(57)【要約】【課題】高出力な燃料電池を提供する。【解決手段】カソード１２、アノード１５、前記カソード１２及び前記アノード１５の間に配置される電解質膜１６を含む膜電極接合体２と、前記アノード１５に燃料を供給するための燃料供給手段２０とを具備する燃料電池であって、前記アノード１５は、アノード触媒層１３と、前記アノード触媒層１３に積層されたアノードガス拡散層１４とを含み、前記アノードガス拡散層１４は、導電性多孔体１４ａと、前記導電性多孔体１４ａの一方の面に形成された親水性高分子層１４ｂと、前記導電性多孔体１４ａの他方の面に形成された疎水性高分子層１４ｃとを含み、前記アノード触媒層１３は、前記親水性高分子層１４ｂもしくは前記疎水性高分子層１４ｃと対向していることを特徴とする燃料電池。【選択図】      図１
2008186799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード、アノード、前記カソード及び前記アノードの間に配置される電解質膜を含む膜電極接合体と、前記アノードに燃料を供給するための燃料供給手段とを具備する燃料電池であって、
前記アノードは、アノード触媒層と、前記アノード触媒層に積層されたアノードガス拡散層とを含み、
前記アノードガス拡散層は、導電性多孔体と、前記導電性多孔体の一方の面に形成された親水性高分子層と、前記導電性多孔体の他方の面に形成された疎水性高分子層とを含み、
前記アノード触媒層は、前記親水性高分子層もしくは前記疎水性高分子層と対向していることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記導電性多孔体は、カーボンペーパであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記親水性高分子層は、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアミド、アミロース、でんぷん及びポリヒドロキシメチレンよりなる群から選択される少なくとも１種類の高分子を含むことを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
【請求項４】
前記燃料供給手段は、前記アノードに気化燃料を供給するための気液分離層であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の各種電子機器は、半導体技術の発達と共に小型化され、燃料電池をこれらの小型機器用の電源に用いることが試みられている。燃料電池は、燃料と酸化剤を供給するだけで発電することができ、燃料のみを交換すれば連続して発電できるという利点を有しているため、小型化が出来れば携帯電子機器の作動に極めて有利なシステムといえる。特に、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ；direct methanol fuel cell）は、エネルギー密度の高いメタノールを燃料に用い、メタノールから電極触媒上で直接電流を取り出せるため、改質器も不要なことから小型化が可能であり、燃料の取り扱いも水素ガス燃料に比べて容易なことから小型機器用電源として有望である。
【０００３】
ＤＭＦＣの燃料の供給方法としては、液体燃料を気化してからブロア等で燃料電池内に送り込む気体供給型ＤＭＦＣと、液体燃料をそのままポンプ等で燃料電池内に送り込む液体供給型ＤＭＦＣ、更に、燃料電池内で液体燃料を気化して使用する内部気化型ＤＭＦＣ等が知られている。このうち、内部気化型ＤＭＦＣでは、燃料供給のためのポンプやブロア等の大掛かりな装備を設ける必要がないことから、燃料濃度を濃くして液体燃料貯蔵部の小型化が達成できれば、高エネルギー密度の小型燃料電池の実現が可能である。例えば特許文献１では、液体燃料として５０モル％を超えるメタノール水溶液もしくは液体メタノールを使用し、カソード触媒層で生成した水をプロトン伝導性膜を通してアノード触媒層に供給することにより、小型で高出力な燃料電池を実現している。
【０００４】
一方、特許文献２には、固体高分子型燃料電池のガス拡散層として、導電性多孔質基材の表面に撥水性樹脂を含むスラリ層を形成したものを用いることにより、ガス拡散層と反応層間の接触面積を増加させることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、カソード側のガス拡散電極における電極触媒層と酸化剤ガス拡散基材との間に、撥水性の異なる材料から形成された微多孔質層を少なくとも２層配置することにより、カソードにおける高電流密度運転での排水性とガスの拡散性とを向上させることが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４は、ガス拡散基材層と水蒸気凝縮層と水分蒸発層とが積層されてなる燃料電池用ガス拡散層によると、ガス拡散層の排水性と保水性が改善されるため、燃料電池の発電性能が改善されることを開示している。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００５／１１２１７２  Ａ１
