燃料電池
【課題】燃料流路をセル内に備えた燃料電池セルを同一平面上に複数配置した燃料電池において、各燃料電池セルへの燃料供給の均一性が良好な燃料電池を提供する。
【解決手段】同一平面上に配置される１以上の第１燃料電池セル１０１および１以上の第２燃料電池セル１０２を含む燃料電池である。第１燃料電池セル１０１において、液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路１０ａが第１アノード極２側表面に配された第１流路板１０上には、第１セル内燃料流路１０ａを覆うように所定の対水接触角を有する第１介在層１１、第１気液分離層１２が順に配置される。第２燃料電池セル１０２において、第２流路板１０’上には、第２セル内燃料流路１０ａ’を覆うように第２気液分離層１２’が配置される。
【解決手段】同一平面上に配置される１以上の第１燃料電池セル１０１および１以上の第２燃料電池セル１０２を含む燃料電池である。第１燃料電池セル１０１において、液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路１０ａが第１アノード極２側表面に配された第１流路板１０上には、第１セル内燃料流路１０ａを覆うように所定の対水接触角を有する第１介在層１１、第１気液分離層１２が順に配置される。第２燃料電池セル１０２において、第２流路板１０’上には、第２セル内燃料流路１０ａ’を覆うように第２気液分離層１２’が配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の燃料電池セルを同一平面上に配置した燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、情報化社会を支える携帯用電子機器の新規電源として実用化の期待が高まっている。燃料電池は、使用する電解質材料や燃料の分類から、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子型、ダイレクトアルコール型等に分類される。特に、電解質材料に固体高分子であるイオン交換膜を用いる固体高分子型燃料電池およびダイレクトアルコール型燃料電池は、常温で高い発電効率が得られることから、携帯用電子機器への応用を目的とした小型燃料電池としての実用化が検討されている。
【０００３】
燃料としてアルコールまたはアルコール水溶液を使用するダイレクトアルコール型燃料電池は、燃料がガスである場合と比較して、燃料貯蔵室を比較的簡易に設計できるなどの理由から、燃料電池の構造の簡略化、省スペース化が可能であり、携帯用電子機器への応用を目的とした小型燃料電池としての期待が特に高い。
【０００４】
燃料電池においては、１つの燃料電池セルでは不十分である電力を、携帯用電子機器の新規電源として十分な程度にまで高めるために、複数の燃料電池セルを電気的に接続して組み合わせる（スタック化するなど）ことが従来行なわれている。その一例が、たとえば特許文献１および２に記載されるような、複数の燃料電池セルを同一平面上に配置した燃料電池（以下、「平面集積型燃料電池」ともいう。）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７９５０６号公報
【特許文献２】特開２００６−９３１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
携帯用電子機器等の電子機器用の電源として平面集積型燃料電池を適用することを想定した場合、適用され得る様々な電子機器における限られた燃料電池収容スペースの形状や面積などに合わせて、平面集積型燃料電池構造の設計を柔軟に行なえることは極めて有意義である。これは、燃料電池の生産効率の向上（生産工程の簡略化）および生産コスト削減に大きく寄与するためである。
【０００７】
一般的に、上記特許文献１および２に記載されるような従来の平面集積型燃料電池は、複数の燃料電池セルが１つの燃料供給部を共有する構造を採っている。ここでいう燃料供給部とは、各燃料電池セルに供給される燃料を収容するかまたは流通させる部位をいい、特許文献１における液体燃料貯蔵部３や特許文献２におけるバイポーラープレート２０がこれに相当する。しかしこのような構造の場合、燃料電池収容スペースの形状や面積が異なる電子機器に適用するためには、燃料電池セルの集積形態を設計変更するだけでは足りず、燃料供給部全体およびこれに付随する系統を設計し直す必要が生じ、電子機器に合わせた燃料電池構造の設計変更が容易ではなく、燃料電池の生産効率および生産コストの面で不利であった。
【０００８】
本発明者らによって提案される上記課題の解決策は、各燃料電池セル自体に燃料を流通させる燃料流路を付与することによって燃料電池セルのモジュール化を図ることである。これによれば、モジュール（燃料流路を有する燃料電池セル）を設計変更することなく、モジュールの数や配置パターンおよび必要に応じて各燃料電池セルの燃料流路に燃料を誘導するための燃料供給系のみを設計変更することによって、容易に燃料電池収容スペースの形状や面積が異なる電子機器に平面集積型燃料電池を適用することができる。しかしながら、モジュール化された燃料電池セルを用いて平面集積型燃料電池を構築した場合、各燃料電池セルに均一に燃料供給を行なうことが難しいことがあった。
【０００９】
本発明の目的は、燃料流路を有するモジュール化された燃料電池セルを同一平面上に複数配置した燃料電池であって、各燃料電池セルへの燃料供給の均一性が良好な燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、同一平面上に配置される１以上の第１燃料電池セルおよび該第１燃料電池セルとは異なる１以上の第２燃料電池セルを含む燃料電池を提供する。
【００１１】
上記第１燃料電池セルは、第１アノード極、第１電解質膜および第１カソード極をこの順で有する第１膜電極複合体；液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路が第１アノード極側表面に配された、第１アノード極側に配置される第１流路板；第１膜電極複合体と第１流路板との間に配置され、液体燃料の気化成分を透過可能な第１気液分離層；および、第１セル内燃料流路を覆うように第１気液分離層と前記第１流路板との間に配置され、水に対する接触角が７０度未満である第１介在層を備えるものである。
【００１２】
上記第２燃料電池セルは、第２アノード極、第２電解質膜および第２カソード極をこの順で有する第２膜電極複合体；液体燃料を流通させるための第２セル内燃料流路が第２アノード極側表面に配された、第２アノード極側に配置される第２流路板；および、第２セル内燃料流路を覆うように第２流路板における第２アノード極側表面上に配置され、液体燃料の気化成分を透過可能な第２気液分離層を備えるものである。
【００１３】
第１燃料電池セルおよび第２燃料電池セルは、好ましくはすべての第１セル内燃料流路および第２セル内燃料流路への液体燃料の供給流量が略同じとなるように配置される。
【００１４】
１つの実施形態において燃料電池は、１以上の第１燃料電池セルおよび１以上の第２燃料電池セルをライン状に配列した少なくとも一列の燃料電池セル集合体を含み、該燃料電池セル集合体の少なくとも一端に配置される燃料電池セルが第１燃料電池セルである。また、他の実施形態において該燃料電池セル集合体は、その両端に配置される２つの第１燃料電池セルと１以上の第２燃料電池セルとからなる。
【００１５】
本発明の燃料電池は、第１セル内燃料流路および第２セル内燃料流路のそれぞれに接続され、燃料電池が有する各燃料電池セルへの液体燃料の分配を行なうセル外燃料流路を有する燃料分配部をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
１つの実施形態において燃料分配部は、液体燃料を導入するための１つの導入口を有しており、それが有するセル外燃料流路は、該導入口と接続される幹流路、および、該幹流路と各セル内燃料流路とを接続する枝流路から構成される。
【００１７】
第１燃料電池セルは、第１アノード極上に積層される第１アノード集電層と、第１カソード極上に積層される第１カソード集電層とをさらに含むことができる。第２燃料電池セルは、第２アノード極上に積層される第２アノード集電層と、第２カソード極上に積層される第２カソード集電層とをさらに含むことができる。本発明の燃料電池は、たとえばダイレクトアルコール型燃料電池である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料流路を有するモジュール化された燃料電池セルを同一平面上に複数配置した燃料電池において、各燃料電池セルへの燃料供給の均一性を向上させることができる。本発明の燃料電池は、電子機器、とりわけ携帯電子機器用の電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る燃料電池の一例を示す概略上面図である。
【図２】図１に示されるＩＩ−ＩＩ線における概略断面図である。
【図３】図２に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。
【図４】図１に示されるＩＶ−ＩＶ線における概略断面図である。
【図５】本発明に係る燃料電池の他の一例を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る燃料電池の他の一例を示す概略断面図である。
【図７】第１気化燃料板の一例を示す概略上面図および概略断面図である。
【図８】第１気化燃料板の他の例を示す概略上面図および概略断面図である。
【図９】本発明に係る燃料電池に用いる第１燃料電池セルの他の一例を示す概略断面図である。
【図１０】図９に示される第１燃料電池セルが備える第２介在層を示す概略上面図である。
【図１１】実施例１で作製した燃料電池を示す概略断面図である。
【図１２】実施例１で用いた燃料分配部を示す概略斜視図である。
【図１３】実施例１で作製した燃料電池における燃料電池セルごとの出力電圧の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の燃料電池を実施の形態を示して詳細に説明する。
図１は本発明に係る燃料電池の一例を示す概略上面図であり、図２は図１に示されるＩＩ−ＩＩ線における概略断面図、図３は図２に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。また、図４は図１に示されるＩＶ−ＩＶ線における概略断面図である。
【００２１】
これらの図面に示される燃料電池１００は、同一平面上に配置された２つの第１燃料電池セル１０１と１つの第２燃料電池セル１０２とを含む平面集積型燃料電池であり、より具体的には、２つの第１燃料電池セル１０１および１つの第２燃料電池セル１０２をライン状に配列してなる燃料電池セル集合体１１０と、燃料電池セル集合体１１０の側面に隣接して配置された燃料分配部１５０とから構成される。燃料電池１００を構成する燃料電池セルは、電気的に直列接続または並列接続される。
【００２２】
燃料電池１００は、３つの燃料電池セルから構成される燃料電池セル集合体１１０の両端の燃料電池セルに第１燃料電池セル１０１を用い、中央の燃料電池セルに第２燃料電池セル１０２を用いたことを１つの特徴としている。第１燃料電池セル１０１および第２燃料電池セル１０２はともに、セル内に燃料流路を有するモジュール化された燃料電池セルであるが、互いに異なるセル構造を有している。
【００２３】
図２を参照して、第１燃料電池セル１０１は、第１アノード極２、第１電解質膜１および第１カソード極３をこの順で有する第１膜電極複合体４；第１アノード極２上に積層され、これに電気的に接続された第１アノード集電層５；第１カソード極３上に積層され、これに電気的に接続された第１カソード集電層６；第１アノード集電層５に接するように第１アノード集電層５上に積層される第１アノード保湿層７；第１カソード集電層６に接するように第１カソード集電層６上に積層される第１カソード保湿層８；第１アノード極２側（第１アノード極２の下方）に配置され、液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路１０ａが第１アノード極２側表面に配された第１流路板１０；第１膜電極複合体４と第１流路板１０との間に配置され、液体燃料の気化成分を透過可能な第１気液分離層１２；第１気液分離層１２と第１アノード保湿層７との間に配置され、第１気化燃料収容部９ａを具備する第１気化燃料板９；および、第１セル内燃料流路１０ａを覆うように第１気液分離層１２と第１流路板１０との間に配置される第１介在層１１から構成されている。第１介在層１１は、水に対する接触角が７０度未満の層である。
【００２４】
第２燃料電池セル１０２は、第２アノード極２’、第２電解質膜１’および第２カソード極３’をこの順で有する第２膜電極複合体４’；第２アノード極２’上に積層され、これに電気的に接続された第２アノード集電層５’；第２カソード極３’上に積層され、これに電気的に接続された第２カソード集電層６’；第２アノード集電層５’に接するように第２アノード集電層５’上に積層される第２アノード保湿層７’；第２カソード集電層６’に接するように第２カソード集電層６’上に積層される第２カソード保湿層８’；第２アノード極２’側（第２アノード極２’の下方）に配置され、液体燃料を流通させるための第２セル内燃料流路１０ａ’が第２アノード極２’側表面に配された第２流路板１０’；第２膜電極複合体４’と第２流路板１０’との間に配置され、液体燃料の気化成分を透過可能な第２気液分離層１２’；および、第２気液分離層１２’と第２アノード保湿層７’との間に配置され、第２気化燃料収容部９ａ’を具備する第２気化燃料板９’から構成されている。
【００２５】
これらの燃料電池セルの相違点は、第１燃料電池セル１０１が第１気液分離層１２と第１流路板１０との間に配置される第１介在層１１を有する一方、第２燃料電池セル１０２はこのような介在層を有しておらず、第２セル内燃料流路１０ａ’上に直接、第２気液分離層１２’が積層されていることである。
【００２６】
図３および図４を参照して、燃料分配部１５０は、導入口１５１を通して導入された液体燃料を各燃料電池セル（すべての第１燃料電池セル１０１および第２燃料電池セル１０２）に分配するための、燃料電池セルとは独立した部材であり、その内部に、第１セル内燃料流路１０ａおよび第２セル内燃料流路１０ａ’のそれぞれに接続されるセル外燃料流路１５５を有する。たとえば、セル外燃料流路１５５は、導入口１５１と接続された幹流路１５２、および、幹流路１５２と各セル内燃料流路とを接続する枝流路１５３から構成することができる。
【００２７】
燃料分配部１５０は、各燃料電池セルが有するセル内燃料流路の入口端部が配置された燃料電池セル集合体１１０の長手端面に隣接して付設された略直方体形状の部材であり、その導入口１５１は、燃料分配部１５０の長手方向（燃料電池セルの配列方向と平行）に関しておよそ中央部に設けられている。
【００２８】
互いにセル構造の異なる第１燃料電池セル１０１および第２燃料電池セル１０２を組み合わせ、これらを適切な位置に配置した燃料電池１００によれば、各燃料電池セルへの燃料供給の均一性を改善することができる。すなわち、燃料電池セルが接続されていない状態の燃料分配部１５０を考えた場合、導入口１５１から枝流路１５３の出口側端部までの距離が長いこと、および、図３のＸ、Ｙで示されるようなセル外燃料流路１５５の端部において気泡が滞留しやすいことなどに起因して、燃料分配部１５０のセル外燃料流路１５５の出口側端部（セル内燃料流路に接続されることとなる端部、すなわち枝流路１５３の出口）における液体燃料の圧力損失は、導入口１５１からより遠くに位置する出口側端部ほど大きくなる。
【００２９】
このような圧力損失の不均一性の問題は、燃料分配部１５０に同じセル構造を有する燃料電池セルを接続した場合でも同様である。燃料分配部１５０に接続される燃料電池セル集合体１１０を構成する燃料電池セルがすべて同じセル構造を有する場合、セル外燃料流路１５５の出口側端部における液体燃料の圧力損失は、導入口１５１からより遠くに位置する燃料電池セルに接続される端部の方がより大きくなる。導入口１５１が燃料分配部１５０の長手方向における中央部に設置されるような形態においては、燃料電池セル集合体１１０を構成する燃料電池セルがすべて同じセル構造を有する場合、燃料電池セル集合体１１０の両端に配置される燃料電池セルに接続される端部における上記圧力損失が相対的に大きくなり、セル内燃料流路への液体燃料の供給流量が相対的に小さくなってしまう。
【００３０】
これに対して、上記圧力損失が相対的に大きくなる燃料電池セル集合体１１０の両端に、親水性を有する第１介在層１１をセル内燃料流路１０ａ上に備えた第１燃料電池セル１０１を配置することにより、その親水性（濡れ性）に基づいて液体燃料を引き込む力が生じる（セル内燃料流路内における液体燃料の圧力損失が低減される）ため、燃料電池セル集合体１１０の両端に配置された燃料電池セルのセル内燃料流路への液体燃料の供給流量が増加し、燃料電池セル間での燃料供給の均一化を図ることができ、さらには、すべての第１セル内燃料流路１０ａおよび第２セル内燃料流路１０ａ’への液体燃料の供給流量を略同じにすることが可能となる。
【００３１】
燃料供給の均一化により、安定的な発電が可能になるとともに、燃料不足であった燃料電池セルの発電特性を高レベルに引き上げることができるため、燃料電池全体としての発電特性を向上させることができる。また、燃料電池セル間での発電のばらつきが小さくなるため、燃料電池セル間での温度のばらつきも小さくなる。このこともまた安定的な発電をもたらす。
【００３２】
燃料電池が有する燃料電池セルの数は２以上であれば特に制限されないが、好ましくは３以上である。図５は、燃料電池セル集合体１１０が、ライン状に配列された４つの燃料電池セルからなる形態を示した、図３と同様の概略断面図である。この例においても、導入口１５１が燃料分配部１５０の長手方向におけるおよそ中央部に設置されており、燃料電池セル間での燃料供給の均一化を図るために、燃料電池セル集合体１１０の両端に第１介在層１１を備えた第１燃料電池セル１０１が配置されている。
【００３３】
図６は、燃料電池セル集合体が、ライン状に配列された３つの燃料電池セルからなり、導入口１５１が燃料分配部１５０の長手方向における一方の端部に設置された形態を示した、図３と同様の概略断面図である。かかる形態においては、導入口１５１からセル外燃料流路１５５の出口側端部までの距離が特に長く、図６のＺで示されるようなセル外燃料流路１５５の端部（導入口設置位置とは反対側の端部）において気泡が滞留しやすいことから、燃料電池セル間での燃料供給の均一化を図るために、燃料電池セル集合体１１０における導入口設置位置とは反対側の端部に第１介在層１１を備えた第１燃料電池セル１０１が配置されている。
【００３４】
なお、本発明の燃料電池は、たとえばライン状に配列された複数の燃料電池セルからなる燃料電池セル集合体を２以上含むものであってもよく、また、燃料分配部を２以上含むものであってもよい。１つの燃料分配部の対向する２つの側面にそれぞれ燃料電池セル集合体を結合させるようにしてもよい。
