CN102017253A - 燃料电池用隔板以及具备该隔板的燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池用隔板，为板状的燃料电池用隔板，具备反应气体供给用歧管孔(21)、反应气体排出用歧管孔(22)、沟槽状的第1反应气体流路(131)、一条以上的沟槽状的第2反应气体流路(132，133)；第1反应气体流路(131)具有第1部分(41)和位于该第1部分(41)的上游侧的第2部分(51)，从第1反应气体流路(131)的上游端连续的部分以及/或者从第1反应气体流路(131)的至少第1部分(41)开始下游侧的部分的截面积被形成为比第2反应气体流路(132，133)的截面积小。

Description

燃料电池用隔板以及具备该隔板的燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池用隔板以及具备该隔板的燃料电池，特别涉及燃料电池用隔板的构造。
背景技术
高分子电解质型燃料电池(以下称之为PEFC)是通过使含有氢的燃料气体与空气等含有氧的氧化剂气体发生电化学反应从而同时产生电力和热能的装置。PEFC的单电池(cell)具有由高分子电解质膜以及一对气体扩散电极(阳极以及阴极)构成的MEA(膜-电极组件Membrane-Electrode-Assembly)、垫圈以及导电性的板状隔板。而且，一般通过层叠多个这样的单电池，并利用端板夹持被层叠的单电池的两端，利用联结器具联结该端板和单电池而形成PEFC。
然而，在隔板的主面上设置有形成用于提供并排出燃料气体或者氧化剂气体(以下将这些气体称之为反应气体)的歧管的歧管孔(反应气体供给用歧管孔和反应气体排出用歧管孔)，在与气体扩散电极相接触的主面上，反应气体流过的沟槽状的反应气体流路被设置为与这些歧管孔相连通。
这样，在反应气体流过该反应气体流路期间，反应气体被提供给MEA，并由于电化学反应而在MEA的内部被消耗。为此，在反应气体流路的下游部，由于气体被消耗，使得氢或者氧的浓度降低。其结果会导致在气体浓度较低的反应气体流路的下游部区域发电量下降，从而在单电池面内形成对应于气体浓度的发电分布。
对于这样的问题，已知的燃料电池是通过改善气体流路的形状而谋求在单电池面内的气体浓度的均匀化，从而提高发电效率(例如参照专利文献1)。图9是表示专利文献1所公开的燃料电池中的隔板主面的概略结构的模式示意图。
如图9所示，在由专利文献1所公开的燃料电池的隔板200上，多条(在图9中为三条)流体通道201～203(反应气体流路)由上游端与入口(反应气体供给用歧管孔)211相连通的大致L字形的上游部、下游端与出口(反应气体排出用歧管孔)212相连通的下游部、连接上游部的下游端和下游部的上游端的中游部构成，作为整体被形成为漩涡状。由此，由于在隔板200的特定部分上未形成流体通道的上游部或者下游部的集中，因此能够使反应气体浓度在电极面内均匀。
现有专利文献
专利文献1：日本专利特开平10-284094号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而本发明人发现，从改善在多条流体通道中流过的反应气体的利用率的观点出发，即使是专利文献1所公开的隔板200也还有改善的空间。
本发明正是鉴于上述问题而悉心研究的结果，目的在于提供一种能够改善在反应气体流路中流过的反应气体的利用率的燃料电池用隔板以及具备该隔板的燃料电池。
解决问题的手段
本发明人等为了解决上述现有技术中的问题而反复进行了悉心研究，结果发现了以下问题。
即，发现了在上述专利文献1所公开的燃料电池的隔板200中，一部分流过流体通道201～203的上游部的上游端附近部分的反应气体在与该上游部接近的下游部的上游端附近部分发生短路，由此，在流体通道201～203中流动的反应气体中，产生了有无助于反应而被排出的反应气体，因而降低了反应气体的利用率。
具体而言，由于流体通道201～203被设置为与气体扩散电极的气体扩散层相邻(以利用气体扩散层而覆盖隔板200的开放面(上表面)的方式)，因此一部分流过流体通道201～203的反应气体流过气体扩散层(以下将在气体扩散层中流过的气体称作为潜流气体)。为此，在三条流体通道201～203中，由于流过处于最下侧的流体通道201的上游部的反应气体与流过流体通道201的下游部中与流体通道201的上游端部最为接近的部分204的反应气体的压力差，使得一部分流过流体通道201的上游部的反应气体经由气体扩散层流入到流体通道201的下游部(短路)。于是，流入到流体通道201的下游部的反应气体原样流过下游部并从出口212排出。为此，一部分流过流体通道201的反应气体无助于反应而被排出，从而降低了反应气体的利用率。
此外，在三条流体通道201～203中，由于流过处于最下侧的流体通道201的上游部的反应气体发生短路，因此在流过剩下的两条流体通道202、203的上游部的反应气体与流过流体通道201的上游部的反应气体之间产生压力差。由于该压力差，使得一部分流过剩下的两条流体通道202、203的上游部的反应气体流入到流体通道201的上游部。于是，一部分流入到流体通道201的上游部的气体在流体通道201的下游部发生短路。为此，流过流体通道201～203的反应气体中无助于反应而被排出的反应气体量进一步变大，从而进一步降低了反应气体的利用率。
对于这样的问题，本发明人等通过采用以下所述的结构从而发现了对于实现上述本发明的目的极为有效的方法，从而实现了本发明。
即，本发明所涉及的燃料电池用隔板为板状燃料电池用隔板，具有：在厚度方向上贯通的反应气体供给用歧管孔、在厚度方向上贯通的反应气体排出用歧管孔、沟槽状的第1反应气体流路、以及一条以上的沟槽状的第2反应气体流路，其中第1反应气体流路被形成为至少在一个主面上其上游端连接于所述反应气体供给用歧管孔而其下游端连接于所述反应气体排出用歧管孔且弯曲，第2反应气体流路被形成为至少其上游端连接于所述反应气体供给用歧管孔且与所述第1反应气体流路并行地弯曲；所述第1反应气体流路具有第1部分和位于该第1部分的上游侧的第2部分，所述第1部分在所述第1反应气体流路中的所述第2部分与所述下游端之间的部分中最接近于所述上游端，所述第2部分在所述第1反应气体流路中的所述上游端与所述第1部分之间的部分中最接近于所述下游端；所述第1部分与所述上游端之间不存在所述第2反应气体流路，并且所述第2反应气体流路介于所述第2部分与所述下游端之间；而且，所述第1反应气体流路的至少从所述上游端连续的部分(以下称之为第1特定部分)的截面积、以及/或者所述第1反应气体流路的至少从所述第1部分开始下游侧的部分(以下称之为第2特定部分)的截面积被形成为：比所述一条以上的第2反应气体流路中至少一条反应气体流路(以下称之为特定第2反应气体流路)的截面积小。
根据这样的结构，由于流过第1反应气体流路的第1特定部分的反应气体流量较小，因此从第1反应气体流路的上游部向下游部发生短路的反应气体的流量也较小。或者，即使反应气体从第1反应气体流路的上游部向下游部(特别是第1部分)发生短路，也会由于第1反应气体流路的第2特定部分的截面积较小，使得该第2特定部分的压力损失瞬时增加。为此，流过第1氧化剂气体流路的上游部的氧化剂气体与流过第2特定部分的氧化剂气体的压力差变小，从能够减少从上游部向下游部发生短路的氧化剂气体。为此，能够减少流过第1反应气体流路的反应气体中无助于反应而被排出的反应气体，从而改善反应气体的利用效率。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路的所述第1特定部分以及/或者所述第2特定部分的流路宽度可以被形成为比所述特定第2反应气体流路的流路宽度小。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路的所述第1特定部分以及/或者所述第2特定部分的流路深度可以被形成为比所述特定第2反应气体流路的流路深度浅。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路的所述第1特定部分的截面积可以被形成为比所述第1反应气体流路的该第1特定部分以外的部分的截面积小。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路的所述第1特定部分的流路宽度可以被形成为比所述第1反应气体流路的该第1特定部分以外的部分的宽度小。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路的所述第1特定部分的流路深度可以被形成为比所述第1反应气体流路的该第1特定部分以外的部分的深度浅。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路的所述第2特定部分的截面积可以被形成为比所述第1反应气体流路的该第2特定部分以外的部分的截面积小。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路的所述第2特定部分的流路宽度可以被形成为比所述第1反应气体流路的该第2特定部分以外的部分的宽度小。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路的所述第2特定部分的流路深度可以被形成为比所述第1反应气体流路的该第2特定部分以外的部分的深度浅。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路可以被形成为：在所述第1特定部分的下游侧，与所述一条以上的第2反应气体流路中的至少被设置为最接近于所述第1反应气体流路的反应气体流路相连通。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路可以被形成为：在所述第2特定部分的上游侧，与所述一条以上的第2反应气体流路中的至少被设置为最接近于所述第1反应气体流路的反应气体流路相连通。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路上的所述第2部分与所述第1部分之间的部分可以被形成为漩涡状。
此外，在本发明所涉及的燃料电池用隔板中，所述第1反应气体流路上的所述第2部分与所述第1部分之间的部分可以被形成为蜿蜒状(serpentine)。
此外，本发明所涉及的燃料电池具备：一对包含所述燃料电池用隔板的燃料电池用隔板、具有电解质层和一对夹持该电解质层的电极的电解质层-电极组件；所述电解质层-电极组件被一对所述燃料电池用隔板所夹持。
根据这样的结构，由于流过第1反应气体流路的第1特定部分的反应气体的流量较小，所以从第1反应气体流路的上游部向下游部发生短路的反应气体的流量也较小。或者，即使反应气体从第1反应气体流路的上游部向下游部(特别是第1部分)发生短路，也会由于第1反应气体流路的第2特定部分的截面积较小而使得该第2特定部分的压力损失瞬时增加。为此，流过第1反应气体流路的上游部的氧化剂气体与流过第2特定部分的氧化剂气体的压力差变小，从而能够减少从上游部向下游部发生短路的氧化剂气体。为此，可以减少流过第1反应气体流路的反应气体中无助于反应而被排出的反应气体，从而可以改善反应气体的利用效率。
