(57)【要約】【課題】燃料電池に燃料としてアルコールが供給される場合に、燃料を効率良く分解することで燃料利用効率を向上させて、燃料電池の発電性能を向上させる。【解決手段】この燃料電池は、燃料としてアルコールが供給される燃料電池であって、電解質と、電解質を挟んで配置された一対の電極であるアノード極とカソード極とを備える。ここで燃料電池のアノード極は、アルコールの分解反応を触媒する第１粒子と、アルデヒドの分解反応を触媒する第２粒子とを含んで構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料としてアルコールが供給される燃料電池であって、
電解質と、
前記電解質を挟んで配置された一対の電極であるアノード極とカソード極と、を備え、
前記アノード極は、
アルコールの分解反応を触媒する第１粒子と、
アルデヒドの分解反応を触媒する第２粒子と、
を含むことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記第１粒子は、アルコール脱水素酵素を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記第１粒子は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−ＣＯ−Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｔ−Ｒｕ、及び、Ｐｔ−Ｓｎからなる群のうち１以上よりなる粒子を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記第２粒子は、アセトアルデヒド脱水素酵素を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１粒子及び前記第２粒子は、共に、シトクロムＰ４５０を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記一方の電極は、前記第１粒子と、前記第２粒子とを同一の担体に担持させた担持体を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池に関する。更に、具体的には、燃料としてアルコールが供給される燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２００２−２７０２０９号公報には、固体高分子型の燃料電池であって、燃料として水素以外の燃料が供給される場合に有効なアノード極側の構成が開示されている。具体的に、この燃料電池のアノード極の表面には、生化学的触媒を含む層が形成されている。生化学的触媒層は、燃料用原料を分解して水素を生成する触媒作用を有している。
【０００３】
つまり、例えば燃料としてメタノールが供給された場合、メタノールは、生化学的触媒層を通過することで分解される。これにより生化学触媒層において水素が発生する。この水素がその内側（電解質膜側）のアノード極に供給されて、プロトンと電子とが生成される。従って、上記従来技術によれば、燃料としてメタノール等のアルコールを用いる場合にも、アノード極には純水素が供給されるため、アノード極が燃料中の炭素によって被毒されるのを抑えることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７０２０９号公報
【特許文献２】特開２００４−７１５５９号公報
【特許文献３】特表２００６−５０８５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料電池において、例えばアルコール等の純水素以外の燃料を使用する場合には、その燃料中に含まれる水素の比率が低くなる。このため、純水素以外の燃料を用いる燃料電池の発電性能向上のためには、燃料を効率よく分解して水素を生成することが重要となる。この点、上記従来の技術は、生化学触媒層において生成された純水素がその内側のアノード極に供給されるようにすることで、アノード極の被毒を抑えるものである。しかし、この従来技術の燃料電池は、生化学触媒層での水素の生成反応の効率や速度を考慮したものではない。以上より、より燃料の利用効率を向上させて燃料電池の発電性能を向上させるべく、燃料からより高い効率で水素を生成することができる電極の開発が期待される。
【０００６】
この発明は、上記の課題を解決することを目的として、アルコールを燃料として用いる燃料電池において、燃料の利用効率を向上させて発電性能を向上できるように改良した燃料電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料としてアルコールが供給される燃料電池であって、
