WO2007145244A1 - 燃料電池用燃料カートリッジ及び燃料電池 - Google Patents

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Yumiko Takizawa
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cartridge for a fuel cell and a fuel cell.
  • Fuel cells have the advantage that they can generate electricity simply by supplying fuel and oxidant, and can continuously generate electricity if only the fuel is replaced. For this reason, it can be said that the system will be extremely advantageous for the operation of portable electronic devices if miniaturization occurs.
  • direct methanol fuel cells use methanol with high energy density as fuel and can directly extract current from methanol-powered electrocatalysts, eliminating the need for a reformer and miniaturization. Is possible.
  • direct methanol fuel cells are easier to handle than hydrogen gas fuel. From the above, direct methanol fuel cells are promising as a power source for small equipment.
  • DMFC fuel supply methods include gas supply type DMFC that vaporizes liquid fuel and feeds it into the fuel cell with a force blower, etc., and liquid supply type DMFC that sends liquid fuel directly into the fuel cell with a pump or the like, Furthermore, an internal vaporization type DMFC that vaporizes and uses liquid fuel in a fuel cell is known. Among these, the internal vaporization type DMFC does not need to be equipped with heavy equipment such as a pump or blower for fuel supply. Therefore, if the fuel concentration can be increased to reduce the size of the liquid fuel tank, the A small fuel cell with energy density can be realized.
  • An object of the present invention is to provide a fuel cartridge for a fuel cell and a fuel cell that can improve the long-term stability of power generation.
  • a fuel cartridge for a fuel cell according to the present invention is a fuel cartridge for a fuel cell comprising a fuel storage container and a liquid fuel stored in the container,
  • the liquid fuel is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol and dimethyl ether, and at least one selected from the group consisting of formic acid, formaldehyde, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate and ethyl acetate.
  • the organic compound has a concentration of 40 ppm or more and 1500 ppm or less.
  • a fuel cell according to the present invention includes a membrane electrode assembly including a fuel electrode, an oxidant electrode, and an electrolyte membrane disposed between the fuel electrode and the oxidant electrode;
  • a fuel storage section for storing a liquid fuel containing at least one selected from the group force consisting of methanol, ethanol and dimethyl ether;
  • a fuel cell comprising vaporized fuel supply means for supplying a vaporized component of the liquid fuel to the fuel electrode;
  • the fuel storage unit, the vaporized fuel supply means, and the membrane electrode assembly have at least one organic compound power of 200 ppm selected from the group power consisting of formic acid, formaldehyde, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, and ethyl acetate. It is characterized by a high content of 1500ppm or less.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the fuel cell main body of FIG.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in output retention rate during a long-term test of the fuel cells of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the organic compound concentration and the initial output density ratio in the fuel cells of Examples 1, 3 to 13 and Comparative Examples 2 to 9.
  • Fig. 5 shows the initial current-voltage characteristics of the fuel cells of Examples 1, 6, 10 and Comparative Example 6. It is a characteristic view which shows property.
  • Examples of the fuel cartridge include a liquid fuel container and a liquid fuel outlet provided in the container.
  • the fuel cartridge can be detachable or can be installed and replenished with fuel.
  • Examples of the polymer material forming the liquid fuel container include low density polyethylene (L DPE), linear low density polyethylene (LLDPE), modified polyethylene, polypropylene (PP), polyamide (PA), polyethylene terephthalate ( PET).
  • L DPE low density polyethylene
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polyamide
  • PET polyethylene terephthalate
  • the liquid fuel includes at least one organic fuel selected from the group consisting of methanol, ethanol, and dimethyl ether.
  • the liquid fuel may be substantially composed of the above organic fuel or may be an aqueous solution of organic fuel.
  • a methanol fuel such as an aqueous methanol solution or pure methanol can be used.
  • the concentration of methanol in the liquid fuel is desirably 50 mol% or more, more desirably a concentration exceeding 50 mol%, more desirably 80 mol% or more, and most desirably using pure methanol. It is. Thereby, it is possible to reduce the size of the liquid fuel container and to increase the energy density.
  • the purity of pure methanol is desirably 95% by weight or more and 100% by weight or less.
  • the liquid fuel contains 40 ppm or more and 1,500 ppm or less of at least one organic compound selected from the group power consisting of formic acid, formaldehyde, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate and ethyl acetate. If there are two or more types of organic compounds in the liquid fuel, use the sum of the concentrations of each organic compound.
  • the above-mentioned types of organic compounds are organic impurities generated as by-products during power generation.
  • organic compound (organic impurity) concentration 40 ppm or more and 1500 ppm or less, long-term stability can be improved while maintaining high output.
  • a preferable range is 40 ppm or more and 200 ppm or less.
  • the concentration of organic substances (formaldehyde, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate and ethyl acetate) other than the organic acid in the liquid fuel is measured by the method described in the following (1).
  • the concentration is calculated by regarding the organic compound as a single component having the specific component power.
  • the abundance ratio is calculated by calculating the GC peak area force.
  • the concentration is calculated by regarding the organic compound as HCOOC H (ethyl formate).
  • the concentration of the organic acid (formic acid) in the liquid fuel is measured by the method described in the following (2).
  • the sample is diluted 10-fold with ultrapure water to LOO times, and then analyzed with an ion chromatograph (IC).
  • IC ion chromatograph
  • the column temperature should be 30 ° C.
  • the detection is performed with a sublesser electric conductivity detector.
  • the concentration is calculated by regarding the organic acid as a single component having the specific component force.
  • the abundance ratio is calculated from the peak area force of the IC.
  • the sum of the concentration of the organic substance other than the organic acid obtained by the measurement (1) and the organic acid concentration obtained by the measurement (2) is a desired concentration.
  • Examples of the fuel cell in which the fuel cartridge is used include a liquid fuel supply type and an internal vaporization type.
  • the internal vaporization type the vaporized components of liquid fuel are supplied to the fuel electrode, and the organic compounds in the liquid fuel are concentrated by vaporization, which may cause problems such as increased resistance and clogging in the fuel vaporization section. Immediate regulation of the organic compound concentration can be expected to greatly improve the characteristics.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention.
