JPH10177864A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH10177864A
JPH10177864A JP9277432A JP27743297A JPH10177864A JP H10177864 A JPH10177864 A JP H10177864A JP 9277432 A JP9277432 A JP 9277432A JP 27743297 A JP27743297 A JP 27743297A JP H10177864 A JPH10177864 A JP H10177864A
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Takao Nakagaki
垣 隆 雄 中
Hakaru Ogawa
川 斗 小
Michio Hori
美知郎 堀
Toshiaki Hayashi
敏 明 林
Takehito Nishida
田 岳 人 西
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 改質温度がブードアール反応温度よりも低い
燃料を用いても、炭素の析出を抑制し、温度分布を均一
にして、長期間の発電を可能とする。 【解決手段】 ４５０℃以下で改質される燃料を供給す
る手段１と、この燃料をガス化して改質する手段２と、
改質された水素含有ガスの温度を４５０℃から６００℃
にまでに急速に上昇させてこの温度を維持しつつ供給す
る温度管理手段３と、温度が管理された燃料と別途供給
された酸化剤とを反応させて電力を発生させる発電手段
４とを備える。発電手段４は、温度管理された燃料が供
給される燃料極５と、電解質層６を介して燃料極５に対
向する酸化剤極７とを少なくとも備え、このような構成
の単セル１１を複数枚積層した積層体１２より構成され
ていても良い。燃料は、アルコール類のうち、メタノー
ル，エタノール，ジメチルエーテル，プロパン等が適用
の対象となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に係り、
特に燃料としてメタノールを使用する溶融炭酸塩型の燃
料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、電気化学反応により燃料の
持つ化学エネルギを直接電気エネルギに変換する発電装
置であり、燃料を燃焼させることがないので高効率かつ
クリーンなエネルギ源として注目されている。このよう
な燃料電池においては、電池系はそのままの構成として
用いて外部から反応物を連続的に供給することにより、
生成物を連続的に除去する電池とも定義されており、電
池系の構成や燃料供給系等の寿命が許す限り永続的な発
電システムとして用いることができる。
【０００３】上記燃料電池に電気化学的反応を起こさせ
て発電を行なうためには、石油，天然ガス（メタン），
石炭等の通常の化石燃料を水素（および一酸化炭素）に
改質した燃料ガスを電池内に供給し、電池内で電極反応
させることにより発電を行なっている。この化石燃料改
質型燃料電池発電システムは、電解質としてリン酸水溶
液，溶融アルカリ炭酸塩，固体電解質等を用いており、
第２世代としては溶融炭酸塩を用いた溶融炭酸塩型燃料
電池がある。この溶融炭酸塩型燃料電池において、燃料
ガスは、メタン（ＣＨ4 ），エタン（ＣＨ3 ＣＨ3 ）等
から生成することができるが、天然ガス（または、代替
天然ガス）として得られるメタンを改質して用いること
が多い。この燃料ガスとしてメタンを改質して用いる場
合、メタンの改質温度の範囲は、７５０℃〜９００℃ま
でであり、溶融炭酸塩型燃料電池の動作温度の範囲であ
る６００℃〜７５０℃よりも高い温度となっている。
【０００４】上記のような燃料としてメタンを改質して
用いる内部改質型燃料電池の具体例としては、特開平６
−３１０１５８号公報に記載された先行技術がある。と
ころで、燃料電池の燃料としてメタンを用いる場合、メ
タンは基本的には無色・無臭で引火性のある気体である
ため、運搬や管理等に注意を要し、保管も球形のタンク
等で厳格に行なう必要があった。このようなメタンの管
理上の問題を解消するために、天然ガスを液化して用い
る方法もあるが、運搬・管理等が容易でコストの低廉な
液体であるアルコール類を燃料として使用する燃料電池
も提案されている。燃料としてのアルコール類の種類と
しては、メタノール（＝メチルアルコール／ＣＨ3 Ｏ
Ｈ），エタノール（＝エチルアルコールＣ2 Ｈ5 Ｏ
Ｈ），ジメチルエーテル（Ｃ2 Ｈ2 Ｏ）およびプロパン
（ＣＨ3 ＣＨ2 ＣＨ3 ）等があり、これらの改質温度は
何れも４５０℃以上であるが、この中でも最も有力なも
のは液化天然ガス（ＬＮＧ−Liquefied Natural Gas
−）の主成分として入手および管理が容易なメタノール
である。
【０００５】燃料ガスに、例えばメタノール（ＣＨ3 Ｏ
Ｈ）を改質して使用する場合には、以下の式（１），
（２），（３）の化学反応がほぼ同時に起こる。 ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ〓３Ｈ2 ＋ＣＯ2 … （１） Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ〓Ｈ2 ＋ＣＯ2 … （２） ２ＣＯ〓ＣＯ2 ＋Ｃ … （３）
【０００６】上述される式（１）は、メタノール水蒸気
改質反応で、式（２）は、水性ガスシフト反応で、式
（３）は、ブードアール（Ｂｏｕｄｏｕａｒｄ）反応を
示している。
【０００７】上記のようなメタノールの水蒸気改質は、
２００℃から３００℃までの比較的低温で起こる。メタ
ノールに代表されるアルコール類あるいはエーテル類を
気化し、水蒸気と混合したガスを燃料として用いる場合
もある。このようにメタノールを燃料として用いる場合
には、メタノールを水性ガスへ転化させる改質反応を起
こすために、燃料電池の外部に改質反応を行なう改質器
を設け、改質した燃料を燃料電池へと供給するようにし
ている。この改質した燃料の供給は、燃料ガス配管およ
びマニホールドを介して行なわれており、この燃料ガス
の供給経路は比較的長いものとなっている。
【０００８】一方、メタノールの改質が行われた後、上
記のような構成を有する従来の燃料電池においては、上
記溶融炭酸塩型燃料電池の動作温度は６００℃から７５
０℃までの温度範囲にある。これに対して、メタノール
のように、２００℃から３００℃までの温度範囲で改質
されるものを燃料として使用した場合には、式（３）に
示されるように燃料電池への燃料ガスが供給される供給
途中で、炭素が析出する問題があった。この炭素の析出
は改質温度が４５０℃以下のアルコール類を燃料ガスと
して用いる場合には共通して派生する問題である。
【０００９】式（３）に示されるブードアール（Boudar
d ）反応は、約５００℃から５５０℃までの温度領域に
おいて、式（２）に示されるシフト反応よりも化学反応
が起こり易く、このため炭素が析出し易いことになる。
このとき、析出される炭素は固体であるので、燃料ガス
が流通する燃料ガス配管に付着し、燃料電池の経時的使
用の結果、燃料ガス配管を閉塞させてしまう虞れがあっ
た。燃料ガス配管の閉塞により燃料ガスを供給すること
ができなくなった燃料電池は、発電を行なうことができ
ず、そのため、発電時における運転温度を一旦下げて、
