(57)【要約】【課題】液体燃料を用いた燃料電池において、燃料電池セルへの燃料の供給を安定化させる。【解決手段】燃料電池１は、燃料極１３と、空気極１６と、これらに挟持された電解質膜１７とを有する膜電極接合体２を具備する。膜電極接合体２には、燃料収容部４と流路５を介して接続された燃料分配機構３から燃料が供給される。燃料分配機構３は、複数の燃料排出孔２２を有し、それらの各燃料排出孔２２は、周長Ｌが同断面積Ｓの真円の周長Ｌ０より大きい断面形状を有する。【選択図】図４
2010170813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体と；
前記膜電極接合体の前記燃料極側に配置され、前記燃料極の複数個所に対して燃料を分配供給する複数の燃料排出孔を有する燃料分配機構と；
液体燃料を収容すると共に、前記燃料分配機構と流路を介して接続された燃料収容部とを具備し、
前記燃料分配機構の各燃料排出孔は、周長Ｌが同断面積Ｓの真円の周長Ｌ０より大きい断面形状を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池において、
前記燃料分配機構は、前記液体燃料が前記流路を介して流入する燃料注入孔と、前記燃料注入孔と前記複数の燃料排出孔とを接続する燃料通路とをさらに備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池において、
前記燃料通路は、前記燃料極の面方向に枝状に伸びる細管を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の燃料電池において、
前記燃料排出孔の周長Ｌと前記真円の周長Ｌ０との比（Ｌ／Ｌ０）が、１．０〜１．４であることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の燃料電池において、
前記断面積Ｓは、０．５ｍｍ２以下であることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の燃料電池において、
前記液体燃料と前記燃料排出孔内周面との濡れ角が４５°以下であることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の燃料電池において、
前記燃料分配機構が、樹脂または炭素材料で構成されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の燃料電池において、
前記各燃料排出孔の下方に、前記液体燃料を一時的に貯留する断面積が前記各燃料排出孔の断面積より小さい液溜部を設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の燃料電池において、
前記液体燃料はメタノール燃料であることを特徴とする燃料電池。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池において、
前記メタノール燃料は、メタノール濃度が８０％以上のメタノール水溶液または純メタノールであることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体燃料を用いた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら携帯用電子機器の電源に燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することが可能であるという特徴を有している。このため、燃料電池を小型化できれば、携帯用電子機器の電源として極めて有利なシステムといえる。
【０００３】
直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯用電子機器の電源として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、また燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。
【０００４】
これらのうち、内部気化型等のパッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して特に有利である。パッシブ型ＤＭＦＣにおいては、例えば燃料極、電解質膜および空気極を有する膜電極接合体（燃料電池セル）を、樹脂製の箱状容器からなる燃料収容部上に配置した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。燃料収容部から気化した燃料を直接燃料電池セルに供給する場合、燃料電池の出力の制御性を高めることが重要となるが、現状のパッシブ型ＤＭＦＣでは必ずしも十分な出力制御性は得られていない。
