(57)【要約】【課題】単セルが平面状に配列された燃料電池の形状安定性を向上させて発電性能を向上させつつ、安価に製造することができる技術を提供する。【解決手段】実施の形態に係る燃料電池に用いられる基材は、繊維状の導電部材３０と繊維状の絶縁部材３２とが交差して織り込まれることにより形成されている。導電部材３０と絶縁部材３２とが交差する部分で両者が溶着されている。また、繊維状の導電部材３０に交差するように繊維状の電解質保持部材３４が織り込まれている。導電部材３０と電解質保持部材３４とが交差する部分で両者が溶着されている。電解質保持部材３４は電解質膜２２の中に埋め込まれている。隣接する導電部材３０の間に長方形の膜電極接合体２０が形成されており、重畳領域Ｒにおいて、導電部材３０によって隣接する膜電極接合体２０が直列に接続されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して併設された複数の繊維状の導電部材と、前記複数の導電部材と交差して織り込まれ、互いに離間して併設された複数の繊維状の絶縁部材とを有する基材と、
隣接する前記導電部材の間に形成された開口部を埋めるように前記基材に設けられた電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面に互いに離間して形成されている複数のカソード触媒層と、
前記カソード触媒層に前記電解質膜の他方の面に互いに離間して形成され、隣接するカソード触媒層とそれぞれ対応して形成されている複数のアノード触媒層と、
を備え、
前記基材を平面視したときに、前記隣接するカソード触媒層のうち一方のカソード触媒層の一部と、他方のカソード触媒に対応して形成されたアノード触媒層の一部とが重畳する重畳領域を有し、
前記導電部材が前記重畳領域に設けられ、前記導電部材によって前記重畳領域のカソード触媒層と、当該カソード触媒層に隣接して設けられたカソード触媒層に対応して形成されたアノード触媒層とが電気的に接続されていることを特徴とする複合膜。
【請求項２】
前記導電部材と前記絶縁部材とが交差する部分において、前記導電部材と前記絶縁部材とが溶着されている請求項１に記載の複合膜。
【請求項３】
前記複数の導電部材と交差して織り込まれ、互いに離間して併設された複数の繊維状の電解質保持部材をさらに備え、
前記電解質膜の中に前記電解質保持部材が埋め込まれている請求項１または２に記載の複合膜。
【請求項４】
前記導電部材と前記電解質保持部材とが交差する部分において、前記導電部材と前記電解質保持部材とが溶着されている請求項３に記載の複合膜。
【請求項５】
各導電部材に沿って繊維状の溶着部材が設けられており、前記溶着部材を介して前記導電部材と前記絶縁部材とが溶着されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合膜。
【請求項６】
前記カソード触媒層および前記アノード触媒層が長方形であり、隣接するカソード触媒層の一方のカソード触媒層の長辺に沿った領域と、当該カソード触媒層に隣接して設けられたカソード触媒層に対応して形成されたアノード触媒層の長辺に沿った領域とが前記導電部材により電気的に接続されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合膜。
【請求項７】
前記導電部材の繊維方向に沿った方向の前記基材の開口部の幅は、前記絶縁部材の径以上である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複合膜。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の複合膜を有する燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。より具体的には、本発明は、単セルが平面状に配列された燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
【０００３】
中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書、電子書籍）などの電源への利用が期待されている。携帯機器用の固体高分子形燃料電池としては、複数の単セルを平面状に配列した平面配列型の燃料電池が知られている（特許文献１参照）。さらに、平面配列型の燃料電池の例として、導電繊維と絶縁繊維を編み込んだ織物状の基材を用いた構造が知られている（特許文献２）。燃料としては、特許文献１に示したメタノールの他、水素吸蔵合金や水素ボンベに格納された水素を利用することが研究されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４６０９２号公報
