(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池用の燃料として液体燃料を用いた場合であっても、燃料電池の出力が十分に得られる液体燃料組成物を提供することであり、また、十分な出力の得られる燃料電池発電システム及びその運転方法を提供する。【解決手段】燃料電池用液体燃料として、アセチレングリコール系界面活性剤を含有する液体燃料組成物を使用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料及びアセチレングリコール系界面活性剤を含有することを特徴とする燃料電池用の燃料組成物。
【請求項２】
前記液体燃料は炭素数が１〜３のアルコールおよび水であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用の燃料組成物。
【請求項３】
前記アルコールの含有量は前記燃料に対して１０〜４０質量％であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池用の燃料組成物。
【請求項４】
前記アセチレングリコール系界面活性剤が、下記一般式で表される化合物であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の燃料電池用の燃料組成物。
【化１】
2006252983.tif 000005
式中、０≦ｍ＋ｎ≦５０であり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれアルキル基を表す。
【請求項５】
アノード極とカソード極とで電解質膜を挟んで構成される燃料電池と、液体燃料を貯蔵する燃料容器とを備えてなる燃料電池発電システムにおいて、
前記液体燃料は請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料電池用の燃料組成物であり、且つ、前記アノード極はフッ素系樹脂を含むことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項６】
液体燃料として請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料電池用の燃料組成物を用い、それをフッ素系樹脂を含むアノード極とカソード極とで電解質膜を挟んで構成される燃料電池に直接供給することを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用の燃料組成物並びに燃料電池発電システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池にはいくつもの種類があるが、直接メタノール型燃料電池は、燃料としてのメタノール水溶液を改質して水素ガスを取り出すこと無く、液体のまま直接供給することによって発電できるという特徴を持っている。そのため、燃料をガス化または改質して供給する従来からの固体高分子型燃料電池と比べて、発電システムとしての構造がシンプルで、小型化、軽量化が容易であり、分散型電源、ポータブル電源としての用途が注目されている。
【０００３】
この様な直接メタノール型燃料電池は、電解質膜にプロトン伝導性固体高分子膜を用い、この電解質膜を介して、拡散層となる多孔性カーボンペーパー上に触媒を塗布してなるカソード極とアノード極を接合し、アノード極側には燃料としてのメタノール水溶液を供給するための流路溝を有するアノード極側セパレータが設けられ、カソード極側には酸化剤ガスとしての空気を供給するための流路溝を有するカソード極側セパレータが設けられた構造を取っている（特許文献１参照）。
【０００４】
アノード極にメタノール水溶液を供給し、カソード極に空気を供給すると、アノード極ではメタノールと水との酸化反応によって炭酸ガスが生成すると共に水素イオンと電子が放出され（ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-）、カソード極では電解質膜を通過してきた前記水素イオンと空気との還元反応によって水が生成する（６Ｈ+＋（３／２）Ｏ2＋６ｅ-→３Ｈ2Ｏ）。カソード極とアノード極を繋ぐことにより外部回路に電気エネルギーを得ることができる。従って、直接メタノール燃料電池の全反応は、メタノールと酸素から水と二酸化炭素が生成する反応である。
【０００５】
アノード極で生成した炭酸ガスやカソード極に供給する空気の拡散を向上させるために電極をフッ素系樹脂などの撥水剤で処理することが知られている（特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献３に記載の燃料電池用の燃料組成物は、炭素数が１〜３のアルコールおよび水を含む燃料と界面活性剤を含有するものである。この燃料電池用の燃料組成物は、アルコール水溶液からなる液体燃料に界面活性剤を添加することによって、液体燃料と燃料電池の多孔板内部の毛細管との濡れ性を向上させ、毛細管現象による液体燃料の吸い上げを容易に行って燃料供給を向上させるというもので、液体型燃料電池の起動時間の短縮化を図ることを目的としている。