【０００５】
一方、ＤＭＦＣの燃料電池セルと燃料収容部とを流路を介して接続することが検討されている（例えば、特許文献２参照。）。燃料収容部から供給された液体燃料を燃料電池セルに流路を介して供給することによって、流路の形状や径等に基づいて液体燃料の供給量を調整することができる。ただし、流路からの液体燃料の供給構造によっては、燃料電池セルに対する燃料の供給が十分かつ安定に行われないおそれがある。
【０００６】
燃料電池セルへの燃料の供給状態を改善する技術として、例えば特許文献３に、燃料供給流路表面を親水化することにより、その毛管力を高めることが記載されている。しかし、親水化処理するだけでは燃料の供給を十分に安定化させることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００５−１１２１７２号パンフレット
【特許文献２】特表２００５−５１８６４６号公報
【特許文献３】特開２００７−２１４０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、燃料電池の小型化等を損なうことなく、燃料電池セルへの燃料の供給を十分に安定化することができる燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る燃料電池は、燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体の前記燃料極側に配置され、前記燃料極の複数個所に対して燃料を分配供給する複数の燃料排出孔を有する燃料分配機構と、液体燃料を収容すると共に、前記燃料分配機構と流路を介して接続された燃料収容部とを具備し、前記燃料分配機構の各燃料排出孔は、周長Ｌが同断面積Ｓの真円の周長Ｌ０より大きい断面形状を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る燃料電池によれば、周長Ｌが同断面積Ｓの真円の周長Ｌ０より大きい断面形状を有する燃料排出孔から燃料極に対して燃料が供給されるため、燃料電池の小型化等を損なうことなく、燃料の燃料電池セルへの供給を十分に安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による燃料電池の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す燃料電池で使用した燃料分配機構の内部構造を透視して示す平面図である。
【図３】図１に示す燃料電池で使用した燃料分配機構の燃料排出孔の断面形状例を示す平面図である。
【図４】図１に示す燃料電池で使用した燃料分配機構の要部を拡大して示す（ａ）断面図および（ｂ）平面図である。
【図５】図１に示す燃料電池の一変形例を示す断面図である。
【図６】図１に示す燃料電池の他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態による燃料電池の構成を示す断面図である。図１に示す燃料電池１は、起電部を構成する燃料電池セル２と、この燃料電池セル２に燃料を供給する燃料分配機構３と、液体燃料を収容する燃料収容部４と、これら燃料分配機構３と燃料収容部４とを接続する流路５とから主として構成されている。
【００１３】
燃料電池セル２は、アノード触媒層１１とアノードガス拡散層１２とを有するアノード（燃料極）１３と、カソード触媒層１４とカソードガス拡散層１５とを有するカソード（空気極／酸化剤極）１６と、アノード触媒層１１とカソード触媒層１４とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜１７とから構成される膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）を有している。
【００１４】
アノード触媒層１１やカソード触媒層１４に含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層１１にはメタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層１４にはＰｔやＰｔ−Ｎｉ等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。
【００１５】
電解質膜１７を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料が挙げられる。ただし、プロトン伝導性の電解質膜１７はこれらに限られるものではない。
【００１６】
