(57)【要約】【課題】低コストで、燃料電池の残発電時間または燃料の残存量を把握することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に供給する燃料を収容する燃料カートリッジと、前記燃料カートリッジに収容された前記燃料の量を入力する入力装置と、前記入力装置で入力された量を記憶する第１領域を備える記憶部と、前記量と、前記燃料カートリッジから前記燃料電池への前記燃料の供給量または前記燃料電池による前記燃料の消費量とに基づいて、前記燃料電池の残発電時間または前記燃料の残存量を計算する演算部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池に供給する燃料を収容する燃料カートリッジと、
前記燃料カートリッジに収容された前記燃料の量を入力する入力装置と、
前記入力装置で入力された量を記憶する第１領域を備える記憶部と、
前記量と、前記燃料カートリッジから前記燃料電池への前記燃料の供給量または前記燃料電池による前記燃料の消費量とに基づいて、前記燃料電池の残発電時間または前記燃料の残存量を計算する演算部と、を備える燃料電池システム。
【請求項２】
通常発電時において、前記燃料電池と前記燃料カートリッジとの相対的な位置が変更可能である、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記入力装置が、前記燃料カートリッジの容積を入力可能である、請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料カートリッジが、前記燃料カートリッジ内に収容された前記燃料の量を見積ることが可能な目盛りを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
さらに前記燃料カートリッジから前記燃料電池に前記燃料を供給するための容積ポンプを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料カートリッジの容積が３Ｌ以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の残発電時間または燃料の残存量を簡単に把握することができる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の電源として、二次電池に代えて燃料電池を用いることが検討されている。メタノールなどの液体燃料を直接アノードへ供給する直接酸化型燃料電池は、小型軽量化に適しているため、モバイル機器用電源やポータブル発電機として開発が進められている。また、燃料電池は、発電効率が高く、一般的な発電機に比べて騒音や振動も少ない。このため、静音性が求められる民生用の中型の電源装置のエネルギー源としても期待されている。例えば、アウトドア・アクティビティ用の電源装置に燃料電池を使用することも検討されている。
【０００３】
一方、燃料電池は、燃料を消費して発電するため、ユーザは、燃料が入ったカートリッジの取替え等により、燃料を補充する必要がある。発電により燃料が消費されて枯渇すると、燃料電池の劣化や発電停止などのトラブルが起こるため、燃料の残量（または燃料電池の残発電時間）を管理することが重要になる。
【０００４】
特許文献１では、燃料カートリッジに、燃料管理データを格納することができる情報記憶素子を実装させて、この素子により燃料の残量を把握しており、残量が閾値未満の場合には警告が表示される。特許文献２では、燃料カートリッジが、燃料の残量に関する情報などが記憶された記憶装置を備えている。そして、制御手段により、記憶装置から読み出した残量値と流量計の測定値から算出される燃料消費量とから、現時点での残存量が把握される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４２１３７号公報
【特許文献２】特開２００６−９２９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料カートリッジは通常消耗品であり、使い捨てされることも多い。特許文献１および２のように、燃料カートリッジが燃料の残量に関するデータを記憶する記憶装置を装備する場合、カートリッジのコスト高を招く。