【特許文献２】特表２００６−５２０９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、平面状に複数の単セルを直列に接続する構造を有する燃料電池では、単セル間を絶縁する基材に隣接する単セル間を直列に接続する導電部を形成するのが困難であり、大量生産の障害となっていた。
【０００６】
特許文献１では、導電繊維と絶縁繊維を編み込んだ織物状の基材を用いられているが、投影面積あたりの発電に寄与しない繊維部分の比率が大きいため、十分な発電性能が得られていない。投影面積あたりの発電に寄与しない繊維部分の比率を下げるためには、電解質膜を保持可能な範囲内で基材を構成する導電繊維の間隔や絶縁繊維の間隔を広げる必要がある。また、セル性能のばらつきを小さくし、安定した発電特性を得るためには、カソードおよびアノードを発電有効部分に精度よく形成する必要がある。このため、基材の形状や寸法の維持性を高めることが不可欠となっている。
【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、単セルが平面状に配列された燃料電池の形状安定性を向上させて発電性能を向上させつつ、安価に製造することができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、複合膜である。当該複合膜は、互いに離間して併設された複数の繊維状の導電部材と、複数の導電部材と交差して織り込まれ、互いに離間して併設された複数の繊維状の絶縁部材とを有する基材と、隣接する導電部材の間に形成された開口部を埋めるように基材に設けられた電解質膜と、電解質膜の一方の面に互いに離間して形成されている複数のカソード触媒層と、カソード触媒層に電解質膜の他方の面に互いに離間して形成され、隣接するカソード触媒層とそれぞれ対応して形成されている複数のアノード触媒層と、を備え、基材を平面視したときに、隣接するカソード触媒層のうち一方のカソード触媒層の一部と、他方のカソード触媒に対応して形成されたアノード触媒層の一部とが重畳する重畳領域を有し、導電部材が重畳領域に設けられ、導電部材によって重畳領域のカソード触媒層と、当該カソード触媒層に隣接して設けられたカソード触媒層に対応して形成されたアノード触媒層とが電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
この態様の複合膜によれば、十分な発電有効面積を確保しつつ、基材の形状安定性を高めることができる。基材を構成する導電部材がインターコネクタとして機能するため、導電部材および絶縁部材を織り込むだけでインターコネクタを改めて作製する必要がない。このため、基材ひいては燃料電池を安価に大量生産することができる。
【００１０】
上記態様の複合膜において、導電部材と絶縁部材とが交差する部分において、導電部材と絶縁部材とが溶着されていてもよい。また、複数の導電部材と交差して織り込まれ、互いに離間して併設された複数の繊維状の電解質保持部材をさらに備え、電解質膜の中に電解質保持部材が埋め込まれていてもよい。この場合に、導電部材と電解質保持部材とが交差する部分において、導電部材と電解質保持部材とが溶着されていてもよい。また、各導電部材に沿って繊維状の溶着部材が設けられており、溶着部材を介して導電部材と絶縁部材とが溶着されていてもよい。
【００１１】
また、カソード触媒層およびアノード触媒層が長方形であり、隣接するカソード触媒層の一方のカソード触媒層の長辺に沿った領域と、当該カソード触媒層に隣接して設けられたカソード触媒層に対応して形成されたアノード触媒層の長辺に沿った領域とが導電部材により電気的に接続されていてもよい。導電部材の繊維方向に沿った方向の基材の開口部の幅は、絶縁部材の径以上であってもよい。
【００１２】
本発明の他の態様は燃料電池である。当該燃料電池は、上述したいずれかの態様の複合膜を有することを特徴とする。
【００１３】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、単セルが平面状に配列された燃料電池の形状安定性を向上させて発電性能を向上しつつ、安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。
【図２】実施の形態１の複合膜を構成する基材の構成を示す要部平面図である。
【図３】図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図３（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図３（Ｃ）は図２のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。図３（Ｄ）は図２のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。
