TW200401468A

TW200401468A - Liquid fuel supplying type fuel cell

Info

Publication number: TW200401468A
Application number: TW092115390A
Authority: TW
Inventors: Hidekazu Kimura; Suguru Watanabe; Tsutomu Yoshitake; Sadanori Kuroshima; Shin Nakamura; Yuichi Shimakawa; Takashi Manako; Hideto Imai; Yoshimi Kubo
Original assignee: Nec Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-01-16
Also published as: WO2003105265A1; EP1515387A4; KR100656632B1; JP2004014322A; JP3693039B2; TWI222236B; CA2488165A1; CN1659736A; KR20040111731A; EP1515387A1; US20040219412A1; CN1310367C; US7115337B2

Description

200401468 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術頜域- 本發明係關於一種直接供給液體燃料予辦時發電的燃料電池。卄予燃枓電極並同固膜作為電極與氧氣或置。為池，其膜；電散層（構成；電解質性碳材在層（供分解，持有體部電路極中的化劑電入的電先前技術體向分子電解質膜氧化劑電空氣予氧產生該電構成包含極，形成供給層）其中，觸的混合體料構成，上述構成給層）中生成電子與氣體擴流入氧化電解質與極，與供子反應產型燃料電，該離子極）接合化劑電極化學反應 •離子交於離子交構成；集媒層，是構成；氣以達成燃 ’供給予的細孔，與氫離子散層（供劑電極。兩電極間給予氡化生水。該池’用全氟續酸媒等父換膜的兩面分別與而構成，供給氬氣予 ’藉由電化學反應而，通常，固體高分子換膜，作為固體高分換膜的兩面，由觸媒電體’由礙或金屬的由含觸媒的碳粒子與體擴散層（供給層）料與氧氣的供給與擴燃料電極的燃料，通到達觸媒處，因觸媒 °電子，通過燃料電給層），往外部電路另一方面，氫離子，的固體高分子電解質劑電極的氧氣以及從結果，於外部電路，的離子交換電極（燃料燃料電極、發電之裝型燃料電子電解質層與氣體擴導電性薄板固體高分子 ’是由多孔散。過氣體擴散作用使燃料極中的觸媒導出，從外通過燃料電臈，到達氧外部電路流電子由燃料

第8頁 200401468 五、發明說明（2) 電極往,化劑電極流動而獲得電力— 雷、.也^ ί，如此基本構成之固體高分子型燃料電池單體的 . '尾’因與各電極的氧化還原電位差相者，卽伟曰畑 =開放電壓頂多紅，。因此，作為安裝田即使是理帶用雪I I 的輸出功率必定不足。例如，大多數神 :用電子機器，因需要15〜4V度以上的器的驅動=二：型燃料電池作為如此的攜帶用電子機高電池的電i 燃料電池的單位電池需串聯，以提重疊：η升電池電壓’將燃料電池的單位電池堆積為；：：i薄：：Γΐ足。如此電池整體厚度變厚，ί 理想。、/ ^•化的攜帶用電子機器等的驅動電源，並不有例：於ΐ高電池的電壓的同時實現電池薄型化的技術，平8-273 696號公報，此公報中丄池重疊成堆疊數電池之燃料電％，複數枚該燃料電 11 02ΐί ί L日本專利特開平8- 1 7 1 9 25號公報、特開20〇2一二巧：報中揭藉由一枚電解質膜的一面上数之乳化劑電極，該電解晳— 是電極，同一平面卜右〜膜的$ ® 置後數之燃料十面上有硬數之單位電池的燃料電池。功率上Ϊ ?丨知ί術，藉由電性連接的複數電池可提高輸出器的目的’獲得充足的電源電壓的觀點口可達成功效。