燃料電池に設けられるガス配管を分解し、炭素の除去作
業を行なうか、またはガス配管自体の交換を行なわなけ
ればならず、燃料電池においては致命的な問題であっ
た。
【００１０】燃料電池において発生する各種の化学反応
とその温度との関係を示すものが、図２１のグラフであ
り、このグラフからも明らかなように電池反応は６５０
℃以上の温度領域において行なわれ、メタン（ＣＨ4 ）
を水と反応させて水素含有ガスを生成されるメタンの改
質温度はカーボンが析出しない６００℃以上であるのに
対して、メタノール（ＣＨ3 ＯＨ）を水と反応させて水
素含有ガスを発生させるメタノールの改質温度は４５０
℃よりも低い領域となっている。このため、メタノール
の場合には、改質してから電池反応が行なわれる温度領
域に達するまでの間に、５００℃から５５０℃の温度領
域を通過することになる。前述したようにこの温度領域
ではブードアール（Boudard ）反応によりカーボンが析
出されてしまうので、改質されたメタノールが電池反応
の温度領域にまで徐々に加熱されると、メタノールを供
給する流路内にカーボンが付着することになる。
【００１１】同様に、上述した化学反応について図２２
を参照して詳細に説明する。図２２は温度に対する化学
反応速度と炭素析出量との関係を示すグラフである。図
２２の実線は、化学反応速度を示し、破線は炭素析出量
を示す。５５０℃以上の温度領域では、炭素析出の反応
速度は速くなるが、炭素析出量は、加湿量（燃料に含ま
せる水蒸気量）が同一の場合は、温度上昇と共に析出し
難くなる。一方、温度が５００℃以下の領域の場合に
は、炭素は析出し易くなるが、反応速度はアレニウスの
式に従って大きく減少する。
【００１２】したがって、燃料ガスにメタノールを使用
し、燃料電池の外部で直接燃料ガスを改質する場合、動
作温度が６００℃から７５０℃までの燃料電池（例えば
溶融炭酸塩型燃料電池）では、炭素が析出されるという
問題が生じてくる。
【００１３】また、加湿量を増加させることによっても
炭素の析出が抑制できるが、加湿量の増加に伴い発電効
率が低下する。よって、発電効率を低下させずに炭素の
析出を抑制するためには、燃料ガスが貯蔵されるタンク
と、燃料ガスが供給される燃料電池本体（通常積層体と
呼ばれるもの）との間に設けられる、５００℃から５５
０℃までの温度領域である燃料ガスが流通する燃料ガス
配管（マニホールド含む）をできるだけ短くしなければ
ならない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マニホールドは、マニホールドが燃料電池本体の外部に
露出して設けられる外部マニホールド型であるため、燃
料電池の設置環境条件により自然冷却されて、動作温度
よりも約１００℃から１５０℃くらいは低い温度にな
り、炭素が析出される温度領域に入り、炭素が析出す
る。
【００１５】また、メタノールが燃料電池本体のアノー
ド（電極）へ達した直後に、改質する条件（温度等）を
制御しなければ、改質反応がアノード入り口で起こる。
すると、メタノールが改質され、局所的に温度が５００
℃から５５０℃までに低下する。温度が低下すると炭素
の析出が問題となる。
【００１６】さらに、メタノールは気化温度が約６５℃
と低いことや、改質することが容易であることにより、
燃料電池システムにおけるどのような部分で気化や改質
反応が発生しているかを確実に把握することができず、
燃料電池システムの構成や冗長性、発電効率に大きく影
響を及ぼしていた。
【００１７】また、改質反応や気化時の吸熱性を利用で
きれば、燃料電池本体の温度分布を均一化したり、局所
的に冷却すべき部分の冷却手段として使用することがで
きるが、その方法は容易ではなく、また改質反応も困難
であった。
【００１８】そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたもので、メタノールの改質温度を管理するこ
とによりカーボンの析出を抑制し、発電効率が低下せ
ず、また、各構成部分の劣化を抑制できる長寿命の燃料
電池を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る燃料電池は、改質温度が第１の所定
温度よりも低い燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃
料供給手段より供給される燃料を改質または分解して少
なくとも水素を含む水素含有ガスを生成するガス生成手
段と、前記ガス生成手段により生成された水素含有ガス
を第２の所定温度から第３の所定温度にまで上昇させる
と共に、この水素含有ガスの温度が少なくとも前記第３
の所定温度を維持するように温度を管理する温度管理手
段と、温度が管理された前記水素含有ガスが供給される
燃料極と、この燃料極と電解質層を介して対向して配置
されると共に酸化剤が供給される酸化剤極とからなる電
極を少なくとも一対有する発電手段と、を備えることを
特徴としている。
【００２０】また、上記燃料供給手段により供給される
燃料が有する前記第１の所定温度は摂氏４５０度であ
り、前記温度管理手段は、前記第２の所定温度としての
摂氏３００度から前記第３の所定温度としての摂氏６０
０度にまで前記水素含有ガスの温度を上昇させると共
に、この水素含有ガスが少なくとも前記燃料極に供給さ
れるまでの間、その温度が前記第３の所定温度である摂
氏６００度以上を維持するように温度管理を行なうよう
にしても良い。
【００２１】また、前記発電手段は、電解質層を介して
対向して設けられた一対の燃料極と酸化剤極より成る単
セルを複数枚積層して構成されると共に、前記温度管理
手段は発電手段の単セルの積層方向に直交する方向に設
けられた流路を備えるようにしても良い。
【００２２】また、前記温度管理手段は、メタノールを
水素含有ガスに改質する改質手段から前記流路に至るマ
ニホールドに設けられた加熱手段を備えていても良い。
【００２３】また、上記燃料はメタノールであり、燃料
供給手段はメタノールを発電手段へと供給すると共に、
供給されたメタノールは摂氏３００度くらいで改質を開
始して前記温度管理手段により摂氏４５０度から摂氏６
５０度くらいまでに加熱されて燃料極に供給されるよう
にしても良い。
【００２４】また、上記燃料はエタノールであり、燃料
供給手段はエタノールを発電手段へと供給すると共に、
供給されたエタノールは摂氏４５０度以下で改質を開始
して前記温度管理手段により摂氏４５０度から摂氏６５
０度くらいまでに加熱されて燃料極に供給されるように
しても良い。
【００２５】また、上記燃料はジメチルエーテルであ
り、燃料供給手段はジメチルエーテルを発電手段へと供
給すると共に、供給されたジメチルエーテルは摂氏４５
０度以下で改質を開始して前記温度管理手段により摂氏
４５０度から摂氏６５０度くらいまでに加熱されて燃料
極に供給されるようにしても良い。
【００２６】また、上記燃料はプロパンであり、燃料供
給手段はプロパンを発電手段へと供給すると共に、供給
されたプロパンは摂氏３００度くらいで改質を開始して
前記温度管理手段により摂氏４５０度から摂氏６５０度
くらいまでに加熱されて燃料極に供給されるようにして
も良い。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料電池の好
適な実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に
