JP2006093119A

JP2006093119A - Fuel cell and information terminal equipped with the fuel cell

Info

Publication number: JP2006093119A
Application number: JP2005244627A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kubota; 修久保田; Yuichi Kamo; 友一加茂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】ノートパソコンや携帯電話などの電源として十分な出力が得られ、薄型軽量化を図ることのできる薄型電池用セパレータ構造の燃料電池及びこの薄型電池用セパレータ構造の燃料電池を搭載した携帯用情報端末を提供すること。
【解決手段】燃料を酸化するアノード４５と、酸素を還元するカソード４６と、該アノード４５と該カソード４６との間に電解質膜４１を介在させてなる膜−電極接合体４０で構成される単電池を平面状に複数配置して発電部を構成し、該発電部を絶縁板を介して複数積層して薄型電池用セパレータ構造の燃料電池を構成する。
【選択図】図８A fuel cell with a thin battery separator structure capable of providing a sufficient output as a power source for a notebook computer, a mobile phone, etc., and capable of being reduced in thickness and weight, and a portable battery equipped with the fuel cell with the thin battery separator structure. Providing information terminals.
An anode 45 for oxidizing fuel, a cathode 46 for reducing oxygen, and a membrane-electrode assembly 40 having an electrolyte membrane 41 interposed between the anode 45 and the cathode 46. A plurality of batteries are arranged in a plane to form a power generation unit, and a plurality of the power generation units are stacked via an insulating plate to form a fuel cell having a thin battery separator structure.
[Selection] Figure 8

Description

本発明は、燃料電池、特にダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）に係り、モバイル用電源として用いるのに適した薄型で高エネルギー密度の電池として構成するのに適した薄型電池用セパレータ構造に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell, in particular a direct methanol fuel cell (DMFC), and relates to a thin battery separator structure suitable for construction as a thin and high energy density battery suitable for use as a mobile power source. .

最近、ノート型パソコン（ノートＰＣ）やＰＤＡ（携帯端末）、携帯電話等の情報端末が開発され、盛んに用いられている。これら情報端末は、携帯性を向上させるため、情報端末に用いられモバイル用電池をいかにコンパクトにするかが大きな課題となっている。 Recently, information terminals such as notebook personal computers (notebook PCs), PDAs (mobile terminals), and mobile phones have been developed and are actively used. In order to improve portability of these information terminals, how to make the mobile battery used in the information terminal compact is a big issue.

従来のモバイル用電池の構造には、積層型電池として構成される高分子電解型燃料電池（ＰＥＦＣ）と、パネル型電池として構成されるダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）の２つがある。この高分子電解型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、水素（Ｈ_２）が持っている化学エネルギーを燃焼課程を経ずに直接電気エネルギーに変換するものである。このように高分子電解型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、水素（Ｈ_２）を原料として発電するものであるため水素タンクを必要とし、水素タンクを持つ分大型化し、パソコン等の携帯用電源としては不向きなものとなっている。一方、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、固体高分子電解質膜を電解質に用い、メタノールを直接燃料として発電するもので、性能が温度に顕著に依存している。このダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）の電極におけるメタノール酸化反応の活性は、作動温度が高い（例えば、８０℃〜１００℃）ほど高まるが、常温でも特性を確保できれば、ノートパソコンや携帯電話などに使用することも可能である。 There are two conventional mobile battery structures: a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) configured as a stacked battery and a direct methanol fuel cell (DMFC) configured as a panel battery. This polymer electrolysis fuel cell (PEFC) directly converts chemical energy possessed by hydrogen (H ₂ ) into electrical energy without going through a combustion process. As described above, the polymer electrolytic fuel cell (PEFC) generates electricity using hydrogen (H ₂ ) as a raw material, and thus requires a hydrogen tank. It is unsuitable. On the other hand, a direct methanol fuel cell (DMFC) uses a solid polymer electrolyte membrane as an electrolyte and generates electricity using methanol as a direct fuel, and its performance remarkably depends on temperature. The activity of methanol oxidation reaction at the electrode of this direct methanol fuel cell (DMFC) increases as the operating temperature is higher (for example, 80 ° C to 100 ° C). It is also possible to do.

ノートパソコンや携帯電話などに使用される電池は、ノートパソコンや携帯電話などを駆動できる電力を提供できることが必要であり、このノートパソコンや携帯電話などに燃料電池を使用しようとすると、駆動可能な電力を得るために燃料電池が大きくなるという問題点を有している。燃料電池は直流であるから、単電池を積んだ分だけ電圧が高くなる。すなわち、燃料電池は、大きな電力を得るためには、単電池を積む必要があり、その分だけ全体の大きさが大きくなってしまい、ノートパソコンや携帯電話などに適さないことになる。 Batteries used in laptops and mobile phones must be able to provide power that can drive laptops and mobile phones, and can be driven when using fuel cells in laptops and mobile phones. There is a problem that the fuel cell becomes large in order to obtain electric power. Since the fuel cell is a direct current, the voltage increases as much as the unit cells are loaded. In other words, in order to obtain a large amount of power, the fuel cell needs to be stacked with a single cell, which increases the overall size, and is not suitable for a notebook computer or a mobile phone.

従来の燃料電池では、積層型電池として構成される高分子電解型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、小型化という観点からノートパソコンや携帯電話などに使用する場合、小型化が難しく、適さない。また、パネル型電池として構成されるダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、高分子電解型燃料電池（ＰＥＦＣ）と比較すると、小型化という点で優れており、ノートパソコンや携帯電話などに使用することも可能である。 In a conventional fuel cell, a polymer electrolytic fuel cell (PEFC) configured as a stacked battery is not suitable for use in a notebook personal computer or a mobile phone from the viewpoint of miniaturization. The direct methanol fuel cell (DMFC) configured as a panel type battery is superior to the polymer electrolysis type fuel cell (PEFC) in terms of miniaturization and should be used for notebook computers and mobile phones. Is also possible.

ノートパソコンや携帯電話の場合、顧客は、小型軽量化を求めており、燃料電池を用いることにより大型になってしまっては、ノートパソコンや携帯電話としての電源としては、使用できない。そこで、近年、ノートパソコンや携帯電話などの電源としてダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）を使用することの検討が行われている。 In the case of notebook computers and mobile phones, customers are demanding a reduction in size and weight, and if they become large due to the use of fuel cells, they cannot be used as power sources for notebook computers and mobile phones. Therefore, in recent years, studies have been made on using a direct methanol fuel cell (DMFC) as a power source for a notebook computer or a mobile phone.

しかしながら、従来のダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、パネル型に構成し、薄型構造に適しているが、高エネルギー密度が困難であるため、必要な起電力を得るには、薄い単電池を積み重ねた構成を採っている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１は、多数個のセパレータ８及びセル１がその厚み方向に積層されている。 However, the conventional direct methanol fuel cell (DMFC) is configured as a panel type and is suitable for a thin structure. However, since high energy density is difficult, thin single cells are stacked to obtain the required electromotive force. (For example, refer to Patent Document 1). In Patent Document 1, a large number of separators 8 and cells 1 are stacked in the thickness direction.

特開平０８−１７４５１号公報（第５頁第１１図）Japanese Patent Laid-Open No. 08-17451 (page 5, FIG. 11)

しかしながら、特許文献１にあっては、多数個のセパレータ８及びセル１をその厚み方向に積層しているため、薄型軽量化が図れず、ノートパソコンや携帯電話などの電源として用いるには適さないという問題がある。 However, in Patent Document 1, since a large number of separators 8 and cells 1 are stacked in the thickness direction, the thickness and weight cannot be reduced, and it is not suitable for use as a power source for a notebook computer or a mobile phone. There is a problem.

本発明の１つの目的は、十分な出力が得られ、薄型軽量化を図ることのできる薄型電池用セパレータ構造を提供することにある。 One object of the present invention is to provide a thin battery separator structure which can obtain a sufficient output and can be thin and light.

本発明の他の１つの目的は、従来の燃料電池搭載情報端末よりも軽量・小型化を実現することのできる薄型電池用セパレータ構造の燃料電池を搭載した携帯用情報端末を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a portable information terminal equipped with a fuel cell having a separator structure for a thin battery, which can be lighter and smaller than a conventional fuel cell-equipped information terminal. .

本願発明に係る燃料電池は、燃料を酸化するアノードと、酸素を還元するカソードと、該アノードと該カソードとの間に電解質膜を介在させてなる膜−電極接合体で構成される単電池を平面状に複数配置して発電部を構成し、該発電部を絶縁板を介して複数積層して構成したものである。 A fuel cell according to the present invention comprises a unit cell comprising an anode for oxidizing fuel, a cathode for reducing oxygen, and a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane interposed between the anode and the cathode. A plurality of power generation units are arranged in a planar manner, and a plurality of the power generation units are stacked via an insulating plate.

