JP2005228523A - Fuel cell - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell which can supply electric power stably in all temperature conditions. <P>SOLUTION: The fuel cell comprises an anode 14, a cathode 16, an electrolyte membrane 12, a gas diffusion layer 18 and a separator 22 installed on the side where the electrolyte membrane 12 of the anode 14 is not installed, a gas diffusion layer 20 and a separator 24 installed on the side where the electrolyte membrane 12 of the cathode 16 is not installed, a temperature sensor 34 for measuring at least the temperature in the vicinity of the cathode, thermoelectric transducers 30, 32 which are installed so as to be capable of heating and cooling at least the gas diffusion layers 18, 20 and the separators 22, 24 and convert the supplied power into thermal energy, a DC power source 26 for supplying power to the thermoelectric transducers 30, 32, and a control device 28 which controls the electric power supplied from the DC power source 26 to the thermoelectric transducers 30, 32 according to the temperature measured by the temperature sensor 34. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水素ガス等の還元性ガスを燃料とする燃料電池に関し、特に電解質膜を有する固体高分子型燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell using a reducing gas such as hydrogen gas as a fuel, and more particularly to a polymer electrolyte fuel cell having an electrolyte membrane.

近年、化石燃料の埋蔵量が激減しており、その代替となる燃料の開発が求められている。化石燃料の代替燃料としては、容易に生成することが可能であり、環境に対する負荷の少ない水素が注目されている。水素ガスを用いたエネルギー源としては、発電の際に二酸化炭素等を発生せず、クリーンなエネルギー源である燃料電池が注目されており、各種開発が盛んに行われている。   In recent years, reserves of fossil fuels have drastically decreased, and development of alternative fuels has been demanded. As an alternative fuel for fossil fuels, hydrogen that can be easily produced and has a low environmental impact has attracted attention. As an energy source using hydrogen gas, a fuel cell which does not generate carbon dioxide during power generation and is a clean energy source has attracted attention, and various developments have been actively conducted.

燃料電池の一種である固体高分子型燃料電池は、水素などの燃料ガス（還元性ガス）が供給されるアノードと、空気などの酸化性ガスが供給されるカソードと、前記電極に挟持される電解質膜と、を備えて構成されており、各電極には白金等の触媒が備えられている。固体高分子型燃料電池は、電極に備えられた触媒上で水素と酸素とを電気化学的に反応させ、電気を発生させるものである。   A polymer electrolyte fuel cell, which is a type of fuel cell, is sandwiched between an anode supplied with a fuel gas (reducing gas) such as hydrogen, a cathode supplied with an oxidizing gas such as air, and the electrode. An electrolyte membrane, and each electrode is provided with a catalyst such as platinum. The polymer electrolyte fuel cell is one that generates electricity by electrochemically reacting hydrogen and oxygen on a catalyst provided on an electrode.

また、燃料電池は、電気自動車の車両の駆動力を得るための電源として用いられている。燃料電池を車両に搭載する場合の課題の一つとしては、あらゆる状況下においても一定の電力を安定して供給できることが挙げられる。特に、寒冷地等を始めとして低温時における燃料電池の作動安定性を保つことは重要である。   In addition, the fuel cell is used as a power source for obtaining driving force of a vehicle of an electric vehicle. One of the problems in mounting a fuel cell on a vehicle is that a certain amount of power can be stably supplied even under any circumstances. In particular, it is important to maintain the operational stability of the fuel cell at low temperatures such as in cold regions.

燃料電池は、カソードにおいて酸素と水素とが反応し、その結果水を生成する。このため、０℃以下の環境下においては、カソード側の空気供給路等において、カソードで生成した水が凍結してしまう場合がある。空気供給路等において水が凍結すると、空気等のガス流路を阻害し、ガス閉塞を起こして燃料電池の発電が停止してしまう。   In a fuel cell, oxygen and hydrogen react at the cathode, resulting in the production of water. For this reason, in an environment of 0 ° C. or lower, water produced at the cathode may freeze in the cathode-side air supply path or the like. When water freezes in an air supply path or the like, a gas flow path of air or the like is obstructed, causing a gas blockage and stopping the power generation of the fuel cell.

また、電気自動車に搭載された燃料電池等は、連続して高負荷運転を行う場合がある。燃料電池における酸素と水素との電気化学的な反応は発熱反応であることから、このような高負荷運転時においては各電極近傍は非常に高温となる。このように電極近傍が高温になると、電解質膜中の水分が蒸発しやすく、供給されるガスを加湿した程度では電解質膜中の水分を保つのが困難になり、例えば、電解質膜が１００℃以上になると、電解質膜が乾燥する場合が多い。電解質膜が乾燥すると、プロトン伝導性が著しく低下し、燃料電池の発電性能を低下させてしまう。   Moreover, the fuel cell etc. mounted in the electric vehicle may perform high load operation continuously. Since the electrochemical reaction between oxygen and hydrogen in the fuel cell is an exothermic reaction, the vicinity of each electrode becomes very high during such a high load operation. When the temperature in the vicinity of the electrode becomes high in this way, the moisture in the electrolyte membrane easily evaporates, and it becomes difficult to keep the moisture in the electrolyte membrane to the extent that the supplied gas is humidified. For example, the electrolyte membrane has a temperature of 100 ° C. or higher. In many cases, the electrolyte membrane is dried. When the electrolyte membrane is dried, the proton conductivity is remarkably lowered and the power generation performance of the fuel cell is lowered.

このように、燃料電池の適性な作動温度を確保するために燃料電池の温度制御を行うことは、燃料電池の作動環境温度の領域を拡げる観点から重要な課題である。   Thus, performing temperature control of the fuel cell in order to ensure an appropriate operating temperature of the fuel cell is an important issue from the viewpoint of expanding the operating environment temperature range of the fuel cell.

燃料電池の低温での作動性を向上させるため、発熱体を冷却水路内部に内蔵し、初動の発電特性を改善させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、かかる技術は、低温での作動性には有効であるが、高負荷運転時において大量の発熱を伴う場合に、電解質膜の乾燥を有効に防止することができない。   In order to improve the operability of the fuel cell at a low temperature, a technique for improving the initial power generation characteristics by incorporating a heating element inside the cooling water channel has been proposed (for example, see Patent Document 1). However, such a technique is effective for operability at low temperatures, but it cannot effectively prevent drying of the electrolyte membrane when a large amount of heat is generated during high-load operation.

