JP2830927B2 - モジュール式燃料電池の合同体 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は燃料電池に関する。具体的には、気体燃料ま
たは液体燃料を消費して電気エネルギを作り出す燃料電
池モジュール組立体に関する。
たは液体燃料を消費して電気エネルギを作り出す燃料電
池モジュール組立体に関する。
エネルギ変換に有効な燃料電池につき米国特許第4,86
3,813号公報明細書に記載がある。同公報に記載の燃料
電池は、室温の水素と酸素の混合気体のような、水素含
有物質を直流電気エネルギに直接変換するものであり、
反応生成物は水だけである。同公報の知見によれば、透
過性電極を酸化剤と燃料、例えば水素、との混合気体に
さらしたときに電気エネルギの一時的供給源となるデバ
イスを製造することができる。これらのデバイスは上述
の混合気体のガスに透過性である一つの電極と、上述の
混合気体のガスに不透過性である電極とを備えている。
これらの電極は面同士が対向配置され、酸化剤、燃料お
よびそれら酸化剤と燃料との間の反応生成物とに不透過
性であり、電子絶縁性であり、かつ特に水素イオン（プ
ロトン）に対してイオン導電性であり、固体電解質によ
って分離されこの固体電解質に接触している。両電極と
も酸化反応および還元反応の一方または双方に対して触
媒作用を有する。透過性電極が混合ガスにさらされる燃
料電池が製造されている。さらに、一般的構造を同じく
する、ガス種に感受性のガス検知器が製造されている。
固体電解質は、例えば、水和酸化アルミニウムであり、
有効な程度の反応体透過性と水素イオン導電性とを有
し、あるいは有効な程度の反応体透過性と水素イオン導
電性とを有するポリマー材料であってもよい。反応体に
対する透過性は分離された電極において酸化反応と還元
反応が維持されるのに十分なものでなければならない。
燃料電池の一方の側から燃料と酸化剤の双方を供給する
ことができるのは半導体集積回路のようなプレーナーデ
バイス技術においては特に有利である。分離されていな
いガスを使用して電気エネルギを発生させることができ
ることはより一般的な燃料電池の応用において有利であ
ると考えられる（米国特許第4,863,813号公報明細書第
１欄第37−67行参照）。
3,813号公報明細書に記載がある。同公報に記載の燃料
電池は、室温の水素と酸素の混合気体のような、水素含
有物質を直流電気エネルギに直接変換するものであり、
反応生成物は水だけである。同公報の知見によれば、透
過性電極を酸化剤と燃料、例えば水素、との混合気体に
さらしたときに電気エネルギの一時的供給源となるデバ
イスを製造することができる。これらのデバイスは上述
の混合気体のガスに透過性である一つの電極と、上述の
混合気体のガスに不透過性である電極とを備えている。
これらの電極は面同士が対向配置され、酸化剤、燃料お
よびそれら酸化剤と燃料との間の反応生成物とに不透過
性であり、電子絶縁性であり、かつ特に水素イオン（プ
ロトン）に対してイオン導電性であり、固体電解質によ
って分離されこの固体電解質に接触している。両電極と
も酸化反応および還元反応の一方または双方に対して触
媒作用を有する。透過性電極が混合ガスにさらされる燃
料電池が製造されている。さらに、一般的構造を同じく
する、ガス種に感受性のガス検知器が製造されている。
固体電解質は、例えば、水和酸化アルミニウムであり、
有効な程度の反応体透過性と水素イオン導電性とを有
し、あるいは有効な程度の反応体透過性と水素イオン導
電性とを有するポリマー材料であってもよい。反応体に
対する透過性は分離された電極において酸化反応と還元
反応が維持されるのに十分なものでなければならない。
燃料電池の一方の側から燃料と酸化剤の双方を供給する
ことができるのは半導体集積回路のようなプレーナーデ
バイス技術においては特に有利である。分離されていな
いガスを使用して電気エネルギを発生させることができ
ることはより一般的な燃料電池の応用において有利であ
ると考えられる（米国特許第4,863,813号公報明細書第
１欄第37−67行参照）。
かかる燃料電池の一具体例では、シュードベーマイト
（pseudoboehmite）製のガス透過性，イオン導電性のサ
ブマイクロメートル厚の薄膜を、白金メッキした不透過
性基体の一方の電極上に推積されている。例えばプラチ
ナからなる層を上記薄膜上に推積して燃料電池の他方の
電極を形成する。この他方の電極は、十分に多孔質であ
るため、混合気体が通過して上記薄膜中に入ることがで
きる。
（pseudoboehmite）製のガス透過性，イオン導電性のサ
ブマイクロメートル厚の薄膜を、白金メッキした不透過
性基体の一方の電極上に推積されている。例えばプラチ
ナからなる層を上記薄膜上に推積して燃料電池の他方の
電極を形成する。この他方の電極は、十分に多孔質であ
るため、混合気体が通過して上記薄膜中に入ることがで
きる。
水素／空気の燃料混合体では、このような燃料電池
は、空気対水素の比率にかかわらず、水素＞50％に対し
て約１ボルトもの出力電圧で有効電流を供給する。この
出力電圧値は実用上関心のある多くの応用例に対して十
分なものではあるが、基本的燃料電池をより高い電圧と
電力を供給できるようにしたものを作るよう工夫を試み
るのが望ましい。そのような燃料電池は、特にそれが低
価格な連続製造技術によって製造されるように適合され
たものであれば、これらの電池を魅力的なエネルギ源と
みることができる応用例が顕著に増加することになろ
う。
は、空気対水素の比率にかかわらず、水素＞50％に対し
て約１ボルトもの出力電圧で有効電流を供給する。この
出力電圧値は実用上関心のある多くの応用例に対して十
分なものではあるが、基本的燃料電池をより高い電圧と
電力を供給できるようにしたものを作るよう工夫を試み
るのが望ましい。そのような燃料電池は、特にそれが低
価格な連続製造技術によって製造されるように適合され
たものであれば、これらの電池を魅力的なエネルギ源と
みることができる応用例が顕著に増加することになろ
う。
発明の概要 本発明によれば、各々が上述したタイプの燃料電池モ
ジュールｎ個を直列に接続して、出力電圧が燃料電池モ
ジュール１個の出力電圧のｎ倍となる燃料電池モジュー
ル組立体（モジュラー・アッセンブリ）が提供される。
この燃料電池モジュール組立体は隣接する燃料電池モジ
ュール間に挿入した波状の集電体を有し、一つの燃料電
池モジュールの陰極を次の燃料電池モジュールの陽極に
