(57)【要約】【課題】本発明はモバイル電源に対し液体燃料直接型燃料電池を応用するための実用化技術を提供する。【解決手段】電解質膜の両面に一対の触媒層が配置され、それらの触媒層の電解質膜に接する面と反対の面に一対の集電体が配置された液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えた燃料電池システム。手動式の燃料供給手段は、ばね式ポンプ、袋体式ポンプおよび振動式ポンプを包含し、例えば、前記ばね式ポンプの燃料供給手段は、燃料タンク、燃料電池のそれぞれと配管により接続されたシリンダと、それぞれの配管とシリンダの接続部分に設けられた逆止弁と、シリンダに組み込まれたピストンと、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばねとからなる。【選択図】図６
2006332018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両面に一対の触媒層が配置され、それらの触媒層の電解質膜に接する面と反対の面に一対の集電体が配置された液体燃料直接型の燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
手動式の燃料供給手段が、ばね式ポンプ、袋体式ポンプおよび振動式ポンプである請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
ばね式ポンプの燃料供給手段が、燃料タンク及び燃料電池のそれぞれと配管により接続されたシリンダと、それぞれの配管とシリンダの接続部分に設けられた逆止弁と、シリンダに組み込まれたピストンと、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばねとからなり、ピストンを押した後開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入、又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる仕組みとなっていることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
袋体ポンプの燃料供給手段が、燃料タンク及び燃料電池のそれぞれと配管により接続された弾性をもつ袋体と、それぞれの配管と袋体の接続部分に設けられた逆止弁とからなり、袋状体を押しつぶした後開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる仕組みとなっていることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項５】
振動式ポンプの燃料供給手段が、燃料電池の振動によって開閉する弁によって、燃料が供給されることを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項６】
振動式ポンプは、ばね式ポンプを少なくとも１つを備え、該ばね式ポンプは、錘の押圧力で開き、錘の押圧力の解放によって閉じる弁の作用で燃料が供給されることを特徴とする請求項５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の燃料電池システムが搭載されていることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメタノール、エタノール等の液体を燃料とする燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えたことを特徴とする燃料電池システム、特に液体燃料直接型の燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートＰＣ、小型液晶テレビ、小型ＣＤプレイヤー、小型ＤＶＤプレイヤーなどの小型携帯機器の普及、屋外作業用・レジャー用エネルギー源需要の高まりに伴い、長時間使用可能な携帯及び可搬型電源が渇望されている。このような電源としてはリチウムイオン電池、鉛蓄電池に代表される２次電池が既に実用化されている。しかし、使用する電機機器の種類によっては十分な連続使用時間を保証するにはいたっていない上、充電に長時間を要するなどの課題がある。
