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CN102203994A - 燃料电池、用于燃料电池中的氧电极和电子装置 - Google Patents

燃料电池、用于燃料电池中的氧电极和电子装置 Download PDF

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CN102203994A CN2009801434791A CN200980143479A CN102203994A CN 102203994 A CN102203994 A CN 102203994A CN 2009801434791 A CN2009801434791 A CN 2009801434791A CN 200980143479 A CN200980143479 A CN 200980143479A CN 102203994 A CN102203994 A CN 102203994A
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Abstract

提供能够改善发电特性的燃料电池以及使用所述燃料电池的电子装置。燃料/电解质流路(30)置于氧电极(20)和燃料电极(10)之间。外部件(24)附着在构成氧电极(20)的一部分的集流器(23)的表面上，并有粘合膜(40A)置于其间。对粘合膜(40A)实施沟槽工艺以在集流器(23)和外部件(24)之间形成空气流路(40)。通过空气流路(40)将空气(氧)供应到氧电极(20)。在集流器(23)的表面上形成对应于空气流路(40)的拒水区(60)。粘合膜(40A)用于将集流器(23)和外部件(24)牢固地粘合在一起，由此保持粘合性并改善排水能力。

Description

燃料电池、用于燃料电池中的氧电极和电子装置
技术领域
本发明涉及燃料电池，例如其中甲醇直接供应到燃料电极进行反应的直接甲醇燃料电池(DMFC；Direct Methanol Fuel Cell)，燃料电池中使用的氧电极以及包括该燃料电池的电子装置。
背景技术
近年来，移动式装置存在随着高性能功率消耗增加的趋势，燃料电池被认为是有希望作为替代锂离子二次电池的电池。根据所用电解质，燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体电解质燃料电池(SOFC)、聚合物电解质燃料电池(PEFC)等。
各种可燃物质如氢气和甲醇可用作燃料电池的燃料。然而，由于对于如氢气的气体燃料需要存储罐等，气体燃料不适合于尺寸减小。同时，液体燃料如甲醇具有易于存储的优点。尤其是，在DMFC中，由于不需要从燃料中提取氢气的转化器，因此简化了结构，具有易于缩减尺寸的优点。
作为DMFC的燃料，甲醇的能量密度理论值为4.8kW/L，其为典型锂离子二次电池能量密度的十倍以上。即，使用甲醇作为燃料的燃料电池具有很大潜力在能量密度方面超过锂离子二次电池。由此，在各种燃料电池中，DMFC最有可能用作移动式装置、电动汽车等的能源。
然而，在使用液体电解质和固体电解质的DMFC中存在共同的问题。首先，产生燃料电池中反应产生的氢离子(质子)与水一起行进到在膜中或电解质溶液中的氧电极，即电渗透的现象。另外，由于在氧电极的反应中产生水，因此水过量并在氧电极侧发生溢流。因此，阻止氧气供应，并且存在发电特性显著劣化的问题。
为抑制溢流，多孔碳材料通常用作氧电极侧上的气体扩散基材。为提高材料的拒水性，使该材料在PTFE(聚四氟乙烯)分散体中浸渍、取出、干燥和烧结以制造PTFE和碳材料的复合物，并且催化剂负载在复合物的表面上。另外，有很多情况下，与这些扩散基材直接接触的隔离器材料是由碳材料形成的，并且可在隔离器中形成的氧气导槽的内表面上进行拒水处理以提高拒水性。
