(57)【要約】【課題】簡単な構成で、電気化学反応により燃料極触媒面で発生し、液体燃料中に供給された気体を速やかに排出することができる燃料極セパレータ、および、かかる燃料極セパレータを備え、安定した性能を発揮する燃料電池を提供すること。【解決手段】燃料電池１は、電解質膜２と、この電解質膜２の一方の面側に設けられた燃料極３と、燃料極３の電解質膜２と反対側に設けられた燃料極セパレータ６と、電解質膜２の他方の面側に設けられた空気極４と、この空気極４の電解質膜２と反対側に設けられた空気極セパレータ７とを備えるセル１０を有している。燃料極セパレータ６は、液体燃料を溝（流路）６１を介して燃料極３に供給するとともに、電気化学反応により燃料極触媒面で発生し、溝６１に供給された気体を、孔６２を介してセル１０（溝６１）から排出するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料の電気化学反応を電気発生のプロセスに有する燃料電池に用いられ、前記燃料電池が備える燃料極側に設けられる燃料極セパレータであって、
前記燃料極側に設けられた流路と、該流路に連通し、かつ、前記燃料極と反対側の面で開放する複数の孔とを有し、
前記液体燃料を前記流路を介して前記燃料極に供給するとともに、前記液体燃料の電気化学反応によって発生し、前記流路に供給された気体を、前記孔を介して前記流路から排出するように構成されていることを特徴とする燃料極セパレータ。
【請求項２】
前記孔の平均孔径は、１〜２０μｍである請求項１に記載の燃料極セパレータ。
【請求項３】
前記燃料極と反対側の面を垂直な方向から見たとき、当該燃料極セパレータ全体の面積に対する前記孔の開口が占める面積の比率は、１０〜３０％である請求項１または２に記載の燃料極セパレータ。
【請求項４】
厚さ方向の少なくとも一部に、隣接する空孔同士が連通する多孔質な部分を有している請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料極セパレータ。
【請求項５】
前記孔の内面の少なくとも前記燃料極側の部分に、撥水処理が施されている請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料極セパレータ。
【請求項６】
集電体としての機能を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料極セパレータ。
【請求項７】
前記液体燃料は、メタノール水溶液である請求項１ないし６のいずれかに記載の燃料極セパレータ。
【請求項８】
電解質膜と、
該電解質膜の一方の面側に設けられた燃料極と、
該燃料極の前記電解質膜と反対側に設けられた請求項１ないし７のいずれかに記載の燃料極セパレータと、
前記電解質膜の他方の面側に設けられた空気極と、
該空気極の前記電解質膜と反対側に設けられた空気極セパレータとを備えるセルを有す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、燃料極セパレータおよび燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料と酸化剤ガスをセル内で電気化学的に反応させることにより、電力を発生させるものである。
燃料電池の最小構成はセルと呼ばれる。このセルは、一般に、電気化学反応の場である燃料極（負極）および空気極（正極）と、電気化学反応で発生するイオンの伝導体である電解質膜と、燃料極側および空気極側にそれぞれ設けられセパレータとで構成されている。
そして、燃料極側に設けられるセパレータには、燃料を燃料極に供給するための流路が形成されている。
【０００３】
ここで、燃料として液体燃料を用いる燃料電池では、液体燃料の電気化学反応により発生する気体が、前記流路に蓄積することにより流路を閉塞して、液体燃料をセル内に供給およびセル内から排出することが困難となるという問題がある。
このような現象は、特に粘度の高い液体燃料を用いた場合や、微細な流路で液体燃料を供給する場合において生じる傾向が高い。
そこで、電解質膜と、燃料極が備える触媒層との境界部において、電解質膜または触媒層に、液体燃料を供給するための流路を形成して、気体成分が流路に貯留するのを防止したセルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、このような構成のセルでは、電解質膜と触媒層との間に流路が存在するため、触媒層と電解質膜と液体燃料とが接触する３相界面の面積が減少する。このため、電気化学反応の効率が大きく低下するという問題がある。
