JP2012059628A - Fuel cell and fuel cell system - Google Patents

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博史 菅
Naoki Iwamura
直樹 岩村
Nobuyasu Negishi
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秀行 大図
Hisashi Chigusa
尚 千草
Isamu Yajima
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell and a fuel cell system excellent in output characteristics.SOLUTION: The fuel cell comprises a power generating part having a membrane electrode assembly 3 containing an anode 21, a cathode 24, and an electrolyte membrane 27, and a fuel supply 7. At least the anode 21 side of the power generating part has selectivity so that the average open circuit voltage per cell is 0.4 V or lower in the last 30 minutes when the fuel supply 7 continuously supplies the cathode 24 side with a methanol with a 99 wt.% concentration or more at a speed of 0.2 μL/(min cm) for 3 hours with the power generating part disposed so that the cathode 24 faces the fuel supply 7. The membrane electrode assembly 3 can let a reaction product produced at the anode 21 side escape to the cathode 24 side, and can lead a reaction product produced at the cathode 24 side to the anode 21 side.

Description

本発明の実施形態は、燃料電池セル及び燃料電池に関する。   Embodiments described herein relate generally to a fuel cell and a fuel cell.

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、改質器等が不要なため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, direct methanol fuel cells (DMFCs) can be downsized because they do not require a reformer, and the handling of fuel is easier compared to hydrogen gas fuel. Promising as a power source.

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。   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.

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 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。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。   In the liquid supply type DMFC, a technique of connecting a cell and a fuel storage unit via a flow path is known. 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.

特開２００８−２４３８００号公報JP 2008-243800 A

上記特許文献１において、膜電極接合体は、ガス抜き孔を有している。アノード側に生じたガス成分をカソード側に逃がすことができることから、燃料電池セルは出力の安定性を高めることができる。しかしながら、上記燃料電池セルは出力の向上を図るものではない。このため、高い出力を安定して得ることができる、出力特性に優れた燃料電池セルが求められている。
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セル及び燃料電池を提供することにある。 In Patent Document 1, the membrane electrode assembly has a gas vent hole. Since the gas component generated on the anode side can be released to the cathode side, the fuel cell can improve the output stability. However, the fuel cell does not improve output. For this reason, a fuel cell excellent in output characteristics that can stably obtain a high output is demanded.
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a fuel cell and a fuel cell excellent in output characteristics.

一実施形態に係る燃料電池セルは、
アノードと、カソードと、前記アノード及びカソード間に挟持された電解質膜と、を含んだ膜電極接合体を有する起電部と、
前記アノードに対して前記電解質膜の反対側に配置され、前記アノードに燃料を供給する燃料供給部と、を備え、
前記カソードが前記燃料供給部と対向するよう前記起電部を配置した状態で、前記燃料供給部が前記カソード側に濃度が９９重量％以上のメタノールを０．２μＬ／（min・cm２）の速度で３時間連続して供給し続けた場合の最後の３０分の開回路電圧の１セル当たりの平均値が０．４Ｖ以下となるように前記起電部の少なくとも前記アノード側が選択性を有し、
前記膜電極接合体は、前記アノード側での反応生成物を前記カソード側へ逃がすことができ、前記カソード側での反応生成物を前記アノード側へ導入することができるように設けられている。 The fuel cell according to one embodiment
An electromotive part having a membrane electrode assembly including an anode, a cathode, and an electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode;
A fuel supply unit disposed on the opposite side of the electrolyte membrane with respect to the anode and supplying fuel to the anode;
In a state where the electromotive unit is disposed so that the cathode faces the fuel supply unit, the fuel supply unit has 0.2 μL / (min · cm 2 ) of methanol having a concentration of 99% by weight or more on the cathode side. At least the anode side of the electromotive unit has selectivity so that the average value per cell of the open circuit voltage for the last 30 minutes when the supply is continued for 3 hours at a speed is 0.4 V or less. And
The membrane electrode assembly is provided so that a reaction product on the anode side can escape to the cathode side, and a reaction product on the cathode side can be introduced to the anode side.

また、一実施形態に係る燃料電池は、
アノードと、カソードと、前記アノード及びカソード間に挟持された電解質膜と、を含んだ膜電極接合体を有する起電部と、前記アノードに対して前記電解質膜の反対側に配置され、前記アノードに燃料を供給する燃料供給部と、を具備した燃料電池セルと、
前記燃料を収容するとともに前記燃料を前記燃料供給部に与える燃料供給源と、を備え、
前記カソードが前記燃料供給部と対向するよう前記起電部を配置した状態で、前記燃料供給部が前記カソード側に濃度が９９重量％以上のメタノールを０．２μＬ／（min・cm２）の速度で３時間連続して供給し続けた場合の最後の３０分の開回路電圧の１セル当たりの平均値が０．４Ｖ以下となるように前記起電部の少なくとも前記アノード側が選択性を有し、
前記膜電極接合体は、前記アノード側での反応生成物を前記カソード側へ逃がすことができ、前記カソード側での反応生成物を前記アノード側へ導入することができるように設けられている。 The fuel cell according to an embodiment
An electromotive part having a membrane electrode assembly including an anode, a cathode, and an electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode, and disposed on the opposite side of the electrolyte membrane with respect to the anode, A fuel supply cell for supplying fuel to the fuel cell,
A fuel supply source for containing the fuel and supplying the fuel to the fuel supply unit,
In a state where the electromotive unit is disposed so that the cathode faces the fuel supply unit, the fuel supply unit has 0.2 μL / (min · cm 2 ) of methanol having a concentration of 99% by weight or more on the cathode side. At least the anode side of the electromotive unit has selectivity so that the average value per cell of the open circuit voltage for the last 30 minutes when the supply is continued for 3 hours at a speed is 0.4 V or less. And
The membrane electrode assembly is provided so that a reaction product on the anode side can escape to the cathode side, and a reaction product on the cathode side can be introduced to the anode side.

図１は、第１の実施形態に係る燃料電池を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the fuel cell according to the first embodiment. 図２は、図１に示した膜電極接合体を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the membrane electrode assembly shown in FIG. 図３は、図１に示したアノード導電層を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the anode conductive layer shown in FIG. 図４は、図１に示したカソード導電層を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the cathode conductive layer shown in FIG. 図５は、上記燃料電池における経過時間に対する（１）出力密度、（２）制御温度、（３）セル抵抗の変化をグラフで示した図である。FIG. 5 is a graph showing changes in (1) power density, (2) control temperature, and (3) cell resistance with respect to elapsed time in the fuel cell. 図６は、第２の実施形態に係る燃料電池を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell according to the second embodiment. 図７は、図６に示した膜電極接合体を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the membrane electrode assembly shown in FIG. 図８は、図６及び図７に示した膜電極接合体を拡大して示す断面図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the membrane electrode assembly shown in FIGS. 6 and 7.

