TW201008015A - Fuel cell - Google Patents

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TW201008015A
TW201008015A TW098110155A TW98110155A TW201008015A TW 201008015 A TW201008015 A TW 201008015A TW 098110155 A TW098110155 A TW 098110155A TW 98110155 A TW98110155 A TW 98110155A TW 201008015 A TW201008015 A TW 201008015A
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fuel cell
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membrane electrode
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Nobuyasu Negishi
Kiyoshi Senoue
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Toshiba Kk
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Description

201008015 六、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關燃料電池,特別是有關具備接觸於膜電 極接合體之電極而集電之集電體的燃料電池。 【先前技術】 近年來,爲了無需長時間充電而可使用筆記型電腦或 _ 行動電話之各種攜帶用電子機器,嘗試對於此等攜帶用電 醫 子機器的電源使用燃料電池。燃料電池係具有可只由供給 燃料與空氣即可發電’如補給燃料,即可連續長時間發電 之特徵。因此’如可將燃料電池作爲小型化,作爲攜帶用 電子機器的電源,可說是極爲有利的系統。 例如,作爲燃料而使用甲醇之直接甲醇型燃料電池 (D M F C )係可作爲小型化’更力Π地因燃料的處理亦爲容 易,故作爲攜帶機器用的電源而有所期待。作爲針對在 φ DMFC之液體燃料的供給方式係知道有:氣體供給型或液 體供給型等之主動方式,另外在電池內部使燃料容器內之 液體燃料氣化而供給至燃料極之內部氣化型等之被動方 式。 此等之中,內部氣化型等之被動方式係對於D MFC之 小型化而言爲有利。在內部氣化型D M F C,係提案有例如 將具有燃料極、電解質膜及空氣極的膜電極接合體 (ΜΕΑ),配置於由箱狀容器所成之燃料收容部上之構造 (例如參照國際公開第2005/112172號說明書)。另外, 201008015 亦檢討有藉由流路而連接DMFC之燃料電池單元與燃料收 容部之情況(例如參照日本特表2005-518646號公報及日 本特開20 06-085952號公報)。 但’從燃料電池所得到的電壓係通常乃微小之故,經 由DC/DC變頻器而加以升壓使用之情況爲多。爲了提昇 此時之升壓的效率,燃料電池係一般進行使用集電體,將 電極串聯地連接而提昇電壓者。作爲集電體,係提案有例 如如國際公開第2006/057283號說明書記載地,於1片的 絕緣性薄膜上,將陰極導電層及陽極導電層作爲一體化之 構造等。 在另一方面,提案有於作爲欲測定在燃料電池之元件 內部的溫度情況,例如如日本特開2005-328003號公報記 載地,適用於形成於具有柔軟性之基底薄膜上的導電圖案 之一部分’設置作爲感應器之機能的可撓性印刷電路之技 術等。 