  • a fuel cell 1 shown in Fig. 1 includes a fuel cell body 4 mainly composed of a fuel cell 2 and a fuel tank 3 as an electromotive unit, and a satellite type (external) that supplies liquid fuel to the fuel tank 3. And a fuel cartridge 5 of an injection type).
  • a fuel supply unit 7 having a socket unit 6 serving as a liquid fuel supply port is provided.
  • the socket part 6 has a built-in valve mechanism and is closed except when liquid fuel is supplied.
  • the fuel cartridge 5 has a cartridge body 8 as a liquid fuel storage container for storing liquid fuel for a fuel cell.
  • a nozzle portion 9 is provided at the tip of the cartridge body 8 to serve as a fuel outlet when the liquid fuel accommodated in the cartridge body 8 is supplied to the fuel cell body 4.
  • the nozzle section 9 has a built-in valve mechanism, and is closed except when liquid fuel is supplied.
  • Such a fuel cartridge 5 is connected to the fuel cell main body 4 only when, for example, liquid fuel is injected into the fuel tank 3.
  • the socket portion 6 provided in the fuel tank 3 of the fuel cell body 4 and the nozzle portion 9 provided in the cartridge body 8 of the fuel cartridge 5 constitute a pair of connection mechanisms (couplers). It is.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a fuel cell main body 4 mainly composed of a fuel cell 2 and a fuel tank 3.
  • the membrane electrode assembly (MEA) as the fuel battery cell 2 includes a force sword (air electrode) composed of a force sword catalyst layer 10 and a force sword gas diffusion layer 11, and an anode catalyst layer 12. And an anode (fuel electrode) composed of the anode gas diffusion layer 13 and a proton conductive electrolyte membrane 14 disposed between the force sword catalyst layer 10 and the anode catalyst layer 12.
  • a force sword air electrode
  • an anode fuel electrode
  • Examples of the catalyst contained in the force sword catalyst layer 10 and the anode catalyst layer 12 include platinum group element simple metals (Pt, Ru, Rh, Ir, Os, Pd, etc.) and platinum group elements. Alloys can be mentioned.
  • Pt—Ru which is highly resistant to methanol and carbon monoxide
  • platinum platinum
  • a supported catalyst using a conductive support such as a carbon material may be used, or an unsupported catalyst may be used.
  • a carbon paper can be used for the force sword gas diffusion layer 11 and the anode gas diffusion layer 13.
  • Proton conductive materials constituting the proton conductive electrolyte membrane 14 include, for example, a fluorine-based resin having a sulfonic acid group (for example, a perfluorosulfonic acid polymer) and a hydrate having a sulfonic acid group.
  • a fluorine-based resin having a sulfonic acid group for example, a perfluorosulfonic acid polymer
  • hydrate having a sulfonic acid group examples include, but are not limited to, oral carbon-based resin, and inorganic substances such as tungstic acid and phosphotungstic acid.
  • the force sword catalyst layer 10 is laminated on the force sword gas diffusion layer 11, and the anode catalyst layer 12 is laminated on the anode gas diffusion layer 13.
  • the force sword gas diffusion layer 11 plays a role of uniformly supplying the oxidizing agent to the force sword catalyst layer 10, and also serves as a current collector for the force sword catalyst layer 10.
  • the anode gas diffusion layer 13 serves to uniformly supply fuel to the anode catalyst layer 12 and also serves as a current collector for the anode catalyst layer 12.
  • the force sword conductive layer 15a and the anode conductive layer 15b are in contact with the force sword gas diffusion layer 11 and the anode gas diffusion layer 13, respectively.
  • the force sword conductive layer 15a and the anode conductive layer 15b include, for example, a porous layer (for example, mesh) having a metallic material force such as gold or nickel, a foil body made of the above metallic material, or a conductive material such as stainless steel (SUS).
  • a porous layer for example, mesh
  • a metallic material force such as gold or nickel
  • a foil body made of the above metallic material
  • a conductive material such as stainless steel (SUS).
  • SUS stainless steel
  • a composite material in which a conductive metal material is coated with a highly conductive metal such as gold can be used.
  • a rectangular frame-shaped force sword seal material 16 a is located between the force sword conductive layer 15 a and the proton conductive electrolyte membrane 14 and surrounds the force sword catalyst layer 10 and the force sword gas diffusion layer 11. Yes.
  • the rectangular frame-shaped anode seal material 16b is located between the anode conductive layer 15b and the proton conductive electrolyte membrane 14, and surrounds the anode catalyst layer 12 and the anode gas diffusion layer 13.
  • the force sword seal material 16a and the anode seal material 16b are O-rings for preventing fuel leakage and oxidant leakage from the membrane electrode assembly 2. [0037] Below the membrane electrode assembly 2, a liquid fuel tank 3 as a fuel storage unit is disposed below the membrane electrode assembly 2.
  • a liquid fuel 17 is accommodated in the liquid fuel tank 3.
  • a vaporized fuel supply means for supplying a vaporized component of the liquid fuel to the anode for example, a gas-liquid separation membrane 18 is disposed.
  • the gas-liquid separation membrane 18 is a membrane that allows only the vaporized component of the liquid fuel to permeate and does not allow the liquid fuel to permeate. Only the vaporized component of the liquid fuel permeates the gas-liquid separation membrane 18, and the vaporized fuel can be supplied to the anode.
  • a water-repellent membrane having methanol permeability can be used for the gas-liquid separation membrane 18.
  • water-repellent membrane having methanol permeability examples include a silicone sheet, a polyethylene porous membrane, a polypropylene porous membrane, a polyethylene polypropylene porous membrane, and a polytetrafluoroethylene porous membrane.
  • a frame 19 is disposed between the gas-liquid separation membrane 18 and the anode conductive layer 15b.
  • the space surrounded by the frame 19 functions as a vaporized fuel storage chamber 20 for adjusting the amount of vaporized fuel supplied to the anode.
  • a frame 21 is laminated on the force sword conductive layer 15 a of the membrane electrode assembly 2.
  • a moisturizing plate 22 is stacked on the frame 21 to prevent transpiration of water generated in the force sword catalyst layer 10.
