(57)【要約】【課題】燃料電池の厚さを変えることなく、膜電極接合体へ供給される気化燃料の供給量の調整が可能であり、起電部の構成部材を変更せずに、気化燃料の供給量の最適化を図ることができる燃料電池を提供すること目的とする。【解決手段】燃料極、空気極、および燃料極と空気極とに挟持された電解質膜１５から構成される起電部と、起電部の燃料極および空気極のそれぞれの表面に設けられた導電層と、起電部の燃料極側に配設され、液体燃料Ｆを収容し、液体燃料Ｆの気化成分を導出するための開口を有する液体燃料タンク２１と、液体燃料タンク２１の開口部分に配設され、液体燃料タンク２１からの気化成分の通過量を調整する燃料供給量調整層２２と、燃料供給量調整層２２と導電層との間に配設され、燃料供給量調整層２２からの気化成分を透過させる気液分離膜２３とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極、空気極、および前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜から構成される起電部と、
前記起電部の前記燃料極および前記空気極のそれぞれの表面に設けられた導電層と、
前記起電部の燃料極側に配設され、液体燃料を収容し、液体燃料の気化成分を導出するための開口を有する燃料供給部と、
前記燃料供給部の開口部分に配設され、前記燃料供給部からの前記気化成分の通過量を調整する燃料供給量調整層と、
前記燃料供給量調整層と前記導電層との間に配設され、前記燃料供給量調整層からの前記気化成分を透過させる気液分離膜と
を具備したことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記燃料供給量調整層が、複数の穿孔を有するシート状の部材で構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。
【請求項３】
前記燃料供給量調整層が、前記気化成分を非透過な材料で形成されている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】
前記複数の穿孔が、前記燃料供給部で気化した液体燃料の気化成分量の２０〜７０％を通過させるよう形成されていることを特徴とする請求項２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、特に小型のパッシブ型の燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の進歩により、電子機器の小型化、高性能化、ポータブル化が進んでおり、携帯用電子機器においては、使用される電池の高エネルギ密度化の要求が強まっている。このため、軽量で小型でありながら高容量の二次電池が要求されている。
【０００３】
このような状況のもと、小型の燃料電池が注目を集めている。特に、メタノールを燃料として用いた直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）は、水素ガスを使用する燃料電池に比べ、水素ガスの取り扱いの困難さや、有機燃料を改質して水素を作り出す装置などが必要なく、小型化に優れていると考えられる。
【０００４】
ＤＭＦＣでは、燃料極においてメタノールが酸化分解され、二酸化炭素、プロトンおよび電子が生成される。一方、空気極では、空気から得られる酸素と、電解質膜を経て燃料極から供給されるプロトン、および燃料極から外部回路を通じて供給される電子によって水が生成される。また、この外部回路を通る電子によって、電力が供給されることになる。
【０００５】
ＤＭＦＣにおいては、燃料タンクと起電部である膜電極接合体の間にメタノールの分子を透過する、例えば気液分離膜を設け、燃料タンクを起電部の近傍まで近づけることで小型化が進められている（例えば、特許文献１参照。）。また、空気の取り入れについては、膜電極接合体に直接取り付けた吸気口を設置することで、小型のＤＭＦＣが構築されてきた。
【特許文献１】特許第３４１３１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の小型のＤＭＦＣは、機構が簡略化された代わりに、温度などの外部環境要因の影響を受けた場合、膜電極接合体へ供給するメタノール量を一定に保つことが難しかった。そのため、電池出力を安定して維持することが困難となる場合があった。また、メタノールの分子を透過する気液分離膜などの積層物を変更することによりメタノールの供給量を変化させることも考えられる。例えば、気液分離膜近傍の厚さを変えると、ＤＭＦＣの厚さが変わってしまい、所定の厚さのＤＭＦＣを構成することができないという問題があった。