【０００３】
このような状況の中、近年、メタノール、エタノール等を燃料とした液体燃料直接型燃料電池に注目が集められるようになった。これらの液体燃料はエネルギー密度が高く、長時間電源を構築する上で有効である。液体燃料直接型燃料電池の携帯及び可搬型電源への応用例としては、特許文献１のような燃料電池システムが挙げられる。これは、燃料や空気を燃料電池本体に強制供給する電動ポンプのような動力源を要する、いわゆる補機を備えた燃料電池システムである。
【０００４】
図１に燃料電池の一般的な構造を示す。図１において電解質膜１１の両面にアノード触媒層１２a、カソード触媒層１２bが設けられ、アノード触媒層１２aおよびカソード触媒層１２bの外側（電解質膜１１と反対の面）には導電性多孔質体のアノード拡散層１３a、カソード拡散層１３bがそれぞれ設けられている。アノード拡散層１３aおよびカソード拡散層１３bの外側（前記触媒層と反対の面）に導電性材料からなるアノードセパレータ１４a、カソードセパレータ１４bがそれぞれ設けられている。さらにアノードセパレータ１４a、カソードセパレータ１４bの外側（前記セパレータの拡散層の反対の面）に筐体１５a、１５ｂが配置された構造となっている。
【０００５】
アノードセパレータ１４a、カソードセパレータ１４bにはそれぞれ溝が設けられており、アノードセパレータ１４aの溝には液体燃料を、カソードセパレータ１４bの溝には空気または酸素をポンプ等の補機を駆動させて流すと、それぞれの物質がアノード拡散層１３a、カソード拡散層１３bの中を拡散しアノード触媒層１２a、カソード触媒層１２bにたどり着くことにより、各触媒層において電気化学反応を起こし発電する仕組みとなっている。例えば液体燃料がメタノールの場合のアノード・カソード両極における電気化学反応は以下の通りである。アノード触媒層１２aで発生した電子はアノード拡散層１３aを通り、アノードセパレータ１４aにより集電され外部回路に流される。また、外部回路より流れ込んできた電子は、カソードセパレータ１４bより取り込まれ、カソード拡散層１３bを通り、カソード触媒層１２bにたどり着き、触媒層上で下記の電気化学反応に取り込まれる。つまりメタノ−ルをアノード極の燃料とし、空気中の酸素をカソード極の燃料とする場合、いわゆるＤＭＦＣ（Direct Methanol Fuel Cell)においては、アノード極では、化学式１の反応が生じており、カソード極では化学式２の反応が生じている。
【０００６】
【化１】
2006332018.tif 000003
【０００７】
【化２】
2006332018.tif 000004
【特許文献１】特開２００３−３３１８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の通り、従来の液体燃料直接型燃料電池の場合、動力源を要する補機、例えば液送ポンプ等を備えている必要がある。しかしながら、このような補機を駆動させるには燃料電池の出力の一部を消費させなければならず、結果として、発電システムのエネルギー効率を低下させ、液体燃料がもつ高いエネルギー密度を相殺してしまう。そして、燃料供給機構が複雑になり大型化するという欠点を有する。
【０００９】
特に、ＤＭＦＣを例にあげて説明すると、毛細管供給する燃料電池システムでは燃料を供給するのに時間を要する為、起動時にすばやく立ち上げる為に、ＯＦＦ時に触媒層と燃料を常に接触させておく必要がある。ところが、ＤＭＦＣではアノード燃料であるメタノールの一部が電解質膜を通過して、対極へ到達してしまう現象であるクロスオーバー現象が生じ、クロスオーバー現象により対極に到達した燃料はそこで、対極の燃料と発熱反応するため、電気として取り出せず、熱として消費されてしまい、液体燃料の利用効率低下と発電効率の低下を引き起こす問題があった。
【００１０】
さらに、従来の液体燃料直接型燃料電池の場合、ポンプ等により連続的かつ強制的に燃料供給を行うため、拡散層の物質移動抵抗を考慮しても燃料供給不足が原因で出力が低下するような懸念は致命的な問題とならなかった。しかし、簡易で小型な燃料供給手段を採用し電源システムの小型化を図ろうとする場合、燃料供給の強制力が弱くなるため、拡散層等による燃料の物質移動抵抗が無視できなくなり、拡散層等の存在下では出力の安定を維持できなくなる。