以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係る燃料電池について詳細に説明する。この実施形態において、直接メタノール型の燃料電池について説明する。
図１に示すように、燃料電池は、燃料電池セル１と、燃料を収容するとともに燃料を燃料電池セル１に与える燃料供給源２とを備えている。 Hereinafter, the fuel cell according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a direct methanol fuel cell will be described.
As shown in FIG. 1, the fuel cell includes a fuel cell 1 and a fuel supply source 2 that houses the fuel and supplies the fuel to the fuel cell 1.

燃料電池セル１は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）３を有する起電部と、アノード集電体３１と、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、保湿板９と、カバープレート１５とを備えている。   The fuel cell 1 includes an electromotive unit having a membrane electrode assembly (MEA) 3, an anode current collector 31, a cathode current collector 34, a fuel electrode support plate 6, and a fuel supply mechanism. The fuel supply unit 7, the moisturizing plate 9, and the cover plate 15 are 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を使用しているが、発電部の構造は従来の内部気化型のような純パッシブ方式と同一であるため、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. There is nothing. 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. In addition, the pump 84 is used to supply the liquid fuel, but the structure of the power generation unit is the same as that of a pure passive system such as a conventional internal vaporization type. Therefore, this type of fuel cell is called a semi-passive type. be able to.

この実施形態において、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１つの有効領域Ｒ２を有している。有効領域Ｒ２は、矩形状であり、発電領域Ｒ１に重なっている。この実施形態において、有効領域Ｒ２は、長さＬが３０ｍｍ、幅Ｗが４０ｍｍである。
また、膜電極接合体３は１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、有効領域Ｒ２に重なっている。 In this embodiment, the membrane electrode assembly 3 has a rectangular power generation region R1. The power generation region R1 has one effective region R2 effective for power generation. The effective region R2 has a rectangular shape and overlaps the power generation region R1. In this embodiment, the effective region R2 has a length L of 30 mm and a width W of 40 mm.
The membrane electrode assembly 3 has one power generating element 20. The power generation element 20 has a rectangular shape and overlaps the effective region R2.

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.

カソード触媒層２５に含有される触媒としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｐｔ−Ｐｄ合金、Ｐｔ−Ｃｏ合金等が挙げられる。アノード触媒層２２に含有される触媒としては、過剰な電解質を混合したＰｔ−Ｒｕ合金等が挙げられる。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。   Examples of the catalyst contained in the cathode catalyst layer 25 include Pt, Pd, Pt—Pd alloy, and Pt—Co alloy. Examples of the catalyst contained in the anode catalyst layer 22 include a Pt—Ru alloy mixed with an excess electrolyte. However, the catalyst is not limited to these, and various substances having catalytic activity can be used.

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、電子伝導性が非常に低く、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 made of a proton-conductive material that has very low electron 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、図３及び図４に示すように、アノード集電体３１及びカソード集電体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、あるいは銅などの導電性金属材料に耐食性が高いカーボンペーストを被覆した複合材等をそれぞれ使用することができる。   As shown in FIGS. 1, 3 and 4, 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 copper. A composite material obtained by coating a conductive metal material such as a carbon paste with high corrosion resistance can be used.

アノード集電体３１は、アノードガス拡散層２３の形状に合わせて形成されている。この実施形態において、アノード集電体３１は矩形状に形成されている。端子３３は、アノード集電体３１の周縁から延出して形成されている。アノード集電体３１は、複数の燃料通過孔３２を有している。   The anode current collector 31 is formed according to the shape of the anode gas diffusion layer 23. In this embodiment, the anode current collector 31 is formed in a rectangular shape. The terminal 33 is formed to extend from the peripheral edge of the anode current collector 31. The anode current collector 31 has a plurality of fuel passage holes 32.

カソード集電体３４は、カソードガス拡散層２６の形状に合わせて形成されている。この実施形態において、カソード集電体３４は矩形状に形成されている。端子３６は、カソード集電体３４の周縁から延出して形成されている。カソード集電体３４は、複数の通気孔３５を有している。
これらアノード集電体３１はアノードガス拡散層２３に接続され、カソード集電体３４はカソードガス拡散層２６に接続されている。 The cathode current collector 34 is formed in accordance with the shape of the cathode gas diffusion layer 26. In this embodiment, the cathode current collector 34 is formed in a rectangular shape. The terminal 36 is formed extending from the peripheral edge of the cathode current collector 34. The cathode current collector 34 has a plurality of vent holes 35.
The anode current collector 31 is connected to the anode gas diffusion layer 23, and the cathode current collector 34 is connected to the cathode gas diffusion layer 26.

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３２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、燃料電池セル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 32 of the anode current collector 31 and the anode gas diffusion layer 23 and the anode catalyst layer. 22 is supplied. For this reason, the fuel battery cell 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。   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.

酸化剤としての空気は、カバープレート１５の通気孔（図示せず）を通り、カソード集電体３４の通気孔３５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。   Air as an oxidant passes through a vent hole (not shown) of the cover plate 15 and is supplied to the cathode gas diffusion layer 26 and the cathode catalyst layer 25 through the vent hole 35 of the cathode current collector 34.

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。なお、燃料極支持板６は、必要に応じて設けられていれば良い。   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. The fuel electrode support plate 6 may be provided as necessary.

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。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 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を挙げることができる。メタノール水溶液においては、濃度が６４重量％以上のメタノール水溶液を利用することが望ましい。   Here, examples of the liquid fuel 82 include a methanol fuel such as liquid methanol, or an aqueous methanol solution. In the aqueous methanol solution, it is desirable to use an aqueous methanol solution having a concentration of 64% by weight or more.

液体燃料８２としては、これら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、カソード反応生成物である水よりも沸点の低ければ燃料として使用できる可能性がある。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。   The liquid fuel 82 is not limited to these. For example, ethanol fuel such as ethanol aqueous solution or pure ethanol, propanol fuel such as propanol aqueous solution or pure propanol, glycol fuel such as glycol aqueous solution or pure glycol, dimethyl ether, formic acid, or Other liquid fuels can be mentioned. In any case, if the boiling point is lower than that of water which is a cathode reaction product, there is a possibility that it can be used as a fuel. 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.

