(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極、電解質膜および空気極をこの順で有する単位電池と、
前記単位電池の前記燃料極側に配置され、前記燃料極に燃料を供給するための燃料供給部と、
前記単位電池と前記燃料供給部との間に配置される排熱層と、
を含み、
前記排熱層は、
間隔をおいて配列された、厚み方向に貫通する２以上の貫通口と、
前記排熱層の周縁部に設けられ、前記貫通口のいずれかと排熱層外部とを連通する１以上の連通経路と、
を有する燃料電池。
【請求項２】
前記排熱層は、
前記連通経路が接続された貫通口と、
前記連通経路が接続されていない貫通口と、
前記連通経路が接続された貫通口と前記連通経路が接続されていない貫通口とを空間的に接続する接続経路と、
を含む請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記２以上の貫通口のそれぞれに前記連通経路が接続されている請求項１に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記貫通口の開口率が、合計で５０％以上である請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項５】
前記貫通口の厚みが１００〜１０００μｍである請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記連通経路の断面積の合計Ｓ1と、前記排熱層の側面の合計面積Ｓ0との比が０より大きく、０．３未満である請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項７】
前記排熱層は、エッチング加工により前記貫通口および前記連通経路を形成した金属板からなる請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項８】
前記排熱層と前記燃料供給部との間に配置される、疎水性の多孔質層である第１の介在層をさらに備える請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項９】
前記燃料供給部は、前記燃料極側が開放された空間からなり、液状の前記燃料を流通させるかまたは収容するための燃料供給室を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記燃料供給部は、
液状の前記燃料を流通させるための前記燃料供給室と、
前記燃料供給室に接続され、前記液状の燃料を収容するための燃料貯蔵室と、
を含む請求項９に記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記燃料貯蔵室内に収容される前記液状の燃料を前記燃料供給室に圧送するための圧送手段をさらに備える請求項１０に記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記燃料供給部は、
前記燃料供給室の側方に配置され、前記液状の燃料を収容するための燃料貯蔵室と、
前記液状の燃料に対して毛細管作用を示す材料からなる部材であって、その一端が前記燃料貯蔵室内に収容される前記液状の燃料に接触可能な位置に配置されるとともに、その他端が前記燃料供給室内部に配置され、前記燃料極に対向するように延びる燃料輸送部材と、
をさらに含む請求項９に記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記連通経路は、前記燃料貯蔵室から最も離れた排熱層の周縁部に設けられる請求項１０〜１２のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１４】
前記排熱層と前記燃料供給室との間に配置される、疎水性の多孔質層である第１の介在層と、
前記燃料供給室の開口を覆うように前記第１の介在層と前記燃料供給室との間に配置され、測定媒体をメタノールとしたときのバブルポイントが３０ｋＰａ以上である第２の介在層と、
をさらに備える請求項９〜１３のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１５】
前記単位電池は、前記燃料極上に積層されるアノード集電層と、前記空気極上に積層されるカソード集電層とをさらに含む請求項１〜１４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の燃料電池を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、ユーザが１回燃料補充することで電子機器を従来よりも長く利用できる長時間駆動の点や、ユーザが外出先で電池を使い切ってしまっても、電池の充電を待たずに燃料を購入し補充することで直ぐに電子機器が利用できる利便性の点から、情報化社会を支える携帯用電子機器の新規電源として実用化の期待が高まっている。
【０００３】
燃料電池は、使用する電解質材料や燃料の分類から、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子型、ダイレクトアルコール型等に分類される。特に、電解質材料に固体高分子であるイオン交換膜を用いる固体高分子型燃料電池およびダイレクトアルコール型燃料電池は、常温で高い発電効率が得られることから、携帯用電子機器への応用を目的とした小型燃料電池としての実用化が検討されている。
【０００４】
燃料としてアルコールまたはアルコール水溶液を使用するダイレクトアルコール型燃料電池は、燃料がガスである場合と比較して、燃料貯蔵室を比較的簡易に設計できるなどの理由から、燃料電池の構造の簡略化、省スペース化が可能であり、携帯用電子機器への応用を目的とした小型燃料電池としての期待が特に高い。
【０００５】
電解質膜としてカチオン交換膜を使用するダイレクトアルコール型燃料電池においては、燃料極に燃料（アルコールまたはアルコール水溶液）を供給すると、燃料が酸化されて、二酸化炭素等のガスおよびプロトンが生じる。たとえば、アルコールとしてメタノールを用いた場合では、
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ  →  ＣＯ2↑＋６Ｈ+＋６ｅ-
の酸化反応により二酸化炭素が燃料極側で発生する。
【０００６】
燃料極側で発生したプロトンは、電解質膜を介して空気極側に伝達される。そして、空気極に伝達されたプロトンと、空気極に供給される空気中の酸素とが、
３／２Ｏ2＋６Ｈ+＋６ｅ-  →  ３Ｈ2Ｏ
の還元反応を起こし、水が生成する。このときに電子が外部の電子機器（負荷）を通過して燃料極から空気極に移動し、電力が取り出される。
【０００７】
一方、燃料電池は、燃料供給や空気供給の供給方式による分類から、パッシブ型とアクティブ型とに大きく分類することができる。パッシブ型燃料電池は、ポンプやファン等の外部動力を用いる補機を使用することなく、燃料および空気をそれぞれ、燃料極、空気極に供給する方式の燃料電池であり、非常に小さな小型燃料電池の実現の可能性があることから、携帯電子機器への搭載用途として期待が高い。
【０００８】
燃料電池、とりわけ小型燃料電池においては、発電により生じた熱によって電池内部の温度が上昇し、これにより燃料貯蔵室に収容された燃料の気化が促進されてクロスオーバー現象（燃料極に過剰に供給された燃料が電解質膜を介して空気極に至り、空気極にて触媒反応を起こす現象）が生じ、電池温度がさらに上昇するという悪循環によって電池内部温度の暴走が生じやすいという問題があった。また、上述のような電池内部の温度上昇により内圧が上昇すると、燃料電池の変形が生じることがあり、信頼性の点で課題があった。
【０００９】
上記問題を解決すべく特許文献１には、液体燃料を電池内部で気化して燃料極に供給する内部気化方式のパッシブ型ＤＭＦＣ（直接メタノール型燃料電池）において、液体燃料収容室上に配置された気液分離膜から膜電極複合体のアノード導電層までの距離Ｌを２ｍｍ超５ｍｍ以下とすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００８／０２３６３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の燃料電池においては、上記のとおり、発電部（膜電極複合体）と燃料供給部（液体燃料収容室）とを熱的に分離するために、距離Ｌを２ｍｍ超にすることが必要であるが、この場合、燃料電池の薄型化が困難であった。
【００１２】
そこで本発明は、電池内部温度の暴走および内圧上昇を防止することができるとともに、薄型化が可能な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】
【００１３】
本発明は、燃料極、電解質膜および空気極をこの順で有する単位電池と、単位電池の燃料極側に配置され、燃料極に燃料を供給するための燃料供給部と、単位電池と燃料供給部との間に配置される排熱層とを含み、排熱層が、厚み方向に貫通する貫通口と、排熱層の周縁部に設けられ、貫通口と排熱層外部とを連通する連通経路とを有する燃料電池を提供する。
【００１４】
排熱層は、２以上の前記貫通口と、該貫通口のいずれかと排熱層外部とを連通する１以上の連通経路とを有することができる。貫通口の開口率は、好ましくは合計で５０％以上である。貫通口（排熱層）の厚みは、好ましくは１００〜１０００μｍである。また、連通経路の断面積の合計Ｓ1と、排熱層の側面の合計面積Ｓ0との比は、好ましくは０より大きく、０．３未満である。排熱層は、たとえば、エッチング加工により貫通口および連通経路を形成した金属板からなることができる。