【特許文献２】特開２００２−３１３３５９
【特許文献３】特開２００６−４８７９
【特許文献４】特開２００６−１７９３１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高出力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】
【０００８】
本発明に係る燃料電池は、カソード、アノード、前記カソード及び前記アノードの間に配置される電解質膜を含む膜電極接合体と、前記アノードに燃料を供給するための燃料供給手段とを具備する燃料電池であって、
前記アノードは、アノード触媒層と、前記アノード触媒層に積層されたアノードガス拡散層とを含み、
前記アノードガス拡散層は、導電性多孔体と、前記導電性多孔体の一方の面に形成された親水性高分子層と、前記導電性多孔体の他方の面に形成された疎水性高分子層とを含み、
前記アノード触媒層は、前記親水性高分子層もしくは前記疎水性高分子層と対向していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高出力な燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
内部気化型燃料電池の第１の実施形態を図１に示す。図１は、本発明の第１の実施形態に係る直接メタノール型燃料電池を示す模式図である。
【００１１】
図１に示す燃料電池１は、起電部となる燃料電池セル２と燃料貯蔵部３とから主として構成される燃料電池本体４と、燃料貯蔵部３に液体燃料を供給するサテライトタイプ（外部注入式）の燃料カートリッジ５とを具備している。燃料貯蔵部３の下面側には、液体燃料の供給口となるソケット部６を有する燃料供給部７が設けられている。ソケット部６はバルブ機構を内蔵しており、液体燃料が供給されるとき以外は閉状態とされている。
【００１２】
一方、燃料カートリッジ５は、燃料電池用の液体燃料を収容する液体燃料収容容器としてのカートリッジ本体８を有している。カートリッジ本体８の先端には、その内部に収容された液体燃料を燃料電池本体４に供給する際の燃料注出口となるノズル部９が設けられている。ノズル部９はバルブ機構を内蔵しており、液体燃料を供給するとき以外は閉状態とされている。このような燃料カートリッジ５は、例えば燃料貯蔵部３に液体燃料を注入するときのみ燃料電池本体４に接続されるものである。
【００１３】
上述した燃料電池本体４の燃料貯蔵部３に設けられたソケット部６と燃料カートリッジ５のカートリッジ本体８に設けられたノズル部９とは、一対の接続機構（カップラ）を構成するものである。
【００１４】
燃料電池セル２と燃料貯蔵部３とから主として構成される燃料電池本体４の実施形態を図２に示す。
【００１５】
図２に示すように、燃料電池セル２としての膜電極接合体（ＭＥＡ）は、カソード触媒層１０及びカソードガス拡散層１１からなるカソード（酸化剤極）１２と、アノード触媒層１３及びアノードガス拡散層１４からなるアノード（燃料極）１５と、カソード触媒層１０とアノード触媒層１３の間に配置されるプロトン伝導性の電解質膜１６とを備えるものである。カソード触媒層１０はカソードガス拡散層１１に積層され、かつアノード触媒層１３はアノードガス拡散層１４に積層されている。カソードガス拡散層１１はカソード触媒層１０に酸化剤を均一に供給する役割を担うものであるが、カソード触媒層１０の集電体も兼ねている。一方、アノードガス拡散層１４はアノード触媒層１３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１３の集電体も兼ねている。
【００１６】
アノードガス拡散層１４は、導電性多孔体１４ａと、導電性多孔体１４ａの一方の面に形成された親水性高分子層１４ｂと、導電性多孔体１４ａの他方の面に形成された疎水性高分子層１４ｃとから構成される。親水性高分子層１４ｂは、アノード触媒層１３と対向している。
【００１７】
導電性多孔体１４ａとしては、例えば、カーボンペーパを使用することが可能である。
【００１８】
親水性高分子層１４ｂは、例えば、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアミド（例えばナイロン６）、アミロース、でんぷん、ポリヒドロキシメチレンなどの親水性高分子から形成される。使用する親水性高分子の種類は１種類もしくは２種類以上にすることができる。
