JP2004095208A

JP2004095208A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2004095208A
Application number: JP2002250855A
Authority: JP
Inventors: Masami Tsutsumi; 堤　正巳; Hiroaki Yoshida; 吉田　宏章; Kensuke Yoshida; 吉田　賢介
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】高い発電効率を達成することのできる燃料電池を提供すること。
【解決手段】燃料電池Ｘ１において、燃料を酸化するための第１電極１１、酸素を還元するための第２電極１２、並びに、第１電極１１および第２電極１２に挟まれた電解質層１３を備える燃料電池本体１０と、第１電極１１への燃料の供給を許容するための開状態および停止するための閉状態を選択可能な開閉装置２０とを具備する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に関する。具体的には、携帯電話などの電子機器に搭載可能な燃料電池や、電子機器用の電池式充電器に適用可能な燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコンなどの携帯電子機器では、機器全体の小型軽量化や駆動可能時間の長時間化を図るため、駆動電源やメモリ保持電源として、従来のニッケル・カドミウム電池やニッケル水素電池に代えてリチウムイオン二次電池が採用される場合が多い。リチウムイオン二次電池は、ニッケル・カドミウム電池やニッケル水素電池と比較すると、軽量で、高い駆動電圧および電池容量が得られるという特長を有する。一方、近年の高度情報通信網の普及により、携帯電子機器における情報通信機能は強化され、機器のオペレーション時間は増加する傾向にある。そのため、携帯電子機器用途の電池に対しては、更なる高容量化の要求が高まっている。リチウムイオン二次電池は、携帯電子機器の進歩に伴って性能向上が図られてきたが、材料の観点からも構造の観点からも、性能の向上は略限界に達しており、近年の更なる高容量化の要求に対応できなくなりつつある。
【０００３】
このような状況のもと、リチウムイオン二次電池に代わる新たな電池として、リチウムイオン二次電池の数倍の高容量化が期待される燃料電池が注目を集めている。燃料電池は、触媒を含む燃料極（負極）および空気極（正極）と、これらの間において所定のイオンの移動を許容する電解質とからなる構造を有する。燃料電池においては、燃料極に燃料ないし水素を供給するとともに空気極に空気ないし酸素を供給すると、電極に含まれる触媒の作用により各電極にて電気化学的な反応が起こり、燃料を供給源とする電子による直流電流を取り出すことができる。このようなメカニズムで発電する燃料電池においては、燃料および酸素を供給し続けることにより連続発電が可能となる。したがって、燃料電池は、燃料および酸素を補給することにより、充電操作により反復使用される二次電池と同様に、携帯電子機器用途の電源へと応用可能である。
【０００４】
燃料電池は、その電解質の種類に基づいて、リン酸型、固体高分子型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型などに類別される。携帯電子機器用途の電源としては、室温付近の低温にて作動可能であること、小型に構成可能であること、振動に強く大量生産が容易な固体電解質を備えることなどから、固体高分子型の燃料電池が適している。
【０００５】
固体高分子型燃料電池においては、燃料供給方法として、水素ガスを貯留して当該水素ガスを燃料極に接触させる手法、有機燃料を貯留して当該有機燃料を改質することによって生ずる水素ガスを燃料極に接触させる手法、および、水素を供給可能な液体燃料を貯留して当該液体燃料を燃料極に対して直接に供給する手法などが知られている。水素ガスを貯留して当該水素ガスを燃料極に接触させる手法を採用する燃料電池システムは、例えば特開平１１−１１１３１８号公報に記載されている。水素ガスを使用する手法は、水素ガスの取り扱いが困難であったり、燃料を改質するための装置が必要であったりするため、携帯電子機器の小型電源としては適さない。そのため、携帯電子機器の小型電源を構成するという観点からは、液体燃料を燃料極に直接に供給する方式を採用する燃料電池が注目を集めている。特に、液体燃料としてのメタノール水溶液を燃料極に対して直接に供給するダイレクトメタノール方式の燃料電池が注目を集めている。
【０００６】
ダイレクトメタノール方式によると、メタノール水溶液が供給された燃料極では、下記の式（１）に示すように、メタノールと水が反応して、二酸化炭素（ＣＯ_２）、プロトン（Ｈ^＋）、および電子（ｅ⁻）が生ずる。すなわち、燃料電池ではメタノールが酸化分解される。燃料極で生じたプロトンは高分子電解質膜を通って空気極に向かい、電子は、燃料極に接続された外部回路に流れる。外部回路にて仕事を終えた電子は空気極に向かう。また、二酸化炭素は系外に排出される。
【０００７】
【化１】

【０００８】
空気極では、下記の式（２）に示すように、空気から得られる酸素（Ｏ_２）と、燃料極から電解質膜を経て到来したプロトン（Ｈ^＋）と、燃料極から外部回路を経て到来した電子（ｅ⁻）とが反応して水（Ｈ_２Ｏ）が生成する。
【０００９】
【化２】

【００１０】
ダイレクトメタノール方式の固体高分子型燃料電池においては、燃料極での式（１）の反応および空気極での式（２）の反応が同時的に進行することによって、直流電流を取り出すことができる。また、メタノール水溶液および酸素を供給し続けることにより、連続発電する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ダイレクトメタノール方式を採用する従来の固体高分子型燃料電池では、燃料極に供給される液体燃料に含まれるメタノールは、電解質膜に含浸している水中を拡散して空気極に達する場合がある。メタノールが燃料極にて酸化分解されずに電解質膜を透過して空気極に到達してしまうという現象、即ちメタノールのクロスオーバが起こると、空気極に到達したメタノールは発電に寄与しないので、燃料電池における正味の発電効率は低下してしまう。また、有意な量のメタノールが空気極に存在すると、上掲の式（２）の反応が阻害されるので、燃料電池の起電力が低下してしまう。
【００１２】
一方、ダイレクトメタノール方式を採用する従来の固体高分子型燃料電池には、酸素を強制的に流通させて空気極に供給するための装置ないしシステムが併設される場合が多い。しかしながら、強制供給システムを伴う燃料電池は、特に携帯電話用途やＰＤＡ用途の電源としては、過大なサイズとなるため実用的でない。また、空気極にて発生する水を加熱や送風などにより除去するための装置ないしシステムが併設される場合もあるが、水除去システムを伴う燃料電池も、特に携帯電話用途やＰＤＡ用途の電源としては、過大なサイズとなるため実用的でない。
