JP2014096381A - Fuel cell - Google Patents

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勇一 吉田
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裕之 長谷部
Nobuyasu Negishi
信保 根岸
Hiroshi Suga
博史 菅
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell that produces stable output.SOLUTION: A fuel cell includes: a membrane electrode assembly 2 that has an anode 13, a cathode 16, and an electrolyte membrane 17; and a fuel distribution plate 31A that has a fuel inlet 32, a fuel distribution section 34S, a plurality of fuel outlets 33, and a passage 34. The passage 34 has a first passage portion 34L1, a second passage portion 34L2, a third passage portion 34L3, and fourth passage portions 34L4, that are provided between the fuel inlet 32 and the fuel distribution section 34S or between the fuel distribution section 34S and the respective fuel outlets 33.

Description

この発明は、液体燃料を用いた燃料電池の技術に関する。   The present invention relates to a technology of a fuel cell using a liquid fuel.

近年、小型の燃料電池が注目を集めている。特に、メタノールを燃料として用いた直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）は、小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、有望視されている。   In recent years, small fuel cells have attracted attention. In particular, a direct methanol fuel cell (DMFC) using methanol as a fuel is promising because it can be miniaturized and the fuel can be easily handled.

ＤＭＦＣは、アノードとカソードとの間に電解質膜を挟持させた構造の膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）と、膜電極接合体にメタノールを供給する燃料供給機構と、を備えている。このようなＤＭＦＣのアノードでは、導入されたメタノールが酸化分解され、プロトン、電子および二酸化炭素が生成される。一方、カソードでは、空気中の酸素とアノード側から移動してきたプロトンとアノードから外部回路を通じて供給される電子とが反応して水が生成される。また、外部回路を通る電子によって電力が供給される。   The DMFC includes a membrane electrode assembly (MEA) having a structure in which an electrolyte membrane is sandwiched between an anode and a cathode, and a fuel supply mechanism that supplies methanol to the membrane electrode assembly. In such an anode of the DMFC, the introduced methanol is oxidatively decomposed to generate protons, electrons and carbon dioxide. On the other hand, at the cathode, oxygen in the air, protons moving from the anode side, and electrons supplied from the anode through an external circuit react to generate water. Also, power is supplied by electrons passing through an external circuit.

例えば、特許文献１では、各セルを積み重ねたスタック構造の燃料電池において、生成した水によって一部の空気流路に生じた液詰まりを能動的に解消可能にすることを目的として、各セルの電解質膜を挟み込んだ流路板の各分岐流路の入口に流路の一部の断面積を小さくした絞りを設けた構成が開示されている（例えば、特許文献１）。   For example, in Patent Document 1, in a fuel cell having a stack structure in which cells are stacked, for the purpose of making it possible to actively eliminate liquid clogging generated in some air flow paths by generated water, A configuration is disclosed in which a restriction with a reduced sectional area of a part of the flow path is provided at the entrance of each branch flow path of the flow path plate sandwiching the electrolyte membrane (for example, Patent Document 1).

ところで、燃料電池の起動時では、例えば、液体燃料をポンプでＭＥＡに送液する場合において、ポンプの動作が安定せず、ポンプによって過度の液体燃料がＭＥＡに導かれることがあり、発電反応により発電部が過度に発熱してしまうことがある。これにより、生成した水が蒸発しアノード側に供給すべき水が不足してしまうことあり、燃料電池の出力の低下を招くおそれがある。   By the way, at the time of starting the fuel cell, for example, when liquid fuel is sent to the MEA by a pump, the operation of the pump may not be stable, and excessive liquid fuel may be led to the MEA by the pump, The power generation unit may generate excessive heat. As a result, the generated water evaporates and there is a shortage of water to be supplied to the anode side, which may cause a decrease in the output of the fuel cell.

特開２００４−１７８８１６号公報JP 2004-178816 A

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、安定した出力を得ることが可能な燃料電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuel cell capable of obtaining a stable output.

この発明の態様による燃料電池は、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質膜と、を有する膜電極接合体と、液体燃料が注入される燃料注入口と、燃料分配部と、前記アノード側の面に開口した複数の燃料排出口と、前記燃料注入口と前記燃料分配部とを接続するとともに前記燃料分配部と各々の前記燃料排出口とを接続する流路と、を有する燃料分配板と、を備え、前記流路は、前記燃料注入口と前記燃料分配部との間、または前記燃料分配部と各々の前記燃料排出口との間に設けられた第１流路部、第２流路部、第３流路部および第４流路部を有し、前記第１流路部は、第１断面積を有し、前記第２流路部は、第２断面積を有し、前記第３流路部は、前記第１流路部と前記第２流路部との間に配置されるとともに第１断面積および第２断面積のそれぞれより小さい第３断面積を有し、前記第４流路部は、前記第１流路部と前記第３流路部、および、前記第２流路部と前記第３流路部の少なくとも一方を接続するとともに前記第３流路部に向かって小さくなる第４断面積を有し、前記第１断面積は前記第１流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第２断面積は前記第２流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第３断面積は前記第３流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第４断面積は前記第４流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であることを特徴とする。   A fuel cell according to an aspect of the present invention includes a membrane electrode assembly having an anode, a cathode, and an electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode, a fuel inlet into which liquid fuel is injected, A fuel distributor, a plurality of fuel outlets opened on the anode side surface, a flow connecting the fuel inlet and the fuel distributor, and connecting the fuel distributor and each fuel outlet. A fuel distribution plate having a passage, and the flow path is provided between the fuel inlet and the fuel distributor or between the fuel distributor and each of the fuel outlets. A first flow path section, a second flow path section, a third flow path section, and a fourth flow path section; the first flow path section has a first cross-sectional area; and the second flow path section is The third flow path portion is disposed between the first flow path portion and the second flow path portion. And has a third cross-sectional area smaller than each of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area, and the fourth flow path portion includes the first flow path portion, the third flow path portion, and the first cross-sectional area. And connecting at least one of the two flow path portions and the third flow path portion and having a fourth cross-sectional area that decreases toward the third flow path portion, and the first cross-sectional area is the first flow path portion itself. Is the area of the cross section orthogonal to the extending direction, the second cross sectional area is the area of the cross section orthogonal to the extending direction of the second flow path section itself, and the third cross sectional area is the third cross sectional area. The fourth cross-sectional area is an area of a cross section perpendicular to the direction in which the fourth flow path portion itself extends, and the fourth cross-sectional area is an area of a cross section orthogonal to the direction in which the flow path portion itself extends.

この発明によれば、安定した出力を得ることが可能な燃料電池を提供することができる。   According to the present invention, a fuel cell capable of obtaining a stable output can be provided.

図１は、この発明の一実施の形態に係る燃料電池の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に示した燃料電池における膜電極接合体の一部を概略的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing a part of the membrane electrode assembly in the fuel cell shown in FIG. 図３は、図１に示した燃料電池における燃料分配板の構造を概略的に示す平面図および燃料分配板の流路の一部の構造を概略的に示す拡大平面図である。FIG. 3 is a plan view schematically showing the structure of the fuel distribution plate in the fuel cell shown in FIG. 1 and an enlarged plan view schematically showing the structure of a part of the flow path of the fuel distribution plate. 図４は、図３に示した流路の第１流路部、第２流路部、第３流路部、第４流路部の構成を概略的に示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the first flow path part, the second flow path part, the third flow path part, and the fourth flow path part of the flow path shown in FIG. 図５は、図３に示した流路の第４流路部の第３側壁および第４側壁との関係を示した平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the relationship between the third side wall and the fourth side wall of the fourth flow path portion of the flow path shown in FIG. 図６は、図１に示した燃料電池における燃料分配板の流路の他の構造を概略的に示す平面図である。FIG. 6 is a plan view schematically showing another structure of the flow path of the fuel distribution plate in the fuel cell shown in FIG. 図７は、凸部を有する第１流路部の構成を概略的に示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing a configuration of a first flow path portion having a convex portion. 図８は、本実施の形態に係る燃料分配板を備えた燃料電池による効果の検証するためのサンプル１乃至サンプル６の条件を示す。FIG. 8 shows the conditions of Sample 1 to Sample 6 for verifying the effect of the fuel cell including the fuel distribution plate according to the present embodiment. 図９は、サンプル１乃至サンプル６の燃料分配板を備えた燃料電池の液体燃料の流量と圧力損失の測定結果を示す。FIG. 9 shows the measurement results of the flow rate and pressure loss of the liquid fuel of the fuel cell provided with the fuel distribution plates of Sample 1 to Sample 6.

以下、この発明の一実施の形態に係る燃料電池について図面を参照して説明する。図１に示すように、燃料電池１は、起電部を構成する膜電極接合体（ＭＥＡ）２と、膜電極接合体２に燃料を供給する燃料供給機構３と、から主として構成されている。   A fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the fuel cell 1 is mainly composed of a membrane electrode assembly (MEA) 2 that constitutes an electromotive unit, and a fuel supply mechanism 3 that supplies fuel to the membrane electrode assembly 2. .

