JP4464960B2 - 燃料電池 - Google Patents

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Description

本発明は燃料電池に関し、特に燃料電池の構成単位である燃料電池セルを複数個接続して出力電圧を高めた燃料電池に関する。
近年の携帯情報機器は、小型化、軽量化、高速化、高機能化などが一段と進んでいる。また情報機器装置の発展に伴い、その電源となる電池も小型・軽量・高容量化が着実に進んできた。現在の携帯電話機や携帯型コンピュータシステム(ノートＰＣ)など携帯情報機器における最も一般的な駆動電源はリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は実用化当初から高い駆動電圧と電池容量を持ち、携帯電話装置の進歩に併せるように性能改善が図られてきた。しかし、リチウムイオン電池の性能改善にも限界があり、今後も高機能化が進む携帯情報装置の駆動電源としての要求をリチウムイオン電池では満足できなくなりつつある。
このような状況のもと、リチウムイオン電池に変わる新たなエネルギーデバイスの開発が期待されている。そのひとつとして燃料電池を挙げることができる。燃料電池は、負極に燃料を供給することで電子とプロトンを生成し、そのプロトンを正極に供給された酸素と反応させることで発電する装置である。このシステムの最大の特徴は燃料及び酸素を補給することで長時間連続発電が可能であり、二次電池における充電の代わりに燃料を補給することで二次電池と同様に機器電源に応用できる。また、理論エネルギー密度は、活物質換算でメタノール燃料はリチウムイオン電池の約１０倍高く、小型軽量化に甚だしく寄与可能である。このことから、燃料電池は分散電源や電気自動車用の大型の発電機としてだけでなく、ノートＰＣや携帯電話機に適用するための超小型の発電ユニットとして盛んに研究開発が行われている。
特に小型燃料電池の分野においては、燃料としてメタノール水溶液を用いた、いわゆるダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）が盛んに研究開発されている。ＤＭＦＣの場合、燃料電池の構造単位、すなわち燃料電池セルは、燃料極触媒層、固体電解質膜、空気極触媒層、およびこれらを挟むように設置された集電体などから構成される。燃料極触媒層および空気極触媒層は、主に白金系の超微粒子を炭素系担持体表面に固定してなる電極触媒から構成される。高分子固体電解質は、常温固体で固体でありながら、電解質溶液のごとくプロトンを透過・輸送することが可能な材料が用いられている。燃料電池セルは、これらの材料を層状に積層して、薄いシート状の形態をなしている。燃料極側には、燃料の貯液部を有し、一定量の燃料が接するように構成されている。
ＤＭＦＣでは燃料電池セルの出力電圧は通常０．８Ｖ以下であり、出力電流にも依存するが多くは０．３Ｖから０．６Ｖ程度の範囲である。一方、携帯情報機器の動作電圧は、１．５Ｖから１２Ｖ程度であり、燃料電池セルの出力電力に対して大きな動作電圧を有する。このため、携帯情報機器を駆動する場合にあっては、複数の燃料電池セルの燃料極と空気極を直列に接続し、電圧を高めることが提案されている。例えば、水素燃料型の燃料電池であるが、複数個のセルを平面内に配置して直列に電気的に接続し出力電圧を高めた燃料電池が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
ところで、かかる水素型燃料電池は燃料である水素ガスの燃料極への供給は、その圧力と流量をマスフローメータ等で調整さえすれば、重力の影響がほとんどないので容易に行うことができる。
しかしながら、メタノール燃料を用いる場合、重力の影響で燃料は常に燃料貯液部の下側に偏るため、配列したセルのうち、燃料極が燃料に浸されていないセルが生じる場合がある。このような場合、セルを単に直列に接続しただけでは、発電を行わないセルにより電力の供給が遮断されてしまう。
特に、携帯端末装置の電力供給源として燃料電池を用いる場合は、携帯中に燃料貯液部内の燃料の液面が三次元的に動くため、一次的な燃料欠乏のため一部の燃料電池セルの電力供給が停止し易く、その場合、燃料電池全体の電力供給が停止し、携帯端末装置の動作が瞬間的に停止してしまい、データ等が破壊されるという問題が生じる。
なお、燃料が順次供給され、常に燃料貯液部が満たされるようにするためには、複雑な機構が必要であり、その重量が増加するので、小型化、軽量化、低コスト化に問題が生じる。
特許文献１ 特開平５−３２５９９３号公報

発明の開示
そこで、本発明は上記の課題を解決した新規かつ有用な燃料電池を提供することを概括課題とする。
本発明のより具体的な目的は、小型化、軽量化が容易で、燃料電池を使用する様々な状態において電力供給停止を防止し、安定した電力供給が可能な燃料電池を提供することである。
本発明の一観点によれば、燃料極と固体電解質と空気極とからなるセルと、液体燃料が充填され、前記燃料極に該液体燃料を供給する燃料供給部と、よりなり、前記燃料供給部を形成する第１の面および第２の面において燃料供給部の一端側から他端側にｎ個の前記セルを配列した第１のセル構成体および第２のセル構成体を有する燃料電池であって、前記第１のセル構成体は、前記一端側のセルの燃料極が出力側になりかつ他端側のセルの空気極が接地側になるように前記配列の順にセルが電気的に直列接続されてなり、前記第２のセル構成体は、前記他端側のセルの燃料極が出力側になりかつ一端側のセルの空気極が接地側となるように前記配列とは逆の順にセルが電気的に直列接続されてなり、前記第１のセル構成体と第２のセル構成体は電気的に並列接続され、前記第１のセル構成体の前記一端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部と、前記第２のセル構成体の前記他端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部との間を電気的に接続してなることを特徴とする燃料電池が提供される。ここで、ｎは２以上の自然数、ｍは１〜ｎ−１のうち少なくともいずれか一つの自然数をとる。
本発明によれば、液体燃料が充填された燃料供給部の第１の面および第２の面に各々に発電単位であるセルをｎ個有する第１のセル構成体および第２のセル構成体を設け、ｎ個のセルは燃料供給部の一端側から他端側に配列してある。第１の面の第１のセル構成体ではｎ個のセルを一端側から他端側に配列の順に電気的に直列接続する。その際、一端側のセルの燃料極を出力側とし、他端側のセルの空気極を接地側となるようにセルを接続する。一方、第２の面の第２のセル構成体では、ｎ個のセルを第１のセル構成体の配列の順に対して逆になるように、すなわち他端側のセルの燃料極を出力側とし、一端側のセルの空気極が接地側になるようにセルを接続する。なお、直列接続は各々のセルの出力電圧が加算されるように接続する。さらに第１のセル構成体と第２のセル構成体とを並列接続する。さらに、ｍを１、２、…、ｎ−１の各自然数として、第１のセル構成体において、一端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部と、第２のセル構成体において、他端側からｍ個目セルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部とを電気的に接続する。すなわち、例えばｍ＝１では第１の面の一端側のセルとその次に配列されたセルとの接続部と、対角線上にある第２の面の他端側のセルとその次に配列されたセルとの接続部が接続される。
このように、第１のセル構成体および第２のセル構成体を構成するセルを各々電気的に直列接続することにより、各々のセルの出力電圧を加算した出力電圧が得られ、さらに第１のセル構成体を第２のセル構成体の接続部を上述したように接続することにより、燃料電池の設置状態や携帯時の姿勢や振動などによって燃料供給部に充填された液体燃料の液面の位置が変化し、各々ｎ個のセルのうち、燃料極の一部あるいは全部に燃料が供給されないセルが生じても、そのセルに電気的に並列接続されたセルは燃料供給部を介して対角線上に位置するのでそのセルの燃料極が燃料に接しており発電可能である。したがって、燃料電池の電力供給停止を防止し、あるいは電力低下を抑制することができ、安定した電力供給が可能である。
さらに、第１のセル構成体の前記一端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間の接続部と、前記第２のセル構成体の前記他端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間の接続部とをｍが１〜ｎ−１の各々について電気的に接続してもよい。第１のセル構成体のセルと第２のセル構成体のセルとが各々並列接続されているので、並列接続されたどちらか一方のセルの出力電力が低下あるいは０（零）となっても、他のセルへの影響が抑制され、燃料効率が向上すると共に一層安定した電力供給が可能である。
