(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の発電セルにおいて、空気の熱対流を利用して発電時に酸化剤極で生成される水蒸気を効率的に捕捉しながら、安定的な発電を可能とし、さらにスタック化した際にも、水の効率的捕捉と安定的発電を両立できる燃料電池を提供する。【解決手段】燃料極１７と酸化剤極１６とを有する発電部の酸化剤極部２に、第１の端部と、第１の端部とは逆側の第２の端部５とを備え、第１の端部は、第２の端部５よりも高い位置に備えられ、第１の端部付近及び第２の端部５付近には連通口６，７をそれぞれ１つ以上備え、第１連通口６の側方または上方には、水蒸気を捕捉する水蒸気捕捉手段を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極と、酸化剤極と、前記燃料極及び前記酸化剤極に挟持された電解質膜から構成される発電部と、大気と連通する連通口とを有し、前記連通口を介して大気中の空気が酸化剤として前記酸化剤極に供給される燃料電池であって、
前記酸化剤極と、前記酸化剤極に対向するように設けられた隔壁と、前記酸化剤極と前記隔壁とによって構成された空間と、を有する酸化剤極部を備え、
前記酸化剤極部は、第１の端部と、前記第１の端部とは逆側の第２の端部とを備え、
前記第１の端部は、前記第２の端部よりも高い位置に備えられ、
前記第１の端部と前記第２の端部との中心から、前記第１の端部寄りの少なくとも１つの第１の連通口と、
前記第１の端部と前記第２の端部との中心から、前記第２の端部寄りの少なくとも１つの第２の連通口と、
前記第１の連通口から排出される気体の進行方向に交差するように備えられ、前記気体が接触することにより、水蒸気を捕捉する水蒸気捕捉手段と
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記水蒸気捕捉手段は、フィンを備え、前記フィンと前記気体の進行方向に沿う面とが形成する角度は９０度以上１２０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記水蒸気捕捉手段は、前記発電部よりも温度が低くなるよう冷却手段が備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項４】
前記水蒸気捕捉手段において捕捉した前記水蒸気を水として貯留する貯留手段を備えることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項５】
前記貯留手段に貯留した前記水を、所望個所に供給する供給手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記所望箇所は、前記電解質膜であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記所望箇所は、前記燃料極に供給する燃料を有する燃料部であることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項８】
加熱手段を備え、前記酸化剤極は加熱手段により熱エネルギーを与えられ、前記水蒸気の発生を促進することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項９】
前記加熱手段は前記発電部であり、前記発電部での発電時の熱エネルギーを利用することを特徴とする請求項８記載の燃料電池。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の前記燃料電池を複数有することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１１】
一の前記燃料電池が有する前記隔壁は、前記一の燃料電池の前記酸化剤極に隣接する二の前記燃料電池が有する前記燃料極側の外壁であることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器等の電源として使用される燃料電池及び燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在燃料電池には多数の方式が存在するが、電子機器に用いられる燃料電池は、そのシステムの小型化・簡素化が容易である事から固体高分子形燃料電池の適用が有望である。固体高分子形燃料電池では、燃料極に燃料を、酸化剤極に空気中の酸素を与える事によって発電を行う。この時燃料極から固体高分子膜中を移動してきたプロトンが、酸化剤極で酸素と結合して水を生成する。酸化剤極で生成された水蒸気は固体高分子膜中に保持されるが、その多くは酸化剤極に供給される空気中に蒸発していく。この水蒸気を水として回収し、燃料電池の発電に利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