  • the moisturizing plate 22 functions as a water supply means for supplying water generated by the force sword to the anode. That is, the moisture retention plate 22 suppresses the evaporation of moisture from the power sword, so that the moisture retention amount in the power sword catalyst layer 10 increases as the power generation reaction proceeds. For this reason, a state in which the water retention amount of the force sword catalyst layer 10 is larger than the water retention amount of the anode catalyst layer 12 is created. As a result, since the osmotic pressure phenomenon is promoted, water generated in the cathode catalyst layer 10 passes through the proton conductive membrane 14 and is supplied to the anode catalyst layer 12.
  • the moisture retaining plate 22 is formed of an insulating material that is inert to methanol and has resistance to dissolution, oxygen permeability, and moisture permeability.
  • an insulating material include polyolefin such as polyethylene and polypropylene.
  • moisture retention plate 22 it is desirable air permeability defined by JIS P- 8117- 1998 is 50 seconds ZlOOcm 3 below. This is because if the air permeability exceeds 50 seconds / 100 cm 3 , the air inlet 23 force may interfere with the air diffusion to the force sword, and high output may not be obtained. A more preferable range of the air permeability is 10 seconds or less ZlOOcm 3 .
  • the moisture retention plate 22 has a moisture permeability of 6000 gZm as defined by the JIS L-1099-1993 A-1 method.
  • the value of moisture permeability is JIS L-1099-1993.
  • the temperature value is 40 ⁇ 2 ° C. This is because if the water vapor permeability exceeds 60 00 gZm 2 24h, the amount of water evaporated from the power sword increases, and the effect of promoting water diffusion to the power sword force anode may not be obtained sufficiently. Also, if the moisture permeability is less than 500gZm 2 24h, excess water may be supplied to the anode and high output may not be obtained, so the moisture permeability is in the range of 500 to 6000gZm 2 24h. That force S is desirable. A more preferable range of moisture permeability is 1000 to 4000 gZm 2 24 h.
  • a cover 24 having a plurality of air inlets 23 for taking in air as an oxidant is laminated on the moisture retaining plate 22.
  • the cover 24 also serves to pressurize the stack including the membrane electrode assembly 2 and increase its adhesion, so that, for example, a metal cap such as SUS304, carbon steel, stainless steel, alloy steel, titanium alloy, nickel alloy is used. You are formed.
  • the liquid fuel 17 in the liquid fuel tank 3 as the fuel storage unit, the gas-liquid separation membrane 18 as the vaporized fuel supply means, and the membrane electrode assembly 2 The amount of organic compounds (formic acid, formaldehyde, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, and at least one kind of strength selected from ethyl acetate) is more than 200ppm (not including 200ppm) and less than 1500ppm To do.
  • the present inventors have found that by increasing the amount of the organic compound to more than 200 ppm, side reactions such as the formation of formaldehyde by the acid of the fuel component are suppressed.
  • a more preferable range of the amount of the organic compound is more than 200 ppm (not including 20 Oppm) and 800 ppm or less.
  • a fuel cell in which the amount of organic compound exceeds 200 ppm and is not more than 1500 ppm can be obtained, for example, by using the fuel cartridge of the present invention.
  • each member is immersed in a minimum amount of 100% methanol that sufficiently immerses each member, and the organic matter is immersed in the methanol.
  • the organic matter in the methanol is analyzed by the methods (1) and (2) above.
  • the liquid fuel collected from the fuel tank 3 is analyzed by the methods (1) and (2) above. The analysis is preferably carried out after the fuel cell has been operated for 1 to 3 hours and then decomposed and the gas-liquid separation membrane, membrane electrode assembly and fuel tank are taken out.
  • the obtained paste was applied to porous carbon paper as an anode gas diffusion layer to obtain an anode catalyst layer.
  • a paste was prepared by adding a perfluorocarbonsulfonic acid solution, water and methoxypropanol to a power sword catalyst (Pt) -supported carbon black, and dispersing the catalyst-supported carbon black.
  • Pt power sword catalyst
  • the obtained paste was applied to porous carbon paper as a force sword gas diffusion layer to obtain a force sword catalyst layer.
  • a perfluorocarbon sulfonic acid membrane (nafion membrane, manufactured by DuPont) having a water content of 10 to 20% by weight is disposed as a proton conductive electrolyte membrane.
  • a membrane electrode assembly (MEA) was obtained.
  • a silicone rubber sheet was prepared as a gas-liquid separation membrane.
  • the fuel cartridge contained methanol having a purity of 99.9 wt% containing 40 ppm of formic acid as an organic compound. Liquid fuel was supplied to the liquid fuel tank of the fuel cell using this fuel cartridge.
  • Example 1 Except for setting the concentration of organic compounds in the liquid fuel to 150 ppm, the same structure as in Example 1 An internal vaporization type direct methanol fuel cell having a structure was assembled.
  • An internal vaporization type direct methanol fuel cell having the same configuration as in Example 1 was assembled except that the concentration of the organic compound in the liquid fuel was changed to 1500 ppm.
  • An internal vaporization type direct methanol fuel cell having the same configuration as in Example 1 was assembled except that the concentration of the organic compound in the liquid fuel was set to 35 ppm.
  • An internal vaporization type direct methanol fuel cell having the same configuration as in Example 1 was assembled except that the concentration of the organic compound in the liquid fuel was changed to 1505 ppm.
  • the obtained fuel cell was continuously operated for 1000 hours, and its output is shown in Fig. 3 as an output holding ratio (%) where the initial output is 100%.
  • the horizontal axis is the operating time (hour), and the vertical axis is the retention rate (%).
  • the initial power density of the obtained fuel cell is shown in FIG. 4 as a power density ratio (%) in which the initial power density of Comparative Example 3 is 100%.
  • the horizontal axis represents the organic compound concentration (ppm) in the liquid fuel of the cartridge, and the vertical axis represents the power density ratio (%).
  • FIG. 4 shows the results of Examples 1 and 3 and Comparative Example 2 together.
  • the present invention is not limited to the above embodiments as they are, but can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the implementation stage.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components such as all the components shown in the embodiment may be deleted. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
  • the structure of the fuel cell has been described with a structure having a fuel tank as a fuel storage section below the membrane electrode assembly (MEA).
  • the fuel storage section contains a liquid fuel.
  • a fuel storage section, and a flow path disposed between the fuel storage section and the membrane electrode assembly may be provided. In this case, the fuel supply from the fuel container to the membrane electrode assembly is not allowed to flow. Done through the road.