本発明に係る燃料電池を搭載した情報端末は、燃料を酸化するアノードと、酸素を還元するカソードと、該アノードと該カソードとの間に電解質膜を介在させてなる膜−電極接合体で構成される単電池を平面状に複数配置して発電部を構成し、該発電部を絶縁板を介して複数積層して構成する燃料電池をノート型パソコン（ノートＰＣ）やＰＤＡ（携帯端末）、携帯電話等の携帯用情報端末に搭載して構成したものである。 An information terminal equipped with a fuel cell according to the present invention comprises an anode for oxidizing fuel, a cathode for reducing oxygen, and a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane interposed between the anode and the cathode. A plurality of unit cells arranged in a plane to form a power generation unit, and a fuel cell configured by stacking a plurality of the power generation units via an insulating plate is a notebook personal computer (notebook PC) or PDA (portable terminal), It is configured to be mounted on a portable information terminal such as a mobile phone.

本発明に係る燃料電池によれば、小型でコンパクトな燃料電池電源を提供でき、小型化、特に薄型化が強く望まれている携帯電話器、個人情報端末、ノート型パソコンなどの携帯機器用としてリチウムイオン二次電池に替わってエネルギー密度が高く、カートリッジタンクなどで容易に燃料の補給し、発電が継続できる充電操作の無い電源として用いることができる。 According to the fuel cell of the present invention, a small and compact fuel cell power source can be provided, and for portable devices such as mobile phones, personal information terminals, notebook computers, and the like that are strongly desired to be reduced in size and particularly thin. Instead of a lithium ion secondary battery, the energy density is high, and it can be used as a power source without a charging operation that can easily replenish fuel with a cartridge tank or the like and can continue power generation.

また、本発明に係る燃料電池を搭載した情報端末によれば、従来の燃料電池搭載情報端末よりも軽量・小型化を実現することができる。 Moreover, according to the information terminal equipped with the fuel cell according to the present invention, it is possible to realize a lighter and smaller size than a conventional fuel cell-equipped information terminal.

本発明に係る燃料電池は、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）において、同一面内に複数の単電池を配置して、これを直列に接続するとともに、更に、積層電池間で直列に外部接続を取ることで、小型でコンパクトな燃料電池電源を実現する。このように構成すると、従来の電池構造では、積層型スタックでは高電圧電源ほど薄型電源の実現は困難であり、面内に直列に配置した電源では、薄型化は可能なものの、該表面積確保のために小型化が困難であったのに比較して、高電圧型電源でありながら大幅に薄型の電源を実現することができる。 The fuel cell according to the present invention is a direct methanol fuel cell (DMFC) in which a plurality of single cells are arranged in the same plane and connected in series, and further, external connection is made in series between stacked cells. This realizes a compact and compact fuel cell power supply. With such a configuration, in the conventional battery structure, it is difficult to realize a thin power source with a high voltage power source in a stacked stack, and a power source arranged in series in a plane can be thinned, but the surface area can be secured. Therefore, compared with the case where it is difficult to reduce the size, it is possible to realize a significantly thin power source while being a high voltage type power source.

本発明に係る燃料電池を搭載した情報端末は、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）において、同一面内に複数の単電池を配置して、これを直列に接続するとともに、更に、積層電池間で直列に外部接続を取った小型でコンパクトな燃料電池電源をノート型パソコン（ノートＰＣ）やＰＤＡ（携帯端末）、携帯電話等の携帯用情報端末に搭載することにより実現する。このように構成すると、従来の燃料電池搭載情報端末よりも軽量・小型化を実現することができる。 An information terminal equipped with a fuel cell according to the present invention is a direct methanol fuel cell (DMFC) in which a plurality of single cells are arranged in the same plane and connected in series, and further, in series between stacked cells. This is realized by mounting a compact and compact fuel cell power source with external connection to a portable information terminal such as a notebook personal computer (notebook PC), PDA (mobile terminal), or mobile phone. If comprised in this way, it can implement | achieve light weight and size reduction rather than the conventional fuel cell mounting information terminal.

以下、本発明の燃料電池の実施例を詳細に説明する。図１には、本発明に係る燃料電池の電源システムの構成が示されている。本実施例においては、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）を例に採り、薄型電池用セパレータ構造を適用したダイレクトメタノール燃料電池の電源システムの構成を例に採っている。 Hereinafter, embodiments of the fuel cell of the present invention will be described in detail. FIG. 1 shows the configuration of a power supply system for a fuel cell according to the present invention. In the present embodiment, a direct methanol fuel cell (DMFC) is taken as an example, and a configuration of a power system of a direct methanol fuel cell to which a thin battery separator structure is applied is taken as an example.

図１において、電池システムは、燃料電池１と、燃料を循環させるためのマイクロポンプ２と、酸化剤である空気を供給するマイクロブロア３と、燃料循環タンク４と、燃料カートリッジタンク５と、電力端子６及び排ガス孔７とを有している。このマイクロポンプ２は、燃料循環タンク４に貯留されている燃料（メタノール水溶液）を一定の圧力で送り出すものである。また、マイクロブロア３は、酸化剤である空気を一定の圧力で燃料電池内に供給するためのものである。また、燃料循環タンク４は、マイクロポンプ２で燃料電池内に供給する燃料（メタノール水溶液）を貯留しておくものである。そして、燃料カートリッジタンク５は、燃料（メタノール水溶液）を収納する交換可能な燃料（メタノール水溶液）容器である。 In FIG. 1, a battery system includes a fuel cell 1, a micropump 2 for circulating fuel, a microblower 3 for supplying air as an oxidant, a fuel circulation tank 4, a fuel cartridge tank 5, and electric power. A terminal 6 and an exhaust gas hole 7 are provided. The micropump 2 sends out fuel (methanol aqueous solution) stored in the fuel circulation tank 4 at a constant pressure. The micro blower 3 is for supplying air as an oxidant into the fuel cell at a constant pressure. The fuel circulation tank 4 stores fuel (methanol aqueous solution) supplied into the fuel cell by the micropump 2. The fuel cartridge tank 5 is a replaceable fuel (methanol aqueous solution) container that stores fuel (methanol aqueous solution).

また、燃料カートリッジタンク５には、燃料カートリッジタンク５内の燃料量を検出する燃料センサが設けられており、この燃料センサによって検出された燃料量が出力されるようになっている。また、燃料循環タンク４には、燃料電池１内に供給する燃料カートリッジタンク５から送出する燃料（メタノール水溶液）の一時貯留量を検出する貯留量センサが設けられており、この貯留量センサによって検出された一時貯留量が出力されるようになっている、
この電池システムは、電池出力を直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）８を介して図示していない負荷機器に電力を供給する方式をとっている。そして、この直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）８からは、運転時及び停止時の状況に関する信号が出力されるようになっている。なお、６は発電された電力を出力する電力端子で、７は燃料（メタノール水溶液）と空気の反応によって発生するガス（炭酸ガスＣＯ２）を排出する排ガス孔である。 The fuel cartridge tank 5 is provided with a fuel sensor for detecting the amount of fuel in the fuel cartridge tank 5, and the fuel amount detected by the fuel sensor is output. The fuel circulation tank 4 is provided with a storage amount sensor for detecting a temporary storage amount of fuel (methanol aqueous solution) delivered from the fuel cartridge tank 5 supplied into the fuel cell 1, and detected by this storage amount sensor. The stored temporary storage amount is output,
This battery system employs a system in which electric power is supplied to a load device (not shown) via a direct current / direct current converter (DC / DC converter) 8. The direct current / direct current converter (DC / DC converter) 8 outputs a signal regarding the operation and stop conditions. Reference numeral 6 denotes a power terminal for outputting generated electric power, and reference numeral 7 denotes an exhaust gas hole for discharging a gas (carbon dioxide CO2) generated by a reaction between fuel (aqueous methanol solution) and air.

これらの各種センサ類からの検出信号は、制御器９に入力され、この制御器９は、必要に応じて信号を出力するように設定されている。このように電池システムは、マイクロポンプ２、マイクロブロア３、燃料循環タンク４と、燃料カートリッジタンク５と、電力端子６と、排ガス孔７と、直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）８と、制御器９によって構成されている。 Detection signals from these various sensors are input to the controller 9, and the controller 9 is set to output signals as necessary. As described above, the battery system includes the micropump 2, the microblower 3, the fuel circulation tank 4, the fuel cartridge tank 5, the power terminal 6, the exhaust gas hole 7, and the direct current / direct current converter (DC / DC converter) 8. The controller 9 is configured.

制御器９は、この電池システムにかかる負荷の変動に応じて、マイクロポンプ２による燃料循環量を調整したり、マイクロブロア３の送風量を調整して電源電圧の安定を保証したり、燃料電池１の電池運転温度を所定の状態に保つ制御をし、必要に応じては電源の運転状態を負荷機器に表示するようになっている。また、制御器９は、燃料カートリッジタンク５、あるいは燃料循環タンク４の残量が所定値を下回る状況になった場合、あるいはマイクロブロア３の送風量が所定の範囲から外れた場合には、直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）８から負荷への電力供給を停止するとともに音響、音声、パイロットランプ又は文字表示などの警報手段を駆動するようになっている。さらに、制御器９は、正常運転時においても燃料循環タンク４及び燃料カートリッジタンク５の両方あるいはいずれかの燃料残量信号を受けて、負荷機器に燃料量の表示ができるようになっている。 The controller 9 adjusts the amount of fuel circulated by the micropump 2 according to the fluctuation of the load applied to the battery system, adjusts the amount of air blown by the microblower 3 to ensure the stability of the power supply voltage, 1 is controlled to keep the battery operating temperature in a predetermined state, and the operating state of the power source is displayed on the load device as necessary. Further, the controller 9 performs direct current when the remaining amount of the fuel cartridge tank 5 or the fuel circulation tank 4 falls below a predetermined value, or when the air flow rate of the micro blower 3 is out of the predetermined range. The power supply from the DC / DC converter (DC / DC converter) 8 to the load is stopped, and alarm means such as sound, voice, pilot lamp or character display is driven. Further, the controller 9 can display the fuel amount on the load device by receiving the remaining fuel signal of either or both of the fuel circulation tank 4 and the fuel cartridge tank 5 even during normal operation.