また、システムの総合エネルギー利用効率を高めるために電極と冷却水との間にペルチェ素子を配置し、電極と外部との差熱を利用して発電する燃料電池が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、かかる燃料電池は、電極からの放出される熱エネルギーを電気エネルギーに変換して、システムのエネルギー利用効率を目的としたものであり、燃料電池の温度制御を目的としたものではない。   In addition, a fuel cell has been proposed in which a Peltier element is disposed between an electrode and cooling water in order to increase the overall energy utilization efficiency of the system, and electric power is generated using differential heat between the electrode and the outside (for example, a patent). Reference 2). However, such a fuel cell is intended to convert the thermal energy released from the electrode into electric energy and to improve the energy utilization efficiency of the system, and is not intended to control the temperature of the fuel cell.

特開２００２−３１３３９１号公報JP 2002-313391 A 特開２００２−１４１０７７号公報JP 2002-141077 A

上述のように、あらゆる条件下においても燃料電池で高い出力を発生させるためには、適性な動作温度領域を制御することが必要である。本発明は、上記問題を解決すべく、あらゆる温度条件下においても安定して電力を供給することができる燃料電池を提供することを目的とする。   As described above, in order to generate a high output in the fuel cell under all conditions, it is necessary to control an appropriate operating temperature range. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a fuel cell capable of stably supplying electric power under any temperature conditions.

本発明の燃料電池は、触媒を備えた触媒層を有し還元性ガスが供給されるアノードと、触媒を備えた触媒層を有し酸化性ガスが供給されるカソードと、前記アノードと前記カソードとに挟持された電解質膜と、前記アノードの前記電解質膜が設けられていない側に設置され、前記アノードに前記還元性ガスを供給するための流路が形成された還元性ガス供給手段と、前記カソードの前記電解質膜が設けられていない側に配置され、前記カソードに前記酸化性ガスを供給するため流路が形成された酸化性ガス供給手段と、少なくとも前記カソード近傍の温度を測定する温度測定手段と、少なくとも前記酸化性ガス供給手段を加熱及び冷却可能なように設けられ且つ供給される電力を熱エネルギーに変換する熱電変換素子と、前記熱電変換素子に電力を供給する電力供給手段と、前記温度測定手段によって測定された温度に応じて前記電力供給手段から前記熱電変換素子に供給される電力を制御する制御手段と、を備えて構成される。   The fuel cell of the present invention includes an anode having a catalyst layer including a catalyst and supplied with a reducing gas, a cathode having a catalyst layer including a catalyst and supplied with an oxidizing gas, the anode and the cathode An electrolyte membrane sandwiched between, and a reducing gas supply means installed on a side of the anode where the electrolyte membrane is not provided and having a flow path for supplying the reducing gas to the anode; An oxidizing gas supply means disposed on a side of the cathode where the electrolyte membrane is not provided and having a flow path for supplying the oxidizing gas to the cathode; and a temperature at least measuring a temperature in the vicinity of the cathode A measuring unit, a thermoelectric conversion element that is provided so as to be able to heat and cool at least the oxidizing gas supply unit, and converts the supplied electric power into heat energy; and the thermoelectric conversion element A power supply means for supplying power, constructed and a control means for controlling the power supplied to the thermoelectric conversion element from the power supply unit in accordance with the temperature measured by said temperature measuring means.

本発明の燃料電池によれば、温度測定手段によって測定した温度に応じて、熱電変換素子により酸化性ガス供給手段を加熱及び冷却することができる。即ち、例えば、０℃以下の低温条件下においては酸化性ガス供給手段を加熱してガス流路が凍結された水によって塞がれるのを防止できると共に、高負荷運転時には酸化性ガス供給手段等を冷却して、高温条件下における水分の蒸発による電解質膜の乾燥を防止することができる。   According to the fuel cell of the present invention, the oxidizing gas supply means can be heated and cooled by the thermoelectric conversion element according to the temperature measured by the temperature measuring means. That is, for example, under a low temperature condition of 0 ° C. or lower, the oxidizing gas supply means can be heated to prevent the gas flow path from being clogged with frozen water, and during high load operation, the oxidizing gas supply means, etc. The electrolyte membrane can be cooled to prevent drying of the electrolyte membrane due to evaporation of moisture under high temperature conditions.

これにより、燃料電池の最適作動温度領域を確保することができ、あらゆる温度条件下においても優れた性能を発揮し、安定して電力を供給することができる。   As a result, the optimum operating temperature range of the fuel cell can be ensured, and excellent performance can be exhibited under all temperature conditions, and power can be supplied stably.

尚、本発明において電熱変換素子の設置部位は少なくとも酸化性ガス供給手段を加熱及び冷却できる箇所であれば特に限定されないが、酸化性ガス供給手段として後述するガス拡散層を設ける場合には、ガス拡散層を十分加熱できる箇所に設置されることが好ましい。また、上記還元性ガスとしては、水素ガスが挙げられ、酸化性ガスとしては、空気（酸素）が挙げられる。   In the present invention, the installation site of the electrothermal conversion element is not particularly limited as long as it is a location where at least the oxidizing gas supply means can be heated and cooled. However, when the gas diffusion layer described later is provided as the oxidizing gas supply means, It is preferable to install the diffusion layer at a location where it can be heated sufficiently. Moreover, hydrogen gas is mentioned as said reducing gas, Air (oxygen) is mentioned as oxidizing gas.

本発明の燃料電池は、前記制御手段が、前記温度測定手段よって測定した温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ₁以下の場合に、前記電力供給手段から所定の電力Ｗ₁を前記熱電変換素子に供給にして、前記熱電変換素子によって前記酸化性ガス供給手段を加熱するように構成することができる。 In the fuel cell according to the present invention, when the temperature T measured by the temperature measuring means is equal to or lower than a predetermined temperature T ₁ , the fuel cell according to the present invention supplies a predetermined power W ₁ from the power supply means to the thermoelectric conversion element. The oxidizing gas supply means can be heated by the thermoelectric conversion element.