さらに、気液分離膜の厚さが変わることで、シール性が低下し、燃料や酸化剤が漏れるという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の厚さを変えることなく、膜電極接合体へ供給される気化燃料の供給量の調整が可能であり、要求される電池出力が異なる場合、あるいは起電部面積が異なる燃料電池が必要な場合などに、起電部の構成部材を変更せずに、気化燃料の供給量の最適化を図ることができる燃料電池を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、燃料極、空気極、および前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜から構成される起電部と、前記起電部の前記燃料極および前記空気極のそれぞれの表面に設けられた導電層と、前記起電部の燃料極側に配設され、液体燃料を収容し、液体燃料の気化成分を導出するための開口を有する燃料供給部と、前記燃料供給部の開口部分に配設され、前記燃料供給部からの前記気化成分の通過量を調整する燃料供給量調整層と、前記燃料供給量調整層と前記導電層との間に配設され、前記燃料供給量調整層からの前記気化成分を透過させる気液分離膜とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
この燃料電池によれば、燃料供給量調整層を設けることで、温度などの外部環境要因の影響を受けずに、燃料供給部内で気化した液体燃料の所定量の気化成分を気液分離膜側に通過させ、燃料極に供給することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の燃料電池によれば、燃料電池の厚さを変えることなく、膜電極接合体へ供給される気化燃料の供給量の調整が可能であり、要求される電池出力が異なる場合、あるいは起電部面積が異なる燃料電池が必要な場合などに、起電部の構成部材を変更せずに、気化燃料の供給量の最適化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について図を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る一実施の形態の直接メタノール型の燃料電池１０の断面を模式的に示した図である。
【００１３】
図１に示すように、燃料電池１０は、燃料極触媒層１１および燃料極ガス拡散層１２からなる燃料極と、空気極触媒層１３および空気極ガス拡散層１４からなる空気極と、燃料極触媒層１１と空気極触媒層１３との間に挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜１５とから構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly ）１６を起電部として構成している。
【００１４】
燃料極触媒層１１および空気極触媒層１３に含有される触媒としては、例えば、白金族元素である、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の単体金属、白金族元素を含有する合金などを挙げることができる。具体的には、燃料極触媒層１１として、メタノールや一酸化炭素に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏなど、空気極触媒層１３として、白金やＰｔ−Ｎｉなどを用いることが好ましいが、これらに限定されるものではない。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、あるいは無担持触媒を使用してもよい。
【００１５】
電解質膜１５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、例えば、パーフルオロスルホン酸重合体等のフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）、フレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸などの無機物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
燃料極触媒層１１に積層された燃料極ガス拡散層１２は、燃料極触媒層１１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、燃料極触媒層１１の集電体としての機能も兼ね備えている。一方、空気極触媒層１３に積層された空気極ガス拡散層１４は、空気極触媒層１３に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、空気極触媒層１３の集電体としての機能も兼ね備えている。そして、燃料極ガス拡散層１２には、燃料極導電層１７が積層され、空気極ガス拡散層１４には、空気極導電層１８が積層されている。燃料極導電層１７および空気極導電層１８は、例えば、金などの導電金属材料からなるメッシュなどの多孔質層で構成される。なお、燃料極導電層１７および空気極導電層１８は、それらの周縁から燃料や酸化剤が漏れないように構成される。
