JP2008123960A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】発電能力の低下を招くさまざまな異常を局所レベルで早期に検知することができ、異常原因の特定や対処を速やかに行なうことが可能となる燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料および酸化剤の反応により発電を行なう燃料電池セルを有する燃料電池であって、
前記燃料電池セルは、該燃料電池セル内に複数個の温度センサ６０１が配置された構造を備え、該複数個の温度センサによって該燃料電池セル内の複数の個所における発電状況に応じた温度を検出する構成とする。
その際、前記燃料電池セル内に配置された温度センサの少なくとも２箇所の配置関係を、前記燃料電池セルに供給される燃料経路の上流と下流の関係、
または、前記燃料電池セル中の前記酸化剤の取り入れ口からの距離の遠近の関係、
または、前記燃料電池セルの内部で発生した水の排出経路の上流と下流の関係とすることができる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、燃料電池に関し、特に燃料電池セルの温度検知を可能とした燃料電池に関するものである。

従来、使用されている電池として、乾電池と言われている一次電池や、車のバッテリーなどに使われる鉛蓄電池、モバイル機器などで使われるリチウム電池などの二次電池がある。
一次電池は、内部に反応物質を保持しており、反応物質の化学反応により電流を生じるが、反応物質がすべて消費されてしまうと使用できなくなる。
また、近年における電子機器の高性能・多機能化に伴う電力消費量の拡大により十分なエネルギー量を供給出来なくなってきている。
二次電池は、内部に反応物を設け、電流を発生させることで反応物が減少するが、充電することによって逆反応が起こり、生成物質がもとの反応物質に戻ることで繰り返し使用することができる。
しかしながら、一回の充電で使用できるエネルギーは一次電池のものよりも少なく、また、充電するために外部電力を必要し、充電するのに数十分から数時間の充電時間を必要としている。

これに対し、近年、地球環境に対して低公害で電力を発生させる燃料電池が注目されている。
燃料電池は従来、宇宙衛星で実用化され、それから、省エネルギー性・環境に対し低公害であることから、発電装置や自動車用の駆動源として開発が進められてきた。
また、燃料電池は単位面積当りで、従来の電池に比べ数倍から十倍近い電気出力が得られることから、さらなる小型、軽量に可能性があるため電気機器の分野でも開発が行われている。
さらに、燃料のみを交換すれば連続して使用が可能であるため、二次電池の様に充電に時間がかかることもない。

燃料電池には、様々な方式のものがあるが、常温から１００℃の範囲で作動し、起動時間が短く、単位面積当りの電力が他の燃料電池よりも優れている点から、小型電気機器、とりわけ持ち運びして使用する機器に対しては、固体高分子型燃料電池が適している。
また、大きな出力を得るための燃料電池には、水素を燃料に使用するのが効果的である。
常圧下において気体である水素を貯蔵する方法として、つぎのような方法が挙げるられる。
第一の方法としては、水素を圧縮して高圧ガスとして保存する方法である。
第二の方法としては、水素を低温にして、液体として貯蔵する方法である。
第三の方法としては、水素吸蔵合金を使用して水素を貯蔵する方法である。
第四の方法として、メタノールやガソリンなどを燃料タンクに積み、改質して水素に変換し使用するという方法がある。
また、最近、第五の方法としてカーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、カーボンナノホーンなどの炭素系材料が注目されている。これらの炭素系材料では、重量当たり約１０ｗｔ％の水素を吸蔵できる可能性があるためである。

また、固体高分子型燃料電池の発電は以下の様にして行われる。
高分子電解質膜には、パーフルオロスルホン酸系の陽イオン交換樹脂がよく用いられる。
例えば、このような膜としては、デュポン社のナフィオンなどがよく知られている。
固体高分子電解質膜を、白金などの触媒を担持した一対の多孔質電極、すなわち、燃料極と酸化剤極とで狭持した膜電極複合体が発電セルとなる。
この発電セルに対して、酸化剤極には酸化剤を、燃料極には燃料を供給することにより、高分子電解質膜中をプロトンが移動し、発電が行われる。