図２には、本発明に係る燃料電池１の外観構成が示されている。図２において、１１ａ、１１ｂは燃料供給マニホールド、１２ａ、１２ｂは空気供給マニホールド、１３ａは燃料供給口、１３ｂは燃料排出口、１４ａは空気供給口、１４ｂは空気排出口、１５はセパレータ、１６ａ、１６ｂは端板、３３は出力端子である。 FIG. 2 shows an external configuration of the fuel cell 1 according to the present invention. In FIG. 2, 11a and 11b are fuel supply manifolds, 12a and 12b are air supply manifolds, 13a is a fuel supply port, 13b is a fuel discharge port, 14a is an air supply port, 14b is an air discharge port, 15 is a separator, 16a, 16b is an end plate, and 33 is an output terminal.

燃料供給マニホールド１１ａ、１１ｂは、燃料（メタノール水溶液）をセパレータ１５に供給する分岐管である。また、空気供給マニホールド１２ａ、１２ｂは、空気をセパレータ１５に供給する分岐管である。 The fuel supply manifolds 11 a and 11 b are branch pipes that supply fuel (methanol aqueous solution) to the separator 15. The air supply manifolds 12 a and 12 b are branch pipes that supply air to the separator 15.

燃料供給口１３ａは、燃料カートリッジタンク５から燃料循環タンク４を介して供給される燃料（メタノール水溶液）をセパレータ１５に供給するものである。また、燃料排出口１３ｂは、燃料供給口１３ａからセパレータ１５に供給された燃料（メタノール水溶液）で使用しなかった（空気と反応して水素ガスを発生した残りの）燃料を再び燃料循環タンク４に戻すためのものである。 The fuel supply port 13 a supplies fuel (methanol aqueous solution) supplied from the fuel cartridge tank 5 through the fuel circulation tank 4 to the separator 15. The fuel discharge port 13b again uses the fuel (remaining hydrogen gas generated by reacting with the air) that has not been used in the fuel (methanol aqueous solution) supplied to the separator 15 from the fuel supply port 13a. It is for returning to.

空気供給口１４ａは、燃料循環タンク４から供給される燃料（メタノール水溶液）とマイクロブロア３によって一定の圧力で供給されてくる反応する酸化剤である空気をセパレータ１５に供給するものである。そして、空気排出口１４ｂは、マイクロブロア３によって一定の圧力でセパレータ１５に送出した空気によって燃料（メタノール水溶液）と反応して生成されるガス（炭酸ガスＣＯ_２）を含んだ空気を排出するものである。そして、端板１６ａ、１６ｂは、セパレータ１５を図２の上下方向から押さえ付けるものである。なお、出力端子３３は、燃料電池１で発電された電力を出力するための端子である。 The air supply port 14 a supplies the fuel (methanol aqueous solution) supplied from the fuel circulation tank 4 and air, which is a reactive oxidant supplied by the micro blower 3 at a constant pressure, to the separator 15. The air discharge port 14b discharges air containing gas (carbon dioxide gas CO ₂ ) generated by reaction with fuel (methanol aqueous solution) by air sent to the separator 15 by the micro blower 3 at a constant pressure. It is. And the end plates 16a and 16b press the separator 15 from the up-down direction of FIG. The output terminal 33 is a terminal for outputting the electric power generated by the fuel cell 1.

図２において、燃料及び空気の供給、排出口の向きが図示されているが、この燃料及び空気の供給、排出口の向きは、システムの構造によって任意の方向を取ることができる。 In FIG. 2, the directions of the fuel and air supply and discharge ports are shown, but the directions of the fuel and air supply and discharge ports can take any direction depending on the structure of the system.

また、電池積層後の締め付け方法は、本実施例においてはネジによる締め付けが開示されているが、電池積層後の締め付け方法は、本実施例で開示したネジによる締め付けに限定されることなく、これら積層電池を筐体内に挿入して筐体からの圧縮力によって達成することもできる。 In addition, the tightening method after stacking the batteries is disclosed by tightening with screws in this embodiment, but the tightening method after stacking the batteries is not limited to the tightening with screws disclosed in the present embodiment. It can also be achieved by inserting a laminated battery into the housing and compressing it from the housing.

図３には、バイポーラープレート２０の構造が示されている。このバイポーラープレート２０は、セパレータ１５の面上に空気と燃料（メタノール水溶液）を効率よく走行させるためのものである。 FIG. 3 shows the structure of the bipolar plate 20. The bipolar plate 20 is for efficiently running air and fuel (aqueous methanol solution) on the surface of the separator 15.

図３（Ａ）には、バイポーラープレート２０の平面図が、図３（Ｂ）には、図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図がそれぞれ示されている。図３において、バイポーラープレート２０は、板状に構成されており、この板状のバイポーラープレート２０の上下両端部には、燃料（メタノール水溶液）を導入する２個の内部マニホールド２１Ａと、酸化剤ガス（空気）を導入する２個の内部マニホールド２１Ｂが設けられている。また、このバイポーラープレート２０の表面には、燃料（メタノール水溶液）を分配するための溝２２Ａが設けられており、さらには、所定形状の座繰り部２３Ａが設けられている。また、バイポーラープレート２０の裏面には、酸化剤ガス（空気）を分配するための溝２２Ｂが設けられており、さらには、座繰り部２３Ｂが設けられている。 FIG. 3A shows a plan view of the bipolar plate 20, and FIG. 3B shows a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3A. In FIG. 3, the bipolar plate 20 is configured in a plate shape, and two internal manifolds 21 </ b> A for introducing fuel (methanol aqueous solution) and oxidation are provided at both upper and lower ends of the plate-like bipolar plate 20. Two internal manifolds 21B for introducing the agent gas (air) are provided. Further, a groove 22A for distributing fuel (methanol aqueous solution) is provided on the surface of the bipolar plate 20, and furthermore, a countersink portion 23A having a predetermined shape is provided. Further, a groove 22B for distributing the oxidant gas (air) is provided on the back surface of the bipolar plate 20, and further, a countersink portion 23B is provided.

バイポーラープレート２０に適宜間隔で形成される孔２４は、積層時締め付け用の孔である。この座繰り部２３Ａ、２３Ｂには、図４に示すカレントコレクタ３０が収納され、座繰り部２３Ａ、２３Ｂの座繰り深さは、図３（Ｂ）のＡ−Ａ断面図に示すようにカレントコレクタ３０を座繰り部２３Ａ、２３Ｂに嵌め込んだ際に、カレントコレクタ３０の面とバイポーラープレート２０面とが同一の面を形成するように構成されている。 The holes 24 formed at appropriate intervals in the bipolar plate 20 are holes for fastening during lamination. 4 is housed in the countersink portions 23A and 23B, and the countersink depth of the countersink portions 23A and 23B is the current as shown in the AA cross-sectional view of FIG. 3B. When the collector 30 is fitted into the counterbore portions 23A and 23B, the surface of the current collector 30 and the surface of the bipolar plate 20 are configured to form the same surface.

また、このバイポーラープレート２０の表裏の面に形成される燃料や酸化剤ガスなど流体を分配する溝２２Ａ、２２Ｂは、図３に図示の実施例においては、サーペンタイン構造をとっているが、その他の並行溝やリターンフロー構造などでもよく、流体がバイポーラープレート２０の面内で均一に分配される構造であれば特に限定されない。 Further, in the embodiment shown in FIG. 3, the grooves 22A and 22B for distributing fluids such as fuel and oxidant gas formed on the front and back surfaces of the bipolar plate 20 have a serpentine structure. A parallel groove or a return flow structure may be used, and the structure is not particularly limited as long as the fluid is uniformly distributed in the plane of the bipolar plate 20.

このバイポーラープレート２０は、積層時に面圧が均一にかかるように平滑であり、面内に設置される複数の電池が相互に短絡しないように絶縁された構造であれば、その材料について特に限定されるものではない。したがって、このバイポーラープレート２０の材料には、高密度塩化ビニル、高密度ポリエチレン、高密度ポリプロピレン、エポキシ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリエーテルスルフォン類、ポリ−カーボネートあるいは、これらをガラス繊維で強化したものが適している。また、バイポーラープレート２０には、炭素板や鋼、ニッケル、その他の合金材料、あるいは、銅−アルミニウムなどに代表される金属間化合物や各種のステンレススチール（クロム−ニッケル鋼等）を用い、表面を不導体化する方法や樹脂を塗布して絶縁化したものを用いることもできる。 The bipolar plate 20 is not particularly limited as long as it has a structure that is smooth so that the surface pressure is uniformly applied during lamination and is insulated so that a plurality of batteries installed in the surface do not short-circuit each other. Is not to be done. Therefore, the material of the bipolar plate 20 includes high-density vinyl chloride, high-density polyethylene, high-density polypropylene, epoxy resin, polyether ether ketones, polyether sulfones, poly-carbonates, or these reinforced with glass fibers. Is suitable. The bipolar plate 20 is made of carbon plate, steel, nickel, other alloy materials, intermetallic compounds typified by copper-aluminum, or various stainless steels (such as chromium-nickel steel). It is also possible to use a method in which the material is made non-conductive or an insulating material by applying resin.

