(57)【要約】【課題】導電性接着層が形成された電流集電体を用いることにより、燃料電池の電流集電体と膜電極接合体との結合構造が堅固になって信頼性のある電流集電が可能となり、燃料及び空気が円滑に供給されるように開口部を形成することにより、小型化が可能となるステック及びこれを用いた燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】水素が燃料として供給され、空気中の酸素と反応して電気エネルギーを生成する燃料電池のスタックであって、電解質膜と、電解質膜の両面に形成される一対の電極とを含む膜電極接合体、及び、膜電極接合体の両面に形成される一対の電流集電体、を含み、電流集電体は絶縁性ポリマーフィルム、及び、ポリマーフィルムと膜電極接合体との間に介在された導電性接着層を含むスタックである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素が燃料として供給され、空気中の酸素と反応して電気エネルギーを生成する燃料電池のスタックであって、
電解質膜と、前記電解質膜の両面に形成される一対の電極とを含む膜電極接合体、及び、
前記膜電極接合体の両面に形成される一対の電流集電体、を含み、
前記電流集電体は、
絶縁性ポリマーフィルム、及び、
前記ポリマーフィルムと前記膜電極接合体との間に介在される導電性接着層、
を含む、スタック。
【請求項２】
前記導電性接着層は、
接着性エポキシと、
金属パウダー及び金属ワイヤのうち少なくとも一つと、
を含む、請求項１に記載のスタック。
【請求項３】
前記ポリマーフィルムは、フレキシブルな材質で形成される、請求項１または２に記載のスタック。
【請求項４】
前記ポリマーフィルムと前記導電性接着層との間に介在される金属パッドをさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のスタック。
【請求項５】
前記金属パッドは、金を含む材質で形成される、請求項４に記載のスタック。
【請求項６】
前記電極は複数の単位電極で構成され、
前記金属パッドは前記単位電極の形状に対応して複数の単位パッドで構成される、請求項４または５に記載のスタック。
【請求項７】
前記単位パッドにはそれぞれ前記電流集電体の外側に突出した端子が形成される、請求項６に記載のスタック。
【請求項８】
前記電流集電体には複数の開口部が形成される、請求項１から７のいずれか１項に記載のスタック。
【請求項９】
前記電流集電体の外側に形成される一対のエンドプレートをさらに含む、請求項８に記載のスタック。
【請求項１０】
燃料が供給される側の前記エンドプレートには蛇行状のスリットが形成され、
燃料が供給される側の前記電流集電体の開口部は前記スリットに対応する形状である、請求項９に記載のスタック。
【請求項１１】
空気が供給される側の前記エンドプレートには空気が通過する孔が形成され、
空気が供給される側の前記電流集電体の開口部は前記孔に対応する形状である、請求項９または１０に記載のスタック。
【請求項１２】
前記孔は矩形である、請求項１１に記載のスタック。
【請求項１３】
前記電流集電体と前記膜電極接合体との間に介在され、前記電流集電体と前記膜電極接合体との間を密閉するガスケットをさらに含む、請求項１から１２のいずれか１項に記載のスタック。
【請求項１４】
水素が燃料として供給され、空気中の酸素と反応して電気エネルギーを生成する燃料電池スタックと、
前記スタックに水素を含む燃料を供給する燃料供給部と、
前記スタックに空気を供給する空気供給部と、
を含む燃料電池発電システムであって、
前記燃料電池スタックは、
電解質膜と、前記電解質膜の両面に形成される一対の電極とを含む膜電極接合体、及び、
前記膜電極接合体の両面に形成される一対の電流集電体、を含み、
前記電流集電体は、
絶縁性ポリマーフィルム、及び、
前記ポリマーフィルムと前記膜電極接合体との間に介在される導電性接着層、
を含む、燃料電池発電システム。
【請求項１５】
前記導電性接着層は、
接着性エポキシと、
金属パウダー及び金属ワイヤのうち少なくとも一つと、
を含む、請求項１４に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１６】
前記ポリマーフィルムは、フレキシブルな材質で形成される、請求項１４または１５に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１７】
前記ポリマーフィルムと前記導電性接着層との間に介在される金属パッドをさらに含む、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１８】
前記金属パッドは、金を含む材質で形成される、請求項１７に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１９】