【００１３】
そこで、強制供給システムや水除去システムを利用せずに、小型軽量化が図られた燃料電池が提案されている。そのような燃料電池においては、例えば、液体燃料を収容する燃料貯蔵部から燃料極に連通する経路が設けられ、液体燃料が当該経路を流通して燃料極に接触するように構成されている。これとともに、電池筐体に開口部が設けられて当該開口部を介して空気極は電池外部に露出され、空気極に対して電池外部の空気が流通接触できるように構成されている。このような構成により、空気に含まれる酸素が空気極に接触可能となり、且つ、空気極にて生成する水が空気中に自然蒸散可能となっている。
【００１４】
しかしながら、携帯電子機器の小型電源として適用するために空気極を電池外部に露出させる構成を採用する従来の燃料電池においては、上述のメタノールのクロスオーバは促進されてしまう。空気極が電池外部に露出していると、クロスオーバにより空気極に到達したメタノールは空気極から空気中へと蒸散しやすい。この蒸散により空気極において低下するメタノール濃度を補うべく、拡散によりメタノールが燃料極から空気極へと電解質膜を透過する現象すなわちクロスオーバは、促進されるのである。燃料電池が作動していない時においても、メタノールのクロスオーバは促進され、空気極からメタノールは蒸散され続ける。このようにしてクロスオーバが促進されてメタノールが蒸散し続けると、燃料極の反応に寄与しないメタノールの損失量は極めて大きくなり、正味の発電効率は著しく低下してしまう。このように、空気極を電池外部に露出させる構成を採用する従来の燃料電池においては、メタノールのクロスオーバに起因する発電効率の低下は特に顕著となるのである。
【００１５】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、上述の従来の問題を解消ないし軽減することを課題とし、高い発電効率を達成することのできる燃料電池を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面により提供される燃料電池は、燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、第１電極および第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、第１電極への燃料経路に設けられ、第１電極への燃料の供給を許容するための開状態および停止するための閉状態を選択可能な開閉装置と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成の燃料電池は、高い発電効率を達成することができる。本発明の第１の側面に係る燃料電池は、燃料電池本体の第１電極すなわち燃料極への燃料の供給を許容するための開状態と、燃料供給を停止するための閉状態との２つの状態を、適宜選択することのできる開閉装置を備える。本燃料電池が作動すべき時に、この開閉装置を開状態とすると、燃料は、別途設けられた例えば燃料貯蔵部から当該開閉装置を通過して燃料極へ至る。空気極に酸素を供給したうえで、このようにして燃料電池に燃料を適切に供給することにより、燃料電池を良好に作動させることができる。一方、本燃料電池の未使用時などの非作動時には、開閉装置を閉状態とすると、例えば燃料貯蔵部から燃料極への燃料の供給は、当該開閉装置により停止される。燃料電池の非作動時において燃料極への燃料供給を停止することにより、当該非作動時におけるメタノールのクロスオーバひいては空気極からのメタノール蒸散量を低減することができる。
【００１８】
このように、本発明の第１の側面に係る燃料電池によると、燃料電池の非作動時には開閉装置を閉状態とすることができるので、空気極からのメタノール蒸散量を低減することが可能であり、その結果、電池作動時において、燃料極にて燃料を適切に消費することが可能となる。したがって、本発明の第１の側面に係る燃料電池は、電池の使用過程において高い発電効率を達成することができるのである。
【００１９】
本発明の第１の側面において、好ましくは、開閉装置は第１電極と面接触し且つ導電接続しており、本燃料電池は、更に、第１電極とは反対の側にて開閉装置と面接触して当該開閉装置を介して第１電極と導電接続している集電体を備える。或は、好ましくは、本燃料電池は、更に、第１電極と面接触し且つ導電接続している集電体を備え、開閉装置は、第１電極とは反対の側にて集電体と面接触している。或は、好ましくは、開閉装置は、第１電極と面接触し且つ導電接続している集電体である。これらのような構成によると、第１電極すなわち燃料極に対する集電体と、開閉装置とを、燃料電池本体に対して共に適切に設けることができる。
【００２０】
好ましくは、開閉装置は、燃料を通過させるための貫通孔を有する固定部と、貫通孔を開放する位置および遮蔽する位置との間で固定部に対して摺動可能な可動部とを有する。このような構成の開閉装置においては、固定部の貫通孔を開放する位置に可動部を摺動させることにより、当該開閉装置の開状態を達成することができる。また、固定部の貫通孔を遮蔽する位置に可動部を摺動させることにより、当該開閉装置の閉状態を達成することができる。
【００２１】
本発明の第２の側面によると別の燃料電池が提供される。この燃料電池は、燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、第１電極および第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、第２電極の少なくとも一部を外部に露出させるための開口部を有して燃料電池本体を収容する筐体と、燃料電池本体および開口部の間に設けられ、開口部を介して第２電極を露出させるための開状態および露出させないための閉状態を選択可能な開閉装置と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
このような構成の燃料電池は、高い発電効率を達成することができる。本発明の第２の側面に係る燃料電池は、筐体の開口部を介して燃料電池本体の第２電極を露出させるための開状態と、第２電極を露出させないための閉状態との２つの状態を、適宜選択することのできる開閉装置を備える。本燃料電池が作動すべき時に、この開閉装置を開状態とすると、空気中の酸素が空気極に流通接触する。燃料極に燃料を供給したうえで、このようにして空気極に酸素を適切に供給することにより、燃料電池を良好に作動させることができる。一方、本燃料電池の未使用時などの非作動時には、開閉装置を閉状態とすると、空気極は遮蔽されて電池外部から隔絶される。燃料電池の非作動時において空気極を電池外部から隔絶することにより、当該非作動時におけるメタノールのクロスオーバひいては空気極からのメタノール蒸散量を低減することができる。