説明する。
【００２８】図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料
電池の基本概念を示すブロック図である。この第１実施
形態に係る燃料電池は、図１に示すように、改質温度が
第１の所定温度よりも低い燃料を供給する燃料供給手段
１と、燃料供給手段１より供給される燃料を改質または
分解して少なくとも水素を含む水素含有ガスを生成する
ガス生成手段２と、ガス生成手段２により生成された水
素含有ガスを第２の所定温度から第３の所定温度にまで
急速に上昇させると共に、この水素含有ガスの温度が少
なくとも第３の所定温度を維持するように温度を管理す
る温度管理手段３と、少なくとも一対の電極を有する発
電手段４と、を備えている。前記発電手段４は、温度が
管理された前記水素含有ガスが供給される燃料極５と、
この燃料極５と電解質層６を介して対向して配置される
と共に酸化剤が供給される酸化剤極７とからなる電極を
少なくとも一対は有している。
【００２９】また、上記燃料供給手段１により供給され
る燃料が有する前記第１の所定温度は摂氏４５０度であ
り、前記温度管理手段３は、前記第２の所定温度として
の摂氏３００度から前記第３の所定温度としての摂氏６
００度にまで前記水素含有ガスの温度を急速に上昇させ
ると共に、この水素含有ガスが少なくとも前記燃料極５
に供給されるまでの間、その温度が前記第３の所定温度
である摂氏６００度以上を維持するように温度管理を行
なっている。このように、水素含有ガスを急速に温度上
昇させたり温度管理したりすることにより、炭素の析出
が抑制されることになる。なお、この燃料は具体的に
は、製造や貯蔵が容易なことからメタノールが最も有力
であるが、改質温度が摂氏４５０度以下であるエタノー
ル，ジメチルエーテル，プロパン等であっても良い。
【００３０】次に、本発明の第２実施形態に係る燃料電
池について図２ないし図５を参照しながら説明する。図
２において、単セル１１が複数積層された積層体１２
が、取り出し電極１３によって挟持される。積層体１２
を構成する単セル１１は、電極１３を介して設けられる
スプリング１４の弾性力によって、所定の接触力（面接
触力）が加えられ互いに接触する。スプリング１４の一
端は、電極１３に、他端はスプリング１４を固定する固
定部１５に接触する。
【００３１】図３は積層体１２を構成する単セル１１の
分解斜視図であり、この図３に示すように、単セル１１
には、メタノール等の燃料ガスや空気等の酸化剤が流通
するマニホールド１６が形成されている。マニホールド
１６は、流通部、第１のマニホールド、第２のマニホー
ルド等の構成部分を有しており、隣接する単セル１１の
マニホールド１６の位置と略一致するように形成されて
いる。メタノール等の燃料は図示しない燃料タンクに貯
蔵される。空気等の酸化剤は、図示しないコンプレッサ
により圧縮されて供給される。
【００３２】また、図示しない燃料タンクと、メタノー
ル等の燃料ガスや空気等が供給される単セル１１とは、
図２に示すような配管１７ａ，１８ａによって接続され
て燃料ガスおよび酸化剤が供給され、発電に使用された
後の燃料ガスや酸化剤は配管１７ｂ，１８ｂによって回
収される。
【００３３】このように燃料電池本体１０は、複数の単
セル１１（積層体１２）と電極１３とスプリング１４と
固定部１５とマニホールド１６と配管１７ａＡないし１
８ｂとから構成される。上記単セル１１の詳細な構成に
ついて図３を参照してさらに詳細に説明する。
【００３４】電解質板６（電解質層）は、燃料極として
アノード５と酸化剤極としてのカソード７により挟持さ
れて、一対の電極が構成されている。電解質板６には、
燃料ガスや酸素（通常空気）が流通するマニホールド１
６が穿設される。アノード５あるいはカソード７が電解
質板６に接する面に対して反対側の面には、ステンレス
からなるセパレータ８，９が設けられている。セパレー
タ８，９には、電解質板６のマニホールド１６に対応す
る位置に、燃料ガスや酸素が流通するマニホールド１６
が形成される。セパレータ８とアノード５が接触する面
およびセパレータ９とカソード１７が接触する面には、
燃料ガスや酸素が流通するガスチャネル８ａ，９ａが形
成される。セパレータ８，９には、インターコネクタ８
ｂ，９ｂが挿入されている。
【００３５】なお、ガスチャネル８ａ，９ａは、セパレ
ータ８および９の両端に４つ穿設されたマニホールド１
６に対して対角線上に位置する２つがそれぞれ燃料用の
マニホールド１６Ａ，１６ａと、酸化剤用のマニホール
ド１６Ｂ，１６ｂとなっている。したがって、メタノー
ル等の燃料はマニホールド１６Ａを介して供給され、マ
ニホールド１６ａを介して排出されるのに対して、圧縮
空気等の酸化剤はマニホールド１６Ｂを介して供給さ
れ、マニホールド１６ｂを介して排出される。
【００３６】また、説明の便宜上、積層される上下のセ
パレータに符号８および９を付して片面の構成について
詳細に説明したが、隣接する単セル１１間においては、
セパレータ８と９とは１枚の板の両面に形成するように
してもよく、その場合インターコネクタ８ｂと９ｂとは
同一の構成部である。
【００３７】このような構成を備える本発明の第２実施
形態に係る燃料電池の動作について説明する。セパレー
タ８，９と電解質板６とは、予め所定の温度・圧力下で
ウェットシールによってシールされ密着している。図示
しない燃料タンクからメタノール（燃料）が、配管１７
ａからマニホールド１６Ａを介してガスチャネル８ａに
供給され、大気中からコンプレッサにより圧縮された空
気が、配管１８ａからマニホールド１６Ｂを介してガス
チャネル９ａに供給される。このように、メタノールと
酸化剤となる酸素（空気）は、別々のマニホールド１６
Ａ，１６Ｂを介して別々のガスチャネル８ａ，９ａに供
給される。
【００３８】以下、図４を参照しながら説明する。例え
ば、メタノールが、セパレータ８のマニホールド（第１
のマニホールド）１６Ａから供給されれば、酸素はセパ
レータ９（セパレータ８のインターコネクタ８ｂを介し
た裏面）のマニホールド（第２のマニホールド）１６Ｂ
から供給される。つまり、メタノールと酸素とは同一セ
パレータ８あるいは９内では混合されない。マニホール
ド１６Ａからセパレータ８のガスチャネル８ａに供給さ
れたメタノールは、ガスチャネル８ａ（点線で表示）内
を流通しながら改質されて、下記の式（４）に基づく改
質反応により改質ガスとなる。 ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ2 …（４）
【００３９】改質ガスや未反応のメタノールは、マニホ
ールド１６ａよりセパレータ８外に排出される。ここで
マニホールド１６Ａと１６ａとは、互いに対向する対角
線上に形成される。同様に、マニホールド１６Ｂからセ
パレータ９のガスチャネル９ａに供給された酸素も、ガ
スチャネル９ａを流通し、マニホールド１６ｂに導かれ
回収される。回収された酸素は、高温フロアを介して所
定の温度にされ再度マニホールド６Ｂから供給される。
カソード７では、供給された酸素と空気中に含有される
二酸化炭素により下記の式（５）の化学反応が起こり、
炭酸イオンを生成する。 （１／２）Ｏ2 ＋ＣＯ2 ＋２ｅ- →ＣＯ3 2- …（５）
【００４０】一方、アノード５では、供給されたメタノ
ールを改質して得た改質ガス中の水素と、カソード７の
