JPWO2014020764A1 - アルカリ形燃料電池、アルカリ形燃料電池用燃料組成物及びアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジ - Google Patents

Abstract

ＣＯ２による電極の被毒を抑制し、燃料電池の出力性能および耐久性を従来よりも向上させ、かつコストを低減させることができるアルカリ形燃料電池、アルカリ形燃料電池用燃料組成物及びアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジを提供する。本発明に係るアルカリ形燃料電池は、燃料組成物として、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素とアルコールとを含むことを特徴とする。

Description

本発明は、アルカリ形燃料電池、アルカリ形燃料電池用燃料組成物及びアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジに関する。

昨今の原油高に加え、中国、インドなどの急速な経済発展により化石燃料の枯渇と二酸化炭素の排出が世界的な問題となっている。このため、現在脱石油化に向け、燃料電池を始め、リチウムイオン電池、バイオ燃料、太陽電池などの研究開発が活発に行われている。

燃料電池としては、水酸化物イオンをアノード、カソード極間で伝導させるイオン伝導膜を使用するアルカリ形燃料電池と、プロトンをアノード、カソード極間で伝導させるイオン伝導膜を使用する酸型燃料電池がある。アルカリ形燃料電池には、メタノールをアノード極燃料とする直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、以下ＤＭＦＣと称する）と、酸型燃料電池には、水素ガスをアノード極燃料とする固体高分子型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ、以下ＰＥＦＣと称する）などがある。

上記ＤＭＦＣおよびＰＥＦＣは、比較的低温作動が可能で、発電システムも簡便で小型化が可能なことから、施設の非常用電源や、軍事、業務用の携帯機器の非常電源、ノートパソコンや携帯音楽プレーヤー、携帯電話などの充電器として期待が持たれている。

前述したように、ＤＭＦＣは燃料としてメタノールを、ＰＥＦＣは燃料として水素を使用し、アノード触媒層／伝導膜／カソード触媒層から構成される膜電極接合体を伝導性のガス拡散層で挟み、アノード極およびカソード極に設けた集電板により外部回路と繋いだ燃料電池である。

アルカリ形ＤＭＦＣにおける反応について説明する。アノード触媒層側に液体燃料であるメタノールを供給すると、下記（反応式１）に示す化学反応により、メタノールが酸化されて二酸化炭素（ＣＯ_２）に変化し、水（Ｈ_２Ｏ）と電子（ｅ⁻）とが発生する。
ＣＨ_３ＯＨ＋６ＯＨ⁻→ＣＯ_２＋５Ｈ_２Ｏ＋６ｅ⁻ （反応式１）
この反応によって発生した水と電子とは、カソード触媒層に供給される酸素ガスと下記（反応式２）のとおり反応し、水酸化物イオン（ＯＨ⁻）を生成する。
Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻→４ＯＨ⁻ （反応式２）
従って、電池全体として下記（反応式３）の反応が進行し、この際に発生する電子を外部回路で取り出して、電気エネルギーを得ることができる。
ＣＨ_３ＯＨ＋３／２Ｏ_２→ＣＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ （反応式３）
アルカリ形燃料電池においては、アノードに供給される燃料およびカソードに供給される空気に含まれるＣＯ_２によって、水酸化物イオンを伝導するアニオン形電解質膜、アノード及びカソード極のアニオン伝導性の電解質が被毒される恐れがある。具体的には、アニオン形電解質膜、アノード及びカソード極のアニオン伝導性の電解質中のヒドロキシル基がＣＯ_３ ^２−によってイオン交換され、電池内の三相界面が減少し、アニオン伝導性が著しく低下し、所望の電池性能を得られない恐れがある。そのため、ＣＯ_２による電極の被毒を抑制することが必須の課題となっている。

