(57)【要約】【課題】セルの構造や積層状況に拘らず、セルへの良好な酸素供給能力を確保し、また、簡便な部品構成によってセルに十分な加圧力を与えて発電面全体に十分な押圧力をかけることが出来る燃料電池及び当該燃料電池に備わるカソード集電板を提供する。【解決手段】燃料電池２であって、燃料と酸素が与えられる事により発電を行う膜電極複合体１０と、膜電極複合体１０の一面に備えられ燃料が供給されるアノード体１１と、一枚の板バネからなる湾曲自在な湾曲部２０と、両端に湾曲部が形成する平面から突出する端部２１と、を有するカソード集電板１２と、を有するセル部１００と、セル部１００を固定する固定体１４を備え、固定体１４によって固定された際に、カソード集電板１２の湾曲部２０が平面状になり、膜電極複合体の酸素が供給される面に隣接して固定されることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子膜の両面に第一及び第二の触媒層をそれぞれ備え、燃料と酸素が与えられる事により発電を行う膜電極複合体と、
前記膜電極複合体の一面に備えられ前記燃料が供給されるアノード体と、
前記膜電極複合体の一面と対向する面に接し、酸素を含む空気を供給するための供給孔を有し、一枚の板バネからなる湾曲自在な湾曲部と、両端に前記湾曲部が形成する平面から突出する端部と、を有するカソード集電板と、
を有するセル部と、
前記セル部を固定する固定体を備え、
前記固定体によって固定された際に、前記カソード集電板の湾曲部が平面状になり、前記膜電極複合体の酸素が供給される面に隣接して固定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記膜電極複合体は、前記第一の触媒層の前記固体高分子膜と接する面と対向する面上にカソードガス拡散層を備え、前記カソード集電板は前記膜電極複合体のカソードガス拡散層と接する事を特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記膜電極複合体は、前記第二の触媒層の前記固体高分子膜と接する面と対向する面上にアノードガス拡散層を備える事を特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記セル部は、アノード集電板をさらに備え、
前記アノード集電板は前記膜電極複合体の燃料が供給される面に接し、前記アノード体と接する事を特徴する請求項１乃至３の何れか一項記載の燃料電池。
【請求項５】
前記セル部は、単一のセルからなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記セル部は、複数のセルが積層されてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記カソード集電体の端部と接する前記固定体の面の一部に、前記カソード集電体の端部の周面と当接可能な拘束部が備えられている事を特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記カソード集電体の端部と接する前記アノード体の面の一部に、前記カソード集電体の端部の周面と当接可能な拘束部が備えられている事を特徴とする請求項６に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記カソード集電板は、前記膜電極複合体に平行して複数並んで配置されている事を特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記アノード集電板は、一枚の板ばねであり、湾曲した湾曲部と、両端に湾曲面方向に曲がる端部と、を有し、前記固定体によって固定された際に、前記アノード集電板が、前記アノードガス拡散層に隣接して固定される事を特徴とする請求項４乃至９の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項１１】
カソード集電板とアノード体に挟持され、固体高分子膜の両面に触媒層を有し、燃料と酸素が与えられる事により発電を行う膜電極複合体と、を備える燃料電池に用いるカソード集電板であって、
