201017963 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明乃關於使用液體燃料之燃料電池的技術。 【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 鲁 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。 在高溫下進行動作的燃料電池中，以防止收納燃料電 池之電池的框體變爲高溫之目的，揭示有以傳熱體被覆被 覆燃料電池之斷熱體外表面之技術（例如，參照專利文獻 1)〇 ® 另一方面，揭示有具有適合於燃料電池分離器等之用 途的高熱傳導性之熱傳導性成形體（例如，參照專利文獻 2 )。特別是，如根據此熱傳導性成形體，對於經由熱傳 導率之向異性，作爲電性、電子機器用之框體，構件之情 況，揭示有在框體之放熱設計等而爲有用者。 在層積複數個單位電池而形成層積體所成之燃料電池 ，以將溫度分布作爲均一化之目的，揭示有交互層積平面 方向之熱傳導率較層積方向的熱傳導率爲大之氣體分離板 與單位電池，於上下端部，配置冷卻板之構成（例如，參 -5- 201017963 照專利文獻3 )。 [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2006-202611號公報 [專利文獻2]曰本特開2006-49878號公報 [專利文獻3]日本特開平9-289026號公報 【發明內容】 @ [發明欲解決之課題] 作爲燃料電池，例如，將甲醇作爲燃料而使用之直接 甲醇型燃料電池（DMFC : Direct Methanol Fuel )係可作 爲小型化’更且因燃料的處理亦爲容易之故，作爲攜帶機 器用的電源而有所期待。 作爲針對在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DMFC之小型化而言爲有利。內部氣化型DMFC，係 例如具備具有燃料極、電解質膜及空氣極的膜電極接合體 (Membrane El ectrode Assembly : MEA)所構成。 在如此的膜電極接合體之面內，有產生無預期之溫度 不均者。特別是，對於在膜電極接合體之周邊部中較可促 進放熱之情況而言，在中央部中不易散熱，在周邊部與中 央部容易產生大的溫度差。另外，伴隨著如此之溫度差， -6 - 201017963 亦產生飽和水蒸氣壓差，在膜電極接合體阻礙對於發電μ 應必要之物質的授受，作爲其結果，有招致輸出的下降或 不安定化。 本發明之目的係提供可安定得到高輸出之燃料電池者 [爲解決課題之手段] 鲁 經由此發明型態之燃料電池，其特徵乃具備： 具有電解質膜，和打開間隔配置於前述電解質膜之一 方的面之複數的燃料極，和於前述電解質膜之另一方的面 ，與各前述燃料極呈對向地打開間隔加以配置複數的空氣 極之膜電極接合體， 配置於與前述膜電極接合體之前述複數的空氣極之前 述電解質膜側相反的面側，及與前述複數的燃料極之前述 電解質膜側相反的面側之至少一方的熱傳導體者。 ❹ [發明之效果] 如根據此發明，可提供可安定得到高輸出之燃料電池 者。 【實施方式】 以下，對於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此實施形態之燃料電池i 2 201017963 構造剖面圖。 燃料電池1係主要由構成起電部之膜電極接合體（ MEA) 2’和供給燃料於膜電極接合體2之燃料供給機構 3加以構成。 即’燃料電池1中，膜電極接合體2係由具備陽極觸 媒層Η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，和具有由陽極觸媒層11與陰極觸媒層14 φ 所夾持之質子（氫離子）傳導性的電解質膜17所構成。 作爲含於陽極觸媒層11及陰極觸媒層14之觸媒，係 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1 4，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 電性載持體的載持觸媒，或無載持觸媒之任一。 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。 -8- 201017963 層積於陽極觸媒層11之陽極氣體擴散層12係在達成 均一地供給燃料於陽極觸媒層11之作用同時，亦具有陽 極觸媒層11之集電機能者。層積於陰極觸媒層14之陰極 氣體擴散層15係在達成均一地供給氧化劑於陰極觸媒層 14之作用同時，具有陰極觸媒層14之集電機能者。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 等之導電性的多孔質基材所加以構成。 Φ 如此之膜電極接合體2係經由集電體18所加以夾持 。即’集電體18係具有配置於膜電極接合體2之陽極側 之陽極集電體18A及配置於膜電極接合體2之陰極16側 之陰極集電體18C。陽極集電體18A係重疊於陽極氣體擴 散層12。陰極集電體l8C係重疊於陰極氣體擴散層15。 此等陽極集電體18A及陰極集電體18C係具有未圖示之 開口。 作爲陽極集電體18A及陰極集電體18C，係例如可各 ® 使用金（Au) ’鎳（Ni)等之金屬材料所成之多孔質層 (例如；網目）或箔體，或者對於不銹鋼（SUS)等之導 電性金屬材料，被覆金等良導電性金屬之複合材，更且， 可各使用石墨（黑鉛）等之碳素材料等。 膜電極接合體2係經由各配置於電解質膜17之陽極 側及陰極側的橡膠製之0環等之密封材1 9加以密封。即 ’密封材19係經由各配置於電解質膜17與陽極集電體 1 8 A之間’以及電解質膜1 7與陰極集電體丨8 c之間，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 201017963 。然而’在膜電極接合體2’於電解質膜17之中，均未 接合於陽極觸媒層11與陰極觸媒層14，且於相當於經由 密封材1 9所圍住的內側位置，設置1個乃至複數個之氣 體排出孔（未圖示）亦可。 在膜電極接合體2之陰極16側，對於集電體18與蓋 板21之間，係配置有經由具有通氣性之絕緣材料所形成 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係配置於陰極集電體18C之上方，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 或聚丙烯之多孔質體等。 上述之膜電極接合體2係配置於燃料供給機構3與蓋 板21之間。蓋板21係配置於板狀體20之上方。蓋板21 係外觀爲略矩形狀的構成，例如經由不銹鋼（SUS)加以 Θ 形成。