上述した問題を解決する手段として、例えば特許文献１には、電解質と、前記電解質の両側に配置された、アノード極とカソード極と、前記アノード極に接するように形成され、燃料が流通する燃料流路とを備え、前記燃料には、イオン伝導性を有する材料が混合されていることを特徴とする燃料電池が開示されている。特許文献１によると、燃料電池のアノード極の流路に流通する燃料には、イオン伝導性を有する材料が混合されており、これにより、アノード極の電解質が存在しない部分あるいは電解質が流出、劣化した部分に、新たにイオン伝導性を有する材料を供給することができ、アノード極の三相界面を適正な状態とし、反応場の面積を増大させた状態に維持することができ、燃料電池の発電性能を向上させることができると報告されている。

また、特許文献２には、燃料に液体燃料を用いた固体アルカリ形燃料電池であって、
アニオン伝導性高分子電解質膜と、前記アニオン伝導性高分子電解質膜の一方の面に配置されたアノード電極と、前記アニオン伝導性高分子電解質膜の他方の面に配置されたカソード電極とを備え、前記液体燃料はイオン伝導性を有する材料を含有し、前記アノード電極は二酸化炭素吸収剤を含んだことを特徴とする固体アルカリ形燃料電池が開示されている。特許文献２によると、イオン伝導性を有する材料を含む液体燃料を用いた固体アルカリ形燃料電池において、アノード電極に二酸化炭素吸収剤を含むことで、アノード電極で発生する二酸化炭素を吸収し、イオン伝導性を有する材料の低減を防止できるので、出力及び耐久性を向上させた固体アルカリ形燃料電池を提供することができると報告されている。

特開２００８‐２１８３９７号公報 特開２０１１‐００９１４６号公報

上述したように、燃料として炭素を含むものを用いる燃料電池においては、燃料を分解する過程においてＣＯ_２が生じる。また、大気中にもＣＯ_２が存在する。従って、アルカリ型燃料電池の電極や電解質等は、その動作中に酸性環境下（ＣＯ_２）に晒されることとなる。

特許文献１のように、アノード極側に供給する燃料にアニオン伝導性を有する材料を混合する方法では、例えば、アニオン電導性を有する材料である水酸化カリウム（ＫＯＨ）と燃料や大気由来のＣＯ_２が反応して炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）が生成されることで、アニオン伝導性のＫＯＨ濃度が低下し、出力性能が低下する恐れがある。また、アノード燃料が高ｐＨになることで、安全性を十分に確保できないことも懸念される。

また、特許文献２のように、アノード極にイオン伝導性を有する材料（水酸化カリウム、水酸化カルシウム及び水酸化ナトリウム）とＣＯ_２吸収剤を配置することで、アノード極内のＣＯ_２を除去し、ＣＯ_２による被毒を抑制する方法では、上述した特許文献１の場合と同様に、電極内が高ｐＨになるため、安全性を十分に確保できない恐れがある。また、ＣＯ_２吸収剤をアノード極に配置することや燃料とイオン伝導性材料を混合した燃料を用いることで、燃料タンクが大きくなり、高コストになることや、イオン伝導性材料の混合により、燃料濃度が低下することで、所望の電池性能が得られない恐れもある。

従って、本発明の目的は、アルカリ形燃料電池において、ＣＯ_２による電極の被毒を抑制し、燃料電池の出力性能および耐久性を従来よりも向上させ、かつコストを低減させることができるアルカリ形燃料電池、アルカリ形燃料電池用燃料組成物及びアルカリ形燃料電池用カートリッジを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素とアルコールとを含む燃料組成物を用いたことを特徴とするアルカリ形燃料電池を提供する。

また本発明は、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素とアルコールとを含むことを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料組成物及び該アルカリ形燃料電池用燃料組成物を収容したアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジを提供する。

本発明によれば、ＣＯ_２による電極の被毒を抑制し、燃料電池の出力性能および耐久性を従来よりも向上させ、かつコストを低減させることができるアルカリ形燃料電池用燃料及び該燃料を用いたアルカリ形燃料を提供することができる。