【００１７】
燃料極シール材１９は、矩形枠状を有し、燃料極導電層１７と電解質膜１５との間に位置するとともに、燃料極触媒層１１および燃料極ガス拡散層１２の周囲を囲んでいる。一方、空気極シール材２０は、矩形枠状を有し、空気極導電層１８と電解質膜１５との間に位置するとともに、空気極触媒層１３および空気極ガス拡散層１４の周囲を囲んでいる。燃料極シール材１９および空気極シール材２０は、例えば、ゴム製のＯリングなどで構成され、膜電極接合体１６からの燃料漏れおよび酸化剤漏れを防止している。なお、燃料極シール材１９および空気極シール材２０の形状は、矩形枠状に限られず、燃料電池１０の外縁形に対応するように適宜に構成される。
【００１８】
また、図１に示すように、液体燃料Ｆを収容する液体燃料タンク２１の開口部を覆うように配設された燃料供給量調整層２２上には、気液分離膜２３が積層され、さらに、気液分離膜２３上には、燃料電池１０の外縁形に対応した形状で構成されたフレーム２４（ここでは矩形のフレーム）が配置されている。そして、このフレーム２４の一方の面に、燃料極導電層１７が接するように、上記した燃料極導電層１７および空気極導電層１８を備えた膜電極接合体１６が積層配置されている。
【００１９】
また、燃料極導電層１７、気液分離膜２３およびフレーム２４で囲まれた気化燃料収容室２５は、気液分離膜２３を透過してきた液体燃料Ｆの気化成分を一時的に収容し、さらに気化成分における燃料の濃度分布を均一にする空間として機能する。ここで、フレーム２４は、電気絶縁材料で構成され、具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような熱可塑性ポリエステル樹脂などで形成される。なお、燃料供給量調整層２２および気液分離膜２３は、それらの周縁から燃料などが漏れないように構成されている。
【００２０】
燃料供給量調整層２２は、液体燃料タンク２１内で気化した液体燃料Ｆの気化成分の気液分離膜２３への通過量を調整するものである。図２は、具体的な燃料供給量調整層２２の平面図である。図２に示すように、燃料供給量調整層２２は、液体燃料Ｆの気化成分や液体燃料Ｆを透過させない材料からなり、薄板状に形成され、複数の通過孔２２ａが開口されている。燃料供給量調整層２２を形成する、具体的な材料として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリイミド系樹脂などが挙げられる。また、燃料供給量調整層２２の厚さは、１００〜２００μｍの範囲とすることが好ましい。この厚さの範囲が好ましいのは、厚さが１００μｍよりも薄い場合には、積層時の組み付け精度が困難になるためであり、２００μｍよりも厚い場合には、セル全体の厚さが増し、またシール性が低下するためである。
【００２１】
また、通過孔２２ａの開口面積は、全通過孔２２ａを通過する気化成分量が、液体燃料タンク２１内で気化した液体燃料Ｆの気化成分量の２０〜７０％となるように設定されている。ここで、全通過孔２２ａを通過する気化成分量を上記した範囲に設定したのは、その気化成分量が液体燃料タンク２１内で気化した液体燃料Ｆの気化成分量の２０％より小さい場合には、発電に必要な燃料が十分に供給されないためであり、７０％より大きい場合には、発電に寄与しない余剰分の燃料が供給されてしまうためである。
【００２２】
なお、通過孔２２ａの穿孔パターンは、図２に示した穿孔パターンに限れるものではなく、液体燃料タンク２１内で気化した液体燃料Ｆの所定量の気化成分を均一に気液分離膜２３側へ通過させるようにパターン形成されたものであればよい。
【００２３】
気液分離膜２３は、液体燃料Ｆの気化成分と液体燃料Ｆとを分離し、その気化成分を燃料極触媒層１１側に透過させるものである。具体的には、気液分離膜２３は、シリコーンゴム、フッ素樹脂などの材料で構成される。
【００２４】
ここで、液体燃料タンク２１に貯留される液体燃料は、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である。また、純メタノールの純度は、９５重量％以上１００重量％以下にすることが好ましい。また、液体燃料の気化成分とは、液体燃料として液体のメタノールを使用した場合には、気化したメタノールを意味し、液体燃料としてメタノール水溶液を使用した場合には、メタノールの気化成分と水の気化成分からなる混合気を意味する。
【００２５】