燃料供給部は厚さ方向に扁平な直方体形状をなし、前記第１のセル構成体および第２のセル構成体が対向して前記厚さ方向に位置するようにしてもよい。セルの総面積を増加することができ、燃料電池の小型化を図ることができる。
前記第１のセル構成体、第２のセル構成体、および燃料供給部の側面の各々に前記液体燃料側と外気側とを隔絶するガス透過膜よりなるガス排出部を有してもよく、ガス排出部は、第１のセル構成体、第２のセル構成体、および燃料供給部の側面の各々において、それらの長手方向の両端近傍に配置されてもよい。このようにガス排出部を配置することにより、燃料電池がどのような姿勢にあっても燃料極の発電反応により発生したＣＯ2ガス等により形成された燃料供給部の空間に少なくとも１つのガス排出部が位置するのでガス透過膜からＣＯ2ガス等を外気側に円滑に排出でき、燃料供給部内の圧力を低減できる。また、ガス透過膜は液体燃料を透過しないので燃料漏れを回避できる。その結果、圧力増加による燃料供給部や燃料電池セルの変形を防止し長期信頼性を向上できる。
さらに、ガス排出部のガス透過膜が撥水性表面を有してもよい。空気極で発電反応により発生した水分がガス透過膜上に膜状に付着することを防止してＣＯ2ガス等を円滑に排出できる。
接続部は隣接するセル同士を連結するセパレータを有し、セパレータはその一端側で一方のセルの燃料極または空気極に接触し、その他端側で他方のセルの空気極または燃料極に接触して電気的に接続してもよい。このようなセパレータにより隣接するセル間を１つの部品で接続することで部品点数を低減すると共にセル間を狭小化できるので、燃料電池を小型化できる。また、セパレータは板状材料よりなり、前記セルの配列方向についての断面形状がＺ字形をなしてもよい。板状材料とすることにより電流経路の断面積を増加してセル間の接続抵抗を低減し電圧降下を抑制できる。
燃料極、固体電解質、および空気極の積層体を囲むと共に２つの前記セパレータに燃料極側および空気極側から挟まれてなるリング状の封止部材を備えてもよい。液体燃料漏れを防止すると共にセパレータ間の電気的な短絡を防止できる。また、隣接する２つのセパレータを離隔する板状の封止部材を備えてもよい。セパレータ間の電気的な短絡を防止すると共に、隣接するセル同士を封止部材を挟む方向に応力を印加して固定でき、燃料電池の機械的強度を向上できる。
本発明の他の観点によれば、燃料極と固体電解質と空気極とからなるセルと、液体燃料が充填され、前記燃料極に該液体燃料を供給する燃料供給部と、よりなり、
前記燃料供給部を形成する第１の面および第２の面に、各々ｎ個のセルからなる第１のセル構成体および第２のセル構成体が配設され、前記第１のセル構成体は、燃料供給部の第１の端部側から、該第１の端部とは反対側の第２の端部側に前記ｎ個のセルが配列されてなり、前記第２のセル構成体は、前記第１のセル構成体のセルの配列方向と直交する、第３の端部側から該第３の端部とは反対側の第４の端部側の方向に、前記ｎ個のセルが配列されてなり、前記第１のセル構成体は、前記第１の端部側のセルの燃料極が出力側になりかつ第２の端部側のセルの空気極が接地側になるように前記配列の順にセルが電気的に直列接続されてなり、前記第２のセル構成体は、前記第３の端部側のセルの燃料極が出力側になりかつ第４の端部側のセルの空気極が接地側となるように前記配列の順にセルが電気的に直列接続されてなり、前記第１のセル構成体の前記第１の端部側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部と、前記第２のセル構成体の前記第３の端部からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部との間を電気的に接続してなることを特徴とする燃料電池（ここで、ｎは２以上の自然数、ｍは１〜ｎ−１のうち少なくともいずれか一つの自然数）が提供される。
本発明によれば、上記発明の効果と同様の効果を有し、さらに、燃料供給部に充填された液体燃料が減少した場合でも、燃料電池の設置状態や携帯時の姿勢や振動などによって燃料供給部に充填された液体燃料の液面の位置が変化しても、電気的に並列接続されたセルのいずれかは燃料極が燃料に接しているので出力電力を供給でき、したがって、燃料電池は、その並列接続されたセルを直列接続しているので、発電可能であり、出力電力を供給できる。よって、燃料電池の姿勢等や振動による燃料電池の電力供給停止を防止し、あるいは電力低下を抑制することができ、安定した電力供給が可能である。
本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池を備えた携帯端末装置の一例を示す斜視図である。 図１の携帯端末装置の概略断面図である。 電力供給を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係る燃料電池の分解斜視図である。 ガス排出部の断面図である。 燃料電池セル構成体の平面図である。 燃料電池セルの拡大断面図である。 セル構造体の拡大断面図である。 燃料電池セルの分解斜視図である。 （Ａ）は、燃料電池セルの接続状態を説明するための側面図、（Ｂ）は燃料電池セルを接続するためのリード線の展開図である。 燃料電池の等価回路図である。 実施例に係る燃料電池の姿勢と燃料供給部の燃料の液面との関係を示す図である。 （Ａ）は燃料電池の模式図、（Ｂ）は実施例に係る等価回路図、（Ｃ）は本発明によらない比較例の等価回路図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は変形例に係る燃料電池の等価回路図（その１）である。 （Ａ）〜（Ｄ）は変形例に係る燃料電池の等価回路図（その２）である。 本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の分解斜視図である。 第２の実施の形態に係る燃料電池の等価回路図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は第２の実施の形態に係る燃料電池の第１変形例の等価回路図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は第２の実施の形態に係る燃料電池の第２変形例の等価回路図である。 （Ａ）は実施例１、（Ｂ）は実施例２、および（Ｃ）は比較例１に係る燃料電池の模式図および等価回路図を示す図である。 燃料電池の傾き角と出力電圧値との関係を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池の分解斜視図である。 第３の実施の形態に係る燃料電池の等価回路図である。 （Ａ）は実施例３、および（Ｂ）は実施例４に係る燃料電池の模式図および等価回路図を示す図である。 比較例２に係る燃料電池の模式図および等価回路図を示す図である。 燃料電池の傾き角と出力電圧値との関係を示す図である。
発明を実施するための最良の態様
以下図面を参照しつつ本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池を具体的に説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る燃料電池を備えた携帯端末装置の一例を示す斜視図、図２は、図１の携帯端末装置の概略断面図である。
図１および図２を参照するに、携帯端末装置１０は、筐体１１と、筐体１１前面に配置されたペン入力部を兼ねる表示部１２、操作ボタンやカーソルボタン等の操作部１３、および入力用ペン１４と、筐体１１下部や側面部に配置された外部機器接続用コネクタ１５１５、外部電源接続用コネクタ１６と、筐体１１裏面に配置された電力供給のための燃料電池２０、燃料カートリッジ２１、昇圧回路２２等から構成されている。なお、筐体１１内には図示が省略されているが、ＣＰＵ、メモリー、周辺回路等の携帯端末装置１０を機能させるための回路やリチウムイオン２次電池などの２次電池が内蔵されている。
携帯端末装置１０は、両手で筐体１１を把持し筐体１１を斜めにして表示部１２の画像を見ながら親指で操作ボタンを押圧したり、片手で筐体１１を把持し他方の手で入力用ペン１４や指により入力パッドを兼ねる表示部１２を押圧したりして入力操作や表示部１２に表示された情報を読んだりする。また、移動しながら携帯端末装置１０を操作したりすることもある。後ほど詳しく説明するが本実施の形態の燃料電池２０はそのような状態であっても安定して電力供給を行うことができる。
燃料電池２０は、筐体１１の裏面に燃料カートリッジと共に係止されており、燃料カートリッジからメタノール水溶液などの燃料が供給され発電を行い、携帯端末装置１０の電力供給源として機能する。なお、図示は省略するが、筐体１１の裏面には通気孔が多数形成されている。燃料電池２０が消費する空気や発生するＣＯ2や水蒸気を円滑に流通させるためである。