【００１１】
本発明は、このような従来の液体燃料直接型燃料電池における課題を解決するためになされたもので、第一の目的は、触媒層のプロトン伝導体膜に接する面と反対の面に集電極が配置された液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムを得るものである。第二の目的は、簡易で小型な燃料供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電解質膜の両面に一対の触媒層が配置され、それらの触媒層の電解質膜に接する面と反対の面に一対の集電体が配置された液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えたことを特徴とする燃料電池システムを提供するものである。ここで手動式の燃料供給手段が、ばね式ポンプ、袋体式ポンプおよび振動式ポンプを包含する。
【００１３】
前記ばね式ポンプの燃料供給手段は、燃料タンク、燃料電池のそれぞれと配管により接続されたシリンダと、それぞれの配管とシリンダの接続部分に設けられた逆止弁と、シリンダに組み込まれたピストンと、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばねとからなり、ピストンを押した後開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する、又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる燃料供給手段が好適である。
【００１４】
前記袋体式ポンプの燃料供給手段は、燃料タンク、燃料電池のそれぞれと配管により接続された弾性をもつ袋状体と、それぞれの配管と袋状体の接続部分に設けられた逆止弁とからなり、袋状体を押しつぶした後開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる燃料供給手段を採用することもできる。
【００１５】
前記振動式ポンプの燃料供給手段は、燃料電池の振動によって開閉する弁によって、燃料が供給されることを特徴とする。そして振動式ポンプは、ばね式ポンプを少なくとも１つを備え、該ばね式ポンプは、錘の押圧力で開き、錘の押圧力の解放によって閉じる弁の作用で燃料が供給されることを特徴とする。
【００１６】
また、上記燃料電池システムが搭載されていることを特徴とする電気機器を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は拡散層等を排除した液体燃料直接型燃料電池である。拡散層は元来集電体と触媒層とを電気的に電極平面内で均一に接続させる役割を担っているが、燃料が触媒層に至り発電に寄与する化学反応を起こすまでの過程、つまり拡散現象においては抵抗ともなりうる。したがって、本発明は、物質拡散の抵抗となる要素を排除する構造をとることで、簡易な手動の燃料供給手段によっても電源システムを機能させることができる。
【００１８】
また、燃料電池を電気機器に搭載した場合、時々燃料供給のために手先でできる数回の動作が必要であったとしても、それは利用者が許容できる範囲内である。時々ボタンをプッシュする、時々振る等の簡単な操作で燃料供給ができれば利用者が著しく不便を感じることはなく、それにより補機によるエネルギー消費の排除、補機簡略化による小型化が可能となればメリットの方が大きい。
【００１９】
特に、本発明は携帯機器を使用する際、燃料電池システムを振動させることで燃料供給を可能とする。したがって従来の電力を消費する補機を使用する場合に比べ、補機を駆動する回路や、消費電力分の燃料電池発電部を削減できる為、小型化が可能となる。また、従来の毛細管供給方法に比べ、毛細管供給方法がＯＦＦ時に燃料を触媒層に接触していない場合においては燃料が早く供給されるので、起動時間が早い。また、毛細管供給方法においてＯＦＦ時に燃料を触媒層に接触させている場合ではクロスオーバーによる燃料利用率の低下の問題を向上させることができる。
