(57)【要約】【課題】  エネルギの利用効率を高めた燃料電池を提供する。【解決手段】  燃料ＦＥを改質する改質部２と、該改質部２の下に配置され前記燃料を改質した燃料ガスＦＧを用いて発電を行う燃料電池部３と、該燃料電池部３の下に配置され前記燃料ガスＦＧの未燃焼成分を燃焼させる燃焼部４とを有し、前記燃焼部４から燃焼ガスＣＧを上昇させて、該燃焼ガスが保持する熱エネルギを前記改質部２に供給する燃料電池１である。燃料電池１によると未燃焼成分を燃焼させた燃焼ガスが燃焼部から上昇し、燃焼ガスが保持している熱エネルギが改質部に供給されて燃料の改質に使用される。また、燃焼ガスが保持する熱エネルギを燃料電池部にも供給することで燃料電池部の暖機に利用することもできる。よって、エネルギの利用効率の高い燃料電池を提供できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を改質する改質部と、該改質部の下に配置され前記燃料を改質した燃料ガスを用いて発電を行う燃料電池部と、該燃料電池部の下に配置され前記燃料ガスの未燃焼成分を燃焼させる燃焼部とを有し、
前記燃焼部から燃焼ガスを上昇させて、該燃焼ガスが保持する熱エネルギを前記改質部に供給することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記燃焼部は、前記改質部から前記燃料電池部を介して前記燃料ガスを鉛直下向きに流すアノード流路と、前記燃料電池部を介して前記改質部まで前記燃焼ガスを鉛直上向きに流すカソード流路とを連通することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記燃焼部は、前記改質部から前記燃料電池部を介して前記燃料ガスを鉛直下向きに流すアノード流路と、前記燃料電池部を介して前記改質部まで前記燃焼ガスを鉛直上向きに流すカソード流路とを連通するとともに、外部から酸化ガスを取り込む開口部を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記燃焼部は燃料を加熱する手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の燃料電池。
【請求項５】
前記改質部は前記アノード流路とカソード流路とを仕切る熱伝導性の仕切壁を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記改質部は前記アノード流路内に多孔質材料を含むことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記燃料電池部は、前記アノード流路と前記カソード流路との間に、水素透過性金属層にプロトン伝導性を有する電解質層が積層された電解質膜を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料電池。
【請求項８】
燃料ガスが鉛直下向き方向に流れるように形成されたアノード流路と、酸化ガスが鉛直上向き方向に流れるように形成されたカソード流路と、前記アノード流路の出口と前記カソード流路の入口とを連通するとともに、外部から前記酸化ガスを取り込む開口部とを有することを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の燃料電池を単位電池とし、該単位電池を複数個積層した燃料電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関し、特にアノードオフガスに含まれる未燃焼成分を燃焼したときに得られる熱を、燃料改質に用いることでエネルギ効率を高める燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と空気とを電気化学反応させて発電する燃料電池が有望なエネルギ源として注目されている。そのため、近年、燃料電池の改良に関して多くの技術が提案されている。例えば燃料電池システムにおける排熱を活用することで、エネルギ効率を高める技術が多く検討されている。特許文献１は排熱を有効活用する燃料電池システムについて開示している。この燃料電池システムでは、燃料電池本体を冷却して昇温した冷却水と改質原料である水とを熱交換することで、水の蒸発を行って熱エネルギの効率的な利用を図っている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７５１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように特許文献１の燃料電池システムでは、冷却水の保持している熱を利用することでエネルギ効率の向上を図っている。