(57)【要約】【課題】アルカリ型セルのアノード極で生成された水がＰＥＭ型セルのアノード極に供給されるタイプの、より製造が簡単な構成を有する燃料電池を、提供する。【解決手段】  エタノール等が燃料として供給される燃料電池２０を、電解質膜としてアニオン交換膜２１ｅが用いられた第１種燃料電池セル２１（アルカリ型セル）と、電解質膜としてカチオン交換膜２２ｅが用いられた第２種燃料電池セル２２（ＰＥＭ型セル）と、その内部を水及び燃料が移動可能な集電板２３とを、各燃料電池セルのアノード極２１ａ、２２ａが集電板２３を介して対向するように積層した構成（内部構造）を有するものとしておく。【選択図】図２
2010049912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料と酸化剤との化学反応により発電を行う燃料電池であって、
電解質膜としてアニオン交換膜が用いられた第１種燃料電池セルと、電解質膜としてカチオン交換膜が用いられた第２種燃料電池セルと、その内部を水及び前記液体燃料が移動可能な集電板とを、各燃料電池セルのアノード極が前記集電板を介して対向するように積層し、各燃料電池セルのカソード極間を導電性部材により接続した１つ以上の単位発電ユニットと、
外部から供給された前記液体燃料或いは前記液体燃料の水溶液を、各単位発電ユニットの前記集電板部分に供給するための燃料供給路と、
外部から供給された、前記酸化剤を含む気体を、各単位発電ユニットの前記第１種燃料電池セルのアノード極及び前記第２種燃料電池セルのアノード極に供給するための酸化剤供給路と
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記集電板が、
前記第１種燃料電池セルと前記第２種燃料電池セルとの間に挟まれる部分と前記導電性部材として機能する部分とを有する、可撓性材料からなる部材である
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記酸化剤供給路として、
外部から供給された、水分が加えられた前記気体を、各単位発電ユニットの前記第１種燃料電池セルのアノード極に供給するための第１酸化剤供給路と、
外部から供給された前記気体を、各単位発電ユニットの前記第２種燃料電池セルのアノード極に供給するための第２酸化剤供給路と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に係り、特に、エタノール等の液体燃料を供給する燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタノール、エタノール等の液体燃料を供給するタイプの燃料電池（直接メタノール燃料電池、直接エタノール燃料電池等と呼ばれているもの）として、プロトンを通すカチオン交換膜が電解質膜として使用されたセル群からなるものと、水酸化物イオンを通すアニオン交換膜が電解質膜として使用されたセル群からなるものとが、知られている。
【０００３】
前者の燃料電池（以下、ＰＥＭ型燃料電池と表記する）内の各セル（以下、ＰＥＭ型セルと表記する）は、各極で以下のような反応が生ずるものとなっている。なお、以下に記する各反応式は、燃料としてエタノールが使用されている場合のものである。
アノード極：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＋３Ｈ2Ｏ→ ２ＣＯ2＋１２Ｈ+ ＋１２ｅ-
カソード極：３Ｏ2＋１２Ｈ+＋１２ｅ- → ６Ｈ2Ｏ
【０００４】
また、後者の燃料電池（以下、アルカリ型燃料電池と表記する）内の各セル（以下、アルカリ型セルと表記する）は、各極で以下のような反応が生ずるものとなっている。
アノード極：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＋１２ＯＨ- → ２ＣＯ2＋１２ｅ- ＋９Ｈ2Ｏ
カソード極：３Ｏ2＋６Ｈ2Ｏ＋１２ｅ- → １２ＯＨ-
【０００５】