一方、空気極導電層１８上には、燃料電池１０の外縁形に対応した形状で構成されたフレーム２６（ここでは矩形のフレーム）を介して、保湿層２７が積層されている。また、保湿層２７上には、酸化剤である空気を取り入れるための空気導入口２９が複数個形成された表面層２８が積層されている。この表面層２８は、膜電極接合体１６を含む積層体を加圧して、その密着性を高める役割も果たしているため、例えば、ＳＵＳ３０４のような金属で形成される。また、フレーム２６は、上記したフレーム２４と同様に、電気絶縁材料で構成され、具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような熱可塑性ポリエステル樹脂などで形成される。
【００２６】
また、保湿層２７は、空気極触媒層１３において生成した水の一部を含浸して、水の蒸散を抑制する役割をなすとともに、空気極ガス拡散層１４に酸化剤を均一に導入することにより、空気極触媒層１３への酸化剤の均一拡散を促す補助拡散層としての機能も有している。この保湿層２７は、例えば、ポリエチレン多孔質膜などの材料で構成される。ここで、浸透圧現象による空気極触媒層１３側から燃料極触媒層１１側への水の移動は、保湿層２７上に設置された表面層２８の空気導入口２９の個数やサイズを変えて、開口面積等を調整することで制御することができる。
【００２７】
次に、上記した燃料電池１０における作用について説明する。
【００２８】
液体燃料タンク２１内の液体燃料（例えば、メタノール水溶液）が気化し、気化したメタノールと水蒸気の混合気の所定量が、燃料供給量調整層２２の通過孔２２ａを通過する。通過孔２２ａを通過した混合気は、気液分離膜２３を透過し、気化燃料収容室２５に一旦収容され、濃度分布が均一にされる。気化燃料収容室２５に一旦収容された混合気は、燃料極導電層１７を通過し、さらに燃料極ガス拡散層１２で拡散され、燃料極触媒層１１に供給される。燃料極触媒層１１に供給された混合気は、次の式（１）に示すメタノールの内部改質反応を生じる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  …式（１）
【００２９】
なお、液体燃料として、純メタノールを使用した場合には、液体燃料タンク２１からの水蒸気の供給がないため、空気極触媒層１３で生成した水や電解質膜１５中の水等がメタノールと上記した式（１）の内部改質反応を生じるか、または上記した式（１）の内部改質反応によらず、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じる。
【００３０】
内部改質反応で生成されたプロトン（Ｈ＋）は、電解質膜１５を伝導し、空気極触媒層１３に到達する。表面層２８の空気導入口２９から取り入れられた空気は、保湿層２７、空気極導電層１８、空気極ガス拡散層１４を拡散して、空気極触媒層１３に供給される。空気極触媒層１３に供給された空気は、次の式（２）に示す反応を生じる。この反応によって、水が生成され、発電反応が生じる。
（３／２）Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  →  ３Ｈ２Ｏ  …式（２）
【００３１】
この反応によって空気極触媒層１３中に生成した水は、空気極ガス拡散層１４を拡散して保湿層２７に到達し、一部の水は、保湿層２７上に設けられた表面層２８の空気導入口２９から蒸散されるが、残りの水は表面層２８によって蒸散が阻害される。特に、式（２）の反応が進行すると、表面層２８によって蒸散が阻害される水量が増し、空気極触媒層１３中の水分貯蔵量が増加する。この場合には、式（２）の反応の進行に伴って、空気極触媒層１３の水分貯蔵量が、燃料極触媒層１１の水分貯蔵量よりも多い状態となる。その結果、浸透圧現象によって、空気極触媒層１３に生成した水が、電解質膜１５を通過して燃料極触媒層１１に移動する反応が促進される。そのため、燃料極触媒層１１への水分の供給を液体燃料タンク２１から気化した水蒸気のみに頼る場合に比べて、水分の供給が促され、前述した式（１）におけるメタノールの内部改質反応を促進させることができる。これによって、出力密度を高くすることができるとともに、その高い出力密度を長期間に亘り維持することが可能となる。
【００３２】
また、液体燃料として、メタノールの濃度が５０モル％を超えるメタノール水溶液、または純メタノールを使用する場合でも、空気極触媒層１３から燃料極触媒層１１に移動してきた水を内部改質反応に使用することができるので、燃料極触媒層１１への水の供給を安定して行うことが可能となる。これによって、メタノールの内部改質反応の反応抵抗をさらに低下することができ、長期出力特性と負荷電流特性をより向上させることができる。さらに、液体燃料タンク２１の小型化を図ることも可能である。
【００３３】