アノード触媒層１１に積層されるアノードガス拡散層１２は、アノード触媒層１１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層１１の集電体も兼ねている。カソード触媒層１４に積層されるカソードガス拡散層１５は、カソード触媒層１４に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層１４の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層１２およびカソードガス拡散層１５は多孔質基材で構成されている。
【００１７】
アノードガス拡散層１２およびカソードガス拡散層１５には、必要に応じて導電層（図示なし）が積層される。これらの導電層としては、例えばＡｕ、Ｎｉのような導電性金属材料からなる多孔質層（例えばメッシュ）または箔体、多孔質膜、薄膜、あるいはステンレス鋼（ＳＵＳ）等の導電性金属材料にＡｕ等の良導電性金属を被覆した複合材等が用いられる。
【００１８】
燃料電池セル（ＭＥＡ）２上にはカバープレート１８が積層され、このカバープレート１８と電解質膜１７との間、および電解質膜１７と燃料分配機構３との間には、それぞれゴム製のＯリング１９が介在されている。Ｏリング１９によって燃料電池セル（ＭＥＡ）２からの燃料漏れや酸化剤漏れが防止される。
【００１９】
図示を省略したが、カバープレート１８は酸化剤である空気を取入れるための開口を有している。カバープレート１８とカソード１６との間には、必要に応じて保湿層や表面層が配置される。保湿層はカソード触媒層１４で生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制すると共に、カソード触媒層１４への空気の均一拡散を促進するものである。表面層は空気の取入れ量を調整するものであり、空気の取入れ量に応じて個数や大きさ等が調整された複数の空気導入口を有している。
【００２０】
燃料収容部４には、燃料電池セル２に対応した液体燃料が収容されている。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料収容部４には燃料電池セル２に応じた液体燃料が収容される。
【００２１】
燃料電池セル２のアノード１３側には、燃料分配機構３が配置されている。燃料分配機構３は配管のような液体燃料の流路５を介して燃料収容部４と接続されている。燃料分配機構３には燃料収容部４から流路５を介して液体燃料が導入される。流路５は燃料分配機構３や燃料収容部４と独立した配管に限られるものではない。例えば、燃料分配機構３と燃料収容部４とを積層して一体化する場合、これらを繋ぐ液体燃料の流路であってもよい。燃料分配機構３は流路５を介して燃料収容部４と接続されていればよい。
【００２２】
燃料分配機構３は、液体燃料が流路５を介して流入する少なくとも１個の燃料注入孔２１と、液体燃料やその気化成分を排出する複数の燃料排出孔２２とを有する燃料分配板２３を備えている。燃料分配板２３を形成する材料としては、液体燃料が浸透せず、かつ液体燃料に侵食されない材料であれば、特に限定されず、種々の材料を使用することができる。具体的には、例えば樹脂、炭素材料、金属等が挙げられる。
【００２３】
燃料分配板２３の内部には、図２に示すように、液体燃料の通路として機能する細管２５が設けられている。細管２５は燃料極の面方向に枝状に伸びており、その一端（始端部）は燃料注入孔２１に接続されている。細管２５は、途中で複数に分岐しており、これら分岐した細管２５の各終端部に燃料排出孔２２がそれぞれ設けられている。燃料排出孔２２の個数は２個以上であればよいが、燃料電池セル２の面内における燃料供給量を均一化する上で、０．１〜１０個／ｃｍ２の燃料排出孔２２が存在するように形成することが好ましい。燃料排出孔２２の個数が０．１個／ｃｍ２未満であると、燃料電池セル２に対する燃料供給量を十分に均一化することができない。燃料排出孔３２の個数を１０個／ｃｍ２を超えて形成しても、それ以上の効果が得られない。また、細管２５は例えば内径が０．０５〜５ｍｍの貫通孔であることが好ましい。
【００２４】
燃料注入孔２１から燃料分配機構３に導入された液体燃料は、燃料通路として機能する細管２５を介して複数の燃料排出孔２２にそれぞれ導かれ、アノード１３の複数個所に向けて排出される。燃料分配機構３とアノード１３との間に、例えば液体燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離体（図示せず）を配置してもよい。これによって、燃料電池セル２のアノード１３に液体燃料の気化成分が供給される。気液分離体は、各燃料排出孔２２に配置してもよい。
【００２５】
各燃料排出孔２２は、燃料分配板２３のアノード１３と対向する面に開口している。そして、各燃料排出孔２２は、毛管力を有し、かつその毛管力で液体燃料をアノード１３に向けて安定して排出することができるように、周長Ｌが同断面積の真円の周長Ｌ０より大きくなる断面形状を有する孔で形成されている。このような条件を満足する断面形状としては、例えば多角形状、片部または角部に切欠き部を持つ多角形状等が挙げられ、具体的には、例えば図３（ａ）に示すような矩形状（図面は、正方形状）、図３（ｂ）に示すような十字状、図３（ｃ）に示すような星形状等が例示される。
