專利名稱：：燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及將使液體燃料氣化而得的氣化燃料供給陽極催化劑層方式的燃料電池。
背景技術(shù)：
：近年，個人電腦、移動電話等各種電器產(chǎn)品隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而小型化。燃料電池被嘗試用于這些小型電器用電源。燃料電池能夠通過僅供給燃料和氧化劑而發(fā)電，具有只要更換燃料就能夠連續(xù)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，因此如果能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，就可以說是對于便攜式電器的工作極為有利的系統(tǒng)。特別是直接甲醇型燃料電池(DMFC，directmethanolfuelcell)采用能量密度高的甲醇為燃料，能夠在電極催化劑上由甲醇直接獲取電流，所以不需要改性器，可實(shí)現(xiàn)小型化。匿FC在燃料的處理方面與氫氣燃料相比也更為容易，所以有望成為小型電器產(chǎn)品用電源。作為DMFC的燃料的供給方法，已知的有將液體燃料氣化后利用鼓風(fēng)機(jī)等送至燃料電池內(nèi)的氣體供給型畫FC，用泵等直接將液體燃料送至燃料電池內(nèi)的液體供給型麗FC，還有日本專利公報(bào)第3413111號所揭示的內(nèi)部氣化型腿FC等。日本專利公報(bào)第3413111號所揭示的內(nèi)部氣化型DMFC具備保持液體燃料的燃料浸透層，以及用于使被保持于燃料浸透層內(nèi)的液體燃料中的氣化成分?jǐn)U散的燃料氣化層，氣化后的液體燃料從燃料氣化層被供至燃料極。在日本專利公報(bào)第3413111號中，使用甲醇與水以1:1摩爾比混合的甲醇水溶液作為液體燃料，以氣化氣體的形式向燃料極供給甲醇和水兩者。該日本專利公報(bào)第3413111號中所示的內(nèi)部氣化型DMFC不能得到充分高的輸出特性。水與甲醇相比蒸氣壓低，水的氣化速度較甲醇的氣化速度慢，因此如果通過氣化層向燃料極供給甲醇和水，則相對于甲醇供給量水的相對供給量不足。結(jié)果，對甲醇進(jìn)行內(nèi)部重整的反應(yīng)的反應(yīng)阻力高，所以不能得到充分的輸出特性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是使具有被供給液體燃料的氣化成分的陽極催化劑層的燃料電池的輸出特性提高。本發(fā)明的一個實(shí)施方式，提供了燃料電池，它是具有陰極催化劑層、被供給液體燃料的氣化成分的陽極催化劑層、設(shè)置于上述陰極催化劑層和上述陽極催化劑層之間的質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的燃料電池，其中，上述液體燃料的甲醇濃度高于50摩爾％、且為100摩爾％以下，上述陰極催化劑層和上述陽極催化劑層的合計(jì)厚度L與上述質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度U之比(L:L。)大于l:l、且為5:1以下。本發(fā)明的另一個方式，提供了燃料電池，它是使用甲醇濃度高于50摩爾％、且為100摩爾以下的液體燃料的燃料電池，其中，具有陰極催化劑層，被供給上述液體燃料的氣化成分的陽極催化劑層，以及設(shè)置于上述陰極催化劑層和上述陽極催化劑層之間的質(zhì)子傳導(dǎo)性膜，上述陰極催化劑層和上述陽極催化劑層的合計(jì)厚度作為L，上述質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度作為L。時，厚度L相對于厚度L。的比(L:L。)大于l:l、且為5:1以下。附圖的簡單說明[圖l]是本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的直接甲醇型燃料電池的截面示意圖。[圖2]是顯示實(shí)施例15和比較例13的直接甲醇型燃料電池的電流密度與電池電壓之間關(guān)系的特性圖。