本発明の燃料電池は、前記温度測定手段によって測定した温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ₁以下の場合に、酸化性ガス供給手段を加熱することで、生成水の凍結などカソードの温度等が燃料電池の作動温度領域を下回った場合に生じる弊害を防止することができる。 In the fuel cell of the present invention, when the temperature T measured by the temperature measuring unit is equal to or lower than a predetermined temperature T ₁ , the oxidizing gas supply unit is heated, so that the temperature of the cathode such as freezing of generated water, etc. Can prevent adverse effects that occur when the temperature falls below the operating temperature range of the fuel cell.

尚、前記予め定められた温度Ｔ₁は、例えば、水の凝固点である０℃に設定することができる。 The predetermined temperature T ₁ can be set to 0 ° C., which is the freezing point of water, for example.

また、本発明の燃料電池は、前記制御手段が、前記温度測定手段よって測定した温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ₂以上の場合に、前記電力供給手段から所定の電力Ｗ₂を前記熱電変換素子に供給して、前記熱電変換素子によって前記酸化性ガス供給手段を冷却するよう構成することができる。 In the fuel cell of the present invention, when the temperature T measured by the temperature measuring unit is equal to or higher than a predetermined temperature T ₂ , the control unit supplies a predetermined power W ₂ from the power supply unit to the thermoelectric power. It can supply to a conversion element, and it can comprise so that the said oxidizing gas supply means may be cooled with the said thermoelectric conversion element.

本発明の燃料電池は、前記温度測定手段によって測定した温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ₂以上の場合に、酸化性ガス供給手段を冷却することで、電解質膜の乾燥などカソードの温度等が燃料電池の作動温度領域を上回った場合に生じる弊害を防止することができる。 The fuel cell of the present invention, the temperature T measured by the temperature measuring means, in the case of temperature T ₂ than the predetermined, cooling the oxidizing gas supply means, and temperature of the cathode such as the drying of the electrolyte membrane Can prevent adverse effects that occur when the temperature exceeds the operating temperature range of the fuel cell.

尚、前記予め定められた温度Ｔ₂は、例えば、９５℃に設定することができる。 The predetermined temperature T ₂ can be set to 95 ° C., for example.

更に、本発明の燃料電池は、前記酸化性ガス供給手段が、多孔質構造を有するガス拡散層と、前記酸化性ガスの流路を形成するセパレータとを備え、且つ、前記ガス拡散層を備えた側に前記カソードが密着するように設置されており、更に、前記酸化性ガス供給手段の前記セパレータを備えた側に前記熱電変換素子が設置されるように構成することができる。   Further, in the fuel cell of the present invention, the oxidizing gas supply means includes a gas diffusion layer having a porous structure, and a separator that forms a flow path for the oxidizing gas, and includes the gas diffusion layer. The cathode can be installed in close contact with the other side, and the thermoelectric conversion element can be installed on the side of the oxidizing gas supply means that includes the separator.

本発明の燃料電池は、酸化性ガス供給手段を、酸化性ガス（空気）の流路を形成するためのセパレータと共に供給された酸化性ガスを拡散して均一にカソードに供給するためのガス拡散層を備えて構成することができる。更に、酸化性ガス供給手段のセパレータ側（カソードと接していない側）に熱電変換層を設置することで、効果的に酸化性ガス供給手段を加熱及び冷却することができる。   In the fuel cell of the present invention, the oxidizing gas supply means diffuses the oxidizing gas supplied together with the separator for forming a flow path of the oxidizing gas (air), and diffuses the gas uniformly to supply it to the cathode. It can be configured with layers. Furthermore, the oxidizing gas supply means can be effectively heated and cooled by installing the thermoelectric conversion layer on the separator side (side not in contact with the cathode) of the oxidizing gas supply means.

本発明によれば、あらゆる温度条件下においても安定して電力を供給することができる燃料電池を提供するができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell which can supply electric power stably under all temperature conditions can be provided.

以下、本発明の燃料電池（以下、「本発明の燃料電池」と称する。）の実施形態について図を用いて詳細に説明する。本実施の形態においては、燃料（還元性ガス）として水素ガスが供給され、また、酸化性ガスとしては、空気が供給されるようになっている。   Hereinafter, embodiments of the fuel cell of the present invention (hereinafter referred to as “the fuel cell of the present invention”) will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, hydrogen gas is supplied as the fuel (reducing gas), and air is supplied as the oxidizing gas.

図１を用いて本発明の燃料電池について説明する。図１は、本発明の電解質膜を備えた燃料電池の構成を示す概略図である。図１に示すように本発明の燃料電池１０は、電解質膜１２と、燃料である水素ガスが供給されるアノード１４と、酸化剤として空気が供給されるカソード１６と、アノード１４に供給される水素ガスを拡散するガス拡散層１８と、カソード１６に供給される空気を拡散するガス拡散層２０と、アノードに供給される水素ガスの流路を形成するセパレータ２２と、カソードに供給される空気の流路を形成するセパレータ２４と、直流電源２６と、直流電源から供給される電力を熱エネルギーに変換する熱電変換素子３０，３２と、温度センサ３４と、制御装置２８と、外部回路３６と、から構成されている。   The fuel cell of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a fuel cell provided with the electrolyte membrane of the present invention. As shown in FIG. 1, a fuel cell 10 of the present invention is supplied to an electrolyte membrane 12, an anode 14 to which hydrogen gas as fuel is supplied, a cathode 16 to which air is supplied as an oxidant, and an anode 14. A gas diffusion layer 18 for diffusing hydrogen gas, a gas diffusion layer 20 for diffusing air supplied to the cathode 16, a separator 22 forming a flow path for hydrogen gas supplied to the anode, and air supplied to the cathode Separator 24 that forms the flow path of, a DC power supply 26, thermoelectric conversion elements 30 and 32 that convert electric power supplied from the DC power supply into thermal energy, a temperature sensor 34, a control device 28, and an external circuit 36 , Is composed of.

本発明の燃料電池１０は、燃料として供給された水素ガスがアノード１４において水素イオンと電子とを放出し、放出された電子（ｅ^-）が外部回路３６を介してカソード１６まで移動することで発電し、アノード１４及びカソード１６とに接続された外部回路３６を通じて外部装置３８に電力を供給できるように構成されている。 In the fuel cell 10 of the present invention, hydrogen gas supplied as fuel emits hydrogen ions and electrons at the anode 14, and the emitted electrons (e ⁻ ) move to the cathode 16 via the external circuit 36. It is configured so that it can generate electric power and supply electric power to an external device 38 through an external circuit 36 connected to the anode 14 and the cathode 16.