図４には、本発明に係る燃料電池１を構成するカレントコレクタ３０が示されている。このカレントコレクタ３０は、セパレータ１５に形成される座繰り部２３Ａ、２３Ｂに嵌着するものである。図４において、カレントコレクタ３０は、板状に形成されている。この板状に形成されるカレントコレクタ３０は、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く各種形状に形成されている。すなわち、図４（Ａ）に示すようなカレントコレクタ３０は、バイポーラープレート２０の溝２２Ａから供給される燃料（メタノール水溶液）を拡散させるための拡散孔３１Ａと、隣接する面内のセルと電気的接続を取るためのインターコネクター３２Ａが設けられている。また、図４（Ｂ）に示すようなカレントコレクタ３０は、バイポーラープレート２０の溝２２Ｂから供給される酸化剤ガス（空気）を拡散させるための拡散孔３１Ｂと、隣接する面内のセルと電気的接続を取るためのインターコネクター３２Ｂが設けられている。 FIG. 4 shows a current collector 30 constituting the fuel cell 1 according to the present invention. The current collector 30 is fitted into countersink portions 23A and 23B formed in the separator 15. In FIG. 4, the current collector 30 is formed in a plate shape. The current collector 30 formed in a plate shape is formed in various shapes as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C. That is, the current collector 30 as shown in FIG. 4 (A) has a diffusion hole 31A for diffusing the fuel (methanol aqueous solution) supplied from the groove 22A of the bipolar plate 20, and cells in the adjacent plane and the electricity. An interconnector 32A for establishing a general connection is provided. Further, the current collector 30 as shown in FIG. 4B includes a diffusion hole 31B for diffusing the oxidant gas (air) supplied from the groove 22B of the bipolar plate 20, and cells in the adjacent plane. An interconnector 32B is provided for electrical connection.

また、図４（Ｃ）に示されるカレントコレクタ３０は、隣接する積層間の電池群を直列に電気接続するための出力端子３３がインターコネクター３２の代わりに設けられている点が図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるカレントコレクタ３０と異なっている。他の構成は、図４（Ａ）、（Ｂ）に図示のカレントコレクタ３０と同じである。このように構成されるカレントコレクタ３０の１つが、単電池を構成することになる。 Further, the current collector 30 shown in FIG. 4 (C) is that an output terminal 33 for electrically connecting a battery group between adjacent stacks in series is provided instead of the interconnector 32. FIG. ), Different from the current collector 30 shown in FIG. Other configurations are the same as those of the current collector 30 shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). One of the current collectors 30 thus configured constitutes a single cell.

したがって、単電池の形状が正方形の場合には、図４（Ａ）、（Ｂ）は同一の形状構成のものとなり、１つの面に用いられるカレントコレクタ３０は、図４（Ｃ）に示されたカレントコレクタ３０を加えて２種類となるが、矩形の単電池の場合には図４（Ａ）、（Ｂ）は異なる形状構成のものとなるために、バイポーラープレート２０の１つの面に用いられるカレントコレクタ３０は３種類となる。 Therefore, when the unit cell has a square shape, FIGS. 4A and 4B have the same configuration, and the current collector 30 used for one surface is shown in FIG. 4C. In addition, in the case of a rectangular unit cell, FIGS. 4A and 4B have different shapes and configurations, so that one surface of the bipolar plate 20 is provided. There are three types of current collectors 30 used.

そして、カレントコレクタ３０に用いられる材料としては、特に限定はないが、炭素板やステンレススチール、チタン、タンタルなどの金属系板あるいはこれらの金属系材料と他の金属例えば、炭素鋼、ステンレススチール、銅、ニッケル等のクラッドなどの複合材料などを用いることができる。更に、金属系カレントコレクタにおいては、加工されたカレントコレクタの通電接触部に耐食性貴金属をメッキすることや、導電性炭素塗料などを塗布して実装時の接触抵抗を低減することは電池の出力密度向上と長期性能安定性の確保には有効である。 The material used for the current collector 30 is not particularly limited, but may be a carbon plate, a metal plate such as stainless steel, titanium, tantalum or the like, or these metal materials and other metals such as carbon steel, stainless steel, A composite material such as a clad of copper or nickel can be used. Furthermore, in metal-based current collectors, it is possible to reduce the contact resistance during mounting by plating a corrosion-resistant noble metal on the current-carrying contact portion of the processed current collector or by applying conductive carbon paint. It is effective for improvement and ensuring long-term performance stability.

このカレントコレクタ３０は、本実施例においては、チタンを用い、一方の面には、サブミクロン単位の金メッキが施されている。このカレントコレクタ３０の一方の面に形成される金メッキは、カレントコレクタ３０の全面積に対して１５％以上、具体的には、１５％〜４０％の金メッキ率が確保されていればよい。カレントコレクタ３０は、バイポーラープレート２０のフランジ面と可能な限り、同一面を構成するように、バイポーラープレート２０の表裏面に形成される座繰り部２３Ａ、２３Ｂに嵌め込まれて接着剤で接合されることが望ましい。このときの接着剤には、メタノール水溶液に溶解、膨潤せず、メタノールよりも電気化学的に安定なものであれば良く、エポキシ樹脂系接着剤などは好適なものである。また、接着剤による固定に限定されること無く、例えば、座繰り部２３Ａ、２３Ｂの一部に、カレントコレクタ３０に設けられた拡散孔３１、或いは特別に設けられた嵌め込み孔と嵌合する突起を設けて固定することができる。また、カレントコレクタ３０とバイポーラプレート２０が同一面を形成することも特に限定的なものではなく、この部分に段差が生じるような構造の場合、例えば、バイポーラプレート２０に座繰り部２３Ａ、２３Ｂを設けることなく、カレントコレクタ３０を接合することも可能で、シールのために用いられるガスケットの構造を変更することで対応できる。 In this embodiment, the current collector 30 is made of titanium, and one surface is plated with submicron gold. The gold plating formed on one surface of the current collector 30 is sufficient if a gold plating rate of 15% or more, specifically, 15% to 40% is ensured with respect to the entire area of the current collector 30. The current collector 30 is fitted into countersinks 23A and 23B formed on the front and back surfaces of the bipolar plate 20 so as to form the same surface as possible with the flange surface of the bipolar plate 20, and bonded with an adhesive. It is desirable that The adhesive at this time may be any adhesive that does not dissolve or swell in an aqueous methanol solution and is electrochemically more stable than methanol, and an epoxy resin adhesive is suitable. Further, without being limited to fixing with an adhesive, for example, a part of the countersink portions 23A and 23B, a protrusion that fits into a diffusion hole 31 provided in the current collector 30, or a specially provided fitting hole. Can be fixed. Further, it is not particularly limited that the current collector 30 and the bipolar plate 20 form the same surface. In the case of a structure in which a step is generated in this portion, for example, the countersink portions 23A and 23B are provided on the bipolar plate 20. The current collector 30 can be joined without providing it, and can be dealt with by changing the structure of the gasket used for sealing.

図５には、同一面内に複数の単位電池を直列に配置するセパレータ１５の構造が示されており、図５（Ａ）には、セパレータ１５の平面図が、図５（Ｂ）には、図５（Ａ）のＡ−Ａ断面図が示されている。図５において、セパレータ１５は、内部マニホールド２１Ａ、２１Ｂと、バイポーラープレート２０と、カレントコレクタ３０とによって構成されている。この内部マニホールド２１Ａ、２１Ｂは、燃料（メタノール水溶液）及び酸化剤ガス（空気）を導入するための４個の穴である。また、バイポーラープレート２０には、表裏の面内に燃料（メタノー
ル水溶液）及び酸化剤ガス（空気）を分配するための溝２２Ａ、２２Ｂと、カレントコレクタ３０を固定する座繰り部２３Ａ、２３Ｂと、積層時に締め付けるための孔２４が設けられている。また、カレントコレクタ３０は、図４（Ａ）、（Ｂ）に図示のカレントコレクタ３０と、図４（Ｃ）に図示のカレントコレクタ３０とによって構成されている。 FIG. 5 shows a structure of a separator 15 in which a plurality of unit cells are arranged in series on the same plane. FIG. 5 (A) shows a plan view of the separator 15 and FIG. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In FIG. 5, the separator 15 includes internal manifolds 21 </ b> A and 21 </ b> B, a bipolar plate 20, and a current collector 30. The internal manifolds 21A and 21B are four holes for introducing fuel (methanol aqueous solution) and oxidant gas (air). The bipolar plate 20 includes grooves 22A and 22B for distributing fuel (aqueous methanol solution) and oxidant gas (air) in the front and back surfaces, and countersink portions 23A and 23B for fixing the current collector 30. A hole 24 is provided for tightening during lamination. The current collector 30 includes a current collector 30 illustrated in FIGS. 4A and 4B and a current collector 30 illustrated in FIG. 4C.