水は、燃料電池において重要な役割を担っている。例えば、固体高分子膜中をプロトンが移動する際に必要であり、また燃料としてメタノール等を直接供給する直接型燃料電池において燃料を所望の濃度に希釈する際に必要であり、また燃料として水素発生器で生成した水素を供給する改質型燃料電池において水素発生器内で水素発生の際に用いる。そこで、燃料電池の発電時に発生して酸化剤極で生成された水蒸気を回収し、上記用途に用いることは、水の有効な再利用方法として期待される技術である。
【０００４】
特許文献１で提案されている技術は、酸化剤極上の一部を覆う突起部が酸化剤極に設けられ、突起部と酸化剤極の間の空間で水蒸気を含んだ気体を淀ませることにより水蒸気を結露させて水として回収し、燃料の希釈に用いる手段が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９８３８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、水蒸気を結露させる突起部が酸化剤極の触媒層上の一部を覆う構成となっており、覆われた酸化剤極に対する空気の供給がスムーズに行われなくなり、発電効率が低下してしまう。一方、酸化剤極のうち突起部で覆われていない部分では、酸化剤極に対向する隔壁一面に連通口が設けられているため、酸化剤極で発生した水蒸気が酸化剤空間から蒸散し、固体高分子膜の水が不足してプロトンの移動に支障をきたし発電効率が低下するというドライアップ現象が起きる。また、水蒸気の効率的な捕捉が困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、空気の熱対流を利用して発電時に酸化剤極で生成される水蒸気の効率的な捕捉と、安定的発電を両立できる燃料電池及び燃料電池スタック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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、燃料極と、酸化剤極と、燃料極及び酸化剤極に挟持された電解質膜から構成される発電部と、大気と連通する連通口とを有し、連通口を介して大気中の空気が酸化剤として酸化剤極に供給される燃料電池であって、酸化剤極と、酸化剤極に対向するように設けられた隔壁と、酸化剤極と隔壁とによって構成された空間と、を有する酸化剤極部を備え、酸化剤極部は、第１の端部と、第１の端部とは逆側の第２の端部とを備え、第１の端部は、第２の端部よりも高い位置に備えられ、第１の端部と第２の端部との中心から、第１の端部寄りの少なくとも１つの第１の連通口と、第１の端部と第２の端部との中心から、第２の端部寄りの少なくとも１つの第２の連通口と、第１の連通口から排出される気体の進行方向に交差するように備えられ、気体が接触することにより、水蒸気を捕捉する水蒸気捕捉手段とを備えることを要旨とする。
【０００９】
かかる特徴によれば、大気を取り込む連通口を酸化剤極部の上端と下端に備えることで、酸化剤空間内の大気は低い位置から高い位置への円滑な流れを実現し、酸素を多く酸化剤極に提供することができる。また、燃料電池の高い位置に備えられた連通口から排出される気体の進行方向に交差するように水蒸気捕捉手段を設けたことで、連通口から排出された水蒸気を確実に捕捉することができる。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に記載の燃料電池において、水蒸気捕捉手段は、フィンを備え、フィンと気体の進行方向に沿う面とが形成する角度は９０度以上１２０度以下であることを要旨とする。
【００１１】
