バイオ燃料電池モジュール
【課題】長期利用が可能で、燃料供給が容易なバイオ燃料電池モジュールを提供する。
【解決手段】表面に酸化還元酵素が存在する電極を備えた１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池を、その燃料供給部の位置を揃えて、複数個積層し、バイオ燃料電池モジュールとする。このバイオ燃料電池モジュールでは、複数の燃料電池の全て又は任意の個数の燃料電池に燃料供給することができる。また、各燃料電池の発電部に設けられた電極部を交換可能とすることもできる。
【解決手段】表面に酸化還元酵素が存在する電極を備えた１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池を、その燃料供給部の位置を揃えて、複数個積層し、バイオ燃料電池モジュールとする。このバイオ燃料電池モジュールでは、複数の燃料電池の全て又は任意の個数の燃料電池に燃料供給することができる。また、各燃料電池の発電部に設けられた電極部を交換可能とすることもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、酸化還元酵素を用いた燃料電池を備えたバイオ燃料電池モジュールに関する。より詳しくは、複数の燃料電池が積層されたバイオ燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アノード又はカソードの少なくとも一方の電極上に、反応触媒として酸化還元酵素を固定した燃料電池（以下、バイオ燃料電池という。）が注目されている。このバイオ燃料電池は、グルコースやエタノールなどのように通常の工業触媒では反応が困難な燃料から、効率よく電子を取り出すことができるため、高容量でかつ安全性が高い次世代の燃料電池として期待されている。
【０００３】
図１０は酵素を使用したバイオ燃料電池の発電原理を模式的に示す図である。例えば、図１０に示すようなグルコースを燃料とするバイオ燃料電池の場合、負極（アノード）１０１では表面に固定化された酵素によりグルコース（Glucose）を分解して、電子（ｅ−）を取り出すと共にプロトン（Ｈ＋）を発生する。また、正極（カソード）１０２においては、負極（アノード）１０１からプロトン伝導体１０３を介して輸送されたプロトン（Ｈ＋）と、外部回路を通って送られた電子（ｅ−）と、例えば空気中の酸素（Ｏ２）とにより水（Ｈ２Ｏ）を生成する。そして、これら正負極の反応が同時に起こることで、正負極間で電気エネルギーが発生する。
【０００４】
一方、ダイレクトメタノール型などの燃料電池は、単セルの電圧が低いという問題がある。このため、従来の燃料電池は、一般に、複数のセルを直列に接続したモジュール形態で使用されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。そして、例えば特許文献３に記載の車両用燃料電池の再利用システムでは、複数のセルをスタック化した燃料電池から、部分スタックを抜き出すことにより、用途に応じた出力調整を行っている。また、従来、バイオ燃料電池においても、出力向上を目的として、複数のセルを並列及び／又は直列に接続した構造が提案されている（例えば、特許文献４，５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３９９８５号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９４３２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７２４０号公報
【特許文献４】特開２００９−１４０６４６号公報
【特許文献５】特開２００９−４８８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来の燃料電池には、以下に示す問題点がある。一般に、バイオ燃料電池では、使用時に燃料を注入するが、複数のセルが直列に接続された燃料電池の場合、各セルに個別に燃料を注入しなければならず、作業が煩雑であるという問題点がある。一方、特許文献４に記載の電力供給装置は、燃料供給後に、空気層をイオン遮断部として利用することで、複数のセルに同時に燃料供給できるようにしているが、発電部を天地逆転させるなどの操作が必要であり、手間がかかる。
【０００７】
加えて、従来のバイオ燃料電池は、発電時の酵素の安定性や電子伝達物質の溶出などの制限により、使用開始から数日〜数週間で発電性能が低下するという問題点もある。
【０００８】
そこで、本開示は、長期利用が可能で、燃料供給が容易なバイオ燃料電池モジュールを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係るバイオ燃料電池モジュールは、表面に酸化還元酵素が存在する電極を備えた１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池が、その燃料供給部の位置を揃えて積層されている。
このバイオ燃料電池では、最上層又は最下層の燃料電池のみに燃料が供給される構成とすることができる。
また、各燃料電池は取り外し又は交換可能とすることができる。
更に、１枚の板又はシートに複数の燃料電池を設けると共に、各燃料電池間には切り込み又は折り目が形成し、該切り込み又は折り目で折りたたむことにより、複数の燃料電池が積層してもよい。
その場合、前記切り込み又は折り目によって、各燃料電池を切り離し可能とすることもできる。
更にまた、各燃料電池の発電部には、アノード又はカソードを構成する１対の電極と、各電極間に配置され短絡を防止するセパレータとが設けられており、各電極及び／又はセパレータは交換可能とすることもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、複数の燃料電池が、その燃料供給部の位置を揃えて積層されているため、燃料供給が容易になり、更に、長期利用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本開示の第１の実施形態のバイオ燃料電池モジュールの構成を模式的に示す側面図であり、（ｂ）はその使用方法を示す図である。
【図２】図１に示す燃料電池１の構成を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は図１に示すバイオ燃料電池モジュール１０における燃料供給方法を模式的に示す断面図である。
【図４】燃料電池１の電極部の構成例を示す図である。
【図５】図４に示す電極部を交換する方法を模式的に示す図である。
【図６】保温タンクを備える燃料電池１の燃料供給方法を模式的に示す断面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は本開示の第１の実施形態の第１変形例のバイオ燃料電池モジュールにおける電池交換方法を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本開示の第１の実施形態の第２変形例のバイオ燃料電池モジュールにおける電池交換方法を示す図である。