【図４】図４（Ａ）は図２のＥ−Ｅ’線に沿った断面図である。図４（Ｂ）は図２のＦ−Ｆ’線に沿った断面図である。図４（Ｃ）は図２のＧ−Ｇ’線に沿った断面図である。
【図５】実施の形態２の複合膜を構成する基材の構成を示す要部平面図である。
【図６】図６（Ａ）は図５のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図６（Ｂ）は図５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図６（Ｃ）は図５のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。図６（Ｄ）は図５のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る燃料電池１０の構成を示す分解斜視図である。燃料電池１０は、複合膜１２、カソード用ハウジング７０およびアノード用ハウジング７２を備える。
【００１８】
カソード用ハウジング７０およびアノード用ハウジング７２は、燃料電池１０の筐体を構成している。カソード用ハウジング７０は、後述する膜電極接合体２０のカソード側に設けられている。カソード用ハウジング７０には、外部から空気を取り込むための空気取入口７１が設けられている。カソード用ハウジング７０と膜電極接合体２０のカソード面との間に、空気が流通する空気室が形成されている。一方、アノード用ハウジング７２は、膜電極接合体２０のアノード側に設けられている。アノード用ハウジング７２と膜電極接合体２０のアノード面との間に、燃料貯蔵用の燃料ガス室が形成されている。なお、アノード用ハウジング７２に燃料供給口（図示せず）を設置することにより、燃料カートリッジなどから燃料を適宜補充可能である。
【００１９】
カソード用ハウジング７０およびアノード用ハウジング７２に用いられる材料としては、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂が挙げられる。
【００２０】
複合膜１２は、基材１４、複数の膜電極接合体２０および補強部材６０を含む。
【００２１】
基材１４および膜電極接合体２０の詳細については後述する。基材１４の周囲には、シート状の補強部材６０が設けられている。補強部材６０を設置することにより、基材１４の形状安定性が高められている。補強部材６０としては、剛性が高く、電気的絶縁性を有する材料が好ましく、たとえば、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートのシート材、またはこれらのシート材を組み合わせた多層ラミネートシートが挙げられる。補強部材６０の表面には、配線６２、６４が形成されている。配線６２は直列接続された膜電極接合体２０のカソードに接続され、配線６４は直列接続された膜電極接合体２０のアノードに接続されている。
【００２２】
図２は、複合膜１２を構成する基材１４の構成を示す要部平面図である。図３（Ａ）は、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図３（Ｂ）は、図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図３（Ｃ）は図２のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。図３（Ｄ）は図２のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。また、図４（Ａ）は図２のＥ−Ｅ’線に沿った断面図である。図４（Ｂ）は図２のＦ−Ｆ’線に沿った断面図である。図４（Ｃ）は図２のＧ−Ｇ’線に沿った断面図である。
【００２３】
なお、図２では、電解質膜が省略され、カソード触媒層２４の一部が基材１４に重ね合わせて図示されている。
【００２４】
基材１４は、導電部材３０、絶縁部材３２および電解質保持部材３４を含む。膜電極接合体２０は、電解質膜２２、カソード触媒層２４、アノード触媒層２６を含む。
【００２５】
本実施の形態では、複数の導電部材３０が所定の間隔で互いに離間して併設されている。複数の導電部材３０は互いに平行な位置関係にあることがより好ましい。各導電部材３０は、繊維状の導体によって形成されている。導電部材３０としては、カーボン繊維などのカーボン材料や、金線などの金属材料が挙げられる。なお、本実施の形態では、導電部材３０として導電性の単繊維（単線）が例示されているが、導電部材３０は複数の導電性の単繊維を束にした繊維束であってもよい。導電部材３０が単繊維の場合の繊維径は、たとえば、５００μｍである。