對於爲了將經由集電體而集電之電子取出於外部的電 路基板,係必須有將集電體之輸出端子,使用焊錫等,與 連接於電路基板之電線連接之煩雜的作業。 【發明內容】 本發明之目的係提供;可削減製造成本,並且可得到 安定之輸出的燃料電池。 根據此發明型態之燃料電池, 屬於具備:具有電解質膜,和配置於前述電解質膜之 -6- 201008015 一方的面之複數的燃料極,和與配置於前述電解質膜之另 一方的面之前述燃料極之各自對向之複數的空氣極之膜電 極接合體, 和夾持前述膜電極接合體之絕緣基板的燃料電池,其 特徵乃 前述絕緣基板係於絕緣薄膜上,具備電性串聯地連接 前述膜電極接合體之前述燃料極與前述空氣極之各組的集 電體,和檢測溫度之溫度檢測部者。 【實施方式】 以下,關於有關本發明之一實施型態的燃料電池之技 術,參照圖面加以說明。 圖1乃槪略性地顯示關於本實施形態之燃料電池丨之 主要部的剖面圖。 燃料電池1係主要由構成起電部之膜電極接合體 φ (MEA) 2 ’和供給燃料於膜電極接合體2之燃料供給機 構3,和收容液體燃料之燃料收容部4加以構成。 即,在燃料電池1’膜電極接合體2係由具備:具有 陽極觸媒層11與陽極氣體擴散層12之陽極(燃料極) 13’和具有陰極觸媒層14與陰極氣體擴散層15之陰極 (空氣極/氧化劑極)16’和由陽極觸媒層I〗與陰極觸媒層 14所夾持之質子(氫離子)傳導性的電解質膜I?所構 成。 作爲含於陽極觸媒層11及陰極觸媒層14之觸媒,係 -7- 201008015 可舉出例如白金(Pt )、釕(Ru )、铑(Rh )、銦 (Ir)、餓(Os)、鈀(Pd)等之白金族元素的單體、含 有白金族元素之合金等。對於陽極觸媒層11,係採用對 於甲醇或一氧化碳等而言,具有強耐性之Pt-Ru或Pt-Mo 等者爲佳。對於陰極觸媒層14’係採用Pt或Pt-Ni等者 爲佳。 但觸媒並不限定於此等之構成,而可使用具有觸媒活 性之各種的物質者。另外’觸媒係亦可爲使用如碳素材料 之導電性載持體的載持體觸媒,或無載持體觸媒之任一。 作爲構成電解質膜1 7之質子傳導性材料係例如可舉 出如具有磺酸基之全氟黃酸聚合體之氟素樹脂(Nafion (商品名、DuPont公司製)或 Flemion (商品名、旭硝 子公司製)等),具有黃酸基之碳化氫系樹脂等之有機系 材料,或者鎢酸或磷鎢酸等之無機系材料等。但,質子傳 導性之電解質膜17並不限定於此等之構成。 陽極觸媒層11係配置於電解質膜17。陽極氣體擴散 層12係層積於陽極觸媒層11。陽極氣體擴散層12乃完 成均一地供給燃料於陽極觸媒層11之作用。陰極觸媒層 14係配置於電解質膜17上。陰極氣體擴散層15係層積 於陰極觸媒層14。其陰極氣體擴散層15乃完成均一地供 給氧化劑於陰極觸媒層14之作用。此等陽極氣體擴散層 12及陰極氣體擴散層15乃例如經由具有碳紙或碳纖維等 之導電性的多孔質基材所加以構成。 對於陽極氣體擴散層12及陰極氣體擴散層15,係因 -8 - 201008015 應必要而層積導電層。作爲此等導電層,係例如可各使用 如金(Au)之導電性金屬材料所成之網目,多孔質膜, 薄膜或箔體,或者對於不銹鋼(SUS)等之導電性金屬材 料,被覆金等之良導電性金屬之複合材等。 膜電極接合體2係經由各配置於電解質膜17之陽極 側極陰極側的橡膠製之Ο環的密封材1 9加以密封,經由 此等而防止從膜電極接合體2之燃料洩漏或氧化劑洩漏。 _ 另外,對於膜電極接合體2之陰極16側係配置有經