200401468 五、發明說明（3) 但是，術，平面上因方向相異氣體。而且流入與其相的保持機構料與氧化劑以達成足夠型化與成本此外，術，某單位池的氧化劑移動（漏電的間隔與電著，無法避此外，通孔連接方離子往貫通該構成情況著，電壓下於曰本專配置之各，各單位，為防止鄰的單位。因此，氣體的供的小型化面仍需改曰本專利電池的燃電極，而 )’造成解質膜的免電壓下曰本專利式，除了孔内貫穿 ’特別是降幅度增，特開平8-273696號公報中記載的技單I電池’的燃料電極與氧化劑電極，電池必須每個分別供給燃料與氧化劑各單位電池内的燃料或氧化劑，電池’必須有使各單位電池獨立密閉燃料電池的單位電池間的間隔，盥燃給機構與保持機構的大小相關聯Ϊ難、。更進一步，構成零件數增加等，小〇特開平8 - 1 71 9 2 5號公報中記載的技料電極生成的氫離子，不往該單位電其相鄰的單位電池的氧化劑電極的問題。特別是單位電池間 :度相同程“的情況，漏電非常顯特開20 02- 1 1 0 21 5號公報中記載的貫彺相鄰氧化劑電極的漏電外，、，導電構件移動造成的漏電的問題 :位電池間的間隔越小，漏電更加顯三、【發明内容】有鑑於上述情·事高輸出功率且可小型 ’本發明係提供一化與薄塑化的液體種具有簡單構造、燃料供給式燃料電

200401468 五、發明說明（4) 池。為解決上述課題，根據本式燃料電池，包含··固體電解 ^供之液體燃料供給置於該固體電解質膜的一面複數之燃料電極，配與複數之燃料電極相對向的該固劑電極’配置於特徵為：由燃料電極、氧化命解貝臈的另一面；其複數之單位電池係電性連接。1與固體電解質膜構成的料電池，係直接供給液液體燃科供給式燃燃料電池。甲醇直接供給型燃雷極的同時，發電之料電池的一形態。，。，疋液體燃料供給式燃本發明的液體燃料供給式體電解質臈的複數之單位電;、^電池，是由共有一枚固無需單位電池彼此相對固定的=〖生連接而構成。因此，現獲得高輸出功率的燃料電 ''也件，由簡單的構造而可實更進一步，因固體電解質極，另一面分別配置氧化、、面/刀別配置燃料電分別供給燃料或氧化劑的，無須設計對各單位電池次供給燃料或氧化劑。於θ ，#，可對複數之單位電池— 池的小型化。、疋，因機構簡單化，可達燃料電而且，根據本發明，在池，更具備貫通固體電解暂述液體燃料供給式燃料電池中至少2個，藉由該導電的、導電構件，複數之單位電不增加投影面積下，可串以串聯方式連接。因此，可更小型化。 9早位電池。於是燃料電池整體

第11頁 200401468 五、發明說明（5) 在上述液體燃料供紙體電解質膜之間所夹^ 料電池，具備導電構件與固解質膜間若存在間隙的情、兄材料較佳。導電構件與固體電料浪費，因具備密封材;造成燃料與氧化劑混合之燃解質膜間的間隙，可全塞住導電構件與固體電更進—步，、、u ‘料浪費。件的表面，塗布絕===供，式燃料電池，導電構靠近設置的情況，於。右導電構件與單位電池可能發生不往氧化剜 ‘池的燃料電極生成的氫離子，況’與漏電同樣地導致電：電構件移動。右發生此狀塗有絕緣性材料，降/。因此，導電構件的表面電壓下降。虱子往導電構件移動，可抑制質膜：i位供給式燃料電…固體電解明的液體燃料供給式燃料電池，因可使各ζ 此情況，因產生如t、t 1 ^ ϋ化燃枓電池。但是，如此，如卜、+、上述漏電，產生電壓下降的問題。因上，-置ί趨於固體電解質膜的相鄰單位電池間的區域夂，i離子傳導性的區*，可防止發生漏電。因ί η:的間隔，即使小至與固體電解質膜的门程度’可抑制電壓下$，實現小型且相同 !燃料供給式燃料電池。本發明的低離子性的：=液 ”域比較，其氮離子傳導性本么明中，上述燃料電池，低離子傳導性區域，可以