【特許文献１】特開２００４−３９５５６号公報
【特許文献２】特開平５−２８３０８２号公報
【特許文献３】特開２００１−９３５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料電池の電極を構成する触媒層や集電層の撥水処理は、メタノールと水との酸化反応によって生成する炭酸ガスや、カソード極に供給する空気の拡散を向上させ、ひいては、燃料電池の出力を向上させるために、重要である。しかしながら、燃料電池用の燃料として液体燃料を用いた場合には、燃料である液体と触媒層の界面での濡れ性が損なわれ、十分な出力が得られないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池用の燃料として液体燃料を用いた場合であっても、燃料電池の出力が十分に得られる燃料組成物を提供することであり、また、十分な出力の得られる燃料電池発電システム及びその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は以下の手段により達成することができる。
【００１０】
請求項１に係る燃料電池用の燃料組成物は、液体燃料及びアセチレングリコール系界面活性剤を含有することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る燃料電池用の燃料組成物は、請求項１に記載の燃料電池用の燃料組成物において、前記液体燃料は炭素数が１〜３のアルコールおよび水であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に係る燃料電池用の燃料組成物は、請求項２に記載の燃料電池用の燃料組成物において、前記アルコールの含有量は前記燃料に対して１０〜４０質量％であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に係る燃料電池用の燃料組成物は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の燃料電池用の燃料組成物において、前記アセチレングリコール系界面活性剤が下記一般式で表される化合物であることを特徴とするものである。
【００１４】
【化１】
2006252983.tif 000002
【００１５】
式中、０≦ｍ＋ｎ≦５０であり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれアルキル基を表す。
【００１６】
請求項５に係る燃料電池発電システムは、アノード極とカソード極とで電解質膜を挟んで構成される燃料電池と、液体燃料を貯蔵する燃料容器とを備えてなる燃料電池発電システムにおいて、前記液体燃料は請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料電池用の燃料組成物であり、且つ、前記アノード極はフッ素系樹脂を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に係る燃料電池発電システムの運転方法は、液体燃料として請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料電池用の燃料組成物を用い、それをフッ素系樹脂を含むアノード極とカソード極とで電解質膜を挟んで構成される燃料電池に直接供給することを特徴とするものである。
【００１８】
すなわち、本発明者等は、微細構造を有する燃料電池の電極の場合、液体燃料の電極への浸透は動的表面張力の効果が大きく、液体燃料にアセチレングリコール系界面活性剤を含有させることにより、燃料電池の性能が向上するのではないかと考え、本発明に至った。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃料電池用の燃料組成物を用いることにより、燃料電池の出力が向上する。また、本発明の燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの運転方法によれば、長期間に亘って、高出力を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の燃料電池用の燃料組成物において、燃料はアルコール類、エーテル類、ヒドラジン等を挙げることができる。好ましくは、アルコール類であり、具体的には炭素数が１〜３のアルコールおよび水である。炭素数が１〜３のアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、および１−プロパノールが挙げられる。アルコールの含有量は、アルコールと水とからなる燃料全体に対して１〜８０質量％であることが好ましく、５〜４０質量％であることがより好ましい。アルコールの含有量が１質量％で未満の場合には液体燃料収容容器が大きくなりすぎ、小型化を図ることが困難になる。８０質量％を越えると、燃料を構成する他方の成分である水が減少するため、電池反応が起こりにくくなるおそれがある。燃料の他方の成分である水の含有量は、こうしたアルコールの量に応じて、適宜決定することができる。
