(57)【要約】【課題】フィルタ本体の外周部などにおける解れを防止し、所定のサイズ以上の異物の通過を確実に防止することができる燃料電池用フィルタ、およびその燃料電池用フィルタを備えた燃料電池を提供する。【解決手段】フィルタ１０は、中央に開口を有する２つの平板部材１１、１２と、平板部材１１と平板部材１２との間に、平板部材１１、１２のそれぞれに形成された開口を塞ぐように配置されたフィルタ部材１３とを備えている。また、フィルタ１０を構成する平板部材１１、１２およびフィルタ部材１３は、それぞれを積層した状態で外周部を溶着することで一体的に構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部と燃料収容部との間の燃料供給流路に備えられ、前記燃料供給流路を流れる燃料に含有される異物を除去する燃料電池用フィルタであって、
樹脂材料で構成され、中央に開口を有する第１および第２の平板部材と、
樹脂材料で構成され、前記第１および第２の平板部材間に、前記平板部材の開口を塞ぐように、外周部を前記平板部材とともに溶着され固定されたフィルタ部材と
を具備することを特徴とする燃料電池用フィルタ。
【請求項２】
前記第１の平板部材、前記第２の平板部材および前記フィルタ部材は、同一の樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載に燃料電池用フィルタ。
【請求項３】
樹脂材料で構成され、前記フィルタ部材の外周で、かつ前記平板部材間に溶着により固定された第３の平板部材をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用フィルタ。
【請求項４】
前記第３の平板部材は、前記第１および第２の平板部材と同一の樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項３記載に燃料電池用フィルタ。
【請求項５】
発電部と、燃料収容部と、前記燃料収容部に収容された燃料を前記発電部に導く燃料供給流路を備えた燃料電池であって、
前記燃料供給流路に、請求項１乃至４のいずれか１項記載の燃料電池用フィルタが備えられてい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、燃料電池の燃料供給経路に設けられる燃料電池用フィルタ、およびその燃料電池用フィルタを備えた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら携帯用電子機器の電源に燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は、燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することが可能であるという特徴を有している。このため、燃料電池を小型化できれば、携帯用電子機器の電源として極めて有利なシステムとなる。
【０００３】
直接メタノール型燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell：ＤＭＦＣ）は、小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯用電子機器の電源として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式や、燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
これらのうち、内部気化型等のパッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して特に有利である。パッシブ型ＤＭＦＣにおいては、例えばアノード（燃料極）、電解質膜およびカソード（空気極）を有する膜電極接合体（燃料電池セル）を、樹脂製の箱状容器からなる燃料収容部上に配置した構造が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。燃料収容部から気化した気化燃料を直接燃料電池セルに供給する場合、燃料電池の出力の制御性を高めることが重要となるが、現状のパッシブ型ＤＭＦＣでは必ずしも十分な出力制御性は得られていない。
【０００５】
一方、ＤＭＦＣの燃料電池セルと燃料収容部とを流路を介して接続することが検討されている（例えば、特許文献３−５参照。）。燃料収容部から供給された液体燃料を燃料電池セルに流路を介して供給することによって、流路の形状や径等に基づいて液体燃料の供給量を調整することができる。特許文献４には、燃料収容部から流路にポンプで液体燃料を供給する燃料電池が記載され、特許文献５には、電気浸透流ポンプを用いて液体燃料等を供給する燃料電池が記載されている。
【０００６】