【００２３】
このように、本発明の第２の側面に係る燃料電池によると、燃料電池の非作動時には開閉装置を閉状態とすることができるので、空気極からのメタノール蒸散量を低減することが可能であり、その結果、電池作動時において、燃料極にて燃料を適切に消費することが可能となる。したがって、本発明の第２の側面に係る燃料電池は、電池の使用過程において高い発電効率を達成することができるのである。
【００２４】
本発明の第２の側面において、好ましくは、開閉装置は第２電極と面接触し且つ導電接続しており、本燃料電池は、更に、第２電極とは反対の側にて開閉装置と面接触して当該開閉装置を介して第２電極と導電接続している集電体を備える。或は、好ましくは、本燃料電池は、更に、第２電極と面接触し且つ導電接続している集電体を備え、開閉装置は、第２電極とは反対の側にて集電体と面接触している。或は、好ましくは、開閉装置は、第２電極と面接触し且つ導電接続している集電体である。これらのような構成によると、第２電極すなわち空気極に対する集電体と、開閉装置とを、燃料電池本体に対して共に適切に設けることができる。
【００２５】
好ましくは、開閉装置は、第２電極を露出させるための貫通孔を有する固定部と、貫通孔を遮蔽する位置および開放する位置との間で固定部に対して摺動可能な可動部とを有する。このような構成の開閉装置においては、固定部の貫通孔を開放する位置に可動部を摺動させることにより、当該開閉装置の開状態を達成することができる。また、固定部の貫通孔を遮蔽する位置に可動部を摺動させることにより、当該開閉装置の閉状態を達成することができる。
【００２６】
本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、第１可動部は、固定部の貫通孔に対して連通可能な貫通孔を有する。このような構成の開閉装置においては、固定部の貫通孔と可動部の貫通孔とが連通するような位置に、固定部に対して可動部を摺動させることにより、当該開閉装置を開状態とすることができる。また、固定部の貫通孔と可動部の貫通孔とが連通しないような位置に、固定部に対して可動部を摺動させることにより、当該開閉装置を閉状態とすることができる。
【００２７】
本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、燃料はメタノール水溶液である。この場合、メタノール水溶液におけるメタノール濃度は１０ｖｏｌ％以上であるのが好ましい。このようなメタノール水溶液は、高い発電効率を達成するための液体燃料として好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池Ｘ１を表す。図１は、燃料電池Ｘ１の斜視図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図であり、図３は、図２の分解図である。本実施形態においては、燃料電池Ｘ１について、ダイレクトメタノール方式の燃料電池として説明する。
【００２９】
燃料電池Ｘ１は、燃料電池本体１０と、開閉装置２０と、集電体３０Ａ，３０Ｂと、燃料貯蔵部４０と、これらを収容する電池筐体５０とを備える。
【００３０】
燃料電池本体１０は、図２および図３に示すように、燃料極１１と、空気極１２と、これらに挟まれている電解質層１３とからなる。燃料極１１は、触媒層１１ａおよび拡散層１１ｂによる積層構造を有し、触媒層１１ａの側で電解質層１３と接合している。空気極１２は、触媒層１２ａおよび拡散層１２ｂによる積層構造を有し、触媒層１２ａの側で電解質層１３と接合している。
【００３１】
燃料極１１の触媒層１１ａは、上掲の式（１）で表されるように、メタノールを酸化してプロトンと電子を取り出すためのものであり、導電粒子に触媒を担持させてなる触媒性粒子と、電解質層形成用の後述するプロトン伝導性高分子材料との混合物を含み、多孔質である。導電粒子としては、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、カーボンブラックなどの炭素粒子が挙げられる。触媒としては、白金（Ｐｔ）−ルテニウム（Ｒｕ）合金を採用することができる。導電粒子の粒径は、例えば０．０１〜０．１μｍであり、触媒の粒径は、例えば２〜５ｎｍである。また、触媒層１１ａの厚さは、例えば２〜３０μｍである。
【００３２】
燃料極１１の拡散層１１ｂは、燃料極１１に供給された液体燃料であるメタノール水溶液（図示略）が触媒層１１ａに至る前に拡散する場を提供するためのものであり、カーボンペーパなどの多孔質導電膜よりなる。拡散層１１ｂにてメタノール水溶液が拡散することにより、メタノール水溶液は、触媒層１１ａへと効率良く行き渡ることとなる。拡散層１１ｂの厚さは例えば１００〜４００μｍである。
【００３３】
燃料極１１の作製においては、まず、触媒性粒子とプロトン伝導性高分子材料とを、水溶媒系、アルコール溶媒系、または、水−アルコール溶媒系にて混合し、これを脱泡して電極ペーストを調製する。次に、拡散層１１ｂの上に電極ペーストを塗布ないし充填した後、例えば１００℃にて加熱乾燥する。拡散層１１ｂである多孔質導電膜の上における電極ペーストのみに由来する材料厚さは、例えば５〜５０μｍである。このようにして、触媒層１１ａおよび拡散層１１ｂによる積層構造を有する多孔質性の燃料極１１が作製される。
【００３４】
空気極１２の触媒層１２ａは、上掲の式（２）で表されるように、空気中の酸素の還元反応を進行させるためのものであり、導電粒子に触媒を担持させてなる触媒性粒子と、電解質層形成用の後述するプロトン伝導性高分子材料との混合物を含み、多孔質である。触媒については、白金（Ｐｔ）を採用することができる。触媒の粒径は、例えば２〜５ｎｍである。導電粒子については、触媒層１１ａと同様のものを使用することができる。触媒層１２ａの厚さは、例えば２〜３０μｍである。
【００３５】
空気極１２の拡散層１２ｂは、空気極１２に流通接触する空気が触媒層１２ａに至る前に拡散する場を提供するためのものであり、カーボンペーパなどの多孔質導電膜よりなる。拡散層１２ｂにて空気が拡散することにより、当該空気ひいては酸素は、触媒層１２ａへと効率良く行き渡ることとなる。拡散層１２ｂの厚さは例えば１００〜４００μｍである。
【００３６】
触媒層１２ａおよび拡散層１２ｂによる積層構造を有する多孔質性の空気極１２の作製方法については、燃料極１１に関して上述したのと同様である。
【００３７】
電解質層１３は、燃料極１１におけるメタノール酸化反応で生成したプロトンを空気極１２に輸送するための媒体であり、電子伝導性を有さずにプロトン伝導性を有する高分子材料よりなる。そのような高分子材料としては、パーフロオロスルホン酸膜が挙げられる。パーフロオロスルホン酸膜としては、例えば、ナフィオン膜（デュポン製）、フレミオン膜（旭硝子製）、アシプレックス膜（旭化成工業製）、ダウ膜（ダウケミカル製）などが挙げられる。電解質層１３の厚さは、例えば５０〜２５０μｍである。
