TWI278138B - Fuel cell - Google Patents

Description

1278138 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於利用將液體燃料氣化後的氣化燃料供給 至負極觸媒層方式的燃料電池，特別是關於組裝過程簡單 且能夠以高效率、高位置精度來形成由導電層所成之正極 用及負極用集電體的燃料電池。 【先前技術】 近年’個人電腦和行動電話等等各種電子機器，隨著 半導體技術的發展而走向小型化，而燃料電池也被試用來 作爲這些小型機器的電源。由於燃料電池具備有：只要供 給燃料及氧化劑即可發電、以及只要進行燃料的交換補充 即可連續發電的優點，因此只要能夠實現電池的小型化， 對攜帶性電子儀器而言可以說是一種相當有利的系統。特 別是直接甲醇燃料電池（DMFC ; direct me thanol fuel cell )’由於是使用具高能量密度的甲醇作爲燃料，並可在電 極觸媒上直接從甲醇中抽取電流而不需要使用改性器，因 此在小型化上具有優勢。同時和氫燃料相比，甲醇在使用 上也比氫燃料來的容易且安全，因而相當有希望用以作爲 小型機器的電源供給裝置。 DMFC在目前所知的燃料供給方法上有：先將液態燃 料氣化後再經由送風機等裝置將其送入燃料電池中的氣體 供給型DMFC ;利用幫浦直接將液態燃料送入電池中的液 體供給型DMFC ;更進一步還有本專利文獻1中所提到的 -5· (2) 1278138 內部氣化型DMFC等等。 依照此專利文獻1中所揭載的內部氣化型D M F C，具 備有保存液體燃料的燃料浸透層、以及將燃料浸透層裡保 存的液體燃料中被氣化的部份加以擴散的燃料氣化層，被 氣化後的液體燃料則經由燃料氣化層而提供給燃料極（負 極）。在專利文獻1中，所使用的液體燃料是甲醇和水之 莫耳混合比爲1 : 1的甲醇水溶液，甲醇與水雙方均以氣 • 體狀態提供給燃料極。 在專利文獻1中所揭載的內部氣化型DMFC，並無法 提供足夠的高輸出功率。由於和甲醇相比水的蒸氣壓較低 ，因此相對於甲醇而言水的氣化速度較慢，當將水與甲醇 同時氣化以供給至燃料極時，相較於甲醇氣體而言水汽的 供給量變得不足，結果將導致甲醇的內部重整反應阻抗上 升，因而無法得到足夠的輸出功率。 專利文獻1 :日本特許第3 4 1 3 1 1 1號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 又，於上述專利文獻1中所揭示之過去的內部氣化型 DMFC中，由於組裝膜電極接合體時，將負極導電層配置 在負極觸媒層的操作和將正極導電層配置在正極觸媒層的 操作乃爲分開進行，因此產生：電池的組裝工程變得繁雜 ’以及隨著組裝工程步驟的增加而使製造成本上升等問題 -6- (3) 1278138 又，在爲對應發電特性而導致觸媒層的形狀變得複雜 的場合，與觸媒層形狀互相配合的導電層〔集電體〕的形 成工程也連帶變得困難，並導致燃料通過集電體部份的面 積難以控制。因此造成供給至負極觸媒層之燃料的定量控 制變得困難，其結果使電池的特性無法安定的發揮。 w 更進一步，上述原因將造成集電體在形狀以及尺寸大 小上產生相當大的不一致性，同時使得集電體的配置位置 • 變得難以決定，因此隨著導電層的位置偏差所產生的短路 等問題也將導致電池的不良比率上升。 [用以解決課題之手段] 本發明的目的在於：針對採用將液體燃料的氣化成分 供給到負極觸媒層之方式的小型燃料電池，將其集電體部 位的組合構造予以簡化，特別是以提供組裝過程簡單且能 夠以高效率、高位置精度來形成由導電層所成之正極用及 ^ 負極用集電體的燃料電池爲目的。 