図６、図７には、本発明に係る燃料電池１を構成するセパレータ１５を挟み込む端板１６の構造が示されており、図６には、端板１６の平面図が、図７（Ａ）には、端板１６の図６のＡ−Ａ断面図が、図７（Ｂ）には、図６のＢ−Ｂ断面図が示されている。図６、図７において、端板１６には、その片方の面に燃料（メタノール水溶液）あるいは酸化剤ガス（空気）を導入するための貫通しない２個の内部マニホールド座繰り２１ａが設けられている。また、端板１６の内面側には燃料（メタノール水溶液）あるいは酸化剤ガス（空気）を分配するための溝２２と、燃料（メタノール水溶液）あるいは酸化剤ガス（空気）などの流体を電池に供給するために、燃料（メタノール水溶液）供給口１３ａあるいは酸化剤ガス（空気）供給口１４ａ（図２）、燃料排出口１３ｂ、空気排出口１４ｂ（図２）を有する燃料供給マニホールド１１ａ、１１ｂ、空気供給マニホールド１２ａ、１２ｂ、カレントコレクタ３０を固定する座繰り部２３Ａ、２３Ｂと積層時の締め付け用の孔２４が設けられている。 6 and 7 show the structure of the end plate 16 that sandwiches the separator 15 constituting the fuel cell 1 according to the present invention. FIG. 6 shows a plan view of the end plate 16 in FIG. ) Shows an AA cross-sectional view of the end plate 16 in FIG. 6, and FIG. 7B shows a BB cross-sectional view of FIG. 6. 6 and 7, the end plate 16 is provided with two internal manifold countersinks 21a that do not pass therethrough for introducing fuel (aqueous methanol solution) or oxidant gas (air) on one side thereof. . Further, a groove 22 for distributing fuel (methanol aqueous solution) or oxidant gas (air) is provided on the inner surface side of the end plate 16, and fluid such as fuel (methanol aqueous solution) or oxidant gas (air) is supplied to the battery. In order to do so, fuel supply manifolds 11a, 11b having a fuel (methanol aqueous solution) supply port 13a or an oxidant gas (air) supply port 14a (FIG. 2), a fuel discharge port 13b, an air discharge port 14b (FIG. 2), air Countersink portions 23A and 23B for fixing the supply manifolds 12a and 12b and the current collector 30 and holes 24 for tightening at the time of stacking are provided.

本実施例においては、端板１６の表裏の面内に形成されている、燃料（メタノール水溶液）あるいは酸化剤ガス（空気）を走行させる溝２２は、サーペンタイン型の流体分配溝構造によって構成しているが、この構造にとらわれることなく、例えば、流体がリターンフローする形を選択した場合には、内部マニホ−ルド座繰り２１ａは端板の内面側に設け、また外部マニホ−ルド１１ａ、１１ｂは端板１６の両端に設けることによって達成することができる。 In the present embodiment, the groove 22 formed in the front and back surfaces of the end plate 16 for running the fuel (methanol aqueous solution) or the oxidant gas (air) has a serpentine type fluid distribution groove structure. However, without being limited to this structure, for example, when a shape in which the fluid returns is selected, the internal manifold countersink 21a is provided on the inner surface side of the end plate, and the external manifolds 11a and 11b are This can be achieved by providing both ends of the end plate 16.

また、端板１６を構成する材料は、積層時に面圧が均一にかかるように平滑であり、面内に設置される複数の電池が相互に短絡しないように絶縁された構造となれば特に限定は無い。端板１６の材料としては、高密度塩化ビニル、高密度ポリエチレン、高密度ポリプロピレン、エポキシ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン類、ポリエーテルスルフォン類、ポリ−カーボネートあるいは、これらをガラス繊維で強化したものを用いるのが最適である。また、炭素板や鋼、ニッケル、その他の合金材料、あるいは、銅−アルミニウムなどに代表される金属間化合物や各種のステンレススチールを用い、表面を不導体化する方法や樹脂を塗布して絶縁化する方法を用いることもできる。さらに、もう１つの実施例として、セパレータ１５を図１３に示す如く、カレントコレクタ座繰り部を持たない構造のバイポーラープレート２０と複合カレントコレクタ８０の貼り合わせで形成したのと同じ方法で端板１６を構成することもできる。 Further, the material constituting the end plate 16 is particularly limited as long as it has a structure that is smooth so that the surface pressure is uniformly applied at the time of lamination and is insulated so that a plurality of batteries installed in the surface do not short-circuit each other. There is no. As the material of the end plate 16, high-density vinyl chloride, high-density polyethylene, high-density polypropylene, epoxy resin, polyether ether ketones, polyether sulfones, poly-carbonate, or a material reinforced with glass fiber is used. Is the best. In addition, carbon plates, steel, nickel, other alloy materials, intermetallic compounds such as copper-aluminum and various stainless steels are used to insulate the surface by applying a method of making the surface non-conductive or resin. It is also possible to use a method of Furthermore, as another embodiment, as shown in FIG. 13, the separator 15 is formed in the same manner as that formed by bonding the bipolar plate 20 having a structure not having a current collector countersink and the composite current collector 80 together. 16 can also be configured.

図８には、本発明に係る燃料電池１を構成するＭＥＡ（ＭｅｍｂｒａｎｅＥｌｅｃｔｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ；膜−電極接合体）４０の構造が示されている。図８において、ＭＥＡ４０には、相対向して両面に複数の電極４２が接合されている。この電極４２は、電解質膜４１の対応する両面に接合されている。また、電解質膜４１のフランジ部には、燃料（メタノール水溶液）、酸化剤ガス（空気）を供給する内部マニホールド２１、複数の締め付けネジ用孔１４が設けられ、各電極４２の間はミシン目などの不連続切断部４３が設けられている。 FIG. 8 shows the structure of an MEA (Membrane Electrode Assembly) 40 that constitutes the fuel cell 1 according to the present invention. In FIG. 8, a plurality of electrodes 42 are bonded to both sides of the MEA 40 so as to face each other. The electrode 42 is bonded to both surfaces corresponding to the electrolyte membrane 41. Further, the flange portion of the electrolyte membrane 41 is provided with an internal manifold 21 for supplying fuel (aqueous methanol solution) and oxidant gas (air), and a plurality of fastening screw holes 14. The discontinuous cutting part 43 is provided.

この不連続切断部４３は、電池作成時に同一面内にある複数のＭＥＡが実質的に一体として取り扱われるに十分な接続強度を有し、各ＭＥＡ間の電解質短絡が実質的に防止される程度の切断率が選択される。また、ＭＥＡ４０は、図８（Ｂ）に示す如く、電解質膜４１の両面に対向してアノード電極４２（４５）とカソード電極４２（４６）が配置される。 The discontinuous cutting portion 43 has a connection strength sufficient for a plurality of MEAs in the same plane to be handled substantially integrally when a battery is formed, and an electrolyte short circuit between the MEAs is substantially prevented. The cutting rate is selected. Further, in the MEA 40, as shown in FIG. 8B, an anode electrode 42 (45) and a cathode electrode 42 (46) are arranged to face both surfaces of the electrolyte membrane 41.

本発明に係るダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）においては、メタノール水溶液を燃料とする燃料電池では以下に示す電気化学反応でメタノールの持っている化学エネルギーが直接電気エネルギーに変換される形で発電される。 In a direct methanol fuel cell (DMFC) according to the present invention, in a fuel cell using a methanol aqueous solution as a fuel, the chemical energy possessed by methanol is directly converted into electrical energy by the following electrochemical reaction. .

アノード電極４６側では供給されたメタノール水溶液が（１）式にしたがって反応して炭酸ガスと水素イオンと電子に解離する。 On the anode electrode 46 side, the supplied aqueous methanol solution reacts according to the equation (1) and dissociates into carbon dioxide, hydrogen ions, and electrons.

ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋６Ｈ^＋＋６^ｅ− ……（１）
生成された水素イオンＨ＋は電解質膜中をアノードからカソード側に移動し、カソード電極４５上で空気中から拡散してきた酸素ガスと電極上の電子と（２）式に従って反応して水を生成する。 CH ₃ OH + H ₂ O → CO ₂ + 6H ⁺ +6 ^e− (1)
The generated hydrogen ions H + move in the electrolyte membrane from the anode to the cathode, and react with oxygen gas diffused from the air on the cathode electrode 45 and electrons on the electrode according to the formula (2) to generate water. .

６Ｈ^＋＋３／２Ｏ_２＋６^ｅ− → ３Ｈ_２Ｏ ……（２）
したがって、発電に伴う全化学反応は（３）式に示すようにメタノールが酸素によって酸化されて炭酸ガスと水を生成し、化学反応式はメタノールの火炎燃焼と同じになる。 6H ⁺ + 3 / 2O ₂ +6 ^e− → 3H ₂ O (2)
Therefore, as shown in the equation (3), the entire chemical reaction associated with power generation is caused by the oxidation of methanol with oxygen to produce carbon dioxide and water, and the chemical reaction equation is the same as that of methanol flame combustion.