図３は、電力供給を示すブロック図である。図３を参照するに、電力供給部２３はメタノール水溶液等の燃料が充填された燃料カートリッジ２１と、燃料カートリッジ２１から供給された燃料を使用して発電を行う燃料電池２０からなり、本体部２４は、燃料電池２０から供給された電力の電圧を負荷部２５が機能する電圧に昇圧する昇圧回路２２と、昇圧回路２２から電力が供給され携帯端末装置１０の各種機能を行う負荷部２５と、余剰の電力を充電するリチウムイオン電池等の内蔵二次電池２６等から構成されている。なお、外部電源から負荷部２５あるいは内蔵二次電池２６等に電力が供給される。
燃料カートリッジ２１は、メタノール等に耐性のあるプラスチック、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂を用いることができる。例えば後述する燃料供給部３２の筐体と同様の材料からなる。燃料カートリッジ２１中の燃料は燃料カートリッジ２１と燃料電池２０との間に設けられた燃料導入路を通じて供給される。燃料の供給は、携帯端末装置１０を手で振るなどして送出する。これは簡便かつ電力を消費しない点で好適である。もちろんソレノイド式、ダイアフラム式、バリスタ式などのミニポンプを燃料導入路に設けて徐々に、燃料電池２０に送出してもよい。
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池の分解斜視図である。図４を参照するに、燃料電池２０は、大略して、燃料供給部３２と、燃料供給部３２を挟むように対向して配置された燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６、ＣＢ１〜ＣＢ６が配列された燃料電池セル構成体３１Ａ、３１Ｂから構成されている。
燃料供給部３２は、燃料電池セル構成体３１Ａ、３１Ｂが取り付けられる面が開口する枠状のプラスチックからなる筐体からなり、側面には図示されない燃料カートリッジから燃料が供給される燃料導入路３３と、後述する燃料極により発生したＣＯ2ガスを排出するガス排出部３４と、燃料電池セルを電気的に接続するセル接続部３５などから構成されている。
燃料供給部３２の筐体の材料としては、メタノール等のアルコール耐性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂を用いることが好ましい。
燃料導入路３３は、図示されない燃料カートリッジに接続される。その断面を例えば長楕円形状とし、燃料電池２０の小型化において燃料供給部３２の厚さが制限される中で十分な断面積がとれ、燃料カートリッジから一時に燃料を導入する際に容易である点で好ましい。なお、燃料の逆流を防止するために燃料導入路３３にバルブ等の燃料遮断部材を設けてもよい。
図５は、ガス排出部の拡大断面図である。図５を参照するに、ガス排出部３４は、例えば図４の燃料供給部３２の側面に形成された開口部３４ａに、外気側から燃料側にむけてその側面が接するように突き当てたガス透過膜３８と、ガス透過膜３８を押さえて固定すると共に燃料側から外気側にガスを流通させる開口部３９ａが形成された固定部材３９から構成され、固定部材３９は接着剤等により固定されている。
ガス透過膜３８は多孔質材料からなりガスと液体を分離することができ、液体は透過せずにガスのみを透過することができる。すなわち燃料側に滞留するガスを外気側に透過すると共に、燃料のメタノール水溶液は遮断し、漏洩することがない。
多孔質材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびポリメチルペンテン等のポリオレフィン類、ポリテトラエチレン、ポリビニリデンフルオライド、およびパーフルオロアルキル樹脂等のフッ素樹脂類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル類、セルロースおよびその誘導体、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等を用いることができる。
また、ガス透過膜３８は撥水性を有することが好ましい。空気極側で発生する水分等がガス透過膜３８表面に膜状に付着することを防止してガス排出効果の劣化を防止できる。撥水性は材料自身が表面撥水性を有していてもよいし、ジメチルジクロルシランなどの撥水化剤などを材料表面のカルボキシル基等に作用させたり、フッ素樹脂系などの撥水性材料をコーティングしたりしてもよい。なお、ガス排出部は燃料電池セル構成体３１Ａ、３１Ｂにも略同様の構造を有して設けられる。
図４に戻り、ガス排出部３４は、燃料供給部３２の側面およびに燃料電池セル構成体３１Ａ、３１Ｂ、すなわち燃料供給部３２の総ての面（６つの面）に設けられる。このように配置することによって、燃料電池２０の姿勢がどのような姿勢であっても、発電により燃料極において発生したＣＯ2等を外部に排出することができ、燃料供給部３２内の圧力を低減する。すなわち、燃料供給部３２内にＣＯ2等が滞留する空間は燃料電池２０の姿勢に応じて６つの面の少なくともいずれかと接するので、ガス排出部３４を６つの面の総てに設けることにより常にＣＯ2等を排出することができる。
ガス排出部３４はそれぞれの面において複数個設けることが好ましく、特に面の長手方向の両端近傍に設けることが好ましい。燃料電池２０を直立あるいは平置きの状態からわずかに傾けると燃料供給部３２内の空間が隅に移動するので、効率良くＣＯ2等を排出することができる。
燃料電池セル構成体３１Ａ、３１Ｂは、本実施の形態では各々６個の燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６、ＣＢ１〜ＣＢ６（以下燃料電池セルを特に区別する必要がある場合以外は「ＣＡ、ＣＢ」と総称する。）から構成され、燃料供給部３２の幅方向（Ｘ方向）に長い形状の燃料電池セルＣＡ、ＣＢが、燃料供給部３２の長手方向（Ｙ方向）に配列されている。燃料電池セルＣＡ、ＣＢの燃料極は燃料供給部３２側に面して配置され、空気極は外面側に面して配置される。燃料電池セルＣＡ、ＣＢは後程詳述する空気極／固体電解質膜／燃料極からなるセル構造体をセパレータ４０ａ、４０ｂが挟んで形成される。
セパレータ４０ａ、４０ｂには、外気側に通気孔３６ａ、燃料供給部３２の燃料側に燃料導入孔３６ｂが多数形成されている。燃料電池２０は自呼吸式であるので、通気孔３６ａを通じて外部から空気が自然拡散により空気極に供給される。また、燃料は、燃料供給部３２に充填された燃料が燃料導入孔３６ｂを通じて自然拡散により燃料極に供給される。
図６は、燃料電池セル構成体の平面図である。図６を参照するに、燃料電池セル構成体３１Ａは、大略して、６個の燃料電池セルＣＡの各々にセパレータ４０ａ、４０ｂと、セパレータ４０ａ、４０ｂに挟まれたセル構造体４１とから構成されている。セパレータ４０ａ、４０ｂに形成された通気孔３６ａはセル構造体４１に対応して配置されている。通気孔３６ａの開口面積の総和は、セル構造体４１の面積に対して１０％〜９５％（好ましくは２０％〜７０％）の範囲に設定する。
また、図示が省略されているが、燃料極側の燃料導入孔も空気極側と同様に配置されている。燃料極への燃料の接触を良好とすると共に、図７において示すセル構造体の外側に設けられたシール部材により燃料の漏洩を防止する。
図７は燃料電池セルの拡大断面図、図８はセル構造体の拡大断面図、図９は燃料電池セルの分解斜視図である。
図７〜図９を参照するに、燃料電池セルＣＡ１、ＣＡ２は、２つのセパレータ４０ａと４０ｂ、あるいは４０ａと４０ａとの間にセル構造体４１が配置され、セル構造体４１を囲むようにリング状シール部材４３とさらに外側に板状シール部材４４が配置されている。
セル構造体４１は、燃料側から、燃料極集電体４５、燃料極触媒層４６（燃料極集電体４５と燃料極触媒層４６の積層体を燃料極４７と呼ぶ。）、固体電解質膜４８、空気極触媒層４９、空気極集電体５０（空気極触媒層４９と空気極集電体５０の積層体と空気極５１と呼ぶ。）がこの順で積層されている。
燃料極集電体４５および空気極集電体５０は、Ｎｉ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の耐蝕性の高い合金のメッシュからなる。燃料極集電体４５および空気極集電体５０はセパレータがその機能を兼ねる場合は省略してもよい。燃料極触媒層４６は、ＰｔやＰｔ−Ｒｕ合金の微粒子触媒、炭素粉末、および固体電解質膜４８を構成する高分子をカーボンペーパなどの多孔質導電膜に塗布したものである。空気極触媒層４９は燃料極触媒層４６と同様の材料からなる。固体電解質膜４８は、プロトンを透過し輸送することが可能な高分子固体電解質膜、例えばポリパーフルオロスルホン酸系の樹脂膜、具体的にはナフィオン（登録商標）ＮＦ１１７（デュポン社製商品名）を用いることができる。