另外，蓋板21係具有爲了取入氧化劑之空氣的複 數之開口部（空氣導入口）21A。 對於陰極集電體18C與板狀體20之間係配置有後述 之熱傳導體40。另外，如圖1所示，於熱傳導體40與陰 極集電體18C之間，係配置絕緣體50者爲佳。 燃料供給機構3乃具備對於膜電極接合體2之陽極 1 3而言，呈供給燃料地加以構成，但並無特別限定於特 定之構成。以下，對於燃料供給機構3之一例加以說明。 -10- 201017963 燃料供給機構3係例如具有形成爲箱狀之容器3 〇。 燃料分配機構3係藉由收容液體燃料之燃料收容部4與流 路5而加以連接。容器3〇係具有燃料導入口 3〇Α，連接 其燃料導入口 30Α與流路5。此容器3〇乃例如經由樹脂 製容器加以構成。作爲形成容器3〇之材料，係選擇具有 對於液體燃料之耐性的材料。 燃料供給機構3乃具備於膜電極接合體2之陽極13 β 的面方向’使燃料分散以及擴散之同時供給之燃料供給部 3 1 °在此’特別是對於燃料供給部3 1具備燃料分配板 3 1 Α之構成’加以說明’但燃料供給部3 1，但亦可爲其 他的構成。 即’燃料分配板3 1A係具有1個之燃料注入口 3 2， 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 33之構成。燃料通路係亦 可取代形成於燃料分配板3 i 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 3 1 A亦可。 對於細管3 4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’各設置燃料排出口 3 3。燃料注入口 3 2係與 容器30之燃料導入口 3〇a連通。由此，燃料分配板31 a 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 3 3係複數，例如有！ 2 8處，排出液體燃料或 201017963 其氣化成分。 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排出口 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 之燃料排出口 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 @ 料排出口 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。 如此之燃料分配板31A係由未使液體燃料之氣化成 分或液體燃料透過之材料所形成，具體而言，係例如由聚 對苯二甲酸乙二酯（PET )樹脂，聚萘二甲酸乙二酯（ PEN )樹脂，聚醯亞胺系樹脂等所形成。另外，燃料分配 板31A係例如，亦可由分離液體燃料之氣化成分與液體 @ 燃料，使其氣化成份透過於膜電極接合體2側之氣液分離 膜所構成。對於氣液分離膜，係例如適用矽酮橡膠，低密 度聚乙烯（LDPE)薄膜，聚氯乙烯（PVC)薄膜，聚對 苯二甲酸乙二酯（PET)薄膜，氟素樹脂（例如，聚四氟 乙烯（PTFE)，四氟代乙烯·磷甲酸鈉聚合體（PFA)等 )微多孔膜等。 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3 1 A的燃料排出口 3 3地加以配置。蓋板2 1 -12- 201017963 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3 0而言，經由扣件、螺拴、鉚接等手法而加 以固定。由此，構成燃料電池（DMFC ) 1之發電單元。 燃料供給部3 1係呈於燃料分配板3 1 A與膜電極接合 體2之間，形成作爲燃料擴散室3 1 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 3 3排出液體燃料，亦促進氣化的同時，亦具有促進對於 φ 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13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，液體燃料係未必侷限於甲醇 ® 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。 收容於燃料收容部4之液體燃料係可利用重力而藉由 流路5降下至燃料供給部而進行輸送液體。另外，亦可於 流路5塡充多孔體，經由毛管現象，將收容於燃料收容部 4之液體燃料輸送液體至燃料供給部3 1。 -13- 201017963 流路5係由配管等加以構成，但並不限於與燃料分配 機構31或燃料收容部4獨立之配管的構成。例如，流路 5係層積燃料供給部31或燃料收容部4而作爲一體化之 情況’亦可爲連繫此等之液體燃料的燃料流路。即，燃料 供給部31係如藉由種種形態之燃料流路等而與燃料收容 部4連通即可。 更且，對於流路5係亦可介入存在有幫浦6。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， φ 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1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，對於液體燃料的供給，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。 G 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 -14- 201017963 有柔軟性之燃料流路的一部分，汲取燃料而進行輸送的構 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， 參係可使用將電磁石，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’於燃料收谷部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2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3 1。以幫浦6 所輸送之液體燃料係歷經燃料供給部3 1，對於膜電極接 合體2之陽極1 3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 用（輸液用）之幫浦6的運轉動作係依據燃料電池1之輸 -15- 201017963 出’溫度資訊，電力供給之電子機器的運轉資訊等而控制 者爲佳。 