第12頁 200401468 五、發明說明（6) — 是於固體電解質膜上形成溝而且，本發明中，上述^雷區域。域，可以是於固體電解f膜^，池’低離子傳導性區 *如此構成，可設置低=域。著固體電解質膜的單位電：傳導性區域，因可抑制隔制電壓下降之高輸出功率之：：：離子移自，實現有效抑本發明中，上述燃料d池。緣性樹脂。藉由在溝槽部或却I於溝槽部或凹部充填絕一步抑制隔著固體電解質膜的L中充填絕緣性樹脂，可進可得輪出功率更高之燃料電早位電池間的氫離子移動，系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、^作為絕緣性樹脂，使用氣杈佳。因使用該等樹脂，I系樹脂、環氧系樹脂令之— 的充填絕緣性樹脂。*溝槽部或凹部，可簡便且確實 #而且’根據本發明，h ^2:二上的燃料電極，電池，更具備燃料通路質]^ ϊ電解質膜的燃料電池^料通路隔牆的一部 ΐ 2燃料通路隔牆的3二該電池1固體電解口此，可有助於揪料蕾:刀，構成零件數少，構造簡而且’根據本發明⑯電池整體的小型化舆薄型化。之單位電池中至小、上述燃料電池，可提供具有複數明的燃料電池σ固串聯連接的特徵之燃料電池。本發期望之電壓或可並聯連接複數之單位電池，可獲得所如以上U =的燃料電池。輸出功率且可小艮據本發明，可提供具有簡單構造、高型化與薄型化的固體高分子型燃料電池。

第13頁 200401468 五、發明說明（7) 四、【實施方式】發明之最佳實施態樣以下’參照圖1 A至5 B，說明本發明實施態樣的燃料電池的構成與動作。圖2A表示本發明實施態樣的燃料電池的示意構造的斜視圖’圖2B是沿圖2A的A-A，線之剖面圖。如圖2A與圖2B所示’一枚固體高分子電解質膜114的一面上配置燃料電極 (一邊的電極）l〇2a、102b ’固體高分子電解質膜114的另一面上配置氧化劑電極（另一邊的電極）l〇8a、i〇8b。而且’燃料電極l〇2a、102b上分別配置連接集電體120、 1 2 1 ’以及氧化劑電極丨〇 8 a、} 〇 8 b上分別配置連接集電體 122、123。集電體121與122，藉由貫通固體高分子電解質膜Y 4的連接電極1 2 4電性上相接。燃料電極1 〇 2 a、1 0 2 b以及氧化劑電極l〇8a、108b ’由未圖示之基質與觸媒層構成。乂上方式構成之燃料電池，如圖2 b所示，供給燃料 125予燃料電極1〇2a、1〇2b，以及空氣或氧氣等的氧化劑 126予氧化劑電極1〇8a、1〇8b。於本實施態樣的燃料電複數單位電池的燃料電極l〇2a、102b設置於固體高分 =電解質臈114的一側，氧化劑電極108a、108b設置於另側而夾隔著固體高分子電解質膜114。於是，如圖2B 所Γ之不忍圖’供給燃料1 2 5的燃料通路與供給氧化劑1 2 6 的-化劑通路分別一系統即已足夠，可使燃料電池的構造

200401468 五、發明說明（8) 簡單化。此處，固體高分子 B . β_ 0g 電極側與氧化劑電極側的功J解：隔；燃料電極氧化細無法。==氧化劑 * ^^^^t^l〇2a^l02b 質膜"Λ: 的功能。因此，固體高分子電解、4為虱離子導電性高的膜較佳。而且，具化學安定性且機械強度高者較佳。 > ⑴的材料，為構成固體南分子電解質膜 ^ :的弱酸基等的含極性基之有機高分子較佳。作為該等有機高分子，例如： η κ 化 χκ 苯氧基苯甲醯基苯（p〇ly (4phen〇xybenZ〇y j j，4_

Phe^iylene))、烷磺化聚苯並咪唑等的芳香族的高分子； :苯乙烯化酸共聚合體 '聚苯磺酸共聚合體、交鏈烷磺酸衍生物、氟樹脂架構與磺酸構成之含氟高分子等的共合體；丙稀酿胺2-甲基丙烷磺酸類的丙烯醯胺類與曱基丙烯酸正丁醋類的丙烯酸I旨類一起共聚合反應而得之共聚合體；含續酸基之全氟碳化合物（例如，杜邦公司製的Na f丨〇n (商品名）’旭化成社製的Aciplex (商品名））； 3缓基之全氟《反化合物（例如，旭石肖子社製的Fiemi〇ri s 膜（商品名））。選擇包含磺化聚笨氧基苯曱醯基笨（poly(4_ phenoxybenzoyl -1，4~phenylene))、烧續化聚苯並 °米〇坐