かかる特徴によれば、酸化剤極で蒸発した水蒸気がより確実に水蒸気捕捉手段に衝突するため、第１連通口から排出される水蒸気を効率よく捕捉することができる。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴あるいは第２の特徴に記載の燃料電池において、発電部よりも温度が低くなるよう冷却手段が備えられていることを要旨とする。
【００１３】
かかる特徴によれば、高い位置に備えられた連通口から排出された水蒸気は、冷却手段を備えた水蒸気捕捉手段は、発電部よりも低温であるため水蒸気が凝縮しやすくなるため、水蒸気捕捉の効果をより高くすることができる。
【００１４】
本発明の第４の特徴は、本発明の第２の特徴あるいは第３の特徴のいずれかに記載の燃料電池において、水蒸気捕捉手段において捕捉した水蒸気を水として貯留する貯留手段を備えることを要旨とする。
【００１５】
かかる特徴によれば、捕捉した水を貯留し、貯留した水を蒸発させることにより、燃料電池の電解質膜等を湿潤させることが可能となる。
【００１６】
本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴に記載の燃料電池において、貯留手段に貯留した水を、所望個所に供給する供給手段と備えることを要旨とする。
【００１７】
かかる特徴によれば、水を所望する箇所に確実に水を供給することができる。
【００１８】
本発明の第６の特徴は、本発明の第５の特徴に記載の燃料電池において、所望箇所は、電解質膜であることを要旨とする。
【００１９】
かかる特徴によれば、貯留した水を電解質膜に供給し、電解質膜のドライアップを防止できることで、発電効率の低下を抑制することができる。
【００２０】
本発明の第７の特徴は、本発明の第５の特徴乃至第６の特徴のいずれかに記載の燃料電池において、前記所望箇所は、前記燃料極に供給する燃料を有する燃料部であることを要旨とする。
【００２１】
かかる特徴によれば、希釈されたメタノール等を燃料として直接燃料極に供給する直接型燃料電池の場合、貯留した水をメタノール等の希釈に用い、またボロハイドライド等の水素発生部材と水溶液との反応から得られる水素を、燃料として燃料極に供給する改質型燃料電池の場合、貯留した水を水素発生部材と反応させる水溶液として用いることができる。
【００２２】
本発明の第８の特徴は、本発明の第１の特徴乃至第７の特徴のいずれかに記載の燃料電池において、加熱手段を備え、酸化剤極は加熱手段により熱エネルギーを与えられ、水蒸気の発生を促進することを要旨とする。
【００２３】
かかる特徴によれば、酸化剤極が加熱手段により加熱されることにより、酸化剤極で生成された水蒸気を効率よく蒸発させることが可能となり、水蒸気捕捉部で捕捉できる水蒸気量が増加するのと同時に、酸化剤極と隔壁とによって構成された空間の熱対流による空気循環を促進させることが可能となり、酸化剤極に供給される空気量が増えることで発電性能が向上することを要旨とする。
【００２４】
本発明の第９の特徴は、本発明の第８の特徴に記載の燃料電池において、加熱手段は発電部であり、発電部での発電時の熱エネルギーを利用することを要旨とする。
【００２５】
かかる特徴によれば、酸化剤極を過熱する加熱手段は発電時の熱エネルギーを利用することから、加熱するための余分なエネルギーを用いることなく、エネルギーの効率的利用が可能となる。
【００２６】
本発明の第１０の特徴は、本発明の第１の特徴乃至第９の特徴のいずれかに記載の燃料電池を複数有することを要旨とする。
【００２７】
かかる特徴によれば、スタック化することで、発電量が増加すると同時に、各燃料電池ごとに水蒸気を捕捉することで、スタック化した燃料電池全体としての水蒸気捕捉量を増加させることが可能となる。
【００２８】
本発明の第１１の特徴は、本発明の第１０の特徴に記載の燃料電池スタックにおいて、一の燃料電池が有する隔壁は、一の燃料電池の酸化剤極に隣接する二の燃料電池が有する燃料極側の外壁であることを要旨とする。
【００２９】
かかる特徴によれば、隣り合うセルの燃料極側の外壁が隔壁として利用できるため、発電部の構成部材数が少なくて済むことから、薄型スタックの構成が可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、空気の熱対流を利用して発電時に酸化剤極で生成される水蒸気の効率的な捕捉と、安定的発電を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施の形態１における燃料電池１００の概略構成図。