また、他のセルとして、燃料極に隣接するようにして配設されたプレートに、燃料用流路と排気用流路を設け、さらに、燃料極の燃料用流路に対抗する領域に液体浸透性と気体難透過性を有する拡散層を形成し、燃料極の排気用流路に対応する領域に気体透過性を有する拡散層を形成したものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
このセルでは、燃料極で発生した二酸化炭素が、選択的に排気用流路に排出されるように構成されている。
ところが、このような構成のセルでは、構成が複雑となるばかりか、燃料極のうち、排気用流路に対応する領域において液体燃料が供給され難くなり、実際に電気化学反応に寄与できる電極面積が小さくなるため、電極面積あたりの電池出力が低下するという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５６８５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１７５８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構成で、電気化学反応により燃料極触媒面で発生し、液体燃料中に供給された気体を速やかに排出することができる燃料極セパレータ、および、かかる燃料極セパレータを備え、安定した性能を発揮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】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の燃料極セパレータは、液体燃料の電気化学反応を電気発生のプロセスに有する燃料電池に用いられ、前記燃料電池が備える燃料極側に設けられる燃料極セパレータであって、
前記燃料極側に設けられた流路と、該流路に連通し、かつ、前記燃料極と反対側の面で開放する複数の孔とを有し、
前記液体燃料を前記流路を介して前記燃料極に供給するとともに、前記液体燃料の電気化学反応によって発生し、前記流路に供給された気体を、前記孔を介して前記流路から排出するように構成されていることを特徴とする。
これにより、簡単な構成で、液体燃料中で発生した気体を速やかに排出することができる燃料極セパレータが得られる。
【０００９】
本発明の燃料極セパレータでは、前記孔の平均孔径は、１〜２０μｍであることが好ましい。
孔を介した気体の排出がより確実になされるとともに、液体燃料の孔を介した排出がより確実に防止される。
本発明の燃料極セパレータでは、前記燃料極と反対側の面を垂直な方向から見たとき、当該燃料極セパレータ全体の面積に対する前記孔の開口が占める面積の比率は、１０〜３０％であることが好ましい。
これにより、気体を孔を介して効率よく排出することができるとともに、セルの機械的強度の低下等を防止することができる。
【００１０】
本発明の燃料極セパレータでは、厚さ方向の少なくとも一部に、隣接する空孔同士が連通する多孔質な部分を有していることが好ましい。
これにより、燃料極セパレータの気体透過性および液体透過性を多様に調整できるので、より幅広い種類の液体燃料および気体に対する対応が可能となる。
本発明の燃料極セパレータでは、前記孔の内面の少なくとも前記燃料極側の部分に、撥水処理が施されていることが好ましい。
これにより、燃料極セパレータの燃料極側の面において、液体燃料と気体とが確実に分離され、液体燃料が孔を介して漏れるのをより確実に防止できる。
本発明の燃料極セパレータでは、集電体としての機能を有することが好ましい。
これにより、燃料極で発生した電荷を、効率よく外部回路に取り出すことができる。
【００１１】
本発明の燃料極セパレータでは、前記液体燃料は、メタノール水溶液であることが好ましい。
燃料電池として、メタノール水溶液を液体燃料とし、メタノール水溶液を直接セルに供給するダイレクトメタノール燃料電池を構築することにより、システム全体の小型化および軽量化を図ることができる。したがって、このようなメタノールダイレクト燃料電池は、特に、携帯機器用の用途に好適に適用される。
【００１２】
本発明の燃料電池は、電解質膜と、
該電解質膜の一方の面側に設けられた燃料極と、
該燃料極の前記電解質膜と反対側に設けられた本発明の燃料極セパレータと、
前記電解質膜の他方の面側に設けられた空気極と、
該空気極の前記電解質膜と反対側に設けられた空気極セパレータとを備えるセルを有することを特徴とする。