【００１９】
疎水性高分子層１４ｃは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂等から形成される。
【００２０】
アノードガス拡散層１４は、例えば以下の（Ａ）または（Ｂ）の方法により作製される。
【００２１】
（Ａ）親水性高分子溶液中にカーボンペーパ（導電性多孔体１４ａ）の片面を浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、自然乾燥の後、８０〜１００℃で乾燥することにより、カーボンペーパに親水性高分子層１４ｂを形成する。このカーボンペーパの反対側の面を疎水性高分子溶液に浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、６時間以上自然乾燥させることにより、カーボンペーパの反対側の面に疎水性高分子層１４ｃを形成する。その後、不活性ガス炉内で焼成処理を施すことにより、アノードガス拡散層１４を得る。
【００２２】
（Ｂ）カーボンペーパ（導電性多孔体１４ａ）の片面に疎水性高分子溶液をスプレーを用いて噴霧（塗布）し、自然乾燥させる。次いで、不活性ガス炉内で焼成処理を行うことにより、カーボンペーパに疎水性高分子層１４ｃを形成する。このカーボンペーパの反対側の面を親水性高分子溶液に浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、自然乾燥の後８０〜１００℃で乾燥することにより、カーボンペーパの反対側の面に親水性高分子層１４ｂを形成し、アノードガス拡散層１４を得る。
【００２３】
上記（Ａ）の方法で作製されたアノードガス拡散層１４は、導電性多孔体１４ａと親水性高分子層１４ｂとの接着性が高く、また親水性高分子層が長期にわたり安定となり、燃料電池の長期発電性能をより向上することができるため、望ましい。
【００２４】
カソード触媒層１０とアノード触媒層１３に含有される触媒としては、例えば、白金族元素の単体金属（Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等）、白金族元素を含有する合金などを挙げることができる。アノード触媒には、メタノールや一酸化炭素に対する耐性の強いＰｔ−Ｒｕ、カソード触媒には、白金を用いることが望ましいが、これに限定されるものでは無い。また、炭素材料のような導電性担持体を使用する担持触媒を使用しても、あるいは無担持触媒を使用しても良い。カソードガス拡散層１１には、例えば、カーボンペーパを使用することが可能である。
【００２５】
プロトン伝導性電解質膜１６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フッ素系樹脂（例えば、パーフルオロスルホン酸重合体）、スルホン酸基を有するハイドロカーボン系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸などの無機物等が挙げられるが、これらに限定される物ではない。
【００２６】
カソード導電層１７ａ及びアノード導電層１７ｂは、それぞれ、カソードガス拡散層１１及びアノードガス拡散層１４と接している。カソード導電層１７ａ及びアノード導電層１７ｂには、例えば、金などの金属材料からなる多孔質層（例えばメッシュ）をそれぞれ使用することが出来る。
【００２７】
矩形枠状のカソードシール材１８ａは、カソード導電層１７ａとプロトン伝導性電解質膜１６との間に位置すると共に、カソード１２の周囲を囲んでいる。一方、矩形枠状のアノードシール材１８ｂは、アノード導電層１７ｂとプロトン伝導性電解質膜１６との間に位置すると共に、アノード１５の周囲を囲んでいる。カソードシール材１８ａ及びアノードシール材１８ｂは、膜電極接合体２からの燃料漏れ及び酸化剤漏れを防止するためのオーリングである。
【００２８】
膜電極接合体２の下方には、燃料貯蔵部としての液体燃料貯蔵部３が配置されている。液体燃料貯蔵部３内には、液体燃料１９が収容されている。液体燃料１９には、メタノール水溶液もしくは純メタノール等のメタノール燃料が使用される。メタノール水溶液の濃度は５０モル％を超える濃度にすることが望ましい。また、純メタノールの純度は、９５重量％以上１００重量％以下にすることが望ましい。これにより、エネルギー密度が高く、かつ出力特性に優れた小型の燃料電池を実現することができる。
【００２９】