しかしながら、燃料電池システム内では反応に寄与したガスも多くの熱エネルギを保有している。よって、このようなガスをそのまま外へ排出してしまうと、放熱等の熱エネルギ損失による燃料電池システムの効率低下が発生してしまう。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、エネルギの利用効率を高めた燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、燃料を改質する改質部と、該改質部の下に配置され前記燃料を改質した燃料ガスを用いて発電を行う燃料電池部と、該燃料電池部の下に配置され前記燃料ガスの未燃焼成分を燃焼させる燃焼部とを有し、前記燃焼部から燃焼ガスを上昇させて、該燃焼ガスが保持する熱エネルギを前記改質部に供給する燃料電池により達成される。
【０００７】
本発明によると、未燃焼成分を燃焼させた燃焼ガスが燃焼部から上昇し、燃焼ガスが保持している熱エネルギが改質部に供給されて燃料改質に利用される。また、上記燃焼ガスが保持する熱エネルギを燃料電池部にも供給して燃料電池部の暖機に利用することもできる。よって、エネルギの利用効率の高い燃料電池を提供できる。
【０００８】
また、前記燃焼部は、前記改質部から前記燃料電池部を介して前記燃料ガスを鉛直下向きに流すアノード流路と、前記燃料電池部を介して前記改質部まで前記燃焼ガスを鉛直上向きに流すカソード流路とを連通するように形成できる。また、前記燃焼部は、前記改質部から前記燃料電池部を介して前記燃料ガスを鉛直下向きに流すアノード流路と、前記燃料電池部を介して前記改質部まで前記燃焼ガスを鉛直上向きに流すカソード流路とを連通するとともに、外部から酸化ガスを取り込む開口部を有する構造としてもよい。
【０００９】
さらに、前記燃焼部は燃料を加熱する手段を有していてもよい。また、前記改質部は前記アノード流路とカソード流路とを仕切る熱伝導性の仕切壁を有することが望ましい。そして、前記改質部は前記アノード流路内に多孔質材料を含むものでもよい。また、前記燃料電池部は、前記アノード流路と前記カソード流路との間に、水素透過性金属層にプロトン伝導性を有する電解質層が積層された電解質膜を有している構造を採用できる。
【００１０】
また、燃料ガスが鉛直下向き方向に流れるように形成されたアノード流路と、酸化ガスが鉛直上向き方向に流れるように形成されたカソード流路と、前記アノード流路の出口と前記カソード流路の入口とを連通するとともに、外部から前記酸化ガスを取り込む開口部とを有する燃料電池の構造でもよい。この燃料電池は最下部において燃料ガスの未燃焼成分に酸化ガスを混合して燃焼させると、高温の燃焼ガスが自然対流によりカソード流路内を上昇する。したがって、この燃料電池の発電面全体が燃焼ガスの保持している熱エネルギにより十分暖機されることになるので、燃焼ガスが保持している熱エネルギを効率良く活用することができる。前述の燃料電池を単位電池として、該単位電池を複数個積層した燃料電池ユニットを形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エネルギの利用効率を高めた燃料電池を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る燃料電池を説明する。図１は、燃料電池１の主要部構成の関係を理解し易いように模式化した図である。まず、この図１を参照して燃料電池１の大略構成を説明する。
【００１３】
燃料電池１は、改質部２、燃料電池部３、燃焼部４の各部が上側から順に隣接して配置されるという基本構造を有している。改質部２は所定の燃料ＦＥを改質して燃料ガスＦＧを生成する。この改質部２は下部に位置した燃料電池部３のアノード側へ燃料ガスＦＧを供給するアノード流路１０の入口１１と、燃料電池部３及び更にその下に位置する燃焼部４で処理を受けたカソード側のガスを上昇させるカソード流路２０の出口２１とを含んでいる。燃料ＦＥとして例えばメタノールと水とを混合した液体燃料を用いることができる。液体燃料を用いる場合には、改質部２で気化させた後に改質を行えばよい。図１はこの場合について示している。
【００１４】
改質部２の下側に位置する燃料電池部３が、起電力を発生させる燃料電池の本体部分である。この燃料電池部３もアノード流路１０の領域とカソード流路２０の領域とに区画されている。後述するようにアノード流路１０側の内壁の一部を成すようにアノード電極が設けられ、またカソード流路２０側の内壁の一部を成すようにカソード電極が設けられている。アノード電極とカソード電極との間には電解質膜が配置されている。この電解質膜は、例えば図示のようにプロトン（Ｈ＋）を選択的に透過させる。よって、プロトンがアノード流路側からカソード流路側へ移動して酸素と結合する。このときに水素が放出した電子（ｅ‐）がカソード側へ移動する。このような電気化学反応によって所定の起電力が発生する。また、この反応に伴って水（Ｈ２Ｏ）が生成する。