すなわち、燃料電池１において、膜電極接合体２は、アノード触媒層１１およびアノード触媒層１１の上に配置されたアノードガス拡散層１２を有するアノード（燃料極）１３と、カソード触媒層１４およびカソード触媒層１４に積層されたカソードガス拡散層１５を有するカソード（空気極／酸化剤極）１６と、アノード触媒層１１とカソード触媒層１４とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜１７とを備えて構成されている。   That is, in the fuel cell 1, the membrane electrode assembly 2 includes an anode catalyst layer 11 and an anode (fuel electrode) 13 having an anode gas diffusion layer 12 disposed on the anode catalyst layer 11, a cathode catalyst layer 14, and a cathode. A proton (hydrogen ion) conductive electrolyte membrane sandwiched between a cathode (air electrode / oxidant electrode) 16 having a cathode gas diffusion layer 15 laminated on the catalyst layer 14, and the anode catalyst layer 11 and the cathode catalyst layer 14. 17.

アノード触媒層１１やカソード触媒層１４に含有される触媒としては、例えば白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、パラジウム（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１１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１４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。また、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 11 and the cathode catalyst layer 14 include platinum such as platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), iridium (Ir), osmium (Os), and palladium (Pd). Examples thereof include a group element simple substance and an alloy containing a platinum group element. For the anode catalyst layer 11, 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 14. 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 carrier such as a carbon material or an unsupported catalyst.

電解質膜１７を構成するプロトン伝導性材料としては、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、プロトン伝導性の電解質膜１７は、これらに限られるものではない。   Examples of the proton conductive material constituting the electrolyte membrane 17 include fluorine-based resins such as perfluorosulfonic acid polymer having a sulfonic acid group (Nafion (trade name, manufactured by DuPont) and Flemion (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). Etc.), organic materials such as hydrocarbon resins having sulfonic acid groups, or inorganic materials such as tungstic acid and phosphotungstic acid. However, the proton conductive electrolyte membrane 17 is not limited to these.

アノード触媒層１１に積層されるアノードガス拡散層１２は、アノード触媒層１１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層１１の集電機能を有するものである。カソード触媒層１４に積層されるカソードガス拡散層１５は、カソード触媒層１４に酸化剤（空気あるいは酸素）を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層１４の集電機能を有するものである。アノードガス拡散層１２およびカソードガス拡散層１５は、例えばカーボンペーパーなどの導電性を有する多孔質基材によって構成されている。   The anode gas diffusion layer 12 laminated on the anode catalyst layer 11 serves to uniformly supply fuel to the anode catalyst layer 11 and has a current collecting function of the anode catalyst layer 11. The cathode gas diffusion layer 15 laminated on the cathode catalyst layer 14 serves to uniformly supply an oxidant (air or oxygen) to the cathode catalyst layer 14 and has a current collecting function of the cathode catalyst layer 14. is there. The anode gas diffusion layer 12 and the cathode gas diffusion layer 15 are made of a porous substrate having conductivity, such as carbon paper.

上述した膜電極接合体２は、集電体１８によって挟持されている。この集電体１８は、膜電極接合体２に備えられたアノード１３と同数のアノード集電体１８Ａ、および、膜電極接合体２に備えられたカソード１６と同数のカソード集電体１８Ｃを有している。アノード集電体１８Ａは、アノード１３のアノードガス拡散層１２に積層されている。また、カソード集電体１８Ｃは、カソード１６のカソードガス拡散層１５に積層されている。   The membrane electrode assembly 2 described above is sandwiched between current collectors 18. The current collector 18 has the same number of anode current collectors 18A as the anodes 13 provided in the membrane electrode assembly 2 and the same number of cathode current collectors 18C as the cathodes 16 provided in the membrane electrode assembly 2. doing. The anode current collector 18 </ b> A is stacked on the anode gas diffusion layer 12 of the anode 13. The cathode current collector 18 </ b> C is laminated on the cathode gas diffusion layer 15 of the cathode 16.

アノード集電体１８Ａおよびカソード集電体１８Ｃとしては、例えば金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属材料からなる多孔膜（例えばメッシュ）または箔体、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などをそれぞれ使用することができる。   As the anode current collector 18A and the cathode current collector 18C, for example, a porous film (for example, a mesh) or a foil body made of a metal material such as gold (Au) or nickel (Ni), or a conductive material such as stainless steel (SUS). A composite material in which a metal material is coated with a highly conductive metal such as gold can be used.

膜電極接合体２は、電解質膜１７のアノード１３側およびカソード１６側にそれぞれ配置されたゴム製のＯリング等のシール部材１９によってシールされており、これにより、膜電極接合体２からの燃料漏れや酸化剤漏れが防止されている。   The membrane electrode assembly 2 is sealed by a seal member 19 such as a rubber O-ring disposed on the anode 13 side and the cathode 16 side of the electrolyte membrane 17, whereby the fuel from the membrane electrode assembly 2 is obtained. Leakage and oxidant leakage are prevented.

膜電極接合体２のカソード１６側には、絶縁材料によって形成された板状体２０が配置されている。この板状体２０は、主に保湿層として機能する。すなわち、この板状体２０は、カソード触媒層１４で生成された水の一部が含浸されて水の蒸散を抑制するとともに、カソード触媒層１４への空気の取入れ量を調整し且つ空気の均一拡散を促進するものである。この板状体２０は、例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。   A plate-like body 20 made of an insulating material is disposed on the cathode 16 side of the membrane electrode assembly 2. This plate-like body 20 mainly functions as a moisture retaining layer. That is, the plate-like body 20 is impregnated with a part of the water generated in the cathode catalyst layer 14 to suppress the transpiration of water, adjusts the amount of air taken into the cathode catalyst layer 14 and makes the air uniform. Promotes diffusion. The plate-like body 20 is constituted by, for example, a member having a porous structure, and specific examples of the constituent material include polyethylene and polypropylene porous bodies.

上述した膜電極接合体２は、燃料供給機構３とカバープレート２１との間に配置されている。カバープレート２１は、外観が略矩形状のものであり、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２１は、酸化剤である空気を取入れるための複数の開口部（空気導入孔）２１Ａを有している。   The membrane electrode assembly 2 described above is disposed between the fuel supply mechanism 3 and the cover plate 21. The cover plate 21 has a substantially rectangular appearance, and is made of, for example, stainless steel (SUS). The cover plate 21 has a plurality of openings (air introduction holes) 21A for taking in air as an oxidant.

燃料供給機構３は、膜電極接合体２のアノード１３に対して燃料を供給するように構成されているが、特に、特定の構成に限定されるものではない。以下に、燃料供給機構３の一例について説明する。   The fuel supply mechanism 3 is configured to supply fuel to the anode 13 of the membrane electrode assembly 2, but is not particularly limited to a specific configuration. Hereinafter, an example of the fuel supply mechanism 3 will be described.

燃料供給機構３は、例えば、箱状に形成された容器３０を備えている。この燃料供給機構３は、液体燃料を収容する燃料収容部４と燃料供給路５およびポンプ６を介して接続されている。燃料供給機構３は、膜電極接合体２のアノード１３の面方向に燃料を分散並びに拡散させつつ供給する燃料供給部３１を備えている。燃料供給部３１は、燃料分配板３１Ａを備えている。   The fuel supply mechanism 3 includes a container 30 formed in a box shape, for example. The fuel supply mechanism 3 is connected to a fuel storage unit 4 that stores liquid fuel via a fuel supply path 5 and a pump 6. The fuel supply mechanism 3 includes a fuel supply unit 31 that supplies fuel while dispersing and diffusing fuel in the surface direction of the anode 13 of the membrane electrode assembly 2. The fuel supply unit 31 includes a fuel distribution plate 31A.

燃料分配板３１Ａは、１つの燃料注入口３２と、アノード１３の面方向に開口した複数の燃料排出口３３と、流路３４を介して燃料注入口３２と燃料排出口３３とを接続した構成である。流路３４の始端部には、燃料注入口３２が設けられている。燃料注入口３２は、ポンプ６および燃料供給路５を介して燃料収容部４に接続される。流路３４の終端部には、燃料排出口３３が設けられている。燃料排出口３３は、例えば、１２８箇所にあり、燃料分配板３１Ａの面内に均一に形成されている。流路３４は、途中で複数に分岐し、燃料排出口３３に接続される。つまり、燃料注入口３２から注入された液体燃料は、複数に分岐した流路３４を介して複数の燃料排出口３３にそれぞれ導かれる。流路３４は、燃料分配板３１Ａ内に形成された細管で構成してもよく、燃料分配板３１Ａの表面に形成された溝で構成してもよい。   The fuel distribution plate 31 </ b> A has a configuration in which one fuel inlet 32, a plurality of fuel outlets 33 opened in the surface direction of the anode 13, and the fuel inlet 32 and the fuel outlet 33 are connected via a flow path 34. It is. A fuel inlet 32 is provided at the start end of the flow path 34. The fuel injection port 32 is connected to the fuel storage unit 4 via the pump 6 and the fuel supply path 5. A fuel discharge port 33 is provided at the end of the flow path 34. The fuel discharge ports 33 are, for example, at 128 locations, and are uniformly formed in the surface of the fuel distribution plate 31A. The flow path 34 branches into a plurality on the way and is connected to the fuel discharge port 33. In other words, the liquid fuel injected from the fuel injection port 32 is guided to the plurality of fuel discharge ports 33 through the plurality of branched flow paths 34. The flow path 34 may be configured by a narrow tube formed in the fuel distribution plate 31A, or may be configured by a groove formed on the surface of the fuel distribution plate 31A.