また、燃料電池において、燃料電池セルなどに異物が進入するのを防止するために、様々な構成を有するフィルタが備えられている（例えば、特許文献６−７参照。）。また、上記したような燃料収容部から液体燃料を燃料電池セルに供給する燃料電池においても、燃料供給路にフィルタを設け、例えば、ポンプや燃料電池セル内に異物が進入するのを防止している。この燃料供給路に設けられるフィルタとして、例えば、ポリエチレンの焼結体からなる多孔体や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂で構成された不織布などが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４１３１１１号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／１１２１７２号パンフレット
【特許文献３】特表２００５−５１８６４６号公報
【特許文献４】特開２００６−８５９５２号公報
【特許文献５】米国特許公開第２００６／００２９８５１号公報
【特許文献６】特開２００７−１８７５８号公報
【特許文献７】特開２００８−１３２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、燃料電池において、燃料供給路に設けられるフィルタとして、ポリエチレンの焼結体からなる多孔体などを使用する場合、焼結体の一部が破損し、その破片が、ポンプや燃料電池セル内に進入することがあった。
【０００９】
また、フィルタとして樹脂で構成された不織布を用いる場合、特にフィルタの外周部などに解れが生じやすかった。そのため、解れなどが生じた部分においては、メッシュサイズが変わり、例えば、除去すべきサイズの異物が除去できないことがあった。また、フィルタの外周部における解れを防止するために、フィルタの外周部を接着シートや接着剤などで接着することも考えられるが、燃料によって溶解や変質を生じることがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、フィルタ本体の外周部などにおける解れを防止し、所定のサイズ以上の異物の通過を確実に防止することができる燃料電池用フィルタ、燃料電池用フィルタの製造方法、およびその燃料電池用フィルタを備えた燃料電池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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、発電部と燃料収容部との間の燃料供給流路に備えられ、前記燃料供給流路を流れる燃料に含有される異物を除去する燃料電池用フィルタであって、樹脂材料で構成され、中央に開口を有する第１および第２の平板部材と、樹脂材料で構成され、前記第１および第２の平板部材間に、前記平板部材の開口を塞ぐように、外周部を前記平板部材とともに溶着され固定されたフィルタ部材とを具備することを特徴とする燃料電池用フィルタが提供される。
【００１２】
また、本発明の一態様によれば、発電部と、燃料収容部と、前記燃料収容部に収容された燃料を前記発電部に導く燃料供給流路を備えた燃料電池であって、前記燃料供給流路に、上記した燃料電池用フィルタが備えられていることを特徴とする燃料電池が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る燃料電池用フィルタ、およびその燃料電池用フィルタを備えた燃料電池によれば、フィルタ本体の外周部などにおける解れを防止し、所定のサイズ以上の異物の通過を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る一実施の形態の燃料電池用のフィルタの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】本発明に係る一実施の形態の他の構成の燃料電池用のフィルタの断面を示す図である。
【図４Ａ】本発明に係る一実施の形態の他の構成の燃料電池用のフィルタの製造工程を説明するための、製造工程における各部材の断面を示す図である。
【図４Ｂ】本発明に係る一実施の形態の他の構成の燃料電池用のフィルタの製造工程を説明するための、製造工程における各部材の断面を示す図である。
【図５】本発明に係る一実施の形態の燃料電池用のフィルタを備えた燃料電池の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る一実施の形態の燃料電池用のフィルタ１０の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【００１７】