【図２】本実施の形態１における燃料電池１００の電解質膜に対して水平方向の断面図。
【図３】本実施の形態１における燃料電池１００の電解質膜に対して垂直方向の断面図。
【図４】本実施の形態１の変更例１における燃料電池１００の概略構成図。
【図５】本実施の形態２における燃料電池２００の電解質膜に対して垂直方向の断面図。
【図６】本実施の形態２の変更例１における燃料電池３００の電解質膜に対して垂直方向の断面図。
【図７】本実施の形態２の変更例１における燃料電池４００の電解質膜に対して垂直方向の断面図。
【図８】本実施の形態３における燃料電池５００の電解質膜に対して垂直方向の断面図。
【図９】本実施の形態３における燃料電池６００の電解質膜に対して垂直方向の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
（実施形態１）
図１は本実施の形態１における燃料電池１００の概略構成図を示す。図２は図１の破線部Ａの断面図、図３は図１の破線部Ｂの断面図を示す。
【００３３】
図１〜図３に示すように、燃料電池１００は、酸化剤極１６を含む酸化剤極部２と燃料極１７を含む燃料極部３とに挟持された固体高分子電解質膜１とから構成される発電部と、酸化剤極１６から一定間隔置き配置された隔壁８と、第１の端部４と、第２の端部５と、第１の連通口６と、第２連の通口７と、燃料供給口１１と、水蒸気捕捉手段９とを有する。酸化剤極１６、隔壁８、水蒸気捕捉手段９、第１の連通口６、第２の連通口７、酸化剤極１６及び隔壁８に囲まれる空間１０により酸化剤極部２が構成されている。
【００３４】
図２を用いて、本実施例における燃料電池の構造を詳細に説明する。
【００３５】
電解質膜１１の両側表面には触媒が担持された炭素で構成された触媒層が形成されている。ここで触媒の例としては白金粒子を担持させた触媒、ルテニウムとセレンの合金触媒などが挙げられるが、燃料に対して触媒活性を有するものであれば特にこれに限らない。触媒層表面には触媒層に対する燃料の拡散性を確保しながら導電性を得るガス拡散層（GDL）が形成される。ガス拡散層は多孔質の導電材料であり、最も多く用いられる例として炭素繊維が挙げられる。またガス拡散層は多孔質である事からバルクの金属程の高い導電性は得られず、それ自体を電極として使用するには抵抗損失が大きい。その為ガス拡散層表面には金、SUS、アルミ、ニッケル等の金属部材やカーボンで構成される集電部材が配置され、小さい抵抗損失で集電を行う。ここでは触媒層とGDLと集電部材を含めたものをまとめて燃料電池の電極として扱い、燃料が供給される側の電極を燃料極１７、空気が供給される側の電極を酸化剤極１６として扱う。
【００３６】
酸化剤極１６の垂直方向の中心を基準にして上方の端部を第１の端部４、下方の端部を第２の端部５としている。第１の端部４寄りに第１連通口６が備えられ、第２の端部５寄りに第２連通口７が備えられる。図２において第１の連通口６は、一つのみ備えられているが、空間１０の空気循環を向上させ、空気排出性能を向上させるために、第１の連通口１０は複数備えられていても良い。また、望ましくは、第１の連通口６は酸化剤極１６の第１の端部４と第２の端部５との中心よりも第１の端部側、第２の連通口５は酸化剤極１６の第１の端部４と第２の端部５との中心よりも第２の端部側に設けられていると良い。また、水蒸気捕捉手段であるフィン９は、気体の進行方向に沿う面と形成する角度は９０度以上１２０度以下になるように設けられている。
【００３７】
図３を用いて、燃料電池運転時の反応を説明する。
【００３８】
燃料極部３では、燃料供給口１１より供給された燃料が燃料極１７に到達する。ここで燃料とは例えばメタノール、エタノール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液等の液体燃料、水素、等がある。
【００３９】
供給された燃料が燃料極１７上の触媒で反応することにより、プロトンと電子が生成される。
【００４０】