【００３５】
以上のように、本発明に係る燃料電池においては、セル外燃料流路の出口側端部（セル内燃料流路との接続点）における液体燃料の圧力損失を考慮し、相対的に当該圧力損失の大きい箇所に、第１介在層の親水性に起因してセル内燃料流路内における液体燃料の圧力損失が相対的に低い第１燃料電池セルを配置する一方、相対的に圧力損失の小さい箇所に第１介在層を有しない第２燃料電池セルを配置することにより、圧力損失の全体的なバランスをとり、燃料電池セル間での燃料供給の均一化を図り、好ましくはすべての第１セル内燃料流路および第２セル内燃料流路への液体燃料の供給流量を略同じにする。
【００３６】
本発明に係る燃料電池はまた、セル内に燃料流路を有する燃料電池セルをモジュールとして使用したものであるので、モジュールの数や配置パターンおよび燃料分配部の形状等のみを設計変更することによって、容易に燃料電池収容スペースの形状や面積が異なる電子機器に適用することができる。このような燃料電池構造設計の柔軟性は、燃料電池の生産効率の向上（生産工程の簡略化）および生産コスト削減に極めて有効である。
【００３７】
次に、本発明の燃料電池を構成する各部材等について詳細に説明する。
（１）第１燃料電池セル
〔第１電解質膜〕
第１膜電極複合体４を構成する第１電解質膜１は、第１アノード極２から第１カソード極３へプロトンを伝達する機能と、第１アノード極２と第１カソード極３との電気的絶縁性を保ち、短絡を防止する機能を有する。電解質膜の材質は、プロトン伝導性を有し、かつ電気的絶縁性を有する材質であれば特に限定されず、高分子膜、無機膜またはコンポジット膜を用いることができる。高分子膜としては、たとえば、パーフルオロスルホン酸系電解質膜である、ナフィオン（登録商標、デュポン社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子社製）などが挙げられる。また、スチレン系グラフト重合体、トリフルオロスチレン誘導体共重合体、スルホン化ポリアリーレンエーテル、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン化ポリイミド、スルホン化ポリベンゾイミダゾール、ホスホン化ポリベンゾイミダゾール、スルホン化ポリフォスファゼンなどの炭化水素系電解質膜などを用いることもできる。
【００３８】
無機膜としては、たとえばリン酸ガラス、硫酸水素セシウム、ポリタングストリン酸、ポリリン酸アンモニウムなどからなる膜が挙げられる。コンポジット膜としては、タングステン酸、硫酸水素セシウム、ポリタングストリン酸等の無機物とポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、パーフルオロスルホン酸等の有機物とのコンポジット膜などが挙げられる。第１電解質膜１の厚みはたとえば１〜２００μｍである。
【００３９】
〔第１アノード極および第１カソード極〕
第１電解質膜１の一方の表面に積層される第１アノード極２および他方の表面に積層される第１カソード極３にはそれぞれ、少なくとも触媒と電解質とを含有する多孔質層からなる触媒層が設けられる。第１アノード極２において触媒（アノード触媒）は、燃料からプロトンと電子とを生成する反応を触媒し、電解質は、生成したプロトンを第１電解質膜１へ伝導する機能を有する。第１カソード極３において触媒は、電解質を伝導してきたプロトンと酸化剤（空気など）から水を生成する反応を触媒する。
【００４０】
第１アノード極２および第１カソード極３の触媒は、カーボンやチタン等の導電体の表面に担持されたものでもよく、なかでも、水酸基やカルボキシル基等の親水性官能基を有するカーボンやチタン等の導電体の表面に担持されていることが好ましい。これにより、第１アノード極２および第１カソード極３の保水性を向上させることができる。保水性の向上により、プロトン移動に伴う第１電解質膜１の抵抗や、第１アノード極２および第１カソード極３における電位分布を改善することができる。
【００４１】
第１アノード極２および第１カソード極３はそれぞれ、触媒層上に積層されるアノード導電性多孔質層（アノードガス拡散層）、カソード導電性多孔質層（カソードガス拡散層）を備えていてもよい。これらの導電性多孔質層は、第１アノード極２、第１カソード極３に供給されるガス（気化燃料または酸化剤）を面内において拡散させる機能を有するとともに、触媒層と電子の授受を行なう機能を有する。アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層としては、比抵抗が小さく、電圧の低下が抑制されることから、カーボン材料；導電性高分子；Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属；Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の遷移金属；これらの金属の窒化物または炭化物等；ならびに、ステンレスに代表されるこれらの金属を含有する合金などからなる多孔質材料を用いることが好ましい。Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の、酸性雰囲気下で耐腐食性に乏しい金属を用いる場合には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの耐腐食性を有する貴金属、導電性高分子、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性酸化物等により表面処理（皮膜形成）を行なってもよい。より具体的には、アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層として、たとえば、上記貴金属、遷移金属または合金からなる発泡金属、金属織物および金属焼結体；ならびにカーボンペーパー、カーボンクロス、カーボン粒子を含有するエポキシ樹脂膜などを好適に用いることができる。
【００４２】
〔第１アノード集電層および第１カソード集電層〕
第１アノード集電層５、第１カソード集電層６はそれぞれ、第１アノード極２上、第１カソード極３上に積層される。第１アノード集電層５および第１カソード集電層６はそれぞれ、第１アノード極２、第１カソード極３における電子を集電する機能と、電気的配線を行なう機能とを有する。集電層の材質は、比抵抗が小さく、面方向に電流を取り出しても電圧の低下が抑制されることから、金属であることが好ましく、なかでも、電子伝導性を有し、酸性雰囲気下で耐腐食性を有する金属であることがより好ましい。このような金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属；Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の遷移金属；およびこれらの金属の窒化物または炭化物等；ならびに、ステンレスに代表されるこれらの金属を含有する合金などが挙げられる。Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の、酸性雰囲気下で耐腐食性に乏しい金属を用いる場合には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの耐腐食性を有する貴金属、導電性高分子、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性酸化物等により表面処理（皮膜形成）を行なってもよい。なお、アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層が、たとえば金属等からなり、導電性が比較的高い場合には、第１アノード集電層および第１カソード集電層は省略されてもよい。
【００４３】
より具体的には、第１アノード集電層５は、気化燃料を第１アノード極２へ誘導するための厚み方向に貫通する貫通孔（開口）を複数備える、上記金属材料などからなるメッシュ形状またはパンチングメタル形状を有する平板であることができる。この貫通孔は、第１アノード極２の触媒層で生成する副生ガス（ＣＯ2ガス等）を第１気化燃料収容部９ａ側へ誘導するための経路としても機能する。同様に、第１カソード集電層６は、酸化剤（たとえば燃料電池外部の空気）を第１カソード極３の触媒層に供給するための厚み方向に貫通する貫通孔（開口）を複数備える、上記金属材料などからなるメッシュ形状またはパンチングメタル形状を有する平板であることができる。
【００４４】
〔第１流路板〕
第１流路板１０は、液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路１０ａが第１アノード極２側表面に形成された板状体であり、燃料電池の第１アノード極２側に配置される。第１セル内燃料流路１０ａは、たとえば上記板状体の一方の表面に形成された溝（凹部）からなることができる。第１セル内燃料流路１０ａの形状（パターン）は特に制限されないが、第１アノード極２全面にできるだけ均一に気化燃料を供給できるよう、流路板表面のできるだけ広い範囲にわたって、均一に配置することが好ましい。図３に流路パターンの好ましい一例を示している。図３に示される第１流路板１０および第２流路板１０’の斜線部は溝（凹部）であることを示している（図５、６、１１も同様）。図３に示される第１セル内燃料流路１０ａおよび第２セル内燃料流路１０ａ’はそれぞれ、４箇所でセル外燃料流路１５５と接続されている。セル外燃料流路１５５と接続された４つの流路は一旦一つの流路に集約され、この流路から５本の流路が枝状に等間隔を置いて延びている。なお、図３の各燃料電池セルの周縁部に描かれている○（それぞれ計７個）は、各部材間の締結に用いるネジ孔を示している（図５、６、１１も同様）。
【００４５】
流路形状の他の例を挙げれば、分岐部分を有さない流路形状（たとえば、セル外燃料流路との接続箇所から直線状に延びる複数の流路）、網目状の流路、表面に形成された大きな凹部からなる槽型の流路などである。
【００４６】
セル内流路の幅および深さは特に制限されないが、たとえばそれぞれ０．２〜１．５ｍｍ程度（とりわけ槽型流路の場合はこれより大きくなり得る）、０．１〜０．６ｍｍ程度である。
【００４７】
第１流路板１０は、プラスチック材料または金属材料などから作製することができる。プラスチック材料としては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。金属材料としては、たとえば、チタン、アルミニウム等のほか、ステンレス、マグネシウム合金等の合金材料を用いることができる。
【００４８】
〔第１気液分離層〕
第１膜電極複合体４と第１流路板１０との間であって、後述する第１介在層１１の第１アノード極２側表面上に配置される第１気液分離層１２は、気化燃料透過性（液体燃料の気化成分を透過できる性質）かつ液体燃料不透過性の疎水性を有する多孔質層であり、第１アノード極２への燃料の気化供給を可能とする気液分離能を有する層である。第１気液分離層１２は、第１アノード極２へ供給される気化燃料の量または濃度を適切量に制御（制限）するとともに、均一化する機能をも有する。第１気液分離層１２を設けることにより、燃料のクロスオーバーを効果的に抑制でき、発電部に温度ムラが生じにくく、安定した発電状態を維持することができる。
【００４９】
第１気液分離層１２としては、使用する燃料に関して気液分離能を有するものであれば特に制限されないが、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、撥水化処理されたシリコーン樹脂などからなる多孔質膜または多孔質シートを挙げることができ、具体的には、ポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルムである日東電工（株）製テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕の「ＮＴＦ２０２６Ａ−Ｎ０６」や「ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」が例示できる。
【００５０】
気化燃料透過性および液体燃料不透過性を付与する観点から、第１気液分離層１２が有する細孔の最大細孔径は、０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜５μｍであることがより好ましい。最大細孔径は、後述する第１介在層１１と同様、メタノール等を用いてバブルポイントを測定することにより求めることができる。第１気液分離層１２は、後述する水に対する接触角が、通常８０度以上であり、より典型的には９０度以上である。
【００５１】
第１気液分離層１２の厚みは特に制限されないが、上記機能を十分に発現させるために、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。また、燃料電池の薄型化の観点からは、第１気液分離層１２の厚みは５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００５２】
〔第１介在層〕
第１流路板１０の第１アノード極２側表面（したがって第１セル内燃料流路１０ａを形成する溝（凹部））を覆うように第１気液分離層１２と第１流路板１０との間に配置される第１介在層１１は、水に対する接触角が７０度未満の親水性を有する層である。このような層を、第１セル内燃料流路１０ａを覆うように配置することによって、液体燃料は、第１介在層１１が有する親水性に基づいて第１セル内燃料流路１０ａ内に引き込まれるため、第１セル内燃料流路１０ａの内部における液体燃料の圧力損失を低減させることができる。第１介在層１１の水に対する接触角は、ＪＩＳ Ｒ ３２５７（基板ガラス表面のぬれ性試験）に準拠して測定される。
【００５３】
第１介在層１１は、液体燃料に対して毛細管作用を示すことが好ましく、燃料供給の不均一性をより効果的に是正できるよう、比較的大きな毛細管力を有することがより好ましい。このような観点から、第１介在層１１は細孔を有することが好ましく、その最大細孔径は、１μｍ以下であることが好ましく、０．７μｍ以下であることがより好ましい。最大細孔径は、後述するバブルポイントを測定することで得られるが、それ以外の手法としては水銀圧入法によって測定することができる。ただし、水銀圧入法では０．００５μｍ〜５００μｍの細孔分布しか測定できないため、この範囲外の細孔は存在しない、もしくは無視できる場合に有効な測定手段である。
【００５４】
第１介在層１１は、特に制限されないが、測定媒体をメタノールとしたときのバブルポイントが、たとえば５ｋＰａ以上程度であることができる。より高い毛細管力を付与する場合には、バブルポイントは高いことが好ましい。このような観点から、バブルポイントは３０ｋＰａ以上であってよく、さらには５０ｋＰａ以上であってよい。
【００５５】
一方で、発電中に第１セル内燃料流路１０ａまたはセル外燃料流路中の液体燃料内に生じた気泡を第１介在層１１および第１気液分離層１２を介して第１気化燃料収容部９ａ側に逃がし、燃料電池セル外に排出できるようにすることを考慮した実施形態においては、第１介在層１１のバブルポイントは低いことが好ましい。このような実施形態においては、主に第１介在層１１の親水性（表面の濡れ性）が、第１セル内燃料流路１０ａの内部における液体燃料の圧力損失の低減に寄与する。
【００５６】
バブルポイントとは、液媒体で濡らした層（膜）の裏側から空気圧をかけたときに、層（膜）の表面に気泡の発生が認められる最小圧力である。バブルポイントΔＰは、下記式（１）：
ΔＰ［Ｐａ］＝４γｃｏｓθ／ｄ （１）
（γは測定媒体の表面張力［Ｎ／ｍ］、θは層（膜）の素材と測定媒体との接触角、ｄは層（膜）が有する最大細孔径である。）
によって定義される。本発明においてバブルポイントは、測定媒体をメタノールとし、ＪＩＳ Ｋ ３８３２に準拠して測定される。
【００５７】
第１介在層１１としては、たとえば、高分子材料、金属材料または無機材料などからなる多孔質層や、高分子膜を挙げることができ、具体例を示せば以下のとおりである。
【００５８】
１）次の材料からなる多孔質層。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；アクリル系樹脂；ＡＢＳ樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル系樹脂；セルロースアセテート、ニトロセルロース、イオン交換セルロース等のセルロース系樹脂；ナイロン；ポリカーボネート系樹脂；ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂；ポリエーテルエーテルケトン；ポリエーテルスルホン；ガラス；セラミックス；ステンレス、チタン、タングステン、ニッケル、アルミニウム、スチール等の金属材料。多孔質層は、これらの材料からなる発泡体、焼結体、不織布または繊維（ガラス繊維等）などであることができる。これらの材料のうち、疎水性材料を基材として用いる場合には、親水性官能基を導入するなどの方法により親水化処理を施し、細孔表面の水に対する濡れ性を高めることにより、接触角を７０度未満に調整することができる。
【００５９】
２）次の材料からなる高分子膜。パーフルオロスルホン酸系重合体；スチレン系グラフト重合体、トリフルオロスチレン誘導体共重合体、スルホン化ポリアリーレンエーテル、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン化ポリイミド、スルホン化ポリベンゾイミダゾール、ホスホン化ポリベンゾイミダゾール、スルホン化ポリフォスファゼンなどの炭化水素系重合体などの電解質膜材料として用いることができるもの。これらの高分子膜は、３次元的に絡み合う高分子間の隙間として、ナノオーダーの細孔を有している。
【００６０】
以上に掲げた材料のうち、疎水性材料を基材として用いる場合には、親水性官能基を導入するなどの方法により親水化処理を施し、細孔表面の水に対する濡れ性を高めることにより、接触角を７０度未満に調整することができる。
【００６１】
第１介在層１１の厚みは特に制限されないが、燃料電池の薄型化の観点から、好ましくは２０〜５００μｍであり、より好ましくは５０〜２００μｍである。
【００６２】
〔第１気化燃料板〕
図７（ａ）は第１燃料電池セル１０１で用いられている第１気化燃料板９を示す概略上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示されるＶＩＩ−ＶＩＩ線における概略断面図である。第１気化燃料板９は、第１膜電極複合体４と第１気液分離層１２との間に気化燃料を収容するための空間（すなわち、第１気化燃料収容部９ａ）を形成するための部材である。図２の例において第１気化燃料板９は、第１アノード保湿層７に接するように第１アノード保湿層７と第１気液分離層１２との間に配置されている。第１気化燃料板９は、厚み方向に貫通する貫通口である第１気化燃料収容部９ａ、および、第１気化燃料収容部９ａと第１気化燃料板９外部とを連通する第１連通経路９ｂを有する。第１連通経路９ｂは、第１アノード極２で生成した副生ガス（ＣＯ2ガス等）を燃料電池外部に排出させるための経路である。