【００２６】
燃料排出孔２２の毛管力を高め、アノード１３に対する燃料供給の安定化を図る上で、燃料排出孔２２の断面形状は、その周長Ｌとその断面積に該当する真円の周長Ｌ０との比（Ｌ／Ｌ０）が１．０〜１．４の範囲にある形状であることが好ましい。比（Ｌ／Ｌ０）が１．０未満であると、アノード１３への燃料供給を十分に安定化することができない。逆に、比（Ｌ／Ｌ０）が１．４を超えても、効果はあまり変わらない。
【００２７】
また、燃料排出孔２２の断面積Ｓは、０．５ｍｍ２以下であることが好ましく、０．１〜０．５ｍｍ２であることがより好ましい。断面積Ｓが０．５ｍｍ２を超えると、毛管力が低下し、アノード１３への燃料供給を十分に安定化することができない。
【００２８】
各燃料排出孔２２は、その断面の大きさおよび形状が高さ方向に必ずしも均一である必要はなく、内周面を、断面の大きさがアノード１３側に向かって徐々に拡大するような傾斜（テーパ）面とすることも可能である。但し、傾斜（テーパ）角があまり大きくなると、毛管力が低下し、アノード１３への燃料供給を十分に安定化することができない。傾斜角は８°以下であることが好ましい。
【００２９】
燃料排出孔２２の毛管力は、燃料排出孔２２の内周面と液体燃料との濡れ角θによっても影響を受ける。毛管力を高め、アノード１３に対する燃料供給の安定化を図る上で、濡れ角θは、４５°以下であることが好ましい。濡れ角θが４５°を超えると、毛管力が低下し、アノード１３への燃料供給を十分に安定化することができない。この濡れ角θは３０°以下であることがより好ましい。
【００３０】
濡れ角θは、燃料分配機構３（少なくとも燃料排出孔２２を構成する部分）の材料そのものの変更、燃料分配機構３の製造時のガラス転移温度の変更等で調整することができる。また、可能であれば燃料排出孔２２の内周面に親水化処理または撥水化処理を施すことによっても調整することができる。親水化処理の方法としては、例えばプラズマ処理、オゾン処理、フレーム処理、レーザ処理、電子線の照射、イオン注入、イオンビームの照射等を用いることができる。また、撥水化処理の方法としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオリエチレン等のフッ素系樹脂でコーティングする方法を用いることができる。
【００３１】
なお、各燃料排出孔２２の下方、細管２５に連通する部分に、図４（ａ）の断面図、その平面図である図４（ｂ）に示すように、断面積が各燃料排出孔２２の断面積（燃料排出孔２２の内周面が傾斜面からなる場合は、その断面積が最小となる最下部の断面積）より小さく、それ故液体燃料が一時的に貯留される液溜部２６を設けることができる。液溜部２６を設けることにより、アノード１３に対する燃料供給をより安定化することが可能になる。液溜部２６は、断面積が燃料排出孔２２の断面積より小さければ、その形状等は特に限定されない。液溜部２６は、例えば、排出口側から確認した断面積が０．０１ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００３２】
燃料分配機構３から放出された燃料は、上述したように燃料電池セル２のアノード１３に供給される。燃料電池セル２内において、燃料はアノードガス拡散層１２を拡散してアノード触媒層１１に供給される。液体燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層１１で下記（１）式に示すメタノールの内部改質反応が生じる。なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層１４で生成した水や電解質膜１７中の水をメタノールと反応させて（１）式の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  …（１）
【００３３】
この反応で生成した電子（ｅ−）は集電体を経由して外部に導かれ、いわゆる電気として携帯用電子機器等を動作させた後、カソード１６に導かれる。また、（１）式の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ＋）は電解質膜１７を経てカソード１６に導かれる。カソード１６には酸化剤として空気が供給される。カソード１６に到達した電子（ｅ−）とプロトン（Ｈ＋）は、カソード触媒層１４で空気中の酸素と下記（２）式にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成する。