酸化剤極１６では、第２の連通口７より自然吸気により侵入した空気中に含まれる酸素が酸化剤として酸化剤極１６に供給される。燃料極１７で生成され、電解質膜１を通り酸化剤極１６に運搬されたプロトンは、酸化剤極１６に供給された酸素と外部回路を移動してきた電子と結合し、水を生成する。発電時には上記の反応や、導電材料を移動する電流によって熱が発生する。発電時の熱による熱対流により空間１０の内部の空気は下方から上方へと移動する。ここで先述のように第１の連通口６と第２の連通口７が設けられている事により、空間１０内部で上方へ移動した空気は第１の連通口６から排出され、燃料電池外部の未反応の空気が第２の連通口７から取り込まれる。これにより、空気は第２の連通口７から第１の連通口６の流れを確保でき、酸化剤極１６へ酸素を供給することができる。また生成された水は発電時の熱によって水蒸気となり、その水蒸気は第２の連通口７から第１の連通口６に向かう空気の流れに乗り、第１の連通口６より排出される。第１の連通口６から排出される空気の流れと交差するように備えられ、交差した空気と接触するフィン９により、水蒸気が捕捉される。フィン９によって形成された燃料電池外部への空気排出部分の断面積は、第１の連通口６の断面積と同等以上になることが好ましい。
【００４１】
フィン９は第１の連通口６を遮蔽しないような形状を有する必用がある為、金属や樹脂などの固体部材で構成される。また、フィンと気体の進行方向に沿う面と形成する角度θは９０度以上１２０度以下にすることで、第１の連通口６から排出された空気と多く接触できるため、空気に含まれる水蒸気を効率よく捕捉することができる。
【００４２】
即ち本構造によれば、自己呼吸型の燃料電池において発電時に十分な空気拡散性を確保したまま、発電時の電気化学反応における生成水の回収をする事ができる。
【００４３】
図４に燃料電池１００における第１の連通口６と第２の連通口７とフィン９の別の設置例を示す。
【００４４】
本例においては、隔壁８上において、第１の端部４寄りと第２の端部５寄りのそれぞれに、連通口を設置している。これにより、燃料電池１００、燃料部、制御回路部などを総合した燃料電池ユニット内の燃料電池１００以外装備の設置場所や、燃料電池ユニットの電力を利用して動作させる使用機器の設置場所が、燃料電池１００の上方若しくは下方であったとしても、空気循環性能を確保させることが可能となる。そのため燃料電池１００の燃料電池ユニット及び使用機器への設置場所に応じて、第１の連通口６と第２の連通口７の場所を、隔壁もしくは酸化剤極と隔壁の間に設けられた壁のいずれにも設けることができ、いずれの構造においても所望の効果が得られる。
【００４５】
かかる特徴によれば、大気を取り込む第２の連通口７と、気体を排出する第１の連通口６とを酸化剤極部２の第１の端部４と第２の端部５に備えることで、酸化剤極部２の空間１０の気体は低い位置から高い位置への円滑な流れを実現し、多くの酸素を酸化剤極１６に提供することができる。また、燃料電池１００の第１の連通口６から排出される気体の進行方向に交差するように水蒸気捕捉手段９を設けたことで、第１の連通口６から排出された水蒸気を確実に捕捉することができる。
（実施形態２）
図５に本実施の形態２における燃料電池２００の概略構成図を示す。
【００４６】
本実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し、同様な構成、動作については説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態２における燃料電池２００は、本実施の形態１における燃料電池１０の構成に、さらに冷却手段１２と貯留部１３と水供給手段２９を設けた点で本実施の形態１における燃料電池１００と異なる。水蒸気捕捉手段であるフィン９に冷却手段１２と貯留部１３と水供給手段２９とが設置されている。水供給手段２９は、電解質膜１と貯留部１３とに接続されている。
【００４８】
冷却手段１２は、フィン９を冷却する事により、フィン上における結露を誘引させ得る手段である。その為、冷却手段１２は、フィン９の温度が第１の連通口６から排出される水蒸気を含んだ空気に対する露点以下となるような冷却性能を有することが好ましい。ここで冷却ファン、ペルチェ素子、放熱板、冷却液流路等が上げられるが、これには限られるものではなく、また複数の冷却手段を併用しても良い。このように冷却手段１２を備える事によりフィン９の水蒸気捕捉能力を向上させる事が可能となる。
【００４９】
また燃料電池２００は貯留部１３を備えており、貯留部１３の機能はフィン９で捕捉した水を、貯留する事にある。貯留部１３の具体例としては、タンク、多孔質構造を有する吸水材等が上げられるが、水を再利用できるよう保管させ得るものであればこれには限らない。