膜電極接合体２は、そのアノード１３が上述したような燃料分配板３１Ａの燃料排出口３３に対向するように配置されている。カバープレート２１は、燃料供給機構３との間に膜電極接合体２を保持した状態で容器３０に対してカシメあるいはネジ止めなどの手法により固定されている。これにより、燃料電池（ＤＭＦＣ）１の発電ユニットが構成されている。   The membrane electrode assembly 2 is arranged so that the anode 13 faces the fuel discharge port 33 of the fuel distribution plate 31A as described above. The cover plate 21 is fixed to the container 30 by a method such as caulking or screwing in a state where the membrane electrode assembly 2 is held between the cover plate 21 and the fuel supply mechanism 3. Thereby, the power generation unit of the fuel cell (DMFC) 1 is configured.

燃料供給部３１は、燃料分配板３１Ａと膜電極接合体２との間に燃料拡散室３１Ｂとして機能する空間を形成するような構成であることが望ましい。この燃料拡散室３１Ｂは、燃料排出口３３から液体燃料が排出されたとしても気化を促進するとともに、面方向への拡散を促進する機能を有している。   The fuel supply unit 31 is preferably configured to form a space functioning as a fuel diffusion chamber 31B between the fuel distribution plate 31A and the membrane electrode assembly 2. The fuel diffusion chamber 31 </ b> B has a function of promoting vaporization and promoting diffusion in the surface direction even when liquid fuel is discharged from the fuel discharge port 33.

膜電極接合体２と燃料供給部３１との間には、膜電極接合体２をアノード１３側から支持する支持部材を配置しても良い。また、膜電極接合体２と燃料供給部３１との間には、少なくとも１つの多孔体を配置しても良い。   A support member that supports the membrane electrode assembly 2 from the anode 13 side may be disposed between the membrane electrode assembly 2 and the fuel supply unit 31. Further, at least one porous body may be disposed between the membrane electrode assembly 2 and the fuel supply unit 31.

燃料収容部４には、膜電極接合体２に応じた液体燃料が収容されている。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。なお、液体燃料は、必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、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、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料収容部４には、膜電極接合体２に応じた液体燃料が収容される。   Liquid fuel corresponding to the membrane electrode assembly 2 is stored in the fuel storage portion 4. Examples of the liquid fuel include methanol fuels such as aqueous methanol solutions of various concentrations and pure methanol. The liquid fuel is not necessarily limited to methanol fuel. The liquid fuel may be, 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, a glycol fuel such as a glycol aqueous solution or pure glycol, dimethyl ether, formic acid, or other liquid fuel. In any case, liquid fuel corresponding to the membrane electrode assembly 2 is stored in the fuel storage portion 4.

さらに、燃料供給部３１の燃料分配板３１Ａの燃料注入口３２に接続されているポンプ６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４から燃料供給部３１に液体燃料を送液する燃料供給ポンプである。燃料供給部３１から膜電極接合体２に供給された燃料は、発電反応に使用され、その後に循環して燃料収容部４に戻されることはない。   Further, the pump 6 connected to the fuel injection port 32 of the fuel distribution plate 31A of the fuel supply unit 31 is not a circulation pump for circulating the fuel, but only liquid fuel is sent from the fuel storage unit 4 to the fuel supply unit 31. This is a fuel supply pump. The fuel supplied from the fuel supply unit 31 to the membrane electrode assembly 2 is used for a power generation reaction, and is not circulated thereafter and returned to the fuel storage unit 4.

この実施の形態の燃料電池１は、燃料を循環しないことから、従来のアクティブ方式とは異なるものであり、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６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。図１に示す燃料電池１は、例えばセミパッシブ型と呼称される方式を適用したものである。   The fuel cell 1 of this embodiment is different from the conventional active method because it does not circulate the fuel, and does not impair the downsizing of the device. Further, the pump 6 is used to supply the liquid fuel, which is different from a pure passive system such as a conventional internal vaporization type. The fuel cell 1 shown in FIG. 1 employs a system called a semi-passive type, for example.

燃料供給に使用するポンプ６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。ロータリベーンポンプは、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。このポンプ６は、制御手段（図示しない）と電気的に接続されており、この制御手段によって、燃料供給部３１に供給される液体燃料の供給量が制御される。   The type of pump 6 used for fuel supply is not particularly limited, but a rotary vane pump, an electroosmotic pump can be used from the viewpoint that a small amount of liquid fuel can be fed with good controllability and can be reduced in size and weight. It is preferable to use a flow pump, a diaphragm pump, a squeezing pump or the like. The rotary vane pump feeds liquid by rotating wings with a motor. The electroosmotic flow pump uses a sintered porous body such as silica that causes an electroosmotic flow phenomenon. A diaphragm pump drives a diaphragm with an electromagnet or piezoelectric ceramics to send liquid. The squeezing pump presses a part of a 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. The pump 6 is electrically connected to control means (not shown), and the supply amount of the liquid fuel supplied to the fuel supply unit 31 is controlled by the control means.

なお、このセミパッシブ型の燃料電池では、燃料収容部から膜電極接合体への燃料供給が行われる構成であればポンプ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。   In this semi-passive type fuel cell, a fuel cutoff valve may be arranged in place of the pump as long as fuel is supplied from the fuel storage portion to the membrane electrode assembly. In this case, the fuel cutoff valve is provided to control the supply of liquid fuel through the flow path.

この実施の形態の燃料電池１においては、ポンプ６を用いて燃料収容部４から燃料供給部３１に液体燃料が間欠的に送液される。ポンプ６で送液された液体燃料は、燃料供給部３１を経て膜電極接合体２のアノード１３の全面に対して均一に供給される。   In the fuel cell 1 of this embodiment, liquid fuel is intermittently sent from the fuel storage unit 4 to the fuel supply unit 31 using the pump 6. The liquid fuel fed by the pump 6 is uniformly supplied to the entire surface of the anode 13 of the membrane electrode assembly 2 through the fuel supply unit 31.

すなわち、複数の単セルＣの各アノード１３の平面方向に対して均一に燃料が供給され、これにより発電反応が生起される。燃料供給用（送液用）のポンプ６の運転動作は、燃料電池１の出力、温度情報、電力供給先である電子機器の運転情報等に基づいて制御することが好ましい。   That is, the fuel is uniformly supplied to the planar direction of each anode 13 of the plurality of single cells C, thereby generating a power generation reaction. The operation of the fuel supply (liquid feeding) pump 6 is preferably controlled based on the output of the fuel cell 1, temperature information, operation information of an electronic device that is a power supply destination, and the like.

上述したように、燃料供給部３１から放出された燃料は、膜電極接合体２のアノード１３に供給される。膜電極接合体２内において、燃料は、アノードガス拡散層１２を拡散してアノード触媒層１１に供給される。液体燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層１１で下記の（１）式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１４で生成した水や電解質膜１７中の水をメタノールと反応させて（１）式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。   As described above, the fuel released from the fuel supply unit 31 is supplied to the anode 13 of the membrane electrode assembly 2. In the membrane electrode assembly 2, the fuel diffuses through the anode gas diffusion layer 12 and is supplied to the anode catalyst layer 11. When methanol fuel is used as the liquid fuel, an internal reforming reaction of methanol shown in the following formula (1) occurs in the anode catalyst layer 11. When pure methanol is used as the methanol fuel, the water generated in the cathode catalyst layer 14 or the water in the electrolyte membrane 17 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.

ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ- …（１）
この反応で生成した電子（ｅ-）は、集電体１８を経由して外部に導かれ、いわゆる電気として携帯用電子機器等を動作させた後、集電体１８を経由してカソード１６に導かれる。（１）式の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ+）は、電解質膜１７を経てカソード１６に導かれる。カソード１６には、酸化剤として空気が供給される。カソード１６に到達した電子（ｅ-）とプロトン（Ｈ+）は、カソード触媒層１４で空気中の酸素と下記の（２）式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)
The electrons (e − ) generated by this reaction are guided to the outside via the current collector 18, and after operating a portable electronic device or the like as so-called electricity, the electrons (e − ) are passed to the cathode 16 via the current collector 18. Led. Proton (H + ) generated by the internal reforming reaction of the formula (1) is guided to the cathode 16 through the electrolyte membrane 17. Air is supplied to the cathode 16 as an oxidant. Electrons (e − ) and protons (H + ) that have reached the cathode 16 react with oxygen in the air in the cathode catalyst layer 14 according to the following formula (2), and water is generated with this reaction.

６ｅ-＋６Ｈ+＋（３／２）Ｏ2 → ３Ｈ2Ｏ …（２）
上述した燃料電池１の発電反応において、発電する電力を増大させるためには触媒反応を円滑に行わせるとともに、膜電極接合体２の電極全体に均一に燃料を供給し、電極全体をより有効に発電に寄与させることが重要となる。 6e − + 6H + + (3/2) O 2 → 3H 2 O (2)
In the power generation reaction of the fuel cell 1 described above, in order to increase the power to be generated, the catalytic reaction is smoothly performed, and the fuel is uniformly supplied to the entire electrode of the membrane electrode assembly 2 so that the entire electrode becomes more effective. It is important to contribute to power generation.

この実施の形態においては、図２に示すように、膜電極接合体２は、単一の電解質膜１７の一方の面において間隔をおいて配置された複数のアノード１３と、電解質膜１７の他方の面においてアノード１３のそれぞれと対向するように間隔をおいて配置された複数のカソード１６と、を備えている。ここでは、アノード１３およびカソード１６がそれぞれ４個である場合を示している。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, the membrane electrode assembly 2 includes a plurality of anodes 13 arranged at intervals on one surface of a single electrolyte membrane 17 and the other of the electrolyte membranes 17. And a plurality of cathodes 16 arranged at intervals so as to face each of the anodes 13. Here, a case where there are four anodes 13 and four cathodes 16 is shown.