【００１５】
本発明の燃料電池は、排熱層と燃料供給部との間に配置される、疎水性の多孔質層である第１の介在層をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
燃料供給部は、燃料極側が開放された空間からなり、液状の燃料（液体燃料）を流通させるかまたは収容するための燃料供給室を含むものであることができる。本発明の好ましい実施形態において燃料供給部は、液体燃料を流通させるための燃料供給室と、燃料供給室に接続され、液体燃料を収容するための燃料貯蔵室とを含む。この実施形態において、燃料電池は、燃料貯蔵室内に収容される液体燃料を燃料供給室に圧送するための圧送手段をさらに備えることができる。
【００１７】
また、本発明の他の好ましい実施形態において燃料供給部は、上記燃料供給室に加えて、燃料供給室の側方に配置され、液体燃料を収容するための燃料貯蔵室と、液体燃料に対して毛細管作用を示す材料からなる部材であって、その一端が燃料貯蔵室内に収容される液体燃料に接触可能な位置に配置されるとともに、その他端が燃料供給室内部に配置され、燃料極に対向するように延びる燃料輸送部材とをさらに含む。いずれの実施形態においても、連通経路は、好ましくは燃料貯蔵室から最も離れた排熱層の周縁部に設けられる。
【００１８】
本発明の燃料電池は、排熱層と燃料供給室との間に配置される、疎水性の多孔質層である第１の介在層と、燃料供給室の開口を覆うように第１の介在層と燃料供給室との間に配置され、測定媒体をメタノールとしたときのバブルポイントが３０ｋＰａ以上である第２の介在層とをさらに備えたものであることができる。
【００１９】
単位電池は、燃料極上に積層されるアノード集電層と、空気極上に積層されるカソード集電層とをさらに含むことが好ましい。
【００２０】
本発明はまた、上記の燃料電池を備える電子機器を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、燃料電池内部温度の暴走および内圧上昇を防止することができ、もって安定した発電を維持できる薄型の燃料電池を提供することができる。本発明の燃料電池は、携帯電子機器への応用を目的とした小型燃料電池、とりわけ携帯電子機器搭載型の小型燃料電池として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の燃料電池の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１に示される燃料電池の概略上面図である。
【図３】図１に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線における概略断面図である。
【図４】図１に示されるＩＶ−ＩＶ線における概略断面図である。
【図５】図１に示されるＶ−Ｖ線における概略断面図である。
【図６】図１に示される燃料電池で用いられている排熱層を示す概略上面図および概略断面図である。
【図７】排熱層の他の例を示す概略上面図および概略断面図である。
【図８】本発明の燃料電池の他の一例を示す概略断面図である。
【図９】本発明の燃料電池のさらに他の一例を示す概略断面図である。
【図１０】実施例１で作製した排熱層を示す上面図である。
【図１１】実施例１で作製した箱筐体（流路板）を示す上面図である。
【図１２】実施例１で作製した燃料電池のＩ−Ｖ測定結果を示す図である。
【図１３】実施例２で作製した燃料電池のＩ−Ｖ測定結果を示す図である。
【図１４】実施例１および比較例１で作製した燃料電池の出力安定性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の燃料電池を実施の形態を示して詳細に説明する。
図１は本発明の燃料電池の一例を示す概略断面図であり、図２は当該燃料電池の概略上面図である。また、図１に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線、ＩＶ−ＩＶ線およびＶ−Ｖ線における断面図をそれぞれ図３〜図５に示している。これらの図面に示される燃料電池１００は、燃料極１１、電解質膜１０および空気極１２をこの順で含む膜電極複合体２０と、燃料極１１上に積層され、これに電気的に接続されたアノード集電層２１と、空気極１２上に積層され、これに電気的に接続されたカソード集電層２２とを備える単位電池３０；アノード集電層２１の表面に接して積層された排熱層１；排熱層１の表面に接して積層された疎水性多孔質層である第１の介在層２；燃料極１１の下方（より具体的には第１の介在層２の下方）に配置され、燃料極１１側が開放された空間からなる燃料供給室６０；燃料極１１に供給される燃料（図示せず）を収容（保持）するための燃料貯蔵室７０；および、一端（図１における左側端部）が燃料貯蔵室７０内に配置されるとともに、その他端が燃料供給室６０内に配置され、燃料極１１に対向するように延びる燃料輸送部材６１とを基本的に備える。燃料輸送部材６１は、燃料貯蔵室７０に収容される液状の燃料（液体燃料）に対して毛細管作用を示す材料からなり、燃料輸送部材６１の毛管作用により、液体燃料が燃料供給室６０内に流通される。燃料供給室６０と燃料貯蔵室７０と燃料輸送部材６１とが、燃料電池１００の燃料供給部を構成している。
【００２４】
燃料供給室６０を構成する燃料極１１直下の空間は、単位電池３０の下部に、第１の介在層２に接するように配置された箱筺体４０と第１の介在層２とによって形成されている。すなわち、箱筺体４０は燃料供給室６０を構成する凹部を有しており、この凹部が燃料極１１の直下に配置されるようにアライメントし、かつ当該凹部の開口部側が第１の介在層２に対向するように箱筺体４０を配置することにより、燃料供給室６０が形成される。また、箱筺体４０は、燃料電池１００の燃料供給室６０を構成する部位とともに、燃料貯蔵室７０の底壁および側壁を構成する部位を一体として有している。
【００２５】
燃料電池１００は、箱筺体４０とともに、カソード集電層２２上に積層され、複数の開口５１を有する蓋筺体５０を備えており、単位電池３０は、箱筺体４０と蓋筺体５０とによって挟持されている。蓋筺体５０は、カソード集電層２２上に積層される部位とともに、燃料貯蔵室７０の上壁（天井壁）を構成する部位を一体として有しており、箱筺体４０、蓋筺体５０および単位電池３０によって燃料貯蔵室７０が形成されている。単位電池３０、排熱層１および第１の介在層２の燃料貯蔵室側端面には、燃料貯蔵室７０内に収容された燃料が侵入しないよう、エポキシ系硬化性樹脂組成物の硬化物層などからなる封止層８０が形成されている。図１に示される燃料電池１００において、燃料貯蔵室７０は、単位電池３０およびその下方に配置された燃料供給室６０の側方に配置されている。
【００２６】
箱筺体４０には、排熱層１の連通経路１ｂに接続された第１の開孔６３を備えている。また、燃料貯蔵室７０は、その内部空間と燃料電池１００外部とを連通する第２の開孔７１を備えている。この第２の開孔７１は、蓋筺体５０に設けられた貫通孔である。
【００２７】
本実施形態の燃料電池１００は、次のような動作により発電を行なう。すなわち、燃料貯蔵室７０に液体燃料が供給されると、液体燃料は、燃料輸送部材６１の燃料貯蔵室７０側端部から、燃料輸送部材６１が有する細孔へ毛細管現象により移動する。移動した液体燃料は、燃料輸送部材６１の細孔からなる毛細管を通して燃料輸送部材６１内を浸透していき、燃料輸送部材６１の他端（燃料貯蔵室７０側とは反対側の端部）まで行き渡る。
【００２８】
燃料輸送部材６１内を浸透して燃料供給室６０に輸送された液体燃料は、燃料供給室６０の空間にガス状態で充満する。ガス状態の燃料（以下、気化燃料と称する。）は、第１の介在層２を通過することにより、その量または濃度が適切な範囲に調整されるとともに、その量または濃度の均一化がなされる。第１の介在層２を通過した気化燃料は、排熱層１の貫通口１ａを通過することによって、その量または濃度の適切な調整および均一化が促進される。排熱層１を通過した気化燃料は、アノード集電層２１の開口を通って燃料極１１に供給される。そして、液体燃料としてメタノール水溶液を例に挙げると、燃料極１１に供給されたガス状態のメタノール水溶液は、
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ  →  ＣＯ2↑＋６Ｈ+＋６ｅ-
の式で表される酸化反応を起こし消費される。一方、空気極１２においては、蓋筺体５０の開口５１およびカソード集電層２２の開口を通って到達した空気中の酸素と、電解質膜１０を介して燃料極１１から空気極１２に伝達されたプロトンとが、
３／２Ｏ2＋６Ｈ+＋６ｅ-  →  ３Ｈ2Ｏ
の式で表される還元反応を起こす。以上の酸化還元反応により、電子が、燃料極１１→アノード集電層２１→外部の電子機器（負荷）→カソード集電層２２→空気極１２のルートで移動し、外部の電子機器に対して電力が供給される。
【００２９】
燃料供給室６０内の気化燃料は、燃料電池１００の消費電流量に応じて消費されていくこととなるが、これを補うように、燃料輸送部材６１から液体燃料が随時蒸発を続けるため、燃料供給室６０内における気化燃料の濃度は略一定に保持され、十分に高い電力を安定して供給することができる。また、単位電池３０と燃料供給部（より具体的には燃料輸送部材６１を備える燃料供給室６０）との間に第１の介在層２および排熱層１が設けられているため、燃料極１１への燃料供給を均一に、かつ適切量に制御された状態で行なうことが可能となる。これにより、燃料のクロスオーバーを効果的に抑制でき、発電部に温度ムラが生じにくく、安定した発電状態を維持することができる。本発明の特徴の１つである排熱層１については後で詳述する。