第15頁 200401468 五、發明說明（9) 等的芳香族的黑八2 @ 過’可抑制因現象=的；體有機燃料的透燃料電極l〇2a、1{)2b與Λ ^政率減低。可由包含持有觸媒的皆後子 Μ電極108a、108b，例如之膜（觸媒層）形成二固體高分子電解質的微粒子料電極與氧化劑電極的；質，（：體擴散層）而構成。燃體、碳的燒&體、t ί ί 2 一起可使用礙紙、礙的成形亦可進行其質夺而ί 屬、發泡金屬等的多孔性基質。聚四的疏水處理。基質的疏水處…使用机g佈4的疏水劑。作為燃料電極& @+ 錢、免、# /上的妷拉子持有之觸媒，例如：白金、鎖、；。銥、鐵、舒、銖、金、銀、鎳、钻、鐘、鑭、另—方可使用選擇該等例示觸媒單獨或兩種以上組合。與燁絲φ 作為氧化劑電極的碳粒子持有之觸媒，可使用料電極盥！的觸媒相同，可使用上述例示物質。而且，燃皆可。，、乳化劑電極的觸媒，可以使用相同或相異之物質此外電氣化學製的XC72 奈米碳管 ’作為持有觸媒的碳粒，例如：乙炔黑（例如，〔業社製的DENKA BLACK (商品名），Vulcan社 (商品名）等）、Ket jenblack (—種碳黑）、的 _ 、奈米角狀碳粒（carbon nanohorn )等。碳粒攻毡’例如0 · 0 1〜〇 · 1 # m，以0 · 〇 2〜0. 〇 6 μ m較佳。液體^燃料125,可使用甲醇、乙醇、二乙謎等的有機燃料電極102a、102b與氧化劑電極l〇8a、l〇8b的製作

200401468

方法，無特別限制，例如可採以下方式燃料電極1 0 2 a、1 〇 2 b與氧化劍雷搞τ Λ 持有觸媒，可使用一般浸泡法。鈇 a、108b的碳粒固體高分子電解質粒子分散於溶；碳粒與塗布於基質上，使苴菸择，7 成為糊狀後’將其便其乾屎，可得燃料電極1〇化劑電極108a、l〇8b。於此，砝# 、l〇2b與氧 ηι %此蚊粒的粒徑是例如〇. 〇1~ 〇 · 1 # m。觸媒粒子的粒徑是例如 Μ新軔工λαη 疋列如lnm〜。固體高分子電 =Π 0. 〇5〜1/201。碳粒與固體高分子電解狀it 是2 :1〜4° :1的範圍。而且，糊狀物中水與溶質的重量比，例如！：2〜1〇 :丨物塗於基質的塗布方法’無特別限制，例如，可毛塗布、喷灑塗布、以及網版印刷等的方法。糊狀物以約 1 〜2_厚度塗布。塗布糊狀物後，按照用於敗樹脂加熱溫度與加熱時間，進行加熱，製成燃料電極1〇2a、i〇2b或氧化劑電極108a、l〇8b。加熱溫度與加熱時間，根據使用之材料選擇適當條件，例如加熱溫度丨〇〇〇c〜2 5 〇艺，加熱時間30秒至30分鐘。固體尚为子電解質膜114 ’按使用之材料採用適當方法製作。例如，固體高分子電解質膜丨丨4，以有機高分子 > 材料構成的情況，溶解或分散有機高分子材料於溶劑後之液體，在5^四氟乙稀專的剝離性薄片上燒禱乾燥而得。設置連接電極124，貫通固體高分子電解質膜114。連接電極1 2 4係導電構件，用以電性連接後述之集電體丨2 〇與 123。連接電極124 ’可穿通預先於固體高分子電解質膜

200401468 五、發明說明（11) 114設置的貫通孔。而且，不預先設置貫通孔於固體高分子電解質膜114上，連接電極124直接穿刺過固體高分子電解質膜114 ’亦可設置貫通孔的同時貫穿固體高分子電解質膜114。為防止從固體高分子電解質膜114與連接電極124間的間隙漏出燃料或氧化劑，例如，含比貫通孔稍小幾分孔徑的孔部的密封材料3 0 6 (參照圖1 A與1 B )，以孔部對準貫通孔位置的狀態’載置於貫通孔上，連接電極1 2 4可從該密封材料306上部穿通。如此，可完全塞住貫通孔與連接電極124間的間隙。密封材料3〇6，例如可使用四氟乙烯樹脂製膜或梦膠製膜。、用燃料電極l〇2a、102b與氧化劑電極1〇8a、1〇8b夹著以上方法製成之固體高分子電解質膜114，進行熱壓，得到電極-電解質接合體1〇1。此時，使兩電極（燃料電極 v1〇2b與氧化劑電極1〇8a、1〇8b )設置觸媒的面盥固體向为子電解質膜114相接。熱壓的條件，依選擇的材而1组固體高分子電解質膜114或電極（燃料電極102a、八子槿二匕：電極108a、108b)表面的電解質，以有機高兄，可超過該等有機高分子的軟化溫度或玻二:,溫2度。广體地，例如，溫度1()0它〜25(TC，壓力1〜 lOOkg^/cm ，時間10秒〜3〇〇秒的條件進行熱壓。藉由集電體120〜123夹著佑卜、質接合體。之後，#由貫通詩：\ 之電極-電解接電祀24 ’電性連接配置於燃料電極i〇2b連接之集電體 200401468