【００６３】
図７に示される第１気化燃料板９において第１連通経路９ｂは、第１気化燃料板９の周縁部に設けられ、第１気化燃料収容部９ａから該周縁部の端面まで延びる溝（凹部）からなる。第１連通経路９ｂの出口は、たとえば燃料分配部１５０が結合される燃料電池側面に対向する側面に設けられる（図４参照）。
【００６４】
第１セル内燃料流路１０ａ上に第１気液分離層１２を介して第１気化燃料収容部９ａを設けることにより、第１アノード極２に供給される気化燃料濃度の第１アノード極面内における均一化および気化燃料量の最適化が促進される。
【００６５】
第１気化燃料収容部９ａを設けることは以下の点でも有利である。
（ｉ）第１気化燃料収容部９ａ内に存在する空気層により、発電部（第１膜電極複合体）と第１セル内燃料流路１０ａとの間の断熱を図ることができる。これにより、第１セル内燃料流路１０ａ内の液体燃料の温度が過度に上昇することによるクロスオーバーを抑制できる。このことは、電池内部温度の暴走および内圧上昇の抑制に寄与する。
【００６６】
（ｉｉ）第１アノード極２で生成したＣＯ2ガス等の副生ガスは、発電により生じた熱を伴って第１気化燃料収容部９ａ内に到達し、続いて第１連通経路９ｂを通って、燃料電池セル外部に排出される。これにより、燃料電池セル内部に蓄積される熱量を大幅に低減することができるため、第１セル内燃料流路１０ａを含めて燃料電池セル全体としての過度の温度上昇を抑制することができる。このこともまた、電池内部温度の暴走および内圧上昇の抑制に寄与する。特に、第１気化燃料板９に第１連通経路９ｂ（副生ガスの排出口）を設けていることにより、第１セル内燃料流路１０ａへの熱の伝達が起こりにくく、したがって第１セル内燃料流路１０ａ内の液体燃料の過度の温度上昇ならびに、これに伴うクロスオーバーおよび温度暴走がより生じにくい。
【００６７】
（ｉｉｉ）第１連通経路９ｂより副生ガスを良好に排出することができるため、副生ガスの排出不良による燃料供給阻害を抑制することができ、第１アノード極２への燃料供給を良好に行なうことができる。これにより、安定した発電特性を得ることができる。また、第１連通経路９ｂより副生ガスを良好に排出することができるため、副生ガスの第１セル内燃料流路１０ａ内への侵入を抑制することができる。これにより、第１アノード極２に対して、十分な量の気化燃料を安定して供給することができるようになるため、燃料電池の出力安定性を向上させることができる。
【００６８】
第１気化燃料板９の厚みは、たとえば、１００〜１０００μｍ程度とすることができ、１００〜３００μｍ程度まで薄くした場合であっても、上記のような効果を十分に得ることができる。
【００６９】
第１気化燃料板９が有する貫通口（第１気化燃料収容部９ａ）は、発電部と第１セル内燃料流路１０ａとの間の断熱性の観点から、図７に示されるように、第１気化燃料板９の面積に対する開口率をできるだけ大きくすることが好ましく、したがって第１気化燃料板９はできるだけ大きな貫通口を有する枠形状（ロの字状）を有することが好ましい。
【００７０】
貫通口の開口率、すなわち、第１気化燃料板９の面積に対する貫通口の開口面積（後述するように、第１気化燃料板９は２以上の貫通口を有していてもよく、その場合にはそれらの開口面積の合計）の割合は、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上である。貫通口の開口率を大きくすることは、第１気化燃料板９の、第１アノード極２に供給される燃料濃度を均一化する機能を高める上でも有利であり、第１アノード極２への十分な燃料供給を確保する上でも有利である。なお、貫通口の開口率は、通常、９０％以下である。
【００７１】
第１連通経路９ｂは、第１気化燃料板９の周縁部に設けられる溝（凹部）に限定されるものではなく、厚み方向に貫通する貫通穴であってもよいが、強度の観点から、溝（凹部）からなることが好ましい。第１気化燃料板９の強度の観点から、第１連通経路９ｂの深さは第１気化燃料板９の厚みの７５％程度までとすることが好ましい。
【００７２】
図８（ａ）は第１気化燃料板の他の例を示す概略上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示されるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における概略断面図である。図８に示されるように、第１気化燃料板は２以上の貫通口を有していてもよい。図８に示される第１気化燃料板９９は、縦横２列に配列された合計４つの貫通口９９ａを有する。これは、大きな貫通口の縦方向および横方向に梁を設け、４つに分割したものということもできる。このような複数の貫通口を有する（梁を設けた）第１気化燃料板は、面内方向の剛性が向上するため、衝撃等に対する強度に優れる燃料電池が得られる点において有利である。また、図７に示されるような梁を設けない構造と比較して、第１気化燃料板の上下に配置される部材の熱などに起因する膨張等による貫通口の閉塞がより生じにくい点においても有利である。
【００７３】
第１気化燃料板が２以上の貫通口を有する場合、その周縁部に設けられる第１連通経路は、貫通口ごとに、貫通口の数と同じ数だけ設けてもよいし、貫通口の数より少ない、もしくは多い数の連通経路を設けることもできる。図８の例においては、４つの貫通口９９ａに対して２つの第１連通経路９９ｂが設けられている。このように、貫通口ごとに第１連通経路を設けなくてもよいが、その場合には、図８に示されるように、第１連通経路９９ｂが設けられていない貫通口（図８（ａ）における下２つの貫通口９９ａ）は、第１接続経路９９ｃによって、第１連通経路９９ｂが設けられた貫通口（図８（ａ）における上２つの貫通口９９ａ）に空間的に接続される。第１接続経路９９ｃは、第１連通経路９９ｂと同様、貫通口間の梁に設けられた溝（凹部）であることができる（図８（ｂ）参照）。第１接続経路９９ｃを設けることにより、第１連通経路９９ｂが設けられていない貫通口内に入った副生ガスを、第１連通経路９９ｂを通して外部に排出することができる。
【００７４】
第１気化燃料板の貫通口（第１気化燃料収容部）に到達した副生ガスの外部への排出効率を向上させるために、あるいは、第１気化燃料板の、第１アノード極２に供給される燃料の濃度を均一化する機能を高めるために、第１連通経路９９ｂが設けられた貫通口同士および／または第１連通経路９９ｂが設けられていない貫通口同士を空間的に接続する第１接続経路９９ｄを設けることも好ましい（図８（ａ）参照）。
【００７５】
第１連通経路の断面積（２以上の第１連通経路を有する場合にはこれらの断面積の合計）Ｓ1と、第１気化燃料板の側面の合計面積Ｓ0との比Ｓ1／Ｓ0は、副生ガスおよびこれに伴う熱の排出を行なうために０より大きくすることが必要であり、好ましくは０．００２以上である。また、好ましくは０．３未満、より好ましくは０．１未満、さらに好ましくは０．０５未満である。当該比が０．３以上になると、燃料の漏洩や空気の混入が起こりやすくなり、発電の安定性が低下するおそれがある。
【００７６】
第１連通経路のすべてを燃料分配部１５０が結合される燃料電池側面に対向する側面に設ける場合など、第１気化燃料板が有する４つの周縁部のうち、いずれか１つの周縁部にのみ１または２以上の第１連通経路を設ける場合において、第１連通経路の断面積（２以上の第１連通経路を有する場合にはこれらの断面積の合計）Ｓ1と、第１連通経路が設けられる周縁部における側面の断面積Ｓ2との比Ｓ1／Ｓ2は、上記と同様の理由から、好ましくは０．００８以上である。
【００７７】
第１気化燃料板の材質は、プラスチック、金属または非多孔質性のカーボン材料などであることができる。プラスチックとしては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。金属としては、たとえば、チタン、アルミニウム等のほか、ステンレス、マグネシウム合金等の合金を用いることができる。
【００７８】
上記のなかでも、第１気化燃料板は、金属、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはポリイミド（ＰＩ）などの剛性が大きい材質からなることが好ましい。剛性が大きい第１気化燃料板を用いると、ホットプレス（熱圧着）により第１気化燃料板とこれに隣接する部材との接合が可能になるため、燃料電池の厚みや発電特性のばらつきを低減することができる。また、ホットプレス時において、第１連通経路の閉塞を有効に防止することができる。
【００７９】
なお、第１気化燃料板は省略されてもよいが、上述の効果を得るために第１気化燃料板を設置することが好ましい。
【００８０】
〔第１カソード保湿層および第１アノード保湿層〕
第１カソード保湿層８は、第１カソード極３上、好ましくは第１カソード集電層６上に配置される、第１カソード極３で発生した水が、第１カソード極３側から燃料電池セル外に蒸散することを防止するための任意で設けられる層である。第１カソード保湿層８を設けることにより、第１カソード極３で生じた水を燃料電池セル外部に蒸散させることなく、効率的に第１電解質膜１を介して第１アノード極２に戻し、第１アノード極２での反応に有効利用させることができる。
【００８１】
第１アノード保湿層７は、第１アノード極２または第１アノード集電層５と第１気化燃料収容部９ａとの間に配置される、第１アノード極２内の水分が、第１アノード極２側から第１膜電極複合体外に（たとえば第１気化燃料収容部９ａへ）蒸散することを防止し、第１アノード極２内に保持させるための任意で設けられる層である。第１アノード保湿層７を設けることにより、第１カソード極３で発生し、第１電解質膜１を介して第１アノード極２に到達した水を第１膜電極複合体外に蒸散させることなく第１アノード極２内に良好に保持することができる。これにより当該水が第１アノード極２での反応に有効に利用されるため、第１アノード極２での反応効率が向上し、高い発電特性を安定して発揮することができる。とりわけ、第１カソード保湿層８との併用により、当該効果をより効果的に得ることができる。
【００８２】
また、第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７の設置は、第１電解質膜１の乾燥、ならびにこれに伴うセル抵抗の増大および発電特性の低下を防止するうえでも有効である。
【００８３】
第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７は、気化燃料または燃料電池外部からの酸化剤（空気など）等を透過できるよう気体透過性であり、水に対して不溶性であって、かつ保湿性（水を蒸散させない性質）を有する材料から構成される。具体的には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；アクリル系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル系樹脂；ポリウレタン系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリアセタール系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂；ポリエーテル系樹脂；ポリフェニレン系樹脂；撥水化処理されたシリコーン樹脂などからなる多孔性膜（多孔質層）であることができる。これらの保湿層は、上記高分子からなる発泡体、繊維束、織繊維、不織繊維、あるいはこれらの組み合わせなどであることができる。
【００８４】
第１カソード保湿層８は、燃料電池外部からの酸化剤（空気など）を透過できるよう気体透過性であり、かつ保湿性（水を蒸散させない性質）を有していることが望まれることから、その気孔率は、３０％以上９０％以下であることが好ましく、５０％以上８０％以下であることがより好ましい。気孔率が９０％を超える場合、第１カソード極３で発生した水を燃料電池セル内に保持することが困難となり得る。一方、気孔率が３０％未満である場合、燃料電池外部からの酸化剤（空気など）の拡散が阻害され、第１カソード極３における発電特性が低下しやすい。
【００８５】
第１アノード保湿層７は、気化燃料および触媒層で生成する副生ガス（ＣＯ2ガス等）などを透過できるような気体透過性であり、かつ保湿性（水を蒸散させない性質）を有していることが望まれることから、その気孔率は、５０％以上９０％以下であることが好ましく、６０％以上８０％以下であることがより好ましい。気孔率が９０％を超える場合、第１カソード極３で発生し、第１電解質膜１を介して第１アノード極２に到達した水を第１膜電極複合体内に保持することが困難となり得る。一方、気孔率が５０％未満である場合、気化燃料および触媒層で生成する副生ガス（ＣＯ2ガス等）などの拡散が阻害され、第１アノード極２における発電特性が低下しやすい。
【００８６】
第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７の気孔率は、当該保湿層の容積と重量を測定し、当該保湿層の比重を求め、これと素材の比重より、下記式（２）：
気孔率（％）＝〔１−（保湿層の比重／素材比重）〕×１００ （２）
により算出することができる。
【００８７】
第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７の厚みは特に制限されないが、上記機能を十分に発現させるために、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。また、燃料電池の薄型化の観点からは、５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００８８】
第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７は、それ自身が高い吸水性を有して、一旦吸収した液状の水を取り込んで外部に放出しないような性質を有しないことが望まれることから、撥水性を有することが好ましい。このような観点から、第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７は、上記の中でも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；撥水化処理されたシリコーン樹脂などからなる多孔性膜（多孔質層）であることが好ましい。具体的には、ポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルムである日東電工（株）製テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕の「ＮＴＦ２０２６Ａ−Ｎ０６」や「ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」が例示できる。
【００８９】
第１アノード保湿層７は、第１アノード極２上に第１アノード集電層５を配置し、この第１アノード集電層５に接するように第１アノード集電層５上に積層されることが好ましい。これにより、第１アノード極２内の水分が第１膜電極複合体外に蒸散されることをより効果的に防止することができる。
【００９０】
なお、第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７は必要に応じて設けられるものであり、これらの少なくともいずれか一方を省略してもよい。
【００９１】
〔第２介在層〕
第１燃料電池セル１０１は、第１介在層１１と第１気液分離層１２との間に介在される第２介在層１３を有していてもよい。図９に第２介在層１３を備える第１燃料電池セルの一例を示す。図９に示される第１燃料電池セル９０１は、第１介在層１１と第１気液分離層１２との間に第２介在層１３を有すること以外は図２に示される第１燃料電池セル１０１と同様である。図１０は、第１燃料電池セル９０１で使用されている第２介在層１３を示す概略上面図である。
【００９２】
第２介在層１３は、液体燃料が透過可能な厚み方向に貫通する貫通孔を有する層であり、少なくとも第１介在層１１と第１気液分離層１２とを密着性良く面接合する役割を担い、好ましくは第１気液分離層１２側への液体燃料透過量を調整（制限）する機能を有する。第２介在層１３としては、たとえば図１０に示されるような、厚み方向に貫通する貫通孔を有する非多孔性シート（フィルム）を用いることができ、その材料としては熱可塑性樹脂が好ましく例示できる。これを用いて、第１介在層／第２介在層／第１気液分離層からなる積層体を熱圧着することにより、各層間を密着性良く面接合することができる。第２介在層１３として、厚み方向に貫通する貫通孔を有し、面接合が可能な非多孔性シートを有する第１燃料電池セルは、以下の点において有利である。
【００９３】
（ｉ）第２介在層１３を介して第１介在層１１と第１気液分離層１２とを密着性良く接合することができるため、第１介在層１１と第１気液分離層１２との間に副生ガスが滞留することがなく、第１気液分離層１２面内における気化燃料透過量のバラツキを抑制することができ、これにより第１アノード極２に対して均一な燃料供給を行なうことができる。
【００９４】
（ｉｉ）第２介在層１３に形成される貫通孔の数や開孔径により、第１気液分離層１２側への液体燃料透過量、ひいては第１アノード極２への気化燃料供給量を適切な量に調整（制限）することができる。これにより、燃料のクロスオーバーの防止または抑制、および燃料供給の安定化を図ることができる。貫通孔の数は特に制限されないが、複数個存在することが好ましく、第１気液分離層１２面内における気化燃料透過量を均一化する観点から、貫通孔を第２介在層１３面内において均一に分布させることが好ましい。貫通孔の開孔径（直径）は、たとえば、０．１〜５ｍｍ程度とすることができる。
【００９５】
上述の熱可塑性樹脂シートのほか、第２介在層１３は、たとえば次のものから形成されるものであってもよい。
【００９６】
１）接着性を有する樹脂または樹脂組成物から形成される多孔質層、たとえば、ホットメルト系接着剤や硬化型接着剤などの接着剤から形成される多孔質層。当該接着剤を用いる場合、第２介在層１３は、接着剤層、すなわち、当該接着剤またはその硬化物からなる多孔質層である。第１気液分離層１２側への液体燃料透過量は、多孔質層が有する細孔によって調整（制限）される。
【００９７】
２）厚み方向に貫通する貫通孔を有する、好ましくは非多孔性の金属板を含むもの。この場合、金属板の両面には、第１介在層１１および第１気液分離層１２との良好な密着性を確保するために、接着剤層が形成され、したがって、第２介在層１３は、接着剤層／金属板／接着剤層の３層構造となる。接着剤層は、接着剤またはその硬化物からなる多孔質層である。接着剤は、ホットメルト系接着剤や硬化型接着剤などであることができる。第１気液分離層１２側への液体燃料透過量は、熱可塑性樹脂シートの場合と同様、金属板に形成される貫通孔の数や開孔径により調整（制御）できる。接着剤層は貫通孔を塞がないように形成されることが好ましい。
【００９８】
（２）第２燃料電池セル
