(57)【要約】【課題】締め付けネジによって締め付けられた際に湾曲、反り、しなり等の変形が生じない燃料電池用セパレータを提供することを目的とする。【解決手段】無機質充填材と熱硬化性樹脂を含有し、２０℃以下または１００℃以上のガラス転移温度を有し、２０℃における線膨張係数が０．４×１０−５／℃以上４×１０−５／℃以下であり、２０℃での曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード極と、カソード極と、前記アノード極及び前記カソード極の間に配置される電解質層と、前記アノード極に液体燃料を供給するアノード流路及び前記カソード極に酸化剤を供給するカソード流路のうちの少なくとも一方を有するセパレータとを含むスタック部と、
前記スタック部の最外層に配置されたエンドプレートと
を具備する燃料電池発電装置であって、
前記セパレータ及び前記エンドプレートのうち少なくとも一方は、無機質充填材と熱硬化性樹脂を含有し、２０℃以下または１００℃以上のガラス転移温度を有し、２０℃における線膨張係数が０．４×１０−５／℃以上４×１０−５／℃以下であり、２０℃での曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
前記セパレータの表層部に電気伝導部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記セパレータ中の前記熱硬化性樹脂の含有量または前記エンドプレート中の前記熱硬化性樹脂の含有量は、１重量％以上４７重量％以下であることを特徴とする請求項１〜２いずれか１項記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
前記セパレータ中の前記無機質充填材の含有量または前記エンドプレート中の前記無機質充填材の含有量は、５０重量％以上９６重量％以下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電装置。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂及びシリコーン樹脂よりなる群から選択される少なくとも一種類からなることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の燃料電池発電装置。
【請求項６】
前記スタック部は電気伝導性物質を含有するシール材を更に備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の燃料電池発電装置。
【請求項７】
無機質充填材と熱硬化性樹脂を含有し、２０℃以下または１００℃以上のガラス転移温度を有し、２０℃における線膨張係数が０．４×１０−５／℃以上４×１０−５／℃以下であり、２０℃での曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項８】
無機質充填材と熱硬化性樹脂を含有し、２０℃以下または１００℃以上のガラス転移温度を有し、２０℃における線膨張係数が０．４×１０−５／℃以上４×１０−５／℃以下であり、２０℃での曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることを特徴とする燃料電池用エンドプレート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池用セパレータ、燃料電池用エンドプレート及び燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は化学エネルギー（燃焼反応の自由エネルギー）を直接電気エネルギーに変える発電機である。このうち、液体燃料燃料電池は、液体燃料（例えば、アルコール類、アルデヒド類、酢酸、蟻酸およびそれらの水溶液など）と酸化剤ガスとを用いて発電をさせる燃料電池である。液体を燃料に用いているためにシステムの小型化が容易であることから、近年活発に研究が進められている。液体燃料電池の一例として、メタノール水溶液と酸化剤ガスを発電に用いた直接型メタノール燃料電池が挙げられる。
【０００３】
直接メタノール燃料電池は、プロトン導電性電解質の膜（パーフルフルオロカーボンスルホン酸系イオン交換膜であり、デュポン社製ナフィオン（登録商標）などが良く用いられる）をアノード電極とカソード電極とで挟持した起電部を備える。おのおのの電極は、基板と触媒層とで構成されており、触媒層は、触媒とプロトン導電性電解質の樹脂とを含む。触媒は一般に貴金属触媒あるいはその合金で、カーボンブラックなどの担体に担持して用いられたり、あるいは担持しないで用いられたりする。アノードの触媒としてはＰｔ−Ｒｕ合金、またカソードの触媒としてはＰｔが好ましく用いられる。動作の際には、アノード側にメタノール水溶液を送液し、カソード側に酸素ガスあるいは空気を送気する。この際、アノード及びカソードそれぞれの電極で下記の化学式１及び化学式２に示す反応が生じる。
【０００４】
アノード：ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−    （化学式１）
カソード：（３／２）Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  →  ３Ｈ２Ｏ      （化学式２）
すなわち、アノード触媒層中の触媒により、メタノールと水から電子とプロトンと二酸化炭素が生成され、生成した二酸化炭素は大気中に放出される。電子は外部回路により取り出されて発電に用いられる。また、プロトンはプロトン導電性電解質膜を移動してカソードに到達する。カソード触媒層中では、発電により用いられた電子および酸素と反応して水が生成される。この直接型メタノール燃料電池の作動温度は、一般的に５０℃以上１２０℃以下となっている。
【０００５】
上述した起電部とシール材とをセパレータとエンドプレートで挟み込み、それらを締め付けネジで締め付けたものが、直接メタノール燃料電池スタックの一例である。エンドプレートには配管が形成されている。一方、セパレータには配管および流路が形成されている。燃料および生成物の供給は、この流路および配管を通じておこなわれる。シール材は、配管および流路からの燃料・生成物漏れを防ぐために用いる。なお、エンドプレートには配管が形成されていなくても良い。通常セパレータには、カーボン、金属、およびそれらと樹脂などの電気導電性を示す材料が用いられている。また、エンドプレートには、強度の高いＳＵＳなどの金属がよく用いられている。
