燃料電池
【課題】高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上でき、特に水分の多い酸化剤ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性を良好にして、常温域での常温域での電圧安定性を向上させることができる燃料電池を提供する。
【解決手段】酸化剤ガス流路の上流側に第１セパレータ２２に複数併設された第１溝とＭＥＡ２０間で区画される第１溝流路を備え、下流側にガス拡散を行う多孔体２６が配置される。燃料ガス流路の上流側に第２セパレータ２４に複数併設された第２溝とＭＥＡ２０間で区画される第２溝流路を備え、下流側にガス拡散を行う多孔体２８が配置される。互いに隣接する単セル１２の第１セパレータ２２と第２セパレータ２４間には、空気の流れと平行流となる冷却水の冷却媒体流路５０を形成する。冷却媒体流路５０の上流側が下流側よりもＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置する。
【解決手段】酸化剤ガス流路の上流側に第１セパレータ２２に複数併設された第１溝とＭＥＡ２０間で区画される第１溝流路を備え、下流側にガス拡散を行う多孔体２６が配置される。燃料ガス流路の上流側に第２セパレータ２４に複数併設された第２溝とＭＥＡ２０間で区画される第２溝流路を備え、下流側にガス拡散を行う多孔体２８が配置される。互いに隣接する単セル１２の第１セパレータ２２と第２セパレータ２４間には、空気の流れと平行流となる冷却水の冷却媒体流路５０を形成する。冷却媒体流路５０の上流側が下流側よりもＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置する。
【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。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質形燃料電池は、イオン交換膜からなる電解質膜と前記膜の一面に配置されたアノード（燃料極）及び前記電解質膜の他面に配置されたカソード（酸素極）とからなる膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、アノード、カソードに燃料ガス（水素）及び酸化剤ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体通路を形成するセパレータとを、交互に配置している。そして、燃料電池は前記ＭＥＡとセパレータからなる単電池（単セル）の積層体を締め付けて一体化したスタックからなる。固体高分子電解質形燃料電池は、小型化が容易であること、低い温度で作動すること等の利点を有することから、特に、車両等の移動体用電源として注目されている。
【０００３】
この種の燃料電池の実用化のためには、小型化及び低コスト化が求められている。このため、冷却・加湿系を簡略化できる高温・無加湿運転条件の下で行うことが可能な燃料電池が望まれている。
【０００４】
特許文献１の燃料電池では、最も乾燥しやすいカソード（酸素極）の空気の流れる上流側（入り口側）の水分量が不足している場合は、燃料ガス流量を増加させるか、或いは、燃料ガス圧力を減少させて、酸化剤ガスの入口側の水分量を増加させることにより、高温・無加湿運転を行うようにしている。
【０００５】
特許文献２の燃料電池では、図１２に示すように、単セル１００は、高分子電解質膜１０２がカソード（酸素極）１０４及びアノード（燃料極）１０６により挟持された膜電極接合体（ＭＥＡ）１０８と、前記膜電極接合体１０８を、カソード１０４及びアノード１０６の外側から挟みこみした一対のセパレータ１１０，１１２とから構成されている。前記セパレータ１１０，１１２とカソード１０４及びアノード１０６の境界には、カソード１０４側に酸化剤ガス流路１１４が設けられるとともにアノード１０６側には燃料ガス流路１１６が設けられている。前記カソード１０４はカソード触媒層１０４ａとガス拡散層１０４ｂとが積層されることにより構成されている。又、アノード１０６はアノード触媒層１０６ａとガス拡散層１０６ｂとが積層されることにより構成されている。又、前記セパレータ１１０と、隣接する単セルのセパレータ１１２には、互いに相対する溝がそれぞれ形成されて、その溝形状で区画される通路を冷却媒体を通過させるための冷却媒体通路１２０としている。
【０００６】
特許文献２では、ＭＥＡ近傍に設けられた前記冷却媒体通路１２０を冷却媒体（例えば冷却水）が流れるため、熱抵抗が小さく効果的に冷却されることにより、燃料電池の高性能化を図っている。
【０００７】
又、特許文献３では、図１３に示すように、燃料ガス流路１１６、及び酸化剤ガス流路１１４にガス拡散性に優れるガス拡散多孔体１３０，１４０を配置することにより、燃料ガス流路１１６及び酸化剤ガス流路１１４の均一にガス拡散を行わせることによって燃料電池の高性能化を図っている。なお、図１３において、図１２の構成に相当する構成については同一符号を付して、その説明を省略する。
【０００８】
又、特許文献４では、導水層を形成したガス拡散多孔体を用いることにより、生成した水の排水性を向上させることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２５９７５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７２２２号公報
【特許文献３】特開２００７−８７７６８号公報
【特許文献４】国際公開第２０１０／１１３２５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１、特許文献２では、冷却性に優れるものの、すなわち、高温性能に優れるものの、特に水分の多い空気ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性が悪くなり、常温域での性能が低くなる問題がある。ここで、常温域は、燃料電池の温度が５０〜６０℃程度であって、負荷が多く掛かっていない領域である。例えばこの種の燃料電池を電気自動車に使用したとき、加速が行われない巡航速度での走行時の電力を供給する場合に上記のことが常温域で発電が行われる。
【００１１】
特許文献３では、特に常温域での電圧安定性の性能に優れるものの、高温環境下での冷却性能が不足傾向であって、熱抵抗が大きくて冷めにくく、高温性能が上がらない問題がある。
【００１２】
又、特許文献１及び特許文献２では、図１２に示すように、酸化剤ガス流路１１４及び燃料ガス流路１１６をセパレータ１１０、１１２全面において溝で形成したり、或いは図１３に示すように膜電極接合体１０８の全面に酸化剤ガス流路１１４、燃料ガス流路１１６を形成するガス拡散多孔体１３０，１４０を配置することにより、アノード（燃料極）及びカソード（酸素極）を均等に冷却している。このため、高温性能向上に必要なカソード（酸素極）の入口側（上流側）の積極的な冷却できていない問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解決して、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できるとともに、特に水分の多い酸化剤ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性を良好にして、常温域での電圧安定性を向上させることができる燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路は、その上流側が前記第２セパレータに複数併設された第２溝と前記膜電極接合体間で区画される第２溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側が下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池を要旨としている。
【００１５】
請求項２の発明は、固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路は、その上流側が前記第２セパレータに複数併設された第２溝を含むとともに上流及び下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側を下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池を要旨としている。
【００１６】
請求項３の発明は、固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが平行流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路の上流側及び下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側が下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池を要旨としている。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記第１セパレータにおいて、前記冷却媒体流路を形成する上流側の部位は、前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の面に当接されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記第１セパレータと第１多孔体間には、該第１多孔体が有する第１連通孔に連通する第１水流路が形成され、前記第１連通孔を介して前記第１水流路に移動した水が、前記酸化剤ガスの流動圧力によって前記第１水流路を流れて排出されることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項において、前記第２セパレータと第２多孔体間には、該第２多孔体が有する第２連通孔に連通する第２水流路が形成され、前記第２連通孔を介して前記第２水流路に移動した水が、前記燃料ガスの流動圧力によって前記第２水流路を流れて排出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至請求項３の発明によれば、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できるとともに、特に水分の多い酸化剤ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性を良好にして、常温域での電圧安定性を向上させることができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、冷却媒体流路を形成する上流側の部位が、膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の面に当接されることにより、冷却媒体により、酸化剤ガス流路の上流側を効率的に冷却でき、このことにより、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、酸化剤ガスの流動圧力によって排出されて排水性が向上できるため、電極触媒層に酸化剤ガスを適正に供給して、発電効率を向上できるとともに、常温域での電圧安定性をも向上させることができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、燃料ガスの欠乏の発生が回避され、発電効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の燃料電池を構成する単セルの分解斜視図。
【図２】燃料電池において第１セパレータ、第２セパレータの突条間で切断した際の縦断面図。
【図３】燃料電池の第１セパレータ、第２セパレータの突条で切断した際の縦断面図。
【図４】多孔体の斜視図。
【図５】カソード入口側の燃料電池の横断面図。
【図６】燃料電池の全体概略図。
【図７】（ａ）は第２実施形態の多孔体の部分斜視図、（ｂ）は水流路の説明図。