第２燃料電池セル１０２を構成する第２膜電極複合体４’（第２アノード極２’、第２電解質膜１’および第２カソード極３’）、第２アノード集電層５’、第２カソード集電層６’、第２アノード保湿層７’、第２カソード保湿層８’、第２流路板１０’、第２気液分離層１２’ならびに第２気化燃料板９’はそれぞれ、上述の第１膜電極複合体４（第１アノード極２、第１電解質膜１および第１カソード極３）、第１アノード集電層５、第１カソード集電層６、第１アノード保湿層７、第１カソード保湿層８、第１流路板１０、第１気液分離層１２ならびに第１気化燃料板９と同様の構成を有する。第２燃料電池セル１０２は第１介在層を有しておらず、第２セル内燃料流路１０ａ’上に直接、第２気液分離層１２’が積層される。
【００９９】
（３）燃料分配部
燃料分配部１５０は、導入口１５１を通して導入された液体燃料を各燃料電池セルに分配するための、燃料電池セルとは独立した部材であり、その内部に、第１セル内燃料流路１０ａおよび第２セル内燃料流路１０ａ’のそれぞれに接続されるセル外燃料流路１５５を有する。このように、アノード極の直下領域に液体燃料を行き渡らせる燃料流路（セル内燃料流路）を燃料電池セルの一部として燃料電池セル内に組み込む一方で、各燃料電池セルに液体燃料を分配するための燃料流路（セル外燃料流路）を、燃料電池セルとは独立した部材で形成することにより、燃料電池セルのモジュール化を図ることができる。
【０１００】
セル外燃料流路１５５は、たとえば図３に示されるように、たとえば上面などに設けられた導入口１５１と接続された幹流路１５２、および、幹流路１５２と各セル内燃料流路とを接続する枝流路１５３から構成することができる。また、燃料分配部１５０は、タンク様の中空部材であって、たとえば上面などに導入口１５１が設けられ、燃料電池セルと結合される側面に各セル内燃料流路と連結される貫通孔を設けたものであってもよい（中空部分が幹流路、貫通孔が枝流路に相当する）。
【０１０１】
燃料分配部１５０の外形形状は特に制限されず、適用する電子機器が有する燃料電池収容スペースの形状や面積、モジュール（燃料電池セル）の数や配列形態などを考慮して適宜の形状とされる。燃料分配部１５０は、各種プラスチック材料、金属材料、合金材料などから構成することができる。
【０１０２】
導入口１５１には、通常、流路を介して液体燃料を貯蔵する燃料タンク（図示せず）が接続される。燃料タンクからのセル外燃料流路およびセル内燃料流路への燃料供給は、通常、送液ポンプを用いて行なうが、送液ポンプ等の補機を用いないパッシブ供給であってもよい。
【０１０３】
（４）燃料電池のタイプ
本発明の燃料電池は、固体高分子型燃料電池またダイレクトアルコール型燃料電池などであることができ、特にダイレクトアルコール型燃料電池（とりわけ、ダイレクトメタノール型燃料電池）として好適である。本発明の燃料電池において使用することのできる液体燃料としては、たとえば、メタノール、エタノールなどのアルコール類；ジメトキシメタンなどのアセタール類；ギ酸などのカルボン酸類；ギ酸メチルなどのエステル類；ならびにこれらの水溶液を挙げることができる。液体燃料は１種に限定されず、２種以上の混合物であってもよい。コストの低さや体積あたりのエネルギー密度の高さ、発電効率の高さなどの点から、メタノール水溶液または純メタノールが好ましく用いられる。また、カソード極に供給される酸化剤ガスとしては、空気または酸素ガスが好適であり、特に空気が好ましい。
【０１０４】
本発明の燃料電池は、電子機器、特には、携帯電話、電子手帳、ノート型パソコンに代表される携帯機器などの小型電子機器用の電源として好適に用いることができる。
【実施例】
【０１０５】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０６】
＜実施例１＞
以下の手順で、図１１に示される構成の燃料電池を作製した。図１１は図３と同様の概略断面図であり、セル外燃料流路およびセル内燃料流路の形状を示したものである。本実施例で作製した平面集積型燃料電池は、ライン状に配列された４つの燃料電池セルからなる燃料電池セル集合体を２つ含むこと以外は図５に示される燃料電池と同様である。これらの燃料電池セル集合体は、燃料分配部１５０の対向する２つの側面にそれぞれ結合されている。２つの燃料電池セル集合体のセル内燃料流路に接続できるよう、セル外燃料流路１５５は、幹流路１５２から当該両側面に延びる枝流路１５３を有している。
【０１０７】
２つの燃料電池セル集合体はそれぞれ、その両端に配置された第１介在層を有する第１燃料電池セル（それぞれ図１１における第１燃料電池セル１０１ａおよび１０１ｂ、第１燃料電池セル１０１ｃおよび１０１ｄ）と、中央部に配置された２つの第２燃料電池セル（それぞれ図１１における第２燃料電池セル１０２ａおよび１０２ｂ、第２燃料電池セル１０２ｃおよび１０２ｄ）からなる。第１燃料電池セル１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄおよび第２燃料電池セル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのセル構造はそれぞれ、図２に示される第１燃料電池セル１０１、第２燃料電池セル１０２と同様である。
【０１０８】
（１）第１膜電極複合体の作製
Ｐｔ担持量３２．５重量％、Ｒｕ担持量１６．９重量％の触媒担持カーボン粒子（ＴＥＣ６６Ｅ５０、田中貴金属社製）と、電解質である２０重量％のナフィオン（登録商標）のアルコール溶液（アルドリッチ社製）と、ｎ−プロパノールと、イソプロパノールと、ジルコニアボールとを、所定の割合でフッ素系樹脂製の容器に入れ、攪拌機を用いて５００ｒｐｍで５０分間の混合を行なうことにより、第１アノード極用の触媒ペーストを作製した。また、Ｐｔ担持量４６．８重量％の触媒担持カーボン粒子（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属社製）を用いること以外は第１アノード極用の触媒ペーストと同様にして、第１カソード極用の触媒ペーストを作製した。
【０１０９】
ついで、片面に撥水性を有する多孔質層が形成されたカーボンペーパー（２５ＢＣ、ＳＧＬ社製）を縦３５ｍｍ、横４０ｍｍに切断した後、その多孔質層上に、上記の第１アノード極用の触媒ペーストを触媒担持量が約３ｍｇ／ｃｍ2となるように、縦３０ｍｍ、横３５ｍｍのウィンドウを有したスクリーン印刷版を用いて塗布し、乾燥させることにより、アノード導電性多孔質層であるカーボンペーパー上の中央にアノード触媒層が形成された、厚み約２００μｍの第１アノード極２を作製した。また、同じサイズのカーボンペーパーの多孔質層上に、上記の第１カソード極用の触媒ペーストを触媒担持量が約１ｍｇ／ｃｍ2となるように、縦３０ｍｍ、横３５ｍｍのウィンドウを有したスクリーン印刷版を用いて塗布し、乾燥させることにより、カソード導電性多孔質層であるカーボンペーパー上の中央にカソード触媒層が形成された、厚み約７０μｍの第１カソード極３を作製した。
【０１１０】
次に、厚み約１７５μｍのパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜（ナフィオン（登録商標）１１７、デュポン社製）を縦３５ｍｍ、横４０ｍｍに切断して第１電解質膜１とし、上記第１アノード極２と第１電解質膜１と上記第１カソード極３をこの順で、それぞれの触媒層が第１電解質膜１に対向するように重ね合わせた後、１３０℃、２分間の熱圧着を行ない、第１アノード極２および第１カソード極３を第１電解質膜１に接合した。上記重ね合わせは、第１アノード極２と第１カソード極３の第１電解質膜１の面内における位置が一致するように、かつ第１アノード極２と第１電解質膜１と第１カソード極３の中心が一致するように行なった。ついで、得られた積層体の外周部を切断することにより、縦２２ｍｍ、横２６ｍｍの第１膜電極複合体（ＭＥＡ）４を作製した。
【０１１１】
（２）集電層の積層
縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．１ｍｍのステンレス板（ＮＳＳ４４５Ｍ２、日新製鋼社製）を用意し、この中央領域に、開孔径φ０．６ｍｍである複数の開孔（開孔パターン：千鳥６０°ピッチ０．８ｍｍ）を、フォトレジストマスクを用いたウェットエッチングにて両面から加工することにより、厚み方向に貫通する貫通孔を複数備えるステンレス板を２枚作製し、これらを第１アノード集電層５および第１カソード集電層６とした。
【０１１２】
次に、上記第１アノード集電層５を第１アノード極２上に、カーボン粒子とエポキシ樹脂とからなる導電性接着剤層を介して積層するとともに、第１カソード集電層６を第１カソード極３上に、同じ導電性接着剤層を介して積層し、これらを熱圧着により接合して、ＭＥＡ−集電層積層体を作製した。
【０１１３】
（３）保湿層の接合
第１アノード保湿層７および第１カソード保湿層８として、ポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルム（日東電工（株）製の「テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」、縦２２ｍｍ、横２６ｍｍ、厚み０．２ｍｍ、気孔率７５％）を２枚用意した。これらの保湿層をＭＥＡ−集電層積層体の第１アノード集電層５および第１カソード集電層６上に、ポリオレフィンからなる接着剤層を介して積層し、これらを熱圧着により接合した。これらの保湿層は、ＭＥＡの直上または直下に配置されるように接合した。
【０１１４】
（４）第１介在層と第１気液分離層との接合
第１介在層１１として、縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．１ｍｍのポリフッ化ビニリデンからなる多孔質フィルム（ＭＩＬＬＩＰＯＲＥ製のデュラポアメンブレンフィルター）を用いた。この多孔質フィルムの水に対する接触角は７０度未満であった。また、この多孔質フィルムが有する細孔の最大細孔径は０．１μｍであり、またＪＩＳ Ｋ ３８３２に準拠したバブルポイントは、測定媒体をメタノールとしたとき、１１５ｋＰａであった。
【０１１５】
また、第１気液分離層１２として、縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．２ｍｍのポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルム（日東電工（株）製の「テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」）を用いた。この多孔質フィルムの水に対する接触角は１２０度程度であった。この多孔質フィルムのＪＩＳ Ｋ ３８３２に準拠したバブルポイントは、測定媒体をメタノールとしたとき、１８ｋＰａであった。
【０１１６】
上記第１介在層１１上に第１気液分離層１２を積層し、すべての側面の層境界部を接着剤で接合した。
【０１１７】
（５）第１気化燃料板の接合
エッチング加工により、図８に示される形状を有する縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．２ｍｍのＳＵＳ製の第１気化燃料板９９を作製した（第１連通経路９９ｂおよび第１接続経路９９ｃ，９９ｄはすべて溝（凹部）からなる）。貫通口９９ａの開口率は、４個の合計で６３％であり、第１連通経路９９ｂの断面積の２個の合計と第１気化燃料板側面の合計面積との比は０．０４である。第１気化燃料板９９の溝形成面とは反対側の面に上記の第１介在層１１と第１気液分離層１２との接合体を、その第１気液分離層１２側が第１気化燃料板９９に対向するように積層し、熱圧着によりこれらを接合した。
【０１１８】
（６）第１流路板の接合
図１１に示したような流路パターンを有する第１セル内燃料流路１０ａ（流路幅１．５ｍｍ、深さ０．４ｍｍ）を備えた縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．６ｍｍのＳＵＳ製の第１流路板１０を用意した。第１気化燃料板９９／第１気液分離層１２／第１介在層１１の接合体の第１介在層１１上にポリオレフィン系接着剤を介して第１流路板１０を積層した後、熱圧着を行なうことにより、該接合体と第１流路板１０とを接合した。
【０１１９】
（７）第１燃料電池セルの作製
第１気化燃料板９９上に、上で作製した保湿層を有するＭＥＡ−集電層積層体を積層し、熱圧着によりこれらを接合した。最後に、端面にエポキシ樹脂を塗布し硬化させることにより封止層を形成して第１燃料電池セルを得た。合計４つの第１燃料電池セル（第１燃料電池セル１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）を作製した。
【０１２０】
（８）第２燃料電池セルの作製
第１介在層１１を使用せず、第１流路板１０上に直接第１気液分離層１２を接合するようにしたこと以外は上記と同様にして燃料電池セルを４つ作製し、第２燃料電池セルとした（第２燃料電池セル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）。
【０１２１】
（９）燃料分配部の作製
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる、図１２に示すような外形形状を有し（外形縦５６ｍｍ、横１１０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）、中央の凸部に図１１に示すようなパターンのセル外燃料流路１５５が形成された燃料分配部１５０を作製した。凸部上面の長手方向中央部に導入口１５１が形成されている。導入口１５１は、セル外燃料流路１５５の幹流路１５２に連通する貫通口である。
【０１２２】
（１０）平面集積型燃料電池の作製
図１１に示すように、４つの第１燃料電池セルおよび４つの第２燃料電池セルと燃料分配部１５０とを結合し（ネジ孔が合致するように）、平面集積型燃料電池を作製した。結合は、セル内燃料流路とセル外燃料流路との接続部での液漏れを防止するため、燃料電池セル−燃料分配部間に両面テープを配置し、さらにネジにて締結することにより行なった（図１１中の○はネジ孔を示している）。
【０１２３】
（燃料電池の発電特性評価）
メタノール濃度２０Ｍのメタノール水溶液を燃料とし、送液ポンプを用いて導入口１５１からセル外燃料流路１５５、さらにセル内燃料流路に燃料供給を行なって燃料電池を発電させ、燃料電池セルごとに、発電開始から発電開始後２０００秒までの出力電圧の変化を測定した。取り出し電流値は、発電開始から段階的に大きくしていき、発電開始後約２５０秒〜発電開始後約１７５０秒において、０．３Ａの定電流とした。結果を図１３に示す。図１３に示されるように、８つの燃料電池セルは、０．３Ａの定電流稼動時において、出力電圧値がほぼ同じ変化パターンを示しており、各燃料電池セルへの燃料供給が均一化された結果、燃料電池セル間での発電のばらつきが小さくなったことが確認された。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 第１電解質膜、１’ 第２電解質膜、２ 第１アノード極、２’ 第２アノード極、３ 第１カソード極、３’ 第２カソード極、４ 第１膜電極複合体、４’ 第２膜電極複合体、５ 第１アノード集電層、５’ 第２アノード集電層、６ 第１カソード集電層、６’ 第２カソード集電層、７ 第１アノード保湿層、７’ 第２アノード保湿層、８ 第１カソード保湿層、８’ 第２カソード保湿層、９，９９ 第１気化燃料板、９’ 第２気化燃料板、９ａ，９９ａ 第１気化燃料収容部（貫通口）、９ａ’ 第２気化燃料収容部、９ｂ，９９ｂ 第１連通経路、１０ 第１流路板、１０’ 第２流路板、１０ａ 第１セル内燃料流路、１０ａ’ 第２セル内燃料流路、１１ 第１介在層、１２ 第１気液分離層、１２’ 第２気液分離層、１３ 第２介在層、９９ｃ，９９ｄ 第１接続経路、１００ 燃料電池、１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，９０１ 第１燃料電池セル、１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ 第２燃料電池セル、１１０ 燃料電池セル集合体、１５０ 燃料分配部、１５１ 導入口、１５２ 幹流路、１５３ 枝流路、１５５ セル外燃料流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の燃料電池セルを同一平面上に配置した燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、情報化社会を支える携帯用電子機器の新規電源として実用化の期待が高まっている。燃料電池は、使用する電解質材料や燃料の分類から、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子型、ダイレクトアルコール型等に分類される。特に、電解質材料に固体高分子であるイオン交換膜を用いる固体高分子型燃料電池およびダイレクトアルコール型燃料電池は、常温で高い発電効率が得られることから、携帯用電子機器への応用を目的とした小型燃料電池としての実用化が検討されている。
【０００３】
燃料としてアルコールまたはアルコール水溶液を使用するダイレクトアルコール型燃料電池は、燃料がガスである場合と比較して、燃料貯蔵室を比較的簡易に設計できるなどの理由から、燃料電池の構造の簡略化、省スペース化が可能であり、携帯用電子機器への応用を目的とした小型燃料電池としての期待が特に高い。
【０００４】
燃料電池においては、１つの燃料電池セルでは不十分である電力を、携帯用電子機器の新規電源として十分な程度にまで高めるために、複数の燃料電池セルを電気的に接続して組み合わせる（スタック化するなど）ことが従来行なわれている。その一例が、たとえば特許文献１および２に記載されるような、複数の燃料電池セルを同一平面上に配置した燃料電池（以下、「平面集積型燃料電池」ともいう。）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７９５０６号公報
【特許文献２】特開２００６−９３１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
携帯用電子機器等の電子機器用の電源として平面集積型燃料電池を適用することを想定した場合、適用され得る様々な電子機器における限られた燃料電池収容スペースの形状や面積などに合わせて、平面集積型燃料電池構造の設計を柔軟に行なえることは極めて有意義である。これは、燃料電池の生産効率の向上（生産工程の簡略化）および生産コスト削減に大きく寄与するためである。
【０００７】
一般的に、上記特許文献１および２に記載されるような従来の平面集積型燃料電池は、複数の燃料電池セルが１つの燃料供給部を共有する構造を採っている。ここでいう燃料供給部とは、各燃料電池セルに供給される燃料を収容するかまたは流通させる部位をいい、特許文献１における液体燃料貯蔵部３や特許文献２におけるバイポーラープレート２０がこれに相当する。しかしこのような構造の場合、燃料電池収容スペースの形状や面積が異なる電子機器に適用するためには、燃料電池セルの集積形態を設計変更するだけでは足りず、燃料供給部全体およびこれに付随する系統を設計し直す必要が生じ、電子機器に合わせた燃料電池構造の設計変更が容易ではなく、燃料電池の生産効率および生産コストの面で不利であった。