６ｅ−＋６Ｈ＋＋（３／２）Ｏ２  →  ３Ｈ２Ｏ  …（２）
【００３４】
上述した燃料電池１の発電反応を安定して生起させるためには、燃料分配板２３のアノード１３と対向する面に開口させた複数の燃料排出孔２２から、液体燃料を安定して排出させることが重要である。本実施形態においては、上述したように、燃料排出孔２２を周長Ｌが同断面積の真円の周長Ｌ０より大きくなる断面形状を有する孔で形成している。このような燃料排出孔２２は、毛管力のみで液体燃料をアノード１３に向けて安定して排出することができる。したがって、燃料電池の小型化等を損なうことなく、燃料電池セルへの燃料の供給を十分に安定化することができる。
【００３５】
ここで、第１の実施形態の具体例（実施例１〜８）として、その内周面の液体燃料に対する濡れ角θがいずれも３０°で、表１に示すような各種断面形状を有する燃料排出孔２２を形成した燃料分配機構３を有する燃料電池１を作製した。なお、燃料電池セル（ＭＥＡ）２の大きさは４０×８０ｍｍとし、液体燃料には純メタノールを使用した。また、比較例（比較例１〜６）として、燃料排出孔２２を表１に示すような断面形状を有する燃料排出孔に変えた以外は実施例と同一構成の燃料電池を作製した。
【００３６】
これらの燃料電池の燃料排出孔における液体燃料の吸上げ高さを測定した。測定は、次のような方法で行った。すなわち、燃料分配機構３と同一の材料を用い、同一の燃料排出孔を１個形成して、試験用燃料分配機構を作製する。この試験用燃料分配機構に純メタノールを加圧せずに供給し、試験用燃料分配機構の側面より液体燃料供給後の吸い上げられた液体燃料の燃料排出孔端面から液面の最大高さまでを測定する。試験用燃料分配機構は、側面から液面を測定可能な大きさとする。
【００３７】
結果を表１に併せ示す。なお、吸上げ高さは、比較例１における吸上げ高さに対する比で示した。実施例１においては、吸上げ高さが上限（吸上げ高さ比として１．１８）に達し、それ以上の測定が不可能であったことから「≧１．１８」と表記した。
【００３８】
【表１】
2010170813.tif 000003
表１から明らかなように、実施例の燃料電池はいずれも、同断面積の比較例の燃料電池に比べ、液体燃料の吸上げ効果に優れていた。
【００３９】
次に、燃料排出孔２２の内周面の液体燃料に対する濡れ角θが８０°となる材料を用いた以外は、実施例１および実施例６とそれぞれ同一構成の燃料電池（実施例９および実施例１０）を作製した。これらの実施例９および実施例１０の燃料電池について、上記の場合と同様にして、燃料電池の燃料排出孔における液体燃料の吸上げ高さを測定し、比較例１における吸上げ高さに対する比を求めた。結果を表２に示す。なお、表２には、実施例１および実施例６の燃料電池の測定結果も併せ示した。
【００４０】
【表２】
2010170813.tif 000004
【００４１】
表２から明らかなように、濡れ角θが８０°の実施例９および実施例１０に比べ、濡れ角θが３０°の実施例１および実施例６の燃料電池は、液体燃料の吸上げ効果により優れていた。
【００４２】
上述した第１の実施形態においては、燃料分配機構３はその内部に設けられた細管２５により燃料を複数の燃料排出孔２２に分配している。このような構造の燃料分配機構３を使用することによって、燃料注入孔２１から燃料分配機構３内に流入した液体燃料を方向や位置にかかわりなく、複数の燃料排出孔２２に均等に分配することができる。
【００４３】
また、細管２５で燃料注入孔２１と複数の燃料排出孔２２とを接続することによって、燃料電池１の特定箇所により多くの燃料を供給するような設計が可能となる。例えば、装置装着上の都合から燃料電池１の半分の放熱がよくなってしまうような場合、従来では温度分布が生じてしまい、平均出力の低下が避けられない。これに対して、細管２５の形成パターンを調整し、予め放熱のよい部分に燃料排出孔２２を密に配置することによって、その部分での発電に伴う発熱を多くすることができる。これによって、面内の発電度合いを均一化することができ、出力低下を抑制することが可能となる。
【００４４】
このように燃料注入孔２１と複数の燃料排出孔２２とを細管２５で接続した燃料分配機構３は、燃料電池セルへの燃料の均一化を図る上で優れているが、図５に示すように、燃料分配機構３は、その内部に設けられた空隙部２７から複数の燃料排出孔２２に分配する構造としてもよい。
【００４５】
図５に示す燃料分配機構３は、液体燃料が流路５を介して流入する少なくとも１個の燃料注入孔２１と、液体燃料やその気化成分を排出する複数の燃料排出孔２２とを有する燃料分配板２３Ａを備えている。燃料分配板２３Ａの内部には、燃料注入孔２１から導かれた液体燃料の通路となる空隙部２７が設けられている。複数の燃料排出孔２２は燃料通路として機能する空隙部２７にそれぞれ接続されている。
【００４６】