然而，在使用液体电解质和固体电解质的燃料电池的水处理中期望的拒水性的程度、拒水性的结构等受燃料电池的运行条件等影响，因此最佳气体扩散基材和最佳拒水结构取决于燃料电池本身。
因此，已经提出具有如下结构的燃料电池：其中形成氧气流经的氧气导槽，所述氧气导槽从气体入口到气体出口逐渐加深，并且产生的过量的水例如冷凝水通过利用倾斜的氧气导槽排出(例如专利文件1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利公布特開昭62-204442
专利文献2：日本专利No.3066088
专利文献3：审查专利公布特公昭54-7458
专利文献4：日本未审查专利公布No.2006-281751
专利文献5：日本未审查专利公布No.2003-72244
专利文献6：日本未审查专利公布No.2003-182237
专利文献7：日本未审查专利公布No.2005-125726
专利文献8：日本未审查专利公布No.2005-129192
发明内容
然而，并不是说在通过氧气导槽的倾斜排出产生的水的方法中排出过量水如冷凝水的能力是足够的。结果，不能充分改善溢流状态，并且抑制了向氧电极的氧气供应。因此，存在发电特性显著劣化的问题。
针对以上问题，本发明的第一目的是提供能够改善发电特性的燃料电池以及使用所述燃料电池的电子装置。
本发明的第二目的是提供适合所述燃料电池的氧电极。
根据本发明一个实施方案的燃料电池包括氧电极、燃料电极和空气流路形成部件。氧电极包括互相相对的第一面和第二面，并且在第一面侧设置有集流器。空气流路形成部件与集流器一起形成空气流路。在集流器的表面上，设置有对应于至少部分空气流路的拒水区。燃料电极置于氧电极的第二面侧上。
根据本发明的一个实施方案的氧电极具有包括置于催化剂层上的集流器并且在二者之间的扩散层的结构。在集流器的表面上，提供空气流路形成部件，并形成空气流路。在集流器的表面上，在对应于至少一部分空气流路的位置中包含拒水区。
根据本发明的一个实施方案的电子装置包括上述燃料电池。
在根据本发明的实施方案的燃料电池和电子装置中，在氧电极中产生的水通过集流器上设置的拒水区进行防水，并且充分排放。
在根据本发明的实施方案的燃料电池和电子装置中，由于拒水区设置在氧电极的集流器上，可以改善氧电极中产生的水的排放能力。并且，与拒水区(拒水层)设置在整个集流器表面上的情况相比，由于在除了集流器上的空气流路之外的区域中不设置拒水区，因此在阻止空气泄漏的同时可以进一步改善排水能力。因此可以抑制氧电极中的溢流，并且改善发电特性。
附图说明
[图1]图1是说明根据本发明一个实施方案的燃料电池的结构的截面图。
[图2]图2是说明构成图1中所示的燃料电池的氧电极的拒水区和集流器的放大立体图。
[图3]图3是说明包括图1所示的燃料电池的燃料电池系统的图示结构的图。
[图4]图4是设置有拒水区的燃料电池的特性图。
[图5]图5说明存在或不存在拒水区时燃料电池的长期特性。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方案。
[燃料电池的结构实例]
图1说明根据本发明一个实施方案的燃料电池110的截面结构。燃料电池110是所谓的直接甲醇流基燃料电池(DMFFC)，其具有其中燃料电极10和氧电极20相对布置的结构。图2立体分解了图1的扩散层22、集流器23、粘合膜40A和拒水区60。
供应空气即氧的空气流路40设置在氧电极20的表面(第一面)上。同时，在氧电极20的后表面(第二面)侧，在氧电极20和燃料电极10之间设置燃料和电解质的混合溶液流经的燃料/电解质流路30。外部件14和24分别设置在燃料电极10和氧电极20的外侧上。
在燃料电极10中，扩散层12和催化剂层11以此顺序堆叠在集流器13上。同样，氧电极20具有其中扩散层22和催化剂层21以此顺序堆叠在集流器23上的结构。催化剂层11和催化剂层21面向燃料/电解质流路30。
