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CN1592980A - 燃料电池 - Google Patents

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CN1592980A
CN1592980A CNA03801548XA CN03801548A CN1592980A CN 1592980 A CN1592980 A CN 1592980A CN A03801548X A CNA03801548X A CN A03801548XA CN 03801548 A CN03801548 A CN 03801548A CN 1592980 A CN1592980 A CN 1592980A
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metal
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田中青井
冈田行广
涉谷聪
北条伸彦
神原辉寿
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

根据本发明的燃料电池，其构成燃料供给侧的电极的催化剂反应层由含有催化剂、导电性物质、氢离子传导性电解质物质、及一氧化碳氧化剂而构成。作为一氧化碳氧化剂，可以使用例如过渡金属的氧化物、氯化物、及氢氧化物，或者，可以使用配位体含水的金属络合物。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种燃料电池。特别是，本发明涉及一种高分子电解质型燃料电池，所述高分子电解质型燃料电池直接使用含有甲醇、乙醇、二甲基醚等的有机化合物的液体燃料，同时，使用空气和氧作为氧化剂。更具体地，本发明涉及一种上述燃料电池的燃料供给侧的电极。
背景技术
在高分子电解质型燃料电池中，将氢等可生成质子的燃料供给至燃料极，同时，将空气等含有氧的氧化剂供给至空气极，使该燃料和该氧化剂进行电化学反应，由此发出电力。这种燃料电池可在由选择性地输送氢离子的高分子电解膜的一个面上形成燃料供给侧的电极的同时，在所述高分子电解膜的另一个面上形成氧化剂一极侧的电极。在形成电极时，首先，在高分子电解质膜的二面上形成混合载持有金属催化剂的导电性碳粒或在金属催化剂单体上混合有氢离子传导性高分子电解质而成的催化剂反应层。其次，在所述催化剂反应层外面形成例如，由导电性碳纸等、可通过燃料、且同时具有电子导电性的材料等的扩散层。合并如此形成于高分子电解质膜表面上的催化剂反应层和扩散层，称为电极。又，在燃料电池中，为使供给至上述电极的燃料不泄漏至外，并和氧化剂互相混合，在所述电极周围，夹持高分子电解质膜燃料配置有气密材料及气密垫板等。所述气密材料及气密垫板与电极及高分子电解质膜形成一体化，如此一体化形成的产品称为电极电解质膜接合体(以下，称为MEA)。
通常，高分子电解质型燃料电池的催化剂反应层系将载持有铂系贵金属催化剂的导电性碳粒细微粉末和氢离子传导性高分子电解质的混合物薄薄成形而形成。现在，作为氢离子传导性高分子电解质通常是使用全氟碳磺酸。作为催化剂反应层的形成方法有多种，例如是将载持有催化剂的导电性碳粒细微粉末和使氢离子导电性高分子电解质溶解于如乙醇等的醇类溶剂中而得到的高分子电解质溶液混合，对此混合液添加如异丙醇和丁醇等具有较高沸点的有机溶剂，使之油墨化，再将所述油墨由筛网印刷法及喷涂涂布法、刀刮法及辊涂法等涂布于高分子电解质膜上。
直接使用甲醇等有机燃料作为燃料的燃料电池在发电时，伴随所述有机燃料的氧化必定发生CO2，这不同于使用氢为燃料的场合。这里，有机燃料的氧化反应的反应效率低于氢的氧化反应效率，因此，在燃料供给侧电极的催化剂反应层上，有机燃料并未被氧化至CO2，而是会生成如CO、COH、HCHO、HCOOH等的中间产物(以下，将这类中间产物总称为CO型化合物)。而如上所述生成CO型化合物，则会发生下述问题。即，在构成电极的催化剂反应层，如前所述，是经常使用铂系金属作为催化剂，这其中铂是一种理想的催化剂，但由于铂为第10族过渡金属，因此，一旦存在CO型化合物，则在不存在电子的铂的d轨道和CO的π轨道之间产生反向供给键。由于该键非常强固，CO化合物一旦配位于铂上则很难除去。这样的CO型化合物的吸附结果，使催化剂中毒后的电极面积减小，导致燃料电池的电压下降。又，在生成CO型化合物的氧化反应中，由于在2电子氧化反应、4电子氧化反应的中途阶段有机燃料的氧化反应停止，因此，降低了有机燃料的氧化反应效率低下。由此导致燃料电池的发电力低下。
因此，为防止这些CO型化合物引起的催化剂中毒，最一般的做法是，使用以铂和钌Pt∶Ru＝1∶1的比例混合的合金化催化剂的方法。可以认为，根据这些方法，可以藉由配位于钌上的OH2的种类，使上述结合于铂上的CO型化合物被氧化，催化剂再生。另外，除钌之外，也有人提出了使锡、钼、或钨和铂作成合金的方法(参阅非专利文献1)，及使稀土类元素(例如，参阅专利文献1、专利文献2)和铂作成合金的方法等。
(非专利文献1)M.Gotz and H.Wendt，″Binary and Ternary Anode CatalystFormulations including the Elements  W，Sn and Mo for PEMFCs operated onReformate Gas″，[Elet rochim.Acta，Vol.43，No.24，pp，.3637-3644，1988]
(专利文献1)日本特开平10-162839号公报
(专利文献2)日本特开平10-255831号公报
如上所述，作为缓和催化剂中毒的方法，可以使用由铂-钌合金及铂和由其它贵金属元素的合金构成的催化剂，由此，可以设法提高甲醇的氧化特性。然而，根据该方法要充分防止中毒却是困难的，由该方法提高有机燃料的氧化特性的效果并不完全可以满足要求的。又，在使用有机燃料的燃料电池中，由于燃料的氧化反应，在燃料供给一侧必然生成CO2，如果所生成的CO2气体不能迅速排出于电极外部，则位于催化剂上及电极内部的燃料的通道为该CO2气体所被覆，或者，供给至燃料电池的燃料及氧化剂中混入CO2气体。由此导致催化剂的反应面积低下及燃料的扩散性低下，从而，使电池电压降低。