[圖3]是顯示實(shí)施例15和比較例13的直接甲醇型燃料電池的輸出功率密度的經(jīng)時變化的特性圖。[圖4]是顯示實(shí)施例17和比較例14的直接甲醇型燃料電池的電流密度和電池電壓的關(guān)系的特性圖。[圖5]是顯示實(shí)施例17和比較例14的直接甲醇型燃料電池的輸出功率密度的經(jīng)時變化的特性圖。實(shí)施發(fā)明的最佳方式本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行認(rèn)真的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了具有將液體燃料的氣化成分供給至陽極催化劑層用的燃料氣化層的燃料電池中，通過滿足以下的(a)、(b)結(jié)構(gòu)，可以利用陰極催化劑層中的水分向陽極催化劑層充分加水，因此燃料電池的輸出特性和輸出的經(jīng)時穩(wěn)定性得到提高。(a)液體燃料中的甲醇濃度多于50摩爾％。且在100摩爾％以下。(b)陰極催化劑層和陽極催化劑層的合計(jì)厚度L與質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度L。之比，即陰極催化劑層和陽極催化劑層的合計(jì)厚度L相對于質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度L。的厚度比(L:L。)比1:1大、在5:1以下。厚度比(L:L。)表示以質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度L。為1時的合計(jì)厚度L的比例。通過使液體燃料中的甲醇濃度高于50摩爾％、且為100摩爾％以下，經(jīng)燃料氣化層向陽極催化劑層供給的水分減少或者完全沒有。另一方面，陰極催化劑層中，經(jīng)發(fā)電生成水，然而由于厚度比(L:L。)大于l:l、且為5:1以下，因此不出現(xiàn)甲醇滲透(crossover)的問題，可以增加陰極催化劑層中每單位容積的水的生成量。通過使催化劑層與質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度比以及甲醇濃度符合上述規(guī)定，可以形成陰極催化劑層的水分保持量多于陽極催化劑層的水分保持量的狀態(tài)，因此由于滲透壓現(xiàn)象，可以促進(jìn)水從陰極催化劑層向陽極催化劑層的擴(kuò)散。因此，與僅通過燃料氣化層向陽極催化劑層供給水的情況相比較，向陽極催化層的水供給良好，因此，可以降低燃料的內(nèi)部重整反應(yīng)的反應(yīng)阻力，可以提高輸出特性和輸出的經(jīng)時穩(wěn)定性。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于可以將在陰極催化劑層產(chǎn)生的水用于陽極催化劑層中液體燃料的內(nèi)部重整反應(yīng)，因此可以減輕將陰極催化劑層生成的水排出到燃料電池外等處理，同時不需要向液體燃料供給水用的特別的機(jī)構(gòu)，可以提供簡單結(jié)構(gòu)的燃料電池。另外，按照本發(fā)明可以使用以往在理論上不能使用的超過化學(xué)計(jì)量比的濃度的燃料。另外，可以實(shí)現(xiàn)液體燃料罐的小型化。詳細(xì)說明將厚度比(L:L。)限定在上述范圍內(nèi)的理由。如果厚度比(L:L。)在l:l以下，則陰極催化劑層的每單位容積的水的生成量不足，因此陽極催化劑層的保水不理想。另一方面，厚度比(L:L。)如果超過5:1，則容易出現(xiàn)甲醇滲透。厚度比(L:U)的優(yōu)選范圍為2:15:1。厚度比(L:L。)的更優(yōu)選的范圍為2:l4:1.另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使陽極催化劑層的厚度Li與陰極催化劑層的厚度L之比，即陽極催化劑層的厚度L相對于陰極催化劑層的厚度L2的厚度比(L1:L2)在1:12:1的范圍內(nèi)，則可以進(jìn)一步提高燃料電池的輸出特性和輸出的經(jīng)時穩(wěn)定性。