燃料電池

【課題】流路抵抗、寸法誤差による流量のバラツキを小さくした燃料電池を提供する。
【解決手段】水素導入マニホールド２０、冷却水導入マニホールド２１、空気導入マニホールド２２を水素の流れ方向と交差する方向の端部に設ける。空気供給マニホールド２２よりも水素の流れ方向に対して上流側で、冷却水導入マニホールド２１からアノードセパレータ４の冷却水流路１４へ冷却水を流し、空気導入マニホールド２２と空気流路３４とを連結する拡散部３２の背面では、アノードセパレータ４の冷却水流路１４によって冷却水を流す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池の水素流路などに水素を供給し、または水素流路から発電反応に使用されなかった排出水素などを排出するための複数のマニホールドを水素の主な流れ方向に対して両端側に設け、マニホールドと水素流路とを連通する拡散部を備えるものが、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−７７４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、金属セパレータを用いた場合には、例えば１つの金属セパレータにおいて、水素を水素流路へ供給する水素供給マニホールドと水素流路とを連結する拡散部と、冷却水を冷却水流路へ供給する冷却水供給マニホールドと冷却水流路とを連結する拡散部と、は単位セルの積層方向に重なる構成となっている。そのため、水素供給マニホールドと水素流路とを連結する拡散部と、冷却水供給マニホールドと冷却水流路とを連結する拡散部と、の深さを深くすることができず、流路抵抗が大きくなり、また拡散部の深さの寸法誤差による水素、または冷却水の配流（流量）のバラツキが大きくなり、均一な発電反応、または燃料電池の温度制御のバラツキが大きくなるといった問題点がある。
【０００４】
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、水素、空気、冷却水を各流路へ拡散させる拡散部の深さを深くし、拡散部における流路抵抗を小さくし、寸法誤差による流量のバラツキの影響を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、電解質膜と、電解質膜の両主面の一部に配設する一対の電極部と、電極部と向かい合う面に形成し、第１の反応ガスが流れる第１の反応ガス流路と、電極部と向かい合う面の背面に形成し、冷却水が流れる第１の冷却水流路と、を有する第１の金属セパレータと、電極部と向かい合う面に形成し、第２の反応ガスが流れる第２の反応ガス流路と、電極部と向かい合う面の背面に形成し、冷却水が流れる第２の冷却水流路と、を有する第２の金属セパレータと、を備えた単位セルを積層して構成する燃料電池において、第１の金属セパレータの端部に位置し、単位セルの積層方向に延設して第１の反応ガス流路と連通する第１の反応ガスマニホールドと、第１の反応ガスの流れに沿って第１の反応ガスマニホールドと離れた位置であり、第１の反応ガスの流れ方向と交差する方向の端部側に位置し、単位セルの積層方向に延設して第２の反応ガス流路と連通する第２の反応ガスマニホールドと、第１の反応ガスマニホールドと第２の反応ガスマニホールドとの間に位置し、単位セルの積層方向に延設して第１の冷却水流路と連通する冷却水マニホールドと、を備える。第２の金属セパレータは、第２の反応ガスマニホールドと第２の反応ガス流路とを連結し、第２の反応ガス流路の溝深さと深さが略同一の拡散部と、拡散部に隣接し、冷却水マニホールドと連通し、電解質膜側へ突出し、背面に冷却水が流れる凹部を有する突出部と、を備える。そして、単位セルを積層した場合に、隣接する単位セル間では、第１の冷却水流路と第２の冷却水流路とが向かい合い、かつ凹部と、第１の冷却水流路の少なくとも一部と、が向かい合うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、第２の反応ガスマニホールドと第２の反応ガス流路とを連結する拡散部の深さを深くした場合でも、隣接する単位セル間では、拡散部の背面を第１の冷却水流路によって冷却水を流すことができ、拡散部の流路抵抗を小さくし、寸法誤差による第２の反応ガス、冷却水の流量のバラツキの影響を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１実施形態の燃料電池について図１の分解斜視図を用いて説明する。この実施形態の燃料電池は、図１に示す単位セル１を複数積層して構成するものである。
【０００８】