另一方面，在使用氢的燃料电池中，例如，藉由在燃料电池系统的氢发生装置生成、并供给至该电池的氢气体中所含有的CO气体，会在催化剂和CO之间生成所述结合，由此，使催化剂被CO毒化。另外，即使CO被氧化至CO2时，如果不能快速排出CO2气体，则也会发生上述问题。
发明内容
本发明提供一种燃料电池，所述燃料电池在将吸附于构成电极的催化剂反应层上的CO型化合物有效地氧化至CO2的同时，可有效地将所生成的CO2从催化剂反应层排出，由此，有效地进行氧化反应，良好地进行发电。
为达到上述目的，本发明的燃料电池系这样一种燃料电池：在氢离子传导性电解质膜一侧表面上设置有第一电极，同时，在其另一侧面上设置有第二电极，上述第一及第二电极具有催化剂反应部，在所述燃料供应至上述第一电极的同时，氧化剂供给至上述第二电极，藉由上述燃料的氧化反应进行发电。其特征在于，在上述燃料电池中，至少上述的第一电极的上述催化剂反应部具有：参与上述燃料氧化反应的催化剂，构成由上述燃料氧化反应生成的电子的通道的导电性物质，构成由上述燃料氧化反应生成的氢离子的通道的氢离子传导性电解质物质，对于上述燃料氧化反应生成的一氧化碳型化合物进行氧化的一氧化碳氧化剂。
根据上述结构，由于供给有燃料的第一电极的催化剂反应部含有一氧化碳氧化剂，因此，可将生成于该催化剂反应部的燃料的氧化反应、毒化催化剂的一氧化碳化合物，由一氧化碳氧化剂氧化至二氧化碳。由此，可以防止催化剂中毒，提高氧化反应的效率。为此，可试图使用具有上述第一电极的燃料电池，提高放电性能。
上述催化剂可以是含有至少一种选自铂、钌、钯、镍、铑、钴、铱、饿、铁等的金属元素而构成的金属催化剂。例如，上述催化剂可以是金属单体，金属化合物或合金。或者，
根据上述结构，供给的燃料在催化剂作用下被氧化，由该氧化反应进行发电。
上述导电性物质可由碳黑、碳粒、金属微粒、或导电性高分子等而构成。
根据上述结构，在燃料氧化反应中生成的电子的传导性良好，反应效率可以提高，可以实现良好的放电。
上述氢离子传导性电解质物质既可以是高分子电解质物质，也可以是主链上含有氟碳的高分子电解质物质。
根据上述结构，在燃料氧化反应中生成的氢离子的传导性良好，反应效率可以提高，可以实现良好的发电。
上述一氧化碳氧化剂也可含有金属氧化物、金属氯化物或金属氢氧化物等的金属化合物，及，含有具有水合水的这些金属化合物。或者，也可含有有机物或配位基(体)含有水的金属络合物。
根据上述结构，由于可使吸附于催化剂的一氧化碳型化合物氧化至二氧化碳，使其从催化剂脱离，由此，可防止催化剂的中毒。
上述金属氧化物既可以是部分晶质，也可以是完全晶质。
根据上述结构，可以在有效地将吸附于催化剂上的一氧化碳型化合物进行氧化的同时，也可以将由该氧化生成的二氧化碳从催化剂反应部快速排出。
上述一氧化碳氧化剂既可以是形成在所述导电性物质上，也可以是形成在所述催化剂上，或者，与所述催化剂形成混合物。
上述一氧化碳氧化剂的粒径较好的是在上述催化剂的1倍以上、100倍以下。
根据上述结构，可以在有效地将吸附于催化剂上的一氧化碳型化合物进行氧化的同时，也可以将由该氧化生成的二氧化碳从催化剂反应部快速排出。由此，可提高燃料电池的发电性能。
如将上述氢离子传导性电解质物质的重量作为F(g)，将上述导电性物质的重量作为C(g)，则较好的是，F/C在0.01以上、2.0以下。
根据上述结构，可以在有效地进行使用催化剂的燃料的氧化反应的同时，也可实现催化剂反应部上的良好的燃料及二氧化碳等的扩散。由此，可提高燃料电池的放电性能。
如将上述一氧化碳氧化剂的重量作为M(g)，将上述导电性物质的重量作为C(g)，则较好的是，M/C在0.01以上、0.5以下。
根据上述结构，可以在有效地将吸附于催化剂反应部上的电子的催化剂上的一氧化碳型化合物进行氧化的同时，也可在催化剂反应部实现电子、氢离子、燃料的移动。由此，可提高燃料电池的发电性能。
上述燃料可以是有机化合物，例如，可以是甲醇、乙醇、乙二醇、二甲基醚或二甲氧基甲烷，或者，是含有这些有机化合物的二种以上的混合物。
根据上述结构，由于可以将有机化合物作为燃料直接供给，因此，无须用于生成供给至燃料电池的氢的氢生成装置等，从而，可以谋求燃料电池系统的小型化、成本的降低等。这里，在直接供给有机化合物作为燃料时，由于可在燃料极侧生成一氧化碳型化合物，所以，可以有效地获得本发明的效果。
参照下述附图，根据下述合适实施形态的详细说明，可以明白本发明的上述目的、其它目的、特征及优点。
附图说明
图1所示为本发明的实施形态的燃料电池结构的立体图，这里，是就单电池(电池单元，cell unit)作了显示。
图2所示为用于说明图1的电极电解质膜接合体(MEA)结构的说明图，(a)为平面示意图，(b)为模式剖视图。
图3所示为本发明的实施形态的燃料电池结构的模式剖视图，这里，显示了层迭图1所示的单电池而构成的电池组件结构。
图4所示为实施例1中的燃料电池的放电特性的特性图。
图5所示为实施例2中的燃料电池的放电特性的特性表。
图6所示为实施例2中的燃料电池的放电特性的特性图。
图7所示为实施例3中的燃料电池的放电特性的特性表。
图8所示为实施例3中的燃料电池的放电特性的特性图。
图9所示为实施例4中的燃料电池的放电特性的特性表。
图10所示为实施例4中的燃料电池的放电特性的特性图。
图11所示为实施例5-8中的燃料电池的放电特性的特性表。
图12所示为实施例5-8中的燃料电池的放电特性的特性图。
具体实施方式
以下，参照附图，就本发明的实施形态作一说明。
图1所示为本发明的实施形态的燃料电池结构的模式立体图，这里，显示单电池(cell unit)。又，图2所示为用于图1的电极电解质膜接合体(MEA)结构的模式说明图，(a)为平面示意图，(b)为模式剖视图。又，图3所示为层迭多个图1所示的电池单元而构成的燃料电池结构(以下，简称“电池组件”)的模式剖视图。