【図８】第２実施形態の燃料電池の単セルの断面図。
【図９】第３実施形態の図２相当図。
【図１０】第３実施形態の図３相当図。
【図１１】他の実施形態の図１０相当図。
【図１２】従来の燃料電池の横断面図。
【図１３】他の従来の燃料電池の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態の燃料電池を図１〜図６を参照して説明する。図６に示すように、燃料電池１０は、単セル１２（図２参照）が多数積層されたスタック構造を有し、その両端に一対の集電板１１、前記集電板１１の外側に絶縁板１３及び前記絶縁板１３の外側にエンドプレート１５を配置して、締め付けボルト１７で両端の前記エンドプレート１５に挟まれた単セル群等を積層した状態で締め付けされている。
【００２６】
燃料電池１０には、酸化剤ガス管路系、燃料ガス管路系、及び冷却媒体管路系が接続されている。図６に示すように、酸化剤ガスとしての空気（酸素）をエア（空気）を流通させるための酸化剤ガス管路系は、燃料電池１０の図示しない酸化剤ガス供給口に接続された酸化剤ガス供給管５１と、燃料電池１０の図示しない酸化剤ガス排出口に接続された酸化剤ガス排出管５２とを備える。
【００２７】
又、燃料ガスとしての水素を流通させるための燃料ガス管路系は、燃料電池１０の図示しない燃料ガス供給口に接続された燃料ガス供給管５４と、燃料電池１０の図示しない燃料ガス排出口に接続された燃料ガス排出管５６とを備える。
【００２８】
又、燃料電池１０の冷却媒体としての水を流通させるための冷却媒体管路系は、燃料電池１０の図示しない冷却媒体供給口に接続された冷却媒体供給管５８と、燃料電池１０の図示しない冷却媒体排出口に接続された冷却媒体排出管６０とを備える。
【００２９】
（単セル１２）
図２に示すように、単セル１２は、固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」という）１４の両面に電極であるアノード１６とカソード１８が配置された膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、以下ＭＥＡという）２０と、ＭＥＡ２０を両面から挟み込む第１セパレータ２２，第２セパレータ２４、及び第１セパレータ２２とＭＥＡ２０間、第２セパレータ２４とＭＥＡ２０間にそれぞれ配置される多孔体２６，２８とを備えている。
【００３０】
ＭＥＡ２０は、電解質膜１４の両面が、燃料極であるアノード１６と酸素極であるカソード１８とにより挟み込みされている。
電解質膜１４は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有する固体高分子材料で作製されている。固体高分子材料としてはフッ素系の高分子膜（例えば、デュポン社製のナフィオン膜等）がある。
【００３１】
アノード１６及びカソード１８は、それぞれ電極触媒層１６ａ，１８ａとガス拡散層１６ｂ，１８ｂとによって構成されている。電極触媒層１６ａ，１８ａは、電解質膜１４に接触する側に位置し、白金微粒子を担持させた導電性カーボンブラックにより形成されている。一方、ガス拡散層１６ｂ，１８ｂは、電極触媒層１６ａ，１８ａに積層され、導電性を有するカーボンペーパーにより構成されている。なお、電極触媒層１６ａ，１８ａに含まれる白金は、水素をプロトンと電子に分けるのを促進したり酸素とプロトンと電子から水を生成する反応を促進する作用を有するものであるが、同様の作用を有するものであれば白金以外のものを用いてもよい。また、ガス拡散層１６ｂ，１８ｂは、カーボンペーパーのほか、炭素繊維からなるカーボンクロス又はカーボンフェルトによって形成してもよく、十分なガス拡散性及び導電性を有していればよい。
【００３２】
（第１セパレータ２２及び酸化剤ガス流路３０）
第１セパレータ２２は、導電性を有するチタンよりなる。なお、第１セパレータ２２の材質はチタンに限定されるものではなく、導電性を有する炭素系や金属系を用いることができる。図２、図３に示すように第１セパレータ２２とＭＥＡ２０間は、酸化剤ガス流路３０となる。酸化剤ガス流路３０は、燃料電池１０に設けられた前記酸化剤ガス供給口及び酸化剤ガス排出口に対して、図示しないマニホールドホールを介して接続されている。
【００３３】
図２に示すように、第１セパレータ２２は、隣接する他の単セル１２間の略中間部に位置するように配置された平板部３２と、酸化剤ガス流路３０の上流側に設けられた段差部３３を介して一体に連結された平板状の短片３４とを有する。短片３４は、平板部３２よりも酸化剤ガス流路３０が延びる方向（以下、単に第１流路方向Ｕという）の長さが短くされるとともに、平板部３２と平行に形成されている。又、段差部３３は、第１流路方向Ｕに向かって斜状に形成されている。第１流路方向Ｕは、酸化剤ガスの流れる方向である。
【００３４】
平板部３２、段差部３３及び短片３４には、図１、図２に示すように前記第１流路方向Ｕに延びる複数の突条３５が突出されている。突条３５は、隣接する第２セパレータ２４側に相対する面から図示しない金型によりプレス成形されている。突条３５は、平板部３２の第１流路方向Ｕの略中央部から段差部３３を経て短片３４上の中央部迄延びている。
【００３５】
互いに隣接する突条３５同士は、等ピッチで配置されることが望ましいが、場合によっては不等ピッチでもよい。
前記突条３５がプレス成形されることより、第２セパレータ２４側に相対する面には、第１流路方向Ｕに延びる溝３６が形成されるとともに、各突条３５間には、図１、図２に示すように複数の第１溝３５ｂが形成されている。又、突条３５のＭＥＡ２０に相対する壁部３５ａは、図１に示すように平面に形成されるとともに、図２，図３に示すように酸化剤ガス流路３０の上流側であるＭＥＡ２０のカソード１８（ガス拡散層１８ｂ）に対して密接されている。
【００３６】
酸化剤ガス流路３０の上流側は、前記第１溝３５ｂとＭＥＡ２０で区画される第１溝流路で形成されている。又、酸化剤ガス流路３０の下流側は、前記多孔体２６が配置されている。多孔体２６は第１多孔体に相当する。
【００３７】
（第２セパレータ２４及び燃料ガス流路４０）
第２セパレータ２４は、導電性を有するチタンよりなる。なお、第２セパレータ２４の材質はチタンに限定されるものではなく、導電性を有する炭素系や金属系を用いることができる。
【００３８】
図２、図３に示すように単セル１２において、第２セパレータ２４とＭＥＡ２０間は、燃料ガス流路４０となる。本実施形態では、燃料ガス流路４０に流れる燃料ガスは、酸化剤ガス流路３０を流れる酸化剤ガスとは対向流となる。燃料ガス流路４０は、燃料電池１０に設けられた前記燃料ガス供給口及び燃料ガス排出口に対して、図示しないマニホールドホールを介して接続されている。
【００３９】
図２に示すように、第２セパレータ２４は、隣接する他の単セル１２間の略中間部に位置するように配置された平板部４２と、燃料ガス流路４０の上流側に設けられた段差部４３を介して一体に連結された平板状の短片４４とを有する。短片４４は、平板部４２よりも燃料ガス流路４０が延びる方向（以下、単に第２流路方向Ｐという）の長さが短くされるとともに、平板部４２と平行に形成されている。又、段差部４３は、第２流路方向に向かって斜状に形成されている。なお、本実施形態では、燃料ガスが流れる方向である第２流路方向Ｐは第１流路方向Ｕとは１８０度反対方向である。
【００４０】
平板部４２、段差部４３及び短片４４には、図１、図２に示すように前記第２流路方向に延びるように、かつ突条３５の数と同数の突条４５が突出されている。突条４５は、突条３５のピッチと合わせるようにして配置されている。
【００４１】
突条４５は、隣接する第１セパレータ２２側に相対する面から図示しない金型によりプレス成形されている。突条４５は、平板部４２の第２流路方向の略中央部から段差部４３を経て短片４４上の中央部迄延びている。
【００４２】
前記突条４５がプレス成形されることより、第１セパレータ２２側に相対する面には、図２、図３に示すように第２流路方向に延びる溝４６が形成されるとともに、各突条４５間には、図２に示すように複数の第２溝４５ｂが形成されている。
【００４３】
又、突条４５のＭＥＡ２０に相対する壁部４５ａは、図２、図３に示すように平面に形成されるとともに、燃料ガス流路４０の上流側であるＭＥＡ２０のアノード１６（ガス拡散層１６ｂ）に対して密接されている。
【００４４】
燃料ガス流路４０の上流側は、前記第２溝４５ｂとＭＥＡ２０で区画される第２溝流路で形成されている。又、燃料ガス流路４０の下流側は、前記多孔体２８が配置されている。多孔体２８は第２多孔体に相当する。
【００４５】
又、第２セパレータ２４の平板部４２と、隣接する第１セパレータ２２の平板部３２とは、図２に示すように密接されて電気的に接続されている。
又、第２セパレータ２４の各溝４６と、第１セパレータ２２の各溝３６とは、図３において、Ａの範囲でオーパラップするように配置されている。このオーパラップする部分において、溝３６と溝４６とが連通されている。
【００４６】
（冷却媒体流路５０）
このようにして、隣接する第１セパレータ２２と第２セパレータ２４との間において、溝３６，４６を流路本体とし、第１セパレータ２２の短片３４と第２セパレータ２４の平板部４２間を流路本体の入口とし、第２セパレータ２４の短片４４と第１セパレータ２２の平板部３２間を流路本体の出口とする冷却媒体流路５０が形成されている。
【００４７】
前記冷却媒体流路５０（流路本体）において、冷却媒体流路５０の上流側に位置する溝３６は、冷却媒体流路５０の下流側に位置する溝４６よりもＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路３０側の部位に近位に位置するように配置されている。
【００４８】
又、図３に示すように前記冷却媒体流路５０（流路本体）において、下流側に位置する溝４６は、上流側に位置する溝３６よりも、前記溝３６が近位となっているＭＥＡ２０に対して隣接する他のＭＥＡ２０の燃料ガス流路４０側の部位に近位に位置するように配置されている。
【００４９】
冷却媒体流路５０は、燃料電池１０に設けられた前記冷却媒体供給口及び冷却媒体排出口に対して、図示しないマニホールドホールを介して接続されて、酸化剤ガスの流れとは平行流となる冷却水等の冷却媒体が通過するようにされている。図３において、矢印Ｓは、冷却媒体の流れる方向を示している。
【００５０】
上記のように冷却媒体流路５０が形成されていることにより、冷却媒体流路５０の上流側では、カソード１８において酸化剤ガス流路３０の上流側が下流側よりもより冷却されるとともに、冷却媒体流路５０の下流側ではアノード１６において燃料ガス流路４０の上流側が下流側よりもより冷却されるようになっている。このようにして、本実施形態では、冷却媒体流路５０によって、カソード１８とアノード１６がそれぞれ均等に冷却されることはなく、カソード１８において、酸化剤ガス流路３０の上流側、すなわち、最も乾燥しやすい入口側を積極的に冷却することが可能となっている。
【００５１】
（多孔体２６，２８）
次に、多孔体２６，２８について説明する。多孔体２６，２８は同一構成であるため、図４を参照して多孔体２６について説明する。なお、多孔体２８を構成する各部の構成において、多孔体２６と同一構成に対しては、多孔体２６の各構成に付した番号２６のサフィックスの符号を番号２８に付す。
【００５２】
多孔体２６は、図４に示すように、六角形のリング部２６ａ（２８ａ）を千鳥状に多数箇所に形成したラスカットメタルにより形成されている。多孔体２６は、各リング部２６ａ（２８ａ）及びその貫通孔２６ｂ（２８ｂ）が、その第１流路方向Ｕ（第２流路方向Ｐ）に向かうように配置されるとともに、各リング部２６ａ（２８ａ）及びその貫通孔２６ｂ（２８ｂ）により形成されたガス流路２６ｃ（２８ｃ）を通して酸化剤ガス（燃料ガス）が流れてガス拡散を行うようになっている。なお、図４は多孔体２６（２８）の一部のみを図示したものである。
【００５３】
多孔体２６は、カソード１８と第１セパレータ２２にそれぞれ接触して両者間を電気的に導通可能となっている。又、多孔体２８は、アノード１６と第２セパレータ２４にそれぞれ接触して両者間を電気的に導通可能となっている。