燃料注入孔２１から燃料分配機構３に導入された液体燃料は空隙部２７に入り、この燃料通路として機能する空隙部２７を介して複数の燃料排出孔２２にそれぞれ導かれる。
【００４７】
また、燃料分配機構３とアノード１３との間に、例えば図６に示すように多孔体２８を挿入することができる。図６は、図１に示す燃料電池１に多孔体２８を用いた例である。多孔体２８の構成材料としては各種樹脂が使用され、多孔質状態の樹脂フィルム等が多孔体２８として用いられる。このような多孔体２８を配置することによって、アノード１３に対する燃料供給量をより一層平均化することができる。すなわち、燃料分配機構３の燃料排出孔２２から排出された液体燃料は一旦多孔体２８に吸収され、多孔体２８の内部で面内方向に拡散する。この後、多孔体２８からアノード１３に燃料が供給されるため、燃料供給量をより一層平均化することが可能となる。多孔体２８は複数の多孔膜を積層して配置してもよい。
【００４８】
上述した第１の実施形態において、液体燃料を燃料収容部１４から燃料分配機構３まで送る機構は特に限定されるものではない。例えば、使用時の設置場所が固定される場合には、重力を利用して液体燃料を燃料収容部４から燃料分配機構３まで落下させて送液することができる。また、多孔体等を充填した流路５を用いることによって、毛細管現象で燃料収容部４から燃料分配機構３まで送液することができる。さらに、燃料収容部４を加圧しその圧力により液体燃料を燃料収容部４から燃料分配機構３へ送液することができる。
【００４９】
また、燃料収容部４から燃料分配機構３への送液は、流路５に介挿させたポンプで実施してもよい。このポンプは、燃料収容部４から燃料分配機構３に液体燃料を送液する目的でのみ使用されるポンプである。このようなポンプで必要時に液体燃料を送液することによって、燃料供給量の制御性を高めることができる。ポンプの種類は特に限定されるものではないが、少量の液体燃料を制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリーベーンポンプ、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。ロータリーベーンポンプはモータで羽を回転させて送液するものである。電気浸透流ポンプは電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアフラムポンプは電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。これらのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアフラムポンプを使用することがより好ましい。
【００５０】
上述した実施形態の燃料電池１は、各種の液体燃料を使用した場合に効果を発揮し、液体燃料の種類や濃度は限定されるものではない。ただし、複数の燃料排出孔２２を有する燃料分配機構３の特徴がより顕在化するのは燃料濃度が濃い場合である。このため、上記実施形態の燃料電池１は、濃度が８０％以上のメタノールを液体燃料として用いた場合に、その性能や効果を特に発揮することができる、したがって、上記実施形態は濃度が８０％以上のメタノールを液体燃料として用いた燃料電池に適用することが好ましい。
【００５１】
なお、本発明は液体燃料を使用した各種の燃料電池に適用することができる。また、燃料電池の具体的な構成や燃料の供給状態等も特に限定されるものではなく、ＭＥＡに供給される燃料の全てが液体燃料の蒸気、全てが液体燃料、または一部が液体状態で供給される液体燃料の蒸気等、種々形態に本発明を適用することができる。実施段階では本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。さらに、上記実施形態に示される複数の構成要素を適宜に組合せたり、また実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除する等、種々の変形が可能である。本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５２】
１…燃料電池、２…燃料電池セル（ＭＥＡ）、３…燃料分配機構、４…燃料収容部、５…流路、１１…アノード触媒層、１２…アノードガス拡散層、１３…アノード（燃料極）、１４…カソード触媒層、１５…カソードガス拡散層、１６…カソード（空気極）、１７…電解質膜、２１…燃料注入孔、２２…燃料排出孔、２３，２３Ａ…燃料分配板、２５…細管、２６…液溜部、２７…空隙部。
【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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