如图1及图2(a)、(b)所示，在本实施形态的固体高分子型燃料电池的单电池中，夹持氢离子传导性高分子电解质膜11，在该膜11的二面配置一对电极12A、12B，形成MEA1。在MEA1的外周，接合有气密垫板2，一对隔离板3A、3B夹持该气密垫板2设置。又，图中虽然省略，但在电池单元10的二端部，配置有集电板和，由电气绝缘材料组成的绝缘板，其整体由端板和连接杆固定，形成电池单元10。在气密垫板2及隔离板3A、3B上形成有用于流通燃料及氧化剂的歧管孔24，和流通冷却水的歧管孔23。又，隔离板3A上藉由在其内侧面(与MEA1对向的面)上设置沟槽，形成燃料通道26，又，隔离板3B上藉由在其内侧面(与MEA1对向的面)上设置沟槽，形成氧化剂通道27。图中未示，但隔离板3A的歧管孔24与设置于外部的燃料供给用管道连接，介由歧管孔24进行对燃料通道26的燃料供给。又，隔离板3B的歧管孔24与设置于外部的氧化剂供给用管道连接，介由歧管孔24进行对氧化剂通道27的燃料供给。另外，如图3所示，作为其二面上形成有冷却水通道28的沟槽的冷却板15配置于一对电池单元10之间，形成构成电池组件构成单元40，该电池组件构成单元40作多层层迭，形成燃料电池组件200。
如图2所示，构成MEA1的氢离子导电性高分子电解质膜11由可将氢离子111有选择地从燃料供给一侧输送至氧化剂供给一侧的离子交换膜构成。在该高分子电解质膜11的一侧表面上除去边缘部的部分上，形成燃料供给侧的电极(以下，称为“燃料极”)12A，在该高分子电解质膜11的另一侧表面上的除去边缘部的部分上，形成氧化剂供给侧的电极(以下，称为“氧化剂极”)12B。燃料极12A和氧化剂极12B，分别由催化剂反应层52A、52B及扩散层51A、51B构成。所述催化剂反应层52A、52B形成于上述高分子电解质膜11的表面上的同时，在该催化剂反应层52A、52B的外面形成扩散层51A、51B。如下所述，在燃料电池工作时，有机燃料供给至燃料极12A，氧化剂气体供给至氧化剂极12B。为此，受到CO型化合物和CO2气体生成影响的主要是燃料极12A。因此，以下就燃料极12A的结构作一说明。又，氧化剂极12B的结构可以如同燃料极12A，或者，不同于燃料极12A，而是采用如同以往的氧化剂极结构。这里，氧化剂极12B具有如同燃料极12A的结构，但与燃料极12A不同的是，催化剂反应层5 2B不含有一氧化碳氧化剂104。
构成燃料极12A的催化剂反应层52A由含有催化剂101、导电性物质102、氢离子传导性电解质物质(图中未示)、和一氧化碳氧化剂104而构成。且，催化剂反应层52A上形成有作为所供给的有机燃料及生成的CO2气体的通道的细孔103A。以下，就构成催化剂反应层52A的各个要素作一说明。又，图2(b)为用于说明催化剂反应层52A的模式说明图，其中各构成要素的形状、大小及配置的状态、含有比率等并不受此限制。
催化剂101为含有铂、钌、钯、镍、铑、钴、铱、锇、铁等的金属元素而构成的金属催化剂。例如，作为催化剂101，可以使用含有上述金属元素之一种而构成的金属单体或金属化合物。或者，也可使用含有多种上述金属元素而构成的合金。含有多种金属元素的状态既可以是混合物，也可以是固溶物，又，既可以是全部合金化，也可以是部分合金化。特别是，作为催化剂101，较好的是使用混合铂和钌合金化的合金。由此，可以抑制CO型化合物在催化剂101的吸附，防止催化剂的中毒。
导电性物质102为用于载持上述催化剂101的物质，例如，上述导电性物质可以含有碳黑、碳粒、金属微粒、导电性高分子等而构成。
氢离子传导性电解质物质由高分子电解质物质构成，特别理想的是，由主链上含有氟碳的高分子电解质物质构成。例如，可以使用全氟导电性碳粒磺酸等。
一氧化碳氧化剂104也可由含有金属氧化物、金属氯化物或金属氢氧化物等的金属化合物，及，含有具有水合水的这些金属化合物构成。或者，由含有有机物或配位基(体)含有水的金属络合物而构成。以下，举具体例进行说明。
作为金属氧化物，可以使用过渡金属氧化物，较好的是可以使用从3族至14族的过渡金属氧化物。更详细地，可以使用锰、铜、钴、镍、铬、锗、钒、锡、银、铁、钨的金属氧化物，具体地，例如，可以使用MnO2、CuO、Co3O4、NiO、Cr2O3、GeO2、V2O5、SnO2、AgO、Fe2O3等的金属氧化物，或也可使用含有多种该些化合物的复合氧化物。这里，这些金属氧化物较好的是至少一部分为晶质。金属氧化物的全部为非晶质时，由于与CO型化合物的氧化关联的水强力吸附于金属氧化物表面，因此，要将CO型化合物氧化为CO2化合物，必须使该水移动至CO型化合物。然而，由于吸附力过大，无法将所述的水利用于氧化。为此，CO型氧化物的氧化能降低。又，如金属氧化物的全部为非晶质时，由于表面湿润性增大，无法将CO型化合物氧化时生成的CO2气体从催化剂反应层迅速排出。由此，使得发生前述问题的可能性增大。从这一点来说，藉由将金属氧化物的一部分，更好的是，将金属氧化物的全部作成晶质，可以提高CO型化合物的氧化及CO2气体的排出效率。
作为金属氯化物，可以使用例如，过渡金属的氯化物。特别是，可以使用钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、铬、锌、钼、钌、银、钨、铱等的金属氯化物，具体地，例如，可以使用TiCl4、VCl4、CrCl3、MnCl2、FeCl2、CoCl2、NiCl2、CuCl2、ZnCl2、ZrCl4、NbCl5、MoCl5、RuCl3、AgCl、WCl5、IrCl3等的金属氯化物，或也可使用含有多种该些化合物的复合氯化物。
作为金属的氢氧化物，可以使用例如，过渡金属的氢氧化物。特别是可以使用第12、13、14族的过渡金属氢氧化物或者也可使用含有多种这些化合物的复合氢氧化物。
作为配位(基)体上含有水的金属络合物，可以使用RuCp*(OH2)3及IrCp*(OH2)3等。又，Cp*表示戊甲基环戊基二基配位体。
一氧化碳氧化剂104可以存在于载持催化剂101的导电性物质102上，也可以存在于催化剂101上，或者，以和催化剂101形成混合物的状态存在。如此的一氧化碳氧化剂104在形成催化剂反应层52A的工序中，可以和催化剂101及导电性物质102作干式混合，或者作湿式混合。再有，一氧化碳氧化剂104的结构也可以是由涂布、喷雾、沉积、电镀、化学镀、溅射、真空蒸镀等的方法与催化剂101及导电性物质102一体化。