五、發明說明（12) 121與配置於氧化劑電極l〇8a連接之集電體122。如此，得2個單位電池串聯連接之燃料電池。連接電極124盥隹體120以及123的連接方式，無特別限制，例如，連接^ 124與集電體120或集電體123以鉚釘連接或熔接方式連接。集電體120〜123與連接電極124為具導電性之材料，例如可由不鏽鋼或鈦形成。

於本實施態樣的燃料電池，因無需如上述先前技術含密閉性的保持機構，藉由各單位電池彼此間靠近的配置，試圖節省空間化，可實現高密度封裝。但是，各單位電、、也彼此間與固體高分子電解質膜的厚度相當程度的靠近配置的情況，某單位電池的燃料電池上生成的氫離子，不往該單位電池的氧化劑電極而往相鄰的單位電池的氧化劑電極移動，也就是發生漏電現象。氫離子如此的移動造成電壓下降的原因。本實施態樣為防止該漏電現象’如圖2Α、2β 所示，於單位電池與單位電池之間的區域設置溝槽部 302。圖2A是所設置之溝槽部3〇2構成的斜視圖，圖2β是該圖中沿A-A’線的剖面圖。

而且’如圖3A、3B所示’可以凹部3〇3取代溝槽部 3 〇 2，設置於單位電池與單位電池之間的區域。圖3A是設置凹部303之實施態樣的斜視圖，圖3B是該圖中沿A_A，線的剖面圖。藉由設置如此之溝槽部3〇2或凹部3〇3，可使在燃料電極1 〇2a生成的氫離子往相鄰相鄰的單位電池的氧化劑電極移動的離子傳導性下降。因此，抑制漏電現象，可使在燃

第19頁 200401468 五、發明說明（13) 料電極102a生成的氫離早右树的道χ产耵虱離子有效的導入氧化劑電極108α" 更進一步，於溝槽部302或凹部3〇3 性樹脂等材料。圖4Α、4Β、5Α 」充填，、絶緣

^ λ W表不如此之構成。圖4A 定、”B緣腰d (J 4插入溝槽部3 〇 ?的會价At拉呤同由、,1 Λ A，6 的賞鉍恶樣的斜視圖，圖4B是 δ玄圖中>口 A - A線的剖面圖。圖5 a a云话A ru,^qnq6^„ 固bA疋充填絕緣性樹脂305於凹郤303的貫轭態樣的斜視圖，剖面圖。罔疋该圖中沿A-A線的藉由採用如此之構成，可费推絕緣膜304 *料性樹—步抑制漏冑。而作為統㈣“ 材料’可採用氟系樹脂、聚醯亞fe系树脂、酚系樹脂、環氧系樹脂等。，外，氫離子往連接電極124移動亦會產生漏電現 …防止該狀況發生，連接電極丨24的表面塗布具絕 =的，料較佳。作為具絕緣性的材料，可使用例如，矽、聚：氟乙烯、乙烯、聚醯亞胺系的材料，該等材料用条鐘法塗布。如上述，如圖2 A至圖5B所示的各實施態樣，可抑制電丄燃料電池的單位電池間的間隔，因可在固體高分子電解質臈114的膜厚以下，可實現更高密度的封裝。此外，上述的各實施態樣，因簡化以2個單位電池為 =，本發明並不以此限，使用3個以上的單位電池之實施態樣，也可同樣適用。以下，將參照圖示說明本發明更具體的實施例，與比較例對昭。 ’ ' »w\ (實施例1 )