W 由絕緣材料所形成之板狀體20。其板狀體20係主要作爲 保濕層而發揮機能。即,其板狀體20係浸含有在陰極觸 媒層14所生成的水之一部分,控制水的蒸散的同時,調 整對於陰極觸媒層14之空氣的導入量且促進空氣之均一 擴散者。其板狀體20係較陰極氣體擴散層15熱傳導率爲 低之絕緣層或適合此等之高電阻的層,例如由多孔質構造 的構件加以構成,作爲具體的構成材料,係可舉出聚乙烯 φ 或聚丙烯之多孔質體等。 在此實施型態中,膜電極接合體2係具有配置於在同 一電解質膜17之一方的面17A上之複數的陽極13,和具 有配置於在電解質膜17之另一方的面17B上之複數的陰 極16,各陽極13與各陰極16乃藉由電解質膜17加以對 向。也就是,陽極13與陰極16之各組係構成單元件C, 各自乃在電解質膜17的平面上,加以分離配置。 在圖2及圖3所示的例中,膜電極接合體2係具有配 置於單一之電解質膜17之一方的面17A上之4個的陽極 201008015 131〜134,和配置於電解質膜17之另一方的面17B上之4 個的陰極161〜164。陽極131與陰極161乃各對向地加以 配置,構成1組之單元件C。同樣地,陽極132與陰極 162乃各對向地加以配置,陽極133與陰極163乃各對向 地加以配置,陽極134與陰極164乃各對向地加以配置, 4組之單元件C乃加以配列於同一平面上。 燃料電池1係具備電性串聯地連接此等陽極13與陰 極16之各組的集電體40。對於集電體40之構造,於後 加以詳細說明。 上述之膜電極接合體2係夾持於絕緣基板F,配置於 燃料供給機構3與蓋板21之間。蓋板21係外觀爲略箱狀 的構成,例如經由不銹鋼(SUS )加以形成。另外,蓋板 21係具有爲了取入氧化劑之空氣的開口部(空氣導入 口)2 1 A。 燃料分配機構3係具備形成爲箱狀的容器30,藉由 燃料收容部4與流路5而加以連接。即,容器30係具有 燃料導入口 3 0A’連接其燃料導入口 3 〇A與流路5。 此容器3 0乃例如經由樹脂製容器加以構成。作爲形 成容器30之材料,係具有耐甲醇性等者爲佳。作爲形成 容器30之樹脂材料,係例如可舉出聚萘二甲酸乙二酯、 聚對苯二甲酸二乙酯、環烯烴共聚合物、環烯烴聚合物、 膦甲基粉醛、聚次苯基醚颯等。但,並非由一般之聚乙烯 樹脂或聚丙嫌樹脂等之烯烴基系樹脂等構成之容器30除 外之構成。 -10- 201008015 燃料供給機構3乃具備於膜電極接合體2之陽極13 的面方向,使燃料分散以及擴散之同時供給之燃料供給部 31。 在此實施型態,燃料供給部31乃具備燃料分配板 31A之構成,但亦可爲其他的構成。 即,如圖4及圖5所示,燃料分配板31A係具有至 少1個之燃料注入口 32,和複數之燃料排出口 33,藉由 如細管34之燃料通路而連接燃料注入口 32與燃料排出口 g 33之構成。燃料通路係亦可取代形成於燃料分配板3i a 內之細管34而由燃料流通溝加以構成。此情況,經由以 具有複數之燃料排出口的擴散板被覆具有燃料流通溝之流 路板之時,構成燃料分配板31A亦可。 在圖4及圖5所示的例中’燃料注入口 32係位於i 處’與谷器30之燃料分配板31A連通。由此,燃料分配 板31A之燃料注入口 32乃藉由流路5而連接於燃料收容 部4。燃料排出口 33係有128處,排出液體燃料或其氣 φ ft _ ° 對於細管34之一端(始端部)係設置有燃料注入口 32。 細管34係在途中複數地分歧,於此等分歧之細管34 之各終端部,各設置燃料供給口 33。細管34乃例如內徑 爲0. 05〜5mm之貫通孔爲佳。 從燃料注入口 32所注入之液體燃料,係藉由複數地 分歧之細管34,各自引導至複數之燃料供給口 33。經由 使用如此之燃料分配板31A之時,可將從燃料注入口 32 所注入之液體燃料,不拘方向或位置而均等地分配至複數 -11 - 201008015 之燃料供給口 33者。隨之,成爲更可提昇在膜電極接合 體2之面內的發電反應之均一性者。 更且,經由以細管34連接燃料注入口 32與複數之燃 料供給口 33之時,可作爲經由燃料電池之特定處可供給 多的燃料之設計。