化学反応により得られた炭酸イオンとから、水と二酸化
炭素と電子を生成する（下記の式（６）参照）。 Ｈ2 ＋ＣＯ3 2-→Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ＋２ｅ- …（６）
【００４１】アノード５で生成された二酸化炭素は反応
後に回収され、カソード７に供給される。アノード５で
生成された電子が、取り出し電極１３を介して図示しな
い回路に繰り返し供給されることにより電流が流れ、電
力を発生させる。
【００４２】以上述べた様な第２実施形態では、マニホ
ールド１６がセパレータ８，９内に形成されているた
め、発電時（発熱反応）の熱をマニホールド１６の保温
に用いることができるため、炭素析出の温度領域（５０
０℃から５５０℃までの範囲）に至らない。したがっ
て、この第２実施形態においては、温度管理手段はセパ
レータ内に形成されたマニホールド等の燃料供給用の流
路ということになる。そのため、炭素の析出を抑制する
ことができ、発電効率を低下させずに長時間の発電が可
能となる。
【００４３】また、酸化剤が排出されるセパレータ９の
マニホールド１６ｂ周辺は、単セル１１内で発生した熱
（発電時の）が酸化剤が流通することにより運ばれるた
めに高温となる。しかしながら、インターコネクタ９ｂ
を挟んで、メタノールの供給用のマニホールド１６Ａ
（あるいは排出用のマニホールド１６ａ）と酸化剤の排
出用マニホールド１６ｂ（あるいは供給用のマニホール
ド１６Ｂ）とが同一端部側にそれぞれ近接して形成され
ているため、発電時の熱を改質反応が吸熱反応であるこ
とにより吸収し、単セル１１内の温度分布を発電時の所
望の温度に均一化できる。単セル１１内の温度分布を均
一化することによって、電池反応（発電）を単セル１１
全体で発生させることができ、電流密度分布の均一化が
図れ、発電効率が向上する。
【００４４】次に、本発明の第３実施形態に係る燃料電
池の構成について、図５を参照して説明する。なお、以
下の各実施形態において、第１，第２実施形態と同一構
成要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を
省略する。第３実施形態の特徴は、配管１７やマニホー
ルド１６等の内壁をボロンナイトライド等で被膜し、メ
タノールの改質を防止することである。
【００４５】図５は、燃料電池の第３実施形態の側面図
である。燃料となるメタノールを貯蔵する燃料タンク１
に配管１７ａが接続されている。配管１７ａは、マニホ
ールド１６を介して単セル１１に接続されている。少な
くとも配管１７ａの内壁に、その内部を流通するメタノ
ールと、メタノール等の燃料を改質する改質触媒との接
触を抑制するために、ボロンナイトライド等の表面処理
を施して被膜２０を形成する。この表面処理には、セラ
ミックス溶射や酸化鉄等の酸化物を被膜しても良い。
【００４６】また、マニホールド１６、積層体１２を構
成するセパレータ８、ガスチャネル８ａ、ガス導入部２
１（図５中のセパレータ８内のガスチャネル８ａ内の斜
線部分）、セパレータ８内に挿入されるインターコネク
タ等の表面に同様の被膜２０を施すことにより、一層優
れた効果を奏する。
【００４７】以上述べた第３実施形態では、セパレータ
８にメタノールが供給されるまでメタノールの改質反応
を抑えたままで単セル１１に供給し、セパレータ８内で
初めて改質することにより、発電効率を向上できる。ま
た、発電反応による発熱を、改質反応による吸熱反応で
熱を奪うことにより冷却することができ、セパレータ８
内での温度を発電に必要な所望の温度に均一化できる。
そのため、効率良く長期間の運転が可能な燃料電池とな
る。
【００４８】次に、本発明の第４実施形態の構成につい
て、図６ないし図８を参照して説明する。この第４実施
例形態の特徴は、燃料供給部２５に穿設される燃料供給
口２６の単位面積当たりの開口率を変えることにより、
セパレータ８に供給される改質ガスの量を調整し、温度
の均一化がなされることである。
【００４９】図６は、燃料電池の第４実施形態のガスチ
ャネル周辺の断面図であり、図７，図８は、第４実施形
態に係る燃料電池の燃料供給部２５の斜視図である。な
お、図７，図８中の矢印は、燃料（メタノール）が流れ
る方向を示している。
【００５０】アノード５に例えばＳＵＳ（Steel,Specia
l Use,Stainless ）等で形成された燃料供給部１８が敷
設される。燃料供給部２５には、例えば断面形状が波状
のガスチャネル８ａが設けられる。燃料供給部２５に
は、図７，図８に示される燃料供給口２６が穿設され
る。燃料供給口２６は、燃料がアノード５に供給される
側（燃料の流れる方向に対して上流部）の方が、排出さ
れる側（燃料の流れる方向に対して下流部）に比べて、
単位面積当たりの開口率を小さくする。例えば、燃料供
給口２６の直径を変化させたり（図７参照）、燃料供給
口２６の数（図８参照）を変えたりしている。
【００５１】以上のような構成を備える第４実施形態に
係る燃料電池の動作について説明する。ガスチャネル８
ａは、燃料をアノード５に供給するための流路である。
燃料供給部２５は、ガスチャネル８ａがアノード５に必
要以上に食い込まないように機能している。ガスチャネ
ル８ａによって導かれる燃料は、燃料供給部２５の燃料
供給口２６を通ってアノード５に供給される。上流側の
燃料供給口２６は、単位面積当たりの開口率が小さいた
め、燃料の供給量は少ないが、下流側の近付くにつれ
て、開口率が大きくなるため、燃料の供給量が増加す
る。
【００５２】以上説明したように、この第４実施形態で
は、燃料供給口２６の形状を変えることによって、燃料
をアノード５の全体に均一に供給することができる。そ
のため、電流密度分布を均一にすることができ、発電効
率を上げることができる。また、燃料を改質ガスへ変化
させる改質反応を単セル１１内で発生させるため、その
改質反応時の吸熱反応によって、発電反応時の熱を吸収
でき、単セル１１内の温度分布をさらに均一にできる。
また、吸熱反応が必要以上に改質反応による発生して温
度が低下し、炭素が析出する温度領域（５００℃から５
５０℃までの範囲）まで到達することを、上流側の開口
率を小さくすることで吸熱反応を抑制している。また、
ガスチャネル１４の高さｔは、０．２［ｍｍ］から１０
［ｍｍ］までの範囲で形成すれば、燃料がガスチャネル
８ａを流通する流速が最適となり、発電効率が良くな
る。高さｔの下限は、圧力損失から、上限は燃料電池本
体１０の大きさ（積層体１２の積層方向、高さ）から最
適な値に決定される。
【００５３】また、ガスチャネル８ａ表面に、ボロンナ
イトライド等の表面処理を施して、燃料が供給される上
流側から排出される下流側に向かって、被膜の厚みを徐
々に薄く形成することにより、改質反応を単セル１１内
で効率良く発生させることができる。また、燃料電池が
長期間の運転が可能となる。
【００５４】次に、本発明の第５実施形態に係る燃料電
池の構成について、図９，図１０を参照して説明する。
この第５実施形態の特徴は、ガスチャネル８ａからアノ
ード５へと燃料が供給される燃料流入部３０を、燃料が
流れる方向に対して段階的に複数設け、電流密度及び温
度分布を均一化することである。図９は、燃料電池の第
５実施形態のガスチャネルの斜視図であり、図１０は、
第５実施形態に係る燃料電池の燃料供給部の斜視図であ
る。
【００５５】アノード５に、燃料供給口２６の大きさが