【００２１】
本発明においてアセチレングリコール系界面活性剤は、平均分子量が２５０以下であるものが好ましい。また、動的表面張力を４０ｍＮ／ｍ以下に低下するようなものが好ましい。
【００２２】
好ましい化合物としては、下記一般式で表されるアセチレングリコール系界面活性剤が挙げられる。
【００２３】
【化２】
2006252983.tif 000003
【００２４】
式中、０≦ｍ＋ｎ≦５０であり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれアルキル基を表す。
【００２５】
上記式で表される化合物は市販されており、具体的にはオルフィンＹ、サーフィノール８２、サーフィノール１０４、サーフィノール４４０、サーフィノール４６５、サーフィノール４８５、ダイノール６０４（いずれも製造：Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ．Ｉｎｃ．）等がある。これらは単独でまたは２種類以上添加して使用することができる。
【００２６】
本発明の燃料電池用の燃料組成物におけるアセチレングリコール系界面活性剤の添加量は、燃料組成物基準で０．０１〜０．５質量％程度でよく、好ましくは０．４〜０．５質量％である。
【００２７】
本発明の燃料電池用の燃料組成物は、液体燃料とアセチレングリコール系界面活性剤を別々の容器で貯蔵し、燃料電池に供給する直前で両者を混合して供給することもできる。
【００２８】
本発明の燃料組成物に含有されるアルコールの量が、燃料全体の３０質量％を越える場合には、低温（氷点下４０℃）でも凍結しないので、不凍液化剤を配合する必要はないが、アルコールの量が３０質量％以下の場合には、不凍液化剤を配合して、燃料組成物の不凍液化を図ることが好ましい。
【００２９】
不凍液化剤としては、多価アルコール又はその誘導体などを用いることができる。不凍液化剤の添加量は、燃料に対して、０．１質量％から１０質量％の範囲とすることが好ましい。
【００３０】
多価アルコールおよびその誘導体としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジグライム、ポリオキシエチレンのオリゴマー、およびポリオキシプロピレンのオリゴマーなどが挙げられる。
【００３１】
次に、図面を参照して本発明の燃料電池用の燃料組成物を適用する燃料電池について説明する。
【００３２】
図１は、本発明の燃料電池用の燃料組成物を適用する燃料電池の概略図である。図１に示す燃料電池は、基本的には、燃料電池用の燃料組成物２（例えばメタノールと水及び防黴剤又は殺菌剤、また、必要に応じて不凍液化剤）を収容する液体燃料収容容器１、燃料電池スタック本体８、燃料収容容器１から燃料電池スタック本体８へ燃料組成物２を導入する導入管５および燃料導入路６より構成される。通常は、酸化剤ガスを供給するためのファンなどの送吸気機構（図示せず）も設けられる。図示する燃料電池スタック本体８は、燃料極（アノード極ともいう）、酸化剤極（カソード極ともいう）およびこれら両極に挟持された電解質膜を有する起電部を持つ単電池７が、複数積層されたスタックを含む構造である。単電池７は、積層せずに単層で用いることもできる。
【００３３】
図１において、導入管５は毛管現象が働く程度の細管で形成することができる。あるいは、導入管５は燃料組成物２の導入を補助する目的で燃料組成物２を浸透させる多孔質な材料で満たされていてもよい。このような液体浸透材料としては、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、セルロース、フェノール系樹脂などのスポンジ等の多孔質材等を用いることができる。
【００３４】
図示するように、燃料収容容器１は接続部４で導入管５に接続されており、この接続部４は密閉されていることが望まれる。接続部４の密閉が不十分の場合には、燃料が揮発するおそれがあるからである。
【００３５】
導入管５から燃料電池スタック本体８に導入される燃料組成物２は、スタック内部の各単電池７に均等に安定して供給するために、分子ろ過膜３を経て燃料導入路６と呼ばれる燃料保持材に導かれる。
【００３６】
図２は、この単電池７の要部構成を示す断面図である。図示するように、アノード極７２、電解質膜７３、カソード極７４が、燃料浸透層７１と、セパレータ７５の間に配置されて、単電池７が構成されている。
【００３７】
ここで、アノード極７２およびカソード極７４は、燃料組成物２や酸化剤ガスを流通させると共に電子を通すように、導電性の多孔質体で形成されている。また、燃料組成物２を毛管力で電池内に導入するための燃料浸透層７１が設置される。セパレータ７５のカソード極７４と接する面には、酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス供給溝７６を連続溝として設けている。セパレータ７５を酸化剤ガスを流すチャンネルとしての機能を併せ持つものとすることにより、電池の部品点数を減らすことができる。
【００３８】