【００２０】
本発明によって、手動式の小型で簡易な燃料供給機構と、物質拡散の抵抗となる要素を排除した燃料電池構造の組み合わさることによって、小型で補機によるエネルギー消費の無い電池燃料システムを得ることができ、また前記燃料電池システムが搭載されたことを特徴とする電気機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、電解質膜の両面に一対の触媒層が配置され、その触媒層の外側（電解質膜に接する面と反対の面）に一対の集電体が配置されていることを特徴とする液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えた燃料電池システムである。以下、実施の形態にしたがって本発明の燃料電池システムを説明する。
【００２２】
実施の形態１
ばね式の燃料供給手段を備えた燃料電池システムを図６に示す。これは、エネルギー効率の低下なく、燃料供給を可能にしたことを特徴とする液体燃料直接型燃料電池システムであって、燃料電池６１と、燃料タンク６２と、ばね式ポンプ６３から構成される。更に、図６において、６４aは燃料吸入口、６４ｂは燃料吐出口、６５は燃料吐出配管、６６は燃料排出配管、６７は燃料供給配管、６８は電子負荷、６９は導線を示す。
【００２３】
本発明の燃料電池システムにおける燃料電池の概略を図２に示す。図２において、燃料電池は、電解質膜２１の両面にアノード触媒層２２ａ、カソード触媒層２２ｂが設けられ、アノード触媒層２２ａおよびカソード触媒層２２ｂの、前記電解質膜２１と反対の面に導電性材料からなるアノード集電体２３ａおよびカソード集電体２３ｂがそれぞれ設けられる。さらに、前記集電体の外側、即ち、前記触媒層と反対の面に筐体２４a、２４ｂが配置された構造となっている。
【００２４】
次に、本発明の燃料電池システムに使用されるばね式ポンプの構造を図７に示す。図７において、（Ａ）はシリンダの圧縮状態、（Ｂ）はシリンダの膨張状態の断面図を示す。図において燃料タンクと接続された燃料吸入側配管７６と、燃料電池に接続された燃料吐出側配管７７のそれぞれと接続されたシリンダ７３と、燃料吸入側配管７６とシリンダ７３の接続部分に設けられた燃料吸入側逆止弁７４と、燃料吐出側配管７７とシリンダ７３の接続部分に設けられた燃料吐出側逆止弁７５と、シリンダに組み込まれたピストン７１と、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばね７２とから構成される。
【００２５】
ピストン７１を最も押し込んだ時の状態（圧縮状態）（Ａ）では、シリンダ７３内の燃料が満たされる空間の体積が最小となると共に燃料吸入側逆止弁７４は閉、燃料吐出側逆止弁７５は開となる。一方、ピストン７１から力を解放した時の状態（膨張状態）（Ｂ）では、シリンダ７３内の燃料が満たされる空間の体積が最大となると共に、燃料吸入側逆止弁７４は開、燃料吐出側逆止弁７５は閉となる。
【００２６】
よって、ピストン７１を押し込んだ後、力を開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる。
【００２７】
実施の形態２
袋体式ポンプの燃料供給手段を備えた燃料電池システムを図８に示す。これはエネルギー効率の低下がなく燃料供給を可能にしたことを特徴とした液体燃料直接型燃料電池システムであって、実施の形態１に示したものと同様の燃料電池８１と、燃料タンク８２と、弾性袋体式ポンプ８３から構成される。
【００２８】
そして本発明の燃料電池システムは、燃料吸入口８４ａ、燃料吐出口８４ｂ、燃料吐出配管８５、燃料排出配管８６、燃料供給配管８７、電子負荷８８及び導線８９を任意的に備えている。
【００２９】
図９に弾性袋体式ポンプの構造を示す。燃料タンクと接続された燃料吸入側配管９４と、燃料電池に接続された燃料吐出側配管９５のそれぞれと接続された弾性袋体９１と、燃料吸入側配管９４と弾性袋体９１の接続部分に設けられた燃料吸入側逆止弁９２と、燃料吐出側配管９５と弾性袋状体９１の接続部分に設けられた燃料吐出側逆止弁９３とから構成される。弾性袋体９１を最も押しつぶした時の状態は図９（Ｂ）の通りであり、弾性袋体９１の燃料が満たされる空間の体積が最小となると共に、燃料吸入側逆止弁９２は閉、燃料吐出側逆止弁９３は開となる。