液体燃料貯蔵部３とアノードとの間には、液体燃料の気化成分（気化燃料）をアノードに供給するための気液分離層２０が燃料供給手段として配置されている。気液分離層２０は、気化燃料のみを透過させて、液体燃料は透過できない膜である。気液分離層２０には、例えば、メタノール透過性を有する撥水性膜を使用することができる。メタノール透過性を有する撥水性膜としては、例えば、シリコーンシート、ポリエチレン多孔膜、ポリプロピレン多孔膜、ポリエチレン−ポリプロピレン多孔膜、ポリテトラフルオロエチレン多孔膜等を挙げることができる。
【００３０】
気液分離層２０とアノード導電層１７ｂの間には、フレーム２１が配置されている。フレーム２１で囲まれた空間は、アノードへの気化燃料の供給量を調整するための気化燃料収容室２２として機能する。
【００３１】
一方、膜電極接合体２のカソード導電層１７ａには、フレーム２３が積層されている。フレーム２３上には、カソード触媒層１０において生成した水の蒸散を抑止する保湿板２４（保湿層）が積層されている。保湿板２４は、カソードで生成した水をアノードに供給するための水供給手段として機能する。すなわち、保湿板２４は、カソードからの水分の蒸発を抑制するため、カソード触媒層１０中の水分保持量を発電反応の進行に伴って増加させることができる。このため、カソード触媒層１０の水分保持量がアノード触媒層１３の水分保持量よりも多い状態が作り出される。その結果、浸透圧現象が促進されるため、カソード触媒層１０に生成した水がプロトン伝導性膜１６を通過してアノード触媒層１３に供給される。
【００３２】
保湿板２４は、メタノールに対して不活性で、耐溶解性、酸素透過性及び透湿性を有する絶縁材料から形成されていることが望ましい。このような絶縁材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンを挙げることができる。
【００３３】
保湿板２４は、ＪＩＳ  Ｐ−８１１７−１９９８で規定される透気度が５０秒／１００ｃｍ3以下であることが望ましい。これは、透気度が５０秒／１００ｃｍ3を超えると、空気導入口２５からカソードへの空気拡散が阻害されて高出力を得られない恐れがあるからである。透気度のさらに好ましい範囲は、１０秒／１００ｃｍ3以下である。
【００３４】
保湿板２４は、ＪＩＳ  Ｌ−１０９９−１９９３  Ａ−１法で規定される透湿度が６０００ｇ／ｍ2２４ｈ以下であることが望ましい。なお、上記透湿度の値は、ＪＩＳ  Ｌ−１０９９−１９９３  Ａ−１法の測定方法で示されている通り、４０±２℃の温度の値である。透湿度が６０００ｇ／ｍ2２４ｈを超えると、カソードからの水分蒸発量が多くなり、カソードからアノードへの水拡散を促進する効果を十分に得られない恐れがあるからである。また、透湿度を５００ｇ／ｍ2２４ｈ未満にすると、過剰量の水がアノードへ供給されて高出力を得られない恐れがあることから、透湿度は、５００〜６０００ｇ／ｍ2２４ｈの範囲にすることが望ましい。透湿度のさらに好ましい範囲は、１０００〜４０００ｇ／ｍ2２４ｈである。
【００３５】
酸化剤である空気を取り入れるための空気導入口２５が複数個形成されたカバー２６は、保湿板２４の上に積層されている。カバー２６は、膜電極接合体２を含むスタックを加圧してその密着性を高める役割も果たしているため、例えば、ＳＵＳ３０４、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、チタン合金、ニッケル合金のような金属から形成される。
【００３６】
なお、液体燃料１９は必ずしもメタノール燃料に限られるものではなく、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料電池に応じた液体燃料が収容される。
【００３７】
上述した第１の実施形態に係る燃料電池では、発電によりカソードに生成した水の蒸発が、保湿層により抑制されるため、発電の進行に伴ってカソード中に水が蓄積される。この水が、浸透圧現象により電解質膜を通してアノードに供給される。アノードガス拡散層の親水性高分子層がアノード触媒層と対向しているため、アノードの保水効果を高めることができる。その結果、アノードの電気抵抗値が低くなるため、出力が向上し、さらにその高い出力を長期間に亘って維持することができる。
【００３８】
また、アノードガス拡散層の疎水性高分子層が膜電極接合体の外側に位置しているため、アノードの触媒担持量を増加させることができる。すなわち、第１の実施形態で用いられるアノードは、アノードガス拡散層の親水性高分子層に、触媒を含むスラリーを塗布し、乾燥させることによって得られる。スラリーがアノードガス拡散層を透過するのを疎水性高分子層が阻止するため、アノードの触媒担持量を多くすることが可能となる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る燃料電池は、アノードガス拡散層の疎水性高分子層がアノード触媒層と対向していること以外は、第１の実施形態に係る燃料電池と同様な構成を有する。第２の実施形態に係る燃料電池で用いられる膜電極接合体２を図３に示す。