【０００７】
本発明の目的は、低コストで、燃料電池の残発電時間または燃料の残存量を把握することができる燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面は、燃料電池と、
前記燃料電池に供給する燃料を収容する燃料カートリッジと、
前記燃料カートリッジに収容された前記燃料の量を入力する入力装置と、
前記入力装置で入力された量を記憶する第１領域を備える記憶部と、
前記量と、前記燃料カートリッジから前記燃料電池への前記燃料の供給量または前記燃料電池による前記燃料の消費量とに基づいて、前記燃料電池の残発電時間または前記燃料の残存量を計算する演算部と、を備える燃料電池システムに関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストで、燃料電池の残発電時間または燃料の残存量を把握することができる。よって、燃料の枯渇に伴うトラブルを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の燃料カートリッジ１３を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１の燃料電池システムおける制御の流れを示すフロー図である。
【図４】図１の燃料電池１１に含まれるセル（単セル）の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［燃料電池システム］
本発明の一実施形態に係る燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池に供給する燃料を収容する燃料カートリッジと、燃料カートリッジに収容された燃料の量を入力する入力装置と、入力装置で入力された量を記憶する第１領域を備える記憶部と、燃料電池の残発電時間または燃料の残存量を計算する演算部と、を備える。演算部は、前記の量と、燃料カートリッジから燃料電池への燃料の供給量または燃料電池による燃料の消費量とに基づいて、燃料電池の残発電時間または燃料の残存量を計算する。
【００１２】
本実施形態に係る燃料電池システムは、燃料カートリッジ内の燃料の量を入力する入力装置を備えており、入力装置は、燃料カートリッジとは別体である。この入力された量と、燃料電池への燃料の供給量または燃料電池による燃料の消費量とから、燃料電池の残発電時間または燃料の残存量を計算することができる。つまり、燃料カートリッジ内の燃料の量（燃料電池と接続する際のカートリッジ内の燃料量（初期量））をユーザが入力することができ、入力された量と燃料電池への燃料の供給量または燃料の消費量に基づいて燃料電池の残発電時間または燃料の残存量を把握することができる。燃料カートリッジに残量を検知するセンサや残量を記憶させる記憶装置などの高機能な装置、これらの装置とホストコンピュータとの間の通信手段などを装備する必要がない。すなわち、ユーザの入力という簡便な手段を利用することができるとともに、上記のような装備が必要ないため、燃料カートリッジおよび燃料電池システムに要するコストを低減できる。よって、低コストで、燃料の枯渇に伴うトラブルを効果的に防ぐことができる。
【００１３】
また、燃料カートリッジに燃料を継ぎ足して用いる場合、燃料電池システムに様々な容積の燃料カートリッジを利用できる場合などにも、より正確に残発電時間（または燃料の残存量）を把握することができる。通常発電時に燃料カートリッジと燃料電池との相対的な位置を変更可能であったり（例えば、燃料カートリッジと燃料電池とを別置きするような場合であったり）、燃料カートリッジと燃料電池との距離が比較的遠かったりするような燃料電池システム（ポータブル型の燃料電池システムなど）にも採用することができ、汎用性が高い。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム（直接酸化型燃料電池）について説明する。図示例の燃料電池システム１０は、ＤＭＦＣである燃料電池１１を含む燃料電池システム本体（システム本体）１９と、燃料電池１１に供給される燃料を収容する燃料カートリッジ（または燃料タンク）１３とを備えている。図１に示されるように、システム本体１９と燃料カートリッジ１３とは別体である。