另外，厚度比(LI:L2)是以陰極催化劑層的厚度為U為1時的陽極催化劑層的厚度L的比例。通過使厚度比(L1:L2)在l:l以上，可以抑制水分從陽極催化層蒸散。另外，陽極催化劑層的保水良好，可以在催化劑層的質(zhì)子傳導(dǎo)膜附近增加可和甲醇混合的水分的量。這樣，除了可以確保反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量之外，還可以保護(hù)對高濃度甲醇不穩(wěn)定的催化劑層粘合劑。厚度比(L1:L2)如果超過2:1，則陰極中的過電壓增大，有可能導(dǎo)致陰極側(cè)的催化劑、質(zhì)子傳導(dǎo)膜的經(jīng)時劣化?；谏鲜隼碛?，通過使厚度比(L1:L2)在1:12:1范圍內(nèi)，可以進(jìn)一步提高燃料電池的輸出特性和輸出的經(jīng)時穩(wěn)定性。厚度比(L1:L2)更優(yōu)選的范圍為1:11.51。以下，來說明陰極催化劑層、陽極催化劑層、質(zhì)子傳導(dǎo)性膜、液體燃料和燃料氣化層。1)陰極催化劑層以及陽極催化劑層作為陰極催化劑層和陽極催化劑層中含有的催化劑，可例舉如鉑族元素的單質(zhì)金屬(Pt、Ru、Rh、Ir、0s、Pd等)、含有鉑族元素的合金等。陽極催化劑優(yōu)選對甲醇、一氧化碳的耐性強(qiáng)的Pt-Ru，陰極催化劑優(yōu)選使用鉑，但不限于這些。例如，陽極催化劑可以使用對甲醇氧化還原具有活性的物質(zhì)，陰極催化劑可以使用對于質(zhì)子被氧氧化具有活性的物質(zhì)。另外，可以使用用了炭材這類導(dǎo)電性載體的載體催化劑，也可以使用無載體催化劑。2)質(zhì)子傳導(dǎo)性膜作為質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜中含有的質(zhì)子傳導(dǎo)性材料，可例舉如具有磺酸基的含氟樹脂(例如，全氟磺酸系聚合物)、具有磺酸基的烴類樹脂、具有磺酸基且主鏈中具有酰亞胺基或氨基的烴類樹脂、鴿酸或磷鎢酸等無機(jī)物等，但不限于這些。為了使陽極催化劑層的保水良好，優(yōu)選使用含有全氟磺酸系聚合物的質(zhì)子傳導(dǎo)性膜。在此，作為全氟磺酸系聚合物，可例舉如全氟化碳磺酸，它是可以交聯(lián)或聚合的聚合物，根據(jù)主鏈的氟取代度和聚合度、側(cè)鏈的長度等顯示各種不同的特性。質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度優(yōu)選在100wra以下。這樣，可以進(jìn)一步促進(jìn)水從陰極催化劑層擴(kuò)散到陽極催化劑層，可以得到高輸出。如果質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜的厚度不到10wra，則有可能導(dǎo)致電解質(zhì)膜的強(qiáng)度的降低，因此，質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜的厚度優(yōu)選在10100;vm的范圍。更優(yōu)選在1080Wm范圍內(nèi)。3)液體燃料液體燃料中可以使用例如甲醇濃度高于50摩爾％、且不到100摩爾％的甲醇水溶液，甲醇濃度為100摩爾％即純甲醇。另外，純甲醇的純度優(yōu)選在95重量％以上、100重量％以下。4)燃料氣化層作為燃料氣化層可以使用僅使液體燃料的氣化成分透過、而不透過液體燃料的氣液分離膜。在此，液體燃料的氣化成分在使用液體甲醇作為液體燃料時是指氣化后的甲醇，當(dāng)使用甲醇水溶液作為液體燃料時是指由甲醇的氣化成分和水的氣化成分構(gòu)成的混合氣體。作為氣液分離膜可以使用例如有機(jī)硅橡膠片。以下，參考附圖來說明作為本發(fā)明涉及的燃料電池的一實(shí)施方式的直接甲醇型燃料電池。圖1為顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的直接甲醇型燃料電池的截面示意圖。如圖1所示，膜電極接合體(MEA)1具有由陰極催化劑層2和陰極氣體擴(kuò)散層4形成的陰極、由陽極催化劑層3和陽極氣體擴(kuò)散層5形成的陽極、以及在陰極催化劑層2和陽極催化劑層3之間配置的質(zhì)子傳導(dǎo)性的電解質(zhì)膜6。