CN102301514A - 高分子电解质型燃料电池、具备其的燃料电池堆、燃料电池系统以及燃料电池系统的运转方法 - Google Patents

高分子电解质型燃料电池、具备其的燃料电池堆、燃料电池系统以及燃料电池系统的运转方法 Download PDF

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Abstract

本发明的高分子电解质型燃料电池具备：具有高分子电解质膜(1)和一对电极(4A、4B)的膜-电极组件(5)，在一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第1反应气体流路(8)的第1隔板(6A)，在一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第2反应气体流路(9)的第2隔板(6B)；第1反应气体流路(8)被形成为：从第1隔板(6A)的厚度方向看，在电极(4A)的区域内，包含从其上游端起最初与第2反应气体流路(9)相分离的部分的第1特定部分(51)的宽度，小于第1反应气体流路(8)的第1特定部分(51)上游侧部分的宽度，并且小于第1反应气体流路(8)的第1特定部分(51)的下游侧部分的宽度。

Description

高分子电解质型燃料电池、具备其的燃料电池堆、燃料电池系统以及燃料电池系统的运转方法
技术领域
本发明涉及高分子电解质型燃料电池以及具备该燃料电池的燃料电池堆的构成，特别涉及高分子电解质型燃料电池的隔板的构成。
背景技术
近年来，燃料电池作为一种清洁能源正受到关注。作为燃料电池，例如可以列举高分子电解质型燃料电池。高分子电解质型燃料电池(以下称之为PEFC)具备：膜-电极组件，和被配置成夹持该膜-电极组件而且分别接触于阳极以及阴极的阳极隔板以及阴极隔板。膜-电极组件具备分别由气体扩散层以及催化剂层构成的阳极以及阴极(将它们称为电极)。在气体扩散层中存在有作为反应气体的流通通道的细孔。在阳极隔板的一个主面上形成有燃料气体流路。在阴极隔板的一个主面上形成有氧化剂气体流路。从燃料气体流路被提供给阳极的燃料气体(氢)被离子化(H+)，并通过阳极的气体扩散层以及催化剂层，且由于水的存在而在高分子电解质膜中通过，从而向阴极侧移动。到达阴极侧的氢离子在阴极催化剂层中通过以下所述的发电反应而生成水。
阳极侧：H2→2H++2e-
阴极侧：(1/2)O2+2H++2e-→H2O
总反应：H2+(1/2)O2→H2O
被生成的水(生成水)以蒸汽或者液体的形式直接流入到被形成于阴极隔板上的氧化剂气体流路中。另外，在阴极侧所生成的水的一部分向阳极侧移动(所谓逆扩散)，从而流入到燃料气体流路中。流入到氧化剂气体流路或者燃料气体流路中的生成水沿着氧化剂气体或者燃料气体的流动方向，而向下游侧移动。因此，在电极内的局部的水分量的分布不均匀性变大，其结果将会有局部的发电量的不均匀性变大的情况出现。
针对这样的问题，已知有这样的燃料电池：其具备气体所流入的第1流路和排出气体的第2流路，将阳极侧的第1流路和阴极侧的第2流路构成为夹持电解质层而相对，并且将阳极侧的第2流路和阴极侧的第1流路构成为夹持电解质层而相对(例如参照专利文献1)。另外，已知有如下固体高分子型燃料电池：其中阳极气体通路和阴极气体通路是以夹持电解质膜-电极组件而相对峙的位置关系进行设置的，而且被构成为使阳极气体和阴极气体分别在通路内并行流通(例如参照专利文献2)。
由专利文献1所公开的燃料电池中，通过以使燃料气体和氧化剂气体的流向为所谓的相向流，并且将流路构成为夹着电解质层而互相相对，从而抑制了气体扩散层的水分量多的区域彼此或水分量少的区域彼此夹着电解质层而相对的情况，其结果是抑制了在电极中的局部的发电量的不均匀性变大。
另外，在由专利文献2所公开的固体高分子型燃料电池中，通过对阳极气体进行比阴极气体更高的加湿，从而在阴极气体通路的入口侧附近，水分从在阳极气体通路的入口侧附近流通的阳极气体中扩散，从而自阳极侧向阴极侧移动，而在阳极气体通路的出口侧附近，水分从阴极侧向阳极侧移动，所以能够恰当地对燃料电池整体的水分进行给排控制，并能够将燃料电池的发电性能维持在良好的状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-331916号公报
专利文献2：日本特开平9-283162号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在由专利文献1以及专利文献2所公开的燃料电池中，如果以低加湿(例如，使反应气体的露点低于燃料电池堆内的温度)的条件使燃料电池运转的话，那么在反应气体流路上游部，因为不能充分进行上述反应所以不能充分生成水，因而高分子电解质膜的相对于反应气体流路上游部的部分发生干燥而降低离子传导性，发电效率发生下降，就这一点来说仍然还有改善的余地。
本发明就是为了解决如以上所述之技术问题而做出的，目的在于提供一种高分子电解质型燃料电池以及具备该燃料电池的燃料电池堆，特别是在以低加湿的条件运转该高分子电解质型燃料电池那样的情况下，能够抑制高分子电解质膜发生劣化。
解决技术问题的手段
另外，在燃料电池的运转过程中，已知：电极上的面对于反应气体流路的部分的水分(液体以及气体的水)含量低于电极上的接触于被形成在邻接的反应气体流路之间的肋(rib)部的部分的水分含量。图15是表示在燃料电池运转过程中的电极的水分含量的示意图。
本发明人等为了解决上述现有技术中的技术问题而反复进行了悉心研究，结果发现了以下所述要点。即，发现了：如图15所示，在电极202上的接触于被形成于相邻接的反应气体流路203之间的肋部204的部分202A上所存在的水，向电极202上的面对于反应气体流路203的部分202B侧扩散，而电极202的靠近肋部204与反应气体流路203的边界处相对于电极202的部分202B的中央部分而言，水分含量更高。换言之，发现了：如果从电极202的接触于肋部204的部分202A离开，则水分含量变少。于是，本发明人等发现采用以下所述的构成从而发现对于完成上述本发明的目的是极为有效的，由此而想到了本发明。
即，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池具备：膜-电极组件，具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的周缘部的内侧的部分的一对电极；导电性的第1隔板，呈板状，并且被配设成与所述膜-电极组件的所述一对电极中的一个电极相接触，并且在与所述电极相接触的一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第1反应气体流路；导电性的第2隔板，呈板状，并且被配设成与所述膜-电极组件的所述一对电极中的另一个电极相接触，并且在与所述电极相接触的一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第2反应气体流路；所述第1反应气体流路被形成为：从所述第1隔板的厚度方向看，在所述电极的区域内，第1特定部分的宽度小于所述第1反应气体流路的所述第1特定部分上游侧的部分的宽度，并且小于所述第1反应气体流路的所述第1特定部分下游侧的部分的宽度，所述第1特定部分是包含第1部分的部分，该第1部分是从所述第1反应气体流路的上游端起、最初与所述第2反应气体流路相重叠的部分的下游侧的、最初与所述第2反应气体流路相分离的部分。
如以上所述，电极上的面对于第1反应气体流路的部分的水分含量比电极上的接触于肋部的部分的水分含量更低，而在本发明中，第1反应气体流路被形成为，第1特定部分的宽度小于该第1特定部分以外的部分的宽度。因此，水分含量少的、电极的面对于第1特定部分的部分(以下称之为电极的第1特定部分)较小。换言之，通过缩小第1反应气体流路的第1特定部分的宽度，从而使被形成于第1反应气体流路之间的第1肋部的面积、或者从第1隔板的厚度方向看的电极的外端与第1反应气体流路之间的部分(以下称之为第1外侧肋部)的面积变大。由此，能够扩大电极上的水分含量多的部分(电极上的接触于第1肋部或者第1外侧肋部的部分)。而且，特别是在如以低加湿的条件运转本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池那样的情况下，水从该电极的水分含量多的部分向电极的第1特定部分移动，因而不但能够抑制电极的第1特定部分发生干燥，而且还能够抑制高分子电解质膜上的与第1反应气体流路的第1特定部分相对的部分发生干燥。因此，本发明的高分子电解质型燃料电池能够抑制高分子电解质膜的劣化。