【００１５】
システム本体１９は、燃料電池１１と、燃料電池１１に燃料を循環させるための循環タンク１６および循環ポンプ１２と、燃料カートリッジ１３から液体燃料２０を供給するための燃料ポンプ１４と、燃料電池に酸化剤（空気）を供給するための空気ポンプ１５と、システム本体１９の動作を制御する制御部１７とを備えている。図示例のシステム本体１９は、さらに、燃料電池１１の出力電力を直流に変換して外部に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１８を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は制御部１７により制御してもよい。必要に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の出力側に、燃料電池１１の発電電力を蓄電する二次電池（図示せず）を接続してもよい。このような二次電池もシステム１０に含めてもよい。
【００１６】
燃料カートリッジ１３は、チューブなどの供給ラインを介して燃料ポンプ１４に接続されている。燃料カートリッジ１３はチューブに対して着脱可能であり、チューブは燃料ポンプ１４に対して着脱可能であってもよい。燃料カートリッジ１３が空になると別の新しい燃料カートリッジ１３に交換できる。燃料ポンプ１４は、燃料カートリッジ１３からその内部に収容された液体燃料２０を、循環ポンプ１２の吸込側に供給する。そして、液体燃料は、循環ポンプ１２により燃料電池１１の燃料入口に供給される。一方、燃料電池１１の酸化剤入口には、空気ポンプ１５により空気が供給される。なお、燃料カートリッジ１３は、燃料の残量を把握するための記憶装置を有する必要がない。
【００１７】
燃料電池１１では、供給された燃料および空気を用いて発電が行われ、その結果、燃料出口から未使用燃料および二酸化炭素が排出され、酸化剤出口から、未消費酸化剤および反応生成水が排出される。循環タンク１６は、燃料電池１１の燃料出口と、循環ポンプ１２の吸込側とに接続しており、燃料出口からの排出物から未使用燃料を分離して、循環ポンプ１２を介して燃料電池１１に再供給する。従って、燃料カートリッジ１３から供給されるフレッシュな燃料は、循環タンク１６から供給される未使用燃料とともに燃料電池１１に供給される。
【００１８】
循環タンク１６は、燃料電池１１の酸化剤出口にも接続しており、燃料電池１１から排出された二酸化炭素の一部は、例えば循環タンク１６が具備する気液分離膜（図示せず）を介して外部に放出される。
なお、循環ポンプ１２、燃料カートリッジ１３、および燃料ポンプ１４は、燃料供給部を構成し、空気ポンプ１５は、酸化剤供給部を構成している。
【００１９】
制御部１７は、燃料カートリッジ１３に収容された燃料の量（初期量）を入力する入力装置１７ａと、入力装置１７ａに入力された燃料の初期量を記憶する第１領域（図示せず）を備える記憶部１７ｂと、記憶部１７ｂに記憶された燃料の初期量とその他の情報から燃料電池の残発電時間（または燃料の残存量）を計算する演算部１７ｃとを備えている。制御部１７には、入力装置１７ａ、記憶部１７ｂ、および演算部１７ｃなどを備えたマイクロコンピュータなどが用いられる。制御部１７は、必要に応じて、記憶部１７ｂおよび／または演算部１７ｃからの情報を信号として出力するための出力部１７ｄを備えていてもよい。
【００２０】
ユーザは、燃料電池システム１０にセットする燃料カートリッジ１３内の燃料の初期量を見積もり、この初期量を制御部１７の入力装置１７ａに入力する。初期量は、ユーザが目視で見積もったおおよその値とすることができ、燃料の体積であってもよく、例えば、燃料カートリッジ１３の容積の２５体積％、５０体積％、７５体積％、または１００体積％などと燃料カートリッジ１３の容積に対する比率を入力してもよい。入力装置１７ａは、燃料電池システム１０にセットする燃料カートリッジ１３の容積を入力可能であってもよい。