これらのアノード１３とカソード１６との各組み合わせは、それぞれ電解質膜１７を挟持し、単セルＣをなしている。ここでは、単セルＣのそれぞれは、同一平面上において、その長手方向と直交する方向に間隔をおいて並んで配置されている。なお、膜電極接合体２の構造は、この例に限らず他の構造であっても良い。図２に示したような複数の単セルＣを有する膜電極接合体２においては、各単セルＣは、図示しない集電体によって電気的に直列に接続されている。   Each combination of the anode 13 and the cathode 16 sandwiches the electrolyte membrane 17 to form a single cell C. Here, each of the single cells C are arranged side by side in the direction orthogonal to the longitudinal direction on the same plane. The structure of the membrane electrode assembly 2 is not limited to this example, and may be another structure. In the membrane electrode assembly 2 having a plurality of single cells C as shown in FIG. 2, each single cell C is electrically connected in series by a current collector (not shown).

この実施の形態の燃料電池１においては、図３に示すように、燃料分配板３１Ａの流路３４は、燃料分配板３１Ａの面方向（第１方向Ｄ１をＸ軸とし、および第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２をＹ軸としたときのＸＹ平面）に延出している。流路３４は、第１流路部３４Ｌ１と、第２流路部３４Ｌ２と、第３流路部３４Ｌ３と、第４流路部３４Ｌ４と、第５流路部３４Ｌ５と、燃料分配部３４Ｓと、を有している。第３流路部３４Ｌ３は、第１流路部３４Ｌ１と第２流路部３４Ｌ２との間に配置されている。第４流路部３４Ｌ４は、第１流路部３４Ｌ１と第３流路部３４Ｌ３とを接続し、第２流路部３４Ｌ２と第３流路部３４Ｌ３とを接続している。   In the fuel cell 1 of this embodiment, as shown in FIG. 3, the flow path 34 of the fuel distribution plate 31A has a surface direction of the fuel distribution plate 31A (the first direction D1 is the X axis, and the first direction D1 XY plane when the second direction D2 orthogonal to the Y axis is taken as the Y axis. The flow path 34 includes a first flow path section 34L1, a second flow path section 34L2, a third flow path section 34L3, a fourth flow path section 34L4, a fifth flow path section 34L5, and a fuel distribution section 34S. ,have. The third flow path portion 34L3 is disposed between the first flow path portion 34L1 and the second flow path portion 34L2. The fourth flow path part 34L4 connects the first flow path part 34L1 and the third flow path part 34L3, and connects the second flow path part 34L2 and the third flow path part 34L3.

燃料注入口３２と燃料分配部３４Ｓとの間には、燃料注入口３２から順に第２流路部３４Ｌ２、第４流路部３４Ｌ４、第３流路部３４Ｌ３、第４流路部３４Ｌ４、第１流路部３４Ｌ１が配置されている。複数の第５流路部３４Ｌ５は、燃料分配部３４Ｓに接続され、分岐して複数の燃料排出口３３と接続されている。ここでは、第５流路部３４Ｌ５は、燃料分配部３４Ｓから燃料排出口まで５回分岐し、１２８個の燃料排出口３３に接続されている。   Between the fuel inlet 32 and the fuel distributor 34S, the second channel portion 34L2, the fourth channel portion 34L4, the third channel portion 34L3, the fourth channel portion 34L4, One flow path part 34L1 is arranged. The plurality of fifth flow path portions 34L5 are connected to the fuel distribution portion 34S, branched and connected to the plurality of fuel discharge ports 33. Here, the fifth flow path portion 34L5 branches five times from the fuel distribution portion 34S to the fuel discharge port, and is connected to 128 fuel discharge ports 33.

図４に示すように、第１流路部３４Ｌ１は、一定の第１断面積Ｓ１を有している。第２流路部３４Ｌ２は、一定の第２断面積Ｓ２を有している。ここでは、第１断面積Ｓ１と第２断面積Ｓ２とは、略同等である。第３流路部３４Ｌ３は、第１断面積Ｓ１および第２断面積Ｓ２より小さい第３断面積Ｓ３を有している。第４流路部３４Ｌ４は、第３流路部３４Ｌ３に向かって断面積が小さくなる。ここでは、第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３および第４流路部３４Ｌ４は、それぞれ断面が矩形形状である。   As shown in FIG. 4, the first flow path portion 34L1 has a constant first cross-sectional area S1. The second flow path portion 34L2 has a constant second cross-sectional area S2. Here, the first cross-sectional area S1 and the second cross-sectional area S2 are substantially equal. The third flow path portion 34L3 has a third cross-sectional area S3 that is smaller than the first cross-sectional area S1 and the second cross-sectional area S2. The fourth flow path portion 34L4 has a cross-sectional area that decreases toward the third flow path portion 34L3. Here, each of the first flow path part 34L1, the second flow path part 34L2, the third flow path part 34L3, and the fourth flow path part 34L4 has a rectangular cross section.

また、第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３および第４流路部３４Ｌ４は、それぞれ高さＨが略同等である。ここで、高さＨとは、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と直交する第３方向Ｄ３の流路３４の長さである。   Further, the first flow path part 34L1, the second flow path part 34L2, the third flow path part 34L3, and the fourth flow path part 34L4 have substantially the same height H. Here, the height H is the length of the flow path 34 in the third direction D3 orthogonal to the first direction D1 and the second direction D2.

なお、上述したように、図示しないが膜電極接合体２は、燃料分配板３１Ａの面方向（ＸＹ平面）に対向するように、燃料分配板３１Ａの上に配置されている。つまり、膜電極接合体２は、燃料分配板３１Ａの面方向（ＸＹ平面）に延出した流路３４に対向するように配置されている。図４に示すように、第３流路部３４Ｌ３は、膜電極接合体２と対向する上面ＴＳ３と、上面ＴＳ３と直交する第１側壁ＳＤ３Ａおよび第２側壁とＳＤ３Ｂと、を有している。また、第４流路部３４Ｌ４は、膜電極接合体２と対向する上面ＴＳ４と、上面ＴＳ４と直交する第３側壁ＳＤ４Ａおよび第４側壁ＳＤ４Ｂと、を有している。   As described above, although not shown, the membrane electrode assembly 2 is disposed on the fuel distribution plate 31A so as to face the surface direction (XY plane) of the fuel distribution plate 31A. That is, the membrane electrode assembly 2 is disposed so as to face the flow path 34 extending in the surface direction (XY plane) of the fuel distribution plate 31A. As shown in FIG. 4, the third flow path portion 34L3 includes an upper surface TS3 facing the membrane electrode assembly 2, a first sidewall SD3A and a second sidewall orthogonal to the upper surface TS3, and an SD3B. Further, the fourth flow path portion 34L4 includes an upper surface TS4 that faces the membrane electrode assembly 2, and a third sidewall SD4A and a fourth sidewall SD4B that are orthogonal to the upper surface TS4.

図５に示すように、第３流路部３４Ｌ３の第１側壁ＳＤ３Ａと第４流路部３４Ｌ４の第３側壁ＳＤ４Ａとは、接続されている。また、第３流路部３４Ｌ３の第２側壁ＳＤ３Ｂと第４流路部３４Ｌ４の第４側壁ＳＤ４Ｂとは、接続されている。   As shown in FIG. 5, the first side wall SD3A of the third flow path portion 34L3 and the third side wall SD4A of the fourth flow path portion 34L4 are connected. Further, the second side wall SD3B of the third flow path portion 34L3 and the fourth side wall SD4B of the fourth flow path portion 34L4 are connected.

なお、図５に示すように、第４流路部３４Ｌ４の第３側壁ＳＤ４Ａの延長面ＥＳ４Ａと第４側壁ＳＤ４Ｂの延長面ＥＳ４Ｂとの間の角θ１が１０°〜３０°であることが望ましい。さらに、第１側壁ＳＤ３Ａと第３側壁ＳＤ４Ａとの間の角θ２と、第２側壁ＳＤ３Ｂと第４側壁ＳＤ４Ｂとの間の角θ３とが等しいことが望ましい。つまり、第１側壁ＳＤ３Ａの延長面ＥＳ３Ａと第３側壁ＳＤ４Ａとの間の角θ４と、第２側壁ＳＤ３Ｂの延長面ＥＳ３Ｂと第４側壁ＳＤ４Ｂとの間の角θ５とが等しいことが望ましい。   As shown in FIG. 5, it is desirable that the angle θ1 between the extended surface ES4A of the third side wall SD4A of the fourth flow path portion 34L4 and the extended surface ES4B of the fourth side wall SD4B is 10 ° to 30 °. . Furthermore, it is desirable that the angle θ2 between the first side wall SD3A and the third side wall SD4A and the angle θ3 between the second side wall SD3B and the fourth side wall SD4B are equal. That is, it is desirable that the angle θ4 between the extension surface ES3A of the first side wall SD3A and the third side wall SD4A and the angle θ5 between the extension surface ES3B of the second side wall SD3B and the fourth side wall SD4B are equal.