参照附图并根据下述对优选的实施方式的详细说明，可以明了本发明的上述目的、其它目的、特征以及优点。
发明效果
根据本发明的燃料电池用隔板以及燃料电池，通过减少从第1反应气体流路的上游部向下游部发生短路的反应气体，可以减少无助于反应而被排出的反应气体，因此可以改善反应气体的利用率。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池的概略结构的截面模式示意图。
图2是图1所示燃料电池的阴极隔板的概略结构的模式示意图。
图3是发明的第2实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图4是本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图5是本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图6是本发明的第5实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图7是本发明的第6实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图8是本发明的第7实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图9是专利文献1所公开的燃料电池的隔板主面的概略结构的模式示意图。
图10是本发明的第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图11是本发明的第9实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图12是本发明的第10实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图13是本发明的第11实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图14是本发明的第12实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图15是本发明的第13实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图16是本发明的第14实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图17是本发明的第15实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图18是本发明的第16实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图19是本发明的参考例的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图20是在试验例1的实施例1中所使用的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
图21是试验例1的电池电压测定结果的曲线图。
图22是进行试验例2的模拟解析的结果的表。
符号说明
1.高分子电解质膜
2a.阳极催化剂层
2b.阴极催化剂层
3a.阳极气体扩散层
3b.阴极气体扩散层
4a.阳极
4b.阴极
5.MEA(Membrane-Electrode-Assembly：电解质层-电极组件)
6.垫圈
9.冷却介质流路
10.阳极隔板
11.阴极隔板
21.氧化剂气体供给用歧管孔(反应气体供给用歧管孔)
22.氧化剂气体排出用歧管孔(反应气体排出用歧管孔)
23.燃料气体供给用歧管孔(反应气体供给用歧管孔)
24.燃料气体排出用歧管孔(反应气体排出用歧管孔)
25.冷却介质供给用歧管孔
26.冷却介质排出用歧管孔
31a.第1上游直线部
31b.第1上游折回部
31c.第2上游直线部
31d.第2上游折回部
31e.第3上游直线部
31f.第3上游折回部
31g.第1下游折回部
31h.第1下游直线部
31i.第2下游折回部
31j.第2下游直线部
31k.第3下游折回部
31m.第3下游直线部
31n.第4下游折回部
31p.第4下游直线部
31z.流路
41.第1部分
51.第2部分
52.第3部分
53.第4部分
54.第5部分
61.连通用通道
83.第3特定部分
100.燃料电池
131.第1氧化剂气体流路(第1反应气体流路)
131a.上游部
131b.中游部
131c.下游部
132.第2氧化剂气体流路(第2反应气体流路)
133.第2氧化剂气体流路(第2反应气体流路)
141.第1燃料气体流路(第1反应气体流路)
142.第2燃料气体流路(第2反应气体流路)
143.第2燃料气体流路(第2反应气体流路)
200.隔板
201.流体通道
202.流体通道
203.流体通道
211.入口
212.出口
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的优选实施方式。其中，在所有的附图上，将相同的符号标注于相同或者相当的部分上，省略重复的说明。此外，在图2至图8和图10至图20中，将隔板中的上下方向表示为图中的上下方。
(第1实施方式)
[燃料电池的结构]
图1是本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池的概略结构的截面示意图。其中，在图1中省略了燃料电池中的一部分。
如图1所示，该第1实施方式所涉及的燃料电池100是单电池(cell)，具备MEA(Membrane-Electrode-Assembly：电解质层-电极组件)5、垫圈6、阳极隔板10以及阴极隔板11。
MEA5具有选择性地输送氢离子的高分子电解质膜(电解质层，例如美国杜邦公司制的Nafion(商品名))1、阳极4a以及阴极4b。
高分子电解质膜1的形状大致为四边形(在这里是矩形)。在高分子电解质膜1的两个面上，阳极4a以及阴极4b(称之为气体扩散电极)分别被设置为比高分子电解质膜的周边部更靠内部。此外，在高分子解质膜1的周边部上，下述的反应气体供给用歧管孔等各个歧管孔(没有图示)被设置为在厚度方向上贯通。
阳极4a被设置于高分子电解质膜1的一个主面上，具有担载了电极催化剂(例如白金等贵金属)的导电性碳粒子与具有氢离子传导性的高分子电解质的混合物所构成的阳极催化剂层2a、以及被设置于阳极催化剂层2a的主面上并且兼备了气体通气性和导电性的阳极气体扩散层3a。同样，阴极4b被设置于高分子电解质膜1的另一个主面上，具有担载了电极催化剂(例如白金等贵金属)的导电性碳粒子与具有氢离子传导性的高分子电解质的混合物所构成的阴极催化剂层2b、以及被设置于阴极催化剂层2b的主面上并且兼备了气体通气性和导电性的阴极气体扩散层3b。
此外，可以使用含有担载了由贵金属构成的电极催化剂的导电性碳粒子、高分子电解质以及分散介质的催化剂层形成用油墨，利用该领域中的公知方法形成阳极催化剂层2a以及阴极催化剂层2b。此外，作为构成阳极气体扩层3a以及阴极气体扩散层3b的材料并没有特别的限定，可以使用该领域中的公知材料，例如可以使用碳布和碳纸等导电性多孔质基材。此外，也可以利用现有的公知方法在该导电性多孔质基材上进行拨水处理。
此外，在MEA5的阳极4a以及阴极4b的周围，夹持高分子电解质膜1而设置有一对环状且大致为矩形的氟橡胶制垫圈6。由此，可以防止燃料气体、空气或者氧化剂气体向电池外泄漏，此外，还可以防止这些气体在燃料电池100内发生互相混合。此外，在垫圈6的周边部，下述反应气体供给用歧管孔等各个歧管孔被设置为在厚度方向上贯通。
此外，以夹持MEA5和垫圈6的方式设置有具有导电性的板状阳极隔板(燃料电池用隔板)10以及阴极隔板(燃料电池用隔板)11。由此，MEA5被机械性地固定，且当在其厚度方向上层叠多个燃料电池100时，MEA5被电连接。此外，这些隔板10、11可以使用具有优异的热传导性以及导电性的金属、石墨或者混合了石墨和树脂的物质，例如可以使用将碳粉和粘结剂(溶剂)的混合物挤压成型而制作的材料、或者在钛或不锈钢制的板表面上实行了电镀的材料。
在与阳极隔板10的阳极4a接触的一个主面上，设置有用于使燃料气体流过的沟槽状的第1燃料气体流路(第1反应气体流路)141、以及与第1燃料气体流路并行的沟槽状的第2燃料气体流路(第2反应气体流路)142、143。此外，在另一个主面上，设置有用于使冷却介质流过的沟槽状的冷却介质流路9。同样，在与阴极隔板11的阴极4b接触的一个主面上，设置有用于使氧化剂气体流过的沟槽状的第1氧化剂气体流路(第1反应气体流路)131、与第1氧化剂气体流路131并行的第2氧化剂气体流路(第2反应气体流路)132，133。此外，在另一个主面上，设置有用于使冷却介质流过的沟槽状的冷却介质流路9。
由此，分别向阳极4a以及阴极4b提供燃料气体以及氧化剂气体，使这些气体发生反应从而产生电和热量。此外，通过使冷却水等冷却介质流过冷却介质流路9，回收所产生的热量。
此外，既可以将由上述方式构成的燃料电池100作为单电池(cell)使用，也可以层叠多个燃料电池100作为电池堆使用。此外，在层叠燃料电池100的情况下，可以在每2～3个单电池中设置一个冷却介质流路9。此外，在单电池之间不设置冷却介质流路9的情况下，可以使用被2个MEA5夹持的隔板，其一个主面上设置有第1燃料气体流路141以及第2燃料气体流路142、143，另一个主面上设置有第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133，为兼有阳极隔板10和阴极隔板11的隔板。
接着，参照图1以及图2详细说明阴极隔板11。此外，关于阳极隔板10，由于其基本结构与阴极隔板11相同，所以在此省略对其作详细说明。
[燃料电池用隔板的结构]
图2为图1所示的燃料电池100的阴极隔板(本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池用隔板)11的概略结构的模式示意图。
如图2所示，本发明第1实施方式所涉及的阴极隔板11被形成为板状且大致为矩形。在阴极隔板11的主面的周边部上，形成有在厚度方向上贯通的多个贯通孔，这些贯通孔构成了用于提供氧化剂气体的氧化剂气体供给用歧管孔(反应气体供给用歧管孔)21、用于排出氧化剂气体的氧化剂气体排出用歧管孔(反应气体排出用歧管孔)22、用于提供燃料气体的燃料气体供给用歧管孔(反应气体供给用歧管孔)23、用于排出燃料气体的燃料气体排出用歧管孔(反应气体排出用歧管孔)24、用于提供冷却介质的冷却介质供给用歧管孔25以及用于排出冷却介质的冷却介质排出用歧管孔26。
氧化剂气体供给用歧管孔21被设置于阴极隔板11的一个侧部(附图左侧的侧部，以下称之为第1侧部)的上部，氧化剂气体排出用歧管孔22被设置于燃料电池用隔板的另一个侧部(附图右侧的侧部，以下称之为第2侧部)的下部。此外，燃料气体供给用歧管孔23被设置于第2侧部的上部，燃料气体排出用歧管孔24被设置于第1侧部的下部。此外，冷却介质供给用歧管孔25被设置于氧化剂气体供给用歧管孔21的上部的第2侧部侧，冷却介质排出用歧管孔26被设置于氧化剂气体排出用歧管孔22的下部的第1侧部侧。