酸素を含む空気を供給するための供給孔と、一枚の板バネからなる湾曲可能な湾曲部と、前記湾曲部が形成する平面から突出する端部と、を有する事を特徴としたカソード集電板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体高分子膜を有する燃料電池及び当該燃料電池に備わるカソード集電板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解質部材の両面側にカソード側触媒及びアノード側触媒が備えられた固体高分子膜を有し、固体高分子膜の両面側にカソード側集電板及びアノード側集電板が配される構成の燃料電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、燃料電池は、固体高分子膜が酸素もしくは燃料がそれぞれ供給される２つのハウジングプレートにより挟持されることで、一つのセルを構成する。そして、燃料電池は、板バネでセルを挟み、板バネ同士を固定することで形成される。
【０００４】
上述した燃料電池では、カソード体からカソード側触媒に空気など酸素を含む酸化剤ガスが供給される。また、燃料電池では、アノード体からアノード側触媒に燃料が供給される。つまり、燃料電池では、上記触媒に酸化剤ガス及び燃料が供給されることで、固体高分子膜で電気化学反応が生じ、電力が発生する。
【０００５】
ところで、上述の通り板バネ同士を固定することで、一つの燃料電池が構成される。そのため、当該燃料電池では、セルが均一に締め付けられるように、バネ力によってセルの中央領域に十分な加圧力が与えられるようになっている。これにより、当該燃料電池は、発電面全体に十分な押圧力をかけることができるので、面内での発電性能が均一になる。また、当該燃料電池は、空気や水素の漏れが防止されると共に、安定した導電状態を得ることができる。このため、当該燃料電池は、発電効率を維持しつつ破損を防止することができるので、電池寿命を延ばすことが可能になる。
【０００６】
特に、カソード側触媒とカソード側集電板との間、及び、アノード側触媒とアノード側集電板との間にガス拡散層が介在している構造では、十分な圧縮荷重がガス拡散層に加わることにより導電性が向上する。従って、このような構造では、バネ力による圧縮荷重がセルの中央領域に負荷される事により、電極の役割を効率よく果たすことが可能になり、発電効率を一層向上させることができる。
【０００７】
しかし、上記文献記載の燃料電池の構成は、固体高分子膜の両側に配置されたハウジングプレートを両側から板バネによって挟みこむようになっている。このような構成は、部品点数が多いため、組立が困難である。更に、当該文献で図示されているように、板バネによる荷重はセルの中央領域にしか負荷されておらず、セルの端部領域は荷重がかかっていないために不安定な導電状態となり発電性能が低下する。仮にセルの端部も板バネによって加重させる場合、湾曲した板バネは平板状になるまで曲げる必要がある。
【０００８】
ただし、そのような構成では、燃料電池を複数積層させることが出来ない。また、燃料電池の面方向に燃料源や使用機器などの異なる部材を配置する場合には、各セルのカソード側に空気流路を設ける為のスペーサを別に備えなければならない。そのような構成では、さらに部品点数が増大するので、組立が困難になるとともにコストも増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−７１６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、セルの構造や積層状況に拘らず、セルへの良好な酸素供給能力を確保し、また、簡便な部品構成によってセルに十分な加圧力を与えて発電面全体に十分な押圧力をかけることが出来る燃料電池及び当該燃料電池に備わるカソード集電板を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の燃料電池の特徴は、固体高分子膜の両面に第一及び第二の触媒層をそれぞれ備え、燃料と酸素が与えられる事により発電を行う膜電極複合体と、前記膜電極複合体の一面に備えられ前記燃料が供給されるアノード体と、前記膜電極複合体の一面と対向する面に接し、酸素を含む空気を供給するための供給孔を有し、一枚の板バネからなる湾曲自在な湾曲部と、両端に前記湾曲部が形成する平面から突出する端部と、を有するカソード集電板と、を有するセル部と、前記セル部を固定する固定体を備え、前記固定体によって固定された際に、前記カソード集電板の湾曲部が平面状になり、前記膜電極複合体の酸素が供給される面に隣接して固定されることを要旨とする。
かかる特徴によれば、固体高分子膜に対して十分に押圧力を負荷しながらカソードに対して空気供給が可能な空間を確保できる。
【００１２】