図１および図２に示すように、フィルタ１０は、中央に開口を有する２つの平板部材１１、１２と、平板部材１１と平板部材１２との間に、平板部材１１、１２のそれぞれに形成された開口を塞ぐように配置されたフィルタ部材１３とを備えている。また、フィルタ１０を構成する平板部材１１、１２およびフィルタ部材１３は、それぞれを積層した状態で外周部を溶着することで一体的に構成されている。ここで、平板部材１１が第１の平板部材として機能し、平板部材１２が第２の平板部材として機能する。
【００１８】
ここで、溶着を施す外周部とは、少なくとも、フィルタ１０の外周端縁を含み、その外周端縁よりも内周側の領域をいう。具体的には、例えば、平板部材１１、１２の外周端縁１１ａ、１２ａを含み、平板部材１１、１２の外周端縁１１ａ、１２ａから平板部材１１、１２の内周端縁１１ｂ、１２ｂまでの間の領域において、周方向に亘って溶着される。例えば、平板部材１１、１２の外周端縁１１ａ、１２ａから内周端縁１１ｂ、１２ｂに亘るすべての領域を溶着してもよい。ここで、フィルタ１０の少なくとも外周端縁が溶着により接合されているので、フィルタ１０の外周端縁からフィルタ部材１３の破片が外部に放出されることはない。
【００１９】
この溶着方法としては、例えば、超音波溶着、レーザ溶着、高周波溶着、振動溶着、熱圧着などの溶着方法を使用することができる。
【００２０】
平板部材１１、１２およびフィルタ部材１３は、溶着可能な同一の樹脂材料で構成されていることが好ましい。ここで、同一の材料には、例えば、構成モノマーが同一のものも含まれる。平板部材１１、１２およびフィルタ部材１３は、使用する液体燃料によって溶解や変質を生じることなく、耐薬品性に優れ、化学的安定性を有する材料で構成されることが好ましい。平板部材１１、１２およびフィルタ部材１３を構成する材料として、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ：ヴィクトレックス社商標）、ポリベンゾオキサゾール樹脂（ＰＢＯ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を使用することができる。
【００２１】
ここで、平板部材１１、１２は、上記したように、中央に、燃料電池の燃料である液体燃料を通過させるための開口が形成され、フィルタ部材１３に流入する液体燃料の流入口または流出口として機能する。さらに、平板部材１１、１２は、フィルタ部材１３を狭持する支持部材としての機能も有している。平板部材１１、１２の厚さは、特に限定されるものではないが、支持部材としての機械的強度を備えるため、０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。また、溶着工程における照射エネルギーの削減、および形状の安定性の確保の観点から０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。すなわち、平板部材１１、１２の厚さは、０．０５〜０．１５ｍｍに構成されることが好ましい。
【００２２】
フィルタ部材１３は、上記した樹脂材料で構成された繊維などを用いて構成される不織布、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などで構成された平膜状の部材である。フィルタ部材１３は、除去する異物のサイズに対応して設定された所定のメッシュサイズに形成されている。上記したように、フィルタ部材１３の外周端縁は、平板部材１１、１２とともに溶着され、さらに平板部材１１、１２が支持部材として機能するため、フィルタ部材１３の外周部において解れなどを生じることはない。また、フィルタ部材１３の外周端縁は、溶着されているため、フィルタ部材１３の外周端縁から破片などが放出されることもない。ここで、フィルタ部材１３の厚さは、特に限定されるものではないが、溶着安定性の保持の観点から、０．０５〜０．１５ｍｍ程度が好ましい。特に、前述した平板部材１１、１２と同等の厚みにすることが望ましい。
【００２３】
なお、ここでは、フィルタ部材１３に直交する方向からフィルタ１０を見たときに、円形の形状を有する平板部材１１、１２やフィルタ部材１３を例示しているがこの形状に限られるものではない。平板部材１１、１２やフィルタ部材１３の形状、すなわちフィルタ１０の形状は、フィルタ１０が配置される位置の形状によって適宜に変更可能である。例えば、フィルタ部材１３に直交する方向からフィルタ１０を見たときに、三角形、矩形、多角形、楕円などの形状となるようにフィルタ１０を構成してもよい。
【００２４】
次に、本発明の燃料電池用のフィルタ１０の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、平板部材１１と平板部材１２の間に、平板部材１１、１２のそれぞれに形成された開口を塞ぐようにフィルタ部材１３を配置して積層体を構成する（図２参照）。
【００２６】
続いて、積層体の外周部を溶着して一体構造とし、フィルタ１０が得られる。