此外，氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22、以及燃料气体供给用歧管孔23和燃料气体排出用歧管孔24分别被形成为夹持阴极隔板11的中央部并彼此相对。在此，所谓阴极隔板11的中央部是指相对于阴极隔板11的外周的中央部。
此外，在阴极隔板11的一个主面上，以连通氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22的方式设置有沟槽状的第1氧化剂气体流路131和多条(这里是两条)沟槽状的第2氧化剂气体流路132，133，使得氧化剂气体被提供给阴极4b的主面的整个区域。第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133被形成为彼此并行。在此，所谓并行是指多条氧化剂气体流路被设置为彼此并列。即，特定多条氧化剂气体流路中的一条氧化剂气体流路，沿着该特定的氧化剂气体流路设置其它氧化剂气体流路。换言之，是指多条氧化剂气体流路被设置为多条氧化剂气体流路从其上游端向下游端使流过各个流路的氧化剂气体整体上流动方向一致。因此，无需使多条氧化剂气体流路从其上游端到下游端完全并行，多条氧化剂气体流路也可以有被设置为非并行的部分。
此外，第2氧化剂气体流路132，133被形成为构成流路的沟槽在垂直于氧化剂气体流动方向的方向上的截面积(以下仅称之为流路截面积)彼此相同，第2氧化剂气体流路132，133分别构成了特定第2反应气体流路(以下仅称之为第2反应气体流路132，133)。此外，由于与第1氧化剂气体流路131相同地形成了第2氧化剂气体流路132，133，所以在以下的说明中，仅说明第1氧化剂气体流路131。
第1氧化剂气体流路131由上游端与氧化剂气体供给用歧管孔21相连通的大致为U字形的上游部131a(图2所示的点划线内的流路)、下游端与氧化剂气体排出用歧管孔22相连通的大致为U字形的下游部131c(图2所示的双划线内的流路)、以及上游端与上游部131a的下游端相连接且下游端与下游部131c的上游端相连接的漩涡状的中游部131b构成，且被形成为由上游部131a和下游部131c包围中游部131b。
在此，在第1氧化剂气体流路131中，将一端作为第1氧化剂气体流路131的上游端、即氧化剂气体供给用歧管孔21的连接端，将另一端作为满足式子L1≤L2的部分，上游部131a是指它们之间的部分。其中，上式中的L1表示第1氧化剂气体流路131的上游部131a的流路长，L2表示第1氧化剂气体流路131的流路全长。此外，上游部131a的另一端更加优选为满足式子L1≤[(1/3)×L2]的部分。
此外，在第1氧化剂气体流路131中，将一端作为第1氧化剂气体流路131的下游端、即氧化剂气体排出用歧管孔22的连接端，将另一端作为满足式子L3≤L2的部分，下游部131c是指它们之间的部分。其中，上式中的L3表示第1氧化剂气体流路131的下游部131c的流路长。此外，下游部131c的另一端更加优选为满足式子L3≤[(1/3)×L2]的部分。
上游部131a由第1上游直线部31a、第1上游折回部31b、第2上游直线部31c、第2上游折回部31d、第3上游直线部31e以及第3上游折回部31f构成。
第1上游直线部31a被形成为其上游端连通于氧化剂气体供给用歧管孔21，且从阴极隔板11的第1侧部向第2侧部延伸(在水平方向上延伸)。第1上游折回部31b被形成为其上游端连接于第1上游直线部31a的下游端，且流路从水平方向在阴极隔板11的上下方向上折曲。第2上游直线部31c被形成为其上游端连接于第1上游折回部31b的下游端，且从阴极隔板11的上部向下部延伸(在垂直方向上延伸)。第2上游折回部31d被形成为其上游端连接于第2上游直线部31c的下游端，且流路从垂直方向向水平方向折曲。第3上游直线部31e被形成为其上游端连接于第2上游折回部31d的下游端，且在水平方向上从第2侧部向第1侧部延伸。此外，第3上游折回部31f被形成为其上游端连接于第3上游直线部31e的下游端，且流路从水平方向在阴极隔板11的上下方向上折曲。
中游部131b被形成为漩涡状，具体而言，以从阴极隔板11的周边部向中央部汇聚的方式被形成为顺时针旋转流路，并且以在阴极隔板11的中央部折返而向阴极隔板11的周边部发散的方式被形成为逆时针旋转流路。
更为具体而言，中游部131b从上游部131a的第3上游折回部31f的下游端开始，从阴极隔板11的下部向上部(以下称之为上方向)垂直地延伸一定距离，然后，从第1侧部向第2侧部(以下称之为第2侧部方向)水平地延伸一定距离，然后，从阴极隔板11的上部向下部(以下称之为下方向)垂直地延伸一定距离，然后，在第1侧部方向上水平地延伸一定的距离，从而到达阴极隔板11的中央部。于是，在阴极隔板11的中央部折返，然后，在第2侧部方向上水平地延伸一定的距离，然后，在阴极隔板11的上方向上垂直地延伸一定的距离，然后，在第1侧部方向上水平地延伸一定的距离，然后，在下方向上垂直地延伸一定的距离，然后，在第2侧部方向上水平地延伸一定的距离，然后，在上方向上垂直地延伸一定的距离，从而到达下游部131c的上游端。
下游部131c由第1下游折回部31g、第1下游直线部31h、第2下游折回部31i、第2下游直线部31j、第3下游折回部31k以及第3下游直线部31m构成。
第1下游折回部31g被形成为其上游端连接于中游部131b的下游端且流路从垂直方向向水平方向折曲。第1下游直线部31h被形成为其上游端连接于第1下游折回部31g的下游端且在第1侧部方向上向水平方向延伸。第2下游折回部31i被形成为其上游端连接于第1下游直线部31h的下游端且流路从水平方向向垂直方向折曲。第2下游直线部31j被形成为其上游端被连接于第2下游折回部31i的下游端并在下方向上垂直延伸。第2下游折回部31k被形成为其上游端被连接于第2下游直线部31j且流路从垂直方向向水平方向折曲。第3下游部直线部31m被形成为其上游端被连接于第2下游折回部31k的下游端且在第2侧部方向上水平地延伸，并且被形成为其下游端与氧化剂气体排出用歧管孔22相连通。
如上所述，第1氧化剂气体流路131由在垂直方向或者在水平方向上延伸的直线部、流路从垂直方向向水平方向或者从水平方向向垂直方向折曲的折回部而被形成为整体地弯曲，第2氧化剂气体流路132，133被设置为与第1氧化剂气体流路131并行。此外，在与阴极隔板11的主面相平行的方向上，第1氧化剂气体流路131上的下述第1部分41与第1氧化剂气体流路131的上游端之间不存在第2氧化剂气体流路132，133(没有设置)。此外，在与阴极隔板11的主面相平行的方向上，第2氧化剂气体流路132，133介于(设置有)第1氧化剂气体流路131上的下述第2部分51与第1氧化剂气体流路131的下游端之间。
此外，第1氧化剂气体流路131的下游部131c具有第1部分41，上游部131a具有第2部分51。第1部分41是第1氧化剂气体流路131的第2部分51与下游端之间的部分中最接近于第1氧化剂气体流路131的上游端的部分。换言之，第1部分41是第1氧化剂气体流路131的下游部131c中与上游部131a之间的压力梯度最大的部分(从第1氧化剂气体流路131的上游部131a发生短路的反应气体的量最多的部分)。具体而言，在本实施方式中，在下游部131c的第2下游折回部31i中，最接近于第1氧化剂气体流路131的上游端的部分构成了第1部分41。
而且，第1氧化剂气体流路131被形成为从其上游端连续的部分、即第1特定部分(这里是第1上游直线部31a)的流路截面积比第2氧化剂气体流路132，133的截面积小。具体而言，第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a的流路宽度被形成为比第2氧化剂气体流路132，133的流路宽度小。在此，所谓从第1氧化剂气体流路131的上游端连续的部分是指通道从第1氧化剂气体流路131的上游端连续地形成的部分(反应气体能够流过流路)。
由此，与从氧化剂气体供给用歧管孔21提供给第2氧化剂气体流路132，133的上游端的氧化剂气体的流量相比，较小流量的氧化剂气体被提供给第1氧化剂气体流路131的上游端。这是由于在多条反应气体流路平行的情况下，如果反应气体流路的流路长度相同，为了确保气体压力一定而以对应于流路截面积的比例分配反应气体，所以如果流路截面积减小，则被分配于该气体流路的气体流量也相应降低。
此外，由于在第1氧化剂气体流路131的第1特定部分(第1上游直线部31a)中流过的氧化剂气体流量较小，因此能够减少经由阴极气体扩散层3b而流入到(短路)第1氧化剂气体流路131的下游部131c上与第1上游直线部31a最为接近的流路31z(在第1下游折回部31g的水平方向上延伸的部分、第1下游直线部31h、以及在第2下游折回部31i的水平方向上延伸的部分)的氧化剂气体，从而可以减少无助于与燃料气体的反应而从氧化剂气体排出用歧管孔22排出的氧化剂气体。
此外，第1氧化剂气体流路131被形成为第1特定部分、即第1上游直线部31a的截面积(这里是流路宽度)比该第1上游直线部31a以外的部分的截面积(这里是流路宽度)小，且第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部以外的部分的截面被形成为实质上与第2氧化剂气体流路132，133的截面积相同。由此，可以使在第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a以外的部分中流过的氧化剂气体的流量实质上与在第2氧化剂气体流路132，133中流过的氧化剂气体的流量相同，从而可以将充足的氧化剂气体提供给阴极4b。
另一方面，第2部分51是第1氧化剂气体流路131上的上游端与第1部分41之间的部分中最接近于第1氧化剂气体流路131的下游端的部分。换言之，第2部分51是第1氧化剂气体流路131上的上游端与第1部分41之间的部分中，在从第1氧化剂气体流路131上的上游端朝向下游端的方向上离该上游端最远的部分，且是在第1氧化剂气体流路131的上游部131a中，与下游部131c的压力梯度最大的部分。具体而言，在本实施方式中，上游部131a的第2上游折回部31d构成了第2部分51。
[燃料电池的作用效果]
接着，参照图1以及图2说明本发明第1实施方式所涉及的燃料电池100的作用效果。
如上所述，由于在第1氧化剂气体流路131上的上游部131a的第1上游直线部31a中流过的氧化剂气体和在与第1氧化剂气体流路131的该第1上游直线部31a最为接近的流路31z中流过的氧化剂气体的压力差，使得一部分流过上游部131a的氧化剂气体经由阴极气体扩散层3b而流入到第1氧化剂气体流路131的流路31z(特别是第1氧化剂气体流路131的第1部分41)。