设置在氧电极20中的功能层51具有阻止氧电极20中由于燃料穿越产生的过电压的功能(过电压抑制层)，同时保持燃料/电解质溶液和催化剂层21之间的离子通路。另外，功能层51抑制氧电极20的溢流(溢流抑制层)，并且是抑制由于催化剂层21和电解质溶液之间的直接接触而产生的氧电极20的例如碎裂和孔洞的劣化的抑制劣化层。通过提供功能层51，可以缓和或防止氧电极20的燃料穿越和溢流状态。
功能层51由例如多孔材料构成。通过多孔材料中的小孔，可以确保含有燃料的电解质溶液和催化剂层21之间的离子通路。多孔材料的具体例子包括金属、碳、树脂(例如聚亚酰胺)、陶瓷，或者可以使用由多种这些材料形成的混合层。树脂是否具有拒水性或亲水性不成为问题。功能层51的厚度为例如约1μm至100μm，但是期望尽可能地薄。
功能层51的小孔优选具有例如纳米级至微米级的直径，但是直径没有特别限定。
另外，功能层51可由离子导体例如质子导体构成。质子导体的实例包括聚全氟烷基磺酸树脂(“Nafion(注册商标)”，E.I.du Pont de Nemours and Company制造)、聚苯乙烯磺酸、富勒烯基导体、固体酸或其他具有质子导电性的树脂。
扩散层12和22是例如由碳布、碳纸或碳片构成。扩散层12和22期望通过聚四氟乙烯(PTFE)等进行拒水处理。然而，扩散层12和22不是必须提供的，催化剂层11和21可直接形成在集流器13和23上。
作为催化剂，催化剂层11和21包括例如作为单质的金属如钯(Pd)、铂(Pt)、铱(Ir)、铑(Rh)和钌(Ru)以及这些物质的合金、有机络合物、氧等。
除了上述催化剂，催化剂层11和21中可包含质子导体和粘合剂。质子导体的实例包括上述聚全氟烷基磺酸树脂(“Nafion(注册商标)”，E.I.du Pont de Nemours and Company制造)或其他具有质子导电性的树脂。加入粘合剂以保持催化剂层11和21的强度和柔韧性，粘合剂的实例包括树脂如聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)。
集流器13由例如具有导电性的板状部件或多孔材料构成，尤其是钛(Ti)网、钛板等。
集流器23是由例如，其中在钛(Ti)网、钛板等上进行冲孔工艺的多孔材料构成。这是由于空气(氧)是氧电极20中进行反应必需的，并且空气必须穿过氧电极20。因此，构成氧电极20的集流器23、扩散层22和催化剂层21优选多孔材料。另外，集流器23的材料不限于钛，也可以使用其他金属。
在集流器23的空气流路40侧面上，拒水处理在空气流经的流路部分上进行，并且拒水处理不在空气不流经的部分上进行(树脂膜流路和集流器的接触区域＝肋状物等)。即，拒水区60沿着空气流路40在集流器23的表面上形成。拒水区60优选在对应于空气流路40的整个区域中形成，但是可以选择性地形成。
外部件14和24各自为例如1mm厚，并且由通常可用的例如包括钛(Ti)板等的金属板和树脂板的材料构成，但是材料没有特别限定。另外，外部件14和24的厚度期望尽可能地薄。另外，外部材料可用于集流器13和23。
在燃料/电解质流路30中，例如，通过加工树脂片30A形成细小流路，燃料/电解质流路30连接到面对氧电极20的燃料电极10的一个侧上。含燃料和电解质的流体，例如甲醇和磺酸的混合溶液通过通孔50A和通孔50B从设置在外部件14中的燃料/电解质入口14A和燃料/电解质出口14B供应到燃料/电解质流路30。另外，流路的数量和形状没有限制，流路的形状可为例如蛇形或平行形状。另外，流路的宽度、高度和长度没有特定限制，但是期望尽可能地小。混合状态的燃料和电解质可流经燃料/电解质流路30内部，或者分层的燃料和电解质溶液可流经燃料/电解质流路30内部。