単位セル１は、電解質膜２と、電解質膜２の両主面の一部に設けられた一対の電極部３と、電解質膜２と電極部３とを挟持するアノードセパレータ（第１の金属セパレータ）４、カソードセパレータ５（第２の金属セパレータ）と、から構成する。
【０００９】
電極部３は、例えば多孔性のカーボンペーパであり、電解質膜２と当接する面に例えば白金などの触媒を担持する。
【００１０】
アノードセパレータ４について図２、図３を用いて詳しく説明する。図２は、アノードセパレータ４を電解質膜２から見た正面図であり、図３は背面図である。
【００１１】
アノードセパレータ４は、金属セパレータであり、プレス加工などによって成型される。
【００１２】
アノードセパレータ４は、電解質膜２と対向する面に、電解質膜２側へ突出する突部１０と、隣り合う突部１０によって形成され、水素（第１の反応ガス）が流れる水素流路（第１の反応ガス流路）１１と、水素流路１１に水素を導入する水素導入マニホールド（第１の反応ガスマニホールド）２０と、後述する冷却水流路（第１の冷却水流路）１４に冷却水を導入する冷却水導入マニホールド（冷却水マニホールド）２１と、後述するカソードセパレータ５の空気流路（第２の反応ガス流路）３１に空気（第２の反応ガス）を導入する空気導入マニホールド（第２の反応ガスマニホールド）２２と、を備える。また、水素導入マニホールド２０と水素流路１１とを連通する拡散部１２を備える。アノードセパレータ４は、突部１０の一部が電極部３と当接する。
【００１３】
また、アノードセパレータ４は、水素流路１１を形成する面の背面に、隣接する単位セル１のカソードセパレータ５と当接する突部１３と、隣り合う突部１３によって形成され、冷却水が流れる冷却水流路１４と、を備える。
【００１４】
図２中のＡ−Ａ断面図の一部概略を図４に示す。アノードセパレータ４は、水素流路１１を形成する突部１０の背面を冷却水流路１４とし、冷却水流路１４を形成する突部１３の背面を水素流路１１とする。つまり、水素流路１１の溝底１１ａの背面に、隣接する単位セル１のカソードセパレータ５と当接する突部１３が形成され、冷却水流路１４の溝底１４ａの背面に、電極部３などと当接する突部１０が形成される。
【００１５】
水素導入マニホールド２０は、水素の主流な流れ方向となるアノードセパレータ４の長手方向（図２、３中ｘ方向）の端部側であり、かつアノードセパレータ４の長手方向と直交する方向（図２、３中ｙ方向）の端部側となる箇所に設けられる。また、アノードセパレータ４の長手方向に沿い、かつ長手方向と直交する方向の端部側に空気導入マニホールド２２が設けられ、水素導入マニホールド２０と空気導入マニホールド２２との間に、冷却水導入マニホールド２１が設けられる。
【００１６】
アノードセパレータ４の水素流路１１を形成した面には、アノードセパレータ４の外周部と、冷却水導入マニホールド２１および空気導入マニホールド２２との周辺部と、に水素などの外部へのリーク、水素と冷却水などが混合することを防止するシール材１６を設ける。
【００１７】
また、冷却水流路１４を形成した面には、隣接する単位セル１のカソードセパレータ５と溶接する溶接部１７を設ける。なお、アノードセパレータ４と隣接するカソードセパレータ５とを接着しても良い。
【００１８】
次にカソードセパレータ５について図５、図６を用いて詳しく説明する。図５は、カソードセパレータ５を電解質膜２から見た正面図であり、図６は背面図である。
【００１９】
カソードセパレータ５は、金属セパレータであり、プレス加工などによって成型される。
【００２０】
カソードセパレータ５は、電解質膜２と対向する面に、電解質膜２側へ突出する突部３０と、隣り合う突部３０によって形成され、空気が流れる空気流路３１と、空気流路３１に空気を導入する空気導入マニホールド２２と、水素導入マニホールド２０と、冷却水導入マニホールド２１と、冷却水導入マニホールド２１からカソードセパレータ５の長手方向に直交する方向へ延設する突出部３５と、空気導入マニホールド２２と空気流路３１とを連結する拡散部３２と、を備える。カソードセパレータ５は、突部３０が電極部３に当接する。
【００２１】
また、カソードセパレータ５は、空気流路３１を形成する面の背面に、隣接する単位セル１のアノードセパレータ４と当接する突部３３と、隣り合う突部３３によって形成し、冷却水が流れる冷却水流路３４と、を備える。
【００２２】
カソードセパレータ５は、アノードセパレータ４と同様に、空気流路３１を形成する突部３０の背面を冷却水流路３４とし、冷却水流路３４を形成する突部３３の背面を空気流路３１とする。
【００２３】
拡散部３２は、単位セル１の積層方向への深さが、空気流路３１と略同一の深さである。これにより、拡散部３２の流路抵抗を小さくし、拡散部３２の圧力損失を小さくすることができる。また、拡散部３２はリブ３７を備える。リブ３７は電解質膜２を挟んで、アノードセパレータ４のシール材１６と向かい合う箇所に設けられる。これにより、単位セル１を積層した場合に、アノードセパレータ４のシール材１６の反力による電解質膜２の変形を防止し、水素などのリークを防止することができる。