直接接続している。この集電体は、燃料混合体が各燃料
電池モジュールの多孔性電極の実質的に全表面領域に容
易にアクセスすることを確保できるように設計されてい
る。
ジュールｎ個を直列に接続して、出力電圧が燃料電池モ
ジュール１個の出力電圧のｎ倍となる燃料電池モジュー
ル組立体（モジュラー・アッセンブリ）が提供される。
この燃料電池モジュール組立体は隣接する燃料電池モジ
ュール間に挿入した波状の集電体を有し、一つの燃料電
池モジュールの陰極を次の燃料電池モジュールの陽極に
直接接続している。この集電体は、燃料混合体が各燃料
電池モジュールの多孔性電極の実質的に全表面領域に容
易にアクセスすることを確保できるように設計されてい
る。
さらに、本発明によれば、燃料電池モジュール組立体
の構成要素は連続製造工程により帯状に長い形状に製造
できるので有利である。その後、その帯状に長い構成要
素を結合して、同じく帯状に長い燃料電池モジュール組
立体を形成し、しかる後、これを切断して多数の独立し
た燃料電池モジュール組立体が形成される。
の構成要素は連続製造工程により帯状に長い形状に製造
できるので有利である。その後、その帯状に長い構成要
素を結合して、同じく帯状に長い燃料電池モジュール組
立体を形成し、しかる後、これを切断して多数の独立し
た燃料電池モジュール組立体が形成される。
本発明により製造された個々の燃料電池モジュール組
立体は、任意の個数のそのような燃料電池モジュール組
立体を、２つの外部接続しかもたない一つの二次的な組
立体に構成することができる。平坦面の外部接続をもつ
単位電池のフラットスタック（平坦積み）（flat stac
k）としてパッケージにすることができる。あるいは、
上述の燃料電池モジュール組立体を巻いて外表面がその
二次的な組立体の一方の電極を構成するコンパクトな渦
巻式のパッケージを形成することもできる。このような
渦巻式パッケージでは、長さ方向に延在する導電体エレ
メントが、その渦巻式の二次的な組立体の内面に接触し
て設けられており、この二次的な組立体の他方の電極を
形成している。
立体は、任意の個数のそのような燃料電池モジュール組
立体を、２つの外部接続しかもたない一つの二次的な組
立体に構成することができる。平坦面の外部接続をもつ
単位電池のフラットスタック（平坦積み）（flat stac
k）としてパッケージにすることができる。あるいは、
上述の燃料電池モジュール組立体を巻いて外表面がその
二次的な組立体の一方の電極を構成するコンパクトな渦
巻式のパッケージを形成することもできる。このような
渦巻式パッケージでは、長さ方向に延在する導電体エレ
メントが、その渦巻式の二次的な組立体の内面に接触し
て設けられており、この二次的な組立体の他方の電極を
形成している。
図面の簡単な説明 本発明の上述の特長やその他の特長ならびにそれらの
利点は、添付の図面を参照して以下に述べる詳細な説明
を読むことにより明らかになるであろう。
利点は、添付の図面を参照して以下に述べる詳細な説明
を読むことにより明らかになるであろう。
第１図は、本発明に従って作られた燃料電池モジュー
ル組立体の具体的例の断面図である。
ル組立体の具体的例の断面図である。
第２図は、第１図に図示したタイプの燃料電池モジュ
ール組立体を平坦面の外部接続をもつフラットスタック
（平坦積み）としてパッケージすることができる具体的
な方法を説明する概略断面斜視図である。
ール組立体を平坦面の外部接続をもつフラットスタック
（平坦積み）としてパッケージすることができる具体的
な方法を説明する概略断面斜視図である。
第３図は、渦巻式に巻いた第１図のタイプの組立体を
示す断面図である。
示す断面図である。
第４図は、第１図の燃料電池モジュール組立体を連続
バッチ製造工程で製造することができる方法を示す簡略
な説明図である。
バッチ製造工程で製造することができる方法を示す簡略
な説明図である。
発明の詳細の説明 一実施例として、第１図は、本発明の原理に従って作
られた具体的な燃料電池モジュール組立体10を示す。こ
の燃料電池モジュール組立体10では、５個の同一の燃料
電池が直列に接続されている。一般に本発明では、この
ような燃料電池モジュールｎ個（ｎは２以上の正整数）
を相互に接続することができる。
られた具体的な燃料電池モジュール組立体10を示す。こ
の燃料電池モジュール組立体10では、５個の同一の燃料
電池が直列に接続されている。一般に本発明では、この
ような燃料電池モジュールｎ個（ｎは２以上の正整数）
を相互に接続することができる。
好ましくは、第１図に示すｎ個（ｎ＝５）の直列接続
された燃料電池モジュールの各々は上記米国特許第4,86
3,813号公報明細書に記載のタイプのものがよい。第１
図に記載の燃料電池モジュール組立体は燃料電池モジュ
ール１個の出力電圧の５倍の出力電圧を供給することが
できる。従って、例えば、第１図の燃料電池モジュール
組立体10は約５ボルトの出力電圧を提供する。
された燃料電池モジュールの各々は上記米国特許第4,86
3,813号公報明細書に記載のタイプのものがよい。第１
図に記載の燃料電池モジュール組立体は燃料電池モジュ
ール１個の出力電圧の５倍の出力電圧を供給することが
できる。従って、例えば、第１図の燃料電池モジュール
組立体10は約５ボルトの出力電圧を提供する。
本発明では、燃料と酸化剤の適切な混合物が、図面の
Ｚ方向に平行に第１図の組立体10に向けて流される。後
に詳述するが、燃料電池モジュール組立体10の燃料電池
モジュールは、各燃料電池モジュールの多層部の最上層
の実質的全表面領域に上記混合物がアクセスできるよう
に構成されている。
Ｚ方向に平行に第１図の組立体10に向けて流される。後
に詳述するが、燃料電池モジュール組立体10の燃料電池
モジュールは、各燃料電池モジュールの多層部の最上層
の実質的全表面領域に上記混合物がアクセスできるよう
に構成されている。
本発明に従って製造された電気エネルギ生成用の燃料
電池モジュール組立体が消費する燃料として適当なもの
は、水素，メタン，メタノールなどの水素含有物質であ
る。燃料は液体でも気体でもよい。
電池モジュール組立体が消費する燃料として適当なもの
は、水素，メタン，メタノールなどの水素含有物質であ
る。燃料は液体でも気体でもよい。
さらに、多数の適当な酸化剤または酸化剤種（oxidiz
er species）を用いて燃料に混合して燃料電池モジュ
ール組立体10にエネルギを供給する。実際上最も普通の