【０００８】
本発明者らによって提案される上記課題の解決策は、各燃料電池セル自体に燃料を流通させる燃料流路を付与することによって燃料電池セルのモジュール化を図ることである。これによれば、モジュール（燃料流路を有する燃料電池セル）を設計変更することなく、モジュールの数や配置パターンおよび必要に応じて各燃料電池セルの燃料流路に燃料を誘導するための燃料供給系のみを設計変更することによって、容易に燃料電池収容スペースの形状や面積が異なる電子機器に平面集積型燃料電池を適用することができる。しかしながら、モジュール化された燃料電池セルを用いて平面集積型燃料電池を構築した場合、各燃料電池セルに均一に燃料供給を行なうことが難しいことがあった。
【０００９】
本発明の目的は、燃料流路を有するモジュール化された燃料電池セルを同一平面上に複数配置した燃料電池であって、各燃料電池セルへの燃料供給の均一性が良好な燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、同一平面上に配置される１以上の第１燃料電池セルおよび該第１燃料電池セルとは異なる１以上の第２燃料電池セルを含む燃料電池を提供する。
【００１１】
上記第１燃料電池セルは、第１アノード極、第１電解質膜および第１カソード極をこの順で有する第１膜電極複合体；液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路が第１アノード極側表面に配された、第１アノード極側に配置される第１流路板；第１膜電極複合体と第１流路板との間に配置され、液体燃料の気化成分を透過可能な第１気液分離層；および、第１セル内燃料流路を覆うように第１気液分離層と前記第１流路板との間に配置され、水に対する接触角が７０度未満である第１介在層を備えるものである。
【００１２】
上記第２燃料電池セルは、第２アノード極、第２電解質膜および第２カソード極をこの順で有する第２膜電極複合体；液体燃料を流通させるための第２セル内燃料流路が第２アノード極側表面に配された、第２アノード極側に配置される第２流路板；および、第２セル内燃料流路を覆うように第２流路板における第２アノード極側表面上に配置され、液体燃料の気化成分を透過可能な第２気液分離層を備えるものである。
【００１３】
第１燃料電池セルおよび第２燃料電池セルは、好ましくはすべての第１セル内燃料流路および第２セル内燃料流路への液体燃料の供給流量が略同じとなるように配置される。
【００１４】
１つの実施形態において燃料電池は、１以上の第１燃料電池セルおよび１以上の第２燃料電池セルをライン状に配列した少なくとも一列の燃料電池セル集合体を含み、該燃料電池セル集合体の少なくとも一端に配置される燃料電池セルが第１燃料電池セルである。また、他の実施形態において該燃料電池セル集合体は、その両端に配置される２つの第１燃料電池セルと１以上の第２燃料電池セルとからなる。
【００１５】
本発明の燃料電池は、第１セル内燃料流路および第２セル内燃料流路のそれぞれに接続され、燃料電池が有する各燃料電池セルへの液体燃料の分配を行なうセル外燃料流路を有する燃料分配部をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
１つの実施形態において燃料分配部は、液体燃料を導入するための１つの導入口を有しており、それが有するセル外燃料流路は、該導入口と接続される幹流路、および、該幹流路と各セル内燃料流路とを接続する枝流路から構成される。
【００１７】
第１燃料電池セルは、第１アノード極上に積層される第１アノード集電層と、第１カソード極上に積層される第１カソード集電層とをさらに含むことができる。第２燃料電池セルは、第２アノード極上に積層される第２アノード集電層と、第２カソード極上に積層される第２カソード集電層とをさらに含むことができる。本発明の燃料電池は、たとえばダイレクトアルコール型燃料電池である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料流路を有するモジュール化された燃料電池セルを同一平面上に複数配置した燃料電池において、各燃料電池セルへの燃料供給の均一性を向上させることができる。本発明の燃料電池は、電子機器、とりわけ携帯電子機器用の電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る燃料電池の一例を示す概略上面図である。
【図２】図１に示されるＩＩ−ＩＩ線における概略断面図である。
【図３】図２に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。
【図４】図１に示されるＩＶ−ＩＶ線における概略断面図である。
【図５】本発明に係る燃料電池の他の一例を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る燃料電池の他の一例を示す概略断面図である。
【図７】第１気化燃料板の一例を示す概略上面図および概略断面図である。
【図８】第１気化燃料板の他の例を示す概略上面図および概略断面図である。
【図９】本発明に係る燃料電池に用いる第１燃料電池セルの他の一例を示す概略断面図である。
【図１０】図９に示される第１燃料電池セルが備える第２介在層を示す概略上面図である。
【図１１】実施例１で作製した燃料電池を示す概略断面図である。
【図１２】実施例１で用いた燃料分配部を示す概略斜視図である。
【図１３】実施例１で作製した燃料電池における燃料電池セルごとの出力電圧の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の燃料電池を実施の形態を示して詳細に説明する。
図１は本発明に係る燃料電池の一例を示す概略上面図であり、図２は図１に示されるＩＩ−ＩＩ線における概略断面図、図３は図２に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。また、図４は図１に示されるＩＶ−ＩＶ線における概略断面図である。
【００２１】
これらの図面に示される燃料電池１００は、同一平面上に配置された２つの第１燃料電池セル１０１と１つの第２燃料電池セル１０２とを含む平面集積型燃料電池であり、より具体的には、２つの第１燃料電池セル１０１および１つの第２燃料電池セル１０２をライン状に配列してなる燃料電池セル集合体１１０と、燃料電池セル集合体１１０の側面に隣接して配置された燃料分配部１５０とから構成される。燃料電池１００を構成する燃料電池セルは、電気的に直列接続または並列接続される。
【００２２】
燃料電池１００は、３つの燃料電池セルから構成される燃料電池セル集合体１１０の両端の燃料電池セルに第１燃料電池セル１０１を用い、中央の燃料電池セルに第２燃料電池セル１０２を用いたことを１つの特徴としている。第１燃料電池セル１０１および第２燃料電池セル１０２はともに、セル内に燃料流路を有するモジュール化された燃料電池セルであるが、互いに異なるセル構造を有している。
【００２３】
図２を参照して、第１燃料電池セル１０１は、第１アノード極２、第１電解質膜１および第１カソード極３をこの順で有する第１膜電極複合体４；第１アノード極２上に積層され、これに電気的に接続された第１アノード集電層５；第１カソード極３上に積層され、これに電気的に接続された第１カソード集電層６；第１アノード集電層５に接するように第１アノード集電層５上に積層される第１アノード保湿層７；第１カソード集電層６に接するように第１カソード集電層６上に積層される第１カソード保湿層８；第１アノード極２側（第１アノード極２の下方）に配置され、液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路１０ａが第１アノード極２側表面に配された第１流路板１０；第１膜電極複合体４と第１流路板１０との間に配置され、液体燃料の気化成分を透過可能な第１気液分離層１２；第１気液分離層１２と第１アノード保湿層７との間に配置され、第１気化燃料収容部９ａを具備する第１気化燃料板９；および、第１セル内燃料流路１０ａを覆うように第１気液分離層１２と第１流路板１０との間に配置される第１介在層１１から構成されている。第１介在層１１は、水に対する接触角が７０度未満の層である。
【００２４】
第２燃料電池セル１０２は、第２アノード極２’、第２電解質膜１’および第２カソード極３’をこの順で有する第２膜電極複合体４’；第２アノード極２’上に積層され、これに電気的に接続された第２アノード集電層５’；第２カソード極３’上に積層され、これに電気的に接続された第２カソード集電層６’；第２アノード集電層５’に接するように第２アノード集電層５’上に積層される第２アノード保湿層７’；第２カソード集電層６’に接するように第２カソード集電層６’上に積層される第２カソード保湿層８’；第２アノード極２’側（第２アノード極２’の下方）に配置され、液体燃料を流通させるための第２セル内燃料流路１０ａ’が第２アノード極２’側表面に配された第２流路板１０’；第２膜電極複合体４’と第２流路板１０’との間に配置され、液体燃料の気化成分を透過可能な第２気液分離層１２’；および、第２気液分離層１２’と第２アノード保湿層７’との間に配置され、第２気化燃料収容部９ａ’を具備する第２気化燃料板９’から構成されている。
【００２５】
これらの燃料電池セルの相違点は、第１燃料電池セル１０１が第１気液分離層１２と第１流路板１０との間に配置される第１介在層１１を有する一方、第２燃料電池セル１０２はこのような介在層を有しておらず、第２セル内燃料流路１０ａ’上に直接、第２気液分離層１２’が積層されていることである。
【００２６】
図３および図４を参照して、燃料分配部１５０は、導入口１５１を通して導入された液体燃料を各燃料電池セル（すべての第１燃料電池セル１０１および第２燃料電池セル１０２）に分配するための、燃料電池セルとは独立した部材であり、その内部に、第１セル内燃料流路１０ａおよび第２セル内燃料流路１０ａ’のそれぞれに接続されるセル外燃料流路１５５を有する。たとえば、セル外燃料流路１５５は、導入口１５１と接続された幹流路１５２、および、幹流路１５２と各セル内燃料流路とを接続する枝流路１５３から構成することができる。
【００２７】
燃料分配部１５０は、各燃料電池セルが有するセル内燃料流路の入口端部が配置された燃料電池セル集合体１１０の長手端面に隣接して付設された略直方体形状の部材であり、その導入口１５１は、燃料分配部１５０の長手方向（燃料電池セルの配列方向と平行）に関しておよそ中央部に設けられている。
【００２８】
互いにセル構造の異なる第１燃料電池セル１０１および第２燃料電池セル１０２を組み合わせ、これらを適切な位置に配置した燃料電池１００によれば、各燃料電池セルへの燃料供給の均一性を改善することができる。すなわち、燃料電池セルが接続されていない状態の燃料分配部１５０を考えた場合、導入口１５１から枝流路１５３の出口側端部までの距離が長いこと、および、図３のＸ、Ｙで示されるようなセル外燃料流路１５５の端部において気泡が滞留しやすいことなどに起因して、燃料分配部１５０のセル外燃料流路１５５の出口側端部（セル内燃料流路に接続されることとなる端部、すなわち枝流路１５３の出口）における液体燃料の圧力損失は、導入口１５１からより遠くに位置する出口側端部ほど大きくなる。
【００２９】
このような圧力損失の不均一性の問題は、燃料分配部１５０に同じセル構造を有する燃料電池セルを接続した場合でも同様である。燃料分配部１５０に接続される燃料電池セル集合体１１０を構成する燃料電池セルがすべて同じセル構造を有する場合、セル外燃料流路１５５の出口側端部における液体燃料の圧力損失は、導入口１５１からより遠くに位置する燃料電池セルに接続される端部の方がより大きくなる。導入口１５１が燃料分配部１５０の長手方向における中央部に設置されるような形態においては、燃料電池セル集合体１１０を構成する燃料電池セルがすべて同じセル構造を有する場合、燃料電池セル集合体１１０の両端に配置される燃料電池セルに接続される端部における上記圧力損失が相対的に大きくなり、セル内燃料流路への液体燃料の供給流量が相対的に小さくなってしまう。
【００３０】
これに対して、上記圧力損失が相対的に大きくなる燃料電池セル集合体１１０の両端に、親水性を有する第１介在層１１をセル内燃料流路１０ａ上に備えた第１燃料電池セル１０１を配置することにより、その親水性（濡れ性）に基づいて液体燃料を引き込む力が生じる（セル内燃料流路内における液体燃料の圧力損失が低減される）ため、燃料電池セル集合体１１０の両端に配置された燃料電池セルのセル内燃料流路への液体燃料の供給流量が増加し、燃料電池セル間での燃料供給の均一化を図ることができ、さらには、すべての第１セル内燃料流路１０ａおよび第２セル内燃料流路１０ａ’への液体燃料の供給流量を略同じにすることが可能となる。
【００３１】
燃料供給の均一化により、安定的な発電が可能になるとともに、燃料不足であった燃料電池セルの発電特性を高レベルに引き上げることができるため、燃料電池全体としての発電特性を向上させることができる。また、燃料電池セル間での発電のばらつきが小さくなるため、燃料電池セル間での温度のばらつきも小さくなる。このこともまた安定的な発電をもたらす。
【００３２】
燃料電池が有する燃料電池セルの数は２以上であれば特に制限されないが、好ましくは３以上である。図５は、燃料電池セル集合体１１０が、ライン状に配列された４つの燃料電池セルからなる形態を示した、図３と同様の概略断面図である。この例においても、導入口１５１が燃料分配部１５０の長手方向におけるおよそ中央部に設置されており、燃料電池セル間での燃料供給の均一化を図るために、燃料電池セル集合体１１０の両端に第１介在層１１を備えた第１燃料電池セル１０１が配置されている。
【００３３】
図６は、燃料電池セル集合体が、ライン状に配列された３つの燃料電池セルからなり、導入口１５１が燃料分配部１５０の長手方向における一方の端部に設置された形態を示した、図３と同様の概略断面図である。かかる形態においては、導入口１５１からセル外燃料流路１５５の出口側端部までの距離が特に長く、図６のＺで示されるようなセル外燃料流路１５５の端部（導入口設置位置とは反対側の端部）において気泡が滞留しやすいことから、燃料電池セル間での燃料供給の均一化を図るために、燃料電池セル集合体１１０における導入口設置位置とは反対側の端部に第１介在層１１を備えた第１燃料電池セル１０１が配置されている。
【００３４】
なお、本発明の燃料電池は、たとえばライン状に配列された複数の燃料電池セルからなる燃料電池セル集合体を２以上含むものであってもよく、また、燃料分配部を２以上含むものであってもよい。１つの燃料分配部の対向する２つの側面にそれぞれ燃料電池セル集合体を結合させるようにしてもよい。
【００３５】
以上のように、本発明に係る燃料電池においては、セル外燃料流路の出口側端部（セル内燃料流路との接続点）における液体燃料の圧力損失を考慮し、相対的に当該圧力損失の大きい箇所に、第１介在層の親水性に起因してセル内燃料流路内における液体燃料の圧力損失が相対的に低い第１燃料電池セルを配置する一方、相対的に圧力損失の小さい箇所に第１介在層を有しない第２燃料電池セルを配置することにより、圧力損失の全体的なバランスをとり、燃料電池セル間での燃料供給の均一化を図り、好ましくはすべての第１セル内燃料流路および第２セル内燃料流路への液体燃料の供給流量を略同じにする。
【００３６】
本発明に係る燃料電池はまた、セル内に燃料流路を有する燃料電池セルをモジュールとして使用したものであるので、モジュールの数や配置パターンおよび燃料分配部の形状等のみを設計変更することによって、容易に燃料電池収容スペースの形状や面積が異なる電子機器に適用することができる。このような燃料電池構造設計の柔軟性は、燃料電池の生産効率の向上（生産工程の簡略化）および生産コスト削減に極めて有効である。
【００３７】
次に、本発明の燃料電池を構成する各部材等について詳細に説明する。
（１）第１燃料電池セル
〔第１電解質膜〕
第１膜電極複合体４を構成する第１電解質膜１は、第１アノード極２から第１カソード極３へプロトンを伝達する機能と、第１アノード極２と第１カソード極３との電気的絶縁性を保ち、短絡を防止する機能を有する。電解質膜の材質は、プロトン伝導性を有し、かつ電気的絶縁性を有する材質であれば特に限定されず、高分子膜、無機膜またはコンポジット膜を用いることができる。高分子膜としては、たとえば、パーフルオロスルホン酸系電解質膜である、ナフィオン（登録商標、デュポン社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子社製）などが挙げられる。また、スチレン系グラフト重合体、トリフルオロスチレン誘導体共重合体、スルホン化ポリアリーレンエーテル、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン化ポリイミド、スルホン化ポリベンゾイミダゾール、ホスホン化ポリベンゾイミダゾール、スルホン化ポリフォスファゼンなどの炭化水素系電解質膜などを用いることもできる。
【００３８】
無機膜としては、たとえばリン酸ガラス、硫酸水素セシウム、ポリタングストリン酸、ポリリン酸アンモニウムなどからなる膜が挙げられる。コンポジット膜としては、タングステン酸、硫酸水素セシウム、ポリタングストリン酸等の無機物とポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、パーフルオロスルホン酸等の有機物とのコンポジット膜などが挙げられる。第１電解質膜１の厚みはたとえば１〜２００μｍである。
【００３９】
〔第１アノード極および第１カソード極〕
第１電解質膜１の一方の表面に積層される第１アノード極２および他方の表面に積層される第１カソード極３にはそれぞれ、少なくとも触媒と電解質とを含有する多孔質層からなる触媒層が設けられる。第１アノード極２において触媒（アノード触媒）は、燃料からプロトンと電子とを生成する反応を触媒し、電解質は、生成したプロトンを第１電解質膜１へ伝導する機能を有する。第１カソード極３において触媒は、電解質を伝導してきたプロトンと酸化剤（空気など）から水を生成する反応を触媒する。
【００４０】
第１アノード極２および第１カソード極３の触媒は、カーボンやチタン等の導電体の表面に担持されたものでもよく、なかでも、水酸基やカルボキシル基等の親水性官能基を有するカーボンやチタン等の導電体の表面に担持されていることが好ましい。これにより、第１アノード極２および第１カソード極３の保水性を向上させることができる。保水性の向上により、プロトン移動に伴う第１電解質膜１の抵抗や、第１アノード極２および第１カソード極３における電位分布を改善することができる。
【００４１】