空气流路40由例如粘合膜40A(空气流路形成部件)形成。在该实施方案中，通过使用粘合膜40A在集流器23上获得强粘性。空气通过自然通风或者使用风扇、泵、鼓风机等强制供应方法，通过通孔50C和通孔50D从设置在外部件24中的空气入口24A和空气出口24B供应到空气流路40。像燃料/电解质流路30一样，空气流路40没有结构限制。
可以如下所述制造上述燃料电池110。
[燃料电池的制造方法的实施例]
首先，作为催化剂，例如，含预定比例的铂(Pt)和钌(Ru)的合金与聚全氟烷基磺酸树脂(“Nafion(注册商标)”，E.I.du Pont de Nemours and Company制造)以预定比例混合，从而形成燃料电极10的催化剂层11。该催化剂层11通过热压结合到由上述材料制成的扩散层12上。然后，利用热熔粘合剂或粘合树脂片，通过热压将扩散层12和催化剂层11结合到由上述材料制成的集流器13的一个表面上，由此形成燃料电极10。另外，催化剂层11可直接形成在集流器13上，而不形成上述扩散层12。
另外，作为催化剂，以预定比例混合碳载铂(Pt)和聚全氟烷基磺酸树脂(“Nafion(注册商标)”，E.I.du Pont de Nemours and Company制造)的分散溶液，从而形成氧电极20的催化剂层21。该催化剂层21通过热压结合到由上述材料制成的扩散层22上。然后，由上述材料制成的功能层51形成在其上没有形成扩散层22的催化剂层21的面上。另外，由上述材料形成的集流器23通过热压结合到扩散层22上，而拒水区60在位于扩散层22的对侧的集流器23上形成为其中空气穿过的流路形状。同时，在制备粘合膜40A之后，空气流路40在粘合膜40A中形成，空气流路40通过热压结合在其中形成拒水区60的集流器23的表面上。
然后，制备粘合树脂片30A，在树脂片中形成流路以形成燃料/电解质流路30，并且燃料/电解质流路30通过热压结合在面对氧电极20的燃料电极10的表面上。
然后，制造由上述材料制成的外部件14和24。外部件14例如设置有由树脂接头制成的燃料/电解质入口14A和燃料/电解质出口14B、以及通孔50A和50B，并且外部件24例如设置有由树脂接头制成的空气入口24A和空气出口24B以及通孔50C和50D。
然后，氧电极20结合在其上进行了热压结合的燃料/电解质流路30上，并且容纳在外部件14和24中。因此，完成了图1和2中所示的燃料电池110。
然后，将描述上述燃料电池110的操作和效果。
当燃料和电解质通过燃料电池110中的燃料/电解质流路30供应到燃料电极10时，通过反应产生质子和电子。质子经过燃料/电解质流路30行进到氧电极20，并且与电子和氧反应产生水。燃料电极10、氧电极20和整个燃料电池110中产生的反应由式1-3表示。因此，作为燃料的甲醇的部分化学能转化为电能，并作为电力提取出来。另外，燃料电极10中产生的二氧化碳和氧电极20中产生的水流出至燃料/电解质流路30，并被提取。
燃料电极10：CH3OH+H2O→CO2+6e-+6H+    …(1)
氧电极20：(3/2)O2+6e-+6H+→3H2O  …(2)
整个燃料电池110：CH3OH+(3/2)O2→CO2+2H2O  …(3)
在该实施方案中，由于沿着空气流路40进行了拒水处理的拒水区60设置在空气流过的集流器23的面上，流经空气流路40的水被排出而不流回燃料/电解质流路30。另外，流经空气流路40的水由于拒水处理而呈珠状，因此其有效地从燃料电池110排放到外部。
另外，拒水处理仅沿着空气流路40在部分集流器23上进行，所以利用粘合膜40A形成的空气流路40强结合在集流器23上。因此，空气流均匀化，形成没有空气泄漏的空气流路40，并且进一步改善了氧侧产生的水的排放能力。
如上所述，在该实施方案中，由于拒水区60沿着空气流路40在面对空气流路40侧的集流器23上形成，可以改善氧电极20中产生水的排放能力。另外，由于拒水处理仅沿着空气流路40在部分集流器23上进行，保持了集流器23和空气流路40的粘合性，并且氧电极侧产生的水的排放能力也显著提高。因此，可以抑制氧电极20中的溢流，并且改善发电特性。