酸化剤は気体酸素または空気である。
er species）を用いて燃料に混合して燃料電池モジュ
ール組立体10にエネルギを供給する。実際上最も普通の
酸化剤は気体酸素または空気である。
ここで、第１図に示した燃料電池モジュール組立体10
の最下部の燃料電池モジュール12について詳述する。そ
の他の相互に接続された燃料電池モジュール13〜16は各
々、燃料電池モジュール12と同一のものである。これら
５個の燃料電池モジュールはそれぞれ１つの多層構造
と、１つの波状の集電体とを有している。
の最下部の燃料電池モジュール12について詳述する。そ
の他の相互に接続された燃料電池モジュール13〜16は各
々、燃料電池モジュール12と同一のものである。これら
５個の燃料電池モジュールはそれぞれ１つの多層構造
と、１つの波状の集電体とを有している。
燃料電池モジュール12の最下層（第１図）は、集電体
および触媒支持体として機能する導電層18をなす。具体
的には、導電層18は例えばアルミニウムとかニッケルの
ような金属の箔またはテープでできている。あるいは導
電層18は導電性キャリアであってもよく、例えば標準的
な導電性のポリマーからなるテープであってもよい。さ
らにあるいは、導電層18は、例えば導電性ポリマーから
作られたキャリアテープ上にアルミニウムまたはニッケ
ルのような導電性物質を推積させたフィルムであっても
よい。
および触媒支持体として機能する導電層18をなす。具体
的には、導電層18は例えばアルミニウムとかニッケルの
ような金属の箔またはテープでできている。あるいは導
電層18は導電性キャリアであってもよく、例えば標準的
な導電性のポリマーからなるテープであってもよい。さ
らにあるいは、導電層18は、例えば導電性ポリマーから
作られたキャリアテープ上にアルミニウムまたはニッケ
ルのような導電性物質を推積させたフィルムであっても
よい。
第１図に示した燃料電池モジュール組立体が、コンパ
クトなサイズで、かつ比較的高い出力密度をもつことを
確保するため、導電層18の上面は不規則な表面をもつこ
とが好ましい。かかる不規則性は、導電層18の上面を形
成するのに使用される導電性物質自体に生来的な場合も
ある。不規則性が生来的でない場合、上面を、例えばエ
ッチングなどの標準的な方法で加工して所望の不規則性
を得させることができる。いずれにせよ、図示のＸ方向
およびＺ方向において全体の大きさを測定した場合、導
電層18のみかけ表面積より、例えば１桁大きい、実際の
表面積であればよい。
クトなサイズで、かつ比較的高い出力密度をもつことを
確保するため、導電層18の上面は不規則な表面をもつこ
とが好ましい。かかる不規則性は、導電層18の上面を形
成するのに使用される導電性物質自体に生来的な場合も
ある。不規則性が生来的でない場合、上面を、例えばエ
ッチングなどの標準的な方法で加工して所望の不規則性
を得させることができる。いずれにせよ、図示のＸ方向
およびＺ方向において全体の大きさを測定した場合、導
電層18のみかけ表面積より、例えば１桁大きい、実際の
表面積であればよい。
第１図の燃料電池モジュール12の最下層である導電層
18上にあるのは、薄い触媒層20である。米国特許第4,86
3,813号公報明細書に記載されているように、このよう
な触媒層を形成する物質としては多種の適当なものがあ
る。例えばプラチナ，パラジウム，プラチナ／パラジウ
ム合金などである。この触媒層は標準的な蒸着処理で、
例えば約1000〜5000ナノメータ（nm）の厚さに形成され
る。実用上は、薄い触媒層20の表面領域は、触媒層20の
下の最下層である導電層18の表面領域に密接に対応す
る。導電層18と触媒層20は合わせると、上述の燃料／酸
化剤の混合物に対し不透過性であるように設計されてい
る。
18上にあるのは、薄い触媒層20である。米国特許第4,86
3,813号公報明細書に記載されているように、このよう
な触媒層を形成する物質としては多種の適当なものがあ
る。例えばプラチナ，パラジウム，プラチナ／パラジウ
ム合金などである。この触媒層は標準的な蒸着処理で、
例えば約1000〜5000ナノメータ（nm）の厚さに形成され
る。実用上は、薄い触媒層20の表面領域は、触媒層20の
下の最下層である導電層18の表面領域に密接に対応す
る。導電層18と触媒層20は合わせると、上述の燃料／酸
化剤の混合物に対し不透過性であるように設計されてい
る。
後に詳述するように導電性支持体である導電層18上へ
の触媒層20の形成は、その触媒層20上への後述の他の層
の形成と同様、連続製造工程によって容易に実現でき、
帯状に長い多層構造体を形成する。このようにして、そ
れぞれ第１図に示したようなタイプの多数の独立した燃
料電池モジュール組立体を形成することができる多数の
帯状に長い構成要素を、高速，かつ低価格で製造するこ
とができる。
の触媒層20の形成は、その触媒層20上への後述の他の層
の形成と同様、連続製造工程によって容易に実現でき、
帯状に長い多層構造体を形成する。このようにして、そ
れぞれ第１図に示したようなタイプの多数の独立した燃
料電池モジュール組立体を形成することができる多数の
帯状に長い構成要素を、高速，かつ低価格で製造するこ
とができる。
燃料電池モジュール12（第１図）の触媒層20上には固
体電解質を包含する固体電解質層22が設けられている。
本発明によれば、米国特許第4,863,813号公報明細書に
詳述されているように、固体電解質層22は水素イオン
（H+）またはヒドロニウムイオン（H3O+）に対し有効な
高導電性をもつ物質で作られる。さらに固体電解質層22
は燃料，酸化剤ならびに同燃料と同酸化剤との反応生成
物に対し透過性である。さらに、固体電解質層22は、少
なくとも約106オームセンチメータ（Ω・cm）の抵抗率
の電子絶縁体をなしている。また、好ましい態様では、
固体電解質を、しばしば厚さ１ミクロン（μｍ）以下の
非常に薄い層に作ることができる。
体電解質を包含する固体電解質層22が設けられている。
本発明によれば、米国特許第4,863,813号公報明細書に
詳述されているように、固体電解質層22は水素イオン
（H+）またはヒドロニウムイオン（H3O+）に対し有効な
高導電性をもつ物質で作られる。さらに固体電解質層22
は燃料，酸化剤ならびに同燃料と同酸化剤との反応生成
物に対し透過性である。さらに、固体電解質層22は、少
なくとも約106オームセンチメータ（Ω・cm）の抵抗率
の電子絶縁体をなしている。また、好ましい態様では、