【００３０】
本実施形態の燃料電池１００において、燃料貯蔵室７０から燃料供給室６０への液体燃料の輸送（燃料輸送部材６１内での液体燃料の浸透移動）は、専ら、燃料輸送部材６１が有する細孔に由来する毛細管現象を利用したものである。したがって、燃料貯蔵室７０から燃料供給室６０への液体燃料の輸送を、外部動力を用いることなく、そしてほぼ重力の影響を受けることなく行なうことができる。
【００３１】
次に、燃料電池１００を構成する各部材等について詳細に説明する。
〔排熱層〕
図６（ａ）は図１に示される燃料電池１００で用いられている排熱層１を示す概略上面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示されるＢ−Ｂ’線における概略断面図である。図６に示されるように、図１に示される燃料電池１００は、単位電池３０と燃料供給部との間（より具体的には単位電池３０と第１の介在層２との間）に、厚み方向に貫通する貫通口１ａ、および、貫通口１ａと排熱層１外部とを連通する連通経路１ｂを有する排熱層１を備える。貫通口１ａは、第１の介在層２を透過した気化燃料の燃料極への供給経路としても機能している。図６（ａ）に示される排熱層１において連通経路１ｂは、排熱層１の周縁部に設けられ、貫通口１ａから該周縁部の端面まで延びる溝（凹部）からなる。この周縁部は、４つの周縁部のうち、燃料貯蔵室７０から最も離れた周縁部である（図１参照）。ただし、連通経路の位置はこの位置に限定されるものではなく、他の周縁部に形成してもよい。
【００３２】
単位電池３０と燃料供給部（燃料供給室６０）との間に排熱層１を設けることは、以下の点において有利である。
（ｉ）貫通口１ａ内に存在する空気層により、単位電池の発電部（膜電極複合体）と燃料供給部との間の断熱を図ることができる。これにより、燃料供給部の温度が過度に上昇することによるクロスオーバーを抑制できる。このことは、電池内部温度の暴走および内圧上昇の抑制に寄与する。
（ｉｉ）燃料極１１で生成したＣＯ2ガス等の副生ガスは、発電により生じた熱を伴って貫通口１ａ内に到達し、続いて連通経路１ｂ（図１に示される実施形態ではさらに第１の開孔６３）を通って、燃料電池外部に排出される。これにより、燃料電池内部に蓄積される熱量を大幅に低減することができるため、燃料供給部を含めて燃料電池全体としての温度上昇を抑制することができる。このこともまた、電池内部温度の暴走および内圧上昇の抑制に寄与する。特に、排熱層に連通経路（副生ガスの排出口）を設けていることにより、燃料供給部への熱の伝達が起こりにくく、したがって燃料供給部の過度の温度上昇ならびに、これに伴うクロスオーバーおよび温度暴走がより生じにくい構造となっている。
（ｉｉｉ）連通経路より副生ガスを良好に排出することができるため、副生ガスの排出不良による燃料供給阻害を抑制することができ、燃料極への燃料供給が良好である。これにより、安定した発電特性を得ることができる。また、連通経路より副生ガスを良好に排出することができるため、副生ガスの燃料供給室内への侵入を防止または抑制することができる。これにより、燃料極に対して、十分な量の気化燃料を安定して供給することができるようになるため、燃料電池の出力安定性を向上させることができる。
【００３３】
このように、本発明では、排熱層が有する空気層によって発電部と燃料供給部との断熱を図っているが、これだけではなく、貫通口１ａと外部とを接続する連通経路１ｂによって、副生ガスの排出とともに、発電により生じた熱の排出を可能としたものである。このような熱の排出を可能とする構造により、発電部と燃料供給部との間の距離（すなわち、排熱層の厚み）を十分に大きくして完全に断熱を図る必要がない。したがって、本発明によれば、発電部と燃料供給部との間の距離（すなわち、排熱層の厚み）を小さくでき、これにより燃料電池の薄型化を達成することができる。排熱層（したがって貫通口）の厚みは、たとえば、１００〜１０００μｍ程度とすることができ、１００〜３００μｍ程度まで小さくすることもできる。なお、上述したように、貫通口１ａは、第１の介在層２を透過した気化燃料の燃料極への供給経路としても機能しており、排熱層が貫通口１ａを有しない場合には、燃料極に燃料を供給することができず、発電を行なうことができない。
【００３４】
排熱層が有する貫通口は、発電部と燃料供給部との間の断熱性の観点から、図６に示されるように、排熱層の面積に対する開口率をできるだけ大きくすることが好ましく、したがって排熱層はできるだけ大きな貫通口を有する枠形状（ロの字状）を有することが好ましい。貫通口の開口率、すなわち、排熱層の面積に対する貫通口の開口面積（後述するように、排熱層は２以上の貫通口を有していてもよく、その場合にはそれらの開口面積の合計）の割合は、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上である。貫通口の開口率を大きくすることは、排熱層の、燃料極に供給される燃料濃度を均一化する機能を高める上でも有利であり、燃料極への十分な燃料供給を確保する上でも有利である。なお、貫通口の開口率は、通常、９０％以下である。
【００３５】
連通経路１ｂは、排熱層の周縁部に設けられる溝（凹部）に限定されるものではなく、厚み方向に貫通する貫通穴であってもよいが、排熱層の強度の観点から、排熱層の周縁部に設けられる溝（凹部）からなることが好ましい。連通経路１ｂが溝（凹部）からなる場合において、連通経路１ｂの深さは、好ましくは５０μｍ以上である。５０μｍ以上の深さにすることで、隣接する部材（たとえばアノード集電層）と排熱層との接合を、熱圧着シートを用いたホットプレス（熱圧着）によって行なう場合であっても、熱圧着シートによる連通経路１ｂの閉塞を防止することができる。また、排熱層の強度の観点から、連通経路１ｂの深さは排熱層の厚みの７５％程度までとすることが好ましい。
【００３６】
図７（ａ）は排熱層の他の例を示す概略上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示されるＣ−Ｃ’線における概略断面図である。図７に示されるように、排熱層は、２以上の貫通口を有していてもよい。図７の例において排熱層１は、縦横２列に配列された合計４つの貫通口１ａを有する。これは、大きな貫通口の縦方向および横方向に梁を設け、４つに分割したものということもできる。このような複数の貫通口を有する（梁を設けた）排熱層は、排熱層の面内方向の剛性が向上されるため、衝撃等に対する強度に優れる燃料電池が得られる点において有利である。また、図６に示されるような梁を設けない構造と比較して、排熱層の上下に配置される部材の熱などに起因する膨張等による貫通口の閉塞がより生じにくい点においても有利である。
【００３７】
排熱層が２以上の貫通口を有する場合、排熱層周縁部に設けられる、貫通口と排熱層外部とを連通する連通経路は、貫通口ごとに、貫通口の数と同じ数だけ設けてもよいし、貫通口の数より少ない、もしくは多い数の連通経路を設けることもできる。図７の例においては、４つの貫通口１ａに対して２つの連通経路１ｂが、燃料貯蔵室から最も離れた周縁部のみに設けられている。このように、貫通口ごとに連通経路を設けなくてもよいが、その場合には、図７に示されるように、連通経路１ｂが設けられていない貫通口（図７（ａ）における下２つの貫通口１ａ）は、接続経路１ｃによって、連通経路１ｂが設けられた貫通口（図７（ｂ）における上２つの貫通口１ａ）に空間的に接続される。接続経路１ｃは、連通経路１ｂと同様、貫通口間の梁に設けられた溝（凹部）であることができる（図７（ｂ）参照）。接続経路１ｃを設けることにより、連通経路１ｂが設けられていない貫通口内に入った副生ガスを、連通経路１ｂを通して外部に排出することができる。
【００３８】
排熱層の貫通口に到達した副生ガスの外部への排出効率を向上させるために、あるいは、排熱層の、燃料極に供給される燃料の濃度を均一化する機能を高めるために、連通経路１ｂが設けられた貫通口同士および／または連通経路１ｂが設けられていない貫通口同士を空間的に接続する接続経路１ｄを設けることも好ましい。
【００３９】
複数の貫通口の形状（幅および長さなど）、配列数など（換言すれば、縦横に設ける梁の数や配置間隔など）は、箱筺体における燃料供給室を形成する凹部の位置や数、複数の凹部を有する場合におけるそれらの配置間隔などを考慮して決定することが好ましい。たとえば、燃料電池の作製は、好ましくは排熱層（または排熱層と第１の介在層との積層体）と箱筺体とをホットプレス（熱圧着）により接合する工程を含むが、これらの部材間の良好な接合性（接合面積）を得るためには、箱筺体における燃料供給室を形成する凹部に圧力を印加することはできないため、該凹部の直上の位置に、圧力が印加される部位である排熱層の梁が配置されないように排熱層の形状（または箱筺体の形状であってもよい）を調整することが好ましい。
【００４０】
連通経路は、４つの周縁部のうち、どの周縁部に設けてもよいが、図１に示される例のように単位電池の側方に燃料貯蔵室が配置される場合など、燃料極面内において燃料供給量に勾配が生じる場合には、燃料利用効率を高める観点から、連通経路の少なくとも１つは、燃料貯蔵室から最も離れた周縁部に設けることが好ましく、連通経路のすべてを燃料貯蔵室から最も離れた周縁部に設けることがより好ましい。すなわち、このような位置に連通経路を設けると、連通経路から排出される燃料の量を極力少なくすることができる。また、燃料電池が、同一平面上に列状に配列した複数の単位電池を含むスタック構造を有する場合には、副生ガス排出による隣り合う単位電池への空気供給を阻害しないよう、隣り合う単位電池に面しない周縁部に連通経路を設けることが好ましい。たとえば、複数の単位電池を一列に配列して単位電池をスタック化する場合、該スタック構造における、隣り合う単位電池に面しない２つの周縁部のいずれか一方に沿って燃料貯蔵室を配置し、他方の周縁部（すなわち、燃料貯蔵室から最も離れた周縁部）にすべての連通経路を設けることができる。これにより、単位電池への空気供給の阻害を防止できるとともに、連通経路から排出される燃料の量を極力少なくすることができる。