  • the passive type fuel cell has been described as an example of the configuration of the fuel cell main body, the fuel cell main body also has a semi-passive type fuel cell in which a pump or the like is partially used.
  • the present invention can be applied.
  • the fuel supplied to the MEA from the fuel container is used for the power generation reaction, and the fuel not used at that time is circulated and is not returned to the fuel container.
  • the semi-passive type fuel cell is different from the active method because it does not circulate the fuel, and does not impair the downsizing of the device.
  • Semi-passive fuel cells use a pump to supply fuel, and are different from pure passive methods such as internal vaporization. For this reason, it is called the semi-passive method.
  • a fuel cutoff valve may be arranged instead of the pump as long as the fuel is supplied from the fuel storage portion to the MEA.
  • the fuel cutoff valve is provided to control the supply of liquid fuel through the flow path.
  • the liquid fuel vapor supplied to the MEA may be all supplied with the liquid fuel vapor, but the present invention is applied even when a part of the liquid fuel vapor is supplied in a liquid state. be able to.

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Abstract

　燃料収容容器８と、前記容器８内に収容される液体燃料とを具備する燃料電池用燃料カートリッジ５であって、前記液体燃料は、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群から選ばれる少なくとも１種類と、蟻酸、ホルムアルデヒド、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル及び酢酸エチルよりなる群から選ばれる少なくとも１種類の有機化合物とを含み、前記有機化合物の濃度が４０ｐｐｍ以上、１５００ｐｐｍ以下である燃料電池用燃料カートリッジ。

Description

明 細 書
燃料電池用燃料カートリッジ及び燃料電池
技術分野
[0001] 本発明は、燃料電池用燃料カートリッジ及び燃料電池に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の各種電子機器は、半導体技術の発 達と共に小型化され、燃料電池をこれらの小型機器用の電源に用いることが試みら れている。燃料電池は、燃料と酸化剤を供給するだけで発電することができ、燃料の みを交換すれば連続して発電できるという利点を有している。このため、小型化が出 来れば携帯電子機器の作動に極めて有利なシステムといえる。特に、直接メタノール 型燃料電池（DMFC ; direct methanol fuel cell)は、エネルギー密度の高いメ タノールを燃料に用い、メタノール力 電極触媒上で直接電流を取り出せるため、改 質器が不要で、小型化が可能である。また、直接メタノール型燃料電池では、燃料の 取り扱いが水素ガス燃料に比べて容易である。以上のことから、直接メタノール型燃 料電池は小型機器用電源として有望である。
[0003] DMFCの燃料の供給方法としては、液体燃料を気化して力 ブロア等で燃料電池 内に送り込む気体供給型 DMFCと、液体燃料をそのままポンプ等で燃料電池内に 送り込む液体供給型 DMFC、更に、燃料電池内で液体燃料を気化して使用する内 部気化型 DMFC等が知られている。このうち、内部気化型 DMFCでは、燃料供給の ためのポンプやブロア等の大掛力りな装備を設ける必要がな 、ことから、燃料濃度を 濃くして液体燃料タンクの小型化が達成できれば、高エネルギー密度の小型燃料電 池の実現が可能である。
[0004] ところで、特開 2004— 311163号公報には、燃料電池の電極を得るための触媒塗 料に使用されるエタノールやメタノールの酸ィ匕を防止するために、触媒塗料に酸ィ匕 防止剤を添加し、これにより触媒層に含まれる有機系化合物成分 (ギ酸、酢酸、蓚酸 )の濃度を 200ppm以下に抑え、触媒電極接合体の電圧劣化を抑制することが記載 されている。 発明の開示
[0005] 本発明は、発電の長期安定性を改善することが可能な燃料電池用燃料カートリッジ 及び燃料電池を提供することを目的とする。
[0006] 本発明に係る燃料電池用燃料カートリッジは、燃料収容容器と、前記容器内に収 容される液体燃料とを具備する燃料電池用燃料カートリッジであって、
前記液体燃料は、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群カゝら選ば れる少なくとも 1種類と、蟻酸、ホルムアルデヒド、蟻酸メチル、蟻酸ェチル、酢酸メチ ル及び酢酸ェチルよりなる群カゝら選ばれる少なくとも 1種類の有機化合物とを含み、 前記有機化合物の濃度が 40ppm以上、 1500ppm以下であることを特徴とする。
[0007] 本発明に係る燃料電池は、燃料極と、酸化剤極と、前記燃料極及び前記酸化剤極 の間に配置される電解質膜とを含む膜電極接合体と、
メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群力 選ばれる少なくとも 1種 類を含む液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記液体燃料の気化成分を前記燃料極に供給するための気化燃料供給手段と を具備する燃料電池にぉ ヽて、