前記電極は複数の単位電極で構成され、
前記金属パッドは前記単位電極の形状に対応して複数の単位パッドで構成される、請求項１７または１８に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２０】
前記単位パッドにはそれぞれ前記電流集電体の外側に突出した端子が形成される、請求項１９に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２１】
前記電流集電体には複数の開口部が形成される、請求項１４から２０のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２２】
前記電流集電体の外側に形成される一対のエンドプレートをさらに含む、請求項２１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２３】
燃料が供給される側の前記エンドプレートには蛇行状のスリットが形成され、
燃料が供給される側の前記電流集電体の開口部は前記スリットに対応する形状である、請求項２２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２４】
空気が供給される側の前記エンドプレートには、空気が通過する孔が形成され、
空気が供給される側の前記電流集電体の開口部は前記孔に対応する形状である、請求項２２または２３に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２５】
前記孔は矩形である、請求項２４に記載の燃料電池発電システム。
【請求項２６】
前記電流集電体と前記膜電極接合体との間に介在され、前記電流集電体と前記膜電極接合体との間を密閉するガスケットをさらに含む、請求項１４から２５のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタック及びこれを備えた燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、燃料電池発電システムは、メタノールなどの水素含有燃料と空気などの酸化剤ガスとをガス拡散電極で電気化学的に反応させて電気を生成する発電システムである。これは、電力需要増加により電源確保が難しく、また化石エネルギーの使用による地球環境問題を解決するための未来のクリーンエネルギー源として脚光を浴びている。
【０００３】
燃料電池発電システムは基本的に電気を生成するための単位電池が複数積層されているスタックを有する。スタックの基本構造は、エンドプレートの間に積層された複数の単位電池がボルト及びナットにより締め付けられている構造である。単位電池は、電解質膜の両側面に燃料極及び空気極をそれぞれ備えた膜電極接合体（ＭＥＡ、Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、上記膜電極接合体の両側にそれぞれ位置し、流体流動用チャンネルが形成されているセパレータ、すなわち、バイポーラプレートと、で構成される。
【０００４】
上記バイポーラプレートは、燃料極及び空気極に水素含有燃料及び酸素をそれぞれ供給しながら、燃料極及び空気極からそれぞれ生成される二酸化炭素や水を外部に排出する。
【０００５】
この際、膜電極接合体から発生された電気を集電するための電流集電体が、単位電池の両側最端部に位置するバイポーラプレート（以下、「最外郭バイポーラプレート」と称する）とエンドプレートとの間に介在される。電流集電体は、電気を集電する機能だけでなく、ボルト及びナットを締め付ける際、最外郭プレートの脆性を補強する機能も行う。
【０００６】
近来、フレキシブルな電流集電体を用いているが、この場合、硬い電流集電体に比べて変形しやすいため、スタックの積層構造における層間接続の信頼度が低下するという問題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、導電性接着層が形成された電流集電体を用いることにより堅固な積層構造を形成できるので、信頼性のあるスタック及びこれを備えた燃料電池発電システムを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、水素が燃料として供給され、空気中の酸素と反応して電気エネルギーを生成する燃料電池のスタックであって、電解質膜と、電解質膜の両面に形成される一対の電極とを含む膜電極接合体、及び、膜電極接合体の両面に形成される一対の電流集電体、を含み、電流集電体は、絶縁性ポリマーフィルム、及び、ポリマーフィルムと膜電極接合体との間に介在される導電性接着層、を含むスタックが提供される。
【０００９】
導電性接着層は、接着性エポキシと、金属パウダー及び金属ワイヤのうち少なくとも一つとを含むことができる。ポリマーフィルムはフレキシブルな材質で形成されることができる。
【００１０】