【０００６】
電気電導性を示す材料をセパレータに用いる場合には、起電部の配置の仕方が制限されるという問題がある。燃料電池の電圧は一般に１セルあたり０．５Ｖ程度で、多くの他の電池に比べると一般的に低い。このため、起電部を直列あるいは並列に配列して、それらを電気的に直列に接続することにより高い電圧を得ることは良く行われている。しかしながら、２つの起電部を並列接続したものを３つ直列に接続したスタックを例に取ると、並列に並んだ２個の起電部は互いに絶縁されていなければならず、電気電導性を示す材料からなるセパレータは適用できない。
【０００７】
解決手段として、特開平４−２０６１６２号公報（特許文献１）に、絶縁性の樹脂をセパレータに用い、セパレータ内に埋め込まれた金網を用いて電気伝導をとるという手段が公開されている。他の解決手段としては、特開２００１−１８５１６８号公報（特許文献２）に、絶縁性樹脂と導電性セパレータとを平面内で複数連結し、絶縁樹脂中に導線を埋設するという手段が公開されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されたセパレータは、高温強度が不十分であるため、エンドプレートでセパレータを締め付けた際にセパレータが曲がってしまい、発電中に流路や配管を流れる燃料がシール材とセパレータの間などから漏れてしまうという問題点が生じる。また、通常締め付けは室温でおこなわれる。一方、液体燃料電池が動作する温度は、上述のように室温より高い。特許文献１及び特許文献２に記載されたセパレータにおいては寸法の温度変化が大きく、たとえ室温で燃料漏れが発生しなかったとしても動作温度において締め付け具合が変化し、燃料漏れが発生することがあった。
【０００９】
また、燃料や生成物が流路を流れて負荷電流を引かれる際に、セパレータ材料と燃料や生成物が反応し、セパレータ材料が損傷を受けることがしばしば発生していた。特に、パーフルオロカーボンスルホン酸膜が電解質膜として用いられる場合は、前記電解質膜を構成する分子の一部が燃料に溶け出すことにより燃料や生成物が強い酸性を示し、それがセパレータ材料を腐食させることがあった。このため、燃料や生成物との反応性に低く、かつ腐食に強い材料が、セパレータ材料として求められていた。
【００１０】
エンドプレートにも、セパレータと同様、高い強度をもち、寸法の温度変化が小さい材料が必要である。また、エンドプレートに配管を形成する場合には、やはりセパレータと同様、燃料や生成物との反応性に低く、かつ腐食に強い材料が必要である。
【００１１】
一方、特開２００２−３５８９８２号公報（特許文献３）には、図１に例示されるように、アノード極２とカソード極３と電解質膜４とから形成された膜電極複合体（ＭＥＡ）を縦に積層した構造の燃料電池において、スタック用セパレータ５のアノード流路１０が形成されている面からカソード流路６が形成されている面までを導電性領域１５で電気的に接続し、この導電性領域１５以外の箇所を絶縁性樹脂領域１６とすることが記載されている。
【００１２】
この特許文献１に記載されたセパレータは、絶縁性樹脂領域１６が導電性領域１５で分断されているため、絶縁性樹脂領域の面方向での曲げ強度が低くなる。このため、膜電極複合体とセパレータとをねじで締め付けて固定する際にセパレータが反ったり、分断された部分から割れたりして膜電極複合体との間に生じた隙間からガスあるいは液体燃料が漏れ出し、出力電圧が低下するという問題点を生じる。
【００１３】
【特許文献１】
特開平４−２０６１６２号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開２００１−１８５１６８号公報
【００１５】
【特許文献３】
特開２００２−３５８９８２号公報
【００１６】
【特許文献４】
特開２００１−２６６９１１号公報
【００１７】
【特許文献５】
特開平９−９２３２４号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、締め付けネジによって締め付けられた際に湾曲、反り、しなり等の変形が生じない燃料電池用セパレータ及び燃料電池用エンドプレートと、前記燃料電池用セパレータまたは前記燃料電池用エンドプレートを備えた燃料電池発電装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料電池発電装置は、アノード極と、カソード極と、前記アノード極及び前記カソード極の間に配置される電解質層と、前記アノード極に液体燃料を供給するアノード流路及び前記カソード極に酸化剤を供給するカソード流路のうちの少なくとも一方を有するセパレータとを含むスタック部と、
前記スタック部の最外層に配置されたエンドプレートと
を具備する燃料電池発電装置であって、
前記セパレータ及び前記エンドプレートのうち少なくとも一方は、無機質充填材と熱硬化性樹脂を含有し、２０℃以下または１００℃以上のガラス転移温度を有し、２０℃における線膨張係数が０．４×１０−５／℃以上４×１０−５／℃以下であり、２０℃での曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明に係る燃料電池用セパレータは、無機質充填材と熱硬化性樹脂を含有し、２０℃以下または１００℃以上のガラス転移温度を有し、２０℃における線膨張係数が０．４×１０−５／℃以上４×１０−５／℃以下であり、２０℃での曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明に係る燃料電池用エンドプレートは、無機質充填材と熱硬化性樹脂を含有し、２０℃以下または１００℃以上のガラス転移温度を有し、２０℃における線膨張係数が０．４×１０−５／℃以上４×１０−５／℃以下であり、２０℃での曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る燃料電池用セパレータと燃料電池用エンドプレートについて説明する。
【００２３】
本発明に係る燃料電池用セパレータと燃料電池用エンドプレートは、それぞれ、無機質充填材と熱硬化性樹脂を含有し、２０℃以下または１００℃以上のガラス転移温度を有し、２０℃における線膨張係数が０．４×１０−５／℃以上４×１０−５／℃以下であり、２０℃での曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることを特徴とするものである。