【００４１】
連通経路の断面積（２以上の連通経路を有する場合にはこれらの断面積の合計）Ｓ1と、排熱層の側面の合計面積Ｓ0との比Ｓ1／Ｓ0は、副生ガスおよびこれに伴う熱の排出を行なうために０より大きくすることが必要であり、好ましくは０．００２以上である。また、好ましくは０．３未満、より好ましくは０．１未満、さらに好ましくは０．０５未満である。当該比が０．３以上になると、燃料の漏洩や空気の混入が起こりやすくなり、発電の安定性が低下するおそれがある。
【００４２】
連通経路のすべてを燃料貯蔵室から最も離れた周縁部に設ける場合など、排熱層が有する４つの周縁部のうちのいずれか１つの周縁部にのみ１または２以上の連通経路を設ける場合において、連通経路の断面積（２以上の連通経路を有する場合にはこれらの断面積の合計）Ｓ1と、連通経路が設けられる周縁部における側面の断面積Ｓ2との比Ｓ1／Ｓ2は、上記と同様の理由から、好ましくは０．００８以上である。
【００４３】
排熱層の材質は、プラスチック、金属または非多孔質性のカーボン材料などであることができる。プラスチックとしては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。金属としては、たとえば、チタン、アルミニウム等のほか、ステンレス、マグネシウム合金等の合金を用いることができる。発電部と燃料供給部との間の断熱性をより向上させる観点からは、熱伝導性の低い材料を排熱層に用いることが好ましいが、排熱層による断熱性は、材料の熱伝導性よりも貫通口内に形成される空気層による寄与が大きい。したがって、断熱性の点においては、排熱層の材質よりも、空気層の体積（貫通口の開口率および厚み）を考慮することが重要である。
【００４４】
上記のなかでも、排熱層は、金属、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはポリイミド（ＰＩ）などの剛性が大きい材質からなることが好ましい。剛性が大きい排熱層を用いると、ホットプレス（熱圧着）により単位電池と排熱層と燃料供給部との接合が可能になるため、燃料電池の厚みや発電特性のばらつきを低減することができる。また、ホットプレス時において、連通経路の閉塞を有効に防止することができる。
【００４５】
〔第１の介在層〕
第１の介在層２は、排熱層１と燃料供給部との間に配置される気化燃料透過性かつ液体燃料不透過性の疎水性を有する多孔質層であり、燃料極１１への燃料の気化供給を可能とする層（気液分離層）である。第１の介在層２は、好ましくは、燃料極１１へ供給される気化燃料の量または濃度を適切量に制御（制限）するとともに、均一化する機能を有する。第１の介在層２を設けることにより、燃料のクロスオーバーを効果的に抑制でき、発電部に温度ムラが生じにくく、安定した発電状態を維持することができる。また、第１の介在層２は、疎水性を有することから、燃料供給部側への水（たとえば、空気極１２で生成され、電解質膜１０を介して燃料極１１側へ移動してきた水）の侵入を防止することができる。これにより、燃料極１１における水分濃度が良好に保たれるので、出力低下を防止することができる。この効果は、高濃度燃料（純メタノールなど）を用いる場合に特に有利である。
【００４６】
第１の介在層２としては、使用する燃料に関して気液分離能を有するものであれば特に制限されないが、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、撥水化処理されたシリコーン樹脂などからなる多孔質膜または多孔質シートを挙げることができ、具体的には、ポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルムである日東電工（株）製テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕の「ＮＴＦ２０２６Ａ−Ｎ０６」や「ＮＴＦ２１２２Ａ−Ｓ０６」が例示できる。第１の介在層２の厚みは特に制限されないが、上記機能を十分に発現させるために、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。また、燃料電池の薄型化の観点からは、第１の介在層２の厚みは、５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。なお、第１の介在層２を省略してもよいが、クロスオーバーの抑制などの観点から、排熱層１と燃料供給部との間に第１の介在層２を配置することが好ましい。
【００４７】
〔燃料輸送部材〕
燃料輸送部材６１は、その少なくとも一部が燃料供給室６０内に配置され、燃料貯蔵室７０から燃料供給室６０に毛細管現象を利用して液体燃料を輸送するための部材であり、用いる液体燃料に対して毛細管作用を示す材料からなる。このような毛細管作用を示す材料としては、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、セルロースなどの高分子材料からなる不規則な細孔を有する多孔質体；ステンレス、チタン、タングステン、ニッケル、アルミニウム、スチールなどの金属材料からなる不規則な細孔を有する多孔質体が挙げられる。多孔質体としては、上記金属材料からなる不織布、発泡体、焼結体や、上記高分子材料からなる不織布などを挙げることができる。また、上記高分子材料または金属材料からなり、毛細管として表面に規則的なまたは不規則なスリットパターン（溝パターン）を有する板状体を燃料輸送部材６１として用いることもできる。
【００４８】
燃料輸送部材６１が有する細孔の細孔径は、重力に対して十分な毛細管現象が生じ、良好な吸い上げ高（燃料輸送部材の一端を液体燃料に浸漬したときの、毛細管現象による液体燃料の当該部材における到達可能位置を意味する）および吸い上げ速度（燃料輸送部材の一端を液体燃料に浸漬したときの、単位時間当たりに吸い上げられる液体燃料の体積を意味する）を得るために、０．１〜５００μｍとすることが好ましく、１〜３００μｍとすることがより好ましい。なお、燃料輸送部材６１が有する細孔の細孔径は、水銀圧入法により測定される径である。吸い上げ高が小さすぎると、燃料極全体にわたって液体燃料を供給させることができず、燃料電池の出力が低下し得る。また、燃料電池による発電で消費される液体燃料の消費速度に対して、十分な吸い上げ速度を有していないと、燃料輸送部材のいずれかの箇所で液体燃料が枯渇し、燃料輸送部材の他端まで液体燃料が供給されない結果、同様に燃料電池の出力が低下し得る。
【００４９】
上記金属材料からなる多孔質体（金属多孔質体）について詳述すると、金属多孔質体のなかでも、ステンレス、チタン、タングステン、ニッケル、アルミニウム、スチールなどの金属材料からなる金属多孔質体が好ましく、該金属材料を繊維状に加工し、不織布とした金属繊維不織布、およびこれを焼結し、必要に応じて圧延してなる金属繊維不織布焼結体がより好ましく、金属繊維不織布焼結体を用いることがさらに好ましい。金属繊維不織布焼結体を用いることにより、空隙率を高くした場合であっても燃料輸送部材６１の十分な強度を維持することができるため、燃料電池製造時における組み立て精度を高めることができる。また、十分な強度を維持しつつ、空隙率を高めることができるため、燃料輸送部材６１が保持可能な液体燃料量を向上させることができる。このことは、吸い上げ高さが同じ場合、吸い上げ速度がより大きくなることを意味しており、したがって、燃料貯蔵室７０から離れた燃料極１１の部位に対しても、効果的に液体燃料を供給することが可能となる。
【００５０】
燃料輸送部材６１を構成する毛細管作用を示す材料としては、上記吸い上げ高および吸い上げ速度の観点から、３０分後の揚水距離が１０ｃｍ以上であるものを用いることが好ましく、１５ｃｍ以上であるものを用いることがより好ましい。このようなものとしては、王子キノクロス（株）製の「ハトシート」、東レ（株）製の「導水シート」などがある。揚水距離とは、フェルト試験片の下端２ｃｍを温度２５℃の水中に浸し、一定時間（３０分）放置後の水の到達高さを意味する。
【００５１】
図１に示される燃料電池１００において、燃料輸送部材６１は、短冊形状、より具体的には直方体形状を有している（図１および図４参照）。ただし、このような形状に限定されるものではなく、燃料輸送部材６１の形状は、燃料電池全体の形状、膜電極複合体の形状または燃料供給室の形状等に応じた適宜の形状とすることができる。直方体形状以外の他の例として、たとえば立方体形状、一端から他端に向かうに従い、幅が連続的または段階的に小さくまたは大きくなる形状（表面が台形や三角形である形状等）などの短冊形状が挙げられる。
【００５２】
燃料輸送部材６１の長さ（燃料貯蔵室７０側の一端からこれに対向する他端までの距離）は特に制限されず、燃料電池全体の形状、膜電極複合体の形状または燃料供給室の形状等に応じた適宜の長さとすることができるが、燃料輸送部材６１の一端を燃料貯蔵室７０に保持された液体燃料に接触可能な位置に配置したときに、その他端が燃料極１１の端部（燃料貯蔵室７０側とは反対側の端部）の略直下の位置に配置されるような長さまたはそれ以上の長さを有していることが好ましい。これにより、燃料極１１の燃料貯蔵室７０側とは反対側の端部までを含めた燃料極１１全体にわたって、燃料をより効果的に供給することができる。