これにより、安定した性能を発揮する燃料電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の燃料極セパレータおよび燃料電池を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の燃料電池の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の燃料電池の第１実施形態を示す縦断面図、図２は、図１に示す燃料電池が有する電極接合体の分解斜視図である。
なお、以下では、図１中、上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」として説明する。
【００１４】
図１に示す燃料電池１は、液体燃料の電気化学反応を電気発生のプロセスに有するものであり、電解質膜２と、電解質膜２の両側に設けられた燃料極３および空気極４とで構成される膜電極接合体５と、膜電極接合体５の燃料極３側に設けられた燃料極セパレータ６および空気極４側に設けられた空気極セパレータ７とを備えるセル１０を有している。
なお、燃料電池１は、セル１０を１つ、または、出力要求に応じて、複数個を電気的に接続して構成される。
【００１５】
電解質膜２は、例えばプロトン（Ｈ＋）の伝導体として機能する有機高分子材料膜等で構成されている。
この有機高分子材料膜の構成材料としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸系樹脂のようなイオン交換樹脂、カルボン酸系フッ素樹脂、ポリテトラフロロエチレン等が挙げられる。
【００１６】
このうち、パーフルオロアルキルスルホン酸系樹脂を主材料として構成される高分子材料膜としては、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（デュポン社製）やＦｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）等を用いることができる。
また、電解質膜（固体電解質膜）２は、燃料極３および空気極４の両側から一部はみ出すように、その平面積が各電極３、４の平面積より大きく設定されている。
電解質膜２の一方の面側には、燃料極３が設けられている。この燃料極３の電解質膜２側の面には、燃料極触媒層３２が設けられており、燃料極３は、この燃料極触媒層３２を支持し、電気化学反応で発生した電子を外部に取り出す役割を有する。
【００１７】
燃料極３は、液体燃料や液体燃料の電気化学反応により発生する気体（例えば二酸化炭素等）等を拡散する拡散層としての機能を有するため、例えば、カーボンペーパーのような導電性を有する多孔質体に撥水性物質を付与したもの、スチールウール、アルミニウム（Ａｌ）等で構成されるメッシュ状の金属フォーム、スポンジチタン等の多孔性金属材料等で構成するのが好ましい。これにより、燃料極３は、液体燃料の電気化学反応で発生する気体の外部排出性が向上するとともに、集電体としての機能を付与することができる。
【００１８】
燃料極触媒層３２は、液体燃料の電気化学反応を促進する触媒を含有する層であり、例えばカーボン粉末のような導電性粉末に、貴金属触媒が担持されて構成される。
貴金属触媒としては、例えば、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１９】
なお、燃料極触媒層３２に担持させる貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）−ルテニウム（Ｒｕ）合金が好ましく、この白金−ルテニウム合金における白金とルテニウムとのモル比（Ｐｔ／Ｒｕ）は、１：１０〜１０：１程度であるのが好ましい。
また、燃料極触媒層３２に担持される貴金属触媒の量は、１〜１５ｍｇ／ｃｍ２程度であるのが好ましい。
【００２０】
電解質膜２の他方の面側（燃料極３と反対側）には、空気極４が設けられている。この空気極４の電解質膜２側の面には、空気極触媒層４２が設けられている。
空気極触媒層４２は、空気極４において酸素（酸化剤）の還元反応を促進する触媒を含有する層である。
この空気極触媒層４２には、燃料極触媒層３２と同様のものを用いることができる。
なお、空気極触媒層４２に担持させる貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）が好ましい。
また、空気極触媒層４２に担持される貴金属触媒の量は、０．１〜１０ｍｇ／ｃｍ２程度であるのが好ましい。
このような燃料極３および空気極４が、それぞれ、図２に示すように、電解質膜２の異なる面に接合され、一体化することにより膜電極接合体５が構成されている。この接合は、ホットプレス等の方法により行うことができる。