此係貢獻膜電極接合體2之發電程度之 均一性的提升等。 膜電極接合體2係其陽極側13乃呈對向於如上述之燃 料分配板31A的燃料供給口 33地加以配置。蓋板21係 在於與燃料供給機構3之間保持膜電極接合體2之狀態, 對於容器30而言,經由扣件或螺拴等手法而加以固定。 由此,構成燃料電池(DMFC) 1之發電單元。 燃料供給部31係呈於燃料分配板31A與膜電極接合 體2之間,形成作爲燃料擴散室3丨b而發揮機能之空間之 構成者爲佳。其燃料擴散室31B係即使作爲從燃料排出口 33排出液體燃料,亦促進氣化的同時,亦具有促進對於 面方向之擴散的機能。 對於膜電極接合體2與燃料供給部31之間,亦可配 置從陽極7側支撐膜電極接合體2之支撐構件。 另外’對於膜電極接合體2與燃料供給部31之間, 亦可配置至少1個之多孔體。 對於燃料收容部4係收容對應於膜電極接合體2之液 體燃料。 作爲液體燃料係可舉出各種濃度之甲醇水溶液或純甲 醇等之甲醇燃料。然而’作爲液體燃料係未必侷限於甲醇 201008015 燃料之構成。液體燃料係亦可爲例如,乙醇水溶液或純乙 醇等之乙醇燃料,丙醇水溶液或純丙醇等之丙醇燃料,乙 二醇水溶液或純乙二醇等之乙二醇燃料,二甲醚,蟻酸, 其他的液體燃料。無論如何,對於燃料收容部4係收容有 對應於膜電極接合體2之液體燃料。 更且,對於流路5係亦可介入存在有幫浦。幫浦6並 非爲使燃料循環之幫浦,徹底來說爲從燃料收容部4,將 液體燃料輸液至燃料供給部31的燃料供給幫浦。從燃料 供給部31供給至膜電極接合體2之燃料乃使用於發電反 應,之後進行循環而未返回至燃料收容部4者。 本實施型態之燃料電池係從未循環燃料之情況,與以 往之主動方式不同者,並非損及裝置之小型化等構成。另 外,對於燃料的供給,使用幫浦6,亦與如以往之內部氣 化型之純被動方式不同。圖1所示之燃料電池1係適用例 如稱作半被動型之方式構成。 幫浦6之種類係並無特別加以限定之構成,但從控制 性佳而可輸送少量之液體燃料情況,更加地可小型輕量化 之觀點,使用旋轉葉片幫浦、電性浸透流幫浦、隔片幫 浦、汲取幫浦等者爲佳。 旋轉葉片幫浦係爲以馬達使葉片旋轉而進行輸送的構 成。電性浸透流幫浦係爲使用引起電性浸透流現象之二氧 化矽等之燒結多孔體之構成。隔片幫浦係爲經由電磁石或 壓電陶瓷而驅動隔片進行輸送的構成。汲取幫浦係壓迫具 有柔軟性之燃料流路的一部分,汲取燃料而進行輸送的構 -13- 201008015 成。而在此之中,從驅動電力或尺寸等之觀點,更理想爲 使用電性浸透流幫浦或具有壓電磁石之隔片幫浦者。 然而,亦可於幫浦6與燃料供給部31之間,設置容 器。 另外’爲了提昇作爲燃料電池1之安定性或信賴性, 亦可與幫浦6串聯地配置燃料遮斷閥。對於燃料遮斷閥, 係可使用將電磁石,馬達,形狀記憶合金,壓電陶瓷,雙 金屬片作爲引動器’可以電性信號控制開關動作之電性驅 動閥。燃料遮斷閥係具有狀態保持機能之閂鎖形式的閥者 爲佳。 另外,於燃料收容部4或流路5,亦可裝置使燃料收 容部4內之壓力,與外氣平衡之平衡閥。從燃料收容部4 以燃料分配機構3對於膜電極接合體供給燃料之情況,亦 可作爲取代幫浦6而只配置燃料遮斷閥之構成者。此時之 燃料遮斷閥係爲了控制經由流路5之液體燃料的供給所設 置之構成。 在此實施型態之燃料電池1,使用幫浦6從燃料收容 部4’間歇性地輸送液體燃料於燃料供給部31。以幫浦6 所輸送之液體燃料係經由燃料供給部31,對於膜電極接 合體2之陽極13的全面而言均一地加以供給。 即’對於複數之單元件C之各陽極13之平面方向而 言’均一地供給燃料,經由此而生起發電反應。燃料供給 $ (輸液用)之幫浦6的運轉動作係依據燃料電池1之輸 出’溫度資訊,電力供給之電子機器的運轉資訊等而控制 201008015 者爲佳。 