此外，由于流过第1氧化剂气体流路131的上游部131a的氧化剂气体发生短路，所以在流过第2氧化剂气体流路132，133的上游部的氧化剂气体与流过第1氧化剂气体流路131的上游部131a的氧化剂气体之间会产生压力差。由于该压力差，使得一部分流过第2氧化剂气体流路132，133的上游部的氧化剂气体流入到第1氧化剂气体流路131的上游部131a。于是，一部分从第2氧化剂气体流路132，133流入到第1氧化剂气体流路131的氧化剂气体流入到第1氧化剂气体流路131的流路31z(特别是第1氧化剂气体流路131的第1部分41)，一部分流过第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体作为整体流入到第1氧化剂气体流路131的流路31z(特别是第1部分41)。
为此，由于一部分流过第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体在第1氧化剂气体流路131的流路31z(特别是第1部分41)发生短路，从而未被用于反应而并被原样排出至氧化剂气体排出用歧管孔22，由此降低了反应气体的利用率。
然而，在本发明第1实施方式所涉及的燃料电池100中，第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a的流路截面积被形成为比第1氧化剂气体流路131的该第1上游直线部31a以外的部分以及第2氧化剂气体流路132，133的流路截面积小。由此，在第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a中流过的氧化剂气体流量较小，因此能够减少经由阴极气体扩散层3b而流入(短路)到第1氧化剂气体流路131的流路31z(特别是第1部分41)的氧化剂气体。
此外，由于能够减少从第1氧化剂气体流路131的上游部131a向流路31z发生短路的氧化剂气体，因此能够降低在流过第2氧化剂气体流路132，133的上游部的氧化剂气体与流过第1氧化剂气体流路131的上游部131a的氧化剂气体之间所产生的压力差，从而能够减少从第2氧化剂气体流路132，133的上游部经由第1氧化剂气体流路131的上游部131a而向第1氧化剂气体流路131的流路31z发生短路的氧化剂气体。
因此，可以减少流过第1以及第2氧化剂气体流路131～133的氧化剂气体中没有被用于与燃料气体的反应而从氧化剂气体排出用歧管孔22排出的氧化剂气体，从而改善反应气体的利用率。
此外，在本发明第1实施方式所涉及的燃料电池100中，第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a以外的部分的截面积被形成为实质上与第2氧化剂气体流路132，133的截面积相同。因此，流过第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a以外的部分的氧化剂气体的流量实质上与流过第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体的流量相同，从而可以将充足的氧化剂气体提供给阴极4b，燃料电池100能够进行充分的发电。
如上所述，利用本发明第1实施方式所涉及的燃料电池100，可以减少反应气体的短路，从而可以减少无助于反应而被排出的反应气体，改善反应气体的利用率。
(第2实施方式)
图3是本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图3所示，本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11与第1实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的结构基本相同，然而第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的结构与其有所不同。具体而言，第1氧化剂气体流路131的第1特定部分，其上游端为第1氧化剂气体流路131的上游端，其下游端为第2部分51。而且，第1氧化剂气体流路131的第1部分由第1上游直线部31a、第1上游折回部31b以及第2上游直线部31c构成。
利用具有这样的结构的本发明第2实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第1实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第3实施方式)
图4是本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图4所示，本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第2实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而在以下所述方面却与其有所不同，即，在第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的下游(在这里是第3上游直线部31e)，以规定的间隔设置有多条(这里是三条)连通用通道61，使得第1氧化剂气体流路131、第2氧化剂气体流路132以及第2氧化剂气体流路133彼此连通。
利用具有这样的结构的本发明第3实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第2实施方式所涉及的燃料电池相同的作用效果。
此外，在具备本发明第3实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池中，流过与第2氧化剂气体流路132，133上的第1氧化剂气体流路131的第1特定部分并行的部分的氧化剂气体流过连通用通道61。由此，氧化剂气体基本上均匀地被分流于第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133。为此，可以通过连通用通道61而降低在第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的上游端被提供的氧化剂气体的供给量的不均匀性。而且，通过降低流过第1以及第2氧化剂气体流路131～133的氧化剂气体的不均匀性，从而可以进一步改善氧化剂气体的利用效率。
此外，在本发明第3实施方式中，为了使第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133彼此连通，采用了设置有连通用通道61的结构，但是并不局限于此，例如也可以采用设置有使第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133彼此连通的凹部并形成从该凹部的底面竖立设置的多个突起的结构。利用这样的结构，则在与第1氧化剂气体流路131的第1特定部分和第2氧化剂气体流路132，133上的第1氧化剂气体流路131的第1特定部分并行的部分中流过的氧化剂气体在凹部合流。于是，利用条纹状地配置于凹部的多个突起，在凹部合流的氧化剂气体的流动发生紊乱，从而促进了合流的氧化剂气体的混合，被混合的氧化剂气体从凹部下游端基本上均匀地被分流至第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133。为此，就能够利用凹部而降低在第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体132，133的上游端被提供的氧化剂气体的供给量的不均匀性。
此外，在本发明第3实施方式中，采用了以使第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133彼此连通的方式设置有连通用通道61的结构，但是并不局限于此，例如也可以采用以只连通第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132的方式设置连通用通道61或凹部的结构。
此外，在设置三条以上第2氧化剂气体流路的情况下，只要是将连通用通道61设置为连通第1氧化剂气体131和多条第2氧化剂气体流路中至少与第1氧化剂气体流路131最为接近的第2氧化剂气体流路，则连通用通道61可以为任意样式。例如，连通用通道61可以被形成为连通第1氧化剂气体流路131与多条第2氧化剂气体流路中除被设置于最远离第1氧化剂气体流路131的位置上的第2氧化剂气体流路以外的第2氧化剂气体流路。
(第4实施方式)
图5是本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。此外，在图5中只图示了氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22，省略了其它的歧管孔的图示。
如图5所示，本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第1实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而设置氧化剂气体排出用歧管孔22的位置、第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的下游部的结构与其有所不同。
具体而言，氧化剂气体排出用歧管孔22被设置于第2侧部的上部，此外，第1氧化剂气体流路131的下游部131c由第1下游折回部31g、第1下游直线部31h、第2下游折回部31i、第2下游直线部31j、第3下游折回部31k、第3下游直线部31m、第4下游折回部31n以及第4下游直线部31p构成，从其上游端到第3下游直线部31m为止被形成为与第1实施方式所涉及的阴极隔板11的第1氧化剂气体流路131的下游部131c相同。此外，第1氧化剂气体流路131的下游部131c被形成为在第3下游直线部31m的下游端连接有从水平方向将流路弯曲成垂直方向的第4下游折回部31n的上游端，在其下游端则连接有在上方向上垂直地延伸的第4下游直线部31p的上游端，并且其下游端连通于氧化剂气体排出用歧管孔22。
在此，由于第2氧化剂气体流路132，133与第1氧化剂气体流路131同样地构成，因此省略对其作详细的说明。此外，由于第1氧化剂气体流路131的下游部131c以上述方式构成，因此在第1氧化剂气体流路131的上游端与第1部分41之间的部分中，最接近于第1氧化剂气体流路131的下游端的部分、即第2部分51成为上游部131a上的第1上游折回部31b。
利用具有这样的结构的本发明第4实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第1实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第5实施方式)
图6是本发明的第5实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。此外，在图6中只图示了氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22，省略了其它的歧管孔的图示。
如图6所示，本发明的第5实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第1实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而氧化剂气体排出用歧管孔22的配置位置、第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的下游部的结构以及第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的结构与其有所不同。