另外，在本发明的高分子电解质型燃料电池中，也可以：在所述第1隔板的另一个主面以及/或者所述第2隔板的另一个主面上形成有沟槽状的冷却介质流路，流通于所述第1反应气体流路中的第1反应气体以及流通于所述第2反应气体流路中的第2反应气体的露点比流通于所述冷却介质流路中的冷却介质的温度更低。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第1特定部分由从所述第1部分起的所述第1反应气体流路的上游侧的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第1特定部分由从所述第1部分起的所述第1反应气体流路的下游侧的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第1特定部分是由从所述第1部分开始、到相当于所述第2反应气体流路的宽度与被形成于所述第2反应气体流路之间的第2肋部的宽度之和的长度为止的范围的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第1特定部分是由从所述第1部分开始到相当于所述第2反应气体流路的宽度的长度为止的范围的部分所构成。
另外，在本发明的高分子电解质型燃料电池中，也可以：在所述第2隔板的所述一个主面上形成有多个所述第2反应气体流路，所述第1特定部分是由从所述第1部分开始、到相当于所述多个第2反应气体流路的宽度的和与被形成于所述多个第2反应气体流路之间的多个第2肋部的宽度的和之和的长度为止的范围的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：在所述第2隔板的所述一个主面上形成有多个所述第2反应气体流路，所述第1特定部分是由从所述第1部分开始到相当于所述多个第2反应气体流路的宽度的和的长度为止的范围的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第2反应气体流路被形成为：从所述第1隔板的厚度方向看，在所述电极的区域内，第2特定部分的宽度小于所述第2反应气体流路的所述第2特定部分上游侧的部分的宽度，并且小于所述第2反应气体流路的所述第2特定部分下游侧的部分的宽度，所述第2特定部分是包含第2部分的部分，该第2部分是从所述第2反应气体流路的上游端起、最初与所述第1反应气体流路相重叠的部分的下游侧的、最初与所述第1反应气体流路相分离的部分。
如以上所述，电极上的面对于第2反应气体流路的部分的水分含量比电极上的接触于肋部的部分的水分含量更低，而在本发明中，第2反应气体流路被形成为，第2特定部分的宽度小于该第2特定部分以外的部分的宽度。因此，水分含量少的、电极的面对于第2特定部分的部分(以下称之为电极的第2特定部分)较小。换言之，通过缩小第2反应气体流路的第2特定部分的宽度，从而使被形成于第2反应气体流路之间的第2肋部的面积、或者从第1隔板的厚度方向看的电极的外端与第2反应气体流路之间的部分(以下称之为第2外侧肋部)的面积变大。由此，能够扩大电极上的水分含量多的部分(电极上的接触于第2肋部或者第2外侧肋部的部分)。而且，特别是在如以低加湿的条件运转本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池那样的情况下，水从该电极的水分含量多的部分向电极的第2特定部分移动，因而不但能够抑制电极的第2特定部分发生干燥，而且还能够抑制高分子电解质膜上的与第2反应气体流路的第2特定部分相对的部分发生干燥。因此，本发明的高分子电解质型燃料电池能够抑制高分子电解质膜的劣化。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第2特定部分由从所述第2部分起的所述第2反应气体流路的上游侧的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第2特定部分由从所述第2部分起的所述第2反应气体流路的下游侧的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第2特定部分是由从所述第2部分开始、到所述第1反应气体流路的宽度的长度与被形成于所述第1反应气体流路之间的第1肋部的宽度的长度为止的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第2特定部分是由从所述第2部分开始、到相当于所述第1反应气体流路的宽度与被形成于所述第1反应气体流路之间的第1肋部的宽度之和的长度为止的范围的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第2特定部分是由从所述第2部分开始到相当于所述第1反应气体流路的宽度的长度为止的范围的部分所构成。
另外，在本发明的高分子电解质型燃料电池中，也可以：在所述第1隔板的所述一个主面上形成有多个所述第1反应气体流路，所述第2特定部分是由从所述第2部分开始、到相当于所述多个第1反应气体流路的宽度的和与被形成于所述多个第1反应气体流路之间的多个第1肋部的宽度的和之和的长度为止的范围的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：在所述第1隔板的所述一个主面上形成有多个所述第1反应气体流路，所述第2特定部分是由从所述第2部分开始到相当于所述多个第1反应气体流路的宽度的和的长度为止的范围的部分所构成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第1反应气体流路以及/或者所述第2反应气体流路被形成为蛇行状(serpentine)。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第1反应气体流路以及/或者所述第2反应气体流路被形成为漩涡状。
再有，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以：所述第1反应气体流路和所述第2反应气体流路以并行流的方式形成。
另外，本发明所涉及的燃料电池堆是由多个所述高分子电解质型燃料电池层叠并紧固联结而成的。
由此，本发明所涉及的燃料电池堆具备了上述本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池，所以特别是在以低加湿条件来运转本发明所涉及的燃料电池堆那样的情况下，能够抑制高分子电解质膜发生劣化。
另外，本发明所涉及的燃料电池系统具备：所述高分子电解质型燃料电池；第1反应气体供给器，被构成为将所述第1反应气体提供给所述第1反应气体流路；第2反应气体供给器，被构成为将所述第2反应气体提供给所述第2反应气体流路；冷却介质供给器，被构成为将所述冷却介质提供给所述冷却介质流路；以及控制装置，被构成为控制所述第1反应气体供给器、所述第2反应气体供给器以及所述冷却介质供给器，以使流通于所述第1反应气体流路中的第1反应气体以及流通于所述第2反应气体流路中的第2反应气体的露点比流通于所述冷却介质流路中的冷却介质的温度更低。