燃料電池における発電反応は発熱反応であり、反応場の温度が６０℃以上であると効率がよい。
一方、固体高分子電解質膜等の、燃料電池を構成する部材の材質にもよるが、通常は１００℃以下の温度に制御することが安定的な発電を行なうために必要とされている。
したがって、発電反応が効率よく行なわれていること、および部材に問題が発生するような高温になっていないことを確認するためには、発電反応が行なわれる部位またはその近傍にて温度を測定することの重要性は高いものといえる。
また、固体高分子型燃料電池に限らず、他の形式の燃料電池においても、発電反応に伴い発熱し、また発電反応に適した温度範囲は各々決まっていることから、同様の課題は共通して存在する。

このような課題に対処するため、特許文献１では電解質膜の温度の監視を行なう方法が提案されている。
また、特許文献２では、つぎのようにして出力変動の要因を推定可能にする燃料電池システムが提案されている。
ここでは、多数のセルからなる燃料電池システムにおいて、複数のセルグループに分けてグループ毎の出力電圧を計測して運転状態を診断するシステムなどによって、燃料電池の発電状況を逐次監視し、発電性能の変化（低下）を捉える手法が採られている。
特開２０００−５８０９３号公報 特開２００４−１２７９１５号公報

ところで、上記従来例における特許文献１、２のいずれのものにおいても、温度検知の手段をスタックもしくはセルに組み込んで監視することで、燃料電池内部の異常の検出を行なうものである。
それらは、単独セルの特定エリアの異常検出を行なえるものではなく、燃料電池全体あるいはセル単位での異常検出にとどまるものである。
しかしながら、燃料電池の発電能力の低下は、各セルの特定エリアで起こりうる様々の故障よっても招かれる。
例えば、各セルの特定エリアにおける、発電時の生成ガスの滞留、燃料および大気の流入量の低下、さらには構成部材の熱による膨張、収縮に伴う、接触抵抗の局所的増加、等によっても発電能力の低下が生じる。
これに対して、上記従来例のものでは、単独セルの特定エリアの異常検出を行なえないことから、これらの問題に対処することが困難である。

本発明は、上記課題に鑑み、発電能力の低下を招くさまざまな異常を局所レベルで早期に検知することができ、異常原因の特定や対処を速やかに行なうことが可能となる燃料電池を提供することを目的とするものである。

本発明は、次のように構成した燃料電池を提供するものである。
本発明の燃料電池は、燃料および酸化剤の反応により発電を行なう燃料電池セルを有する燃料電池であって、
前記燃料電池セルは、該燃料電池セル内に複数個の温度センサが配置された構造を備え、該複数個の温度センサによって該燃料電池セル内の複数の個所における発電状況に応じた温度を検出することを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記複数個の温度センサは、前記燃料電池セル内に配置された温度センサの少なくとも２箇所の配置関係が、前記燃料電池セルに供給される燃料経路の上流と下流の関係にあることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記複数個の温度センサは、前記燃料電池セル内に配置された温度センサの少なくとも２箇所の配置関係が、前記燃料電池セル中の前記酸化剤の取り入れ口からの距離の遠近の関係にあることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記複数個の温度センサは、前記燃料電池セル内に配置された温度センサの少なくとも２箇所の配置関係が、前記燃料電池セルの内部で発生した水の排出経路の上流と下流の関係にあることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、前記燃料電池セルは、両面に反応層を形成した電解質膜と、発電時にガス拡散および集電するための部材と、を少なくとも含む燃料電池部材が、電力を取り出すための電極上に積層された構造を有する燃料電池セルであって、
前記電極は、該電極を構成する電極基板によって形成された、燃料ガスを流入させることによって前記燃料電池部材に面圧を印加するための閉鎖空間を備え、
前記複数個の温度センサが、前記閉鎖空間を形成する前記基板に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、上記したいずれかに記載の燃料電池セルが複数積層され、燃料電池スタックとして構成されていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池は、上記したいずれかに記載の燃料電池セル、または上記した燃料電池スタックが、筐体内に収容され構成されていることを特徴とする。

本発明の燃料電池によれば、発電能力の低下を招くさまざまな異常を局所レベルで早期に検知することができ、異常原因の特定や対処を速やかに行なうことが可能となる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。