在上述之燃料電池1中，從燃料收容部4，藉由流路 5而導入至燃料供給部31之液體燃料係維持液體燃料， 或混入存在有液體燃料與液體燃料氣化之氣化燃料的狀態 ，從燃料供給部31之燃料排出口 33，藉由集電體18之 陽極集電體18A而供給至膜電極接合體2之陽極13。 供給於陽極13之燃料係擴散在陽極氣體擴散層12, φ 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 經由無需水之其他的反應機構而使內部改質反應產生。 CH30H + H20— C02 + 6H + + 6e-…（1 ) 參 由此反應所生成之電子（e·)係經由集電體18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 作後，經由集電體18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1 6。對於陰極1 6係做爲氧化劑而供給空氣。到 達至陰極16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 -16- 201017963 而生成水。 6e* + 6H + + ( 3/2 ) 02->3 H20 ... ( 2) 針對在上述之燃料電池1之發電反應，對於爲了使進 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 〇 有效地貢獻於發電之情況則成爲重要。 但，在此實施形態中，如圖2及圖3所示，膜電極接 合體2係具備在單一之電解質膜17之一方的面17A上， 打開間隔加以配置之複數的陽極1 3，和在電解質膜1 7之 另一方的面17B，打開間隔加以配置之複數的陰極16。在 此，顯示陽極13極陰極16乃各爲4個之情況。 此等陽極13極陰極16之各組合係各夾持電解質膜 17，構成單元件C。複數之單元件C乃略同等之尺寸同時 ® ，爲略同一形狀。也就是，構成單元件C之各陽極13亦 略同等之尺寸同時，爲略同一之形狀，並且，構成單元件 C之各陰極16亦略同等之尺寸同時，爲略同一之形狀。 在此，各單元件C係在同一平面上，於與其長度方向垂直 交叉的方向，打開間隔排列地加以配置。然而，膜電極接 合體2之構造係不限於在此所示的例，而亦可爲其他構造 〇 在此所示之各單元件C係形成爲於第1方向X，具有 平行之長邊的同時，於垂直交叉於第1方向X之第2方 -17- 201017963 向γ，具有平行之短邊的略長方形狀。也就是，單元件c 之長度方向係相當於第1方向X。另外，對於構成各單元 件C之陽極13及陰極16，亦形成爲於第1方向X’具有 平行之長邊的同時，於第2方向Y，具有平行之短邊的略 長方形狀。 複數之單元件C的排列方向係與各單元件C之長度 方向，即垂直交叉於第1方向X之第2方向Y平行。也 就是，複數之陽極13的排列方向係第2方向Y，另外， 複數之陰極16的排列方向係第2方向Y。 對於膜電極接合體2之外型，亦可形成爲略長方形狀 ，而亦可形成爲略正方形。 在具有如圖2及圖3所示之複數的單元件C之膜電極 接合體2中，各單元件C係經由未圖示之集電體，加以電 性串聯地連接。即，爲了對應於圖2等所示之膜電極接合 體2，集電體係具有各4個之陽極集電體及陰極集電體。 各陽極集電體係在各單元件C，層積於陽極氣體擴散層12 。另外，各陰極集電體係在各單元件C，層積於陰極氣體 擴散層15。 接著，對於熱傳導體40，更詳細地加以說明。 圖4乃槪略性地顯示關於膜電極接合體2及熱傳導體 40之構成的剖面圖。然而，在圖4中，係模式性地圖示 唯對於說明必要之主要部，熱傳導體40與陰極集電體 1 8 C之間的絕緣體5 0係省略。 更具體而言，熱傳導體40係形成成與膜電極接合體 -18- 201017963 2之尺寸（例如，對應於電解質膜17之外形尺寸）同等 ，呈與各單元件C之陰極16對向地加以配置。也就是， 單一之熱傳導體40係與各陰極16對向的同時，亦位置於 鄰接之陰極16之間的空間部SP的正上方。換言之，熱傳 導體40係跨越鄰接之複數的陰極16加以配置。 如此之熱傳導體40與膜電極接合體2之間，更具體 而言，對於熱傳導體40與陰極16之陰極氣體擴散層15 ❹ 之間，係配置有陰極集電體18C。換言之，在此所示之熱 傳導體40係配置於陰極集電體18C與未圖示之蓋板21之 間。 如此之熱傳導體40或陰極集電體18C係對於膜電極 接合體2而言，配置於陰極側，但因此等具有通氣性之故 ，未阻礙對於發電反應必要之各陰極16的空氣或氧的導 入，更且未阻礙從各陰極16對於外部之水蒸氣等之氣體 的排出者。 • 如此構成之熱傳導體40係作爲可熱移動之旁路而發 揮機能。因此，熱傳導體40係成爲在膜電極接合體2之 陰極16側，可促進從高溫部至低溫部之熱的移動者。即 ，構成某一個之單元件C的陰極16之高溫部的熱係藉由 熱傳導體40，可移動於在同一單元件C之陰極16的低溫 部之同時，可移動於構成鄰接之其他單元件C之比較低溫 的陰極16。當然，比較高溫之空間部SP的熱亦可藉由熱 傳導體40而移動於低溫部。 隨之，成爲可降低在膜電極接合體2之面內的溫度差 -19- 201017963 ，進而謀求溫度分布之均一化者。另外，打開間隔加以並 聯配置之單元件C之間（更具體而言，鄰接之陰極16之 間）乃經由空氣等，加以電性絕緣之同時，亦作爲對於熱 加以斷熱，經由跨越複數之單元件C加以配之熱傳導體 40的熱移動的促進作用，亦可降低在膜電極接合體2之 面內的溫度差者。 在圖1及圖4所示的例中，對於熱傳導體40配置於 膜電極接合體2之陰極1 6側之情況已做過說明，但亦可 0 熱傳導體40配置於膜電極接合體2之陽極13側。 圖5乃槪略性地顯示關於膜電極接合體及熱傳導體之 其他構成的剖面圖。然而，在圖5中，係模式性地圖示唯 對於說明必要之主要部，熱傳導體40與陽極集電體18A 之間的絕緣體50係省略。 更具體而言，熱傳導體40係形成成與膜電極接合體 2之尺寸（例如，對應於電解質膜17之外形尺寸）同等 ，呈與各單元件C之陽極13對向地加以配置。也就是， Θ 單一之熱傳導體40係與各陽極13對向的同時，亦位置於 鄰接之陽極13之間的空間部SP的正上方。換言之，熱傳 導體40係跨越鄰接之複數的陽極13加以配置。 如此之熱傳導體40與膜電極接合體2之間，更具體 而言’對於熱傳導體40與陽極13之陽極氣體擴散層12 之間，係配置有陽極集電體18A。換言之，在此所示之熱 傳導體40係配置於陽極集電體18A與未圖示之燃料供給 機構3之間。如此之熱傳導體40或陽極集電體i8A係對 -20- 201017963 於膜電極接合體2而言，配置於陽極側，但因此等具有通 氣性之故，未阻礙對於發電反應必要之各陽極13的燃料 氣體的導入。 如此構成之熱傳導體40係作爲可熱移動之旁路而發 揮機能。因此，熱傳導體40係成爲在膜電極接合體2之 陽極13側，可促進從高溫部至低溫部之熱的移動者。