【００２１】
記憶部１７ｂには、入力装置１７ａで入力した燃料の初期量以外にも、燃料電池システム１０の制御に必要な各種データが記憶されている。記憶部１７ｂは、そのデータの種類に応じて、第１領域以外に各データを格納する複数の領域を備えていてもよい。また、演算部１７ｃで演算された値を、必要に応じて記憶部１７ｂに格納してもよい。
【００２２】
制御部１７は、循環ポンプ１２、燃料ポンプ１４および空気ポンプ１５のオンオフ、出力（または流量）などを制御することができる。
循環ポンプ１２および燃料ポンプ１４により供給される燃料の流量に関する情報を演算部１７ｃに送り、演算部１７ｃで燃料電池への燃料の供給量（流量）を算出してもよい。また、ポンプ１２および１４により供給される燃料の流量、循環タンク１６内の燃料の濃度などに関する情報を演算部１７ｃに送り、演算部１７ｃで燃料電池による燃料の消費量を算出してもよい。
【００２３】
循環ポンプ１２および燃料ポンプ１４のそれぞれは、非容積型ポンプなどでもよいが、容積型ポンプ（容積ポンプ）を用いることが好ましい。容積ポンプを用いる場合、演算部１７ｃに送られたポンプの出力（具体的には、ポンプの回転運動や往復運動の回数）に関する情報に基づいて、演算部１７ｃで、燃料の流量や燃料電池１１への燃料の供給量を算出することもできる。
【００２４】
演算部１７ｃでは、入力装置１７ａに入力され、かつ記憶部１７ｂに記憶された燃料の初期量と、燃料電池への燃料の供給量または燃料電池による燃料の消費量とに基づいて、発電時における燃料カートリッジ１３における燃料の残存量または燃料電池１１の残発電時間を算出する。残発電時間は、燃料カートリッジ１３における燃料の残存量を算出し、この残存量に基づいて算出してもよい。残発電時間は、発電時の燃料カートリッジ１３における燃料の残存量と、燃料電池１１への燃料の供給量（または燃料電池１１による燃料の消費量）とから算出することができる。なお、燃料電池１１への燃料の供給量は、循環ポンプ１２の出力（または流量）で判断してもよく、燃料ポンプ１４の出力（または流量）で判断してもよい。
【００２５】
演算部１７ｃによる燃料の残存量または残発電時間の計算は、連続的に行ってもよく、所定の時間的間隔をおいて（例えば、１０分間隔で）断続的に行ってもよい。これに準じて、燃料電池１１への燃料の供給量または燃料電池１１による燃料の消費量も、連続的に測定してもよく、断続的に測定（または算出）してもよい。
【００２６】
演算部１７ｃで算出された燃料電池１１の残発電時間または燃料カートリッジ１３の燃料残存量に関する情報（または信号）は出力部に送信され、出力部から出力される。出力部から出力される情報（または信号）は、必要に応じて、液晶パネルなどの表示部（図示せず）に表示してもよい。記憶部１７ｂに、燃料電池１１の発電を停止すべき燃料の残存量（または残発電時間）の閾値を記憶させておき、この閾値と演算部１７ｃで算出された値とを、比較部（図示せず）などで比較し、算出値が閾値以下になったときに警告を発してもよい。例えば、表示部に警告を表示したり、警告音を発したりしてもよい。また、算出値が閾値以下になったときに、燃料電池１１への燃料および酸化剤の供給を停止するようにポンプ１２、１４および／または１５を停止したり、燃料電池１１を停止させたりしてもよい。燃料電池システム１０は、さらに、上記のような表示部および／または比較部を含んでもよい。
【００２７】
本実施形態では、入力装置１７ａに、ユーザが燃料カートリッジ１３中の燃料の量（初期量）を入力するという簡単な作業を行うことで、燃料電池１１の残発電時間または燃料カートリッジ１３の燃料の残存量を容易に把握することができる。そのため、従来のように燃料カートリッジ自体に燃料の残存量を把握できる記憶装置などを設ける必要がなく、低コスト化が可能である。
【００２８】