また本発明の燃料電池の第２の特徴は、前記膜電極複合体は、前記第一の触媒層の前記固体高分子膜と接する面と対向する面上にカソードガス拡散層を備え、前記カソード集電板は前記膜電極複合体のカソードガス拡散層と接する事を要旨とする。
かかる特徴によれば、固体高分子膜とカソード集電板が直接接触をしない為、膜電極複合体の機械的破壊を防ぐ事ができる。
【００１３】
また本発明の燃料電池の第３の特徴は、前記膜電極複合体は、前記第二の触媒層の前記固体高分子膜と接する面と対向する面上にアノードガス拡散層を備える事を要旨とする。
かかる特徴によれば、固体高分子膜とアノード体が直接接触をしない為、膜電極複合体の機械的破壊を防ぐ事ができる。
【００１４】
また本発明の燃料電池の第４の特徴は、前記セル部は、アノード集電板をさらに備え、
前記アノード集電板は前記膜電極複合体の燃料が供給される面に接し、前記アノード体と接する事を要旨とする。
かかる特徴によれば、アノード側の膜電極複合体とアノード集電板が接触するため、良好な電気伝導性を確保する事ができる。
【００１５】
また本発明の燃料電池の第５の特徴は、前記セル部は、単一のセルからなることを要旨とする。
かかる特徴によれば、省スペースな燃料電池を提供することができる。
【００１６】
また本発明の燃料電池の第６の特徴は、前記セル部は、複数のセルが積層されてなることを要旨とする。
かかる特徴によれば、大出力の発電を実現する事が出来るができる。
【００１７】
また本発明の燃料電池の第７の特徴は、前記カソード集電体の端部と接する前記固定体の面の一部に、前記カソード集電体の端部の周面と当接可能な拘束部が備えられている事を要旨とする。
かかる特徴によれば、単一のセルから構成される燃料電池において組立後のカソード集電板の組立位置のばらつきを低減する事ができる。
【００１８】
また本発明の燃料電池の第８の特徴は、前記カソード集電体の端部と接する前記アノード体の面の一部に、前記カソード集電体の端部の周面と当接可能な拘束部が備えられている事を要旨とする。
かかる特徴によれば、複数のセルから構成される燃料電池において組立後のカソード集電板の組立位置のばらつきを低減する事ができる。
【００１９】
また本発明の燃料電池の第９の特徴は、前記カソード集電板は、前記膜電極複合体に平行して複数並んで配置されている事を要旨とする。
かかる特徴によれば、大面積の発電領域を有する燃料電池においても膜電極複合体全体に強い押圧力をかける事ができる。
【００２０】
また本発明の燃料電池の第１０の特徴は、前記アノード集電板は、一枚の板ばねであり、湾曲した湾曲部と、両端に湾曲面方向に曲がる端部と、を有し、前記固定体によって固定された際に、前記アノード集電板が、前記アノードガス拡散層に隣接して固定される事を要旨とする。
かかる特徴によれば、膜電極複合体からアノード体までの良好な導電性を確保する事が出来る。
【００２１】
また、上記課題を解決するための本発明のカソード集電板の特徴は、カソード集電板とアノード体に挟持され、固体高分子膜の両面に触媒層を備え、燃料と酸素が与えられる事により発電を行う膜電極複合体と、を備える燃料電池に用いるカソード集電板は、酸素を含む空気を供給するための供給孔を有し、バネ力を伝えるべく変形して固定される一枚の板バネからなる湾曲した湾曲部と、固定された際に前記湾曲部が存在する平面から突出する端部とを、有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、固体高分子膜に対して十分に押圧力を負荷しながらカソードに対して空気供給が可能な空間を確保できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の燃料電池は、セルの構造や積層状況に拘らず、セルへの良好な酸素供給能力を確保し、また、簡便な部品構成によってセルの面内に十分な加圧力を与えて発電面全体に十分な押圧力をかけることが出来る燃料電池及び当該燃料電池に備わるカソード集電板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料電池装置の全体の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるセル部の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における燃料電池の模式図である。