【００５４】
（実施形態の作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
燃料電池１０の発電が行われると、図２に示す酸化剤ガス流路３０及び燃料ガス流路４０には、それぞれ酸化剤ガス（本実施形態では空気）及び燃料ガス（本実施形態では水素ガス）が互いに対向流となるように通過する。又、冷却媒体流路５０には、酸化剤ガス流路３０を通過する酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却媒体（本実施形態では冷却水）が通過する。
【００５５】
図３に示すように、冷却媒体は、第１セパレータ２２の短片３４と第２セパレータ２４の平板部４２間の冷却媒体流路５０（流路本体）の入口を通過した後、溝３６を通過する。溝３６を冷却媒体が通過することにより、壁部３５ａにて密接している酸化剤ガス流路３０の上流側のカソード１８を冷却する。図３において、矢印Ｑは、カソード１８からの熱の移動方向を示している。
【００５６】
この後、冷却媒体は、溝４６を通過することにより、壁部４５ａにて密接している燃料ガス流路４０の上流側のアノード１６を冷却し、第２セパレータ２４の短片４４と第１セパレータ２２の平板部３２間の流路本体の出口から排出される。図３において、矢印Ｒは、アノード１６からの熱の移動方向を示している。このように、本実施形態では、酸化剤ガス流路３０の上流側のカソード１８を下流側よりもより積極的に冷却する。又、燃料ガス流路４０の上流側のアノード１６を下流側よりもより積極的に冷却する。
【００５７】
一般に無加湿の燃料ガス及び酸化剤ガスを供給して燃料電池を運転する場合、すなわち、無加湿運転の場合には、燃料電池１０の単セル１２の面内で水分量分布が生じやすくなる。すなわち、酸化剤ガス流路３０の入口近傍（上流側）は乾燥しやすく、酸化剤ガス流路３０の出口近傍は湿潤状態になりやすい。このため、単セル１２の面内で水分量の均質化を図る必要がある。
【００５８】
本実施形態では、上記のように酸化剤ガス流路３０の入口近傍（上流側）を積極的に冷却することで、燃料電池１０の高温性能を上げる。
発電により、酸化剤ガス流路の下流側は、空気中の酸素が消費されて濃度低下を起こすとともに、カソード１８側の電極触媒層１８ａ、ガス拡散層１８ｂ及び多孔体２６において生成水が生成され、この生成水の結露により形成された水滴は、多孔体２６のガス流路２６ｃを流れる酸化剤ガス（酸化オフガス）により外部に導出される。上記のように本実施形態では、酸化剤ガス流路３０の下流側に多孔体２６が配置されているため、生成水によるガス拡散層１８ｂにおけるガス拡散の阻害を抑制して、燃料電池１０の発電性能を高めるとともに、排水性が向上することにより生成水が溜まりやすい常温域での電圧安定性を向上させる。
【００５９】
又、前記生成水の一部は、電解質膜１４を透過して、アノード１６側の電極触媒層１６ａ、ガス拡散層１６ｂ及び燃料ガス流路４０の下流側における多孔体２８のガス流路２８ｃへ浸透水として流入する。そして、この浸透水により形成された水滴は、前記多孔体２８のガス流路２８ｃを流れる燃料ガス（燃料オフガス）により外部に導出される。
【００６０】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１） 本実施形態の燃料電池１０は、ＭＥＡ２０（膜電極接合体）を、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４間に配置して、ＭＥＡ２０の両面と両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路３０及び燃料ガス流路４０を有した単セル１２を構成して、前記単セル１２を複数積層している。又、酸化剤ガス流路３０は、その上流側が第１セパレータ２２に複数併設された第１溝３５ｂとＭＥＡ２０間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う多孔体２６（第１多孔体）が配置されている。燃料ガス流路４０は、その上流側が第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂとＭＥＡ２０間で区画される第２溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う多孔体２８（第２多孔体）が配置されている。又、互いに隣接する単セル１２の第１セパレータ２２と第２セパレータ２４間には、空気（酸化剤ガス）の流れと平行流となる冷却水（冷却媒体）が通過する冷却媒体流路５０が形成されている。冷却媒体流路５０の上流側が下流側よりもＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路３０側の部位に近位に位置するように配置されている。この結果、本実施形態によれば、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できるとともに、特に水分の多い酸化剤ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性を良好にして、常温域での電圧安定性を向上することができる。又、高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できる結果、小型化及び低コスト化できるとともに、小型化ができる。
【００６１】
さらには、多孔体２６、２８は、酸化剤ガス流路３０、燃料ガス流路４０のそれぞれの下流側にのみ配置していないため、アノード１６の全面、及びカソード１８の全面に相対するように多孔体を配置する場合に比して、部品の重量の削減、すなわち、多孔体のサイズ削減を行うことができ、軽量化できる。
【００６２】
（２） 本実施形態の燃料電池１０は、第１セパレータ２２において、冷却媒体流路５０を形成する上流側の部位は、ＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路３０側の面に当接されていることにより、冷却水（冷却媒体）により、酸化剤ガス流路３０の上流側を効率的に冷却でき、このことにより、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できる。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を、図７（ａ）、（ｂ）及び図８を参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態の構成中、多孔体２６の代わりに図７（ａ）に示す多孔体７０が、及び多孔体２８の代わりに多孔体８０が、燃料電池１０において、前記多孔体２６，２８を配置したスペースにそれぞれ配置されている。なお、多孔体７０，８０の構成以外は、第１実施形態と同一構成又は相当する構成については同一符号を付す。
【００６４】
多孔体７０は第１多孔体に相当するとともに多孔体８０は第２多孔体に相当する。
多孔体７０は、第１セパレータ２２に近接配置される平板部７２）と、カソード１８のガス拡散層１８ｂに接触するように前記平板部７２に一体に切り起こし成形されて多数の突部７４及び水流路形成突部７６を備えている。突部７４は、第１流路方向Ｕと直交するＱ方向から見て偏平台形状をなす。なお、前記突部７４は半円弧状にしてもよい。
【００６５】
水流路形成突部７６は、第１セパレータ２２に接触するように、かつＱ矢印方向から見て小さい半円弧状或いは台形状をなすようにプレス成形されている。
図７（ａ）、図８に示すように、前記水流路形成突部７６によって第１セパレータ２２と平板部７２との間に所定の隙間が形成されている。この隙間が生成水を第１流路方向Ｕにおいて、下流側から流路本体の出口へ排出するように導くための第１水流路としての水流路７８となっている。図７（ｂ）の二点鎖線は、前記水流路形成突部７６によって第１セパレータ２２と平板部７２との間に所定の隙間が形成された水流路７８を透視図的に描いたものである。
【００６６】
なお、二点鎖線の矢印は、多孔体７０の場合の水流路７８における生成水の流れる方向を示す。
前記突部７４の多数の切り起こしによって、前記流路方向から見て各突部７４の左右両側に成形された開口が酸化剤ガス流路３０と水流路７８を連通する第１連通孔としての連通路７５となっている。酸化剤ガス流路３０の深さ（例えば１００μｍ〜５００μｍ）は、水流路７８の深さ（５μｍ〜３０μｍ）よりも深く形成され、水流路７８の毛管作用によって、酸化剤ガス流路３０側の生成水が連通路７５を通して水流路７８に吸い込まれるようにしている。
【００６７】
次に、多孔体８０について説明するが、説明の便宜上、図７（ａ）では、多孔体８０に関しては括弧内に各部の番号を付す。図７（ａ）に示すように、多孔体８０は、第２セパレータ２４に近接配置される平板部８２と、アノード１６のガス拡散層１６ｂに接触するように前記平板部８２に一体に切り起こし成形されて多数の突部８４及び水流路形成突部８６を備えている。突部８４は、第２流路方向Ｐと直交するＱ方向から見て偏平台形状をなす。なお、前記突部８４は半円弧状にしてもよい。
【００６８】
水流路形成突部８６は、第２セパレータ２４に接触するように、かつＱ矢印方向から見て小さい半円弧状或いは台形状をなすようにプレス成形されている。
図７（ａ）に示すように、前記水流路形成突部８６によって第２セパレータ２４と平板部８２との間に所定の隙間が形成されている。この隙間が浸透水を第２流路方向Ｐにおいて、下流側から流路本体の出口へ排出するように導くための第２水流路としての水流路８８となっている。
【００６９】
図７（ｂ）の二点鎖線は、水流路形成突部８６によって第２セパレータ２４と平板部８２との間に所定の隙間が形成された水流路８８を透視図的に描いたものである。
なお、二点鎖線の矢印の向きとは１８０度反対方向が、多孔体８０の場合の水流路８８における浸透水の流れる方向となる。
【００７０】
前記突部８４の多数の切り起こしによって、前記流路方向から見て各突部８４の左右両側に成形された開口が燃料ガス流路４０と水流路８８を連通する第２連通孔としての連通路８５となっている。燃料ガス流路４０の深さ（例えば１００μｍ〜５００μｍ）は、水流路８８の深さ（５μｍ〜３０μｍ）よりも深く形成され、水流路８８の毛管作用によって、燃料ガス流路４０側の浸透水が連通路８５を通して水流路８８に吸い込まれるようにしている。
【００７１】
（第２実施形態の作用）
上記のよう構成された燃料電池１０の作用を説明する。
酸化剤ガス流路３０の下流側において水流路７８が設けられているため、カソード１８側の多孔体７０内の生成水が連通路７５を通して毛管作用によって、水流路７８に吸い込まれる。そして、水流路７８内の生成水は、酸化剤ガス流路３０を流れる酸化剤ガスの流動圧力によって排出されて排水性が向上し、このため、電極触媒層１８ａに酸化剤ガスが適正に供給される。そのため、酸化剤ガス欠乏の発生が回避され、発電効率が向上する。又、酸化剤ガス流路３０に生成水が残留するのが防止され、酸化剤ガス流路３０内を流れる酸化剤ガスの生成水による圧力損失が低減されて発電効率が向上する。又、前述のように生成水の排水性が向上するため、生成水が滞留しやすい常温域での電圧安定性をも向上させることができる。
【００７２】
又、燃料ガス流路４０の下流側に水流路８８が設けられているため、アノード１６側の多孔体８０内の浸透水が連通路８５を通して毛管作用によって、水流路８８に吸い込まれる。そして、水流路８８内の浸透水は、燃料ガス流路４０を流れる燃料ガスの流動圧力によって排出されて排水性が向上し、このため、電極触媒層１６ａに燃料ガスが適正に供給される。そのため、燃料ガスの欠乏の発生が回避され、発電効率が向上する。又、多孔体８０において、浸透水が残留することが抑制されるため、該浸透水による燃料ガス流路４０の下流側内を流れる燃料ガスの圧力損失が低減されて、発電効率が向上する。
【００７３】
アノード１６側の電極触媒層１６ａに水が侵入することが抑制できるため、電極触媒層１６ａにおいて、燃料ガス欠乏の発生が回避され。従って、燃料ガス欠乏に起因する電極触媒層１６ａの電位の上昇が防止され、電極触媒層１６ａの電位上昇による多孔体８０の腐食が防止される。