【００１５】
最下部に位置する燃焼部４は、アノード側から排出されたガス（アノードオフガス）に含まれる未燃焼成分を燃焼させるために設けられている。また、この燃焼部４において、ほぼ鉛直方向ＶＥに延在するアノード流路１０とカソード流路２０とが連通されている。すなわち、ここでアノード流路１０の出口部分１２と前記カソード流路２０の入口部分２２とが燃焼部４で接続される。この燃焼部４には少なくとも酸素を含んだ酸化ガス(例えば、大気８)が外部から供給され、アノードオフガスＡＦと混合される。混合されたガスが燃焼されて燃焼ガスＣＧとなる。この燃焼ガスＣＧは熱エネルギを保持して上昇する。なお、燃焼ガスＣＧが上昇してカソード電極と接触したときに発電用の酸素を供給する。よって、アノードオフガス中の未燃焼成分を燃焼させる酸素及びカソード電極用の酸素を有している所定量の酸素ガスが燃焼部４へ供給される。また、燃焼部４は燃料を加熱するための発火装置、ヒータ等の加熱手段１３を備えていることが望ましい。この加熱手段１３は例えば燃料電池１を起動する時に燃料を加熱して燃焼を開始させる。
【００１６】
燃焼部４で未燃焼成分が燃焼したガス（燃焼ガスＣＧ）は高温となるので、カソード流路２０側に上昇気流を生成させる。この上昇気流によりアノード側が負圧状態となりアノード流路１０からカソード流路２０へ向う自然対流が形成される。そして、燃焼ガスＣＧは上昇する途中でカソード電極に接触して、電気化学反応に必要な酸素を供給する。これにより燃料電池部３がアノード流路１０側のプロトンと酸素との反応による起電力を発生させる。
【００１７】
熱エネルギを保持している燃焼ガスＣＧは、カソード流路２０の出口２１に向けて更に上昇する。出口２１の直前部分は改質部２の一部となっている。前述したように反対側にあるアノード流路１０の入口１１は燃料供給側であり、この入口１１の下で燃料ＦＥの改質や気化が行われる。これらの反応は吸熱反応であるため、改質部２には多量の熱を供給する必要がある。燃料電池１ではカソード流路２０側に多量の熱エネルギを保有している燃焼ガスＣＧが上昇してくる。よって、燃料電池１では燃料の気化及び改質を行うための熱エネルギをカソード流路２０から簡単に得ることができる。このように燃料電池１は従来のように熱交換器等の設備を別に必要とせず、簡単な構造で改質部２へ十分な熱エネルギを供給できる。また、燃料電池部３の暖機状態が不十分である場合は、燃焼ガスＣＧの保持する熱エネルギにより燃料電池部３も暖機することができる。なお、燃料電池部３における反応で発熱があった場合には、この熱も燃焼ガスＣＧとともに上昇することになる。よって、燃料電池部３の熱エネルギも改質部２で利用できる。上記のように改質部２に熱を供給した燃焼ガスＣＧは、最後にカソード流路２０の出口２１から排気ガスＥＧとして放出されるが、排気ガスＥＧとともに排出される熱エネルギは少ない。
【００１８】
上記のように燃料電池１は、燃料ガスＦＧを鉛直下向きに流すアノード流路１０と燃焼ガスＣＧを鉛直上向きに流すカソード流路２０とで、実質的に改質部２及び燃料電池部３が形成される。そして、燃料電池部３の下に配置した燃焼部４で両流路１０，２０を連通させるという簡単な構造で、電池内で発生させた熱を効率良く活用する。特に、燃料電池１はこのように簡素化した構造であっても、これ自体で燃料電池として必要な構成を備えている。そして、燃料電池１はこれら構成を一体にユニット化することにより発生させた熱を効率良く利用する。よって、コンパクトで汎用性のある燃料電池として提供できる。
【００１９】
以下、さらに燃料電池１のより詳細な構成を説明する。図２及び図３は、燃料電池１の主要部構成をより詳細に示した図である。図２は燃料電池１の各構成が確認し易いように示した左からの斜視図である。同様に、図３は燃料電池１の各構成が確認し易いように示した右からの斜視図である。燃料電池１は多数の単位電池（以下、セルと称する）５を積層状態にして含んでいる。ここでは、作図の便宜上、両端部に位置するセル５Ａ、５Ｃと中央に位置するセル５Ｂを１つ含んだ３層の構成例を示す。燃料電池１は周部をエンドプレート９で囲むことにより燃料電池ユニットの形態となる。図２及び図３ではエンドプレート９の一部を図示している。
【００２０】