燃料極４７では、燃料極触媒層４６の触媒表面でＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ−の反応が生じる。発生したプロトン（Ｈ+）は固体電解質膜４８を伝導し、空気極５１に到達する。空気極５１では、空気中の酸素と、プロトン（Ｈ+）と、隣接するセルの燃料極４７で発生した電子（ｅ−）とが空気極触媒層４９の触媒表面で、３／２Ｏ2＋６Ｈ+＋６ｅ-→３Ｈ2Ｏの反応を生じる。これらの反応のプロトンおよび電子の流れにより電力が発生し、さらに燃料極４７ではＣＯ2、空気極５１ではＨ2Ｏが発生する。ここで、燃料はメタノール水溶液が用いられ、メタノール水溶液の濃度は５ｖｏｌ％〜６９ｖｏｌ％の範囲に設定される。また、メタノールの代わりにジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール、エチレングリコール等を用いていもよい。
リング状シール部材４３および板状シール部材４４は強酸に対して耐性のある例えばニトリルゴム、フッ素ゴム、クロロブレンゴムからなる。リング状シール部材４３は、全体形状は枠状でもよく環状でもよく、その断面は楕円や円や矩形のいずれでもよい。上下の２つのセパレータ４０ａ、４０ｂにより押圧された際にシール材とセパレータ４０ａ、４０ｂとの間に隙間が生じ難い点で、断面は楕円あるいは円であることが好ましい。リング状シール部材４３はセル構造体４１を囲むように配置され、図７に示すように、燃料導入孔３６ｂを通過して燃料極４７に浸漬した燃料が横方向に漏洩することを防止する。
また、板状シール部材４４は、リング状シール部材４３の外側に隣接するセパレータ４０ａ−４０ｂ間および４０ａ−４０ａ間に配置され、セパレータ同士が電気的に短絡するのを防止すると共に、図７においてセパレータ４０ａ−４０ｂ間あるいは４０ａ−４０ａ間の横方向の力を吸収して連結性を高め燃料電池セル構成体ひいては燃料電池の機械強度を向上する。
セパレータ４０ａ、４０ｂは、例えば板厚が約１ｍｍのＳＵＳ３１６からなる。セパレータ４０ａ、４０ｂの表面には接触抵抗を低減し、良好な濡れ性を有する点で金メッキ被膜を形成してもよい。また、燃料電池セル構成体３１Ａの両端の燃料電池セルＣＡ１、ＣＡ６には断面形状がＬ字形のセパレータ４０ｂが用いられ、隣接する燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６間には断面形状が略Ｚ字形のセパレータが用いられる。略Ｚ字形のセパレータ４０ａは、例えば図７に示すように、隣接する燃料電池セルＣＡ１、ＣＡ２において、燃料電池セルＣＡ１の空気極５１と燃料電池セルＣＡ２の燃料極４７に接し、これらを電気的に接続する。このセパレータ４０ａは電流が流れる方向に対して幅広であるので断面積が大きく接続抵抗を低減でき、空気極５１−燃料極４７間の電圧降下を低減できる。
図１０（Ａ）は燃料電池セルの接続状態を説明するための側面図、（Ｂ）は燃料電池セルを接続するためのリード線の展開図である。
図１０（Ａ）を参照するに、燃料電池セル構成体３１Ａを構成するＣＡ、ＣＢは、燃料電池セルＣＡ１の空気極側を出力側として、ＣＡ１の燃料極／ＣＡ１の空気極−ＣＡ２の燃料極／ＣＡ２の空気極−ＣＡ３の燃料極／…／ＣＡ５の空気極−ＣＡ６の燃料極／ＣＡ６の空気極の順、すなわち燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の配列の順で電気的に直列に接続されている。ここで「−」の記号は上述した略Ｚ字形のセパレータ４０ａにより接続されていることを示し、「／」はセル構造体を示している。
一方、燃料電池セル構成体３１Ａに対向する燃料電池セル構成体３１Ｂでは、ＣＢ６の燃料極を出力側として、ＣＢ６の燃料極／ＣＢ６の空気極−ＣＢ５の燃料極／ＣＢ５の空気極−ＣＢ４の燃料極／…／ＣＢ２の空気極−ＣＢ１の燃料極／ＣＡ１の空気極の順、すなわち燃料電池セルの配列とは逆の順で電気的に直列接続されている。すなわち、これらの直列接続の方向は、燃料電池セル構成体３１ＡにおけるＣＡ１の燃料極からＣＡ６の空気極への方向と、燃料電池セル構成体３１ＢにおけるＣＢ６の燃料極からＣＢ１の空気極への方向とが互いに逆方向になるように接続されている。
さらに、燃料電池セル構成体３１Ａの燃料電池セルＣＡと燃料電池セル構成体３１Ｂの燃料電池セルＣＢとの接続関係は、対角線上に対向する燃料電池セルを並列に接続する。すなわち、対角線上に対向するＣＡ１とＣＢ６、ＣＡ２とＣＢ５、ＣＡ３とＣＢ４、ＣＡ４とＣＢ３、ＣＡ５とＣＢ２、およびＣＡ６とＣＢ１の空気極が共通となるように電気的に接続されている。
具体的には、図１０（Ａ）に示すように燃料供給部３２の一側面にセル接続部３５を設け、総て空気極側を、ＣＡ２とＣＢ５とをリード線ＬＤ２により接続し、ＣＡ４とＣＢ３とをリード線ＬＤ１により接続し、ＣＡ６とＣＢ１とをリード線ＬＤ３により接続する。また、図示は省略されているが、燃料供給部３２の他の側面にも同様のセル接続部３５が設けられ、総て空気極側を、ＣＡ１とＣＢ６、ＣＡ３とＣＢ４、ＣＡ６とＣＢ１とが同様にリード線により電気的に接続されている。また、図１０（Ｂ）の展開図に示すように、セル接続部３５は、両端にセパレータ４０ａ、４０ｂの空気極側に接続するヒンジ部が形成されたリード線ＬＤ１〜ＬＤ３と、積層されるリード線間に電気的絶縁のための例えばポリイミドフィルム等の絶縁フィルムＩＦ１、ＩＦ２が挟まれた構成となっている。
リード線ＬＤ１〜ＬＤ３は幅が例えば３〜１０ｍｍ、厚さが１００μｍのＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６のからなる。リード線は電圧降下を抑制する点で厚い程よい。
図１１は燃料電池の等価回路図である。ここで燃料極を「ｆ」で空気極を「ａ」で示している。図１１を参照するに、図１０において説明したようにリード線ＬＤ１〜ＬＤ３により３組の燃料電池セルＣＡ２−ＣＢ５、ＣＡ４−ＣＢ３、ＣＡ６−ＣＢ１の空気極を電気的に接続し、図１０において図示を省略したリード線ＬＤ４〜ＬＤ５により残り３組ＣＡ１−ＣＢ６、ＣＡ３−ＣＢ４、ＣＡ５−ＣＢ２の燃料電池セルの空気極を電気的に接続する。このように接続することにより、対角線上に対向する燃料電池セルを並列に接続できる。
図１２は本発明の一実施例に係る燃料電池の姿勢と燃料供給部の燃料の液面との関係を示す図である。
図１２（Ａ）に示すように、燃料電池が直立状態において、燃料の液面が燃料電池セルＣＡ６、ＣＢ６の位置より下がってしまうと、燃料電池セルＣＡ６、ＣＢ６の燃料極に燃料５２が供給されない状態になり発電することができない。この場合、図１１を参照すると、ＣＡ６はＣＢ１と並列に接続されており、ＣＢ６はＣＡ１と並列に接続されているので、ＣＢ１、ＣＡ１が発電を行うことにより、燃料電池全体では出力電圧が生じ出力電力を外部に供給することができる。なお、ＣＡ６およびＣＢ６側を下にした場合であっても同様の出力電力が得られることは容易に分かる。
一方、本発明によらない比較例として、上述した並列接続の総てを行わない燃料電池の場合は、燃料電池セルＣＡ６およびＣＢ６の燃料極に燃料が供給されない状態になると、発電できず、ＣＡ６とＣＢ６において電流が遮断される。したがって、出力電力は０（零）となる。
また、図１２（Ｂ）に示すように燃料電池を平置きにした場合は、燃料の液面５２ａが燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の燃料極側の下方になり、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６に燃料５２が供給されない状態になる。しかし、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の出力電圧が０であっても、燃料電池セルＣＢ１〜ＣＢ６は正常に発電することができ、燃料電池全体では電力供給可能である。
さらに、図１２（Ａ）の直立した状態から図１２（Ｂ）の平置きに回転してする場合は、ＣＡ５やＣＢ５の一部分にも短時間であるが燃料が供給されない状態が生じる。この場合であっても、図１２（Ａ）と同様に、ＣＡ５、ＣＢ５のそれぞれと並列接続されたＣＢ２、ＣＡ２は燃料が正常に供給されているので、出力電圧の低下を抑制することができる。
さらに、本発明の効果を説明するために例を挙げて説明する。
図１３（Ａ）は燃料電池の模式図、（Ｂ）は実施例に係る等価回路図、（Ｃ）は本発明によらない比較例の等価回路図である。
図１３（Ａ）を参照するに、２つの面に燃料電池セルがそれぞれ３個配置された燃料電池を例とする。すなわち、一方の面にＣＡ１〜ＣＡ３の燃料電池セルが順に配列され、他方の面にＣＢ１〜ＣＢ３の燃料電池セルがＣＡ１〜ＣＡ３と同様の順で配列されている。図１３（Ａ）の右側に示すように、この燃料電池をやや傾けた姿勢とした場合を仮定し、燃料５２の液面５２ａが燃料電池セルＣＡ１、ＣＢ１の燃料極を横切り、ＣＡ１とＣＢ１はそれぞれ燃料極の面積の５０％しか燃料が供給されない状態とする。