【図４】カソード集電板の平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における組立性を考慮した変形例１の燃料電池の模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２における燃料電池の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態３における燃料電池の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態１）
図１から図４に基づいて燃料電池１の実施の形態１を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係る燃料電池２が使用される燃料電池装置１全体の概略構成図、図２はセル部１００の分解斜視図、図３は燃料電池２の模式図、図４はカソード集電板１２の平面図、をそれぞれ示している。
【００２５】
図１に示すように、本発明の燃料電池２は燃料電池装置１に使用される。燃料電池装置１は、燃料電池２、燃料貯蔵源３、制御回路５を含む構成からなる。さらに、燃料貯蔵源３と燃料電池２は燃料供給系４により接続されている。また、制御回路５は、燃料電池２と使用機器６に接続されている。
【００２６】
燃料貯蔵源３は、燃料電池２のアノード側に供給される燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段である。燃料としては、水素ガスやメタノール、水素化ホウ素化合物の水溶液を適用することができる。燃料貯蔵源３は、内部で水素を発生させる機能を備えたものや、水素が予め貯蔵されるものを適用することが可能である。また図中の点線で区切られるように、特に使用機器６としてポータブル機器を用いた燃料電池においては、外部系統からの燃料の供給が困難な状況で使用する場合がある為、燃料貯蔵源３をカートリッジ構造として、燃料電池装置１から切り離す事が出来るものとしてもよい。このような構成ならば、燃料電池装置１は、燃料貯蔵源３の内部の燃料残量が低下した際、未だ内部に燃料が残存する新しい燃料貯蔵源３を装着する事によって、連続した発電を行う事が可能である。
【００２７】
制御回路５は、燃料電池２の発電状況及び発電した電力の出力状況を制御する。
燃料電池２は、図２及び図３に示すように、膜電極複合体１０がアノード体１１とカソード集電板１２により挟み込まれたセル部１００を有する。そして、燃料電池２は、これらを固定体１４によって支持する構成になっている。
【００２８】
膜電極複合体１０は、固体高分子膜の両面にカソード側触媒層（第一の触媒層）／アノード触媒層（第二の触媒層）として触媒担持カーボンが塗布された構成からなる。また、膜電極複合体１０は、触媒層の固体高分子膜と接する面と対向する面上にカソードガス拡散層、アノードガス拡散層のどちらか一方もしくは両方を備えても良い。また、固体高分子膜はプロトン伝導性を有する一方、電子伝導性を持たないという特性を有している。固体高分子膜としては、例えば、デュポン社製のＮａｆｉｏｎ（登録商標）膜に代表されるポリパーフルオロ酸系の高分子膜や炭化水素系の高分子膜が利用される。また、触媒担持カーボンの触媒としては、例えば、白金、ルテニウム、コバルトが使用される。
【００２９】
アノード体１１は、発電の際に使用される燃料が内部に供給され、更に膜電極複合体１０のアノード側の面に対して燃料を供給する流路構造となっている。また、外部への燃料の漏洩を防止する為に、アノード体１１と膜電極複合体１０は、接着剤やパッキン等のなんらかの封止手段によって接合され、アノード体１１内部と外部が遮蔽されている事が好ましい。また、制御回路５と触媒層を電気的に接続する為に、アノード体１１は、例えばステンレス鋼やアルミニウム等の金属やカーボングラファイト等の導電性部材で構成されている事が好ましい。
【００３０】
アノード側の触媒層に供給された水素は以下の式１に示す反応が生じ、プロトンと電子へと変わる。
Ｈ2 →２Ｈ+＋２ｅ-            （式１）
触媒層で発生したプロトンは、固体高分子膜中を移動してカソード側の触媒層へと運搬される。また、電子は触媒層からカソード集電板１２を通して制御回路５へと移動する。
【００３１】
膜電極複合体１０のアノード体１１及びカソード集電体と接する面において、図３に示すように、導電性と通気性を両立するガス拡散層１３を有している事が好ましい。ガス拡散層１３は燃料や酸素を透過するために多孔質となっており、また、導電性を得るべく金属やカーボン等の導電体によって形成される。ガス拡散層１３は、触媒層と比較すると電気抵抗が低く、発電領域の面方向における電子の移動を容易にする。更に、アノード体１１やカソード集電板１２等が膜電極複合体１０に直に接する機会を無くし、固体高分子膜の機械的破壊を防止する事が出来る。