前述したように、燃料電池１は上側から順に改質部２、燃料電池部３、燃焼部４を有している。１つのセル５は燃料ガスＦＧが下向きに流れるアノード流路１０と、燃焼ガスＣＧが上向きに流れるカソード流路２０とを含んでいる。なお、各セル５は両流路１０、２０のガス流の方向が鉛直方向ＶＥとなるように配置してある。燃料電池１はこのセル５を水平方向ＨＲに積層した構造である。各セル５間はセパレータ６によって区切られている。このセパレータ６がアノード流路１０及びカソード流路２０の壁として共用される構造となっている。すなわち、セパレータ６の左面によって、その右側に位置するセル５のカソード流路２０の一面が形成される。また、セパレータ６の反対側の右面によって、その左側に位置するセル５のアノード流路１０の一面が形成されている。アノード流路１０に供給される燃料ＦＥとしては、水素を発生させる種々の液体燃料又は気体燃料を用いることができる。前述したように液体燃料を用いる場合には改質部２での燃料改質の前に燃料を気化させればよい。以下では、メタノールと水とを混合した液体燃料を用いるものとして説明する。
【００２１】
中央のセル５Ｂを参照して、アノード流路１０及びカソード流路２０についてより詳細に説明する。間隔を置いて配置される２枚のセパレータ６の間に形成される空間を仕切壁７で左右に仕切ることにより、鉛直方向ＶＥに延びるアノード流路１０とカソード流路２０とが形成される。セパレータ６や仕切壁７は、１枚の板状部材により形成してもよいし、複数の板状部材を鉛直方向に接続して板状に形成してもよい。
【００２２】
図４は、１枚の板状部材で形成した仕切壁７を拡大して示す図である。ガスの流れを矢印で示している。仕切壁７の基材は熱伝導性がある銅やステンレス鋼等の金属材料で形成することができる。燃料ＦＥが進入している側に改質触媒担持面３１が形成されている。改質触媒担持面３１には、気化したメタノールと水蒸気とが接触したときに水蒸気改質反応を促進する触媒が担持されている。このような触媒として例えば、銅−亜鉛系の卑金属触媒や白金などの貴金属触媒を採用できる。
【００２３】
仕切壁７の中央部にはパンチ孔７ＨＬが複数形成されている。このパンチ孔７ＨＬの部分を間にして、アノード電極３２Ａとカソード電極３２Ｃとが配置される。アノード電極３２Ａの下側では仕切壁７の基材面７Ａが露出している。この面７Ａの背部側には燃焼触媒担持面３３が形成されている。この燃焼触媒担持面３３には、アノードオフガスに含まれる未燃焼成分の燃焼を促進する触媒が担持されている。このような触媒として例えば白金などの貴金属触媒を採用することができる。上記改質触媒担持面３１や燃焼触媒担持面３３は、メッキ、イオンプレーティング、蒸着法等の手法を用いて仕切壁７の基材上に触媒をコートすることにより形成できる。セパレータ６については炭素材料や銅、ステンレス鋼等の金属材料を用いることができる。セパレータ６に形成する改質触媒担持面３１（図３参照）についても仕切壁７の場合と同様に形成すればよい。
【００２４】
再度、図２及び図３を参照する。燃料ＦＥが投入されるアノード流路１０の上部側は、セパレータ６及び仕切壁７の内面が改質触媒担持面３１となっている。この改質触媒担持面３１が存在している部分が改質部２に対応している。セパレータ６の改質触媒担持面３１下には基材面６Ａが露出している。この基材面６Ａは平坦状としてもよいし、ガス流を誘導するように鉛直方向に延びる複数の縦溝を形成してもよい。
【００２５】
アノード流路１０の他方側の面を成す仕切壁７は、改質触媒担持面３１の下にアノード電極３２Ａが形成されている。このアノード電極３２Ａは、図４で示したようにカソード流路２０側のカソード電極３２Ｃと背中合せとなるように配置されている。両電極３２Ａ、３２Ｃが配置された領域が燃料電池部３に対応する。
【００２６】
図５は、燃料電池部３の仕切壁７に形成した電極部分を拡大して示した図である。アノード電極３２Ａとカソード電極３２Ｃとの間には、電解質膜５０が介在している。この電解質膜５０は仕切壁７のパンチ孔７ＨＬを埋めるように形成され、前後でアノード電極３２Ａとカソード電極３２Ｃとに接している。電解質膜５０は、例えば水素透過性金属層５１とプロトン伝導性を有する酸化物の電解質層５２とを積層して形成されている。この電解質層５２は、水素透過性金属層５１に酸化物を薄く成膜することにより形成される。水素透過性金属層５１としては、例えばバナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）或いはこれらの合金や、パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム合金を使用することができる。また、電解質層５２としては、例えばペロブスカイト型、パイクロア型、スピネル型等の複合酸化物を採用できる。電解質層５２は、図５で図示するように、水素透過性金属層５１の両側に設けてもよいし、いずれか一方に設けてもよい。このような構成の電解質膜５０を採用すると酸化物膜の厚みを薄くすることができ、膜抵抗が低減されるので比較的低い温度で駆動できる固体酸化物型の燃料電池とすることができる。