全て略均一である燃料供給部２５が敷設される。燃料供
給部２５上には、ガスチャネル８ａが設けられている。
ガスチャネル８ａは、アノード５に供給される燃料が流
れ込む上流側から、排出される下流側に向かって、段階
的に開口面積が広くなるように形成された複数の燃料流
入部３０を備えている。燃料が流入する最小開口部３０
ａの次段には、最小開口部３０ａの開口面積の約２倍の
開口面積を有する中継開口部３０ｂが連接されて、中継
開口部３０ｂの次段にはその開口面積の約１．５倍の開
口面積を有する最終開口部３０ｃが連接されている。
【００５６】このような構成からなる第５実施形態の動
作について説明する。まず、最小開口部３０ａから流入
した燃料の一部が、燃料供給部２５に穿設された燃料供
給口２６からアノード５へ供給される。その後、最小開
口部３０ａに流れなかった燃料は、燃料の流れの下流側
へと流れる。中継開口部３０ｂから燃料の一部が、燃料
供給部２５に穿設された燃料供給口２６からアノード５
へと供給される。最後に、最終開口部３０ｃから最小開
口部３０ａ，中継部３０ｂに流れ込まなかった燃料が、
燃料供給部２５に穿設される燃料供給口２６からアノー
ド５へと供給される。このようにして、アノード５に供
給される燃料の総量は、下流側に近付くにつれて増加す
ることになる。
【００５７】以上述べたような第５実施形態では、燃料
供給部２５に穿設される燃料供給口２６の形態を変える
ことなく、ガスチャネル８ａの形状を燃料の流れる込む
上流側から下流側に向かって複数の開口面積の異なる開
口部を有する燃料流入部３０を設けた構成とすることに
より、燃料をアノード１０に均一に供給できる。そのた
め、アノード１０の温度分布が均一になる。それに従っ
て、電流密度分布が均一になり燃料電池の発電効率があ
がる。そのため、燃料電池を長寿命化することができ
る。
【００５８】なお、燃料流入部３０の中継個数は、第５
実施形態においては３つであるが、少なくとも２つ以上
あればその段数は４以上でも良く、また燃料流入部３０
の大きさも同一でなく諸条件によって異なっても構わな
い。
【００５９】次に、本発明の第６実施形態に係る燃料電
池の構成について、図１１を参照しながら説明する。第
６実施形態の特徴は、波板状に形成されたガスチャネル
８ａ（８ａ１，８ａ２）を燃料供給部２５上に、ガスチ
ャネル８ａ１，８ａ２の互いの山部３１と谷部３２とが
合わさるように複数設け、燃料をアノード５全体に供給
することにより燃料電池の発電効率を向上することであ
る。図１１は、第６実施形態に係る燃料電池のガスチャ
ネルを示す斜視図である。図中の矢印は、燃料が流れる
方向を示している。
【００６０】アノード５上に燃料供給部２５が敷設され
ている。燃料供給部２５には燃料供給口２６が穿設され
ている。燃料供給口２６の大きさは、均一であっても不
均一であっても構わない。燃料供給部２５上には、例え
ば断面が波状のガスチャネル８ａ（８ａ１，８ａ２）が
複数設けられる。ガスチャネル８ａには、山部３１と谷
部３２とが形成されている。燃料が流れる方向に対して
直列に設けられた隣接するガスチャネル８ａ１，８ａ２
は、互いの山部３１ａと谷部３２ａとが合わさる様に配
置される。
【００６１】以上のような構成を有する第６実施形態に
係る燃料電池の動作について説明する。燃料がガスチャ
ネル８ａ１に供給され、その山部３１ａと燃料供給部２
６との隙間からアノード５へと流れ込む。一方、ガスチ
ャネル８ａ１の谷部３２に流れる燃料は、ガスチャネル
８ａ１からはアノード５へと供給されず、ガスチャネル
８ａ２の山部３１ｂと燃料供給部２５との隙間からアノ
ード５へと流れ込むことになる。
【００６２】以上述べたような第６実施形態では、アノ
ード５の全体に均一に燃料が供給できるため、温度分布
が所望の温度で均一となり、それに従って、電流密度分
布を均一とすることができ、燃料電池の発電効率が向上
する。さらに、燃料電池が長寿命となる。
【００６３】次に、本発明の第７実施形態に係る燃料電
池の構成について、図１２，図１３を参照して説明す
る。第７実施形態の特徴は、ガスチャネル８ａの周囲か
ら燃料を供給し、発電効率を向上させることである。
【００６４】図１２は、燃料電池の第７実施形態のガス
チャネル周辺の斜視図であり、図１３は、図１２のＡ−
Ａ線での断面図である。図中矢印は、燃料が流れる方向
を示している。
【００６５】ガスチャネル８ａと燃料供給部２５とアノ
ード５とが積層され、それに離間して配置されるセパレ
ータ８と共に、インターコネクタ８ｂと電解質板６とに
よって挟持されている。積層されたガスチャネル８ａと
燃料供給部２５とアノード５と、セパレータ８とは、隙
間３３をもって配置される。隙間３３は、燃料が流れる
方向の下流側にいくにつれて狭くなっている。
【００６６】このような構成からなる第７実施形態の動
作について説明する。マニホールド１６からガスチャネ
ル８ａへ燃料が流れる方向に沿って、供給された燃料
（実線の矢印）は、ガスチャネル８ａの山部と燃料供給
部２５との隙間からアノード５に供給される。同時に、
燃料は、隙間３３からガスチャネル８ａの側面にアノー
ド５、燃料供給部２５、ガスチャネル８ａが積層される
方向に対して直交する面内で（燃料の流れる方向に対し
て直交する方向）流れ、アノード５に供給される（破線
の矢印）。燃料は、燃料がガスチャネル８ａに供給され
る上流側、下流側を問わず、隙間３３が徐々に狭くなっ
ているため、ガスチャネル８ａの側方からほぼ均一に供
給される。
【００６７】以上述べた様な第７実施形態では、燃料を
ガスチャネル８ａの上流側からだけでなく、下流側から
供給するため、アノード５全体の温度分布を均一にする
ことができ、電流密度分布も同時に均一にできる。その
ため、燃料電池の発電効率が向上する。さらに、燃料電
池の寿命が長くなる。
【００６８】次に、本発明の第８実施形態に係る燃料電
池の構成について、図１４を参照して説明する。第８実
施形態に係る燃料電池の特徴は、燃料電池本体１０に供
給される燃料と水との流量を検出し、制御することで燃
料電池の発電効率を向上させることである。
【００６９】図１４は、第８実施形態に係る燃料電池の
流量制御システムのブロック図である。メタノール等の
燃料は、燃料タンク３４に貯蔵される。また、水は、水
タンク３５に貯蔵される。燃料タンク３４と水タンク３
５は、配管１７によりそれぞれ流量検出部３７に接続さ
れる。流量検出部３７は、配管１７によって燃料電池本
体１０に接続される。燃料タンク３４と流量検出部３７
との間には、燃料の流量を制御する弁等の流量制御部３
６が設けられる。また水タンク３５と流量検出部３７と
の間には、水の流量を制御する弁等の流量制御部３６が
設けられる。燃料電池本体１０および配管１７には、図
示しない熱電対が設けられる。
【００７０】以上のような構成を有する第８実施形態に
係る燃料電池の動作について説明する。燃料タンク３４
から燃料が、水タンク３５から水（水蒸気）が、配管１
７内を通って燃料電池本体１０に送られる。流量検出部
３７では、混合された燃料と水との混合比を検出する。
熱電対によって測定された燃料電池本体１０及び配管１
７の温度が、炭素析出の温度領域内あるいはそれに近い
温度領域である場合には、流量検出部３７より、流量検
出部３７より制御信号がそれぞれの流量制御部３６に送
られ、燃料あるいは水の流量を増減させて調整する。燃
料電池本体１０の温度が、炭素析出の温度領域外である