【００５０】
またフィン９から貯留部１３までの水の移動方法及び貯留部１３から電解質膜１への水供給手段２９であるが、溝や筒状の流路や、表面上に疎水処理等を利用した自然落下による方法や、極細の溝を設置し毛細管力によって移動させる方法等がある。ポンプ等を用いても良いが、電力を消費しない方法がより好ましい。
【００５１】
また水供給手段２９による水の供給先の例としては、図５に示した電解質膜１の湿潤のほかに、直接型燃料電池に使用される液体燃料の希釈、水素化アルミや水素化ホウ素ナトリウムの加水分解やアルミと水の結合反応による水素発生反応への利用等が挙げられる。このように貯留部１３を備えることでフィン９で補足した水蒸気を、水供給手段２９により供給するまで、一時的に水として保管することができる。
【００５２】
また本実施の形態２における燃料電池２００は冷却手段１２と貯留部１３と水供給手段２９を有しているが、必ずしも全てを有している必要はない。水供給手段２９を備えず、冷却手段１２と貯留部１３とを備え、冷却手段により水蒸気を捕捉し、貯留部１３に貯水し、貯留部１３の水を蒸発させ、直接電解質膜１の湿潤に用いても良い。また、冷却手段１２のみを備え、貯留せずに直接電解質膜１の湿潤に用いても良い。
（実施形態２の変更例１）
図６に本実施の形態２の変更例１における燃料電池３００の概略構成図を示す。
【００５３】
本実施の形態２の変更例１においては、貯留部２３及び水供給手段２９を発電部外部に設置した点で本実施の形態２と異なる。水供給手段２９は、電解質膜１と貯留部２３とに接続されている。
【００５４】
本実施の形態２の変更例１においては貯留部２３が発電部外部に設置されている。フィン９で捕捉した水を、燃料電池３００の外部に設置された貯留部２３まで、導水路２０を利用して移動させる。また、貯留部２３から電解質膜１への水供給手段２９により貯留した水を移動させる。導水路２０、水供給手段２９の例としては、パイプや、毛細管力を利用した細溝等があげられる。ポンプ等を用いても良いが、毛細管力などを利用して電力を消費しない方法がより好ましい。
【００５５】
これにより、燃料電池は高い設計自由度を確保できる。また燃料電池をスタック化した場合、貯留部２３にまとめて水を貯留することができ、水が必要な場所に対して水をまとめて供給できたり、あるいは少量ずつ供給できたりと、供給量を自由に選択することが可能となる。
【００５６】
また、その他の水供給手段による水の供給先の例を図７に示す。
【００５７】
図７は、改質型燃料電池４００の概略図であり、図６の燃料電池に、燃料部３０、燃料供給部３１、水供給手段３２が追加されている。
【００５８】
図７の改質型燃料電池４００の燃料供給方法は、燃料部３０において、ボロハイドライド等の水素発生部材と、水溶液とを反応させることにより水素を発生させ、燃料極部３に供給する。供給する燃料を発生させる燃料部３０の、燃料発生材料として用いることができる。この燃料部３０で発生した燃料は、燃料供給部３１を通り、燃料極３に供給される。
【００５９】
また、図示しないが、燃料極に希釈されたメタノール等の燃料を直接供給する直接型燃料電池の場合、メタノール等が貯留されている燃料部に直接水を供給する構成が上げられる。
【００６０】
また、水供給手段による水の供給先の例としては、図６、図７に示した電解質膜及び燃料部に限られるものではない。
（実施形態３）
図８に本実施の形態２における燃料電池５００の概略構成図を示す。
【００６１】
本実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し、同様な構成、動作については説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態３では、本実施の形態１における燃料電池１００の構成に、さらに発熱体１４と伝熱体１５を設けた点で本実施の形態１と異なる。
【００６３】
この構成によると、発熱体１４により発生した熱を、酸化剤極１６上に設けた伝熱体１５に伝熱させ、酸化剤極１６の温度を高くすることが可能となる。ここで発熱体１４により与えられる熱の具体例としては、電力を用いたヒーターによる熱、燃料源となる水素発生装置の排熱、燃料電池５００に使用される使用機器の排熱等が挙げられる。