一氧化碳氧化剂104因对被氧化物的氧化力大，因此，可以氧化燃料极12A的催化剂101上吸附的CO型化合物，并促进该混合化合物对催化剂101的脱离。例如，在使用由MnO2、CuO、Co3O4、NiO、Cr2O3、GeO2、V2O5、SnO2、AgO、Fe2O3等的金属氧化物及含有多种该些化合物的复合氧化物构成的一氧化碳氧化剂104时，这些金属氧化物的金属-氧键较弱，由此由氧离子生成的对非氧化物的氧化力大，可以防止吸附于催化剂101上的CO型化合物氧化后从催化剂101脱离。由此，可以防止因CO型化合物对燃料极12A的中毒。
这里，一氧化碳氧化剂104的粒径较好的是，为催化剂粒101的1-100倍。如果一氧化碳氧化剂104的粒径不到催化剂粒101的1倍，即，小于催化剂粒101的场合，则由于CO型化合物和一氧化碳氧化剂104的接触面积增大，可有效地进行该化合物的氧化。然而，此时，作为气体通道的催化剂反应层52A中的细孔103A被更细小的一氧化碳氧化剂粒104所阻塞。为此，气体的扩散性不充分，难于确保因CO型化合物的氧化而生成的CO2的扩散途径，难以将CO2从催化剂反应层52A排出。而且，CO2如不能快速地从催化剂反应层52A排出至外部，则向催化剂101的燃料供给速度降低。另一方面，当一氧化碳氧化剂104的粒径大于催化剂粒101的100倍时，则由于CO型化合物和一氧化碳氧化剂104的接触面积减小，难于进行CO型化合物的氧化。根据上述，为有效地进行CO型化合物的氧化，且为了迅速将该氧化生成的CO2排出，较好的是，将一氧化碳氧化剂104的粒径设定在上述范围。
又，如将催化剂反应层52A上的一氧化碳氧化剂104的重量作为M(g)，将导电性物质102的重量作为C(g)，则较好的是，M/C之比在0.01-0.5。如M/C之比小于0.01，即，一氧化碳氧化剂104的比例较小的场合，由于一氧化碳氧化剂104和催化剂101难于充分接触，使对吸附于催化剂101上的CO型化合物进行氧化的一氧化碳氧化剂104的功能减弱。另一方面，如M/C之比大于0.5，即，一氧化碳氧化剂104的比例较大的场合，则不仅有机燃料及氢离子的传导途径受阻，且由于一氧化碳氧化剂104的电子传导性比较导电性物质102为弱，所以，催化剂反应层52A的电子传导性下降，催化剂反应层52A的电阻增大。由此，导致燃料电池的输出功率降低。
又，如将催化剂反应层52A上的氢离子传导性电解质物质的重量作为F(g)，将上述导电性物质102的重量作为C(g)，则较好的是，F/C之比在0.01-2.0。在燃料电池中，在燃料极12A的催化剂反应层52A上，确保有机燃料的供给通道、氢离子的传导通道和电子的传导通道是重要的。另外，在这些通道的接口，即，成为有机燃料的供给通道的细孔103A、成为氢离子的传导通道的氢离子传导性电解质物质、和成为电子的传导通道的导电性物质102的三相接口的面积与电池的发电性能有很大关系。该三相界面面积越大，则越能提高电池的输出功率。因此，如F/C之比小于0.01，则由于氢离子传导性电解质物质和导电性物质102的界面面积减小，在电流密度大时，对发电不利。又，如F/C之比大于2.0，则由于氢离子传导性电解质物质，容易使有机燃料的供给通道及反应气体的通道阻塞，导致扩散速率受控，因此，其特别是电流密度大的范围内的输出功率低下。由此，较好的是，F/C之比在0.01-2.0的范围。藉此，可提高电池的发电性能。
燃料极12A，在含有上述各要素而构成的催化剂反应层52A上面，形成扩散层51A。扩散层51A由可使有机燃料通过的同时也具有导电性的材料，例如，由导电性碳粒纸及导电性碳纤维105形成的布等构成。燃料极12A的扩散层51A和氧化剂极12B的扩散层51B夹合氢离子传导性高分子电解质膜11而重叠，熔融接合。由此，形成电极12A和电极12B及电解质膜11一体化的MEA1。
在燃料电池工作时，通过隔离板3A的歧管孔24，从图中未示的燃料供给用管道导入有机燃料至燃料供给通道26，有机燃料供给至燃料极12A。作为有机燃料，可以使用甲醇、乙醇、乙二醇、二甲基醚或二甲基甲烷、二甲氧基乙烷等的有机化合物，或者，可以使用含有这些有机化合物的混合物等。这里使用例如甲醇作为有机燃料。另一方面，通过隔离板3B的歧管孔24，从图中未示的氧化剂供给用管道导入氧化剂至氧化剂供给通道27，氧化剂供给至氧化剂极12B。这里使用空气作为氧化剂。又，从未图示的冷却水供给管道，通过隔离板3A、3B的歧管孔24及冷却板15的冷却水通道28供给冷却水。
在燃料极12A，供给的有机燃料通过扩散层51A，到达催化剂反应层52A，在催化剂101的作用下，生成氢离子111和电子110及CO2气体。换言之，在燃料极12A，供给的有机燃料被氧化，生成CO2气体。该电子110通过连接于外部的回路112，到达氧化剂极12B。由此，使电流流动。另一方面，氢离子111在氢离子传导性高分子电解质膜11内移动，达到氧化剂极12B。在氧化剂极12B，在催化剂101的作用下，移动而来的电子110及氢离子111和自外部供给的氧反应，生成水。因此，在整个燃料电池上，进行着由有机燃料和氧生成水和CO2的反应，反应时发电。如此，在使用有机燃料的燃料电池上，其所发生的电力比较使用氢的燃料电池来在理论上要大。又，由于可直接将有机燃料供给至燃料电池，所以，此时的燃料电池系统无须氢发生装置等，可以谋求系统的小型化等。
这里，在上述燃料极12A上进行的反应中，有机燃料在一阶段并不被氧化至CO2，而是在氧化反应的中途阶段，生成作为中途阶段生成物的CO型化合物。该化合物吸附于构成燃料极12A的催化剂反应层52A的催化剂101上。这里，在本实施方式中，由于催化剂反应层52A含有一氧化碳氧化剂104作为构成成分，所以，吸附于催化剂101上的CO型化合物由一氧化碳氧化剂104而被氧化，成为CO2，从催化剂101脱离。因此，催化剂101被CO型化合物毒化的情况可以充分防止。又，在本实施方式中，由于可以在燃料极12A的催化剂反应层52A上适当确保由该反应层内的细孔103A形成的有机燃料的供给通道及CO2的排出通道、由该反应层52A的构成成分的氢离子传导性高分子电解质物质所形成的氢离子的传导通道、及由该反应层52A的构成成分的导电性物质102所形成的电子的传导通道，因此，可在这些通道中有效地进行物质的移动和氧化反应。且，可设定催化剂101、导电性物质102、氢离子传导性高分子电解质物质及一氧化碳氧化剂104的材料种类和比例，藉由适当确保一氧化碳氧化剂104和CO型化合物的接触面积，可有效地进行CO化合物的氧化。从而，根据具有上述燃料极12A的燃料电池，可以稳定、有效地进行有机燃料的氧化，有效地进行良好的发电。