【００２４】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができる。また、熱硬化性樹脂成分の種類は、１種類または２種類以上にすることができる。上記熱硬化性樹脂成分は、無機質充填材と組み合わせた場合の熱膨張率、耐熱性、イオン性不純物の溶出および未反応成分の溶出の点と耐水性の観点から原料成分、硬化触媒等を適宜選択することができる。
【００２５】
無機質充填材は、熱膨張率を小さくする目的でセパレータとエンドプレートに含有される。無機質充填材としては、例えば、結晶シリカ、熔融シリカ、アルミナ、ジルコニア、ケイ酸カルシウム、タルク、マイカ、炭化珪素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維等のセラミック繊維、各種ウイスカー等を挙げることができる。また、更に強度を高める目的で、ガラス繊維を用いた無機クロス、アラミド繊維を用いた有機クロス等を無機質充填材として使用することも可能である。なお、無機質充填材成分の種類は、１種類または２種類以上にすることができる。
【００２６】
セパレータ及びエンドプレートにおいては、それぞれ、熱硬化性樹脂の含有量を１重量％以上４７重量％以下にすることが好ましい。これは、熱硬化性樹脂の含有量が前記範囲を外れると、ガラス転移温度と線膨張係数と曲げ弾性率が前記範囲を満たすセパレータとエンドプレートを得られない恐れがあるからである。
【００２７】
セパレータ及びエンドプレートにおいては、それぞれ、熱硬化性樹脂の含有量を１重量％以上４７重量％以下の際に無機質充填材の含有量を５０重量％以上９６重量％以下にすることが好ましい。これにより、セパレータ及びエンドプレートの強度と絶縁性をより高くすることができる。
【００２８】
液体燃料電池の動作温度は電解質膜の特性・触媒の特性などに依存して決められる。動作温度は、一般に２０℃以上１００℃以下である。樹脂はガラス転移温度を境にして特性が大きく変化する。このため、ガラス転移温度は２０℃以下かつ１００℃以上である必要がある。
【００２９】
ガラス転移温度の下限値は、−１００℃が好ましい。これは、ガラス転移温度を−１００℃よりも低くすると、燃料電池の運転温度とガラス転移温度との差が大きくなって樹脂に用いられている分子の運動が激しくなるため、燃料に微量の樹脂が溶け出してしまい、燃料電池性能の劣化につながる恐れがあるからである。また、ガラス転移温度の上限値は、２５０℃が好ましい。これは、ガラス転移温度が２５０℃を超える樹脂を用いた場合には非常に堅く加工がし難くなり、また、後に記述する表面処理などもし難くなるため、実用上好ましくないからである。
【００３０】
熱硬化性樹脂の線膨張係数は温度増加と共に増加するので、液体燃料電池用セパレータおよび液体燃料電池用エンドプレートの線膨張係数は、１００℃において、十分小さいことが必要である。通常の使用状況であれば、２０℃における線線膨張係数は４×１０−５／℃以下であればよく、１．５×１０−５／℃以下であれば非常に好ましい。一方、０．４×１０−５／℃より小さい値にすると、締め付けの際にセパレータが割れやすくなる。また、実用上その値にまで小さくする必要性はない。２０℃における線膨張係数のさらに望ましい範囲は、０．４×１０−５／℃〜１×１０−５／℃である。
【００３１】
セパレータの曲げ強度が小さい場合には、締め付けの際にセパレータが曲がりやすくなる、また、エンドプレートの曲げ強度が小さい場合には、締め付けの際にエンドプレートがしなってしまうため、締め付け自体ができなくなる恐れがある。２０℃における曲げ弾性率が５ＧＰａ以上であれば、このような問題を解決することができる。特に、１０ＧＰａ以上であれば大変好ましい。一方、曲げ強度が３０ＧＰａを超える場合には、強度が強すぎて弾性力がなくなり、締め付けの際にセパレータ及びエンドプレートが割れやすくなる。また、本発明の課題解決のためには必要とされない特性である。２０℃における曲げ強度のさらに望ましい範囲は、１５ＧＰａ〜３０ＧＰａである。
【００３２】
セパレータ及びエンドプレートでは、それぞれ、体積抵抗率が１×１０１０Ωｃｍ以上であれば絶縁には十分である。１×１０３０Ωｃｍ以上の抵抗率は絶縁に必要でなく、また、製造過程で混入させる必要がある他の材料（種々の離型剤、バインダなど）の組成及び量や、不純物の量などを制御する必要が生じるので、実用上好ましくない。
【００３３】
セパレータ及びエンドプレートは、それぞれ、無機質充填材と熱硬化性樹脂のみから形成されていても良いが、電気伝導性物質をさらに含有していても良い。電気伝導性物質から形成された電気伝導部の体積抵抗率は、０．１μΩｃｍ以上３０００μΩｃｍ以下の範囲にあれば、異なった起電部間を接続するという目的には十分である。これより高い場合には抵抗成分が増えてしまう。また、これより低くするためには電気伝導性物質中の不純物や格子欠陥などを過度に取り除かなければならないため、実用上好ましくない。セパレータ及びエンドプレートにおける面内方向での曲げ強度を高くする観点から、電気伝導部は表層部に形成することが望ましい。また、電気伝導部は、片面に形成しても、両面に形成しても良い。
【００３４】
本発明においては、電気伝導性物質を備えたシール材と共に用いても良い。セパレータに付与される電気伝導性物質の量が多くなるとセパレータ作製工程があまりにも複雑になってしまうが、本発明で提供するこの技術を用いることによりその問題を回避できる。シール材本体は、例えば、公知の技術であるシリコーンゴム・フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡなど）、ブタジエンゴムなどから形成することができる。また、電気伝導性物質から形成された電気接続部の体積抵抗率は０．１μΩｃｍ以上３０００μΩｃｍ以下の範囲であれば好ましく用いることが出来る。
【００３５】
本発明の燃料電池用セパレータおよび燃料電池用エンドプレートは、例えば、トランスファ成形、圧縮成形、積層成形、注型等の成形方法を用いて製造することができる。
【００３６】
以上説明した本発明の燃料電池用セパレータおよび燃料電池用エンドプレートは、面方向での曲げ強度が強いため、ネジで締め付けられた際の反り、しなり、折れ曲り等の変形を抑えることができる。また、体積抵抗率が十分にひくいため、平面状に並んだ起電部の絶縁を容易におこなうことができる。また、燃料や生成物との反応性が低く、腐食にも強いため、液体燃料電池に好ましい。
【００３７】