【００２１】
空気極４の電解質膜２と反対側には、空気極セパレータ７が設けられている。
この空気極セパレータ７には、空気極４側の面に、複数の溝７１がストライプ状に形成されている。この溝７１は、空気極４に空気を供給するための流路として機能する。
溝７１の一方の端部から導入された空気は、溝７１から空気極４内に拡散し、所定の電気化学反応に供される。そして、空気極４において、電気化学反応により発生した水の一部や未反応の空気（酸素）は、溝７１の他方の端部からセル１０外に排出される。
空気極セパレータ７の構成材料としては、例えば、グラファイト、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金、ステンレス鋼、シリコン、ガラス等が挙げられる。
【００２２】
また、燃料極３の電解質膜２と反対側には、燃料極セパレータ６が設けられている。
この燃料極セパレータ（本発明の燃料極セパレータ）６には、燃料極３側の面に、複数の溝６１が形成されている。この溝６１は、燃料極３に液体燃料を供給するための流路として機能する。
この溝６１の一方の端部から導入された液体燃料は、溝６１から燃料極３内に拡散し、所定の電気化学反応に供される。そして、未反応の液体燃料は、この溝６１の他方の端部からセル１０外に排出される。
また、燃料極セパレータ６には、溝（流路）６１に連通し、かつ、燃料極３と反対側の面で開放（開口）する多数の孔６２が設けられている。本実施形態では、孔６２は、図１および図２に示すように、燃料極セパレータ６の厚さ方向に沿って、ほぼ直線状に貫通する細径の貫通孔で構成されている。
【００２３】
本実施形態では、この貫通孔の孔径が所定の値に設定されており、孔６２は、気体の通過を許容し、かつ、液体の通過を許容しないように構成されている。すなわち、孔６２は、液体燃料の電気化学反応により燃料極触媒面で発生し、拡散により溝６１に供給された気体を溝６１（セル１０内）から排出し、液体燃料自体の排出を防止し得るように構成されている。
【００２４】
これにより、液体燃料中に存在する気体が成長して気泡となり燃料流路を塞ぐことを防止でき、また気体の濃度拡散状態を常に作り出すことにより、燃料極触媒層３２の表面に存在する気体を効率的に排出することが可能となり、液体燃料の電気化学反応を安定的に行うことができる。
このようなことから、セル１０（燃料電池１）は、より効率よく発電することが可能となる。
【００２５】
このような孔６２の平均孔径は、１〜２０μｍ程度であるのが好ましく、３〜１５μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、孔６２を介した気体の排出がより確実になされるとともに、液体燃料の孔６２を介した排出がより確実に防止される。その結果、セル１０の発電効率がより向上する。
なお、孔６２の断面形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、長円形、矩形、不定形等のいずれでもよい。
【００２６】
また、燃料極セパレータ６の燃料極３と反対側の面を垂直な方向から見たとき、燃料極セパレータ６全体の面積に対する孔６２の開口が占める面積の比率は、１０〜３０％程度であるのが好ましく、１５〜２５％程度であるのがより好ましい。孔６２の占める面積が小さ過ぎると、孔６２の平均孔径等によっては、気体が孔６２を介してセル１０外に効率よく排出されないおそれがあり、一方、孔６２の占める面積が大き過ぎると、燃料極セパレータ６の機械的強度が低下したりするおそれがある。
【００２７】
なお、孔６２は、燃料極セパレータ６の厚さ方向に沿って、ほぼ直線状に貫通するものに限定されず、例えば、燃料極セパレータ６の厚さ方向の途中で屈曲、湾曲または分岐したようなものであってもよい。
このような孔６２は、燃料極セパレータ６を形成するための板状の母材に対して、例えば、プラズマエチング（ＩＣＰ）、レーザー加工等の物理加工を施すことにより形成することができる。
【００２８】
母材（燃料極セパレータ６）の構成材料としては、例えば、グラファイト、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金、ステンレス鋼、シリコン、ガラス等が挙げられる。
また、燃料極セパレータ６には、孔６２の内面の少なくとも燃料極３側の部分に、撥水処理が施されているのが好ましい。これにより、燃料極セパレータ６の燃料極３側の面において、液体燃料と気体とが確実に分離され、液体燃料が孔６２を介してセル１０外に漏れることをより確実に防止できる。