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。   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、燃料排出板６１と、周壁６２とを有している。燃料排出板６１は、燃料注入口６３、複数の燃料排出口６４、細管６５及び燃料排出面６７を有している。
燃料注入口６３は、燃料排出板６１の適所、例えば側面に１つ形成されている。細管６５は、燃料排出板６１に形成されている。燃料排出面６７は、アノード２１と対向した個所に位置している。 The fuel distribution mechanism 8 has a fuel discharge plate 61 and a peripheral wall 62. The fuel discharge plate 61 has a fuel injection port 63, a plurality of fuel discharge ports 64, a thin tube 65, and a fuel discharge surface 67.
One fuel injection port 63 is formed at an appropriate position of the fuel discharge plate 61, for example, at a side surface. The narrow tube 65 is formed in the fuel discharge plate 61. The fuel discharge surface 67 is located at a location facing the anode 21.

複数の燃料排出口６４は、燃料排出面６７に開口して設けられているとともに細管６５に繋げられている。周壁６２は、枠状に形成され、燃料排出板６１の周縁部に設けられている。周壁６２は、燃料排出面６７を越えて突出し、膜電極接合体３の周縁と対向している。   The plurality of fuel discharge ports 64 are provided in the fuel discharge surface 67 so as to be open and connected to the narrow tube 65. The peripheral wall 62 is formed in a frame shape and is provided at the peripheral edge of the fuel discharge plate 61. The peripheral wall 62 protrudes beyond the fuel discharge surface 67 and faces the peripheral edge of the membrane electrode assembly 3.

液体燃料８２は、燃料注入口６３から注入される。燃料分配機構８に注入された液体燃料８２は、細管６５を介して燃料排出口６４に導かれる。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。   The liquid fuel 82 is injected from the fuel injection port 63. The liquid fuel 82 injected into the fuel distribution mechanism 8 is guided to the fuel discharge port 64 through the thin tube 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.

図１においては、燃料排出口６４は、複数個示されているが、これに限らず、１個以上形成されていればよい。燃料注入口６３は、図示した通り流路８３と直接接続されても良いし、他の燃料通路を経由して接続されていても良い。   In FIG. 1, a plurality of the fuel discharge ports 64 are shown. The fuel inlet 63 may be directly connected to the flow path 83 as shown, or may be connected via another fuel passage.

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.

燃料排出口６４から排出される液体燃料８２は、面方向に拡散された後、アノード２１に供給される。このため、液体燃料８２の供給量を平均化することができ、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。   The liquid fuel 82 discharged from the fuel discharge port 64 is supplied to the anode 21 after being diffused in the surface direction. For this reason, the supply amount of the liquid fuel 82 can be averaged, and the liquid fuel 82 can be evenly diffused to the anode 21 regardless of the direction or position. 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.

保湿板９は、カソードガス拡散層２６に対して電解質膜２７の反対側に位置している。この保湿板９は、カソード触媒層２５で生成された水の一部を含浸して、水の蒸散を抑制すると共に、カソードガス拡散層２６に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層２５への酸化剤（空気）の均一拡散を促進する機能を有している。この保湿板９は、たとえば多孔質構造の部材で構成され、具体的な構成材料としては、ポリエチレンやポリプロピレンの多孔質体などが挙げられる。この実施の形態において、保湿板９は発泡ポリエチレンシートである。   The moisturizing plate 9 is located on the opposite side of the electrolyte membrane 27 with respect to the cathode gas diffusion layer 26. The moisturizing plate 9 impregnates part of the water generated in the cathode catalyst layer 25 to suppress water evaporation and uniformly introduce an oxidant into the cathode gas diffusion layer 26, thereby providing a cathode catalyst layer. 25 has a function of promoting uniform diffusion of the oxidant (air) to 25. The moisturizing plate 9 is made of, for example, a porous member, and specific constituent materials include polyethylene and polypropylene porous bodies. In this embodiment, the moisture retaining plate 9 is a foamed polyethylene sheet.

カバープレート１５は、保湿板９に対してカソード集電体３４の反対側に位置している。カバープレート１５は、外観が略箱状のものであり、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）によって形成されている。また、カバープレート１５は、酸化剤である空気を取入れるための複数の通気孔（図示せず）を有している。   The cover plate 15 is located on the opposite side of the cathode current collector 34 with respect to the moisture retention plate 9. The cover plate 15 has a substantially box-like appearance and is made of, for example, stainless steel (SUS). The cover plate 15 has a plurality of ventilation holes (not shown) for taking in air as an oxidant.

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、カソード集電体３４及び保湿板９は、それぞれの側面が周壁６２によって覆われている。カバープレート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、燃料電池セル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 side surfaces of the fuel diffusion portion 10, the fuel electrode support plate 6, the membrane electrode assembly 3, the anode current collector 31, the cathode current collector 34, and the moisture retention plate 9 described above are covered with the peripheral wall 62. The cover plate 15 has, for example, a plurality of extending portions that extend outward from the peripheral edge, and the fuel cell 1 is such that these extending portions are caulked or screwed to the outer surface of the fuel distribution mechanism 8. To complete.

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. Therefore, 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. It is preferable to use a pump, a diaphragm pump, a squeezing pump or the like.

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。
上記のように、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、上記膜電極接合体３について詳しく説明する。
図１及び図２に示すように、カソード２４が燃料排出面６７と対向するよう起電部（膜電極接合体３）を配置した状態で、燃料供給部７がカソード２４側に濃度が９９重量％以上のメタノールを０．２μＬ／（min・cm２）の速度で３時間連続して供給し続けた場合の最後の３０分の開回路電圧の平均値が１セル当たり０．４Ｖ以下となるように起電部の少なくともアノード２１側が選択性を有している。 Next, the membrane electrode assembly 3 will be described in detail.
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel supply unit 7 has a concentration of 99 weight on the cathode 24 side in a state where the electromotive unit (membrane electrode assembly 3) is disposed so that the cathode 24 faces the fuel discharge surface 67. % Of the open circuit voltage for the last 30 minutes when the methanol is continuously supplied at a rate of 0.2 μL / (min · cm 2 ) for 3 hours is 0.4 V or less per cell. Thus, at least the anode 21 side of the electromotive unit has selectivity.

