８１内の圧力を外気とバランスさせるバランスバルブを装着することが好ましい。バランスバルブは、例えば燃料収容部８１に設置されている。図示しないが、バランスバルブは、バルブ可動片と、燃料収容部８１内の圧力に応じてバルブ可動片を動作させるスプリングと、バルブ可動片をシールして閉状態とするシール部とを有している。 In the fuel cell shown in FIG. 1, it is preferable that a balance valve that balances the pressure in the fuel accommodating portion 81 with the outside air is attached to the fuel accommodating portion 81 and the flow path 83. The balance valve is installed in the fuel storage unit 81, for example. Although not shown, the balance valve includes a valve movable piece, a spring that operates the valve movable piece in accordance with the pressure in the fuel storage portion 81, and a seal portion that seals the valve movable piece and closes it. Yes.

この発明は、直接メタノール型の燃料電池に限定されるものではなく、他の燃料電池に適用可能である。そして、液体燃料８２も、必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料８２は、各種の液体燃料を使用した場合に効果を発揮し、液体燃料の種類や濃度は限定されるものではない。 The present invention is not limited to a direct methanol fuel cell but can be applied to other fuel cells. The liquid fuel 82 is not necessarily limited to methanol fuel. The liquid fuel 82 is effective when various liquid fuels are used, and the type and concentration of the liquid fuel are not limited.

また、膜電極接合体３へ供給される液体燃料においても、全て液体燃料の蒸気を供給してもよいが、一部が液体状態で供給される場合であっても本発明を適用することができる。 In addition, the liquid fuel supplied to the membrane electrode assembly 3 may be supplied entirely with the vapor of the liquid fuel, but the present invention can be applied even when a part of the liquid fuel is supplied in a liquid state. it can.

この発明の実施の形態に係る燃料電池を示す断面図であり、特に、実施例３乃至７の燃料電池を示す断面図。It is sectional drawing which shows the fuel cell which concerns on embodiment of this invention, and is sectional drawing which shows the fuel cell of Example 3 thru | or 7 especially. 図１に示した膜電極接合体を示す平面図。The top view which shows the membrane electrode assembly shown in FIG. 図１に示した燃料分配機構を示す平面図。The top view which shows the fuel distribution mechanism shown in FIG. 図１に示した燃料分配機構に対する燃料の接触角の測定方法を説明するための図。The figure for demonstrating the measuring method of the contact angle of the fuel with respect to the fuel distribution mechanism shown in FIG. 上記実施の形態の実施例１及び２の燃料電池の燃料供給部を示す断面図。Sectional drawing which shows the fuel supply part of the fuel cell of Example 1 and 2 of the said embodiment. 上記実施の形態の実施例２及び４乃至７、並びに比較例１の燃料電池の燃料分配機構を示す平面図。The top view which shows the fuel distribution mechanism of Example 2 and 4 thru | or 7 of the said embodiment, and the fuel cell of the comparative example 1. FIG. 上記実施の形態の実施例３乃至７及び比較例１の燃料電池の燃料拡散部を示す断面図。Sectional drawing which shows the fuel diffusion part of Examples 3 thru | or 7 of the said embodiment, and the fuel cell of the comparative example 1. FIG. 上記実施の形態の実施例１乃至１３及び比較例１の（１）燃料分配機構の材料、（２）燃料分配機構に対する液体燃料の接触角、（３）燃料排出口の数及び位置、（４）燃料拡散部、（５）燃料分配機構の燃料排出面と膜電極接合体の面積比、（６）燃料分配機構の燃料排出面と燃料拡散部の面積比、（７）電圧偏差及び（８）出力を表で示した図。(1) Material of fuel distribution mechanism of Examples 1 to 13 and Comparative Example 1 of the above embodiment, (2) Contact angle of liquid fuel with respect to fuel distribution mechanism, (3) Number and position of fuel discharge ports, (4 ) Fuel diffusion part, (5) Area ratio of fuel discharge surface of fuel distribution mechanism to membrane electrode assembly, (6) Area ratio of fuel discharge surface of fuel distribution mechanism to fuel diffusion part, (7) Voltage deviation and (8 ) Diagram showing output in a table.

Explanation of symbols

１…燃料電池本体、２…燃料供給源、３…膜電極接合体、４…集電体、６…燃料極支持板、７…燃料供給部、８…燃料分配機構、１０…燃料拡散部、１５…フロントカバー、２０…発電素子、２１…燃料極（アノード）、２２…アノード触媒層、２３…アノードガス拡散層、２４…空気極（カソード）、２５…カソード触媒層、２６…カソードガス拡散層、２７…電解質膜、３１…アノード集電体、３４…カソード集電体、３８，３９…Ｏリング（シール材）、６２…周壁、６３…燃料注入口、６４…燃料排出口、６５…流路、６７…燃料排出面、８１…燃料収容部、８２…液体燃料、８３…流路、８４…ポンプ、Ｒ１…発電領域、Ｒ２…有効領域、Ｒ３…非有効領域、θ…接触角。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell main body, 2 ... Fuel supply source, 3 ... Membrane electrode assembly, 4 ... Current collector, 6 ... Fuel electrode support plate, 7 ... Fuel supply part, 8 ... Fuel distribution mechanism, 10 ... Fuel diffusion part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Front cover, 20 ... Power generation element, 21 ... Fuel electrode (anode), 22 ... Anode catalyst layer, 23 ... Anode gas diffusion layer, 24 ... Air electrode (cathode), 25 ... Cathode catalyst layer, 26 ... Cathode gas diffusion Layer 27, electrolyte membrane 31, anode current collector 34, cathode current collector 38, 39 O-ring (sealing material) 62 peripheral wall 63 fuel inlet 64 fuel outlet 65 Flow path, 67 ... Fuel discharge surface, 81 ... Fuel container, 82 ... Liquid fuel, 83 ... Flow path, 84 ... Pump, R1 ... Power generation area, R2 ... Effective area, R3 ... Non-effective area, [theta] ... Contact angle.

Claims

An electromotive part having a membrane electrode assembly having a fuel electrode, an air electrode, and an electrolyte membrane sandwiched between the fuel electrode and the air electrode;
A fuel distribution mechanism disposed on the opposite side of the electrolyte membrane to the fuel electrode and provided with a fuel flow path, and
The fuel distribution mechanism is provided with a fuel discharge surface located on the surface facing the fuel electrode, a part of the fuel discharge surface being opened, and connected to the flow path to discharge fuel. And a fuel discharge port, and at least the fuel discharge port is formed of a hydrophilic material.

The fuel cell according to claim 1, wherein a contact angle of the fuel with respect to the fuel discharge port is 50 ° or less.

2. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel distribution mechanism is polyetheretherketone, polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene, polyimide, polyetherimide, cyclic olefin polymer, polyphenylene sulfide, or polypropylene.

2. The fuel cell according to claim 1, further comprising a fuel diffusion portion disposed between the fuel electrode and a fuel distribution mechanism and diffusing the fuel discharged from the fuel discharge port and supplying the fuel to the fuel electrode.

The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel distribution mechanism has a plurality of fuel discharge ports for discharging fuel.

The fuel cell according to claim 1, further comprising a fuel supply source that contains fuel and supplies fuel to the fuel distribution mechanism through a flow path.