前記燃料貯蔵部、前記気化燃料供給手段及び前記膜電極接合体に、蟻酸、ホル ムアルデヒド、蟻酸メチル、蟻酸ェチル、酢酸メチル及び酢酸ェチルよりなる群力 選 ばれる少なくとも 1種類の有機化合物力 200ppmよりも多ぐ 1500ppm以下含まれ ていることを特徴とする。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係る直接メタノール型燃料電池を示す模式図 である。
[図 2]図 2は、図 1の燃料電池本体の実施形態を模式的に示す断面図である。
[図 3]図 3は、実施例 1〜3及び比較例 1〜2の燃料電池の長期試験時の出力保持率 の変化を示す特性図である。
[図 4]図 4は、実施例 1, 3〜13及び比較例 2〜9の燃料電池における有機化合物濃 度と初期出力密度比との関係を示す特性図である。
[図 5]図 5は、実施例 1, 6, 10及び比較例 6の燃料電池における初期の電流電圧特 性を示す特性図である。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 燃料カートリッジについて説明する。
[0010] 燃料カートリッジとしては、液体燃料収容容器と、前記容器に設けられた液体燃料 出口部とを有するものを挙げることができる。燃料カートリッジは、着脱が自在なもの でも、据付型で、燃料の補充が可能なものでも良い。
[0011] 液体燃料収容容器を形成する高分子材料として、例えば、低密度ポリエチレン (L DPE)、直鎖低密度ポリエチレン (LLDPE)、変性ポリエチレン、ポリプロピレン（PP) 、ポリアミド（PA)、ポリエチレンテレフタレート（PET)等を挙げることができる。
[0012] 液体燃料は、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群カゝら選ばれる 少なくとも 1種類の有機燃料を含む。液体燃料は、上記有機燃料から実質的に構成 されていても、有機燃料の水溶液であっても良い。例えば有機燃料としてメタノール を選択した場合、メタノール水溶液または純メタノールカゝらなるメタノール燃料を使用 することができる。液体燃料中のメタノール濃度は、 50モル％以上であることが望まし く、さらに望ましい範囲は 50モル％を超える濃度で、さらに好ましい範囲は 80モル％ 以上で、最も望ましいのは純メタノールの使用である。これにより、液体燃料収容部の 小型化を図ることができると共に、エネルギー密度を高くすることが可能である。純メ タノールの純度は 95重量％以上 100重量％以下にすることが望ましい。
[0013] 液体燃料は、蟻酸、ホルムアルデヒド、蟻酸メチル、蟻酸ェチル、酢酸メチル及び 酢酸ェチルよりなる群力も選ばれる少なくとも 1種類の有機化合物を 40ppm以上、 1 500ppm以下含む。なお、液体燃料中に含まれる有機化合物の種類が 2種類以上 の場合、各々の有機化合物濃度を合計したものを使用する。
[0014] 有機化合物の濃度を前記範囲に規定する理由を説明する。
[0015] 上記種類の有機化合物は、発電時に副生成物として生成する有機不純物である。
これら有機化合物は、発電反応の進行に伴って膜電極接合体 (MEA)に蓄積される ため、抵抗上昇を招いたり、電極のガス拡散層の目詰まりの原因となる。本発明者ら は鋭意研究の結果、燃料カートリッジ内に予め微量存在させると、発電時の有機化 合物の生成反応が抑制されることを見出し、濃度が 40ppm以上で長期安定性が向 上されることを究明した。但し、濃度が 1500ppmを超えると、抵抗上昇やガス拡散性 の低下により高出力を得られない恐れがある。
[0016] 従って、有機化合物（有機不純物)濃度を 40ppm以上、 1500ppm以下にすること によって、高出力を維持しつつ、長期安定性を向上することができる。好ましい範囲 は 40ppm以上、 200ppm以下である。
[0017] 有機化合物濃度の測定方法を以下に説明する。
[0018] 液体燃料中の有機酸以外の有機物（ホルムアルデヒド、蟻酸メチル、蟻酸ェチル、 酢酸メチル及び酢酸ェチル)の濃度は、以下の（1)に説明する方法で測定される。
[0019] (1)ガスクロマトグラフ（GC)にて分析を実施する。分析カラムには DB— WAX(30 m X O. 25mm Φ)もしくはこれと等価の機能を有するものを使用する。インジヱクショ ン温度は 200°Cとし、カラム温度は、 40°Cから 180°Cまでの多段昇温分析とし、昇温 速度は 1段目の昇温は毎分当たり 4〜10°Cの範囲で、 2段目の昇温は毎分当たり 15 〜20°Cの範囲に設定する。検出は GC分析装置の FID検出器にて行う。
[0020] GCにおいて、特定成分の存在比が 50%以上の場合には、有機化合物をその特 定成分力もなる単一成分とみなして濃度を算出する。なお、存在比は GCのピーク面 積力 算出する。
[0021] 存在比が 50%以上の成分が存在しない多数成分から構成される場合には、有機 ィ匕合物を HCOOC H (ギ酸ェチル）とみなして濃度を算出する。
2 5
[0022] 液体燃料中の有機酸 (蟻酸)の濃度は、以下の（2)に説明する方法で測定される。
[0023] (2)有機酸の分析は試料を超純水にて 10〜： LOO倍に希釈した後、イオンクロマトグ ラフ (IC)にて分析を実施する。分析カラムには IonPacAG17— AS17もしくはこれと 等価の機能を有するものを使用する。カラム温度は、 30°Cとする。検出はサブレッサ 一方式の電気伝導度検出器にて行う。
[0024] ICにおいて、特定成分の存在比が 50%以上の場合には、有機酸をその特定成分 力もなる単一成分とみなして濃度を算出する。なお、存在比は ICのピーク面積力ら算 出する。
[0025] 上記（1)の測定で得られた有機酸以外の有機物の濃度と (2)の測定で得られた有 機酸濃度との合計が、求める濃度である。 [0026] 燃料カートリッジが使用される燃料電池としては、液体燃料供給型、内部気化型等 が挙げられる。内部気化型では、液体燃料の気化成分を燃料極に供給しており、気 化により液体燃料中の有機化合物が濃縮されるため、抵抗上昇や燃料気化部での 目詰まりの問題等を生じやすぐ有機化合物濃度を規制することで大幅な特性改善 を期待できる。
[0027] 内部気化型燃料電池の一実施形態を図 1に示す。図 1は、本発明の一実施形態に 係る直接メタノール型燃料電池を示す模式図である。
[0028] 図 1に示す燃料電池 1は、起電部となる燃料電池セル 2と燃料タンク 3とから主として 構成される燃料電池本体 4と、燃料タンク 3に液体燃料を供給するサテライトタイプ（ 外部注入式)の燃料カートリッジ 5とを具備している。燃料タンク 3の下面側には、液 体燃料の供給口となるソケット部 6を有する燃料供給部 7が設けられて 、る。ソケット 部 6はバルブ機構を内蔵しており、液体燃料が供給されるとき以外は閉状態とされて いる。