【００２４】
突出部３５は、冷却水導入マニホールド２１と、冷却水導入マニホールド２１からカソードセパレータ５の長手方向に直交する方向へ延設し、かつ電解質膜２側へ突出する。また突出部３５の背面には、冷却水導入マニホールド２１から冷却水が流れる凹部３５ａを備える。突出部３５の高さは、空気流路３１を形成する突部３０の高さと略同一の高さとすることが望ましい。
【００２５】
突出部３５の凹部３５ａは、隣接する単位セル１のアノードセパレータ４の冷却水流路１４と向かい合い、凹部３５ａに流れた冷却水が冷却水流路１４へ流れる。また、凹部３５ａは、アノードセパレータ４の長手方向と直交する方向において冷却水導入マニホールド２１から一番遠い冷却水流路１４と向かい合うように延設する。
【００２６】
隣接する単位セル１において、アノードセパレータ４に設けた冷却水流路１４の一部とカソードセパレータ５に設けた冷却水流路３４とは向かい合うように形成され、アノードセパレータ４に設けた冷却水流路１４とカソードセパレータ５に設けた冷却水流路３４とによって一つの冷却水流路を形成する。
【００２７】
カソードセパレータ５において空気流路３１を形成した面には、カソードセパレータ５の外周部と、水素導入マニホールド２０および冷却水導入マニホールド２１の周辺部と、に空気などの外部へのリーク、および空気と冷却水などが混ざることを防止するシール材３６を設ける。
【００２８】
なお、単位セル１から発電に使用されなかった水素、空気などを排出する水素排出マニホールド、空気排出マニホールドなどについての説明は省略するが、上記した水素導入マニホールド２０などの形状を、アノードセパレータ４の中心点に対して点対称とした位置などに配置する。
【００２９】
ここで、単位セル１を複数積層した場合の冷却水の流れについて、図８、図９の概略断面図を用いて説明する。図８、図９の概略断面図は、単位セル１の一部を示す断面図であり、図７に示す箇所の断面図である。図７は、隣接する単位セル１のアノードセパレータ４とカソードセパレータ５を示す図である。図８、図９においては説明のため各部材間に隙間を設ける。また、図８、図９では水素が存在する箇所を実線のハッチング、空気が存在する箇所を破線のハッチング、冷却水が存在する箇所を一点鎖線のハッチングで示す。
【００３０】
なお、水素導入マニホールド２０から導入された水素は、拡散部１２を介して水素流路１１へ流れる。空気導入マニホールド２２から導入された空気は、拡散部３２を介して空気流路３１へ流れる。
【００３１】
冷却水は、冷却水導入マニホールド２１からカソードセパレータ５の凹部３５ａへまず流れる（図８（ａ）、図９（ａ）、（ｂ））。その後、凹部３５ａと向かい合うアノードセパレータ４の冷却水流路１４へ流れる（図８（ｂ）、図９（ｂ））。拡散部３２の深さは、空気流路１１の溝の深さと略同じ深さであり、拡散部３２の背面は、アノードセパレータ４の冷却水流路１４を形成する突部１３と当接する。そのため凹部３５ａからカソードセパレータ５の冷却水流路３４へ直接冷却水は流れない。しかし、凹部３５ａと向かい合うアノードセパレータ４の冷却水流路１４を通って拡散部３２の背面を冷却水が流れる。そして、拡散部３２の背面よりも下流側において冷却水流路１４と冷却水流路３４とが向かい合うと、冷却水流路１４を流れる冷却水の一部が冷却水流路３４へ流れる（図８（ｃ）、図９（ｂ））。
【００３２】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００３３】
この実施形態では、水素流路１１に水素を導入する水素導入マニホールド２０を、アノードセパレータ４の端部側に設け、空気流路３１に空気を導入する空気導入マニホールド２２を、アノードセパレータ４の長手方向に沿って配置し、水素導入マニホールド２０と空気導入マニホールド２２との間に冷却水導入マニホールド２１を配置する。カソードセパレータ５は、空気導入マニホールド２２と空気流路３１とを連結する拡散部３２を備え、拡散部３２の深さを空気流路３１の溝の深さと略同じ深さとする。また、冷却水導入マニホールド２１からカソードセパレータ５の長手方向と直交する方向へ延設し、かつ電解質膜２側へ突出し、その背面に冷却水を流入可能な凹部３５ａを有する突出部３５を備える。隣接する単位セル１間では、アノードセパレータ４の冷却水流路１４と凹部３５ａとが向かい合い、冷却水流路１４とカソードセパレータ５の冷却水流路３４とが向かい合う。これによって、カソードセパレータ５の拡散部３２の深さを空気流路３１の溝の深さと略同一の深さとしても、冷却水を凹部３５ａから冷却水流路１４を介して、冷却水流路３４へ流すことができる。そのため、拡散部３２における流路抵抗を小さくし、拡散部３２の寸法誤差による冷却水、空気の流量のバラツキの影響を小さくすることができる。単位セル１の発電を均一にすることができ、また温度のバラツキを小さくすることができる。