さらに、本発明の燃料電池用セパレータおよび燃料電池用エンドプレートは、公知の液体燃料電池セパレータ用の材料として用いられているカーボン等に比較して非常に吸水性が低いという特徴をもつ。液体燃料電池用のセパレータとしてカーボンを用いる場合には、液体燃料の一部がセパレータに吸収されてしまい、結果として液体燃料の燃料利用効率が低くなってしまうという問題があった。しかし、この材料を用いることにより、液体燃料の利用効率を高めることが可能になる。
【００３８】
本発明で提供する燃料電池用セパレータ及び燃料電池用エンドプレートには、流れる燃料・生成物の種類、その流量などに応じて、撥水処理、親水処理などの公知の表面コーティング技術を用い、腐食性を高めたり、流路内部におけるメタノール水溶液・二酸化炭素・空気・水の流れ方を滑らかにする処理をすることができる。
【００３９】
本発明で提供する材料は、セパレータやエンドプレート以外の部材にもきわめて好ましく用いることができる。たとえば、液体燃料や、カソード生成水が流れる配管に用いることができる。特に、直接型メタノール燃料電池などにおいては、アノードに供給されるメタノールが電解質膜を通過してカソードに到達するという、いわゆるメタノールクロスオーバーという現象が生じる。このため、カソード生成水にメタノールが混入しやすい。本発明で提供する材料はメタノールの腐食に耐える材料であるため、液体燃料が流れる配管ばかりではなく、カソードで生成された水を回収するための配管を本発明で提供する材料から形成すると良い。
【００４０】
また、特開２００１−２６６９１１公報に、ガス流路を覆うシール部材の技術が公開されているが、本発明で提供する材料を用いてこのシール部材を好ましく作製することができる。本発明で提供する技術が液体燃料電池・ガス燃料を用いる燃料電池の両方で使えることは無論である。
【００４１】
本発明に係る燃料電池発電装置は、本発明に係るセパレータおよび本発明に係るエンドプレートのうち少なくとも一方を備えるものである。本発明に係る燃料電池発電装置では、液体燃料を用いても、あるいはガス燃料を用いても良い。液体燃料としては、例えば、メタノール、エタノール、ジエチルエーテル、ジメトキシメタン、ホルムアルデヒド、ギ酸、ギ酸メチル、オルトギ酸メチル、トリオキサン、１−プロパノール、２−プロパノール、３−プロパノール、エチレングリコール、グリオキサール、グリセリン、およびそれらの水溶液を用いることができる。
【００４２】
液体燃料電池発電装置の一例を図１〜図９を参照して説明する。
【００４３】
図１に示す液体燃料電池発電装置は、複数の起電部１を備える。各起電部１は、図２に示すように、アノード基板２にアノード触媒層３が積層されたアノード電極４と、カソード基板５にカソード触媒層６が積層されたカソード電極７と、アノード触媒層３とカソード触媒層６の間に配置されたプロトン導電性電解質膜８とを備える。この装置においては、１６組の起電部１が並列に接続された起電部ユニットが２列、積層されている。
【００４４】
シール材９は、図３に示すように、電極が挿入される１６個の矩形穴１０が形成されており、導線１１と電気接続部１２を有する。電気接続部１２は、後述するセパレータの電気伝導部と電気的に接触させる。起電部から取り出された負荷電流は、導線１１を通じてセパレータの外部に取り出される。電気接続部１２には、公知の電気伝導材をすべて用いることができるが、例えば、金、金属（ＳＵＳ、銀、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、オスミウム、イリジウムあるいはそれらの合金）、カーボン、カーボンと樹脂の混合材料などを挙げることができる。ただし、電解質膜として強酸のナフィオンを用いる場合、耐酸性のある材料を用いることが好ましい。
【００４５】
シール材９は、プロトン導電性電解質膜８の一方の面に矩形穴１０にアノード電極４が挿入されるように配置され、かつプロトン導電性電解質膜８の他方の面に矩形穴１０にカソード電極７が挿入されるように配置されることによって、起電部１の周囲を囲むことができ、起電部１からの燃料漏れを防止することができる。
【００４６】
図４（ｂ）には、カソードセパレータ１３の平面図を示し、図４（ａ）には図４（ｂ）のカソードセパレータ１３をＡ−Ａ線で切断した断面図を示す。カソードセパレータ１３には、例えばサーペンタイン型のカソード流路１４が形成されている。点線で示してある部分はカソード電極７が設置される部分である。なお、流路は他の形状のものでも良い。電気伝導部１５は、カソードセパレータ１３の表層部に、一つ一つの起電部を電気的に接続するための端子として働くように形成されている。電気伝導部１５以外の箇所は、熱硬化性樹脂と無機質充填材を含む絶縁領域１６である。このカソードセパレータ１３は、電気伝導部１５がシール材９の電気接続部１２と接するように、各起電部ユニットのカソード電極７に配置されている。
【００４７】
一方、図５（ｂ）には、アノードセパレータ１７の平面図を示し、図５（ａ）には図５（ｂ）のアノードセパレータ１７をＢ−Ｂ線で切断した断面図を示す。アノードセパレータ１７には、例えばサーペンタイン型のカソード流路１８が形成されている。点線で示してある部分はアノード電極４が設置される部分である。なお、流路は他の形状のものでも良い。電気伝導部１９は、アノードセパレータ１７の両側の表層部に、一つ一つの起電部を電気的に接続するための端子として働くように形成されている。電気伝導部１９以外の箇所は、熱硬化性樹脂と無機質充填材を含む絶縁領域２０である。このアノードセパレータ１７は、電気伝導部１９がシール材９の電気接続部１２と接するように、１６組の起電部１からなる起電部ユニットの間に配置されている。なお、アノードセパレータとカソードセパレータの形状を入れ替えて用いても良い。また、アノードセパレータとカソードセパレータに同一の形状のものを用いることも、もちろん可能である。たとえば、図４（ａ）（ｂ）に示したものをアノードセパレータ・カソードセパレータ両方に使っても良い。
【００４８】