固体電解質を、しばしば厚さ１ミクロン（μｍ）以下の
非常に薄い層に作ることができる。
本発明によれば、２種の固体電解質物質が第１図の固
体電解質層22を形成するのに適している。一つの種類
は、一定の水和酸化アルミニウムである。もう一つの種
類は、一定の高分子物質である。
体電解質層22を形成するのに適している。一つの種類
は、一定の水和酸化アルミニウムである。もう一つの種
類は、一定の高分子物質である。
水和酸化アルミニウムの相を形成するための物理的特
性ならびに条件についてはこれまでの大いに研究されて
いる。こうした研究の多くについてはJ.W.Djggleおよび
N.K.Vijh編集の「酸化物および酸化物膜」（“Oxides
and Oxide Films"第４巻、Marcer Dekker,New York
1976年、169〜253頁の第３章に記載されている。特殊
な条件があれば、アルミニウムと水との反応生成物はベ
ーマイト（bohmite），シュードベーマイト（pseudoboe
mite），ベイヤライト（bayerite），ギブサイト（gibb
site）ならびにこれら物質の組合せである。これら物質
の一つであるシュードベーマイトは、本発明に従って製
造されるデバイスに組み込まれるものとして特に適して
いることが知見された。少なくとも50％のシュードベー
マイトを含有する層が固体電解質層として好ましく、95
％以上のシュートベーマイト含有量が最適である。
性ならびに条件についてはこれまでの大いに研究されて
いる。こうした研究の多くについてはJ.W.Djggleおよび
N.K.Vijh編集の「酸化物および酸化物膜」（“Oxides
and Oxide Films"第４巻、Marcer Dekker,New York
1976年、169〜253頁の第３章に記載されている。特殊
な条件があれば、アルミニウムと水との反応生成物はベ
ーマイト（bohmite），シュードベーマイト（pseudoboe
mite），ベイヤライト（bayerite），ギブサイト（gibb
site）ならびにこれら物質の組合せである。これら物質
の一つであるシュードベーマイトは、本発明に従って製
造されるデバイスに組み込まれるものとして特に適して
いることが知見された。少なくとも50％のシュードベー
マイトを含有する層が固体電解質層として好ましく、95
％以上のシュートベーマイト含有量が最適である。
水和酸化アルミニウムの好適な透過性の固体電解質層
は、様々な方法で作ることができる。例えば、この水和
酸化アルミニウムからなる固体電解質層は、容器内で液
体状態の水に浸漬した、あるいは約20〜374℃の温度範
囲のチャンバ内で蒸気状態の水にさらした清浄な金属ア
ルミニウム面上に形成される。約90〜100℃の温度域で
作られる固体電解質層ではシュードベーマイトが優勢に
存在する。固体電解質層は、酸化アルミニウムを水およ
び／または液体蒸気相にさらすことによっても作ること
ができる。シュードベーマイトの形態は、約90〜100℃
の温度範囲で作られた層において優勢に存在する。
は、様々な方法で作ることができる。例えば、この水和
酸化アルミニウムからなる固体電解質層は、容器内で液
体状態の水に浸漬した、あるいは約20〜374℃の温度範
囲のチャンバ内で蒸気状態の水にさらした清浄な金属ア
ルミニウム面上に形成される。約90〜100℃の温度域で
作られる固体電解質層ではシュードベーマイトが優勢に
存在する。固体電解質層は、酸化アルミニウムを水およ
び／または液体蒸気相にさらすことによっても作ること
ができる。シュードベーマイトの形態は、約90〜100℃
の温度範囲で作られた層において優勢に存在する。
好適な酸化アルミニウム層は金属アルミニウムを陽極
酸化することによって作ることができる。また、より厚
い層を多層形成方法により作ることができる。この多層
形成方法は、アルミニウム蒸着する工程と、そのアルミ
ニウムまたは陽極酸化したアルミニウム面を水に浸漬す
る工程とを交互に繰り返すことを含む。無線周波バック
スパッタリングを、水にさらす前の金属アルミニウム推
積中に用いてもよい。このようなバックスパッタリング
はアルミニウム被覆の均質性を向上することができ、ひ
いては透過性の固体電解質層の均質性をも向上すること
ができる。
酸化することによって作ることができる。また、より厚
い層を多層形成方法により作ることができる。この多層
形成方法は、アルミニウム蒸着する工程と、そのアルミ
ニウムまたは陽極酸化したアルミニウム面を水に浸漬す
る工程とを交互に繰り返すことを含む。無線周波バック
スパッタリングを、水にさらす前の金属アルミニウム推
積中に用いてもよい。このようなバックスパッタリング
はアルミニウム被覆の均質性を向上することができ、ひ
いては透過性の固体電解質層の均質性をも向上すること
ができる。
陽極酸化により形成した酸化アルミニウム層から水和
酸化アルミニムウ層を生成すると、そうして生成された
層は特徴的に極めて均質な厚さをもち、精確に特定の厚
さに成長させることができるという利点がある。連続ア
ルミニウム蒸着からなる多層形成方法では、約500nm厚
の固体電解質層が３〜５回の連続処理工程で生成され
る。より一般的には、約300nm〜10μｍ厚の水和酸化ア
ルミニウム層が、第１図の固体電解質層22を形成するの
に適している。
酸化アルミニムウ層を生成すると、そうして生成された
層は特徴的に極めて均質な厚さをもち、精確に特定の厚
さに成長させることができるという利点がある。連続ア
ルミニウム蒸着からなる多層形成方法では、約500nm厚
の固体電解質層が３〜５回の連続処理工程で生成され
る。より一般的には、約300nm〜10μｍ厚の水和酸化ア
ルミニウム層が、第１図の固体電解質層22を形成するの
に適している。
さらに、必要とされる水素イオン導電性や、電子抵抗
率、および燃料，酸化剤，それらの反応生成物に対する
透過性、を有する炭素を主成分とするポリマー物質も知
られている。例えばペルフルオロ化スルホン酸ポリマー
は、水素イオン種（ionic hydrogen species）が容易
に易動化することができるポリマーである。これは必要
とされる水素イオン易動度を発揮する。このようなポリ
マーは共通して、本発明に従って製造される燃料電池モ
ジュール組立体に固体電解質として使用できる十分なる
気体透過性と電子抵抗率とをもっている。
率、および燃料，酸化剤，それらの反応生成物に対する
透過性、を有する炭素を主成分とするポリマー物質も知