上記反応式から明らかなように、アルカリ型燃料電池は、各アルカリ型セルのアノード極に、純アルコールを供給可能なもの（アルコールと共に水を供給する必要がないもの）となっている。ただし、各アルカリ型セルのアノード極におけるアルコールの酸化時に水が生成されるため、アルカリ型燃料電池は、各アノード極のアルコール濃度が、酸化によるアルコール濃度の低下速度以上の速度で低下してしまうという欠点を有するものとなっている。
【０００６】
一方、ＰＥＭ型燃料電池は、各ＰＥＭ型セルのアノード極に、或る程度の量（アルコールの酸化に必要な量）の水を含有するアルコール水溶液を供給しなければならないものとなっている。
【０００７】
ここで、ＰＥＭ型セルのカソード極において１モルのアルコールを酸化させるために必要な水の量が、アルカリ型セルのカソード極において１モルのアルコールの酸化時に生成される水の量よりも少ないことを考えると、ＰＥＭ型セルとアルカリ型セルとを組み合わせることにより、各セルのアノード極に高濃度のアルコール水溶液（純アルコール等）を供給可能な燃料電池を実現できることになる。
【０００８】
そのため、ＰＥＭ型セルとアルカリ型セルとを、アルカリ型セルのアノード極で生成した水がＰＥＭ型セルのアノード極に供給されるように組み合わせた燃料電池が、実際に、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００５−５００６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＰＥＭ型セルとアルカリ型セルとを、アルカリ型セルのアノード極で生成された水がＰＥＭ型セルのアノード極に供給されるように組み合わせれば、高濃度のアルコール水溶液
を燃料として使用可能であると共に、各アルカリ型セルのアノード極側のアルコール濃度の低下速度が、アルカリ型燃料電池内の各アルカリ型セルのそれよりも遅い燃料電池を実現することが出来る。
【００１０】
ただし、アルカリ型セルのアノードで生成された水がＰＥＭ型のアノード極に供給される燃料電池を、各セルが直列接続されているものとして実現するためには、複雑な構成を採用せざるを得ない。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、アルカリ型セルのアノード極で生成された水がＰＥＭ型のアノード極に供給されるタイプの燃料電池であって、より製造が簡単な構成を有する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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の、液体燃料と酸化剤との化学反応により発電を行う燃料電池は、電解質膜としてアニオン交換膜が用いられた第１種燃料電池セルと、電解質膜としてカチオン交換膜が用いられた第２種燃料電池セルと、その内部を水及び前記液体燃料が移動可能な集電板とを、各燃料電池セルのアノード極が前記集電板を介して対向するように積層し、各燃料電池セルのカソード極間を導電性部材により接続した１つ以上の単位発電ユニットと、外部から供給された前記液体燃料或いは前記液体燃料の水溶液を、各単位発電ユニットの前記集電板部分に供給するための燃料供給路と、外部から供給された、前記酸化剤を含む気体を、各単位発電ユニットの前記第１種燃料電池セルのアノード極及び前記第２種燃料電池セルのアノード極に供給するための酸化剤供給路とを備える。
【００１３】
すなわち、本発明の燃料電池は、第１種燃料電池セル（アルカリ型セル）と第２種燃料電池セル（ＰＥＭ型セル）とを、一方の出力電極が集電板となり、他方の出力電極が導電性部材となるように直列接続したユニットである単位発電ユニットを、幾つか（１つ以上）、備えたものとなっている。また、本発明の燃料電池は、集電板（電気伝導性を有する板状部材）として、その内部を水及び前記液体燃料が移動可能なものが採用されたもの（つまり、アルカリ型セルのアノードで生成された水がＰＥＭ型セルのアノードに供給されるもの）となっている。
【００１４】