另外，在上述电池中，在催化剂反应层52A中，是就催化剂101载持于导电性物质102上的情况作了说明，但也可以是不载持催化剂101的结构。此时，按适当重量比混合催化剂、氢离子传导性高分子电解质物质、及一氧化碳氧化剂，可藉此获得如同上述的效果。例如，在使用非载持的催化剂时，如将一氧化碳氧化剂的重量作为M(g)，将催化剂的重量作为P(g)，则较好的是，M/P之比在0.01-0.3。
实施例
以下，具体说明本发明的实施例。在实施例中，首先，制作如图2所示的MEA1，同时，使用该MEA1，制作如图1所示的燃料电池的单电池10。另将该燃料电池的单电池层迭10个，制得如图3所示的燃料电池组件200。使用如此制得的燃料电池组件200，在各个实施例及比较例中测定其电池电压。
在制作MEA1时，在大小为8cm见方的正方形氢离子传导性高分子电解质膜(美国杜邦公司制的“Nafion117”，以下，简称为“Nafion膜”)11的一侧面上的除去边缘部的部分上，形成燃料极12A的催化剂反应层52A，在“Nafion膜”11的另一侧面上的除去边缘部的部分上，形成氧化剂极12B的催化剂反应层52B。这里，在5cm见方的正方形形状上分别形成催化剂反应层52A、52B。然后，在各个催化剂反应层52A、52B上面，将碳布(日本碳制“GF-20-31E”)和无纺碳布(东丽公司制“TGPH060”)作为扩散层51A、51B配置，以此Nafion膜11为中心，重叠，热压法接合。又，在使用碳布的场合，加压温度为140℃，加压压力为20kgf/cm2，加压时间15分钟。又，在使用无纺碳布的场合，加压温度为150℃，加压压力为15kgf/cm2，加压时间30分钟。由此，制得由催化剂反应层52A、52B及扩散层51A、51B构成的电极(燃料极12A及氧化剂极12B)和Nafion膜11一体化的MEA1。
这里，燃料极12A的催化剂反应层52A由下述方法形成。首先，分别将作为催化剂101的平均粒径约30的铂粒和钌粒分别以25％重量载持于平均粒径为30nm的导电性碳粒102上，具体地载持于乙炔碳黑EC(乙炔碳黑国际制的“导电性碳黑EC”)上，配制得到载持催化剂的粒子A。其次，按以下各个实施例所示方法，将上述催化剂载粒A、作为氢离子传导性高分子电解质物质的全氟导电性碳粒磺酸(旭硝子公司制的“Flemion”，以下，简称为“Flemion”)及各个实施例所示的一氧化碳氧化剂混合，配制催化剂反应层原料。然后，使用该催化剂反应层原料，按各实施例所示方法，在“Nafion”膜11表面形成催化剂反应层52A。在如此形成的催化剂反应层中，催化剂载粒A中的导电性碳粒(即乙炔碳黑EC)的重量C(g)，和氢离子传导性高分子电解质物质(即，“Flemion”)  的重量F(g)之比，即，F/C设定于各个实施例所示值。又，催化剂载粒A中的导电性碳粒(即，乙炔碳黑EC)的重量C(g)，和一氧化碳氧化剂的重量M(g)之比，即，M/C设定于各个实施例所示值。
另一方面，氧化剂极12B的催化剂反应层52B由下述方法成形。首先，将作为催化剂101的平均粒径约30的铂粒以50％重量载持于乙炔碳黑EC上，配制得到载持催化剂的粒子B。其次，对上述催化剂载粒B混合Flemion，配制浆料状催化剂反应层原料，将上述催化剂反应层原料印刷于Nafion膜11表面，形成催化剂反应层52B。如此形成的催化剂反应层52B中，催化剂载粒B中的导电性碳粒(即乙炔碳黑EC)的重量C(g)，和氢离子传导性高分子电解质物质(即，“Flemion”)的重量F(g)之比，即，F/C设定于1.0。
又，在制作燃料电池单体时，在按上述方法制得的MEA1的外周部(Nafion膜11的缘部)上接合橡胶制的气密垫片2，在该气密垫片2上分别形成歧管孔23、24。然后，准备二块由其表面形成有外部尺寸为10cm×10cm、厚度为1.3mm、成为燃料通道26或氧化剂通道27、深度为0.5mm的沟槽的浸渍树脂的石墨板构成的隔离板3A、3B，设置其上形成有氧化剂通道27的隔离板3B，使其上形成的氧化剂通道27面向MEA1的一个面。同时，设置其上形成有燃料通道26的隔离板3A，使其上形成的燃料通道26面向MEA1的另一个面。然后，将夹持MEA1而重叠的一对隔离板3A、3B的二端部配置以其表面作镀金加工的不锈钢制集电板和电绝缘性的绝缘板。再使用端板和连接杆固定。此时的紧固压力作成单位隔离板面积的15kgf/cm2。如上所述，制得作为单电池的电池单元10。再者，在如上所述制得的电池单元10之间，配置其二面形成有作为冷却水通道28、深度0.5mm的沟槽的冷却板15的电池组件构成单元40，将所述电池组件构成单元40迭层5个，形成由总计10个电池单元10构成的燃料电池组件200。在电池组件200的二端部，配置表面镀金加工的不锈钢制集电板和电绝缘性的绝缘板，再使用端板和连接杆固定。此时的紧固压力作成单位隔离板面积的15kgf/cm2。
使用上述结构的燃料电池组件的各个实施例中的放电试验，按下述方法进行。即，在燃料电池组件200的燃料供给一侧，供给温度60℃、浓度为2摩尔/L的甲醇水溶液作为燃料的同时，将电池组件的温度保持在60℃，在空气利用率(Uo)为30％的条件下，将空气作为氧化剂通过60℃的鼓泡器供给至氧化剂极侧。加压，使得此时空气侧出气口压力为2个大气压。如此供给燃料及空气，使燃料电池工作进行发电，测得发电时的电压。
实施例1
在实施例1中，按如下所述方法形成燃料极12A的催化剂反应层52A，制得燃料电池1。即，在形成燃料电池1的燃料极12A的催化剂反应层52A时，混合上述催化剂载粒A和Flemion，配制催化剂浆料，再对该催化剂浆料加入作为一氧化碳氧化剂的二氧化锰，超声波分散。二氧化锰使用平均粒径为300nm的东曹株式会社制的“DennmanFMH”的粉碎物。这里，催化剂载粒A中的导电性碳粒和氢离子传导性高分子电解质物质的重量之比，即，F/C设定于1.0。又，催化剂载粒A中的导电性碳粒和二氧化锰的重量之比，即，M/C设定于0.1。将如此调制的催化剂浆料印刷于Nafion膜11表面，由此形成燃料极12A的催化剂反应层52A。此时，形成的催化剂反应层52A中的铂催化剂的量为1.84mgPt/cm2。另一方面，由前述方法形成的氧化剂极12B的催化剂反应层52B中的铂催化剂的量为1.40mgPt/cm2。