再有，本发明所涉及的燃料电池系统的运转方法是具备高分子电解质型燃料电池的燃料电池系统的运转方法，所述高分子电解质型燃料电池具备：膜-电极组件，具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的周缘部的内侧的部分的一对电极；导电性的第1隔板，呈板状，并且被配设成与所述膜-电极组件的所述一对电极中的一个电极相接触，并且在与所述电极相接触的一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第1反应气体流路；导电性的第2隔板，呈板状，并且被配设成与所述膜-电极组件的所述一对电极中的另一个电极相接触，并且在与所述电极相接触的一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第2反应气体流路；所述第1反应气体流路被形成为：从所述第1隔板的厚度方向看，在所述电极的区域内，第1特定部分的宽度小于所述第1反应气体流路的所述第1特定部分上游侧的部分的宽度，并且小于所述第1反应气体流路的所述第1特定部分下游侧的部分的宽度，所述第1特定部分是包含第1部分的部分，该第1部分是从所述第1反应气体流路的上游端起、最初与所述第2反应气体流路相重叠的部分的下游侧的、最初与所述第2反应气体流路相分离的部分；在所述第1隔板的另一个主面以及/或者所述第2隔板的另一个主面上形成有沟槽状的冷却介质流路；所述燃料电池系统的运转方法具备以下步骤：以使流通于所述第1反应气体流路中的第1反应气体以及流通于所述第2反应气体流路中的第2反应气体的露点比流通于所述冷却介质流路中的冷却介质的温度更低的方式，第1反应气体供给器将所述第1反应气体提供给所述第1反应气体流路，第2反应气体供给器将所述第2反应气体提供给所述第2反应气体流路，并且冷却介质供给器将所述冷却介质提供给所述冷却介质流路。
本发明的上述目的、其它的目的、特征以及优点在参照附图的条件下根据对以下优选的实施方式的详细的说明可得以明了。
发明的效果
根据本发明的高分子电解质型燃料电池、具备该燃料电池的燃料电池堆、燃料电池系统以及燃料电池系统的运转方法，在以低加湿的条件进行运转的情况下，能够抑制高分子电解质膜发生干燥，并由此能够抑制高分子电解质膜发生劣化。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的燃料电池堆的概略构成的斜视图。
图2是示意性地表示由图1所表示的燃料电池堆中的高分子电解质型燃料电池的概略构成的截面图。
图3是表示由图2所表示的高分子电解质型燃料电池的阴极隔板的概略构成的示意图。
图4是表示由图2所表示的高分子电解质型燃料电池的阳极隔板的概略构成的示意图。
图5是表示本变形例1的燃料电池堆中的燃料电池的阳极隔板的概略构成的示意图。
图6是表示本变形例2的燃料电池堆中的燃料电池的阳极隔板的概略构成的示意图。
图7是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池堆的燃料电池的概略构成的截面图。
图8是表示由图7所表示的燃料电池的阴极隔板的内面的概略构成的示意图。
图9是表示由图7所表示的燃料电池的阳极隔板的内面的概略构成的示意图。
图10是表示本发明的实施方式3所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的阴极隔板的内面的概略构成的示意图。
图11是表示本发明实施方式3所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的阳极隔板的内面的概略构成的示意图。
图12是表示本发明实施方式4所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的阴极隔板的内面的概略构成的示意图。
图13是表示本发明实施方式4所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的阳极隔板的内面的概略构成的示意图。
图14是表示本发明实施方式5所涉及的燃料电池系统的概略构成的示意图。
图15是表示燃料电池运转过程中的电极的水分含量的示意图。
具体实施方式
以下参照附图就本发明的优选实施方式加以说明。还有，在所有的图上，将相同的符号标注于相同或者相当的部分上，并省略重复的说明。另外，在所有的图中，仅选取了为了说明本发明所必需的构成要素来加以图示，对于其它的构成要素省略其图示。再有，本发明并不限定于以下所述的实施方式。
(实施方式1)
[燃料电池堆的构成]
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的燃料电池堆的概略构成的斜视图。还有，在图1中，将燃料电池堆的上下方向作为图中的上下方向来加以表示。
如图1所示，本发明的实施方式1所涉及的燃料电池堆61具有：由整体形状为板状的高分子电解质型燃料电池(以下简称为燃料电池)100在其厚度方向上层叠而成的单电池层叠体62，被配置于单电池层叠体62的两端的第1以及第2端板63、64，在燃料电池100的层叠方向上将单电池层叠体62和第1以及第2端板63、64紧固联结的没有被图示的紧固联结器具。另外，在第1以及第2端板63、64上分别设置有集电板以及绝缘板，但是省略了其图示。还有，板状的燃料电池100平行于垂直面地延伸，燃料电池100的层叠方向为水平方向。
在单电池层叠体62的一个侧部(图面左侧的侧部：以下称之为第1侧部)的上部，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有氧化剂气体供给集流管(manifold)133，在其下部设置有冷却介质排出集流管136。另外，在单电池层叠体62的第1侧部的氧化剂气体供给集流管133被配置的上部的内侧，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有冷却介质供给集流管135；同样，在冷却介质排出集流管136被配置的下部的内侧，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有燃料气体排出集流管132。再有，在单电池层叠体62的另一个侧部(图面右侧的侧部：以下称之为第2侧部)的上部，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有燃料气体供给集流管131，在其下部，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有氧化剂气体排出集流管134。
并且，在各个集流管中设置有适当的配管。由此，通过适当的配管对燃料电池堆61提供和排出燃料气体、氧化剂气体以及冷却介质。
[高分子电解质型燃料电池的构成]
接着，参照图2就本发明的实施方式1所涉及的高分子电解质型燃料电池的构成作如下说明。
图2是示意性地表示由图1所表示的燃料电池堆61中的燃料电池100的概略构成的截面图。还有，在图2中省略了一部分。
如图2所示，本实施方式1所涉及的燃料电池100具备MEA(Membrane-Electrode-Assembly：膜-电极组件)5、密封垫圈7、阳极隔板6A、以及阴极隔板6B。
MEA5具有选择性地输送氢离子的高分子电解质膜1、阳极4A以及阴极4B。高分子电解质膜1具有大致4边形(在此为矩形)的形状，在高分子电解质膜1的两个面上，以位于较其周缘部更为内侧的方式分别设置有阳极4A和阴极4B。还有，在高分子电解质膜1的周缘部上，以在厚度方向上进行贯通的方式设置有氧化剂气体排出集流管孔等的各个集流管孔(没有图示)。
阳极4A具有：阳极催化剂层2A，被配设于高分子电解质膜1的一个主面上，且含有由担载了铂类金属催化剂(电极催化剂)的碳粉末(导电性碳颗粒)构成的担载催化剂的碳、和附着于担载催化剂的碳上的高分子电解质；以及阳极气体扩散层3A，被配设于阳极催化剂层2A之上，且兼备透气性和导电性。同样，阴极4B具有：阴极催化剂层2B，被配设于高分子电解质膜1的另一个主面上，且含有由担载了铂类金属催化剂(电极催化剂)的碳粉末(导电性碳颗粒)构成的担载催化剂的碳和附着于担载催化剂的碳的高分子电解质；以及阴极气体扩散层3B，被配设于阴极催化剂层2B之上，且兼备透气性和导电性。