【００２９】
このような撥水処理は、燃料極セパレータ６の母材に、溝６１および孔６２を形成した後、この母材に対して、例えばディッピング法やメッキ法等により撥水材料を付与した後、溝６１に付着した撥水材料をプラズマ処理等で除去する方法、溝６１にレジストマスクを形成した後、母材に対して撥水材料を付与し、その後レジストマスクを除去する方法等により行うことができる。
【００３０】
また、撥水処理は、溝６１が形成されず、孔６２が形成された母材の溝６１の形成領域に、撥水材料を付与し、次いで、溝６１を形成する方法によっても行うことができる。
この撥水処理により、孔６２の内面の少なくとも燃料極３側の部分には、撥水膜が形成される。
この撥水膜の構成材料（撥水材料）としては、例えば、シランカップリング剤、フッ素を含有する高分子材料、ニッケルのような金属材料等が挙げられる。
さらに、燃料極セパレータ６は、集電体として機能を有するのが好ましい。これにより、燃料極で発生した電荷を、効率よく外部回路に取り出すことができる。
【００３１】
燃料極セパレータ６および空気極セパレータ７と、膜電極接合体５とは、封止および固定用のパッキン８１を備えるセル枠体８により固定されている。
このセル枠体８は、上枠体８２と下枠体８３とで構成され、上枠体８２と下枠体８３とにより、燃料極３および空気極４の両側からはみ出した電解質膜２を、パッキン８１を介して上下から挟持している。
【００３２】
また、上枠体８２は、燃料極３および燃料極セパレータ６の端面に当接し、下枠体８３は、空気極４および空気極セパレータ７の端面に当接している。
そして、上枠体８２には、溝６１の一方の端部と連通し、溝６１に液体燃料を導入するための導入路８２１と、溝６１の他方の端部に連通し、未反応の液体燃料等を排出するための排出路８２２とが形成されている。
また、下枠体８３には、溝７１の一方の端部と連通し、溝７１に空気を導入するための導入路８３１と、溝７１の他方の端部に連通し、発生した水等を排出するための排出路８３２とが形成されている。
【００３３】
このようなセル１０では、導入路８２１から液体燃料を図１中右側に向かって導入し、導入路８３１から空気を図１中紙面奥側に向かって導入すると、液体燃料は、溝６１に供給され、この溝６１から燃料極３に拡散し、一方、導入された空気は、溝７１に供給され、この溝７１から空気極４に拡散する。
そして、燃料極３に拡散した液体燃料は、燃料極触媒層３２と電解質膜２と液体燃料とが接触する３相界面で、液体燃料がメタノール水溶液の場合、次式（Ｉａ）で示すように、また、液体燃料がジメチルエーテル水溶液の場合、次式（Ｉｂ）で示すように、水と反応を起こす。これにより、二酸化炭素とプロトン（Ｈ＋）とが発生する。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→６Ｈ＋＋６ｅ−＋ＣＯ２  ・・・・・・（Ｉａ）
ＣＨ３ＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ→１２Ｈ＋＋１２ｅ−＋２ＣＯ２  ・・・・・・（Ｉｂ）
【００３４】
この発生した二酸化炭素を含む気体のうちの一部は、液体燃料に溶解した状態で溝６１の他方の端部から排出路８２２を介してセル１０外に排出される。また、気体の大半の部分は、燃料極セパレータ６に形成された孔６２を介して、セル１０外に排出される。
一方、燃料極３で発生したプロトンは、電解質膜２を透過して空気極４に移動する。空気極４には、空気が供給されており、空気極４に移動したプロトンは、空気極触媒層４２と電解質膜２と空気とが接触する３相界面で、次式（II）で示すように、空気中の酸素と反応を起こす。これにより、水（水分）が発生する。
３／２Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ  ・・・・・・（II）
【００３５】
この発生した水および未反応の酸素を含む空気は、電解質膜２中に取り込まれたり、あるいは溝７１の他方の端部から排出路８３２を介してセル１０外に排出される。
そして、セル１０では、以上のような酸化還元反応（電気化学反応）で発生、消費される電子を外部回路に取り出すことにより、電気を発生する。
以上のようなセル１０では、燃料極セパレータ６に孔６２が形成されていることにより、液体燃料の電気化学反応により発生する二酸化炭素が、孔６２を介して効率よく外部に排出される。
【００３６】