このような構成の燃料電池１において、燃料注入口３２から注入された液体燃料は、第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３、第４流路部３４Ｌ４、第５流路部３４Ｌ５、燃料分配部３４Ｓを介して燃料排出口３３にそれぞれ導かれる。   In the fuel cell 1 having such a configuration, the liquid fuel injected from the fuel inlet 32 is supplied from the first flow path portion 34L1, the second flow path portion 34L2, the third flow path portion 34L3, the fourth flow path portion 34L4, The fuel is led to the fuel discharge port 33 through the fifth flow path portion 34L5 and the fuel distribution portion 34S.

本実施の形態において、燃料電池１の起動時でポンプ６によって過度の液体燃料が燃料注入口３２に送液された場合においても、流路３４が第１流路部３４Ｌ１の第１断面積Ｓ１および第２流路部３４Ｌ２の第２断面積Ｓ２より小さい第３断面積Ｓ３を有する第３流路部３４Ｌ３を有しているため、第３流路部３４Ｌ３の抵抗によって、過度の液体燃料が燃料排出口３３に導かれることを抑制することができ、発電反応による発電部の過度の発熱を抑制することができる。これにより、カソード１６で生成した水の過剰な蒸発を抑制することができ、適度な水を安定してアノード１３に供給することができる。   In the present embodiment, even when excessive liquid fuel is sent to the fuel inlet 32 by the pump 6 when the fuel cell 1 is started, the flow path 34 is the first cross-sectional area S1 of the first flow path portion 34L1. And the third flow path portion 34L3 having a third cross-sectional area S3 smaller than the second cross-sectional area S2 of the second flow path portion 34L2, and therefore, excessive liquid fuel is generated by the resistance of the third flow path portion 34L3. It can suppress that it is guide | induced to the fuel discharge port 33, and can suppress the excessive heat_generation | fever of the electric power generation part by electric power generation reaction. Thereby, excessive evaporation of the water produced | generated by the cathode 16 can be suppressed, and moderate water can be stably supplied to the anode 13. FIG.

ところで、このような構成において、第４流路部３４Ｌ４の第３側壁ＳＤ４Ａの延長面ＥＳ４Ａと、第４側壁ＳＤ４Ｂの延長面ＥＳ４Ｂとの間の角θが１８０°である場合、第４流路部３４Ｌ４の第３側壁ＳＤ４Ａおよび第４側壁ＳＤ４Ｂの抵抗が大きく、第４流路部４５Ｌ４で圧力が損失してしまい燃料排出口３３まで十分な液体燃料を導くことができないことがある。これに対して、本実施の形態において、第４流路部３４Ｌ４は、第３流路部３４Ｌ３に向かって断面積が小さくなるため、第４流路部３４Ｌ４の第３側壁ＳＤ４Ａおよび第４側壁ＳＤ４Ｂによる圧力の損失を低減することをでき、燃料排出口３３まで十分な液体燃料を導くことが可能である。   By the way, in such a configuration, when the angle θ between the extended surface ES4A of the third side wall SD4A of the fourth flow path portion 34L4 and the extended surface ES4B of the fourth side wall SD4B is 180 °, the fourth flow path The resistance of the third side wall SD4A and the fourth side wall SD4B of the portion 34L4 is large, and pressure may be lost in the fourth flow path portion 45L4, so that sufficient liquid fuel may not be guided to the fuel discharge port 33. On the other hand, in the present embodiment, the fourth flow path portion 34L4 has a cross-sectional area that decreases toward the third flow path portion 34L3, and thus the third side wall SD4A and the fourth side wall of the fourth flow path portion 34L4. Pressure loss due to SD4B can be reduced, and sufficient liquid fuel can be guided to the fuel discharge port 33.

したがって、本実施の形態において、燃料電池１が第３流路部３４Ｌ３および第４流路部３４Ｌ４を有する燃料分配板３１Ａを備えているため、適量の液体燃料が燃料排出口３３に導かれ、発電反応を安定して生起させることが可能となる。以上、本実施の形態によれば、安定した出力を得ることが可能な燃料電池１を提供することができる。   Therefore, in this embodiment, since the fuel cell 1 includes the fuel distribution plate 31A having the third flow path portion 34L3 and the fourth flow path portion 34L4, an appropriate amount of liquid fuel is guided to the fuel discharge port 33, It is possible to stably generate a power generation reaction. As mentioned above, according to this Embodiment, the fuel cell 1 which can obtain the stable output can be provided.

なお、ここでは、燃料分配部３４Ｓと燃料注入口３２との間に、第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３、第４流路部３４Ｌ４が配置された例を説明したが、この例に限らない。燃料分配部３４Ｓと燃料排出口３３とのいずれかの間に、第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３、第４流路部３４Ｌ４が配置されてもよい。このとき、図６に示すように、第６流路部３４Ｌ６は、燃料注入口３２と燃料分配部３４Ｓとを接続している。第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３、第４流路部３４Ｌ４は、燃料分配部３４Ｓと接続された各第５流路部３４Ｌ５に介在するように配置される。第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３、第４流路部３４Ｌ４は、各第５流路部３４Ｌ５の同じ位置に介在するように配置されることが望ましい。このような構成においても、本実施の形態と同様な効果が得られる。   Here, the first flow path part 34L1, the second flow path part 34L2, the third flow path part 34L3, and the fourth flow path part 34L4 are disposed between the fuel distribution part 34S and the fuel injection port 32. Although an example has been described, the present invention is not limited to this example. Between any one of the fuel distribution part 34S and the fuel discharge port 33, the first flow path part 34L1, the second flow path part 34L2, the third flow path part 34L3, and the fourth flow path part 34L4 may be arranged. . At this time, as shown in FIG. 6, the sixth flow path portion 34L6 connects the fuel injection port 32 and the fuel distribution portion 34S. The first flow path part 34L1, the second flow path part 34L2, the third flow path part 34L3, and the fourth flow path part 34L4 are arranged so as to be interposed in the fifth flow path parts 34L5 connected to the fuel distribution part 34S. Is done. It is desirable that the first flow path part 34L1, the second flow path part 34L2, the third flow path part 34L3, and the fourth flow path part 34L4 are disposed so as to be interposed at the same position of each fifth flow path part 34L5. . Even in such a configuration, the same effect as the present embodiment can be obtained.

さらに、第１流路部３４Ｌ１が第４流路部３４Ｌ４より燃料注入口３２側に配置されている場合において、図７に示すように、その内面に内側に突出した凸部ＥＰを有してもよい。このように構成において、燃料電池１の起動時で過度の液体燃料が燃料注入口３２に送液された場合においても、第４流路部３４Ｌ４が内面に凸部ＥＰを有しているため、凸部ＥＰの抵抗によって、さらに、過度の液体燃料が燃料排出口３３に導かれることを抑制することができる。したがって、さらに、安定した出力を得ることが可能な燃料電池１を提供することができる。   Further, in the case where the first flow path portion 34L1 is disposed on the fuel injection port 32 side from the fourth flow path portion 34L4, as shown in FIG. Also good. In such a configuration, even when excessive liquid fuel is sent to the fuel inlet 32 when the fuel cell 1 is started, the fourth flow path portion 34L4 has the convex portion EP on the inner surface. The resistance of the convex portion EP can further suppress the excessive liquid fuel from being guided to the fuel discharge port 33. Therefore, the fuel cell 1 that can obtain a stable output can be further provided.

また、ここでは、第４流路部３４Ｌ４が第１流路部３４Ｌ１と第３流路部３４Ｌ３とを接続し、第２流路部３４Ｌ２と第３流路部３４Ｌ３とを接続した例を説明したが、この例に限らない。第４流路部３４Ｌ４は、第１流路部３４Ｌ１と第３流路部３４Ｌ３、および、第２流路部３４Ｌ２と第３流路部３４Ｌ３の少なくとも一方を接続していればよい。第１流路部３４Ｌ１が第２流路部３４Ｌ２より燃料注入口３２側に配置されている場合において、第４流路部３４Ｌ４は、第１流路部３４Ｌ１と第３流路部３４Ｌ３とを接続していることが望ましい。   Here, an example in which the fourth flow path part 34L4 connects the first flow path part 34L1 and the third flow path part 34L3, and connects the second flow path part 34L2 and the third flow path part 34L3 will be described. However, the present invention is not limited to this example. The fourth flow path part 34L4 only needs to connect at least one of the first flow path part 34L1 and the third flow path part 34L3, and the second flow path part 34L2 and the third flow path part 34L3. When the first flow path portion 34L1 is disposed closer to the fuel inlet 32 than the second flow path portion 34L2, the fourth flow path portion 34L4 includes the first flow path portion 34L1 and the third flow path portion 34L3. It is desirable to be connected.

また、ここでは、燃料分配部３４Ｓと接続された第５流路部３４Ｌ５は、分岐して複数の燃料排出口３３に接続された例を説明したが、この例に限らない。第５流路部３４Ｌ５は、分岐せずに放射状に延出し、それぞれ独立して複数の燃料排出口３３に接続されていてもよい。このような構成において、分岐による圧力損失を低減することが可能であり、燃料排出口３３まで十分な液体燃料を導くことが可能である。   Here, the example in which the fifth flow path part 34L5 connected to the fuel distribution part 34S is branched and connected to the plurality of fuel discharge ports 33 has been described, but the present invention is not limited to this example. The fifth flow path portion 34L5 may extend radially without branching, and may be independently connected to the plurality of fuel discharge ports 33. In such a configuration, pressure loss due to branching can be reduced, and sufficient liquid fuel can be guided to the fuel discharge port 33.