另外，在MEA5的阳极4A以及阴极4B(准确地来说是阳极气体扩散层3A以及阴极气体扩散层3B)的周围，配设有夹着高分子电解质膜1的一对由氟橡胶制的甜甜圈(doughnuts)状的密封垫圈7。由此，能够防止燃料气体或者氧化剂气体泄漏至电池外，另外，能够防止这些气体在燃料电池100内发生相互混合。还有，在密封垫圈7的周缘部配设有由厚度方向的贯通孔构成的氧化剂气体排出集流管孔等的集流管孔(没有图示)。
另外，以夹着MEA5和密封垫圈7的方式配设有导电性的阳极隔板(第1隔板)6A和阴极隔板(第2隔板)6B。由此，MEA5被机械性地固定，在其厚度方向上层叠多个燃料电池100的时候，MEA5被电连接。还有，这些隔板6A、6B可以使用在热传导性以及导电性方面优异的金属、石墨或者混合了石墨和树脂的混合物质，例如可以使用通过对碳粉末和粘结剂(溶剂)的混合物进行注塑成形而制作而成的隔板、或者在钛或不锈钢制的板表面实施了镀金而成的隔板。
在阳极隔板6A的与阳极4A相接触的一个主面(以下称之为内面)上，配设有用于使燃料气体进行流通的沟槽状的燃料气体流路(第1反应气体流路)8，另外，在另一个主面(以下称之为外面)上配设有用于使冷却介质进行流通的沟槽状的冷却介质流路10。同样，在阴极隔板6B的与阴极4B相接触的一个主面(以下称之为内面)上，配设有用于使氧化剂气体进行流通的沟槽状的氧化剂气体流路(第2反应气体流路)9，另外，在另一个主面(以下称之为外面)上，配设有用于使冷却介质进行流通的沟槽状的冷却介质流路10。
由此，燃料气体以及氧化剂气体分别被提供给阳极4A以及阴极4B，这些气体发生反应而产生电和热。另外，通过使水或者防冻液(例如含有乙二醇的液体)等冷却介质流通于冷却介质流路10中，从而对所产生的热进行回收。
还有，既可以将如以上所述构成的燃料电池100作为单电池(cell)来加以使用，也可以层叠多个燃料电池100而作为燃料电池堆61来加以使用。另外，在层叠燃料电池100的情况下，可以制成每2～3个单电池配设冷却介质流路10的构成。再有，在单电池之间未设置冷却介质流路10的情况下，对于被2个MEA5所夹持的隔板，可以在其一个主面上设置燃料气体流路8，且在其另一个主面上设置氧化剂气体流路9，并将该隔板兼作为阳极隔板6A和阴极隔板6B使用。
[隔板的构成]
接着，参照图2至图4就阴极隔板6B以及阳极隔板6A作如下详细的说明。
图3是表示由图2所表示的燃料电池100的阴极隔板6B的概略构成的示意图。另外，图4是表示由图2所表示的燃料电池100的阳极隔板6A的概略构成的示意图。还有，在图3以及图4中，将阴极隔板6B以及阳极隔板6A的上下方向作为图中的上下方向来加以表示。另外，在图4中，以假想线(双点虚线)来表示氧化剂气体流路9的一部分。
首先，参照图2以及图3就阴极隔板6B的构成作如下详细的说明。
如图3所示，阴极隔板6B呈板状，并且被形成为大致四边形(在这里是矩形)，在其周缘部上，以在厚度方向上进行贯通的方式，配设有燃料气体供给集流管孔31等各个集流管孔。具体是，在阴极隔板6B的一个侧部(以下称之为第1侧部)的上部配设有氧化剂气体供给集流管孔(第2反应气体供给集流管孔)33，在其下部配设有冷却介质排出集流管孔36。另外，在配设有第1侧部的氧化剂气体供给集流管孔33的上部的内侧，设置了冷却介质供给集流管孔35；同样，在配设有冷却介质排出集流管孔36的下部的内侧，设置了燃料气体排出集流管孔32。再有，在阴极隔板6B的另一个侧部(以下称之为第2侧部)的上部配设有燃料气体供给集流管孔(第1反应气体供给集流管孔)31，在其下部设置有氧化剂气体排出集流管孔34。还有，燃料气体供给集流管孔31和氧化剂气体供给集流管孔33被设置成夹着中心线而互相相对。
并且，如图2以及图3所示，在阴极隔板6B的内面上，蛇行状地形成有沟槽状的氧化剂气体流路9，并且其连接氧化剂气体供给集流管孔33和氧化剂气体排出集流管孔34。在此，氧化剂气体流路9是由1个沟槽所构成，该沟槽实质上是由直线部9a和折回部9b所构成。
具体为，构成氧化剂气体流路9的沟槽从氧化剂气体供给集流管孔33开始，向着第2侧部在水平方向上延伸一定距离，并从那里开始向下方延伸一定距离。然后，从其所到达的点开始，向着第1侧部在水平方向上延伸一定距离，并从那里开始向下方延伸一定距离。然后，重复2次上述延伸图形，并从那里开始向第2侧部在水平方向上延伸一定距离，从其所到达的点开始向下方延伸以使其到达氧化剂气体排出集流管孔34。像这样的氧化剂气体流路9的在水平方向上进行延伸的部分构成直线部9a，向下方延伸的部分构成折回部9b。于是，如图2以及图3所示，构成氧化剂气体流路9的沟槽(准确地来说是直线部9a)与沟槽(准确地来说是直线部9a)之间的部分形成与阴极4B相接触的第2肋部12。
还有，在本实施方式1中，氧化剂气体流路9是由1条沟槽所形成，但是并不限定于此，也可以将多条沟槽形成于阴极隔板6B的内面上，从而形成多个氧化剂气体流路群。在此情况下，构成各条氧化剂气体流路9的沟槽(准确地来说是直线部9a)与沟槽(准确地来说是直线部9a)之间的部分形成第2肋部12。
接着，参照图2至图4就阳极隔板6A的构成作以下详细的说明。
如图2以及图4所示，阳极隔板6A呈板状，并被形成为大致四边形(这里是矩形)，在其周缘部上，以在厚度方向上进行贯通的方式设置有燃料气体供给集流管孔31等各个集流管孔。还有，各个集流管孔的配置与阴极隔板6B相同，所以在此省略对其作详细的说明。
在阳极隔板6A的内面上，沟槽状的燃料气体流路8以连接燃料气体供给集流管孔31和燃料气体排出集流管孔32的方式被形成为蛇行状。燃料气体流路8和氧化剂气体流路9是以成为所谓的并行流的方式构成的。在此，所谓并行流，是指燃料气体流路8和氧化剂气体流路9被构成为，尽管在一部分上具有氧化剂气体和燃料气体互相相对地进行流动的部分，但是从燃料电池100的厚度方向看，宏观上(作为整体而言)，氧化剂气体和燃料气体的从上游到下游的整体流动方向互为一致。
另外，如图4所示，燃料气体流路8在这里是由1条沟槽所构成，该沟槽实质上是由直线部8a和折回部8b所构成的。具体为，构成燃料气体流路8的沟槽从燃料气体供给集流管孔31向第1侧部沿着水平方向延伸一定距离，并从那里开始向下方延伸一定距离。然后，从其所到达的点开始向第2侧部沿水平方向延伸一定距离，并从那里开始向下方延伸一定距离。然后，重复2次上述那样的延伸图形，并从那里向第1侧部沿水平方向延伸一定距离，从其所到达的点开始以到达燃料气体排出集流管孔32的方式向下方延伸。像这样的燃料气体流路8的在水平方向上进行延伸的部分构成直线部8a，向下方延伸的部分构成折回部8b。还有，构成燃料气体流路8的沟槽(准确地来说是直线部8a)与沟槽(准确地来说是直线部8a)之间的部分形成与阳极6A相接触的第1肋部11。
还有，在本实施方式1中，燃料气体流路8是由1条沟槽所形成，但是并不限定于此，也可以将多条沟槽形成于阳极隔板6A的内面上，从而形成多个氧化剂气体流路群。在此情况下，构成各条燃料气体流路8的沟槽(准确地来说是直线部8a)与沟槽(准确地来说是直线部8a)之间的部分形成第1肋部11。
另外，燃料气体流路8具有第1部分41。第1部分41是从阳极隔板6A的厚度方向看、在阳极4A(或者阴极4B)的区域(形成了阳极4A(或者阴极4B)的范围)内、从燃料气体流路8的上游端起与氧化剂气体流路9相重叠后最初相分离的部分。具体是，在本实施方式1中，第1个直线部8a的下游端(第1个折回部8b的上游端)构成第1部分41。
再有，燃料气体流路8具有包含第1部分41的第1特定部分51。在本实施方式1中，第1特定部分是由从第1部分41开始的其上游侧的部分和从第1部分41开始的其下游侧的部分所构成。具体是，第1特定部分51的上游端为从第1部分41起向上游侧延伸了规定距离N1的部分，而第1特定部分51的下游端为从第1部分41起向下游侧延伸了规定距离N1的部分。
在此，规定距离N1根据燃料气体以及氧化剂气体(以下将这些气体称为反应气体)的露点、冷却介质的温度等以及燃料气体流路8和氧化剂气体流路9的宽度尺寸等的构成等而有所不同，但可以是相当于氧化剂气体流路9的宽度的长度与第2肋部12的宽度的长度之和的长度以下，也可以是相当于氧化剂气体流路9的宽度的长度。还有，所谓第2肋部12的宽度的长度，是指形成第2肋部12的沟槽(准确地来说是直线部9a)与沟槽(准确地来说是直线部9a)之间的长度。另外，所谓氧化剂气体流路9的宽度，是指从阳极隔板6A的厚度方向看，与氧化剂气体在氧化剂气体流路9中流通的方向相垂直的方向的长度。