カソードセパレータとアノードセパレータにおいて、電気伝導部には、公知の電気伝導材をすべて用いることができるが、例えば、カーボン、金属（ＳＵＳ、金、銀、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、オスミウム、イリジウムあるいはそれらの合金）、カーボンと樹脂の混合材料などを用いることができる。ただし、電解質膜として強酸のナフィオンを使用する場合、耐酸性のある材料を用いることが好ましい。また、電気化学反応がおこる環境下におかれるため、そのような反応に対して強いものが望ましい。この点、一例として挙げられるのは、白金や、チタンを白金めっきした材料、カーボン及びカーボンと樹脂の混合材料である。なお、電気伝導部の形は、図面に示したような直方体でなくてもよい。特にインサート成型でセパレータを作製する際に好ましいのは、断面が凸の形状をした電気伝導体を、凸のとがった方をセパレータ側に押し込んで成型する手法である。
【００４９】
エンドプレート２１は、スタック部（起電部１とシール材９とカソードセパレータ１３とアノードセパレータ１７からなる）の最外層（この場合、カソードセパレータ１３）に配置され、締め付けボルト２２と締め付けナット２３で締め付けられる。なお、締め付けの方法には、公知の方法をすべて用いることができる。たとえば、特開平０９−９２３２４号公報に記述されているように、締め付けボルト２２と締め付けナット２３を使わずに、クリップ状の物体を用いて締め付ける方法を好ましく用いることができる。
【００５０】
燃料としてのメタノール水溶液は、アノードマニホルド２５からアノード流路１８に導入され、アノード電極４に供給される。一方、酸化剤ガス（空気あるいは酸素あるいはその混合物）は、カソードマニホルド２４からカソード流路１４に導入され、カソード電極７に供給される。
【００５１】
なお、前述した図１〜図５においては、シール材９に導線１１を形成した例を説明したが、シール材に設ける代わりに、図６に例示されるように、導線２６をアノードセパレータ１７の内部に埋設しても良い。なお、カソードセパレータ１３についても同様に導線を設けることができる。
【００５２】
また、前述した図１〜図５においては、セパレータの表層部に電気伝導部を設けた例を説明したが、電気伝導部を形成する代わりに、セパレータ上に電気伝導性シートを配置することにより電気伝導を確保しても良い。この一例を図７に示す。図７（ｂ）には、セパレータ２７の平面図を示し、図７（ａ）には図７（ｂ）のセパレータ２７をＤ−Ｄ線で切断した断面図を示す。熱硬化性樹脂及び無機質充填材を含む絶縁材料からなるセパレータ２７には、アノード流路もしくはカソード流路として機能する流路２８が形成されている。流路２８の両端２９は、アノードマニホルドまたはカソードマニホルドとして機能する。電気伝導性シート３０は、セパレータ２７の表面に配置されている。
【００５３】
電気伝導性シートの形成材料としては、例えば、金、銀、銅、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ニオブ、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムや、それらをめっき処理したものなどの金属、その他カーボンなどの電気伝導物を挙げることができる。腐食を避けるために特に好ましい手段は、カーボン、カーボンと樹脂の混合物、金、銀、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、白金を用いるか、あるいはこれらの材料で別の金属材料をめっきなどの手段で覆うことである。
【００５４】
前述した図１では、電極間にシール材を配置する例を説明したが、図８，図９に例示されるように、スタック部の側面に横シール材を配置しても良い。なお、図８，図９においては、前述した図１で説明したのと同様な部材については同符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図９は、横シール材の平面図である。横シール３１には、導線３２と電気接続部３３とが形成されている。この横シール３１をスタック部の側面に配置することによって、メタノール水溶液が電解質膜側面から蒸発することを防ぐことができ、かつ起電部を電気的に直列に接続することができる。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００５７】
下記表１〜２に示す組成の樹脂Ａ〜Ｔを用意した。すなわち、下記表３に示す熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機質充填材、離型剤、顔料、難燃助剤及びシランカップリング剤を下記表１〜２に示す割合で配合した後、ヘンシェルミキサーで均一に混合した。次いで、２本ロールを用いて均一に混合し、粉砕後、所望の形状の樹脂タブレットに成形した。
【００５８】
【表１】
2005026076.tif 000003
【００５９】
【表２】
2005026076.tif 000004
【００６０】
【表３】
2005026076.tif 000005
【００６１】
＜実施例１〜２及び比較例１〜６＞
表１〜２の樹脂タブレットＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅを、トランスファ成形機を用いて前述した図７に示す形状に加工した。市販のＰＥＥＫ，ＰＥＩ，ＰＥＳ，ＰＰＳは、機械加工で前述した図７に示す形状に加工した。これにより、実施例１〜２及び比較例１〜６の電極面積２５ｃｍ２のセパレータを得た。セパレータの厚みは３ｍｍであった。セパレータ表面には、金箔を配置した。金の電気抵抗率は２μΩｃｍであった。
【００６２】
このセパレータの物性を以下に説明する方法で測定し、その結果を下記表４に示す。
【００６３】
セパレータの２０℃における曲げ強度はＪＩＳ  Ｋ−６９１１に準じて測定をおこなった。２０℃における線膨張係数とガラス転移点は、セイコー電子製ＴＭＡ装置（熱機械特性分析装置）を用いて測定をおこなった。電気抵抗率は４端子法を用いて測定をおこなった。
【００６４】
同じ材料で作製されたセパレータ２枚をアノードセパレータ・カソードセパレータとしてそれぞれ用い、以下に説明する方法で単セル（起電部）を作製した。
【００６５】
（起電部の作製）
公知の方法（Ｒ．  Ｒａｍａｋｕｍａｒ  ｅｔ  ａｌ．  Ｊ．  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  ６９  （１９９７）  ７５．）により、アノード用触媒（Ｐｔ：Ｒｕ＝１：１）担持カーボンブラックとカソード用触媒（Ｐｔ）担持カーボンブラックを作製した。カーボンブラックには、市販のカーボンブラックであるデグサ・ヒュルス社製Ｐｒｉｎｔｅｘ２５カーボンブラックを用いた。触媒担持量は、カーボン１００に対して重量比でアノードは３０、カソードは１５である。