膜電極接合体３は、アノード２１側での反応生成物（ガス成分；ＣＯ２）をカソード２４側へ逃がすことができ、カソード２４側での反応生成物（水蒸気；Ｈ２Ｏ）をアノード２１側へ導入することができるように設けられている。 The membrane electrode assembly 3 can release the reaction product (gas component; CO 2 ) on the anode 21 side to the cathode 24 side, and the reaction product (water vapor; H 2 O) on the cathode 24 side can be discharged to the anode 21. It is provided so that it can be introduced to the side.

アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７は、同一のサイズに形成され、これらの周縁は、互いに重なっている。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を貫通して形成された貫通孔ｈ１をさらに含んでいる。膜電極接合体３の平面に沿った貫通孔ｈ１の断面形状は円形状である。貫通孔ｈ１において、直径は２ｍｍであり、断面積は３．１４ｍｍ２である。 The anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 are formed in the same size, and their peripheral edges overlap each other. The membrane electrode assembly 3 further includes a through hole h1 formed through the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27. The cross-sectional shape of the through hole h1 along the plane of the membrane electrode assembly 3 is circular. In the through hole h1, the diameter is 2 mm and the cross-sectional area is 3.14 mm 2 .

上記燃料電池セル１は、シールレス構造を採っているため、燃料電池セル１は、膜電極接合体３を液密にシールするための絶縁性のＯリング（シール材）を有していない。アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７の周縁は、周壁６２に隙間を置いて位置している。この実施形態において、アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７の周縁は、全周に亘って周壁６２に隙間を置いて位置している。アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７の周縁は、上記のようにＯリングでシールされてはおらず、上記隙間に開放（露出）されている。   Since the fuel cell 1 has a sealless structure, the fuel cell 1 does not have an insulating O-ring (seal material) for sealing the membrane electrode assembly 3 in a liquid-tight manner. The peripheral edges of the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 are located with a gap in the peripheral wall 62. In this embodiment, the periphery of the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 is located with a gap in the peripheral wall 62 over the entire circumference. The peripheral edges of the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 are not sealed with the O-ring as described above, but are opened (exposed) to the gap.

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。 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.

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。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ → ６Ｈ＋＋ＣＯ２＋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３３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３６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。 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).
CH 3 OH + H 2 O → 6H + + CO 2 + 6e − (1)
Electrons (e − ) generated by this reaction are led to the outside from a terminal 33 connected to the anode current collector 31, and after operating a portable electronic device or the like as so-called electricity, they are connected to the cathode current collector 34. The terminal 36 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）Ｏ２ → ３Ｈ２Ｏ …（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、本願発明者等は、上記第１の実施形態の燃料電池を評価するため、第１の実施形態の燃料電池及び比較例の燃料電池の出力及び電解質膜２７の１ｋＨｚのセル抵抗を測定した。出力を測定する際、液体燃料８２として純メタノールを用い、燃料収容部８１に収容された純メタノールをポンプ８４を用いて燃料排出口６４まで液送して発電を行い、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。   Here, in order to evaluate the fuel cell of the first embodiment, the inventors of the present application measure the output of the fuel cell of the first embodiment and the fuel cell of the comparative example and the cell resistance of 1 kHz of the electrolyte membrane 27. did. When measuring the output, pure methanol was used as the liquid fuel 82, and the pure methanol stored in the fuel storage unit 81 was fed to the fuel discharge port 64 using the pump 84 to generate power, and the output was measured. The fuel cell was placed in an environment with a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50%.

図５に示すように、第１の実施形態の燃料電池の出力及びセル抵抗を６時間測定し、最後の２時間の出力密度及びセル抵抗の平均値を算出したところ、出力密度は４５．２ｍＷ／ｃｍ２であり、セル抵抗は２２ｍΩであった。 As shown in FIG. 5, when the output and cell resistance of the fuel cell of the first embodiment were measured for 6 hours, and the average value of the output density and cell resistance of the last 2 hours was calculated, the output density was 45.2 mW. / Cm 2 and the cell resistance was 22 mΩ.

一方、比較例において、特開２００８−２４３８００号公報に示されるガス抜き構造を有した燃料電池セルを用いた燃料電池において、同様に出力密度及びセル抵抗を算出したところ、出力密度は３４．７ｍＷ／ｃｍ２であり、セル抵抗は３５ｍΩであった。 On the other hand, in the comparative example, in the fuel cell using the fuel cell having the gas venting structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-243800, the power density and the cell resistance were calculated in the same manner, and the power density was 34.7 mW. / Cm 2 and the cell resistance was 35 mΩ.

上記のことから、第１の実施形態の燃料電池は、比較例の燃料電池に比べて、セル抵抗が１３ｍΩも低いことが分かる。このことから、第１の実施形態の燃料電池の方が、電解質膜２７が水で濡れていることが分かる。   From the above, it can be seen that the cell resistance of the fuel cell of the first embodiment is as low as 13 mΩ compared to the fuel cell of the comparative example. From this, it can be seen that in the fuel cell of the first embodiment, the electrolyte membrane 27 is wet with water.

上記のように構成された第１の実施形態に係る燃料電池によれば、燃料電池は、燃料電池セル１及び燃料供給源２を備えている。燃料電池セル１は、膜電極接合体３を有する起電部と、燃料供給部７とを備えている。起電部（膜電極接合体３）のアノード２１は上記選択性を有している。   According to the fuel cell according to the first embodiment configured as described above, the fuel cell includes the fuel cell 1 and the fuel supply source 2. The fuel cell 1 includes an electromotive unit having a membrane electrode assembly 3 and a fuel supply unit 7. The anode 21 of the electromotive unit (membrane electrode assembly 3) has the above selectivity.

膜電極接合体３は、アノード２１側に生じたガス成分（ＣＯ２等）をカソード２４側へ逃がすことができ、カソード２４側に生じた水蒸気（水）をアノード２１側へ導入することができるように設けられている。第１の実施形態において、アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７の周縁は、周壁６２に隙間を置いて位置し、上記隙間に開放されている。膜電極接合体３には、断面積が３．１４ｍｍ２の貫通孔ｈ１が形成されている。 The membrane electrode assembly 3 can release a gas component (CO 2 or the like) generated on the anode 21 side to the cathode 24 side, and can introduce water vapor (water) generated on the cathode 24 side to the anode 21 side. It is provided as follows. In the first embodiment, the peripheral edges of the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 are located with a gap in the peripheral wall 62 and open to the gap. The membrane electrode assembly 3 is formed with a through hole h1 having a cross-sectional area of 3.14 mm 2 .