爲達到上述目的，本發明所揭載之燃料電池，係屬於 具備：在正極觸媒體及負極觸媒體之間配備有質子傳導性 膜的膜電極接合體；和配置在上記膜電極接合體的正極觸 媒體側的正極導電層；和具有向上記正極觸媒層供給空氣 之空氣導入口的外部殼體；和配置在上記膜電極接合體之 負極觸媒體側的負極導電層；和儲留要供給至上記負極導 電層所需之液體燃料的液體燃料槽，之燃料電池，其特徵 爲：上記正極導電層及負極導電層係以被一體形成在1片 (4) 1278138 絕緣性薄膜上的狀態而被折成兩折，且在被折成兩折的內 部空間中收容著上記膜電極接合體。 又，如上記之燃料電池，其中，前記正極導電層及負 極導電層，係可對應於正極導電層及負極導電層之形狀而 由複數之導電圖案所組成。 77 另外，如上記之燃料電池，其中，於前記絕緣性薄膜 及正極導電層上，穿設有向正極觸媒層供給空氣的空氣流 • 通孔，該空氣流通孔之中心軸，以能和外部殻體上所形成 之空氣導入孔的中心軸成大略一致爲佳。 [發明的效果] 依本發明所揭載之燃料電池，由於正極導電層及負極 導電層係爲被一體形成在1片絕緣性薄膜上的狀態，因此 和正極導電層及負極導電層個別形成的情況相較，可將導 電層的所需形成工程減半。再加上，由於擁有：貼附有正 ® 極導電層及負極導電層之1片絕緣性薄膜係被折成兩折， 且膜電極接合體乃被收容在被折成兩折的內部空間中之構 造，因此能在膜電極接合體上的正極觸媒體及負極觸媒體 處，將正極導電層及負極導電層以高位置精度作對向配置 ，同時集電體的配置位置也易於決定，因而能減少由於導 電層的位置偏差所產生的短路等問題，並降低電池的不良 比率。 又，在爲對應發電特性而導致觸媒層的形狀變得複雜 的場合，與觸媒層形狀互相配合的導電層〔集電體〕的形 -8- (5) 1278138 成工程以及位置的決定也變得簡單，燃料通過集電體部份 的面積也更易控制。因此，供給到負極觸媒層的燃料量能 控制在一定，同時電池的特性也能安定的發揮。 【實施方式】 在本發明人們努力硏究的累積之下，針對具備有：將 液體燃料的氣化成分供給到負極觸媒層的燃料氣化層，之 燃料電池，得到的成果有：經由將正極導電層及負極導電 層一體形成在1片絕緣性薄膜上的方法，和將正極導電層 及負極導電層個別形成的情況相比較，可以大幅簡化導電 層的製造工程；同時，經由使用將貼附有正極導電層及負 極導電層之1片絕緣性薄膜折成兩折，並將膜電極接合體 收容在被折成兩折的內部空間中之構造，能將正極導電層 及負極導電層以高位置精度對向配置於正極觸媒體及負極 觸媒體處，並更易決定集電體的配置位置，進而減少由於 導電層的位置偏差所產生的短路等問題，並降低電池的不 良比率。 以下，將針對本發明所揭載之燃料電池的實施形態之 一：直接甲醇燃料電池來參考附錄圖面並說明之。 圖1爲：展示本發明實施形態所揭載之直接甲醇燃料 電池構造例的模式斷面圖。 也就是說，本實施形態所揭載之燃料電池係屬於具備 :在正極觸媒體2及負極觸媒體3之間配備有質子傳導性 膜6的膜電極接合體（MAE ) 1 ;和配置在上記膜電極接