制御部１７は、通常、システム本体１９に付属して設置されており、システム本体１９の制御部１７を直接操作（例えば、入力装置１７ａに入力）してもよいが、リモートコントローラなどにより制御部１７を遠隔操作することもできる。例えば、リモートコントローラで入力モードを呼び出し、燃料カートリッジ１３の燃料の初期量を入力し、入力した情報（または信号）をシステム本体１９の制御部１７に送信して、システム本体１９の入力装置１７ａに入力してもよい。リモートコントローラには液晶パネルが設けられていてもよく、この液晶パネルに燃料電池１１の残発電時間や燃料の残存量、もしくはこれらが閾値以下になった場合の警告などを表示させてもよい。燃料電池システム１０は、このようなリモートコントローラを含んでもよい。
【００２９】
図２は、図１における燃料カートリッジ１３を概略的に示す斜視図である。
燃料カートリッジ１３は、燃料２０と、燃料２０を収容する容器本体１３ａと、容器本体１３ａに形成され、チューブなどの供給ライン２３を取り付け可能な開口部（第１開口部）１３ｂとを備えている。第１開口部１３ｂには、キャップ１３ｃが取り付けられており、キャップ１３ｃは、システム本体１９にセットする前は燃料２０が漏れないように閉めた状態となっている。キャップ１３ｃは、システム本体１９に燃料カートリッジ１３をセットする際には、キャップ１３ｃに供給ライン２３の一方の端部（例えば、端部に配されたプラグなど）を差し込んで、燃料２０を燃料ポンプ１４へ流すことができる構造を有していてもよい。燃料カートリッジ１３は必要に応じて、燃料を充填または補充するための開口部（第２開口部）１３ｄおよび／または空気抜き口（図示せず）などを有していてもよい。第２開口部には燃料の漏れを防ぐためのキャップ１３ｅが装着されていてもよい。
【００３０】
燃料カートリッジ１３は、収容された燃料２０の量を見積もることができる手段、例えば、目盛り２１を備えていてもよい。図示例において、目盛り２１は、燃料カートリッジ１３の透明または半透明の容器本体１３ａの壁面に設けられている。目盛り２１は、内部の燃料の量を把握することができればよく、例えば、容器本体の壁面に透明または半透明の窓部を形成し、この窓部またはその周辺に設けてもよい。目盛りは、燃料の体積、およびカートリッジの容積に対する比率のどちらであってもよい。
【００３１】
燃料カートリッジ１３の容積は、燃料電池１１の用途に応じて適宜選択できる。燃料カートリッジ１３の容積は、１Ｌよりも小さなものであってもよく、１Ｌ以上、例えば、３Ｌ以上（３〜１０Ｌなど）または５Ｌ以上（５〜１０Ｌなど）などであってもよい。特に、３Ｌ以上の大きな容積の燃料カートリッジを用いる場合には、システム本体と燃料カートリッジとを一体化しにくい。そのため、通常発電時において、燃料電池と燃料カートリッジとの相対的な位置が変更可能であるようなタイプの燃料電池システムを構成することが好ましい。このような燃料電池システムでは、燃料カートリッジに記憶装置などを設けると制御に配線や通信が必要となり、燃料カートリッジを着脱する場合を除いて、通常発電時には燃料カートリッジと燃料電池との相対的位置を変更し難い。本実施形態では、上記のような入力装置１７ａを用いるため、このようなタイプの燃料電池システムに特に適している。
【００３２】
燃料カートリッジ１３の容器本体の材料としては、耐メタノール性を有する樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンや、オレフィンと他のモノマーとの共重合体）、ガラス、耐腐食性を有する金属（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１４、ＳＵＳ３０４）などを用いることができる。燃料カートリッジ１３の開口部には、カートリッジの不使用時にはキャップが装着されており、キャップにも容器本体と同様の材料を用いることができる。容器本体は、液体燃料２０に溶出する成分（例えば樹脂に添加される可塑剤）を含まないことが望ましい。
【００３３】
図３は、図１の燃料電池システムにおける制御の概略的な流れを示すフロー図である。ただし、燃料電池システムにおける制御方法は、以下の例に限定されない。
図示例では、まず、燃料カートリッジ１３を燃料電池システム１０と接続し、システム本体１９のメインスイッチをオンにすることにより、燃料電池システム１０の稼動を開始する。ユーザは、燃料カートリッジ１３の目盛りなどから内部に収容された燃料の量（初期量）Ｑｉを確認し、システム本体１９の入力装置１７ａに入力する（ＳＴ１）。これにより、燃料電池１１の運転が開始される。入力された燃料の量Ｑｉは、記憶部１７ｂに記憶される。なお、入力装置１７ａへの入力後、燃料電池１１の運転を開始するスイッチをオンにすることにより、燃料電池１１を作動させてもよい。