られている。例えばペルフルオロ化スルホン酸ポリマー
は、水素イオン種（ionic hydrogen species）が容易
に易動化することができるポリマーである。これは必要
とされる水素イオン易動度を発揮する。このようなポリ
マーは共通して、本発明に従って製造される燃料電池モ
ジュール組立体に固体電解質として使用できる十分なる
気体透過性と電子抵抗率とをもっている。
固体電解質層22（第１図）の形成に適するポリマーの
具体例としては、Nafion（商標）として知られる市販品
のペルフルオロ化スルホン酸ポリマーがある。実用上、
この物質の方がシュードベーマイトよりもずっと扱い易
い。というのは、Nafion（商標）は溶液流込み法（solu
tion−cast）で約１〜10μｍの範囲内の薄い層を形成す
ることができるからである。こうした製造技術は、第４
図に示した後述の連続的な工程に特に適している。ま
た、米国特許第4,863,813号公報明細書に記載のポリア
クリル酸のような水素化または水酸化されたポリマーも
炭素を主成分とするポリマーとして使用できる。
具体例としては、Nafion（商標）として知られる市販品
のペルフルオロ化スルホン酸ポリマーがある。実用上、
この物質の方がシュードベーマイトよりもずっと扱い易
い。というのは、Nafion（商標）は溶液流込み法（solu
tion−cast）で約１〜10μｍの範囲内の薄い層を形成す
ることができるからである。こうした製造技術は、第４
図に示した後述の連続的な工程に特に適している。ま
た、米国特許第4,863,813号公報明細書に記載のポリア
クリル酸のような水素化または水酸化されたポリマーも
炭素を主成分とするポリマーとして使用できる。
第１図に示すように、触媒層24は固体電解質層22上に
重なる層で、例えばプラチナ，パラジウム，あるいはプ
ラチナ／パラジウム合金のような物質からなる透過性の
触媒電極である。触媒層24は、燃料／酸化剤の混合物を
固定電解質22内に通過させることができるという意味で
透過性である。説明のために例示すると、これは、薄い
本来的に多孔性の層を固体電解質層22の上面に例えば約
100nm以下の厚さにスパッタリングすることによって形
成される。燃料／酸化剤の混合物にとって必要な多孔性
を本来的には示さない、より厚い層に対しては、触媒層
24はスルーアパチャパターン（through aperture pat
tern）（貫通孔組織）を形成することによって透過性に
することができる。
重なる層で、例えばプラチナ，パラジウム，あるいはプ
ラチナ／パラジウム合金のような物質からなる透過性の
触媒電極である。触媒層24は、燃料／酸化剤の混合物を
固定電解質22内に通過させることができるという意味で
透過性である。説明のために例示すると、これは、薄い
本来的に多孔性の層を固体電解質層22の上面に例えば約
100nm以下の厚さにスパッタリングすることによって形
成される。燃料／酸化剤の混合物にとって必要な多孔性
を本来的には示さない、より厚い層に対しては、触媒層
24はスルーアパチャパターン（through aperture pat
tern）（貫通孔組織）を形成することによって透過性に
することができる。
触媒層20,触媒層24の両層は、該当する半電池反応に
触媒となる物質で作られていなければならない。各燃料
電池モジュールの一方の電極において電子および正イオ
ンの供給の過剰分は固体電解質層22を通して伝えられ
る。各燃料電池モジュールのもう一方の電極において、
上述の物質は、過剰供給された電子を消費し、電解質中
の過剰な正イオン電荷を、例えば負イオンを作り出すこ
とによって中性化するという反応に対し触媒となるもの
でなければならない。多数の金属物質がこのような反応
にとって触媒たり得ることが知られている。その中で特
によいのは、プラチナ，パラジウム，金，ニッケル，お
よびこれらの金属を含有する種々の合金である。他の好
適な触媒物質としては、スピネル構造またはプロブスカ
イト構造の電子導電性の混合酸化物のような非金属があ
る。
触媒となる物質で作られていなければならない。各燃料
電池モジュールの一方の電極において電子および正イオ
ンの供給の過剰分は固体電解質層22を通して伝えられ
る。各燃料電池モジュールのもう一方の電極において、
上述の物質は、過剰供給された電子を消費し、電解質中
の過剰な正イオン電荷を、例えば負イオンを作り出すこ
とによって中性化するという反応に対し触媒となるもの
でなければならない。多数の金属物質がこのような反応
にとって触媒たり得ることが知られている。その中で特
によいのは、プラチナ，パラジウム，金，ニッケル，お
よびこれらの金属を含有する種々の合金である。他の好
適な触媒物質としては、スピネル構造またはプロブスカ
イト構造の電子導電性の混合酸化物のような非金属があ
る。
本発明によれば、電気的接続は、第１図に示した燃料
電池モジュール12の触媒層24に対して触媒層24の表面へ
の燃料／酸化剤の混合物の通過を顕著に妨害しない手段
によって設けられる。さらにこの手段は、第１図の燃料
電池モジュール組立体に隣接する燃料電池モジュール13
の最下層である集電体（導電層）26への電気的接続を確
保するのにも効果的である。
電池モジュール12の触媒層24に対して触媒層24の表面へ
の燃料／酸化剤の混合物の通過を顕著に妨害しない手段
によって設けられる。さらにこの手段は、第１図の燃料
電池モジュール組立体に隣接する燃料電池モジュール13
の最下層である集電体（導電層）26への電気的接続を確
保するのにも効果的である。
本発明の一つの具体的な実施例によれば、第１図に示
した上述の手段は導電性で波状の集電体28から構成され
る。波状の集電体28の空間的に分離した部分は、触媒層
24の上面上に直接に電気的に接続することができる。し
かし、第１図に示すように、導電性の透過性部材30を波
状の集電体28と多孔性の触媒層24との間に介在させて、
それらの間の電気的接続を向上させ、それによって当該
燃料電池モジュールの内部抵抗を減少させるのが一般に
有利である。
した上述の手段は導電性で波状の集電体28から構成され
る。波状の集電体28の空間的に分離した部分は、触媒層
24の上面上に直接に電気的に接続することができる。し
かし、第１図に示すように、導電性の透過性部材30を波
状の集電体28と多孔性の触媒層24との間に介在させて、
それらの間の電気的接続を向上させ、それによって当該