電流集電体はポリマーフィルムと導電性接着層との間に介在された金属パッドをさらに含むことができ、金属パッドは金（Ａｕ）を含む材質で形成されることができる。
【００１１】
電極は複数の単位電極で構成され、金属パッドは単位電極の形状に対応して複数の単位パッドで構成されることができ、単位パッドにはそれぞれ電流集電体の外側に突出した端子が形成されることができる。
【００１２】
電流集電体には複数の開口部が形成されることができ、電流集電体の外側に形成される一対のエンドプレートをさらに含むことができる。
【００１３】
燃料が供給される側のエンドプレートには蛇行状のスリットが形成され、燃料が供給される側の電流集電体の開口部はスリットに対応する形状であることができる。
【００１４】
一方、空気が供給される側のエンドプレートには空気が通過する孔が形成され、空気が供給される側の電流集電体の開口部は孔に対応する形状であることができる。孔は矩形であることができ、電極の面積に対する孔の総面積の割合は６５％であってもよい。
【００１５】
また、電流集電体と膜電極接合体との間に介在され、電流集電体と膜電極接合体との間を密閉するガスケットをさらに含むことができる。
【００１６】
本発明の他の実施形態によれば、水素が燃料として供給され、空気中の酸素と反応して電気エネルギーを生成する燃料電池スタックと、スタックに水素を含む燃料を供給する燃料供給部と、スタックに空気を供給する空気供給部と、を含む燃料電池発電システムであって、燃料電池スタックは、電解質膜と、電解質膜の両面に形成される一対の電極とを含む膜電極接合体、及び、膜電極接合体の両面に形成される一対の電流集電体、を含み、電流集電体は、絶縁性ポリマーフィルム、及び、ポリマーフィルムと膜電極接合体との間に介在される導電性接着層、を含む燃料電池発電システムが提供される。
【００１７】
導電性接着層は、接着性エポキシと、金属パウダー及び金属ワイヤのうち少なくとも一つとを含むことができる。ポリマーフィルムはフレキシブルな材質で形成されることができる。
【００１８】
電流集電体はポリマーフィルムと導電性接着層との間に介在された金属パッドをさらに含むことができ、金属パッドは金を含む材質で形成されることができる。
【００１９】
電極は複数の単位電極で構成され、金属パッドは単位電極の形状に対応して複数の単位パッドで構成されることができ、単位パッドにはそれぞれ電流集電体の外側に突出した端子が形成されることができる。
【００２０】
電流集電体には複数の開口部が形成されることができ、電流集電体の外側に形成される一対のエンドプレートをさらに含むことができる。
【００２１】
燃料が供給される側のエンドプレートには蛇行状のスリットが形成され、燃料が供給される側の電流集電体の開口部はスリットに対応する形状であることができる。
【００２２】
一方、空気が供給される側のエンドプレートには空気が通過する孔が形成され、空気が供給される側の電流集電体の開口部は孔に対応する形状であることができる。孔は矩形であることができ、電極面積に対する孔の総面積の割合は６５％であってもよい。
【００２３】
また、電流集電体と膜電極接合体との間に介在され、電流集電体と膜電極接合体との間を密閉するガスケットをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、導電性接着層が形成された電流集電体を用いることにより、燃料電池の電流集電体と膜電極接合体との結合構造を堅固にすることができるので、信頼性のある電流集電が可能となり、燃料及び空気が円滑に供給されるように開口部を形成することにより、燃料電池発電システムの小型化が可能となる。
【００２５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、本発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態によるスタックの積層構造の一実施例を示す分解図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における膜電極接合体を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における膜電極接合体を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における空気極側の電流集電体を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における空気極側の電流集電体を示す側面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における燃料極側の電流集電体を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における空気極側のエンドプレートを示す平面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における空気極側のエンドプレートの孔の形状及び開口率によるスタックの性能を比較したグラフである。