発電反応に伴ってアノード２１側に発生するガス成分を、貫通孔ｈ１や上記隙間を通してカソード２４側に逃がすことができ、さらには系外に放出することができる。そして、このように、膜電極接合体３の各部で発生するガス成分を、膜電極接合体３の面内に対して均一に除去することによって、供給された燃料を膜電極接合体３全体に均一に到達させることができる。これにより、燃料電池の出力の安定性を高めることができる。   A gas component generated on the anode 21 side in response to the power generation reaction can be released to the cathode 24 side through the through hole h1 and the gap, and further released to the outside of the system. In this way, by removing the gas components generated at each part of the membrane electrode assembly 3 uniformly with respect to the surface of the membrane electrode assembly 3, the supplied fuel is supplied to the entire membrane electrode assembly 3. It can reach evenly. Thereby, the stability of the output of the fuel cell can be enhanced.

また、アノード２１側での発電反応に必要なＨ２Ｏは、発電反応に伴ってカソード２４側に発生し、発生したＨ２Ｏを気相を介して効果的にアノード２１（アノード触媒層２２）に供給することができる。これにより、液体燃料８２は、濃度が６４重量％以上のメタノール水溶液又は純メタノールであってもよく、この場合でも、発電に寄与する発電素子２０の割合が減少することを抑制でき、燃料電池の出力低下を抑制することができる。
上記したことから、電池性能の低下を抑制することができ、所望の出力を安定して得ることができるため、出力特性に優れた燃料電池セル及び燃料電池を得ることができる。 Further, H 2 O necessary for the power generation reaction on the anode 21 side is generated on the cathode 24 side along with the power generation reaction, and the generated H 2 O is effectively converted into the anode 21 (anode catalyst layer 22 through the gas phase). ) Can be supplied. Thereby, the liquid fuel 82 may be a methanol aqueous solution or pure methanol having a concentration of 64% by weight or more. Even in this case, it is possible to suppress a decrease in the ratio of the power generation element 20 that contributes to power generation. Output reduction can be suppressed.
As described above, it is possible to suppress a decrease in battery performance and to obtain a desired output stably, and thus it is possible to obtain a fuel battery cell and a fuel battery excellent in output characteristics.

次に、第２の実施形態に係る燃料電池について詳細に説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。   Next, the fuel cell according to the second embodiment will be described in detail. In this embodiment, other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図６乃至図８に示すように、膜電極接合体３は、アノード２１側での反応生成物（ガス成分；ＣＯ２）をカソード２４側へ逃がすことができ、カソード２４側での反応生成物（水蒸気；Ｈ２Ｏ）をアノード２１側へ導入することができるように設けられている。 As shown in FIGS. 6 to 8, the membrane electrode assembly 3 can release the reaction product (gas component; CO 2 ) on the anode 21 side to the cathode 24 side, and the reaction product on the cathode 24 side. (Water vapor; H 2 O) is provided so as to be introduced to the anode 21 side.

アノード２１及びカソード２４は同一のサイズに形成され、長さが３０ｍｍ、幅が４０ｍｍである。電解質膜２７は、アノード２１及びカソード２４より大きいサイズに形成され、長さが３４ｍｍ、幅が４４ｍｍである。電解質膜２７は、アノード２１及びカソード２４から全周に亘って２ｍｍ突出している。このため、発電領域Ｒ１は、発電に有効な１つの有効領域Ｒ２と、有効領域を囲んだ非有効領域Ｒ３とを有している。   The anode 21 and the cathode 24 are formed in the same size, have a length of 30 mm and a width of 40 mm. The electrolyte membrane 27 is formed to be larger than the anode 21 and the cathode 24, and has a length of 34 mm and a width of 44 mm. The electrolyte membrane 27 protrudes 2 mm from the anode 21 and the cathode 24 over the entire circumference. Therefore, the power generation region R1 has one effective region R2 effective for power generation and a non-effective region R3 surrounding the effective region.

膜電極接合体３には、第１の実施形態に示した貫通孔ｈ１は形成されていない。電解質膜２７は、複数の貫通孔ｈ２を有している。複数の貫通孔ｈ２は、電解質膜２７にのみ形成されている。複数の貫通孔ｈ２は有効領域Ｒ２に全体的に形成されている。複数の貫通孔ｈ２は、電解質膜２７の平面に沿った方向に、互いに１ｍｍの間隔を置いて位置している。電解質膜２７の平面に沿った各貫通孔ｈ２の断面形状は円形状である。各貫通孔ｈ２において、直径は０．０５ｍｍであり、断面積は１．９６×１０−３ｍｍ２である。なお、各貫通孔ｈ２のサイズは、アノード触媒層２２及びカソード触媒層２５間に短絡が生じないように設定されている。また、電解質膜２７の厚みは、０．０５乃至０．０６ｍｍである。 The through-hole h1 shown in the first embodiment is not formed in the membrane electrode assembly 3. The electrolyte membrane 27 has a plurality of through holes h2. The plurality of through holes h <b> 2 are formed only in the electrolyte membrane 27. The plurality of through holes h2 are entirely formed in the effective region R2. The plurality of through holes h <b> 2 are located at a distance of 1 mm from each other in the direction along the plane of the electrolyte membrane 27. The cross-sectional shape of each through hole h2 along the plane of the electrolyte membrane 27 is circular. Each through-hole h2 has a diameter of 0.05 mm and a cross-sectional area of 1.96 × 10 −3 mm 2 . The size of each through hole h2 is set so that no short circuit occurs between the anode catalyst layer 22 and the cathode catalyst layer 25. The thickness of the electrolyte membrane 27 is 0.05 to 0.06 mm.

燃料電池セル１は、絶縁性のＯリング（シール材）３８，３９を備えている。非有効領域Ｒ３の電解質膜２７は、Ｏリング３８，３９により挟持されている。Ｏリング３８，３９は、燃料電池セル１内の膜電極接合体３を液密にシールしている。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 fuel battery cell 1 includes insulating O-rings (seal materials) 38 and 39. The electrolyte membrane 27 in the ineffective region R3 is sandwiched between O-rings 38 and 39. The O-rings 38 and 39 seal the membrane electrode assembly 3 in the fuel cell 1 in a liquid-tight manner. These O-rings 38 and 39 form various spaces and gaps inside the fuel cell.