場合には、水と燃料の混合比を所望の値にするよう逐次
調整が行なわれる。
【００７１】以上述べた様な第８実施形態では、燃料あ
るいは水（水蒸気）の混合比を検出し、燃料または水の
量を制御することで、炭素の析出（温度領域が５００℃
から５５０℃までに至らない）を抑制できる。そのた
め、燃料電池の長期間の運転が可能となる。また、燃料
電池本体１０あるいは配管１７の温度を、所望の温度領
域（少なくとも５５０℃以上）に保持するために燃料と
水との流量を変えて制御できる。
【００７２】次に、本発明の第９実施形態に係る燃料電
池の構成について、図１５を参照して説明する。第９実
施形態に係る燃料電池の特徴は、ガス導入部２１で吸熱
反応である改質反応を起こし、水素含有ガスを生成し、
酸化剤の排出口付近の熱を吸収冷却し、燃料電池の発電
効率を上げることである。
【００７３】図９は、第９実施形態に係る燃料電池のガ
ス導入部周辺の斜視図である。マニホールド１６Ａから
ガスチャネル８ａに燃料を拡散させ供給するガス導入部
２１（図１５中斜線部）は、改質反応を促進させるため
に、燃料との接触面積が異なるように形成される。例え
ば、ガス導入部２１は、改質反応を抑制する表面処理が
施されず、サンドペーパ等のやすりで削られて形成され
る。また、ガス導入部２１は、リブ付き加工したアノー
ドや改質触媒になる金属（例えば白金やニッケル等）を
多く含む材料からなり、改質ガスが流通する流通路を持
った整流板を介挿することもできる。
【００７４】この様な構成からなる第９実施形態の動作
について説明する。メタノール等の燃料が、マニホール
ド１６Ａからガス導入部２１で拡散されながらガスチャ
ネル８ａに供給される。ガス導入部２１では、燃料タン
クから送られてきたメタノールが改質され、水素を含ん
だ改質ガスに変わる。その後改質ガスは、ガスチャネル
８ａを通って、アノード５に供給される。未反応な改質
ガスは、マニホールド１６ａから排出される。
【００７５】以上述べた様な第９実施形態では、燃料の
改質反応をガス導入部２１で行なうため、高温の酸化剤
が排出されるマニホールド１６ｂ周辺の温度を吸収し、
冷却する。これは改質反応が吸熱反応であるため、ガス
チャネルを流通した酸化剤の温度を吸収しているためで
ある。このため、セパレータ８内の温度が局所的に異な
ることなく、温度領域を所望の値で均一に保持すること
ができる。そのため、セパレータ８内での電流密度の分
布が均一となり、燃料電池の発電効率が向上する。
【００７６】次に、本発明の第１０実施形態に係る燃料
電池の構成について、図１６ないし図１９を参照して説
明する。第１０実施例の特徴は、燃料電池本体１０に供
給される改質ガスが流通する配管３８を、燃料電池本体
１０に直接あるいは間接的に設け、燃料電池本体１０を
予熱、あるいは所定の温度に保温することである。
【００７７】図１６は、本発明の第１０実施形態に係る
燃料電池の断面斜視図であり、図１７，図１８，図１９
は、第１０実施形態に係る燃料電池における配管の透過
図である。
【００７８】燃料電池本体１０は、例えばステンレスか
らなる燃料電池収納体４０内に設置される。燃料電池本
体１０の電極１３内に、改質ガスが流通する配管４１が
埋設される。同様に、燃料電池本体１０を覆うように、
配管４１が埋設された保温材４２が設けられる。さら
に、燃料電池収納体４０の側壁４３内に、配管４１が埋
設される。
【００７９】配管４１は、電極１３と保温材４２と側壁
４３の全てに設けられなくとも、それらの内の一部に設
けることも可能である。高温状態である電極１３に配管
４１が設けられていれば、電極１３の熱を配管４１内に
流通するメタノールに伝えることで、メタノールを予熱
することができ、同時に電極１３が燃料電池外部と接続
される接続点での抵抗を低下させることができる。ま
た、配管４１は、電極１３あるいは保温材４２あるいは
側壁４３の内部に埋設されなくとも表面に設けられても
良い。また、配管４１はＵ字形状でなくとも、配管４１
内に流通する改質ガスの熱が燃料電池本体８の予熱、あ
るいは保温に利用されれば、どのような形状でも構わな
い。
【００８０】この様な構成からなる第１０実施形態の動
作について説明する。配管４１内を流通する改質ガスの
熱によって、燃料電池収納体４０内の燃料電池本体１０
が温められる。電極１３内に設けられた配管４１は直接
熱が伝導し燃料電池本体１０を温める。また、保温材４
２内の配管４１や側壁４３に設けられた配管４１は、間
接的に燃料電池本体１０を温めている。保温材４２は、
燃料電池本体１０を覆っており、燃料電池本体１０から
放熱する熱を抑える。
【００８１】以上述べた様な第１０実施形態では、燃料
電池本体１０の温度を６００℃から７５０℃までの領域
に保持すると共に、燃料電池本体１０を所定の温度に設
定する際に必要な加熱源を必要とせず、熱（排熱）の有
効利用が図れコスト低減に寄与する。
【００８２】次に、本発明の第１１実施形態に係る燃料
電池について図２０を参照しながら説明する。この第１
１実施形態に係る燃料電池の特徴は、温度管理手段とし
て従前の実施形態のように、単セルを積層したセパレー
タに形成された水素含有ガスの供給通路とするものでは
なく、燃料電池本体の外部に独立した燃料ガスの流路を
設けると共にこの流路に加熱手段を設けたことにある。
【００８３】図２０は、内部改質型燃料電池の一部切り
欠き斜視図であり、図２０において既に説明した図と同
一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略す
る。燃料ガス供給用の管路１７の外側壁には加熱手段と
してのヒータ５０が設けられている。単セル１１は、電
解質層６を介して燃料極５と酸化剤極７を備えており、
単セル１１が積層されて積層体１２が構成されている。
酸化剤としての空気は管路１８を介して燃料電池に供給
され、電池内の目標電力レベルにあわせてマニホールド
１６に供給される。また、燃料ガスと酸化剤ガスとの流
れ方向は直交している。
【００８４】上記構成を有する第１１実施形態に係る燃
料電池によっても、メタノールを燃料ガスとする場合
に、改質温度から電池反応温度までに燃料ガスを急速に
加熱してカーボンの析出を抑制することができる。
【００８５】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
ることはいうまでもない。例えば、燃料は低級アルコー
ル類やエーテル類でも構わない。また、アノードには触
媒として、ルテニウム、ニッケル、白金、銅あるいはそ
れらのうち少なくともどれか一つを含む混合物を含有し
ていても良い。触媒がルテニウムであれば、低温での炭
素の析出が抑制される。また、セパレータに形成される
マニホールドの個数は、４つでなくとも燃料または酸化
剤が効率良く拡散されれば幾つでも構わない。
【００８６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、炭
素の析出を抑制し、燃料電池内の温度分布及び電流密度
分布を均一化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池の構成を
示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る燃料電池を示す斜
視図。
【図３】図２に示された燃料電池の単セルに示す分解斜
視図。
【図４】第２実施形態に係る燃料電池の単セルの詳細を