液体燃料収容容器１から燃料浸透層７１に燃料組成物２を供給する手段としては、例えば燃料電池スタック本体８に燃料導入路６を形成する。燃料導入路６内に導入された燃料組成物２は、毛管力で燃料浸透層７１に供給される。燃料浸透層７１の形態は、燃料組成物２を毛管力で浸透しうるものであれば特に限定されるものではなく、粒子やフィラーからなる多孔質体や、抄紙法等で製造した不織布、繊維を織った織布等を用いることができる。また、燃料浸透層７１は、電解質膜７３に近い方が好ましく、毛管孔径を小さくするなどして毛管力の力が強くなるように設定することが好ましい。
【００３９】
上記セパレータ７５、燃料浸透層７１は、発生した電子を伝導する集電層の機能も果たすように、導電性材料により形成される。また、アノード極７２やカソード極７４と電解質膜７３との間に触媒層を形成してもよいし、アノード極７２やカソード極７４自体を触媒電極としてもよい。触媒電極は、触媒層単独でもよいが、導電性のペーパーやクロス等の支持体の上に触媒層を形成したような多層構造を持つものでもよい。
【００４０】
電解質膜としては、プロトン導電性を有する固体高分子電解質膜が好ましく、スルホン化ポリイミド系高分子電解質膜、フッ素系高分子電解質膜、炭化水素系高分子電解質膜、複合材料等公知のものを採用することができる。例えば炭化水素系高分子電解質材料としては、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレン等のスルホン化エンジニアリングプラスチック系電解質、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルケトン、スルホアルキル化ポリエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリスルホン、スルホアルキル化ポリスルフィド、スルホアルキル化ポリフェニレン等のスルホアルキル化エンジニアリングプラスチック系電解質等がある。
【００４１】
アノード極及びカソード極の触媒としては、公知の触媒を用いることができ、例えば、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、金などの貴金属触媒、白金−ルテニウム、鉄−ニッケル−コバルト−モリブデン−白金などの合金が用いられる。
【００４２】
アノード極及びカソード極の触媒層は、導電性を改善する目的で電子伝導体（導電材）材料を含むことが好ましい。電子伝導体（導電材）としては、特に限定されるものではないが、電子伝導性と耐触性の点から無機導電性物質が好ましく用いられる。なかでも、カーボンブラック、黒鉛質や炭素質の炭素材、あるいは金属や半金属が挙げられる。ここで、炭素材としては、チャネルブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが、電子伝導性と比表面積の大きさの点から好ましく用いられる。特に、白金担持カーボンなどのように、触媒を担持した電子伝導体（導電材）として用いられる。また、触媒層は、プロトン伝導性電解質材料を含むことが好ましい。プロトン導電性を有する固体高分子電解質膜に用いられるイオン導電性を有する電解質であれば特に制限は無く、例えば、フッ素系電解質材料、部分フッ素系電解質材料、炭化水素系電解質材料等が挙げられる。この触媒層における貴金属触媒担持カーボンと高分子電解質の比率は、必要とされる電極特性に応じて適宜決められるべきもので、特に限定されるものではないが、貴金属触媒担持カーボン／高分子電解質の質量比率で５／９５〜９５／５が好ましく、４０／６０〜８５／１５がさらに好ましい。
【００４３】
アノード極及びカソード極の触媒層を支持する支持体、すなわち、電極基材としては、電気抵抗が低く、集電を行えるものであれば、特に限定されることなく用いることが可能である。電極基材の構成材としては、例えば、導電性物質を主とするものが挙げられ、この導電性物質としては、ポリアクリロニトリルからの焼成体、ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒鉛等の炭素材、前述のナノカーボン材料、ステンレススチール、モリブデン、チタン等が挙げられる。
【００４４】
本発明の燃料電池発電システムにおいては、燃料電池のアノード極はフッ素系樹脂を含むが、フッ素系樹脂としては、例えば、
一般式    ＣＦ2＝ＣＦ−（ＯＣＦ2ＣＦＸ）ｍ−Ｏｑ−（ＣＦ2）ｎ−Ａ
（式中、ｍ＝０〜３、ｎ＝０〜１２、ｑ＝０または１、Ｘ＝ＦまたはＣＦ3、Ａ＝スルホン酸型官能基）で表されるフロロビニル化合物とテトラフロロエチレン、ヘキサフロロプロピレン、クロロトリフロロエチレンまたはパーフロロアルキルビニルエーテルの如きパーフロロオレフィンとの共重合体が挙げられる。フロロビニル化合物の好ましい例としては、例えば、ＣＦ2＝ＣＦＯ（ＣＦ2）ａＳＯ2Ｆ、ＣＦ2＝ＣＦＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3）Ｏ（ＣＦ2）ａＳＯ2Ｆ、ＣＦ2＝ＣＦ（ＣＦ2）ｂＳＯ2Ｆ、ＣＦ2＝ＣＦ（ＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3））ｃＯ（ＣＦ2）2ＳＯ2Ｆ（ここに、ａ＝１〜８、ｂ＝０〜８、ｃ＝１〜５の整数）を挙げることができる。