電解質膜１２は、アノード１４で発生した電子と水素イオンとのうち、水素イオンのみを選択的に通過させる膜であり、例えば、パーフルオロスルホン酸膜等の高分子膜で構成することができる。   The electrolyte membrane 12 is a membrane that selectively allows only hydrogen ions to pass through among the electrons and hydrogen ions generated at the anode 14, and can be composed of, for example, a polymer membrane such as a perfluorosulfonic acid membrane.

アノード１４は、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末等を主成分とする触媒層で構成されており、触媒層が電解質膜１２の一方の面に密着するように配置されている。また、セパレータ２２によって形成されるガス流路を通じて供給された水素ガスは、ガス拡散層１８を通じてアノード１４に供給されるようになっている。   The anode 14 is composed of a catalyst layer mainly composed of carbon powder carrying a platinum-based metal catalyst, and is disposed so that the catalyst layer is in close contact with one surface of the electrolyte membrane 12. The hydrogen gas supplied through the gas flow path formed by the separator 22 is supplied to the anode 14 through the gas diffusion layer 18.

アノード１４に備えられる触媒としては、公知の脱水素触媒を用いることができ、例えば、Ｐｔ、Ｐｔ−Ｒｈ、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｒｅ、Ｐｔ−Ｗ等の貴金属系の金属を用いた炭素担持Ｐｔ触媒、炭素担持Ｐｔ−Ｉｒ複合金属触媒、炭素担持Ｐｔ−Ｒｅ複合金属触媒、炭素担持Ｐｔ−Ｗ複合金属触媒、又はニッケル系金属を使用した触媒等を用いることができる。   As the catalyst provided in the anode 14, a known dehydrogenation catalyst can be used. For example, carbon support using a noble metal-based metal such as Pt, Pt—Rh, Pt—Ir, Pt—Re, Pt—W or the like. A Pt catalyst, a carbon-supported Pt—Ir composite metal catalyst, a carbon-supported Pt—Re composite metal catalyst, a carbon-supported Pt—W composite metal catalyst, a catalyst using a nickel-based metal, or the like can be used.

アノード１４の触媒層は、カーボン粉末等に担持した触媒と、電解質膜１２に用いられる高分子膜（電解質）の溶液と、結合剤等とを混合することで形成することができる。   The catalyst layer of the anode 14 can be formed by mixing a catalyst supported on carbon powder or the like, a polymer membrane (electrolyte) solution used for the electrolyte membrane 12, and a binder.

アノード１４の外側（電解質膜１２と密着していない側）に配置されるガス拡散層１８は、気孔を有する多孔性部材で構成される。ガス拡散層１８を構成する多孔性部材としては、カーボンペーパー、カーボン不織布、又は、カーボンクロス等が挙げられる。また、ガス拡散層１８は、セパレータ２２と共にアノード１４に供給される水素ガスの流路を形成すると共に、アノード（電極）としての役割も担っている。また、セパレータ２２は、水素ガスのガス流路を形成すると共に、例えば、燃料電池１０を複数のセルで構成する場合には導電体としての役割を果たす。   The gas diffusion layer 18 disposed outside the anode 14 (side not in close contact with the electrolyte membrane 12) is composed of a porous member having pores. Examples of the porous member constituting the gas diffusion layer 18 include carbon paper, carbon nonwoven fabric, or carbon cloth. The gas diffusion layer 18 forms a flow path of hydrogen gas supplied to the anode 14 together with the separator 22 and also serves as an anode (electrode). Further, the separator 22 forms a gas flow path for hydrogen gas and, for example, plays a role as a conductor when the fuel cell 10 is constituted by a plurality of cells.

カソード１６は、アノード１４と同様に、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末等を主成分とする触媒層で構成されており、電解質膜１２の一方の面に密着するように配置されている。また、セパレータ２４によって形成されるガス流路を通じて供給された空気は、ガス拡散層２０を通じてカソード１６に供給されるようになっている。   Like the anode 14, the cathode 16 is composed of a catalyst layer mainly composed of carbon powder or the like carrying a platinum-based metal catalyst, and is disposed so as to be in close contact with one surface of the electrolyte membrane 12. . The air supplied through the gas flow path formed by the separator 24 is supplied to the cathode 16 through the gas diffusion layer 20.

カソード１６に備えられる触媒としては、上述の触媒と同様のものを挙げることができる。また、カソード１６は、カーボン粉末等に担持した触媒と、電解質膜１２に用いられる高分子膜（電解質）の溶液と、結合剤等とを混合することで形成することができる。   As a catalyst with which the cathode 16 is equipped, the thing similar to the above-mentioned catalyst can be mentioned. The cathode 16 can be formed by mixing a catalyst supported on carbon powder or the like, a polymer membrane (electrolyte) solution used for the electrolyte membrane 12, and a binder.

更に、カソード１６の外側（電解質膜１２と密着していない側）に配置されるガス拡散層２０は、上述と同様の気孔を有する多孔性部材で構成することができる。また、セパレータ２４は、空気のガス流路を形成すると共に、例えば、燃料電池１０を複数のセルで構成する場合には導電体としての役割を果たす。   Furthermore, the gas diffusion layer 20 disposed outside the cathode 16 (the side not in close contact with the electrolyte membrane 12) can be formed of a porous member having pores similar to those described above. In addition, the separator 24 forms a gas flow path for air and, for example, plays a role as a conductor when the fuel cell 10 is constituted by a plurality of cells.

セパレータ２２によって形成されるガス流路から供給された水素ガスは、ガス拡散層１８を介してアノード１４に到達し、アノード１４に備えられた触媒の作用により、水素イオンと電子とを生成する。また、アノード１４において発生した水素イオンは、電解質膜１２を通過して、カソード１６にまで移動する。一方、電解質膜１２を通過できない電子は、外部回路３６を介してカソード１６まで移動する。本発明の燃料電池１０は、この電子の移動により外部装置３８に電力を供給することができる。   The hydrogen gas supplied from the gas flow path formed by the separator 22 reaches the anode 14 through the gas diffusion layer 18, and generates hydrogen ions and electrons by the action of the catalyst provided in the anode 14. Further, hydrogen ions generated at the anode 14 pass through the electrolyte membrane 12 and move to the cathode 16. On the other hand, electrons that cannot pass through the electrolyte membrane 12 move to the cathode 16 via the external circuit 36. The fuel cell 10 of the present invention can supply electric power to the external device 38 by this movement of electrons.