【００７４】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１） 本実施形態の燃料電池１０は、第１セパレータ２２と多孔体７０（第１多孔体）間には、多孔体７０が有する連通路７５（第１連通孔）に連通する水流路７８（第１水流路）が形成されている。又、連通路７５（第１連通孔）を介して水流路７８に移動した水が、酸化剤ガスの流動圧力によって水流路７８を流れて酸化剤ガス流路３０の下流側へ移動させる。このように、水流路７８が形成されてその水流路に移動した水を酸化剤ガスの流動圧力によって排出することができ、このため排水性が向上できるとともに電極触媒層に酸化剤ガスが適正に供給でき、その結果、発電効率を向上できるとともに、生成水が滞留しやすい常温域での電圧安定性をも向上させることができる。
【００７５】
（２） 本実施形態の燃料電池１０は、第２セパレータ２４と多孔体８０（第２多孔体）間には、多孔体８０が有する連通路８５（第２連通孔）に連通する水流路８８（第２水流路）が形成されている。又、連通路８５を介して水流路８８に移動した水が、燃料ガスの流動圧力によって水流路８８を流れて排出される。この結果、燃料ガスの欠乏の発生が回避され、発電効率を向上できる。
【００７６】
（第３実施形態：請求項２の実施形態）
次に、第３実施形態の燃料電池１０を図９及び図１０を参照して説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態と異なる構成について説明する。
【００７７】
第１実施形態の燃料電池１０では、第２セパレータ２４における突条４５の壁部４５ａが第２セパレータ２４に対して密接（接触）していたが、本実施形態の燃料電池１０は、第１実施形態の構成中、図９に示すように、第２セパレータ２４の突条４５の壁部４５ａが、第２セパレータ２４に対して離間して配置されている。又、壁部４５ａとアノード１６間の空間には、第２多孔体としての多孔体２９が配置されている。多孔体２９は、多孔体２８とは図９、図１０に示すように深さ方向（図において、）の大きさが異なるだけであり、多孔体２８のリング部２８ａ、及び貫通孔２８ｂに相当するリング部、及び貫通孔がそれぞれ同様に多数形成されている。この結果、多孔体２９においても、多孔体２８のガス流路２８ｃと同様のガス流路が形成される。多孔体２９は、アノード１６と突条４５の壁部４５ａ（すなわち、第２セパレータ２４）にそれぞれ接触して両者間を電気的に導通可能となっている。
【００７８】
本実施形態では、このようにして図９、図１０に示すように、燃料ガス流路４０は、その上流側が第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂを含むとともに、上流及び下流側にはガス拡散を行う多孔体２９及び多孔体２８（第２多孔体）が配置されている。
【００７９】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、酸化剤ガスの流れる方向である第１流路方向Ｕと、燃料ガスが流れる方向である第２流路方向Ｐは対向流となる向きとなっている。
本実施形態においても、第２セパレータ２４の各溝４６と、第１セパレータ２２の各溝３６とは、図１０において、Ａの範囲でオーパラップするように配置されている。このオーパラップする部分において、溝３６と溝４６とが連通されていることにより、冷却媒体流路５０が形成されている。そして、冷却水（冷却媒体）の流れる方向は、第１実施形態と同様に酸化剤ガスの流れと平行流となっている。
【００８０】
本実施形態では、燃料ガス流路４０は、その上流側が第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂを含むとともに、上流及び下流側にはガス拡散を行う多孔体２９及び多孔体２８（第２多孔体）が配置されている。このため、第１実施形態で説明した多孔体２８の作用とともに、多孔体２９が同様の作用を行う。
【００８１】
すなわち、燃料ガス流路４０の上流側において、生成水の一部は、電解質膜１４を透過して、アノード１６側の電極触媒層１６ａ、ガス拡散層１６ｂ及び燃料ガス流路４０の下流側における多孔体２９のガス流路へ浸透水として流入する。そして、この浸透水により形成された水滴は、前記多孔体２９のガス流路を流れる燃料ガス（燃料オフガス）により外部に導出される。他の構成の作用は、第１実施形態と同様である。
【００８２】
本実施形態では、第１実施形態の（１）、及び（２）の効果に加えて、下記の特徴を有する。
（１） 本実施形態の燃料電池１０は、ＭＥＡ２０（膜電極接合体）を、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４間に配置して、ＭＥＡ２０の両面と両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路３０及び燃料ガス流路４０を有した単セル１２を構成して、前記単セル１２を複数積層している。又、酸化剤ガス流路３０は、その上流側が第１セパレータ２２に複数併設された第１溝３５ｂとＭＥＡ２０間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う多孔体２６（第１多孔体）が配置されている。燃料ガス流路４０は、その上流側が第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂを含むとともに、上流及び下流側にはガス拡散を行う多孔体２９及び多孔体２８（第２多孔体）が配置されている。又、互いに隣接する単セル１２の第１セパレータ２２と第２セパレータ２４間には、酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却水（冷却媒体）が通過する冷却媒体流路５０が形成されている。又、冷却媒体流路５０の上流側を下流側よりもＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路３０側の部位に近位に位置するように配置されている。この結果、燃料ガス流路４０の上流側において、アノード１６からの浸透水が多孔体２９のガス流路を流れる燃料ガス（燃料オフガス）により外部に導出できる。
【００８３】
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・ 第２実施形態では、燃料ガス流路４０において、第２流路方向Ｐ（ガス燃料が流れる方向）を、第１流路方向Ｕ（酸化剤ガスが流れる方向）と対向流となるようにしたが、第２実施形態において、第２流路方向Ｐ（ガス燃料が流れる方向）を、第１流路方向Ｕ（酸化剤ガスが流れる方向）と平行流となるようにしてもよい。
【００８４】
この場合、第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂは、燃料ガス流路４０の下流側に位置することになる。この場合、第２溝４５ｂは第３溝に相当する。又、燃料ガス流路４０の上流側には、ガス拡散を行う多孔体２８が位置し、下流側にはガス拡散を行う多孔体２９が位置する。なお、冷却媒体流路５０における冷却媒体の流れは第２実施形態と同様にする。他の構成は、第２実施形態と同様に構成するものとする。
【００８５】
このように構成した場合においても、第２実施形態と同様の効果を実現することができる。なお、この実施形態は、請求項３の実施形態に相当するものである。
又、上記の実施形態では、第２流路方向Ｐ（ガス燃料が流れる方向）を、第１流路方向Ｕ（酸化剤ガスが流れる方向）と平行流となるようにして、第２溝４５ｂ（図２参照）を形成した。この構成に代えて、第２流路方向Ｐ（ガス燃料が流れる方向）を、第１流路方向Ｕ（酸化剤ガスが流れる方向）と平行流となるようにするとともに、図１１に示すように第２溝４５ｂを省略し、多孔体２９の代わりに多孔体２８を、燃料ガス流路４０の下流側まで延出するようにしてもよい。この場合においても、第２実施形態と同様の効果を奏する。この実施形態は請求項３の実施形態に相当する。
【００８６】
・ 前記各実施形態では、冷却媒体として冷却水を使用したが、冷却水以外の冷却媒体、例えばオイル、アルコール等を使用してもよい。
・ 第２実施形態では、酸化剤ガス流路３０の深さ（例えば１００μｍ〜５００μｍ）は、水流路７８（８８）の深さ（５μｍ〜３０μｍ）よりも深く形成した。又、燃料ガス流路４０の深さ（例えば１００μｍ〜５００μｍ）を、水流路８８の深さ（５μｍ〜３０μｍ）よりも深く形成した。この数値は前記範囲に限定するものではなく、両水流路の深さは１０μｍ〜５０μｍとし、両ガス流路の深さを３０μｍ〜１０００μｍの範囲であってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０…燃料電池、１１…集電板、１２…単セル、１３…絶縁板、
１４…固体高分子電解質膜（電解質膜）、１５…エンドプレート、
１６…電極（カソード）、１６ａ…電極触媒層、１６ｂ…ガス拡散層、
１７…ボルト、１８…電極（アノード）、１８ａ…電極触媒層、
１８ｂ…ガス拡散層、２０…ＭＥＡ（膜電極接合体）、
２２…第１セパレータ、２４…第２セパレータ、２６…多孔体、
２８…多孔体、３０…酸化剤ガス流路、３２…平板部、３３…段差部、
３４…短片、３５…突条、３６…溝、４０…燃料ガス流路、４２…平板部、
４３…段差部、４４…短片、４５…突条、４６…溝、
５０…冷却媒体流路、５２…酸化剤ガス排出管、５４…燃料ガス供給管、
５６…燃料ガス排出管、５８…冷却媒体供給管、６０…冷却媒体排出管、
７０…多孔体、７２…平板部、７４…突部、７６…水流路形成突部、
７８，８８…水流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質形燃料電池は、イオン交換膜からなる電解質膜と前記膜の一面に配置されたアノード（燃料極）及び前記電解質膜の他面に配置されたカソード（酸素極）とからなる膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、アノード、カソードに燃料ガス（水素）及び酸化剤ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体通路を形成するセパレータとを、交互に配置している。そして、燃料電池は前記ＭＥＡとセパレータからなる単電池（単セル）の積層体を締め付けて一体化したスタックからなる。固体高分子電解質形燃料電池は、小型化が容易であること、低い温度で作動すること等の利点を有することから、特に、車両等の移動体用電源として注目されている。
【０００３】
この種の燃料電池の実用化のためには、小型化及び低コスト化が求められている。このため、冷却・加湿系を簡略化できる高温・無加湿運転条件の下で行うことが可能な燃料電池が望まれている。
【０００４】
特許文献１の燃料電池では、最も乾燥しやすいカソード（酸素極）の空気の流れる上流側（入り口側）の水分量が不足している場合は、燃料ガス流量を増加させるか、或いは、燃料ガス圧力を減少させて、酸化剤ガスの入口側の水分量を増加させることにより、高温・無加湿運転を行うようにしている。
【０００５】
特許文献２の燃料電池では、図１２に示すように、単セル１００は、高分子電解質膜１０２がカソード（酸素極）１０４及びアノード（燃料極）１０６により挟持された膜電極接合体（ＭＥＡ）１０８と、前記膜電極接合体１０８を、カソード１０４及びアノード１０６の外側から挟みこみした一対のセパレータ１１０，１１２とから構成されている。前記セパレータ１１０，１１２とカソード１０４及びアノード１０６の境界には、カソード１０４側に酸化剤ガス流路１１４が設けられるとともにアノード１０６側には燃料ガス流路１１６が設けられている。前記カソード１０４はカソード触媒層１０４ａとガス拡散層１０４ｂとが積層されることにより構成されている。又、アノード１０６はアノード触媒層１０６ａとガス拡散層１０６ｂとが積層されることにより構成されている。又、前記セパレータ１１０と、隣接する単セルのセパレータ１１２には、互いに相対する溝がそれぞれ形成されて、その溝形状で区画される通路を冷却媒体を通過させるための冷却媒体通路１２０としている。