電解質と、
前記電解質を挟んで配置された一対の電極であるアノード極とカソード極と、を備え、
前記アノード極は、
アルコールの分解反応を触媒する第１粒子と、
アルデヒドの分解反応を触媒する第２粒子と、
を含むことを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記第１粒子は、アルコール脱水素酵素を含むことを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１粒子はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−ＣＯ−Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｔ−Ｒｕ、及び、Ｐｔ−Ｓｎからなる群のうち１以上よりなる粒子を含むことを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記第２粒子は、アセトアルデヒド脱水素酵素を含むことを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記第１粒子及び前記第２粒子は、共に、シトクロムＰ４５０を含むことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、前記一方の電極は、前記第１粒子と、前記第２粒子とを同一の担体に担持させた担持体を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、燃料電池の一対の電極のうちアノード極は、アルコールの分解反応を触媒する第１粒子と、アルデヒドの分解反応を触媒する第２粒子とを含む。これにより、燃料電池に燃料としてアルコールが供給される場合にも、第１粒子及び第２粒子で２段階にアルコールを分解しより多くの水素を発生させることができる。従って、燃料をより高い効率で利用することができ、燃料電池の発電性能を向上させることができる。
【００１４】
第２の発明によれば、第１粒子は、アルコール脱水素酵素を含む。このような酵素を利用することで、より確実かつ迅速に燃料を分解することでき、燃料の利用効率、燃料電池の発電性能を向上させることができる。
【００１５】
第３の発明によれば、第１粒子はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−ＣＯ−Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｔ−Ｒｕ、Ｐｔ−Ｓｎからなる群のうち１以上よりなる粒子を含む。このような粒子を利用することで、燃料から確実に水素を生成することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、第２粒子は、アセトアルデヒド脱水素酵素を含む。これにより、アルコール分解の過程で発生するアルデヒドを更に分解して水素を生成することができる。従って、燃料の利用効率を高め、燃料電池の発電性能を向上させることができる。
【００１７】
第５の発明によれば、第１粒子及び第２粒子は、シトクロムＰ４５０を含む。シトクロムＰ４５０は、アルコールを直接二酸化炭素と水に分解することができる。従って、アノード極の粒子として、シトクロムＰ４５０を含むようにすることで、アルコールを効率良く分解して水素を生成することができる。従って、燃料の利用効率を高め、燃料電池の発電性能を向上させることができる。
【００１８】
第６の発明によれば、第１粒子及び第２粒子は、同一の担体に担持される。このように第１粒子と第２粒子とが近接して配置されることで、アルコールの分解反応及びそれに続くアルデヒドの分解反応がより迅速に進むようになる。従って、アルコール燃料の利用効率を高めるとともに、燃料電池の発電性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２０】
実施の形態．
図１は、この発明の実施の形態の燃料電池の構成について説明するための模式図である。図１に示す燃料電池はアルカリ型燃料電池である。燃料電池はアニオン交換膜１０（電解質）を有している。アニオン交換膜１０の両側にはアノード極２０及びカソード極３０が配置されている。アノード極２０及びカソード極３０の両外側には集電板４０が配置されている。アノード極２０側の集電板４０には燃料経路５０が接続され、燃料経路５０には燃料供給源（図示せず）が接続されている。燃料供給源から、燃料経路５０及び集電板４０を介してアノード極２０に燃料が供給され、アノード極２０から燃料経路５０側に未反応の燃料等が排出される。一方、カソード極３０側の集電板４０には酸素経路６０が接続されている。酸素経路６０及び集電板４０を介してカソード極３０に大気が供給され、カソード極３０から酸素経路６０側に、未反応の酸素を含む大気オフガスが排出される。