【００５３】
なお、「液体燃料に接触可能な位置」とは、図１に示されるように、燃料輸送部材６１の一端が燃料貯蔵室７０内部に位置する場合のほか、燃料輸送部材６１の一端が燃料供給室６０と燃料貯蔵室７０とを仕切る壁（箱筺体４０の一部分である）の内部に位置する場合などを含む。燃料輸送部材６１の一端が燃料貯蔵室７０内部に位置するように燃料輸送部材６１の長さを調整することにより、使用時における燃料電池１００の向きがどのような向きであっても、液体燃料と燃料輸送部材６１との接触が可能となる。
【００５４】
燃料輸送部材６１の厚みは特に制限されず、燃料電池１００の厚みや燃料供給室６０の高さなどに応じて適宜されるが、たとえば０．０５〜５ｍｍ程度とすることができ、燃料電池１００の薄型化、ならびに、吸い上げ高および吸い上げ速度向上の観点からは０．１〜１ｍｍとすることが好ましい。
【００５５】
図１に示される燃料電池１００において、短冊形状を有する燃料輸送部材６１は、短冊形状（より具体的には直方体形状）を有する単位電池３０の直下の位置において、燃料極１１に対向するように配置されている。より具体的には、燃料輸送部材６１は、アノード集電層２１、排熱層１、疎水性多孔質層２および燃料供給室６０の上部空間を介して、燃料極１１の直下の位置に配置されており、かつ、燃料極１１と燃料輸送部材６１との配置関係は、上下方向（燃料電池の各部材の積層方向）（図１参照）およびこれと垂直な方向（燃料電池の幅方向）（図５参照）に関して、ともに平行である。このような燃料極１１と燃料輸送部材６１との配置関係は、燃料を燃料輸送部材６１から燃料極１１へ効率的に供給する上で極めて好ましいが、このような配置関係に限定されるものではない。たとえば、燃料輸送部材６１は、燃料貯蔵室７０から離れるに従い、次第に燃料極１１に近づくように、あるいは離れるように、上下方向に関して傾斜して配置することができる。また、燃料輸送部材６１は、燃料電池１００を上から見たときに、燃料極１１と交差するように配置してもよい。さらに、燃料輸送部材６１は、燃料極１１の直下の位置に（燃料電池１００を上からみたときに、燃料輸送部材６１の位置と燃料極１１の位置とが一致するように）配置するのではなく、ずらした状態で配置してもよい。
【００５６】
また、図１に示される燃料電池１００において燃料輸送部材６１は、燃料供給室６０における上下方向の中心部付近に配置されているが、これに限定されるものではなく、たとえば、上下方向の中心部付近以外の箇所に配置してもよいし、第１の介在層２（または排熱層１）に接するように配置してもよいし、燃料供給室６０の底面（箱筺体４０）に接するように配置してもよい。
【００５７】
〔電解質膜〕
膜電極複合体２０を構成する電解質膜１０は、燃料極１１から空気極１２へプロトンを伝達する機能と、燃料極１１と空気極１２との電気的絶縁性を保ち、短絡を防止する機能を有する。電解質膜の材質は、プロトン伝導性を有し、かつ電気的絶縁性を有する材質であれば特に限定されず、高分子膜、無機膜またはコンポジット膜を用いることができる。高分子膜としては、たとえば、パーフルオロスルホン酸系電解質膜である、ナフィオン（登録商標、デュポン社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子社製）などが挙げられる。また、スチレン系グラフト重合体、トリフルオロスチレン誘導体共重合体、スルホン化ポリアリーレンエーテル、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン化ポリイミド、スルホン化ポリベンゾイミダゾール、ホスホン化ポリベンゾイミダゾール、スルホン化ポリフォスファゼンなどの炭化水素系電解質膜などを用いることもできる。
【００５８】
無機膜としては、たとえばリン酸ガラス、硫酸水素セシウム、ポリタングストリン酸、ポリリン酸アンモニウムなどからなる膜が挙げられる。コンポジット膜としては、タングステン酸、硫酸水素セシウム、ポリタングストリン酸等の無機物とポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、パーフルオロスルホン酸等の有機物とのコンポジット膜などが挙げられる。
【００５９】
電解質膜１０の厚みはたとえば１〜２００μｍである。また、電解質膜１０のＥＷ値（プロトン官能基１モルあたりの乾燥重量）は、８００〜１１００程度であることが好ましい。ＥＷ値が小さいほど、プロトン移動に伴う電解質膜の抵抗が小さくなり高い出力を得ることができる。
【００６０】
〔燃料極および空気極〕
電解質膜１０の一方の表面に積層される燃料極１１および他方の表面に積層される空気極１２には、少なくとも触媒と電解質とを有する多孔質層からなる触媒層が設けられる。燃料極１１用の触媒は、メタノール水溶液等の液体燃料からプロトンと電子とを生成する反応を触媒し、電解質は、生成したプロトンを電解質膜１０へ伝導する機能を有する。空気極１２用の触媒は、電解質を伝導してきたプロトンと空気中の酸素から水を生成する反応を触媒する。
【００６１】
燃料極１１および空気極１２用の触媒は、カーボンやチタン等の導電体の表面に担持されたものでもよく、なかでも、水酸基やカルボキシル基等の親水性の官能基を有するカーボンやチタン等の導電体の表面に担持されていることが好ましい。これにより、燃料極１１および空気極１２の保水性を向上させることができる。また、燃料極１１および空気極１２の電解質は、電解質膜１０のＥＷ値よりも小さなＥＷ値を有する材料からなることが好ましく、具体的には、電解質膜１０と同質材料であるが、ＥＷ値が４００〜８００である電解質材料が好ましい。このような電解質材料を用いることによっても、燃料極１１および空気極１２の保水性を向上させることができる。燃料極１１および空気極１２の保水性の向上により、プロトン移動に伴う電解質膜１０の抵抗や燃料極１１および空気極１２における電位分布を改善することができる。また、ＥＷ値の低い電解質は同時に液体燃料の透過性も高いことから、ＥＷ値の低い電解質を用いることにより、燃料極１１の触媒層に均一に気化燃料を供給することができる。
【００６２】
燃料極１１および空気極１２はそれぞれ、触媒層上に積層されるアノード導電性多孔質層、カソード導電性多孔質層を備えていてもよい。これらの導電性多孔質層は、燃料極１１、空気極１２に供給されるガス（気化燃料または空気）を面内において拡散させる機能を有するとともに、触媒層と電子の授受を行なう機能を有する。アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層としては、比抵抗が小さく、電圧の低下が抑制されることから、カーボン材料；導電性高分子；Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属；Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の遷移金属；これらの金属の窒化物または炭化物等；ならびに、ステンレスに代表されるこれらの金属を含有する合金などからなる多孔質材料を用いることが好ましい。Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の、酸性雰囲気下で耐腐食性に乏しい金属を用いる場合には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの耐腐食性を有する貴金属、導電性高分子、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性酸化物等により表面処理（皮膜形成）を行なってもよい。より具体的には、アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層として、たとえば、上記貴金属、遷移金属または合金からなる発泡金属、金属織物および金属焼結体；ならびにカーボンペーパー、カーボンクロス、カーボン粒子を含有するエポキシ樹脂膜などを好適に用いることができる。
【００６３】
〔アノード集電層およびカソード集電層〕
アノード集電層２１、カソード集電層２２はそれぞれ、燃料極１１上、空気極１２上に積層され、膜電極複合体２０とともに単位電池３０を構成する。アノード集電層２１およびカソード集電層２２はそれぞれ、燃料極１１、空気極１２における電子を集電する機能と、電気的配線を行なう機能とを有する。集電層の材質は、比抵抗が小さく、面方向に電流を取り出しても電圧の低下が抑制されることから、金属であることが好ましく、なかでも、電子伝導性を有し、酸性雰囲気下で耐腐食性を有する金属であることがより好ましい。このような金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属；Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の遷移金属；およびこれらの金属の窒化物または炭化物等；ならびに、ステンレスに代表されるこれらの金属を含有する合金などが挙げられる。Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ等の、酸性雰囲気下で耐腐食性に乏しい金属を用いる場合には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの耐腐食性を有する貴金属、導電性高分子、導電性窒化物、導電性炭化物、導電性酸化物等により表面処理（皮膜形成）を行なってもよい。なお、アノード導電性多孔質層およびカソード導電性多孔質層が、たとえば金属等からなり、導電性が比較的高い場合には、アノード集電層およびカソード集電層は省略されてもよい。