なお、図３乃至図５と図６においては、燃料分配板３１Ａ内の流路に形成された位置および断面積等異なるものであっても良いが、流路部の構成についての説明上、同じ符号を用いている。   3 to 5 and FIG. 6 may be different from each other in the position and cross-sectional area formed in the flow path in the fuel distribution plate 31A. The code is used.

次に、本実施の形態に係る燃料分配板３１Ａを備えた燃料電池１の効果を検証した。   Next, the effect of the fuel cell 1 provided with the fuel distribution plate 31A according to the present embodiment was verified.

サンプル１乃至サンプル６を用意する。図８に示すように、サンプル１乃至サンプル６において、燃料分配板３１Ａの流路３４は、第１流路部３４Ｌ１と、第２流路部３４Ｌ２と、第３流路部３４Ｌ３と、第４流路部３４Ｌ４と、を備えている。また、サンプル１乃至サンプル６において、第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３、第４流路部３４Ｌ４は、第１方向Ｄ１において、第１流路部３４Ｌ１、第４流路部３４Ｌ４、第３流路部３４Ｌ３、第４流路部３４Ｌ４、第２流路部３４Ｌ２の順で接続されている。第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３および第４流路部３４Ｌ４の断面は、矩形形状である。また、サンプル７においては、流路の檀面積が一定、すなわち、第３流路部３４Ｌ３および第４流路部３４Ｌ４を有さない構成である。   Samples 1 to 6 are prepared. As shown in FIG. 8, in Sample 1 to Sample 6, the flow path 34 of the fuel distribution plate 31A includes a first flow path portion 34L1, a second flow path portion 34L2, a third flow path portion 34L3, and a fourth flow path. And a flow path part 34L4. In Sample 1 to Sample 6, the first channel portion 34L1, the second channel portion 34L2, the third channel portion 34L3, and the fourth channel portion 34L4 are the first channel portion 34L1 in the first direction D1. The fourth flow path part 34L4, the third flow path part 34L3, the fourth flow path part 34L4, and the second flow path part 34L2 are connected in this order. The cross sections of the first flow path part 34L1, the second flow path part 34L2, the third flow path part 34L3, and the fourth flow path part 34L4 are rectangular. Further, the sample 7 has a configuration in which the channel area is constant, that is, the third channel portion 34L3 and the fourth channel portion 34L4 are not provided.

サンプル１乃至サンプル６において、第１流路部３４Ｌ１および第２流路部３４Ｌ２の第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２の幅Ｗ１は、８００μｍである。第１流路部３４Ｌ１、第２流路部３４Ｌ２、第３流路部３４Ｌ３および第４流路部３４Ｌ４の第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と直交する第３方向Ｄ３の高さＨは、１００μｍである。第３流路部３４Ｌ３の第２方向Ｄ２の幅Ｗ２は、４０μｍである。第１流路部３４Ｌ１の第４流路部３４Ｌ４の第３側壁ＳＤ４Ａと接続された第５側壁ＳＤ５Ａの延長面ＥＳ１Ａと、第３流路部３４Ｌ３の第１側壁ＳＤ３Ａとの間の距離Ｗ３は、３８０μｍである。   In Sample 1 to Sample 6, the width W1 in the second direction D2 orthogonal to the first direction D1 of the first flow path portion 34L1 and the second flow path portion 34L2 is 800 μm. The height H in the third direction D3 perpendicular to the first direction D1 and the second direction D2 of the first flow path part 34L1, the second flow path part 34L2, the third flow path part 34L3, and the fourth flow path part 34L4 is: 100 μm. The width W2 of the third flow path portion 34L3 in the second direction D2 is 40 μm. The distance W3 between the extended surface ES1A of the fifth side wall SD5A connected to the third side wall SD4A of the fourth flow path portion 34L4 of the first flow path portion 34L1 and the first side wall SD3A of the third flow path portion 34L3 is 380 μm.

サンプル１において、第３流路部３４Ｌ３の第１方向Ｄ１の長さＬ２は、１０００μｍである。２つの第４流路部３４Ｌ４の第１方向Ｄ１の長さ２Ｌ１と第３流路部３４Ｌ３の第１方向Ｄ１の長さＬ２との和の長さＬ３は、５０００μｍである。第４流路部３４Ｌ４の第３側壁ＳＤ４Ａの延長面ＥＳ４Ａと第４側壁ＳＤ４Ｂの延長面ＥＳ４Ｂとの間の角θは、２２°である。サンプル２において、長さＬ２は１０００μｍであり、長さＬ３は３７００μｍである。また、第３側壁ＳＤ４Ａと第４側壁ＳＤ４Ｂとの間の角θは３１°である。サンプル３において、長さＬ２は１０００μｍであり、長さＬ３は１３００μｍである。第３側壁ＳＤ４Ａと第４側壁ＳＤ４Ｂとの間の角θは１３７°である。サンプル４において、長さＬ２は１０００μｍであり、長さＬ３は１６００μｍである。第３側壁ＳＤ４Ａと第４側壁ＳＤ４Ｂとの間の角θは１０３°である。サンプル５において、長さＬ２は１００μｍであり、長さＬ３は２９００μｍである。第３側壁ＳＤ４Ａと第４側壁ＳＤ４Ｂとの間の角θは３０°である。サンプル６において、長さＬ２は１００μｍであり、長さＬ３は４００μｍである。第３側壁ＳＤ４Ａと第４側壁ＳＤ４Ｂとの間の角θは、１３７°である。   In the sample 1, the length L2 of the third flow path portion 34L3 in the first direction D1 is 1000 μm. The total length L3 of the length 2L1 in the first direction D1 of the two fourth flow path portions 34L4 and the length L2 in the first direction D1 of the third flow path portion 34L3 is 5000 μm. The angle θ between the extended surface ES4A of the third side wall SD4A of the fourth flow path portion 34L4 and the extended surface ES4B of the fourth side wall SD4B is 22 °. In sample 2, length L2 is 1000 μm and length L3 is 3700 μm. Further, the angle θ between the third side wall SD4A and the fourth side wall SD4B is 31 °. In the sample 3, the length L2 is 1000 μm and the length L3 is 1300 μm. The angle θ between the third side wall SD4A and the fourth side wall SD4B is 137 °. In the sample 4, the length L2 is 1000 μm and the length L3 is 1600 μm. The angle θ between the third sidewall SD4A and the fourth sidewall SD4B is 103 °. In the sample 5, the length L2 is 100 μm and the length L3 is 2900 μm. The angle θ between the third side wall SD4A and the fourth side wall SD4B is 30 °. In the sample 6, the length L2 is 100 μm, and the length L3 is 400 μm. The angle θ between the third side wall SD4A and the fourth side wall SD4B is 137 °.

サンプル１乃至サンプル６の燃料分配板３１Ａを備えた燃料電池１において、液体燃料の流量Ｑ［μｌ／ｍｉｎ］が１００μｌ／ｍｉｎ、５００μｌ／ｍｉｎ、１０００μｌ／ｍｉｎのときの圧力損失ΔＰ［Ｐａ］を測定した。ここで、圧力損失ΔＰとは、第３流路部の長さ０ｍｍにおける圧力と、第４流路部の長さＬ３ｍｍにおける圧力との差である。   In the fuel cell 1 including the fuel distribution plates 31A of the samples 1 to 6, the pressure loss ΔP [Pa] when the liquid fuel flow rate Q [μl / min] is 100 μl / min, 500 μl / min, and 1000 μl / min is obtained. It was measured. Here, the pressure loss ΔP is the difference between the pressure at the length of the third flow path portion of 0 mm and the pressure at the length of the fourth flow path portion L3 mm.

図９に流量Ｑと圧力損失ΔＰとの関係を示す。なお、圧力損失ΔＰは、サンプル７の流量１００μｌ／ｍｉｎの圧力損失ΔＰを１とした場合の相対値としている。   FIG. 9 shows the relationship between the flow rate Q and the pressure loss ΔP. The pressure loss ΔP is a relative value when the pressure loss ΔP of the sample 7 at a flow rate of 100 μl / min is 1.

図９より明らかなとおり、第３流路部および第４流路部を形成することにより、それら流路部を形成していないサンプル７に比較し、圧力損失を大きくすることができる。さらに、サンプル１乃至サンプル６において、液体燃料の流量Ｑが増加するとともに圧力損失ΔＰが大きくなることが分かる。サンプル１乃至サンプル６において、燃料分配板３１Ａの圧力損失ΔＰと液体燃料の流量Ｑとの関係は、二次曲線で描くことができる。したがって、サンプル１乃至サンプル６において、過度の液体燃料が燃料注入口３２に送液されたとき、流路３４での圧力の損失が高く、過度の液体燃料が燃料排出口３３に導かれることを抑制することができることが確認された。   As is clear from FIG. 9, by forming the third flow path part and the fourth flow path part, it is possible to increase the pressure loss as compared with the sample 7 in which these flow path parts are not formed. Furthermore, it can be seen that in samples 1 to 6, the flow rate Q of the liquid fuel increases and the pressure loss ΔP increases. In the samples 1 to 6, the relationship between the pressure loss ΔP of the fuel distribution plate 31A and the flow rate Q of the liquid fuel can be drawn by a quadratic curve. Therefore, in samples 1 to 6, when excessive liquid fuel is fed to the fuel inlet 32, the pressure loss in the flow path 34 is high, and excessive liquid fuel is guided to the fuel outlet 33. It was confirmed that it can be suppressed.