[0029] 一方、燃料カートリッジ 5は、燃料電池用の液体燃料を収容する液体燃料収容容器 としてのカートリッジ本体 8を有している。カートリッジ本体 8の先端には、その内部に 収容された液体燃料を燃料電池本体 4に供給する際の燃料注出口となるノズル部 9 が設けられている。ノズル部 9はバルブ機構を内蔵しており、液体燃料を供給すると き以外は閉状態とされている。このような燃料カートリッジ 5は、例えば燃料タンク 3に 液体燃料を注入するときのみ燃料電池本体 4に接続されるものである。
[0030] 上述した燃料電池本体 4の燃料タンク 3に設けられたソケット部 6と燃料カートリッジ 5のカートリッジ本体 8に設けられたノズル部 9とは、一対の接続機構 (カップラ）を構 成するものである。
[0031] 燃料電池セル 2と燃料タンク 3とから主として構成される燃料電池本体 4の実施形態 を図 2に示す。
[0032] 図 2に示すように、燃料電池セル 2としての膜電極接合体 (MEA)は、力ソード触媒 層 10及び力ソードガス拡散層 11からなる力ソード (空気極）と、アノード触媒層 12及 びアノードガス拡散層 13からなるアノード (燃料極)と、力ソード触媒層 10とアノード触 媒層 12の間に配置されるプロトン伝導性の電解質膜 14とを備えるものである。 [0033] 力ソード触媒層 10とアノード触媒層 12に含有される触媒としては、例えば、白金族 元素の単体金属（Pt、 Ru、 Rh、 Ir、 Os、 Pd等）、白金族元素を含有する合金などを 挙げることができる。アノード触媒には、メタノールや一酸化炭素に対する耐性の強 い Pt— Ru、力ソード触媒には、白金を用いることが望ましいが、これに限定されるも のでは無い。また、炭素材料のような導電性担持体を使用する担持触媒を使用して も、あるいは無担持触媒を使用しても良い。力ソードガス拡散層 11及びアノードガス 拡散層 13には、例えば、カーボンぺーパを使用することが可能である。
[0034] プロトン伝導性電解質膜 14を構成するプロトン伝導性材料としては、例えば、スル ホン酸基を有するフッ素系榭脂（例えば、パーフルォロスルホン酸重合体）、スルホン 酸基を有するハイド口カーボン系榭脂、タングステン酸やリンタングステン酸などの無 機物等が挙げられるが、これらに限定される物ではない。
[0035] 力ソード触媒層 10は力ソードガス拡散層 11に積層され、かつアノード触媒層 12は アノードガス拡散層 13に積層されて 、る。力ソードガス拡散層 11は力ソード触媒層 1 0に酸化剤を均一に供給する役割を担うものであるが、力ソード触媒層 10の集電体も 兼ねている。一方、アノードガス拡散層 13はアノード触媒層 12に燃料を均一に供給 する役割を果たすと同時に、アノード触媒層 12の集電体も兼ねている。力ソード導電 層 15a及びアノード導電層 15bは、それぞれ、力ソードガス拡散層 11及びアノードガ ス拡散層 13と接している。力ソード導電層 15a及びアノード導電層 15bには、例えば 、金、ニッケルなどの金属材料力もなる多孔質層（例えばメッシュ）、前記金属材料か らなる箔体、あるいはステンレス鋼（SUS)などの導電性金属材料に金などの良導電 性金属を被覆した複合材などをそれぞれ使用することが出来る。
[0036] 矩形枠状の力ソードシール材 16aは、力ソード導電層 15aとプロトン伝導性電解質 膜 14との間に位置すると共に、力ソード触媒層 10及び力ソードガス拡散層 11の周囲 を囲んでいる。一方、矩形枠状のアノードシール材 16bは、アノード導電層 15bとプロ トン伝導性電解質膜 14との間に位置すると共に、アノード触媒層 12及びアノードガ ス拡散層 13の周囲を囲んでいる。力ソードシール材 16a及びアノードシール材 16b は、膜電極接合体 2からの燃料漏れ及び酸化剤漏れを防止するためのオーリングで ある。 [0037] 膜電極接合体 2の下方には、燃料貯蔵部としての液体燃料タンク 3が配置されて ヽ る。液体燃料タンク 3内には、液体燃料 17が収容されている。液体燃料タンク 3とァノ ードとの間には、液体燃料の気化成分をアノードに供給するための気化燃料供給手 段、例えば気液分離膜 18が配置されている。気液分離膜 18は、液体燃料の気化成 分のみを透過させて、液体燃料は透過できない膜である。液体燃料のうち気化成分 のみが気液分離膜 18を透過し、アノードに気化燃料を供給することが可能となる。気 液分離膜 18には、例えば、メタノール透過性を有する撥水性膜を使用することができ る。メタノール透過性を有する撥水性膜としては、例えば、シリコーンシート、ポリェチ レン多孔膜、ポリプロピレン多孔膜、ポリエチレン ポリプロピレン多孔膜、ポリテトラ フルォロエチレン多孔膜等を挙げることができる。
[0038] 気液分離膜 18とアノード導電層 15bの間には、フレーム 19が配置されている。フレ ーム 19で囲まれた空間は、アノードへの気化燃料の供給量を調整するための気化 燃料収容室 20として機能する。
[0039] 一方、膜電極接合体 2の力ソード導電層 15aには、フレーム 21が積層されている。
フレーム 21上には、力ソード触媒層 10において生成した水の蒸散を抑止する保湿 板 22が積層されている。保湿板 22は、力ソードで生成した水をアノードに供給するた めの水供給手段として機能する。すなわち、保湿板 22は、力ソードからの水分の蒸 発を抑制するため、発電反応の進行に伴って力ソード触媒層 10中の水分保持量が 増加する。このため、力ソード触媒層 10の水分保持量がアノード触媒層 12の水分保 持量よりも多い状態が作り出される。その結果、浸透圧現象が促進されるため、カソ ード触媒層 10に生成した水がプロトン伝導性膜 14を通過してアノード触媒層 12に 供給される。
[0040] 保湿板 22は、メタノールに対して不活性で、耐溶解性、酸素透過性及び透湿性を 有する絶縁材料力 形成されていることが望ましい。このような絶縁材料としては、例 えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフインを挙げることができる。
[0041] 保湿板 22は、 JIS P— 8117— 1998で規定される透気度が 50秒 ZlOOcm3以下 であることが望ましい。これは、透気度が 50秒/ 100cm3を超えると、空気導入口 23 力も力ソードへの空気拡散が阻害されて高出力を得られない恐れがあるからである。 透気度のさらに好ましい範囲は、 10秒 ZlOOcm3以下である。
[0042] 保湿板 22は、 JIS L— 1099— 1993 A— 1法で規定される透湿度が 6000gZm
224h以下であることが望ましい。なお、上記透湿度の値は、 JIS L— 1099— 1993