应用实例
下面将描述上述燃料电池110的应用实例。
[燃料电池系统的结构实例]
图3说明具有包括本发明燃料电池110的燃料电池系统的电子装置的示意结构。电子装置为例如移动式装置例如移动电话和PDA(个人数码助理)，或者笔记本PC(个人电脑)，包括燃料电池系统1和由燃料电池系统1产生的电能驱动的外部电路(负载)2。
燃料电池系统1包括例如燃料电池110、测量燃料电池110的驱动条件的测量部分120和基于测量部分120的测量结果确定燃料电池110的驱动条件的控制部分130。另外，燃料电池系统1包括向燃料电池110供应含燃料和电解质的流体的燃料/电解质供应部分140，和例如仅将诸如甲醇的燃料供应到燃料/电解质储存部分141的燃料供应部分150。另外，燃料电池110中的燃料/电解质流路30通过设置在外部件14中的燃料/电解质入口14A和燃料/电解质出口14B连接到燃料/电解质供应部分140，流体从燃料/电解质供应部分140供应到燃料/电解质流路30。
测量部分120测量燃料电池110的运行电压和运行电流，并且包括例如测量燃料电池110的运行电压的电压测量电路121，测量运行电流的电流测量电路122和将获得的测量结果传输到控制部分130的通信线路123。
基于测量部分120的测量结果，控制部分130控制作为燃料电池110的驱动条件的燃料/电解质供应参数和燃料供应参数，并包括例如计算部分131、存储部分132、通信部分133和通信线路134。此处，燃料/电解质供应参数包括例如含燃料/电解质的流体的供应流速。燃料供应参数包括例如含燃料的供应流速和供应量，并且可根据需要包括供应浓度。控制部分130可由例如微电脑构成。
计算部分131由测量部分120获得测量结果计算燃料电池110的输出，并且设定燃料/电解质供应参数和燃料供应参数。具体地，计算部分131对从输入到存储部分132的许多测量结果以规则的间隔取样的阳极电位、阴极电位、输出电压和输出电流求平均值，来计算平均阳极电位、平均阴极电位、平均输出电压和平均输出电流，将计算结果输入到存储部分132，然后相对地比较存储在存储部分132中的各平均值以确定燃料/电解质供应参数和燃料供应参数。
存储部分132存储由测量部分120传输的各种测量值，通过计算部分131计算的各种平均值等等。
通信部分133具有通过通信线路123接收来自测量部分120的测量结果并将所述测量结果输入到存储部分132的功能，以及通过通信线路134分别输出信号以对燃料/电解质供应部分140设定燃料/电解质供应参数和输出信号以对燃料供应部分150设定燃料供应参数的功能。
燃料/电解质供应部分140包括燃料/电解质储存部分141、燃料/电解质供应调整部分142和燃料/电解质供应线路143。燃料/电解质储存部分141储存流体并由例如罐或筒构成。燃料/电解质供应调整部分142调整流体的供应流速。尽管燃料/电解质供应调整部分142没有特别限定，只要其可由控制部分130的信号驱动即可，但是燃料/电解质供应调整部分142优选由例如由电机或压电元件驱动的球管或者电磁泵构成。
燃料供应部分150包括燃料储存部分151、燃料供应调整部分152和燃料供应线路153。燃料储存部分151仅储存燃料例如甲醇，由例如罐或筒构成。燃料供应调整部分152调整燃料的供应流速和供应量。尽管燃料供应调整部分152没有特别限定，只要其可由控制部分130的信号驱动即可，但是燃料供应调整部分152优选由例如由电机或压电元件驱动的球管或者电磁泵构成。另外，燃料供应部分150可包括调整燃料的供应浓度的浓度调整部分(图中未示出)。在纯(99.9％)甲醇用作燃料的情况下浓度调整部分可以忽略，并可以进一步进行尺寸缩减。
另外，上述燃料电池系统1可如下述制造。
[燃料电池系统制造方法的实施例]