Ｏリング３８及び３９は、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。ここで、Ｏリング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。Ｏリング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。   The O-rings 38 and 39 are made of rubber, for example. 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. Here, the O-ring 38 has a function of preventing fuel leakage from the membrane electrode assembly 3. The O-ring 39 has a function of preventing leakage of the oxidant from the membrane electrode assembly 3.

ここで、本願発明者等は、上記第２の実施形態の燃料電池を評価するため、第２の実施形態の燃料電池の出力及び電解質膜２７の１ｋＨｚのセル抵抗を同様に６時間測定した。そして、測定した後、最後の２時間の出力密度及びセル抵抗の平均値を算出した。算出したところ、出力密度は４２．１ｍＷ／ｃｍ２であり、セル抵抗は２３ｍΩであった。 Here, in order to evaluate the fuel cell of the second embodiment, the inventors of the present application similarly measured the output of the fuel cell of the second embodiment and the cell resistance of 1 kHz of the electrolyte membrane 27 for 6 hours. And after measuring, the average value of the output density and cell resistance of the last 2 hours was computed. When calculated, the output density was 42.1 mW / cm 2 and the cell resistance was 23 mΩ.

上記のように構成された第２の実施形態に係る燃料電池によれば、燃料電池は、燃料電池セル１及び燃料供給源２を備えている。燃料電池セル１は、膜電極接合体３を有する起電部と、燃料供給部７とを備えている。起電部（膜電極接合体３）のアノード２１は上記選択性を有している。   According to the fuel cell according to the second embodiment configured as described above, the fuel cell includes the fuel cell 1 and the fuel supply source 2. The fuel cell 1 includes an electromotive unit having a membrane electrode assembly 3 and a fuel supply unit 7. The anode 21 of the electromotive unit (membrane electrode assembly 3) has the above selectivity.

膜電極接合体３は、アノード２１側に生じたガス成分（ＣＯ２等）をカソード２４側へ逃がすことができ、カソード２４側に生じた水蒸気（水）をアノード２１側へ導入することができるように設けられている。第２の実施形態において、膜電極接合体３はＯリング３８，３９によりシールされている。電解質膜２７には、断面積が１．９６ｍｍ２×１０−３の複数の貫通孔ｈ２が形成されている。 The membrane electrode assembly 3 can release a gas component (CO 2 or the like) generated on the anode 21 side to the cathode 24 side, and can introduce water vapor (water) generated on the cathode 24 side to the anode 21 side. It is provided as follows. In the second embodiment, the membrane electrode assembly 3 is sealed by O-rings 38 and 39. In the electrolyte membrane 27, a plurality of through holes h2 having a cross-sectional area of 1.96 mm 2 × 10 −3 are formed.

発電反応に伴ってアノード２１側に発生するガス成分を、貫通孔ｈ２を通してカソード２４側に逃がすことができ、さらには系外に放出することができる。そして、このように、膜電極接合体３の各部で発生するガス成分を、膜電極接合体３の面内に対して均一に除去することによって、供給された燃料を膜電極接合体３全体に均一に到達させることができる。これにより、燃料電池の出力の安定性を高めることができる。   A gas component generated on the anode 21 side in accordance with the power generation reaction can be released to the cathode 24 side through the through hole h2, and further released to the outside of the system. In this way, by removing the gas components generated at each part of the membrane electrode assembly 3 uniformly with respect to the surface of the membrane electrode assembly 3, the supplied fuel is supplied to the entire membrane electrode assembly 3. It can reach evenly. Thereby, the stability of the output of the fuel cell can be enhanced.

また、アノード２１側での発電反応に必要なＨ２Ｏは、発電反応に伴ってカソード２４側に発生し、発生したＨ２Ｏを気相を介して効果的にアノード２１（アノード触媒層２２）に供給することができる。これにより、液体燃料８２は、濃度が６４重量％以上のメタノール水溶液又は純メタノールであってもよく、この場合でも、発電に寄与する発電素子２０の割合が減少することを抑制でき、燃料電池の出力低下を抑制することができる。
上記したことから、電池性能の低下を抑制することができ、所望の出力を安定して得ることができるため、出力特性に優れた燃料電池セル及び燃料電池を得ることができる。 Further, H 2 O necessary for the power generation reaction on the anode 21 side is generated on the cathode 24 side along with the power generation reaction, and the generated H 2 O is effectively converted into the anode 21 (anode catalyst layer 22 through the gas phase). ) Can be supplied. Thereby, the liquid fuel 82 may be a methanol aqueous solution or pure methanol having a concentration of 64% by weight or more. Even in this case, it is possible to suppress a decrease in the ratio of the power generation element 20 that contributes to power generation. Output reduction can be suppressed.
As described above, it is possible to suppress a decrease in battery performance and to obtain a desired output stably, and thus it is possible to obtain a fuel battery cell and a fuel battery excellent in output characteristics.

次に、第３の実施形態に係る燃料電池について詳細に説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
電解質膜２７は、貫通孔ｈ１の他、複数の貫通孔ｈ２をさらに有している。複数の貫通孔ｈ２は、第２の実施形態と同様に電解質膜２７に形成されている。 Next, the fuel cell according to the third embodiment will be described in detail. In this embodiment, other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
The electrolyte membrane 27 further includes a plurality of through holes h2 in addition to the through holes h1. The plurality of through holes h <b> 2 are formed in the electrolyte membrane 27 as in the second embodiment.

ここで、本願発明者等は、上記第３の実施形態の燃料電池を評価するため、第３の実施形態の燃料電池の出力及び電解質膜２７の１ｋＨｚのセル抵抗を同様に６時間測定した。そして、測定した後、最後の２時間の出力密度及びセル抵抗の平均値を算出した。算出したところ、出力密度は４７．６ｍＷ／ｃｍ２であり、セル抵抗は２２ｍΩであった。 Here, in order to evaluate the fuel cell of the third embodiment, the inventors of the present application similarly measured the output of the fuel cell of the third embodiment and the 1 kHz cell resistance of the electrolyte membrane 27 for 6 hours. And after measuring, the average value of the output density and cell resistance of the last 2 hours was computed. When calculated, the output density was 47.6 mW / cm 2 and the cell resistance was 22 mΩ.