【００２６】
また、本実施の形態では、複数の絶縁部材３２が所定の間隔で互いに離間し、かつ導電部材３０と交差する位置関係で併設されている。複数の絶縁部材３２は互いに平行な位置関係にあることがより好ましい。また、絶縁部材３２は導電部材３０と直交する位置関係にあることがより好ましい。各絶縁部材３２は、繊維状の絶縁体によって形成されている。絶縁部材３２は、絶縁性を有する材料が繊維状になっていれば特に限定されないが、合成繊維が好適である。特に、絶縁部材３２として、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。これにより、絶縁部材３２と導電部材３０との交差部分において絶縁部材３２と導電部材３０とを熱溶着することが可能となり、絶縁部材３２および導電部材３０の形状安定性を高めることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、絶縁部材３２として絶縁性の単繊維が例示されているが、絶縁部材３２は複数の絶縁性の単繊維を束にした繊維束であってもよい。絶縁部材３２が単繊維の場合の繊維径は、たとえば、２００μｍである。
【００２８】
図２乃至図４に示すように、導電部材３０と絶縁部材３２とは、交互に編み込まれている。これにより、各導電部材３０は波状にうねっている。より詳しくは、図２の平面視で、導電部材３０と絶縁部材３２との交差部分において、導電部材３０が絶縁部材３２の上になる部分と、導電部材３０が絶縁部材３２の下になる部分とが交互に存在している（図３（Ｃ）、図３（Ｄ）参照）。このように、絶縁部材３２は、主に、導電部材３０を波状にうねらせるとともに、導電部材３０の配置を維持する骨格としての機能を担っている。
【００２９】
さらに、本実施の形態では、複数の電解質保持部材３４が設けられている。電解質保持部材３４は、隣接する絶縁部材３２の間に絶縁部材３２と並行して設けられている。また、各電解質保持部材３４は、導電部材３０と交差しており、電解質保持部材３４と導電部材３０とは、交互に編み込まれている。複数の電解質保持部材３４は互いに平行な位置関係にあることがより好ましい。また、電解質保持部材３４は導電部材３０と直交する位置関係にあることがより好ましい。本実施の形態では、隣接する絶縁部材３２の間に２本の絶縁部材３２が設置されているが、隣接する絶縁部材３２の間に設けられる絶縁部材３２の本数は２本に限定されない。
【００３０】
各電解質保持部材３４は、繊維状の絶縁体によって形成されている。電解質保持部材３４は、絶縁性を有する材料が繊維状になっていれば特に限定されないが、合成繊維が好適である。特に、絶縁部材３２として、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。これにより、電解質保持部材３４と導電部材３０との交差部分において電解質保持部材３４と導電部材３０とを熱溶着することが可能となり、電解質保持部材３４および導電部材３０の形状安定性を高めることができる。
【００３１】
なお、絶縁部材３２および電解質保持部材３４は、芯部分がたとえばＰＰで形成され、外周部分がＰＥで形成された二重構造の繊維であってもよい。これによれば、絶縁部材３２および電解質保持部材３４が自己溶着性を有するため、絶縁部材３２と導電部材３０との交差部分の溶着性、または電解質保持部材３４と導電部材３０との交差部分の溶着性を向上させることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、電解質保持部材３４として絶縁性の単繊維が例示されているが、電解質保持部材３４は複数の絶縁性の単繊維を束にした繊維束であってもよい。電解質保持部材３４の径は、絶縁部材３２の径より細くなっており、電解質保持部材３４が単繊維の場合の繊維径は、たとえば、２０μｍである。電解質保持部材３４は、電解質膜２２の中に埋め込まれており、電解質膜２２を保持する機能を担う。このため、電解質保持部材３４の径は、電解質膜２２の厚さより小さいことが望ましい。電解質保持部材３４を電解質膜２２に埋め込むことにより、電解質保持部材３４の周りの電解質膜２２にプロトンが迂回することができるため、電解質保持部材３４によって発電に有効な領域が無駄になることが抑制される。
【００３３】
上述した導電部材３０、絶縁部材３２および電解質保持部材３４が編み込まれることにより基材１４が構成されている。絶縁部材３２および電解質保持部材３４のうち、少なくとも一方を熱可塑性樹脂で形成し、基材１４を形成した後、絶縁部材３２と導電部材３０との交点部分、または／および電解質保持部材３４と導電部材３０との交点部分を熱溶着することにより、基材１４の目崩れを抑制することができる。
【００３４】