陰極催化劑層2被層壓在陰極氣體擴(kuò)散層4上，且陽極催化劑層3被層壓在陽極氣體擴(kuò)散層5上。陰極氣體擴(kuò)散層4起到向陰極催化劑層2均一供給氧化劑的作用，也兼作陰極催化劑層2的集電體。另一方面，陽極氣體擴(kuò)散層5起到向陽極催化劑層3均一供給燃料的作用，同時也兼作陽極催化劑層3的集電體。陰極導(dǎo)電層7a和陽極導(dǎo)電層7b分別與陰極氣體擴(kuò)散層4和陽極氣體擴(kuò)散層5相接。陰極導(dǎo)電層7a和陽極導(dǎo)電層7b例如可以分別使用由金等金屬材料形成的多孔質(zhì)層(例如網(wǎng))。矩形框狀的陰極密封材8a位于陰極導(dǎo)電層7a與質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜6之間，同時包圍陰極催化劑層和陰極氣體擴(kuò)散層4的周圍。另一方面，矩形框狀的陽極密封材8b位于陽極導(dǎo)電層7b與質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜6之間，同時包圍陽極催化劑層3和陽極氣體擴(kuò)散層5的周圍。陰極密封材8a以及陽極密封材8b為防止從膜電極接合體1的燃料的泄露和氧化劑的泄露用的0型密封圈。在膜電極接合體1的下方配置有液體燃料罐9。在液體燃料罐9內(nèi)收置有液體甲醇或者甲醇水溶液。在液體燃料罐9的開口端配置例如氣液分離膜10以覆蓋液體燃料罐9的開口部來作為燃料氣化層10。在氣液分離膜10與陽極導(dǎo)電層7b之間配置樹脂制的框11。框11包圍的空間起到暫時收置擴(kuò)散過氣液分離膜10而來的氣化燃料的氣化燃料收容室12(所謂的蒸氣集存處)的作用。通過該氣化燃料收容室12以及氣液分離膜10的抑制透過甲醇量的效果，可以避免將大量的氣化燃料一次性供給至陽極催化劑層3，可以抑制出現(xiàn)甲醇滲透。另外，框ll是矩形框，由例如PET這類熱塑性聚酯樹脂形成。另一方面，在層壓于膜電極接合體1的上部的陰極導(dǎo)電層7a上層壓有保濕板13。將表面層15層壓在保濕板13面，在該表面層15形成多個用于通入作為氧化劑的空氣的空氣導(dǎo)入口14。表面層15由于還起到對包括膜電極接合體1的堆棧(stack)加壓提高其密著性的作用，因此由例如SUS304這類金屬形成。保濕板13抑制在陰極催化劑層2生成的水的蒸散，同時由于將氧化劑均一導(dǎo)入至陰極氣體擴(kuò)散層4，因而還起到促進(jìn)將氧化劑均一擴(kuò)散至陰極催化劑層2的輔助擴(kuò)散層的作用。按照上述結(jié)構(gòu)的直接甲醇型燃料電池，液體燃料罐9內(nèi)的液體燃料(例如甲醇水溶液)氣化，氣化的甲醇和水?dāng)U散過氣液分離膜10，暫時被收置在氣化燃料收容室12中，并從這里緩緩擴(kuò)散過陽極氣體擴(kuò)散層5供給至陽極催化劑層3，發(fā)生以下反應(yīng)式(1)所示的甲醇的內(nèi)部重整反應(yīng)。CH30H+H20—C02+6H++6e—(1)另外，使用純甲醇作為液體燃料時，沒有來自燃料氣化層的水的供給，因此由混入在陰極催化劑層2的甲醇的氧化反應(yīng)而生成的水、質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜6中的水分等與甲醇反應(yīng)發(fā)生上述(1)式所述的內(nèi)部重整反應(yīng)，或者通過不基于上述(1)式的不使用水的反應(yīng)機(jī)理發(fā)生內(nèi)部重整反應(yīng)。由這些內(nèi)部重整反應(yīng)生成的質(zhì)子(H+)擴(kuò)散過質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜6到達(dá)陰極催化劑層3。另一方面，從表面層15的空氣導(dǎo)入口14通入的空氣擴(kuò)散過保濕板13和陰極氣體擴(kuò)散層4，被供給至陰極催化劑層2。在陰極催化劑層2中，通過下述(2)式所示的反應(yīng)生成水，即發(fā)生放電反應(yīng)。