【図９】本開示の第２の実施形態のバイオ燃料電池モジュールの構成を模式的に示す側面図である。
【図１０】酵素を使用したバイオ燃料電池の発電原理を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示を実施するための形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す各実施形態に限定されるものではない。また、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
（複数の燃料電池が積層されたバイオ燃料電池モジュールの例）
２．第１の実施の形態の第１変形例
（集電部を開いて燃料電池を交換する例）
３．第１の実施形態の第２変形例
（使用済みの燃料電池が湾曲して取り出される例）
４．第２の実施の形態
（折りたたむことで燃料電池が積層されたバイオ燃料電池モジュールの例）
【００１３】
＜１．第１の実施の形態＞
［全体構成］
先ず、本開示の第１の実施形態に係るバイオ燃料電池モジュールについて説明する。図１（ａ）は本開示の第１の実施形態のバイオ燃料電池モジュールの構成を模式的に示す側面図であり、図１（ｂ）はその使用方法を示す図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０は、１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池１を、その燃料供給部の位置を揃えて積層した構成となっている。
【００１４】
［燃料電池１］
図２は図１に示す燃料電池１の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、燃料電池１には、アノード１１とカソード１３とが設けられており、これらの間には、セパレータ１２が配置されている。また、アノード１１の外側には、燃料拡散層１５及びアノード用シール材１７が設けられており、アノード用シール材１７の中央部には、蓋１４を備えた燃料液溜め部１９が形成されている。
【００１５】
一方、カソード１３の外側には、カソード用シール材１８が設けられている。このカソード用シール材１８のカソード１３と接触する部分は、酸素透過膜１６により形成されており、カソード１３に酸素が供給されるようになっている。更に、アノード１１及びカソード１３には、それぞれアノード用端子２０及びカソード用端子２１が接続されている。
【００１６】
このバイオ燃料電池１においては、アノード１１若しくはカソード１３又はその両方の電極表面に、酸化還元酵素が存在している。ここで、電極の表面とは、電極の外面と電極内部の空隙の内面との全体を含み、以下の記載においても同様とする。
【００１７】
（アノード１１）
アノード１１は、燃料極であり、例えば導電性多孔質材料からなる電極の表面に酸化還元酵素が固定化されているものを使用することができる。その際使用する導電性多孔質材料には、公知の材料を使用することができるが、特に、多孔質カーボン、カーボンペレット、カーボンフェルト、カーボンペーパー、炭素繊維又は炭素微粒子の積層体などのカーボン系材料が好適である。
【００１８】
また、アノード１１の表面に固定化される酵素としては、例えば燃料成分がグルコースである場合は、グルコースを分解するグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）を使用することができる。更に、燃料成分にグルコースなどの単糖類を用いる場合には、アノード表面に、ＧＤＨのような単糖類の酸化を促進して分解する酸化酵素と共に、補酵素酸化酵素や電子メディエーターが固定化されていることが望ましい。
【００１９】
補酵素酸化酵素は、酸化酵素によって還元される補酵素（例えば、ＮＡＤ＋，ＮＡＤＰ＋など）と、補酵素の還元体（例えば、ＮＡＤＨ，ＮＡＤＰＨなど）を酸化するものであり、例えば、ジアホラーゼなどが挙げられる。この補酵素酸化酵素の作用により、補酵素が酸化体に戻るときに電子が生成され、補酵素酸化酵素から電子メディエーターを介して電極に電子が渡される。
【００２０】
また、電子メディエーターとしては、キノン骨格を有する化合物を使用することが好ましく、特に、ナフトキノン骨格を有する化合物が好適である。具体的には、２−アミノ−１，４−ナフトキノン（ＡＮＱ）、２−アミノ−３−メチル−１，４−ナフトキノン（ＡＭＮＱ）、２−メチル−１，４−ナフトキノン（ＶＫ３）、２−アミノ−３−カルボキシ−１，４−ナフトキノン（ＡＣＮＱ）などを用いることができる。
【００２１】
また、キノン骨格を有する化合物としては、ナフトキノン骨格を有する化合物以外に、例えば、アントラキノン−１−スルホン酸、アントラキノン−２−スルホン酸及びアントラキノン−２−カルボン酸などのアントラキノン骨格を有する化合物やその誘導体を用いることもできる。更に、必要に応じて、キノン骨格を有する化合物と共に、電子メディエーターとして作用する１種又は２種以上の他の化合物を固定化してもよい。
【００２２】
一方、燃料成分に多糖類を用いる場合には、前述した酸化酵素、補酵素酸化酵素、補酵素及び電子メディエーターに加えて、多糖類の加水分解などの分解を促進し、グルコースなどの単糖類を生成する分解酵素が固定化されていることが望ましい。なお、ここでいう「多糖類」は、広義の多糖類であり、加水分解によって２分子以上の単糖を生じる全ての炭水化物を指し、二糖、三糖及び四糖などのオリゴ糖を含む。具体的には、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、セルロース、マルトース、スクロース及びラクトースなどが挙げられる。これらは２以上の単糖類が結合したものであり、いずれの多糖類においても結合単位の単糖類としてグルコースが含まれている。
【００２３】
また、アミロースとアミロペクチンとはデンプンに含まれる成分であり、デンプンはアミロースとアミロペクチンとの混合物である。例えば、多糖類の分解酵素としてグルコアミラーゼを使用し、単糖類を分解する酸化酵素としてグルコースデヒドロゲナーゼを使用する場合には、燃料成分にはグルコアミラーゼによりグルコースにまで分解することができる多糖類を使用することができる。
【００２４】
このような多糖類としては、例えばデンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン及びマルトースなどが挙げられる。ここで、グルコアミラーゼは、デンプンなどのα−グルカンを加水分解しグルコースを生成する分解酵素であり、グルコースデヒドロゲナーゼは、β−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトンに酸化する酸化酵素である。
【００２５】
なお、アノード１１は、表面に酸化還元酵素が固定化されているものに限定されるものではなく、電極表面に酸化還元酵素が存在しているものであれば、例えば、酸化還元酵素を有し反応触媒として作用する微生物が付着した電極などを使用することも可能である。
【００２６】
（カソード１３）