即 ，構成某一個之單元件C的陽極13之高溫部的熱係藉由 φ 熱傳導體40，可移動於在同一單元件C之陽極13的低溫 部之同時，可移動於構成鄰接之其他單元件C之比較低溫 的陽極13。當然，比較高溫之空間部SP的熱亦可藉由熱 傳導體40而移動於低溫部。 隨之，成爲可降低在膜電極接合體2之面內的溫度差 ，進而謀求溫度分布之均一化者。另外，打開間隔加以並 聯配置之單元件C之間（更具體而言，鄰接之陽極13之 間）乃經由空氣等，加以電性絕緣之同時，亦作爲對於熱 加以斷熱，經由跨越複數之單元件C加以配之熱傳導體 40的熱移動的促進作用，亦可降低在膜電極接合體2之 面內的溫度差者。 在上述的例中，對於熱傳導體40只配置於膜電極接 合體2之陰極16側之情況，及熱傳導體40只配置於膜電 極接合體2之陽極1 3側之情況已做過說明，但亦可熱傳 導體40係配置於膜電極接合體2之陽極13側及陰極16 側之雙方。 圖6乃槪略性地顯示膜電極接合體及熱傳導體之其他 -21 - 201017963 構成的剖面圖。然而，在圖6中，係模式性地圖示唯對於 說明必要之主要部，熱傳導體40與陽極集電體18A之間 的絕緣體50，及熱傳導體40與陰極集電體18C之間的絕 緣體5 0係省略。 更具體而言，熱傳導體40係形成成與膜電極接合體 2之尺寸（例如，對應於電解質膜17之外形尺寸）同等 ，呈與各單元件C之陽極13及陰極16各對向地加以配置 。也就是，單一之熱傳導體40係與各陽極13對向的同時 @ ，亦位置於鄰接之陽極1 3之間的空間部S P的正上方。另 外，單一之熱傳導體40係與各陰極16對向的同時，亦位 置於鄰接之陰極16之間的空間部SP的正上方。 在如此之構成中，同時得到圖4所示的例及圖5所示 的例之雙方的效果。 如此，熱傳導體40係如配置於與膜電極接合體2之 複數的陰極1 6之電解質膜1 7側相反的面側，及配置於與 複數的陽極1 3之電解質膜1 7側相反的面側之至少一方即 G 可。 然而’熱傳導體40係亦可未必與所有的陽極13或陰 極16對向。例如’如圖7所示，熱傳導體4 0係較膜電極 接合體2之尺寸爲小地加以形成，複數的陽極13及複數 的陰極16之中’露出一部分亦可。也就是，構成兩端的 單元件C之陽極13及陰極16之一部分係未與熱傳導體 40對向，而從熱傳導體40露出。 如此之情況，含有形成於膜電極接合體2之所有的單 -22- 201017963 元件C之發電部（也就是，經由未圖示之密封構件所圍住 之所有的單元件C所佔的範圍及含有鄰接之單元件C之 間的間隔之範圍）的外形尺寸D之80%以上的面積，如 經由熱傳導體40加以被覆，亦可作爲藉由熱傳導體40之 充分的熱移動，進而可謀求在膜電極接合體2之面內的溫 度分布之均一化者。 在圖7所示的例中，對向於陽極13之熱傳導體40及 φ 對向於陰極16之熱傳導體40之雙方的外形尺寸乃各具有 發電部之外形尺寸D的80%之面積。然而，如圖4所示 的例，熱傳導體40乃只對向於陰極1 6之情況，或如圖5 所示的例，熱傳導體40乃只對向於陽極1 3之情況，各熱 傳導體40之外形尺寸，如具有在膜電極接合體2之發電 部之外形尺寸D的80%之面積，亦可得到溫度分布之均 一化的效果。 如上述的例，在具備複數之單元件C的膜電極接合體 β 2之面內，如圖8所示，中央部2C係容易成爲比較不易 散熱之高溫，相反地，周邊部2Ρ係比較於中央部，容易 成爲低溫。此情況，經由配置熱傳導體40之時，促進從 膜電極接合體2之中央部2C至周邊部2Ρ的熱移動，進 而可降低在膜電極接合體2之中央部2C與周邊部2Ρ的 溫度差者。也就是，可均一化在膜電極接合體2之面內的 溫度分布者。 因此，亦降低因溫度差引起之飽和水蒸氣壓差，在膜 電極接合體2之面內，對中央部2C及周邊部2Ρ之任一 -23- 201017963 ，亦可促進對於發電反應必要之物質的授受者。例如’經 由周邊部2P未極端地成爲低溫’而適度地經由來自高溫 部的熱加以加溫之時’控制在發電反應所生成的水之凝集 而可消解空氣的導入不足之同時’促進在陽極側之液體燃 料的氣化’可安定維持高發電效率者。在另一方面’經由 中央部2C未極端地成爲高溫，而適度地進行散熱之時， 控制對於發電反應必要的水產生蒸散’可安定維持高發電 效率者。 Θ 由此，可得安定得到高輸出者。 作爲上述之熱傳導體40係未經由液體燃料或水，氧 等而產生溶解或腐蝕，氧化等，且經由熱傳導率高之材料 加以形成者爲佳。另外，熱傳導體40係需要確保通氣性 ，具有多孔質性或貫通孔。其中，作爲多孔質性之熱傳導 體40，最佳爲碳纖維素材，例如可適用TO RAY公司製之 碳紙（TGB，Η系列），或SGL carbon j apan公司製之碳 紙（GDL系列）等。另外’作爲具有貫通孔之熱傳導體 ❹ 40，係可適用於將黑鉛（石墨）等之碳素質之材料加工成 薄板狀之石墨板（例如，Graphtec公司製之石墨板（ eGraf系列））’形成貫通孔之構成。更且，作爲熱傳導 體40，係可適用對於熱傳導性優越的金，鋁，銅，鎢， 鉬等金屬’或於不鏽鋼等之此等金屬之合金，形成貫通孔 之構成等。 作爲熱傳導體4 0而使用金屬材料的情況，有經由在 陰極16所生成的水，或含於大氣中的氧或水蒸氣等，產 -24- 201017963 生氧化，腐蝕之可能性。爲了防止此，作爲熱傳導體4 0 ，係使用不鏽鋼等之不易腐蝕之材料，或於熱傳導體40 的表面，鑛上金等之不易氧化的金屬，以及以碳素質之物 質，或樹脂或橡膠施以塗層，以及以不會溶解於液體燃料 的蒸汽之塗料進行塗裝等亦可。 作爲如此爲了施以塗層之樹脂或橡膠，可使用聚乙烯 、聚丙嫌、聚苯乙稀、聚對苯二甲酸乙二酯、尼龍、聚醚 φ 酸酮（PEEK)、聚四氟乙烯（PTFE)、四氟代乙烯·磷 甲酸鈉聚合體（PFA )、聚氯乙烯、聚醯亞胺、矽樹脂等 之樹脂、乙烯丙烯橡膠（EPDM )、氟素橡膠等之橡膠。 此等樹脂或橡膠係比較於金屬，熱傳導率爲低之故，對於 施以塗層之情況，進行塗層之樹脂或橡膠係盡可能爲薄者 爲佳。 對於上述之熱傳導體40與陰極集電體18C之間，以 及熱傳導體40與陽極集電體1 8A之間，係爲了電性絕緣 β 熱傳導體40與集電體18之間，配置有絕緣體50。另外 ’對於以具有導電性之材料所形成之熱傳導體40，對於 複數之單元件C而言共通地加以配置之情況，爲了將鄰接 之單元件C之間作爲絕緣，亦於熱傳導體40與集電體18 之間，係配置絕緣體5 0者爲佳。 另外’熱傳導體50係與熱傳導體40同樣地需要確保 通氣性’具有多孔質性或貫通孔。因此，對於絕緣體50 配置於膜電極接合體1 6之陰極丨6側的情況，未阻礙對於 各陰極16之發電反應必要之空氣或氧的導入，更且未阻 -25- 201017963 礙從各陰極16對於外部之水蒸氣等之氣體的排出者。同 樣地，對於絕緣體50配置於膜電極接合體2之陽極13的 情況，亦未阻礙對於各陽極1 3之發電反應必要之燃料氣 體的導入。 