A—1法の測定方法で示されている通り、 40± 2°Cの温度の値である。透湿度が 60 00gZm224hを超えると、力ソードからの水分蒸発量が多くなり、力ソード力 アノード への水拡散を促進する効果を十分に得られない恐れがあるからである。また、透湿 度を 500gZm224h未満にすると、過剰量の水がアノードへ供給されて高出力を得ら れない恐れがあることから、透湿度は、 500〜6000gZm224hの範囲〖こすること力 S 望ましい。透湿度のさらに好ましい範囲は、 1000〜4000gZm224hである。
[0043] 酸化剤である空気を取り入れるための空気導入口 23が複数個形成されたカバー 2 4は、保湿板 22の上に積層されている。カバー 24は、膜電極接合体 2を含むスタック を加圧してその密着性を高める役割も果たしているため、例えば、 SUS304、炭素鋼 、ステンレス鋼、合金鋼、チタン合金、ニッケル合金のような金属カゝら形成される。
[0044] 上述した図 1, 2に示す構成の燃料電池において、燃料貯蔵部である液体燃料タン ク 3内の液体燃料 17、気化燃料供給手段である気液分離膜 18及び膜電極接合体 2 に含まれる有機化合物（蟻酸、ホルムアルデヒド、蟻酸メチル、蟻酸ェチル、酢酸メチ ル及び酢酸ェチルよりなる群力も選ばれる少なくとも 1種類力もなる）の量を 200ppm より多く（200ppmを含まない）、 1500ppm以下にする。本発明者らは、有機化合物 量を 200ppmより多くすることによって、燃料成分の酸ィ匕によるホルムアルデヒドの生 成等の副反応が抑制されることを見出した。その結果、発電反応効率の低下が抑制 され、長期安定性を向上することが可能となった。但し、有機化合物量が 1500ppm を超えると、抵抗上昇を招いたり、電極のガス拡散層の目詰まりの原因となるため、長 期安定性が低下する。有機化合物量のさらに好ましい範囲は、 200ppmより多く（20 Oppmを含まない）、 800ppm以下である。
[0045] 有機化合物量が 200ppmを超え、かつ 1500ppm以下となる燃料電池は、例えば、 本発明の燃料カートリッジを用いることにより得られる。
[0046] 気液分離膜 18及び膜電極接合体 2中に浸透あるいは付着して ヽる有機物に関し ては、各部材を充分に浸る最小量の 100%メタノールに浸漬し、メタノール中に有機 物を溶解させた後、このメタノール中の有機物を上記（1)及び（2)の方法にて分析す る。液体燃料タンク 3内の液体燃料 17については、燃料タンク 3から採取した液体燃 料を上記（1)及び (2)の方法にて分析する。なお、分析は、燃料電池を 1〜3時間運 転させた後、分解し、気液分離膜、膜電極接合体及び燃料タンクを取り出して行うこ とが望ましい。
[0047] 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
[0048] (実施例 1)
<アノードの作製 >
アノード用触媒（Pt :Ru= 1： 1)担持カーボンブラックにパーフルォロカーボンスル ホン酸溶液と水及びメトキシプロパノールを添カ卩し、前記触媒担持カーボンブラックを 分散させてペーストを調製した。得られたペーストをアノードガス拡散層としての多孔 質カーボンぺーパに塗布することによりアノード触媒層を得た。
[0049] <力ソードの作製 >
力ソード用触媒 (Pt)担持カーボンブラックにパーフルォロカーボンスルホン酸溶液 と水及びメトキシプロパノールを加え、前記触媒担持カーボンブラックを分散させてぺ 一ストを調製した。得られたペーストを力ソードガス拡散層としての多孔質カーボンぺ ーパに塗布することにより力ソード触媒層を得た。
[0050] アノード触媒層と力ソード触媒層の間に、プロトン伝導性電解質膜として含水率が 1 0〜20重量％のパーフルォロカーボンスルホン酸膜 (nafion膜、デュポン社製）を配 置し、これらにホットプレスを施すことにより、膜電極接合体 (MEA)を得た。
[0051] 気液分離膜として、シリコーンゴムシートを用意した。
[0052] 得られた膜電極接合体及び気液分離膜を用いて前述した図 1〜図 2に示す構造を 有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
[0053] 燃料カートリッジに、有機化合物としてのギ酸を 40ppm含む純度が 99. 9重量％の メタノールを収容した。この燃料カートリッジを用いて燃料電池の液体燃料タンクに液 体燃料を供給した。
[0054] (実施例 2)
液体燃料中の有機化合物濃度を 150ppmにすること以外は、実施例 1と同様な構 成を有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
[0055] (実施例 3)
液体燃料中の有機化合物濃度を 1500ppmにすること以外は、実施例 1と同様な 構成を有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
[0056] (比較例 1)
液体燃料中の有機化合物濃度を 35ppmにすること以外は、実施例 1と同様な構成 を有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
[0057] (比較例 2)
液体燃料中の有機化合物濃度を 1505ppmにすること以外は、実施例 1と同様な 構成を有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
[0058] 得られた燃料電池を 3時間運転後、液体燃料タンク、気液分離膜および膜電極接 合体中に保持された液体燃料中の有機化合物濃度を前述した条件にて測定し、そ の結果を下記表 1に示す。
[表 1] 表 1
Figure imgf000011_0001
[0059] また、得られた燃料電池を 1000時間連続運転し、その出力を、初期出力を 100% とした出力保持率（％)として図 3に示した。図 3では、横軸が運転時間（hour)で、縦 軸が保持率 (％)である。
[0060] 図 3から明らかな通りに、有機化合物濃度が 40ppm以上、 1500ppm以下の燃料 カートリッジを用いる実施例 1〜3の燃料電池は、連続運転試験中、長期安定性限度 線で示す値以上の保持率を維持することができた。
[0061] これに対し、有機化合物濃度が 40ppm未満の燃料カートリッジを用いる比較例 1の 燃料電池は、運転開始後、保持率が急激に低下した。一方、有機化合物濃度が 15 OOppmを超える燃料カートリッジを用いる比較例 2の燃料電池は、運転開始直後か ら保持率が長期安定性限度線で示す値より低カゝつた。
[0062] (実施例 4〜： 13及び比較例 3〜9)
有機化合物の種類及び濃度を以下の表 2に示すように設定すること以外は、前述 した実施例 1と同様な構成を有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み 立てた。