【００６６】
（アノード電極）
前記プロセスにおいて作製したアノード用触媒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（Ｄｕｐｏｎｔ社  Ｎａｆｉｏｎ溶液  ＳＥ−２００９２）とイオン交換水とアルコールを加え、前記触媒担持カーボンブラックを分散させて触媒層ペーストを作製した。このペーストを、撥水処理済カーボンペーパー基盤ＴＧＰＨ−１２０（Ｅ−ＴＥＫ社製）の上に塗布して乾燥させ、アノード電極を得た。
【００６７】
（カソード電極）
前記プロセスにおいて作製したカソード用触媒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（Ｄｕｐｏｎｔ社  Ｎａｆｉｏｎ溶液  ＳＥ−２００９２）とイオン交換水を加え、前記触媒担持カーボンブラックを分散させて触媒層ペーストを作製した。このペーストを、撥水処理済カーボンペーパー基盤ＴＧＰＨ−０９０（Ｅ−ＴＥＫ社製）の上に塗布して乾燥させ、カソード電極を得た。
【００６８】
市販のパーフルオロカーボンスルホン酸膜（Ｄｕｐｏｎｔ社  Ｎａｆｉｏｎ１１７）をプロトン導電性電解質膜として用い、この両面に、前記プロセスで作製したアノード電極とカソード電極をホットプレス（１２５℃、５分間）により接合して、電極面積２５ｃｍ２（縦５ｃｍ×横５ｃｍ）の起電部を作製した。
【００６９】
ＳＵＳ製のエンドプレートとネジを用いて、セパレータを締め付けた。シール材にはフッ素樹脂を用いた。アノード流路に２Ｍのメタノール水溶液を市販の送液ポンプにより１ｍＬ／ｍｉｎ．の流量で送液した。カソード流路には、市販のエアーポンプを用いて空気を３Ｌ／ｍｉｎ．の流量で送気した。空気の流量は、市販のマスフローコントローラーを用いて調整した。負荷としては市販の電子負荷機を用いた。市販の温度コントローラーとヒーターを使って単セルの温度を制御した。電圧検出手段には、市販のデジタルマルチメーターを用いた。単セルの温度を６０℃に制御して、性能を評価した。実施例２（樹脂Ｅ）と比較例６（ＰＰＳ）とで実験をおこなったときのグラフを図１０に示す。
【００７０】
実施例２（樹脂Ｅ）の燃料電池は、比較例６の燃料電池（ＰＰＳ）と比較して、広い電流密度領域にわたって電圧がほぼ一様に高く出ている。これは、樹脂Ｅからなるセパレータの方がＰＰＳからなるセパレータよりも曲げ強度が高いためにセパレータの締め付けが良好に行えており、空気が漏れたりせずに十分にカソード電極内に導入されてカソードにおける過電圧が下がり、結果として電圧が向上したと理解される。
【００７１】
表４には、他の材料における結果をまとめて示した。比較例１（樹脂Ａ）、比較例２（樹脂Ｂ）、実施例１（樹脂Ｄ）、実施例２（樹脂Ｅ）は、他の材料に比べて出力が高い。特に比較例２（樹脂Ｂ）、実施例１（樹脂Ｄ）、実施例２（樹脂Ｅ）のような、曲げ強度が１０ＧＰａを超える材料において、出力が高い。
【００７２】
【表４】
2005026076.tif 000006
【００７３】
（実施例３〜１１）
表１〜２に示した樹脂タブレットからＦ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑを選んで図４および図５に示す構造を有するセパレータ１３，１７を準備した。各セパレータの電気伝導部には、カーボンを用いた。セパレータの厚みは３ｍｍで、電気伝導部の厚みは０．３ｍｍとした。体積抵抗率は１０００μΩｃｍであった。各セパレータのガラス転移温度、線膨張係数及び曲げ弾性率を下記表５に示す。
【００７４】
このセパレータ１３，１７と、電極面積９ｃｍ２（縦３ｃｍ、横３ｃｍ）の起電部３２個と、図３に示す構造を有するシール材９およびエンドプレート２１を組み合わせて、図１に示すスタックを作製した。シール材９には市販のポリテトラフルオロエチレン樹脂を用いた。シール材９の導線１１と電気接続部１２には、金を用いた。金の体積抵抗率は２μΩｃｍであった。一方、エンドプレート２１は、樹脂Ｆで作製され、ガラス転移温度が１７４℃、線膨張係数が２．７×１０−５／℃、曲げ弾性率が１７ＧＰａであった。
【００７５】
このスタックのアノード流路に、３Ｍのメタノール水溶液を１８ｍＬ／ｍｉｎ．の流量で送液した。カソード流路には、空気を６Ｌ／ｍｉｎ．の流量で送気した。スタックの温度を６０℃に制御した。こうして最大出力を測定した結果を表５に示す。どの材料を用いても良好な出力が得られている。特にエポキシ材料とシリカを組み合わせた樹脂Ｆを含むセパレータを用いた実施例３の燃料電池の際大出力が高かった。
【００７６】
【表５】
2005026076.tif 000007
【００７７】
（実施例１２〜１４及び比較例７〜８）
表１に示した樹脂タブレットからＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを用いて図４および図５に示す構造を有するセパレータを準備した。各セパレータの電気伝導部には、カーボンを用いた。セパレータの厚みは３ｍｍで、電気伝導部の厚みは０．３ｍｍであった。体積抵抗率は１０００μΩｃｍであった。各セパレータのガラス転移温度、２０℃における線膨張係数及び２０℃における曲げ弾性率を下記表６に示す。
【００７８】
このセパレータと、電極面積９ｃｍ２（縦３ｃｍ、横３ｃｍ）の起電部３２個と、図６に示したシール材９およびエンドプレート２１（２０℃における線膨張率１．０×１０−５／℃、２０℃における曲げ強度２０ＧＰａ）を組みあわせて、図１に示すスタックを作製した。
【００７９】
シール材には市販のポリテトラフルオロエチレン樹脂を用いた。シール材の導線と電気接続部には、金を用いた。金の体積抵抗率は２μΩｃｍであった。
【００８０】
このスタックのアノード流路に、１Ｍのメタノール水溶液を１８ｍＬ／ｍｉｎ．の流量で送液した。カソード流路には、空気を６Ｌ／ｍｉｎ．の流量で送気した。スタックの温度を６０℃に制御し、１００ｍＡ／ｃｍ２の負荷電流を１日８時間とった。残りの１６時間は、燃料の送液および送気を止め、室温で放置した。これを１０日間繰り返し、１セルあたりの電圧の経時変化を調べた。図１１に、その日の８時間経過後の電圧をプロットした図を示す。樹脂Ｄ，Ｅ，Ｆをセパレータに使用した実施例１２〜１４のスタックについては、１０日間を通して電圧はほぼ同じ値を示した。これに対して、樹脂Ｃをセパレータに使用した比較例８のスタックは徐々に電圧が低下した。樹脂Ｂをセパレータに使用した比較例７のスタックは電圧低下が非常に大きく、７日以降は電圧をとることができなかった。これは、スタックの温度が６０℃と室温との間で上下することを繰り返したためセパレータが膨張・収縮を繰り返し、その過程で燃料が漏れ、それが起電部（ＭＥＡ）に損傷を与えたためである。特にメタノール水溶液が漏れ、カソード内部に含まれているプロトン導電性電解質にメタノール水溶液が入り込むと、起電部（ＭＥＡ）には深刻な損傷がもたらされる。