例如，上述燃料电池110安装在包括具有上述结构的测量部分120、控制部分130、燃料/电解质供应部分140和燃料供应部分150的系统中，燃料/电解质入口14A和燃料/电解质出口14B以及燃料供应部分150例如与由硅胶管制成的燃料供应线路153连接，而燃料/电解质入口14A和燃料/电解质出口14B以及燃料/电解质供应部分140例如与由硅胶管制成的燃料/电解质供应线路143连接，因此完成了图3中所示的燃料电池系统1。
在这种燃料电池系统1中，当含有燃料和电解质的流体从燃料/电解质供应部分140供应到燃料电池110时，从燃料电池110提取电力，驱动外部电路2。在燃料电池110运行过程中用测量部分120测量燃料电池110的运行电压和运行电流，作为燃料电池110的工作条件的上述燃料/电解质供应参数和上述燃料供应参数通过基于测量结果的控制部分130控制。测量部分120的测量和控制部分130的参数控制频繁重复，流体和燃料的供应状态根据燃料电池110的特性变量达到最优化。
(实施例)
下面，将描述表现上述燃料电池110和包括所述燃料电池110的燃料电池系统1的效果的实施例。
以与上述实施方案相同的方式，制造图1所示的燃料电池110。首先，作为催化剂，将含预定比例的铂(Pt)和钌(Ru)的合金与聚全氟烷基磺酸树脂(“Nafion(注册商标)”，E.I.du Pont de Nemours and Company制造)以预定比例混合，从而形成燃料电极10的催化剂层11。该催化剂层11通过热压10分钟结合到由上述材料制成的扩散层12(E-TEK Electronics Manufactory Ltd.制造的HT-2500)上，条件为温度150℃和压力249kPa。另外，由上述材料制成的集流器13通过利用热熔粘合剂或粘合树脂片的热压进行结合，由此形成燃料电极10。
另外，作为催化剂，将碳载铂(Pt)和聚全氟烷基磺酸树脂(“Nafion(注册商标)”，E.I.du Pont de Nemours and Company制造)的分散溶液以预定比例混合，从而形成氧电极20的催化剂层21。该催化剂层21以与燃料电极10的催化剂层11相同的方式通过热压结合到由上述材料制成的扩散层22(E-TEK Electronics Manufactory Ltd.制造的HT-2500)上。此外，由上述材料形成的集流器23以与燃料电极10的集流器13相同的方法通过热压结合，由此形成氧电极20。
厚度为200μm的钛网(SW＝0.5，LW＝1.0)用作集流器23，在制造氧电极20之前在钛网的一面上形成拒水区60。即PTFE分散溶液(Asahi Glass Co.，Ltd，AD938L)以任意图案喷到与空气接触的钛网的面上。然后，在室温下干燥，在370℃温度条件下下烧制2小时。从而在与空气接触的钛网的一个面上形成拒水区60。
以任意形状(形状对应于拒水区60)加工的粘合树脂膜结合到与空气接触的氧电极20的面上，从而形成空气流路40。Pylarux(E.I.du Pont de Nemours and Company制造)用作粘合树脂膜，热压结合在150℃和0.25kN下进行3分钟。
然后，制备粘合树脂片，流路形成于树脂片中，通过热压将燃料/电解质流路结合到燃料电极10和空气电极20之间。
然后，制造由上述材料制成的外部件14和24，由例如树脂接头制成的空气入口24A和空气出口24B设置在外部件24中。由例如树脂接头制成的燃料/电解质入口14A和燃料/电解质出口14B设置在外部件14中。然后，燃料/电极流路30布置在燃料电极10和氧电极20之间，而燃料电极10和氧电极20容纳在外部件14和24中。
燃料电池110安装在包括具有上述结构的测量部分120、控制部分130、电解质供应部分140和燃料供应部分150的系统中，由此构成图3中所述的燃料电池系统1。此时，燃料/电解质供应调整部分142和燃料供应调整部分152由隔膜计量泵(KNF.Co.，Ltd制造)构成，通过各个泵，硅胶管的燃料/电解质供应线路143与电解质/燃料入口14A直接相连，燃料供应线路153与燃料/电解质储存部分141直接相连。供应任意量的甲醇以使得燃料/电解质储存部分141中的甲醇浓度在任何时候都是1M。浓度为1M的甲醇与浓度为1M的硫酸的混合溶液用作流体电解质，并且以1.0ml/分钟的流速供应到燃料电池110。