燃料電池モジュールの内部抵抗を減少させるのが一般に
有利である。
例えば、第１図の波状の集電体28は、アルミニウム箔
あるいはテープのような導電体材料の波状片を包含す
る。あるいは、波状の集電体28は導電性ポリマーの箔ま
たはテープの波状片を包含してもよい。
あるいはテープのような導電体材料の波状片を包含す
る。あるいは、波状の集電体28は導電性ポリマーの箔ま
たはテープの波状片を包含してもよい。
第１図の透過性部材30は、例えば、燃料／酸化剤混合
物に対し透過性の標準的な導電性ポリマーからなる。多
くのポリマーが透過性部材30として機能するのに要求さ
れている透過性と電子導電性とをもっていることが知ら
れている。あるいは透過性部材30は慣用の炭素繊維メッ
シュ材料の層であってもよい。このような物質も必要な
透過性と電子導電性とをもっている。
物に対し透過性の標準的な導電性ポリマーからなる。多
くのポリマーが透過性部材30として機能するのに要求さ
れている透過性と電子導電性とをもっていることが知ら
れている。あるいは透過性部材30は慣用の炭素繊維メッ
シュ材料の層であってもよい。このような物質も必要な
透過性と電子導電性とをもっている。
第１図に示すように、上に詳細に述べてきた燃料電池
モジュール12と同一の５個の燃料電池モジュールを直列
に電気接続して一つの燃料電池モジュール組立体を作る
が、この燃料電池モジュール組立体の出力電圧は燃料電
池モジュール１個の出力電圧の５倍となる。ここに説明
した燃料電池モジュール組立体の最下層である導電層18
は、この構造体の正の端子を構成し、燃料電池モジュー
ル組立体10の上端にある波状の集電体32は、この構造体
の負の端子を構成する。（最終的なパッケージ設計が、
燃料電池モジュール16上面への燃料／酸化剤混合物のア
クセスを阻止しないようなものである燃料電池モジュー
ル組立体では、最上層の波状の集電体32は省略してもよ
い。この場合には、電気的接続は導電層33へ直接行うこ
とができる。その場合、導電層33がこの構造体の負の端
子を構成することになる。） 第１図において、上述の波状の集電体（最上の波状の
集電体32は除く）は各々、直接に一つの燃料電池モジュ
ールの負端子を次に隣接する他の燃料電池モジュールの
正端子に接続する役割を果たす。こうして、例えば、波
状の集電体28は燃料電池モジュール12の触媒層24（負端
子）を燃料電池モジュール13の導電層26（正端子）へ直
接または導電層である透過性部材30を介して接続するこ
とになる。
モジュール12と同一の５個の燃料電池モジュールを直列
に電気接続して一つの燃料電池モジュール組立体を作る
が、この燃料電池モジュール組立体の出力電圧は燃料電
池モジュール１個の出力電圧の５倍となる。ここに説明
した燃料電池モジュール組立体の最下層である導電層18
は、この構造体の正の端子を構成し、燃料電池モジュー
ル組立体10の上端にある波状の集電体32は、この構造体
の負の端子を構成する。（最終的なパッケージ設計が、
燃料電池モジュール16上面への燃料／酸化剤混合物のア
クセスを阻止しないようなものである燃料電池モジュー
ル組立体では、最上層の波状の集電体32は省略してもよ
い。この場合には、電気的接続は導電層33へ直接行うこ
とができる。その場合、導電層33がこの構造体の負の端
子を構成することになる。） 第１図において、上述の波状の集電体（最上の波状の
集電体32は除く）は各々、直接に一つの燃料電池モジュ
ールの負端子を次に隣接する他の燃料電池モジュールの
正端子に接続する役割を果たす。こうして、例えば、波
状の集電体28は燃料電池モジュール12の触媒層24（負端
子）を燃料電池モジュール13の導電層26（正端子）へ直
接または導電層である透過性部材30を介して接続するこ
とになる。
本発明の一実施例によれば、第１図に示した多層構造
体（燃料電池モジュール）の各々は、導電層18,触媒層2
0,固体電解質層22,触媒層24および透過性部材30を包含
する構造体のように、Ｚ方向とＸ方向の大きさ（dimens
ion）が各々約5cm,約20cmである。この実施例では、波
状の集電体28は約125μｍ厚の、Ｚ方向とＸ方向の大き
さ（dimension）が各々約5cm,約20cmの平片でできてい
る。説明のために例示すると、燃料電池モジュール12の
透過性部材30の上面から燃料電池モジュール13の導電層
26の下面までのＹ方向の距離は、約500μｍである。
体（燃料電池モジュール）の各々は、導電層18,触媒層2
0,固体電解質層22,触媒層24および透過性部材30を包含
する構造体のように、Ｚ方向とＸ方向の大きさ（dimens
ion）が各々約5cm,約20cmである。この実施例では、波
状の集電体28は約125μｍ厚の、Ｚ方向とＸ方向の大き
さ（dimension）が各々約5cm,約20cmの平片でできてい
る。説明のために例示すると、燃料電池モジュール12の
透過性部材30の上面から燃料電池モジュール13の導電層
26の下面までのＹ方向の距離は、約500μｍである。
実用上は、第１図に示したタイプの燃料電池モジュー
ル組立体は、いろいろな仕方でパッケージにすることが
できる。そのような方法の二つの具体例を第２図および
第３図に示した。
ル組立体は、いろいろな仕方でパッケージにすることが
できる。そのような方法の二つの具体例を第２図および
第３図に示した。
第２図では、第１図の燃料電池モジュール組立体が導
電性の上部材34と下部材36とからなる容器内にそのまま
の状態で納められており、これによってフラットスタッ
ク（flat−stack）パッケージを形成している。この容
器の側壁部材38,40は、電気絶縁材料でできている。燃
料電池モジュール組立体10の最上の波状の集電体32は導
電性の上部材34に接触し、一方、燃料電池モジュール組
立体10の最下層である導電層18（燃料電池モジュール12
の導電層18）は導電性の下部材36に接触している。こう
して上部材34,下部材36は各々パッケージ全体にとって
平面状の正端子と負端子とを構成している。なお、見や
すくするため、燃料電池モジュール組立体10は最上の波
状の集電体32と最下の導電層18を除いて各層の層構成を
省略してある。
電性の上部材34と下部材36とからなる容器内にそのまま
の状態で納められており、これによってフラットスタッ
ク（flat−stack）パッケージを形成している。この容
器の側壁部材38,40は、電気絶縁材料でできている。燃
料電池モジュール組立体10の最上の波状の集電体32は導