(3/2)02+6H++6e——3H20(2)如果進(jìn)行發(fā)電反應(yīng)，經(jīng)上述(2)式的反應(yīng)等在陰極催化劑層2中生成水。陰極催化劑層2和陽極催化劑層3的合計(jì)厚度L與質(zhì)子傳導(dǎo)性膜6的厚度L。之比(L:L。)大于l:l、且為5:1以下，因此可以使每單位容積的水的生成量增加。生成的水?dāng)U散到陰極氣體擴(kuò)散層4內(nèi)到達(dá)保濕板13，保濕板13防止其蒸散。藉此，通過使用規(guī)定的厚度比和保濕板，可以使陰極催化劑層2中的水分貯藏量增加。另外，由于液體燃料的甲醇濃度超過50%、且在100摩爾％以下，可以減少從燃料氣化層供給至陽極催化劑層的水分量。結(jié)果，隨著放電反應(yīng)的進(jìn)行，會出現(xiàn)陰極催化劑層2的水分保持量多于陽極催化劑層3的水分保持量的狀態(tài)，因此通過滲透壓現(xiàn)象，促進(jìn)陰極催化劑層2生成的水透過質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜6移動至陰極催化劑層3的反應(yīng)。這樣，與僅依賴燃料氣化層的情況相比，供給至陽極催化劑層的水的供給速度可以有所提高，可以促進(jìn)上述(1)式所述的甲醇的內(nèi)部重整反應(yīng)。藉此，可以提高輸出功率密度，同時可以長時間維持該高輸出功率密度。本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，只要液體燃料的甲醇濃度大于50摩爾％、且在100摩爾％以下，并且陰極催化劑層2和陽極催化劑層3的合計(jì)厚度L與質(zhì)子傳導(dǎo)性膜6的厚度L。之比(L:L。)大于l:l、且為5:1以下，就沒有特別的限定。例如也可以是陰極氣體擴(kuò)散層與表面層之間沒有配置保濕板的結(jié)構(gòu)。以下，參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。(實(shí)施例1)〈陽極的制造〉向負(fù)載有陽極用催化劑(Pt:Ru=l:1)的炭黑中添加全氟化碳磺酸溶液、水和甲氧基丙醇，使上述負(fù)載有催化劑的炭黑分散調(diào)制糊料。將所得的糊料涂布在作為陽極氣體擴(kuò)散層的多孔質(zhì)碳紙上，這樣得到厚度160wm(不包括碳紙的厚度)的陽極催化劑層?！搓帢O的制造〉向負(fù)載有陰極用催化劑(PO的炭黑中添加全氟化碳磺酸溶液、水和甲氧基丙醇，使負(fù)載有上述催化劑的炭黑分散制得糊料。將所得糊料涂布在作為陰極氣體擴(kuò)散層的多孔質(zhì)碳紙上，得到厚度140wm(不包括碳紙的厚度)的陰極催化劑層。<電池的組裝>在陽極催化劑層與陰極催化劑層之間，配置作為質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜的厚度50wra、含水量為1020重量X的全氟化碳磺酸膜(nafion膜、于'二求V公司制)，向它們實(shí)施熱壓，得到膜電極接合體(MEA)。由如此所得的MEA的截面照片測量各層的厚度。除去碳紙的陽極催化劑層的厚度為100;im、除去碳紙的陰極催化劑層的厚度為80^m，質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜的厚度為48^m。陰極催化劑層和陽極催化劑層的合計(jì)厚度L與質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜的厚度L。之比，即合計(jì)厚度L相對于質(zhì)子傳導(dǎo)性電解質(zhì)膜的厚度L。的厚度比(L:L。)，以及陽極催化劑層的厚度L與陰極催化劑層的厚度U之比，即陽極催化劑層的厚度L相對于陰極催化劑層的厚度L2的厚度比(L1:L2)示于下表l。準(zhǔn)備厚度為500wm、透氣度為2秒/100cm乂JISP-8117)、透濕度為4000g/m224h(JISL-1099A-l法)的聚乙烯制多孔質(zhì)膜作為保濕板。框11為PET制，厚度為25wm。另外，準(zhǔn)備厚度200z/m的有機(jī)硅橡膠片作為氣液分離膜。