【００４０】
図３に示す通りに、アノードガス拡散層１４の疎水性高分子層１４ｃがアノード触媒層１３と対向していると共に、アノードガス拡散層１４の反対側の面が親水性高分子層１４ｂであるため、カソード１２から電解質膜１６を介して移動してきた水が、アノードガス拡散層１４を透過するのを抑えることができる。その結果、水は、アノードガス拡散層１４の表面に留まるため、アノード触媒層１３の保水効果を高めることができる。これにより、アノードの電気抵抗値が低くなるため、出力が向上し、さらにその高い出力を長期間に亘って維持することができる。
【００４１】
以上説明した通りに、第１，第２の実施形態に係る燃料電池によれば、出力性能が改善される。十分な効果を得るためには、第１の実施形態に係る燃料電池が好ましい。
【００４２】
[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００４３】
（実施例１）
＜アノードの作製＞
親水性高分子としてポリスチレンスルホン酸を用意し、ポリスチレンスルホン酸の水溶液中にカーボンペーパの片面を３０分間浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、自然乾燥の後、８０〜１００℃で乾燥することにより、カーボンペーパに親水性高分子層を形成した。次いで、疎水性高分子としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用意し、ＰＴＦＥのディスパージョンに、カーボンペーパの反対側の面（親水化処理が施されていない面）を３０秒間浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、６時間以上自然乾燥させることにより、カーボンペーパの反対側の面に疎水性高分子層を形成した。その後、不活性ガス炉内で焼成処理を施すことにより、アノードガス拡散層を得た。
【００４４】
アノード用触媒（Ｐｔ：Ｒｕ＝１：１）担持カーボンブラックにパーフルオロカーボンスルホン酸溶液と水及びメトキシプロパノールを添加し、前記触媒担持カーボンブラックを分散させてペーストを調製した。得られたペーストをアノードガス拡散層の親水性高分子層に塗布することによりアノード触媒層を得た。
【００４５】
＜カソードの作製＞
カソード用触媒（Ｐｔ）担持カーボンブラックにパーフルオロカーボンスルホン酸溶液と水及びメトキシプロパノールを加え、前記触媒担持カーボンブラックを分散させてペーストを調製した。得られたペーストをカソードガス拡散層としての多孔質カーボンペーパに塗布することによりカソード触媒層を得た。
【００４６】
アノード触媒層とカソード触媒層の間に、プロトン伝導性電解質膜として含水率が１０〜２０重量％のパーフルオロカーボンスルホン酸膜（ｎａｆｉｏｎ膜、デュポン社製）を配置し、これらにホットプレスを施すことにより、膜電極接合体（ＭＥＡ）を得た。
【００４７】
気液分離膜として、シリコーンゴムシートを用意した。
【００４８】
保湿板として、厚さが５００μｍで、透気度が２秒／１００ｃｍ3（ＪＩＳ  Ｐ−８１１７−1998）で、透湿度が４０００ｇ／ｍ2２４ｈ（ＪＩＳ  Ｌ−１０９９−1993  Ａ−１法）のポリエチレン製多孔質フィルムを用意した。
【００４９】
得られた膜電極接合体、保湿板及び気液分離膜を用いて前述した図１〜図２に示す構造を有する内部気化型の直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００５０】
燃料カートリッジに、純度が９９．９重量％のメタノールを収容した。この燃料カートリッジを用いて燃料電池の液体燃料貯蔵部に液体燃料を供給した。
【００５１】
（実施例２）
親水性高分子溶液にポリエチレングリコール水溶液を使用すること以外は、実施例１で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００５２】
（実施例３）
実施例１で説明したのと同様な組成のペーストを、実施例１で説明したのと同様なアノードガス拡散層の疎水性高分子層に塗布することによりアノード触媒層を得た。得られたアノードを使用すること以外は、実施例１で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００５３】
（実施例４）
カーボンペーパの片面に疎水性高分子溶液としてのＰＴＦＥディスパージョンをスプレーで噴霧（塗布）し、自然乾燥させた。次いで、不活性ガス炉内で焼成処理を行うことにより、カーボンペーパに疎水性高分子層を形成した。