【００８１】
【表６】
2005026076.tif 000008
【００８２】
（実施例１５〜２０及び比較例９〜１０）
表１〜２に示した中で樹脂タブレットＢ〜Ｉまでの材料を用いて、図４および図５に示す構造を有するセパレータ１３，１７を準備した。各セパレータの電気伝導部には、カーボンを用いた。セパレータの厚みは３ｍｍで、電気伝導部の厚みは０．３ｍｍであった。体積抵抗率は１０００μΩｃｍであった。各セパレータのガラス転移温度、２０℃における線膨張係数及び２０℃における曲げ弾性率を下記表７に示す。
【００８３】
このセパレータ１３，１７と、電極面積９ｃｍ２（縦３ｃｍ、横３ｃｍ）の起電部３２個と、図３に示す構造を有するシール材９およびエンドプレート２１を組み合わせて、図１に示すスタックを作製した。シール材９には市販のポリテトラフルオロエチレン樹脂を用いた。シール材９の導線１１と電気接続部１２には、金を用いた。金の体積抵抗率は２μΩｃｍであった。一方、エンドプレート２１は、樹脂Ｆで作製され、ガラス転移温度が１７４℃、２０℃における線膨張係数が２．７×１０−５／℃、２０℃における曲げ弾性率が１７ＧＰａであった。
【００８４】
このスタックのアノード流路に、１Ｍのメタノール水溶液を２５ｍＬ／ｍｉｎ．の流量で送液した。カソード流路には、空気を７Ｌ／ｍｉｎ．の流量で送気した。スタックの温度を６０℃に制御し、性能評価をおこなった。最大出力を表７に示す。樹脂Ｄ〜Ｉを含むセパレータを用いた実施例１５〜２０の燃料電池において６０ｍＷ／ｃｍ２以上という高い出力が出ている。このため、樹脂Ｄ〜Ｉの材料組成のとおり、熱硬化性樹脂の量を１重量％以上４７重量％以下、無機質充填材の含有量を５０重量％以上９６重量％以下にすることが望ましい。
【００８５】
【表７】
2005026076.tif 000009
【００８６】
（実施例２１〜２４）
表１〜２に示した中で樹脂タブレットＦを用いて、図４および図５に示す構造を有するセパレータ１３，１７を準備した。一方、シール材９には市販のポリテトラフルオロエチレン樹脂を用いた。各セパレータ１３，１７の電気伝導部１５，１９とシール材９の導線１１と電気接続部１２を体積抵抗率の異なる４種類の物質で形成した。その４種類とは、それぞれ市販の金（実施例２１）、カーボン（実施例２２）、カーボンとフェノール樹脂との混合物（実施例２３）、カーボンとエポキシ樹脂との混合物（実施例２４）である。各電気伝導部の体積抵抗率を下記表８に示す。
【００８７】
上述したセパレータ及びシール材を用いて前述した図１に示す構造を有するスタックを組立て、スタックの温度を６０℃に制御し、アノード流路には２Ｍのメタノール水溶液を１８ｍＬ／ｍｉｎ．の流量で送液した。カソード流路には空気を１Ｌ  ／ｍｉｎ．の流量で送気した。このときの電圧の負荷電流密度依存性を図１２に示す。カーボンとエポキシ樹脂との混合物を用いた実施例２４のスタックに関しては、電圧降下度が実施例２１〜２３に比較して大きい。このため、電気伝導性物質の体積抵抗率の上限値を３０００μΩｃｍにすることが望ましい。
【００８８】
【表８】
2005026076.tif 000010
【００８９】
（実施例２５〜３１及び比較例１１〜１４）
表１に示した樹脂タブレットからＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔを用いてエンドプレートを準備した。各エンドプレートのガラス転移温度、２０℃における線膨張係数及び２０℃における曲げ弾性率を下記表９に示す。このエンドプレートと、図４に示す構造を有するカソード用セパレータおよび図５に示す構造を有するアノード用セパレータと、電極面積９ｃｍ２（縦３ｃｍ、横３ｃｍ）の起電部３２個と、図３に示す構造を有するシール材を組みあわせて、図８に示す構造を有するスタックを作製した。
【００９０】
各セパレータの材料には樹脂Ｆを用いた。また、セパレータの電気伝導部には、カーボンを用いた。カーボンの体積抵抗率は１０００μΩｃｍであった。カソード用セパレータ及びアノード用セパレータにおいて、ガラス転移温度が１７４℃、２０℃における線膨張係数が２．７×１０−５／℃、２０℃における曲げ弾性率が１７ＧＰａであった。
【００９１】
シール材には市販のポリテトラフルオロエチレン樹脂を用いた。シール材の導線と電気接続部には、金を用いた。金の体積抵抗率は２μΩｃｍであった。
【００９２】
このスタックのアノード流路に、２Ｍのメタノール水溶液を１８ｍＬ／ｍｉｎ．の流量で送液した。カソード流路には、空気を６Ｌ／ｍｉｎ．の流量で送気した。スタックの温度を６０℃に制御して性能を評価した。
【００９３】
【表９】
2005026076.tif 000011
【００９４】
樹脂Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｔをエンドプレートに用いた比較例１１〜１４のスタックにおいては、燃料が激しく漏れてしまい、性能を評価することができなかった。このことから、エンドプレートに用いる材料の２０℃における線膨張係数の上限を４×１０−５／℃、２０℃における曲げ強度の下限を５ＧＰａと定めた。
【００９５】
そこで、樹脂Ｆで作製したエンドプレートを備えた実施例２７のスタックの電池性能の温度依存性を調べた。すると、１００℃で高い性能を示すことがわかった。また、１ヶ月間性能を評価した限りにおいて、ほぼ同じ性能を維持した。
【００９６】
（実施例３２と比較例１５）
インサート成形法により図１３（ａ）に示すような表層部のみに電気伝導部３４が形成されたセパレータ３５（実施例３２）と、図１３（ｃ）に示すような電気伝導部３６が厚さ方向に貫通しているセパレータ３７（比較例１５）とを作製した。ここでセパレータ３５，３７の本体は樹脂Ｅで形成し、また、電気伝導部３４，３６にカーボンを用いていた。電極面積は２５ｃｍ２である（５ｃｍ×５ｃｍ）。実施例３２のセパレータの曲げ弾性率は１６ＧＰａであったが、比較例１５のセパレータの曲げ弾性率は１ＧＰａで、大幅に低下していた。これを用いて性能評価をおこなった。アノード電極に１Ｍのメタノール水溶液を２ｍＬ／ｍｉｎの流量で、カソード電極に空気を５００ｍＬ／ｍｉｎの流量で流した。実施例３２のセパレータをアノードセパレータとカソードセパレータの両方に用いた場合は４０ｍＷ／ｃｍ２の出力を得ることができた。一方、比較例１５のセパレータをアノードセパレータとカソードセパレータの両方に用いた場合は、５ｍＷ／ｃｍ２の出力しか得ることができなかった。これは、比較例１５の場合には樹脂領域が電気伝導部により切断されてしまっているために樹脂の曲げ強度が低下したことに起因する。