カソード１６にまで移動した水素イオンは、セパレータ２４によって形成されたガス流路を介して供給される空気中の酸素とカソード１６において反応し、外部回路３６を介して移動してきた電子を受け取って水を生成する。水素イオンと酸素との反応によって生じた水は、図示を省略する排出口により装置外に排出される。   The hydrogen ions that have moved to the cathode 16 react with oxygen in the air supplied through the gas flow path formed by the separator 24 at the cathode 16, receive electrons that have moved through the external circuit 36, Is generated. Water generated by the reaction between hydrogen ions and oxygen is discharged out of the apparatus through a discharge port (not shown).

図１に示すようにセパレータ２２，２４の外側（ガス拡散層が設けられていない側）には、それぞれ熱電変換素子３０，３２が設置されている。   As shown in FIG. 1, thermoelectric conversion elements 30 and 32 are installed outside the separators 22 and 24 (side where no gas diffusion layer is provided), respectively.

熱電変換素子３０は、直流電源２６と配線４０及び４２を通じて連結され回路を形成しており、直流電源２６から供給される電力を熱エネルギーに変換できるようになっている。また、熱電変換素子３２も同様に、直流電源２６と配線４４及び４６を通じて連結され回路を形成している。   The thermoelectric conversion element 30 is connected to the DC power supply 26 through the wirings 40 and 42 to form a circuit, and can convert electric power supplied from the DC power supply 26 into thermal energy. Similarly, the thermoelectric conversion element 32 is connected to the DC power supply 26 through wirings 44 and 46 to form a circuit.

熱電変換素子３０，３２は、ペルチェ効果を利用して電力を熱エネルギーに変換する素子である。熱電変換素子３０，３２は、ｐ型及びｎ型の半導体を銅電極で接合して形成されており、ｎ型半導体からｐ型半導体に直流電流を流すことで、熱勾配を生じさせ、吸熱又は発熱現象を起こすことができる。この吸熱又発熱現象は、電流の流れる方向を逆にすることで逆転することができる。   The thermoelectric conversion elements 30 and 32 are elements that convert electric power into heat energy using the Peltier effect. The thermoelectric conversion elements 30 and 32 are formed by joining a p-type and an n-type semiconductor with a copper electrode, and a direct current flows from the n-type semiconductor to the p-type semiconductor, thereby generating a thermal gradient and absorbing heat or An exothermic phenomenon can occur. This endothermic or exothermic phenomenon can be reversed by reversing the direction of current flow.

また、直流電源２６から熱電変換素子３０，３２において、供給される電流をＩとすると、熱量Ｑは下記の式Ａによって表すことができる。   Further, assuming that the current supplied from the DC power source 26 to the thermoelectric conversion elements 30 and 32 is I, the heat quantity Q can be expressed by the following formula A.

Ｑ＝Π_ABＩ …（式Ａ）
式Ａ中、「Π_AB」は、ペルチェ係数と呼ばれ、熱電変換素子を構成する２つの材料に固有の値である。 Q = Π _AB I (Formula A)
In Formula A, “Π _AB ” is called a Peltier coefficient and is a value inherent to the two materials constituting the thermoelectric conversion element.

即ち、熱電変換素子３０，３２は、それぞれ直流電源２６から供給される電流の方向を変えることで、吸熱・発熱を切り換えることができ、これにより、それぞれに密着するセパレータを通じてガス拡散層等を加熱及び冷却することができる。このため、直流電源２６は、熱電変換素子３０，３２に送る電流の方向を切替えられるように構成されている。   That is, the thermoelectric conversion elements 30 and 32 can switch between heat absorption and heat generation by changing the direction of the current supplied from the DC power supply 26, respectively, thereby heating the gas diffusion layer and the like through the separators that are in close contact with each other. And can be cooled. For this reason, the DC power supply 26 is configured to be able to switch the direction of the current sent to the thermoelectric conversion elements 30 and 32.

図２を用いて熱電変換素子３２について説明する。図２は、熱電変換素子の構造を示す概略図である。図２において熱電変換素子３２は、ｐ型半導体４８（４８Ａ〜４８Ｄ）とｎ型半導体５０（５０Ａ〜５０Ｄ）とが交互に銅電極５２（５２Ａ〜５２Ｉ）と接合することで構成されている。また、図１に示す直流電源２６に連結されている配線４４及び４６は、それぞれ熱電変換素子３２の末端に位置するｐ型半導体４８Ａ及びｎ型半導体５０Ｄに接合された銅電極５２Ａ及び５２Ｉに接続されている。   The thermoelectric conversion element 32 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the thermoelectric conversion element. In FIG. 2, the thermoelectric conversion element 32 is configured by alternately joining p-type semiconductors 48 (48A to 48D) and n-type semiconductors 50 (50A to 50D) to copper electrodes 52 (52A to 52I). 1 are connected to copper electrodes 52A and 52I joined to the p-type semiconductor 48A and the n-type semiconductor 50D located at the ends of the thermoelectric conversion element 32, respectively. Has been.

熱電変換素子３２において、例えば、矢印Ａの方向に電流が流れる場合（銅電極Ａから銅電極Ｉに向かって電流が流れている場合）には、熱勾配が矢印Ｃのように紙面上向きになる。即ち、この場合、熱電変換素子３２の内側（セパレータ２４と接触している側）が吸熱反応となり、セパレータ２４を介して燃料電池１０を冷却することができる。   In the thermoelectric conversion element 32, for example, when a current flows in the direction of the arrow A (when a current flows from the copper electrode A toward the copper electrode I), the thermal gradient is directed upward on the paper as indicated by the arrow C. . That is, in this case, the inner side of the thermoelectric conversion element 32 (the side in contact with the separator 24) becomes an endothermic reaction, and the fuel cell 10 can be cooled via the separator 24.