使用上述燃料电池1，调查其放电特性。其结果，测得电流密度为200mA/cm2时的燃料电池1的单个单体电池(单电池)的电压为0.374V，又，测得电流密度变化时的电压，则如图4所示。另外，这里所示的单个单体电池(单电池)的测定结果系将实际测得的燃料电池组件200的电压用单电池数除后，换算为单个单电池的结果。
另一方面，为便于比较，制得不同于燃料电池1的燃料电池，所述燃料电池虽然具有如同上述燃料电池1的结构，但不同于燃料电池1的是，在燃料极12A的催化剂反应层52A中不含有二氧化锰。即，燃料极12A的催化剂反应层52A不含有一氧化碳氧化剂的燃料电池(以下，简称为“比较用燃料电池”)。关于该比较用燃料电池，与上述燃料电池1的场合一样，进行放电性能调查。其结果，测得电流密度为200mA/cm2时的燃料电池1的单个单体电池(单电池)的电压为0.201V，又，测得电流密度变化时的电压，则如图4所示。
由以上结果可以明白，燃料极12A的催化剂反应层52A因含有二氧化锰作为一氧化碳氧化剂，因此，可以藉此提高燃料电池的电压。
实施例2
在实施例2中，分别制得燃料极12A的催化剂反应层52A中F/C之比不同的燃料电池2-7。且，调查这些燃料电池的放电特性，调查F/C之比与电池电压的关系。在制得燃料电池2-7时，作为氢离子传导性高分子电解质物质的Flemion重量F，和催化剂载粒A中的导电性碳粒的乙炔碳黑EC的重量C之比，即，F/C成为如图5所示各值调节催化剂浆料。除此之外，以如同实施例1的制作燃料电池1的方法，制得燃料电池2-7。又，燃料电池2-7的电压由与实施例1相同的方法测定。
图5所示为电流密度为200mA/cm2时的燃料电池2-7的单个单体电池(单电池)的电压的测定结果。又，图6所示为在各个燃料电池2-7中电流密度变化时电压的测定结果。由以上结果可以明白，F/C之比较好的是在0.01-2的范围。可以认为，这是由于F/C在所述范围，则在燃料极12A的1催化剂反应层52A中，燃料通道、氢离子传导通道及电子传导通道的三相界面的总面积增大，氧化反应效率提高，使发电电压也提高的缘故。
实施例3
在实施例3中，分别制得燃料极12A的催化剂反应层52A中M/C之比不同的燃料电池8-12。且，调查这些燃料电池的放电特性，调查M/C之比与电池电压的关系。在制得燃料电池8-12时，作为一氧化碳氧化剂的二氧化锰的重量M，和催化剂载粒中的导电性碳粒的乙炔碳黑EC的重量C之比，即，M/C成为如图7所示各值，调节催化剂浆料。除此之外，其它如同实施例1的制作燃料电池1的方法，F/C为0.1，制得燃料电池8-12。又，燃料电池8-12的电压由与实施例1相同的方法测定。
图7所示为电流密度为200mA/cm2时的燃料电池8-12的单个单体电池(单电池)的电压的测定结果。又，图8所示为在各个燃料电池8-12中电流密度变化时电压的测定结果。由以上结果，可以明白，较好的是，M/C之比在0.01-5的范围。可以认为，这是由于M/C在所述范围，则在燃料极12A的催化剂反应层52A中，可以同时防止催化剂的反应性能低下及电子导电性的低下，由此，提高发电电压的缘故。
实施例4
在实施例4中，分别制得形成有含有不同的一氧化碳氧化剂的催化剂反应层52A的燃料电池13-15。调查这些各燃料电池的放电特性，调查一氧化碳氧化剂种类与电池电压的关系。在制得燃料电池13-15时，作为一氧化碳氧化剂，如图9所示，分别使用以二氧化锰为主成分的锰氧化物、以WO3为主成分的钨氧化物，及以V2O5为主成分的钒氧化物，配制催化剂浆料，及，该催化剂浆料中F/C之比为0.1，M/C之比为0.01，除此之外，如同实施例1的燃料电池1的方法，制得电池13-15。又，燃料电池13-15的电压由与实施例1相同的方法测定。
图9所示为电流密度为200mA/cm2时的燃料电池13-15的单个单体电池(单电池)的电压的测定结果。又，图10所示为在各个燃料电池13-15中电流密度变化时电压的测定结果。又，在图9和图10中，为便于比较，也显示了实施例1的比较用电池的测定结果。由以上结果，可以明白，作为在燃料极12A的催化剂反应层52A中的一氧化碳氧化剂，除了锰氧化物之外，也可有效使用钨氧化物、钒氧化物。
在以下的实施例5-8中，制得分别由不同的方法如图11所示，形成分别含有不同的一氧化碳氧化剂的燃料极12A的催化剂反应层52A的燃料电池16-19，在各个燃料电池16-19中，按如同实施例1的方法，调查放电特性。以下，详细说明各个实施例中的燃料极12A的催化剂反应层52A。
实施例5
在实施例5中，在形成燃料极12A的催化剂反应层52A时，在上述催化剂载粒A上，添加预先粉碎的氧化镍(平均粒径3μm)作为一氧化碳氧化剂。然后作干法混合。将该混合的催化剂载粉分散于5％的异丙醇水溶液中之后，加入作为氢离子传导性高分子电解质溶液的Flemion，配制催化剂浆料。如此配制得到的催化剂浆料中的F/C之比为0.4，M/C之比为0.05。
如同实施例1的场合，将上述催化剂浆料印刷于Nafion膜11表面，形成催化剂反应层52A，在如此形成的催化剂反应层52A的铂催化剂的量为1.85mgPt/cm2。另一方面，除了将上述催化剂载粒B分散于5％的异丙醇水溶液中之后，再加入Flemion溶液，配制催化剂浆料之外，其它如同上述方法，形成氧化剂极12B的催化剂反应层52B。如此形成的氧化剂极12B的催化剂反应层52B的铂催化剂的量为1.38mgPt/cm2。如上所述，制得燃料电池16。
实施例6
在实施例6中，在形成燃料极12A的催化剂反应层52A时，使上述催化剂载粒A分散于离子交换水中，浆料化。然后，在该浆料中，滴入将作为一氧化碳氧化剂的SnCl2.H2O溶解于0.5％的甲醇水溶液中的溶液。如此制得的浆料过滤后在氮气氛下200℃，烧成，烧成后粉碎，作成催化剂原料粉。这里，使用一部分所述的催化剂原料粉，进行TEM像观察，可以观察到，碳黑、铂·钌合金、SnCl2的平均一次粒径分别为30nm、3nm、100nm，且，SnCl2主要存在于碳黑上。