此絕緣體50係形成爲薄膜壯或板狀，作爲其厚度， 如可確保絕緣性，並無特別加以限制，但爲了對應於模組 之薄型化的要求，ΙΟΟμιη以下者爲佳，在此例如爲20μιη 。 ⑩ 作爲構成如此之絕緣體50之材料，可使用與上述同 樣之樹脂或橡膠等之材料，例如，聚四氟乙烯（PTFE ) 等爲最佳。另外，爲了防止熱傳導體40之腐蝕的上述塗 層或塗裝乃亦可兼具絕緣體50。 上述之熱傳導體40係具有其平面方向之熱傳導率 λρΐ乃較厚度方向之熱傳導率At爲大之熱傳導向異性者 爲佳。也就是，對於熱傳導體40所要求之特性乃面內之 熱分布的均一化’對於厚度方向之熱傳導率At爲大之情 Θ 況，係促進對於厚度方向的熱之移動，有著阻礙從面內， 也就是膜電極接合體的高溫部至低溫部之熱的移動之虞。 在如此之熱傳導體40中，平面方向之熱傳導率λρΐ 與厚度方向之熱傳導率At的比λ = λρΐ/λί乃10以上者 爲佳，20以上者更佳。然而，在此所說明之熱傳導率 λ Ρ 1及λ t係經由雷射閃光法而測定者。 在此，測定經由熱傳導率比λ而產生變化之膜電極接 合體2之面內的溫度分布。此時，溫度（即，膜電極接合 -26- 201017963 體之表面溫度）係經由夾持於在各單元件C之陰極氣體擴 散層1 5與絕緣體5 0之間的熱電對而測定。然而，熱電對 係在各單元件C之長度方向的中心部，加以複數處設置。 將測定結果示於圖9。在此圖9中，將對於面內之最高溫 度而言之溫度差ΔΤ(^)，作爲縱軸。 如圖9所示，對於比λ = 1之情況，未有與未配置熱 傳導體40之情況大差。對此，對於適用具有熱傳導向異 φ 性（也就是，λ ρ 1 >又t )之熱傳導體40的情況，確認到 在膜電極接合體2之中央部2C與周邊部2P之溫度差被 降低的傾向。 對於適用比λ乃10以上之熱傳導體40的情況，可將 在所有的單元件C之中心部的溫度差，緩和爲3 °C程度者 〇 更且，對於適用比λ乃20以上之熱傳導體40的情況 ，遍佈膜電極接合體2之全域，可將溫度差，緩和爲3 °C φ 以內者。此時，確認到在陰極氣體擴散層1 5之面內的飽 和水蒸氣壓差乃成爲±1〇%以下者。 前述之熱傳導體40係在謀求膜電極接合體2之面內 的溫度分布之均一化上’期望爲有充分之厚度者’其厚度 係1 0 0 μιη以上爲佳，但爲了對應於模組之薄型化的要求 ，更薄爲佳。 在此，測定經由熱傳導體40之厚度t而產生變化之 膜電極接合體2之面內的溫度分布。此時之溫度測定條件 係如上述。將測定結果示於圖1 0。在此圖1 0中，將對於 -27- 201017963 面內之最高溫度而言之溫度差°C )，作爲縱軸。 如圖1 〇所示’熱傳導體40之厚度t乃越厚，確認到 在膜電極接合體2之中央部2C與周邊部2P之溫度差乃 有降低之傾向。對於適用其厚度100pm以上之熱傳導 體40的情況，可將在所有的單元件c之中心部的溫度差 ’緩和爲3°C程度者。更且，對於適用厚度t乃250μηι以 上之熱傳導體40的情況’遍佈膜電極接合體2之全域， 可將溫度差，緩和爲3 °C以內者。 在此’對於其熱傳導體40之厚度t，例如從與其熱傳 導體之熱傳導率λ之關係，λ xt乃1 000以上者爲佳。 熱傳導體40之氣孔率係較板狀體20之氣孔率提高設 定者爲佳。即，配置於膜電極接合體2之陰極側的熱傳導 體40及板狀體20係同時未阻礙對於陰極16之空氣的導 入地具有通氣性。另一方面，板狀體20係從具有作爲保 濕層之機能的情況，爲了確保充分之保濕力，板狀體20 之氣孔率係爲25%程度。對此，熱傳導體40係較板狀體 20位置於陰極側，呈未阻礙對於陰極16之空氣的導入地 設定爲較板狀體20爲高之氣孔率。 另外，熱傳導體40之氣孔率係控制其熱傳導率之因 素之一。即，氣孔率越高，熱傳導體40之內部乃由氣體 成分所塡滿，招致放熱性能之下降。也就是，氣孔率越高 ，熱傳導率係下降。如此，對於熱傳導體40，係要求確 保熱傳導性之同時，確保通氣性者，當考慮兩者時，熱傳 導體40之氣孔率係50%以上者爲佳。 201017963 然而，膜電極接合體2之面內的溫度分布係在中央部 2C爲高，在周邊部2P爲低之情況爲多。爲了對應於此， 在熱傳導體40中，在其中央部的氣孔率乃較周邊部爲小 者爲佳。也就是，在熱傳導體40，在對向於膜電極接合 體2之中央部2C的部份中，熱傳導率比較高，促進熱的 移動之同時，在對向於周邊部2P之部分中，熱傳導率比 較低之另一方面，可促進通氣性高之發電反應者。 φ 此時，熱傳導體40係亦可作爲其氣孔率，從中央部 朝向周邊部連續性變大地構成。此情況，在熱傳導體40 之面內的熱傳導率乃並非一定，從中央部朝向周邊部連續 性變大。 <第1實施例> 有關以下所說明之各實施例即比較例之燃料電池的膜 電極接合體2，係如圖2所示，具備4個之單元件C的構 Φ 成，各單元件C乃經由集電體1 8，加以電性串聯地連接 (實施例1 ) 如圖4等所示，在有關實施例1之燃料電池中，熱傳 導體40係只配置於膜電極接合體2之陰極16側。作爲其 熱傳導體40係適用碳紙。即，對於膜電極接合體2之各 單元件C的陰極16,係重疊有集電體18之陰極集電體 18C。對於陰極集電體18C之上方係藉由絕緣體50而配 -29- 201017963 置有熱傳導體40。對於熱傳導體40之上方係藉由板狀體 20而配置有蓋板21。因此，在陰極16所產生的熱係藉由 陰極集電體18C而傳達於熱傳導體40，擴散於面內。 (實施例2 ) 如圖5等所示，在有關實施例2之燃料電池中，熱傳 導體40係只配置於膜電極接合體2之陽極13側。作爲其 熱傳導體40係適用碳紙。即，對於膜電極接合體2之各 參 單元件C的陽極13,係重疊有集電體18之陽極集電體 18A。對於陽極集電體18A之上方係藉由絕緣體50而配 置有熱傳導體40。因此，在陽極13所產生的熱係藉由陽 極集電體18A而傳達於熱傳導體40,擴散於面內。 (實施例3 ) 如圖6等所示，在有關實施例3之燃料電池中，熱傳 導體40係配置於膜電極接合體2之陽極13側及陰極16 φ 側之雙方。作爲其熱傳導體40係適用碳紙。陽極1 3側及 陰極1 6側之各構成係與實施例1及實施例2同樣。 (實施例4) 如圖7等所示，在有關實施例4之燃料電池中，熱傳 導體40係與實施例3同樣地，配置於膜電極接合體2之 陽極13側及陰極16側之雙方。作爲其熱傳導體40係適 用碳紙。然而，在實施例1乃至3中，熱傳導體40係呈 -30- 201017963 對向於所有的陽極13或所有的陰極16之全面地加以配置 ，但在實施例4中，熱傳導體40係具有相當於外形尺寸 D之80%的面積，對於一部分之陽極13及一部分的陰極 係未作爲對向》 (實施例5 ) 在有關實施例5之燃料電池中，熱傳導體40係與實 φ 施例3同樣地，配置於膜電極接合體2之陽極13側及陰 極16側之雙方。特別是，在其實施例5中，熱傳導體40 係取代碳紙’而經由金（Au )加以形成。 