【００３４】
次いで、燃料電池１１を所定期間（ΔＴ）運転したときの燃料カートリッジ１３から燃料電池１１への燃料の供給量（ΔＱ）を、演算部１７ｃにて、例えば、燃料ポンプ１２の流量などから算出する（ＳＴ２）。そして、算出したΔＱと、記憶部１７ｂから呼び出した燃料の量Ｑｉとから、燃料カートリッジ１３における燃料の残存量Ｑｒを演算部１７ｃで算出する（ＳＴ３）。なお、必要に応じて、算出したΔＱは記憶部１７ｂに一旦記憶させてもよい。この場合、残存量Ｑｒを算出する際に、ΔＱを記憶部１７ｂから呼び出せばよい。
【００３５】
このようにして算出された残存量Ｑｒを予め記憶部１７ｂに記憶させておいた閾値（例えば、運転を停止する燃料残存量の閾値）と比較し（ＳＴ４）、残存量Ｑｒが閾値以下となった場合には、燃料電池１１の運転を停止させる。残存量Ｑｒが閾値よりも大きかった場合、ＳＴ２に戻って、演算部１７ｃで再び燃料の供給量ΔＱを算出し、次いでＳＴ３で燃料の残存量Ｑｒを算出し、ＳＴ４で算出された残存量Ｑｒと閾値とを比較する。ＳＴ２からＳＴ４の工程は、残存量Ｑｒが閾値以下となるまで繰り返される。
【００３６】
燃料電池１１は、一般に、２以上のセルを電気的に直列に接続するように積層したスタックを含んでいる。以下に、図４を参照しながらセルについてより詳細に説明する。ただし、セルは下記に限定されるものではない。
図４は、燃料電池１１を構成するセル（単セル）の概略断面図である。セル７０は、アノード３０、カソード３２、およびアノード３０とカソード３２との間に介在する電解質膜３４を含む膜電極接合体（ＭＥＡ）３６を有する。ＭＥＡ３６の一方の側面には、アノード３０を封止するようにガスケット３８が配置され、他方の側面には、カソード３２を封止するようにガスケット４０が配置されている。
【００３７】
ＭＥＡ３６は、アノード側セパレータ４２およびカソード側セパレータ４４に挟持されている。アノード側セパレータ４２は、アノード３０に接し、カソード側セパレータ４４は、カソード３２に接している。アノード側セパレータ４２は、アノード３０に燃料を供給する燃料流路４６を有する。燃料流路４６は、燃料が流入するアノード入口と、反応で生成したＣＯ2や未使用の燃料などを排出するアノード排出口を有する。
【００３８】
カソード側セパレータ４４は、カソード３２に酸化剤を供給する酸化剤流路４８を有する。酸化剤流路４８は、酸化剤が流入するカソード入口と、反応で生成した水や未使用の酸化剤などを排出するカソード排出口を有する。アノード側セパレータ４２およびカソード側セパレータ４４の上には、それぞれ、集電板５０よび５２が配置され、その上にさらに端板５４および５６が配置される。端板５４および５６を互いに締結することで、それらの間にセル７０が保持される。端板５４および５６の外側には、温度調整用のヒーターを積層してもよい。
【００３９】
燃料電池１１には、複数のセル７０を含ませることができる。複数のセル７０を例えば直列に接続して積層することで、燃料電池スタックが構成される。この場合、通常はアノード側セパレータ４２とカソード側セパレータ４４は一体のものとして形成される。すなわち、一枚のセパレータの一方の面がアノード側セパレータとなり、その面に燃料流路４６が形成される。一枚のセパレータの他方の面がカソード側セパレータとなり、その面に酸化剤流路４８が形成される。各セルのアノード入口は、マニホールドを用いる等して通常１つに集約される。アノード排出口、カソード入口およびカソード排出口も同様に、それぞれ集約される。
【００４０】
カソード３２は、電解質膜３４に接するカソード触媒層６２およびカソード側セパレータ４４に接するカソード拡散層６４を含む。カソード拡散層６４は、例えば、カソード触媒層６２に接する導電性撥水層（図示せず）と、カソード側セパレータ４４に接する基材層（図示せず）とを含む。
【００４１】