電性の上部材34に接触し、一方、燃料電池モジュール組
立体10の最下層である導電層18（燃料電池モジュール12
の導電層18）は導電性の下部材36に接触している。こう
して上部材34,下部材36は各々パッケージ全体にとって
平面状の正端子と負端子とを構成している。なお、見や
すくするため、燃料電池モジュール組立体10は最上の波
状の集電体32と最下の導電層18を除いて各層の層構成を
省略してある。
第２図の容器の正面と背面は開放されており、開口部
を形成している。必要な燃料／酸化剤の混合物は、容器
の正面へと矢印42方向に流入する。水素と酸素の混合物
に基づく上記燃料電池の組立体内で起きる反応の唯一の
副産物である水は、上記開かれた背面から容器外へと出
ていく。
を形成している。必要な燃料／酸化剤の混合物は、容器
の正面へと矢印42方向に流入する。水素と酸素の混合物
に基づく上記燃料電池の組立体内で起きる反応の唯一の
副産物である水は、上記開かれた背面から容器外へと出
ていく。
第３図は、第１図の燃料電池モジュール組立体10を巻
いてコンパクトな渦巻式パッケージを形成したものを示
す。説明のために例示すると、この渦巻は、第１図の燃
料電池モジュール組立体の左側端を上方へ持ち上げてか
ら、その燃料電池モジュール組立体を図示のＸ方向へ巻
くことによって作られる。この場合、パッケージの外側
の表面はここに考察の多電池の燃料電池モジュール組立
体10の最下層の導電層18（正電極）となる。
いてコンパクトな渦巻式パッケージを形成したものを示
す。説明のために例示すると、この渦巻は、第１図の燃
料電池モジュール組立体の左側端を上方へ持ち上げてか
ら、その燃料電池モジュール組立体を図示のＸ方向へ巻
くことによって作られる。この場合、パッケージの外側
の表面はここに考察の多電池の燃料電池モジュール組立
体10の最下層の導電層18（正電極）となる。
実用上は、第１図の燃料電池モジュール組立体を渦巻
式に巻く前に、最上部の波状の集電体32の一部分の上に
電気絶縁テープまたは箔を施しておく方がよい。こうし
た絶縁体は、第３図において符号44で示してあるが、し
っかり巻かれた渦巻において、最下層の導電層18と波状
の集電体32とがショートしないことを確保している。あ
るいは、波状の集電体32の一部の上面にだけ適当な絶縁
材を蒸着することで同様の効果を得てもよい。
式に巻く前に、最上部の波状の集電体32の一部分の上に
電気絶縁テープまたは箔を施しておく方がよい。こうし
た絶縁体は、第３図において符号44で示してあるが、し
っかり巻かれた渦巻において、最下層の導電層18と波状
の集電体32とがショートしないことを確保している。あ
るいは、波状の集電体32の一部の上面にだけ適当な絶縁
材を蒸着することで同様の効果を得てもよい。
第３図には、主軸が図示のＺ軸に平行な縦長の導電棒
46が、巻かれた燃料電池モジュール組立体10の一つの面
と電気的に接続して示されている。特に導電棒46は、波
状の集電体32（第１図）の一部と直接に電気接続するよ
うに設計されている。こうして導電棒46（例えばアルミ
ニウムでできていてもよい）はこの渦巻式パッケージの
負電極を構成する。
46が、巻かれた燃料電池モジュール組立体10の一つの面
と電気的に接続して示されている。特に導電棒46は、波
状の集電体32（第１図）の一部と直接に電気接続するよ
うに設計されている。こうして導電棒46（例えばアルミ
ニウムでできていてもよい）はこの渦巻式パッケージの
負電極を構成する。
第３図の渦巻式パッケージ組立体は、端部が開放され
て開口部を形成する容器48内に納められている。例え
ば、容器48はアルミニウムのような導電材でできてい
る。この場合には容器48の外面はこのパッケージされた
多電池の燃料電池モジュール組立体10の正電極を構成し
ている。動作としては、必要な燃料／酸化剤混合物は図
示のＺ軸に平行な方向に容器48の一端から流入する。
て開口部を形成する容器48内に納められている。例え
ば、容器48はアルミニウムのような導電材でできてい
る。この場合には容器48の外面はこのパッケージされた
多電池の燃料電池モジュール組立体10の正電極を構成し
ている。動作としては、必要な燃料／酸化剤混合物は図
示のＺ軸に平行な方向に容器48の一端から流入する。
第４図は、ここに説明したタイプの燃料電池モジュー
ル組立体が、連続製造工程により比較的低コストで製造
できる方法を簡略ダイアグラムで示すものである。第４
図において、CCCで示した各矢印は、第１図に示した波
状の集電体28,・・・32のような帯状に長い波状の集電
帯の連続製造工程を表す。MLSで示した矢印各々は、導
電層18,触媒層20,固体電解質層20,触媒層24および透過
性部材30を有する第１図の構造体部分のような帯状に長
い多層構造体を連続製造する工程を表す。
ル組立体が、連続製造工程により比較的低コストで製造
できる方法を簡略ダイアグラムで示すものである。第４
図において、CCCで示した各矢印は、第１図に示した波
状の集電体28,・・・32のような帯状に長い波状の集電
帯の連続製造工程を表す。MLSで示した矢印各々は、導
電層18,触媒層20,固体電解質層20,触媒層24および透過
性部材30を有する第１図の構造体部分のような帯状に長
い多層構造体を連続製造する工程を表す。
こうして、第４図に示すように、本発明により形成さ
れた燃料電池モジュール組立体の帯状に長いCCC,MLSの
各構成要素は、連続製造工程によって個別に製造された
後、紙片を交互に挟むような具合にして両者を一体にさ
せる。説明のために例示すると、第１図に示したタイプ
（ｎ＝５）の多数の独立の燃料電池モジュール組立体を
形成することができる帯状に長い燃料電池モジュール組
立体を形成するために、５つのCCC構成要素と５つのMLS
構成要素が第４図に示されている。交互に挟まれると、
これら構成要素は第１図に示したような特定の燃料電池
モジュール組立体の帯状に長い形態をなす。第４図で
は、この帯状に長い形態は符号50で表してある。その
後、この帯状に長い形態は、各々が第１図の燃料電池モ
ジュール組立体と同一である多数の等長の単位部分に切
断される。
れた燃料電池モジュール組立体の帯状に長いCCC,MLSの
各構成要素は、連続製造工程によって個別に製造された
後、紙片を交互に挟むような具合にして両者を一体にさ
せる。説明のために例示すると、第１図に示したタイプ
（ｎ＝５）の多数の独立の燃料電池モジュール組立体を