本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料が適用される、アルカリ形燃料電池の一例を示す断面模式図である。 本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジの一例を示す断面模式図である。 本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジの燃料電池への装着態様の一例を示す断面模式図である。

本発明に係るアルカリ形燃料電池では、燃料組成物に含まれるアミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素が分解してアンモニア（ＮＨ_３）を発生し、該ＮＨ_３が燃料電池内に存在するＣＯ_２（ＣＯ_３ ^２−）を中和することで電極のＣＯ_２被毒を抑制することができる（詳細な反応式は後述する）。また、燃料組成物に含まれるアミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素は分解してＮＨ_３を生成すると共にプロトン（Ｈ^＋）と電子（ｅ⁻）を生成する。これらは燃料電池の発電反応に使用されるものであるので、電池の出力を向上させることが可能となる。

本発明は、前述した本発明に係るアルカリ形燃料電池において、以下のような改良や変更を加えることができる。なお、本発明において「アルカリ形燃料電池」とは、電解質に、ＯＨ⁻電導性の固体電解質膜を用いている燃料電池のことを意味する。
（ｉ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、下記（化学式１）で表わされるアミノフェノール誘導体を含み、
前記アミノフェノール誘導体の芳香族炭化水素の側鎖Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｎ原子に結合するＲ_５及びＲ_６は、それぞれ水素又は炭素数が１〜２のアルキル基である。

（ｉｉ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、下記（化学式２）で表わされるｐ‐アミノフェノールを含む。

ｐ‐アミノフェノールはその構造上分解されやすく、ＮＨ_３、Ｈ^＋およびｅ⁻を特に発生しやすいので最も好ましいが、次の２つのｏ-アミノフェノール及びｍ-アミノフェノールも用いることができる。

（ｉｉｉ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素の前記アルコールに対するモル比が０．５〜２．０である。
（ｉｖ）前記アルカリ形燃料電池は前記燃料組成物を貯蔵する燃料貯蔵部を有し、該燃料貯蔵部へ着脱可能な着脱機構を有し、かつ前記燃料組成物が収容されるカートリッジを前記燃料貯蔵部にセットし、前記カートリッジから前記燃料貯蔵部に前記燃料組成物を補給する。

また本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料組成物において、以下の態様を含む。
（ｖ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、前記（化学式１）で表わされるアミノフェノール誘導体を含み、
前記アミノフェノール誘導体の芳香族炭化水素の側鎖Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｎ原子に結合するＲ_５及びＲ_６は、それぞれ水素又は炭素数が１〜２のアルキル基である。
（ｖｉ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、前記（化学式２）〜（化学式４）で表わされるｐ‐アミノフェノール、ｏ-アミノフェノール及びｍ-アミノフェノールを含む。
（ｖｉｉ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素の前記アルコールに対するモル比が０．５〜２．０である。

また本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジにおいて、以下の態様を含む。
（ｖｉｉｉ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、前記（化学式１）で表わされるアミノフェノール誘導体を含み、
前記アミノフェノール誘導体の芳香族炭化水素の側鎖Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｎ原子に結合するＲ_５及びＲ_６は、それぞれ水素又は炭素数が１〜２のアルキル基である。
（ｉｘ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、前記（化学式２）〜（化学式４）で表わされるｐ‐アミノフェノール、ｏ-アミノフェノール及びｍ-アミノフェノールを含む。
（ｘ）前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素の前記アルコールに対するモル比が０．５〜２．０である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながらより具体的に説明する。ただし、本発明はここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、発明の技術的思想を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
（アルカリ形燃料電池用燃料組成物）
上述したように本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料組成物は、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素とアルコールを含むことを特徴とする。本発明者らは、このような化合物はアノード極の燃料になり、かつ該化合物から発生するアンモニア（ＮＨ_３）がＣＯ_２を中和し、電極のＣＯ_２被毒を抑制する効果があることを発見した。本発明は、該発見に基づくものである。