并且，燃料气体流路8的第1特定部分51被形成为：燃料气体流路8的第1特定部分51的宽度小于燃料气体流路8的第1特定部分51以外的宽度。由此，能够缩小阳极4A上的面向于燃料气体流路8的第1特定部分51的部分(以下称之为阳极4A的第1特定部分)。换言之，通过缩小燃料气体流路8的第1特定部分51的宽度，从而能够扩大被形成于形成燃料气体流路8的沟槽(准确地来说是直线部8a)与沟槽(准确地来说是直线部8a)之间的第1肋部11的面积。
接着，参照图1至图4就本实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的作用效果作如下说明。
[燃料电池堆(燃料电池)的作用效果]
如以上所述，阳极4A上的面向燃料气体流路8的部分的水分含量与阳极4A上的接触于第1肋部11的部分的水分含量相比更低。在以低加湿的条件(在燃料气体流路8内流通的燃料气体以及在氧化剂气体流路9内流通的氧化剂气体的露点较在冷却介质流路10内流通的冷却介质(在这里是水)的温度更低的条件)运转燃料电池堆61那样的情况下，从阳极隔板6A的厚度方向看，在阳极4A上的面向于燃料气体流路8的上游侧部分的部分上，由反应气体的反应而产生的生成水不够充分，所以水分含量较少。因此，高分子电解质膜1上的相对于燃料气体流路8的上游侧部分的部分变得容易干燥，并且高分子电解质膜1的该部分有可能发生劣化。在此，虽然燃料气体流路8的上游侧部分的下游端根据燃料气体流路8的宽度尺寸等的构成和反应气体的露点以及冷却介质的温度等而会有所不同，但所谓燃料气体流路8的上游侧部分至少是指以下两端之间的部分，其中一端是燃料气体流路8的上游端，另一端是满足式L1≤L2的部分。还有，在以上所述式子中，L1表示燃料气体流路8的上游侧部分的流路长度，L2表示燃料气体流路8的流路全长。
并且，从阳极隔板6A的厚度方向看，在阳极4A上的面向于燃料气体流路8的第1特定部分51的部分上，由反应气体的反应所产生的生成水特别不够充分，所以在高分子电解质膜1上的相对于燃料气体流路8的第1特定部分51的部分变得特别容易发生干燥，并且由此使高分子电解质膜1的该部分发生劣化的可能性变高。
然而，在本实施方式1所涉及的燃料电池100以及具备该燃料电池的燃料电池堆61被形成为，使燃料气体流路8的包含第1部分41的第1特定部分51的流路宽度小于燃料气体流路8的第1特定部分51以外的部分的流路宽度。因此，从阳极隔板6A的厚度方向看，能够缩小阳极4A上的面向第1特定部分51的部分(以下称之为阳极4A的第1特定部分)。
由此，通过缩小水分含量少的阳极4A的第1特定部分，从而能够抑制阳极4A的第1特定部分发生干燥。而且还能够抑制从阳极隔板6A的厚度方向看的高分子电解质膜1上的相对于燃料气体流路8的第1特定部分51的部分发生干燥。
再有，通过增大燃料气体流路8的被形成于第1特定部分51附近的第1肋部11的面积，从而能够扩大面向于该第1肋部11的阳极4A的水分含量多的部分。而且，由于水会从这个水分含量多的、阳极4A的面向于第1肋部11的部分向水分含量少的、阳极4A的第1特定部分移动，从而不但能够抑制阳极4A的第1特定部分发生干燥，而且还能够抑制从阳极隔板6A的厚度方向看的高分子电解质膜1上的相向于燃料气体流路8的第1特定部分51的部分发生干燥。因此，本实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)能够抑制高分子电解质膜1发生劣化。
还有，在本实施方式1中，第1隔板是阳极隔板6A，第2隔板是阴极隔板6B，另外，第1反应气体流路是燃料气体流路8，第2反应气体流路是氧化剂气体流路9，但是并不限定于此，如果使第1隔板是阴极隔板6B，第2隔板是阳极隔板6A，另外，第1反应气体流路是氧化剂气体流路9，第2反应气体流路是燃料气体流路8，也取得与上述同样的作用效果。
另外，在本实施方式1中，燃料气体流路8以及氧化剂气体流路9都将其流路形成为蛇行状，但是并不限定于此，既可以单将燃料气体流路8形成为蛇行状，也可以单将氧化剂气体流路9形成为蛇行状。
再有，在本实施方式1中，构成为增大被形成于燃料气体流路8的第1特定部分51附近的第1肋部11的面积，但是并不限定于此，也可以构成为使被形成于燃料气体流路8的第1特定部分51附近的第1肋部11的面积与其它的第1肋部11的面积相同，并且构成为从阳极隔板6A的厚度方向看，使阳极隔板6A的内面中的阳极4A的外端与燃料气体流路8的第1特定部分51之间的部分(以下称之为第1外侧肋部11A(参照图4))的面积增大。在该情况下，通过增大第1外侧肋部11A的面积，从而能够增大面向于该第1外侧肋部11A的阳极4A的水分含量多的部分。于是，水从该水分含量多的阳极4A的面向第1外侧肋部11A的部分向水分含量少的阳极4A的第1特定部分移动，从而不但能够抑制阳极4A的第1特定部分发生干燥，而且还能够抑制从阳极隔板6A的厚度方向看的高分子电解质膜1上的相对于燃料气体流路8的第1特定部分51的部分发生干燥。
[变形例1]
接着，就本实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的变形例作如下说明。
图5是表示本变形例1的燃料电池堆中的燃料电池的阳极隔板的概略构成的示意图。还有，在图5中，将阳极隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示。另外，在图5中是以假想线(双点虚线)来表示氧化剂气体流路的一部分。
如图5所示，本变形例1的燃料电池堆61其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池堆61相同，但是第1特定部分51的构成有所不同。具体为，本变形例1的第1特定部分51是由从第1部分41起向其下游侧延伸规定距离N的部分所构成的。即，第1特定部分51的上游端为第1部分41，而第1特定部分51的下端则为从第1部分41向下游侧延伸了规定距离N1的部分。
在此，规定距离N1根据燃料气体以及氧化剂气体(以下将这些气体称为反应气体)的露点、冷却介质的温度等以及燃料气体流路8和氧化剂气体流路9的宽度尺寸等的构成等而有所不同，但可以是氧化剂气体流路9的宽度的长度与第2肋部12的宽度的长度之和以下，也可以是氧化剂气体流路9的宽度的长度以下。还有，所谓第2肋部12的宽度的长度，是指形成第2肋部12的沟槽(准确地来说是直线部9a)与沟槽(准确地来说是直线部9a)之间的长度。
以上所述方式构成的变形例1的燃料电池堆61(燃料电池100)也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)同样的作用效果。
[变形例2]
图6是表示本变形例2的燃料电池堆中的燃料电池的阳极隔板的概略构成的示意图。还有，在图6中，将阳极隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示。另外，在图6中，以假想线(双点虚线)来表示氧化剂气体流路的一部分。
如图6所示，本变形例2的燃料电池堆61其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池堆61相同，但是第1特定部分51的构成有所不同。具体为，本变形例1的第1特定部分51由从第1部分41起向其上游侧延伸规定距离N的部分所构成的。即，第1特定部分51的上游端为从第1部分41向上游侧延伸了规定距离N1的部分，而第1特定部分51的下端则为第1部分41。
在此，规定距离N1根据燃料气体以及氧化剂气体(以下将这些气体称为反应气体)的露点、冷却介质的温度等以及燃料气体流路8和氧化剂气体流路9的宽度尺寸等的构成等而会有所不同，但可以是氧化剂气体流路9的宽度的长度与第2肋部12的宽度的长度之和以下，也可以是氧化剂气体流路9的宽度的长度以下。还有，所谓第2肋部12的宽度的长度，是指形成第2肋部12的沟槽(准确地来说是直线部9a)与沟槽(准确地来说是直线部9a)之间的长度。