つぎに、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用した燃料および酸化剤の反応により発電を行なう燃料電池セルを有する燃料電池について説明する。
本発明は、図２に示すような構造の燃料電池セルに適用することで、より大きな効果をもたらすが、まず、図２の構造を模式的にあらわした図１を用いて概略の説明する。
なお、図１は、後に詳しく説明する図２の閉鎖空間２０８を中心に機能を模式的にあらわした横断面図である。図１の括弧内には、図２の電池セル構造における対応部の符号を付し、以下に説明する。

図２に示される閉鎖空間２０８が構成された燃料電池セル２０１はフレキシブル基板で構成されている。
そのため、図１に模式的に示すように基板１０６（２１２）および基板１０５（２０９）によって形成された閉鎖空間１０７（２０８）に至った燃料ガスの圧力により、基板１０６および基板１０５の上下面が膨らむ。
これにより、積層したガス拡散層１０１（２１３）、ＭＥＡ１０３（２１８）およびガス拡散層１０２（２１４）を筐体１０４（２２２）内壁に押し付けて締結力を発生させることができる。
このような構成によれば、面全体で均一な圧力を加えられるため、接触抵抗を低減させることができる。

つぎに、図２を用いて、上記本実施例の燃料電池セルの詳細な構成について説明する。
図２において、２０２は電極、２０９及び２１２は基板である。
２１３、２１４はガス拡散層、２１５及び２１６は反応層、２１７は電解質膜、２１８は両面に反応層が形成された電解質膜からなるＭＥＡである。
２１９は金属層、２２０はスペーサ、２２１は固定材、２２２は筐体である。
また、２０６、２０７、２１０、２１１は通流口、２０３、２０４、２０５は流路、２０８は面圧発生のための流路である。

本実施例の燃料電池セル２０１において、電力を取り出すための電極２０２は、つぎのような構造を備えている。
すなわち、燃料ガスが流れる流路２０３、２０４、通流口２０６、２０７、面圧発生のための閉鎖空間２０８を構成するための流路が形成されている基板２０９に、基板２１２を貼り合わさって構成されている。
基板２０９、２１２の材料としては、例えば、両面に導電層を形成したフレキシブル基板、セラミック基板、アルミ基板、シリコン基板等に流路もしくは配線パターンを形成したものが挙げられる。
本実施例では、フレキシブルで安価なフレキシブル基板が好ましいものとして用いられている。
また、これらを貼り合わせる方法としては、ろう接、超音波接合、接着等が挙げられるが、安価で後に解体が容易な、ろう接のはんだ接合が好ましい。
これにより、シール部材、気密を保持するための部品精度が必要なくなる。
また、基板の両面の電通は、図示しないスルーホールとビアで取られている。

ガス拡散層２１３、２１４は、流入してきたガスの拡散と、集電材としての機能を有するので、材料としてはカーボン材が挙げられる。
両面に反応層２１５、２１６が形成された電解質膜２１７には、電極２０２より流入してきた燃料ガスを外気にリークするのを防ぐため、電解質膜２１７の外周辺に金属膜２１９が形成されている。
この金属膜２１９は、めっき、スパッタなどにより金属層が形成されたものか、薄い金属箔をかしめた構造が挙げられる。
スペーサ２２０は、電極２０２とＭＥＡ２１８との高さを調整するための部材である。

本実施例の燃料電池セル２０１は、以上のように構成された電極２０２上に、ガス拡散層２１３、ＭＥＡ２１８、スペーサ２２０、ガス拡散層２１４を積層した積層体によって構成される。
電極２０２、スペーサ２２０、ＭＥＡ２１８は、それぞれ上記で挙げた接合もしくは接着により貼り合わせることができる。
これにより、シールに必要な部品を必要とせず、これらの部品精度を考慮する必要を省くことができる。
固定材２２１としては、接着剤等が用いられ、積層した部材を更に固定する。