カソード１３は、空気極であり、気液分離膜１６を介して気相（空気）に接触している。このカソード１３を構成する電極は、特に限定されるものではないが、例えば導電性多孔質材料からなる電極の表面に、酸化還元酵素及び電子メディエーターが固定化されているものを使用することができる。カソード１３を形成する導電性多孔質材料も、公知の材料を使用することができるが、特に、多孔質カーボン、カーボンペレット、カーボンフェルト、カーボンペーパー、炭素繊維又は炭素微粒子の積層体などのカーボン系材料が好適である。
【００２７】
このカソード１３に固定化される酸素還元酵素としては、例えば、ビリルビンオキシダーゼ、ラッカーゼ及びアスコルビン酸オキシダーゼなどが挙げられる。また、これらの酵素と共に固定化される電子メディエーターとしては、例えば、ヘキサシアノ鉄（II）酸カリウム、ヘキサシアノ鉄（III）酸カリウム、フェリシアン化カリウム及びオクタシアノタングステン酸カリウムなどが挙げられる。
【００２８】
なお、カソード１３も、表面に酸化還元酵素が固定化されているものに限定されるものではなく、電極表面に酸化還元酵素が存在しているものであれば、例えば、酸化還元酵素を有し反応触媒として作用する微生物が付着した電極などを使用することも可能である。
【００２９】
（セパレータ１２）
セパレータ１２は、各電極（アノード１１、カソード１３）の短絡を防止するものであり、柔軟性を有し、かつ、プロトンを透過する材料（プロトン伝導体）により形成されている。具体的には、例えば、不織布、セロハン又はパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜などを使用することができる。
【００３０】
（気液分離膜１６）
気液分離膜１６は、液体は透過せず気体のみを透過するものであり、例えばＰＴＦＥ（PolyTetraFluoroEthylene：ポリテトラフルオロエチレン）膜などを使用することができる。また、その厚さや物性は、特に限定されるものではなく、燃料溶液の漏出を防止し、かつ、カソード５に反応に必要な酸素を供給できるものであればよい。
【００３１】
（シール材１７，１８）
アノード用シール材１７及びカソード用シール材１８は、発電部を封止するものであり、例えばアイオノマーフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム、エチレン−メタクリル酸共重合体フィルム、ナイロンフィルム又はセロファンなどにより構成することができる。また、これらのシール材１７，１８の発電部側の面に粘着性を付与することで、封止及び開封が容易となる。
【００３２】
［燃料供給方法］
次に、本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０の各燃料電池１に燃料を供給する方法について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０における燃料供給方法を模式的に示す断面図である。積層された複数の燃料電池１が直列に接続されている場合、全ての燃料電池１に燃料を供給する必要がある。その場合は、例えば、図３（ａ）に示すように、各燃料電池１の対応する位置に燃料供給口兼通気口２となる貫通孔を設ける。
【００３３】
そして、この燃料供給口兼通気口２内に燃料４を充填する。これにより、毛細管能力により、電池内部に燃料４が吸収される。その結果、一度の操作で、容易に全ての燃料電池１に燃料４を供給することができる。また、燃料４が全て吸収された後は、燃料供給口兼通気口２から空気（酸素）が供給されるため、発電が開始する。
【００３４】
なお、カソード１３に撥水加工を施すことで、燃料４を供給する際に、カソード１３が水没することを防止できる。また、図３（ａ）に示す構造では、出力によっては酸素の供給量が不足する虞があるが、その場合は、燃料供給口兼通気口２以外の場所に、厚さ方向に貫通する１又は複数の通気口を設けることにより、酸素の共有量を増やすことが可能である。
【００３５】
一方、積層された複数の燃料電池１がそれぞれ独立している場合は、図３（ｂ）に示すように、燃料４の供給量を調整することにより、燃料４が供給される燃料電池１の数を制御することができる。これにより、任意に出力を設定することができる。また、例えば、先ず、最下層の燃料電池１のみに燃料４を供給して発電を行い、その性能が劣化した場合は、その上の燃料電池１に燃料４を供給して発電を行うようにしてもよい。その場合、発電性能が劣化した最下層の燃料電池１を取り除いて、その上にある燃料電池１を最下層の燃料電池１として、燃料４を供給することもできる。
【００３６】
なお、図３では、燃料電池１に燃料供給口兼通気口２となる貫通孔を設けた例を示しているが、本開示はこれに限定されるものではなく、積層された複数の燃料電池１がそれぞれ独立している場合は、最上層の燃料電池１のみに燃料４を供給し、発電することができる。その場合は、図１（ｂ）に示すように、先ず、最上層の燃料電池１で発電を行い、その発電性能が劣化した場合は、その燃料電池１を取り除き、その下の燃料電池１で発電を行えばよい。
【００３７】
ここで、本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０の各燃料電池１に供給される「燃料溶液４」は、糖、アルコール、アルデヒド、脂質及びタンパク質などの燃料成分又はこれら燃料成分のうち少なくとも１種を含有する溶液である。また、燃料電池１で使用される燃料成分としては、例えば、グルコース、フルクトース、ソルボースなどの糖類、メタノール、エタノール、プロパノール、グリセリン、ポリビニルアルコールなどのアルコール類、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのアルデヒド類、酢酸、蟻酸、ピルビン酸などの有機酸などが挙げられる。その他、脂肪類やタンパク質、これらの糖代謝の中間生成物である有機酸などを燃料成分として使用することも可能である。
【００３８】
［電極部の交換］
本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０は、発電性能が劣化した燃料電池１について、電極部を交換して使用することもできる。図４は燃料電池１の電極部の構成例を示す図であり、図５は図４に示す電極部を交換する方法を模式的に示す図である。例えば、図４に示すように、電極部をセパレータ１２とアノード１１及びカソード１３とが一体化された構成とした場合、図５に示すように、開閉用タブ２２によってシール材１７，１８による封止を解除し、電極部を交換することで、容易に発電性能を回復させることができる。
【００３９】
なお、アノード１１、カソード１３及びセパレータ１２は、必ずしも一体化されている必要はなく、これらをそれぞれ別個に交換することもできる。また、アノード１１を、固定化されている酵素が異なるものに交換することで、種々の燃料に対応することが可能となる。
【００４０】
［燃料４の加熱］