本発明がＣＯ_２を中和する機構について、反応式を用いてより具体的に説明する。なお、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素としては、ｐ‐アミノフェノールを例に用いて説明する。

ｐ‐アミノフェノールは、可逆的に分解され（酸化反応）、芳香環に結合したアミノ基とヒドロキシル基からプロトン（Ｈ^＋）と電子（ｅ⁻）を生成し、キノンイミンとなる（反応式４）。

上記反応で生成したキノンイミンは、アノード極で生じるＨ_２Ｏと反応し、ベンゾキノンとＮＨ_３を生成する（反応式５）。

（反応式５）で生成したＮＨ_３は、アノード極内に存在するＣＯ_２（アノードに存在する水に溶解してＣＯ_３ ^２−として存在）と中和反応を起こす（反応式６）。なお、中和反応で生成する炭酸水素アンモニウム（ＮＨ_４ＨＣＯ_３）は電池外部へは排出されず電池内に留まるが、発電反応に悪影響を与えないことを確認済みである。
ＮＨ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２→ＮＨ_４ＨＣＯ_３ （反応式６）
本発明のアルカリ形燃料電池では上記機構によって電極のＣＯ_２による被毒を防止することができる。

また上記（反応式１）で示したように、本発明に係るアミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素はＮＨ_３と同時にプロトン（Ｈ^＋）と電子（ｅ⁻）を生成する。これらは、発電反応に寄与する物質であるため（前述した（反応式２）参照）、燃料電池の出力を向上させることができる。

本発明のアミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素としては、上記（化学式１）で表わされるアミノフェノール誘導体を用いることが好ましい。さらに、ｐ‐アミノフェノールを用いることが好ましい。ｐ‐アミノフェノール誘導体は、その電子構造的に酸化されやすく、分解しやすいためである。

また、上記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素は、その分解反応を阻害しないものであれば、芳香環の側鎖に置換基Ｒ_１〜Ｒ_４を有していてもよい。また、アミノ基のＮ原子が、置換基Ｒ_５及びＲ_６を有していてもよい。Ｒ_１〜Ｒ_６として、具体的には炭素数１〜２のアルキル基を１個以上有することができる。

芳香環の側鎖に炭素数１〜２のアルキル基を有する化合物の例としては、５‐アミノ‐２‐メチルフェノール、４‐アミノ‐３‐メチルフェノール等が挙げられる。また、アミノ基のＮ原子が、炭素数１〜２のアルキル基を有する化合物の例としては、Ｎ，Ｎ‐ジエチル‐３‐アミノフェノール、Ｎ，Ｎ‐ジメチル‐３‐アミノフェノール等が挙げられる。

また、本発明に係る燃料電池用燃料組成物は、上記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素とともにアルコールを含む。アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素のアルコールに対するモル比は、前記アルコールに対して０．５〜２．０であることが好ましい。ここで、「０．５〜２．０」とは、０．５以上、２．０以下を意味するものとする。モル比が０．５未満では、電極のＣＯ_２被毒を抑制する効果が十分ではない。また、モル比が２．０超でも電極のＣＯ_２被毒を抑制する効果は十分にあるが、コストの面で好ましくない。

さらに、本発明に係るアミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素のアルコールへの溶解性を考慮しても、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素のモル比が、前記アルコールに対して上記範囲であることが好ましい。なお、アルコールとしては特に限定はないが、例えばエタノールやメタノールが好適である。