【００２１】
燃料電池の発電の際にはアノード極２０には燃料として、例えばエタノール等の炭素結合を有し、かつ水素を含む燃料が供給される。アノード極２０に燃料が供給されると、アノード極２０の作用により燃料中の水素原子と、アニオン交換膜１０を通過した水酸化物イオンとが反応して水が生成されると共に、電子が放出される。アノード極２０での反応は、燃料として純水素が供給される場合には、次式（１）のようになり、エタノールが供給される場合には、次式（２）のようになる。
Ｈ２＋２ＯＨ−  →  ２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−        ・・・・（１）
ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ＋１２ＯＨ−  →  ２ＣＯ２＋９Ｈ２Ｏ＋１２ｅ−  ・・・（２）
【００２２】
一方、カソード極３０には大気（又は酸素）が供給される。カソード極３０に大気が供給されると、大気中の酸素分子はカソード極３０の触媒作用により、いくつかの段階を経て、電極から電子を受け取って水酸化物イオンが生成される。水酸化物イオンはアニオン交換膜１０を通過してアノード極２０側に移動する。カソード極３０での反応は、次式（３）のようになる。
１/２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ２ＯＨ−        ・・・・（３）
【００２３】
以上のようなアノード極２０側とカソード極３０側における反応をまとめると、燃料電池全体では次式（４）のように水の生成反応が起き、このときの電子が両極側の集電板４０を介して移動し、これにより電流が流れて発電することになる。
Ｈ２＋１/２Ｏ２  →  Ｈ２Ｏ        ・・・・（４）
【００２４】
上記のようなアルカリ型の燃料電池において、アニオン交換膜１０は、カソード極３０の電極触媒で生成される水酸化物イオン（ＯＨ−）をアノード極２０に移動させることができる媒体であれば特に限定されない。具体的にアニオン交換膜１０としては、例えば、１〜３級アミノ基、４級アンモニウム基、ピリジル基、イミダゾール基、４級ビリジウム基、４級イミダゾリウム基などのアニオン交換基を有する固体高分子膜（アニオン交換樹脂）があげられる。また、固体高分子の膜としては、例えば、炭化水素系及びフッ素系樹脂などがあげられる。
【００２５】
カソード極３０の構成は、供給された大気から水酸化物イオンを生成する反応を触媒するものであれば、特に限定されるものではない。カソード極の触媒の構成材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）を含んで形成されたもの、あるいは、これらの金属のいずれか１以上をカーボン等の担体に担持させたもの、あるいは、これらの金属原子を中心金属とする有機金属錯体、あるいは、このような有機金属錯体と担体に担持させたもの等があげられる。また、触媒の表面には多孔質等で構成された拡散層を配置することもできる。
【００２６】
一方、アノード極２０は、供給された燃料から水素を生成し、水酸化物イオンと反応させて水を生成する反応に対して触媒作用を有する必要がある。ここで、燃料としてアルコール燃料を用いる場合、アルコールから効率的に多くの水素を生成することが、燃料電池の燃料利用効率を向上させる上で重要となる。
【００２７】
ところで、生物体内に摂取されたアルコールは、酵素の働きにより二酸化炭素と水とに分解されて、体外に排出されることが知られている。具体的には、まずアルコール（ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ）は、アルコール脱水素酵素（以下「ＡＤＨ」）の働きによって酸化され、アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）となる。この酸化の過程で、水素が発生する。
【００２８】
また、アルコールから生成されたアセトアルデヒドは、更にアセトアルデヒド脱水素酵素（以下「ＡＬＤＨ」）の働きによって、更に分解されて、酢酸が生成される。この酢酸の生成反応においても、更に水素が発生する。生成された酢酸は、更に二酸化炭素と水に分解されることとなる。
【００２９】