上記のように構成された第３の実施形態に係る燃料電池によれば、燃料電池は、燃料電池セル１及び燃料供給源２を備えている。燃料電池セル１は、膜電極接合体３を有する起電部と、燃料供給部７とを備えている。起電部（膜電極接合体３）のアノード２１は上記選択性を有している。   According to the fuel cell according to the third embodiment configured as described above, the fuel cell includes the fuel cell 1 and the fuel supply source 2. The fuel cell 1 includes an electromotive unit having a membrane electrode assembly 3 and a fuel supply unit 7. The anode 21 of the electromotive unit (membrane electrode assembly 3) has the above selectivity.

膜電極接合体３は、アノード２１側に生じたガス成分（ＣＯ２等）をカソード２４側へ逃がすことができ、カソード２４側に生じた水蒸気（水）をアノード２１側へ導入することができるように設けられている。第３の実施形態において、アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７の周縁は、周壁６２に隙間を置いて位置し、上記隙間に開放されている。膜電極接合体３には、断面積が３．１４ｍｍ２の貫通孔ｈ１と、断面積が１．９６×１０−３ｍｍ２の複数の貫通孔ｈ２とが形成されている。 The membrane electrode assembly 3 can release a gas component (CO 2 or the like) generated on the anode 21 side to the cathode 24 side, and can introduce water vapor (water) generated on the cathode 24 side to the anode 21 side. It is provided as follows. In the third embodiment, the peripheral edges of the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 are located with a gap in the peripheral wall 62 and open to the gap. The membrane electrode assembly 3, the cross-sectional area as the through hole h1 of 3.14 mm 2, and a plurality of through-holes h2 of the cross-sectional area is 1.96 × 10 -3 mm 2 are formed.

発電反応に伴ってアノード２１側に発生するガス成分を、貫通孔ｈ１、ｈ２や上記隙間を通してカソード２４側に逃がすことができ、さらには系外に放出することができる。そして、このように、膜電極接合体３の各部で発生するガス成分を、膜電極接合体３の面内に対して均一に除去することによって、供給された燃料を膜電極接合体３全体に均一に到達させることができる。これにより、燃料電池の出力の安定性を高めることができる。   A gas component generated on the anode 21 side with the power generation reaction can be released to the cathode 24 side through the through holes h1 and h2 and the gap, and further released to the outside of the system. In this way, by removing the gas components generated at each part of the membrane electrode assembly 3 uniformly with respect to the surface of the membrane electrode assembly 3, the supplied fuel is supplied to the entire membrane electrode assembly 3. It can reach evenly. Thereby, the stability of the output of the fuel cell can be enhanced.

また、アノード２１側での発電反応に必要なＨ２Ｏは、発電反応に伴ってカソード２４側に発生し、発生したＨ２Ｏを気相を介して効果的にアノード２１（アノード触媒層２２）に供給することができる。これにより、液体燃料８２は、濃度が６４重量％以上のメタノール水溶液又は純メタノールであってもよく、この場合でも、発電に寄与する発電素子２０の割合が減少することを抑制でき、燃料電池の出力低下を抑制することができる。
上記したことから、電池性能の低下を抑制することができ、所望の出力を安定して得ることができるため、出力特性に優れた燃料電池セル及び燃料電池を得ることができる。 Further, H 2 O necessary for the power generation reaction on the anode 21 side is generated on the cathode 24 side along with the power generation reaction, and the generated H 2 O is effectively converted into the anode 21 (anode catalyst layer 22 through the gas phase). ) Can be supplied. Thereby, the liquid fuel 82 may be a methanol aqueous solution or pure methanol having a concentration of 64% by weight or more. Even in this case, it is possible to suppress a decrease in the ratio of the power generation element 20 that contributes to power generation. Output reduction can be suppressed.
As described above, it is possible to suppress a decrease in battery performance and to obtain a desired output stably, and thus it is possible to obtain a fuel battery cell and a fuel battery excellent in output characteristics.

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.

例えば、上記第１及び第３の実施形態において、アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７の周縁は、少なくとも一部で互いに重なっていればよい。アノード２１、カソード２４及び電解質膜２７の周縁は、周壁６２に全周に亘って隙間を置いて位置しているが、これに限らず、少なくとも一部が周壁６２に隙間を置いて位置していればよい。
上記第１及び第３の実施形態において、貫通孔ｈ１の断面積は、３．１４ｍｍ２以上であってもよく、この場合も上述した効果を得ることができる。 For example, in the first and third embodiments, the peripheral edges of the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 may be at least partially overlapped with each other. The peripheral edges of the anode 21, the cathode 24, and the electrolyte membrane 27 are located with a gap around the entire circumference of the peripheral wall 62, but not limited to this, at least a part is located with a gap in the peripheral wall 62. Just do it.
In the first and third embodiments, the cross-sectional area of the through hole h1 may be 3.14 mm 2 or more, and in this case, the above-described effects can be obtained.

上記第２及び第３の実施形態において、複数の貫通孔ｈ２は、電解質膜２７の平面に沿った方向に、互いに２０ｍｍ以下の間隔を置いて位置し、各貫通孔ｈ２の断面積は、７．８×１０−５ｍｍ２以上、２．０×１０−３ｍｍ２以下であってもよく、この場合も上述した効果を得ることができる。 In the second and third embodiments, the plurality of through holes h2 are located at a distance of 20 mm or less in the direction along the plane of the electrolyte membrane 27, and the cross-sectional area of each through hole h2 is 7 It may be 0.8 × 10 −5 mm 2 or more and 2.0 × 10 −3 mm 2 or less. In this case, the above-described effects can be obtained.

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。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。   The present invention is not limited to a direct methanol fuel cell but can be applied to other fuel cells. 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.

１…燃料電池セル、２…燃料供給源、３…膜電極接合体、７…燃料供給部、２１…アノード、２２…アノード触媒層、２３…アノードガス拡散層、２４…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、３８，３９…Ｏリング（シール材）、６１…燃料排出板、６２…周壁、６３…燃料注入口、６４…燃料排出口、６５…細管、６７…燃料排出面、８１…燃料収容部、８２…液体燃料、ｈ１，ｈ２…貫通孔、Ｒ１…発電領域、Ｒ２…有効領域、Ｒ３…非有効領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 2 ... Fuel supply source, 3 ... Membrane electrode assembly, 7 ... Fuel supply part, 21 ... Anode, 22 ... Anode catalyst layer, 23 ... Anode gas diffusion layer, 24 ... Cathode, 25 ... Cathode catalyst Layer 26, cathode gas diffusion layer 27, electrolyte membrane 38, 39 ... O-ring (sealing material) 61 ... fuel discharge plate 62 ... peripheral wall 63 ... fuel injection port 64 ... fuel discharge port 65 ... capillary , 67 ... Fuel discharge surface, 81 ... Fuel storage part, 82 ... Liquid fuel, h1, h2 ... Through-hole, R1 ... Power generation area, R2 ... Effective area, R3 ... Ineffective area.