また、本実施形態のバイオ燃料モジュール１０は、燃料拡散層１５や燃料液溜め部１９に、酸化カルシウムなどの加水型発熱材を充填することができる。このように、加水型発熱材を充填すると、燃料４に含まれる水分によって加水型発熱材が発熱反応を生じ、燃料４が加熱されるため、容易に発電部内の温度を上げて、出力を高めることができる。その結果、例えば、燃料４に冷えた飲料を用いる場合や外気温が低い場合でも、高い出力を安定して得ることができる。
【００４１】
又は、燃料電池１内に、別途、加水型発熱材が充填された保温タンクを設けてもよい。図６は保温タンクを備える燃料電池１の燃料供給方法を模式的に示す断面図である。図６に示すように、保温タンク２３をアノード１１の外側に接触配置した場合、燃料４は、毛細管能力により保温タンク２３及びアノード１１に吸収される。また、カソード１３には、燃料供給口兼通気口２から酸素５が供給される。保温タンク２３を備える構成の燃料電池１においても、加水型発熱材の発熱反応により、燃料４を加熱し、発電部の温度を上昇させることができる。
【００４２】
以上詳述したように、本実施形態のバイオ燃料モジュール１０では、複数の燃料電池１を積層した構造であるため、それらを出力に応じて順次使用することで、長期間の発電が可能となる。また、各燃料電池１は燃料供給口の位置が揃っているため、燃料供給の操作が容易であり、一度の操作で複数の燃料電池１に燃料供給することも可能となる。
【００４３】
更に、本実施形態のバイオ燃料モジュール１０は、燃料電池１の電極部やその構成部材を交換可能とすることで、低下した発電性能を回復させることもできる。これにより、その他の部材を引き続き使用可能となるため、コストパフォーマンスが高まると共に、廃棄物が少なくなるため、環境負荷も低減することができる。また、長期間使用した場合は、換えの電極部を容易すればよいため、複数の電池を持ち運ぶ必要がなくなり、モバイル性が向上する。更に、異なる酵素を固定化したアノードに交換することで、様々な物質を燃料として活用できるようになる。
【００４４】
＜２．第１の実施の形態の第１変形例＞
図７（ａ）及び図７（ｂ）は本開示の第１の実施形態の第１変形例のバイオ燃料電池モジュールにおける電池交換方法を示す図である。前述した第１の実施形態では、最上層の燃料電池１を剥がして取り除いているが、本開示はこれに限定されるものではなく、種々の形態を適用することができる。
【００４５】
例えば、本変形例のバイオ燃料電池モジュールの場合は、図７（ａ）に示すように、発電を行う最上層の燃料電池１ａに集電部３が接続される。この燃料電池１ａの発電性能が劣化した場合、図７（ｂ）に示すように、集電部３を開き、燃料電池１ａを取り除く。その後、各燃料電池を押し上げ、最上層となった燃料電池１ｂに集電部３を取り付け、発電を行う。これにより、容易に燃料電池の交換が可能となる。
【００４６】
＜３．第１の実施の形態の第２変形例＞
図８（ａ）〜（ｃ）は本開示の第１の実施形態の第２変形例のバイオ燃料電池モジュールにおける電池交換方法を示す図である。また、例えば、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、燃料電池の柔軟性を利用して、使用済みの燃料電池１ａを押し出し、未使用の燃料電池１ｂが、集電部３に嵌るような構成としてもよい。この場合も、前述した第１の実施形態のバイオ燃料電池モジュールと同様の効果が得られる。
【００４７】
＜４．第２の実施の形態＞
［全体構成］
次に、本開示の第２の実施形態のバイオ燃料電池モジュールについて説明する。図９は本開示の第２の実施形態のバイオ燃料電池モジュールの構成を模式的に示す側面図である。図９に示すように、本実施形態のバイオ燃料モジュール３０は、１枚の板又はシートに複数の燃料電池３１が設けられており、各燃料電池３１間には切り込み３２が形成されている。そして、これらの切り込み３２で折りたたむことにより、複数の燃料電池３１が積層されて、バイオ燃料モジュール３０を構成している。
【００４８】
このバイオ燃料電池モジュール３０では、切り込み３２又は折り目によって、各燃料電池３１を分離可能としてもよい。これにより、使用済みの燃料電池３１を、容易に取り除き、新しい燃料電池３１で発電を行うことができる。また、本実施形態のバイオ燃料電池モジュール３０も、各燃料電池３１を、直列又は並列に接続して使用することが可能である。なお、本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００４９】
なお、本開示は、以下のような構成もとることができる。
（１）
表面に酸化還元酵素が存在する電極を備えた１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池が、その燃料供給部の位置を揃えて積層されたバイオ燃料電池モジュール。
（２）
最上層又は最下層の燃料電池のみに燃料が供給される（１）に記載のバイオ燃料電池モジュール。
（３）
各燃料電池は取り外し又は交換可能となっている（１）又は（２）に記載のバイオ燃料電池モジュール。
（４）
１枚の板又はシートに複数の燃料電池が設けられており、各燃料電池間には切り込み又は折り目が形成され、該切り込み又は折り目で折りたたむことにより、複数の燃料電池が積層されている（１）〜（３）のいずれかに記載のバイオ燃料電池モジュール。
（５）
前記切り込み又は折り目によって、各燃料電池を切り離し可能である（４）に記載のバイオ燃料電池モジュール。
（６）
各燃料電池の発電部には、アノード又はカソードを構成する１対の電極と、各電極間に配置され短絡を防止するセパレータとが設けられており、各電極及び／又はセパレータは交換可能となっている（１）〜（５）のいずれかに記載のバイオ燃料電池モジュール。
【符号の説明】
【００５０】
１、１ａ、１ｂ、３１ 燃料電池
２ 燃料供給口兼通気口
３ 集電部
４ 燃料
５ 酸素
１０、３０ バイオ燃料電池モジュール
１１ アノード
１２ セパレータ
１３ カソード
１４ 蓋
１５ 燃料拡散層
１６ 気液分離膜
１７、１８ シール材
１９ 燃料液溜め部
２０、２１ 端子
２２ 開閉用タブ
２３ 保温タンク
３２ 切り込み
【技術分野】
【０００１】
本技術は、酸化還元酵素を用いた燃料電池を備えたバイオ燃料電池モジュールに関する。より詳しくは、複数の燃料電池が積層されたバイオ燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アノード又はカソードの少なくとも一方の電極上に、反応触媒として酸化還元酵素を固定した燃料電池（以下、バイオ燃料電池という。）が注目されている。このバイオ燃料電池は、グルコースやエタノールなどのように通常の工業触媒では反応が困難な燃料から、効率よく電子を取り出すことができるため、高容量でかつ安全性が高い次世代の燃料電池として期待されている。
【０００３】
図１０は酵素を使用したバイオ燃料電池の発電原理を模式的に示す図である。例えば、図１０に示すようなグルコースを燃料とするバイオ燃料電池の場合、負極（アノード）１０１では表面に固定化された酵素によりグルコース（Glucose）を分解して、電子（ｅ−）を取り出すと共にプロトン（Ｈ＋）を発生する。また、正極（カソード）１０２においては、負極（アノード）１０１からプロトン伝導体１０３を介して輸送されたプロトン（Ｈ＋）と、外部回路を通って送られた電子（ｅ−）と、例えば空気中の酸素（Ｏ２）とにより水（Ｈ２Ｏ）を生成する。そして、これら正負極の反応が同時に起こることで、正負極間で電気エネルギーが発生する。