そして、アルカリ型セルのアノード極で生成された水がＰＥＭ型セルのアノード極に供給される燃料電池を、各セルが直列接続されているものとして実現する場合、アルカリ型セルとＰＥＭ型セルとを、それらのアノード極間で、水は行き来できるが電子は行き来できないようにする必要上、複雑な構成を採用せざるを得ないのであるから、本発明の構成を採用しておけば、アルカリ型セルのアノード極で生成された水がＰＥＭ型のアノード極に供給されるタイプの燃料電池を、より簡単に（部品点数がより少ない形や、複雑な形状の部品を必要としない形で）、製造できることになる。
【００１５】
本発明の燃料電池を実現するに際しては、単位発電ユニットを全て直列接続しておくことも、幾つかの単位発電ユニットを直列接続し、直列接続した単位発電ユニット群を並列接続しておくことも出来る。
【００１６】
なお、幾つかの単位発電ユニットを直列接続する場合、或る単位発電ユニット内の第１、第２燃料電池セルのカソード極間を接続している導電性部材と、他の単位発電ユニット内の集電板とを接続する必要がある。この接続にはさまざまな方法を採用可能であるが、集電板として、前記第１種燃料電池セルと前記第２種燃料電池セルとの間に挟まれる部分と前記導電性部材として機能する部分とを有する、可撓性材料（例えば、金属メッシュ、ポーラスカーボン）からなる部材を採用しておけば、当該接続が容易に行えることになる
。
【００１７】
また、本発明の燃料電池を実現するに際しては、外部から、液体燃料と酸化剤（液体燃料自体、液体燃料の水溶液、酸素、空気等）を、各単位発電ユニットの各部に供給できるようにしておく必要がある。そのため、本発明の燃料電池には、液体燃料供給路及び酸化剤供給路を設けておく必要がある。その際、酸化剤供給路として、外部から供給された同じ気体を、各単位発電ユニット内の各燃料電池セルのカソード極に供給するものを採用しておくことも可能であるが、そのような酸化剤供給路を採用した場合、水分の供給が不必要な第２種燃料電池セルのカソード極にも水分を供給せざるを得ないことになる。
【００１８】
従って、本発明の燃料電池は、酸化剤供給路として、外部から供給された、水分が加えられた前記気体を、各単位発電ユニットの前記第１種燃料電池セルのアノード極に供給するための第１酸化剤供給路と、外部から供給された前記気体を、各単位発電ユニットの前記第２種燃料電池セルのアノード極に供給するための第２酸化剤供給路とを備えるものとして実現しておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、アルカリ型セルのアノードで生成された水がＰＥＭ型のアノードに供給されるタイプの、より製造が簡単な構成を有する燃料電池を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１に、本発明の一実施形態に係る燃料電池２０を備えた燃料電池システム１０の構成を示す。
【００２２】
まず、この燃料電池システム１０の構成を説明することによって、本実施形態に係る燃料電池２０の概要（概略構成及び使用形態）を説明することにする。
【００２３】
図示してあるように、燃料電池システム１０は、制御部１１を備えている。この制御部１１は、燃料電池２０が所望の電力を発生するように、燃料電池システム１０内の各部（燃料ポンプ３３，空気ポンプ３６等）を制御する電子制御ユニットである。なお、本燃料電池システム１０は、自動車に搭載するものとして開発されたもの（燃料電池２０の発生電力で車両モータが回転するもの）となっている。
【００２４】
燃料電池システム１０は、メインタンク３０、希釈燃料タンク３１、燃料ポンプ３３、気液分離器３４、水・エタノール分離器（図では、水・ＥＯＨ分離器）３５等からなる燃料循環系１２も備えている。
【００２５】
燃料循環系１２内のメインタンク３０は、高濃度のメタノール水溶液を貯蔵しておくためのタンクである。希釈燃料タンク３１は、一種の直接エタノール燃料電池である燃料電池２０（詳細は後述）に、燃料として供給する所定濃度のメタノール水溶液を貯蔵しておくためのタンクである。
【００２６】