以上説明したように、本発明に係るアミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素は、分解してＮＨ_３を発生し、該ＮＨ_３と電極内に存在するＣＯ_２が中和反応を起すことで電極内のＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３に変化させ、電極がＣＯ_２に被毒することを抑制することができる。さらに、本発明に係るアミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素は、プロトン（Ｈ^＋）と電子（ｅ⁻）を生成するので、発電にも寄与する。本発明では電極のＣＯ_２被毒を抑制するために従来のｐＨの大きいイオン伝導性を有する材料（水酸化カリウム、水酸化カルシウム又は水酸化ナトリウム）を添加する必要はないので、燃料のｐＨが高くなる恐れがないし、これらの化合物とＣＯ_２が反応してＮＨ_４ＨＣＯ_３が燃料電池内に滞留しても水性燃料組成物に溶解するので、特別に高濃度でなければ問題はない。
（アルカリ形燃料電池）
本発明に係るアルカリ形燃料電池は、上述した本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料組成物を用いる。燃料組成物以外の構成については、特に制限はなく、従来のアルカリ形燃料電池の構成を用いることができる。

図１は本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料が適用される、アルカリ形燃料電池の一例を示す断面模式図である。図１に示したように、アルカリ形燃料電池は、アノード極１と、カソード極２を備え、アノード極１及びカソード極２の間に、アニオン（ＯＨ⁻）導電性電解質膜３が設置される。

アニオン（ＯＨ⁻）導電性電解質膜としては、例えばＯＨ型陰イオン交換性炭化水素系エラストマー、もしくはポリスチレン−ポリ（エチレン−ブチレン）−ポリスチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、ポリスチレン−ポリ（エチレン−プロピレン）−ポリスチレントリブロック（ＳＥＰＳ）などの炭化水素系エラストマーを、クロロメチルメチルエーテルなどで処理しクロロメチル化し、その後トリメチルアミンなどで処理し４級化して、得られるようなＯＨ型陰イオン交換性炭化水素系エラストマーを使用することができる。

アノード極１にはアノード極燃料４として、本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料組成物が供給される。上述したように、具体的にはアミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素と、メタノールやエタノールなどのアルコールの混合物を用いることができる。

カソード極２には、酸素（Ｏ_２、符号５）が供給される。カソードで、電子と酸素が結合してＯＨ⁻が発生し、該ＯＨ⁻がアニオン電解質膜を移動し、アノード極１に到達する。
（アルカリ形燃料電池用燃料カートリッジ）
図２Ａは、本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジの一例を示す断面模式図である。図２Ａに示したように、本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジ２０１は、筐体２１と着脱機構２２とを含む。図示しないが、筐体の内部には本発明に係るアルカリ型燃料電池用燃料組成物が収容される。着脱機構２２は、燃料電池に装着しうる構造を有する。

図２Ｂは、本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジの燃料電池への装着態様の一例を示す断面模式図である。図２Ｂにおいて、本発明のアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジ２０１は、着脱機能２２によって燃料電池２５の燃料貯蔵部２４に装着される。燃料貯蔵部を介して、アルカリ形燃料電池用燃料カートリッジから燃料電池のアノード極へ、アルカリ形燃料電池用燃料組成物が供給される。

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［アルカリ形燃料電池の作製と評価］
（実施例１のアルカリ形燃料電池の作製）
本発明に用いたアルカリ型燃料電池用の膜電極接合体は、以下の手順で作製した。担持率（担体と触媒との合計１００質量％中の触媒量）７０質量％のカーボン担持Ｐｔ触媒（田中貴金属工業株式会社製「ＴＥＣ７０ＴＰＭ」）１．０ｇに、純水１．０ｇおよびイオン伝導性ポリマー分散液２０．０ｇを加え、空気極触媒層形成用のペーストを調製した。このペーストを、アニオン電解質膜の片面に、金属Ｐｔ量が２．０ｍｇ／ｃｍ^２となるようにスプレー塗布し、乾燥させた。

次に、燃料極触媒層用の、担持率５０質量％のカーボン担持ＰｔＲｕ触媒（田中貴金属工業株式会社製「ＴＥＣ６１Ｅ５４」）１．０ｇに、純水１．０ｇ、イオン伝導性ポリマー分散液２０．０ｇを添加し、燃料極触媒層形成用のペーストを調製した。片面にカソード触媒層形成用ペーストを塗布し乾燥させた上記のアニオン電解質膜の空気極触媒層形成用ペーストを塗布した面とは反対側の表面に、上記の燃料極触媒層形成用ペーストを、金属ＰｔＲｕ量が１．５ｍｇ／ｃｍ^２となるようにスプレー塗布し、乾燥させた。