【００６４】
より具体的には、アノード集電層２１は、気化燃料を燃料極１１へ誘導するための厚み方向に貫通する貫通孔（開口）を複数備える、上記金属材料などからなるメッシュ形状またはパンチングメタル形状を有する平板であることができる。この貫通孔は、燃料極１１の触媒層で生成する副生ガス（ＣＯ2ガス等）を排熱層の貫通口へ誘導するための排出孔としても機能する。同様に、カソード集電層２２は、燃料電池外部の空気を空気極１２の触媒層に供給するための厚み方向に貫通する貫通孔（開口）を複数備える、上記金属材料などからなるメッシュ形状またはパンチングメタル形状を有する平板であることができる。
【００６５】
〔燃料供給室〕
燃料供給室６０は、燃料輸送部材６１および後述する燃料貯蔵室７０とともに、燃料収容および燃料供給の役割を果たす燃料供給部を構成する部位であり、好ましくは燃料極１１の直下に配置され、その内部空間に上述の燃料輸送部材６１を備えている。好ましい１つの実施形態（たとえば図１の燃料電池１００）において、燃料供給室６０の内部空間は、燃料極１１の燃料貯蔵室７０側端部からこれと反対側の端部までの長さと同じかまたはそれ以上の長さを有しており、燃料極１１の幅と同じかまたはそれ以上の幅を有している。燃料供給室６０の内部空間の高さ（深さ）は特に制限されず、燃料輸送部材６１を収容できる高さを有していればよい。
【００６６】
図１に示される燃料電池１００において燃料供給室６０は、単位電池３０の下部に第１の介在層２に接するように配置された、燃料供給室６０の内部空間を構成する凹部を有する箱筺体４０と第１の介在層２とによって形成されている。なお、図１に示される箱筺体４０は、燃料供給室６０を構成する部位とともに、燃料貯蔵室７０の底壁および側壁を構成する部位を一体として有しているが、これに限定されるものではなく、燃料供給室６０を構成する部材と燃料貯蔵室７０を構成する部材とは異なる部材であってもよい。
【００６７】
箱筺体４０は、プラスチック材料または金属材料を用いて、少なくとも燃料供給室６０の内部空間を構成する凹部を有するように適宜の形状に成形することによって作製することができる。プラスチック材料としては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。金属材料としては、たとえば、チタン、アルミニウム等のほか、ステンレス、マグネシウム合金等の合金材料を用いることができる。これらのなかでも、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエチレン（ＰＥ）は、３次元架橋による分子量増加により強度が高く安価に加工ができ、また軽量であることから好ましく用いられる。
【００６８】
図１に示される燃料電池１００において箱筺体４０は、排熱層１の連通経路１ｂから排出された熱を伴う副生ガス（ＣＯ2等）を燃料電池１００外部へ排出するための第１の開孔６３を有している。第１の開孔６３は、箱筺体４０の側壁に設けられた貫通孔である。第１の開孔６３から燃料が排出されることを抑制または防止するために、第１の開孔６３内に燃料を燃焼させる触媒を含む多孔質層を形成してもよい。排熱層１に設けられた連通経路１ｂおよび第１の開孔６３により、燃料電池運転時においても、燃料供給室６０内は圧力上昇が生じることなく、大気圧に維持される。これにより燃料輸送部材６１の吸い上げ高および吸い上げ速度が低下することも防止できる。
【００６９】
〔燃料貯蔵室〕
燃料貯蔵室７０は、好ましくは単位電池３０および燃料供給室６０の側方に配置される、液体燃料を収容（保持）するための室である。燃料貯蔵室７０の大きさや形状は特に制限されないが、燃料供給室６０内に配置された燃料輸送部材６１の一端と燃料貯蔵室７０内に収容された液体燃料とが接触可能となるよう、その側壁面に開口を有する必要がある。その開口は、燃料供給室６０と燃料貯蔵室７０とを仕切る箱筺体４０の一部分を構成する壁を貫通する穴から形成されるものであってもよく、この場合、燃料輸送部材６１は、その一端が当該穴の内部に位置するかまたは燃料貯蔵室７０内部に位置する（図１）ように、当該穴に挿入することができる。
【００７０】
図１に示される燃料電池１００において燃料貯蔵室７０は、カソード集電層２２上に積層され、複数の開口５１を有する蓋筺体５０、箱筺体４０、単位電池３０、排熱層１および第１の介在層２によって形成されている。単位電池３０、排熱層１および第１の介在層２の燃料貯蔵室側端面は、燃料貯蔵室７０内に収容された燃料が侵入しないよう、エポキシ系硬化性樹脂組成物の硬化物などからなる封止層８０によって封止されている。なお、燃料貯蔵室７０は、これら蓋筺体５０および箱筺体４０を用いて構成する必要性は必ずしもなく、たとえば、燃料貯蔵室７０の上壁（天井壁）、側壁および底壁を形成する部位を一体として含む１つの部材から構成することもできる。
【００７１】
図１に示される燃料電池１００において蓋筺体５０は、燃料貯蔵室７０の上壁（天井壁）を形成するとともに、単位電池３０が直接露出することを防止する保護板として機能している。蓋筺体５０の空気極１２直上部分には、空気を流通させるための複数の開口５１（ただし、開口の数は１以上あればよい）が形成されている。
【００７２】
蓋筺体５０は、プラスチック材料または金属材料を用い、適宜の形状に成形することによって作製することができる。プラスチック材料としては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを挙げることができる。金属材料としては、たとえば、チタン、アルミニウム等のほか、ステンレス、マグネシウム合金等の合金材料を用いることができる。これらのなかでも、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエチレン（ＰＥ）は、３次元架橋による分子量増加により強度が高く安価に加工ができ、また軽量であることから好ましく用いられる。
【００７３】
燃料貯蔵室７０は、その内部空間と燃料電池外部とを連通する第２の開孔７１を備えることが好ましい。これにより、液体燃料が燃料輸送部材６１によって燃料供給室６０に輸送される場合においても、燃料貯蔵室７０内が大気圧に維持されるため、液体燃料の輸送が阻害されず、燃料輸送部材６１の高い吸い上げ高および吸い上げ速度を維持することができる。図１に示される燃料電池１００において第２の開孔７１は、蓋筺体５０を厚み方向に貫通する貫通孔であるが、これに限定されるものではない。
【００７４】
第２の開孔７１からの液体燃料の漏洩を防止するために、第２の開孔７１の開孔径は十分に小さいことが好ましく（たとえば直径１００〜５００μｍ程度、好ましくは１００〜３００μｍ）、あるいは、燃料電池外部への液体燃料の漏出を防止するための気液分離膜（たとえば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンまたはポリエチレン等からなる多孔質膜）を第２の開孔７１内に設けることが好ましい。
【００７５】
〔その他の構成要素〕
本発明の燃料電池は、上記第１の介在層と上記燃料供給室との間に配置される第２の介在層を備えていてもよい。この場合、第２の介在層は、燃料供給室の開口（燃料極側への開放面）を覆うように（すなわち、燃料供給室を形成する凹部を覆うように）燃料供給室上に配置され、第２の介在層上に第１の介在層が積層される。第２の介在層は、測定媒体をメタノールとしたときのバブルポイントが３０ｋＰａ以上の層であり、このような第２の介在層を燃料供給室６０の開口を覆うように配置することにより、第２の介在層の細孔内に液体燃料が毛細管力により保持されるため、燃料極１１で発生した副生ガス（ＣＯ2ガスなど）の燃料供給室６０内への侵入を効果的に防止することができる。
【００７６】
ここで、バブルポイントとは、液媒体で濡らした層（膜）の裏側から空気圧をかけたときに、層（膜）の表面に気泡の発生が認められる最小圧力である。バブルポイントが高いほど気体の透過性は低い。バブルポイントΔＰは、下記式（１）：
ΔＰ［Ｐａ］＝４γｃｏｓθ／ｄ          （１）
（γは測定媒体の表面張力［Ｎ／ｍ］、θは層（膜）の素材と測定媒体との接触角、ｄは層（膜）が有する最大細孔径である。）
によって定義される。本発明においてバブルポイントは、測定媒体をメタノールとし、ＪＩＳ  Ｋ  ３８３２に準拠して測定される。
【００７７】
副生ガスの燃料供給室６０内への侵入を効果的に防止する観点から、第２の介在層のバブルポイントは、好ましくは５０ｋＰａ以上であり、より好ましくは１００ｋＰａ以上である。第２の介在層のバブルポイントは、上記（１）から理解されるように、第２の介在層として用いる材料の細孔径や接触角の調整により制御可能である。
【００７８】
３０ｋＰａ以上のバブルポイントを達成するために、第２の介在層が有する細孔の最大細孔径は、１μｍ以下であることが好ましく、０．７μｍ以下であることがより好ましい。最大細孔径は、上記バブルポイントを測定することで得られるが、それ以外の手法としては水銀圧入法によって測定することができる。ただし、水銀圧入法では０．００５μｍ〜５００μｍの細孔分布しか測定できないため、この範囲外の細孔は存在しない、もしくは無視できる場合に有効な測定手段である。
【００７９】
第２の介在層としては、たとえば、高分子材料、金属材料または無機材料などからなる多孔質層や、高分子膜を挙げることができ、具体例を示せば以下のとおりである。
【００８０】