上記したように、一実施の形態の直接メタノール型の燃料電池１０によれば、燃料供給量調整層２２の通過孔２２ａの面積や穿孔パターンを調整することで、液体燃料タンク２１内で気化した液体燃料Ｆの所定量の気化成分を気液分離膜２３側に通過させることができる。これによって、温度などの外部環境要因の影響を受けずに、液体燃料Ｆの所定量の気化成分を燃料極に供給できるので、安定した電池出力を得ることができる。
【００３４】
また、燃料供給量調整層２２の通過孔２２ａの面積や穿孔パターンを調整することで、通過させる液体燃料Ｆの気化成分量を調整することができるので、燃料電池１０の厚みなどが変化することはない。これによって、シール性などを維持することができ、燃料や酸化剤などの漏れの発生を防止することができるとともに、所定の厚さを維持できるなどの利点が得られる。
【００３５】
なお、上記した各実施の形態では、液体燃料に、メタノール水溶液、または純メタノールを使用した直接メタノール型の燃料電池について説明したが、液体燃料は、これらに限られるものではない。例えば、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、もしくは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。
【００３６】
また、所定の電池出力を得るために、主として、図１に示した燃料電池１０を複数並設し、各燃料電池１０を電気的に直列に接続して、燃料電池を構成する。この際、例えば、１つの液体燃料タンク２１を共用するように構成することができる。
【００３７】
次に、燃料電池１０に燃料供給量調整層２２を設けることで、優れた出力特性が得られることを以下の実施例で説明する。
【００３８】
（実施例１）
実施例１で使用した本発明に係る燃料電池を次のように作製した。図３は、実施例１で使用した、複数の通過孔を有する燃料供給量調整層の平面図である。
【００３９】
まず、白金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、水およびメトキシプロパノールを添加し、白金担持カーボンブラックを分散させてペーストを作製した。得られたペーストを空気極ガス拡散層である多孔質カーボンペーパに塗布した。そして、これを常温で乾燥し、空気極触媒層および空気極ガス拡散層からなる空気極を作製した。
【００４０】
また、白金ルテニウム合金微粒子を担持したカーボン粒子に、パーフルオロカーボンスルホン酸溶液、水およびメトキシプロパノールを添加し、カーボン粒子を分散させてペーストを作製した。得られたペーストを燃料極ガス拡散層である多孔質カーボンペーパに塗布した。そして、これを常温乾燥し、燃料極触媒層および燃料極ガス拡散層からなる燃料極を作製した。
【００４１】
電解質膜として、厚さが８０μｍ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）を用い、この電解質膜を、空気極および燃料極で挟持し、ホットプレスを行って、膜電極接合体（ＭＥＡ）を作製した。なお、電極面積は、空気極、燃料極ともに１２ｃｍ２とした。
【００４２】
続いて、この膜電極接合体を、空気および気化したメタノールを取り入れるための複数の穿孔を有する金箔で挟み、燃料極導電層および空気極導電層を形成した。
【００４３】
上記した膜電極接合体（ＭＥＡ）、燃料極導電層、空気極導電層が積層された積層体を樹脂製の２つのフレームで挟み込んだ。なお、電解質膜と燃料極導電層との間、電解質膜と空気極導電層との間には、それぞれゴム製のＯリングを挟持してシールを施した。
【００４４】
また、２つのフレームで挟み込まれた積層体を、液体燃料タンク側が燃料供給量調整層となるように積層した燃料供給量調整層および気液分離膜を介して、液体燃料タンクにネジ止めによって固定した。なお、この際、膜電極接合体（ＭＥＡ）の燃料極側が気液分離膜側になるように積層体が固定された。
【００４５】
燃料供給量調整層には、厚さが１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートを使用し、孔径が３ｍｍの通過孔を９箇所（縦３個×横３個）に均等に穿孔した。この場合、全通過孔を通過する気化成分量は、液体燃料タンク内で気化した液体燃料の気化成分量の４０％であった。また、気液分離膜には、厚さが１００μｍのシリコーンシートを使用した。
【００４６】
一方、空気極側のフレーム上には多孔質板を配置し、保湿層を形成した。また、この保湿層上には、空気取り入れのための空気導入口（口径３ｍｍ、口数５０個）が形成された厚さが２ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）を配置して表面層を形成し、ネジ止めによって固定した。
【００４７】