将如上所述制得的催化剂原料粉分散于异丙醇∶水＝1∶1的水溶液中，再加入Flemion制得催化剂浆。而后，使用刮刀涂布机印刷至四氟乙烯薄膜上成50μm厚，在氮气氛常温下干燥5小时。干燥后，将印刷有催化剂层52A的该薄膜切制成一定大小，将此热转印至Nafion薄膜11上，使催化剂印刷面配置于膜表面上。在该热转印中，以Nafion薄膜为中心，在该膜的二面配置所述薄膜，使其印刷面向着内侧，在由催化剂层52A夹持该膜11的状态下，热压接合四氟乙烯膜和Nafion薄膜11。此时的加压在130℃，20kgf/cm2的压力下作用15分钟。接合后，剥下四氟乙烯膜后，对该催化剂反应层52A由无纺碳布(东丽公司制TGPH060，厚度180μm)以热压法接合，形成扩散层51A。此时的加压在150℃，15kgf/cm2的压力下进行30分钟。
如上所述形成的催化剂反应层52A的各个成分重量比测定，涂布所述催化剂浆料于铜箔上，使用XPS，测得Pt和Sn的比例。其结果，Pt和Sn的比为75∶25。催化剂反应层52A中Pt和Sn的重量比为50∶10。这里，催化剂载粒A上的Pt的载持率如前上述，为25％。所以，在催化剂反应层中M/C比为0.1。由此也可明白，催化剂反应层52A中F/C比为0.4，铂催化剂的量为1.80mgPt/cm2。另一方面，除了使用上述催化剂载粒B之外，如同前述燃料极12A的场合，形成氧化剂极12B的催化剂反应层52B。如此形成的氧化剂极12B的催化剂反应层52B上的铂催化剂的量为1.41mgPt/cm2。由此，形成电极12A、12B，制得燃料电池17。
实施例7
在实施例7中，在形成燃料极12A的催化剂反应层52A时，使上述催化剂载粒A分散于离子交换水中，浆料化。然后，在该浆料中，滴入将SnO2.H2O溶解于0.5％的甲醇水溶液中的溶液，搅拌。续而，该浆料中滴下NaOH的5％水溶液，同时，以超声波均匀器搅拌，过滤后，用离子交换水洗净5次。如此制得的固体使用烘箱作100℃的干燥。其后，把它粉碎，配制成催化剂原料粉。这里，使用一部分所述的催化剂原料粉，进行透射电子显微镜(TEM)成像观察，可以观察到碳黑、铂·钌合金、SnO2的平均一次粒径分别为30nm、3nm、30nm，且，SnO2主要存在于铂.钌合金上。
使用如上所述制得的催化剂原料粉按如同实施例6的方法，形成催化剂反应层52A。为测得如上所述形成的催化剂反应层52A的各个成分重量比，如同实施例6的方法，测得Pt和Sn的比例。其结果，Pt和Sn的比为75∶25。催化剂反应层52A中Pt和Sn的重量比为50∶10。这里，催化剂载粒A上的Pt的载持率如前上述，为25％。所以，在催化剂反应层中M/C为0.1。由此也可明白，该催化剂反应层中M/C比为0.1，催化剂反应层52A中F/C比为0.3。铂催化剂的量为1.80mgPt/cm2。另一方面，除了使用上述催化剂载粒52B之外，如同前述催化剂反应层52A的场合，形成氧化剂极12B的催化剂反应层52B。如此形成的氧化剂极12B的催化剂反应层52B上的铂催化剂的量为1.41mgPt/cm2。由此，形成电极12A、12B，制得燃料电池18。
实施例8
在实施例8中，在形成燃料极12A的催化剂反应层52A时，使上述催化剂载粒A分散于水中，作成催化浆料，同时，再将四水戊甲基环戊二基钌络合物(Cp*Ru(OH2)3)溶解于离子交换水中，配制成10重量％的水溶液，作为一氧化碳氧化剂添加于上述催化剂浆料中。如此制得的催化剂浆料在50℃加热搅拌8小时之后，冷却至室温。然后，加入Flemion，再搅拌过夜。如此所制得的浆料中F/C比为0.6，M/C比为0.03。其次，将该浆料涂布于Nafion膜11表面，同时，在该催化剂浆料外面配置作为扩散层51A的碳纸(东丽公司制TGPH090)，热压接合，形成燃料极12A。如此形成的催化剂反应层52A上的铂催化剂量为1.83mgPt/cm2。另一方面，除了在使上述催化剂载粒B分散于水中添加Flemion，配制催化剂浆料之外，其它如同前述催化剂反应层52A的场合，形成氧化剂极12B的催化剂反应层52B。如此形成的氧化剂极12B的催化剂反应层52B上的铂催化剂量为1.40mgPt/cm2。由此，形成电极12A、12B，制得燃料电池19。
就上述制得的实施例5-8的燃料电池16-19的放电特性进行调查，其结果示于图。图11所示为电流密度200mA/cm2时的各燃料电池16-19的单个电池(单电池)的电压测定结果。图12所示为各燃料电池16-18中电流密度变化时的电压的测定结果。这里，为比较，也显示了实施例1的比较用电池的测定结果。如图11及图12所示，在具有由各种方法含有各种一氧化碳氧化剂而构成的催化剂反应层52A的燃料电池16-19中，可以分别提高电池电压。
又，在上述实施例1-8中，作为有机燃料是对燃料电池供给甲醇，但在使用除甲醇之外的乙醇、乙二醇、二甲基乙烷、二甲氧基乙烷的有机燃料及其混合物时，也可得到同样的结果。又，这些有机燃料即可以液体状态供给，也可预先蒸发，以蒸发状态供给。再有，在实施例1-8中，是由导电性碳粒纸及无纺碳布形成电极的扩散层51A、51B，但扩散层51A、51B也可由其以外的材料构成，例如，也可使用其它的导电性碳粒碳黑及导电性碳粒布、金属网等。此时，可以得到同样的效果。
对本领域技术人员来说，本发明的许多改良及其它实施方式可以根据上述说明而显见。因此，上述说明仅仅是举例说明而已，出于对本领域技术人员作出启示的目的而提供了实施本发明的最佳方式。但在不背离本发明的精神的范围内，可以对其结构及/或具体的功能作出实质性的变更。
产业上的可利用性
本发明的燃料电池可用作将有机燃料作为燃料直接供给至燃料极的高分子电解质型燃料电池，例如，可用作家庭用热电联产系统的高分子电解质型燃料电池。又，如上所述的本发明的固体高分子电解质和电极的接合体(MEA)并不限于上述用途，也可使用于酒精传感器等各种传感装置。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种燃料电池，所述燃料电池系在氢离子传导性电解质膜一侧表面上设置有第一电极，同时，在其另一侧面上设置有第二电极，上述第一及第二电极具有催化剂反应部，在所述燃料供应至上述第一电极的同时，氧化剂供给至上述第二电极，藉由上述燃料的氧化反应进行发电，其特征在于，