【００２７】
図２に示すように、アノード電極３２Ａの下には仕切壁７の基材面７Ａが露出している。この基材面７Ａについてもセパレータ６の場合と同様に平坦状としてもよいしガス流を誘導するように鉛直方向に延びる複数の縦溝を形成してもよい。この裏側の面及びこの裏面と対向するセパレータ６の面には、前述した燃焼触媒担持面３３が形成されている。すなわち、カソード流路２０の下部には燃焼触媒担持面３３が形成されている。燃焼触媒担持面３３から下の領域が燃焼部４に相当する。
【００２８】
燃焼部４ではアノードオフガスＡＦに例えば酸化ガスとして大気８が混合されて、未燃焼成分が燃料される。燃焼ガスが上昇してカソード電極３２Ｃと接触したときに発電用の酸素を供給できるように、アノードオフガスＡＦに大気８が混合される。燃焼触媒担持面３３には燃焼を促進する触媒が担持されているので、アノードオフガスＡＦに含まれる未燃焼成分が燃焼部４で効率よく燃焼される。燃焼ガスはカソード流路２０内の上昇気流となりカソード電極３２Ｃに接触して酸素を供給する。これによりアノード電極３２Ａとカソード電極３２Ｃとの間で起電力が発生する。
【００２９】
なお、燃焼部４が燃料を発火点以上に加熱するヒータ等の加熱手段（図１参照）を備えていれば、本燃料電池１の起動時に液体燃料を加熱して初期駆動を行うことができる。燃焼部４で燃焼が開始した後にあっては、アノードオフガスＡＦが連続的に供給されるので燃焼が維持される。よって、加熱手段を定常的に駆動する必要はない。
【００３０】
カソード電極３２Ｃに接触した燃焼ガスは、更に上昇してカソード流路２０の出口部に至る。この部分は改質部２であり、アノード流路１０側では燃料の気化、改質が行われる。燃焼ガスは多量の熱エネルギを保有しており、この熱が仕切壁７を介してアノード流路１０側へ供給される。よって、アノード流路１０側ではこの熱を利用してメタノール及び水の気化、並びに水蒸気改質を確実に行える。よって、改質部２でメタノール及び水から水素リッチ（rich）な燃料ガスを生成させて、燃料電池部３のアノード電極３２Ａ側へ供給できる。そして、燃焼ガスは最後に排気ガスＥＧとして外部に排出される。
【００３１】
図６は改質部２に存在するアノード流路１０の好ましい変形例を示した拡大図である。このアノード流路１０内には多孔質材料５７が充填されている。このように改質部２のアノード流路１０に多孔質材料５７を充填しておくと、燃料を下向きにゆっくりと流すことができる。このアノード流路１０は、燃料に十分な熱エネルギを与えることができるので改質を確実に行うことができる。また、このようなアノード流路１０は液体燃料を用いた場合の気化も効率良く行うことができる。
【００３２】
そして、図７で示すように本燃料電池１は燃料電池本体の上下から下カバー６０及び上カバー７０がセットされて、燃料電池ユニットとなる。下カバー６０は所定の空間を有しており、燃料電池本体の下部にセットされることで燃焼部４の一部となる。この下カバー６０は外部に開放した複数の開口部６１を有している。よって、開口部６１を介して燃焼部４へ酸化ガスとしての大気（空気）８を導入できる。
【００３３】
また、上カバー７０には燃料ＦＥを供給する供給口７１及び排気ガスＥＧを排出する排気口７３が形成されている。供給口７１と排気口７３とは互いに逆向きに配置されている。ここでは図示しないが供給口７１及び排気口７３は、それぞれ燃料供給用のマニホールドと排気用のマニホールドに接続することが望ましい。
【００３４】
以上説明した燃料電池１では、最下部に配置した燃焼部４でアノードオフガスに含まれる未燃焼成分を燃焼させる。この燃焼により発生した熱エネルギが改質部２における燃料の改質や、気化に効率良く利用される。よって、燃料電池１は熱エネルギを効率良く利用できる燃料電池となる。また、燃料電池１は高温の燃焼ガスを上昇させることで自然対流を発生させ、この対流を利用してガス流が形成される。よって、燃料電池１はガス流を発生させるためのファン等の送風装置を設ける必要がないので簡素な構造となる。
【００３５】
また、燃料電池１は簡単な構造であるにもかかわらず、燃焼部４から燃料電池部３を介して改質部２へ供給する熱エネルギを自動調整できる。例えば燃焼部４における燃焼が少ない場合（供給される未燃焼成分が少ない場合）には発熱量が不足する。熱が不足すると改質部２において改質、気化が不完全なものとなる。このような状態で燃料ガスＦＧがアノード電極３２Ａへ供給されると、電気化学反応で発電を行った後のアノードオフガス中に未燃焼成分が多くなる。このアノードオフガスを燃焼部４に供給し、大気と混合してから燃焼させると大きな熱エネルギが発生する。