その後、両面を空気極触媒および燃料極触媒でそれぞれ塗布された上記アニオン電解質膜を、８０℃、５ＭＰａの圧力で２分間ホットプレスし、アニオン電解質膜の片面に燃料極触媒層を有し、他面に空気極触媒層を有する電極面積９ｃｍ^２の膜電極接合体を得た。

実施例１の燃料電池用燃料としては、１．０ｍｏｌ／ｌのメタノールに０．５ｍｏｌ／ｌのｐ‐アミノフェノールを添加したものを用いた。
（実施例１の出力測定）
上述で得たアルカリ形燃料電池の出力性能評価は以下の手順で行った。アノード極に、１０ｍｌ／ｍｉｎの流速で燃料を供給した。また、カソード極には、純酸素を１００ｍｌ／ｍｉｎの流速で供給した。アルカリ形燃料電池のセル温度６０℃で、電流密度０〜２５０ｍＡ／ｃｍ^２の範囲で、出力の測定を行い、この電流密度範囲での最大出力密度を耐久試験前出力性能とした。

次に、アルカリ型燃料電池のセル温度６０℃で、電流密度１５０ｍＡ／ｃｍ^２で１００時間保持を行った後、出力の測定を行い、この値を耐久試験後出力性能とした。実施例１の燃料の組成及び電池出力の評価結果を表１に示す。なお、出力性能は後述する比較例１の値を１．０として規格化している。また、次式で定義する活性維持率（％）を算出し、その値を表１に併記する。

活性維持率（％）＝（耐久試験前の出力／耐久試験後の出力）×１００ （式１）

（実施例２のアルカリ形燃料電池の作製）
アルカリ形燃料電池用燃料として、１．０ｍｏｌ／ｌのメタノールに１．０ｍｏｌ／ｌのｐ‐アミノフェノールを添加したものを用いた以外は、実施例１と同様にしてアルカリ形燃料電池を作製し、出力性能を測定した。評価結果を表１に併記する。
（実施例３のアルカリ形燃料電池の作製）
アルカリ形燃料電池用燃料として、１．０ｍｏｌ／ｌのメタノールに２．０ｍｏｌ／ｌのｐ‐アミノフェノールを添加したものを用いた以外は、実施例１と同様にしてアルカリ形燃料電池を作製し、出力性能を測定した。評価結果を表１に併記する。
（比較例１のアルカリ形燃料電池の作製）
アルカリ形燃料電池用燃料として、１．０ｍｏｌ／ｌのメタノールを用いた以外は、実施例１と同様にしてアルカリ形燃料電池を作製し、出力性能を測定した。評価結果を表１に併記する。
（比較例２のアルカリ形燃料電池の作製）
アルカリ形燃料電池用燃料として、１．０ｍｏｌ／ｌのメタノールに１．０ｍｏｌ／ｌのｐ‐アミノフェノールを添加したものを用いた以外は、実施例１と同様にしてアルカリ形燃料電池を作製し、出力性能を測定した。評価結果を表１に併記する。

表１に示したように、本発明に係るアルカリ形燃料電池用燃料組成物を用いた実施例１〜３の電池では、メタノールのみで構成される燃料を用いた比較例１と比べて耐久試験前出力及び化性維持率が高くなった。

比較例２の電池は、実施例１よりも高い活性維持率を示したが、添加剤として水酸化カリウムを使用しているため、燃料のｐＨが高くなり、安全上好ましくない。

以上示したように、本発明に係るアルカリ形燃料電池は、ＣＯ_２による電極の被毒を抑制し、燃料電池の出力性能および耐久性を従来よりも向上させることが示された。また、電極の被毒を抑制するために燃料電池に特別な設備を設ける必要がなく、コストを低減させることができるアルカリ形燃料電池用燃料及び該燃料を用いたアルカリ形燃料を提供することができることが示された。