ＣＨ_３ＯＨ＋３／２Ｏ_２ → ＣＯ_２＋３Ｈ_２Ｏ ……（３）
単位電池の開路電圧は、概ね１．２Ｖで燃料が電解質膜を浸透する影響で実質的には、０．８５Ｖ〜１．０Ｖであり、特に限定されるものではないが実用的な負荷運転の下での電圧は０．３Ｖ〜０．６Ｖ程度の領域が選ばれる。したがって、実際に電源として用いる場合には負荷機器の要求にしたがって所定の電圧が得られるように単位電池を直列接続して用いられる。単電池の出力電流密度は電極触媒、電極構造その他の影響で変化するが、実効的に単電池の発電部面積を選択して所定の電流が得られるように設計される。 CH ₃ OH + 3 / 2O ₂ → CO ₂ + 3H ₂ O (3)
The open circuit voltage of the unit cell is approximately 1.2 V, and is substantially 0.85 V to 1.0 V due to the effect of the fuel permeating the electrolyte membrane. As the lower voltage, a region of about 0.3V to 0.6V is selected. Therefore, when actually used as a power source, unit batteries are connected in series so that a predetermined voltage can be obtained according to the requirements of the load device. The output current density of the cell changes depending on the influence of the electrode catalyst, the electrode structure, and the like, but is designed so that a predetermined current can be obtained by effectively selecting the area of the power generation part of the cell.

ここで、発電部を構成するアノード触媒としては炭素系粉末担体に白金とルテニウムの混合金属或いは白金／ルテニウム合金の微粒子を分散担持したもの、カソード触媒としては炭素系担体に白金微粒子を分散担持したものは容易に製造、利用できる材料である。触媒の主成分である白金の炭素粉末に対する担持量は一般的には５０ｗｔ％以下が好ましく、活性の高い触媒或いは炭素担体上への分散の改善によっては３０ｗｔ％以下でも高い性能の電極を形成することが可能である。電極中の白金量は、アノード電極４５では０．５〜５ｍｇ／ｃｍ^２、カソード電極４６では０．１〜２ｍｇ／ｃｍ^２が好ましい。 Here, the anode catalyst constituting the power generation unit is a carbon-based powder carrier in which platinum and ruthenium mixed metal or platinum / ruthenium alloy fine particles are dispersed and supported, and the cathode catalyst is a carbon-based carrier in which platinum fine particles are dispersed and supported. Things are materials that can be easily manufactured and used. The supported amount of platinum, which is the main component of the catalyst, on the carbon powder is generally preferably 50 wt% or less, and an electrode having high performance is formed even if it is 30 wt% or less depending on improvement of dispersion on a highly active catalyst or carbon support. It is possible. The amount of platinum in the electrode is preferably 0.5 to ⁵ mg / cm ² for the anode electrode 45 and 0.1 to ² mg / cm ^{2 for} the cathode electrode 46.

しかしながら、本発明による燃料電池のアノード及びカソードの触媒は通常の直接形メタノール燃料電池に用いられるものであれば特定の触媒組成に制限されるものではなく用いることができ、性能の高い触媒ほど触媒量を削減でき電源システムの低コスト化に有効である。単位電池の開路電圧は、概ね１．２Ｖであるが、燃料が電解質膜を浸透する影響で実質的には０．８Ｖ〜１．０Ｖとなる。このような電池のＭＥＡ４０に用いられる電解質膜の材料としてポリパーフルオロスチレンスルフォン酸、パーフルオロカーボン系スルフォン酸などに代表されるスルフォン酸化したフッ素系ポリマーやポリスチレンスルフォン酸、スルフォン酸化ポリエーテルスルフォン類、スルフォン酸化ポリエーテルエーテルケトン類などの炭化水素系ポリマーをスルフォン化した材料或いは炭化水素系ポリマーをアルキルスルフォン酸化した材料を用いることができる。これらの材料を電解質膜として用いれば一般に燃料電池を８０℃以下の温度で作動することができる。 However, the anode and cathode catalysts of the fuel cell according to the present invention can be used without being limited to a specific catalyst composition as long as they are used in ordinary direct methanol fuel cells. The amount can be reduced, and it is effective in reducing the cost of the power supply system. The open circuit voltage of the unit cell is approximately 1.2V, but is substantially 0.8V to 1.0V due to the influence of fuel penetrating the electrolyte membrane. Examples of the electrolyte membrane material used in the MEA 40 of the battery include sulfonated fluorine-based polymers such as polyperfluorostyrene sulfonic acid and perfluorocarbon-based sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, sulfonated polyether sulfones, and sulfone. A material obtained by sulfonating a hydrocarbon polymer such as oxidized polyetheretherketone or a material obtained by alkylating a hydrocarbon polymer can be used. If these materials are used as the electrolyte membrane, the fuel cell can generally be operated at a temperature of 80 ° C. or lower.

また、タングステン酸化物水和物、ジルコニウム酸化物水和物、スズ酸化物水和物などの水素イオン導電性無機物を耐熱性樹脂若しくはスルフォン酸化樹脂にミクロ分散した複合電解質膜等を用いることによって、より高温域まで作動する燃料電池とすることもできる。特にスルフォン酸化されたポリエーテルスルフォン類、ポリエーテルエーテルスルフォン類或いは水素イオン導電性無機物を用いた複合電解質類は、ポリパーフルオロカーボンスルフォン酸類に比較して燃料のメタノール透過性の低い膜として好ましい。いずれにしても水素イオン伝導性が高く、メタノール透過性の低い電解質膜を用いると燃料の発電利用率が高くなるため本発明の効果であるコンパクト化及び長時間発電をより高いレベルで達成することができる。 In addition, by using a composite electrolyte membrane or the like in which hydrogen ion conductive inorganic substances such as tungsten oxide hydrate, zirconium oxide hydrate, tin oxide hydrate and the like are microdispersed in a heat resistant resin or a sulfonated resin, A fuel cell that operates to a higher temperature range may also be used. In particular, sulfonated polyether sulphones, polyether ether sulphones, or composite electrolytes using hydrogen ion conductive inorganic substances are preferable as membranes having lower methanol permeability of fuel than polyperfluorocarbon sulphonic acids. In any case, if an electrolyte membrane with high hydrogen ion conductivity and low methanol permeability is used, the power generation utilization rate of the fuel increases, so that the compactness and long-time power generation, which are the effects of the present invention, can be achieved at a higher level. Can do.

図９には、本発明に係る燃料電池１を構成するガスケット５０の構造が示されており、図９（Ａ）には、ガスケット５０の平面図が、図９（Ｂ）には、図９（Ａ）のＡ−Ａ断面図が示されている。図９において、ガスケット５０は、複数の実装するＭＥＡ４０に対応した、貫通切抜きの通電部５３と燃料（メタノール水溶液）及び酸化剤ガス（空気）供給のための内部マニホールド２１及び締め付けネジを通すための複数の孔２４によって構成される。このガスケット５０は、アノード４５（図８）に供給される燃料（メタノール水溶液）及びカソード４６（図８）に供給される酸化剤ガス（空気）をシールするためのものであり、通常用いられるＥＰＤＭなどの合成ゴム、フッ素系のゴム、シリコーンゴムなどをガスケット材５１として使用することが出来る。面内の各ＭＥＡ間では、バイポーラプレート１０に設けられた流体分配溝１２で電解質膜４１やガスケット５０の溝への落ち込みによる燃料や酸化剤ガスのクロスオーバーを防ぐために、図９（Ｂ）に示される図９（Ａ）のＡ−Ａ断面図に示すように剛性を有する芯材の両面に上記したガスケット材５１をラミネートした層状ガスケットを用いることはシールの信頼性を高める上で有効な方法である。 9 shows the structure of the gasket 50 constituting the fuel cell 1 according to the present invention. FIG. 9A shows a plan view of the gasket 50 and FIG. 9B shows the structure of FIG. An AA sectional view of (A) is shown. In FIG. 9, the gasket 50 is used to pass the through-cut energizing portion 53 corresponding to the plurality of mounted MEAs 40, the internal manifold 21 for supplying fuel (methanol aqueous solution) and oxidant gas (air), and the tightening screw. It is constituted by a plurality of holes 24. The gasket 50 seals the fuel (methanol aqueous solution) supplied to the anode 45 (FIG. 8) and the oxidant gas (air) supplied to the cathode 46 (FIG. 8). Synthetic rubber such as fluorinated rubber, silicone rubber and the like can be used as the gasket material 51. In order to prevent crossover of fuel or oxidant gas due to the fluid distribution groove 12 provided in the bipolar plate 10 falling into the electrolyte membrane 41 or the groove of the gasket 50 between the MEAs in the plane, as shown in FIG. As shown in the AA sectional view of FIG. 9A, it is effective to use a layered gasket in which the gasket material 51 described above is laminated on both surfaces of a rigid core material in order to increase the reliability of the seal. It is.

図１０（Ａ）には、本発明に係る燃料電池１に用いられるカソード拡散層６０の構成が、図１０（Ｂ）には、アノード拡散層７０の構成がそれぞれ示されている。図１０（Ａ）において、カソード拡散層６０は、撥水性の強い撥水層６２と基板６１から構成されており、撥水層６２がカソード電極４６と接するように積層され、アノード拡散層７０とアノード電極４５の面接触に関しては特に限定は無い。カソード拡散層６０の基板６２には導電性で多孔質な材料が用いられる。 FIG. 10A shows the configuration of the cathode diffusion layer 60 used in the fuel cell 1 according to the present invention, and FIG. 10B shows the configuration of the anode diffusion layer 70. In FIG. 10A, the cathode diffusion layer 60 is composed of a water-repellent layer 62 having strong water repellency and a substrate 61, and is laminated so that the water-repellent layer 62 is in contact with the cathode electrode 46. There is no particular limitation regarding the surface contact of the anode electrode 45. A conductive porous material is used for the substrate 62 of the cathode diffusion layer 60.