【００２７】
溶着する際、積層体のすべての材料が同一の材料で構成されているので、溶着条件などの設定が容易であり、さらに最適な溶着条件で積層された各部材間を接合することができる。
【００２８】
上記したように、一実施の形態の燃料電池用のフィルタ１０によれば、フィルタ部材１３の外周端縁は、平板部材１１、１２とともに溶着され、さらに平板部材１１、１２が支持部材として機能するため、フィルタ部材１３の外周部において解れなどを生じることはない。そのため、フィルタ部材１３の全面、特に、液体燃料Ｆが通過する領域の全面に亘って、当初のメッシュサイズを維持することができ、除去すべきサイズの異物を確実に除去することができる。
【００２９】
また、フィルタ部材１３の外周端縁は、溶着されているため、フィルタ部材１３の外周端縁から破片などが放出されることはない。そのため、フィルタ部材１３からの破片が、ポンプや燃料電池セル内に進入することがなく、燃料電池を適正に動作することができる。
【００３０】
なお、一実施の形態の燃料電池用のフィルタ１０の構成は、上記した構成に限られるものではない。
【００３１】
図３は、本発明に係る一実施の形態の他の構成の燃料電池用のフィルタ１０の断面を示す図である。
【００３２】
フィルタ１０において、図３に示すように、フィルタ部材１３の外周で、かつ平板部材１１と平板部材１２との間に、第３の平板部材として機能するリング状の平板部材１４を備えてもよい。
【００３３】
この平板部材１４は、上記した平板部材１１、１２およびフィルタ部材１３と同一の材料で構成される。また、リング状の平板部材１４の内側の開口の形状や大きさは、フィルタ部材１３の外形にほぼ対応して構成されている。すなわち、平板部材１４の内側の開口に、フィルタ部材１３を嵌め込むように配置することができる。また、平板部材１４の厚さは、フィルタ部材１３の厚さとほぼ等しく構成されている。
【００３４】
なお、平板部材１１および平板部材１２は、平板部材１４の外周端縁までを狭持できるような外形寸法で構成される。
【００３５】
次に、一実施の形態の他の構成の燃料電池用のフィルタ１０の製造方法について説明する。
【００３６】
図４Ａおよび図４Ｂは、一実施の形態の他の構成の燃料電池用のフィルタ１０の製造工程を説明するための、製造工程における各部材の断面を示す図である。
【００３７】
まず、第１の平板部材として機能する平板部材１２上に、平板部材１２の中央の開口を塞ぐように、フィルタ部材１３を配置し、フィルタ部材１３の外周に、第２の平板部材として機能するリング状の平板部材１４を配置する（図４Ａ参照）。
【００３８】
続いて、フィルタ部材１３および平板部材１４上に、第３の平板部材として機能する平板部材１１を平板部材１２に対応させて配置して積層体を構成する（図４Ｂ参照）。
【００３９】
続いて、この積層体の外周部を溶着して一体構造とし、フィルタ１０が得られる。
【００４０】
この一実施の形態の他の構成の燃料電池用のフィルタ１０では、上記した燃料電池用のフィルタ１０と同様の作用効果を得ることができる。さらに、平板部材１４をフィルタ部材１３の外周に設けることで、フィルタ部材１３の外周端縁が外部に露出されることなく、平板部材１１、１２、１３によって覆われる。これによって、フィルタ部材１３の外周端縁から破片などが放出されることを、さらに確実に防止することができる。また、平板部材１１と平板部材１２との間に板状の部材である平板部材１４を備えることで、フィルタ１０の厚み寸法の管理を適正に行うことができる。
【００４１】
次に、一実施の形態の燃料電池用のフィルタ１０を備えた燃料電池２０について説明する。
【００４２】
図５は、一実施の形態の燃料電池用のフィルタ１０を備えた燃料電池２０の断面を示す図である。
【００４３】
図５に示すように、燃料電池２０は、発電部３０と、液体燃料Ｆを収容する燃料収容部３１と、燃料収容部３１に収容された液体燃料Ｆを発電部３０に導く燃料供給路３２とを備えている。また、燃料供給路３２の一部には、断面に亘ってフィルタ１０が設けられている。さらに、フィルタ１０と発電部３０との間の燃料供給路３２には、燃料収容部３１から供給される液体燃料Ｆを発電部３０側に輸送するポンプ３３が介在している。
【００４４】
ここで、図示していないが、例えば、フィルタ１０を備える位置に対応する燃料供給路３２の部位にフランジ接続部を設け、このフランジ接続部においてフィルタ１０を固定するように構成してもよい。
【００４５】
次に、発電部３０の構成について、図５を参照して説明する。
【００４６】