在上述燃料电池中，至少上述第一电极的所述催化剂反应部具有：参与上述燃料氧化反应的催化剂，构成由上述氧化反应生成的电子的通道的导电性物质，构成由上述氧化反应生成的氢离子的通道的氢离子传导性电解质物质，对生成于上述氧化反应的一氧化碳型化合物进行氧化的一氧化碳氧化剂颗粒。
2.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述催化剂含有至少一种选自铂、钌、钯、镍、铑、钴、铱、锇、及铁等的金属元素而构成。
3.如权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，所述催化剂是金属单体，金属化合物或合金。
4.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述导电性物质由碳黑、碳粒、金属微粒、或导电性高分子构成。
5.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述氢离子传导性电解质物质为高分子电解质物质。
6.如权利要求5所述的燃料电池，其特征在于，所述氢离子传导性电解质物质为主链上含有氟碳的高分子电解质物质。
7.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂为选自含有金属氧化物、金属氯化物及金属氢氧化物等的金属化合物，含有具有水合水的这些金属化合物，有机物，或配位基含有水的金属络合物的一种。
8.如权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，所述金属氧化物部分为晶质。
9.如权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，所述金属氧化物为晶质。
10.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂形成在所述导电性物质上。
11.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂形成在所述催化剂上。
12.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂与所述催化剂形成混合物。
13.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂的粒径在上述催化剂的一倍以上、100倍以下。

Claims (17)

1.一种燃料电池，所述燃料电池系在氢离子传导性电解质膜一侧表面上设置有第一电极，同时，在其另一侧面上设置有第二电极，上述第一及第二电极具有催化剂反应部，在所述燃料供应至上述第一电极的同时，氧化剂供给至上述第二电极，藉由上述燃料的氧化反应进行发电，其特征在于，
在上述燃料电池中，至少上述第一电极的所述催化剂反应部具有：参与上述燃料氧化反应的催化剂，构成由上述氧化反应生成的电子的通道的导电性物质，构成由上述氧化反应生成的氢离子的通道的氢离子传导性电解质物质，对生成于上述氧化反应的一氧化碳型化合物进行氧化的一氧化碳氧化剂。
2.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述催化剂含有至少一种选自铂、钌、钯、镍、铑、钴、铱、锇、及铁等的金属元素而构成。
3.如权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，所述催化剂是金属单体，金属化合物或合金。
4.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述导电性物质由碳黑、碳粒、金属微粒、或导电性高分子构成。
5.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述氢离子传导性电解质物质为高分子电解质物质。
6.如权利要求5所述的燃料电池，其特征在于，所述氢离子传导性电解质物质为主链上含有氟碳的高分子电解质物质。
7.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂为选自含有金属氧化物、金属氯化物及金属氢氧化物等的金属化合物，含有具有水合水的这些金属化合物，有机物，或配位基含有水的金属络合物的一种。
8.如权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，所述金属氧化物部分为晶质。
9.如权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，所述金属氧化物为晶质。
10.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂形成在所述导电性物质上。
11.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂形成在所述催化剂上。
12.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂与所述催化剂形成混合物。
13.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述一氧化碳氧化剂的粒径在上述催化剂的一倍以上、100倍以下。
14.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，如将上述氢离子传导性电解质物质的重量作为F(g)，将上述导电性物质的重量作为C(g)，F/C在0.01以上、2.0以下。
15.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，如将上述一氧化碳氧化剂的重量作为M(g)，将上述导电性物质的重量作为C(g)，M/C在0.01以上、0.5以下。
16.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述燃料为有机化合物。
17.如权利要求16所述的燃料电池，其特征在于，所述燃料为：甲醇、乙醇、乙二醇、二甲基醚或二甲氧基甲烷，或为含有这些有机化合物的二种以上的混合物。
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