この希釈燃料タンク３１は、図示してあるように、水・エタノール分離器３５からエタノール水溶液（“所定濃度”よりも低濃度のもの；詳細は後述）が供給されるタンクであると共に、メインタンク３０からエタノール水溶液を供給（補充）できるタンクとなっている。また、図示は省略してあるが、希釈燃料タンク３１には、タンク内のエタノール水溶液の濃度を検出するためのセンサが取り付けられている。そして、燃料電池システム１０の制御部１１は、希釈燃料タンク３１内のエタノール水溶液の濃度が所定濃度となるよ
うに、燃料循環系１２（メインタンク３０、希釈燃料タンク３１間のバルブ）を制御するユニットとなっている。
【００２７】
なお、詳細は後述するが、燃料電池２０は、アルカリ型燃料電池に通常供給されているものよりも高い濃度のエタノール水溶液を供給可能なものとなっている。このため、制御部１１は、希釈燃料タンク３１内のエタノール水溶液の濃度が、アルカリ型燃料電池に通常供給されているエタノール水溶液の濃度よりも高い濃度（所定濃度）となるように燃料循環系１２を制御するユニットとして構成（プログラミング）されている。
【００２８】
燃料ポンプ３３は、希釈燃料タンク３１内の燃料を、燃料電池２０の燃料供給口（図では、燃料ＩＮ）から燃料電池２０内へ供給（圧送）するためのポンプである。気液分離器３４は、燃料電池２０の排燃料出口（図では、排燃料ＯＵＴ）から排出される排燃料を、気体成分（ＣＯ2）と液体成分（エタノール水溶液）とに分離する装置である。なお、排
燃料とは、燃料電池２０内を通過することにより組成が変化した燃料（エタノールが減り、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が増えた燃料）のことである。
【００２９】
水・エタノール分離器３５は、気液分離器３４からの低濃度のエタノール水溶液を、より高濃度のエタノール水溶液と水とに分離する装置である。この水・エタノール分離器３５は、気液分離器３４からのエタノール水溶液を、濃度調整後における希釈燃料タンク３１内の燃料量がほぼ一定量となる濃度のエタノール水溶液と、水とに分離するものとなっている。
【００３０】
また、燃料電池システム１０は、空気供給系１３を備えている。この空気供給系１３は、一般的な燃料電池用の空気供給系と同様に、酸化剤としての空気を燃料電池２０に供給するための機構である。ただし、燃料電池２０は、通常の空気（湿潤していない空気）を供給すべき空気供給口（図では、空気ＩＮ）と、湿潤空気（水分を多く含めた空気）を供給すべき湿潤空気供給口（図では、湿潤空気ＩＮ）とを備えたものとなっている。そのため、燃料電池システム１０が備える空気供給系１３は、燃料電池２０の空気供給口と混合機３７とに空気を供給するための空気ポンプ３６、空気ポンプ３６からの空気に、生成水タンク３９（詳細は後述）内に貯まっている水を混合して燃料電池２０の湿潤空気供給口に供給するための混合機３７等で構成されたものとなっている。
【００３１】
燃料電池システム１０は、排空気を気体成分（酸素量が減った空気）と液体成分（水）とに分離する気液分離器３８、気液分離器３８によって分離された水を貯留しておくための生成水タンク３９等で構成された排気処理系１４も備えている。ここで、排空気とは、燃料電池２０の排空気出口から排出される、燃料電池２０内を通過することにより組成が変化した空気（Ｏ2、Ｎ2、Ｈ2Ｏ等の混合物）のことである。
【００３２】
この排気処理系１４内の生成水タンク３９は、水・エタノール分離器３５によって分離された水の貯留にも使用されるものとなっている。
【００３３】
次に、本実施形態に係る燃料電池２０の構成を具体的に説明する。
【００３４】
図２に模式的に示してあるように、本実施形態に係る燃料電池２０は、第１種燃料電池セル２１、集電板２３、第２種燃料電池セル２２及び絶縁体２４を、この順で繰り返し積層した構成（内部構造）を有している。また、燃料電池２０は、図３に模式的に示してあるように、それぞれ、上記した燃料供給口、空気供給口、湿潤空気供給口、排燃料出口、排空気出口と繋がったマニホールドである燃料用マニホールド２５、空気用マニホールド２６、湿潤空気用マニホールド２７、排燃料用マニホールド２８、排空気用マニホールド２９を備えたものともなっている。