図５に示すように、発電部３０は、起電部を構成する燃料電池セル４０と、この燃料電池セル４０のアノード（燃料極）４３側およびカソード（空気極）４６側にそれぞれ設けられたアノード導電層４８、カソード導電層４９と、このアノード導電層４８に対向させて設けられた複数の開口部６１を有する燃料分配層６０と、この燃料分配層６０の燃料電池セル４０側とは異なる側に配置され、燃料分配層６０に液体燃料Ｆを供給する燃料供給部本体７０と、カソード導電層４９に積層された保湿層８０と、この保湿層８０に積層された、複数の空気導入口９１を有する表面カバー９０とを備える。なお、図５に示すように、燃料供給路３２の一端は、燃料供給部本体７０に接続されている。
【００４７】
燃料電池セル４０は、いわゆる膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）であり、アノード触媒層４１とアノードガス拡散層４２とを有するアノード（燃料極）４３と、カソード触媒層４４とカソードガス拡散層４５とを有するカソード（空気極）４６と、アノード触媒層４１とカソード触媒層４４とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性を有する電解質膜４７とから構成される。
【００４８】
アノード触媒層４１やカソード触媒層４４に含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層２１として、例えば、メタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層４４として、例えば、Ｐｔ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｃｏ等を用いることが好ましい。なお、触媒は、これらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は、炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。
【００４９】
電解質膜４７を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料が挙げられる。電解質膜４７は、具体的には、ナフィオン（商品名、デュポン社製）、フレミオン（商品名、旭硝子社製）、アシプレックス（商品名、旭化成工業社製）等により構成される。なお、プロトン伝導性の電解質膜４７は、これらに限られるものではなく、例えば、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜、あるいは脂肪族炭化水素系樹脂獏などのプロトンを輸送可能な電解質膜で構成することができる。
【００５０】
アノード触媒層４１に積層されるアノードガス拡散層４２は、アノード触媒層４１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層４１の集電体も兼ねている。カソード触媒層４４に積層されるカソードガス拡散層４５は、カソード触媒層４４に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層４４の集電体も兼ねている。また、アノードガス拡散層４２およびカソードガス拡散層４５は、カーボンペーパ、カーボンクロス、カーボンシルク等の多孔性炭素質材、チタン、チタン合金、ステンレス、金などの金属材料からなる多孔質体またはメッシュなどで構成される。
【００５１】
アノードガス拡散層４２の表面に積層されたアノード導電層４８、およびカソードガス拡散層４５の表面に積層されたカソード導電層４９は、例えば、金、ニッケルなどの金属材料からなる多孔質層（例えば、メッシュなど）または箔体、あるいはステンレス鋼（ＳＵＳ）などの導電性金属材料に金などの良導電性金属を被覆した複合材などで構成される。これらの中でも、アノード導電層４８やカソード導電層４９は、燃料電池セル４０に対応して開口された複数の開口部を有する薄膜で構成されることが好ましく、この開口部を介して、燃料電池セル４０に対向して設けられている燃料分配層６０の開口部６１からの燃料を燃料電池セル４０に導く。
【００５２】
なお、アノード導電層４８およびカソード導電層４９は、それらの周縁から燃料や酸化剤が漏れないように構成されている。また、電解質膜４７とアノード導電層４８およびカソード導電層４９との間には、それぞれゴム製のＯリング５０が介在されており、これらによって燃料電池セル４０からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。なお、ここでは、アノード導電層４８およびカソード導電層４９を備えた発電部３０を示しているが、アノード導電層４８およびカソード導電層４９を設けずに、上記したようにアノードガス拡散層４２およびカソードガス拡散層４５を拡散層として機能させるとともに、導電層として機能させてもよい。
【００５３】
保湿層８０は、カソード触媒層４４で生成された水の一部が含浸して、水の蒸散を抑制するとともに、カソード触媒層４４への空気の均一拡散を促進するものである。この保湿層８０は、例えば、ポリエチレン多孔質膜等からなる平板で構成される。