如上述’從燃料分配機構31所釋放之燃料係供給至 膜電極接合體2之陽極13。在膜電極接合體2內,燃料 係擴散在陽極氣體擴散層12,供給至陽極觸媒層11。作 爲液體燃料而使用甲醇燃料之情況,在陽極觸媒層11產 生以下式(1)所示之甲醇的內部改質反應。然而,對於作 爲甲醇燃料而使用純甲醇之情況,使在陰極觸媒層14生 φ 成的水或電解質膜17中的水,與甲醇進行反應而使下式 (1 )之內部改質反應生起。或者,經由未需要水之其他 的反應機構,產生內部改質反應。 CH3〇H + H2〇^C02 + 6H + + 6e-...(l) 由此反應所生成之電子(e_)係經由集電體40而引導至 外部,所謂在做爲電性而使攜帶用電子機器等進行動作 φ 後,經由集電體40而引導至陰極16。在(1)式之內部改質 反應所生成之質子(H + )係經由電解質膜17而引導至陰極 16。對於陰極16係做爲氧化劑而供給空氣。到達至陰極 之電子(e·)與質子(H + )係在陰極觸媒層14,與空氣中的氧氣, 伴隨下式(2)反應,伴隨其反應而生成水。 6e' + 6H + + ( 3/2 ) 〇2— 3 Η20.·.(2) 針對在上述之燃料電池1之發電反應,對於爲了使進 -15- 201008015 行發電之電力增加,係圓滑地進行觸媒反應之同時,均一 地供給燃料於膜電極接合體2之電極全體,使電極全體更 有效地貢獻於發電之情況則成爲重要。 但在此實施型態可適用之絕緣基板F係如圖6及圖7 所示,具有膜電極接合體2之外型尺寸大槪2倍的面積, 經由2次彎曲之時,夾持膜電極接合體2之構成。其絕緣 基板F係由具備成爲基底之絕緣薄膜BF,和圖案化於其 絕緣薄膜BF之至少一方的面之導電層CL,和覆蓋導電層 CL之覆蓋薄膜CF加以構成。 絕緣薄膜BF或覆蓋薄膜CF係經由具有對於所使用 之燃料,或經由發電反應所生成之生成物而言之耐腐蝕性 的材料加以形成者爲佳,例如經由聚醯亜胺加以形成。然 而,作爲絕緣薄膜BF或覆蓋薄膜CF之材料,係不限於 聚醯亜胺(PI),而可使用具有電性絕緣性之聚對苯二甲 酸乙二酯(PET )等之熱可塑性聚酯樹脂材料、聚醚醯亜 胺、聚二醚酮(PEEK : Victrex公司的商標)、全氟樹脂、 氟素樹脂、聚乙烯(PE)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN )、聚丙烯(PP )、聚苯硫醚(PPS)等各種樹脂材 料者。 導電層CL係例如經由銅(Cu )加以形成,經由具有 耐腐蝕性之導電膜而加以被覆。在此實施型態中,針對在 導電層CL,銅箔係經由鎳(Ni )加以被覆,更且鎳膜的 表面乃經由金(Au)加以被覆。也就是,導電層CL的表 面乃經由金(Au )加以形成。 201008015 特別是,在此實施型態,絕緣基板F係作爲導電層 CL,具備集電體40。其集電體40係具有複數之第1電極 部41,和複數之第2電極部42。此等第1電極部41及第 2電極部42係配置於在絕緣薄膜BF上之同一面上。另 外,在此等第1電極部41及第2電極部42之至少一部分 的表面(在此係金箔)係從覆蓋薄膜CF露出。 第1電極部4 1係相當於對應於各陽極1 3而言加以設 φ 置之陽極集電體,具備與含於膜電極接合體2之陽極13 相同數個。第2電極部42係相當於對應於各陰極16而言 加以設置之陰極集電體,具備與含於膜電極接合體2之陰 極1 6相同數個。 在圖6所示的例中,集電體40係具有4個之第1電 極部411〜414,及4個之第2電極部421〜424。第1電 極部411係對應於陽極131而加以配置,同樣地,第1電 極部412係對應於陽極132而加以配置,第1電極部413 φ 係對應於陽極133而加以配置,第1電極部414係對應於 陽極134而加以配置。