【０００４】
一方、ダイレクトメタノール型などの燃料電池は、単セルの電圧が低いという問題がある。このため、従来の燃料電池は、一般に、複数のセルを直列に接続したモジュール形態で使用されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。そして、例えば特許文献３に記載の車両用燃料電池の再利用システムでは、複数のセルをスタック化した燃料電池から、部分スタックを抜き出すことにより、用途に応じた出力調整を行っている。また、従来、バイオ燃料電池においても、出力向上を目的として、複数のセルを並列及び／又は直列に接続した構造が提案されている（例えば、特許文献４，５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３９９８５号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９４３２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７２４０号公報
【特許文献４】特開２００９−１４０６４６号公報
【特許文献５】特開２００９−４８８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来の燃料電池には、以下に示す問題点がある。一般に、バイオ燃料電池では、使用時に燃料を注入するが、複数のセルが直列に接続された燃料電池の場合、各セルに個別に燃料を注入しなければならず、作業が煩雑であるという問題点がある。一方、特許文献４に記載の電力供給装置は、燃料供給後に、空気層をイオン遮断部として利用することで、複数のセルに同時に燃料供給できるようにしているが、発電部を天地逆転させるなどの操作が必要であり、手間がかかる。
【０００７】
加えて、従来のバイオ燃料電池は、発電時の酵素の安定性や電子伝達物質の溶出などの制限により、使用開始から数日〜数週間で発電性能が低下するという問題点もある。
【０００８】
そこで、本開示は、長期利用が可能で、燃料供給が容易なバイオ燃料電池モジュールを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係るバイオ燃料電池モジュールは、表面に酸化還元酵素が存在する電極を備えた１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池が、その燃料供給部の位置を揃えて積層されている。
このバイオ燃料電池では、最上層又は最下層の燃料電池のみに燃料が供給される構成とすることができる。
また、各燃料電池は取り外し又は交換可能とすることができる。
更に、１枚の板又はシートに複数の燃料電池を設けると共に、各燃料電池間には切り込み又は折り目が形成し、該切り込み又は折り目で折りたたむことにより、複数の燃料電池が積層してもよい。
その場合、前記切り込み又は折り目によって、各燃料電池を切り離し可能とすることもできる。
更にまた、各燃料電池の発電部には、アノード又はカソードを構成する１対の電極と、各電極間に配置され短絡を防止するセパレータとが設けられており、各電極及び／又はセパレータは交換可能とすることもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、複数の燃料電池が、その燃料供給部の位置を揃えて積層されているため、燃料供給が容易になり、更に、長期利用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本開示の第１の実施形態のバイオ燃料電池モジュールの構成を模式的に示す側面図であり、（ｂ）はその使用方法を示す図である。
【図２】図１に示す燃料電池１の構成を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は図１に示すバイオ燃料電池モジュール１０における燃料供給方法を模式的に示す断面図である。
【図４】燃料電池１の電極部の構成例を示す図である。
【図５】図４に示す電極部を交換する方法を模式的に示す図である。
【図６】保温タンクを備える燃料電池１の燃料供給方法を模式的に示す断面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は本開示の第１の実施形態の第１変形例のバイオ燃料電池モジュールにおける電池交換方法を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本開示の第１の実施形態の第２変形例のバイオ燃料電池モジュールにおける電池交換方法を示す図である。
【図９】本開示の第２の実施形態のバイオ燃料電池モジュールの構成を模式的に示す側面図である。
【図１０】酵素を使用したバイオ燃料電池の発電原理を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示を実施するための形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す各実施形態に限定されるものではない。また、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
（複数の燃料電池が積層されたバイオ燃料電池モジュールの例）
２．第１の実施の形態の第１変形例
（集電部を開いて燃料電池を交換する例）
３．第１の実施形態の第２変形例
（使用済みの燃料電池が湾曲して取り出される例）
４．第２の実施の形態
（折りたたむことで燃料電池が積層されたバイオ燃料電池モジュールの例）
【００１３】
＜１．第１の実施の形態＞
［全体構成］
先ず、本開示の第１の実施形態に係るバイオ燃料電池モジュールについて説明する。図１（ａ）は本開示の第１の実施形態のバイオ燃料電池モジュールの構成を模式的に示す側面図であり、図１（ｂ）はその使用方法を示す図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０は、１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池１を、その燃料供給部の位置を揃えて積層した構成となっている。
【００１４】
［燃料電池１］
図２は図１に示す燃料電池１の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、燃料電池１には、アノード１１とカソード１３とが設けられており、これらの間には、セパレータ１２が配置されている。また、アノード１１の外側には、燃料拡散層１５及びアノード用シール材１７が設けられており、アノード用シール材１７の中央部には、蓋１４を備えた燃料液溜め部１９が形成されている。
【００１５】
一方、カソード１３の外側には、カソード用シール材１８が設けられている。このカソード用シール材１８のカソード１３と接触する部分は、酸素透過膜１６により形成されており、カソード１３に酸素が供給されるようになっている。更に、アノード１１及びカソード１３には、それぞれアノード用端子２０及びカソード用端子２１が接続されている。