また、これとは逆に、例えば、矢印Ｂの方向に電流が流れる場合（銅電極Ｉから銅電極Ａに向かって電流が流れている場合）には、熱勾配が矢印Ｄのように紙面下向きになる。即ち、この場合、熱電変換素子３２の内側（セパレータ２４と接触している側）が発熱反応となり、セパレータ２４を介して燃料電池１０を加熱することができる。   On the other hand, for example, when current flows in the direction of arrow B (when current flows from copper electrode I to copper electrode A), the thermal gradient is downward on the page as indicated by arrow D. become. That is, in this case, the inside of the thermoelectric conversion element 32 (the side in contact with the separator 24) becomes an exothermic reaction, and the fuel cell 10 can be heated via the separator 24.

本実施の形態においては、ｐ型半導体４８およびｎ型半導体５０は、市販のものを適宜用いて構成することができる。   In the present embodiment, commercially available p-type semiconductor 48 and n-type semiconductor 50 can be used as appropriate.

図１に示すように、ガス拡散層２０には温度センサ３４が備えられており、カソード１６の温度を測定できるようになっている。ここで、カソード１６側に温度センサ３４が備えられている理由は、低温運転時においては、特にカソード１６で生成した水の凍結が問題となるためである。このため、本発明においては、カソード１６側に熱電変換素子３２が設けられることが必須となる。   As shown in FIG. 1, the gas diffusion layer 20 is provided with a temperature sensor 34 so that the temperature of the cathode 16 can be measured. Here, the reason why the temperature sensor 34 is provided on the cathode 16 side is that freezing of water generated at the cathode 16 becomes a problem particularly during low temperature operation. For this reason, in the present invention, it is essential to provide the thermoelectric conversion element 32 on the cathode 16 side.

温度センサ３４によって測定されたカソード１６の温度は、制御装置２８でモニタリングされている。制御装置２８は、燃料電池の作動温度領域を適性な範囲に保つために予め定められた温度に基づき、温度センサ３４で測定された温度に応じて直流電源２６による熱電変換素子３０，３２への電力供給を制御する。   The temperature of the cathode 16 measured by the temperature sensor 34 is monitored by the control device 28. The control device 28 applies the thermoelectric conversion elements 30 and 32 to the thermoelectric conversion elements 30 and 32 by the DC power source 26 according to the temperature measured by the temperature sensor 34 based on a predetermined temperature in order to keep the operating temperature range of the fuel cell in an appropriate range. Control power supply.

図３を用いて、制御装置２８による燃料電池の温度制御について説明する。図３は、制御装置による燃料電池の温度制御の流れを示すフローチャートである。   The temperature control of the fuel cell by the control device 28 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of temperature control of the fuel cell by the control device.

まず、イグニッションスイッチオンによる燃料電池駆動時や、一定時間経過後等に制御装置２８は、温度センサ３４によってカソード１６の温度Ｔを取り込む（ステップＳ１００）。   First, the control device 28 takes in the temperature T of the cathode 16 by the temperature sensor 34 when the fuel cell is driven by turning on the ignition switch or after a predetermined time has elapsed (step S100).

制御装置２８は、温度センサ３４によって測定した温度Ｔと予め設定された下限温度Ｔ₁とを比較し（ステップＳ１０１）、温度Ｔが下限温度Ｔ₁以下であると判断した場合（ステップＳ１０１肯定）は、熱電変換素子がセパレータを加熱できるように直流電源２６から熱電変換素子３０，３２に電力Ｗ₁を供給し、燃料電池を加熱する（ステップＳ１０２）。この際、下限温度Ｔ₁としては、例えば、水の凝固点である０℃に設定することができる。 Control device 28 compares temperature T measured by temperature sensor 34 with preset lower limit temperature T ₁ (step S101), and determines that temperature T is lower than lower limit temperature T ₁ (Yes in step S101). Supplies electric power W ₁ from the DC power source 26 to the thermoelectric conversion elements 30 and 32 so that the thermoelectric conversion elements can heat the separator, and heats the fuel cell (step S102). At this time, the lower limit temperature T ₁ can be set to 0 ° C., which is the freezing point of water, for example.

制御装置２８は、一定時間熱電変換素子３０，３２による加熱を行った後、熱電変換素子３０，３２への電力の供給を停止し（ステップＳ１０３）、再びステップＳ１００に戻り同様の処理を繰り返す。   After heating by the thermoelectric conversion elements 30 and 32 for a certain period of time, the control device 28 stops supplying power to the thermoelectric conversion elements 30 and 32 (step S103), returns to step S100 again, and repeats the same processing.

これに対し、ステップＳ１０１において制御装置２８が、温度Ｔが下限温度Ｔ₁よりも高いと判断した場合（ステップＳ１０１否定）、制御装置２８は、更に温度Ｔと上限温度Ｔ₂とを比較する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、制御装置２８が、温度Ｔが上限温度Ｔ₂よりも低いと判断した場合（ステップＳ１０４否定）は、ステップＳ１００に戻り同様の処理を繰り返す。 On the other hand, when the control device 28 determines in step S101 that the temperature T is higher than the lower limit temperature T ₁ (No in step S101), the control device 28 further compares the temperature T with the upper limit temperature T ₂ ( Step S104). In step S104, the control unit 28, when it is judged that the temperature T is lower than the upper limit temperature T ₂ (at Step S104) repeats the same processing returns to step S100.

ステップＳ１０４において制御装置２８が、温度Ｔが上限温度Ｔ₂以上であると判断した場合（ステップＳ１０４肯定）は、熱電変換素子がセパレータを冷却できるように直流電源２６から熱電変換素子３０，３２に電力Ｗ₂を供給し、燃料電池を冷却する（ステップＳ１０５）。 Controller 28 in step S104, if the temperature T is determined to be the upper limit temperature T ₂ or more (step S104: Yes), the thermoelectric conversion element to the thermoelectric conversion elements 30 and 32 from the DC power supply 26 to allow cooling of the separator Electric power W ₂ is supplied to cool the fuel cell (step S105).

制御装置２８は、一定時間熱電変換素子３０，３２による冷却を行った後、熱電変換素子３０，３２への電力の供給を停止し（ステップＳ１０６）、再びステップＳ１００に戻り同様の処理を繰り返す。   The controller 28 cools the thermoelectric conversion elements 30 and 32 for a certain period of time, and then stops supplying power to the thermoelectric conversion elements 30 and 32 (step S106), returns to step S100 again, and repeats the same processing.