次に、上記効果を確かめるため、サンプル８として、流路の断面積が一定の燃料分配板３１Ａ、サンプル９として、第３流路部３４Ｌ３と、第４流路部３４Ｌ４と、を有する燃料分配板３１Ａを用意し、それら燃料分配板３１Ａを搭載した発電試験を行った。   Next, in order to confirm the above effect, the fuel distribution plate 31A having a constant cross-sectional area of the flow path as the sample 8 and the third flow path portion 34L3 and the fourth flow path portion 34L4 as the sample 9 are provided. A plate 31A was prepared, and a power generation test in which the fuel distribution plate 31A was mounted was performed.

サンプル８およびサンプル９の燃料分配板３１Ａを有する燃料電池１を所定の設定温度で運転し、燃料電池１の立ち上がり時間ｔ［秒］と、燃料電池１の起動時から１時間後までの最高温度Ｔ［℃］と、起動時から１時間後の発電量Ｗ［ｍＷｈ］と、を測定した。   The fuel cell 1 having the fuel distribution plates 31A of the sample 8 and the sample 9 is operated at a predetermined set temperature, the rising time t [second] of the fuel cell 1, and the maximum temperature from the start of the fuel cell 1 to 1 hour later T [° C.] and the power generation amount W [mWh] after 1 hour from the start-up were measured.

その結果、サンプル８の流路の断面積が一定の燃料分配板３１Ａを用いた場合の燃料電池１の平均最大温度は、設定温度から＋７℃程度オーバーする。一方、サンプル９の第３流路部３４Ｌ３と、第４流路部３４Ｌ４とを有する燃料分配板３１Ａを用いた燃料電池１の平均最大温度は、設定温度から＋４．５℃程度のオーバーに留まる事ができた。   As a result, the average maximum temperature of the fuel cell 1 when the fuel distribution plate 31A having a constant cross-sectional area of the channel of the sample 8 is used exceeds the set temperature by about + 7 ° C. On the other hand, the average maximum temperature of the fuel cell 1 using the fuel distribution plate 31A having the third flow path portion 34L3 and the fourth flow path portion 34L4 of the sample 9 remains over about + 4.5 ° C. from the set temperature. I was able to.

また、上記発電開始から１時間程度の起動時の発電量の比は、サンプル９に比較しサンプル８は７０％程度であった。つまり、燃料電池１が第３流路部３４Ｌ３および第４流路部３４Ｌ４を有する燃料分配板３１Ａを備えることによって、燃料電池１の発熱を抑制、すなわち最大温度抑制し、かつ起動立ち上がり速度抑制、すなわち発電部に負担をかけずに安定した起動を達成できることが確認された。   Further, the ratio of the power generation amount at the start-up of about one hour from the start of the power generation was about 70% for sample 8 as compared to sample 9. That is, the fuel cell 1 includes the fuel distribution plate 31A having the third flow path portion 34L3 and the fourth flow path portion 34L4, thereby suppressing the heat generation of the fuel cell 1, that is, suppressing the maximum temperature and suppressing the startup rising speed. That is, it was confirmed that stable start-up can be achieved without imposing a burden on the power generation unit.

上述した本実施形態の燃料電池１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。ただし、燃料を面方向に分散させつつ供給する燃料供給部３１は、特に燃料濃度が濃い場合に有効である。このため、各実施形態の燃料電池１は、濃度が８０ｗｔ％以上のメタノールを液体燃料として用いた場合に、その性能や効果を特に発揮することができる。したがって、各実施形態は、メタノール濃度が８０ｗｔ％以上のメタノール水溶液や純メタノールを液体燃料として用いた燃料電池１に好適である。   The fuel cell 1 of the present embodiment described above is effective when various liquid fuels are used, and the type and concentration of the liquid fuel are not limited. However, the fuel supply unit 31 that supplies fuel while being dispersed in the plane direction is particularly effective when the fuel concentration is high. For this reason, the fuel cell 1 of each embodiment can exhibit its performance and effects particularly when methanol having a concentration of 80 wt% or more is used as the liquid fuel. Therefore, each embodiment is suitable for the fuel cell 1 using a methanol aqueous solution having a methanol concentration of 80 wt% or more or pure methanol as a liquid fuel.

さらに、上述した各実施形態は、本発明をセミパッシブ型の燃料電池１に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、内部気化型の純パッシブ型の燃料電池に対しても適用可能である。   Furthermore, although each embodiment mentioned above demonstrated the case where this invention was applied to the semi-passive type fuel cell 1, this invention is not limited to this, It is an internal vaporization type pure passive type fuel cell. It can also be applied to.

なお、本発明は液体燃料を使用した各種の燃料電池に適用することができる。また、燃料電池の具体的な構成や燃料の供給状態等も特に限定されるものではなく、ＭＥＡに供給される燃料の全てが液体燃料の蒸気、全てが液体燃料、または一部が液体状態で供給される液体燃料の蒸気等、種々形態に本発明を適用することができる。実施段階では本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。さらに、上記実施形態に示される複数の構成要素を適宜に組み合わせたり、また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たりする等、種々の変形が可能である。本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
以下に、原出願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質膜と、を有する膜電極接合体と、
燃料が注入される燃料注入口と、前記アノード側の面に開口した複数の燃料排出口と、前記燃料注入口と前記燃料排出口とを接続する流路と、を有する燃料分配板と、を備え、
前記流路は、第１断面積を有する第１流路部と、第２断面積を有する第２流路部と、前記第１流路部と前記第２流路部との間に配置されるとともに第１断面積および第２断面積より小さい第３断面積を有する第３流路部と、前記第１流路部と前記第３流路部、および、前記第２流路部と前記第３流路部の少なくとも一方を接続するとともに前記第３流路部に向かって断面積が小さくなる第４流路部と、を有していることを特徴とする燃料電池。
［２］前記流路の断面は、矩形形状であることを特徴とする［１］に記載の燃料電池。
［３］前記流路の高さは、一定であることを特徴とする［１］に記載の燃料電池。
［４］前記第３流路部は、前記膜電極接合体と対向する上面と、前記上面と直交する第１側壁および第２側壁と、を有し、
前記第４流路部は、前記第１側壁と接続された第３側壁と、前記第２側壁と接続された第４側壁と、を有し、
前記第３側壁の延長面と前記第４側壁の延長面との間の角が１０°〜３０°であることを特徴とする［２］および［３］に記載の燃料電池。
［５］前記第１側壁と前記第３側壁との間の角と、前記第２側壁と前記第４側壁との間の角とは、等しいことを特徴とする［２］に記載の燃料電池。
［６］前記流路は、前記燃料注入口と前記第４流路部との間に燃料分配部を有することを特徴とする［１］に記載の燃料電池。
［７］前記流路は、前記燃料排出口と前記第４流路部との間に燃料分配部を有することを特徴とする［１］に記載の燃料電池。
［８］前記第１流路部は、前記第４流路部より前記燃料注入口側に配置され、その内面に内側に突出した凸部を有していることを特徴とする［１］に記載の燃料電池。
［９］前記アノードに供給される燃料は、メタノール濃度が８０ｗｔ％以上のメタノール水溶液または純メタノールであることを特徴とする［１］に記載の燃料電池。 The present invention can be applied to various fuel cells using liquid fuel. In addition, the specific configuration of the fuel cell, the supply state of the fuel, and the like are not particularly limited, and all of the fuel supplied to the MEA is liquid fuel vapor, all is liquid fuel, or part is liquid state. The present invention can be applied to various forms such as a vapor of supplied liquid fuel. In the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the technical idea of the present invention. Furthermore, various modifications are possible, such as appropriately combining a plurality of constituent elements shown in the above embodiment, or deleting some constituent elements from all the constituent elements shown in the embodiment. Embodiments of the present invention can be expanded or modified within the scope of the technical idea of the present invention, and these expanded and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
The invention described in the claims at the beginning of the filing of the original application is appended below.
[1] A membrane electrode assembly having an anode, a cathode, and an electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode;
A fuel distribution plate having a fuel injection port into which fuel is injected, a plurality of fuel discharge ports opened on the anode side surface, and a flow path connecting the fuel injection port and the fuel discharge port; Prepared,
The flow path is disposed between a first flow path section having a first cross-sectional area, a second flow path section having a second cross-sectional area, and the first flow path section and the second flow path section. And a third flow path part having a third cross-sectional area smaller than the first cross-sectional area and the second cross-sectional area, the first flow path part, the third flow path part, and the second flow path part and the A fuel cell comprising: a fourth flow path portion that connects at least one of the third flow path portions and has a cross-sectional area that decreases toward the third flow path portion.
[2] The fuel cell according to [1], wherein a cross section of the flow path has a rectangular shape.
[3] The fuel cell according to [1], wherein a height of the flow path is constant.
[4] The third flow path portion includes an upper surface facing the membrane electrode assembly, and a first side wall and a second side wall orthogonal to the upper surface,
The fourth flow path portion includes a third side wall connected to the first side wall, and a fourth side wall connected to the second side wall,
The fuel cell according to [2] and [3], wherein an angle between the extended surface of the third side wall and the extended surface of the fourth side wall is 10 ° to 30 °.
[5] The fuel cell according to [2], wherein an angle between the first side wall and the third side wall is equal to an angle between the second side wall and the fourth side wall. .
[6] The fuel cell according to [1], wherein the flow path includes a fuel distribution section between the fuel inlet and the fourth flow path section.
[7] The fuel cell according to [1], wherein the flow path includes a fuel distribution section between the fuel discharge port and the fourth flow path section.
[8] In the above [1], the first flow path portion is disposed closer to the fuel injection port than the fourth flow path portion, and has a convex portion protruding inward on the inner surface thereof. The fuel cell as described.
[9] The fuel cell according to [1], wherein the fuel supplied to the anode is a methanol aqueous solution or pure methanol having a methanol concentration of 80 wt% or more.