【０００６】
特許文献２では、ＭＥＡ近傍に設けられた前記冷却媒体通路１２０を冷却媒体（例えば冷却水）が流れるため、熱抵抗が小さく効果的に冷却されることにより、燃料電池の高性能化を図っている。
【０００７】
又、特許文献３では、図１３に示すように、燃料ガス流路１１６、及び酸化剤ガス流路１１４にガス拡散性に優れるガス拡散多孔体１３０，１４０を配置することにより、燃料ガス流路１１６及び酸化剤ガス流路１１４の均一にガス拡散を行わせることによって燃料電池の高性能化を図っている。なお、図１３において、図１２の構成に相当する構成については同一符号を付して、その説明を省略する。
【０００８】
又、特許文献４では、導水層を形成したガス拡散多孔体を用いることにより、生成した水の排水性を向上させることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２５９７５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７２２２号公報
【特許文献３】特開２００７−８７７６８号公報
【特許文献４】国際公開第２０１０／１１３２５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１、特許文献２では、冷却性に優れるものの、すなわち、高温性能に優れるものの、特に水分の多い空気ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性が悪くなり、常温域での性能が低くなる問題がある。ここで、常温域は、燃料電池の温度が５０〜６０℃程度であって、負荷が多く掛かっていない領域である。例えばこの種の燃料電池を電気自動車に使用したとき、加速が行われない巡航速度での走行時の電力を供給する場合に上記のことが常温域で発電が行われる。
【００１１】
特許文献３では、特に常温域での電圧安定性の性能に優れるものの、高温環境下での冷却性能が不足傾向であって、熱抵抗が大きくて冷めにくく、高温性能が上がらない問題がある。
【００１２】
又、特許文献１及び特許文献２では、図１２に示すように、酸化剤ガス流路１１４及び燃料ガス流路１１６をセパレータ１１０、１１２全面において溝で形成したり、或いは図１３に示すように膜電極接合体１０８の全面に酸化剤ガス流路１１４、燃料ガス流路１１６を形成するガス拡散多孔体１３０，１４０を配置することにより、アノード（燃料極）及びカソード（酸素極）を均等に冷却している。このため、高温性能向上に必要なカソード（酸素極）の入口側（上流側）の積極的な冷却できていない問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解決して、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できるとともに、特に水分の多い酸化剤ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性を良好にして、常温域での電圧安定性を向上させることができる燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路は、その上流側が前記第２セパレータに複数併設された第２溝と前記膜電極接合体間で区画される第２溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側が下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池を要旨としている。
【００１５】
請求項２の発明は、固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路は、その上流側が前記第２セパレータに複数併設された第２溝を含むとともに上流及び下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側を下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池を要旨としている。
【００１６】
請求項３の発明は、固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが平行流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路の上流側及び下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側が下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池を要旨としている。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記第１セパレータにおいて、前記冷却媒体流路を形成する上流側の部位は、前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の面に当接されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記第１セパレータと第１多孔体間には、該第１多孔体が有する第１連通孔に連通する第１水流路が形成され、前記第１連通孔を介して前記第１水流路に移動した水が、前記酸化剤ガスの流動圧力によって前記第１水流路を流れて排出されることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項において、前記第２セパレータと第２多孔体間には、該第２多孔体が有する第２連通孔に連通する第２水流路が形成され、前記第２連通孔を介して前記第２水流路に移動した水が、前記燃料ガスの流動圧力によって前記第２水流路を流れて排出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至請求項３の発明によれば、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できるとともに、特に水分の多い酸化剤ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性を良好にして、常温域での電圧安定性を向上させることができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、冷却媒体流路を形成する上流側の部位が、膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の面に当接されることにより、冷却媒体により、酸化剤ガス流路の上流側を効率的に冷却でき、このことにより、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、酸化剤ガスの流動圧力によって排出されて排水性が向上できるため、電極触媒層に酸化剤ガスを適正に供給して、発電効率を向上できるとともに、常温域での電圧安定性をも向上させることができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、燃料ガスの欠乏の発生が回避され、発電効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の燃料電池を構成する単セルの分解斜視図。
【図２】燃料電池において第１セパレータ、第２セパレータの突条間で切断した際の縦断面図。
【図３】燃料電池の第１セパレータ、第２セパレータの突条で切断した際の縦断面図。
【図４】多孔体の斜視図。
【図５】カソード入口側の燃料電池の横断面図。
【図６】燃料電池の全体概略図。
【図７】（ａ）は第２実施形態の多孔体の部分斜視図、（ｂ）は水流路の説明図。
【図８】第２実施形態の燃料電池の単セルの断面図。
【図９】第３実施形態の図２相当図。
【図１０】第３実施形態の図３相当図。
【図１１】他の実施形態の図１０相当図。
【図１２】従来の燃料電池の横断面図。
【図１３】他の従来の燃料電池の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態の燃料電池を図１〜図６を参照して説明する。図６に示すように、燃料電池１０は、単セル１２（図２参照）が多数積層されたスタック構造を有し、その両端に一対の集電板１１、前記集電板１１の外側に絶縁板１３及び前記絶縁板１３の外側にエンドプレート１５を配置して、締め付けボルト１７で両端の前記エンドプレート１５に挟まれた単セル群等を積層した状態で締め付けされている。
【００２６】
燃料電池１０には、酸化剤ガス管路系、燃料ガス管路系、及び冷却媒体管路系が接続されている。図６に示すように、酸化剤ガスとしての空気（酸素）をエア（空気）を流通させるための酸化剤ガス管路系は、燃料電池１０の図示しない酸化剤ガス供給口に接続された酸化剤ガス供給管５１と、燃料電池１０の図示しない酸化剤ガス排出口に接続された酸化剤ガス排出管５２とを備える。
【００２７】
又、燃料ガスとしての水素を流通させるための燃料ガス管路系は、燃料電池１０の図示しない燃料ガス供給口に接続された燃料ガス供給管５４と、燃料電池１０の図示しない燃料ガス排出口に接続された燃料ガス排出管５６とを備える。
【００２８】
又、燃料電池１０の冷却媒体としての水を流通させるための冷却媒体管路系は、燃料電池１０の図示しない冷却媒体供給口に接続された冷却媒体供給管５８と、燃料電池１０の図示しない冷却媒体排出口に接続された冷却媒体排出管６０とを備える。
【００２９】
（単セル１２）
図２に示すように、単セル１２は、固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」という）１４の両面に電極であるアノード１６とカソード１８が配置された膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、以下ＭＥＡという）２０と、ＭＥＡ２０を両面から挟み込む第１セパレータ２２，第２セパレータ２４、及び第１セパレータ２２とＭＥＡ２０間、第２セパレータ２４とＭＥＡ２０間にそれぞれ配置される多孔体２６，２８とを備えている。
【００３０】
ＭＥＡ２０は、電解質膜１４の両面が、燃料極であるアノード１６と酸素極であるカソード１８とにより挟み込みされている。
電解質膜１４は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有する固体高分子材料で作製されている。固体高分子材料としてはフッ素系の高分子膜（例えば、デュポン社製のナフィオン膜等）がある。
【００３１】
アノード１６及びカソード１８は、それぞれ電極触媒層１６ａ，１８ａとガス拡散層１６ｂ，１８ｂとによって構成されている。電極触媒層１６ａ，１８ａは、電解質膜１４に接触する側に位置し、白金微粒子を担持させた導電性カーボンブラックにより形成されている。一方、ガス拡散層１６ｂ，１８ｂは、電極触媒層１６ａ，１８ａに積層され、導電性を有するカーボンペーパーにより構成されている。なお、電極触媒層１６ａ，１８ａに含まれる白金は、水素をプロトンと電子に分けるのを促進したり酸素とプロトンと電子から水を生成する反応を促進する作用を有するものであるが、同様の作用を有するものであれば白金以外のものを用いてもよい。また、ガス拡散層１６ｂ，１８ｂは、カーボンペーパーのほか、炭素繊維からなるカーボンクロス又はカーボンフェルトによって形成してもよく、十分なガス拡散性及び導電性を有していればよい。
【００３２】
（第１セパレータ２２及び酸化剤ガス流路３０）
第１セパレータ２２は、導電性を有するチタンよりなる。なお、第１セパレータ２２の材質はチタンに限定されるものではなく、導電性を有する炭素系や金属系を用いることができる。図２、図３に示すように第１セパレータ２２とＭＥＡ２０間は、酸化剤ガス流路３０となる。酸化剤ガス流路３０は、燃料電池１０に設けられた前記酸化剤ガス供給口及び酸化剤ガス排出口に対して、図示しないマニホールドホールを介して接続されている。
【００３３】