【００３５】
この燃料電池２０（図２参照）に用いられている絶縁体２４は、電気伝導性及び透水性を有さない材料（透水性を有さない絶縁性材料）からなる部材である。集電板２３は、水及びエタノールがその内部を通過可能な導電性材料（本実施形態では、金属メッシュ）からなる部材である。この集電板２３（図２、図３参照）は、第１種燃料電池セル２１及び第２種燃料電池セル２２によって挟まれる部分（以下、集電部と表記する）と、その他の部分（第１種燃料電池セル２１及び第２種燃料電池セル２２によって挟まれない部分：以下、接続部と表記する）とを有するものとなっている。そして、集電板２３の接続部は、集電部との境界部分近傍で折り曲げると、集電板２３の第２種燃料電池セル２２と接触している側（図２における右側）の２つ目の第２種燃料電池セル２２のカソード極２２ｃに到達する長さのものとなっている。
【００３６】
第１種燃料電池セル２１（図２参照）は、水酸化物イオンを通すアニオン交換膜２１ｅをアノード極２１ａとカソード極２１ｃとにより挟んだ、直接エタノール燃料電池用のセルである。第２種燃料電池セル２２は、プロトンを通すカチオン交換膜２２ｅをアノード極２２ａとカソード極２２ｃとにより挟んだ、直接エタノール燃料電池用のセルである。
【００３７】
すなわち、第１種燃料電池セル２１は、各極で以下の反応が生ずるセルとなっている。
カソード極２１ｃ：３Ｏ2＋６Ｈ2Ｏ＋１２ｅ- → １２ＯＨ-
アノード極２１ａ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＋１２ＯＨ- → ２ＣＯ2＋１２ｅ- ＋９Ｈ2Ｏ
【００３８】
また、第２種燃料電池セル２２は、各極で以下の反応が生ずるセルとなっている。
カソード極２２ｃ：３Ｏ2＋１２Ｈ+＋１２ｅ- → ６Ｈ2Ｏ
アノード極２２ａ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＋３Ｈ2Ｏ→ ２ＣＯ2＋１２Ｈ+ ＋１２ｅ-
【００３９】
第１種燃料電池セル２１のカソード極２１ｃ、第２種燃料電池セル２２のカソード極２２ｃは、いずれも、一般的な直接エタノール燃料電池用のセルのカソード極と同様のもの〔つまり、触媒層と、拡散層と、集電体（及び流路）としてのセパレータとからなるもの〕である。一方、第１種燃料電池セル２１のアノード極２１ａ、第２種燃料電池セル２２のアノード極２２ａは、いずれも、一般的な直接エタノール燃料電池用のセルのアノード極からセパレータを取り除いたものに相当するものとなっている。また、第１種燃料電池セル２１、第２種燃料電池セル２２は、ＯＣＶ（解放電圧）、出力電流値が共にほぼ同一となるように、触媒層の組成（触媒の量）や電解質膜（アニオン交換膜２１ｅ、カチオン交換膜２２ｅ）の厚さを調整したものとなっている。
【００４０】
そして、本実施形態に係る燃料電池２０は、上記のような各種構成要素を、第１種燃料電池セル２１のアノード極２１ａと第２種燃料電池セル２２のアノード極２２ａとが集電板２３を介して対向し、第１種燃料電池セル２１のカソード極２１ｃと第２種燃料電池セル２２のカソード極２２ｃとが絶縁体２４を介して対向するように繰り返し積層した上で、各集電板２３の接続部に、各集電板２３の隣の集電板２３を挟んでいる第１種燃料電池セル２１のカソード極２１ｃと第２種燃料電池セル２２のカソード極２２ｃとを接続したものとなっている。
【００４１】
なお、図２、図３への図示は省略してあるが、実際の燃料電池２０は、第１種燃料電池セル２１のカソード極２１ｃのセパレータとして機能するプレート、第２種燃料電池セル２２のカソード極２２ｃのセパレータとして機能するプレート、集電板２３が取り付けられているプレート、第１種燃料電池セル２１の主要部分（いわゆるＭＥＡ）、第２種燃料電池セル２２の主要部分等を積層したものとなっている。さらに、燃料電池２０は、各種プレートとして、積層することにより、それらの内部にマニホールド２５〜２９（図３）が形成されると共に、燃料電池２０内の各種部分（カソード極２１ｃ等）が特定の２つの