上記したように形成された燃料電池の液体燃料タンクに、純メタノールを１０ｍｌ注入し、温度２５℃、相対湿度５０％の環境の下、電流値を変化させて、出力の最大値を測定した。そして、後述する比較例１における出力の最大値を１００としたときの、相対的な出力の最大値を求めた。また、燃料電池の厚さを測定し、後述する比較例１における燃料電池の厚さを１００としたときの、相対的な燃料電池の厚さを求めた。
測定の結果、相対的な出力の最大値は、１４０であった。また、相対的な燃料電池の厚さは、１００であった。
【００４８】
（実施例２）
実施例２で使用された燃料電池は、燃料供給量調整層に、厚さが１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートを使用し、孔径が３ｍｍの通過孔（縦４個×横３個）を１２箇所に均等に穿孔したこと以外は、上記した実施例１で使用された燃料電池の構成と同じである。この場合、全通過孔を通過する気化成分量は、液体燃料タンク内で気化した液体燃料の気化成分量の６０％であった。
【００４９】
また、出力の最大値および燃料電池の厚さの測定方法および測定条件は、実施例１における測定方法および測定条件と同じである。
測定の結果、相対的な出力の最大値は、１２０であった。また、相対的な燃料電池の厚さは、１００であった。
【００５０】
（実施例３）
実施例３で使用された燃料電池は、燃料供給量調整層に、厚さが１００μｍのポリイミドのシートを使用し、孔径が３ｍｍの通過孔を９箇所（縦３個×横３個）に均等に穿孔したこと以外は、上記した実施例１で使用された燃料電池の構成と同じである。この場合、全通過孔を通過する気化成分量は、液体燃料タンク内で気化した液体燃料の気化成分量の４０％であった。
【００５１】
また、出力の最大値および燃料電池の厚さの測定方法および測定条件は、実施例１における測定方法および測定条件と同じである。
測定の結果、相対的な出力の最大値は、１４０であった。また、相対的な燃料電池の厚さは、１００であった。
【００５２】
（比較例１）
比較例１で使用された燃料電池は、燃料供給量調整層を有さず、気液分離膜に、厚さが１００μｍのシリコーンシートを使用したこと以外は、上記した実施例１で使用された燃料電池の構成と同じである。
【００５３】
また、出力の最大値および燃料電池の厚さの測定方法および測定条件は、実施例１における測定方法および測定条件と同じである。
ここで、上記したように、比較例１で測定された出力の最大値を１００、燃料電池の厚さを１００とした。
【００５４】
（比較例２）
比較例２で使用された燃料電池は、燃料供給量調整層を有さず、気液分離膜に、厚さが１００μｍのシリコーンシートを使用したこと以外は、上記した実施例１で使用された燃料電池の構成と同じである。
【００５５】
また、出力の最大値および燃料電池の厚さの測定方法および測定条件は、実施例１における測定方法および測定条件と同じである。
測定の結果、相対的な出力の最大値は、１２０であった。また、相対的な燃料電池の厚さは、１１０であった。
【００５６】
（実施例および比較例の測定結果の検討）
上記したように、本発明に係る燃料電池を使用した実施例１〜実施例３における出力の最大値は、比較例１および比較例２における出力の最大値よりも高い値を示した。この結果から、燃料供給量調整層を設けることで、優れた出力特性が得られることがわかった。また、実施例２および比較例２の結果の対比から明らかなように、燃料供給量調整層を設けることで、燃料電池の厚さを増すことなく、気液分離膜の厚さを倍にして燃料の透過量を調整した比較例２と同等の出力の最大値を得ることができることがわかった。
【００５７】
したがって、燃料電池の厚さを変えることなく、膜電極接合体へ供給される気化燃料の供給量の調整が可能であり、要求される電池出力が異なる場合、あるいは起電部面積が異なる燃料電池が必要な場合などに、起電部の構成部材を変更せずに、気化燃料の供給量の最適化を図ることができることがわかった。そのため、シール構造などの燃料電池全体構造の変更も不要であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】一実施の形態の直接メタノール型の燃料電池の断面図。
【図２】燃料供給量調整層の平面図。
【符号の説明】
【００５９】
１０…燃料電池、１１…燃料極触媒層、１２…燃料極ガス拡散層、１３…空気極触媒層、１４…空気極ガス拡散層、１５…電解質膜、１６…膜電極接合体、１７…燃料極導電層、１８…空気極導電層、１９…燃料極シール材、２０…空気極シール材、２１…液体燃料タンク、２２…燃料供給量調整層、２２ａ…通過孔、２３…気液分離膜、２４，２６…フレーム、２５…気化燃料収容室、２７…保湿層、２８…表面層、２９…空気導入口。
【図１】
2007149564.tif 000003
【図２】
2007149564.tif 000004