以上のように構成した燃料電池セル２０１を、図３に示すように、通流口２２３、開口２２４が形成された、中空状の筐体２２２に収容することで、燃料電池となる。
筐体２２２に入れた後、筐体２２２から燃料電池セル２０１がはみ出ないように、筐体２２２の側面穴に、例えば、テープ、着脱可能な蓋、金属板かしめ、接着剤、溶接などで塞ぐことができる。
その際、後に燃料電池セル２０１を取り出すことができる、テープ、着脱可能な蓋などが好ましい。

また、図５に示すように、このような燃料電池セル２０１を複数積層して燃料電池スタック３０７を構成し、筐体３０８に収容して燃料電池を構成することができる。
但し、このように燃料電池スタックとした場合には、図２の燃料電池セル上面開口部２２４から空気取り込みが出来なくなるので、空気取り込み及びガス拡散のため、図４に示すように、ガス拡散層３０１を、ＭＥＡ２１８上に積層する構成を採ることができる。

つぎに、図６、図７（ａ）、（ｂ）を用いて、本実施例における燃料電池セルの温度検知を可能とする構成例について説明する。
図６は、燃料電池セルの電極２０２の部分構成を示す図である。
各部の機能等は上記したとおりであるが、ここで特に追記説明しているのは、基板２０９および基板２１２に関する構成である。
前述したように、これらの基板はフレキシブル基板で構成されているが、実際には、図６に示ように銅箔部４０１がポリイミド４０２を挟む構成になっている。
また、図７（ａ）は温度センサの出力回路の構成例を示す図であり、図７（ｂ）は図６に示す燃料電池セルの閉鎖空間２０８に、温度センサの出力回路を実装した構成例の概要を説明するための斜視図である。

図７（ｂ）においても、各部の機能等は上記したとおりであるが、ここで異なるのは、基板２０９の銅箔部４０１を加工して温度センサ実装用および信号取り出し用の配線パターン５０１、５０２および５０３を構成していることである。
温度センサ自体は公知のものを用いることができ、原理としては温度の変化により電気抵抗値が変わるものであればよい。
種類としては熱電対、サーミスタ、白金測温抵抗体、等を用いることができ、それぞれ感度、分解能や線形性など特徴が異なるが、内部に組み込みも可能なものであれば特に制限はない。
しかし、図２で説明した燃料電池セルはフレキシブル基板を用いていることから、実装が容易なチップ状のものが広く出回っているチップ・サーミスタが好ましい。
ただし、種類によっては温度と抵抗値が必ずしもリニアの関係にないことから、補正手段が必要となる場合もあり得る。
また、分解能なども必要とする精度にかなうものを選択しなければならない。

ここで、燃料電池セルが発電を開始すれば、それに伴い発熱を生じるため温度センサ５０４の抵抗値が変化する。
この変化をとらえる回路としては様々であるが、簡易的なものとしては図７（ａ）に示すような回路を用いることができる。
図７（ａ）の回路で検出した電圧値をＡ／Ｄやマイコン、記憶部などで構成された測定・制御回路に取り込んで演算処理を施せば、温度−抵抗値の関係から容易にその時点での温度を検出することができる。
また温度データのプロファイルを記憶しておけば、その経時変化の傾向をつかむことも可能となる。

ここで、温度センサの出力回路として、温度センサ５０４を実装した端子部分から引き出された配線５０１、５０２および５０３には、それぞれリニアライズ用の抵抗５０５、出力電圧測定回路５０６、電源電圧５０７に接続した構成とすることができる。
なお、抵抗５０５は温度センサ５０４の温度−抵抗値特性を線形化するためのものである。
測定回路５０６で測定された値をＶｏｕｔとした時、抵抗５０５の値をＲ_１、電源電圧５０７をＶｃ、そのときの温度センサの抵抗値をＲ_Ｔとすれば
Ｖｏｕｔ＝Ｒ_１／（ Ｒ_Ｔ−Ｒ_１） Ｖｃ
の関係が成立する。
この検出された値と温度−抵抗値の関係から簡単な計算によってその時点での発電部直近の温度を求めることができる。この方法を利用して当該セルでの当該エリアの発電状況を検出するわけである。