【００３２】
次に、図３（ａ）に組立前、図３（ｂ）に組立後の燃料電池の模式図（縦断面図）を示す。図３に示すように、燃料電池２は、セル部１００が固定体１４によって固定される単一のセル構造となっている。単一のセルからなることにより、省スペースな燃料電池を提供することが出来る。図３（ａ）に示すように、カソード集電板１２は、バネ性を有する湾曲部２０と端部２１によって構成される。ここで、湾曲部２０は、湾曲自在な一枚の板バネである。一方、突出部２１は、湾曲部２０の両端に備わり、湾曲部２０が形成する面から突出した形状（図３（ａ）では、湾曲部２０が形成する面の法線方向に突出した形状）からなる。また、組立前のカソード集電板１２における湾曲部２０は、触媒層方向に向かって突出している（つまり、図３（ａ）における下向きに凸の形状からなる）。そして、組立工程が進むにつれて、固定体１４によって、アノード体１１と端部２１の距離が近づいていく。この時、湾曲部２０は、バネ力を伝えるべく膜電極複合体１０に押し付けられるように徐々に平面状に変形し、固定される。湾曲部２０が変形していくに従って、カソード集電板１２と膜電極複合体１０が接する面積は徐々に大きくなるとともに、膜電極複合体１０にかかる力も増加していく。そして図３（ｂ）のように端部２１が固定体１４と接触すると組立が完了し、カソード集電板１２が膜電極複合体１０と接する面積と膜電極複合体１０にかかる力は最大になる。また、組立が完了し、固定体によって固定された際には、カソード集電板１２は、膜電極複合体の酸素が供給される面に隣接して固定される。そして、組立完了時には湾曲部２０が平面状になるが、端部２１は湾曲部２０によって形成される平面から突出している形状となる。これにより、固体高分子膜に対して十分に押圧力を負荷しながらカソードに対して空気供給が可能な空間を確保できる。
【００３３】
このような端部２１を形成する手法としては、カソード集電板１２を１枚の板から形成し、端部２１を図３のように折り曲げる事で形成する事が出来る。ここで、端部２１の折り曲げ構造としては、図３に図示されるものに限られない。例えば、図３における端部２１は、２回の折り曲げにより、湾曲部２０の面と平行な層を３層積層させた三重構造になっているが、折り曲げる回数を増して更に多重構造にする事や、巻き込むように円形にする事も可能である。つまり、カソード集電板１２、いずれにしても湾曲部２０によって形成される平面から端部２１が突出する構造であれば良い。また一枚の板バネによって形成される湾曲部２０に、スポット溶接や接着等の手段を用いて端部２１を接着する事によりカソード集電板１２を形成しても良い。
【００３４】
また、膜電極複合体１０に、カソードガス拡散層を備えた場合、組立後には、カソード集電板は膜電極複合体のカソードガス拡散層と接する構成となる。これにより、固体高分子膜とカソード集電板が直接接触をしない為、膜電極複合体１０の機械的破壊を防ぐ事ができる。
【００３５】
また、アノードガス拡散層を備えた場合には、カソード集電板は前記膜電極複合体の前記アノードガス拡散層と対向する面と接触する構成となる。これにより、固体高分子膜とアノード体が直接接触をしない為、膜電極複合体１０の機械的破壊を防ぐ事ができる。
【００３６】
図４にカソード集電板１２の平面図を示す。図４に示すように、湾曲部２０には膜電極複合体１０に酸素を含む空気を供給するための供給口２２が備えられている。この供給口２２は、端部２１から他方の端部２１を直線で結んだ際に供給口２２が存在しない直線が描ける事が好ましい。ここで、図４（ａ）及び（ｂ）は、カソード集電板１２の供給口２２のパターン例である。つまり、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、供給口２２は、円形や四角形などその形状は問わないが、一部に、破線で示すような一方の端部２１から他方の端部２１に向かって供給口２２が存在しない直線状の部位が存在する。仮にこの直線状に供給口２２が存在した場合には、その部分の強度が低下してしまう。その結果、セル部１００を組み立てた状態で、膜電極複合体１０に対するバネ性による加圧が十分できない場合がある。
【００３７】