第2電極部421係對應於陰極161 而加以配置,同樣地,第2電極部42 2係對應於陰極162 而加以配置,第2電極部423係對應於陰極163而加以配 置’第2電極部424係對應於陰極164而加以配置。 在如此之集電體40,第1電極部41及第2電極部42 係形成爲呈接觸於各對應之陽極13及陰極16的形狀。從 第1電極部41之覆蓋薄膜CF露出的部份係接觸於陽極 13’特別是陽極氣體擴散層12。另外,從第2電極部42 -17- 201008015 之覆蓋薄膜CF露出的部份係接觸於陰極16’特別是陰極 氣體擴散層15。也就是’接觸於第1電極部41及第2電 極部42之膜電極接合體2的表面係經由金(Au )加以形 成。金箔係加上於電阻比較低之情況’具有亦對於在發電 反應產生之腐飩性的環境承受之強耐蝕性之故,作爲形成 電極表面之材料而爲更佳。
絕緣基板F係具備連接於集電體40之輸出端子46及 輸出端子47。即,在集電體40,對於配置於互相最隔開 之位置的第1電極部411及第2電極部424,係連接取出 各進行集電之電子的輸出端子46及輸出端子47。此等輸 出端子46及47係從覆蓋薄膜CF露出。
未具有輸出端子之第1電極部41及第2電極部42係 經由各連結部48,加以電性連接。在圖6所示的例中, 第1電極部412及第2電極部421乃經由連結部481而加 以連接,同樣地,第1電極部413及第2電極部422乃經 由連結部482而加以連接,第1電極部414及第2電極部 423乃經由連結部483而加以連接。 在具備如上述之構造的集電體40之絕緣基板F,於 作爲二折之內側空間,收容有膜電極接合體2。即,各第 1電極部41係呈與對應之陽極13加以電性連接,另外, 各第2電極部42係呈與對應之陰極1 6加以電性連接地, 經由作爲二折之絕緣基板F而夾入膜電極接合體2。 然而’絕緣基板F係具有貫通絕緣薄膜BF的孔者爲 佳。在圖6所示的例中,絕緣基板F係具有貫通鄰接之第 -18 - 201008015 1電極部41之間或鄰接之第2電極部42之間的絕緣薄膜 BF’爲了釋放在發電反應產生的氣體成分之氣體排出孔 Η、貫通第1電極部41及絕緣薄膜BF,露出陽極氣體擴 散層12爲了供給燃料於陽極觸媒層Π之燃料供給孔 41Η、貫通第1電極部41及絕緣薄膜BF,露出陰極氣體 擴散層15爲了供給空氣於陰極觸媒層14之空氣導入孔 42Η。 _ 但,上述之絕緣基板F係加上於集電體4,具備檢測 溫度之溫度檢測部5 0。其溫度檢測部5 0係主要利用於檢 測膜電極接合體2之溫度。在圖6及圖8所示的例中,溫 度檢測部50係配置於與配置有絕緣薄膜BF之集電體40 的面同一的面。 如此之溫度檢測部50係作爲導電層CL,經由根據與 集電體40同一材料而可形成之信號配線51,和連接於其 信號配線5 1之檢測元件52而加以構成。信號配線5 1係 ^ 在絕緣薄膜BF之上方,配置於構成集電體40之電極部 之間。在此所示的例中,信號配線5 1係配置於第2電極 部42之間。此信號配線5 1係經由覆蓋薄膜CF加以被 覆。信號配線51之一端側係從覆蓋薄膜CF露出。 檢測元件52乃例如經由熱阻器加以構成。其檢測元 件52係電性連接於從覆蓋薄膜CF露出之信號配線51之 一端側。也就是,在此所示的例中,檢測元件52係配置 於第2電極部42之間。然而,信號配線51及檢測元件 52係亦可配置於第1電極部41之間。 -19 - 201008015 另外,絕緣基板F係具備連接於信號配線51之另一端 的輸出端子53。其輸出端子53係從覆蓋薄膜CF露出。 經由如此之構成,在溫度檢測部50,對應於經由檢測元 件52所檢測出之檢測結果的信號,係成爲可藉由信號配 線51而從輸出端子53取出。 