具体而言，氧化剂气体排出用歧管孔22被设置于第1侧部的下部。此外，第1氧化剂气体流路131的下游部131c被形成为大致L字形，由第1下游折回部31g、第1下游直线部31h、第2下游折回部31i以及第2下游直线部31j构成。
此外，第1氧化剂气体流路131的第1特定部分由整个上游部131a构成，即由第1上游直线部31a、第1上游折回部31b、第2上游直线部31c、第2上游折回部31d、第3上游直线部31e以及第3上游折回部31f构成。
在此，由于第2氧化剂气体流路132，133与第1氧化剂气体流路131同样地构成，因此在此省略对其作详细的说明。此外，由于第1氧化剂气体流路131的下游部131c由上述方式构成，因此在第1氧化剂气体流路131的上游端与第1部分41之间的部分中，最接近于第1氧化剂气体流路131的下游端的部分、即第2部分51成为上游部131a上的第3上游折回部31f。
利用具有这样的结构的本发明第5实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第1实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第6实施方式)
图7是本发明的第6实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图7所示，本发明的第6实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第1实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而在第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体132，133的中游部被形成为蜿蜒状的这一点上与其有所不同。以下说明第1氧化剂气体流路131的中游部131b的结构。
第1氧化剂气体流路131的中游部131b，流路一边从其上游部131a的下游端向上方向延伸一边折回180度，然后，向第2侧部方向水平地延伸一定的距离，然后，向上方向延伸一定的距离，然后，向第1侧部方向水平地延伸一定的距离。然后，重复一次该延伸图案，然后，流路一边向上方向延伸，一边折回180度，然后，向第2侧部方向水平地延伸一定距离，然后，向上方向延伸一定的距离，从而到达下游部131c的上游端。
利用具有这样的结构的本发明第6实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第1实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第7实施方式)
图8是本发明的第7实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。其中，在图8中只图示了氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22，省略了其它的歧管孔的图示。
如图8所示，本发明第7实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11被形成为圆板状，此外，在其主面上形成有并行的两根第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路。氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22被设置为夹持阴极隔板11的中心部(中心轴101)且相对。此外，虽然将氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22设置为夹持阴极隔板11的中心轴且相对，但是并不局限于此，只要是被配置于阴极隔板11的周边部，则这些歧管孔可以被设置于任何位置。
第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133作为整体被形成为漩涡状，具体而言，从其上游端向阴极隔板11的中心部汇聚，从而以顺时针画出弧形的方式形成流路；在阴极隔板11的中央部折返而向阴极隔板11的周边部发散，从而以逆时针画出弧形的方式形成流路。
此外，第1氧化剂气体流路131具有第1部分41和第2部分51。如上所述，第1部分是在第1氧化剂气体流路131上的第2部分51与下游端之间的部分中，最接近于第1氧化剂气体流路131的上游端的部分，在此，第1氧化剂气体流路131上的与第1氧化剂气体流路131的上游端和中心轴101的连接线相交的部分中，最接近于隔板11的外周的部分构成了第1部分41。此外，第2部分51是在第1氧化剂气体流路131上的上游端与第1部分41之间的部分中，最接近于第1氧化剂气体流路131的下游端的部分，在此，第1氧化剂气体流路131上的与第1氧化剂气体流路131的下游端和中心轴101的连接线相交的部分中，最接近于隔板11的外周的部分构成了第2部分51。
此外，第1氧化剂气体流路131的第1特定部分由从第1氧化剂气体流路131的上游端至第2部分51为止的部分构成。
利用具有这样的结构的本发明第7实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第1实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第8实施方式)
[燃料电池用隔板的结构]
图10是本发明的第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图10所示，本发明第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第1实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而在第1氧化剂气体流路131被形成为从第1部分41开始下游侧的部分的第2特定部分(在这里是从第1部分41到下游端的部分)的流路截面积比第2氧化剂气体流路132，133的截面积小这一点上与其有所不同。
具体而言，从第1氧化剂气体流路131的第1部分41到下游端为止的流路宽度被形成为比第2氧化剂气体流路132，133的流路宽度小。其中，虽然将第1氧化剂气体流路131的第2特定部分作为从第1部分41到下游端为止的部分，但是并不局限于此，例如也可以只是第1部分41。
此外，第1氧化剂气体流路131的中游部131b具有第3部分52。所谓第3部分52是指在第1氧化剂气体流路131中，比阴极隔板11的主面上的第2部分51更靠近内部的部分中，最接近于第2部分51的部分。在此，第3部分52为从中游部131b的下游端朝向下方垂直延伸而到达的点。
由此，即使氧化剂气体从第1氧化剂气体流路131的上游部131a向与该第1上游直线部31a最为接近的流路31z(第1下游折回部31g的向水平方向延伸的部分、第1下游直线部31h、第2下游折回部31i的向水平方向延伸的部分)发生短路，也会由于第2特定部分的流路截面积较小而使该第2特定部分的压力损失瞬时增加。为此，在第1氧化剂气体流路131的上游部131a中流过的氧化剂气体和在与第1上游直线部31a最为接近的流路31z中流过的氧化剂气体的压力差变小，从而可以减少从第1上游直线部31a发生短路的氧化剂气体，因而可以减少无助于与燃料气体的反应而从氧化剂气体排出用歧管孔22排出的氧化剂气体。
此外，第1氧化剂气体流路131被形成为从第2特定部分、即第1部分41到下游端为止的部分的流路截面积(在这里是第2特定部分的流路宽度)比该第2特定部分以外的部分的截面积(在这里是第2特定部分以外的流路宽度)小，且第1氧化剂气体流路131的第2特定部分以外的部分的截面积被形成为与第2氧化剂气体流路132，133的截面积实质上相同。由此，可以将在第1氧化剂气体流路131的第2特定部分以外的部分中流过的氧化剂气体的流量控制为实质上与流过第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体的流量相同，从而可以向阴极4b提供充足的氧化剂气体。
[燃料电池的作用效果]
接着，参照图10说明具有本发明第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池100(本发明的第8实施方式所涉及的燃料电池)的作用效果。
如上所述，由在第1氧化剂气体流路131上的上游部131a的第1上游直线部31a中流过的氧化剂气体和在与第1氧化剂气体流路131的该第1上游直线部31a最为接近的流路31z中流过的氧化剂气体的压力差，使得一部分流过上游部131a的氧化剂气体经由阴极气体扩散层3b而流入第1氧化剂气体流路131的流路31z(特别是第1氧化剂气体流路131的第1部分41)。
此外，由于在第1氧化剂气体流路131的上游部131a中流过的氧化剂气体发生短路，因此在流过第2氧化剂气体流路132，133的上游部的氧化剂气体与流过第1氧化剂气体流路131的上游部131a的氧化剂气体之间会产生压力差。由于该压力差，使得一部分流过第2氧化剂气体流路132，133的上游部的氧化剂气体流入到第1氧化剂气体流路131的上游部131a。于是，一部分从第2氧化剂气体流路132，133流入到第1氧化剂气体流路131的氧化剂气体流入到第1部分41，一部分流过第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体作为整体流入到第1氧化剂气体流路131的与该第1上游直线部31a最为接近的流路31z(特别是第1部分41)。
为此，一部分流过第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体在第1氧化剂气体流路131的与该第1上游直线部31a最为接近的流路31z(特别是第1部分41)发生短路，从而未被反应所使用而原样被排出至氧化剂气体排出用歧管孔22，因此降低了反应气体的利用效率。
然而，在本发明第8实施方式所涉及的燃料电池100中，从第1氧化剂气体流路131的第1部分41到下游端为止的流路(第2特定部分)的宽度被形成为比第2氧化剂气体流路132，133的流路宽度小。由此，即使在第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a中流过的氧化剂气体经由阴极气体扩散层3b而在第1氧化剂气体流路131的第1部分41发生短路，也会由于第2特定部分的流路截面积较小，使得该第2特定部分的压力损失瞬时增加。此外，由于第2特定部分的压力损失增加，因此第2特定部分的上游侧的流路(在这里是流路31z的第1部分41的上游侧的通道)的压力损失也会增加。
为此，流过第1氧化剂气体流路131的上游部131a的氧化剂气体和流过流路31z的氧化剂气体的压力差变小，从而能够减少从第1上游直线部31a向流路31z发生短路的氧化剂气体。