-9- (6) 1278138 合體1的正極觸媒體2側的正極導電層7a ;和具有向上記 正極觸媒層2供給空氣之空氣導入孔14的外部殼體15; 和配置在上記膜電極接合體1之負極觸媒體3側的負極導 電層7a ;和儲留要供給至上記負極導電層3所需之液體燃 料的液體燃料槽9，之燃料電池，其構造爲：上記正極導 電層7a及負極導電層7a係以被一體形成在1片絕緣性薄 膜1 6上的狀態而被折成兩折，且在被折成兩折的內部空 • 間中收容著上記膜電極接合體1。 又，在液體燃料槽9上，設置有用以注入甲醇等液體 燃料的燃料注入孔1 7。另外，於絕緣性薄膜1 6及正極導 電層7a上，穿設有向正極觸媒層2供給空氣的空氣流通 孔1 8。 更具體而言，如圖1所示，膜電極接合體1乃由：由 正極觸媒體2與正極氣體擴散層4所構成的正極；由負極 觸媒體3與負極氣體擴散層5所構成的負極；及配置於正 ® 極觸媒體2和負極觸媒體3之間的質子傳導性電解質膜6 ;所構成。 關於正極觸媒體2以及負極觸媒體3中所含有的觸媒 ，可以舉出以下例子：屬於鉑族元素的單種金屬（Pt、Ru 、Rh、Ir、Os、Pd等），或是含有以上鉑族元素的合金等 。如果可能，在負極觸媒處，希望能夠使用對甲醇和一氧 化碳耐性強的Pt_ Ru ;而在正極觸媒處希望能夠使用白金 ，但是並不是一定要限用以上物質。另外，觸媒可以使用 像是利用有碳素材料之類導電性載體的載體觸媒，也可以 -10- (7) 1278138 使用無載體觸媒。 關於構成質子傳導性電解質膜6的質子傳導性材料， 可舉出以下例子：具有磺酸基的氟素系樹脂（例如：聚全 氟磺酸Perfluorosulfonic acid，PFSA) 、具有磺酸基的氫 _ 化碳氫化合物樹脂、鎢酸或是磷鎢酸之類的無機物等。然 而並不限定於上述所列物質。 正極氣體擴散層4聚積於正極觸媒層2之上側部位， ® 且負極氣體擴散層5聚積於負極觸媒層3之下側部位。正 極氣體擴散層4除了負有將氧化劑均一地供給到正極觸媒 層2的工作外，同時也作爲正極觸媒體2的集電體；另一 方面，負極氣體擴散層5除了負有將燃料均一地供給到負 極觸媒層3的工作外，同時也作爲負極觸媒體3的集電體 。正極導電層7a及負極導電層7a爲分別和正極氣體擴散 層4及負極氣體擴散層5相接觸。關於構成正極導電層7a 及負極導電層7a的材料，舉例而言，可使用由黃金之類 β 的金屬材料所作成的多孔質層（例如金屬網格）亦或是箔 長方板狀的正極密封墊8a乃位於正極導電層7a及質 子傳導性電解質膜6之間，同時圍繞在正極觸媒層2與正 極氣體擴散層4的週邊並將其密封。另一方面，長方板狀 的負極密封墊8 b乃位於負極導電層7b及質子傳導性電解 質膜6之間，同時圍繞在負極觸媒層3與負極氣體擴散層 5的週邊並將其密封。正極密封墊8a與負極密封墊8b乃 是爲防止膜電極接合體1的燃料漏洩及氧化劑漏洩而存在 -11 - (8) 1278138 的〇型密封圈。 在膜電極接合體1的下方，配置有液體燃料槽9。在 液體燃料槽9內，裝有液態甲醇等液體燃料L、亦或是甲 醇水溶液。液體燃料槽9的開口端處，如以燃料氣化層爲 ，例，可採用將僅容許液體燃料的氣化成份通過、並阻擋液 體燃料通過的氣液分離膜覆蓋在液體燃料槽9開口端的配 置。在此的液體燃料氣化成份，如在使用液體甲醇作爲液 ^ 體燃料時，乃是指氣化後的甲醇；而如在使用甲醇水溶液 作爲液體燃料時，所指的則是由甲醇的氣化部份與水蒸氣 所混合而成的氣體。 另一方面，在聚積於膜電極接合體1之上側部位的正 極導電層7a處，聚積有保濕板13。在外部殻體（表面層 )1 5上，設置有複數的空氣導入孔1 4，用以導入作爲氧 化劑使用的空氣。由於此外殻也具有對包含有膜電極接合 體1的電池組加壓並提高其密封性的功能，故舉例來說， 胃 可由不銹鋼SUS3 04之類的金屬來製成。保濕板13除了具 有防止從正極觸媒層2所產生的水被蒸發的功能外，也能 從正極擴散層4將氧化劑均勻導入，因此也具有將送往正 極觸媒層2的氧化劑均勻擴散的補助擴散層功能。 上記所示之燃料電池，舉例來說，可經由如圖2至圖 6所示之工程而加以組裝製造。即是說：首先爲了將正極 以及負極用之導電層一體形成並固定，需準備一枚具備如 圖2中所示之形狀與可彎曲性之絕緣性薄膜1 6。