このように、生物体内には、アルコールを分解し、その過程で水素を生成する反応を触媒する酵素が存在する。燃料電池にアルコール燃料を使用する場合、このような酵素を触媒として利用することで、アルコール燃料を効率良く分解して水素を生成することができるものと予想される。従って、以下に説明するように、この発明の実施の形態の燃料電池のアノード極は、触媒粒子としてＡＤＨとＡＬＤＨとを含むものとする。
【００３０】
図２は、図１の点線（Ａ）で囲む部分を拡大して表した模式図である。図２に示すように、アノード極２０は、カーボン等からなる担体２２に複数種の粒子を担持させた触媒電極用の担持体（以下「触媒担持体」とする）からなる。アノード極２０は、この触媒担持体をアニオン交換膜１０と同じ電解質膜を溶かした溶液に混合し、これをアニオン交換膜１０の表面に塗布することで形成されている。
【００３１】
具体的には、担体２２には、触媒種２４（第１粒子）と、ＡＤＨ２６（第１粒子）と、ＡＬＤＨ２８（第２粒子）とが担持されている。触媒種２４及びＡＤＨ２６は、共に、エタノールを分解することで、アセトアルデヒドと水素とを生成する触媒作用を有している。ＡＬＤＨ２８は、生成されたアセトアルデヒドを分解して水素を生成する触媒作用を有している。
【００３２】
触媒種２４、ＡＤＨ２６、ＡＬＤＨ２８は、同一の担体２２に担持されている。このように同一の担体２２に担持させることで、触媒種２４、ＡＤＨ２６、及びＡＬＤＨ２８の各粒子が、同一触媒担持体あるいは隣接する触媒担持体の間で近接して存在することとなる。このため、上記のように触媒種２４及びＡＤＨ２６の触媒作用によるアルコールの分解により発生したアセトアルデヒドは、隣接するＡＬＤＨ２８に直ちに移動し、ＡＬＤＨ２８で更に分解される。従って、エタノールからの水素生成の反応速度を早めることができ、迅速に多くの水素を発生させることができる。
【００３３】
ところで、生物体内には、アルコールを分解する酵素として複数種のＡＤＨが存在する。具体的には、例えば、ＡＤＨ１、ＡＤＨ２、ＡＤＨ３、ＡＤＨ４、ＡＤＨ５、ＡＤＨ６、ＡＤＨ７がある。これらＡＤＨは、いずれも触媒粒子として用いることができ、また複数種のＡＤＨを用いることもできる。
【００３４】
また、生物体内には、アルコールを分解する酵素として複数種のＡＬＤＨが存在する。具体的には、例えば、ＡＬＤＨ１Ａ１、ＡＬＤＨ１Ａ２、ＡＬＤＨ１Ａ３、ＡＬＤＨ１Ｂ１、ＡＬＤＨ１Ｌ１、ＡＬＤＨ１Ｌ２、ＡＬＤＨ２、ＡＬＤＨ３Ａ１、ＡＬＤＨ３Ａ２、ＡＬＤＨ３Ｂ１、ＡＬＤＨ３Ｂ２、ＡＬＤＨ４Ａ１、ＡＬＤＨ５Ａ１、ＡＬＤＨ６Ａ１、ＡＬＤＨ７Ａ１、ＡＬＤＨ７Ａ１Ｐ１、ＡＬＤＨ８Ａ１、ＡＬＤＨ９Ａ１、ＡＬＤＨ１６Ａ１、ＡＬＤＨ１８Ａ１がある。これらＡＬＤＨはいずれも触媒粒子として用いることができ、また、複数種のＡＬＤＨを用いることもできる。
【００３５】
図３はこの発明の実施の形態のアノード極の作製方法について説明するための図である。図３において、まず触媒種２４を担体２２に担持させた担持体を作製する（Ｓ１０２）。担持体は従来の作製方法により作製できるものであるからここでの詳細な説明は省略する。次に、ステップＳ１０２で作製した担持体を分散液に分散させて分散液Ａを作製する（Ｓ１０４）。
【００３６】
次に、ＡＤＨを培養した溶液Ａを作製する（Ｓ１１０）。同様にＡＬＤＨを培養した溶液Ｂを作製する（Ｓ１２０）。これらの酵素の培養方法は既知のものであるから、ここでの詳細な説明を省略する。
【００３７】
次に、作製されたＡＤＨの溶液Ａ及びＡＬＤＨの溶液Ｂを混合して、混合溶液を作製する（Ｓ１３０）。溶液Ａと溶液Ｂとの混合比は1:4〜4:1の範囲とする。次に、混合溶液を、ステップＳ１０４で作製した分散液Ａに混合して分散液Ｂを作製する（Ｓ１３２）。
【００３８】
次に、作製された分散液Ｂを攪拌する（Ｓ１３４）。これにより、触媒種２４を担持する担体に、ＡＤＨ２６及びＡＬＤＨ２８が担持される。次に、この分散液Ｂを濾過することで、各粒子が担持された担体を取り出す（Ｓ１３６）。その後、乾燥させて触媒が作製される（Ｓ１３８）。
【００３９】
その後、この触媒を、アニオン交換膜１０を構成する電解質膜を溶解させた電解質溶液に混合し、これをアニオン交換膜１０に塗布する（Ｓ１４０）。これにより、アニオン交換膜１０表面に、触媒種２４、ＡＤＨ２６、ＡＬＤＨ２８を担持する担体２２を触媒とするアノード極２０が形成される。なお、ＡＤＨ２６及びＡＬＤＨ２８の加熱による破壊を避けるため、ＡＤＨ２６、ＡＬＤＨ２８に関わる全ての工程（Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０〜１４０）は、７０[℃]以下、より好ましくは６０[℃]以下の温度で行なうものとする。