本実施形態においては単セル構造の燃料電池を例に説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示すように複数のセルを積層した燃料電池として構成することも可能である。図４は、本発明の燃料電池の別の一例を示す概略図である。図４において、各燃料電池の間には冷却剤による冷却手段５６が設けられており、各燃料電池（セル）の温度が高くなりすぎないように構成することができる。   In the present embodiment, the fuel cell having a single cell structure has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be configured as a fuel cell in which a plurality of cells are stacked as shown in FIG. is there. FIG. 4 is a schematic view showing another example of the fuel cell of the present invention. In FIG. 4, a cooling means 56 using a coolant is provided between the fuel cells, and the temperature of each fuel cell (cell) can be configured not to become too high.

更に図５に示すように、本発明においては、複数の熱電変換素子３０（３０Ａ，３０Ｂ）をセパレータ２２に設置することもできる。図５は、熱電変換素子の配置の一例を示す概略図である。この場合、燃料電池の温度を部分的に制御することが可能であり、例えば、熱電変換素子３０Ａが設置された部位を加熱しながら、熱電変換素子３０Ｂが設置されている部位を冷却することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 5, in the present invention, a plurality of thermoelectric conversion elements 30 (30 </ b> A, 30 </ b> B) can be installed in the separator 22. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of thermoelectric conversion elements. In this case, the temperature of the fuel cell can be partially controlled. For example, the portion where the thermoelectric conversion element 30B is installed can be cooled while heating the portion where the thermoelectric conversion element 30A is installed. it can.

上述の通り、本発明の電解質膜を用いた燃料電池は、制御装置２８によって熱電変換素子による加熱・冷却を制御することができ、あらゆる温度条件下においても燃料電池１０の温度動作領域を適性に保つことができる。。   As described above, in the fuel cell using the electrolyte membrane of the present invention, the heating / cooling by the thermoelectric conversion element can be controlled by the control device 28, and the temperature operation region of the fuel cell 10 can be appropriately adjusted under any temperature conditions. Can keep. .

このため、本発明の燃料電池を車両に搭載される燃料電池として使用すると、低温運転時や高負荷運転時であっても、生成水の凍結及び電解質膜の乾燥を防止することができ、あらゆる温度条件下において安定した電力を供給することができる。   For this reason, when the fuel cell of the present invention is used as a fuel cell mounted on a vehicle, it is possible to prevent freezing of generated water and drying of the electrolyte membrane even during low temperature operation or high load operation. Stable power can be supplied under temperature conditions.

以下、実施例において本発明を具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described in Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

［実施例１］
カーボンで形成されたセパレータ上に、拡散層（厚さ２００μｍ、サイズ５０ｃｍ×５０ｃｍ）、触媒層（厚さ１５μｍ、サイズ５０ｃｍ×５０ｃｍ）、及び、電解質層（厚さ５０μｍ、５０ｃｍ×５０ｃｍ）をこの順で積層し、更に触媒層（厚さ１５μｍ、５０ｃｍ×５０ｃｍ）、拡散層（厚さ２００μｍ、５０ｃｍ×５０ｃｍ）及び、セパレータを積層して、積層体Ａを形成した。この際、拡散層は、細孔径約３０μｍ、厚み２００μｍのカーボンペーパーに、撥水ペーストを塗布し、３００℃で焼成して作製した。 [Example 1]
On the separator formed of carbon, a diffusion layer (thickness 200 μm, size 50 cm × 50 cm), a catalyst layer (thickness 15 μm, size 50 cm × 50 cm), and an electrolyte layer (thickness 50 μm, 50 cm × 50 cm) are formed. Laminate A was formed by laminating in order, and further laminating a catalyst layer (thickness 15 μm, 50 cm × 50 cm), a diffusion layer (thickness 200 μm, 50 cm × 50 cm), and a separator. At this time, the diffusion layer was prepared by applying a water-repellent paste to carbon paper having a pore diameter of about 30 μm and a thickness of 200 μm and firing at 300 ° C.

また、触媒層は、白金を担持したカーボン粉末と、パーフルオロスルホン酸溶液（商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）１１２、５質量％、アルドリッチ社製）と、水とを混合して触媒層用塗布液を調製し、これを拡散層上に塗布し、８０℃で乾燥することによって形成した。さらに、電解質層としては、パーフルオロスルホン酸膜（商品名：Ｎａｆｉｏｎ（Ｒ）１１２、デュポン社製）を用いた。   The catalyst layer is a catalyst layer coating solution prepared by mixing platinum-supported carbon powder, a perfluorosulfonic acid solution (trade name: Nafion® 112, 5% by mass, manufactured by Aldrich) and water. This was prepared by coating on the diffusion layer and drying at 80 ° C. Further, as the electrolyte layer, a perfluorosulfonic acid film (trade name: Nafion (R) 112, manufactured by DuPont) was used.

次いで、それぞれのセパレータの外側に熱電変換素子（商品名：ＰＳＲ−ＢＶα２４Ｂ−１２Ａ、アイシン精機、サイズ１５０ｍｍ×１０５ｍｍ、厚さ４７ｍｍ）を設置し、カソード側となる拡散層に温度センサ（商品名：ＯＹＰ−０、ＯＭＥＧＡ（株）製）を備え、単一セルを作製した。   Next, a thermoelectric conversion element (trade name: PSR-BVα24B-12A, Aisin Seiki, size 150 mm × 105 mm, thickness 47 mm) is installed outside each separator, and a temperature sensor (trade name: trade name: OYP-0, manufactured by OMEGA Corporation), and a single cell was produced.

各熱電変換素子をコンピュータによって制御された直流電源に接続し、単一セルを電池として組み込み、電流０．５Ａ、水素ガス及び空気をそれぞれガス流量５００ｍｌ／ｍｉｎ、の条件で、電池を稼働し、−３０℃から１２０℃まで温度を変更し、燃料電池の作動状況を評価した。尚、上記熱電変換素子は、温度センサにより測定した温度が０℃以下の場合には熱電変換素子に電力を供給してセルを加熱し、１００℃以上の場合には電力を供給してセルを冷却するように設定した。結果を下記表１に示す。   Each thermoelectric conversion element is connected to a DC power source controlled by a computer, a single cell is incorporated as a battery, and the battery is operated under the conditions of a current of 0.5 A, hydrogen gas, and air at a gas flow rate of 500 ml / min, The operating state of the fuel cell was evaluated by changing the temperature from -30 ° C to 120 ° C. When the temperature measured by the temperature sensor is 0 ° C. or lower, the thermoelectric conversion element supplies power to the thermoelectric conversion element to heat the cell, and when the temperature is 100 ° C. or higher, supplies power to the cell. Set to cool. The results are shown in Table 1 below.