したがって、気泡が燃料極触媒層３２の表面に蓄積するのが防止され、安定的な電気化学反応を生じさせることができる。また、溝６１が気泡により閉塞されるのが防止され、液体燃料の供給および未反応の液体燃料の排出がセル１０から効率よく行われる。
なお、孔６２を介して液体燃料が漏出することが防止されているので、液体燃料が燃料極３および溝６１に確実に保持される。
また、このセル１０では、燃料極触媒層３２と電解質膜２と液体燃料とが接触する３相界面の面積を十分に確保できるので、より高い効率で電気化学反応を行うことができる。
このようなことから、本発明の燃料電池１は、安定した性能を発揮する。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の燃料電池の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の燃料電池の第２実施形態を示す縦断面図、図４および図５は、それぞれ、図３に示す燃料電池が有する燃料極セパレータの作製工程を示す縦断面図である。
なお、以下では、図３〜図５中、上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」として説明する。
【００３８】
以下、第２実施形態の燃料電池について、前記第１実施形態の燃料電池との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態の燃料電池１は、セル１０が備える燃料極セパレータ６の構成が異なり、それ以外は、第１実施形態の燃料電池１と同様である。
すなわち、図３に示す燃料極セパレータ６は、その厚さ方向の一部に多孔質な部分を有し、孔６１の一部が隣接する空孔同士が連通する連続空孔で構成されている。
【００３９】
具体的には、第２実施形態の燃料極セパレータ６は、燃料極３側に位置し、溝６１が形成された緻密質層６３と、緻密質層６３の燃料極３と反対側（燃料極３から遠い側）に接合された多孔質層６４との２層の積層体で構成されている。これにより、孔６１は、緻密質層６３の厚さ方向に沿って、ほぼ直線状に貫通する細径の貫通孔６３１と、この貫通孔６３１に連通する多孔質層６４に形成された連続空孔６４１とで構成されている。
【００４０】
このような構成により、貫通孔６３１の条件と連続空孔６４１の条件とを適宜設定することにより、燃料極セパレータ６の気体透過性および液体透過性を多様に調整できるので、より幅広い種類の液体燃料および気体に対する対応が可能となる。
なお、燃料極セパレータ６は、孔６２全体として、気体の通過を許容し、かつ、液体の通過を許容しないように構成されていればよい。したがって、例えば、孔６３１および連続空孔６４１の双方が気体の通過を許容し、かつ、孔６３１が液体の通過を許容しないように構成されていれば、連続空孔６４１は、液体の通過を許容するか否かは問われない。
また、孔６３１は、緻密質層６３の厚さ方向に沿って、ほぼ直線状に貫通するものに限定されず、例えば、緻密質層６３の厚さ方向の途中で屈曲、湾曲または分岐したようなものであってもよい。
【００４１】
このような２層構成の燃料極セパレータ６は、例えば、次のようにして作製することができる。
まず、図４（ａ）に示すように、緻密質層６３を得るための板状の母材６３０を用意する。
次に、図４（ｂ）に示すように、母材６３０に孔６３１を形成する。この孔６３１の形成は、前記第１実施形態において、孔６２を形成する際に挙げた方法と同様の方法を用いて行うことができる。
次に、図４（ｃ）に示すように、例えば、以下に示す（１Ａ）〜（５Ａ）の方法を用いて、母材６３０の燃料極３側となる面とは反対側の面に多孔質層６４を形成する。
【００４２】
以下では、多孔質層６４を代表して、（１Ａ）〜（５Ａ）には、シリコン多孔質層を形成する例を挙げる。
（１Ａ）  耐熱性の高い有機高分子前駆体と耐熱性の低い有機高分子前駆体との共重合体で構成される有機高分子膜を形成した後、熱処理により耐熱性の低い有機部分を分解・除去することにより、多孔質層を形成する方法
（２Ａ）  シラノールゾルと有機高分子との混合溶液から、有機高分子含有シリカフィルムを形成した後、熱処理により、有機高分子を熱分解することにより、多孔質層を形成する方法
（３Ａ）  極性基を有する有機シリコン化合物を含有するＳＯＧ（スピンオンガラス）溶液を基板上に塗布して塗布膜を形成した後、塗布膜を加熱することにより、多孔質層を形成する方法
（４Ａ）  ゾル−ゲル法によりシリカゾルの乾燥を制御しつつ、ゲル化することにより多孔質層を形成する方法
（５Ａ）  有機物をシリカ塗布膜中に分散させた後、シリカ塗布膜中の有機物を光分解したり、または、熱分解したり等して発泡させることにより、多孔質膜を形成する方法