なお、図７（ｂ）は本実施例の基本的な考えを説明するものであり、実際には図８（ａ）、（ｂ）で示すように、複数の温度センサを適切な数量配置して構成される。
すなわち、複数の温度センサを均等にフレキシブル基板に配置することにより構成される。
また、図８（ａ）、（ｂ）には不図示ではあるが、図７と同様にそれぞれの温度センサに対して引き出し配線パターン、電源および検出回路が接続されていることは勿論である。
また、図７（ｂ）では基板２０９側のみに温度センサおよび引き出し配線を構成しているが、基板２１２に裏面（不図示）側にも同様に構成して図８（ｂ）の様にすれば、さらに精密な測定も可能になる。
すなわち、燃料電池セルを積層しスタックとした場合、隣接する直下のセルから伝わる反応熱を主に基板２０９上の温度センサで検知する一方、基板２１２上の温度センサでは同一セル内にある直上の反応層での発熱を直近で観測することができる。
例えば、図９に示される温度センサを配置した構成例における温度センサによる温度検出エリアのイメージを示す図において、同図に示す右上の温度センサでは、ｂで示したエリアの温度変化を監視する役割をになうことになる。

複数の温度センサの配置の仕方により、様々な場合における異常の発生を検知することができる。
例えば、単一の燃料電池セル中での燃料ガスの流れ方向を考慮し、前記燃料電池セルに供給される燃料経路の上流と下流の関係になるように配置した場合、次の異常を判断することができる。
上流側と下流側共に反応温度の低下がみられた場合、燃料ガスの供給不足が疑われ、下流側でのみ反応温度の低下がみられたときは、燃料ガスの中に不純物ガスが流路端に滞留してきていると判断される。
また、単一の燃料電池セル中で、酸化剤ガスの取り入れ口からの距離を考慮し、燃料電池セル中の前記酸化剤の取り入れ口からの距離の、遠いところと近いところ、すなわち遠近の関係になるように配置した場合、次の異常を判断することができる。
近い側の反応温度が低下せず、遠い側の反応温度のみが低下した場合、酸化剤ガスの供給が不足していることが疑われる。
また、単一の燃料電池セル中で、発電反応に伴って発生する水の排出経路を考慮し、前記燃料電池セルの内部で発生した水の排出経路の上流と下流の関係になるように配置した場合、次の異常を判断することができる。
上流側の反応温度が低下せず、下流側の反応温度のみが低下した場合、水の排出がうまく行っておらず、下流側に水の滞留（フラッディング）が起こっていることが疑われる。

このようにして、温度センサを配置したエリアとそれに応じた検出値とから、その時点での異常発生エリアとその故障モードあるいは異常傾向を迅速に捉えることができる。
例えば、全体的に一律で温度が低い場合にはセルの故障もしくは燃料ガスの不足、あるエリアだけ低い場合に不要なガスの滞留、等というようにセルの構造に応じて温度パターンとその処理方法を記憶しておく。
異常時の処理としては、検出パターンに応じて、ユーザへの警告表示、あるいは燃料ガスの注入停止や注入強化、不要なガスのパージなどの処理をすることができる。
なお、本実施例ではフレキシブル基板に温度センサを実装する形態を説明したが、温度検知の観点から考えれば、必ずしもフレキシブル基板上に限られるものではない。
すなわち、理論上は配置場所が反応層に近接しているほど、より実態に即した検出が可能になるものである。
しかし、実際には温度センサの配置および引き出し配線の作り込み等考慮すると、本実施例で説明した形態が最も現実的なものである。

以上のように、本実施例では、燃料電池セルは、該燃料電池セル内に複数個の温度センサが配置された構造により、該複数個の温度センサによって該燃料電池セル内の複数の個所における発電状況に応じた温度を検出することが可能なる。
その際、上記燃料電池セルを、両面に反応層を形成した電解質膜と、ガス拡散層と、を少なくとも含む燃料電池部材が、電力を取り出すための電極上に積層された構造を有する燃料電池セルとする構成を採ることができる。
そして、このような電極を構成する基板によって形成された、燃料ガスを流入させることによって前記燃料電池部材に面圧を印加するための閉鎖空間に、上記複数個の温度センサを配置するようにすることで、より大きな効果をもたらすことが可能となる。