燃料電池２の組立の具体例としては、例えば、ボルト、リベット、金属ベルト等の締結手段を固定体１４として使用する方法や、エンドプレートや筐体を固定体１４としてこれらの締結手段でエンドプレートや筐体同士を締結する方法が挙げられる。また、図３においてはエンドプレートを固定部とした場合を表している。いずれの場合においても、端部２１と湾曲部２０の高さの差によって空間が確保されるため、膜電極複合体１０に対して十分な量の酸素供給を行う事が可能である。
【００３８】
以上により、本実施の形態１に係る燃料電池２によれば、膜電極複合体１０の機械的破壊を防ぎつつ、固体高分子膜に対して十分に押圧力を負荷しながら、カソードに対して良好な酸素供給能力を確保することが出来る。
【００３９】
（変形例１）
次に、実施の形態１に係る燃料電池装置の変形例１について説明する。図５に本発明の実施の形態１における組立性を考慮した変形例１の燃料電池の模式図を示す。図５に示すように、固定体１４の面の一部にカソード集電板１２の端部２１の平面方向の動きを規制するように拘束部２３が設けられていても良い。この拘束部２３の側面は、カソード集電板１２と組立前の段階で接触する。組立工程時に湾曲部２０の変形に伴って端部２１と固定体１４の位置関係が拘束される事により、組立後のカソード集電板１２の組立位置のばらつきを低減する事が出来る。また図５では拘束部２３は固定体１４から突出した部位であるが、拘束する位置が溝状になっている構造であっても同様の効果を発揮する事が出来る。
【００４０】
以上により、本変形例１の燃料電池２によると、カソード集電板１２の組立位置のばらつきを低減し、少ない部品数で膜電極複合体１０の全面に対して強い押圧力をかけるとともに、十分な酸素供給が可能な空間を確保することが出来る。
【００４１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における燃料電池１５の模式図を図６に示す。なお、本実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し、同様な構成、動作については説明を省略する。以下、図６を用いて本実施の形態２について説明する。
【００４２】
本実施の形態２における燃料電池１５はアノード体１１の内部に膜電極複合体１０の燃料が供給される面と接し、さらにアノード体１１と接するアノード集電板２４を更に備えている。これにより、アノード側の膜電極複合体１０とアノード集電板２４が接触するため良好な電気伝導性を確保する事ができる。
【００４３】
アノード集電板２４は、膜電極複合体１０に対しての燃料の供給と導電性の確保をする事を目的とした構成である。アノード集電板２４は、導電性を確保するため、アルミ、ステンレス鋼の金属、グラファイト等のカーボン材料等により構成される。また、燃料を供給しやすくするため、アノード集電板２４は供給口を有する構造となっている。カソード集電板１２による押圧力を好適に膜電極複合体１０に負荷するために、アノード集電板２４の供給口は、図４に示すカソード集電板１２の供給口２２と同様に、端部から他方の端部を直線で結んだ際に供給口が存在しない直線が描けるように形成される事が好ましい。
【００４４】
またアノード集電板２４はバネ性を有しており、同一のセルのカソード集電板１２方向に湾曲した湾曲部と、両端に湾曲面方向に曲がる端部を有していても良い。アノード集電板２４が湾曲部を有する事で、カソード集電板１２による押圧力によってアノード集電板２４自身が撓む事がなく、カソード集電板２４による押圧力を効果的に膜電極複合体１０にかけることができる。さらにアノード集電板２４のバネ性による弾性力によってアノード体１１に強く接触する事が出来る。これにより、膜電極複合体１０からアノード体１１までの良好な導電性を確保する事が出来る。
【００４５】
このようなアノード集電板２４を設けることによって、カソード集電板１２の押圧力を、アノード集電板２４で受けることが出来る。更にこの場合、アノード体１１はカソード集電板１２の湾曲部２０の押圧力を直接受けることが無いため、アノード体１１の中央部分を溝状などにして接触部分を設ける必要が無い。そのためアノード体１１の中央部に多くの空間を設け、該空間を流路とする事が可能である。アノード体１１の内部が、一般的なセパレータに見られるような溝によって構成された流路を有する場合、発電における電気化学反応に伴ってカソード側で生じる水が膜電極複合体１０を通してアノード側に分散する逆拡散水が溝を塞ぐことがある。これによって水素の供給能力が低下し、発電の継続が著しく困難になる。特に小型の電子機器に用いられる燃料電池では、燃料電池装置１の体積の制約から、アノード流路構造を燃料の循環を行わず高エネルギー密度化が望まれるデッドエンド構造が有望である。しかし、デッドエンド構造では、逆拡散水を除去する為に高い圧力の燃料を外部へ勢い良く押し出すパージという作業を行う必要がある。アノード流路が溝状である場合には、逆拡散水が流路を塞ぎやすく頻繁にパージをする必要がある。一方、本実施の形態２の構成では、アノード体１１の流路が広い空間である為、逆拡散水が流路を塞ぎにくく、パージを行う頻度も大幅に低減をする事が出来る。