【００６４】
これにより、酸化剤極１６で生成された水を効率よく水蒸気として空間１０に放出させることができる。また、伝熱体１５に伝えられた熱が放熱することにより空間１０の温度が上昇し、空間１０において第２の端部５から第１の端部４に向かう空気の熱対流が促進される。そのため第１の連通口６から排出される空気量が増加すると同時に、第２の連通口７から流入する一定時間あたりの空気量が増加し、酸化剤極１６に供給される酸素量も増加し、発電性能が向上する。
【００６５】
また、発熱体１４が酸化剤極１６を含む酸化剤極部２と燃料極１７を含む燃料極部３とに挟持された固体高分子電解質膜１とから構成される発電部そのものであってもよい。その場合には特に上記のような発熱する外部部材を設けずに、発電時に発熱体１４である電解質膜で発生した熱エネルギーを酸化剤極１６に直接伝える。また発熱体１４である電解質膜で発生した熱エネルギーが、水の蒸発に有効に利用されるように、隔壁８のような発電部外気と接触する部材は、発熱体１４と断熱される関係にある事が好ましい。断熱方法の具体例としては多孔質の樹脂による断熱部材や空気層等が挙げられる。これにより、発電部で発生した熱エネルギーを発電部外部に逃がすことなく酸化剤極１６を加熱することが可能となる。本実施の形態３によれば酸化剤極１６と空間１０を加熱するための余分なエネルギーを用いることなく、酸化剤極１６で生成した水の水蒸気化と、空間１０の空気の熱対流の促進が図れる。
【００６６】
また、図８では、伝熱体１５が酸化剤極１６全体にわたり構成されているが、酸化剤極の温度を上昇させることができる構成であれば、酸化剤極１６全体でなく一部のみを覆う構成でなくてもよい。
（実施形態４）
図９に本実施の形態４における燃料電池６００の概略構成図を示す。
【００６７】
本実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し、同様な構成、動作については説明を省略する。
【００６８】
本実施の形態４は、本実施の形態１における燃料電池１０の構成をスタック化した点で本実施の形態１と異なる。一の燃料電池２１の燃料極部３の外壁を二の燃料電池２２の酸化剤極部１６の隔壁２８とする。
【００６９】
これにより複数の発電セルに個別に隔壁２８を設ける必要がなく、小型なスタック構成が可能となる。
【００７０】
また、一の燃料電池２１の燃料極部３の外壁と二の燃料電池２２の酸化剤極１６とを伝熱体２５でつなぐことにより、一の燃料電池２１で発生した熱エネルギーを一の燃料電池２１の燃料極部３の外壁と伝熱体２５を通して、二の燃料電池２２の酸化剤極１６に供給することが可能となる。これにより、酸化剤極１６を効率的に加熱することが可能となる。
【００７１】
また、燃料電池と燃料電池使用機器との間に断熱部材や空気層を設けることで、発熱体１４である電解質膜で発生した熱エネルギーを燃料電池外部に逃がすことなく酸化剤極１６を加熱することが可能となる。その結果、酸化剤極１６で生成した水の蒸発性能の向上と、空間１０の空気の熱対流促進が図れる。
【００７２】
以上、本発明の一例を説明したが、具体例を説明したに過ぎない。特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は適宜変更可能である。また、各実施の形態及び変更例の作用効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、各実施の形態及び変更例に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７３】
１００，２００，３００，４００，５００，６００：燃料電池
１：電解質膜
２：酸化剤極部
３：燃料極部
４：第１の端部
５：第２の端部
６，２６：第１の連通口
７，２７：第２の連通口
８，２８：隔壁
９：フィン
１０：空間
１１：燃料供給口
１２：冷却手段
１３、２３：貯留手段
１４：発熱体
１５、２５：伝熱体
１６：酸化剤極
１７：燃料極
１８：発電領域
１９：水
２０：導水路
２９，３２：水供給手段
３０：燃料部
３１：燃料供給部
【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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