如上述,如根據在此實施型態適用之絕緣基板F,在 絕緣薄膜上,可與集電體40同時,將溫度檢測部50作爲 一體化者。因此,經由根據絕緣基板F而夾持膜電極接合 體2之時,成爲可將在膜電極接合體2之複數之單元件 C,經由集電體40而串聯地連接而加以集電之同時,可經 由溫度檢測部50而檢測在膜電極接合體2之特定位置的 溫度者。因此,燃料電池1之組裝作業則變爲容易,可削 減製造成本之同時,可安定得到輸出者。 另外,可將溫度檢測部50固定地配置於特定的位 置,進而可安定地檢測在膜電極接合體2之所期望位置的 溫度者。 更且,連接於集電體40之輸出端子46及47,以及 連接於溫度檢測部50之輸出端子53係可經由連接器,直 接連接於外部之電路基板(包含電源電路)者。因此,將 無需使用焊錫等之煩雜的連接作業,進而燃料電池1之組 裝作業則變爲容易。 溫度檢測部5 0係不限於在圖6所示的例,而亦可配 置於與配置有絕緣薄膜BF之集電體40的面不同的面。 在圖9及圖10所示的例中,針對在絕緣基板F,集電體 -20- 201008015 40係對於配置於絕緣薄膜BF之一方的面B fa而言,溫度 檢測部50係配置於絕緣薄膜BF之另一方的面Bfb。 此等之集電體40及溫度檢測部50係與圖6所示的例 同樣地加以構成,對於溫度檢測部5 0係無特別限制於配 置位置。即,與圖6所示的例同樣地,信號配線51及檢 測元件52係亦可配置於相當於構成集電體40之電極部之 間的位置之背面側的面BFb,而亦可配置於電極部之背面 側之背面側的面BFb。 如根據如此之絕緣基板F,加上於上述之效果,可提 昇溫度檢測部50之配置之自由度者。 另外,在單一之絕緣基板F,亦可配置複數個溫度檢 測部50。如圖11所示,對於於絕緣薄膜BF之上方配置 複數個之溫度檢測部5 0的情況,經由於絕緣薄膜BF之 上方,拉回信號配線51之時,匯集於1處之輸出端子53 者爲佳。 上述之各實施形態之液體燃料1係在使用各種之液體 燃料之情況,發揮效果,並非爲限定液體燃料之種類或濃 度之構成。但使燃料分散同時供給於面方向之燃料供給部 3 1係特別在燃料濃度爲濃之情況爲有效。因此,各實施 形態之燃料電池1係在將濃度爲80wt%以上之甲醇作爲液 體燃料而使用之情況,可特別發揮其性能或效果。隨之, 各實施形態係對於將濃度爲80wt%以上之甲醇水溶液或純 甲醇作爲液體燃料而使用之燃料電池1爲最佳。 更且,上述之各實施型態係對於將本發明適用於半被 -21 - 201008015 動型之燃料電池1的情況已做過說明,但本發明並不局限 於此,對於內部氣化型之純被動型之燃料電池而言,亦可 適用。 然而’本發明係可適用於使用液體燃料之各種燃料電 池者。另外,燃料電池之具體的構成或燃料之供給狀態亦 無特別加以限定,而對於供給於MEA之所有燃料乃液體 燃料之蒸汽,所有爲液體燃料,或一部分以液體狀態所供 給之液體燃料之蒸汽等各種形態,可適用本發明。在實施 階段中,在不脫離本發明之技術思想的範圍,可將構成要 素進行變形而作具體化。更且,可做適宜地組合上述實施 型態所示之複數的構成要素,或從實施型態所示之全構成 要素刪除幾個構成要素等各種變形。本發明之實施型態係 可在本發明之技術思想的範圍內進行擴張或變更者,其擴 張變更之實施型態亦包含於本發明之技術範圍者。