【００５４】
表面カバー９０は、空気の取入れ量を調整するものであり、その調整は、空気導入口９１の個数や大きさ等を変更することで行われる。表面カバー９０は、例えば、ＳＵＳ３０４のような金属で構成することができるが、これに限定されるものではない。
【００５５】
燃料分配層６０は、例えば、複数の開口部６１が形成された平板で構成され、アノードガス拡散層４２と燃料供給部本体７０との間に挟持される。この燃料分配層６０は、液体燃料Ｆの気化成分や液体燃料Ｆを透過させない材料で構成され、具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリイミド系樹脂等で構成される。また、燃料分配層６０は、例えば、液体燃料Ｆの気化成分と液体燃料Ｆとを分離し、その気化成分を燃料電池セル４０側へ透過させる気液分離膜で構成されてもよい。気液分離膜には、例えば、シリコーンゴム、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）薄膜、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）薄膜、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）薄膜、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）など）微多孔膜などが用いられる。
【００５６】
ここで、発電部３０において、燃料供給部本体７０に導入された液体燃料Ｆは、燃料分配層６０の複数の開口部６１からアノード（燃料極）４３の全面に対して供給される。このように、燃料分配層６０によって、アノード（燃料極）４３に供給される燃料供給量を均一化することが可能となる。
【００５７】
燃料供給部本体７０は、供給された液体燃料Ｆを燃料分配層６０に対して均一に供給するために、液体燃料Ｆを平坦に分散させるための凹部からなる燃料分散部７１を備えている。この燃料分散部７１は、燃料供給路３２介して燃料収容部３１と接続されている。燃料分散部７１に導入された液体燃料Ｆおよび／またはこの液体燃料Ｆが気化した気化成分は、燃料分配層６０およびアノード導電層４８を介して燃料電池セル４０に供給される。
【００５８】
燃料収容部３１には、燃料電池セル４０に対応した液体燃料Ｆが収容されている。液体燃料Ｆとしては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。液体燃料Ｆは、必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料Ｆとして、例えば、エタノール水溶液、純エタノール、プロパノール水溶液、ギ酸水溶液、ギ酸ナトリウム水溶液、酢酸水溶液、エチレングリコール水溶液、ジメチルエーテルなどの水素を含む有機系の水溶液、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、水素化ホウ素カリウム水溶液、水素化リチウム水溶液などを用いてもよい。これらの液体燃料の中でも、メタノール水溶液は、炭素数が１で反応の際に発生するのが二酸化炭素であり、低温での発電反応が可能であり、産業廃棄物から比較的容易に製造することができる。そのため、液体燃料としてメタノール水溶液を使用するのが好ましい。いずれにしても、燃料収容部３１には、燃料電池セル４０に応じた液体燃料が収容される。
【００５９】
液体燃料Ｆは、燃料濃度が１００重量％から数重量％までの範囲で種々の濃度のものを用いることができるが、特にメタノール水溶液の場合は、燃料濃度が６０重量％以上のものを使用することが望ましい。その理由は、より少ない体積の燃料で発電することができるからである。
【００６０】
また、燃料収容部３１に収容された液体燃料Ｆは、燃料供給路３２の一部に介在されたポンプ３３によって燃料分散部７１まで強制的に送液される。
【００６１】
このポンプ３３は、燃料収容部３１から燃料分散部７１に液体燃料Ｆを単に送液する供給ポンプとして機能するものであり、燃料電池セル４０に供給された過剰な液体燃料Ｆを循環する循環ポンプとしての機能を備えるものではない。このポンプ３３を備えた燃料電池２０は、燃料を循環しないことから、従来のアクティブ方式とは構成が異なり、従来の内部気化型のような純パッシブ方式とも構成が異なる、いわゆるセミパッシブ型と呼ばれる方式に該当する。なお、ポンプ３３の種類は、特に限定されるものではないが、少量の液体燃料Ｆを制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリベーンポンプ、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。