【００３８】
燃料電池本体１０の作製においては、例えば、まず、上述のようにして作製された燃料極１１および空気極１２により電解質層１３を挟む。このとき、電解質層１３に対して、燃料極１１は触媒層１１ａを介して貼り合わせるとともに、空気極１２は触媒層１２ａを介して貼り合わせる。次に、加熱下にて、当該貼合せ体を積層方向に加圧して接合する。このようにして、燃料電池本体１０を作製することができる。
【００３９】
開閉装置２０は、燃料極１１への燃料の供給を許容または停止するためのものであり、図４によく表れているように、固定部２１および可動部２２を有する。可動部２２には把持部２３が設けられている。図の簡潔化の観点より、図２および図３においては固定部２１および可動部２２の断面構造を省略する。図５（ａ）は、燃料供給を許容するための開状態にある開閉装置２０を表し、図５（ｂ）は、開閉装置２０が開状態をとる燃料電池Ｘ１を表す。図６（ａ）は、燃料供給を停止するための閉状態にある開閉装置２０を表し、図６（ｂ）は、開閉装置２０が閉状態をとる燃料電池Ｘ１を表す。
【００４０】
図２に示すように、本実施形態では、固定部２１は、燃料電池本体１０の燃料極１１に面接触するように固定されており、可動部２２は、固定部２１および集電体３０Ａに対して面接触しつつ摺動するように配設されている。本発明では、このような構成に代えて、固定部２１を、集電体３０Ａに面接触するように固定するとともに、可動部２２を、固定部２１および燃料極１１に面接触しつつ摺動するように配設してもよい。固定部２１および可動部２２は、導電性を有する部材より形成されたものであり、例えばＳＵＳ製の金属板から加工されたものである。したがって、固定部２１およびこれに摺接する可動部２２は、燃料極１１に対して電気的に接続している。
【００４１】
固定部２１には、複数の通過孔２１ａが形成されている。可動部２２にも、複数の通過孔２２ａが形成されている。通過孔２２ａは、図５に示す開状態において、固定部２１の通過孔２１ａの各々に連通するような箇所に設けられている。図６に示す閉状態においては、固定部２１の通過孔２１ａは、可動部２２における通過孔非形成箇所によって遮蔽される。このような開状態および閉状態を達成する位置の間で、可動部２２は固定部２１に対してスライド変位可能とされている。
【００４２】
本発明の燃料電池Ｘ１は、上述のような構成の開閉装置２０に代えて、図７に示すような開閉装置２０’を備えてもよい。図８（ａ）は、燃料供給を許容するための開状態にある開閉装置２０’を表し、図８（ｂ）は、開閉装置２０’が開状態をとる燃料電池Ｘ１を表す。図９（ａ）は、燃料供給を停止するための閉状態にある開閉装置２０’を表し、図９（ｂ）は、開閉装置２０’が閉状態をとる燃料電池Ｘ１を表す。
【００４３】
開閉装置２０’は、固定部２１’および可動部２２’を有する。可動部２２’には把持部２３’が設けられている。固定部２１’は、燃料電池本体１０の燃料極１１に面接触するように固定されており、可動部２２’は、固定部２１’および集電体３０Ａに対して面接触しつつ摺動するように配設されている。本発明では、このような構成に代えて、固定部２１’を、集電体３０Ａに面接触するように固定するとともに、可動部２２’を、固定部２１’および燃料極１１に面接触しつつ摺動するように配設してもよい。固定部２１’および可動部２２’は、導電性を有する部材より形成されたものであり、例えばＳＵＳ製の金属板から加工されたものである。したがって、固定部２１’およびこれに摺接する可動部２２’は、燃料極１１に対して電気的に接続している。
【００４４】
固定部２１’には、複数の通過孔２１’ａが形成されている。図８に示す開状態においては、固定部２１’の通過孔２１’ａの各々は、可動部２２’に遮蔽されずに開放されている。図９に示す閉状態においては、固定部２１’の通過孔２１’ａの各々は、可動部２２’により遮蔽される。このような開状態および閉状態を達成する位置の間で、可動部２２’は固定部２１’に対してスライド変位可能とされている。
【００４５】
集電体３０Ａは、燃料極１１におけるメタノール酸化反応で発生する電子を取り出すためのものであり、例えばＳＵＳ製やＮｉ製の金属メッシュである。本実施形態では、集電体３０Ａは、燃料極１１と電気的に接続している開閉装置２０の可動部２２と摺接している。したがって、集電体３０Ａは、開閉装置２０を介して燃料極１１と電気的に接続している。集電体３０Ａとしては、液体燃料であるメタノール水溶液が容易に通過可能なメッシュ開口径ないしメッシュ開口率を有するものを採用する。集電体３０Ａは、電池筐体５０表面に設けられた外部接続用端子（図示略）と電気的に接続している。集電体３０Ａと電気的に接続する端子は、燃料電池Ｘ１の負極である。
【００４６】
集電体３０Ｂは、触媒層１２ａに対して効率的に電子を供給するためのものであり、例えばＳＵＳ製やＮｉ製の金属メッシュである。集電体３０Ｂは、燃料電池本体１０の空気極１２と接合ないし面接触するとともに電気的に接続している。集電体３０Ｂとしては、空気極１２に対して空気ないし酸素が自然拡散により充分に接触可能であるとともに、空気極１２における酸素還元反応で生成する水を適切に蒸散排出可能なメッシュ開口径ないしメッシュ開口率を有するものを採用する。集電体３０Ｂは、電池筐体５０の表面に設けられた更なる外部接続用端子（図示略）と電気的に接続している。集電体３０Ｂと電気的に接続する端子は、燃料電池Ｘ１の正極である。
【００４７】
燃料電池本体１０と、開閉装置２０と、集電体３０Ａ，３０Ｂとによる積層構造は、図２に示すように、スペーサ６１およびパッキング材６２，６３とともに電池筐体５０に収容されている。収容状態において、電池筐体５０の内部には燃料貯蔵部４０が規定される。スペーサ６１には、所定の開口部６１ａが設けられている。開口部６１ａは、円形であってもよいし、スリット状であってもよい。この開口部６１ａを介して、集電体３０Ａは燃料貯蔵部４０に露出している。パッキング材６２は、燃料電池本体１０、開閉装置２０、および集電体３０Ａ，３０Ｂによる積層構造における周縁部の略全体と電池筐体５０との間の隙間を封止するためのものである。また、パッキング材６３は、燃料貯蔵部４０を規定しつつ、燃料貯蔵部４０からの燃料漏れを防止するためのものである。
【００４８】
燃料貯蔵部４０は、メタノール水溶液（図示略）が直接的に貯留される小型タンクとして構成されており、メタノール水溶液またはメタノールを適宜補充するための注入口（図示略）を有する。
【００４９】