【図９】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における燃料極側のエンドプレートを示す平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるスタックの一実施例におけるガスケットを示す平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態による燃料電池発電システムを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２８】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本明細書では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
本明細書で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００３０】
以下、本発明に係るスタック及びこれを備えた燃料電池発電システムの好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００３１】
図１は本発明の一実施形態によるスタックの積層構造の一実施例を示す分解図である。図１を参照すると、膜電極接合体１０、ガスケット２０、電流集電体３０，４０、及びエンドプレート５０，６０が示されている。
【００３２】
膜電極接合体１０を中心に、両側にそれぞれガスケット２０、電流集全体３０，４０、エンドプレート５０，６０が順に位置する。膜電極接合体１０は実質的に燃料を用いて電気を発生し、ガスケット２０は燃料及び空気の漏れを防止し、電流集電体３０，４０は膜電極接合体１０から生成された電気を集電する役割を行う。エンドプレート５０，６０は、スタック構造の最外郭からスタックに圧力を加えてスタックの積層構造を完成する。各部材に関する詳細な説明は、以下の図２乃至図９を参照して説明する。
【００３３】
図２は本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における膜電極接合体を示す平面図であり、図３は本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における膜電極接合体を示す側面図である。図２及び図３を参照すると、電解質膜１２及び単位電極１４，１６が示されている。膜電極接合体１０は、燃料を触媒と反応させて実質的に電気を発生させる役割を行い、選択的に水素イオンの透過特性を有する電解質膜１２と、電解質膜の両側に形成された一対の電極、すなわち、燃料極と空気極とで構成される。
【００３４】
水素を燃料として用いる高分子電解質膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）を例に挙げて、各電極から起こる化学反応を説明すると次の通りである。
【００３５】
（化１）
燃料極：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
空気極：（１/２）Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
全反応：Ｈ２＋（１/２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ
【００３６】
以上の反応により電気が発生し、空気極からは水が生じる。上述したように、以上の化学反応は水素を燃料として用いた高分子電解質膜燃料電池から起こる反応であって、燃料電池の類型に応じて各電極から起こる化学反応は多様である。
【００３７】
電極は、電解質膜１２を中心として一つの燃料極及び一つの空気極で構成されるが、図２、図３に示すように、複数の単位電極１４，１６で構成されることもできることは明らかである。燃料極の単位電極１４、空気極の単位電極１６、及び電解質膜１２で構成された単位セル１８は、独立した電池の役割を行うことができる。平板型燃料電池スタックでは、一平面を複数の単位セル１８に分けて各単位セル１８を直列に連結することにより、全体燃料電池の電位差を高めることができる。このような単位セル１８の構造は全体スタック構造に影響を及ぼし、図１に示されたように、単位セル１８の形状から電流集電体３０，４０、ガスケット２０、エンドプレート５０，６０の形状が決定される。
【００３８】