【００３０】
また、弾性袋体９１から力を解放した時の状態は図９（Ａ）の通りであり、弾性袋状体９１内の燃料が満たされる空間の体積が最大となると共に、燃料吸入側逆止弁９２は開、燃料吐出側逆止弁９３は閉となる。よって、弾性袋状体９１を押しつぶした後、力を開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる。
【００３１】
実施の形態３
振動ポンプの燃料供給手段を備えた燃料電池システムは、実施の形態１に示す液体燃料直接型の燃料電池システムであって、燃料電池６１と燃料タンク６２とは実質的に同じであるが、ばね式ポンプ６３を振動式ポンプに置き換えたものである。
【００３２】
振動式ポンプの概略図を示す図１２にしたがって燃料供給の機構を説明する。図において燃料タンク（図示せず）と接続された燃料吸入側配管１７６と、燃料電池に接続された燃料吐出側配管１７７のそれぞれと連結されたシリンダ１７３と、燃料吸入側配管１７６とシリンダ１７３の接続部分に設けられた燃料吸入側逆止弁１７４と、燃料吐出側配管１７７とシリンダ１７３の接続部分に設けられた燃料吐出側逆止弁１７５と、シリンダに組み込まれたピストン１７１と、ピストンから力を解放すると元の位置に戻るようにピストンに組み込まれたばね１７２とから構成される。
【００３３】
錘１１４は、燃料供給手段の一定空間を自由に移動ができ、燃料電池の移動に伴い、該錘１１４がピストン１７１方向に移動し、該ピストン１７１に押圧力を付与する。ピストン１７１を最も押し込んだ時の状態（圧縮状態）は、破線で囲まれたＡ部分に示されるが、シリンダ１７３内の燃料が満たされる空間の体積が最小となると共に燃料吸入側逆止弁１７４は閉鎖され、燃料吐出側逆止弁１７５は解放される。つまり燃料は図においてβからα方向に流れる。
【００３４】
一方、ピストン１７１から力を解放した時の状態（膨張状態）は、破線で囲まれたＣ部分に示されるが、シリンダ１７３内の燃料が満たされる空間の体積が最大となると共に、燃料吸入側逆止弁１７４は開、燃料吐出側逆止弁１７５は閉となる。
【００３５】
ここで、ピストン、シリンダ及び弁により構成される振動ポンプによる燃料の供給機構は、実施の形態１のばね式ポンプと基本的に同じである。図にはＡ部〜Ｄ部の４つの振動ポンプを示したが、１個の振動ポンプでも同様な機能を有し、その個数に限定されない。
【００３６】
上述の如く、錘１１４の振動（又は移動）に伴い、ピストン１７１に押圧力を付与し、また押圧力を開放するという動作を繰り返すことにより燃料タンクから燃料を燃料電池に注入する又は燃料を燃料電池と燃料タンクの間で循環させることができる。
【００３７】
なお、本発明において、錘１１４の材料は、特に限定されず、金属、セラミックス、ガラスなどの無機材料のほかプラスチック樹脂材料を用いることができる。なおプラスチック樹脂材料を用いる場合は、所定の押圧力を付与するために、金属紛等の比重調節剤を配合することが好ましい。
【００３８】
また、錘の形状は、球状が好適に用いられるが、設置する振動ポンプの個数に応じて、円柱、角錐、立方体など各種形状から選択できる。また錘の大きさは適宜調整でき、また個数は１個に限らず、複数個用いることも可能である。
【実施例】
【００３９】
実施例１
＜燃料電池システムの概要＞
図３〜図５に示した構造の燃料電池と、図７に示すばね式ポンプを燃料供給手段に用いた燃料電池システムを作製した。これらを図６に示すように、燃料電池６１とばね式ポンプ６３の燃料吐出口６４ｂと燃料吐出配管６５で接続し、燃料電池６１と燃料タンク６２とを燃料排出配管６６で接続し、燃料タンク６２とばね式ポンプ６３の燃料供給装置吸入口６４aと燃料タンク６２とを燃料供給配管６７で接続する。さらに、燃料電池６１の電極と電子負荷装置６８を導線６９で接続する。本実施例におけるばね-ピストン手動式燃料供給装置６３のシリンダ容積は最大１０ｃｃ、最小２ｃｃであり、燃料タンクには燃料として１０ｗｔ％メタノール水溶液を１００ｃｃ充填した。発電開始時の状態は燃料電池６１の燃料室および各配管内に燃料を充満させて実験を行った。本実施例の燃料電池は次の方法で作製した。