更具體而言，如圖11所示，對於膜電極接合體2之 各單元件C的陰極16，係重疊有集電體18之陰極集電體 18C。此情況，陰極集電體18C係形成爲格子狀，與陰極 16之周緣部等接觸。對於陰極集電體i8C之上方，係藉 由經由PTFE所形成之絕緣體而配置有熱傳導體40。其熱 Φ 傳導體40係具有與陰極集電體18C同樣的形狀，形成有 貫通孔40A。對於熱傳導體40之上方係藉由未圖示之板 狀體而配置有蓋板21。 經由如此之構成，從開口部2 1 A所導入之空氣係通 過熱傳導體40之貫通孔40A，藉由陰極集電體18C而導 入於陰極16，利用在發電反應。 另一方面’對於膜電極接合體2之各單元件C的陽極 13’係重疊有集電體18之陽極集電體18A。此情況，陽 極集電體18A係形成爲與陰極集電體18C同樣之格子狀 201017963 ，與陽極13之周緣部等接觸。對於陽極集電體18A之上 方，係藉由經由未圖示之PTFE所形成之絕緣體而配置有 熱傳導體40。對於其熱傳導體40係亦與圖1 1所示的例 同樣地，形成有貫通孔40A。 經由如此之構成，從燃料供給機構3所導入之燃料氣 體係通過熱傳導體40之貫通孔40A，藉由陽極集電體 18A而導入於陽極13，利用在發電反應。 (比較例1 ) 關於比較例之燃料電池，係未具備熱傳導體。 <性能評估> 對於上述之燃料電池，進行性能評估。其性能評估係 在溫度25 °c、相對濕度50%之環境下進行。對於燃料收 容部係注入純甲醇，以一定電壓進行發電，各測定輸出電 壓及發電中的陰極側之表面溫度。對於輸出係算出在ίο Ο 小時之平均溫度。另外，對於表面溫度係如圖1 1所示， 在中央部，中間部，及端部之3處各進行測定，算出在 1 0小時之平均溫度。 將結果示於圖12。即，將比較例1之平均輸出作爲 1 0 0時，在任一之實施例，均確認到得到較比較例1爲高 之輸出者。另外’將在比較例1之中央部的平均溫度作爲 100時，在比較例1中，對於從中央部至端部產生大的溫 度差（15%)而言’在任一之實施例，亦在中央部與端部 -32- 201017963 之溫度差係1 ο %以下’並確認到較比較例1，可均一化面 內之溫度分布者》 接著’對於組合於膜電極接合體2之熱傳導體40的 變化加以說明。 如圖13所示，膜電極接合體2係形成爲略長方形狀 ’於第1方向X，具有平行之長邊2L的同時，於第2方 向Υ，具有平行之短邊2S。其膜電極接合體2乃具備4 〇 個的單元件C。各單元件C係形成爲略長方形狀，於第1 方向X’具有平行之長邊CL的同時，於第2方向Υ，具 有平行之短邊CS。 熱傳導體40係配置於膜電極接合體2之陽極13側及 陰極16側之至少一方。在圖13中，圖示於膜電極接合體 2之上方’重叠有熱傳導體40之狀態。即，熱傳導體40 係形成爲單一之平板狀，具有4個之開口部4 1。各開口 部4 1係呈露出各單元件C之一部分地加以形成。也就是 Φ ，各開口部4 1係具有形成爲較單元件C之外形尺寸爲小 之略長方形，與單元件C之長邊CL平行之同時，較單元 件C之長邊CL爲短之長邊41L的同時，具有與單元件c 之短邊CS平行之同時，較單元件C之短邊CS爲短之短 邊 41S。 如此之熱傳導體4 0係形成爲沿著各單元件C之周緣 的框緣狀。也就是，熱傳導體40係形成爲沿著構成單元 件C之陽極13之各周緣及陰極16側之各周緣之至少一方 的框緣狀。 -33- 201017963 另外，在此熱傳導體40中’於鄰接之單元件C之間 的正上方，形成有縫隙42。也就是’在此熱傳導體40中 ，於鄰接之陽極13之間及鄰接之陰極16之間的至少一方 之正上方，形成有縫隙42。因此’熱傳導體40係未跨越 複數之單元件C，而獨立地配置於各單元件C。但，連結 在熱傳導體40之周緣，構成單一之熱傳導體40。 圖14所示的例之熱傳導體40係與圖13所示的例之 熱傳導體40做比較，更且，在追加於各單元件C之長邊 · CL，沿著平行之第1方向X而形成爲直線狀之1條的第1 延出部43的點，而有所差異。其第1延出部43乃配置於 各單元件C的上方。換言之，各單元件C之上方的開口 部41係由經由1條的第1延出部4 3而分割之2個組件所 成。然而，第1延出部43乃亦可配置於2條以上於各單 元件C的上方。 圖15所示的例之熱傳導體40係與圖14所示的例之 熱傳導體40做比較，更且，在追加於各單元件C之短邊 ® C S，沿著平行之第2方向Y而形成爲直線狀之3條的第2 延出部44的點，而有所差異。此等第2延出部44乃略等 間隔地配置於各單元件C的上方。換言之，各單元件c 之上方的開口部41係由經由1條的第1延出部43及3條 的第2延出部44而分割之8個組件所成。也就是’熱傳 導體40係形成爲在各單元件C的上方，交叉於第1方向 X與第2方向Y之格子狀。然而，第2延出部44乃亦可 配置於1條乃至2條於各單元件C的上方，亦可加以配置 -34- 201017963 4條以上。 圖16所示的例之熱傳導體40係與圖所示的例之 熱傳導體40做比較，更且，在追加更多之第2延出部44 的點，而有所差異。在此，15條之第2延出部44乃略等 間隔地配置於各單元件C的上方。換言之，各單元件C 之上方的開口部41係由經由1條的第1延出部43及15 條的第2延出部44而分割之略正方形狀之3 2個組件所成 〇 。也就是，熱傳導體40係形成爲在各單元件C的上方， 交叉於第1方向X與第2方向Y之格子狀。 圖17所示的例之膜電極接合體2係形成爲略正方形 狀’平行於第1方向X與第2方向Y之各邊的長度乃略 相等。其膜電極接合體2乃具備4個的單元件C。此等4 個之單元件C係於第1方向X與第2方向γ，配置成各2 個排列之2x2的矩陣狀。也就是，構成單元件C之陽極 13及陰極16係配置成2x2的矩陣狀。 ® 適用於如此之膜電極接合體2的熱傳導體40係形成 爲略正方形狀，配置於膜電極接合體2之陽極13側及陰 極16側之至少一方。在圖17中’圖示於膜電極接合體2 之上方，重疊有熱傳導體40之狀態圖。即，熱傳導體40 係形成爲單一之平板狀，具有露出各單元件C之一部分的 開口部41。各單元件C之上方的開口部41係由略正方形 狀之複數的組件所成。也就是，熱傳導體40係在各單元 件C之上方，形成爲格子狀。 然而，如圖16或圖17所示之熱傳導體40係將m及 -35- 201017963 η作爲1以上的整數時，對於具備配置成mxn之矩陣狀的 單元件C之膜電極接合體2而言，可適用。 圖1 8所示的例之熱傳導體40係與圖1 7所示的例之 熱傳導體40做比較’在從中央部朝向周邊部形成爲放射 狀的點’有所差異。即’熱傳導體40係具有露出各單元 件C之一部分之同時，形成爲放射狀的開口部41。 然而，如圖18所示之熱傳導體40係將m及η作爲1 以上的整數時，對於具備配置成mxn之矩陣狀的單元件C φ 之膜電極接合體2而言，可適用。 