【００４５】
本発明においては、また、アノード極以外の触媒層、触媒層を支持する支持体に撥水性向上のための撥水性付与剤を含ませることができる。撥水性付与剤としては、テフロン（登録商標）の様なポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体等の含フッ素樹脂が挙げられる。
【００４６】
また、アノード極やカソード極の触媒層、触媒層を支持する支持体等のアノード極やカソード極を構成する層には、酸化チタンのような抗菌作用を持つ化合物を含有させることができる。
【００４７】
燃料電池への液体燃料の供給方法としては、毛管力を用いたパッシブ型あるいはポンプ等の送液手段を用いたアクティブ型のいずれでもよい。高出力を求める場合は、アクティブ型が好ましく、またカソード極側も酸化剤である酸素乃至は空気を送るポンプ等の原料供給手段を持つことが好ましい。燃料供給速度は燃料電池の電極の大きさにより適宜決められるものである。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例により本発明についてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。
【００４９】
（実施例１）
［触媒担持カーボンの作製］
（カソード極用白金担持カーボン）
アセチレンブラック９ｇ、純水２００ｇを混合する。次いで、白金として１ｇの塩化白金酸水溶液を添加して、６０℃に昇温する。温度が一定になった後に、２ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム溶液でｐＨ１０に調整して、３質量％ヒドラジン溶液を滴下して塩化白金酸の還元を行った。還元終了後にガラスフィルターでろ過洗浄し、乾燥することで白金担持カーボンを得た。このカーボンの白金担持量は２０質量％であった。
【００５０】
（アノード極用白金ルテニウム担持カーボン）
カソード極用白金担持カーボンの作製と同様にしてアノード極用白金ルテニウム担持カーボンを作製した。ただし、この場合は白金として１ｇの塩化白金酸水溶液の代わりに、白金として１．２ｇの塩化白金酸およびルテニウムとして１ｇの塩化ルテニウムの水溶液を用いて、白金−ルテニウム担持カーボン粉末を得た。このカーボンの白金担持量は２０質量％であった。
【００５１】
［電極用ペーストの作製］
（アノード極用ペースト−１の作製）
白金−ルテニウム担持カーボン粉末、蒸留水、６０質量％テフロン（登録商標）分散液、５質量％ナフィオン溶液（アルドリッチ社製）、を固形分としてテフロン（登録商標）量が１２質量％となるように混合し、超音波で均一に分散させてアノード極用ペースト−１を作製した。
【００５２】
（アノード極用ペースト−２の作製）
アノード極用ペースト−１の作製において、固形分としてテフロン（登録商標）量が８質量％となるように混合した以外は、アノード極用ペースト−１の作製と同様にしてアノード極用ペースト−２を作製した。
【００５３】
（アノード極用ペースト−３の作製）
アノード極用ペースト−１の作製において、固形分としてテフロン（登録商標）量が０質量％となるように混合した以外は、アノード極用ペースト−１の作製と同様にしてアノード極用ペースト−２を作製した。
【００５４】
（カソード極用ペーストの作製）
アノード極用ペースト−１の作製において、白金−ルテニウム担持カーボン粉末を白金担持カーボン粉末に代えた以外は、アノード極用ペースト−１の作製と同様の操作を行い、カソード極用ペーストを作製した。
【００５５】
［触媒層を支持する支持体の作製］
（撥水処理カーボンペーパーの作製）
空隙率７５％、厚み０．４ｍｍのカーボンペーパーをテフロン（登録商標）分散液ＰＴＦＥ３１−Ｊ（三井デュポンフロロケミカル社製）に浸漬し、表面に０．５ｍｇ／ｃｍ2のテフロン（登録商標）を被着して、撥水処理カーボンペーパーを作製した。
【００５６】
［電極の作製］
（アノード極−１の作製）
上記で作製した撥水処理カーボンペーパーの表面に、上記で作製したアノード極用ペースト−１を白金量が３．０ｍｇとなるように均一に塗布し、窒素雰囲気下８０℃で１時間乾燥しアノード極−１を作製した。
【００５７】
（アノード極−２の作製）
上記で作製した撥水処理カーボンペーパーの表面に、上記で作製したアノード極用ペースト−２を白金量が３．０ｍｇとなるように均一に塗布し、窒素雰囲気下８０℃で１時間乾燥しアノード極−２を作製した。
【００５８】
（アノード極−３の作製）
上記で作製した撥水処理カーボンペーパーの表面に、上記で作製したアノード極用ペースト−３を白金量が３．０ｍｇとなるように均一に塗布し、窒素雰囲気下８０℃で１時間乾燥しアノード極−３を作製した。
【００５９】
（カソード極の作製）