［実施例２］
実施例２においては、発電異常が起こりやすいエリア等に限定して配置された燃料電池の構成例について説明する。
図１０に、本実施例の構成例を説明するための図を示す。図１０（ａ）は温度センサの配列を示す図であり、図１０（ｂ）は温度センサが配列された燃料電池の断面模式図を示す。
なお、図１０には、図１の実施例１と同じ構成に同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。図１０において、６０１は温度センサである。

本実施例では、実施例１で均等に配置していた温度センサが、発電異常が起こりやすいエリア、温度変化が起こりやすい（起動時などは除く）エリアに限定して配置されている。
実際には生成ガスが溜まりやすいエリア、接触抵抗に変化が現れやすいエリア、燃料ガス濃度分布に変動がおきやすいエリアなどに限定する方法である。
例えば、図１０の場合は、基板の両端と中央部とでの接触抵抗の差異を監視できること、燃料ガス流入口近辺で集中的に反応が起こってしまう現象を監視できることなどを考慮して、周辺部と中央部とに温度センサを配置したものである。
本実施例によれば、温度センサの使用個数を削減できるだけでなく、温度検出・制御系も簡素化されることで、コストの削減を図ることができる。

［実施例３］
本発明を適用した燃料電池は、図１１の構造をもった燃料電池セル、またはそれを積層してスタックとした、従来から知られている図１２に示されるエンドプレートをボルトと圧縮バネを用いて締め付け加圧している構造の燃料電池に対しても効果的である。
図１１において、１１０１は電解質膜、１１０２ａ、１１０２ｂは反応層、１１０３ａ、１１０３ｂはガス拡散層、１１０４は酸化剤流路形成部材、１１０５ａ、１１０５ｂは電極、１１０６ａ、１１０６ｂはセパレータである。
また、１１０７は燃料供給口、１１０８ａ、１１０８ｂは燃料供給用パイプ、１１０９ａ、１１０９ｂは開口部である。
なお、１１０４の酸化剤流路形成部材は側面が不図示の酸化剤供給口に面しており、酸化剤を取り入れる。
また、図１２において、１２０１は発電反応部、１２０２は支持部材、１２０３はセル、１２０４はスタック、１２０５は燃料電池、１２０６はエンドプレート、１２０７はボルト、１２０８は圧縮バネである。

本実施例の燃料電池では、燃料供給口１１０７より燃料の水素が供給され、燃料供給用パイプ１１０８ａ、１１０８ｂの開口部１１０９ｂより、ガス拡散層１１０３ｂ、及び反応層１１０２ｂへと導かれる。
また、酸化剤としての酸素は、酸化剤流路形成部材１１０４を通じて供給され、ガス拡散層１１０３ａ、及び反応層１１０２ａへと導かれる。
電解質膜１１０１を挟んで、燃料の水素と酸化剤の酸素（空気）での化学反応により、発電が行われ、それと同時に水が発生する。
反応層１１０２ａ、１１０２ｂの周辺に実施例１もしくは実施例２で説明したような配置で温度センサおよび引き出し配線を構成し、セル外部の電源および測定、制御回路に接続して温度検出すれば、それらと同様の判断することができる。すなわち、実施例１、実施例２と同様に燃料電池セル内で発生する異常の内容を判断することができる。その結果を用いた処理・制御方法等についても同様である。
また、積層型燃料電池において、各セルの隔壁および反応ガスの流路の役割を主とするセパレータについても実施例と同様に温度センサを配置し、温度検出をする構成を採ることもできる。

以上の各実施例の構成によれば、各セルの局所的な発電状況を監視することができるため、発電能力の低下を招くさまざまな異常を局所レベルで早期に検知することが可能になる。
したがって、異常原因の特定や対処を速やかに行なうことができるため、燃料電池およびそれを用いたシステムの安定的な運転を実現し、燃料電池の信頼性向上を図ることができる。