圖19所示的例之膜電極接合體2係形成爲略圓形狀 。其膜電極接合體2乃具備4個的單元件C。此等4個之 單元件C係從膜電極接合體2之中心朝向圓周而配置成放 射狀。也就是，各單元件C’或者構成單元件c之陽極 1 3及陰極1 6係形成成扇形狀。 適用於如此之膜電極接合體2的熱傳導體40係形成 爲略正方形狀，配置於膜電極接合體2之陽極13側及陰 © 極16側之至少一方。在圖19中，圖示於膜電極接合體2 之上方’重疊有熱傳導體40之狀態圖。即，熱傳導體40 係形成爲單一之平板狀，具有露出各單元件C之一部分的 開口部41。各單元件C之上方的開口部41係形成爲放射 狀。也就是’熱傳導體40係在各單元件c之上方，形成 爲放射狀。 然而’如圖19所示之熱傳導體40係對於具備3個以 下之單元件C的膜電極接合體2，或具備5個以上之單元 -36- 201017963 件c的膜電極接合體2等而言，可適用。 圖20所不的例之膜電極接合體2係形成爲略六角形 狀。其膜電極接合體2乃具備6個的單元件c。此等6個 之單兀件C係從膜電極接合體2之中央部朝向周邊部而配 置成放射狀。也就是，各單元件C，或者構成單元件c之 陽極13及陰極16係形成成三角形狀。 適用於如此之膜電極接合體2的熱傳導體4〇係形成 馨 爲略六角形狀，配置於膜電極接合體2之陽極13側及陰 極16側之至少一方。在圖20中’圖示於膜電極接合體2 之上方，重疊有熱傳導體40之狀態圖。即，熱傳導體4〇 係形成爲單一之平板狀，具有露出各單元件C之一部分的 開口部41。各單元件C之上方的開口部41係形成爲放射 狀。也就是，熱傳導體40係在各單元件C之上方，形成 爲放射狀。 然而’如圖20所示之熱傳導體40係不限於外形爲六 角形狀之膜電極接合體，而將N作爲3以上的整數時， 對於N角形狀之膜電極接合體2而言，可適用。 但，將本實施形態，從其他的觀點規定時，如以下所 述。 圖2 1乃槪略性地顯示構成燃料電池丨之膜電極接合 體2及熱傳導體40之分解圖。 膜電極接合體2乃形成爲略長方形狀之情況，將平行 於膜電極接合體2之邊長2L之第1方向X的長度作爲Lx ，將平行於膜電極接合體2之短長2S之第2方向Y的長 -37- 201017963 度作爲Ly。在此，不論單元件C之個數或配置，而將沿 著含有形成於膜電極接合體2之所有的單元件C之發電部 2X之第1方向X的長度作爲Lx，而將沿著發電部2X之 第2方向Y的長度作爲Ly。 對於適用於如此之膜電極接合體2的熱傳導體40， 將第1方向X之熱傳導體40的熱傳導率λχ與第1方向 X之熱傳導體40的剖面積Sx的積（λ xxSx )作爲熱傳導 性Λχ，而將第2方向Y之熱傳導體40的熱傳導率Ay與 0 第2方向Y之熱傳導體40的剖面積Sy的積（AyxSy) 作爲熱傳導性Λ y。 此情況，在組合膜電極接合體2與熱傳導體40之燃 料電池1中，呈滿足以下的關係地加以構成。 (Λ Xx Lx ) / ( AyxLy) >1 如根據滿足此關係之燃料電池1，可得上述之本實施 G 形態的效果。 另外，將本實施形態，又從其他的觀點規定時，如以 下所述。 膜電極接合體2乃形成爲略正方形狀或略長方形狀’ 形成於其膜電極接合體2之各單元件C的長度方向，也就 是各陽極13及各陰極16之長度方向乃平行於第1方向X ，複數之單元件C的排列方向，也就是複數之陽極13的 排列方向及複數之陰極16之排列方向乃平行於垂直交叉 -38- 201017963 於第1方向X之第2方向Y之情況，將膜電極接合體2 之第1方向X的長度作爲Lx，將膜電極接合體2之第2 方向Y的長度作爲Ly。在此，亦將沿著含有形成於膜電 極接合體2之所有的單元件C之發電部2X之第1方向X 的長度作爲Lx，而將沿著發電部2X之第2方向γ的長 度作爲Ly。 對於適用於如此之膜電極接合體2的熱傳導體40， 〇 將第1方向X之熱傳導體40的熱傳導率λχ與第1方向 X之熱傳導體40的剖面積Sx的積（AxxSx)作爲熱傳導 性Λχ，而將第2方向Y之熱傳導體40的熱傳導率與 第2方向Y之熱傳導體40的剖面積Sy的積（λ yxSy ) 作爲熱傳導性Λ y。 此情況，在組合膜電極接合體2與熱傳導體40之燃 料電池1中，呈滿足以下的關係地加以構成。 _ ( Λ X X Lx ) /( AyxLy) > 1 如根據滿足此關係之燃料電池1，可得上述之本實施 形態的效果。 以下，對於第2實施例加以說明。 <第2實施例> (實施例6 ) 於載持陽極用觸媒粒子（Pt : Pn=l : 1 )之碳黑，作 -39- 201017963 爲質子傳導性樹脂而添加全氟磺酸溶液，和作爲分散媒而 添加水及甲氧基丙醇，並使載持陽極用觸媒粒子之碳黑分 散而調製塗漿。經由將所得到之塗漿，塗佈於做爲陽極氣 體擴散層12之多孔質碳紙（例如81mmX9.7 mm之長方形 )之時，可得到厚度爲ΙΟΟμιη之陽極觸媒層1 1。 於載持陰極用觸媒粒子（Pt)之碳黑，作爲質子傳導 性樹脂而添加全氟磺酸溶液，和作爲分散媒而添加水及甲 氧基丙醇，並使載持陰極用觸媒粒子之碳黑分散而調製塗 @ 漿。經由將所得到之塗漿，塗佈於做爲陰極氣體擴散層 15之多孔質碳紙之時，得到厚度爲ΙΟΟμιη之陰極觸媒層 14 ° 然而，陽極氣體擴散層12，和陰極氣體擴散層15乃 同形同尺寸，厚度亦相等，塗佈於此等氣體擴散層之陽極 觸媒層11及陰極觸媒層14亦同形同尺寸。
於如上述所製作之陽極觸媒層11與陰極觸媒層14之 間，將作爲電解質膜17，厚度爲30μιη，含水率爲10〜20 Q 重量％之全氟磺酸膜（商品名Nafi on膜、DuPont公司製 )，4個之陽極氣體擴散層12及4個之陰極氣體擴散層 1 5乃各長度方向爲略平行，其間隔乃呈1.2 mm地排列配 置，並在陽極觸媒層11與陰極觸媒層14乃呈對向地配合 位置之狀態’經由施以熱壓之時’得到膜電極接合體2。 如此作成之膜電極接合體2係經由集電體1 8所夾持 ，陽極氣體擴散層12與陽極集電體18A乃作爲對向之同 時，陰極氣體擴散層15與陰極集電體i8c乃作爲對向。 -40- 201017963 即，陰極集電體18C係於陰極氣體擴散層15之上方，層 積金箔。另外，作爲陽極集電體18A，於陽極氣體擴散層 12之上方’層積金箔。此等之陽極集電體18A及陰極集 電體18C係呈電性串聯地連接上述4對之陽極觸媒層11 與陰極觸媒層14地加以形成。 對於膜電極接合體2之電解質膜17與集電體18之間 ，對於陽極側及陰極側之雙方，作爲密封構件1 9，係各 Φ 夾持寬度爲2mm之橡膠製之〇環而施以密封。 對於陰極集電體18C之上方，係層積作爲絕緣膜50 ，厚度爲20μιη，氣孔率68%之聚四氟乙烯（PTFE )製微 多孔膜。更且，對於其絕緣體50之上方，作爲熱傳導體 40，將厚度爲50μιη之石墨板（GRAPHTEC公司製；型號 S S 400-0.05 )，切割爲如圖13所示之形狀而進行層積。 