マニホールドのみと連通されることになる形状のものを採用したものとなっている。
【００４２】
より具体的には、燃料電池２０を構成（製造）するために用意した各種プレートは、積層すると、それらの内部に、燃料用マニホールド２５及び排燃料用マニホールド２８が形成されると共に、集電体２３の集電部と第１種燃料電池セル２１のアノード極２１ａと第２種燃料電池セル２２のアノード極２２ａとからなる部分（以下、共通アノード部と表記する）が、燃料用マニホールド２５及び排燃料用マニホールド２８のみと連通されることになる形状のものとなっている。
【００４３】
換言すれば、各種プレートは、積層すると、燃料供給口から供給された燃料を燃料電池２０内の各共通アノード部に供給する燃料用マニホールド２５と、各共通アノード部から排出される排燃料を排燃料出口に導くための排燃料用マニホールド２８とがそれらの内部に形成されるものであると共に、各共通アノード部内の物質（水、エタノール等）が、マニホールド２５、２６の接続部分以外の部分（集電板２３の集電部と接続部の境界部分等）から漏れ出さなくなるものとなっている。
【００４４】
また、各種プレートは、積層すると、それらの内部に、空気用マニホールド２６、湿潤空気用マニホールド２７及び排空気用マニホールド２９が形成されると共に、各第２種燃料電池セル２２のカソード極２２ｃ（図３では、図示を省略してある）が空気用マニホールド２６及び排空気用マニホールド２９のみと連通され、各第１種燃料電池セル２１のカソード極２２ｃ（図３では、図示を省略してある）が、湿潤空気用マニホールド２７及び排空気用マニホールド２９のみと連通されることになる形状のものとなっている。
【００４５】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る燃料電池２０が備える、積層された１組の第１種燃料電池セル２１、集電板２３、第２種燃料電池セル２２からなる部分（以下、単位発電ユニットと表記する）は、共通アノード部（集電板２３の集電部を中心とした部分）に、エタノール水溶液を供給すれば、第１種燃料電池セル２１のアノード極２１ａ、第２種燃料電池セル２２のアノード極２２ａの双方にエタノール水溶液が供給されるユニットであると共に、アノード極２１ａ、アノード極２２ａ間を水やエタノールが行き来できるユニットとなっている。
【００４６】
そして、単位発電ユニット内の第１種燃料電池セル２１、第２種燃料電池セル２２は、電解質膜として、それぞれ、アニオン交換膜２１ｅ、カチオン交換膜２２ｅが用いられたものとなっている。このため、燃料電池２０内の各単位発電ユニットでは、図４に模式的に示したように、アノード極２１ａにおける反応により生成された水がアノード極２２ａにおける反応で消費されることになる。
【００４７】
従って、各単位発電ユニットは、共通アノード部におけるアルコール濃度の低下速度が、通常のアルカリ型燃料電池におけるアルコール濃度の低下速度よりも遅いユニットとなっていることになる。
【００４８】
また、“アノード極２１ａにおける反応により生成された水がアノード極２２ａにおける反応で消費される”ということは、“アノード極２２ａにおける反応に必要とされる水がアノード極２１ａ側から供給される”ということでもある。このため、各単位発電ユニットは、通常のＰＥＭ型燃料電池に供給されているものよりも高濃度のアルコール水溶液を供給できるユニットとなっていることにもなる。
【００４９】
しかも、燃料電池２０が備える各単位発電ユニットは、図５に模式的に示してあるように、第１種燃料電池セル２１（アルカリ型セル）と第２種燃料電池セル２２（ＰＥＭ型セル）とを、水やアルコールの行き来が可能な集電板２３によって直列接続したユニットと
なっている。
【００５０】