ロータリベーンポンプは、モータで羽を回転させて送液するものである。電気浸透流ポンプは、電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアフラムポンプは、電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは、柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。これらのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアフラムポンプを使用することがより好ましい。上記したようにポンプ３３を設ける場合、ポンプ３３は、制御手段（図示しない）と電気的に接続され、この制御手段によって、燃料分散部７１に供給される液体燃料Ｆの供給量が制御される。
【００６２】
次に、上記した燃料電池２０における作用について説明する。
【００６３】
燃料収容部３１からフィルタ１０を通り、異物が除去され、燃料分散部７１に搬送された液体燃料Ｆは、液体燃料Ｆのまま、もしくは液体燃料Ｆと液体燃料が気化した気化燃料が混在する状態で、燃料分配層６０およびアノード導電層４８を介して燃料電池セル４０のアノードガス拡散層４２に供給される。アノードガス拡散層４２に供給された燃料は、アノードガス拡散層４２で拡散してアノード触媒層４１に供給される。液体燃料Ｆとしてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層４１で次の式（１）に示すメタノールの内部改質反応が生じる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋６Ｈ+＋６ｅ-  …式（１）
【００６４】
なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、メタノールは、カソード触媒層４４で生成した水や電解質膜４７中の水と上記した式（１）の内部改質反応によって改質されるか、または水を必要としない他の反応機構により改質される。
【００６５】
この反応で生成した電子（ｅ-）は、集電体を経由して外部に導かれ、いわゆる電気として携帯用電子機器等を動作させた後、カソード（空気極）４６に導かれる。また、式（１）の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ+）は、電解質膜４７を経てカソード（空気極）４６に導かれる。カソード（空気極）４６には酸化剤として空気が供給される。カソード（空気極）４６に到達した電子（ｅ-）とプロトン（Ｈ+）は、カソード触媒層４４で空気中の酸素と次の式（２）に示す反応を生じ、この発電反応に伴って水が生成する。
（３／２）Ｏ２＋６ｅ-＋６Ｈ+  →  ３Ｈ２Ｏ  …式（２）
【００６６】
このように燃料電池２０では、上記した内部改質反応が円滑に行なわれ、安定した出力が得られる。
【００６７】
上記したように、一実施の形態の燃料電池用のフィルタ１０を備えた燃料電池２０によれば、外周端縁が溶着された一実施の形態の燃料電池用のフィルタ１０を備えることで、フィルタ部材１３の外周端縁から破片などが放出されることはない。そのため、フィルタ部材１３からの破片が、ポンプ３３や燃料電池セル４０内に進入することがなく、燃料電池２０を適正に動作することができる。
【００６８】
なお、本発明は液体燃料を使用した各種の燃料電池に適用することができる。また、燃料電池の具体的な構成や燃料の供給状態等も特に限定されるものではなく、実施段階では本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に示される複数の構成要素を適宜に組み合わせたり、また実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除する等、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…フィルタ、１１，１２，１４…平板部材、１１ａ…外周端縁、１１ｂ…内周端縁、１３…フィルタ部材、２０…燃料電池、２１…アノード触媒層、３０…発電部、３１…燃料収容部、３２…燃料供給路、３３…ポンプ、４０…燃料電池セル、４１…アノード触媒層、４２…アノードガス拡散層、４４…カソード触媒層、４５…カソードガス拡散層、４７…電解質膜、４８…アノード導電層、４９…カソード導電層、５０…Ｏリング、６０…燃料分配層、６１…開口部、７０…燃料供給部本体、７１…燃料分散部、８０…保湿層、９０…表面カバー、９１…空気導入口、Ｆ…液体燃料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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