図１３（Ｂ）を参照するに、本発明の実施例として、燃料電池６０は、ＣＡ１〜ＣＡ３の方向、およびＣＢ３〜ＣＢ１の方向に燃料極から空気極へと電気的に直列接続されており、ＣＡ１とＣＢ３、ＣＡ２とＣＢ２、ＣＡ３とＣＢ１とがそれぞれ電気的に並列接続されている。燃料電池セルが発電を行っている面積をそれぞれの燃料電池セル、および並列接続を合成した燃料電池セル（図の右側）について合わせて記載した。ここで、１つの燃料電池セルの燃料極の面積に対して１００％の燃料が供給されている場合を１．０とし、５０％の場合を０．５とした。
一方、図１３（Ｃ）を参照するに、本発明によらない比較例として、燃料電池１００は、ＣＡ１〜ＣＡ３の方向、およびＣＢ１〜ＣＢ３の方向に燃料極から空気極へと電気的に直列接続されており、ＣＡ１とＣＢ１、ＣＡ２とＣＢ２、ＣＡ３とＣＢ３とがそれぞれ電気的に並列接続されている。比較例についても実施例と同様に、燃料電池セルが発電を行っている面積を記載した。
ここで、上述したようにＣＡ１とＣＢ１はそれぞれ燃料極の面積の５０％しか燃料が供給されない状態として、定電流放電を行った場合の出力電圧を実施例の燃料電池と比較例の燃料電池とで比較する。
燃料電池セルは、出力電圧をＶ、開放電圧（出力端が開放の場合）をＶ0、電流密度をＪ（例えば単位としてＡ／ｃｍ2）とすると、電流が流れている場合の出力電圧はＶ＝Ｖ0＋ａ×Ｊ …（１）の関係を有する。ここで、ａは定数であり、電流密度Ｊに対して出力電圧Ｖが変化する割合を示し、負の値である。また、Ｊ＝Ｉ／Ｓ…（２）である。Ｉは燃料電池の出力電流を表す。出力電流Ｉは一定であるから、（２）式から燃料電池セルの燃料が浸漬している燃料極の面積Ｓに対して電流密度Ｊは反比例する。
従って、燃料が浸漬している燃料極の面積Ｓが２．０の燃料電池セル場合の電流密度Ｊを１．０とすると、Ｓ＝１．５の場合はＪ＝１．３３、Ｓ＝１．０の場合はＪ＝２．０となる。このＳとＪの関係および上記（１）式の関係を用いて、図１３（Ｂ）に示す実施例および図１３（Ｃ）に示す比較例の出力電圧Ｖを求めると、
実施例：Ｖ＝３Ｖ0＋３．６６ａ
比較例：Ｖ＝３Ｖ0＋４．０ａ
となる。上述したようにａは負数であるので、定電流放電の場合、実施例の出力電圧は比較例の出力電圧より高く、本発明の接続方法が比較例よりも優れていることが分かる。実際に出力電圧と電流密度の関係を用いると、Ｖ0＝１．５Ｖ、ａ＝−０．５のとき、実施例の出力電圧は２．６７Ｖ、比較例の出力電圧は２．５０Ｖとなり、実施例の方が出力電圧が７％も高くなり、同じ燃料量であっても本実施例は出力電圧が高く優れていることが分かる。
次に本実施の形態の変形例として、図１１に示した燃料電池の接続の変形例について説明する。
図１４および図１５は第１の実施の形態の変形例に係る燃料電池の等価回路図である。図中、上述した図１１で説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１４（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、燃料電池は、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の燃料電池セル間の接続部と、燃料電池セルＣＢ１〜ＣＢ６の燃料電池セル間の接続部とが１カ所だけ電気的に接続されている。この接続部間の接続は、図１４（Ａ）ではＣＡ１−ＣＡ２間接続部とＣＢ５−ＣＢ６間接続部とがリード線ＬＤ６により、図１４（Ｂ）ではＣＡ２−ＣＡ３間接続部とＣＢ４−ＣＢ５間接続部とがリード線ＬＤ２により、図１４（Ｃ）ではＣＡ３−ＣＡ４間接続部とＣＢ３−ＣＢ４間接続部とがリード線ＬＤ４により電気的に接続されている。例えば、図１４（Ｂ）に対応する具体例としては、図１０において、燃料供給部３２を挟んで配置されたセルのうち、燃料電池セルＣＡ２の空気極（のセパレータ４０ａ）と燃料電池セルＣＢ５の空気極（のセパレータ４０ａ）がリード線ＬＤ２により接続され、リード線ＬＤ１（この図では省略されているＬＤ４〜ＬＤ６）が設けられない場合である。
このような接続状態において、例えば図１２（Ａ）に示す燃料電池が直立状態で燃料の液面が燃料電池セルＣＡ６、ＣＢ６の位置より下がった場合を考えると、燃料電池セルＣＡ６、ＣＢ６の燃料極に燃料５２が供給されない状態になり発電することができない。このような場合であっても図１４（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの場合も、燃料電池は発電可能な燃料電池セルにより出力側と接地側が電気的に接続されている。したがって、燃料電池の供給電力が停止することはない。また、図１２（Ｂ）に示す平置き状態でも同様である。さらに、図１４（Ａ）〜（Ｃ）以外にＣＡ４−ＣＡ５間接続部とＣＢ２−ＣＢ３間接続部との電気的接続、ＣＡ５−ＣＡ６間接続部とＣＢ１−ＣＢ２間接続部との電気的接続でも同様に燃料電池の供給電力が停止することはない。このように、燃料電池セルＣＡ１から燃料電池セルＣＡ６の方向に数えてｍ番目とｍ＋１番目の燃料電池セル間接続部と、燃料電池セルＣＢ６から燃料電池セルＣＢ１の方向に数えてｍ番目とｍ＋１番目の燃料電池セル間接続部とを１カ所だけ接続することにより、燃料の液面が変化して発電できない燃料電池セルが生じても、並列接続の燃料電池セルにより燃料電池からの電力供給が停止することはなく、電力低下を抑制することができる。
また、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の燃料電池セル間の接続部と、燃料電池セルＣＢ１〜ＣＢ６の燃料電池セル間の接続部との間が２カ所あるいは３カ所で接続された場合も、燃料の液面の位置が変化しても同様に電力供給が停止することはない。このように接続箇所を増加すると、図１４に示した１カ所で接続した場合より電力供給に寄与する燃料電池セルが増え燃料効率が増加する。したがって、図１１に示した総ての接続部間を接続する接続方法が特に好ましい。なお、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示す接続箇所に限定されず、各々の図について対称の位置を接続しても同様の効果が得られる。次に、実際に燃料電池を作製した実施例を説明する。
［実施例］
実施例に係る燃料電池は、図４および図８で示される燃料電池の構成と同様に各々の面に６個の燃料電池セルを配列し、燃料電池セルの１個のセル構造体の面積を３ｃｍ2とした。また、燃料電池セル間の接続は図１１に示す等価回路図と同様にした。セル構造体には、下記の材料を用いた。
燃料極触媒層：Ｐｔ−Ｒｕ合金担持触媒ＴＥＣ６１Ｅ５４（田中貴金属社製）
空気極触媒層：白金担持触媒ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ（田中貴金属社製）
固体電解質膜：固体電解質ナフィオン（登録商標）ＮＦ１１７（デュポン社製商品名）
燃料：１０ｖｏｌ％メタノール水溶液
燃料カートリッジから燃料供給部に１０ｖｏｌ％メタノール水溶液を充填し、燃料電池を図１２（Ａ）に示す直立の状態で燃料極の全面積の９５％に燃料が供給される状態にし、燃料電池を直立状態、平置き状態（図１２（Ｂ）に示す状態）、傾けた状態の各々の状態で出力電力を評価した。
出力電力は、直立状態では０．７２Ｗ、平置きでは０．３６Ｗ、傾けた状態では０．３６Ｗ〜０．７２Ｗの出力電力値を示し、最小の出力電力は０．３６Ｗであり、どのような状態でも出力電圧が０にならなかった。このことから、電力供給停止の発生を防止する信頼性の高い燃料電池であることが分かる。
（第２の実施の形態）
図１６は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の分解斜視図、図１７は、第２の実施の形態に係る燃料電池の等価回路図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１６および図１７を参照するに、燃料電池６０は、大略して、燃料供給部３２と、燃料供給部３２を挟むように対向して配置された、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６および燃料電池セルＣＣ１〜ＣＣ６の各々が配列された燃料電池セル構成体３１Ａおよび燃料電池セル構成体６１Ｂから構成されている。燃料電池６０は、燃料電池セル構成体６１Ｂの燃料電池セルＣＣ１〜ＣＣ６の配列の方向（Ｘ軸方向）が、対向して設けられた燃料電池セル構成体３１Ａの燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の配列の方向（Ｙ軸方向）に対して垂直となるように構成され、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６と燃料電池セルＣＣ１〜ＣＣ６との並列接続の接続関係が異なる以外は、第１の実施の形態に係る燃料電池とほぼ同様に構成される。なお、燃料電池セルＣＣ１〜ＣＣ６は、第１の実施の形態の燃料電池セルＣＢ１〜ＣＢ６の配列方向を変えた以外は同様に構成されている。