第20頁 200401468 五、發明說明（14) 參照圖1A、1 B ’說明本發明的實施例1。於實施例1，使用粒徑3~5ηιη的白金（pt ) _舒（Ru ) 合金作為觸媒，使用該觸媒與碳微粒（電氣化學社製 Denka Black :商品名）重量比5〇%之持有觸媒的碳微粒。而且，合金的構成為50at%Ku，合金與碳微粉末的重量比為1 : 1。該持有觸媒的碳微粒lg加入Aldrich化學公司製的5wt%Naf i on溶液1 1 ( Naf i on為杜邦公司的登記商標），以超音波混合機於5(TC攪拌3小時，作成觸媒糊狀物。將該觸媒糊狀物’以網版印刷法2mg/cm2，上U〇ray製tgp_h_120:商品名），於12〇u燥而得^氏極0 *於杜邦A g‘Nafion構成膜厚150 m的固體高分子電解貝膜114上，a又置貝通孔，作為後述連接電極插入貫穿之用然後，如上述製成之4個電極，各2個在固體高分子電解質膜114的兩面上，以120 t熱壓，作為燃料電極 l〇2a、102b與氧化劑電極1〇8a、1〇此。如此製成2個單位電池。此外，該2個單位電池間的間隔為2. 5mffl。因此，燃料電極l〇2a、102b與氧化劑電極108a、1〇8b 上分別配置連接不鏽鋼製的集電體12〇〜123，以集電體i2〇挾持2個單位電池而構成。更進一步，塗有四氟乙烯樹知的不鏽鋼製M 2大小的螺栓的連接電極1 2 4插入設置於固體高分子電解質膜114上的貫通孔’藉由連接電極124 , 串聯連接集電體121與集電體122。此外，連接電極124插入貫穿貫通孔時，是以貫通孔上裝載有四氟乙烯樹脂構成第21頁四鼠乙烯樹脂製的燃料容器 200401468 五、發明說明（15) ---— 的密封材料306的狀態下插入，如圖示般完全塞住貫通更進一步，雖未圖示裝置於固體高分子電解質膜1丨4的燃料電極1〇2a ' 1〇孔側。燃料電極102a、102b覆蓋於該燃料容器上，且固分子電解質膜114與該燃料容器以密閉狀態構成。同以2ml/min速度10%甲醇水溶液，流入如上述方 =燃料電池的内部，外部暴露於大氣中，測定其電池成 ^。該結果，如表1所示，電流密度1〇〇mA/cm2時、也、匕”。該電壓，相當於只有i個單位電池構成之=屋確:體的電池電壓的2倍’實施例i中，因2個單位電、、=

果保有充足的間隔，幾乎無漏電現象，判定獲得良好曰U 0 Π、名吉表1】 ------ 電池電壓β 實施例 ^ 0.9V,—. 育施例L -----一 0.87V.1 貰施例1 0 9V， . 貫施例冬 —-_ 0.85V, — 貰施例 0.9V+) 比較例 ^-_ 08V； (實施例2 ) 如圖2 A、2 B所示之實施例2 ’與實施例1相同 4々成，製

第22頁 200401468 五、發明說明（16) ----------- 成4個電極，各2個於一枚固體高分子電解質膜ιΐ4的兩面上熱壓，作為燃料電極1023、1〇2b與氧化劑電極i〇8a、 l〇8b，製%成2個單位電池。但是，該2個單位電池的間隔為〇 . 2龍，δ又置寬0. 05ram、深0. 1 _的溝槽部3 0 2於該2個單位電池之間。然後，與實施例1同樣地，配置集電體丨2〇〜 123，塗有四氟乙稀樹脂的金線的連接電極ad ,插入貫穿固體高分子電解質膜114，藉由連接電極124，串聯連接集電fl21與集電體122。連接方式是進行類似超音波震盪的熱壓。然後，未圖示的燃料容器，裝置於固體高分子電解質膜114的燃料電極i〇2a、102b侧。同樣對實施例2的燃料電池’以2 m 1 / m j η速度流入1 〇 % 甲醇水溶液’外部暴露於大氣中，測定其電池特性。該結果，如表1所示，電流密度1 〇〇 m A / c m2時電池電壓是〇 · 8 7 y。該電壓’接近只有1個單位電池構成之燃料電池單體的電池電壓的2倍，實施例2中，即使2個單位電池間的間隔小，判定已抑制漏電現象。此外，實施例2中，以溝槽部3 〇 2設置於連接電極1 2 4 的右側為例說明’溝槽部3 0 2亦可設置於連接電極1 2 4的左側。而且，也可採用連接電極124貫通溝槽部302的形態。 (實施例3 ) 如圖4A、4B所示之實施例3，與實施例2同樣的構成，設置於固體高分子電解質膜114的溝槽部302 _，夾入黏著聚酸亞胺構成的絕緣膜304 (杜邦製Kapton (登記商標））而構成。其他構成與實施例2相同，藉由與實施例2