１３…アノード １６…カソード １７…電解質膜 ２…膜電極接合体 ３２…燃料注入口 ３４…流路 ３３…燃料排出口 ３１Ａ…燃料分配板 ３４Ｌ１…第１流路部 ３４Ｌ２…第２流路部 ３４Ｌ３…第３流路部 ３４Ｌ４…第４流路部 Ｓ１…第１断面積 Ｓ２…第２断面積 Ｓ３…第３断面積   DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Anode 16 ... Cathode 17 ... Electrolyte membrane 2 ... Membrane electrode assembly 32 ... Fuel injection port 34 ... Flow path 33 ... Fuel discharge port 31A ... Fuel distribution plate 34L1 ... 1st flow path part 34L2 ... 2nd flow path part 34L3 3rd flow path part 34L4 4th flow path part S1 1st cross-sectional area S2 2nd cross-sectional area S3 3rd cross-sectional area

Claims (8)

アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質膜と、を有する膜電極接合体と、
液体燃料が注入される燃料注入口と、燃料分配部と、前記アノード側の面に開口した複数の燃料排出口と、前記燃料注入口と前記燃料分配部とを接続するとともに前記燃料分配部と各々の前記燃料排出口とを接続する流路と、を有する燃料分配板と、を備え、
前記流路のうち、前記燃料分配部と各々の前記燃料排出口との間の長さは均一であり、
前記流路は、前記燃料注入口と前記燃料分配部との間、または前記燃料分配部と各々の前記燃料排出口との間に設けられた第１流路部、第２流路部、第３流路部および第４流路部を有し、
前記第１流路部は、第１断面積を有し、
前記第２流路部は、第２断面積を有し、
前記第３流路部は、前記第１流路部と前記第２流路部との間に配置されるとともに第１断面積および第２断面積のそれぞれより小さい第３断面積を有し、
前記第４流路部は、前記第１流路部と前記第３流路部、および、前記第２流路部と前記第３流路部の少なくとも一方を接続するとともに前記第３流路部に向かって小さくなる第４断面積を有し、
前記第１断面積は前記第１流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第２断面積は前記第２流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第３断面積は前記第３流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第４断面積は前記第４流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であることを特徴とする燃料電池。 A membrane electrode assembly having an anode, a cathode, and an electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode;
A fuel injection port through which liquid fuel is injected, a fuel distribution unit, a plurality of fuel discharge ports opened on the anode side surface, the fuel injection port and the fuel distribution unit, and the fuel distribution unit; A fuel distribution plate having a flow path connecting each of the fuel discharge ports,
Of the flow path, the length between the fuel distributor and each of the fuel discharge ports is uniform,
The flow path includes a first flow path section, a second flow path section, a first flow path section provided between the fuel injection port and the fuel distribution section, or between the fuel distribution section and each of the fuel discharge ports. Having three flow paths and a fourth flow path,
The first flow path portion has a first cross-sectional area,
The second flow path portion has a second cross-sectional area;
The third flow path portion is disposed between the first flow path portion and the second flow path portion and has a third cross-sectional area smaller than each of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area,
The fourth flow path section connects at least one of the first flow path section and the third flow path section, and the second flow path section and the third flow path section, and the third flow path section. Having a fourth cross-sectional area that decreases toward
The first cross-sectional area is an area of a cross section orthogonal to the direction in which the first flow path section itself extends, and the second cross-sectional area is a cross section orthogonal to the direction in which the second flow path section itself extends. The third cross-sectional area is an area of a cross section orthogonal to the direction in which the third flow path portion itself extends, and the fourth cross-sectional area is in the direction in which the fourth flow path portion itself extends. A fuel cell characterized by having an area of a cross section orthogonal to each other. アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質膜と、を有する膜電極接合体と、
液体燃料が注入される燃料注入口と、燃料分配部と、前記アノード側の面に開口した複数の燃料排出口と、前記燃料注入口と前記燃料分配部とを接続するとともに前記燃料分配部と各々の前記燃料排出口とを接続する流路と、を有する燃料分配板と、を備え、
前記流路は、前記燃料注入口と前記燃料分配部との間、又は前記燃料分配部と各々の前記燃料排出口との間に設けられた第１流路部、第２流路部、第３流路部および第４流路部を有し、
前記第１流路部は、第１断面積を有し、
前記第２流路部は、第２断面積を有し、
前記第３流路部は、前記第１流路部と前記第２流路部との間に配置されるとともに第１断面積および第２断面積のそれぞれより小さい第３断面積を有し、
前記第４流路部は、前記第１流路部と前記第３流路部、および、前記第２流路部と前記第３流路部の少なくとも一方を接続するとともに前記第３流路部に向かって小さくなる第４断面積を有し、
前記第１断面積は前記第１流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第２断面積は前記第２流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第３断面積は前記第３流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であり、前記第４断面積は前記第４流路部自体が延出した方向に直交する断面の面積であることを特徴とする燃料電池。 A membrane electrode assembly having an anode, a cathode, and an electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode;
A fuel injection port through which liquid fuel is injected, a fuel distribution unit, a plurality of fuel discharge ports opened on the anode side surface, the fuel injection port and the fuel distribution unit, and the fuel distribution unit; A fuel distribution plate having a flow path connecting each of the fuel discharge ports,
The flow path includes a first flow path section, a second flow path section, a first flow path section provided between the fuel injection port and the fuel distribution section, or between the fuel distribution section and each of the fuel discharge ports. Having three flow paths and a fourth flow path,
The first flow path portion has a first cross-sectional area,
The second flow path portion has a second cross-sectional area;
The third flow path portion is disposed between the first flow path portion and the second flow path portion and has a third cross-sectional area smaller than each of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area,
The fourth flow path section connects at least one of the first flow path section and the third flow path section, and the second flow path section and the third flow path section, and the third flow path section. Having a fourth cross-sectional area that decreases toward
The first cross-sectional area is an area of a cross section orthogonal to the direction in which the first flow path section itself extends, and the second cross-sectional area is a cross section orthogonal to the direction in which the second flow path section itself extends. The third cross-sectional area is an area of a cross section orthogonal to the direction in which the third flow path portion itself extends, and the fourth cross-sectional area is in the direction in which the fourth flow path portion itself extends. A fuel cell characterized by having an area of a cross section orthogonal to each other. 前記流路の断面は、前記流路自体が延出した方向に直交する断面であり、矩形形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。   3. The fuel cell according to claim 1, wherein a cross section of the flow path is a cross section orthogonal to a direction in which the flow path itself extends and has a rectangular shape. 前記流路の高さは、一定であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein a height of the flow path is constant. 前記第３流路部は、前記膜電極接合体と対向する上面と、前記上面と直交する第１側壁および第２側壁と、を有し、
前記第４流路部は、前記第１側壁と接続された第３側壁と、前記第２側壁と接続された第４側壁と、を有し、
前記第３側壁の仮想上の第１延長面と前記第４側壁の仮想上の第２延長面とが内側になす角が１０°〜３０°であり、
前記第１延長面は、前記第３側壁と前記第１側壁との境界から前記角の頂点まで延出し、前記第２延長面は、前記第４側壁と前記第２側壁との境界から前記角の頂点まで延出していることを特徴とする請求項３または４に記載の燃料電池。 The third flow path portion has an upper surface facing the membrane electrode assembly, and a first side wall and a second side wall orthogonal to the upper surface,
The fourth flow path portion includes a third side wall connected to the first side wall, and a fourth side wall connected to the second side wall,
The angle formed by the inside of the virtual first extension surface of the third side wall and the virtual second extension surface of the fourth side wall is 10 ° to 30 °,
The first extension surface extends from the boundary between the third sidewall and the first sidewall to the top of the corner, and the second extension surface extends from the boundary between the fourth sidewall and the second sidewall. The fuel cell according to claim 3, wherein the fuel cell extends to the top of the fuel cell. 前記第１側壁と前記第３側壁との間の角と、前記第２側壁と前記第４側壁との間の角とは、等しいことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 5, wherein an angle between the first side wall and the third side wall is equal to an angle between the second side wall and the fourth side wall. 前記第１流路部は、前記第４流路部より前記燃料注入口側に配置され、その内面に内側に突出した凸部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。   The said 1st flow path part is arrange | positioned in the said fuel inlet side rather than the said 4th flow path part, and has the convex part which protruded inside on the inner surface. Fuel cell. 前記アノードに供給される前記液体燃料は、メタノール濃度が８０ｗｔ％以上のメタノール水溶液または純メタノールであることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。   3. The fuel cell according to claim 1, wherein the liquid fuel supplied to the anode is a methanol aqueous solution or pure methanol having a methanol concentration of 80 wt% or more.
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