１）次の材料からなる多孔質層。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；アクリル系樹脂；ＡＢＳ樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル系樹脂；セルロースアセテート、ニトロセルロース、イオン交換セルロース等のセルロース系樹脂；ナイロン；ポリカーボネート系樹脂；ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂；ポリエーテルエーテルケトン；ポリエーテルスルホン；ガラス；セラミックス；ステンレス、チタン、タングステン、ニッケル、アルミニウム、スチール等の金属材料。多孔質層は、これらの材料からなる発泡体、焼結体、不織布または繊維（ガラス繊維等）などであることができる。
【００８１】
２）次の材料からなる高分子膜。パーフルオロスルホン酸系重合体；スチレン系グラフト重合体、トリフルオロスチレン誘導体共重合体、スルホン化ポリアリーレンエーテル、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン化ポリイミド、スルホン化ポリベンゾイミダゾール、ホスホン化ポリベンゾイミダゾール、スルホン化ポリフォスファゼンなどの炭化水素系重合体などの電解質膜材料として用いることができるもの。これらの高分子膜は、３次元的に絡み合う高分子間の隙間として、ナノオーダーの細孔を有している。
【００８２】
第２の介在層を構成する材料として高分子材料を用いる場合には、親水性官能基を導入するなどの方法により親水化処理を施し、細孔表面の水（したがってメタノールもしくはメタノール水溶液等の燃料）に対する濡れ性を高めることにより、第２の介在層のバブルポイントを高めることもできる。また、第２の介在層に親水化処理を施すことにより、より低い圧損で液体燃料を燃料供給室６０内において流通させることができる。
【００８３】
第２の介在層の厚みは特に制限されないが、燃料電池の薄型化の観点から、好ましくは２０〜５００μｍであり、より好ましくは５０〜２００μｍである。
【００８４】
上記第２の介在層を備える本発明の燃料電池は、以下の利点を有する。
（ａ）バブルポイントが３０ｋＰａ以上である第２の介在層を、排熱層と燃料供給室との間に配置することにより、燃料極で発生した副生ガスが燃料供給室内へ浸入することを防止できる。このことは、副生ガスの燃料電池外部への排出ルートが、排熱層の連通経路からの排出ルートに絞られることを意味しており、したがって、連通経路からの副生ガスの排出およびこれに伴う熱の排出を促進させることができるとともに、燃料供給部への熱の伝達をより効果的に抑制することができる。これにより、燃料供給部を含めて燃料電池全体としての過度の温度上昇ならびに、これに伴うクロスオーバーおよび温度暴走をより効果的に抑制することが可能になる。
（ｂ）副生ガスの燃料供給室内への侵入は、燃料極への気化燃料の供給量を低下させるとともに、気化燃料の安定的な供給を阻害し、燃料電池の出力安定性を低下させる。第２の介在層を設けると、副生ガスの燃料供給室内への浸入を防止できることにより、燃料極に対して、十分な量の気化燃料を安定して供給することができるようになるため、燃料電池の出力安定性を向上させることができる。また、副生ガスが浸入し燃料供給室６０の内圧が上昇することによる構成部材間の界面での剥離や、構成部材の破壊をより効果的に抑制できることから、燃料電池の信頼性をより向上させることができる。
（ｃ）後述するように、本発明の燃料電池において燃料供給部は、液体燃料を収容する燃料貯蔵室と該燃料を流通させる燃料供給室とから構成し、燃料輸送部材を省略することが可能である。この場合、第２の介在層は、燃料貯蔵室内の液体燃料を燃料供給室内に輸送するための毛細管力を提供し得る。したがって、第２の介在層を設けると、上述の燃料輸送部材を用いない場合においても、液体燃料のパッシブ供給（ポンプ等の補機を利用しない燃料供給）が可能である。ただし、第２の介在層と燃料輸送部材とを併設することもできる。
【００８５】
なお、第１の介在層は、気化燃料透過性を有するものであることから、第２の介在層よりも小さいバブルポイントを有している。第１の介在層の上記測定方法に従うバブルポイントは好ましくは１０ｋＰａ以下であり、第１の介在層に対するメタノールの接触角は大きいほど良く、好ましくは４５度以上であり、より好ましくは９０度程度以上である。また、気化燃料透過性および液体燃料不透過性を付与する観点から、第１の介在層が有する細孔の最大細孔径は、０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜５μｍであることがより好ましい。第１の介在層が有する細孔の最大細孔径は、第２の介在層と同様、メタノール等を用いてバブルポイントを測定することにより求めることができる。
【００８６】
また、本発明の燃料電池は、燃料貯蔵室に収容された液体燃料を燃料供給室に圧送するためのポンプなどの圧送手段を備えることができる。
【００８７】
圧送手段を備える本発明の燃料電池は、以下の利点を有する。
（ａ’）圧送手段により燃料供給室への燃料輸送を行なうことにより、燃料供給室内の圧力を高めることができ、燃料極で発生した副生ガスが燃料供給室内へ浸入することを防止できる。したがって、上述の第２の介在層を備える場合の利点（ａ）および（ｂ）と同様の効果を得ることができる。なお、圧送手段と第２の介在層とを併設することも可能である。
（ｂ’）燃料輸送部材の省略が可能となる。
【００８８】
（変形例）
本発明の燃料電池は、上記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例をも含む。
【００８９】
（１）本発明の燃料電池の層構成は、図１〜５に示されるものに限定されるものではなく、たとえば図８に示されるような、燃料供給室６０の両面に単位電池３０が配置された構成であってもよい。図８は、燃料供給室６０の両面に単位電池３０が配置された燃料電池の一例を示す、図５と同様の概略断面図である。かかる構成においては、燃料供給室６０は、上下２つの燃料極１１に対して燃料を供給するために、上下面ともに開放されている必要があることから、箱筺体４０として、上下面が開いた空間を有する部材が用いられる。このような燃料供給室６０の両面に単位電池３０が配置された燃料電池は、２つの単位電池に対して１つの燃料供給部で足りることから、燃料電池の薄型化を図ることができるとともに、燃料電池の単位体積当たりの出力を向上させることができる。
【００９０】
（２）本発明の燃料電池は、同一平面上に配列された単位電池３０を２以上含むものであってもよい。この場合において、燃料供給室６０は、単位電池３０ごとに設けられてもよいし、単位電池３０より少ない数だけ設けられてもよい。燃料輸送部材６１についても同様である。
【００９１】
（３）燃料供給部は、燃料供給室と燃料貯蔵室と燃料輸送部材とからなるものに限定されない。たとえば、上述した燃料供給室が燃料貯蔵室を兼ねた構成とし、燃料貯蔵室および燃料輸送部材を省略してもよい。また、燃料供給部を、液体燃料を収容する燃料貯蔵室と該燃料を流通させる燃料供給室とから構成し、燃料輸送部材を省略することもできる。この場合、燃料貯蔵室と燃料供給室とは流路で接続され、液体燃料は、液体状態のまま燃料供給室に供給される。燃料供給室は、上述の形状に限らず、１または複数の流路状の凹部（たとえば複数のライン状の流路、枝分かれ状の流路、サーペンタイン状の流路など）からなることもできる。
【００９２】
（４）本発明の燃料電池の外形形状は、上記実施の形態の形状に限定されるものではない。たとえば、燃料電池の厚み方向からみたときの形状（平面形状）は、長方形のほか、正方形などであることができる。
【００９３】
（５）単位電池３０と排熱層１、排熱層１と第１の介在層２、第１の介在層２と第２の介在層、および、第１の介在層２（または第２の介在層）と燃料供給部（箱筐体４０）とは、ホットプレス（熱圧着）または接着剤により接合することが可能であるが、より高い接合強度を得るために、ネジやボルト・ナットなどの締結部材を用いて各積層部材を締結してもよい。たとえば、上述の圧送手段を設ける場合においては、積層部材間からの燃料漏れを防止するために、締結部材を用いて各積層部材間の密着性を高くしておくことが好ましい。図９は、ネジ９０を用いて各積層部材を締結した例を示す、図１と同様の概略断面図である。なお、図９に示される例において排熱層１の連通経路１ｂは、箱筐体４０の開孔を介することなく、燃料電池外部に直接露出しており、したがって、副生ガスは連通経路１ｂの端部から直接外部へ排出される。
【００９４】
本発明の燃料電池は、固体高分子型燃料電池またダイレクトアルコール型燃料電池などであることができ、特にダイレクトアルコール型燃料電池（とりわけ、ダイレクトメタノール型燃料電池）として好適である。本発明の燃料電池において使用することのできる液体燃料としては、たとえば、メタノール、エタノールなどのアルコール類；ジメトキシメタンなどのアセタール類；ギ酸などのカルボン酸類；ギ酸メチルなどのエステル類；ならびにこれらの水溶液を挙げることができる。液体燃料は１種に限定されず、２種以上の混合物であってもよい。コストの低さや体積あたりのエネルギー密度の高さ、発電効率の高さなどの点から、メタノール水溶液または純メタノールが好ましく用いられる。本発明によれば、高濃度燃料（濃度が５０モル％を超えるメタノール水溶液または純メタノールなど）を用いる場合であっても、安定した出力を得ることができる。
【００９５】
本発明の燃料電池は、電子機器、特には、携帯電話、電子手帳、ノート型パソコンに代表される携帯機器などの小型電子機器用の電源として好適に用いることができる。
【実施例】