此外，由于能够减少从第1氧化剂气体流路131的上游部131a向流路31z发生短路的氧化剂气体，因此能够降低在流过第2氧化剂气体流路132，133的上游部的氧化剂气体与流过第1氧化剂气体流路131的上游部131a的氧化剂气体之间所产生的压力差，从而能够减少从第2氧化剂气体流路132，133的上游部经由第1氧化剂气体流路131的上游部131a向流路31z发生短路的氧化剂气体。
因此，在本发明第8实施方式所涉及的燃料电池100中，可以减少从第1以及第2氧化剂气体流路131～133的上游部向第1氧化剂气体流路131的下游部131c发生短路而无助于与燃料气体的反应而从氧化剂气体排出用歧管孔22排出的氧化剂气体。
此外，在本发明第8实施方式所涉及的燃料电池100中，第1氧化剂气体流路131的第2特定部分以外的部分的截面积被形成为实质上与第2氧化剂气体流路132，133的截面积相同。因此，在第1氧化剂气体流路131的第2特定部分以外的部分中流过的氧化剂气体的流量与在第2氧化剂气体流路132，133中流过的氧化剂气体的流量实质上相同，因而可以将充足的氧化剂气体提供给阴极4b，燃料电池100能够实行充分的发电。
如上所述，利用本发明第8实施方式所涉及的燃料电池100可以减少反应气体的短路，从而减少无助于反应而被排出的反应气体，改善反应气体的利用效率。
(第9实施方式)
图11是表示本发明的第9实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式图。
如图11所示，本发明的第9实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而在第1氧化剂气体流路131的第2特定部分的上游端为第3部分52的这一点上与其有所不同。
利用具有这样的结构的本发明第9实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第8实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第10实施方式)
图12是本发明的第10实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图12所示，本发明的第10实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构虽然与第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而在以下所述方面却与其有所不同，即，第1氧化剂气体流路131的第2特定部分，其上游端为第1下游折回部31g的在水平方向延伸的流路的上游侧端53(以下称之为第4部分53)，其下游端由第3下游折回部31k的在上下方向上延伸的流路的下游端构成。
利用具有这样的结构的本发明第10实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第8实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第11实施方式)
图13是本发明的第11实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图13所示，本发明的第11实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第10实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而在第1氧化剂气体流路131的第2特定部分的上游以规定的间隔设置多条(这里是三条)连通用通道61使得第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132以及第2氧化剂气体流路133彼此连通这一点与其有所不同。
利用具有这样的结构的本发明第11实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第10实施方式所涉及的燃料电池相同的作用效果。
此外，在具备本发明第11实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池中，流过第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体在连通用通道61中流过。由此，在第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的上游端被提供的氧化剂气体基本均匀地被分流于第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133。为此，可以降低提供给第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体的供给量的不均匀性，从而进一步改善氧化剂气体的利用率。
此外，在本发明第11实施方式中，为了使第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133彼此连通而采用了设置连通用通道61的结构，但是并不局限于此，例如也可以采用设置有使第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133彼此连通的凹部并形成从该凹部的底面竖立设置的多个突起的结构。利用这样的结构，则流过第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133的氧化剂气体在凹部合流。为此，就能够减少在第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的上游端被提供的氧化剂气体的供给量的不均匀性，从进一步改善氧化剂气体的利用率。
此外，利用条纹状地配置于凹部的多个突起，在凹部合流的氧化剂气体的流动发生紊乱，从而促进了合流的氧化剂气体的混合，被混合的氧化剂气体从凹部下游端分别被分流于第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133。
此外，在本发明第11实施方式中，采用了以使第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132，133彼此连通的方式设置有连通用通道61的结构，但是并不局限于此，例如也可以采用以只连通第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路132的方式设置连通用通道61或凹部的结构。
此外，在设置三条以上第2氧化剂气体流路的情况下，只要是将连通用通道61设置为连通第1氧化剂气体131和多条第2氧化剂气体流路中至少与第1氧化剂气体流路131最为接近的第2氧化剂气体流路，则连通用通道61可以为任意样式。例如，连通用通道61可以被形成为连通第1氧化剂气体流路131与多条第2氧化剂气体流路中除被设置于最远离第1氧化剂气体流路131的位置的第2氧化剂气体流路以外的第2氧化剂气体流路。
(第12实施方式)
图14是本发明的第12实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。此外，在图14中只图示了氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22，省略了其它的歧管孔的图示。
如图14所示，本发明的第12实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而设置氧化剂气体排出用歧管孔22的位置、第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的下游部的结构却与其有所不同。
具体而言，氧化剂气体排出用歧管孔22被设置于第2侧部的上部。此外，第1氧化剂气体流路131的下游部131c由第1下游折回部31g、第1下游直线部31h、第2下游折回部31i、第2下游直线部31j、第3下游折回部31k、第3下游直线部31m、第4下游折回部31n以及第4下游直线部31p构成，从其上游端到第3下游直线部31m为止被形成为与第1实施方式所涉及的阴极隔板11的第1氧化剂气体流路131的下游部131c相同。此外，第1氧化剂气体流路131的下游部131c被形成为在第3下游直线部31m的下游端连接有将流路从水平方向向垂直方向折曲的第4下游折回部31n的上游端，且在其下游端连接有在上方向上垂直延伸的第4下游直线部31p的上游端，并且其下游端连通于氧化剂气体排出用歧管孔22。
在此，由于第2氧化剂气体流路132，133被形成为与第1氧化剂气体流路131相同，所以在此省略对其作详细的说明。此外，由于如上所述而形成第1氧化剂气体流路131的下游部131c，所以在第1氧化剂气体流路131的上游端与第1部分41之间的部分中，最接近于第1氧化剂气体流路131的下游端的部分、即第2部分51成为上游部131a上的第1上游折回部31b。此外，比阴极隔板11的主面上的第2部分51更靠里面的部分中，最接近于第2部分51的部分、即第3部分52成为在第1下游折回部31g的水平方向上延伸的流路的上游端。
利用具有这样的结构的本发明第12实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第8实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第13实施方式)
图15是本发明的第13实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。在此，在图15中只图示了氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22，省略了其它的歧管孔的图示。
如图15所示，本发明第13实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而氧化剂气体排出用歧管孔22的配置位置、第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的下游部的结构与其有所不同。
具体而言，氧化剂气体排出用歧管孔22被设置于第1侧部的下部。此外，第1氧化剂气体流路131的下游部131c被形成为大致L字形，由第1下游折回部31g、第1下游直线部31h、第2下游折回部31i以及第2下游直线部31j构成。
在此，由于以与第1氧化剂气体流路131相同的方式构成第2氧化剂气体流路132，133，所以在此省略对其作详细的说明。此外，由于以如上方式形成第1氧化剂气体流路131的上游部131a，所以在第1氧化剂气体流路131的上游端与第1部分41之间的部分中，最接近于第1氧化剂气体流路131的下游端的部分、即第2部分51成为上游部131a上的第3上游折回部31f。此外，第3部分52为从中游部131b的下游端向下方向延伸，然后向第1侧部在水平方向上延伸而到达的点。