第１アノード極２および第１カソード極３はそれぞれ、触媒層上に積層されるアノード導電性多孔質層（アノードガス拡散層）、カソード導電性多孔質層（カソードガス拡散層）を備えていてもよい。これらの導電性多孔質層は、第１アノード極２、第１カソード極３に供給されるガス（気化燃料または酸化剤）を面内において拡散させる機能を有するとともに、触媒層と電子の授受を行なう機能を有する。アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層としては、比抵抗が小さく、電圧の低下が抑制されることから、カーボン材料；導電性高分子；Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属；Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の遷移金属；これらの金属の窒化物または炭化物等；ならびに、ステンレスに代表されるこれらの金属を含有する合金などからなる多孔質材料を用いることが好ましい。Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の、酸性雰囲気下で耐腐食性に乏しい金属を用いる場合には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの耐腐食性を有する貴金属、導電性高分子、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性酸化物等により表面処理（皮膜形成）を行なってもよい。より具体的には、アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層として、たとえば、上記貴金属、遷移金属または合金からなる発泡金属、金属織物および金属焼結体；ならびにカーボンペーパー、カーボンクロス、カーボン粒子を含有するエポキシ樹脂膜などを好適に用いることができる。
【００４２】
〔第１アノード集電層および第１カソード集電層〕
第１アノード集電層５、第１カソード集電層６はそれぞれ、第１アノード極２上、第１カソード極３上に積層される。第１アノード集電層５および第１カソード集電層６はそれぞれ、第１アノード極２、第１カソード極３における電子を集電する機能と、電気的配線を行なう機能とを有する。集電層の材質は、比抵抗が小さく、面方向に電流を取り出しても電圧の低下が抑制されることから、金属であることが好ましく、なかでも、電子伝導性を有し、酸性雰囲気下で耐腐食性を有する金属であることがより好ましい。このような金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属；Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の遷移金属；およびこれらの金属の窒化物または炭化物等；ならびに、ステンレスに代表されるこれらの金属を含有する合金などが挙げられる。Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の、酸性雰囲気下で耐腐食性に乏しい金属を用いる場合には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの耐腐食性を有する貴金属、導電性高分子、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性酸化物等により表面処理（皮膜形成）を行なってもよい。なお、アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層が、たとえば金属等からなり、導電性が比較的高い場合には、第１アノード集電層および第１カソード集電層は省略されてもよい。
【００４３】
より具体的には、第１アノード集電層５は、気化燃料を第１アノード極２へ誘導するための厚み方向に貫通する貫通孔（開口）を複数備える、上記金属材料などからなるメッシュ形状またはパンチングメタル形状を有する平板であることができる。この貫通孔は、第１アノード極２の触媒層で生成する副生ガス（ＣＯ2ガス等）を第１気化燃料収容部９ａ側へ誘導するための経路としても機能する。同様に、第１カソード集電層６は、酸化剤（たとえば燃料電池外部の空気）を第１カソード極３の触媒層に供給するための厚み方向に貫通する貫通孔（開口）を複数備える、上記金属材料などからなるメッシュ形状またはパンチングメタル形状を有する平板であることができる。
【００４４】
〔第１流路板〕
第１流路板１０は、液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路１０ａが第１アノード極２側表面に形成された板状体であり、燃料電池の第１アノード極２側に配置される。第１セル内燃料流路１０ａは、たとえば上記板状体の一方の表面に形成された溝（凹部）からなることができる。第１セル内燃料流路１０ａの形状（パターン）は特に制限されないが、第１アノード極２全面にできるだけ均一に気化燃料を供給できるよう、流路板表面のできるだけ広い範囲にわたって、均一に配置することが好ましい。図３に流路パターンの好ましい一例を示している。図３に示される第１流路板１０および第２流路板１０’の斜線部は溝（凹部）であることを示している（図５、６、１１も同様）。図３に示される第１セル内燃料流路１０ａおよび第２セル内燃料流路１０ａ’はそれぞれ、４箇所でセル外燃料流路１５５と接続されている。セル外燃料流路１５５と接続された４つの流路は一旦一つの流路に集約され、この流路から５本の流路が枝状に等間隔を置いて延びている。なお、図３の各燃料電池セルの周縁部に描かれている○（それぞれ計７個）は、各部材間の締結に用いるネジ孔を示している（図５、６、１１も同様）。
【００４５】
流路形状の他の例を挙げれば、分岐部分を有さない流路形状（たとえば、セル外燃料流路との接続箇所から直線状に延びる複数の流路）、網目状の流路、表面に形成された大きな凹部からなる槽型の流路などである。
【００４６】
セル内流路の幅および深さは特に制限されないが、たとえばそれぞれ０．２〜１．５ｍｍ程度（とりわけ槽型流路の場合はこれより大きくなり得る）、０．１〜０．６ｍｍ程度である。
【００４７】
第１流路板１０は、プラスチック材料または金属材料などから作製することができる。プラスチック材料としては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。金属材料としては、たとえば、チタン、アルミニウム等のほか、ステンレス、マグネシウム合金等の合金材料を用いることができる。
【００４８】
〔第１気液分離層〕
第１膜電極複合体４と第１流路板１０との間であって、後述する第１介在層１１の第１アノード極２側表面上に配置される第１気液分離層１２は、気化燃料透過性（液体燃料の気化成分を透過できる性質）かつ液体燃料不透過性の疎水性を有する多孔質層であり、第１アノード極２への燃料の気化供給を可能とする気液分離能を有する層である。第１気液分離層１２は、第１アノード極２へ供給される気化燃料の量または濃度を適切量に制御（制限）するとともに、均一化する機能をも有する。第１気液分離層１２を設けることにより、燃料のクロスオーバーを効果的に抑制でき、発電部に温度ムラが生じにくく、安定した発電状態を維持することができる。
【００４９】
第１気液分離層１２としては、使用する燃料に関して気液分離能を有するものであれば特に制限されないが、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、撥水化処理されたシリコーン樹脂などからなる多孔質膜または多孔質シートを挙げることができ、具体的には、ポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルムである日東電工（株）製テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕の「ＮＴＦ２０２６Ａ−Ｎ０６」や「ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」が例示できる。
【００５０】
気化燃料透過性および液体燃料不透過性を付与する観点から、第１気液分離層１２が有する細孔の最大細孔径は、０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜５μｍであることがより好ましい。最大細孔径は、後述する第１介在層１１と同様、メタノール等を用いてバブルポイントを測定することにより求めることができる。第１気液分離層１２は、後述する水に対する接触角が、通常８０度以上であり、より典型的には９０度以上である。
【００５１】
第１気液分離層１２の厚みは特に制限されないが、上記機能を十分に発現させるために、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。また、燃料電池の薄型化の観点からは、第１気液分離層１２の厚みは５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００５２】
〔第１介在層〕
第１流路板１０の第１アノード極２側表面（したがって第１セル内燃料流路１０ａを形成する溝（凹部））を覆うように第１気液分離層１２と第１流路板１０との間に配置される第１介在層１１は、水に対する接触角が７０度未満の親水性を有する層である。このような層を、第１セル内燃料流路１０ａを覆うように配置することによって、液体燃料は、第１介在層１１が有する親水性に基づいて第１セル内燃料流路１０ａ内に引き込まれるため、第１セル内燃料流路１０ａの内部における液体燃料の圧力損失を低減させることができる。第１介在層１１の水に対する接触角は、ＪＩＳ Ｒ ３２５７（基板ガラス表面のぬれ性試験）に準拠して測定される。
【００５３】
第１介在層１１は、液体燃料に対して毛細管作用を示すことが好ましく、燃料供給の不均一性をより効果的に是正できるよう、比較的大きな毛細管力を有することがより好ましい。このような観点から、第１介在層１１は細孔を有することが好ましく、その最大細孔径は、１μｍ以下であることが好ましく、０．７μｍ以下であることがより好ましい。最大細孔径は、後述するバブルポイントを測定することで得られるが、それ以外の手法としては水銀圧入法によって測定することができる。ただし、水銀圧入法では０．００５μｍ〜５００μｍの細孔分布しか測定できないため、この範囲外の細孔は存在しない、もしくは無視できる場合に有効な測定手段である。
【００５４】
第１介在層１１は、特に制限されないが、測定媒体をメタノールとしたときのバブルポイントが、たとえば５ｋＰａ以上程度であることができる。より高い毛細管力を付与する場合には、バブルポイントは高いことが好ましい。このような観点から、バブルポイントは３０ｋＰａ以上であってよく、さらには５０ｋＰａ以上であってよい。
【００５５】
一方で、発電中に第１セル内燃料流路１０ａまたはセル外燃料流路中の液体燃料内に生じた気泡を第１介在層１１および第１気液分離層１２を介して第１気化燃料収容部９ａ側に逃がし、燃料電池セル外に排出できるようにすることを考慮した実施形態においては、第１介在層１１のバブルポイントは低いことが好ましい。このような実施形態においては、主に第１介在層１１の親水性（表面の濡れ性）が、第１セル内燃料流路１０ａの内部における液体燃料の圧力損失の低減に寄与する。
【００５６】
バブルポイントとは、液媒体で濡らした層（膜）の裏側から空気圧をかけたときに、層（膜）の表面に気泡の発生が認められる最小圧力である。バブルポイントΔＰは、下記式（１）：
ΔＰ［Ｐａ］＝４γｃｏｓθ／ｄ （１）
（γは測定媒体の表面張力［Ｎ／ｍ］、θは層（膜）の素材と測定媒体との接触角、ｄは層（膜）が有する最大細孔径である。）
によって定義される。本発明においてバブルポイントは、測定媒体をメタノールとし、ＪＩＳ Ｋ ３８３２に準拠して測定される。
【００５７】
第１介在層１１としては、たとえば、高分子材料、金属材料または無機材料などからなる多孔質層や、高分子膜を挙げることができ、具体例を示せば以下のとおりである。
【００５８】
１）次の材料からなる多孔質層。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；アクリル系樹脂；ＡＢＳ樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル系樹脂；セルロースアセテート、ニトロセルロース、イオン交換セルロース等のセルロース系樹脂；ナイロン；ポリカーボネート系樹脂；ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂；ポリエーテルエーテルケトン；ポリエーテルスルホン；ガラス；セラミックス；ステンレス、チタン、タングステン、ニッケル、アルミニウム、スチール等の金属材料。多孔質層は、これらの材料からなる発泡体、焼結体、不織布または繊維（ガラス繊維等）などであることができる。これらの材料のうち、疎水性材料を基材として用いる場合には、親水性官能基を導入するなどの方法により親水化処理を施し、細孔表面の水に対する濡れ性を高めることにより、接触角を７０度未満に調整することができる。
【００５９】
２）次の材料からなる高分子膜。パーフルオロスルホン酸系重合体；スチレン系グラフト重合体、トリフルオロスチレン誘導体共重合体、スルホン化ポリアリーレンエーテル、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン化ポリイミド、スルホン化ポリベンゾイミダゾール、ホスホン化ポリベンゾイミダゾール、スルホン化ポリフォスファゼンなどの炭化水素系重合体などの電解質膜材料として用いることができるもの。これらの高分子膜は、３次元的に絡み合う高分子間の隙間として、ナノオーダーの細孔を有している。
【００６０】
以上に掲げた材料のうち、疎水性材料を基材として用いる場合には、親水性官能基を導入するなどの方法により親水化処理を施し、細孔表面の水に対する濡れ性を高めることにより、接触角を７０度未満に調整することができる。
【００６１】
第１介在層１１の厚みは特に制限されないが、燃料電池の薄型化の観点から、好ましくは２０〜５００μｍであり、より好ましくは５０〜２００μｍである。
【００６２】
〔第１気化燃料板〕
図７（ａ）は第１燃料電池セル１０１で用いられている第１気化燃料板９を示す概略上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示されるＶＩＩ−ＶＩＩ線における概略断面図である。第１気化燃料板９は、第１膜電極複合体４と第１気液分離層１２との間に気化燃料を収容するための空間（すなわち、第１気化燃料収容部９ａ）を形成するための部材である。図２の例において第１気化燃料板９は、第１アノード保湿層７に接するように第１アノード保湿層７と第１気液分離層１２との間に配置されている。第１気化燃料板９は、厚み方向に貫通する貫通口である第１気化燃料収容部９ａ、および、第１気化燃料収容部９ａと第１気化燃料板９外部とを連通する第１連通経路９ｂを有する。第１連通経路９ｂは、第１アノード極２で生成した副生ガス（ＣＯ2ガス等）を燃料電池外部に排出させるための経路である。
【００６３】
図７に示される第１気化燃料板９において第１連通経路９ｂは、第１気化燃料板９の周縁部に設けられ、第１気化燃料収容部９ａから該周縁部の端面まで延びる溝（凹部）からなる。第１連通経路９ｂの出口は、たとえば燃料分配部１５０が結合される燃料電池側面に対向する側面に設けられる（図４参照）。
【００６４】
第１セル内燃料流路１０ａ上に第１気液分離層１２を介して第１気化燃料収容部９ａを設けることにより、第１アノード極２に供給される気化燃料濃度の第１アノード極面内における均一化および気化燃料量の最適化が促進される。
【００６５】
第１気化燃料収容部９ａを設けることは以下の点でも有利である。
（ｉ）第１気化燃料収容部９ａ内に存在する空気層により、発電部（第１膜電極複合体）と第１セル内燃料流路１０ａとの間の断熱を図ることができる。これにより、第１セル内燃料流路１０ａ内の液体燃料の温度が過度に上昇することによるクロスオーバーを抑制できる。このことは、電池内部温度の暴走および内圧上昇の抑制に寄与する。
【００６６】
（ｉｉ）第１アノード極２で生成したＣＯ2ガス等の副生ガスは、発電により生じた熱を伴って第１気化燃料収容部９ａ内に到達し、続いて第１連通経路９ｂを通って、燃料電池セル外部に排出される。これにより、燃料電池セル内部に蓄積される熱量を大幅に低減することができるため、第１セル内燃料流路１０ａを含めて燃料電池セル全体としての過度の温度上昇を抑制することができる。このこともまた、電池内部温度の暴走および内圧上昇の抑制に寄与する。特に、第１気化燃料板９に第１連通経路９ｂ（副生ガスの排出口）を設けていることにより、第１セル内燃料流路１０ａへの熱の伝達が起こりにくく、したがって第１セル内燃料流路１０ａ内の液体燃料の過度の温度上昇ならびに、これに伴うクロスオーバーおよび温度暴走がより生じにくい。
【００６７】
（ｉｉｉ）第１連通経路９ｂより副生ガスを良好に排出することができるため、副生ガスの排出不良による燃料供給阻害を抑制することができ、第１アノード極２への燃料供給を良好に行なうことができる。これにより、安定した発電特性を得ることができる。また、第１連通経路９ｂより副生ガスを良好に排出することができるため、副生ガスの第１セル内燃料流路１０ａ内への侵入を抑制することができる。これにより、第１アノード極２に対して、十分な量の気化燃料を安定して供給することができるようになるため、燃料電池の出力安定性を向上させることができる。
【００６８】
第１気化燃料板９の厚みは、たとえば、１００〜１０００μｍ程度とすることができ、１００〜３００μｍ程度まで薄くした場合であっても、上記のような効果を十分に得ることができる。
【００６９】
第１気化燃料板９が有する貫通口（第１気化燃料収容部９ａ）は、発電部と第１セル内燃料流路１０ａとの間の断熱性の観点から、図７に示されるように、第１気化燃料板９の面積に対する開口率をできるだけ大きくすることが好ましく、したがって第１気化燃料板９はできるだけ大きな貫通口を有する枠形状（ロの字状）を有することが好ましい。
【００７０】
貫通口の開口率、すなわち、第１気化燃料板９の面積に対する貫通口の開口面積（後述するように、第１気化燃料板９は２以上の貫通口を有していてもよく、その場合にはそれらの開口面積の合計）の割合は、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上である。貫通口の開口率を大きくすることは、第１気化燃料板９の、第１アノード極２に供給される燃料濃度を均一化する機能を高める上でも有利であり、第１アノード極２への十分な燃料供給を確保する上でも有利である。なお、貫通口の開口率は、通常、９０％以下である。
【００７１】
第１連通経路９ｂは、第１気化燃料板９の周縁部に設けられる溝（凹部）に限定されるものではなく、厚み方向に貫通する貫通穴であってもよいが、強度の観点から、溝（凹部）からなることが好ましい。第１気化燃料板９の強度の観点から、第１連通経路９ｂの深さは第１気化燃料板９の厚みの７５％程度までとすることが好ましい。
【００７２】