図２に示すように、第１セパレータ２２は、隣接する他の単セル１２間の略中間部に位置するように配置された平板部３２と、酸化剤ガス流路３０の上流側に設けられた段差部３３を介して一体に連結された平板状の短片３４とを有する。短片３４は、平板部３２よりも酸化剤ガス流路３０が延びる方向（以下、単に第１流路方向Ｕという）の長さが短くされるとともに、平板部３２と平行に形成されている。又、段差部３３は、第１流路方向Ｕに向かって斜状に形成されている。第１流路方向Ｕは、酸化剤ガスの流れる方向である。
【００３４】
平板部３２、段差部３３及び短片３４には、図１、図２に示すように前記第１流路方向Ｕに延びる複数の突条３５が突出されている。突条３５は、隣接する第２セパレータ２４側に相対する面から図示しない金型によりプレス成形されている。突条３５は、平板部３２の第１流路方向Ｕの略中央部から段差部３３を経て短片３４上の中央部迄延びている。
【００３５】
互いに隣接する突条３５同士は、等ピッチで配置されることが望ましいが、場合によっては不等ピッチでもよい。
前記突条３５がプレス成形されることより、第２セパレータ２４側に相対する面には、第１流路方向Ｕに延びる溝３６が形成されるとともに、各突条３５間には、図１、図２に示すように複数の第１溝３５ｂが形成されている。又、突条３５のＭＥＡ２０に相対する壁部３５ａは、図１に示すように平面に形成されるとともに、図２，図３に示すように酸化剤ガス流路３０の上流側であるＭＥＡ２０のカソード１８（ガス拡散層１８ｂ）に対して密接されている。
【００３６】
酸化剤ガス流路３０の上流側は、前記第１溝３５ｂとＭＥＡ２０で区画される第１溝流路で形成されている。又、酸化剤ガス流路３０の下流側は、前記多孔体２６が配置されている。多孔体２６は第１多孔体に相当する。
【００３７】
（第２セパレータ２４及び燃料ガス流路４０）
第２セパレータ２４は、導電性を有するチタンよりなる。なお、第２セパレータ２４の材質はチタンに限定されるものではなく、導電性を有する炭素系や金属系を用いることができる。
【００３８】
図２、図３に示すように単セル１２において、第２セパレータ２４とＭＥＡ２０間は、燃料ガス流路４０となる。本実施形態では、燃料ガス流路４０に流れる燃料ガスは、酸化剤ガス流路３０を流れる酸化剤ガスとは対向流となる。燃料ガス流路４０は、燃料電池１０に設けられた前記燃料ガス供給口及び燃料ガス排出口に対して、図示しないマニホールドホールを介して接続されている。
【００３９】
図２に示すように、第２セパレータ２４は、隣接する他の単セル１２間の略中間部に位置するように配置された平板部４２と、燃料ガス流路４０の上流側に設けられた段差部４３を介して一体に連結された平板状の短片４４とを有する。短片４４は、平板部４２よりも燃料ガス流路４０が延びる方向（以下、単に第２流路方向Ｐという）の長さが短くされるとともに、平板部４２と平行に形成されている。又、段差部４３は、第２流路方向に向かって斜状に形成されている。なお、本実施形態では、燃料ガスが流れる方向である第２流路方向Ｐは第１流路方向Ｕとは１８０度反対方向である。
【００４０】
平板部４２、段差部４３及び短片４４には、図１、図２に示すように前記第２流路方向に延びるように、かつ突条３５の数と同数の突条４５が突出されている。突条４５は、突条３５のピッチと合わせるようにして配置されている。
【００４１】
突条４５は、隣接する第１セパレータ２２側に相対する面から図示しない金型によりプレス成形されている。突条４５は、平板部４２の第２流路方向の略中央部から段差部４３を経て短片４４上の中央部迄延びている。
【００４２】
前記突条４５がプレス成形されることより、第１セパレータ２２側に相対する面には、図２、図３に示すように第２流路方向に延びる溝４６が形成されるとともに、各突条４５間には、図２に示すように複数の第２溝４５ｂが形成されている。
【００４３】
又、突条４５のＭＥＡ２０に相対する壁部４５ａは、図２、図３に示すように平面に形成されるとともに、燃料ガス流路４０の上流側であるＭＥＡ２０のアノード１６（ガス拡散層１６ｂ）に対して密接されている。
【００４４】
燃料ガス流路４０の上流側は、前記第２溝４５ｂとＭＥＡ２０で区画される第２溝流路で形成されている。又、燃料ガス流路４０の下流側は、前記多孔体２８が配置されている。多孔体２８は第２多孔体に相当する。
【００４５】
又、第２セパレータ２４の平板部４２と、隣接する第１セパレータ２２の平板部３２とは、図２に示すように密接されて電気的に接続されている。
又、第２セパレータ２４の各溝４６と、第１セパレータ２２の各溝３６とは、図３において、Ａの範囲でオーパラップするように配置されている。このオーパラップする部分において、溝３６と溝４６とが連通されている。
【００４６】
（冷却媒体流路５０）
このようにして、隣接する第１セパレータ２２と第２セパレータ２４との間において、溝３６，４６を流路本体とし、第１セパレータ２２の短片３４と第２セパレータ２４の平板部４２間を流路本体の入口とし、第２セパレータ２４の短片４４と第１セパレータ２２の平板部３２間を流路本体の出口とする冷却媒体流路５０が形成されている。
【００４７】
前記冷却媒体流路５０（流路本体）において、冷却媒体流路５０の上流側に位置する溝３６は、冷却媒体流路５０の下流側に位置する溝４６よりもＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路３０側の部位に近位に位置するように配置されている。
【００４８】
又、図３に示すように前記冷却媒体流路５０（流路本体）において、下流側に位置する溝４６は、上流側に位置する溝３６よりも、前記溝３６が近位となっているＭＥＡ２０に対して隣接する他のＭＥＡ２０の燃料ガス流路４０側の部位に近位に位置するように配置されている。
【００４９】
冷却媒体流路５０は、燃料電池１０に設けられた前記冷却媒体供給口及び冷却媒体排出口に対して、図示しないマニホールドホールを介して接続されて、酸化剤ガスの流れとは平行流となる冷却水等の冷却媒体が通過するようにされている。図３において、矢印Ｓは、冷却媒体の流れる方向を示している。
【００５０】
上記のように冷却媒体流路５０が形成されていることにより、冷却媒体流路５０の上流側では、カソード１８において酸化剤ガス流路３０の上流側が下流側よりもより冷却されるとともに、冷却媒体流路５０の下流側ではアノード１６において燃料ガス流路４０の上流側が下流側よりもより冷却されるようになっている。このようにして、本実施形態では、冷却媒体流路５０によって、カソード１８とアノード１６がそれぞれ均等に冷却されることはなく、カソード１８において、酸化剤ガス流路３０の上流側、すなわち、最も乾燥しやすい入口側を積極的に冷却することが可能となっている。
【００５１】
（多孔体２６，２８）
次に、多孔体２６，２８について説明する。多孔体２６，２８は同一構成であるため、図４を参照して多孔体２６について説明する。なお、多孔体２８を構成する各部の構成において、多孔体２６と同一構成に対しては、多孔体２６の各構成に付した番号２６のサフィックスの符号を番号２８に付す。
【００５２】
多孔体２６は、図４に示すように、六角形のリング部２６ａ（２８ａ）を千鳥状に多数箇所に形成したラスカットメタルにより形成されている。多孔体２６は、各リング部２６ａ（２８ａ）及びその貫通孔２６ｂ（２８ｂ）が、その第１流路方向Ｕ（第２流路方向Ｐ）に向かうように配置されるとともに、各リング部２６ａ（２８ａ）及びその貫通孔２６ｂ（２８ｂ）により形成されたガス流路２６ｃ（２８ｃ）を通して酸化剤ガス（燃料ガス）が流れてガス拡散を行うようになっている。なお、図４は多孔体２６（２８）の一部のみを図示したものである。
【００５３】
多孔体２６は、カソード１８と第１セパレータ２２にそれぞれ接触して両者間を電気的に導通可能となっている。又、多孔体２８は、アノード１６と第２セパレータ２４にそれぞれ接触して両者間を電気的に導通可能となっている。
【００５４】
（実施形態の作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
燃料電池１０の発電が行われると、図２に示す酸化剤ガス流路３０及び燃料ガス流路４０には、それぞれ酸化剤ガス（本実施形態では空気）及び燃料ガス（本実施形態では水素ガス）が互いに対向流となるように通過する。又、冷却媒体流路５０には、酸化剤ガス流路３０を通過する酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却媒体（本実施形態では冷却水）が通過する。
【００５５】
図３に示すように、冷却媒体は、第１セパレータ２２の短片３４と第２セパレータ２４の平板部４２間の冷却媒体流路５０（流路本体）の入口を通過した後、溝３６を通過する。溝３６を冷却媒体が通過することにより、壁部３５ａにて密接している酸化剤ガス流路３０の上流側のカソード１８を冷却する。図３において、矢印Ｑは、カソード１８からの熱の移動方向を示している。
【００５６】
この後、冷却媒体は、溝４６を通過することにより、壁部４５ａにて密接している燃料ガス流路４０の上流側のアノード１６を冷却し、第２セパレータ２４の短片４４と第１セパレータ２２の平板部３２間の流路本体の出口から排出される。図３において、矢印Ｒは、アノード１６からの熱の移動方向を示している。このように、本実施形態では、酸化剤ガス流路３０の上流側のカソード１８を下流側よりもより積極的に冷却する。又、燃料ガス流路４０の上流側のアノード１６を下流側よりもより積極的に冷却する。
【００５７】
一般に無加湿の燃料ガス及び酸化剤ガスを供給して燃料電池を運転する場合、すなわち、無加湿運転の場合には、燃料電池１０の単セル１２の面内で水分量分布が生じやすくなる。すなわち、酸化剤ガス流路３０の入口近傍（上流側）は乾燥しやすく、酸化剤ガス流路３０の出口近傍は湿潤状態になりやすい。このため、単セル１２の面内で水分量の均質化を図る必要がある。
【００５８】
本実施形態では、上記のように酸化剤ガス流路３０の入口近傍（上流側）を積極的に冷却することで、燃料電池１０の高温性能を上げる。
発電により、酸化剤ガス流路の下流側は、空気中の酸素が消費されて濃度低下を起こすとともに、カソード１８側の電極触媒層１８ａ、ガス拡散層１８ｂ及び多孔体２６において生成水が生成され、この生成水の結露により形成された水滴は、多孔体２６のガス流路２６ｃを流れる酸化剤ガス（酸化オフガス）により外部に導出される。上記のように本実施形態では、酸化剤ガス流路３０の下流側に多孔体２６が配置されているため、生成水によるガス拡散層１８ｂにおけるガス拡散の阻害を抑制して、燃料電池１０の発電性能を高めるとともに、排水性が向上することにより生成水が溜まりやすい常温域での電圧安定性を向上させる。
【００５９】
又、前記生成水の一部は、電解質膜１４を透過して、アノード１６側の電極触媒層１６ａ、ガス拡散層１６ｂ及び燃料ガス流路４０の下流側における多孔体２８のガス流路２８ｃへ浸透水として流入する。そして、この浸透水により形成された水滴は、前記多孔体２８のガス流路２８ｃを流れる燃料ガス（燃料オフガス）により外部に導出される。
【００６０】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１） 本実施形態の燃料電池１０は、ＭＥＡ２０（膜電極接合体）を、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４間に配置して、ＭＥＡ２０の両面と両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路３０及び燃料ガス流路４０を有した単セル１２を構成して、前記単セル１２を複数積層している。又、酸化剤ガス流路３０は、その上流側が第１セパレータ２２に複数併設された第１溝３５ｂとＭＥＡ２０間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う多孔体２６（第１多孔体）が配置されている。燃料ガス流路４０は、その上流側が第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂとＭＥＡ２０間で区画される第２溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う多孔体２８（第２多孔体）が配置されている。又、互いに隣接する単セル１２の第１セパレータ２２と第２セパレータ２４間には、空気（酸化剤ガス）の流れと平行流となる冷却水（冷却媒体）が通過する冷却媒体流路５０が形成されている。冷却媒体流路５０の上流側が下流側よりもＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路３０側の部位に近位に位置するように配置されている。この結果、本実施形態によれば、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できるとともに、特に水分の多い酸化剤ガス流路下流側の排水性・ガス拡散性を良好にして、常温域での電圧安定性を向上することができる。又、高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できる結果、小型化及び低コスト化できるとともに、小型化ができる。