燃料電池セル構成体３１Ａ、６１Ｂは、各々の燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６、ＣＣ１〜ＣＣ６が配置の順序に電気的に直列に接続されている。具体的には、燃料電池セル構成体３１Ａは、燃料電池セルＣＡ１の燃料極側を出力側として、ＣＡ１の燃料極／ＣＡ１の空気極−ＣＡ２の燃料極／ＣＡ２の空気極−ＣＡ３の燃料極／…／ＣＡ５の空気極−ＣＡ６の燃料極／ＣＡ６の空気極の順、すなわち燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の配列の順に電気的に直列接続されている。ここで「−」の記号は上述した略Ｚ字形のセパレータ４０ａにより接続されていることを示し、「／」はセル構造体４１を示している。
一方、燃料電池セル構成体３１Ａに対向する燃料電池セル構成体６１Ｂでは、ＣＣ１の燃料極を出力側として、ＣＣ１の燃料極／ＣＣ１の空気極−ＣＣ２の燃料極／ＣＣ２の空気極−ＣＣ３の燃料極／…／ＣＣ５の空気極−ＣＣ６の燃料極／ＣＡ６の空気極の順、すなわち燃料電池セルの配列の順に電気的に直列接続されている。
さらに、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６と燃料電池セルＣＣ１〜ＣＣ６との並列接続関係は、図１７に示すようにＣＡ１とＣＣ１、ＣＡ２とＣＣ２、ＣＡ３とＣＣ３、ＣＡ４とＣＣ４、ＣＡ５とＣＣ５、ＣＡ６とＣＣ６とが各々並列接続されている。すなわち、２つの燃料電池セル構成体の接続部ｓａ１〜ｓａ５、ｓｃ１〜ｓｃ５は、出力側からｍ番目の接続部ｓａｍとｓｃｍ（ｍ＝１〜５）同士が互いに接続されている。
このように燃料電池セルを配置し接続することで、例えば燃料が燃料極の面積の１／３程度の量に減少した場合であっても、図１６に示す燃料電池を、燃料電池セルＣＡ６側を上にして燃料電池セル構成体３１Ａ、６１Ｂが鉛直になるように直立したときに、燃料電池セルＣＡ１およびＣＡ２に加え、燃料電池セルＣＣ１〜ＣＣ６は燃料極が燃料に接し、また、燃料電池セルＣＣ６側を上にして燃料電池セル構成体３１Ａ、６１Ｂが鉛直になるように直立したたときにも、燃料電池セルＣＣ１およびＣＣ２に加え、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６は燃料極が燃料に接する。したがって、並列接続された燃料電池セルのいずれかは燃料極が燃料に接しているので、並列接続された燃料電池セルを直列接続した燃料電池は、電力供給可能である。 よって、燃料電池の姿勢により燃料供給部に充填された液体燃料の液面の位置が変化しても、並列接続された燃料電池セルのいずれかは燃料極が燃料に接し、電力供給が行われ、燃料電池は、並列接続された燃料電池セルを直列接続して構成されているので、燃料電池の姿勢が変化しても、電力供給停止を回避できる。
なお、燃料電池セル構成体３１Ａ、６１Ｂを構成する燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６、ＣＣ１〜ＣＣ６、燃料供給部３２等は上述した第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
図１８は、（Ａ）〜（Ｃ）は本実施の形態に係る燃料電池の第１変形例の等価回路図である。図１８（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、燃料電池は、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の燃料電池セル間の接続部ｓａ１〜ｓａ５と、燃料電池セルＣＣ１〜ＣＣ６の燃料電池セル間の接続部ｓｃ１〜ｓｃ５とが１カ所だけ電気的に接続されている。この接続部間の接続は、図１８（Ａ）ではＣＡ１−ＣＡ２間接続部ｓａ１とＣＣ１−ＣＣ２間接続部ｓａ２とが電気的に接続され、図１８（Ｂ）ではＣＡ２−ＣＡ３間接続部とＣＣ４−ＣＣ５間接続部電気的に接続され、図１８（Ｃ）ではＣＡ３−ＣＡ４間接続部とＣＣ３−ＣＣ４間接続部とが電気的に接続されている。すなわち、２つの燃料電池セル構成体の出力側からｍ番目（ｍ＝１〜５のうちいずれか１つの接続部）の接続部同士が互いに接続されている。
図１９は（Ａ）〜（Ｄ）は第２の実施の形態に係る燃料電池の第２変形例の等価回路図である。図１９（Ａ）〜（Ｄ）を参照するに、燃料電池は、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の燃料電池セル間の接続部ｓａ１〜ｓａ５と、燃料電池セルＣＣ１〜ＣＣ６の燃料電池セル間の接続部ｓｃ１〜ｓｃ５とが２カ所あるいは３カ所だけ電気的に接続されている。これらの接続部間の接続は、２つの燃料電池セル構成体の出力側からｍ番目（ｍ＝１〜５のうちいずれか１つの接続部）の接続部同士が２カ所あるいは３カ所が互いに接続されている。
図１８（Ａ）〜（Ｃ）または図１９（Ａ）〜（Ｄ）に示す第１変形例または第２変形例のように燃料電池セルを並列接続することで、本実施の形態と同様の効果、すなわち燃料電池の姿勢により燃料供給部に充填された液体燃料の液面の位置が変化しても電力供給停止を回避できる。なお、本実施の形態、第１変形例、および第２変形例では、燃料電池セル構造体が６個の燃料電池セルを備える場合を例として挙げたが、燃料電池セルは、２個、あるいは、３個から５個、７個以上のいずれであってもよく、本実施の形態、第１変形例、および第２変形例と同様の効果を奏する。
また、燃料電池セル構造体は、正方形の形状であることが好ましい。燃料電池の姿勢に対して電力供給停止を一層回避できると共に燃料電池の出力電圧の変化が抑制される。
次に実施例に係る燃料電池の姿勢と出力電力との関係について説明する。比較のために第１の実施の形態に係る実施例、本発明によらない比較例を合わせて説明する。
図２０（Ａ）は実施例１、（Ｂ）は実施例２、および（Ｃ）は比較例１に係る燃料電池の模式図および等価回路図を示す図である。図２０（Ａ）は第２の実施の形態に係る実施例（実施例１）、図２０（Ｂ）は第１の実施の形態に係る実施例（実施例２）、図２０（Ｃ）は本発明によらない比較例（比較例１）を示している。実施例１および２、比較例１の燃料電池は、一方の面に３個の燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ３、ＣＢ１〜ＣＢ３またはＣＣ１〜ＣＣ３が配置された構成とし、各々の図の右側に等価回路を示し、その電気的な接続関係を表す。
図２０（Ａ）を参照するに、第２の実施の形態に係る実施例１の燃料電池は、燃料供給部（不図示）の一方の面にＣＡ１〜ＣＡ３の燃料電池セルが上から下に順に配列され、他方の面にＣＣ１〜ＣＣ３の燃料電池セルがＣＡ１〜ＣＡ３の配列方向に対して垂直方向に配列されている。さらに、実施例１の燃料電池は、ＣＡ１〜ＣＡ３とＣＣ１〜ＣＣ３が各々この順に電気的に直列接続され、ＣＡ１とＣＣ１、ＣＡ２とＣＣ２、ＣＡ３とＣＣ３が各々電気的に並列接続されている。
また、図２０（Ｂ）を参照するに、第１の実施の形態に係る実施例２の燃料電池は、燃料供給部（不図示）の一方の面にＣＡ１〜ＣＡ３の燃料電池セルが上から下に順に配列され、他方の面にＣＢ１〜ＣＢ３の燃料電池セルがＣＡ１〜ＣＡ３と同じ方向に順に配列されている。さらに、実施例２の燃料電池は、ＣＡ１〜ＣＡ３がこの順に、ＣＢ１〜ＣＢ３が逆の順に電気的に直列接続され、ＣＡ１とＣＢ３、ＣＡ２とＣＢ２、ＣＡ３とＣＢ１が各々電気的に並列接続されている。
また、図２０（Ｃ）を参照するに、本発明によらない比較例１の燃料電池は、燃料供給部（不図示）の一方の面にＣＡ１〜ＣＡ３の燃料電池セルが上から下に順に配列され、他方の面にＣＢ１〜ＣＢ３の燃料電池セルがＣＡ１〜ＣＡ３と同じ方向に順に配列されている。さらに、実施例２の燃料電池は、ＣＡ１〜ＣＡ３およびＣＢ１〜ＣＢ３がこの順に直列接続され、ＣＡ１とＣＢ１、ＣＡ２とＣＢ２、ＣＡ３とＣＢ３が各々並列接続されている。
燃料電池の出力電圧を算出するために、燃料電池構成体の大きさを縦１２ｃｍ、横９ｃｍ、すなわち燃料電池セルの長辺が９ｃｍ、短辺が４ｃｍとし、各々の並列接続された燃料電池セル出力電圧ＶをＶ＝Ｖ0＋ｂ／Ｓ …（３）の関係を有するとする。ここで、開放電圧（出力端が開放の場合）をＶ0、並列接続された燃料電池セルが燃料に接している面積の和をＳ（ｃｍ2）、定数ｂは面積Ｓに対する出力電圧Ｖが変化する割合を示し、負の値である。Ｖ0＝０．４５Ｖ、ｂ＝−０．７Ｖ・ｃｍ2とする。また、図２０（Ａ）に示すように、燃料電池セルが鉛直に直立した状態から矢印方向に、燃料電池セルからなる燃料電池セル構造体が水平面に対して垂直の状態を保持したまま傾けるとし、燃料電池の傾き角θを図に示す角度とし、ＣＡ１〜ＣＡ３が水平の場合をθ＝０度、垂直になる場合をθ＝９０度とする。燃料６８は、例えば燃料が使用により減少した場合として、燃料極の全面積の１／３が燃料に接する状態とし、例えば燃料の液面６８ａは図２０（Ａ）から（Ｃ）に示したようになる。