【００４０】
以上のように、実施の形態によれば、触媒粒子として、Ｐｔ−Ｒｕ等の触媒種２４、ＡＤＨ２６、ＡＬＤＨ２８を用いる。これにより、燃料中のＣ−Ｃ結合を効率的に切断することで、燃料効率を向上させることができる。
【００４１】
図４は上記のようにして製造された燃料電池のI-V特性について説明するための図である。図４において横軸は電流密度[A/cm2]、縦軸は電圧[V]を表している。図４から、実施の形態の燃料電池によれば、電流密度に対して全体に高いセル電圧を得ることができ、燃料電池の発電性能を高くすることができることがわかる。
【００４２】
図５は、実施の形態において、ＡＤＨ２６とＡＬＤＨ２８との担持量の比率を変化させた場合の電流密度[A/cm2]の変化について説明するための図である。図５においては、ＡＤＨ２６としてＡＤＨ１を用い、ＡＬＤＨ２８としてＡＬＤＨ２を用いている。また、ここで、触媒種２４は、Ｐｔ−Ｒｕを用いている。ＰｔとＲｕの比率は、Ｐｔ／Ｒｕ＝58[wt.%]である。また、体積比は、Ｐｔ：Ｒｕ＝1:2である。
【００４３】
図５から、0.6[V]の電圧おいては、ＡＤＨ２６とＡＬＤＨ２８との比率が40:60の領域で、電流密度が最も高くなっていることが判る。但し、ＡＤＨ２６とＡＬＤＨ２８との比率は、40：60に限るものではなく、他の比率であってもよい。但し、この比率は、20:80〜80:20の範囲で特に効果的であり、更に好ましくは、ＡＤＨ：ＡＬＤＨ＝20:80〜60:40の範囲がよいと考えられる。
【００４４】
なお、この発明の触媒粒子は、上記の作製方法に限定されるものではなく、他の方法で作製されたものであってもよい。図６は、この発明の実施の形態の触媒粒子の他の作製方法について説明するための図である。
【００４５】
図６の作製方法では、図３と同様に、分散液Ａと溶液Ａ、溶液Ｂとをそれぞれ作製した後（Ｓ１０２〜Ｓ１０４、Ｓ１１０、Ｓ１２０）、分散液Ａと溶液Ａとを混合して分散液Ｃを作製する（Ｓ２０２）。その後、これを攪拌する（Ｓ２０４）。これにより分散液Ｃ中で、担体２２に触媒種２４及びＡＤＨ２６が担持された状態となる。更に、分散液Ｃに、ステップＳ１２０で作製された溶液Ｂを混合して、分散液Ｄを作製する（Ｓ２１０）。その後、分散液Ｄを攪拌する（Ｓ２１２）。これにより、分散液Ｄ中で、担体２２に触媒種２４、ＡＤＨ２６、及びＡＬＤＨ２８が担持された状態となる。その後は、図３のステップＳ１３６〜Ｓ１４０の工程により、アノード極２０が作製される。
【００４６】
また、図６の作成方法に限らず、例えば、溶液Ａと溶液Ｂの混合の順序を逆にすることもできる。即ち、ステップＳ２０２〜２０４において分散液Ａに溶液Ｂを混合した分散液を作製し、攪拌した後、ステップＳ２１０〜Ｓ２１２において、この分散液に、溶液Ａを混合することで、触媒担持体を作製することができる。
【００４７】
また、例えば、上記の作製方法において、分散液Ａの作製（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）、溶液Ａの作製（Ｓ１１０）、溶液Ｂの作製（Ｓ１２０）は、それぞれ、その分散液あるいは溶液を混合する工程までに行なわれていれば、その作製順序を問うものではない。
【００４８】
なお、上記の実施の形態では、１の担体に、触媒種２４と、ＡＤＨ２６とＡＬＤＨ２８との３種の触媒粒子が担持されている場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではない。具体的に触媒種２４と、ＡＤＨ２６とは主にアルコールを分解する触媒作用を有するものであるから、触媒種２４とＡＤＨ２６のいずれかを用いるものであってもよい。また、アルコールを分解する触媒作用を有するものであれば、これらの触媒種又は酵素に限るものではない。例えば、アルコールを分解する酵素として、ＡＤＨ以外にミクロゾームエタノール酸化酵素（ＭＥＯＳ）が知られているが、ＡＤＨ２６に替えて、この酵素を用いることもできる。
【００４９】
また、ＡＬＤＨ２８についても同様であり、アセトアルデヒドを分解する酵素であれば他の酵素であってもよく、また生物体内に存在するこれらの酵素と同様の作用を有する粒子であれば、他の粒子であってもよい。
【００５０】
また、例えばシトクロムＰ４５０のように、アルコールを直接二酸化炭素と水に分解することができる酵素を用いることもできる。この場合には、触媒種２４と、シトクロムＰ４５０とを担体２２に担持させることで、上記と同様の効果を奏することができる。この場合、シトクロムＰ４５０が、この発明の第１粒子および第２粒子の両者に該当する。