用以構成 此絕緣性薄膜1 6的材料，可使用具電絕緣性的聚對苯二 -12- (9) 1278138 甲酸乙二酯（PET )等有熱可塑性的聚酯樹脂材料、亦或 聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮（PEEK: Victrex pic公 司商標）、全氟烷氧基樹脂、氟化物樹脂、聚乙烯（PE ) 、聚奈二甲酸二乙酯（PEN)、聚丙烯（PP)、聚苯硫醚 (PPS)等各種樹月旨材料均可。 下一步，如圖3所示，將由所定之電路圖案、形狀所 作成的金箔等製成之正極導電層7a與負極導電層7b，利 0 用例如接著劑等方式，將其一體形成的固定在上記之絕緣 性薄膜16上。另外，上記之正極導電層7a與負極導電層 7b’也可使用電鍍法、噴濺法或是蒸著法來製成。 又，上記之正極導電層7a與負極導電層7b的製造， 可對應正極觸媒層2及負極觸媒層3的形狀並由複數的導 電電路圖案所構成。經由此構成，就算在爲對應發電特性 而導致觸媒層的形狀變得複雜的場合，亦可簡單的製造與 觸媒層形狀互相配合的導電層（集電體），燃料通過集電 體部份的面積也更易控制。因此，供給到負極觸媒層3的 燃料量能控制在一定，同時能安定的發揮電池特性。 同時，在與正極導電層7a —體形成的絕緣性薄膜16 上，穿設有爲提供正極觸媒層2所需之空氣而設置的空氣 流通孔1 8。 下一步，如圖4所示，將正極觸媒層2 —體形成在質 子傳導性膜6表面，並將負極觸媒層3 —體形成在質子傳 導性膜6背面以製成膜電極接合體1。另外，把前記將正 極導電層7 a及負極導電層7 a —體形成之1枚絕緣性薄膜 -13- (10) 1278138 1 6從中心部彎曲而折成二折，在被折成兩折的內部空間中 收容上記膜電極接合體1以構成發電部。 上記所示由膜電極接合體1及各導電層7a、7a所構 成的發電部，乃如圖5所示，擁有以下構造··各導電層7a 、7 a分別與正極觸媒層2及負極觸媒層3互爲密封狀態。 接著，如圖6所示，在依照上記所組裝而成的發電部 t 上方，裝上穿設有空氣導入孔14的外部殼體15，並在發 Φ 電部下方裝上儲存有液體燃料L的燃料儲存槽9，便可有 效率的製造如圖1所示的燃料電池。 於此，在如圖6所示之上記絕緣性薄膜〗6及正極導 電層7a處穿設爲提供正極觸媒層2所需之空氣而設置的 空氣流通孔1 8時，經由將此空氣流通孔1 8的中心軸C 2 與設置於外殼15之空氣導入孔14的中心軸ci成大略一 致的設計，可以使電池發電部的空氣流通更加順暢，並進 而令電池反應更有效率的進行。 ® 本實施形態所揭載之燃料電池，由於正極導電層7a 及負極導電層7 a係爲被一體形成在1片絕緣性薄膜1 6上 的狀態，因此和正極導電層7 a及負極導電層7 b個別形成 的情況相較，可以大幅簡化導電層的所需形成工程。 再加上，由於擁有：由正極導電層7a及負極導電層 7a —體形成之1枚絕緣性薄膜1 6膜係被折成兩折，且膜 電極接合體乃被收容在被折成兩折的內部空間中之構造， 因此能在膜電極接合體上的正極觸媒體2及負極觸媒體3 處將正極導電層7a及負極導電層7b以高位置精度作對向 - 14- (11) 1278138 配置，同時配置位置也更易決定，進而減少由於導電層7a 、7 b的位置偏差所產生的短路等問題，並降低電池的不良 比率。 