以上所述方式构成的变形例2的燃料电池堆61(燃料电池100)也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)同样的作用效果。
(实施方式2)
图7是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池堆的燃料电池的概略构成的截面图。另外，图8是表示由图7所表示的燃料电池的阴极隔板的内面的概略构成的示意图，图9是表示由图7所表示的燃料电池的阳极隔板的内面的概略构成的示意图。还有，在图8中，将阴极隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，以假想线(双点虚线)来表示燃料气体流路的一部分。另外，在图9中，将阳极隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，以假想线(双点虚线)来表示氧化剂气体流路的一部分。
如图7至图9所示，本发明的实施方式2所涉及的燃料电池堆(燃料电池100)与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本构成相同，但是被形成为使氧化剂气体流路9的一部分流路的宽度小于其以外的流路的宽度，在这一点上两者有所不同。以下进行详细说明。
氧化剂气体流路9具有第2部分42。第2部分42是从阳极隔板6A的厚度方向看、在阴极4B(或者阳极4A)的区域(形成有阳极4A(或者阴极4B)的范围)内、从氧化剂气体流路9的上游端开始与燃料气体流路8相重叠后最初分离的部分。具体是，在实施方式1中，第1个直线部9a的下游端(第1个折回部9b的上游端)构成第2部分42。
再有，氧化剂气体流路9具有包含第2部分42的第2特定部分52。在本实施方式2中，第2特定部分是由从第2部分42起的其上游侧的部分和从第2部分42起的其下游侧的部分所构成。具体是，第2特定部分52的上游端为从第2部分42向上游侧延伸了规定距离N2的部分，而第2特定部分52的下游端则为从第2部分42向下游侧延伸了规定距离N2的部分。
在此，规定距离N2根据燃料气体以及氧化剂气体(以下将这些气体称为反应气体)的露点、冷却介质温度等以及燃料气体流路8和氧化剂气体流路9的宽度尺寸等的构成等而会有所不同，但可以是相当于燃料气体流路8的宽度的长度与第1肋部11的宽度的长度之和的长度以下，也可以是相当于燃料气体流路8的宽度的长度以下。还有，所谓第1肋部11的宽度的长度，是指形成第1肋部11的沟槽(准确地来说是直线部8a)与沟槽(准确地来说是直线部8a)之间的长度。另外，所谓燃料气体流路8的宽度，是指从阳极隔板6A的厚度方向看、与燃料气体流通于燃料气体流路8的方向相垂直的方向的长度。
于是，氧化剂气体流路9的第2特定部分52被形成为：使氧化剂气体流路9的第2特定部分52的宽度小于氧化剂气体流路9的第2特定部分52以外的宽度。
由此，能够缩小阴极4B上的氧化剂气体流路9的面向于第2特定部分52的部分(以下称之为阴极4B的第2特定部分)。换言之，通过缩小氧化剂气体流路9的第2特定部分52的宽度，从而能够扩大被形成于形成氧化剂气体流路9的沟槽(准确地来说是直线部9a)与沟槽(准确地来说是直线部9a)之间的第2肋部12(更准确地说，是被形成于第2特定部分52附近的第2肋部12)的面积。
以上所述方式所构成的本实施方式2所涉及的燃料电池61(燃料电池100)也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)同样的作用效果。另外，本实施方式2所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)通过缩小水分含量少的阴极4B的第2特定部分，从而能够抑制阴极4B的第2特定部分发生干燥。而且还能够抑制从阳极隔板6A的厚度方向看的高分子电解质膜1上的相向于氧化剂气体流路9的第2特定部分52的部分发生干燥。
再有，通过扩大被形成于氧化剂气体流路9的第2特定部分52附近的第2肋部12的面积，从而能够扩大面向于该第2肋部12的阴极4B的水分含量多的部分。于是，水从这个水分含量多的、阴极4B的面向于第2肋部12的部分向水分含量少的、阴极4B的第2特定部分移动，从而不但能够抑制阴极4B的第2特定部分发生干燥，而且还能够抑制从阳极隔板6A的厚度方向看的高分子电解质膜1上的相向于氧化剂气体流路9的第2特定部分52的部分发生干燥。因此，本实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)能够抑制高分子电解质膜1发生劣化。
还有，在本实施方式2中，燃料气体流路8的第1特定部分51是由自燃料气体流路8的第1部分41起的上游侧的部分以及自第1部分41起的下游侧的部分所构成，但是并不限定于此，也可以如变形例1那样由自第1部分41起的下游侧的部分所构成，另外，也可以如变形例2那样由自第1部分41起的上游侧的部分所构成。同样，氧化剂气体流路9的第2特定部分52是由自氧化剂气体流路9的第2部分42起的上游侧的部分以及自第2部分42起的下游侧的部分所构成，但是并不限定于此，也可以由自第2部分42起的下游侧的部分所构成，另外，也可以由自第2部分42起的上游侧的部分所构成。
另外，关于本实施方式2，构成为扩大被形成于氧化剂气体流路9的第2特定部分52附近的第2肋部12的面积，但是并不限定于此，也可以构成为使被形成于氧化剂气体流路9的第2特定部分52附近的第2肋部12的面积与其它的第2肋部12的面积相同，并且构成为从阳极隔板6A的厚度方向看，使阴极隔板6B的内面中的阴极4B的外端与氧化剂气体流路9的第2特定部分52之间的部分(以下称之为第2外侧肋部12A(参照图8))的面积增大。在此情况下，通过扩大第2外侧肋部12A的面积，从而能够扩大面向该第2外侧肋部12A的阴极4B的水分含量多的部分。于是，水从该水分含量多的、阴极4B的面向第2外侧肋部12A的部分，向水分含量少的、阴极4B的第2特定部分移动，从而不但能够抑制阴极4B的第2特定部分发生干燥，而且还能够抑制从阳极隔板6A的厚度方向看、高分子电解质膜1上的相向于氧化剂气体流路9的第2特定部分52的部分发生干燥。
(实施方式3)
图10是表示本发明实施方式3所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的阴极隔板的内面的概略构成的示意图，图11是表示本发明实施方式3所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的阳极隔板的内面的概略构成的示意图。还有，在图10中，将阴极隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，以假想线(双点虚线)来表示燃料气体流路的一部分。另外，在图11中，将阳极隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，以假想线(双点虚线)来表示氧化剂气体流路的一部分。
如图10以及图11所示，本发明的实施方式3所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同，但是在燃料气体流路8以及氧化剂气体流路9分别由多条(在本实施方式中为3条)流路(沟槽)所构成这一点上有所不同。
于是，在本实施方式3中，如图10所示，多条氧化剂气体流路9分别被形成为，使第2特定部分52的宽度小于该第2特定部分52以外的部分的宽度。在本实施方式3中，第2特定部分52是由自第2部分42起的其上游侧的部分以及自第2部分42起的其下游侧的部分所构成。具体是，第2特定部分52的上游端为从第2部分42向上游侧延伸了规定距离N2的部分，第2特定部分52的下游端为从第2部分42起向下游侧延伸了规定距离N2的部分。