導電部材３０の繊維方向に沿った方向の基材１４の開口部の幅は、絶縁部材３２の径（幅）より大きいことが好ましい。これによれば、基材１４における開口部の比率を高めることができ、ひいては発電に有効な領域の面積比率を増大させることができる。絶縁部材３２同士の間隔は、電解質膜２２を形成可能な範囲でより広いことが望ましく、たとえば、０．５〜１．５μｍである。これによれば、電解質溶液の表面張力により開口部に電解質膜２２を成膜可能であり、かつ、基材１４における開口部の比率をより高めることができる。このような構成を採用することにより、本実施の形態では、基材１４の投影面積全体に対して開口部の総面積が占める比率が５０％以上に高められている。これにより、発電に有効な領域の面積が増大するため、燃料電池１０の出力向上を図ることができる。
【００３５】
電解質膜２２は、基材１４の全面に形成されている。より詳しくは、電解質膜２２により、基材１４の開口部分が埋められている。電解質保持部材３４は電解質膜２２の中央部分に埋め込まれている。これにより、電解質膜２２の形状安定性が高められている。
【００３６】
電解質膜２２は、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、カソード触媒層２４とアノード触媒層２６との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。電解質膜２２は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料によって形成され、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基又はカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（デュポン社製：登録商標）１１２などが挙げられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどが挙げられる。電解質膜２２の厚さは、たとえば１０〜２００μｍである。
【００３７】
電解質膜２２は、ナフィオン溶液などの電解質溶液に、上述した導電部材３０、絶縁部材３２および電解質保持部材３４が編み込まれた基材１４を浸漬した後、乾燥処理を施すことにより形成することができる。このとき、基材１４に電解質保持部材３４が編み込まれていることにより、電解質保持部材３４を基点として電解質溶液を表面張力により保持する効果が得られる。
【００３８】
カソード触媒層２４は、電解質膜２２の一方の面に互いに離間して形成されている。各カソード触媒層２４は矩形状（短冊状）であり、隣接するカソード触媒層２４では、カソード触媒層２４の長辺同士が対向している。カソード触媒層２４には、酸化剤として空気が供給される。
【００３９】
アノード触媒層２６は、電解質膜２２の他方の面に互いに離間して形成され、各アノード触媒層２６は上述したカソード触媒層２４とそれぞれ対応して設けられている。各アノード触媒層２６は矩形状（短冊状）であり、隣接するアノード触媒層２６では、アノード触媒層２６の長辺同士が対向している。アノード触媒層２６には燃料ガスとして水素が供給される。
【００４０】
カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６は、イオン交換樹脂ならびに触媒粒子、場合によって炭素粒子を有する。
【００４１】
カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６が有するイオン交換樹脂は、触媒粒子と電解質膜２２とを接続し、両者間においてプロトンを伝達する役割を持つ。このイオン交換樹脂は、電解質膜２２と同様の高分子材料から形成されてよい。触媒金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体が挙げられる。また触媒を担持する場合には炭素粒子として、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどを用いてもよい。なお、カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６の厚さは、それぞれ、たとえば１０〜４０μｍである。
【００４２】
このように、一対のカソード触媒層２４とアノード触媒層２６との間に電解質膜が２２が狭持されることにより単セルが構成され、各単セルは水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。
【００４３】