經由具備有上述構成之實施形態的直接甲醇燃料電池 ^ ，液體燃料槽9中的液體燃料（例如甲醇水溶液）被氣化 ，氣化後的水和甲醇被暫時收容在燃料槽9的上方空間’ 並從此處緩慢的經由負極氣體擴散層5擴散而供給至負極 ® 觸媒層3，同時如以下的化學反應式所示，產生甲醇的重 整作用： [化1 ] C Η 3 〇 Η + Η 2 Ο — C〇2+6H + +6e_ ...... (1) 又，在以純甲醇作爲液體燃料的場合’由於缺少從·燃 料槽9所供給的水，因此必須利用混入正極觸媒體2中甲 醇的氧化反應所產生的水、亦或是質子傳導性電解質膜6 中的水，來使甲醇產生如前述式一所示之甲醇重整反應； 或者是不經由式一，而採用不需使用到水的反應機構來產 生內部重整反應。 經由上記內部重整反應所生成的質子（H+ )，則從質 子傳導性電解質膜6擴散並到達負極觸媒層3。另一方面 ，從外部殼體（表面層）1 5上之空氣導入孔所流入的空氣 ，先擴散通過保濕板1 3與正極導電層7a上的空氣流通孔 1 8、並進而擴散通過正極氣體擴散層4，以供給至正極觸 媒層2。在正極觸媒層2處，經由下記（2 )式所示之化學 -15- (12) 1278138 反應產生水，亦即產生發電反應： [化2] (3/2)〇2+6H + +6e 一 — 3H2〇 ......（2) 當發電反應進行時，由於前述（2)式等反應而在正 極觸媒層2所產生的水，經由正極氣體擴散層4擴散並到 達保濕板1 3。在此，水的蒸發擴散被保濕板1 3所阻，並 造成正極觸媒層2中的水分儲存量增加。故而，在發電反 應進行的同時，得以製造出正極觸媒層2中的水分保有量 高於負極觸媒層3中的水分保有量之狀態。其結果，由於 滲透壓的作用，得以促進正極觸媒層2中所生成之水通過 質子傳導性電解質膜6而移動至負極觸媒層3的速率，相 較於僅依賴燃料氣化層的情況，能夠提高供給水到負極觸 媒層的速度，並進而促進前述式（1)所示甲醇之內部重 整反應。因此，除了能提高輸出功率密度外，亦能長時間 維持此高輸出功率密度。 又’當使用的液體燃料爲濃度超過50%莫耳濃度的甲 醇水溶液、或是純甲醇溶液時，經由內部重整反應，從正 極觸媒層2中擴散至負極觸媒層3的水將完全被使用，而 使送往負極觸媒層3的水供給能安定的進行，故而能更加 減低甲醇內部重整反應的阻抗，並更加提升長期輸出功率 及電流負載特性。除此之外，也使燃料槽的小型化變得可 能。另外’純甲醇的濃度則希望能維持在重量百分比95% 以上至1 〇 0 %以下。 本發明所揭載之燃料電池所使用的液體燃料，並不一 -16- (13) 1278138 定限於甲醇燃料，亦可使用如乙醇或乙醇水溶液等乙醇燃 料、二甲基醚、甲酸、或是其他種液體燃料。不論如何， 對應於其燃料電池的液體燃料被使用並儲存在液體燃料槽 中0 ，在此，針對當使用全氟碳化物（PFC )類質子傳導性 電解質膜時，燃料電池的最大輸出功率與質子傳導性電解 質膜的厚度之間的關係做調查。結果發現：爲了實現高輸 • 出功率特性，質子傳導性電解質膜6的厚度以能控制在 100微米以下爲佳。經由使用厚度在100微米以下的質子 傳導性電解質膜6而能得到高輸出功率的原因爲：因爲其 能更加促進水從正極觸媒層2擴散至負極觸媒層3之速率 。但是，當質子傳導性電解質膜6的厚度到達1 〇微米以 下時，反而有可能會造成電解質膜4的強度降低’因此最 好能將質子傳導性電解質膜6的厚度設定在1 〇到1 〇〇微 米的範圍內，尤以控制在10到80微米的範圍內爲佳。 # 對本發明而言，不限於上記所述之實施形態，只要是 採用透過質子傳導性電解質膜6而將正極觸媒層2處生成 的水供給至負極觸媒層3的構造，藉以促進將水供給至負 極觸媒層3的速率，同時能安定的供給水，則並沒有任何 限制。 [實施例] 以下，針對本發明之實施例，參考附錄圖面作詳細之 說明。