【００１６】
このバイオ燃料電池１においては、アノード１１若しくはカソード１３又はその両方の電極表面に、酸化還元酵素が存在している。ここで、電極の表面とは、電極の外面と電極内部の空隙の内面との全体を含み、以下の記載においても同様とする。
【００１７】
（アノード１１）
アノード１１は、燃料極であり、例えば導電性多孔質材料からなる電極の表面に酸化還元酵素が固定化されているものを使用することができる。その際使用する導電性多孔質材料には、公知の材料を使用することができるが、特に、多孔質カーボン、カーボンペレット、カーボンフェルト、カーボンペーパー、炭素繊維又は炭素微粒子の積層体などのカーボン系材料が好適である。
【００１８】
また、アノード１１の表面に固定化される酵素としては、例えば燃料成分がグルコースである場合は、グルコースを分解するグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）を使用することができる。更に、燃料成分にグルコースなどの単糖類を用いる場合には、アノード表面に、ＧＤＨのような単糖類の酸化を促進して分解する酸化酵素と共に、補酵素酸化酵素や電子メディエーターが固定化されていることが望ましい。
【００１９】
補酵素酸化酵素は、酸化酵素によって還元される補酵素（例えば、ＮＡＤ＋，ＮＡＤＰ＋など）と、補酵素の還元体（例えば、ＮＡＤＨ，ＮＡＤＰＨなど）を酸化するものであり、例えば、ジアホラーゼなどが挙げられる。この補酵素酸化酵素の作用により、補酵素が酸化体に戻るときに電子が生成され、補酵素酸化酵素から電子メディエーターを介して電極に電子が渡される。
【００２０】
また、電子メディエーターとしては、キノン骨格を有する化合物を使用することが好ましく、特に、ナフトキノン骨格を有する化合物が好適である。具体的には、２−アミノ−１，４−ナフトキノン（ＡＮＱ）、２−アミノ−３−メチル−１，４−ナフトキノン（ＡＭＮＱ）、２−メチル−１，４−ナフトキノン（ＶＫ３）、２−アミノ−３−カルボキシ−１，４−ナフトキノン（ＡＣＮＱ）などを用いることができる。
【００２１】
また、キノン骨格を有する化合物としては、ナフトキノン骨格を有する化合物以外に、例えば、アントラキノン−１−スルホン酸、アントラキノン−２−スルホン酸及びアントラキノン−２−カルボン酸などのアントラキノン骨格を有する化合物やその誘導体を用いることもできる。更に、必要に応じて、キノン骨格を有する化合物と共に、電子メディエーターとして作用する１種又は２種以上の他の化合物を固定化してもよい。
【００２２】
一方、燃料成分に多糖類を用いる場合には、前述した酸化酵素、補酵素酸化酵素、補酵素及び電子メディエーターに加えて、多糖類の加水分解などの分解を促進し、グルコースなどの単糖類を生成する分解酵素が固定化されていることが望ましい。なお、ここでいう「多糖類」は、広義の多糖類であり、加水分解によって２分子以上の単糖を生じる全ての炭水化物を指し、二糖、三糖及び四糖などのオリゴ糖を含む。具体的には、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、セルロース、マルトース、スクロース及びラクトースなどが挙げられる。これらは２以上の単糖類が結合したものであり、いずれの多糖類においても結合単位の単糖類としてグルコースが含まれている。
【００２３】
また、アミロースとアミロペクチンとはデンプンに含まれる成分であり、デンプンはアミロースとアミロペクチンとの混合物である。例えば、多糖類の分解酵素としてグルコアミラーゼを使用し、単糖類を分解する酸化酵素としてグルコースデヒドロゲナーゼを使用する場合には、燃料成分にはグルコアミラーゼによりグルコースにまで分解することができる多糖類を使用することができる。
【００２４】
このような多糖類としては、例えばデンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン及びマルトースなどが挙げられる。ここで、グルコアミラーゼは、デンプンなどのα−グルカンを加水分解しグルコースを生成する分解酵素であり、グルコースデヒドロゲナーゼは、β−Ｄ−グルコースをＤ−グルコノ−δ−ラクトンに酸化する酸化酵素である。
【００２５】
なお、アノード１１は、表面に酸化還元酵素が固定化されているものに限定されるものではなく、電極表面に酸化還元酵素が存在しているものであれば、例えば、酸化還元酵素を有し反応触媒として作用する微生物が付着した電極などを使用することも可能である。
【００２６】
（カソード１３）
カソード１３は、空気極であり、気液分離膜１６を介して気相（空気）に接触している。このカソード１３を構成する電極は、特に限定されるものではないが、例えば導電性多孔質材料からなる電極の表面に、酸化還元酵素及び電子メディエーターが固定化されているものを使用することができる。カソード１３を形成する導電性多孔質材料も、公知の材料を使用することができるが、特に、多孔質カーボン、カーボンペレット、カーボンフェルト、カーボンペーパー、炭素繊維又は炭素微粒子の積層体などのカーボン系材料が好適である。
【００２７】
このカソード１３に固定化される酸素還元酵素としては、例えば、ビリルビンオキシダーゼ、ラッカーゼ及びアスコルビン酸オキシダーゼなどが挙げられる。また、これらの酵素と共に固定化される電子メディエーターとしては、例えば、ヘキサシアノ鉄（II）酸カリウム、ヘキサシアノ鉄（III）酸カリウム、フェリシアン化カリウム及びオクタシアノタングステン酸カリウムなどが挙げられる。
【００２８】
なお、カソード１３も、表面に酸化還元酵素が固定化されているものに限定されるものではなく、電極表面に酸化還元酵素が存在しているものであれば、例えば、酸化還元酵素を有し反応触媒として作用する微生物が付着した電極などを使用することも可能である。
【００２９】
（セパレータ１２）
セパレータ１２は、各電極（アノード１１、カソード１３）の短絡を防止するものであり、柔軟性を有し、かつ、プロトンを透過する材料（プロトン伝導体）により形成されている。具体的には、例えば、不織布、セロハン又はパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜などを使用することができる。
【００３０】
（気液分離膜１６）
気液分離膜１６は、液体は透過せず気体のみを透過するものであり、例えばＰＴＦＥ（PolyTetraFluoroEthylene：ポリテトラフルオロエチレン）膜などを使用することができる。また、その厚さや物性は、特に限定されるものではなく、燃料溶液の漏出を防止し、かつ、カソード５に反応に必要な酸素を供給できるものであればよい。
【００３１】
（シール材１７，１８）
アノード用シール材１７及びカソード用シール材１８は、発電部を封止するものであり、例えばアイオノマーフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム、エチレン−メタクリル酸共重合体フィルム、ナイロンフィルム又はセロファンなどにより構成することができる。また、これらのシール材１７，１８の発電部側の面に粘着性を付与することで、封止及び開封が容易となる。