[產業上之可利用性] 如根據本發明,可削減製造成本,並且可提供可得到 安定輸出之燃料電池。 【圖式簡單說明】 圖1乃槪略性地顯示關於本發明之一實施形態之燃料 電池之構成剖面圖。 圖2乃槪略性地顯示在圖1所示之燃料電池的膜電極 接合體外觀之平面圖。 -22- 201008015 圖3乃沿著III-III線切斷圖2所示之膜電極接合體 時之斜視圖。 圖4乃槪略性地顯示在可適用於圖1所示之燃料電池 的燃料供給機構之燃料供給部之燃料分配板的構造之斜視 圖。 圖5乃圖4所示之燃料分配板之平面圖。 圖6乃槪略性地顯示可適用於關於本發明之一實施形 ^ 態之燃料電池之絕緣基板之構造的剖面圖。 圖7乃沿著VII-VII線切斷圖6所示之絕緣基板時之 剖面圖。 圖8乃沿著VIII-VIII線切斷圖6所示之絕緣基板時 之剖面圖。 圖9乃槪略性地顯示可適用於關於本發明之一實施形 態之燃料電池之絕緣基板之其他構造的平面圖。 圖10乃沿著X-X線切斷圖6所示之絕緣基板時之剖 眷 面圖。 圖11乃槪略性地顯示可適用於關於本發明之一實施 形態之燃料電池之絕緣基板之其他構造的平面圖。 【主要元件符號說明】 1 :燃料電池 2:膜電極接合體 3:燃料供給機構 4 :燃料收容部 -23- 201008015 5 :流路 6 :幫浦 1 1 :陽極觸媒層 12 :陽極氣體擴散層 13,131〜134:陽極 14 :陰極觸媒層 15 :陰極氣體擴散層 16,161〜164:陰極 響 17 :電解膜質 1 9 :密封材 20 :板狀體 21 :蓋板 30 :容器 30A :燃料導入口 3 1 :燃料供給部 3 1 A :燃料分配板 _ 3 1 B :燃料擴散室 3 2 :燃料注入口 3 3 :燃料排出口 34 :細管 40 :集電體 41,41 1〜414 :第1電極部 42,421〜424 :第2電極部 46,47,53 :輸出端子 -24- 201008015 5 〇 :溫度檢測部 5 1 :信號配線 5 2 :檢測元件 F :絕緣基板 BF :絕緣薄膜 CF :覆蓋薄膜 CL :導電層

Claims (1)

  1. 201008015 七、申請專利範面 1· 一種燃料電池,屬於具備:具有電解質膜,和配 置於前述電解質膜之一方的面之複數的燃料極,和與配置 於前述電解質膜之另一方的面之前述燃料極之各自對向之 複數的空氣極之膜電極接合體, 和夾持前述膜電極接合體之絕緣基板的燃料電池,其 特徵乃 前述絕緣基板係於絕緣薄膜上,具備電性串聯地連接 前述膜電極接合體之前述燃料極與前述空氣極之各組的集 電體,和檢測溫度之溫度檢測部者。 2.如申請專利範圍第1項記載之燃料電池,其中, 前述溫度檢測部乃配置於與配置有前述絕緣薄膜之前述集 電體的面同一的面者。 3-如申請專利範圍第1項記載之燃料電池,其中, 前述溫度檢測部乃配置於與配置有前述絕緣薄膜之前述集 電體的面不同的面者。 4. 如申請專利範圍第1項記載之燃料電池,其中, 前述絕緣基板乃具備前述集電體及連接於前述溫度檢測部 之輸出端子者。 5. 如申請專利範圍第1項記載之燃料電池,其中, 前述集電體係於前述絕緣薄膜的同一的面上,具有接觸於 在前述膜電極接合體之前述燃料極之各自的複數之第1電 極部,和接觸於前述空氣極之各自的複數之第2電極部, 和連結前述第1電極部與前述第2電極部之連結部者。 -26- •201008015 6. 如申請專利範圍第5項記載之燃料電池,其中, 前述第1電極部及前述第2電極部係接觸於前述膜電極接 合體的表面係經由金(Au )加以形成者。 7. 如申請專利範圍第5項之燃料電池,其中,前述 絕緣基板係具有貫通前述絕緣薄膜的孔者。 8 ·如申請專利範圍第1項記載之燃料電池,其中, 更具備供給燃料於前述膜電極接合體之燃料供給機構及收 容液體燃料之燃料收容部者。 9. 如申請專利範圍第1項記載之燃料電池,其中, 供給於前述膜電極接合體之燃料乃甲醇燃料。 10. 如申請專利範圍第9項記載之燃料電池,其中, 前述甲醇燃料乃甲醇濃度80wt%以上之甲醇水溶液或純甲 醇者。 ❹ -27-
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