-17- (14) 1278138 〈負極的製作〉 在負極用觸媒（Pt:Ru=l:l)載體碳黑中添加聚全氟碳 擴酸（perfluorocarbonsulfonic acid)、水及甲氧基丙醇 ^ ，將前記之載體碳黑打散並調製成糊狀。然後將此糊狀物 質塗布在用以作爲負極氣體擴散層之多孔碳紙上後’即可 製造出一具備有厚度450微米之負極觸媒層3的負極。 〈正極的製作〉 在正極用觸媒（Pt)載體碳黑中添加聚全氟碳磺酸（ perfluorocarbonsulfonic acid)、水及甲氧基丙醇，將前 記之載體碳黑打散並調製成糊狀。然後將此糊狀物質塗布 在用以作爲正極氣體擴散層之多孔碳紙上後，即可製造出 一具備有厚度400微米之正極觸媒層2的正極。 在負極觸媒層3與正極觸媒層2之間，配置一厚度30 ® 微米、含水率10-20重量百分比的聚全氟碳磺酸膜（ Nafion膜，杜邦公司製），以作爲質子傳導性電解質膜。 在施以熱壓處理後，即可得到如圖4所示之膜電極接合體 (MAE) 1。 另一方面，如圖2所示，準備用以製成可彎曲絕緣性 薄膜 16 的聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate，PET)薄膜，以在平面上相鄰接且展開的形 狀，將正極與負極用的導電層切割開來。下一步，如圖3 所示，準備一在平面上展開的導電層電路圖案，其乃擁有 •18- (15) 1278138 :對應前記所示膜電極接合體（MAE ) 1上所形成之正極 觸媒層2與負極觸媒層3形狀的所定電路圖案形狀，並由 金范所製成。將此導電層電路圖案以接著劑黏貼在可彎曲 絕緣性薄膜1 6上，即可將兩者固定並一體化。另外，在 _ 一體化後的正極導電層7a及絕緣性薄膜1 6上，爲導入在 內部作爲氧化劑之空氣，穿設有複數的空氣流通孔1 8。 下一步，如圖4所示，將貼附有正極導電層7a及負 • 極導電層7b並一體化而固定住的之1片絕緣性薄膜丨6, 從中心部加以彎曲並折成兩折，在被折成兩折的內部空間 中收容上記膜電極接合體1，以構成發電部20。此時，互 成對向的正極導電層7a與正極觸媒層2、以及互成對向的 負極導電層7b與負極觸媒層3，其各導電圖案乃如圖5所 示，依據絕緣性薄膜1 6的彎曲折疊位置而可得一唯一之 相對位置配置，因此在組合時的位置決定上，可以得到高 位置精度。 ® 下一步，如圖5所示，準備一由不銹鋼（SUS304)所 製成、並穿設有複數可 導入並提供發電部20所需空氣之空氣導入孔14、的 外部殻體1 5。在此，穿設於 外部殼體1 5上之空氣導入孔14的中心軸C 1，乃和 形成於發電部20上之空氣流通 孔1 8的中心軸C2成一致。然後，在發電部上方 將外部殻體1 5 —體固定之， 並在發電部2 0下方裝上燃料槽9。接下來，經由燃料 -19- (16) 1278138 注入口 1 7，將2毫升的純度 達99%重量百分比之純甲醇注入至燃料槽9，即可組 裝出本實施例：一具有如圖1 所示構造之內部氣化型直接甲醇燃料電池。 〈比較例〉 ^ 另一方面，如果不採用如實施例所示將正極導電層及 # 負極導電層貼附於1片絕緣性薄膜上的方法，則除了需將 正極導電層及負極導電層個別形成，並分別在正負極導電 層上將正極觸媒層及負極觸媒層予以聚積以形成發電部的 差異之外，可依照與實施例同樣之順序來組裝並得到同樣 尺寸的直接甲醇燃料電池以作爲比較例。 依照實施例所揭載之燃料電池，由於正極導電層7a 及負極導電層7a係以被貼附在1片絕緣性薄膜1 6上的狀 態而形成，因此和將正極導電層7a及負極導電層7b個別 ® 形成的情況相較，可以大幅簡化導電層的所需形成工程。 