図４は本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における空気極側の電流集電体を示す平面図であり、図５は本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における空気極側の電流集電体を示す側面図であり、図６は本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における燃料極側の電流集電体を示す平面図である。図４乃至図６を参照すると、ポリマーフィルム３２、金属パッド３４、端子３５，４５、導電性接着層３６、及び開口部３８，４８が示されている。
【００３９】
電流集電体３０，４０は、膜電極接合体１０から生成された電気エネルギーを集める装置であって、膜電極接合体１０の燃料極及び空気極のそれぞれに結合して積層構造を形成する。
【００４０】
電流集電体３０，４０は、図５に示すような層状構造を有し、基底層である絶縁性ポリマーフィルム３２に金属パッド３４がコーティングされ、その上に導電性接着層３６が形成される。
【００４１】
ポリマーフィルム３２としては、フレキシブルな材質を用いることができ、例えば、ポリイミドのような耐化学性に優れ、耐熱温度が相対的に高いポリマーフィルムを用いる。
【００４２】
導電性接着層３６は、金属パウダー及び／または金属ワイヤと、接着性エポキシとを混合した導電性接着剤を塗布して形成することができる。金属パウダーや金属ワイヤは、ニッケル（Ｎｉ）や銀（Ａｇ）を含むことができ、接着力及び電気伝導度を考慮して多様な割合でエポキシと混合することができる。
【００４３】
導電性接着層３６だけでも電流が流れるので、電流集電体３０，４０の機能はするが、より信頼度の高い電流集電体３０，４０を実現するためには、図５に示すように、ポリマーフィルム３２上に電気伝導性の高い金属パッド３４を形成し、金属パッド３４上に導電性接着層３６を形成することができる。
【００４４】
金属パッド３４は、金（Ａｕ）のような電気伝導性の高い物質をコーティングして形成することができる。金属パッド３４は、複数の単位パッド３１で構成されることができる。それぞれの単位パッド３１は絶縁性ポリマーフィルム３２により区切られる。
【００４５】
単位パッド３１，４１間を連結する端子３５，４５は突出する形状に形成することができる。空気極側の電流集電体３０と燃料極側の電流集電体４０との間に膜電極接合体１０を介在して互いに対向するように積層すると、対称する位置の空気極側の端子３５と燃料極側の端子４５とが互いに重なり、隣り合う単位セル１８間に直列に連結される。
【００４６】
空気極側の電流集電体３０には、膜電極接合体１０に空気を供給するために開口部３８を形成することができる。開口部３８のサイズ及び形状は、空気極側のエンドプレート５０の孔５８のサイズと関係があり、後述するエンドプレート５０で詳細に説明する。
【００４７】
燃料極側の電流集電体４０には、膜電極接合体１０に燃料である水素を供給するために開口部４８を形成することができる。開口部４８のサイズ及び形状は、燃料極側エンドプレート６０のスリット６８の形状と関係があり、後述するエンドプレート６０で詳細に説明する。
【００４８】
次に、図７乃至図９を参照して、エンドプレートについて説明する。図７は本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における空気極側のエンドプレートを示す平面図であり、図８は本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における空気極側のエンドプレートの孔の形状及び開口率によるスタック性能を比較したグラフであり、図９は本発明の一実施形態によるスタックの一実施例における燃料極側のエンドプレートを示す平面図である。
【００４９】
エンドプレート５０，６０は、電流集電体３０，４０の外側、すなわち、スタック構造の最外郭からスタックの積層構造に適切な圧力を加える役割を行うため、反りが少なく、電気的なショート現象を防止するために絶縁処理されていなければならない。このため、エンドプレート５０，６０にはアルミニウムのような軽い金属を用いることができ、ショートを防止するために酸化膜を形成するか、テフロン（登録商標）コーティングなどで電気的な絶縁処理を行うことができる。
【００５０】
図７には、空気極側のエンドプレート５０に形成されている孔５８が示されている。上記膜電極接合体は酸素を必要とし、酸素を提供するために空気極に空気を注入するが、人工的なポンプを用いる方法は燃料電池の体積を大きくし、騷音が発生するという問題点があった。
【００５１】
このため、平板型スタック構造では、適切な孔５８を形成して大気中の空気が注入されるようにして酸素を供給する。孔５８は大気中の空気を空気極に提供する役割をするため、適当な形状及び開口率で形成される必要がある。開口率とは、膜電極接合体の空気極の単位電極１６のサイズに対する孔５８のサイズを意味する。
【００５２】