【００４０】
＜燃料電池の作製方法＞
（１）  電解質膜−電極触媒接合体（ＭＥＡ）の作製
本発明における電解質膜-電極触媒接合体（ＭＥＡ）を、図３（Ａ）に正面図を、図３（Ｂ）に側面図をそれぞれ示す。図において電解質膜３１の両側にアノード触媒層３２ａとカソード触媒層３２ｂが配置されている。
【００４１】
ここでアノード触媒層３２ａはデュポン社製の２０ｗｔ％  Ｎａｆｉｏｎ溶液とＰｔ−Ｒｕ担持カーボン粉末（田中貴金属工業製  Ｐｔ  １７％  Ｒｕ  ３３Ｗｔ％）を１０対３の重量比で攪拌脱法装置により混合して作製する。こうして作製した塗料状混合物を、５０ｍｍ×５０ｍｍの厚み１ｍｍのテフロン（登録商標）シートにバーコーターで塗布して乾燥させる。このとき、乾燥後の塗布量が０．２ｇ以上になるよう繰り返し塗布する。
【００４２】
同様に、カソード触媒層３２ｂはデュポン社製の２０ｗｔ％  Ｎａｆｉｏｎ溶液とＰｔ担持カーボン粉末（田中貴金属工業製  Ｐｔ５０ｗｔ％）を１０対３の重量比で攪拌脱法装置により混合して作製する。こうして作製した塗料状混合物を、５０ｍｍ×５０ｍｍの厚み１ｍｍのテフロン（登録商標）シートにバーコーターで塗布して乾燥させる。このとき、乾燥後の塗布量が０．２ｇ以上になるよう繰り返し塗布する。
【００４３】
次に、作製した２種類のテフロン（登録商標）シートの触媒塗布面を７０ｍｍ×７０ｍｍの電解質膜３１（デュポン社製の２０ｗｔ％  Ｎａｆｉｏｎ１１７）の中央部に両面からヒートプレス機によって熱転写する。このときの、Ｐｔ−Ｒｕ担持カーボン粉末を含有する面がアノード極に、Ｐｔ担持カーボン粉末を含有する面がカソード極となる。
（２）  集電体付ＭＥＡの作製
集電極付ＭＥＡの正面図を図４（Ａ）に、その側面図を図４（Ｂ）に示す。デュポン社製の２０ｗｔ％  Ｎａｆｉｏｎ溶液と、カーボンブラック粉末（キャボット社製  Ｖｕｌｃａｎ  ＸＣ−７２）を５対１の重量比で攪拌脱法装置により混合して作製した塗料状のアノード接着層４３a、カソード接着層４３ｂを、１５０メッシュの金製金網から構成されるアノード集電体４４ａ、カソード集電体４４ｂに、金製のアノード電極端子４５a、カソード側電極端子４５ｂをそれぞれ溶接したものに塗布し乾燥させる。このとき、乾燥後の塗布量が０．２ｇ以上になるよう繰り返し塗布する。このように加工されたアノード集電体４４a、カソード側集電体４４ｂを、上記（１）で作製した電解質膜４１と触媒層（４２ａ、４２ｂ）の接合体（ＭＥＡ）の両面に、接着層が塗布された面をＭＥＡ側にしてヒートプレスし接合して集電体付ＭＥＡを作製する。
（３）  燃料電池の組立
図５（Ａ）は集電体付ＭＥＡ５４を燃料電池内部に組み込んだ状態の燃料質の正面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＶ−Ｖ断面図である。図５において、５２ａはアノード電極端子、５２ｂはカソード電極端子、５３ａはアノード筐体、５３ｂはカソード筐体、５４は集電体付ＭＥＡ、５５は燃料吸入口、５６は燃料排出口をそれぞれ示す。そして、アノード極側は容積５ｃｃの燃料室５１に満たされた液体燃料と直接接触させ、カソード極側は大気に開放し空気と直接接触する構成となっている。
【００４４】
＜性能評価＞
２５分毎にばね-ピストン手動式燃料供給装置６３のピストンを１０往復させる動作を行いながら電子負荷装置６８より０．５Ｗの負荷を与えて燃料電池６１を作動させた。その結果、図１０に示すように６００分（１０時間）連続して一定出力を保ち続けることができた。
【００４５】
実施例２
＜燃料電池システムの概要＞
実施例１に示した方法で製造した燃料電池と、図９に示す弾性袋体式ポンプを燃料供給手段に用いた燃料電池システムを作製した。その燃料電池システムの概要を図８に示す。図８および図９において、燃料電池の燃料供給口と、弾性袋体式ポンプ８３の燃料吐出口８４ｂとを燃料吐出配管８５で接続し、燃料電池の燃料排出口と燃料タンク８２とを燃料排出配管８６で接続し、燃料タンク８２と弾性袋体式ポンプ８３の燃料吸入口８４aと燃料タンク８２とを燃料供給配管８７で接続する。さらに、燃料電池８１の電極と電子負荷装置８８を導線８９で接続する。
【００４６】