【００３６】
一方、上記とは逆に改質部２へ供給されている熱量が過剰となった場合には、改質部２での気化、改質処理が促進されるので燃料電池部３の電気化学反応が通常よりも進行する。その結果、アノードオフガス中の未燃焼成分が減少する。このように燃焼成分の少ないプアー（poor）なガスを燃焼部４で燃焼すると発熱量が減少する。すなわち、改質部２への過剰な熱供給が抑制される。以上から明らかなように、燃料電池１では燃焼部４からの熱供給が自動的に安定し、最適な状態に保たれる。よって、燃料電池１は従来における燃料電池システムのように送風装置、冷却装置、熱交換器及びこれらを制御する装置を周辺部に配備することを必要としないので簡単な構造となる。
【００３７】
以上で説明した燃料電池１は、改質部２で液体燃料の気化も合せて行うものとして示したが、予め気化させた燃料を改質部２に供給して改質のみを行うようにしてもよい。また、アノード流路１０に投入された燃料ＦＥの気化及び改質は改質部２で主に行われるものであるが、改質部２の下に位置している燃料電池部３の上部で改質の一部が行われても問題はない。
【００３８】
また、上記において燃料電池部３の電極間に水素透過性金属層５１とプロトン伝導性を有する電解質層５２とで形成する電解質膜５０の一例を示した（図５参照）。しかし、燃料電池１で採用できる電解質膜５０はこのような形態に限るものではない。図８は、電解質膜５０の他の例を拡大して示した図である。この電解質膜５０は、固体高分子層５３の前後に水素透過性金属層５４、５５を備えている。固体高分子層５３としては、例えばパーフロロカーボンスルホン酸、ヘテロポリ酸系、含水βアルミナ系等の含水性の高分子膜を用いることができる。また、アノード電極３２Ａ側の水素透過性金属層５４としては、例えばパラジウム（Ｐｄ）或いはパラジウム合金を用いることができる。また、カソード電極３２Ｃ側の水素透過性金属層５５としては、例えばバナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）或いはこれらの合金を用いることができる。図８で示している電解質膜５０は、固体高分子層５３の両面を水素透過性金属層５４、５５で被覆するので水分の蒸発を抑制できる。よって、この電解質膜５０を採用する燃料電池１は、固体高分子膜を用いた従来の燃料電池よりも高温下で駆動させることができる。
【００３９】
前述した例では、仕切壁７に形成した複数のパンチ孔７ＨＬを埋めるように電解質膜５０を設ける例を示したが、このような形態に限らない。アノード電極３２Ａ及びカソード電極３２Ｃの大きさに対応する切欠部を仕切壁７に設け、この切欠部に電解質膜５０を配置してもよい。
【００４０】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態に係る燃料電池の主要部構成の関係を理解し易いように模式化した図である。
【図２】燃料電池の各構成が確認し易いように示した左からの斜視図である。
【図３】燃料電池の各構成が確認し易いように示した右からの斜視図である。
【図４】１枚の板状部材で形成した仕切壁を拡大して示す図である。
【図５】燃料電池部の電極部分を拡大して示した図である。
【図６】改質部にあるアノード流路の好ましい変形例を拡大して示した図である。
【図７】燃料電池ユニットの最終的な形態を示した図である。
【図８】電解質膜の他の例を拡大して示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１                燃料電池
２                改質部
３                燃料電池部
４                燃焼部
５                セル（単位電池）
６                セパレータ
７                仕切壁
８                大気
１０              アノード流路
２０              カソード流路
３１              改質触媒担持面
３２Ａ            アノード電極
３２Ｃ            カソード電極
３３              燃焼触媒担持面
５０              電解質膜
ＦＥ              燃料
ＦＧ              燃料ガス
ＡＦ              アノードオフガス
ＣＧ              燃焼ガス
【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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