図８のグラフを参照すると、孔５８の形状により最大電力に差が生じることが分かる。三角形孔は円形孔や矩形孔に比べて得られる最大電力が小さく、円形孔の場合には最大電力が得られる開口率が小さいため、空気極から発生した水を排水しにくいという問題があり、矩形孔が効率的である。また、矩形孔の場合、６５％程度の開口率から最大電力を得ることができるため、膜電極接合体の空気極の単位電極１６のサイズに対する孔５８のサイズ、すなわち、開口率を６５％にすることが効率的である。
【００５３】
空気極側の電流集電体３０の開口部３８も、孔５８の形状及びサイズに対応するように形成することができる。
【００５４】
図９を参照すると、燃料極側のエンドプレート６０には蛇行状のスリット６８が形成されている。蛇行状とは、図面に示されように、曲がりくねている形状を意味する。蛇行状のスリット６８を用いると、燃料供給孔６４を通して供給される燃料を単位セル１８それぞれに均一に供給することができる。
【００５５】
このようなスリット６８に沿って燃料が移動するので、それに対応する位置に燃料極側の電流集電体４０の開口部４８を形成することができる。開口部の形状はスリットのように蛇行状にしてもよいが、フレキシブルな材質で形成された電流集電体４０の場合には固定の問題があるので、図６に示されたように、曲がる部分には開口部４８を形成せず、長い開口部４８を並んで形成することもできる。
【００５６】
次に、図１０は本発明の一実施形態によるガスケットを示す平面図である。ガスケット２０はスタック構造の必須構成要素ではないが、効率的な電気発生のために、図１に示されたように、膜電極接合体１０と電流集電体３０，４０との間に介在されることができる。ガスケット２０は、スタックから燃料や空気が漏れないように密閉する役割をするため、弾性を有する素材、例えば、テフロン（登録商標）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）などのように耐化学性に優れ、かつ弾性を有する材料が適当である。ガスケット２０は優れた密閉構造のために、図１０に示すように、電流集電体４０の金属パッドが形成されていない部分（図６参照）の全てをガスケット２０で覆うように形成して段差による隙間の発生を防止することができる。
【００５７】
以上、図２乃至図１０を参照して、本発明の一実施例によるスタックの各層状構造を説明した。空気極側のエンドプレート５０の孔５８を通して空気が注入されて空気極に酸素が供給され、燃料極側のエンドプレート６０の燃料供給孔６４を通して注入された燃料がスリット６８に沿って移動して燃料極に水素が供給されて、膜電極接合体１０から電気エネルギーが生成される。生成された電気エネルギーは電流集合体３０，４０により集電されることができる。
【００５８】
上述したスタックを用いて、これを備えた燃料電池発電システムを提供することができる。図１１は本発明の他の実施形態による燃料電池発電システムの概略図であって、スタック１００、燃料供給部２００、空気供給部３００が示されている。燃料供給部２００はスタック１００に水素を含む燃料を供給し、空気供給部３００はスタック１００に酸素を供給する。
【００５９】
燃料供給部２００は燃料電池の燃料である水素を供給する役割をし、水素貯蔵タンクのように水素を直接供給することもでき、水素発生装置であることもできる。水素発生装置はイオン化傾向の異なる電極及び電解質水溶液を備え、金属の酸化反応により得られた電子を用いて水から水素を発生する。
【００６０】
空気供給部３００は燃料電池に酸素を供給する役割をし、空気をスタックに注入するポンプなどを用いることができる。しかし、本実施例では、別途の空気供給装置がなくても酸素を供給できるため、省略可能である。燃料電池発電システムに用いられるスタック１００の構造は上述した内容と同様であるため、これに対する詳細な説明は省略する。
【００６１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６２】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び工程等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「先ず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６３】
１０  膜電極接合体
１２  電解質膜
１４，１６  単位電極
１８  単位セル
２０  ガスケット
３０，４０  電流集全体
３１，４１  単位パッド
３２  ポリマーフィルム
３４  金属パッド
３５，４５  端子
３６  導電性接着層
３８，４８  開口部
５０，６０  エンドプレート
５８  孔
６４  燃料供給孔
６８  スリット
１００  スタック
２００  燃料供給部
３００  空気供給部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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