上記で作製した撥水処理カーボンペーパーの表面に、上記で作製したカソード極用ペーストを白金量が３．０ｍｇとなるように均一に塗布し、窒素雰囲気下８０℃で１時間乾燥しアノード極を作製した。
【００６０】
［電解質膜−電極接合体の作製］
（電解質膜−電極接合体−１の作製）
上記で作製したアノード極−１及びカソード極でナフィオン１１２膜（デュポン社製）を挟持した。これらを、１４０℃で５分間、１００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でホットプレスして接合し、起電部である電解質膜−電極接合体−１を作製した。
【００６１】
（電解質膜−電極接合体−２の作製）
上記で作製したアノード極−２及びカソード極でナフィオン１１２膜（デュポン社製）を挟持した。これらを、１４０℃で５分間、１００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でホットプレスして接合し、起電部である電解質膜−電極接合体−２を作製した。
【００６２】
（電解質膜−電極接合体−３の作製）
上記で作製したアノード極−３及びカソード極でナフィオン１１２膜（デュポン社製）を挟持した。これらを、１４０℃で５分間、１００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でホットプレスして接合し、起電部である電解質膜−電極接合体−３を作製した。
【００６３】
［燃料電池の作製］
（燃料電池−１の作製）
上記で得られた電解質膜−電極接合体−１と燃料浸透層としてのカーボン多孔質板（空隙率４０％、）とを積層し、酸化剤ガス供給溝を設けたカソード極側セパレータとしてのホルダーとアノード極側のホルダーの間に配置して燃料電池−１を作製した。
【００６４】
（燃料電池−２の作製）
電解質膜−電極接合体−１に代えて電解質膜−電極接合体−２を用いた以外は、燃料電池−１の作製と同様にして燃料電池−２を作製した。
【００６５】
（燃料電池−３の作製）
電解質膜−電極接合体−１に代えて電解質膜−電極接合体−３を用いた以外は、燃料電池−１の作製と同様にして燃料電池−３を作製した。
【００６６】
［燃料電池の性能評価］
温度６０℃、大気圧下における燃料の流速を２ｍｌ／分、空気の流速を１０ｍｌ／分とした条件で、アノード極側に表１に示す燃料組成物を供給し、カソード極側に空気を供給して電流電圧特性を測定した。
【００６７】
評価は以下の方法により行った。
【００６８】
コントロール：燃料としては、メタノールを１０質量％含有する水−メタノール溶液（界面活性剤を含有しない）を用いた。
【００６９】
比較：燃料としては、メタノールを１０質量％含有する水−メタノール溶液（表１に記載の比較の界面活性剤を０．１質量％含有）を用いた。
【００７０】
本発明：燃料としては、メタノールを１０質量％含有する水−メタノール溶液（表１に記載のアセチレングリコール系界面活性剤を０．１質量％含有）を用いた。
【００７１】
動的表面張力は、動的表面張力は動的表面張力計ＢＰ−Ｄ４（協和界面科学社製）を用いて気泡生成速度を６個／秒として測定した。
【００７２】
燃料電池を３５℃の恒温室内に設置して、５０時間連続して発電を行った。発電初期と、発電開始３０時間後、発電開始５０時間後における電圧０．４Ｖでの電流密度を測定し、電池性能の評価を行った。
【００７３】
結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
2006252983.tif 000004
【００７５】
表１の結果から、本発明の燃料電池用の燃料組成物を用いることにより、燃料電池の出力が向上していることが明らかである（表１の初期の電池性能の結果より。）。
【００７６】
また、本発明の燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの運転方法によれば、長期間に亘って、高出力を維持することができることも明らかである（液体燃料として、本発明試料１及び２、燃料電池として燃料電池１及び２を用いた３０時間後及び５０時間後の電池性能の結果より。）。
【００７７】
（実施例２）
単電池として実施例１で作製した燃料電池−１を１０個積層して燃料電池スタック本体を作製し、燃料電池スタック本体を図１に示すようにセットした。実施例１と同様に、５種類の液体燃料を適用して実験を行った。実施例１の単電池で得られた結果と同様な傾向が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の燃料電池用の燃料組成物を適用する燃料電池の概略図である。
【図２】単電池の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  液体燃料収容容器
２  燃料組成物
３  分子ろ過膜
４  接続部
５  導入管
６  燃料導入路
７  単電池
７１  燃料浸透層
７２  アノード極
７３  電解質膜
７４  カソード極
７５  セパレータ
７６  酸化剤ガス供給溝
８  燃料電池スタック本体
【図１】
2006252983.tif 000006
【図２】
2006252983.tif 000007