利用具有这样的结构的本发明第13实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第8实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第14实施方式)
图16是本发明的第14实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图16所示，本发明第14实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而在第1氧化剂气体流路131的流路整体被形成为比第2氧化剂气体流路132，133的截面积小这一点上与其有所不同。具体而言，本发明第14实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的第1氧化剂气体流路131被形成为第1氧化剂气体流路131的第2特定部分(从第1部分41到第1氧化剂气体流路131的下游端为止的部分)以外的部分实质上也与第2特定部分截面积相同。
利用具备以如上方式构成的本发明第14实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，由于流过第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a的氧化剂气体流量较小，因此能够减少经由阴极气体扩散层3b而流入(短路)与第1氧化剂气体流路131的该第1上游直线部31a最为接近的流路31z(特别是第1部分41)的氧化剂气体。
(第15实施方式)
图17是本发明的第15实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图17所示，本发明的第15实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11的基本结构与第8实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11相同，然而在第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133的中游部被形成为蜿蜒状这一点上与其有所不同。以下说明第1氧化剂气体流路131的中游部131b的结构。
第1氧化剂气体流路131的中游部131b，其流路一边从其上游部131a的下游端向上方向延伸，一边折回180度，然后，在第2侧部方向上水平地延伸一定距离，然后，向上方向延伸一定的距离，然后，向第1侧部方向水平地延伸一定距离。然后，重复一次该延伸图案，然后，一边使流路在上方向上延伸，一边折回180度，然后，在第2侧部方向上水平延伸一定的距离，然后，在上方向上延伸一定距离，从而到达下游部131c的上游端。
利用具有这样的结构的本发明第15实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第8实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
(第16实施方式)
图18是本发明的第16实施方式所涉及的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。此外，在图18中只图示了氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22，省略了其它的歧管孔的图示。
如图18所示，本发明第16实施方式所涉及的燃料电池用隔板(阴极隔板)11被形成为圆板状，此外，在其主面上，以两根并行的方式形成有第1氧化剂气体流路131和第2氧化剂气体流路。氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22被形成为夹持阴极隔板11的中心部(中心轴101)而相对。此外，在这里虽然以夹持阴极隔板11的中心轴而相对的方式设置氧化剂气体供给用歧管孔21和氧化剂气体排出用歧管孔22，但是并不局限于此，只要是被配置于阴极隔板11的周边部，则这些歧管孔可以被设置于任何位置。
第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133作为整体被形成为漩涡状，具体而言，从其上游端向阴极隔板11的中心部汇聚从而以顺时针画出弧形的方式形成流路，在阴极隔板11的中央部折返，向阴极隔板11的周边部发散从而以逆时针画出弧形的方式形成流路。
此外，第1氧化剂气体流路131具有第1部分41和第2部分51。如上所述，第1部分是第1氧化剂气体流路131上的第2部分51与下游端之间的部分中，最接近于第1氧化剂气体流路131的上游端的部分，在此，第1氧化剂气体流路131上的与第1氧化剂气体流路131的上游端和中心轴101的连接线相交的部分中，最接近于隔板11的外周的部分构成了第1部分41。此外，第2部分51是在第1氧化剂气体流路131上的上游端与第1部分41之间的部分中，最接近于第1氧化剂气体流路131的下游端的部分，在此，第1氧化剂气体流路131上的与第1氧化剂气体流路131的上游端和中心轴101的连接线相交的部分中，最接近于隔板11的外周的部分构成第2部分51。此外，在第1氧化剂气体流路131上，第3部分52为比阴极隔板11的主面上的第2部分51更靠里面的部分中，最接近于第2部分51的部分，在此，在第1氧化剂气体流路131上的与第1氧化剂气体流路131的下游端和中心轴101的连接线相交的部分中，比第2部分51更靠里边的部分构成了第3部分52。
此外，第1氧化剂气体流路131的第2特定部分由从第1氧化剂气体流路131的第3部分52至第1氧化剂气体流路131的下游端为止的部分构成。
利用具有这样的结构的本发明第16实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的燃料电池，也能够取得与第8实施方式所涉及的燃料电池100相同的作用效果。
以上虽然就有关本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明并不局限于上述实施方式。
例如，在上述本发明的第1～7实施方式中，为了使第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的截面积比第1氧化剂气体流路131的第1特定部分以外的部分以及第2氧化剂气体流路132，133的截面积小，而将第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的流路宽度形成为比第1氧化剂气体流路131的第1特定部分以外的部分以及第2氧化剂气体流路132，133的流路宽度小，但是并不局限于此，也可以将第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的流路深度形成为比第1氧化剂气体流路131的第1特定部分以外的部分以及第2氧化剂气体流路132，133的流路深度浅。
此外，在上述本发明的第1～7实施方式中，采用了使第2氧化剂气体流路132，133的截面积相同的结构，但是并不局限于此，也可以将流路截面积构成为各自不同。此外，在能够获得本发明的作用效果的范围内，特定第2氧化剂气体流路的一部分的截面积也可以被形成为比第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的截面积小，此外，第1氧化剂气体流路131的第1特定部分以外的部分中的一部分截面积也可以被形成为比第1特定部分的截面积小。
此外，第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的一部分也可以被形成为比特定第2氧化剂气体流路截面积大。例如，将从第1氧化剂气体流路131的第1特定部分的上游端，直至从燃料电池用隔板11的厚度方向观察时第1特定部分的与催化剂层(阴极催化剂层2b以及/或者阳极催化剂层2a)的端面重叠的部分为止的流路截面积形成为比特定第2氧化剂气体流路截面积大，并且将从第1特定部分的与该催化剂层的端面相重叠的部分直至第1特定部分的下游端为止的流路截面积形成为比特定第2氧化剂气体流路截面积小。
此外，例如在上述本发明的第8～16实施方式中，为了使第1氧化剂气体流路131的第2特定部分的截面积比第1氧化剂气体流路131的第2特定部分以外的部分以及第2氧化剂气体流路132，133的截面积小，将第1氧化剂气体流路131的第2特定部分的流路宽度形成为比第1氧化剂气体流路131的第2特定部分以外的部分以及第2氧化剂气体流路132，133的流路宽度小，但是并不局限于此，例如也可以将第1氧化剂气体流路131的第2特定部分的流路深度形成为比第1氧化剂气体流路131的第2特定部分以外的部分以及第2氧化剂气体流路132，133的流路深度浅。
此外，在上述本发明第8～16实施方式中，采用了第2氧化剂气体流路132，133的截面积相同的结构，但是并不局限于此，也可以将流路截面积形成为各不相同。此外，在能够获得本发明的作用效果的范围内，特定第2氧化剂气体流路的一部分的截面积也可以被形成为比第1氧化剂气体流路131的第2特定部分的截面积小，此外，第1氧化剂气体流路131的第2特定部分以外的部分中的一部分的截面积也可以被形成为比第2特定部分的截面积小。
此外，在能够获得本发明的作用效果的范围内，第1氧化剂气体流路131的第2特定部分的一部分也可以被形成为比特定第2氧化剂气体流路截面积大。例如，将从第1氧化剂气体流路131的第2特定部分的上游端直至从燃料电池用隔板11的厚度方向进行观察时第2特定部分的与催化剂层(阴极催化剂层2b以及/或者阳极催化剂层2a)的端面相重叠的部分为止的流路截面积形成为比特定第2氧化剂气体流路截面积小，并将从第2特定部分的与该催化基层的端面相重叠的部分直至第2特定部分的下游端为止的流路截面积形成为比特定第2氧化剂气体流路截面积大。
[参考例]
接着，参照图19说明本发明的参考例。
图19是本发明的参考例的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图19所示，本发明的参考例的燃料电池用隔板11与本发明有所不同，在第2氧化剂气体流路132，133中，离第1氧化剂气体流路131最远的第2氧化剂气体流路133(以下称之为第3氧化剂气体流路133)的一部分流路截面积被形成为比其它流路截面积小。此外，在以下的说明中，对第3氧化剂气体流路133上相当于第1氧化剂气体流路131的部分使用相同的符号(例如，第3氧化剂气体流路133上的相当于第1氧化剂气体流路131的第1上游直线部31a的部分作为第3氧化剂气体流路133上的第1上游直线部31a)进行说明。
具体而言，第3氧化剂气体流路133具有相当于第1氧化剂气体流路131的第2部分51的第5部分54，包含该第5部分54的连续的部分(以下称之为第3特定部分83)的流路截面积被形成为比第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132的截面积小。更加详细而言，第3特定部分83被形成为第3氧化剂气体流路133上的在第1上游折回部31b的上下方向上延伸的流路、第2上游直线部31c、第2上游折回部31d、第3上游直线部31e、以及第3上游折回部31f的水平延伸的流路截面积比第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132的截面积小。