【００５１】
シトクロムＰ４５０を用いる場合、例えば以下のように触媒を作製することができる。即ち、図６のステップＳ１１０において、溶液ＡとしてシトクロムＰ４５０を培養した溶液を作製し、ステップＳ１２０の溶液Ｂを作製せず、続くステップＳ２０２〜２０４において、分散液Ａと溶液Ａとを混合して攪拌した後、ステップＳ２１０〜Ｓ２１２を行なわずに、そのまま濾過、乾燥等の工程（ステップＳ１３６〜Ｓ１４０）を行なうことで、アノード極を作製することができる。また、この方法はこれに限るものではない。
【００５２】
また、触媒種２４としては、Pt-Ruを用いる場合について説明した。しかし、この発明において触媒種は、これに限るものではなく、例えば、Fe、Co、Ni、あるいはPt等を含むものであってもよい。
【００５３】
また、実施の形態では、アノード極とカソード極とが異なる場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、カソード極３０を同じ構造のものとしてもよい。また、各極２０、３０の表面には多孔体等で構成された拡散層を配置することもできる。
【００５４】
また、この発明の実施の形態では、アニオン交換膜１０の両側に一対の電極（アノード極２０とカソード極３０）が配置され、その両側に集電板４０や反応ガス経路５０、６０が配置されている１のＭＥＡのみを有する燃料電池について説明した。しかし、この発明において燃料電池は図１に示す構造に限るものではない。例えば、１のＭＥＡのみを有するものではなく、ＭＥＡを、集電板を含むセパレータを介して直列に複数接続したスタック構造を有する燃料電池とすることもできる。この場合にも各ＭＥＡのアノード極２０に上記のように触媒種２４、ＡＤＨ２６、ＡＬＤＨ２８を担持する触媒を用いることで、各ＭＥＡでの燃料利用を効率化することができ、燃料電池全体の発電性能を向上させることができる。なお、この場合にも同様に、アノード極２０とカソード極３０の触媒層の表面にそれぞれ拡散層を配置したものであってもよい。
【００５５】
また、実施の形態では、燃料電池としてアニオン交換膜１０を用いたアルカリ型燃料電池を用いる場合について説明した。しかし、この発明はこのような燃料電池に限るものではなく、例えばアニオン交換膜１０に替えて、KOH等の陰イオンを通過させる電解質を用いたアルカリ電池等であってもよい。この場合にも、電解質への過酸化水素イオンの浸入を抑えることで、電解質の劣化を抑えることができる。また、実施の形態の電極は、アルカリ型燃料電池に適用するのが効果的であるが、この発明はアルカリ型燃料電池に限るものでもなく、プロトン交換膜を電解質膜とする固体高分子型燃料電池等に用いることもできる。この場合にもアノード極にＣ−Ｃ結合を有する燃料を供給することで、より燃料利用率を向上させることができる。
【００５６】
以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態における燃料電池について説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態における燃料電池の電極触媒について説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態の燃料電池の電極触媒の作製方法について説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態の燃料電池のI-V特性について説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態の燃料電池の触媒中のＡＤＨとＡＬＤＨとの割合を変化させた場合の、電流密度の変化について説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態の燃料電池の電極触媒の他の作製方法の例について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  アニオン交換膜
２０  アノード極
２２  担体
２４  触媒種
２６  ＡＤＨ
２８  ＡＬＤＨ
３０  カソード極
４０  集電板
５０  燃料経路
６０  酸素経路
【図１】
2008288134.tif 000003
【図２】
2008288134.tif 000004
【図３】
2008288134.tif 000005
【図４】
2008288134.tif 000006
【図５】
2008288134.tif 000007
【図６】
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