［比較例１］
実施例１において熱電変換素子を設けなかった以外は、実施例１と同じように単一のセルを作製し同様の評価を行った、結果を下記表１に示す。 [Comparative Example 1]
Except that the thermoelectric conversion element was not provided in Example 1, a single cell was produced in the same manner as in Example 1, and the same evaluation was performed. The results are shown in Table 1 below.

上記表１に示すように、実施例１では０℃以下でも燃料電池が作動しており、また１００℃以上でも出力が低下することなく安定して作動していた。これに対し、比較例１では、０℃以下では燃料電池の作動が停止し、１００℃以上の場合には、電解質膜中の水分の蒸発によって出力が低下した。   As shown in Table 1 above, in Example 1, the fuel cell was operated even at 0 ° C. or lower, and it was stably operated at 100 ° C. or higher without a decrease in output. On the other hand, in Comparative Example 1, the operation of the fuel cell was stopped at 0 ° C. or lower, and when it was 100 ° C. or higher, the output decreased due to the evaporation of moisture in the electrolyte membrane.

本発明の電解質膜を備えた燃料電池の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the fuel cell provided with the electrolyte membrane of this invention. 熱電変換素子の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a thermoelectric conversion element. 制御装置による燃料電池の温度制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the temperature control of the fuel cell by a control apparatus. 本発明の燃料電池の別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the fuel cell of this invention. 熱電変換素子の配置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of arrangement | positioning of a thermoelectric conversion element.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 燃料電池
１２ 電解質膜
１４ アノード
１６ カソード
１８，２０ ガス拡散層
２２，２４ セパレータ
２６ 直流電源
２８ 制御装置
３０，３２ 熱電変換素子
３４ 温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell 12 Electrolyte membrane 14 Anode 16 Cathode 18, 20 Gas diffusion layer 22, 24 Separator 26 DC power supply 28 Controller 30, 32 Thermoelectric conversion element 34 Temperature sensor

Claims (6)

触媒を備えた触媒層を有し還元性ガスが供給されるアノードと、
触媒を備えた触媒層を有し酸化性ガスが供給されるカソードと、
前記アノードと前記カソードとに挟持された電解質膜と、
前記アノードの前記電解質膜が設けられていない側に設置され、前記アノードに前記還元性ガスを供給するための流路が形成された還元性ガス供給手段と、
前記カソードの前記電解質膜が設けられていない側に配置され、前記カソードに前記酸化性ガスを供給するため流路が形成された酸化性ガス供給手段と、
少なくとも前記カソード近傍の温度を測定する温度測定手段と、
少なくとも前記酸化性ガス供給手段を加熱及び冷却可能なように設けられ且つ供給される電力を熱エネルギーに変換する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子に電力を供給する電力供給手段と、
前記温度測定手段によって測定された温度に応じて前記電力供給手段から前記熱電変換素子に供給される電力を制御する制御手段と、
を備えた燃料電池。 An anode having a catalyst layer with a catalyst and supplied with reducing gas;
A cathode having a catalyst layer with a catalyst and supplied with oxidizing gas;
An electrolyte membrane sandwiched between the anode and the cathode;
Reducing gas supply means installed on the side of the anode where the electrolyte membrane is not provided and having a flow path for supplying the reducing gas to the anode;
An oxidizing gas supply means disposed on a side of the cathode where the electrolyte membrane is not provided and having a flow path for supplying the oxidizing gas to the cathode;
Temperature measuring means for measuring at least the temperature in the vicinity of the cathode;
A thermoelectric conversion element that is provided so that at least the oxidizing gas supply means can be heated and cooled, and that converts supplied electric power into thermal energy;
Power supply means for supplying power to the thermoelectric conversion element;
Control means for controlling the power supplied from the power supply means to the thermoelectric conversion element according to the temperature measured by the temperature measurement means;
A fuel cell. 前記制御手段は、前記温度測定手段よって測定した温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ₁以下の場合に、前記電力供給手段から所定の電力Ｗ₁を前記熱電変換素子に供給にして、前記熱電変換素子によって前記酸化性ガス供給手段を加熱するようにした請求項１に記載の燃料電池。 When the temperature T measured by the temperature measuring unit is equal to or lower than a predetermined temperature T _{1, the} control unit supplies a predetermined power W ₁ from the power supply unit to the thermoelectric conversion element, and 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the oxidizing gas supply means is heated by a conversion element. 前記予め定められた温度Ｔ₁が０℃である請求項２に記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein the predetermined temperature T ₁ is 0 ° C. 3. 前記制御手段は、前記温度測定手段よって測定した温度Ｔが、予め定められた温度Ｔ₂以上の場合に、前記電力供給手段から所定の電力Ｗ₂を前記熱電変換素子に供給して、前記熱電変換素子によって前記酸化性ガス供給手段を冷却するようにした請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池。 When the temperature T measured by the temperature measuring unit is equal to or higher than a predetermined temperature T _{2, the} control unit supplies a predetermined power W ₂ from the power supply unit to the thermoelectric conversion element, and 4. The fuel cell according to claim 1, wherein the oxidizing gas supply means is cooled by a conversion element. 前記予め定められた温度Ｔ₂が、９５℃である請求項４に記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 4, wherein the predetermined temperature T ₂ is 95 ° C. 6. 前記酸化性ガス供給手段は、多孔質構造を有するガス拡散層と、前記酸化性ガスの流路を形成するセパレータとを備え、且つ、前記ガス拡散層を備えた側に前記カソードが密着するように設置されており、更に、前記酸化性ガス供給手段の前記セパレータを備えた側に前記熱電変換素子が設置された請求項１から５のいずれかに記載の燃料電池。   The oxidizing gas supply means includes a gas diffusion layer having a porous structure and a separator that forms a flow path for the oxidizing gas, and the cathode is in close contact with the side having the gas diffusion layer. The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the thermoelectric conversion element is further installed on a side of the oxidizing gas supply means including the separator.

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