一般的には炭素繊維の織布或いは不織布、例えば、炭素繊維織布としてはカーボンクロス（トレカクロス：東レ製）やカーボンペーパー（東レ製：ＴＧＰ−Ｈ−０６０）などを用い、撥水層６２は炭素粉末と撥水性微粒子、撥水性フィブリル又は撥水性繊維、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどを混合して構成される。より詳細に説明すれば、カーボンペーパー（東レ製：ＴＧＰ−Ｈ−０６０）を所定の寸法に切り出し、予め吸水量を求めた後、このカーボンペーパーを焼付け後の重量比が２０〜６０ｗｔ％となるように希釈したポリテトラフルオロカーボン／水分散液（Ｄ−１：ダイキン工業社製）に漬たし、１２０℃で約１時間乾燥し、更に、空気中、２７０〜３６０℃の温度で０．５〜１時間焼き付け操作をする。 In general, carbon fiber woven fabric or non-woven fabric, for example, carbon fiber woven fabric is made of carbon cloth (Torayca cloth: manufactured by Toray) or carbon paper (manufactured by Toray: TGP-H-060). Is constituted by mixing carbon powder and water-repellent fine particles, water-repellent fibrils or water-repellent fibers such as polytetrafluoroethylene. More specifically, after carbon paper (Toray: TGP-H-060) is cut into a predetermined size and the water absorption amount is obtained in advance, the weight ratio after baking this carbon paper is 20 to 60 wt%. Soaked in a diluted polytetrafluorocarbon / water dispersion (D-1: manufactured by Daikin Industries, Ltd.), dried at 120 ° C. for about 1 hour, and further in air at a temperature of 270 to 360 ° C. for 0.5 hour. Perform baking operation for ~ 1 hour.

次に、炭素粉末（ＸＣ−７２Ｒ：キャボット社製）に対して２０〜６０ｗｔ％となるようにポリテトラフルオロカーボン／水分散液を加えて混練する。ペースト状になった混練物を上記のように撥水化されたカーボンペーパーの一方の面に厚みが１０〜３０μｍとなるように塗布する。これを１２０℃で約１時間乾燥した後、２７０〜３６０℃で０．５〜１時間、空気中で焼成してカソード拡散層６０が得られる。カソード拡散層６０の通気性及び透湿性、即ち、供給酸素及び生成水の拡散性は、ポリテトラフルオロエチレンの添加量、分散性、焼き付け温度に大きく依存するので、燃料電池の設計性能、使用環境などを考慮して適正な条件が選定される。 Next, a polytetrafluorocarbon / water dispersion is added to the carbon powder (XC-72R: manufactured by Cabot Corporation) so as to be 20 to 60 wt% and kneaded. The paste-like kneaded material is applied to one surface of the carbon paper that has been made water-repellent as described above so as to have a thickness of 10 to 30 μm. This is dried at 120 ° C. for about 1 hour and then calcined in air at 270 to 360 ° C. for 0.5 to 1 hour to obtain the cathode diffusion layer 60. The air permeability and moisture permeability of the cathode diffusion layer 60, that is, the diffusibility of supplied oxygen and generated water largely depends on the amount of polytetrafluoroethylene added, dispersibility, and baking temperature, so that the design performance and operating environment of the fuel cell Appropriate conditions are selected in consideration of such factors.

図１０（Ｂ）において、アノード拡散層７０は、導電性と多孔質の条件を満たす炭素繊維の織布或いは不織布、例えば、炭素繊維織布としてはカーボンクロス（トレカクロス：東レ製）やカーボンペーパー（東レ製：ＴＧＰ−Ｈ−０６０）などの材料は好適なものである。アノード拡散層７０の機能は、水溶液燃料の供給と生成された炭酸ガスの速やかな散逸を促進するものであるため、炭素多孔質板を親水性樹脂を分散したり、酸化チタンなどに代表される強い親水性を有する方法は、燃料電池の出力密度を高めるために有効な方法である。 In FIG. 10 (B), the anode diffusion layer 70 is a carbon fiber woven or non-woven fabric that satisfies the conditions of conductivity and porosity. For example, carbon fiber woven fabric is carbon cloth (Toray Cross: manufactured by Toray) or carbon paper. Materials such as (Toray Industries, Inc .: TGP-H-060) are suitable. The function of the anode diffusion layer 70 is to promote the supply of the aqueous solution fuel and the rapid dissipation of the generated carbon dioxide gas. Therefore, the carbon porous plate is dispersed with a hydrophilic resin, or is represented by titanium oxide or the like. The method having strong hydrophilicity is an effective method for increasing the power density of the fuel cell.

また、アノード拡散層７０は、上記した材料に限定されること無く、実質的に電気化学不活性な金属系材料（例えば、ステンレススチール繊維不織布、多孔質体、多孔質なチタン、タンタルなど）を用いることもできる。 Further, the anode diffusion layer 70 is not limited to the above-described materials, but is made of a substantially electrochemically inactive metal material (for example, stainless steel fiber nonwoven fabric, porous body, porous titanium, tantalum, etc.). It can also be used.

図１１には、本発明による燃料電池１の組み立ての構成が示されている。図１１において、燃料電池１は、カソード端板１６ｂを開始点として、ガスケット５０、カソード拡散層６０、ＭＥＡ４０、アノード拡散層７０、ガスケット５０の順に積層した電池ユニット１００を繰り返し単位として、所定の数の電池ユニット１００がセパレータ１５を介して積層された後、アノード端板１６ａを積層して構成される。 FIG. 11 shows an assembly configuration of the fuel cell 1 according to the present invention. In FIG. 11, the fuel cell 1 has a predetermined number of battery units 100 in which a gasket 50, a cathode diffusion layer 60, an MEA 40, an anode diffusion layer 70, and a gasket 50 are stacked in this order starting from the cathode end plate 16b. After the battery unit 100 is stacked via the separator 15, the anode end plate 16a is stacked.

図１２には、本発明に係るセパレータの他の実施例が示されている。図１２において、バイポーラープレート２０は、カレントコレクタ３０を嵌め込むための座繰り部２３を持たない構成となっている。この場合、バイポーラープレート２０は、燃料（メタノール水溶液）及び酸化剤ガス（空気）の供給、排出のための４個のマニホールド１１、バイポーラープレート２０の両面に燃料（メタノール水溶液）及び酸化剤ガス（空気）を面内に分配するための溝２２、積層後締め付けネジを通す、複数の孔２４によって構成されている。 FIG. 12 shows another embodiment of the separator according to the present invention. In FIG. 12, the bipolar plate 20 is configured not to have a countersink portion 23 for fitting the current collector 30. In this case, the bipolar plate 20 includes four manifolds 11 for supplying and discharging fuel (methanol aqueous solution) and oxidant gas (air), and fuel (methanol aqueous solution) and oxidant gas on both sides of the bipolar plate 20. It is comprised by the groove | channel 22 for distributing (air) in a surface, and the some hole 24 which lets a fastening screw pass after lamination | stacking.

一方、図１３に示すように、カレントコレクタ３０とカレントコレクタフレーム８１とを一体化した複合カレントコレクタ８０を構成しておく。このバイポーラープレート２０の両面に複合カレントコレクタ８０を張り合わせることによってセパレータ１５を形成することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 13, a composite current collector 80 in which a current collector 30 and a current collector frame 81 are integrated is configured. The separator 15 can be formed by pasting the composite current collector 80 on both sides of the bipolar plate 20.

なお、ガスケットとカソード拡散層とＭＥＡとアノード拡散層を積層してなる電池ユニットを端板とセパレータとによって挟み込んで積層して構成される燃料電池に、燃料と空気を供給し、発電した電力を制御器によって運転時及び停止時の状況をモニターしながら出力端子から負荷機器に供給するダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）においては、出力端子から負荷機器に供給する電力を、直流／直流変換器によって所定電圧に昇圧して供給するようにしてもよい。 In addition, fuel and air are supplied to a fuel cell configured by laminating a cell unit formed by laminating a gasket, a cathode diffusion layer, MEA, and an anode diffusion layer with an end plate and a separator, In the direct methanol fuel cell (DMFC) that supplies the load device from the output terminal while monitoring the operation and stop status by the controller, the power supplied from the output terminal to the load device is predetermined by the DC / DC converter. The voltage may be boosted and supplied.