【００９７】
以上のように、本発明によれば、強い強度を持ち、締め付けに耐えうる、液体燃料電池用絶縁性セパレータ及び液体燃料電池用絶縁性エンドプレート並びにそれを用いた液体燃料電池ができる。また、体積抵抗率が十分にひくいため、平面状に並んだ起電部の絶縁を容易におこなうことができる。また、燃料や生成物との反応性が低く、腐食にも強いため、液体燃料電池に好ましい。なお、他のガス燃料を用いる燃料電池などにも好ましく用いることができるのは無論である。
【００９８】
燃料電池の起電部としては、前述した実施例において示したもの以外にも、公知の構造及び材料を採用することができる。たとえば、プロトン導電性電解質膜としてはパーフルオロカーボンスルホン酸膜のほか、カーボン系の膜など、公知の材料はすべて好適に用いることができる。また、ここではアノード電極およびカソード電極にパーフルオロカーボンスルホン酸溶液を混合しているが、この他の公知のプロトン導電性材料はすべて好ましく用いることが出来る。触媒については、Ｐｔ，Ｐｔ−Ｒｕ，Ｐｔ−Ｓｎ，Ｐｔ−Ｆｅなどを代表とする二元系触媒、Ｐｔ−Ｒｕ−Ｓｎを初めとする三元系、Ｐｔ−Ｒｕ−Ｉｒ−Ｏｓなどを代表とする四元系など、公知の材料をアノード・カソードの両方にすべて用いることができる。また、触媒は、無担持の状態・担持された状態の両方で好ましく用いることができる。
【００９９】
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。
【０１００】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、締め付けネジによって締め付けられた際に湾曲、反り、しなり等の変形が生じない燃料電池用セパレータ及び燃料電池用エンドプレートと、前記燃料電池用セパレータまたは前記燃料電池用エンドプレートを備えた燃料電池発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池発電装置の一例である直接型メタノール燃料電池のスタック構造を示す部分断面図。
【図２】図１の直接型メタノール燃料電池のスタック構造に用いられる起電部を示す模式図。
【図３】図１の直接型メタノール燃料電池のスタック構造に用いられるシール材の一例を示す平面図。
【図４】（ｂ）は図１の直接型メタノール燃料電池のスタック構造に用いられるカソードセパレータを示す平面図で、（ａ）は（ｂ）のカソードセパレータのＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】（ｂ）は図１の直接型メタノール燃料電池のスタック構造に用いられるアノードセパレータを示す平面図で、（ａ）は（ｂ）のアノードセパレータのＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】（ｂ）は図１の直接型メタノール燃料電池のスタック構造に用いられるアノードセパレータの別な例を示す平面図で、（ａ）は（ｂ）のアノードセパレータのＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図７】図１の直接型メタノール燃料電池のスタック構造に用いられるセパレータの別な例を示す平面図で、（ａ）は（ｂ）のセパレータのＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図８】本発明に係る燃料電池発電装置の別な例である直接型メタノール燃料電池のスタック構造を示す部分断面図。
【図９】図８の直接型メタノール燃料電池のスタック構造に用いられる横シール材の一例を示す平面図。
【図１０】実施例２及び比較例６の直接型メタノール燃料電池における電圧と電流密度と出力密度の関係を示す特性図。
【図１１】実施例１２〜１４及び比較例７〜８の直接型メタノール燃料電池における電圧の経時変化を示す特性図。
【図１２】実施例２１〜２４の直接型メタノール燃料電池における電圧と電流密度との関係を示す特性図。
【図１３】（ａ）は実施例３２の直接型メタノール燃料電池のセパレータを示す平面図で、（ｂ）は（ａ）のセパレータのＥ−Ｅ線に沿う断面図で、（ｃ）は比較例１５の直接型メタノール燃料電池のセパレータを示す平面図で、（ｄ）は（ｃ）のセパレータのＦ−Ｆ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…起電部、４…アノード電極、７…カソード電極、８…プロトン導電性電解質膜、９…シール材、１３…カソードセパレータ、１４…カソード流路、１７…アノードセパレータ、１８…アノード流路、２１…エンドプレート、２２…締め付けボルト、２３…締め付けナット。
【図１】
2005026076.tif 000012
【図２】
2005026076.tif 000013
【図３】
2005026076.tif 000014
【図４】
2005026076.tif 000015
【図５】
2005026076.tif 000016
【図６】
2005026076.tif 000017
【図７】
2005026076.tif 000018
【図８】
2005026076.tif 000019
【図９】
2005026076.tif 000020
【図１０】
2005026076.tif 000021
【図１１】
2005026076.tif 000022
【図１２】
2005026076.tif 000023
【図１３】
2005026076.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月28日(2004.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2005026076.tif 000025
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2005026076.tif 000026