１…アノード極、２…カソード極、３…アニオン型電解質膜、４…燃料、５…酸素、２１…筐体、２２…着脱機構、２０１…カートリッジ、２３…バルブ、２４…燃料貯蔵部、２５…燃料電池。

Claims (13)

1. アノードと、カソードと、アニオン電導性の固体電解質膜とを含むアルカリ形燃料電池であって、前記アルカリ形燃料電池は、燃料組成物として、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素とアルコールとを含むことを特徴とするアルカリ形燃料電池。
2. 請求項１に記載のアルカリ形燃料電池であって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、下記（化学式１）で表わされるアミノフェノール誘導体を含み、
   前記アミノフェノール誘導体の芳香族炭化水素の側鎖Ｒ_１〜Ｒ_４Ｎ原子に結合するＲ_５及びＲ_６は、それぞれ水素又は炭素数が１〜２のアルキル基であることを特徴とするアルカリ形燃料電池。
   

   
3. 請求項２に記載のアルカリ形燃料電池であって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、下記（化学式２）で表わされるｐ‐アミノフェノールを含むことを特徴とするアルカリ形燃料電池。
   

   
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアルカリ形燃料電池であって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素の前記アルコールに対するモル比が０．５〜２．０であることを特徴とするアルカリ形燃料電池。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアルカリ形燃料電池であって、前記アルカリ形燃料電池は前記燃料組成物を貯蔵する燃料貯蔵部を有し、該燃料貯蔵部へ着脱可能な着脱機構を有し、かつ前記燃料組成物が収容されるカートリッジが前記燃料貯蔵部に装着され、前記カートリッジから前記燃料貯蔵部に前記燃料組成物を補給することを特徴とするアルカリ形燃料電池。
6. アノードと、カソードと、アニオン電導性の固体電解質膜とを含むアルカリ形燃料電池用の燃料組成物であって、前記アルカリ形燃料電池の燃料組成物は、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素とアルコールとを含むことを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料組成物。
7. 請求項６に記載のアルカリ形燃料電池用燃料組成物であって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、下記（化学式１）で表わされるアミノフェノール誘導体を含み、
   前記アミノフェノール誘導体の芳香族炭化水素の側鎖Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｎ原子に結合するＲ_５及びＲ_６は、それぞれ水素又は炭素数が１〜２のアルキル基であることを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料組成物。
   

   
8. 請求項７記載のアルカリ形燃料電池用燃料組成物であって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、下記（化学式２）で表わされるｐ‐アミノフェノールを含むことを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料組成物。
   

   
9. 請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のアルカリ形燃料電池用燃料組成物であって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素の前記アルコールに対するモル比が０．５〜２．０であることを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料組成物。
10. アノードと、カソードと、アニオン電導性の固体電解質膜とを含むアルカリ形燃料電池用の燃料組成物を収容するアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジであって、前記アルカリ形燃料電池用燃料組成物は、アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素とアルコールとを含むことを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジ。
11. 請求項１０に記載のアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジであって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、下記（化学式１）で表わされるアミノフェノール誘導体を含み、
    前記アミノフェノール誘導体の芳香族炭化水素の側鎖Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｎ原子に結合するＲ_５及びＲ_６は、それぞれ水素又は炭素数が１〜２のアルキル基であることを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジ。
    

    
12. 請求項１１に記載のアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジであって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素として、下記（化学式２）で表わされるｐ‐アミノフェノールを含むことを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジ。
    

    
13. 請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載のアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジであって、前記アミノ基とヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素の前記アルコールに対するモル比が０．５〜２．０であることを特徴とするアルカリ形燃料電池用燃料カートリッジ。

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