【００３２】
［燃料供給方法］
次に、本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０の各燃料電池１に燃料を供給する方法について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０における燃料供給方法を模式的に示す断面図である。積層された複数の燃料電池１が直列に接続されている場合、全ての燃料電池１に燃料を供給する必要がある。その場合は、例えば、図３（ａ）に示すように、各燃料電池１の対応する位置に燃料供給口兼通気口２となる貫通孔を設ける。
【００３３】
そして、この燃料供給口兼通気口２内に燃料４を充填する。これにより、毛細管能力により、電池内部に燃料４が吸収される。その結果、一度の操作で、容易に全ての燃料電池１に燃料４を供給することができる。また、燃料４が全て吸収された後は、燃料供給口兼通気口２から空気（酸素）が供給されるため、発電が開始する。
【００３４】
なお、カソード１３に撥水加工を施すことで、燃料４を供給する際に、カソード１３が水没することを防止できる。また、図３（ａ）に示す構造では、出力によっては酸素の供給量が不足する虞があるが、その場合は、燃料供給口兼通気口２以外の場所に、厚さ方向に貫通する１又は複数の通気口を設けることにより、酸素の共有量を増やすことが可能である。
【００３５】
一方、積層された複数の燃料電池１がそれぞれ独立している場合は、図３（ｂ）に示すように、燃料４の供給量を調整することにより、燃料４が供給される燃料電池１の数を制御することができる。これにより、任意に出力を設定することができる。また、例えば、先ず、最下層の燃料電池１のみに燃料４を供給して発電を行い、その性能が劣化した場合は、その上の燃料電池１に燃料４を供給して発電を行うようにしてもよい。その場合、発電性能が劣化した最下層の燃料電池１を取り除いて、その上にある燃料電池１を最下層の燃料電池１として、燃料４を供給することもできる。
【００３６】
なお、図３では、燃料電池１に燃料供給口兼通気口２となる貫通孔を設けた例を示しているが、本開示はこれに限定されるものではなく、積層された複数の燃料電池１がそれぞれ独立している場合は、最上層の燃料電池１のみに燃料４を供給し、発電することができる。その場合は、図１（ｂ）に示すように、先ず、最上層の燃料電池１で発電を行い、その発電性能が劣化した場合は、その燃料電池１を取り除き、その下の燃料電池１で発電を行えばよい。
【００３７】
ここで、本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０の各燃料電池１に供給される「燃料溶液４」は、糖、アルコール、アルデヒド、脂質及びタンパク質などの燃料成分又はこれら燃料成分のうち少なくとも１種を含有する溶液である。また、燃料電池１で使用される燃料成分としては、例えば、グルコース、フルクトース、ソルボースなどの糖類、メタノール、エタノール、プロパノール、グリセリン、ポリビニルアルコールなどのアルコール類、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのアルデヒド類、酢酸、蟻酸、ピルビン酸などの有機酸などが挙げられる。その他、脂肪類やタンパク質、これらの糖代謝の中間生成物である有機酸などを燃料成分として使用することも可能である。
【００３８】
［電極部の交換］
本実施形態のバイオ燃料電池モジュール１０は、発電性能が劣化した燃料電池１について、電極部を交換して使用することもできる。図４は燃料電池１の電極部の構成例を示す図であり、図５は図４に示す電極部を交換する方法を模式的に示す図である。例えば、図４に示すように、電極部をセパレータ１２とアノード１１及びカソード１３とが一体化された構成とした場合、図５に示すように、開閉用タブ２２によってシール材１７，１８による封止を解除し、電極部を交換することで、容易に発電性能を回復させることができる。
【００３９】
なお、アノード１１、カソード１３及びセパレータ１２は、必ずしも一体化されている必要はなく、これらをそれぞれ別個に交換することもできる。また、アノード１１を、固定化されている酵素が異なるものに交換することで、種々の燃料に対応することが可能となる。
【００４０】
［燃料４の加熱］
また、本実施形態のバイオ燃料モジュール１０は、燃料拡散層１５や燃料液溜め部１９に、酸化カルシウムなどの加水型発熱材を充填することができる。このように、加水型発熱材を充填すると、燃料４に含まれる水分によって加水型発熱材が発熱反応を生じ、燃料４が加熱されるため、容易に発電部内の温度を上げて、出力を高めることができる。その結果、例えば、燃料４に冷えた飲料を用いる場合や外気温が低い場合でも、高い出力を安定して得ることができる。
【００４１】
又は、燃料電池１内に、別途、加水型発熱材が充填された保温タンクを設けてもよい。図６は保温タンクを備える燃料電池１の燃料供給方法を模式的に示す断面図である。図６に示すように、保温タンク２３をアノード１１の外側に接触配置した場合、燃料４は、毛細管能力により保温タンク２３及びアノード１１に吸収される。また、カソード１３には、燃料供給口兼通気口２から酸素５が供給される。保温タンク２３を備える構成の燃料電池１においても、加水型発熱材の発熱反応により、燃料４を加熱し、発電部の温度を上昇させることができる。
【００４２】
以上詳述したように、本実施形態のバイオ燃料モジュール１０では、複数の燃料電池１を積層した構造であるため、それらを出力に応じて順次使用することで、長期間の発電が可能となる。また、各燃料電池１は燃料供給口の位置が揃っているため、燃料供給の操作が容易であり、一度の操作で複数の燃料電池１に燃料供給することも可能となる。
【００４３】
更に、本実施形態のバイオ燃料モジュール１０は、燃料電池１の電極部やその構成部材を交換可能とすることで、低下した発電性能を回復させることもできる。これにより、その他の部材を引き続き使用可能となるため、コストパフォーマンスが高まると共に、廃棄物が少なくなるため、環境負荷も低減することができる。また、長期間使用した場合は、換えの電極部を容易すればよいため、複数の電池を持ち運ぶ必要がなくなり、モバイル性が向上する。更に、異なる酵素を固定化したアノードに交換することで、様々な物質を燃料として活用できるようになる。
【００４４】
＜２．第１の実施の形態の第１変形例＞
図７（ａ）及び図７（ｂ）は本開示の第１の実施形態の第１変形例のバイオ燃料電池モジュールにおける電池交換方法を示す図である。前述した第１の実施形態では、最上層の燃料電池１を剥がして取り除いているが、本開示はこれに限定されるものではなく、種々の形態を適用することができる。
【００４５】