電池筐体５０は、開口部５０ａを有する。この開口部５０ａを介して、集電体３０Ｂは電池外部に露出している。また、電池筐体５０において燃料貯蔵部４０を規定する所定の箇所には、燃料貯蔵部４０と電池外部との間の隔壁として、二酸化炭素透過膜（図示略）が配設されている。二酸化炭素透過膜は、液体燃料を実質的に透過させずに二酸化炭素を選択的に透過させる膜であり、この膜を介して、燃料極１１における電池反応で生成する二酸化炭素は排出される。二酸化炭素透過膜を構成する材料としては、例えば、シリコンゴムやフッ素ポリイミドなどが挙げられる。
【００５０】
燃料電池Ｘ１において、図５に示すように開閉装置２０が開状態である場合、燃料貯蔵部４０に充分量の液体燃料すなわちメタノール水溶液が貯留されていると、当該メタノール水溶液は、燃料貯蔵部４０から、スペーサ６１の開口部６１ａ、メッシュ状の集電体３０Ａ、および、開閉装置２０を経て、燃料極１１に至る。そして、燃料極１１では、メタノール水溶液は、多孔質の拡散層１１ｂを通過して触媒層１１ａに至る。これとともに、電池外部の空気に含まれる酸素は、電池筐体５０の開口部５０ａ、および、メッシュ状の集電体３０Ｂを経て、常時的に空気極１２に接触する。空気極１２では、酸素は、多孔質の拡散層１２ｂを通過して触媒層１２ａに至る。燃料極１１に対してメタノール水溶液が供給されるとともに空気極１２に対して酸素が供給されると、燃料極１１の触媒層１１ａでは、触媒の作用により、上掲の式（１）で表されるメタノール酸化反応が起こり、二酸化炭素、プロトン、および電子が発生する。また、空気極１２の触媒層１２ａでは、触媒の作用により、上掲の式（２）で表される酸素還元反応が起こり、水が生成する。この水は、開口部５０ａを介して自然蒸散する。両極においてこのような電気化学反応が進行することにより、燃料電池本体１０は発電する。
【００５１】
燃料電池Ｘ１の未使用時などの非作動時においては、図６に示すように開閉装置２０を閉状態とすると、燃料貯蔵部４０から燃料極１１への燃料の供給は停止される。燃料供給が停止されると、当該非作動時におけるメタノールのクロスオーバは抑制され、ひいては、空気極１２からのメタノール蒸散量は著しく低減される。
【００５２】
このように、本発明に係る燃料電池Ｘ１によると、非作動時には開閉装置２０を閉状態とすることによってメタノール蒸散量を低減し、燃料貯蔵部４０に貯留されるメタノール水溶液を、電池作動時に燃料極１１にて適切に消費することができる。その結果、本発明に係る燃料電池Ｘ１においては、電池の使用過程において高い発電効率を達成することが可能となる。
【００５３】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池Ｘ２を表す。図１０は、第１の実施形態についての図２の一部に相当する部分断面図である。燃料電池Ｘ２は、燃料電池本体１０に対する開閉装置２０および集電体３０Ａの配設態様について燃料電池Ｘ１と異なる。燃料電池Ｘ２においては、集電体３０Ａは、燃料電池本体１０の燃料極１１と直接的に接合ないし面接触している。燃料電池Ｘ２においては、開閉装置２０は、集電体３０Ａとスペーサ６１の間に配設されている。図の簡潔化の観点より、図１０においては開閉装置２０の固定部２１および可動部２２の断面構造を省略する。集電体３０Ａが燃料極１１に対して直接に電気的に接続しているので、開閉装置２０は導電性の材料により構成されていなくともよい。
【００５４】
開閉装置２０の固定部２１は、集電体３０Ａに面接触するように固定されていてもよいし、スペーサ６１に面接触するように固定されていてもよい。固定部２１が集電体３０Ａに面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１およびスペーサ６１の間において、これらに対して摺動するように配設される。固定部２１がスペーサ６１に面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１および集電体３０Ａの間において、これらに対して面接触しつつ摺動するように配設される。燃料電池Ｘ２においては、固定部２１がスペーサ６１に面接触するように固定される構成に代えて、スペーサ６１を具備せずにスペーサ６１の機能を併有する固定部２１を設けてもよい。この場合にも、可動部２２は、固定部２１および集電体３０Ａの間において、これらに対して面接触しつつ摺動するように配設される。
【００５５】
開閉装置２０および集電体３０Ａに関する他の構成、並びに、燃料電池本体１０、集電体３０Ｂ、燃料貯蔵部４０、および電池筐体５０に関する構成については、燃料電池Ｘ１に関して上述したのと同様である。
【００５６】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池Ｘ３を表す。図１１は、第１の実施形態についての図２の一部に相当する部分断面図である。燃料電池Ｘ３は、集電体３０Ａを具備せずに開閉装置２０が集電体の機能を併有する点において、燃料電池Ｘ１と異なる。燃料電池Ｘ３においては、開閉装置２０は、燃料電池本体１０の燃料極１１とスペーサ６１の間に配設されており、電池筐体５０表面に設けられた外部接続用端子（図示略）と電気的に接続している。本実施形態において、開閉装置２０と電気的に接続する端子は、燃料電池Ｘ３の負極である。図の簡潔化の観点より、図１１においては開閉装置２０の固定部２１および可動部２２の断面構造を省略する。
【００５７】
開閉装置２０の固定部２１は、燃料極１１に面接触するように固定されていてもよいし、スペーサ６１に面接触するように固定されていてもよい。固定部２１が燃料極１１に面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１およびスペーサ６１の間において、これらに対して摺動するように配設される。固定部２１がスペーサ６１に面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１および燃料極１１の間において、これらに対して面接触しつつ摺動するように配設される。燃料電池Ｘ３においては、固定部２１がスペーサ６１に固定される構成に代えて、スペーサ６１を具備せずにスペーサ６１の機能を併有する固定部２１を設けてもよい。この場合にも、可動部２２は、固定部２１および燃料極１１の間において、これらに対して面接触しつつ摺動するように配設される。
【００５８】
開閉装置２０に関する他の構成、並びに、燃料電池本体１０、集電体３０Ｂ、燃料貯蔵部４０、および電池筐体５０に関する構成については、燃料電池Ｘ１に関して上述したのと同様である。
【００５９】
燃料電池Ｘ２および燃料電池Ｘ３において、開閉装置２０が開状態である場合、燃料貯蔵部４０に充分量の液体燃料すなわちメタノール水溶液が貯留されていると、当該メタノール水溶液は、燃料貯蔵部４０から燃料極１１に供給される。そして、燃料極１１では、メタノール水溶液は、多孔質の拡散層１１ｂを通過して触媒層１１ａに至る。これとともに、電池外部の空気に含まれる酸素は、常時的に空気極１２に接触する。空気極１２では、酸素は、多孔質の拡散層１２ｂを通過して触媒層１２ａに至る。燃料極１１に対してメタノール水溶液が供給されるとともに空気極１２に対して酸素が供給されると、両極において電気化学反応が進行し、燃料電池本体１０は発電する。