形成することができる帯状に長い燃料電池モジュール組
立体を形成するために、５つのCCC構成要素と５つのMLS
構成要素が第４図に示されている。交互に挟まれると、
これら構成要素は第１図に示したような特定の燃料電池
モジュール組立体の帯状に長い形態をなす。第４図で
は、この帯状に長い形態は符号50で表してある。その
後、この帯状に長い形態は、各々が第１図の燃料電池モ
ジュール組立体と同一である多数の等長の単位部分に切
断される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−122070（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−189868（ＪＰ，Ａ) 米国特許4863813（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24
Claims (9)
- 【請求項１】ｎが２以上の値をもつ正の整数であるとき
の直列接続されたｎ個の燃料電池モジュールであって、
前記燃料電池モジュールのそれぞれが、固体電解質層
と、前記固体電解質層により分離され、かつ、前記固体
電解質層に接触する第１の電極構造と第２の電極構造と
を備え、前記第１の電極構造は燃料および酸化剤に対し
透過性であり、かつ、前記固体電解質層と接触してい
る、触媒物質から成る透過性の層を備え、前記第２の電
極構造は前記燃料および前記酸化剤に対し不透過性であ
り、かつ、導電性の触媒支持体を備え、該触媒支持体
は、その上に推積され、そして固体電解質層に接触する
触媒物質の層を有し、前記固体電解質層は本質的に電子
絶縁性物質からなり、かつ、少なくともあるイオン種に
対してイオン導電性の物質であり、該電子絶縁性物質は
前記燃料，前記酸化剤，および前記燃料と前記酸化剤と
の電気化学反応生成物に対し透過性である燃料電池モジ
ュールと、 前記直列接続されたｎ個の燃料電池モジュールにおける
一つの燃料電池モジュールの第１の電極構造を次に隣接
する燃料電池モジュールの第２の電極構造に電気的に直
列接続し、かつ前記第１の電極構造へ前記燃料と前記酸
化剤が通過するのを許容する、導電性の波状部材を備え
た集電体と を有することを特徴とする燃料電池モジュール組立体。 - 【請求項２】前記燃料電池モジュールの各々の前記第１
の電極構造が、前記透過性の触媒層と前記導電性の波状
部材との間に挿入された透過性で導電性の層をさらに備
えたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池モジュー
ル組立体。 - 【請求項３】前記透過性で導電性の層が、透過性で導電
性のポリマーおよび炭素繊維メッシュ材料を含む群から
選択される物質を備えてなることを特徴とする請求項２
記載の燃料電池モジュール組立体。 - 【請求項４】ｎが２以上の値をもつ正の整数であるとき
の直列接続されたｎ個の燃料電池モジュールであって、
前記燃料電池モジュールのそれぞれが、固体電解質層
と、前記固体電解質層により分離され、かつ、前記固体
電解質層に接触する第１の電極構造と第２の電極構造と
を備え、前記第１の電極構造は水素，メタン，およびメ
タノールよりなる群から選ばれた少なくとも１つからな
る燃料および酸素を含んでなる酸化剤に対し透過性であ
り、前記第２の電極構造は前記燃料および前記酸化剤に
対し不透過性であり、前記固体電解質層は本質的に電子
絶縁性物質からなり、かつ、少なくともあるイオン種に
対してイオン導電性の物質であり、前記電子絶縁性物質
は前記燃料，前記酸化剤，および前記燃料と前記酸化剤
との電気化学反応生成物に対し透過性である燃料電池モ
ジュールと、 前記直列接続されたｎ個の燃料電池モジュールにおける
一つの燃料電池モジュールの第１の電極構造を次に隣接
する燃料電池モジュールの第２の電極構造に電気的に直
列接続し、かつ前記第１の電極構造へ前記燃料と前記酸
化剤が通過するのを許容する集電体であって、金属およ
び導電性ポリマーよりなる群から選択された材料からな
る波状の部材を備えてなる集電体と を有することを特徴とする燃料電池モジュール組立体。 - 【請求項５】前記燃料電池モジュールの各々の前記第１
の電極構造が、前記固体電解質層に接触する、触媒物質
よりなる透過性の層を備えてなり、前記触媒物質がプラ
チナ，パラジウム，金，ニッケル，プラチナ／パラジウ
ム／金／ニッケルの合金，および電子導電性の混合酸化
物よりなる群から選択されたものであることを特徴とす
る請求項４記載の燃料電池モジュール組立体。 - 【請求項６】前記燃料電池モジュールの各々の前記第１
の電極構造が、導電性ポリマーとカーボンファイバーメ
ッシュとよりなる群から選択された触媒物質を備えてな
る透過性で導電性の触媒支持体を備え、該触媒支持体上
に前記触媒物質が推積されていることを特徴とする請求
項５記載の燃料電池モジュール組立体。 - 【請求項７】前記固体電解質層が、水和酸化アルミニウ
ムおよび炭素を主成分とするポリマーよりなる群から選
択された物質を備えてなることを特徴とする請求項６記
載の燃料電池モジュール組立体。 - 【請求項８】２つの平行な空間的に分離した導電性の平
坦部材を有し、フラットスタックパッケージとして前記
直列接続されたｎ個の燃料電池モジュールを収容する手
段であって、前記２つの平坦部材の一方の平坦部材は前
記直列接続された燃料電池モジュールの一方の端の燃料
電池モジュールの前記第１の電極構造に接続されている
前記集電体と電気的に接続しており、他方の平坦部材は
前記直列接続された燃料電池モジュールの他方の端の燃
料電池モジュールの前記第２の電極構造に接続されてお
り、さらに前記収容手段は前記燃料および前記酸化剤を
取り込み、燃料電池反応生成物を放出することができる
開口部を有する収容手段 をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料電
池モジュール組立体。 - 【請求項９】前記直列接続されたｎ個の燃料電池モジュ
ールが渦巻式パッケージをなすように巻かれ、前記渦巻
式パッケージ内に、前記集電体と前記第２の電極構造の
一方に接触して導電性部材を備えて前記記渦巻式パッケ
ージの一方の出力端子を構成し、かつ、前記渦巻式パッ
ケージの外側の表面が他方の出力端子を構成することを
特徴とする請求項１記載の燃料電池モジュール組立体。
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