使用所得的膜電極接合體1、保濕板13、框11、氣液分離膜10，組成具有如上述圖l所示結(jié)構(gòu)的內(nèi)部氣化型的直接甲醇型燃料電池。此時，在燃料罐中收置純度99.9重量X的純甲醇2mL。(實(shí)施例25以及比較例1，2)除了由所得的MEA的截面照片測得的各層的厚度、厚度比(L:L。)以及厚度比(L1:L2)如下表1所述之外，與上述實(shí)施例1說明的同樣操作組裝內(nèi)部氣化型的直接甲醇型燃料電池。另外，通過調(diào)整向碳紙涂布的厚度以及全氟化碳磺酸膜在加壓前的厚度，使各層的厚度設(shè)定成如下述表1所示。(比較例3)在燃料罐中收置10重量％的甲醇水溶液代替純甲醇，同時沒有在陰極擴(kuò)散層與表面層之間配置保濕板，除此之外，與上述實(shí)施例l說明的同樣操作，組裝內(nèi)部氣化型的直接甲醇型燃料電池。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>對于所得的實(shí)施例15以及比較例13的燃料電池，測定電流-電壓曲線(I-V曲線)。另外，在室溫下于一定的負(fù)荷下進(jìn)行發(fā)電，測定此時的電池輸出的經(jīng)時變化。橫軸為發(fā)電時間、縱軸為輸出功率密度。關(guān)于輸出功率密度用以實(shí)施例1的最高輸出功率密度為100時的相對輸出功率密度來表示。由圖2和圖3可知，催化劑的合計(jì)厚度L與質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度L。之比(L:L。)大于l:l、且在5:1以下的實(shí)施例15的燃料電池，與厚度比L:L。不在上述范圍的比較例1、2的燃料電池以及甲醇濃度在50摩爾％以下的比較例3的燃料電池相比較，使負(fù)荷電流增大時的電壓下降小，且輸出功率密度的經(jīng)時穩(wěn)定性優(yōu)良。實(shí)施例15中，陽極催化劑層的厚度Li與陰極催化劑層的厚度L2之比(L"U)在1:12:1范圍的實(shí)施例14的燃料電池與陽極催化劑層的厚度L,較陰極催化劑層的厚度U薄的實(shí)施例5的燃料電池相比，可以得到高電壓，另外輸出功率密度的經(jīng)時穩(wěn)定性優(yōu)良。(實(shí)施例67)由所得的MEA的截面照片所測量的各層的厚度、厚度比(L:L。)以及厚度比(L1:L2)如上述表l所述之外，與上述實(shí)施例l說明的同樣操作，組裝內(nèi)部氣化型的直接甲醇型燃料電池。另外，通過調(diào)整涂布在碳紙的厚度以及全氟化碳磺酸膜在加壓前的厚度，使各層的厚度設(shè)定成如上述表1所示。(比較例4)在燃料罐中收置濃度為20重量％的甲醇水溶液代替純甲醇，同時沒有在陰極擴(kuò)散層與表面層之間設(shè)置保濕板，除此之外，與上述的實(shí)施例1說明的同樣組裝內(nèi)部氣化型的直接甲醇型燃料電池。對于所得的實(shí)施例67以及比較例4的燃料電池測定電流-電壓曲線(I-V曲線)。結(jié)果如圖4所示。另外，在室溫下于一定的負(fù)荷下進(jìn)行發(fā)電，測定此時的電池輸出的經(jīng)時變化。將其結(jié)果示于圖5。圖5的橫軸為發(fā)電時間、縱軸為輸出功率密度。輸出功率密度用以實(shí)施例1的最高輸出功率密度為100時的相對輸出功率密度來表示。將上述實(shí)施例15和比較例13的結(jié)果匯總在圖4和圖5中。由圖4和圖5可知，催化劑層的合計(jì)厚度L相對于質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度L。之比(L:L。)大于l:l、且在5:1以下的實(shí)施例67的燃料電池使電流密度增加時的電壓下降較比較例14緩和，另外，輸出功率密度的經(jīng)時穩(wěn)定性較比較例14優(yōu)良。液體燃料的甲醇濃度低于50摩爾以下時，即使厚度比(L:L。)大于l:l、且在5:1以下，如比較例3、4所示使電流密度增大時的電壓下降幅度也較實(shí)施例17大。另外，比較例3、4的燃料電池的初始的輸出功率密度較實(shí)施例17低。在實(shí)施例17中，厚度比(L:L。)在2:1以上、5:1以下的實(shí)施例16的燃料電池與厚度比(L:L。)