【００５４】
このカーボンペーパの反対側の面（疎水処理が施されていない面）を親水性高分子溶液としてのポリスチレンスルホン酸水溶液に３０分間浸漬後、カーボンペーパを引き上げ、自然乾燥の後８０〜１００℃で乾燥することにより、カーボンペーパの反対側の面に親水性高分子層を形成し、アノードガス拡散層を得た。
【００５５】
得られたアノードガス拡散層の親水性高分子層に、実施例１で説明したのと同様な組成のペーストを塗布することによりアノード触媒層を得た。得られたアノードを使用すること以外は、実施例１で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００５６】
（実施例５）
実施例１で説明したのと同様な組成のペーストを、実施例４で説明したのと同様なアノードガス拡散層の疎水性高分子層に塗布することによりアノード触媒層を得た。得られたアノードを使用すること以外は、実施例１で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００５７】
（実施例６）
親水性高分子溶液にポリビニルアルコール水溶液を使用すること以外は、実施例１で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００５８】
（実施例７）
親水性高分子溶液にセルロース水溶液を使用すること以外は、実施例１で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００５９】
（実施例８）
親水性高分子溶液にヒドロキシプロピルセルロース水溶液を使用すること以外は、実施例１で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００６０】
（比較例）
アノードガス拡散層に多孔質カーボンペーパを使用し、カーボンペーパに実施例１で説明したのと同様な組成のペーストを塗布することによりアノード触媒層を得た。得られたアノードを使用すること以外は、実施例１で説明したのと同様にして直接メタノール型燃料電池を組み立てた。
【００６１】
得られた燃料電池を１０００時間連続運転し、その電流値の経時変化を図４に示す。図４では、横軸が運転時間（ｈｏｕｒ）で、縦軸が電流値（ｍＡ）である。
【００６２】
図４から明らかな通りに、実施例１〜８の燃料電池は、比較例の燃料電池に比して、電流値が高く、その高い値を長期間に亘って維持している。
【００６３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、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してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６４】
例えば、上記した説明では、燃料電池の構成として膜電極接合体（ＭＥＡ）の下部に燃料貯蔵部を有する構造で説明したが、燃料貯蔵部からＭＥＡへの燃料の供給は、流路を介して行う構造であってもよい。また、燃料電池本体の構成としてパッシブ型の燃料電池を例に挙げて説明したが、アクティブ型の燃料電池、さらには燃料供給手段など一部にポンプ等を用いたセミパッシブ型の燃料電池に対しても本発明を適用することができる。これら構成であっても、上記した説明と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る直接メタノール型燃料電池を示す模式図。
【図２】図１の燃料電池本体の第１の実施形態を模式的に示す断面図。
【図３】図１の燃料電池本体の第２の実施形態を模式的に示す断面図。
【図４】実施例及び比較例の燃料電池の電流値の経時変化を示す特性図。
【符号の説明】
【００６６】
１…燃料電池、２…燃料電池セル（膜電極接合体）、３…燃料貯蔵部、４…燃料電池本体、５…燃料カートリッジ、６…ソケット部、７…燃料供給部、８…カートリッジ本体、９…ノズル部、１０…カソード触媒層、１１…カソードガス拡散層、１２…カソード、１３…アノード触媒層、１４…アノードガス拡散層、１４ａ…導電性多孔体、１４ｂ…親水性高分子層、１４ｃ…疎水性高分子層、１５…アノード、１６…プロトン伝導性電解質膜、１７ａ…カソード導電層、１７ｂ…アノード導電層、１８ａ…カソードシール材、１８ｂ…アノードシール材、１９…液体燃料、２０…燃料供給手段、２１，２３…フレーム、２２…気化燃料収容室、２４…保湿層、２５…空気導入口、２６…カバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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