図２１は、燃料電池の傾き角θと出力電圧値との関係を示す図である。図２１は、上記条件に基づいて、燃料電池の傾き角θが０度、３０度、４５度、および９０度の各々の状態で燃料電池の出力電圧値を算出したものである。なお、０．００Ｖは、直列接続された燃料電池セルの少なくも１つの出力電圧値が０であることを示す。
図２１を参照するに、比較例１の燃料電池は、傾き角θ＝０度、３０度、４５度において出力電圧が０．００Vであり電力供給が停止するのに対し、実施例２では、出力電圧が０．００Vになるのは０度のみであり、θ＝３０度、４５度、９０度では出力電力が得られ、電力供給が可能であり、燃料が１／３に減少した状態で比較例１よりも広い範囲で電力供給が可能であることが分かる。
さらに、実施例１では、θ＝０度、３０度、４５度、９０度の総てにおいて電力供給が可能であり電力供給停止を回避できることが分かる。
（第３の実施の形態）
図２２は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池の分解斜視図、図２３は、第３の実施の形態に係る燃料電池の等価回路である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２２および図２３を参照するに、本実施の形態に係る燃料電池は、燃料電池８０は、大略して、燃料供給部３２と、燃料供給部３２を挟むように対向して配置された、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６および燃料電池セルＣＤ１〜ＣＤ６が配列された燃料電池セル構成体３１Ａおよび燃料電池セル構成体８１Ｂから構成されている。燃料電池８０は、燃料電池セル構成体８１Ｂの燃料電池セルＣＤ１〜ＣＤ６の配列の方向（Ｘ軸方向）が、対向して設けられた燃料電池セル構成体３１Ａの燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６の配列の方向（Ｙ軸方向）に対して垂直となるように構成され、燃料電池セルＣＤ１〜ＣＤ６の電気的な直列接続の順序と燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６と燃料電池セルＣＤ１〜ＣＤ６との電気的な並列接続の接続経路が異なる以外は、第２の実施の形態に係る燃料電池とほぼ同様に構成される。
燃料電池セル構成体８１Ｄは、ＣＤ４の燃料極を出力側として、ＣＤ４の燃料極／ＣＤ４の空気極−ＣＤ５の燃料極／ＣＤ５の空気極−ＣＤ６の燃料極／ＣＤ６の空気極−ＣＤ１の燃料極／ＣＤ１の空気極−ＣＤ２の燃料極／ＣＤ２の空気極−ＣＤ３の燃料極／ＣＤ３の空気極の順に接続されている。そして、燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６と燃料電池セルＣＤ１〜ＣＤ６は、各々出力側からｍ番目の接続部ｓａ１〜ｓａ５、ｓｄ１〜ｓｄ５が互いに電気的に接続されている。
燃料電池セル構成体８１Ｄの燃料電池セルＣＤ１〜ＣＤ６の直列接続の順序は、燃料電池セル構成体８１Ｄの配置の端側にある燃料電池セル、例えばＣＤ１やＣＤ６を、出力側および接地側よりも中央付近になるように接続し、配置の中央側にある燃料電池セル、例えばＣＤ３やＣＤ４を出力側あるいは接地側に接続する。このように接続することで極度に燃料が減少した場合でも、並列接続された燃料電池セルのいずれかは燃料極が燃料に接し、電力供給停止を回避でき、燃料電池セルの燃料極が燃料に接している面積が極めて少ない場合であっても、燃料電池の姿勢によらず電力供給が可能である。
さらに、燃料電池セル構成体３１Ａ、８１Ｄはほぼ正方形の形状を有することが好ましい。極度に燃料が減少した状態であっても、燃料電池の姿勢による出力電圧の変動を抑制できる。
なお、燃料電池セル構成体８１Ｄの燃料電池セルのセパレータ８２は平行平板形を用いて、セパレータ８２間はリード線６５ａで接続する。
図２４（Ａ）は実施例３、（Ｂ）は実施例４、および図２５は比較例２に係る燃料電池の模式図および等価回路図を示す図である。図２４（Ａ）は第３の実施の形態に係る実施例（実施例３）、図２４（Ｂ）は第１の実施の形態に係る実施例（実施例４）、図２５は本発明によらない比較例（比較例２）を示している。実施例３および４、比較例２の燃料電池は、一方の面に６個の燃料電池セルＣＡ１〜ＣＡ６、ＣＤ１〜ＣＤ６またはＣＢ１〜ＣＢ６が配置された構成とし、各々の図の右側にその電気的な接続状態を示している。
図２４（Ａ）を参照するに、第３の実施の形態に係る実施例３の燃料電池は、一方の面にＣＡ１〜ＣＡ６の燃料電池セルが上から下に順に配列され、他方の面にＣＤ１〜ＣＤ６の燃料電池セルがＣＡ１〜ＣＡ６の配列方向に対して垂直な方向に配列されている。さらに、実施例３の燃料電池は、図２４（Ａ）の右側に示すようにＣＡ１〜ＣＡ６は、出力側からこの順に直列接続され、また、ＣＤ１〜ＣＤ６は、出力側からＣＤ４−ＣＤ５−ＣＤ６−ＣＤ１−ＣＤ２−ＣＤ３の順に電気的に直列接続され、さらに、ＣＡ１とＣＤ４、ＣＡ２とＣＤ５、ＣＡ３とＣＤ６、ＣＡ４とＣＤ１、ＣＡ５とＣＤ２、ＣＡ５とＣＤ３が各々電気的に並列接続されている。
また、図２４（Ｂ）を参照するに、第１の実施の形態に係る実施例４の燃料電池は、一方の面にＣＡ１〜ＣＡ６の燃料電池セルが上から下に順に配列され、他方の面にＣＢ１〜ＣＢ６の燃料電池セルがＣＡ１〜ＣＡ６と同じ方向に順に配列されている。さらに、実施例４の燃料電池は、ＣＡ１〜ＣＡ６が出力側からこの順に、ＣＢ１〜ＣＢ６が出力側から配置と逆の順に電気的に直列接続され、ＣＡ１とＣＢ６、ＣＡ２とＣＢ５、ＣＡ３とＣＢ４、ＣＡ４とＣＢ３、ＣＡ５とＣＢ２、ＣＡ６とＣＢ１、が各々電気的に並列接続されている。
また、図２５を参照するに、本発明によらない比較例２の燃料電池は、一方の面にＣＡ１〜ＣＡ６の燃料電池セルが上から下に順に配列され、他方の面にＣＢ１〜ＣＢ６の燃料電池セルがＣＡ１〜ＣＡ６と同じ方向に順に配列されている。さらに、比較例２の燃料電池は、ＣＡ１〜ＣＡ６およびＣＢ１〜ＣＢ６がこの順に直列接続され、ＣＡ１とＣＢ１、ＣＡ２とＣＢ２、ＣＡ３とＣＢ３、ＣＡ４とＣＢ４、ＣＡ５とＣＢ５、ＣＡ６とＣＢ６が各々並列接続されている。
燃料電池の出力電圧を算出するために、燃料電池構成体を大きさが縦１０ｃｍ、横１０ｃｍの正方形形状とし、燃料電池セルの長辺が１０ｃｍ、短辺が１．６７ｃｍとし、各々の並列接続された燃料電池セル出力電圧Ｖを上記（３）式で表すとし、Ｖ0＝０．４５Ｖ、ｂ＝−０．７Ｖ・ｃｍ2とする。また、燃料電池の傾き角θを図２４（Ａ）に示す角度とし、ＣＡ１〜ＣＡ６が水平の場合をθ＝０度、垂直になる場合をθ＝９０度とする。燃料６８は、燃料極の全面積の１／３が燃料に接する状態とし、例えば燃料の液面６８ａは図に示したようになる。
図２６は、燃料電池の傾き角θと出力電圧値との関係を示す図である。図２６は、上記条件に基づいて、燃料電池の傾き角θが０度、４５度、９０度、１３５度、および１８０度の各々の状態で燃料電池の出力電圧値を算出したものである。なお、０．００Ｖは、直列接続された燃料電池セルの少なくも１つの出力電圧値が０であることを示す。
図２６を参照するに、比較例２の燃料電池は、傾き角θ＝０度、４５度、１３５度、１８０度において出力電圧が０．００Vであり電力供給が停止する。これに対し実施例４では、出力電圧が０．００Vになるのは０度および１８０度のみであり、θ＝３０度、４５度、９０度では出力電力が得られ、電力供給が可能であり、燃料が１／３に減少した状態で比較例４よりも広い範囲で電力供給が可能であることが分かる。
さらに、実施例３ではθ＝０度〜１８０度の総ての傾き角において電力供給が可能であり、いずれの姿勢であっても電力供給停止を回避できることが分かる。したがって、本実施の形態に係る実施例３の燃料電池は、燃料が減少した状態であっても電力供給が可能であることがわかる。また、このことから、実施例３の燃料電池は、燃料が減少した状態でも電力供給が可能であるので、第１の実施の形態に示したような電子装置に用いる場合、より長時間に亘って電力供給が可能である。
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上記第１の実施の形態では、燃料電池がＰＤＡに内蔵されている場合を例に説明したが、第１〜第３の実施の形態の燃料電池は、ＰＤＡに限定されずノートブックＰＣ、携帯電話機等の携帯端末装置に内蔵されてもよい。また、本発明の燃料電池はこれらの携帯端末装置に内蔵される場合に限定されず、携帯端末装置にケーブル等を用いて接続して用いてもよく、携帯端末装置に装着したクレイドルに内蔵させてもよい。