【００３４】
また、水素導入マニホールド２０と水素流路１１とを連結する拡散部１２の深さを水素流路１１の略同じ深さとすることができ、拡散部１２における流量抵抗を小さくすることができ、寸法誤差による水素流量のバラツキを小さくすることができる。
【００３５】
また、アノードセパレータ４、カソードセパレータ５の単位セル積層方向の高さを大きくせずに、水素流量などのバラツキを小さくすることができるので、単位セル積層方向の大きさを小さくすることができる。
【００３６】
次に本発明の第２実施形態について図１０を用いて説明する。この実施形態については第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付し、ここでの説明は省略する。図１０はカソードセパレータ４０を電解質膜２から見た正面図である。なお、図１０では、電極部４１を配置する領域を破線で示す。
【００３７】
カソードセパレータ４０は、空気導入マニホールド２２と空気流路３１とを連結する拡散部４２に先端の高さが空気流路３１を形成する突部３０と略同じ高さとなる、突部４３を備える。
【００３８】
突部４３は、円筒形状であり、拡散部４２に複数設けられる。また、突部４３によって、拡散部４２における空気の流れを整流することができる。
【００３９】
これにより、電極部４１を拡散部４２の突部４３を設けた領域にも配置することができる。そのため、単位セルあたりの発電量を大きくすることができる。
【００４０】
本発明の第２実施形態の効果について説明する。
【００４１】
この実施形態では、カソードセパレータ４０の拡散部４２に空気流路３１を形成する突部３０と高さが略同一の突部４３を設ける。これにより、電極部４１を拡散部４２まで設けることができ、単位セルあたりの発電量を多くすることができ、燃料電池の発電効率を向上することができる。
【００４２】
次に本発明の第３実施形態について説明する。この実施形態については第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００４３】
カソードセパレータ（第１の金属セパレータ）５０について図１１、１２を用いて詳しく説明する。図１１はカソードセパレータ５０を電解質膜２から見た正面図であり、図１２は背面図である。
【００４４】
カソードセパレータ５０は、電解質膜２と対向する面に、電解質膜２側へ突出する突部５１と、隣り合う突部５１によって形成され、空気（第１の反応ガス）が流れる空気流路（第１の反応ガス流路）５２と、空気流路５２に空気を導入する空気導入マニホールド（第１の反応ガスマニホールド）６０と、冷却水流路５３に冷却水を導入する冷却水導入マニホールド（冷却水マニホールド）６１と、水素流路７２に水素（第２の反応ガス）を導入する水素導入マニホールド（第２の反応ガスマニホールド）６２と、を備える。
【００４５】
また、カソードセパレータ５０は、空気流路５２を形成する面の背面に、隣接する単位セルのアノードセパレータ７０と当接する突部５４と、隣り合う突部５４によって形成され、冷却水が流れる冷却水流路５３と、を備える。
【００４６】
空気導入マニホールド６０は空気の主な流れ方向となるカソードセパレータ５０の長手方向（図１１、１２中ｘ方向）の端部側に設けられ、カソードセパレータ５０の長手方向と直交する方向（図１１、１２中ｙ方向）であり、カソードセパレータ５０の端部側となる箇所に冷却水導入マニホールド６１と水素導入マニホールド６２とを設ける。冷却水導入マニホールド６１と水素導入マニホールド６２とは、冷却水導入マニホールド６１が空気の流れ方向に対して上流側となる。
【００４７】
空気導入マニホールド６０は、長手方向と直交する方向へ延設して設けられ、カソードセパレータ５０の長手方向と直交する方向における空気導入マニホールド６０の幅は、カソードセパレータ５０における空気流路５１を形成する箇所の幅と、略同一の幅とする。これにより、空気導入マニホールド６０から空気流路５１へ直接空気を均一に流すことができ、空気導入マニホールド６０と空気流路５１とを連結する拡散部を短く、または省略することができ、空気導入マニホールド６０から空気流路５１へ空気を導入する際の流路抵抗を小さくすることができる。
【００４８】
アノードセパレータ７０について図１３、図１４を用いて詳しく説明する。図１３はアノードセパレータ７０を電解質膜２から見た正面図であり、図１４は背面図である。