再加上，由於擁有：由正極導電層7a及負極導電層 7a —體形成之1枚絕緣性薄膜1 6膜係被折成兩折，且膜 電極接合體乃被收容在被折成兩折的內部空間中之構造， 因此能在膜電極接合體上的正極觸媒體2及負極觸媒體3 處，將正極導電層7a及負極導電層7b以高位置精度作對 向配置，同時配置位置也更易決定，因而可將由於導電層 7a、7b的位置偏差所產生的短路等問題所導致的電池不良 比率降低到接近於零。 -20- (17) 1278138 相較於此，在依照將正極導電層及負極導電層個別形 成，並分別在正負極導電層上將正極觸媒層及負極觸媒層 予以聚積，以形成發電部的比較例燃料電池的情況下，除 了由於導電層（電極）的扭曲而容易造成位置決定時的精 確度下降、以及因集電體的位置偏差所造成的短路等問題 ，而使不良比率達到4 - 6 %之外，在位置配置上所需花費 的作業時間，和實施例相較也增加達65%。 • 因此，依照本實施例，由於擁有：膜電極接合體乃被 收容在被折成兩折的內部空間中之構造，因此能在膜電極 接合體上的正極觸媒體及負極觸媒體處，將正極導電層及 負極導電層以高位置精度作對向配置，同時配置位置也更 易決定，因而在將由於導電層的位置偏差所產生的短路等 問題所導致的電池不良比率降低上，可以發揮顯著的效果 【圖式簡單說明】 [圖1 ]顯示本發明實施形態所揭載之直接甲醇燃料電 池構造例的模式斷面圖。 [圖2]顯示用以固定燃料電池之導電層的絕緣性薄膜 形狀例的平面圖。 [圖3]顯示其上已固定有導電層之絕緣性薄膜的狀態 平面圖。 [圖4]顯示將固定有導電層的絕緣性薄膜折成兩折， 並在其內部空間中收容膜電極接合體之操作步驟的斷面圖 -21 - (18) 1278138 [Η 5]顯示將固定有導電層的絕緣性薄膜折成兩折， 並在其內部空間中收容膜電極接合體而使其呈密合狀態所 形成之發電部的斷面圖。 [圖6]顯示在發電部的上下部分分別裝上外殼及燃料 槽’並組合成燃料電池之狀態的斜角透視圖。 【主要元件符號說明】 1 :膜電極接合體 2 :正極觸媒層 3 :負極觸媒層 4:正極氣體擴散層 5 :負極氣體擴散層 6 :質子傳導性膜 7a :正極導電層 7 b ··負極導電層 8 a :正極密封墊 8 b :負極密封墊 9 :液體燃料槽 1 3 :保濕板 1 4 :空氣導入孔 1 5 :外部殼體 1 6 :絕緣性薄膜 1 7 :燃料注入孔 -22 (19) (19)1278138

1 8 :空氣流通孔 2 0 :發電部 C 1 :空氣導入孔1 4的中心軸 C2 :空氣流通孔1 8的中心軸 L :液體燃料 -23-

Claims (1)

1. (1) 1278138 十、申請專利範圍 1 · 一種燃料電池，係屬於具備：在正極觸媒體及負極 觸媒體之間配備有質子傳導性膜的膜電極接合體；和配置 在上記膜電極接合體的正極觸媒體側的正極導電層；和具 ，有向上記正極觸媒層供給空氣之空氣導入孔的外部殼體； 和配置在上記膜電極接合體之負極觸媒體側的負極導電層 ;和儲留要供給至上記負極導電層之液體燃料的液體燃料 ® 槽，之燃料電池，其特徵爲：上記正極導電層及負極導電 層係以被一體形成在1片絕緣性薄膜上的狀態而被折成二 折，且在被折成二折的內部空間中收容著上記膜電極接合 體。 2.如申請專利範圍第1項所記載之燃料電池，其中， 前記正極導電體及負極導電體，係對應於正極觸媒層及負 極觸媒層之形狀而由複數之導電圖案所成。 3 .如申請專利範圍第1項所記載之燃料電池，其中， ® 於前記絕緣性薄膜及正極導電層上’穿設有向正極觸媒層 供給空氣的空氣流通孔，該空氣流通孔之中心軸，是和外 部殻體上所形成之空氣導入孔的中心軸成大略一致。