為1.5:1的實(shí)施例7的燃料電池相比，使電流密度增大時的電壓下降幅度更小，另外，輸出功率密度的經(jīng)時穩(wěn)定性優(yōu)良。另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在實(shí)施階段在不超出其精神的范圍下可以變化構(gòu)成要素進(jìn)行具體化。另外，通過將上述實(shí)施方式公開的多個構(gòu)成要素適當(dāng)結(jié)合，可以形成各種發(fā)明。例如，也可以從實(shí)施方式所示的全部構(gòu)成要素刪去若干構(gòu)成要素。另外，也可以使不同的實(shí)施方式中的構(gòu)成要素適當(dāng)組合。權(quán)利要求1.燃料電池，它是使用甲醇濃度高于50摩爾％、且在100摩爾％以下的液體燃料的燃料電池，其特征在于，具有陰極催化劑層、被供給上述液體燃料的氣化成分的陽極催化劑層、設(shè)置于上述陰極催化劑層和上述陽極催化劑層之間的質(zhì)子傳導(dǎo)性膜，當(dāng)上述陰極催化劑層和上述陽極催化劑層的合計(jì)厚度為L、上述質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度為L0時，厚度L相對于厚度L0之比(L∶L0)大于1∶1、且為5∶1以下。2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，上述厚度L相對于厚度L。之比(L:L。)為2:1以上、5:1以下。3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，上述厚度L相對于厚度L。之比(L:L。)為2:1以上、4:1以下。4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，當(dāng)上述陽極催化劑層的厚度為L、上述陰極催化劑層的厚度為L2時，厚度L相對于厚度L2之比(L1:U)在l:l2:1的范圍內(nèi)。5.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，上述厚度L相對于厚度L2之比(L1:L2)在1:11.5:1的范圍內(nèi)。6.如權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，上述質(zhì)子傳導(dǎo)性膜含有全氟磺酸系聚合物。7.如權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，上述質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度為100wm以下。8.如權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，上述質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度為10100^m。9.如權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其特征在于，上述質(zhì)子傳導(dǎo)性膜的厚度為1080wm。全文摘要燃料電池，它是使用甲醇濃度高于50摩爾％、且在100摩爾％以下的液體燃料的燃料電池，其中，具有陰極催化劑層(2)、被供給液體燃料的氣化成分的陽極催化劑層(3)以及設(shè)置于上述陰極催化劑層(2)和上述陽極催化劑層(3)之間的質(zhì)子傳導(dǎo)性膜(6)，當(dāng)上述陰極催化劑層(2)和上述陽極催化劑層(3)的合計(jì)厚度為L、上述質(zhì)子傳導(dǎo)性膜(6)的厚度為L₀時，厚度L相對于厚度L₀之比(L∶L₀)大于1∶1、且為5∶1以下。文檔編號H01M8/02GK101151754SQ20068001011公開日2008年3月26日申請日期2006年3月31日優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日發(fā)明者佐藤麻子,小野寺真一,工藤雅一,市川勝美,根岸信保,菅博史申請人:株式會社東芝