【００９６】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９７】
＜実施例１＞
以下の手順で、図１と類似の構成の燃料電池（ただし、蓋筺体５０を有しない）を作製した。
【００９８】
（１）排熱層１と第１の介在層２との接合
エッチング加工により、図１０に示される形状を有する縦２６．５ｍｍ、横２７．０ｍｍ、厚み０．２ｍｍのＳＵＳ製の排熱層を作製した。貫通口１ａの開口率は、１５個の合計で６３％であり、連通経路１ｂの断面積の８個の合計と排熱層側面の合計面積との比は、０．０４である。図１０に示される数値の単位はｍｍである。また、斜線部分は、深さ０．１４ｍｍの溝（凹部）であることを示している。また、第１の介在層２として、縦２６．５ｍｍ、横２７．０ｍｍ、厚み０．２ｍｍのポリテトラフルオロエチレンからなる多孔質フィルム（日東電工（株）製の「テミッシュ〔ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）〕ＮＴＦ２０２６Ａ−Ｓ０６」、ＪＩＳ  Ｋ  ３８３２に準拠したバブルポイント（測定溶媒：メタノール）：１８ｋＰａ）を用意した。排熱層１の溝形成面とは反対側の面に第１の介在層２を積層し、熱圧着によりこれらを接合した。
【００９９】
（２）箱筐体４０（流路板）および燃料輸送部材６１の作製
エッチング加工により、図１１に示される形状を有する縦２６．５ｍｍ、横２７．０ｍｍ、厚み１．２ｍｍのＳＵＳ製の流路板を作製した。図１１に示される数値の単位はｍｍである。斜線部分は、燃料供給室６０であり、深さ１．０ｍｍの溝（凹部）からなる。また、上記斜線部分と同様の形状を有する（燃料供給室６０に嵌め込むことができるよう、燃料供給室６０より若干サイズが小さく、また、櫛歯部分と反対側の端部は流路板から突き出るように延長されている）、厚み１．０ｍｍのパルプ不織布（王子キノクロス（株）製「ハトシート」）を用意し、これを燃料輸送部材６１とした。燃料輸送部材６１を、流路板の上記斜線部分に嵌めこんだ。
【０１００】
（３）膜電極複合体の作製
Ｐｔ担持量３２．５重量％、Ｒｕ担持量１６．９重量％の触媒担持カーボン粒子（ＴＥＣ６６Ｅ５０、田中貴金属社製）と、電解質である２０重量％のナフィオン（登録商標）のアルコール溶液（アルドリッチ社製）と、ｎ−プロパノールと、イソプロパノールと、ジルコニアボールとを、所定の割合でフッ素系樹脂製の容器に入れ、攪拌機を用いて５００ｒｐｍで５０分間の混合を行なうことにより、燃料極用の触媒ペーストを作製した。また、Ｐｔ担持量４６．８重量％の触媒担持カーボン粒子（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属社製）を用いること以外は燃料極用の触媒ペーストと同様にして、空気極用の触媒ペーストを作製した。
【０１０１】
ついで、片面に撥水性を有する多孔質層が形成されたカーボンペーパー（２５ＢＣ、ＳＧＬ社製）を縦３５ｍｍ、横４０ｍｍに切断した後、その多孔質層上に、上記の燃料極用の触媒ペーストを触媒担持量が約３ｍｇ／ｃｍ2となるように、縦３０ｍｍ、横３５ｍｍのウィンドウを有したスクリーン印刷版を用いて塗布し、乾燥させることにより、アノード導電性多孔質層であるカーボンペーパー上の中央にアノード触媒層が形成された、厚み約２００μｍの燃料極１１を作製した。また、同じサイズのカーボンペーパーの多孔質層上に、上記の空気極用の触媒ペーストを触媒担持量が約１ｍｇ／ｃｍ2となるように、縦３０ｍｍ、横３５ｍｍのウィンドウを有したスクリーン印刷版を用いて塗布し、乾燥させることにより、カソード導電性多孔質層であるカーボンペーパー上の中央にカソード触媒層が形成された、厚み約７０μｍの空気極１２を作製した。
【０１０２】
つぎに、厚み約１７５μｍのパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜（ナフィオン（登録商標）１１７、デュポン社製）を縦３５ｍｍ、横４０ｍｍに切断して電解質膜１０とし、上記燃料極１１と電解質膜１０と上記空気極１２をこの順で、それぞれの触媒層が電解質膜１０に対向するように重ね合わせた後、１３０℃、２分間の熱圧着を行ない、燃料極１１および空気極１２を電解質膜１０に接合した。上記重ね合わせは、燃料極１１と空気極１２の電解質膜１０の面内における位置が一致するように、かつ燃料極１１と電解質膜１０と空気極１２の中心が一致するように行なった。ついで、得られた積層体の外周部を切断することにより、縦２２ｍｍ、横２６ｍｍの膜電極複合体２０を作製した。
【０１０３】
（４）単位電池の作製
縦２６．５ｍｍ、横２７ｍｍ、厚み１００μｍのステンレス板（ＮＳＳ４４５Ｍ２、日新製鋼社製）を用意し、この中央領域に、開孔径φ０．６ｍｍである複数の開孔（開孔パターン：千鳥６０°ピッチ０．８ｍｍ）を、フォトレジストマスクを用いたウェットエッチングにて両面から加工することにより、厚み方向に貫通する貫通孔を複数備えるステンレス板を２枚作製し、これらをアノード集電層２１およびカソード集電層２２とした。
【０１０４】
つぎに、上記アノード集電層２１を燃料極１１上に、カーボン粒子とエポキシ樹脂とからなる導電性接着剤層を介して積層するとともに、カソード集電層２２を空気極１２上に、カーボン粒子とエポキシ樹脂とからなる導電性接着剤層を介して積層し、これらを熱圧着により接合して、縦２２ｍｍ、横２６ｍｍ（膜電極複合体２０のサイズを指している）の単位電池３０を作製した。なお、アノード集電層２１およびカソード集電層２２は、それらの開孔が形成された領域がそれぞれ燃料極１１、空気極１２の直上に配置されるように積層した。
【０１０５】
（５）燃料電池の作製
燃料輸送部材６１を嵌めこんだ箱筐体（流路板）４０／第１の介在層２／排熱層１／単位電池３０をこの順に積層し、熱圧着により箱筐体４０と第１の介在層２との間、および、排熱層１と単位電池３０との間を接合した。また、燃料貯蔵室７０としてＳＵＳ製の筐体を用意し、燃料輸送部材６１の箱筐体（流路板）４０から突き出た部分を燃料貯蔵室７０内に差し込んで、燃料電池を作製した。
【０１０６】
＜実施例２＞
排熱層１として、１５個の貫通口１ａのサイズを小さくし、貫通口１ａの開口率が１５個の合計で４６％である排熱層を用いたこと以外は実施例１と同様にして燃料電池を作製した。
【０１０７】
＜比較例１＞
連通経路１ｂを有しない排熱層を用いたこと以外は実施例１と同様にして燃料電池を作製した。
【０１０８】
（燃料電池の性能評価）
（１）実施例１および２の燃料電池の出力特性（Ｉ−Ｖ特性）
メタノール濃度１７Ｍのメタノール水溶液を燃料としてパッシブ供給にて燃料供給を行ない、燃料電池を稼動させ、充放電装置（菊水電子工業（株）製の「ＳＰＥＣ２０５２６」）を用いてＩ−Ｖ測定を行ない、燃料電池の出力特性を評価した。図１２および１３はそれぞれ、実施例１、実施例２で作製した燃料電池の出力特性を示す図である。図１２に示されるように、実施例１の燃料電池は、良好な出力特性を示しており、また、約３３ｍＷ／ｃｍ2の最大出力密度が得られた。一方、図１３に示されるように、実施例２の燃料電池においては、電流密度を次第に大きくしたときの電圧の降下度が実施例１に比べて若干大きくなるとともに、最大出力密度も若干低下した。
【０１０９】
また、実施例１の燃料電池について、稼動開始から５分後における発電部（単位電池）および燃料供給部（燃料輸送部材）の温度を確認したところ、それぞれ４５℃、４３℃であり、その後もこれらの温度はほぼ一定していた。ＣＯ2の排出およびこれに伴う熱の排出、ならびに燃料極への燃料供給が良好に行なわれた結果であると推測される。
【０１１０】
一方、実施例２の燃料電池においては、稼動開始から５分後における発電部および燃料供給部の温度は十分に低かったが、引き続く発電により発電部および燃料供給部の温度は５０℃近くとなり、その語も徐々に上昇する傾向にあった。貫通口の開口率が５０％未満であることにより、排熱層による断熱効果が実施例１と比較して低下したためと考えられる。
【０１１１】
（２）実施例１および比較例１の燃料電池の出力安定性
メタノール濃度１７Ｍのメタノール水溶液を燃料としてパッシブ供給にて燃料供給を行ない、燃料電池を稼動させ、定電流測定（電流密度５０ｍＡ／ｃｍ2）を行ない、実施例１および比較例１の燃料電池の出力安定性を評価した。結果を図１４に示す。図１４に示されるように、排熱層が連通経路を有しない場合には、副生ガスであるＣＯ2ガスを排熱層から排出することができず燃料供給室内に侵入するため、燃料供給が阻害され、出力安定性が著しく低下することが確認された。これに対し、実施例１の燃料電池は、良好な出力安定性を示した。
【符号の説明】
【０１１２】
１  排熱層、１ａ  貫通口、１ｂ  連通経路、１ｃ，１ｄ  接続経路、２  第１の介在層、１０  電解質膜、１１  燃料極、１２  空気極、２０  膜電極複合体、２１  アノード集電層、２２  カソード集電層、３０  単位電池、４０  箱筺体、５０  蓋筺体、５１  開口、６０  燃料供給室、６１  燃料輸送部材、６３  第１の開孔、７０  燃料貯蔵室、７１  第２の開孔、８０  封止層、９０  ネジ、９１  スペーサ（両面テープなど）、１００  燃料電池。
【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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【図１３】
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【図１４】
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