【００６０】
燃料電池Ｘ２および燃料電池Ｘ３の非作動時においては、開閉装置２０を閉状態とすると、燃料貯蔵部４０から燃料極１１への燃料の供給は停止される。燃料供給が停止されると、当該非作動時におけるメタノールのクロスオーバは抑制され、ひいては、空気極１２からのメタノール蒸散量は著しく低減される。このように、燃料電池Ｘ２および燃料電池Ｘ３によると、非作動時には開閉装置２０を閉状態とすることによってメタノール蒸散量を低減し、燃料貯蔵部４０に貯留されるメタノール水溶液を、電池作動時に燃料極１１にて適切に消費することができる。したがって、燃料電池Ｘ２および燃料電池Ｘ３においても、燃料電池Ｘ１と同様に、電池の使用過程において高い発電効率を達成することが可能である。
【００６１】
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池Ｘ４を表す。図１２は、第１の実施形態についての図２の一部に相当する部分断面図である。燃料電池Ｘ４は、燃料電池本体１０に対する開閉装置２０および集電体３０Ａ，３０Ｂの配設態様について燃料電池Ｘ１と異なる。燃料電池Ｘ４においては、集電体３０Ａは、燃料電池本体１０の燃料極１１と直接的に接合している。燃料電池Ｘ４においては、開閉装置２０は、燃料電池本体１０の空気極１２と集電体３０Ｂとの間に配設されており、集電体３０Ｂは、開閉装置２０を介して空気極１２と電気的に接続している。図の簡潔化の観点より、図１２においては開閉装置２０の固定部２１および可動部２２の断面構造を省略する。
【００６２】
開閉装置２０の固定部２１は、空気極１２に面接触するように固定されていてもよいし、集電体３０Ｂに面接触するように固定されていてもよい。固定部２１が空気極１２に面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１および集電体３０Ｂの間において、これらに対して面接触しつつ摺動するように配設される。固定部２１が集電体３０Ｂに面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１および空気極１２の間において、これらに対して面接触しつつ摺動するように配設される。
【００６３】
開閉装置２０および集電体３０Ａ，３０Ｂに関する他の構成、並びに、燃料電池本体１０、燃料貯蔵部４０、および電池筐体５０に関する構成については、燃料電池Ｘ１に関して上述したのと同様である。
【００６４】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池Ｘ５を表す。図１３は、第１の実施形態についての図２の一部に相当する部分断面図である。燃料電池Ｘ５は、燃料電池本体１０に対する開閉装置２０および集電体３０Ａの配設態様について燃料電池Ｘ１と異なる。燃料電池Ｘ５においては、集電体３０Ａは、燃料電池本体１０の燃料極１１と直接的に接合している。燃料電池Ｘ５においては、開閉装置２０は、集電体３０Ｂと電池筐体５０の間に配設されている。図の簡潔化の観点より、図１３においては開閉装置２０の固定部２１および可動部２２の断面構造を省略する。
【００６５】
開閉装置２０の固定部２１は、集電体３０Ｂに面接触するように固定されていてもよいし、電池筐体５０に面接触するように固定されていてもよい。固定部２１が集電体３０Ｂに面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１および電池筐体５０の間において、これらに対して摺動するように配設される。固定部２１が電池筐体５０に面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１および集電体３０Ｂの間において、これらに対して面接触しつつ摺動するように配設される。
【００６６】
開閉装置２０および集電体３０Ａに関する他の構成、並びに、燃料電池本体１０、集電体３０Ｂ、燃料貯蔵部４０、および電池筐体５０に関する構成については、燃料電池Ｘ１に関して上述したのと同様である。
【００６７】
図１４は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池Ｘ６を表す。図１４は、第１の実施形態についての図２の一部に相当する部分断面図である。燃料電池Ｘ６は、燃料電池本体１０に対する集電体３０Ａの配設態様、および、集電体３０Ｂを具備せずに開閉装置２０が集電体３０Ｂの機能を併有する点において、燃料電池Ｘ１と異なる。燃料電池Ｘ６においては、集電体３０Ａは、燃料電池本体１０の燃料極１１と直接的に接合している。燃料電池Ｘ６においては、開閉装置２０は、燃料電池本体１０の空気極１２と電池筐体５０の間に配設されており、電池筐体５０表面に設けられた外部接続用端子（図示略）と電気的に接続している。本実施形態において、開閉装置２０と電気的に接続する端子は、燃料電池Ｘ６の正極である。図の簡潔化の観点より、図１４においては開閉装置２０の固定部２１および可動部２２の断面構造を省略する。
【００６８】
開閉装置２０の固定部２１は、空気極１２に面接触するように固定されていてもよいし、電池筐体５０に面接触するように固定されていてもよい。固定部２１が空気極１２に面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１および電池筐体５０の間において、これらに対して摺動するように配設される。固定部２１が電池筐体５０に面接触するように固定される場合、可動部２２は、固定部２１および空気極１２の間において、これらに対して面接触しつつ摺動するように配設される。
【００６９】
開閉装置２０および集電体３０Ａに関する他の構成、並びに、燃料電池本体１０、燃料貯蔵部４０、および電池筐体５０に関する構成については、燃料電池Ｘ１に関して上述したのと同様である。
【００７０】
燃料電池Ｘ４〜Ｘ６において、開閉装置２０が開状態である場合、電池外部の空気に含まれる酸素は、常時的に空気極１２に接触する。空気極１２では、酸素は、多孔質の拡散層１２ｂを通過して触媒層１２ａに至る。また、燃料貯蔵部４０に充分量の液体燃料すなわちメタノール水溶液が貯留されていると、当該メタノール水溶液は燃料極１１に供給される。空気極１２に対して適切に酸素が供給されるとともに燃料極１１に対してメタノール水溶液が供給されると、両極において電気化学反応が進行し、燃料電池本体１０は発電する。
【００７１】