【００６１】
さらには、多孔体２６、２８は、酸化剤ガス流路３０、燃料ガス流路４０のそれぞれの下流側にのみ配置していないため、アノード１６の全面、及びカソード１８の全面に相対するように多孔体を配置する場合に比して、部品の重量の削減、すなわち、多孔体のサイズ削減を行うことができ、軽量化できる。
【００６２】
（２） 本実施形態の燃料電池１０は、第１セパレータ２２において、冷却媒体流路５０を形成する上流側の部位は、ＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路３０側の面に当接されていることにより、冷却水（冷却媒体）により、酸化剤ガス流路３０の上流側を効率的に冷却でき、このことにより、高温性能及び高温・無加湿性能の向上及び発電性能を向上できる。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を、図７（ａ）、（ｂ）及び図８を参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態の構成中、多孔体２６の代わりに図７（ａ）に示す多孔体７０が、及び多孔体２８の代わりに多孔体８０が、燃料電池１０において、前記多孔体２６，２８を配置したスペースにそれぞれ配置されている。なお、多孔体７０，８０の構成以外は、第１実施形態と同一構成又は相当する構成については同一符号を付す。
【００６４】
多孔体７０は第１多孔体に相当するとともに多孔体８０は第２多孔体に相当する。
多孔体７０は、第１セパレータ２２に近接配置される平板部７２）と、カソード１８のガス拡散層１８ｂに接触するように前記平板部７２に一体に切り起こし成形されて多数の突部７４及び水流路形成突部７６を備えている。突部７４は、第１流路方向Ｕと直交するＱ方向から見て偏平台形状をなす。なお、前記突部７４は半円弧状にしてもよい。
【００６５】
水流路形成突部７６は、第１セパレータ２２に接触するように、かつＱ矢印方向から見て小さい半円弧状或いは台形状をなすようにプレス成形されている。
図７（ａ）、図８に示すように、前記水流路形成突部７６によって第１セパレータ２２と平板部７２との間に所定の隙間が形成されている。この隙間が生成水を第１流路方向Ｕにおいて、下流側から流路本体の出口へ排出するように導くための第１水流路としての水流路７８となっている。図７（ｂ）の二点鎖線は、前記水流路形成突部７６によって第１セパレータ２２と平板部７２との間に所定の隙間が形成された水流路７８を透視図的に描いたものである。
【００６６】
なお、二点鎖線の矢印は、多孔体７０の場合の水流路７８における生成水の流れる方向を示す。
前記突部７４の多数の切り起こしによって、前記流路方向から見て各突部７４の左右両側に成形された開口が酸化剤ガス流路３０と水流路７８を連通する第１連通孔としての連通路７５となっている。酸化剤ガス流路３０の深さ（例えば１００μｍ〜５００μｍ）は、水流路７８の深さ（５μｍ〜３０μｍ）よりも深く形成され、水流路７８の毛管作用によって、酸化剤ガス流路３０側の生成水が連通路７５を通して水流路７８に吸い込まれるようにしている。
【００６７】
次に、多孔体８０について説明するが、説明の便宜上、図７（ａ）では、多孔体８０に関しては括弧内に各部の番号を付す。図７（ａ）に示すように、多孔体８０は、第２セパレータ２４に近接配置される平板部８２と、アノード１６のガス拡散層１６ｂに接触するように前記平板部８２に一体に切り起こし成形されて多数の突部８４及び水流路形成突部８６を備えている。突部８４は、第２流路方向Ｐと直交するＱ方向から見て偏平台形状をなす。なお、前記突部８４は半円弧状にしてもよい。
【００６８】
水流路形成突部８６は、第２セパレータ２４に接触するように、かつＱ矢印方向から見て小さい半円弧状或いは台形状をなすようにプレス成形されている。
図７（ａ）に示すように、前記水流路形成突部８６によって第２セパレータ２４と平板部８２との間に所定の隙間が形成されている。この隙間が浸透水を第２流路方向Ｐにおいて、下流側から流路本体の出口へ排出するように導くための第２水流路としての水流路８８となっている。
【００６９】
図７（ｂ）の二点鎖線は、水流路形成突部８６によって第２セパレータ２４と平板部８２との間に所定の隙間が形成された水流路８８を透視図的に描いたものである。
なお、二点鎖線の矢印の向きとは１８０度反対方向が、多孔体８０の場合の水流路８８における浸透水の流れる方向となる。
【００７０】
前記突部８４の多数の切り起こしによって、前記流路方向から見て各突部８４の左右両側に成形された開口が燃料ガス流路４０と水流路８８を連通する第２連通孔としての連通路８５となっている。燃料ガス流路４０の深さ（例えば１００μｍ〜５００μｍ）は、水流路８８の深さ（５μｍ〜３０μｍ）よりも深く形成され、水流路８８の毛管作用によって、燃料ガス流路４０側の浸透水が連通路８５を通して水流路８８に吸い込まれるようにしている。
【００７１】
（第２実施形態の作用）
上記のよう構成された燃料電池１０の作用を説明する。
酸化剤ガス流路３０の下流側において水流路７８が設けられているため、カソード１８側の多孔体７０内の生成水が連通路７５を通して毛管作用によって、水流路７８に吸い込まれる。そして、水流路７８内の生成水は、酸化剤ガス流路３０を流れる酸化剤ガスの流動圧力によって排出されて排水性が向上し、このため、電極触媒層１８ａに酸化剤ガスが適正に供給される。そのため、酸化剤ガス欠乏の発生が回避され、発電効率が向上する。又、酸化剤ガス流路３０に生成水が残留するのが防止され、酸化剤ガス流路３０内を流れる酸化剤ガスの生成水による圧力損失が低減されて発電効率が向上する。又、前述のように生成水の排水性が向上するため、生成水が滞留しやすい常温域での電圧安定性をも向上させることができる。
【００７２】
又、燃料ガス流路４０の下流側に水流路８８が設けられているため、アノード１６側の多孔体８０内の浸透水が連通路８５を通して毛管作用によって、水流路８８に吸い込まれる。そして、水流路８８内の浸透水は、燃料ガス流路４０を流れる燃料ガスの流動圧力によって排出されて排水性が向上し、このため、電極触媒層１６ａに燃料ガスが適正に供給される。そのため、燃料ガスの欠乏の発生が回避され、発電効率が向上する。又、多孔体８０において、浸透水が残留することが抑制されるため、該浸透水による燃料ガス流路４０の下流側内を流れる燃料ガスの圧力損失が低減されて、発電効率が向上する。
【００７３】
アノード１６側の電極触媒層１６ａに水が侵入することが抑制できるため、電極触媒層１６ａにおいて、燃料ガス欠乏の発生が回避され。従って、燃料ガス欠乏に起因する電極触媒層１６ａの電位の上昇が防止され、電極触媒層１６ａの電位上昇による多孔体８０の腐食が防止される。
【００７４】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１） 本実施形態の燃料電池１０は、第１セパレータ２２と多孔体７０（第１多孔体）間には、多孔体７０が有する連通路７５（第１連通孔）に連通する水流路７８（第１水流路）が形成されている。又、連通路７５（第１連通孔）を介して水流路７８に移動した水が、酸化剤ガスの流動圧力によって水流路７８を流れて酸化剤ガス流路３０の下流側へ移動させる。このように、水流路７８が形成されてその水流路に移動した水を酸化剤ガスの流動圧力によって排出することができ、このため排水性が向上できるとともに電極触媒層に酸化剤ガスが適正に供給でき、その結果、発電効率を向上できるとともに、生成水が滞留しやすい常温域での電圧安定性をも向上させることができる。
【００７５】
（２） 本実施形態の燃料電池１０は、第２セパレータ２４と多孔体８０（第２多孔体）間には、多孔体８０が有する連通路８５（第２連通孔）に連通する水流路８８（第２水流路）が形成されている。又、連通路８５を介して水流路８８に移動した水が、燃料ガスの流動圧力によって水流路８８を流れて排出される。この結果、燃料ガスの欠乏の発生が回避され、発電効率を向上できる。
【００７６】
（第３実施形態：請求項２の実施形態）
次に、第３実施形態の燃料電池１０を図９及び図１０を参照して説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態と異なる構成について説明する。
【００７７】
第１実施形態の燃料電池１０では、第２セパレータ２４における突条４５の壁部４５ａが第２セパレータ２４に対して密接（接触）していたが、本実施形態の燃料電池１０は、第１実施形態の構成中、図９に示すように、第２セパレータ２４の突条４５の壁部４５ａが、第２セパレータ２４に対して離間して配置されている。又、壁部４５ａとアノード１６間の空間には、第２多孔体としての多孔体２９が配置されている。多孔体２９は、多孔体２８とは図９、図１０に示すように深さ方向（図において、）の大きさが異なるだけであり、多孔体２８のリング部２８ａ、及び貫通孔２８ｂに相当するリング部、及び貫通孔がそれぞれ同様に多数形成されている。この結果、多孔体２９においても、多孔体２８のガス流路２８ｃと同様のガス流路が形成される。多孔体２９は、アノード１６と突条４５の壁部４５ａ（すなわち、第２セパレータ２４）にそれぞれ接触して両者間を電気的に導通可能となっている。
【００７８】
本実施形態では、このようにして図９、図１０に示すように、燃料ガス流路４０は、その上流側が第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂを含むとともに、上流及び下流側にはガス拡散を行う多孔体２９及び多孔体２８（第２多孔体）が配置されている。
【００７９】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、酸化剤ガスの流れる方向である第１流路方向Ｕと、燃料ガスが流れる方向である第２流路方向Ｐは対向流となる向きとなっている。
本実施形態においても、第２セパレータ２４の各溝４６と、第１セパレータ２２の各溝３６とは、図１０において、Ａの範囲でオーパラップするように配置されている。このオーパラップする部分において、溝３６と溝４６とが連通されていることにより、冷却媒体流路５０が形成されている。そして、冷却水（冷却媒体）の流れる方向は、第１実施形態と同様に酸化剤ガスの流れと平行流となっている。
【００８０】
本実施形態では、燃料ガス流路４０は、その上流側が第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂを含むとともに、上流及び下流側にはガス拡散を行う多孔体２９及び多孔体２８（第２多孔体）が配置されている。このため、第１実施形態で説明した多孔体２８の作用とともに、多孔体２９が同様の作用を行う。
【００８１】
すなわち、燃料ガス流路４０の上流側において、生成水の一部は、電解質膜１４を透過して、アノード１６側の電極触媒層１６ａ、ガス拡散層１６ｂ及び燃料ガス流路４０の下流側における多孔体２９のガス流路へ浸透水として流入する。そして、この浸透水により形成された水滴は、前記多孔体２９のガス流路を流れる燃料ガス（燃料オフガス）により外部に導出される。他の構成の作用は、第１実施形態と同様である。