また、ガスケットとカソード拡散層とＭＥＡとアノード拡散層を積層してなる電池ユニットを端板とセパレータとによって挟み込んで積層して構成される燃料電池に、燃料と空気を供給し、発電した電力を制御器によって運転時及び停止時の状況をモニターしながら負荷機器に供給するダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）においては、燃料電池内で形成される電池ユニットを、セパレータ平面上で複数個に分割してセパレータ平面上に複数個の電池ユニットを形成し、平面上に形成される複数個の電池ユニットを直列に接続するようにしてもよい。 In addition, fuel and air are supplied to a fuel cell configured by laminating a cell unit formed by laminating a gasket, a cathode diffusion layer, MEA, and an anode diffusion layer with an end plate and a separator, In the direct methanol fuel cell (DMFC) that supplies the load equipment while monitoring the operation and stop status by the controller, the cell unit formed in the fuel cell is divided into a plurality on the separator plane. A plurality of battery units may be formed on the separator plane, and the plurality of battery units formed on the plane may be connected in series.

また、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）によって得られた出力端子から負荷機器に供給する電力は、直流／直流変換器によって所定電圧に昇圧して供給するようにしてもよい。 Further, the power supplied to the load device from the output terminal obtained by the direct methanol fuel cell (DMFC) may be supplied after being boosted to a predetermined voltage by a DC / DC converter.

また、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）におけるガスケットは、複数の実装するＭＥＡに対応した、貫通切抜きの通電部と内部マニホールドを備え、剛性を有する芯材の両面にガスケット材をラミネートした層状ガスケットによって構成してもよい。さらに、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）におけるガスケット材は、合成ゴム、フッ素系のゴム、シリコーンゴムのいずれかで構成することができる。さらに、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）におけるカソード拡散層は、撥水性の強い撥水層と導電性で多孔質な材料の基板とによって構成することができる。 In addition, the gasket in the direct methanol fuel cell (DMFC) is composed of a layered gasket that is equipped with a through-cut current-carrying part and an internal manifold that are compatible with multiple mounted MEAs, and the gasket material is laminated on both sides of a rigid core material. May be. Further, the gasket material in the direct methanol fuel cell (DMFC) can be composed of any one of synthetic rubber, fluorine-based rubber, and silicone rubber. Furthermore, the cathode diffusion layer in the direct methanol fuel cell (DMFC) can be constituted by a water-repellent layer having strong water repellency and a substrate made of a conductive and porous material.

さらにまた、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）における基板は、炭素繊維の織布或いは不織布で形成してもよい。また、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）における撥水層は、炭素粉末と撥水性微粒子、撥水性フィブリル又は撥水性繊維で形成したものである。 Furthermore, the substrate in the direct methanol fuel cell (DMFC) may be formed of carbon fiber woven fabric or non-woven fabric. The water repellent layer in the direct methanol fuel cell (DMFC) is formed of carbon powder and water repellent fine particles, water repellent fibrils or water repellent fibers.

また、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）におけるＭＥＡは、電解質膜で構成され、面全体を複数個に分割し、この複数個に分割されたそれぞれの対向する両面に電極を接合し、電解質膜の周囲フランジ部に燃料、酸化剤ガスを供給する内部マニホールドを備え、各同一平面の電極間にミシン目などの不連続切断部を設けて構成してもよい。 The MEA in a direct methanol fuel cell (DMFC) is composed of an electrolyte membrane, and the entire surface is divided into a plurality of parts, and electrodes are joined to both opposing surfaces divided into a plurality of parts, and the periphery of the electrolyte membrane An internal manifold that supplies fuel and oxidant gas to the flange portion may be provided, and discontinuous cutting portions such as perforations may be provided between the electrodes on the same plane.

さらに、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）におけるアノード拡散層は、導電性と多孔質の条件を満たす炭素繊維の織布又は不織布、あるいは実質的に電気化学不活性な金属系材料で構成したカレントコレクタによって構成してもよい。またさらに、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）におけるカレントコレクタは、板状に形成したチタンの一方の面に接触面積の１５％〜４０％のメッキ率の金メッキを施して形成するのが好ましい。 Further, the anode diffusion layer in the direct methanol fuel cell (DMFC) is formed by a current collector composed of a carbon fiber woven or non-woven fabric that satisfies the conditions of conductivity and porosity, or a substantially electrochemically inert metal material. It may be configured. Furthermore, the current collector in the direct methanol fuel cell (DMFC) is preferably formed by performing gold plating with a plating rate of 15% to 40% of the contact area on one surface of titanium formed in a plate shape.

さらにまた、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）におけるセパレータは、板状に構成し、両端部には、燃料及び酸化剤ガスを導入する４個の内部マニホールドを設け、表裏の面に燃料及び酸化剤ガスを分配するための溝と、カレントコレクタを収納する座繰り部を設けて構成するのが好ましい。 Furthermore, the separator in the direct methanol fuel cell (DMFC) is configured in a plate shape, provided with four internal manifolds for introducing fuel and oxidant gas at both ends, and fuel and oxidant gas on the front and back surfaces. It is preferable to provide a groove for distributing the liquid and a countersink part for storing the current collector.

そして、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）における端板は、片方の面に燃料又は酸化剤ガスを導入するための貫通しない２個の内部マニホールド座繰りを設け、内面側の面内には燃料又は酸化剤ガスを分配するための溝と、燃料又は酸化剤ガス流体を電池に供給するために、燃料供給口又は酸化剤ガス供給口、燃料排出口、空気排出口を有する燃料供給マニホールド、空気供給マニホールド、カレントコレクタを固定する座繰り部とを設けて構成するのが好ましい。 The end plate in the direct methanol fuel cell (DMFC) is provided with two internal manifold countersinks for introducing fuel or oxidant gas on one side, and the fuel or oxidizer on the inner side. A fuel supply manifold having a fuel supply port or an oxidant gas supply port, a fuel discharge port, and an air discharge port for supplying a fuel or an oxidant gas fluid to the battery, and an air supply manifold It is preferable to provide a countersink portion for fixing the current collector.

本発明に係る薄型電池用セパレータ構造を適用した燃料電池の電源システムの概略構成図。The schematic block diagram of the power supply system of the fuel cell to which the separator structure for thin batteries which concerns on this invention is applied. 本発明が適用される燃料電池１の斜視図。1 is a perspective view of a fuel cell 1 to which the present invention is applied. バイポーラープレートの構造を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show the structure of a bipolar plate. カレントコレクタの平面図。The top view of a current collector. セパレータの構造を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show the structure of a separator. 本発明に係る燃料電池の端板の平面図。The top view of the end plate of the fuel cell which concerns on this invention. 図６に図示の端板の断面図。Sectional drawing of the end plate shown in FIG. 燃料電池を構成するＭＥＡの構造を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show the structure of MEA which comprises a fuel cell. 本発明に係る燃料電池を構成するガスケットの構造を示す平面図および断面図。The top view and sectional drawing which show the structure of the gasket which comprises the fuel cell which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池に用いられるカソード拡散層及びアノード拡散層の構成を示す平面図および断面図。The top view and sectional drawing which show the structure of the cathode diffusion layer and anode diffusion layer which are used for the fuel cell which concerns on this invention. 本発明による燃料電池の構成を示す展開図。FIG. 3 is a development view showing a configuration of a fuel cell according to the present invention. 本発明に係るセパレータの他の実施例を示す平面図および断面図。The top view and sectional drawing which show the other Example of the separator based on this invention. 本発明に係るセパレータのさらに別な実施例を示す平面図および断面図。The top view and sectional drawing which show another Example of the separator which concerns on this invention.

Explanation of symbols

１…燃料電池、２…マイクロポンプ、３…マイクロブロア、４…燃料循環タンク、５…燃料カートリッジタンク、６…電力端子、７…排ガス孔、８…直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）、９…制御器、１１ａ、１１ｂ…燃料供給マニホールド、１２ａ、１２ｂ…空気供給マニホールド、１５…セパレータ、１６ａ、１６ｂ…端板、２０…バイポーラープレート、２３…座繰り部、３０…カレントコレクタ、４０…ＭＥＡ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 2 ... Micro pump, 3 ... Micro blower, 4 ... Fuel circulation tank, 5 ... Fuel cartridge tank, 6 ... Electric power terminal, 7 ... Exhaust gas hole, 8 ... DC / DC converter (DC / DC converter) , 9 ... Controller, 11a, 11b ... Fuel supply manifold, 12a, 12b ... Air supply manifold, 15 ... Separator, 16a, 16b ... End plate, 20 ... Bipolar plate, 23 ... Countersink, 30 ... Current collector, 40 ... MEA.

Claims

Power generation by arranging a plurality of unit cells in a planar shape comprising an anode that oxidizes fuel, a cathode that reduces oxygen, and a membrane-electrode assembly in which an electrolyte membrane is interposed between the anode and the cathode A fuel cell comprising a plurality of power generation units stacked with an insulating plate interposed therebetween.

2. The fuel cell according to claim 1, wherein the membrane-electrode assemblies of a plurality of single cells forming the power generation unit are connected in series within a plane.

The series connection in the plane of each membrane-electrode assembly of the plurality of single cells forming the power generation unit is performed between adjacent membrane-electrode assemblies via a current collector. The fuel cell as described.

4. The fuel cell according to claim 1, wherein a plurality of power generation units stacked via the insulating plate are connected in series.

Power generation by arranging a plurality of unit cells in a planar shape comprising an anode that oxidizes fuel, a cathode that reduces oxygen, and a membrane-electrode assembly in which an electrolyte membrane is interposed between the anode and the cathode An information terminal comprising a fuel cell comprising a plurality of power generation units stacked through an insulating plate.