第23頁 200401468 五、發明說明（17) - 同樣方法製成。古同2對實施例3的燃料電池，以2ml/min速度流入10% f醇水;谷液’外部暴露於大氣中，測定其電池特性。該結，如表1所示’電流密度1 0OmA/cm2時電池電壓是〇. 9V。 Λ電壓比實施例2的電池電壓大，相當於只有1個單位電士構成之燃料電池單體的電池電壓的2倍，實施例3中，判疋已完全抑制漏電現象。此外’實施例3中’以溝槽部3 〇 2設置於連接電極1 2 4 的右侧為例說明’溝槽部30 2亦可設置於連接電極1 24的左側而且也可採用連接電極1 2 4貫通溝槽部3 0 2的形態。 (比較例1 ) 比較例1並未圖示，不設置溝槽部3 〇 2於固體高分子電解質膜11 4上’除此之外’與實施例2相同構成的燃料電池’與實施例2同樣方法製成。2個單位電池的間隔，與實施例2相同’但與實施例1相異，為〇. 2mjn。同樣對比較例1的燃料電池，以2ml/min速度流入10% 甲醉水溶液’外部暴露於大氣中’測定其電池特性。該結果’如表1所示，電流密度1 00mA/cm2時電池電壓是〇, 8V。比較例1中’與實施例1比較，2個單位電池間的間隔較小為小型化之燃料電池，但發生漏電現象，結果無法獲得足夠的電池電壓。 (實施例4 ) 如圖3A、3B所示之實施例4，與實施例2同樣的構成，於固體高分子電解質膜114上，設置複數個直徑〇.imm、深

第24頁 200401468

0. lmm的凹部30 3，取代溝槽部302。其他構成與實施例2相同，藉由與實施例2同樣方法製成。同樣對實施例4的燃料電池，以2ml/min速度流入1〇% 甲醇水溶液，外部暴露於大氣中，測定其電池特性。該結果，如表1所示，電流密度100mA/cm2時電池電壓是。該電壓，比只有1個單位電池構成之燃料電池單體的電池電壓的2彳。小，而大於比較例J，判定抑制某種程度的漏電此外，實施例4中，以凹部303設置於連接電極124的右侧為例說明，凹部303亦可設置於連接電極124的左侧。籲而且’也可採用連接電極124貫通凹部3〇3的形態。 (實施例5 ) 气如圖5 A、5 B所示之實施例5 ’與實施例4同樣的構成，設置於固體高分子電解質膜114的凹部3〇3中充填絕緣性 Μ月曰3 0 5 (環氧樹脂）而構成。其他構成與實施例4相同，藉由與實施例2〜4同樣方法製成。、士同，對實施例5的燃料電池，以2ml/min速度流入10% 甲醇水洛液，外部暴露於大氣中，測定其電池特性。該結果’如表1所示’電流密度100mA/cm2時電池電壓是〇.9V。籲該電壓，比實施例4的電池電壓大，相當於只有i個單位電士構成之燃料電池單體的電池電壓的2倍，實施例5中，判定已完全抑制漏電現象。對以上陳述之本發明的實施例1 ~ 5與比較例1的電池電壓測定結果，加以說明。

第25頁 200401468 發明說明（19) 比較例1令’ 2個單位電池間的間隔與固體高分子電解 -膜的膜厚同樣程度（0.2mm)的狹小，可能地實施燃料，池的小型化。但是，該比較例1，有明顯的漏電現象，產生電壓下降。 g 相對地’實施例1 ’因2個單位電池間確保有充足的間隔’幾乎無漏電現象’判定獲得良好的結果。正確地，單 ^電/也間的間隔有2. 5 m m寬。