カソード触媒層６２は、カソード触媒と高分子電解質を含む。カソード触媒としては、触媒活性の高いＰｔなどの貴金属が好ましい。カソード触媒は、そのまま用いてもよいし、担体に担持した形態で用いてもよい。担体としては、電子伝導性および耐酸性の高さから、カーボンブラックなどの炭素材料を用いることが好ましい。高分子電解質としては、プロトン伝導性を有するパーフルオロスルホン酸系高分子材料、炭化水素系高分子材料などを用いることが好ましい。パーフルオロスルホン酸系高分子材料としては、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）などを用いることができる。
【００４２】
アノード３０は、電解質膜３４に接するアノード触媒層５８およびアノード側セパレータ４２に接するアノード拡散層６０を含む。アノード拡散層６０は、例えば、アノード触媒層５８に接する導電性撥水層（図示せず）と、アノード側セパレータ４２に接する基材層（図示せず）とを含む。
【００４３】
アノード触媒層５８は、アノード触媒と高分子電解質を含む。アノード触媒としては、一酸化炭素による触媒の被毒を低減する観点から、ＰｔとＲｕとの合金触媒が好ましい。アノード触媒は、そのまま用いてもよいし、担体に担持した形態で用いてもよい。担体としては、カソード触媒を担持する担体と同様の炭素材料を用いることができる。アノード触媒層５８に含まれる高分子電解質としては、カソード触媒層６２に用いられる材料と同様の材料を用いることができる。
【００４４】
アノード拡散層６０およびカソード拡散層６４に含まれる導電性撥水層は、導電剤と撥水剤を含む。導電性撥水層に含まれる導電剤としては、カーボンブラックなど、燃料電池の分野で常用される材料を特に限定することなく用いることができる。導電性撥水層に含まれる撥水剤は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）など、燃料電池の分野で常用される材料を特に限定することなく用いることができる。
【００４５】
基材層としては、導電性の多孔質材料が用いられる。導電性の多孔質材料としては、カーボンペーパーなど、燃料電池の分野で常用される材料を特に限定することなく用いることができる。これらの多孔質材料は、燃料の拡散性および生成水の排出性などを向上させるために、撥水剤を含んでいてもよい。撥水剤は、導電性撥水層に含まれる撥水剤と同様の材料を用いることができる。
【００４６】
電解質膜３４としては、例えば、従来から用いられているプロトン伝導性高分子膜を特に限定なく使用できる。具体的には、パーフルオロスルホン酸系高分子膜、炭化水素系高分子膜などを好ましく使用できる。パーフルオロスルホン酸系高分子膜としては、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）などが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る燃料電池システムは、携帯電子機器、アウトドアレジャー用電源、非常用バックアップ電源等に適している。
【符号の説明】
【００４８】
１０：燃料電池システム、１１：燃料電池、１２：循環ポンプ、１３：燃料カートリッジ、１４：燃料ポンプ、１５：空気ポンプ、１６：循環タンク、１７：制御部、１７ａ：入力装置、１７ｂ：記憶部、１７ｃ：演算部、１７ｄ：出力部、１８：ＤＣ／ＤＣコンバータ、１９：燃料電池システム本体、２０：燃料
１３ａ：容器本体、１３ｂ：第１開口部、１３ｃ：キャップ、１３ｄ：第２開口部、１３ｅ：キャップ、２１：目盛り、２３：供給ライン（チューブ）
【００４９】
３０：アノード、３２：カソード、３４：電解質膜、３６：ＭＥＡ、３８、４０：ガスケット、４２：アノード側セパレータ、４４：カソード側セパレータ、４６：燃料流路、４８：酸化剤流路、５０：集電板、５４：端板、５８：カソード触媒層、６０：カソード拡散層、６２：アノード触媒層、６４：アノード拡散層、７０：セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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