【００４６】
さらに本実施の形態２における燃料電池１５は複数のセル部１００が積層して構成されている。カソード集電板１２の端部２１は、隣り合うセル部１００のアノード体１１と接している。そのセル部１００のカソード集電板１２もまた隣り合うセル部１００のアノード体１１と接する。そして、積層されたセル部１００の中で両端に位置するカソード集電板１２及びアノード体１１が固定体１４によって固定された構成となっている。図３に示すような、単一のセル部１００によって構成される燃料電池２では大出力の発電を行う為には、発電面積を平面方向に広げる事でしか達成できない。だが、本実施の形態２のように、小さい面積のセル部１００を複数積層する事で大出力の発電を実現する事が出来る。
【００４７】
また、図６に示すように、カソード集電板１２と隣り合うアノード体１１の面の一部に、カソード集電板１２の端部２１と接触し、平面方向の動きを規制するように拘束部２３が設けられていても良い。アノード体１１は拘束部２３を備えており、拘束部２３の側面が下層に積層されたカソード集電板１２と組立前の段階から接触する。つまり、組立工程時における湾曲部２０の変形に伴って端部２１とアノード体１１の位置関係が拘束される事により、組立後のカソード集電板１２の組立位置のばらつきを低減する事が出来る。また、図６における拘束部２３は固定体１４から突出した部位であるが、拘束する位置が溝状になっている構造であっても同様の効果を発揮する事が出来る。
【００４８】
以上により、本実施の形態２に係る燃料電池１５によれば、複数のセル部を有する燃料電池においてもカソードに対して空気供給が可能な空間を確保しながら、固体高分子膜に対して十分に押圧力を負荷する事によりアノード側及びカソード側の良好な電気伝導性を確保する事が可能である。
【００４９】
（実施の形態３）
次いで、図７に、本発明の実施の形態３における燃料電池１６の模式図を示す。本実施の形態３では、一つのセル部１００に対してカソード集電板１２ないしアノード集電板２４が平行して複数並んで配置されている。上述の実施の形態１や２で示したような、カソード集電板１２ないしアノード集電板２４が膜電極複合体１０に対して一対しか備えられていない場合、特に大面積の発電面積を有するセル部１００においては、端部２１にのみ荷重をかける事で膜電極複合体１０の中央部に押圧力をかける事は難しい。一方で、燃料電池１６は、本実施の形態３のような構成であれば、大面積の発電面積を有するセル部１００においても端部２１が発電領域に複数配置され一つのカソード集電板１２ないしアノード集電板２４に荷重をかける面積が小さくなり膜電極複合体１０全体に強い押圧力をかける事が出来る。
【００５０】
以上、本発明の一例を説明したが、具体例を説明したに過ぎない。特に本発明を限定するものではなく、各部の具体的構成等は適宜変更可能である。また、各実施の形態及び変更例の作用効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、各実施の形態及び変更例に記載されたものに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、実施の形態２において、燃料電池１５は、複数のセル部１００が上下方向に複数積層されるものとしたが、複数のセル部１００が左右方向に複数積層されたものであっても勿論良い。
【符号の説明】
【００５２】
１  燃料電池装置
２、１５、１６  燃料電池
３  燃料貯蔵源
４  燃料供給系
５  制御回路
６  使用機器
１０  膜電極複合体
１１  アノード体
１２  カソード集電板
１３  ガス拡散層
１４  固定体
２０  湾曲部
２１  端部
２２  供給口
２３  拘束部
２４  アノード集電板
１００  セル部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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