本発明の実施例１における燃料電池セルの構造の概略を説明するための断面模式図。 本発明の実施例１における燃料電池セルの構造を詳細に説明するための図。 本発明の実施例１における燃料電池セルを中空状の筐体に収容して形成される燃料電池の構成例を説明するための図。 本発明の実施例１における燃料電池セルにより燃料電池スタックを構成した際の、ガス拡散層をＭＥＡ上に積層する構成例を説明るための図。 本発明の実施例１における燃料電池セルを複数積層して燃料電池スタックを構成して筐体に収容した燃料電池の構成を示す図。 本発明の実施例１の燃料電池セルにおける電極の部分構成を示す図。 本発明の実施例１における燃料電池セルの温度検知を可能とする構成を説明する図である。（ａ）は温度センサの出力回路の構成例を示す図、（ｂ）は燃料電池セルの閉鎖空間に、温度センサの出力回路を実装した構成例の概要を説明するための斜視図。 本発明の実施例１の燃料電池セルにおいて温度センサを配置した構成例を説明するための図であり、（ａ）は温度センサの配列を示す図、（ｂ）は温度センサが配列された燃料電池の断面模式図。 本発明の実施例１の温度センサを配置した構成例における温度センサによる温度検出エリアのイメージを示す図。 本発明の実施例２の燃料電池セルにおいて温度センサを配置した構成例を説明するための図であり、（ａ）は温度センサの配列を示す図、（ｂ）は温度センサが配列された燃料電池の断面模式図。 本発明の実施例３に用いられる燃料電池セルの構成を示す図。 従来から知られているエンドプレートをボルトと圧縮バネを用いて締め付け加圧している構造の燃料電池の構成を示す図。

符号の説明

１０１／１０２：ガス拡散層
１０３：ＭＥＡ
１０４：筐体
１０５／１０６：基板
１０７：閉鎖空間
２０１：燃料電池セル
２０２：電極
２０３／２０４／２０５：流路
２０６／２０７：通流口
２０８：閉鎖空間（流路）
２０９：基板
２１０／２１１：通流口
２１２：基板
２１３／２１４：ガス拡散層
２１５／２１６：反応層
２１７：電解質膜
２１８：ＭＥＡ
２１９：金属層
２２０：スペーサ
２２１：固定材
２２２：筐体
２２３：通流口
２２４：開口部
３０１：ガス拡散層
３０２／３０３／２０４：パイプ
３０５／３０６：流通口
３０７：燃料電池スタック
３０８：筐体
３０９：燃料電池
４０１：銅箔部
４０２：ポリイミド
５０１／５０２／５０３：引き出し配線
５０４：温度センサ
５０５：抵抗
５０６：出力電圧測定回路
５０７：電源電圧
６０１：温度センサ

Claims (7)

1. 燃料および酸化剤の反応により発電を行なう燃料電池セルを有する燃料電池であって、
   前記燃料電池セルは、該燃料電池セル内に複数個の温度センサが配置された構造を備え、該複数個の温度センサによって該燃料電池セル内の複数の個所における発電状況に応じた温度を検出することを特徴とする燃料電池。
2. 前記複数個の温度センサは、前記燃料電池セル内に配置された温度センサの少なくとも２箇所の配置関係が、前記燃料電池セルに供給される燃料経路の上流と下流の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記複数個の温度センサは、前記燃料電池セル内に配置された温度センサの少なくとも２箇所の配置関係が、前記燃料電池セル中の前記酸化剤の取り入れ口からの距離の遠近の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
4. 前記複数個の温度センサは、前記燃料電池セル内に配置された温度センサの少なくとも２箇所の配置関係が、前記燃料電池セルの内部で発生した水の排出経路の上流と下流の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
5. 前記燃料電池セルは、両面に反応層を形成した電解質膜と、ガス拡散層と、を少なくとも含む燃料電池部材が、電力を取り出すための電極上に積層された構造を有する燃料電池セルであって、
   前記電極は、該電極を構成する基板によって形成された、燃料ガスを流入させることによって前記燃料電池部材に面圧を印加するための閉鎖空間を備え、
   前記複数個の温度センサが、前記閉鎖空間を形成する前記基板に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池セルが複数積層され、燃料電池スタックとして構成されていることを特徴とする燃料電池。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池セル、または請求項６に記載の燃料電池スタックが、筐体内に収容され構成されていることを特徴とする燃料電池。

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