図８（ａ）は第１気化燃料板の他の例を示す概略上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示されるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における概略断面図である。図８に示されるように、第１気化燃料板は２以上の貫通口を有していてもよい。図８に示される第１気化燃料板９９は、縦横２列に配列された合計４つの貫通口９９ａを有する。これは、大きな貫通口の縦方向および横方向に梁を設け、４つに分割したものということもできる。このような複数の貫通口を有する（梁を設けた）第１気化燃料板は、面内方向の剛性が向上するため、衝撃等に対する強度に優れる燃料電池が得られる点において有利である。また、図７に示されるような梁を設けない構造と比較して、第１気化燃料板の上下に配置される部材の熱などに起因する膨張等による貫通口の閉塞がより生じにくい点においても有利である。
【００７３】
第１気化燃料板が２以上の貫通口を有する場合、その周縁部に設けられる第１連通経路は、貫通口ごとに、貫通口の数と同じ数だけ設けてもよいし、貫通口の数より少ない、もしくは多い数の連通経路を設けることもできる。図８の例においては、４つの貫通口９９ａに対して２つの第１連通経路９９ｂが設けられている。このように、貫通口ごとに第１連通経路を設けなくてもよいが、その場合には、図８に示されるように、第１連通経路９９ｂが設けられていない貫通口（図８（ａ）における下２つの貫通口９９ａ）は、第１接続経路９９ｃによって、第１連通経路９９ｂが設けられた貫通口（図８（ａ）における上２つの貫通口９９ａ）に空間的に接続される。第１接続経路９９ｃは、第１連通経路９９ｂと同様、貫通口間の梁に設けられた溝（凹部）であることができる（図８（ｂ）参照）。第１接続経路９９ｃを設けることにより、第１連通経路９９ｂが設けられていない貫通口内に入った副生ガスを、第１連通経路９９ｂを通して外部に排出することができる。
【００７４】
第１気化燃料板の貫通口（第１気化燃料収容部）に到達した副生ガスの外部への排出効率を向上させるために、あるいは、第１気化燃料板の、第１アノード極２に供給される燃料の濃度を均一化する機能を高めるために、第１連通経路９９ｂが設けられた貫通口同士および／または第１連通経路９９ｂが設けられていない貫通口同士を空間的に接続する第１接続経路９９ｄを設けることも好ましい（図８（ａ）参照）。
【００７５】
第１連通経路の断面積（２以上の第１連通経路を有する場合にはこれらの断面積の合計）Ｓ1と、第１気化燃料板の側面の合計面積Ｓ0との比Ｓ1／Ｓ0は、副生ガスおよびこれに伴う熱の排出を行なうために０より大きくすることが必要であり、好ましくは０．００２以上である。また、好ましくは０．３未満、より好ましくは０．１未満、さらに好ましくは０．０５未満である。当該比が０．３以上になると、燃料の漏洩や空気の混入が起こりやすくなり、発電の安定性が低下するおそれがある。
【００７６】
第１連通経路のすべてを燃料分配部１５０が結合される燃料電池側面に対向する側面に設ける場合など、第１気化燃料板が有する４つの周縁部のうち、いずれか１つの周縁部にのみ１または２以上の第１連通経路を設ける場合において、第１連通経路の断面積（２以上の第１連通経路を有する場合にはこれらの断面積の合計）Ｓ1と、第１連通経路が設けられる周縁部における側面の断面積Ｓ2との比Ｓ1／Ｓ2は、上記と同様の理由から、好ましくは０．００８以上である。
【００７７】
第１気化燃料板の材質は、プラスチック、金属または非多孔質性のカーボン材料などであることができる。プラスチックとしては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。金属としては、たとえば、チタン、アルミニウム等のほか、ステンレス、マグネシウム合金等の合金を用いることができる。
【００７８】
上記のなかでも、第１気化燃料板は、金属、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはポリイミド（ＰＩ）などの剛性が大きい材質からなることが好ましい。剛性が大きい第１気化燃料板を用いると、ホットプレス（熱圧着）により第１気化燃料板とこれに隣接する部材との接合が可能になるため、燃料電池の厚みや発電特性のばらつきを低減することができる。また、ホットプレス時において、第１連通経路の閉塞を有効に防止することができる。
【００７９】
なお、第１気化燃料板は省略されてもよいが、上述の効果を得るために第１気化燃料板を設置することが好ましい。
【００８０】
〔第１カソード保湿層および第１アノード保湿層〕
第１カソード保湿層８は、第１カソード極３上、好ましくは第１カソード集電層６上に配置される、第１カソード極３で発生した水が、第１カソード極３側から燃料電池セル外に蒸散することを防止するための任意で設けられる層である。第１カソード保湿層８を設けることにより、第１カソード極３で生じた水を燃料電池セル外部に蒸散させることなく、効率的に第１電解質膜１を介して第１アノード極２に戻し、第１アノード極２での反応に有効利用させることができる。
【００８１】
第１アノード保湿層７は、第１アノード極２または第１アノード集電層５と第１気化燃料収容部９ａとの間に配置される、第１アノード極２内の水分が、第１アノード極２側から第１膜電極複合体外に（たとえば第１気化燃料収容部９ａへ）蒸散することを防止し、第１アノード極２内に保持させるための任意で設けられる層である。第１アノード保湿層７を設けることにより、第１カソード極３で発生し、第１電解質膜１を介して第１アノード極２に到達した水を第１膜電極複合体外に蒸散させることなく第１アノード極２内に良好に保持することができる。これにより当該水が第１アノード極２での反応に有効に利用されるため、第１アノード極２での反応効率が向上し、高い発電特性を安定して発揮することができる。とりわけ、第１カソード保湿層８との併用により、当該効果をより効果的に得ることができる。
【００８２】
また、第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７の設置は、第１電解質膜１の乾燥、ならびにこれに伴うセル抵抗の増大および発電特性の低下を防止するうえでも有効である。
【００８３】
第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７は、気化燃料または燃料電池外部からの酸化剤（空気など）等を透過できるよう気体透過性であり、水に対して不溶性であって、かつ保湿性（水を蒸散させない性質）を有する材料から構成される。具体的には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；アクリル系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル系樹脂；ポリウレタン系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリアセタール系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂；ポリエーテル系樹脂；ポリフェニレン系樹脂；撥水化処理されたシリコーン樹脂などからなる多孔性膜（多孔質層）であることができる。これらの保湿層は、上記高分子からなる発泡体、繊維束、織繊維、不織繊維、あるいはこれらの組み合わせなどであることができる。
【００８４】
第１カソード保湿層８は、燃料電池外部からの酸化剤（空気など）を透過できるよう気体透過性であり、かつ保湿性（水を蒸散させない性質）を有していることが望まれることから、その気孔率は、３０％以上９０％以下であることが好ましく、５０％以上８０％以下であることがより好ましい。気孔率が９０％を超える場合、第１カソード極３で発生した水を燃料電池セル内に保持することが困難となり得る。一方、気孔率が３０％未満である場合、燃料電池外部からの酸化剤（空気など）の拡散が阻害され、第１カソード極３における発電特性が低下しやすい。
【００８５】
第１アノード保湿層７は、気化燃料および触媒層で生成する副生ガス（ＣＯ2ガス等）などを透過できるような気体透過性であり、かつ保湿性（水を蒸散させない性質）を有していることが望まれることから、その気孔率は、５０％以上９０％以下であることが好ましく、６０％以上８０％以下であることがより好ましい。気孔率が９０％を超える場合、第１カソード極３で発生し、第１電解質膜１を介して第１アノード極２に到達した水を第１膜電極複合体内に保持することが困難となり得る。一方、気孔率が５０％未満である場合、気化燃料および触媒層で生成する副生ガス（ＣＯ2ガス等）などの拡散が阻害され、第１アノード極２における発電特性が低下しやすい。
【００８６】
第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７の気孔率は、当該保湿層の容積と重量を測定し、当該保湿層の比重を求め、これと素材の比重より、下記式（２）：
気孔率（％）＝〔１−（保湿層の比重／素材比重）〕×１００ （２）
により算出することができる。
【００８７】
第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７の厚みは特に制限されないが、上記機能を十分に発現させるために、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。また、燃料電池の薄型化の観点からは、５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００８８】
第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７は、それ自身が高い吸水性を有して、一旦吸収した液状の水を取り込んで外部に放出しないような性質を有しないことが望まれることから、撥水性を有することが好ましい。このような観点から、第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７は、上記の中でも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；撥水化処理されたシリコーン樹脂などからなる多孔性膜（多孔質層）であることが好ましい。具体的には、ポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルムである日東電工（株）製テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕の「ＮＴＦ２０２６Ａ−Ｎ０６」や「ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」が例示できる。
【００８９】
第１アノード保湿層７は、第１アノード極２上に第１アノード集電層５を配置し、この第１アノード集電層５に接するように第１アノード集電層５上に積層されることが好ましい。これにより、第１アノード極２内の水分が第１膜電極複合体外に蒸散されることをより効果的に防止することができる。
【００９０】
なお、第１カソード保湿層８および第１アノード保湿層７は必要に応じて設けられるものであり、これらの少なくともいずれか一方を省略してもよい。
【００９１】
〔第２介在層〕
第１燃料電池セル１０１は、第１介在層１１と第１気液分離層１２との間に介在される第２介在層１３を有していてもよい。図９に第２介在層１３を備える第１燃料電池セルの一例を示す。図９に示される第１燃料電池セル９０１は、第１介在層１１と第１気液分離層１２との間に第２介在層１３を有すること以外は図２に示される第１燃料電池セル１０１と同様である。図１０は、第１燃料電池セル９０１で使用されている第２介在層１３を示す概略上面図である。
【００９２】
第２介在層１３は、液体燃料が透過可能な厚み方向に貫通する貫通孔を有する層であり、少なくとも第１介在層１１と第１気液分離層１２とを密着性良く面接合する役割を担い、好ましくは第１気液分離層１２側への液体燃料透過量を調整（制限）する機能を有する。第２介在層１３としては、たとえば図１０に示されるような、厚み方向に貫通する貫通孔を有する非多孔性シート（フィルム）を用いることができ、その材料としては熱可塑性樹脂が好ましく例示できる。これを用いて、第１介在層／第２介在層／第１気液分離層からなる積層体を熱圧着することにより、各層間を密着性良く面接合することができる。第２介在層１３として、厚み方向に貫通する貫通孔を有し、面接合が可能な非多孔性シートを有する第１燃料電池セルは、以下の点において有利である。
【００９３】
（ｉ）第２介在層１３を介して第１介在層１１と第１気液分離層１２とを密着性良く接合することができるため、第１介在層１１と第１気液分離層１２との間に副生ガスが滞留することがなく、第１気液分離層１２面内における気化燃料透過量のバラツキを抑制することができ、これにより第１アノード極２に対して均一な燃料供給を行なうことができる。
【００９４】
（ｉｉ）第２介在層１３に形成される貫通孔の数や開孔径により、第１気液分離層１２側への液体燃料透過量、ひいては第１アノード極２への気化燃料供給量を適切な量に調整（制限）することができる。これにより、燃料のクロスオーバーの防止または抑制、および燃料供給の安定化を図ることができる。貫通孔の数は特に制限されないが、複数個存在することが好ましく、第１気液分離層１２面内における気化燃料透過量を均一化する観点から、貫通孔を第２介在層１３面内において均一に分布させることが好ましい。貫通孔の開孔径（直径）は、たとえば、０．１〜５ｍｍ程度とすることができる。
【００９５】
上述の熱可塑性樹脂シートのほか、第２介在層１３は、たとえば次のものから形成されるものであってもよい。
【００９６】
１）接着性を有する樹脂または樹脂組成物から形成される多孔質層、たとえば、ホットメルト系接着剤や硬化型接着剤などの接着剤から形成される多孔質層。当該接着剤を用いる場合、第２介在層１３は、接着剤層、すなわち、当該接着剤またはその硬化物からなる多孔質層である。第１気液分離層１２側への液体燃料透過量は、多孔質層が有する細孔によって調整（制限）される。
【００９７】
２）厚み方向に貫通する貫通孔を有する、好ましくは非多孔性の金属板を含むもの。この場合、金属板の両面には、第１介在層１１および第１気液分離層１２との良好な密着性を確保するために、接着剤層が形成され、したがって、第２介在層１３は、接着剤層／金属板／接着剤層の３層構造となる。接着剤層は、接着剤またはその硬化物からなる多孔質層である。接着剤は、ホットメルト系接着剤や硬化型接着剤などであることができる。第１気液分離層１２側への液体燃料透過量は、熱可塑性樹脂シートの場合と同様、金属板に形成される貫通孔の数や開孔径により調整（制御）できる。接着剤層は貫通孔を塞がないように形成されることが好ましい。
【００９８】
（２）第２燃料電池セル
第２燃料電池セル１０２を構成する第２膜電極複合体４’（第２アノード極２’、第２電解質膜１’および第２カソード極３’）、第２アノード集電層５’、第２カソード集電層６’、第２アノード保湿層７’、第２カソード保湿層８’、第２流路板１０’、第２気液分離層１２’ならびに第２気化燃料板９’はそれぞれ、上述の第１膜電極複合体４（第１アノード極２、第１電解質膜１および第１カソード極３）、第１アノード集電層５、第１カソード集電層６、第１アノード保湿層７、第１カソード保湿層８、第１流路板１０、第１気液分離層１２ならびに第１気化燃料板９と同様の構成を有する。第２燃料電池セル１０２は第１介在層を有しておらず、第２セル内燃料流路１０ａ’上に直接、第２気液分離層１２’が積層される。
【００９９】
（３）燃料分配部
燃料分配部１５０は、導入口１５１を通して導入された液体燃料を各燃料電池セルに分配するための、燃料電池セルとは独立した部材であり、その内部に、第１セル内燃料流路１０ａおよび第２セル内燃料流路１０ａ’のそれぞれに接続されるセル外燃料流路１５５を有する。このように、アノード極の直下領域に液体燃料を行き渡らせる燃料流路（セル内燃料流路）を燃料電池セルの一部として燃料電池セル内に組み込む一方で、各燃料電池セルに液体燃料を分配するための燃料流路（セル外燃料流路）を、燃料電池セルとは独立した部材で形成することにより、燃料電池セルのモジュール化を図ることができる。
【０１００】
セル外燃料流路１５５は、たとえば図３に示されるように、たとえば上面などに設けられた導入口１５１と接続された幹流路１５２、および、幹流路１５２と各セル内燃料流路とを接続する枝流路１５３から構成することができる。また、燃料分配部１５０は、タンク様の中空部材であって、たとえば上面などに導入口１５１が設けられ、燃料電池セルと結合される側面に各セル内燃料流路と連結される貫通孔を設けたものであってもよい（中空部分が幹流路、貫通孔が枝流路に相当する）。
【０１０１】
燃料分配部１５０の外形形状は特に制限されず、適用する電子機器が有する燃料電池収容スペースの形状や面積、モジュール（燃料電池セル）の数や配列形態などを考慮して適宜の形状とされる。燃料分配部１５０は、各種プラスチック材料、金属材料、合金材料などから構成することができる。
【０１０２】
導入口１５１には、通常、流路を介して液体燃料を貯蔵する燃料タンク（図示せず）が接続される。燃料タンクからのセル外燃料流路およびセル内燃料流路への燃料供給は、通常、送液ポンプを用いて行なうが、送液ポンプ等の補機を用いないパッシブ供給であってもよい。
【０１０３】
（４）燃料電池のタイプ
本発明の燃料電池は、固体高分子型燃料電池またダイレクトアルコール型燃料電池などであることができ、特にダイレクトアルコール型燃料電池（とりわけ、ダイレクトメタノール型燃料電池）として好適である。本発明の燃料電池において使用することのできる液体燃料としては、たとえば、メタノール、エタノールなどのアルコール類；ジメトキシメタンなどのアセタール類；ギ酸などのカルボン酸類；ギ酸メチルなどのエステル類；ならびにこれらの水溶液を挙げることができる。液体燃料は１種に限定されず、２種以上の混合物であってもよい。コストの低さや体積あたりのエネルギー密度の高さ、発電効率の高さなどの点から、メタノール水溶液または純メタノールが好ましく用いられる。また、カソード極に供給される酸化剤ガスとしては、空気または酸素ガスが好適であり、特に空気が好ましい。
【０１０４】
本発明の燃料電池は、電子機器、特には、携帯電話、電子手帳、ノート型パソコンに代表される携帯機器などの小型電子機器用の電源として好適に用いることができる。
【実施例】
【０１０５】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０６】
＜実施例１＞
以下の手順で、図１１に示される構成の燃料電池を作製した。図１１は図３と同様の概略断面図であり、セル外燃料流路およびセル内燃料流路の形状を示したものである。本実施例で作製した平面集積型燃料電池は、ライン状に配列された４つの燃料電池セルからなる燃料電池セル集合体を２つ含むこと以外は図５に示される燃料電池と同様である。これらの燃料電池セル集合体は、燃料分配部１５０の対向する２つの側面にそれぞれ結合されている。２つの燃料電池セル集合体のセル内燃料流路に接続できるよう、セル外燃料流路１５５は、幹流路１５２から当該両側面に延びる枝流路１５３を有している。
【０１０７】