【００４３】
また、多孔質層６４は、緻密質層６３とは別に作製しておき、例えば熱圧着等により、緻密質層６３に固定（固着）するようにしてもよい。
この場合、多孔質層６４には、有機高分子多孔質フィルムを用いるのが好ましく、多孔質層６４として有機高分子多孔質フィルムを用いるのは、特に、緻密質層６３がカーボン等の有機物で構成される場合に有効である。
【００４４】
このような有機高分子多孔質フィルムは、例えば、以下に示す（１Ｂ）〜（６Ｂ）の方法を用いて作製することができる。
（１Ｂ）  良溶媒と貧溶媒とを用いて、有機高分子をミクロ相分離させる相分離法により、有機高分子多孔質フィルムを作製する方法
（２Ｂ）  有機高分子を発泡させて孔を形成する発泡法により、有機高分子多孔質フィルムを作製する方法
（３Ｂ）  有機高分子フィルムを延伸処理する延伸法により、有機高分子多孔質フィルムを作製する方法
（４Ｂ）  放射線を有機高分子フィルムに照射して孔を形成する放射線照射法により、有機高分子多孔質フィルムを作製する方法
（５Ｂ）  溶媒に可溶な有機高分子または無機塩類と前記溶媒に不溶な有機高分子からなるフィルムを調製し、前記溶剤により可溶成分を抽出除去して孔を形成する抽出法により、有機高分子多孔質フィルムを作製する方法
（６Ｂ）  有機高分子粒子同士を部分的に融着させたり、バインダー等で固定して粒子間の間隙を孔として利用する焼結法により、有機高分子多孔質フィルムを作製する方法
【００４５】
次に、図４（ｄ）に示すように、母材６３０に溝６１を形成する。これにより、緻密質層６３が得られる。
この溝６１の形成も、前記第１実施形態において、孔６２を形成する際に挙げた方法と同様の方法を用いて行うことができる。
以上の工程を経て、図３に示す燃料極セパレータ６が作製される。
このような第２実施形態の燃料電池１によっても、前記第１実施形態の燃料電池１と同様の作用・効果が得られる。
また、燃料極セパレータ６は、その全体が多孔質層で構成されたものであってもよい。
【００４６】
以上説明したような燃料電池１では、液体燃料の電気化学反応により、順次発生する気体を効率よくセル１０外に排出することができる。したがって、本発明の燃料電池１は、電気化学反応により気体（ガス）の発生を伴う液体燃料を使用する燃料電池へ好適に適用される。
このような液体燃料としては、前述したメタノール水溶液、ジエチルエーテル水溶液等が挙げられるが、特に、メタノール水溶液が好ましい。燃料電池１として、メタノール水溶液を液体燃料とし、メタノール水溶液を直接セル１０に供給するダイレクトメタノール燃料電池を構築することにより、システム全体の小型化および軽量化を図ることができる。
したがって、このようなメタノールダイレクト燃料電池は、特に、携帯機器用の用途に好適に適用される。
【００４７】
以上、本発明の燃料極セパレータおよび燃料電池について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものに置換することができる。
また、本発明では、前記第１および第２実施形態のうちの任意の２以上の構成を組み合わせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の燃料電池の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す燃料電池が有する電極接合体の分解斜視図である。
【図３】本発明の燃料電池の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図４】図３に示す燃料電池が有する燃料極セパレータの作製工程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１……燃料電池  １０……セル  ２……電解質膜  ３……燃料極  ３２……燃料極触媒層  ４……空気極  ４２……空気極触媒層  ５……膜電極接合体  ６……燃料極セパレータ  ６１……溝  ６２……孔  ６３……緻密質層  ６３０……母材  ６３１……貫通孔  ６４……多孔質層  ６４１……連続空孔  ７……空気極セパレータ  ７１……溝  ８……セル枠体  ８１……パッキン  ８２……上枠体  ８２１……導入路  ８２２……排出路  ８３……下枠体  ８３１……導入路  ８３２……排出路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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