電解質膜２２の面方向と垂直な方向において、隣接するアノード触媒層２６のうち一方のアノード触媒層２６の一部が、他方のアノード触媒層２６に対応して形成されたカソード触媒層２４の一部と重畳している。以下、隣接するアノード触媒層２６のうち一方のアノード触媒層２６の一部と、他方のアノード触媒層２６に対応して形成されたカソード触媒層２４の一部とが重畳している領域を重畳領域Ｒと呼ぶ。すなわち、膜電極接合体２０を構成するアノード触媒層２６とカソード触媒層２４とが電解質膜２２を介して対向する発電有効領域と、重畳領域Ｒとが存在している。
【００４４】
導電部材３０は、上記重畳領域Ｒに設けられている。より具体的には、導電部材３０は上述したように波状になっており、絶縁部材３２との交差部分において、導電部材３０が電解質膜２２のカソード側に露出し、カソード触媒層２４と接触する箇所と、電解質膜２２のアノード側に露出し、導電部材３０がアノード触媒層２６と接触する箇所とが存在している。また、本実施の形態では、導電部材３０と電解質保持部材３４との交差部分において、導電部材３０が電解質膜２２のカソード側に露出し、カソード触媒層２４と接触する箇所と、導電部材３０が電解質膜２２のアノード側に露出し、アノード触媒層２６と接触する箇所とが存在している。当該構成により、隣接する膜電極接合体２０に関して、一方の膜電極接合体２０のカソード触媒層２４と、他方の膜電極接合体２０のアノード触媒層２６とが導電部材３０により電気的に接続されている。これにより、隣接する膜電極接合体２０が直列に接続される。このように、導電部材３０は、隣接する単セル同士を直列に接続するための、いわゆるインタコネクタとしての機能を担っている。直列接続されたセルの一方の端部に位置する膜電極接合体２０のカソード触媒層２４に図１に示した配線６２が接続され、直列接続されたセルの他方の端部に位置する膜電極接合体２０のアノード触媒層２６に図１に示した配線６４が接続されることにより、各セルで発電された電力が外部に供給可能になっている。
【００４５】
導電部材３０が長方形の発電有効領域の長辺部分に沿って設けられているため、発電有効領域で生じた電子が導電部材３０に到達するまでの経路が短くなっている。このため、各膜電極接合体２０における抵抗損失が低減されるため、電気化学反応により生じた電子の集電性を高めることができる。
【００４６】
本実施の形態によれば、十分な発電有効面積を確保しつつ、基材１４としての形状安定性を高めることができる。基材を構成する導電部材がインターコネクタとして機能するため、導電部材、絶縁部材および電解質保持部材を織り込むだけでインターコネクタを改めて作製する必要がない。このため、基材ひいては燃料電池を安価に大量生産することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る燃料電池の構成は、後述する基材１４の構成を除き、実施の形態１と同様である。
【００４８】
図５は、実施の形態２の燃料電池に用いられる基材１４の構成を示す要部平面図である。図６（Ａ）は図５のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図６（Ｂ）は図５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図６（Ｃ）は図５のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。図６（Ｄ）は図５のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。
【００４９】
本実施の形態の基材１４では、導電部材３０が導電性の複数の単繊維により構成されている。さらに、各導電部材３０に沿って溶着部材３６が設けられている。溶着部材３６は絶縁性の繊維であり、絶縁部材３２と同様な材料により形成される。溶着部材３６の繊維径は、たとえば２０μｍである。溶着部材３６を介して導電部材３０と絶縁部材３２とが溶着されており、導電部材３０と絶縁部材３２との溶着性が高められている。このため、実施の形態１の基材１４と同様な効果が得られることに加えて、基材１４の形状安定性をさらに高めることができる。
【００５０】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  燃料電池、１２  複合膜、１４  基材、２０  膜電極接合体、２２  電解質膜、２４  カソード触媒層、２６  アノード触媒層、３０  導電部材、３２  絶縁部材、３４  電解質保持部材、３６  溶着部材、６０  補強部材、６２  配線、６４  配線、７０  カソード用ハウジング、７２  アノード用ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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