燃料電池Ｘ４〜Ｘ６の未使用時などの非作動時には、開閉装置２０を閉状態とすると、空気極１２は遮蔽されて電池外部から隔絶される。燃料電池Ｘ４〜Ｘ６の非作動時において空気極１２を電池外部から隔絶することにより、当該非作動時におけるメタノールのクロスオーバは抑制され、ひいては、空気極１２からのメタノール蒸散量は著しく低減される。このように、燃料電池Ｘ４〜Ｘ６によると、非作動時には開閉装置２０を閉状態とすることによってメタノール蒸散量を低減し、燃料貯蔵部４０に貯留されるメタノール水溶液を、電池作動時に燃料極１１にて適切に消費することができる。その結果、燃料電池Ｘ４〜Ｘ６においても、燃料電池Ｘ１と同様に、電池の使用過程において高い発電効率を達成することが可能となる。
【００７２】
上述の第１から第６の実施形態においては、液体燃料としてメタノールの水溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池について説明したが、本発明は、他の液体燃料を使用する燃料電池においても適用することができる。その場合、燃料電池本体１０については、必要に応じて、上述の構成に代えて、使用する液体燃料に対応する構成とする。例えば、燃料極１１および空気極１２にて適切な触媒を採用する。他の液体燃料としては、エチレングリコールや、例えばＫＢＨ_４などのボロハイドライド系燃料などを使用することができる。また、燃料貯蔵部４０については、液体燃料を直接的に貯留する上述の構成に代えて、液体燃料が注入された燃料カートリッジを収容する構成としてもよい。その場合、カートリッジ装着時において、カートリッジ内部から燃料極１１へと燃料が移動可能な構成とする。
【００７３】
【実施例】
次に、本発明の実施例を比較例とともに説明する。
【００７４】
【実施例１】
＜燃料電池の作製＞
燃料電池の作製においては、まず、燃料極および空気極を作製した。燃料極の作製においては、まず、触媒としての白金−ルテニウム合金を担持する触媒性カーボン粒子（商品名：ＴＥＣ６１Ｅ５４Ｅ、田中貴金属製）５０重量部と、プロトン伝導性のパーフロオロスルホン酸（商品名：Ｎａｆｉｏｎ　２００４２、デュポン製）５０重量部とを、水および２−プロパノールの混合溶媒系にて混合し、これを脱泡して電極ペーストを調製した。この触媒性カーボン粒子における白金およびルテニウムの含有率は、各々、３０ｗｔ％および２０ｗｔ％である。次に、拡散層としてのカーボンペーパ（商品名：ＴＧＰ−Ｈ−０９０、東レ製）の上に当該電極ペーストを塗布ないし充填した後、１００℃にて加熱乾燥した。カーボンペーパ上における電極ペーストのみに由来する材料厚さ、すなわち触媒層厚さは、３０μｍとした。このようにして、燃料極の触媒層を作製した。一方、白金−ルテニウム合金を担持する触媒性カーボン粒子に代えて、触媒としての白金を担持する触媒性カーボン粒子（商品名：ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属製）を使用した以外は、燃料極と同様にして、空気極を作製した。この触媒性カーボン粒子における白金の含有率は、５０ｗｔ％である。
【００７５】
燃料電池の作製においては、次に、上述のようにして作製した両電極により、電解質層を構成するための膜厚１２５μｍのパーフロオロスルホン酸膜（商品名：Ｎａｆｉｏｎ　ＮＦ−１１５、デュポン製）を挟持した。このとき、各電極は、触媒層を介して電解質層に貼り合わせた。次に、加熱下にて、当該貼合せ体を積層方向に加圧して接合した。このようにして、燃料電池本体を作製した。
【００７６】
次に、直径２ｍｍの貫通孔が複数形成された固定部と、当該固定部に対して摺動可能な可動部とを備える図７に示すような開閉装置を、固定部側を燃料極に対して面接触するように固定することによって、燃料電池本体に配設した。次に、開閉装置に対して、可動部が摺接可能な集電体としてのＳＵＳ製の金属メッシュ（厚さ：０．１ｍｍ、開口部形：菱形［対角線３ｍｍ×１．５ｍｍ］、開口率：７０％、商品名：エキスパンドメタル、サンク株式会社製）を積層した。これとともに、空気極におけるカーボンペーパ露出面側に対して、集電体としてのＳＵＳ製の金属メッシュ（厚さ：０．１ｍｍ、開口部形：菱形［対角線３ｍｍ×１．５ｍｍ］、開口率：７０％、商品名：エキスパンドメタル、サンク株式会社製）を積層した。
【００７７】
次に、燃料電池本体を含んで上述のようにして作製された積層構造体を、例えば図２に示すように、空気極側に開口部を有する電池筐体に収容した。電池筐体の内部に規定される燃料貯蔵部には、液体燃料として、メタノール濃度が１０ｖｏｌ％のメタノール水溶液を２．５ｃｍ^３注入した。このようにして、本実施例の燃料電池を作製した。
【００７８】
＜放電容量の測定＞
本実施例の燃料電池について、放電容量を測定した。具体的には、１分間の３００ｍＡでの定電流放電と、５時間の非放電のインターバルとを繰り返し行い、放電された総電気量を測定した。定電流放電時には、燃料電池の開閉装置は開状態とし、インターバル時には、開閉装置は閉状態とした。第１回目の定電流放電における端子電圧すなわち初期電圧は約３００ｍＶであった。定電流放電の際に端子電圧が１０ｍＶ以下となった時点て放電終了とし、各定電流放電における放電電気量の和を放電容量として算出した。その結果、本実施例の燃料電池の放電容量は、２５０ｍＡｈであった。この結果は表１に掲げる。
【００７９】
【比較例１】
＜燃料電池の作製＞
開閉装置を設けず、且つ、燃料極におけるカーボンペーパ露出面側に対して集電体としてのＳＵＳ製の金属メッシュ（厚さ：０．１ｍｍ、開口部形：菱形［対角線３ｍｍ×１．５ｍｍ］、開口率：７０％、商品名：エキスパンドメタル、サンク株式会社製）を直接に積層した以外は、実施例１と同様にして本比較例の燃料電池を作製した。
【００８０】
＜放電容量の測定＞
本比較例の燃料電池について、１分間の３００ｍＡでの定電流放電と、５時間の非放電のインターバルとを繰り返し行い、放電された総電気容量を測定した。初期電圧は約３００ｍＶであった。定電流放電の際に端子電圧が１０ｍＶ以下となった時点て放電終了とし、各定電流放電における放電電気量の和を放電容量として算出した。その結果、本比較例の燃料電池の放電容量は、１４５ｍＡｈであった。この結果は表１に掲げる。
【００８１】
【表１】

【００８２】
【評価】
表１を参照するとよく解かるように、非放電時すなわち非作動時において開閉装置が閉状態であるために燃料極への燃料供給が停止された実施例１の燃料電池は、非作動時にも燃料供給が許容された比較例１の燃料電池に対して、１．７倍以上の放電容量を示した。実施例１の燃料電池におけるこのような放電容量の向上は、開閉装置の閉状態により、非作動時におけるメタノールのクロスオーバが抑制され、ひいては、非作動時において空気極でのメタノールの蒸散が低減されたためであると考えられる。
【００８３】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【００８４】
（付記１）燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、前記第１電極および前記第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、