其熱傳導體40之石墨板係平面方向（圖13所示之第1方 向X及第2方向Υ)的熱傳導率λρ1乃400W/mK，其厚 〇 度方向（垂直交叉於圖13所示之第1方向X及第2方向 Y的Z方向）的熱傳導率At乃3.5W/mK。 在其實施例6中，從圖13所示之熱傳導體40之第1 方向X的熱傳導性Λχ及第2方向Y之熱傳導性Ay，和 膜電極接合體2之第1方向X的長度Lx及膜電極接合體 2之第2方向Y的長度Ly所求得之（Λ xxLx) / ( Λ yxLy )的値係4.4 7。 對於熱傳導體40之上方，作爲板狀體20,將厚度乃 0.75mm，透氣度乃 3.0 秒/ l〇〇cm3 (經由對於 JISP-8117: -41 - 201017963 20 09規定之測定方法），透濕度乃3000g/ ( m2 · 24h)( 經由對於Π S L- 1099 : 2006 A-1規定之測定方法）之聚乙 嫌製多孔質薄膜，切成長度85mm，寬度46.6mm之長方 形而加以層積。從外氣供給至陰極16的空氣係成爲透過 其板狀體20者。 對於其板狀體20之上方，作爲蓋板21，外形乃 90mmx48mm之長方形，層積厚度乃〇.3mm之不鏽鋼板（ SUS3 04 )。對於此蓋板21，係形成有一邊長度乃3.5mm _ 之正方形之120個開口部21A。 在溫度乃25 °C，相對濕度乃50%之環境下，於如上 述作成之燃料電池1，供給純度99.9重量％之純甲醇。另 外，連接定電壓電源，燃料電池I之輸出電壓乃每串聯地 連接之4對的單元件中之1對，以0.3V呈一定地，控制 流動於燃料電池1之電流，此時計測從燃料電池1所得到 之輸出密度。 在此，燃料電池1的輸出密度（mW/cm2 )係指對於 _ 流動於燃料電池1之電流密度（對每發電部面積1cm2之 電流値（niA/cm2 ))乘上燃料電池1之輸出電壓者。另 外，發電部的面積乃陽極觸媒層II與陰極觸媒層14作爲 對向之部分的面積。在本實施例中’因陽極觸媒層11與 陰極觸媒層14的面積乃相等’且完全對向’故發電部的 面積係相等於此等觸媒層之面積。 另外，如圖11所示’於蓋板21之中央部L與端部之 表面，安裝各熱電對’測定其2點間的溫度差。 -42- 201017963 (實施例7) 除將熱傳導體4 0之形狀，作爲如圖1 5以外’係與實 施例6同樣。在此實施例7中，（Λ xxLx ) / ( Λ yxLy ) 的値係6.2 1。 (實施例8) 除將熱傳導體40之形狀，作爲如圖16以外，係與實 φ 施例6同樣。在此實施例7中，（AxxLx) / (AyxLy) 的値係1 . 5 3。 (比較例2 ) 除亦未設置任一形狀之熱傳導體40以外，係與實施 例6同樣。 對於圖22係彙整顯示以上的結果者。然而，計測燃 料電池1之輸出密度的結果，和計測在蓋板21之表面的 9 中央部與端部之溫度差的結果，係以將各比較例2的値作 爲100之相對値而示。在實施例6乃至8之任一，亦確認 到較比較例2均一化溫度分布，並且，得到較比較例2爲 高之輸出密度者。 如以上說明，如根據此實施型態，緩和了在膜電極接 合體之面內的溫度分布不均，消除對於發電反應必要之物 質的授受之阻礙因子，可安定得到高輸出之同時，可提供 長壽命化之燃料電池，更且，亦可提供其應用機器。 上述之各實施形態之燃料電池1係在使用各種之液體 -43- 201017963 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。但使燃料分散於面方向之同時而供給之燃料供 給部31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 _ 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。 【圖式簡單說明】 -44 - 201017963 [圖1] 圖1乃槪略性地顯示關於此發明之一實施形態之燃料 電池之構造剖面圖。 [圖2 ] 圖2係槪略性地顯示在圖1所示之燃料電池之膜電極 接合體的構造一部分之剖面斜視圖。 [圖3 ] ❿ 圖3乃圖2所示之膜電極接合體之平面圖。 [圖4 ] 圖4係槪略性地顯示可適用於圖1所示之燃料電池之 膜電極接合體及熱傳導體的構造剖面圖。 [圖5] 圖5係槪略性地顯示可適用於圖1所示之燃料電池之 膜電極接合體及熱傳導體的其他構造剖面圖。 [圖6] φ 圖6係槪略性地顯示可適用於圖1所示之燃料電池之 膜電極接合體及熱傳導體的其他構造剖面圖。 [圖7] 圖7係槪略性地顯示可適用於圖1所示之燃料電池之 膜電極接合體及熱傳導體的其他構造剖面圖。 [圖8] 圖8乃爲了說明在膜電極接合體之面內的溫度分布之 一例的圖。 [圖9] -45 - 201017963 圖9乃顯示測定對於熱傳導體之熱傳導率比而言之膜 電極接合體面內之溫度分布之結果的圖。 [圖 10] 圖10乃顯示測定對於熱傳導體之厚度而言之膜電極 接合體面內之溫度分布之結果的圖。 [圖 11] 圖1 1乃槪略性地顯示關於實施例5之燃料電池之構 成的圖。 · [圖 12] 圖12乃顯示針對在實施例1乃至5及比較例1之性 能評價的測定結果（平均輸出及平均溫度）的圖。 [圖 13] 圖13乃爲了說明在本實施形態之燃料電池，組合於 膜電極接合體之熱傳導體的變化之圖。 [圖 14] 圖14乃爲了說明在本實施形態之燃料電池，組合於 G 膜電極接合體之熱傳導體的變化之圖。 [圖 15] 圖1 5乃爲了說明在本實施形態之燃料電池，組合於 膜電極接合體之熱傳導體的變化之圖。 [圖 1 6] 圖1 6乃爲了說明在本實施形態之燃料電池，組合於 膜電極接合體之熱傳導體的變化之圖。 [圖 17] -46 - 201017963 圖17乃爲了說明在本實施形態之燃料電池，組合於 膜電極接合體之熱傳導體的變化之圖。 [圖 18] 圖18乃爲了說明在本實施形態之燃料電池，組合於 膜電極接合體之熱傳導體的變化之圖。 [圖 19] 圖1 9乃爲了說明在本實施形態之燃料電池，組合於 φ 膜電極接合體之熱傳導體的變化之圖。 [圖 20] 圖2 0乃爲了說明在本實施形態之燃料電池，組合於 膜電極接合體之熱傳導體的變化之圖。 [圖 21] 圖21乃爲了說明膜電極接合體之形狀與熱傳導體之 熱傳導性的關係圖。 [圖 22] Φ 圖22乃顯示針對在實施例6乃至8及比較例2之性 能評價的測定結果（輸出密度及溫度差）的圖。 【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 1 1 :陽極觸媒層 1 2 :陽極氣體擴散層 -47- 201017963 13 :陽極（燃料極） 14 :陰極觸媒層 1 5 :陰極氣體擴散層 16 :陰極（空氣極） 17 :電解質膜 18 :集電體 20 :板狀體（保濕層） 2 1 :蓋板 ❿ 40 :熱傳導體 50 :絕緣體 -48-