在此，规定距离N2根据燃料气体以及氧化剂气体(以下将这些气体称为反应气体)的露点、冷却介质的温度等以及燃料气体流路8和氧化剂气体流路9的宽度尺寸等的构成等而会有所不同，但既可以是多条(在此为3条)燃料气体流路8的宽度的和加上被形成于多条(在此为3条)燃料气体流路8之间的多个(在此为2个)第1肋部11的宽度的和所得到的长度(相当于多条燃料气体流路8的宽度的和与被形成于多条燃料气体流路8之间的多个第1肋部11的宽度的和之和的长度)以下，又可以是相当于燃料气体流路8的宽度的长度以下。还有，所谓第1肋部11的宽度的长度，是指形成第1肋部11的沟槽(准确地来说是直线部8a)与沟槽(准确地来说是直线部8a)之间的长度。
同样，如图11所示，多条燃料气体流路8分别被形成为，使第1特定部分51的宽度小于该第1特定部分51以外的部分的宽度。在本实施方式3中，第1特定部分51是由自第1部分41起的其上游侧的部分以及自第1部分41起的其下游侧的部分所构成。具体是，第1特定部分51的上游端为从第1部分41起向上游侧延伸了规定距离N1的部分，第1特定部分51的下游端为从第1部分41向下游侧延伸了规定距离N1的部分。
在此，规定距离N1根据燃料气体以及氧化剂气体(以下将这些气体称为反应气体)的露点、冷却介质温度等以及燃料气体流路8和氧化剂气体流路9的宽度尺寸等的构成等而会有所不同，但既可以是多条(在此为3条)氧化剂气体流路9的宽度的和加上被形成于多条(在此为3条)氧化剂气体流路9之间的多个(在此为2个)第2肋部12的宽度的和所得到的长度(相当于多条氧化剂气体流路9的宽度的和与被形成于多条氧化剂气体流路9之间的多个第2肋部12的宽度的和之和的长度)以下，又可以是相当于氧化剂气体流路9的宽度的长度以下。还有，所谓第2肋部12的宽度的长度，是指形成第2肋部12的沟槽(准确地来说是直线部9a)与沟槽(准确地来说是直线部9a)之间的长度。
以上所述方式构成的本实施方式3所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)同样的作用效果。
还有，在本实施方式3中，多条流路分别构成为第1特定部分51或者第2特定部分52的宽度小于该部分以外的部分的宽度，但是并不限定于此，只要构成为，在多条流路中的至少1条流路上的第1特定部分51或者第2特定部分52的宽度，小于该部分以外的部分的宽度即可，缩小第1特定部分51或者第2特定部分52的宽度的流路的条数是任意的。
另外，从有效地抑制高分子电解质膜1发生干燥的观点出发，在多条燃料气体流路8中，优选对第1部分41最接近于阳极4A的周缘部这一侧(最外侧)的流路，使其第1特定部分51的宽度小于该部分以外的部分的宽度。从进一步抑制高分子电解质膜1发生干燥的观点出发，优选第1特定部分51的宽度小于该部分以外的部分的宽度的流路的条数较多。同样，在多条氧化剂气体流路9中，优选对第2部分42最接近于阴极4B周缘部这一侧(最外侧)的流路，使其第2特定部分52的宽度小于该部分以外的部分的宽度。从进一步抑制高分子电解质膜1发生干燥的观点出发，优选第2特定部分52的宽度小于该部分以外的部分的宽度的流路的条数较多。
还有，多个第1特定部分51的上游端是从第1部分41起分别向上游侧延伸了规定距离N1的部分，但是并不限定于此。例如，也可以是：最外侧的第1特定部分51的上游端是从第1部分41向上游侧延伸了规定距离N1的部分，并且最外侧以外的第1特定部分51的上游端是从第1部分41向上游侧延伸了短于规定距离N1的距离的部分。另外，多个第1特定部分的下游端是从第1部分41分别向下游侧延伸了规定距离N1的部分，但是并不限定于此。例如，也可以是：最外侧的第1特定部分51的下游端是从第1部分41向下游侧延伸了规定距离N1的部分，并且最外侧以外的第1特定部分51的下游端是从第1部分41向下游侧延伸了短于规定距离N1的距离的部分。
同样，多个第2特定部分52的上游端是从第2部分42分别向上游侧延伸了规定距离N2的部分，但是并不限定于此。例如，也可以是：最外侧的第2特定部分52的上游端为从第2部分42向上游侧延伸了规定距离N2的部分，并且最外侧以外的第2特定部分52的上游端为从第2部分42向上游侧延伸了短于规定距离N2的距离的部分。另外，多个第2特定部分的下游端是从第2部分42分别向下游侧延伸了规定距离N2的部分，但是并不限定于此。例如，也可以是：最外侧的第2特定部分52的下游端为从第2部分42向下游侧延伸了规定距离N2的部分，并且最外侧以外的第2特定部分52的下游端为从第2部分42向下游侧延伸了短于规定距离N2的距离的部分。
另外，在本实施方式3中，由第1部分41上游侧的部分和第1部分41下游侧的部分构成了第1特定部分51，但是并不限定于此，也可以仅由第1部分41的上游侧的部分来构成，也可以仅由第1部分41下游侧的部分来构成。同样，在本实施方式3中，由第2部分42上游侧的部分和第2部分42下游侧的部分构成了第2特定部分52，但是并不限定于此，也可以仅由第2部分42上游侧的部分来构成，也可以仅由第2部分42下游侧的部分来构成。
再有，在本实施方式3中，将第1特定部分51和第2特定部分52这两个部分的宽度形成为小于该部分以外的部分的宽度，但是并不限定于此，也可以仅将第1特定部分51的宽度形成为小于该部分以外的部分的宽度，也可以仅将第2特定部分52的宽度形成为小于该部分以外的部分的宽度。
(实施方式4)
图12是表示本发明实施方式4所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的阴极隔板的内面的概略构成的示意图，图13是表示本发明实施方式4所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的阳极隔板的内面的概略构成的示意图。还有，在图12中，将阴极隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，以假想线(双点虚线)来表示燃料气体流路的一部分。另外，在图13中，将阳极隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，以假想线(双点虚线)来表示氧化剂气体流路的一部分。
如图12以及图13所示，本发明的实施方式4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同，但是在燃料气体流路8以及氧化剂气体流路9被形成为漩涡状这一点上有所不同。
如图12所示，氧化剂气体流路9实质上是由被形成为沿着水平方向延伸的水平部9a和被形成为沿着上下方向延伸的垂直部9b所构成。并且，以从阴极隔板6B的周缘部向中央部收聚起来的方式顺时针地形成流路，并在阴极隔板6B的中央部折回，并以向阴极隔板6B的周缘部进行发散的方式逆时针地形成流路。在此，所谓阴极隔板6B的中央部，是指相对于阴极隔板6B的外周而言的中央部分。于是，氧化剂气体流路9的第2部分42为第1个水平部9a的下游端(第1个垂直部9b的上游端)。
同样，如图13所示，燃料气体流路8实质上是由被形成为沿着水平方向延伸的水平部8a和被形成为沿着上下方向延伸的垂直部8b所构成。并且，以从阳极隔板6A的周缘部向中央部收聚起来的方式顺时针地形成流路，并在阳极隔板6A的中央部折回，以向阳极隔板6A的周缘部进行发散的方式逆时针地形成流路。在此，所谓阳极隔板6A的中央部，是指相对于阳极隔板6A的外周而言的中央部分。于是，燃料气体流路8的第1部分41为第1个水平部8a的下游端(第1个垂直部8b的上游端)。
以上所述方式构成的本发明的实施方式4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)同样的作用效果。
还有，在本实施方式4中，燃料气体流路8以及氧化剂气体流路9都将其流路形成为漩涡状，但是并不限定于此，也可以只将燃料气体流路8形成为漩涡状，也可以只将氧化剂气体流路9形成为漩涡状。
另外，在本实施方式4中，燃料气体流路8以及氧化剂气体流路9都是由1个沟槽(流路)构成，但是并不限定于此，也可以由多个沟槽(流路)来构成。