前記第１電極への燃料経路に設けられ、前記第１電極への燃料の供給を許容するための開状態および停止するための閉状態を選択可能な開閉装置と、を備えることを特徴とする、燃料電池。
（付記２）前記開閉装置は前記第１電極と面接触し且つ導電接続しており、前記第１電極とは反対の側にて前記開閉装置と面接触して当該開閉装置を介して前記第１電極と導電接続している集電体を更に備える、付記１に記載の燃料電池。
（付記３）前記第１電極と面接触し且つ導電接続している集電体を更に備え、前記開閉装置は、前記第１電極とは反対の側にて前記集電体と面接触している、付記１に記載の燃料電池。
（付記４）前記開閉装置は、前記第１電極と面接触し且つ導電接続している集電体である、付記１に記載の燃料電池。
（付記５）前記開閉装置は、前記燃料を通過させるための貫通孔を有する固定部と、前記貫通孔を開放する位置および遮蔽する位置との間で前記固定部に対して摺動可能な可動部とを有する、付記１から４のいずれか１つに記載の燃料電池。
（付記６）燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、前記第１電極および前記第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、
前記第２電極の少なくとも一部を外部に露出させるための開口部を有して前記燃料電池本体を収容する筐体と、
前記燃料電池本体および前記開口部の間に設けられ、前記開口部を介して前記第２電極を露出させるための開状態および露出させないための閉状態を選択可能な開閉装置と、を備えることを特徴とする、燃料電池。
（付記７）前記開閉装置は前記第２電極と面接触し且つ導電接続しており、前記第２電極とは反対の側にて前記開閉装置と面接触して当該開閉装置を介して前記第２電極と導電接続している集電体を更に備える、付記６に記載の燃料電池。
（付記８）前記第２電極と面接触し且つ導電接続している集電体を更に備え、前記開閉装置は、前記第２電極とは反対の側にて前記集電体と面接触している、付記６に記載の燃料電池。
（付記９）前記開閉装置は、前記第２電極と面接触し且つ導電接続している集電体である、付記６に記載の燃料電池。
（付記１０）前記開閉装置は、前記第２電極を露出させるための貫通孔を有する固定部と、前記貫通孔を開放する位置および遮蔽する位置との間で前記固定部に対して摺動可能な可動部とを有する、付記６から９のいずれか１つに記載の燃料電池。
（付記１１）前記可動部は、前記貫通孔に対して連通可能な貫通孔を有する、付記５または１０に記載の燃料電池。
（付記１２）前記燃料はメタノール水溶液である、付記１から１１のいずれか１つに記載の燃料電池。
（付記１３）前記メタノール水溶液におけるメタノール濃度は１０ｖｏｌ％以上である、付記１２に記載の燃料電池。
【００８５】
【発明の効果】
本発明の燃料電池は、高い発電効率を達成することができる。例えば、小型電池として構成すべく空気極を電池外部に露出させる場合であっても、本発明によると、メタノールの蒸散を適切に抑制することが可能であり、従って、充分に高い発電効率を達成することができる。本発明の燃料電池は、携帯電話などの電子機器に搭載可能な燃料電池や、電子機器用の電池式充電器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った分解断面図である。
【図４】開閉装置の分解斜視図である。
【図５】開閉装置の開状態を表す。
【図６】開閉装置の閉状態を表す。
【図７】他の開閉装置の分解斜視図である。
【図８】図７に示す開閉装置の開状態を表す。
【図９】図７に示す開閉装置の閉状態を表す。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の部分断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の部分断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池の部分断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る燃料電池の部分断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る燃料電池の部分断面図である。
【符号の説明】
Ｘ１〜Ｘ６　　　燃料電池
１０　　　燃料電池本体
１１　　　燃料極
１２　　　空気極
１１ａ，１２ａ　　　触媒層
１１ｂ，１２ｂ　　　拡散層
１３　　　電解質層
２０　　　開閉装置
２１　　　固定部
２２　　　可動部
２１ａ，２２ａ　　　通過孔
３０Ａ，３０Ｂ　　　集電体
４０　　　燃料貯蔵部
５０　　　電池筐体
５０ａ　　　開口部

Claims

燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、前記第１電極および前記第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、
前記第１電極への燃料経路に設けられ、前記第１電極への燃料の供給を許容するための開状態および停止するための閉状態を選択可能な開閉装置と、を備えることを特徴とする、燃料電池。
前記開閉装置は前記第１電極と面接触し且つ導電接続しており、前記第１電極とは反対の側にて前記開閉装置と面接触して当該開閉装置を介して前記第１電極と導電接続している集電体を更に備える、請求項１に記載の燃料電池。
前記開閉装置は、前記燃料を通過させるための貫通孔を有する固定部と、前記貫通孔を開放する位置および遮蔽する位置との間で前記固定部に対して摺動可能な可動部とを有する、請求項１または２に記載の燃料電池。
燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、前記第１電極および前記第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、
前記第２電極の少なくとも一部を外部に露出させるための開口部を有して前記燃料電池本体を収容する筐体と、
前記燃料電池本体および前記開口部の間に設けられ、前記開口部を介して前記第２電極を露出させるための開状態および露出させないための閉状態を選択可能な開閉装置と、を備えることを特徴とする、燃料電池。
燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、前記第１電極および前記第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、
前記第１電極への燃料経路に設けられ、前記第１電極への燃料の供給を許容するための開状態および停止するための閉状態を選択可能な開閉装置とを備え、
前記開閉装置は、前記燃料電池本体の発電時に開状態をとり、前記燃料電池本体の非発電時に閉状態をとることを特徴とする、燃料電池。