實施例2中，藉由設置溝槽部3〇2於固體高分子電解質膜U 4，可抑制在比較例}中明顯的漏電現象，妙 2 早位電池間的間隔與固體高分子電解質膜的膜厚同樣程，（〇. 2mm )的狹小且可能地實施燃料電池的小型化的同時’可獲得高電池電壓。 ^ 更進一步，實施例3，因絕緣膜304更抑制漏電現象的發生’獲得比實施例2高的電池電壓。當然，2個單位電池間的間隔狹小，可實現燃料電池的小型化。

實施例4中，與實施例2同樣地，藉由設置凹部3〇3於固體高分子電解質膜11 4，可抑制在比較例1中明顯的漏電見象，该結果’ 2個單位電池間的間隔與固體高分子電解貝膜的膜厚同樣程度（〇. 2inm )的狹小且可能地實施燃料電池的小型化的同時，可獲得高電池電壓。實施例5 ’與實施例3同樣地’因絕緣性樹脂3 q 5更抑制漏電現象的發生，獲得比實施例4高的電池電壓。當然，2個單位電池間的間隔狹小’可實現燃料電池的小型化。

第26頁 200401468 五、發明說明（20) I & t此，實施例2〜5的電池，可獲得高電n m，&日 ;位電池間的間隔可達到0.2mm程度，壓二= 連接構成實，表示2個單位電池電性上串聯任傅成，由同樣的構成，藉由2個單位 ^ #J t } ^ , T ^ 且’上述實施例中，電池電壓為0. 9 V，作為^册 =電源雖不十分足夠’可由增加電性連：；；： = : 得高電流，-步’由適當式可調整電池的輸出。伴埂接方

第27頁 200401468 圖式簡單說明五、【圖式簡單說明】圖1 A與1 B表示本發明的燃料電池的一實施態樣。圖2A與2B表示本發明的燃料電池的另一實施態樣。圖3A與3B表示本發明的燃料電池的又另一實施態樣。圖4A與4B表示本發明的燃料電池的又另一實施態樣。圖5A與5B表示本發明的燃料電池的又另一實施態樣。元件符號說明： 102、102a、102b :燃料電極 108、108a、108b :氧化劑電極 114 :固體高分子電解質膜 120 集電體 121 集電體 122 集電體 123 集電體 124 連接電極 125 /#»*\ 料 126 氧化劑 302 溝槽部 303 凹部 304 絕緣膜 305 絕緣性樹脂 306 密封材料

第28頁

Claims

200401468 丨嶋申請專利範圍 — 1、一種液體燃料供給式燃料電池，勺人· 膜；，數之燃料電極，g己置於該固：電3併固體電解質數之氧化劑電極，配置於與複數之二膜的—面；體電解質膜的另—面；，電相對向的該^ 其特彳政為.由該燃料電極、該轰膜構成的複數之單位電池係電 =α極與該固體電〜、八如申請專利範圍第i項之液體；；供 ^ =電2構件’貫通該固體電解C電池，更 :電池中至少2個’係藉由該導電構件以串聯A V: 專利範圍第2項之液體燃料供仏弋μ μ 間。構件與該固體電解質骐之 4、如申請專利範圍第2項或第3項之電池’其巾，該導電構件的表塗--r;供&给式燃料 5、如申請專利範圍第i項至第3 /中復任有二緣^ 給式燃料電池，|中，於該中任項之液體燃料供的區域-置有低離子傳導性區域。早位電池間 6、如申請專利範圍第5項之液紙中，該低離子傳導性 .”、蚪供崎式燃料電池，罝部之區域。或為在該固體電解質膜上形成溝槽 7、如申請專利範阛筮β 、 _，於該溝槽部充填之液體燃料供給式燃料電池，复卜如申請專利匕第;性樹脂。，、園弟5項之液體燃料供給式燃料電池，其第29頁 200401468 六、申請專利範圍中，該低離子傳導性區域為在該固體電解質膜上形成凹部之區域。 9、如申請專利範圍第8項之液體燃料供給式燃料電池，其中，於該凹部充填絕緣性樹脂。 1 〇、如申請專利範圍第7項之液體燃料供給式燃料電池，其中，該絕緣性樹脂，係為氟系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、紛系樹脂、環氧系樹脂中之一。 11、如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之液體燃料供給式燃料電池，更包含覆蓋複數之該燃料電極的燃料通路，該燃料通路的隔牆的一部分為該固體電解質膜。 1 2、如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之液體燃料供給式燃料電池，其中，複數之該單位電池中至少2個，係以並聯方式連接。

第30頁