[评估]
图4说明配置有拒水区60的燃料电池110的相对于电流的电压特性和电功率特性。
在空气出口24B中设置压力计以测量压力，可以看出，与现有技术中不包括拒水区的燃料电池相比，通过提供拒水区60，在测量时间的压力损失减少10％至20％，并且有改善。认为这是由于水的排放比现有技术的燃料电池更加有效地进行。
图5说明存在或不存在拒水区60时燃料电池110的长期特性。可见由于集流器23上存在拒水区60所以发电时间和发电特性极其稳定。
在上文中，尽管本发明描述了实施方案和实施例，但是本发明不限于上述实施方案等，而是可以进行各种修改。另外，尽管上述实施方案等中设置了功能层51，但也可以不设置功能层。
另外，尽管在上述实施方案中具体描述了燃料电极10、氧电极20、燃料/电解质流路30和空气流路40的结构等，它们也可以由其他结构或其他材料构成。另外，作为上述实施方案中所述的其中加工树脂片以形成流路的燃料/电解质流路30的替代方案，燃料/电解质流路30可由多孔片等构成。另外，可布置电解质膜以替代燃料/电解质流路30。
另外，含有燃料和电解质溶液的流体不限于具有质子(H+)传导性的流体例如磷酸和硫酸以及离子液体，也可为例如碱性电解质溶液。另外，上述实施方案中所述的燃料除了甲醇还可为其他醇如乙醇和二甲醚或者糖燃料。
另外，尽管上述实施方案中描述了将空气供应到氧电极20等的情形，但可以供应氧气或含氧气的气体来替代空气。另外，尽管在本发明描述的结构的实施例中，用于电子装置中的燃料电池系统1包括一个燃料电池110，但是也可以包括多个燃料电池110。因此，输出变得更高，燃料电池系统1可适用于具有高功率消耗的电子装置。另外，燃料电池110的材料、和各个部件的厚度、运行条件等没有限制，可以采用其他材料、其他厚度或其他运行条件。
另外，尽管本发明描述了直接甲醇燃料电池的实施例作为上述实施方案等的燃料电池，但是不限于此。本发明适用于利用除液体燃料之外的物质如氢气作为燃料的燃料电池，例如PEFC(聚合物电解质燃料电池)、碱性燃料电池、利用糖燃料例如葡萄糖等的氧电池。

Claims (6)

1.一种燃料电池，包括：
氧电极，所述氧电极包括互相相对的第一面和第二面并包括在所述第一面侧上的集流器；
与所述集流器一起形成空气流路的空气流路形成部件；
在所述集流器上形成的对应于所述空气流路的至少一部分的拒水区；和
设置在所述氧电极的所述第二面侧上的燃料电极。
2.权利要求1所述的燃料电池，其中所述空气流路形成部件是包括用于所述空气流路的沟槽并且结合在所述集流器上的粘合膜。
3.权利要求1所述的燃料电池，其中所述拒水区形成在沿所述空气流路的整个区域上。
4.权利要求1所述的燃料电池，其中所述氧电极的集流器是由金属材料形成的多孔材料。
5.一种氧电极，包括在催化剂层上的集流器以及在所述催化剂层与所述集流器之间的扩散层，其中，
在所述集流器侧上设置空气流路形成部件，所述空气流路形成部件与所述集流器一起形成空气流路，并且在所述集流器的表面上对应于所述空气流路的至少一部分的位置中具有拒水区；和
所述氧电极与设置在所述催化剂层侧上的燃料电极一起构成燃料电池。
6.一种包括燃料电池的电子装置，其中：
所述燃料电池包括：
氧电极，所述氧电极包括互相相对的第一面和第二面并包括在所述第一面侧上的集流器；
与所述集流器一起形成空气流路的空气流路形成部件；
在所述集流器表面上形成的对应于所述空气流路的至少一部分的拒水区；和
设置在所述氧电极的所述第二面侧上的燃料电极。
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