[¾2]
表 2
Figure imgf000012_0001
[0063] 得られた燃料電池の初期の出力密度を、比較例 3の初期の出力密度を 100%とし た出力密度比（％)として図 4に示した。図 4では、横軸がカートリッジの液体燃料中の 有機化合物濃度 (ppm)で、縦軸が出力密度比（％)である。図 4には、実施例 1， 3 及び比較例 2の結果を併記する。
[0064] 図 4から明らかな通りに、有機化合物として蟻酸、ホルムアルデヒドあるいは蟻酸メ チルを用いた実施例 1、 3〜13及び比較例 2〜5の比較から、有機化合物濃度が 40 ppm以上、 1500ppm以下の範囲において高い出力密度比を初期力も得られること がわカゝる。
[0065] 一方、メタクリル酸メチルを用いる比較例 6〜9の燃料電池では、メタクリル酸メチル の濃度が増加するに従って出力密度比が急激に低下した。
[0066] 有機化合物濃度が 40ppmの液体燃料が収容された燃料カートリッジを用いる実施 例 1, 6, 10及び比較例 6の燃料電池について、初期の電流電圧特性を測定し、そ の結果を図 5に示す。図 5の横軸が電流密度 (mAZcm2)で、右側の縦軸が出力密 度 (mWZcm2)で、左側の縦軸がセル電圧 (V)である。図 5において、実施例 1 (P) 、実施例 6 (P)、実施例 10 (P)及び比較例 6 (P)で示す曲線が出力密度を示し、実 施例 1 (V)、実施例 6 (V)、実施例 10 (V)及び比較例 6 (V)で示す曲線がセル電圧 を示している。
[0067] 図 5から明らかな通りに、有機化合物が蟻酸、ホルムアルデヒドあるいは蟻酸メチル である実施例 1, 6, 10の燃料電池は、メタクリル酸メチルを用いる比較例 6の燃料電 池に比して、ピーク電流密度が大きぐかつセル電圧の低下度合いが小さいことがわ かる。
[0068] 以上の図 3〜図 5の結果に示す通りに、本実施形態によると、初期の電流電圧特性 と出力密度を損なうことなぐ長期安定性を改善することができた。なお、有機化合物 として蟻酸ェチル、酢酸メチル、酢酸ェチルを用いた場合にも同様な効果が得られる ことを確認した。
[0069] なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなぐ実施段階ではそ の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体ィ匕できる。また、上記実施形態 に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成で きる。例えば、実施形態に示される全構成要素カゝら幾つかの構成要素を削除しても よい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
[0070] 例えば、上記した説明では、燃料電池の構成として膜電極接合体 (MEA)の下部 に燃料貯蔵部として燃料タンクを有する構造で説明したが、燃料貯蔵部は、液体燃 料が収容された燃料収容部、燃料収容部と膜電極接合体との間に配置された流路 を備えていても良い。この場合、燃料収容部から膜電極接合体への燃料供給は、流 路を介して行われる。
[0071] また、燃料電池本体の構成としてパッシブ型の燃料電池を例に挙げて説明したが、 燃料供給など一部にポンプ等を用いたセミパッシブと称される型の燃料電池に対し ても本発明を適用することができる。セミパッシブ型の燃料電池では、燃料収容部か ら MEAに供給された燃料は発電反応に使用され、その際に使用されなカゝつた燃料 が循環して燃料収容部に戻されることはない。セミパッシブ型の燃料電池では、燃料 を循環させないことから、アクティブ方式とは異なるものであり、装置の小型化等を損 なうものではない。また、セミパッシブ型の燃料電池は、燃料の供給にポンプを使用 しており、内部気化型のような純パッシブ方式とも異なる。このためにセミパッシブ方 式と呼称されるのである。なお、このセミパッシブ型の燃料電池では、燃料収容部か ら MEAへの燃料供給が行われる構成であればポンプに代えて燃料遮断バルブを配 置する構成とすることも可能である。この場合には、燃料遮断バルブは、流路による 液体燃料の供給を制御するために設けられるものである。
[0072] また、 MEAへ供給される液体燃料の蒸気においても、全て液体燃料の蒸気を供 給してもよいが、一部が液体状態で供給される場合であっても本発明を適用すること ができる。
産業上の利用可能性
[0073] 本発明によれば、発電の長期安定性を改善することが可能な燃料電池用燃料カー トリッジ及び燃料電池を提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 燃料収容容器と、前記容器内に収容される液体燃料とを具備する燃料電池用燃料 カートリッジであって、
前記液体燃料は、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群カゝら選ば れる少なくとも 1種類と、蟻酸、ホルムアルデヒド、蟻酸メチル、蟻酸ェチル、酢酸メチ ル及び酢酸ェチルよりなる群カゝら選ばれる少なくとも 1種類の有機化合物とを含み、 前記有機化合物の濃度が 40ppm以上、 1500ppm以下である燃料電池用燃料カー トリッジ。
[2] 前記液体燃料は、メタノール燃料と、前記有機化合物とを含む請求項 1記載の燃料 電池用燃料カートリッジ。
[3] 前記メタノール燃料は、メタノール濃度が 80モル％以上のメタノール水溶液または 純メタノールである請求項 2記載の燃料電池用燃料カートリッジ。
[4] 燃料極と、酸化剤極と、前記燃料極及び前記酸化剤極の間に配置される電解質膜 とを含む膜電極接合体と、
メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群力 選ばれる少なくとも 1種 類を含む液体燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記液体燃料の気化成分を前記燃料極に供給するための気化燃料供給手段と を具備する燃料電池にぉ ヽて、
前記燃料貯蔵部、前記気化燃料供給手段及び前記膜電極接合体に、蟻酸、ホル ムアルデヒド、蟻酸メチル、蟻酸ェチル、酢酸メチル及び酢酸ェチルよりなる群力 選 ばれる少なくとも 1種類の有機化合物力 200ppmよりも多ぐ 1500ppm以下含まれ ている燃料電池。
[5] 前記液体燃料は、メタノール燃料と、前記有機化合物とを含む請求項 4記載の燃料 電池。
[6] 前記メタノール燃料は、メタノール濃度が 80モル％以上のメタノール水溶液または 純メタノールである請求項 5記載の燃料電池。
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