例えば、本変形例のバイオ燃料電池モジュールの場合は、図７（ａ）に示すように、発電を行う最上層の燃料電池１ａに集電部３が接続される。この燃料電池１ａの発電性能が劣化した場合、図７（ｂ）に示すように、集電部３を開き、燃料電池１ａを取り除く。その後、各燃料電池を押し上げ、最上層となった燃料電池１ｂに集電部３を取り付け、発電を行う。これにより、容易に燃料電池の交換が可能となる。
【００４６】
＜３．第１の実施の形態の第２変形例＞
図８（ａ）〜（ｃ）は本開示の第１の実施形態の第２変形例のバイオ燃料電池モジュールにおける電池交換方法を示す図である。また、例えば、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、燃料電池の柔軟性を利用して、使用済みの燃料電池１ａを押し出し、未使用の燃料電池１ｂが、集電部３に嵌るような構成としてもよい。この場合も、前述した第１の実施形態のバイオ燃料電池モジュールと同様の効果が得られる。
【００４７】
＜４．第２の実施の形態＞
［全体構成］
次に、本開示の第２の実施形態のバイオ燃料電池モジュールについて説明する。図９は本開示の第２の実施形態のバイオ燃料電池モジュールの構成を模式的に示す側面図である。図９に示すように、本実施形態のバイオ燃料モジュール３０は、１枚の板又はシートに複数の燃料電池３１が設けられており、各燃料電池３１間には切り込み３２が形成されている。そして、これらの切り込み３２で折りたたむことにより、複数の燃料電池３１が積層されて、バイオ燃料モジュール３０を構成している。
【００４８】
このバイオ燃料電池モジュール３０では、切り込み３２又は折り目によって、各燃料電池３１を分離可能としてもよい。これにより、使用済みの燃料電池３１を、容易に取り除き、新しい燃料電池３１で発電を行うことができる。また、本実施形態のバイオ燃料電池モジュール３０も、各燃料電池３１を、直列又は並列に接続して使用することが可能である。なお、本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００４９】
なお、本開示は、以下のような構成もとることができる。
（１）
表面に酸化還元酵素が存在する電極を備えた１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池が、その燃料供給部の位置を揃えて積層されたバイオ燃料電池モジュール。
（２）
最上層又は最下層の燃料電池のみに燃料が供給される（１）に記載のバイオ燃料電池モジュール。
（３）
各燃料電池は取り外し又は交換可能となっている（１）又は（２）に記載のバイオ燃料電池モジュール。
（４）
１枚の板又はシートに複数の燃料電池が設けられており、各燃料電池間には切り込み又は折り目が形成され、該切り込み又は折り目で折りたたむことにより、複数の燃料電池が積層されている（１）〜（３）のいずれかに記載のバイオ燃料電池モジュール。
（５）
前記切り込み又は折り目によって、各燃料電池を切り離し可能である（４）に記載のバイオ燃料電池モジュール。
（６）
各燃料電池の発電部には、アノード又はカソードを構成する１対の電極と、各電極間に配置され短絡を防止するセパレータとが設けられており、各電極及び／又はセパレータは交換可能となっている（１）〜（５）のいずれかに記載のバイオ燃料電池モジュール。
【符号の説明】
【００５０】
１、１ａ、１ｂ、３１ 燃料電池
２ 燃料供給口兼通気口
３ 集電部
４ 燃料
５ 酸素
１０、３０ バイオ燃料電池モジュール
１１ アノード
１２ セパレータ
１３ カソード
１４ 蓋
１５ 燃料拡散層
１６ 気液分離膜
１７、１８ シール材
１９ 燃料液溜め部
２０、２１ 端子
２２ 開閉用タブ
２３ 保温タンク
３２ 切り込み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に酸化還元酵素が存在する電極を備えた１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池が、その燃料供給部の位置を揃えて積層されたバイオ燃料電池モジュール。
【請求項２】
最上層又は最下層の燃料電池のみに燃料が供給される請求項１に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項３】
各燃料電池は取り外し又は交換可能となっている請求項１に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項４】
１枚の板又はシートに複数の燃料電池が設けられており、各燃料電池間には切り込み又は折り目が形成され、該切り込み又は折り目で折りたたむことにより、複数の燃料電池が積層されている請求項１に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記切り込み又は折り目によって、各燃料電池を切り離し可能である請求項４に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項６】
各燃料電池の発電部には、アノード又はカソードを構成する１対の電極と、各電極間に配置され短絡を防止するセパレータとが設けられており、各電極及び／又はセパレータは交換可能となっている請求項１に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項１】
表面に酸化還元酵素が存在する電極を備えた１又は２以上の発電部を有する平板状又はシート状の燃料電池が、その燃料供給部の位置を揃えて積層されたバイオ燃料電池モジュール。
【請求項２】
最上層又は最下層の燃料電池のみに燃料が供給される請求項１に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項３】
各燃料電池は取り外し又は交換可能となっている請求項１に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項４】
１枚の板又はシートに複数の燃料電池が設けられており、各燃料電池間には切り込み又は折り目が形成され、該切り込み又は折り目で折りたたむことにより、複数の燃料電池が積層されている請求項１に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記切り込み又は折り目によって、各燃料電池を切り離し可能である請求項４に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【請求項６】
各燃料電池の発電部には、アノード又はカソードを構成する１対の電極と、各電極間に配置され短絡を防止するセパレータとが設けられており、各電極及び／又はセパレータは交換可能となっている請求項１に記載のバイオ燃料電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８４３６３（Ｐ２０１３−８４３６３Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１７７２（Ｐ２０１１−２２１７７２）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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