符号の説明：１０…携帯端末装置、 １１…筐体、 １２…表示部、 １３…操作部、 １４…入力用ペン、 １５…外部機器接続用コネクタ、 １６…外部電源接続用コネクタ、 ２０、６０、８０…燃料電池、 ２１…燃料カートリッジ、 ２２…昇圧回路、 ２３…電力供給部、 ２４…本体部、 ２５…負荷部、 ２６…内蔵二次電池、 ３１Ａ、３１Ｂ、６１Ｂ、８１Ｂ…燃料電池セル構成体、 ３２…燃料供給部、 ３３…燃料導入路、 ３４…ガス排出部、 ３５…セル接続部、 ３６ａ…通気孔、 ３６ｂ…燃料導入孔、 ３８…ガス透過膜、 ３９…固定部材、 ３９ａ…開口部、 ４０ａ、４０ｂ…セパレータ、 ４１…セル構造体、 ４３…リング状シール部材、 ４４…板状シール部材、 ４５…燃料極集電体、 ４６…燃料極触媒層、 ４７…燃料極、 ４８…固体電解質膜、 ４９…空気極触媒層、 ５０…空気極集電体、 ５１…空気極、 ５２…燃料、 ５２ａ…燃料の液面、 ＬＤ１〜ＬＤ３…リード線、 ＩＦ１、ＩＦ２…絶縁フィルム、 ＣＡ１〜ＣＡ６、ＣＢ１〜ＣＢ６、ＣＣ１〜ＣＣ６、ＣＤ１〜ＣＤ６…燃料電池セル
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば、燃料供給部に充填される液体燃料の液面が変動して発電が停止あるいは出力電力が低下したセルが生じても、配置上液体燃料が供給され発電可能なセルと並列接続されているので、電力供給停止を防止し、あるいは電力低下を抑制することができ、安定した電力供給が可能である。

Claims (10)

  1. 燃料極と固体電解質と空気極とからなるセルと、
    液体燃料が充填され、前記燃料極に該液体燃料を供給する燃料供給部と、よりなり、
    前記燃料供給部を形成する第１の面および第２の面において燃料供給部の一端側から他端側にｎ個の前記セルを配列した第１のセル構成体および第２のセル構成体を有する燃料電池であって、
    前記第１のセル構成体は、前記一端側のセルの燃料極が出力側になりかつ他端側のセルの空気極が接地側になるように前記配列の順にセルが電気的に直列接続されてなり、
    前記第２のセル構成体は、前記他端側のセルの燃料極が出力側になりかつ一端側のセルの空気極が接地側となるように前記配列とは逆の順にセルが電気的に直列接続されてなり、
    前記第１のセル構成体と第２のセル構成体は電気的に並列接続され、
    前記第１のセル構成体の前記一端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部と、前記第２のセル構成体の前記他端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部との間を電気的に接続してなることを特徴とする燃料電池（ここで、ｎは２以上の自然数、ｍは１〜ｎ−１のうち少なくともいずれか一つの自然数）。
  2. 前記第１のセル構成体の前記一端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間の接続部と、前記第２のセル構成体の前記他端側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間の接続部とをｍが１〜ｎ−１の各々について電気的に接続してなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
  3. 前記燃料供給部は厚さ方向に扁平な直方体形状をなし、
    前記第１のセル構成体および第２のセル構成体が対向して前記厚さ方向に位置することを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
  4. 前記第１のセル構成体、第２のセル構成体、および燃料供給部の側面の各々に前記液体燃料側と外気側とを隔絶するガス透過膜よりなるガス排出部を有することを特徴とする請求項３記載の燃料電池。
  5. 前記接続部は隣接するセル同士を連結するセパレータよりなり、
    前記セパレータがその一端側で一方のセルの燃料極または空気極に接触し、その他端側で他方のセルの空気極または燃料極に接触して電気的に接続することを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の燃料電池。
  6. 燃料極と固体電解質と空気極とからなるセルと、
    液体燃料が充填され、前記燃料極に該液体燃料を供給する燃料供給部と、よりなり、
    前記燃料供給部を形成する第１の面および第２の面に、各々ｎ個のセルからなる第１のセル構成体および第２のセル構成体が配設され、
    前記第１のセル構成体は、燃料供給部の第１の端部側から、該第１の端部とは反対側の第２の端部側に前記ｎ個のセルが配列されてなり、
    前記第２のセル構成体は、前記第１のセル構成体のセルの配列方向と直交する、第３の端部側から該第３の端部とは反対側の第４の端部側の方向に、前記ｎ個のセルが配列されてなり、
    前記第１のセル構成体は、前記第１の端部側のセルの燃料極が出力側になりかつ第２の端部側のセルの空気極が接地側になるように前記配列の順にセルが電気的に直列接続されてなり、
    前記第２のセル構成体は、前記第３の端部側のセルの燃料極が出力側になりかつ第４の端部側のセルの空気極が接地側となるように前記配列の順にセルが電気的に直列接続されてなり、
    前記第１のセル構成体の前記第１の端部側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部と、前記第２のセル構成体の前記第３の端部からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部との間を電気的に接続してなることを特徴とする燃料電池（ここで、ｎは２以上の自然数、ｍは１〜ｎ−１のうち少なくともいずれか一つの自然数）。
  7. 前記第１のセル構成体の前記第１の端部側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間の接続部と、前記第２のセル構成体の前記第３の端部側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間の接続部とをｍが１〜ｎ−１の各々について電気的に接続してなることを特徴とする請求項６記載の燃料電池。
  8. 第１のセル構成体および第２のセル構成体はほぼ正方形の形状を有することを特徴とする請求項６または７記載の燃料電池。
  9. 燃料極と固体電解質と空気極とからなるセルと、
    液体燃料が充填され、前記燃料極に該液体燃料を供給する燃料供給部と、よりなり、
    前記燃料供給部を形成する第１の面および第２の面に、各々ｎ個のセルからなる第１のセル構成体および第２のセル構成体が配設され、
    前記第１のセル構成体は、燃料供給部の第１の端部側から、該第１の端部とは反対側の第２の端部側に前記ｎ個のセルが配列されてなり、
    前記第２のセル構成体は、前記第１のセル構成体のセルの配列方向と直交する、第３の端部側から該第３の端部とは反対側の第４の端部側の方向に、前記ｎ個のセルが配列されてなり、
    前記第１のセル構成体は、前記第１の端部側のセルの燃料極が出力側になりかつ第２の端部側のセルの空気極が接地側になるように前記配列の順にセルが電気的に直列接続されてなり、
    前記第２のセル構成体は、第３の端部側から中央寄りの第１のセルの燃料極が前記出力側になり、かつ第３の端部側から中央寄りの該第１のセルとは異なる第２のセルの空気極が前記接地側になるように、ｎ個のセルが電気的に直列配列されてなり、
    前記第１のセル構成体の直列接続されたセルのうち、前記出力側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部と、前記第２のセル構成体の直列接続されたセルのうち、前記出力側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間を電気的に接続する接続部との間を電気的に接続してなることを特徴とする燃料電池（ここで、ｎは４以上の自然数、ｍは１〜ｎ−１のうち少なくともいずれか一つの自然数）。
  10. 前記第１のセル構成体の前記出力側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間の接続部と、前記第２のセル構成体の出力側からｍ個目のセルとｍ＋１個目のセルとの間の接続部とをｍが１〜ｎ−１の各々について電気的に接続してなることを特徴とする請求項９記載の燃料電池。
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