示す分解斜視図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る燃料電池を示す側
面図。
【図６】本発明の第４実施形態に係る燃料電池のガスチ
ャネルを示す断面図。
【図７】第４実施形態に係る燃料電池の燃料供給部の一
例を示す斜視図。
【図８】第４実施形態の燃料電池の燃料供給部の他の一
例を示す斜視図。
【図９】本発明の第５実施形態に係る燃料電池のガスチ
ャネルを示す斜視図。
【図１０】第５実施形態の燃料電池の燃料供給部を示す
斜視図。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る燃料電池のガス
チャネルを示す斜視図。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る燃料電池のガス
チャネルを示す斜視図。
【図１３】第７実施形態に係る燃料電池のガスチャネル
周辺を示す断面斜視図。
【図１４】本発明の第８実施形態に係る燃料電池の流入
制御システムのブロック図。
【図１５】本発明の第９実施形態に係る燃料電池のガス
導入部周辺の斜視図。
【図１６】本発明の第１０実施形態に係る燃料電池を示
す断面斜視図。
【図１７】第１０実施形態の燃料電池の配管の一例を示
す透過図。
【図１８】第１０実施形態の燃料電池の配管の他の一例
を示す透過図。
【図１９】第１０実施形態の燃料電池の配管の更に異な
る一例を示す透過図。
【図２０】本発明の第１１実施形態に係る燃料電池を示
す断面斜視図。
【図２１】電池反応温度とメタン，メタノールの改質温
度との関係を示すグラフ。
【図２２】温度に対する化学反応速度と炭素析出量との
関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ 燃料供給手段 ２ ガス生成手段 ３ 温度管理手段 ４ 発電手段 ５ 燃料極 ６ 電解質層 ７ 酸化剤極 ８，９ セパレータ ８ａ，９ａ ガスチャネル １０ 燃料電池本体 １１ 単セル １２ 積層体 １６ マニホールド（流通部） １６ａ，１６ 第１のマニホールド １７，１７ａ，１７ｂ 配管 ２０ 被膜 ２５ 燃料供給部 ２６ 燃料供給口 ３０ 燃料流入部 ３６ 流量制御部 ３７ 流量検出部 ４０ 燃料電池収納体 ４２ 保温材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１０月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】上記のような燃料としてメタンを改質して
用いる内部改質型燃料電池の具体例としては、特開平６
−３１０１５８号公報に記載された先行技術がある。と
ころで、燃料電池の燃料としてメタンを用いる場合、メ
タンは基本的には無色・無臭で引火性のある気体である
ため、運搬や管理等に注意を要し、保管も球形のタンク
等で厳格に行なう必要があった。このようなメタンの管
理上の問題を解消するために、天然ガスを液化して用い
る方法もあるが、運搬・管理等が容易でコストの低廉な
液体であるアルコール類を燃料として使用する燃料電池
も提案されている。燃料としてのアルコール類の種類と
しては、メタノール（＝メチルアルコール／ＣＨ３Ｏ
Ｈ），エタノール（＝エチルアルコールＣ２Ｈ５Ｏ
Ｈ），ジメチルエーテル（Ｃ２Ｈ６Ｏ）およびプロパン
（ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ３）等があり、これらの改質温度は
何れも４５０℃以上であるが、この中でも最も有力なも
のは液化天然ガス（ＬＮＧ−Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａ
ｔｕｒａｌ Ｇａｓ−）の主成分として入手および管理
が容易なメタノールである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 敏 明 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 西 田 岳 人 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】改質温度が第１の所定温度よりも低い燃料
    を供給する燃料供給手段と、 前記燃料供給手段より供給される燃料を改質または分解
    して少なくとも水素を含む水素含有ガスを生成するガス
    生成手段と、 前記ガス生成手段により生成された水素含有ガスを第２
    の所定温度から第３の所定温度にまで上昇させると共
    に、この水素含有ガスの温度が少なくとも前記第３の所
    定温度を維持するように温度を管理する温度管理手段
    と、 温度が管理された前記水素含有ガスが供給される燃料極
    と、この燃料極と電解質層を介して対向して配置される
    と共に酸化剤が供給される酸化剤極とからなる電極を少
    なくとも一対有する発電手段と、 を備えることを特徴とする燃料電池。
  2. 【請求項２】前記燃料供給手段により供給される燃料が
    有する前記第１の所定温度は摂氏４５０度であり、前記
    温度管理手段は、前記第２の所定温度としての摂氏３０
    ０度から前記第３の所定温度としての摂氏６００度にま
    で前記水素含有ガスの温度を上昇させると共に、この水
    素含有ガスが少なくとも前記燃料極に供給されるまでの
    間、その温度が前記第３の所定温度である摂氏６００度
    以上を維持するように温度管理を行なうことを特徴とす
    る請求項１に記載の燃料電池。
  3. 【請求項３】前記燃料供給手段により供給される燃料は
    メタノールであり、前記ガス生成手段は燃料として供給
    された前記メタノールの温度を摂氏３００度でガス化し
    て改質を行ない、前記温度管理手段はガス化された前記
    メタノールを摂氏３００度から摂氏６００度にまで温度
    上昇させながら前記発電手段の前記燃料極へ供給するこ
    とを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
  4. 【請求項４】前記燃料タンクまたは水が貯蔵される水タ
    ンクと、前記単セルとの間に設けられ、それぞれの前記
    タンクから流れるメタノールまたは水の流量を検出し、
    メタノールと水との混合比を求める流量検出部と、前記
    燃料タンクまたは前記水タンクと、前記流量検出部との
    間に設けられ、前記流量検出部によって検出された結果
    を制御信号として受信し、所定の混合比となる様それぞ
    れの流量を制御する流量制御部とから構成されることを
    特徴とする請求項３に記載の燃料電池。
  5. 【請求項５】前記燃料は、前記燃料電池で発生する熱を
    利用することにより分解または改質されることを特徴と
    する請求項２に記載の燃料電池。
  6. 【請求項６】前記燃料の分解または改質により、前記燃
    料電池で発生する熱を奪うことによって前記燃料電池が
    冷却されることを特徴とする請求項２に記載の燃料電
    池。
  7. 【請求項７】前記温度管理手段は、前記発電手段の両端
    に設けられた流通路により構成されると共に、この流通
    路は前記発電手段の両端に少なくとも一対設けられてい
    ることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
  8. 【請求項８】前記温度管理手段としての前記流通路は、
    前記発電手段の両端の対角線上に穿設されていることを
    特徴とする請求項７に記載の燃料電池。
  9. 【請求項９】前記温度管理手段としての前記一対の流通
    路は、互いの大きさが異なることを特徴とする請求項７
    に記載の燃料電池。
  10. 【請求項１０】前記発電手段は、前記燃料極に供給され
    た水素含有ガスと、前記酸化剤極に供給された前記酸化
    剤とを、摂氏６００度から摂氏７５０度までの電池反応
    温度領域で化学反応を起こさせることにより発電を行な
    うことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
  11. 【請求項１１】前記発電手段は、前記電解質層とこれを
    挟んで対向する前記一対の電極とからなる単セルを複数
    枚積層して構成されると共に、前記温度管理手段は、積
    層された前記単セルの隣接する単セル間に積層方向に直
    交する方向に挿入されて前記燃料極に供給される前記水
    素含有ガスの温度を管理しつつ流通させる流通路が形成
    されたセパレータより構成されていることを特徴とする
    請求項１に記載の燃料電池。
  12. 【請求項１２】前記セパレータは、前記水素含有ガスの
    温度を管理しつつ前記発電手段の前記燃料極に供給させ
    る前記流通路としての第１のマニホールドと、前記発電
    手段の前記酸化剤極に供給される前記酸化剤が流通する
    第２のマニホールドと、を備えることを特徴とする請求
    項１１に記載の燃料電池。
  13. 【請求項１３】前記第１のマニホールドを介して前記燃
    料極に供給される水素含有ガスの流通方向と、前記第２
    のマニホールドを介して前記酸化剤極に供給される酸化
    剤の流通方向とが、前記単セルが積層される方向に対し
    て直交する面内で互いに対向していることを特徴とする
    請求項１２に記載の燃料電池。
  14. 【請求項１４】前記第１のマニホールドを介して前記燃
    料極に供給される水素含有ガスと、前記第２のマニホー
    ルドを介して前記酸化剤極に供給される酸化剤とが、前
    記単セルが積層される方向に対して直交する面内で、互
    いに交差するように流れることを特徴とする請求項１２
    に記載の燃料電池。
  15. 【請求項１５】前記電極と前記セパレータとの間に、前
    記電極へ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給部を
    設け、この水素含有ガス供給部に穿設される水素含有ガ
    ス供給口の単位面積当たりの開口率が不均一であること
    を特徴とする請求項１１に記載の燃料電池。
  16. 【請求項１６】前記燃料供給手段より送出された燃料が
    前記発電手段の前記燃料極に供給されるまでの間に、前
    記燃料が流通する流路の少なくとも一部分に、前記燃料
    が改質または分解されて水素含有ガスになることを抑制
    するガス化抑制手段が設けられていることを特徴とする
    請求項１に記載の燃料電池。
  17. 【請求項１７】前記電極，前記燃料電池を覆う保温材お
    よびこの保温材が設けられた燃料電池を収納する燃料電
    池収納体のうち少なくとも何れか１つの内部または表面
    に水素含有ガスを流通させる配管が設けられていること
    を特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
  18. 【請求項１８】前記燃料極に供給される燃料および水の
    流量を検出し、燃料と水との混合比を求める流量検出部
    と、この流量検出部によって検出された前記混合比に基
    づいて前記燃料と水とが所望の混合比となるように燃料
    または水の流量を制御する流量制御部と、を備えること
    を特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
  19. 【請求項１９】前記流量検出部および前記流量制御部
    は、前記燃料供給手段としての燃料タンクと前記発電手
    段の前記燃料極との間に設けられていることを特徴とす
    る請求項１８に記載の燃料電池。
  20. 【請求項２０】前記温度管理手段は、前記単セルを覆う
    保温材またはこの保温材が設けられた燃料電池収納体の
    それぞれの内部および表面の少なくとも１つに形成され
    たメタノール含有流体を流通させる流通部により構成さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
  21. 【請求項２１】前記燃料極には、少なくとも前記燃料電
    池が定常発電に至るまでは、水素を含む流体が供給され
    ていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
  22. 【請求項２２】前記温度管理手段は、改質されて前記発
    電手段へと供給される水素含有ガスの供給管に設けられ
    た加熱手段により構成されていることを特徴とする請求
    項２に記載の燃料電池。
  23. 【請求項２３】前記燃料供給手段により供給される燃料
    はエタノールであり、前記ガス生成手段は燃料として供
    給された前記エタノールの温度を摂氏４５０度以下でガ
    ス化して改質を行ない、前記温度管理手段はガス化され
    た前記エタノールを摂氏４５０度から摂氏６００度にま
    で温度上昇させながら前記発電手段の前記燃料極へ供給
    することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
  24. 【請求項２４】前記燃料供給手段により供給される燃料
    はジメチルエーテルであり、前記ガス生成手段は燃料と
    して供給された前記ジメチルエーテルの温度を摂氏４５
    ０度以下でガス化して改質を行ない、前記温度管理手段
    はガス化された前記ジメチルエーテルを摂氏４５０度か
    ら摂氏６００度にまで温度上昇させながら前記発電手段
    の前記燃料極へ供給することを特徴とする請求項２に記
    載の燃料電池。
  25. 【請求項２５】前記燃料供給手段により供給される燃料
    はプロパンであり、前記ガス生成手段は燃料として供給
    された前記プロパンの温度を摂氏４５０度以下でガス化
    して改質を行ない、前記温度管理手段はガス化された前
    記プロパンを摂氏４５０度から摂氏６００度にまで温度
    上昇させながら前記発電手段の前記燃料極へ供給するこ
    とを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
  26. 【請求項２６】前記水素含有ガスは、前記第２の所定温
    度から、前記第３の所定温度にまで上昇される時に、炭
    素の析出を抑制してなされることを特徴とする請求項１
    に記載の燃料電池。
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