【００４９】
アノードセパレータ７０は、冷却水導入マニホールド６１からカソードセパレータ５０の長手方向に直交する方向へ延設する突出部７１と、隣り合う突部７３によって形成される水素流路７２と、水素導入マニホールド６２と、空気導入マニホールド６０と、冷却水導入マニホールド６１と、を備える。また、水素導入マニホールド６２と水素流路７２とを連結する拡散部７４を備える。
【００５０】
また、アノードセパレータ７０は、水素流路７２を形成する面の背面に、隣接する単位セル１のカソードセパレータ５０と当接する突部７６と、隣り合う突部７６によって形成し、冷却水が流れる冷却水流路７７と、を備える。
【００５１】
突出部７１は、冷却水導入マニホールド６１と、冷却水導入マニホールド６１からアノードセパレータ７０の長手方向に直交する方向へ延設し、かつ電解質膜２側へ突出する。また突出部７１の背面には、冷却水導入マニホールド２１から冷却水が流れる凹部７１ａを備える。突出部７１の高さは水素流路７２を形成する突部７３と略同じ高さとすることが望ましい。突出部７１はカソードセパレータ５０の長手方向と直交する方向において冷却水導入マニホールド６１から一番遠い冷却水流路５２と向かい合うように延設する。
【００５２】
隣接する単位セルにおいて、カソードセパレータ５０に設けた冷却水流路５３の一部とアノードセパレータ７０に設けた冷却水流路７７とは向かい合うように形成される。
【００５３】
また、アノードセパレータ７０の凹部７１ａと、隣接する単位セル１のカソードセパレータ５０の冷却水流路５２と、は向かい合うように形成され、凹部７１ａに流れた冷却水が冷却水流路５２へ流れる。
【００５４】
ここで、単位セルを複数積層した場合の冷却水の流れについて、図１６、図１７の概略断面図を用いて説明する。図１６、図１７の概略断面図は、単位セルの一部を示す断面図であり、図１５に示す箇所の断面図である。図１５は、隣接する単位セルのアノードセパレータ７０とカソードセパレータ５０を示す図である。図１６、図１７においては説明のため各部材間に隙間を設ける。また、図１６、図１７では水素が存在する箇所を実線のハッチング、空気が存在する箇所を破線のハッチング、冷却水が存在する箇所を一点鎖線のハッチングで示す。
【００５５】
冷却水は、冷却水導入マニホールド６１からアノードセパレータ７０の突出部７１の背面７１ａへまず流れる（図１６（ａ）、図１７（ａ）、（ｂ））。その後、凹部７１ａと向かい合うカソードセパレータ５０の冷却水流路５３へ流れる（図１６（ａ）、図１７（ａ））。拡散部７４の深さは水素流路７２の溝の深さと略同じ深さであり、拡散部７４の背面は、カソードセパレータ５０の冷却水流路５３を形成する突部５１と当接する。そのため凹部７１ａからアノードセパレータ７０の冷却水流路７７へ直接冷却水は流れない。しかし、凹部７１ａと向かい合うカソードセパレータ５０の冷却水流路５３を通って拡散部７４の背面を冷却水が流れる（図１６（ｂ）、図１７（ｂ））。そして、拡散部７４の背面よりも下流側で冷却水流路５３と冷却水流路７７とが向かい合うと、冷却水流路５３を流れる冷却水の一部が冷却水流路７７へ流れる（図１６（ｃ）、図１７（ｂ））。
【００５６】
本発明の第３実施形態の効果について説明する。
【００５７】
この実施形態では、空気導入マニホールド６０をカソードセパレータ５０の長手方向の端部に設け、空気導入マニホールド６０をカソードセパレータ５０において空気流路５２を形成する箇所の幅と略同一の幅とすることで、空気導入マニホールド６０と空気流路５２とを連結する拡散部などを設けずに、または短縮することができ、圧力損失を小さくすることができる。また、空気流路５２における液水の排出性を良くすることができる。
【００５８】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料電池の分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態のアノードセパレータの正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のアノードセパレータの背面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態のカソードセパレータの正面図である。
【図６】本発明の第１実施形態のカソードセパレータの背面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の隣接するアノードセパレータとカソードセパレータとの図である。