本実施例における弾性袋体式ポンプ８３のシリンダ容積は最大１０ｃｃ、最小２ｃｃであり、燃料タンクには燃料として１０ｗｔ％メタノール水溶液を１００ｃｃ充填した。発電開始時の状態は燃料電池８１の燃料室および各配管内に燃料を充満させて実験を行った。
【００４７】
＜性能評価＞
２５分毎に弾性袋体式ポンプ８３のピストンを１０往復させる動作を行いながら電子負荷装置８８より０．５Ｗの負荷を与えて燃料電池８１を作動させた。その結果、図１１に示すように６００分（１０時間）連続して一定出力を保ち続けることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
触媒層のプロトン伝導体膜に接する面と反対の面に集電極が配置された液体燃料直接型燃料電池と、手動式の燃料供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムを得ることで、液体燃料のエネルギーを高効率で利用できる。また、簡易で小型な燃料供給手段を備えていることを特徴とする燃料電池システムを得ることで、携帯及び可搬型電源に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】一般的な燃料電池の構造を示す図である。
【図２】本発明の燃料電池の構造を示す図である。
【図３】電解質膜-電極触媒接合体（ＭＥＡ）の概略を示す図である。
【図４】集電体付ＭＥＡの概略を示す図である。
【図５】本発明の燃料電池を示す図である。
【図６】実施の形態１の燃料電池システムを示す図である。
【図７】ばね式ポンプの燃料供給手段を示す図である。
【図８】実施の形態２の燃料電池システムを示す図である。
【図９】袋体式ポンプの燃料供給手段を示す図である。
【図１０】実施例１の出力データを示す図である。
【図１１】実施例２の出力データを示す図である。
【図１２】振動式ポンプによる燃料供給手段を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１  電解質膜、１２a  アノード触媒層、１２ｂ  カソード触媒層、１３a  アノード拡散層、１３ｂ  カソード拡散層、１４a  アノードセパレータ、１４ｂ  カソードセパレータ、１５a  アノード筐体、１５ｂ  カソード筐体、２１  電解質膜、２２a  アノード触媒層、２２ｂ  カソード触媒層、２３a  アノード集電体、２３ｂ  カソード集電体、２４a  アノード筐体、２４ｂ  カソード筐体、３１  電解質膜、３２ａ  アノード触媒層、３２ｂ  カソード触媒層、４１  電解質膜、４２a  アノード触媒層、４２ｂ  カソード触媒層、４３a  アノード接着層、４３ｂ  カソード接着層、４４a  アノード集電極、４４ｂ  カソード集電体、４５a  アノード電極端子、４５ｂ  カソード電極端子、５１  燃料室、５２a  アノード電極端子、５２ｂ  カソード電極端子、５３a  アノード筐体、５３ｂ  カソード筐体、５４  集電極付ＭＥＡ、５５  燃料吸入口、５６  燃料排出口、６１  燃料電池、６２  燃料タンク、６３  ばね式ポンプ、６４a  燃料吸入口、６４ｂ  燃料吐出口、６５  燃料吐出配管、６６  燃料排出配管、６７  燃料供給配管、６８  電子負荷、６９  導線、７１，１７１  ピストン、７２，１７２  ばね、７３，１７３  シリンダ、７４，１７４  吸入側逆止弁、７５，１７５  吐出側逆止弁、７６，１７６  吸入側配管、７７，１７７  吐出側配管、８１  燃料電池、８２  燃料タンク、８３  弾性袋体式ポンプ、８４a  燃料吸入口、８４ｂ  燃料吐出口、８５  燃料吐出配管、８６  燃料排出配管、８７  燃料供給配管、８８  電子負荷、８９  導線、９１  弾性袋体、９２  吸入側逆止弁、９３  吐出側逆止弁、９４  吸入側配管、９５  吐出側配管。
【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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【図１２】
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