然而，由于流过第3氧化剂气体流路133上的第3特定部分83(特别是第5部分54)的氧化剂气体和流过第3氧化剂气体流路133的下游部131c中与第3特定部分83最为接近的第3下游直线部31m的氧化剂气体的压力差，而使得一部分流过上游部131a的氧化剂气体经由阴极气体扩散层3b而流入到第3氧化剂气体流路133的下游部131c(特别是第3下游直线部31m)。
此外，由于在第3氧化剂气体流路133的上游部131a中流过的氧化剂气体发生短路，因此在流过第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132的上游部的氧化剂气体与流过第3氧化剂气体流路133的上游部131a的氧化剂气体之间产生压力差。由于该压力差，使得一部分流过第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132的上游部的氧化剂气体流入到第3氧化剂气体流路133的上游部131a。于是，一部分从第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132流入到第3氧化剂气体流路133的氧化剂气体流入到第3氧化剂气体流路133的第3特定部分83(特别是第3氧化剂气体流路133的第5部分53)，一部分流过第1氧化剂气体流路131、第2氧化剂气体流路132以及第3氧化剂气体流路133的氧化剂气体作为整体流入到第3氧化剂气体流路133的下游部131c(特别是第3下游直线部31m)。
为此，由于一部分流过第1氧化剂气体流路131、第2氧化剂气体流路132以及第3氧化剂气体流路133的氧化剂气体在第3氧化剂气体流路133的下游部131c(特别是第3下游直线部31m)发生短路，因此没有被用于反应而原样被排出至氧化剂气体排出用歧管孔22，从而降低了反应气体的利用率。
然而，第3氧化剂气体流路133的第3特定部分83的流路截面积被形成为比第3氧化剂气体流路133的该第3特定部分83以外的部分、第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132的截面积小。由此，由于流过第3氧化剂气体流路133的第3特定部分83的氧化剂气体流量较小，因此能够减少经由阴极气体扩散层3b而流入(短路)第3氧化剂气体流路131的下游部131c(特别是第3下游直线部31m)的氧化剂气体。
为此，可以减少流过第1至第3氧化剂气体流路131～133的氧化剂气体中没有被用于与燃料气体的反应而从氧化剂气体供给用歧管孔22排出的氧化剂气体，改善反应气体的利用率。
接着，说明实施例。
实施例
(试验例1)
图20是在试验例1的实施例1中所使用的燃料电池用隔板的概略结构的模式示意图。
如图20所示，实施例1的阴极隔板11被形成为具有本发明的第1实施方式的第1氧化剂气体流路131和五条第2氧化剂气体流路132、以及本发明的参考例的第3氧化剂气体流路133。其中，在图20中，将五条第2氧化剂气体流路132作为一条流路表示。此外，实施例2的阴极隔板11被构成为具有五条第9实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的第2氧化剂气体流路，比较例的阴极隔板11被形成为具有七条如图9所示的现有的燃料电池用隔板的流体流路。此外，实施例1、2以及比较例的阳极隔板10，燃料气体流路被形成为三条且为蜿蜒状。于是，使用这些隔板10、11制作了单电池并用于试验例1。
在试验例1中，将发电条件调整为电流密度为0.16A/cm2、燃料利用率为75％、燃料气体使用75％的氢和25％的二氧化碳的混合气体、氧化剂气体使用空气、燃料气体的露点为65℃、氧化剂气体的露点为35℃、使电池温度为90℃，使氧利用率在55～90％的范围内变动，测定了各个单电池的电池电压。测定结果示于图21。
图21是示意试验例1的电池电压测定结果的曲线图。
如图21所示，与比较例的单电池相比，在实施例1以及实施例2的单电池中电池电压变高，特别是在氧利用率为80％时，与比较例的单电池相比，实施例1的单电池高出13mV，实施例2的单电池高出5mV。
(试验例2)
在试验例2中，对本发明的燃料电池用隔板11以及具备该隔板的燃料电池100(在这里为单电池)进行模拟解析而验证其效果。此外，为了便于评价，只将电极面作为解析对象。
在实施例3中，使用第1实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133；在实施例4中，使用第9实施方式所涉及的燃料电池用隔板11的第1氧化剂气体流路131以及第2氧化剂气体流路132，133。此外，在比较例中，使用图9所示的现有燃料电池用隔板的流体流路201～203。
在解析过程中，使用了ANSYS Japan公司制的FLUENT、PEM模块。发电条件为：电流密度为0.16A/cm2、燃料利用率为75％、氧利用率为55％、燃料气体使用75％的氢和25％的二氧化碳的混合气体、氧化剂气体使用空气、燃料气体的露点为65℃、氧化剂气体的露点为35℃以及电池温度为90℃。测定结果被表示于图22中。
图22为示意进行试验例2的模拟解析的结果的表。
如图22所示，在实施例3中膜电阻是1.941mΩ，在实施例4中膜电阻是1.969mΩ，在比较例中膜电阻是1.984mΩ。
根据这些结果可以认为，在本发明所涉及的燃料电池用隔板11以及具备该隔板的燃料电池100中，通过减少流过反应气体流路的反应气体无助于反应而被排出的情况，从而提高了单电池内的保水性，并且降低了膜电阻。此外，可以得到如下启示，即通过减少流过反应气体流路的反应气体无助于反应而被排出的情况从而改善反应气体的利用率，能够提高电池性能。
对于本领域技术人员而言，根据上述说明可以明了本发明的多处改良或者其它的实施方式。因此，上述说明仅仅是作为例示而做的解释，目的在于向本领域技术人员阐明实现本发明的最佳方式。只要是不脱离本发明的要旨，可以实质性地改变其构造以及/或者功能的细节。
产业上的利用可能性
本发明的燃料电池用隔板以及具备该隔板的燃料电池，可以减少流过反应气体流路的反应气体无助于反应而被排出的情况从而改善反应气体的利用率，因此可以高效率地发电，所以可用于燃料电池技术领域。

Claims (14)

1.一种燃料电池用隔板，其特征在于，
为板状燃料电池用隔板，
具有：在厚度方向上贯通的反应气体供给用歧管孔、在厚度方向上贯通的反应气体排出用歧管孔、沟槽状的第1反应气体流路、以及一条以上的沟槽状的第2反应气体流路，其中第1反应气体流路被形成为至少在一个主面上其上游端连接于所述反应气体供给用歧管孔而其下游端连接于所述反应气体排出用歧管孔且弯曲，第2反应气体流路被形成为至少其上游端连接于所述反应气体供给用歧管孔且与所述第1反应气体流路并行地弯曲，
所述第1反应气体流路具有第1部分和位于该第1部分的上游侧的第2部分，所述第1部分在所述第1反应气体流路中的所述第2部分与所述下游端之间的部分中最接近于所述上游端，所述第2部分在所述第1反应气体流路中的所述上游端与所述第1部分之间的部分中最接近于所述下游端，
所述第1部分与所述上游端之间不存在所述第2反应气体流路，并且所述第2反应气体流路介于所述第2部分与所述下游端之间，
而且，所述第1反应气体流路的至少从所述上游端连续的部分(以下称之为第1特定部分)的截面积、以及/或者所述第1反应气体流路的至少从所述第1部分开始下游侧的部分(以下称之为第2特定部分)的截面积被形成为：比所述一条以上的第2反应气体流路中至少一条反应气体流路(以下称之为特定第2反应气体流路)的截面积小。
2.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路的所述第1特定部分以及/或者所述第2特定部分的流路宽度被形成为比所述特定第2反应气体流路的流路宽度小。
3.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路的所述第1特定部分以及/或者所述第2特定部分的流路深度被形成为比所述特定第2反应气体流路的流路深度浅。
4.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路的所述第1特定部分的截面积被形成为比所述第1反应气体流路的该第1特定部分以外的部分的截面积小。
5.如权利要求4所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路的所述第1特定部分的流路宽度被形成为比所述第1反应气体流路的该第1特定部分以外的部分的宽度小。
6.如权利要求4所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路的所述第1特定部分的流路深度被形成为比所述第1反应气体流路的该第1特定部分以外的部分的深度浅。
7.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路的所述第2特定部分的截面积被形成为比所述第1反应气体流路的该第2特定部分以外的部分的截面积小。
8.如权利要求7所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路的所述第2特定部分的流路宽度被形成为比所述第1反应气体流路的该第2特定部分以外的部分的宽度小。
9.如权利要求7所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路的所述第2特定部分的流路深度被形成为比所述第1反应气体流路的该第2特定部分以外的部分的深度浅。
10.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路被形成为：在所述第1部分的下游侧，与所述一条以上的第2反应气体流路中至少被设置为最接近于所述第1反应气体流路的反应气体流路相连通。
11.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路被形成为：在所述第2特定部分的上游侧，与所述一条以上的第2反应气体流路中至少被设置为最接近于所述第1反应气体流路的反应气体流路相连通。
12.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路上的所述第2部分与所述第1部分之间的部分被形成为漩涡状。
13.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于，
所述第1反应气体流路上的所述第2部分与所述第1部分之间的部分被形成为蜿蜒状。
14.一种燃料电池，其特征在于，
具有：
一对包含权利要求1所述的燃料电池用隔板的燃料电池用隔板；以及
具有电解质层和一对夹持该电解质层的电极的电解质层-电极组件，
所述电解质层-电极组件被一对所述燃料电池用隔板所夹持。
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