【図８】（ａ）図７のＡ−Ａ断面図である。（ｂ）図７のＢ−Ｂ断面図である。（ｃ）図７のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】（ａ）図７のＤ−Ｄ断面図である。（ｂ）図７のＥ−Ｅ断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態のカソードセパレータの正面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態のカソードセパレータの正面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態のカソードセパレータの背面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態のアノードセパレータの正面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態のアノードセパレータの背面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態の隣接するアノードセパレータとカソードセパレータとの図である。
【図１６】（ａ）図１５のＡ−Ａ断面図である。（ｂ）図１５のＢ−Ｂ断面図である。（ｃ）図１５のＣ−Ｃ断面図である。
【図１７】（ａ）図１５のＤ−Ｄ断面図である。（ｂ）図１５のＥ−Ｅ断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１単位セル
２電解質膜
３、４１電極部
４、７０アノードセパレータ
５、４０、５０カソードセパレータ
１１、７２水素流路
１４、７７冷却水流路
２０、６２水素導入マニホールド
２１、６１冷却水導入マニホールド
２２、６０空気導入マニホールド
３１、５２空気流路
３２、７４拡散部
３４、５４冷却水流路
３５、７１突出部
４３突部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、
前記電解質膜の両主面の一部に配設する一対の電極部と、
前記電極部と向かい合う面に形成し、第１の反応ガスが流れる第１の反応ガス流路と、前記電極部と向かい合う面の背面に形成し、冷却水が流れる第１の冷却水流路と、を有する第１の金属セパレータと、
前記電極部と向かい合う面に形成し、第２の反応ガスが流れる第２の反応ガス流路と、前記電極部と向かい合う面の背面に形成し、冷却水が流れる第２の冷却水流路と、を有する第２の金属セパレータと、を備えた単位セルを積層して構成する燃料電池において、
前記第１の金属セパレータの端部に位置し、前記単位セルの積層方向に延設して前記第１の反応ガス流路と連通する第１の反応ガスマニホールドと、
前記第１の反応ガスの流れに沿って前記第１の反応ガスマニホールドと離れた位置であり、前記第１の反応ガスの流れ方向と交差する方向の端部側に位置し、前記単位セルの積層方向に延設して前記第２の反応ガス流路と連通する第２の反応ガスマニホールドと、
前記第１の反応ガスマニホールドと前記第２の反応ガスマニホールドとの間に位置し、前記単位セルの積層方向に延設して前記第１の冷却水流路と連通する冷却水マニホールドと、を備え、
前記第２の金属セパレータは、
前記第２の反応ガスマニホールドと前記第２の反応ガス流路とを連結し、前記第２の反応ガス流路の溝深さと深さが略同一の拡散部と、
前記拡散部に隣接し、前記冷却水マニホールドと連通し、前記電解質膜側へ突出し、背面に前記冷却水が流れる凹部を有する突出部と、を備え、
前記単位セルを積層した場合に、隣接する前記単位セル間では、前記第１の冷却水流路と前記第２の冷却水流路とが向かい合い、かつ前記凹部と、前記第１の冷却水流路の少なくとも一部と、が向かい合うことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記第２の反応ガスは、酸化剤ガスであり、
前記拡散部は、前記電極部と当接する複数の突部を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記突部は円柱形状であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記第１の反応ガスマニホールドは、前記第１の反応ガスの流れ方向の端部に位置し、第１の反応ガスの流れ方向に交差する方向の幅が、第１の金属セパレータにおける第１の反応ガス流路を設けた領域の第１の反応ガスの流れ方向に交差する方向の幅と略同一であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１の反応ガスは、酸化剤ガスであることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。

【図１】