２つの燃料電池セル集合体はそれぞれ、その両端に配置された第１介在層を有する第１燃料電池セル（それぞれ図１１における第１燃料電池セル１０１ａおよび１０１ｂ、第１燃料電池セル１０１ｃおよび１０１ｄ）と、中央部に配置された２つの第２燃料電池セル（それぞれ図１１における第２燃料電池セル１０２ａおよび１０２ｂ、第２燃料電池セル１０２ｃおよび１０２ｄ）からなる。第１燃料電池セル１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄおよび第２燃料電池セル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄのセル構造はそれぞれ、図２に示される第１燃料電池セル１０１、第２燃料電池セル１０２と同様である。
【０１０８】
（１）第１膜電極複合体の作製
Ｐｔ担持量３２．５重量％、Ｒｕ担持量１６．９重量％の触媒担持カーボン粒子（ＴＥＣ６６Ｅ５０、田中貴金属社製）と、電解質である２０重量％のナフィオン（登録商標）のアルコール溶液（アルドリッチ社製）と、ｎ−プロパノールと、イソプロパノールと、ジルコニアボールとを、所定の割合でフッ素系樹脂製の容器に入れ、攪拌機を用いて５００ｒｐｍで５０分間の混合を行なうことにより、第１アノード極用の触媒ペーストを作製した。また、Ｐｔ担持量４６．８重量％の触媒担持カーボン粒子（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属社製）を用いること以外は第１アノード極用の触媒ペーストと同様にして、第１カソード極用の触媒ペーストを作製した。
【０１０９】
ついで、片面に撥水性を有する多孔質層が形成されたカーボンペーパー（２５ＢＣ、ＳＧＬ社製）を縦３５ｍｍ、横４０ｍｍに切断した後、その多孔質層上に、上記の第１アノード極用の触媒ペーストを触媒担持量が約３ｍｇ／ｃｍ2となるように、縦３０ｍｍ、横３５ｍｍのウィンドウを有したスクリーン印刷版を用いて塗布し、乾燥させることにより、アノード導電性多孔質層であるカーボンペーパー上の中央にアノード触媒層が形成された、厚み約２００μｍの第１アノード極２を作製した。また、同じサイズのカーボンペーパーの多孔質層上に、上記の第１カソード極用の触媒ペーストを触媒担持量が約１ｍｇ／ｃｍ2となるように、縦３０ｍｍ、横３５ｍｍのウィンドウを有したスクリーン印刷版を用いて塗布し、乾燥させることにより、カソード導電性多孔質層であるカーボンペーパー上の中央にカソード触媒層が形成された、厚み約７０μｍの第１カソード極３を作製した。
【０１１０】
次に、厚み約１７５μｍのパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜（ナフィオン（登録商標）１１７、デュポン社製）を縦３５ｍｍ、横４０ｍｍに切断して第１電解質膜１とし、上記第１アノード極２と第１電解質膜１と上記第１カソード極３をこの順で、それぞれの触媒層が第１電解質膜１に対向するように重ね合わせた後、１３０℃、２分間の熱圧着を行ない、第１アノード極２および第１カソード極３を第１電解質膜１に接合した。上記重ね合わせは、第１アノード極２と第１カソード極３の第１電解質膜１の面内における位置が一致するように、かつ第１アノード極２と第１電解質膜１と第１カソード極３の中心が一致するように行なった。ついで、得られた積層体の外周部を切断することにより、縦２２ｍｍ、横２６ｍｍの第１膜電極複合体（ＭＥＡ）４を作製した。
【０１１１】
（２）集電層の積層
縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．１ｍｍのステンレス板（ＮＳＳ４４５Ｍ２、日新製鋼社製）を用意し、この中央領域に、開孔径φ０．６ｍｍである複数の開孔（開孔パターン：千鳥６０°ピッチ０．８ｍｍ）を、フォトレジストマスクを用いたウェットエッチングにて両面から加工することにより、厚み方向に貫通する貫通孔を複数備えるステンレス板を２枚作製し、これらを第１アノード集電層５および第１カソード集電層６とした。
【０１１２】
次に、上記第１アノード集電層５を第１アノード極２上に、カーボン粒子とエポキシ樹脂とからなる導電性接着剤層を介して積層するとともに、第１カソード集電層６を第１カソード極３上に、同じ導電性接着剤層を介して積層し、これらを熱圧着により接合して、ＭＥＡ−集電層積層体を作製した。
【０１１３】
（３）保湿層の接合
第１アノード保湿層７および第１カソード保湿層８として、ポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルム（日東電工（株）製の「テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」、縦２２ｍｍ、横２６ｍｍ、厚み０．２ｍｍ、気孔率７５％）を２枚用意した。これらの保湿層をＭＥＡ−集電層積層体の第１アノード集電層５および第１カソード集電層６上に、ポリオレフィンからなる接着剤層を介して積層し、これらを熱圧着により接合した。これらの保湿層は、ＭＥＡの直上または直下に配置されるように接合した。
【０１１４】
（４）第１介在層と第１気液分離層との接合
第１介在層１１として、縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．１ｍｍのポリフッ化ビニリデンからなる多孔質フィルム（ＭＩＬＬＩＰＯＲＥ製のデュラポアメンブレンフィルター）を用いた。この多孔質フィルムの水に対する接触角は７０度未満であった。また、この多孔質フィルムが有する細孔の最大細孔径は０．１μｍであり、またＪＩＳ Ｋ ３８３２に準拠したバブルポイントは、測定媒体をメタノールとしたとき、１１５ｋＰａであった。
【０１１５】
また、第１気液分離層１２として、縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．２ｍｍのポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルム（日東電工（株）製の「テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」）を用いた。この多孔質フィルムの水に対する接触角は１２０度程度であった。この多孔質フィルムのＪＩＳ Ｋ ３８３２に準拠したバブルポイントは、測定媒体をメタノールとしたとき、１８ｋＰａであった。
【０１１６】
上記第１介在層１１上に第１気液分離層１２を積層し、すべての側面の層境界部を接着剤で接合した。
【０１１７】
（５）第１気化燃料板の接合
エッチング加工により、図８に示される形状を有する縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．２ｍｍのＳＵＳ製の第１気化燃料板９９を作製した（第１連通経路９９ｂおよび第１接続経路９９ｃ，９９ｄはすべて溝（凹部）からなる）。貫通口９９ａの開口率は、４個の合計で６３％であり、第１連通経路９９ｂの断面積の２個の合計と第１気化燃料板側面の合計面積との比は０．０４である。第１気化燃料板９９の溝形成面とは反対側の面に上記の第１介在層１１と第１気液分離層１２との接合体を、その第１気液分離層１２側が第１気化燃料板９９に対向するように積層し、熱圧着によりこれらを接合した。
【０１１８】
（６）第１流路板の接合
図１１に示したような流路パターンを有する第１セル内燃料流路１０ａ（流路幅１．５ｍｍ、深さ０．４ｍｍ）を備えた縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み０．６ｍｍのＳＵＳ製の第１流路板１０を用意した。第１気化燃料板９９／第１気液分離層１２／第１介在層１１の接合体の第１介在層１１上にポリオレフィン系接着剤を介して第１流路板１０を積層した後、熱圧着を行なうことにより、該接合体と第１流路板１０とを接合した。
【０１１９】
（７）第１燃料電池セルの作製
第１気化燃料板９９上に、上で作製した保湿層を有するＭＥＡ−集電層積層体を積層し、熱圧着によりこれらを接合した。最後に、端面にエポキシ樹脂を塗布し硬化させることにより封止層を形成して第１燃料電池セルを得た。合計４つの第１燃料電池セル（第１燃料電池セル１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）を作製した。
【０１２０】
（８）第２燃料電池セルの作製
第１介在層１１を使用せず、第１流路板１０上に直接第１気液分離層１２を接合するようにしたこと以外は上記と同様にして燃料電池セルを４つ作製し、第２燃料電池セルとした（第２燃料電池セル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）。
【０１２１】
（９）燃料分配部の作製
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる、図１２に示すような外形形状を有し（外形縦５６ｍｍ、横１１０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）、中央の凸部に図１１に示すようなパターンのセル外燃料流路１５５が形成された燃料分配部１５０を作製した。凸部上面の長手方向中央部に導入口１５１が形成されている。導入口１５１は、セル外燃料流路１５５の幹流路１５２に連通する貫通口である。
【０１２２】
（１０）平面集積型燃料電池の作製
図１１に示すように、４つの第１燃料電池セルおよび４つの第２燃料電池セルと燃料分配部１５０とを結合し（ネジ孔が合致するように）、平面集積型燃料電池を作製した。結合は、セル内燃料流路とセル外燃料流路との接続部での液漏れを防止するため、燃料電池セル−燃料分配部間に両面テープを配置し、さらにネジにて締結することにより行なった（図１１中の○はネジ孔を示している）。
【０１２３】
（燃料電池の発電特性評価）
メタノール濃度２０Ｍのメタノール水溶液を燃料とし、送液ポンプを用いて導入口１５１からセル外燃料流路１５５、さらにセル内燃料流路に燃料供給を行なって燃料電池を発電させ、燃料電池セルごとに、発電開始から発電開始後２０００秒までの出力電圧の変化を測定した。取り出し電流値は、発電開始から段階的に大きくしていき、発電開始後約２５０秒〜発電開始後約１７５０秒において、０．３Ａの定電流とした。結果を図１３に示す。図１３に示されるように、８つの燃料電池セルは、０．３Ａの定電流稼動時において、出力電圧値がほぼ同じ変化パターンを示しており、各燃料電池セルへの燃料供給が均一化された結果、燃料電池セル間での発電のばらつきが小さくなったことが確認された。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 第１電解質膜、１’ 第２電解質膜、２ 第１アノード極、２’ 第２アノード極、３ 第１カソード極、３’ 第２カソード極、４ 第１膜電極複合体、４’ 第２膜電極複合体、５ 第１アノード集電層、５’ 第２アノード集電層、６ 第１カソード集電層、６’ 第２カソード集電層、７ 第１アノード保湿層、７’ 第２アノード保湿層、８ 第１カソード保湿層、８’ 第２カソード保湿層、９，９９ 第１気化燃料板、９’ 第２気化燃料板、９ａ，９９ａ 第１気化燃料収容部（貫通口）、９ａ’ 第２気化燃料収容部、９ｂ，９９ｂ 第１連通経路、１０ 第１流路板、１０’ 第２流路板、１０ａ 第１セル内燃料流路、１０ａ’ 第２セル内燃料流路、１１ 第１介在層、１２ 第１気液分離層、１２’ 第２気液分離層、１３ 第２介在層、９９ｃ，９９ｄ 第１接続経路、１００ 燃料電池、１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，９０１ 第１燃料電池セル、１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ 第２燃料電池セル、１１０ 燃料電池セル集合体、１５０ 燃料分配部、１５１ 導入口、１５２ 幹流路、１５３ 枝流路、１５５ セル外燃料流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に配置される１以上の第１燃料電池セルおよび１以上の第２燃料電池セルを含む燃料電池であって、
前記第１燃料電池セルは、
第１アノード極、第１電解質膜および第１カソード極をこの順で有する第１膜電極複合体と、
液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路が第１アノード極側表面に配された、前記第１アノード極側に配置される第１流路板と、
前記第１膜電極複合体と前記第１流路板との間に配置され、前記液体燃料の気化成分を透過可能な第１気液分離層と、
前記第１セル内燃料流路を覆うように前記第１気液分離層と前記第１流路板との間に配置され、水に対する接触角が７０度未満である第１介在層と、
を備え、
前記第２燃料電池セルは、
第２アノード極、第２電解質膜および第２カソード極をこの順で有する第２膜電極複合体と、
液体燃料を流通させるための第２セル内燃料流路が第２アノード極側表面に配された、前記第２アノード極側に配置される第２流路板と、
前記第２セル内燃料流路を覆うように前記第２流路板における第２アノード極側表面上に配置され、前記液体燃料の気化成分を透過可能な第２気液分離層と、
を備える燃料電池。
【請求項２】
すべての前記第１セル内燃料流路および前記第２セル内燃料流路への前記液体燃料の供給流量が略同じとなるように、前記第１燃料電池セルおよび前記第２燃料電池セルが配置されている請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
１以上の前記第１燃料電池セルおよび１以上の前記第２燃料電池セルをライン状に配列した少なくとも一列の燃料電池セル集合体を含み、
前記燃料電池セル集合体の少なくとも一端に配置される燃料電池セルは前記第１燃料電池セルである請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記燃料電池セル集合体は、その両端に配置される２つの前記第１燃料電池セルと、１以上の前記第２燃料電池セルとからなる請求項３に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１セル内燃料流路および前記第２セル内燃料流路のそれぞれに接続され、燃料電池が有する各燃料電池セルへの前記液体燃料の分配を行なうセル外燃料流路を有する燃料分配部をさらに備える請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記燃料分配部は、前記液体燃料を導入するための１つの導入口を有しており、
前記セル外燃料流路は、前記導入口と接続される幹流路、および、前記幹流路と各セル内燃料流路とを接続する枝流路から構成される請求項４に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記第１燃料電池セルは、前記第１アノード極上に積層される第１アノード集電層と、前記第１カソード極上に積層される第１カソード集電層とをさらに含み、
前記第２燃料電池セルは、前記第２アノード極上に積層される第２アノード集電層と、前記第２カソード極上に積層される第２カソード集電層とをさらに含む請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項８】
ダイレクトアルコール型燃料電池である請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１】
同一平面上に配置される１以上の第１燃料電池セルおよび１以上の第２燃料電池セルを含む燃料電池であって、
前記第１燃料電池セルは、
第１アノード極、第１電解質膜および第１カソード極をこの順で有する第１膜電極複合体と、
液体燃料を流通させるための第１セル内燃料流路が第１アノード極側表面に配された、前記第１アノード極側に配置される第１流路板と、
前記第１膜電極複合体と前記第１流路板との間に配置され、前記液体燃料の気化成分を透過可能な第１気液分離層と、
前記第１セル内燃料流路を覆うように前記第１気液分離層と前記第１流路板との間に配置され、水に対する接触角が７０度未満である第１介在層と、
を備え、
前記第２燃料電池セルは、
第２アノード極、第２電解質膜および第２カソード極をこの順で有する第２膜電極複合体と、
液体燃料を流通させるための第２セル内燃料流路が第２アノード極側表面に配された、前記第２アノード極側に配置される第２流路板と、
前記第２セル内燃料流路を覆うように前記第２流路板における第２アノード極側表面上に配置され、前記液体燃料の気化成分を透過可能な第２気液分離層と、
を備える燃料電池。
【請求項２】
すべての前記第１セル内燃料流路および前記第２セル内燃料流路への前記液体燃料の供給流量が略同じとなるように、前記第１燃料電池セルおよび前記第２燃料電池セルが配置されている請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
１以上の前記第１燃料電池セルおよび１以上の前記第２燃料電池セルをライン状に配列した少なくとも一列の燃料電池セル集合体を含み、
前記燃料電池セル集合体の少なくとも一端に配置される燃料電池セルは前記第１燃料電池セルである請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記燃料電池セル集合体は、その両端に配置される２つの前記第１燃料電池セルと、１以上の前記第２燃料電池セルとからなる請求項３に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１セル内燃料流路および前記第２セル内燃料流路のそれぞれに接続され、燃料電池が有する各燃料電池セルへの前記液体燃料の分配を行なうセル外燃料流路を有する燃料分配部をさらに備える請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記燃料分配部は、前記液体燃料を導入するための１つの導入口を有しており、
前記セル外燃料流路は、前記導入口と接続される幹流路、および、前記幹流路と各セル内燃料流路とを接続する枝流路から構成される請求項４に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記第１燃料電池セルは、前記第１アノード極上に積層される第１アノード集電層と、前記第１カソード極上に積層される第１カソード集電層とをさらに含み、
前記第２燃料電池セルは、前記第２アノード極上に積層される第２アノード集電層と、前記第２カソード極上に積層される第２カソード集電層とをさらに含む請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項８】
ダイレクトアルコール型燃料電池である請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３３６９０（Ｐ２０１３−３３６９０Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７００５０（Ｐ２０１１−１７００５０）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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