【００８２】
本実施形態では、第１実施形態の（１）、及び（２）の効果に加えて、下記の特徴を有する。
（１） 本実施形態の燃料電池１０は、ＭＥＡ２０（膜電極接合体）を、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４間に配置して、ＭＥＡ２０の両面と両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路３０及び燃料ガス流路４０を有した単セル１２を構成して、前記単セル１２を複数積層している。又、酸化剤ガス流路３０は、その上流側が第１セパレータ２２に複数併設された第１溝３５ｂとＭＥＡ２０間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う多孔体２６（第１多孔体）が配置されている。燃料ガス流路４０は、その上流側が第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂを含むとともに、上流及び下流側にはガス拡散を行う多孔体２９及び多孔体２８（第２多孔体）が配置されている。又、互いに隣接する単セル１２の第１セパレータ２２と第２セパレータ２４間には、酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却水（冷却媒体）が通過する冷却媒体流路５０が形成されている。又、冷却媒体流路５０の上流側を下流側よりもＭＥＡ２０の酸化剤ガス流路３０側の部位に近位に位置するように配置されている。この結果、燃料ガス流路４０の上流側において、アノード１６からの浸透水が多孔体２９のガス流路を流れる燃料ガス（燃料オフガス）により外部に導出できる。
【００８３】
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・ 第２実施形態では、燃料ガス流路４０において、第２流路方向Ｐ（ガス燃料が流れる方向）を、第１流路方向Ｕ（酸化剤ガスが流れる方向）と対向流となるようにしたが、第２実施形態において、第２流路方向Ｐ（ガス燃料が流れる方向）を、第１流路方向Ｕ（酸化剤ガスが流れる方向）と平行流となるようにしてもよい。
【００８４】
この場合、第２セパレータ２４に複数併設された第２溝４５ｂは、燃料ガス流路４０の下流側に位置することになる。この場合、第２溝４５ｂは第３溝に相当する。又、燃料ガス流路４０の上流側には、ガス拡散を行う多孔体２８が位置し、下流側にはガス拡散を行う多孔体２９が位置する。なお、冷却媒体流路５０における冷却媒体の流れは第２実施形態と同様にする。他の構成は、第２実施形態と同様に構成するものとする。
【００８５】
このように構成した場合においても、第２実施形態と同様の効果を実現することができる。なお、この実施形態は、請求項３の実施形態に相当するものである。
又、上記の実施形態では、第２流路方向Ｐ（ガス燃料が流れる方向）を、第１流路方向Ｕ（酸化剤ガスが流れる方向）と平行流となるようにして、第２溝４５ｂ（図２参照）を形成した。この構成に代えて、第２流路方向Ｐ（ガス燃料が流れる方向）を、第１流路方向Ｕ（酸化剤ガスが流れる方向）と平行流となるようにするとともに、図１１に示すように第２溝４５ｂを省略し、多孔体２９の代わりに多孔体２８を、燃料ガス流路４０の下流側まで延出するようにしてもよい。この場合においても、第２実施形態と同様の効果を奏する。この実施形態は請求項３の実施形態に相当する。
【００８６】
・ 前記各実施形態では、冷却媒体として冷却水を使用したが、冷却水以外の冷却媒体、例えばオイル、アルコール等を使用してもよい。
・ 第２実施形態では、酸化剤ガス流路３０の深さ（例えば１００μｍ〜５００μｍ）は、水流路７８（８８）の深さ（５μｍ〜３０μｍ）よりも深く形成した。又、燃料ガス流路４０の深さ（例えば１００μｍ〜５００μｍ）を、水流路８８の深さ（５μｍ〜３０μｍ）よりも深く形成した。この数値は前記範囲に限定するものではなく、両水流路の深さは１０μｍ〜５０μｍとし、両ガス流路の深さを３０μｍ〜１０００μｍの範囲であってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０…燃料電池、１１…集電板、１２…単セル、１３…絶縁板、
１４…固体高分子電解質膜（電解質膜）、１５…エンドプレート、
１６…電極（カソード）、１６ａ…電極触媒層、１６ｂ…ガス拡散層、
１７…ボルト、１８…電極（アノード）、１８ａ…電極触媒層、
１８ｂ…ガス拡散層、２０…ＭＥＡ（膜電極接合体）、
２２…第１セパレータ、２４…第２セパレータ、２６…多孔体、
２８…多孔体、３０…酸化剤ガス流路、３２…平板部、３３…段差部、
３４…短片、３５…突条、３６…溝、４０…燃料ガス流路、４２…平板部、
４３…段差部、４４…短片、４５…突条、４６…溝、
５０…冷却媒体流路、５２…酸化剤ガス排出管、５４…燃料ガス供給管、
５６…燃料ガス排出管、５８…冷却媒体供給管、６０…冷却媒体排出管、
７０…多孔体、７２…平板部、７４…突部、７６…水流路形成突部、
７８，８８…水流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、
前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路は、その上流側が前記第２セパレータに複数併設された第２溝と前記膜電極接合体間で区画される第２溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側が下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、
前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路は、その上流側が前記第２セパレータに複数併設された第２溝を含むとともに上流及び下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側を下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが平行流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、
前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路の上流側及び下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側が下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
前記第１セパレータにおいて、前記冷却媒体流路を形成する上流側の部位は、前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の面に当接されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１セパレータと第１多孔体間には、該第１多孔体が有する第１連通孔に連通する第１水流路が形成され、前記第１連通孔を介して前記第１水流路に移動した水が、前記酸化剤ガスの流動圧力によって前記第１水流路を流れて排出されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記第２セパレータと第２多孔体間には、該第２多孔体が有する第２連通孔に連通する第２水流路が形成され、
前記第２連通孔を介して前記第２水流路に移動した水が、前記燃料ガスの流動圧力によって前記第２水流路を流れて排出されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１】
固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、
前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路は、その上流側が前記第２セパレータに複数併設された第２溝と前記膜電極接合体間で区画される第２溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側が下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが対向流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、
前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路は、その上流側が前記第２セパレータに複数併設された第２溝を含むとともに上流及び下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側を下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
固体高分子電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体を、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配置して、前記膜電極接合体の両面と前記両セパレータ間に、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが平行流となる酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路を有した単セルを構成して、前記単セルを複数積層した燃料電池において、
前記酸化剤ガス流路は、その上流側が前記第１セパレータに複数併設された第１溝と前記膜電極接合体間で区画される第１溝流路を備えるとともに下流側にはガス拡散を行う第１多孔体が配置され、前記燃料ガス流路の上流側及び下流側にはガス拡散を行う第２多孔体が配置され、互いに隣接する単セルの第１セパレータと第２セパレータ間には、前記酸化剤ガスの流れと平行流となる冷却媒体が通過する冷却媒体流路が形成されて、前記冷却媒体流路の上流側が下流側よりも前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の部位に近位に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
前記第１セパレータにおいて、前記冷却媒体流路を形成する上流側の部位は、前記膜電極接合体の酸化剤ガス流路側の面に当接されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１セパレータと第１多孔体間には、該第１多孔体が有する第１連通孔に連通する第１水流路が形成され、前記第１連通孔を介して前記第１水流路に移動した水が、前記酸化剤ガスの流動圧力によって前記第１水流路を流れて排出されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記第２セパレータと第２多孔体間には、該第２多孔体が有する第２連通孔に連通する第２水流路が形成され、
前記第２連通孔を介して前記第２水流路に移動した水が、前記燃料ガスの流動圧力によって前記第２水流路を流れて排出されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２６９１４（Ｐ２０１２−２２６９１４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２２２９（Ｐ２０１１−９２２２９）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００１１０３２１）トヨタ車体株式会社 (1,272)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００１１０３２１）トヨタ車体株式会社 (1,272)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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