Claims (6)

アノードと、カソードと、前記アノード及びカソード間に挟持された電解質膜と、を含んだ膜電極接合体を有する起電部と、
前記アノードに対して前記電解質膜の反対側に配置され、前記アノードに燃料を供給する燃料供給部と、を備え、
前記カソードが前記燃料供給部と対向するよう前記起電部を配置した状態で、前記燃料供給部が前記カソード側に濃度が９９重量％以上のメタノールを０．２μＬ／（min・cm２）の速度で３時間連続して供給し続けた場合の最後の３０分の開回路電圧の１セル当たりの平均値が０．４Ｖ以下となるように前記起電部の少なくとも前記アノード側が選択性を有し、
前記膜電極接合体は、前記アノード側での反応生成物を前記カソード側へ逃がすことができ、前記カソード側での反応生成物を前記アノード側へ導入することができるように設けられている燃料電池セル。 An electromotive part having a membrane electrode assembly including an anode, a cathode, and an electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode;
A fuel supply unit disposed on the opposite side of the electrolyte membrane with respect to the anode and supplying fuel to the anode;
In a state where the electromotive unit is disposed so that the cathode faces the fuel supply unit, the fuel supply unit has 0.2 μL / (min · cm 2 ) of methanol having a concentration of 99% by weight or more on the cathode side. At least the anode side of the electromotive unit has selectivity so that the average value per cell of the open circuit voltage for the last 30 minutes when the supply is continued for 3 hours at a speed is 0.4 V or less. And
The membrane electrode assembly is provided so that the reaction product on the anode side can escape to the cathode side, and the reaction product on the cathode side can be introduced to the anode side. Battery cell. 前記燃料供給部は、前記アノードと対向した燃料排出面を有した燃料排出板と、前記燃料排出板の周縁部に設けられ、前記燃料排出面を越えて突出し、前記膜電極接合体の周縁と対向した枠状の周壁と、を有し、
前記アノード、カソード及び電解質膜の周縁は、前記周壁に隙間を置いて位置し、前記隙間に開放されている請求項１に記載の燃料電池セル。 The fuel supply unit is provided on a fuel discharge plate having a fuel discharge surface facing the anode, and on a peripheral portion of the fuel discharge plate, protrudes beyond the fuel discharge surface, and has a peripheral edge of the membrane electrode assembly. An opposed frame-shaped peripheral wall,
2. The fuel cell according to claim 1, wherein peripheral edges of the anode, the cathode, and the electrolyte membrane are located with a gap in the peripheral wall and open to the gap. 前記膜電極接合体は、前記アノード、カソード及び電解質膜を貫通して形成された貫通孔をさらに含み、
前記膜電極接合体の平面に沿った前記貫通孔の断面積は、３．１４ｍｍ２以上である請求項１に記載の燃料電池セル。 The membrane electrode assembly further includes a through hole formed through the anode, the cathode and the electrolyte membrane,
2. The fuel cell according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the through hole along a plane of the membrane electrode assembly is 3.14 mm 2 or more. 前記電解質膜は、複数の貫通孔を有し、
前記複数の貫通孔は、前記電解質膜の平面に沿った方向に、互いに２０ｍｍ以下の間隔を置いて位置し、
前記電解質膜の平面に沿った各貫通孔の断面積は、７．８×１０−５ｍｍ２以上、２．０×１０−３ｍｍ２以下である請求項１に記載の燃料電池セル。 The electrolyte membrane has a plurality of through holes,
The plurality of through-holes are located at a distance of 20 mm or less from each other in a direction along the plane of the electrolyte membrane,
2. The fuel cell according to claim 1, wherein a cross-sectional area of each through hole along the plane of the electrolyte membrane is 7.8 × 10 −5 mm 2 or more and 2.0 × 10 −3 mm 2 or less. 前記燃料は、濃度が６４重量％以上のメタノール水溶液又は純メタノールである請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料電池セル。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel is a methanol aqueous solution or pure methanol having a concentration of 64% by weight or more. アノードと、カソードと、前記アノード及びカソード間に挟持された電解質膜と、を含んだ膜電極接合体を有する起電部と、前記アノードに対して前記電解質膜の反対側に配置され、前記アノードに燃料を供給する燃料供給部と、を具備した燃料電池セルと、
前記燃料を収容するとともに前記燃料を前記燃料供給部に与える燃料供給源と、を備え、
前記カソードが前記燃料供給部と対向するよう前記起電部を配置した状態で、前記燃料供給部が前記カソード側に濃度が９９重量％以上のメタノールを０．２μＬ／（min・cm２）の速度で３時間連続して供給し続けた場合の最後の３０分の開回路電圧の１セル当たりの平均値が０．４Ｖ以下となるように前記起電部の少なくとも前記アノード側が選択性を有し、
前記膜電極接合体は、前記アノード側での反応生成物を前記カソード側へ逃がすことができ、前記カソード側での反応生成物を前記アノード側へ導入することができるように設けられている燃料電池。 An electromotive part having a membrane electrode assembly including an anode, a cathode, and an electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode, and disposed on the opposite side of the electrolyte membrane with respect to the anode, A fuel supply cell for supplying fuel to the fuel cell,
A fuel supply source for containing the fuel and supplying the fuel to the fuel supply unit,
In a state where the electromotive unit is disposed so that the cathode faces the fuel supply unit, the fuel supply unit has 0.2 μL / (min · cm 2 ) of methanol having a concentration of 99% by weight or more on the cathode side. At least the anode side of the electromotive unit has selectivity so that the average value per cell of the open circuit voltage for the last 30 minutes when the supply is continued for 3 hours at a speed is 0.4 V or less. And
The membrane electrode assembly is provided so that the reaction product on the anode side can escape to the cathode side, and the reaction product on the cathode side can be introduced to the anode side. battery.
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