そして、アルカリ型セルのアノード極で生成された水がＰＥＭ型セルのアノード極に供給される燃料電池を、各セルが直列接続されているものとして実現する場合、アルカリ型セルとＰＥＭ型セルとを、それらのアノード極間で、水は行き来できるが電子は行き来できないようにする必要上、燃料電池２０の構成よりも複雑な構成を採用せざるを得ない。従って、本実施形態に係る燃料電池２０は、アルカリ型セルのアノードで生成された水がＰＥＭ型のアノードに供給されるタイプの、より製造が簡単な構成（部品点数がより少ない構成、複雑な形状の部品を必要としない構成）を有する燃料電池となっていることになる。
【００５１】
《変形形態》
上記した燃料電池２０は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、燃料電池２０を、単位発電ユニットを１個だけ備えるもの（低電圧で動作する電子機器用の燃料電池）に変形することが出来る。また、上記した燃料電池２０は、複数の単位発電ユニットが直列に接続されたものであったが、燃料電池２０を、幾つかの単位発電ユニットが直列接続され、直列接続された単位発電ユニット群が並列に接続されているものに変形することも出来る。
【００５２】
また、燃料電池２０を、各第１種燃料電池セル２１のカソード極２１ｃと各第２種燃料電池セル２２のカソード極２２ｃとに同じ気体（空気＋水）が供給されるもの（空気用マニホールド２６及び湿潤空気用マニホールド２７として機能する１個のマニホールドを備えたもの）に変形することも出来る。ただし、燃料電池２０をそのようなものに変形した場合、水の供給が不必要な第２種燃料電池セル２２のカソード極２２ｃ（図４参照）にも水が供給されてしまうことになるので、実施形態の構成を採用しておくことが望ましい。
【００５３】
また、集電板２３の集電部と接続部とを分けておく（別部材としておく）ことも出来る。ただし、集電板２３の集電部と接続部とを分けておくと、単位発電ユニットの接続が困難になるので、集電板２３としては、集電部と接続部とを有する可撓性部材を採用しておくことが望ましい。なお、集電板２３の集電部と接続部とを別部材としておく場合には、集電板２３（集電部）として、ポーラスな導電性セラミックス（炭化チタン、窒化チタン）板を用いることが出来る。
【００５４】
また、燃料電池２０を、エタノールとは異なる燃料（例えば、メタノール）を供給するものに変形しても良いことや、ポンプ等を使わずに各セルに燃料や空気が供給されるものに変形しても良いことなどは、当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池を備えた燃料電池システムの構成図である。
【図２】実施形態に係る燃料電池の構成の説明図である。
【図３】実施形態に係る燃料電池の構成の説明図である。
【図４】実施形態に係る燃料電池が備える各単位発電ユニットの各部で生ずる反応の説明図である。
【図５】実施形態に係る燃料電池における、各単位発電ユニットの基本構成及び各単位発電ユニット間の接続形態の説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・燃料電池システム
１１・・・制御部
１２・・・燃料循環系
１３・・・空気供給系
１４・・・排気処理系
２０・・・燃料電池
２１・・・第１種燃料電池セル
２１ａ、２２ａ・・・アノード極
２１ｃ、２２ｃ・・・カソード極
２１ｅ・・・アニオン交換膜
２２・・・第２種燃料電池セル
２２ｅ・・・カチオン交換膜
２３・・・集電板
２４・・・絶縁体
２５・・・燃料用マニホールド
２６・・・空気用マニホールド
２７・・・湿潤空気用マニホールド
２８・・・排燃料用マニホールド
２９・・・排空気用マニホールド
３０・・・メインタンク
３１・・・希釈燃料タンク
３３・・・燃料ポンプ
３４、３８・・・気液分離器
３５・・・水・エタノール分離器
３６・・・空気ポンプ
３７・・・混合器
３９・・・生成水タンク
【図１】
2010049912.tif 000003
【図２】
2010049912.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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