另外，由第1部分41上游侧的部分和第1部分41下游侧的部分构成了燃料气体流路8的第1特定部分51，但是并不限定于此，也可以只由第1部分41上游侧的部分来构成，也可以只由第1部分41下游侧的部分来构成。同样，由第2部分42上游侧的部分和第2部分42下游侧的部分构成了第2特定部分52，但是并不限定于此，也可以只由第2部分42上游侧的部分来构成，也可以只由第2部分42下游侧的部分来构成。
再有，在本实施方式4中，将第1特定部分51和第2特定部分52这两个部分的宽度都形成为小于该部分以外的部分的宽度，但是并不限定于此，也可以仅将第1特定部分51的宽度形成为小于该部分以外的部分的宽度，也可以仅将第2特定部分52的宽度形成为小于该部分以外的部分的宽度。
还有，在上述本实施方式1至4中，将燃料气体流路8和氧化剂气体流路9的宽度构成为相同，但是并不限定于此，构成为使流路的宽度分别不同。另外，在可以获得本发明的作用效果的范围内，燃料气体流路8中的第1特定部分51的一部分的宽度也可以形成为大于燃料气体流路8的该第1特定部分51以外的部分的宽度，另外，燃料气体流路8中的第1特定部分51以外的部分的一部分的宽度也可以小于燃料气体流路8的第1特定部分51的宽度。同样，在可以获得本发明的作用效果的范围内，氧化剂气体流路9的第2特定部分52的宽度也可以形成为大于氧化剂气体流路9的该第2特定部分52以外的部分的宽度，另外，氧化剂气体流路9中的第2特定部分52以外的部分的一部分的宽度也可以形成为小于氧化剂气体流路9的第2特定部分52的宽度。
另外，在上述本实施方式1至4中，将燃料气体流路8中的第1特定部分51的深度和该第1特定部分51以外的部分的深度构成为相同，但是并不限定于此，从使第1特定部分51的流路阻力和该第1特定部分51以外的流路阻力相同的观点出发，也可以构成为使第1特定部分51的深度深于该第1特定部分51以外的部分的深度。同样，在上述本实施方式1至4中，将氧化剂气体流路9中的第2特定部分52的深度和该第2特定部分52以外的部分的深度构成为相同，但是并不限定于此，从使第2特定部分52的流路阻力和该第2特定部分52以外的流路阻力成为相同的观点出发，也可以构成为使第2特定部分52的深度深于该第2特定部分52以外的部分的深度。
另外，在上述本实施方式1至4中，燃料气体供给集流管孔31、燃料气体排出集流管孔32、氧化剂气体供给集流管孔33、氧化剂气体排出集流管孔34、冷却介质供给集流管孔35以及冷却介质排出集流管孔36的位置并不限定于此。例如，在上述本实施方式1至4中，氧化剂气体供给集流管孔(第2反应气体供给集流管孔)33形成为被设置于阴极隔板6B以及阳极隔板6A的第1侧部的上部的构成，但是并不限定于此。例如，也可以形成以下构成：氧化剂气体供给集流管孔(第2反应气体供给集流管孔)33被设置于阴极隔板6B的氧化剂气体流路9上方的第1侧部侧，并且被设置于阳极隔板6A的燃料气体流路8上方的第1侧部侧。在此情况下，构成阴极隔板6B的氧化剂气体流路9的沟槽也可以从氧化剂气体供给集流管孔33向下方延伸一定距离，且从那里向第2侧部在水平方向上延伸一定距离。
另外，例如，在上述本实施方式1至4中，燃料气体供给集流管孔(第1反应气体供给集流管孔)31被设置于阴极隔板6B以及阳极隔板6A的第2侧部的上部，但是并不限定于此。例如，也可以形成以下构成：燃料气体供给集流管孔(第1反应气体供给集流管孔)31被设置于阴极隔板6B的氧化剂气体流路9上方的第2侧部侧，并且被设置于阳极隔板6A的燃料气体流路8上方的第2侧部侧。在此情况下，构成阳极隔板6A的燃料气体流路8的沟槽也可以从燃料气体供给集流管孔31向下方延伸一定距离，且从那里向第1侧部在水平方向上延伸一定距离。
再有，在上述实施方式1至4中采用了所谓内部集流管型的燃料电池，但是并不限定于此，例如也可以采用所谓外部集流管型的燃料电池。另外，在上述本实施方式1至4中，以使其成为所谓并行流的方式形成了燃料气体流路8和氧化剂气体流路9，但是并不限定于此，也可以以成为所谓相向流的方式加以形成。
(实施方式5)
[燃料电池系统的构成]
图14是表示本发明实施方式5所涉及的燃料电池系统概略构成的示意图。
如图14所示，本发明的实施方式5所涉及的燃料电池系统200具备：实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)、燃料处理器(第1反应气体供给器)101、氧化剂气体供给器(第2反应气体供给器)102、冷却介质供给器103、和控制装置110；控制装置110控制燃料处理器101、氧化剂气体供给器102以及冷却介质供给器103，并使流通于燃料气体流路8中的燃料气体以及流通于氧化剂气体流路9中的氧化剂气体的露点比流通于冷却介质流路10中的冷却介质的温度更低。
燃料处理器101具有重整器(没有图示)、原料供给器101A、水供给器101B以及燃烧器101C。原料供给器101A只要能够调节原料的流量并将原料提供给重整器就可以是任何形态，例如，可以单用流量调节阀或者单用增压泵来构成，另外，也可以组合增压泵和流量调节阀来构成。另外，水供给器101B只要能够调节水的流量并将水提供给重整器就可以是任何形态，例如可以是调节水流量的流量调节器。作为流量调节器，既可以单用流量调节阀或者单用泵来构成，另外，也可以用泵与流量调节阀的组合来构成。
还有，作为原料，例如可以使用乙烷以及丙烷等烃这样的至少含有将碳以及氢作为构成元素的有机化合物的物质。在本实施方式5中，使用了城市燃气(天然气)或者LP气体这样的从气体基础设施管线提供的气体。还有，也可以构成为，在原料供给器101A中具有除去包含于以甲烷为主要成分的城市燃气(天然气)等中的臭气成分(例如硫醇等)的脱臭器。在此情况下，脱臭器既可以是具有活性炭或者过滤器的构成，又可以是使用通过吸附除去臭气成分的沸石类吸附剂的构成，或者，也可以是使用加氢脱硫催化剂的构成。
燃料处理器101的重整器具有使原料和水发生重整反应并生成含氢气体的重整催化剂。于是，在重整器中，从原料供给器101A以及从水供给器101B提供的原料气体和水发生重整反应并生成含氢气体，所生成的含氢气体作为燃料气体被提供给燃料气体供给路径151。
燃料处理器101通过燃料气体供给路径151与燃料电池堆61的燃料气体内部流路61A的入口相连接。燃料气体内部流路61A具有燃料气体供给集流管131、燃料气体流路8以及燃料气体排出集流管132(参照图1以及图2等)。另外，燃烧器101C通过燃料气体尾气路径152被连接于燃料气体内部流路61A的出口。
另外，燃烧用空气供给器通过燃烧用空气供给路径(都没有图示)而被连接于燃烧器101C。于是，在燃烧器101C中，燃烧用燃料和燃烧用空气被提供，它们发生燃烧而产生燃烧废气。所产生的燃烧废气在加热了重整器等之后，流通于燃烧废气路径(没有图示)中并被排出至燃料电池系统200外。作为燃烧用燃料，例如可以列举原料或者在重整器中生成的含氢气体。
还有，在本实施方式5中，在重整器中生成的含氢气体被送出至燃料气体供给路径151，但是并不限定于此。例如，燃料电池系统200也可以是以下构成：在燃料气体供给器101内设置有：具有用于减少从重整器被送出的含氢气体中的一氧化碳的转化催化剂(例如铜-锌类催化剂)的转化器、或者具有氧化催化剂(例如钌类催化剂)或者甲烷化催化剂(例如钌类催化剂)的一氧化碳去除器，并且通过这些设备之后的含氢气体被送出至燃料气体供给路径151。
氧化剂气体供给器102只要能够将氧化剂气体(空气)调节流量以及加湿量并提供给燃料电池堆61(燃料电池100)，就可以是任何形态。在本实施方式5中，氧化剂气体供给器102具有鼓风机或者西洛克风机等风扇类以及全热交换器104(参照图1以及图2等)。燃料电池堆61的氧化剂气体内部流路61B的入口通过氧化剂气体供给路径153被连接于氧化剂气体供给器102。氧化剂气体内部流路61B具有氧化剂气体供给集流管133、氧化剂气体流路9以及氧化剂气体排出集流管134。另外，氧化剂气体尾气路径154被连接于氧化剂气体内部流路61B的出口。全热交换器104是以跨越氧化剂气体供给路径153和氧化剂气体尾气路径154的方式加以设置的。
作为全热交换器104，只要能够堆被提供给氧化剂气体内部流路61B的氧化剂气体进行加湿，就可以是任何形态，例如可以使用具有一次流体所流通的隔板、水蒸汽透过膜以及二次流体所流通的隔板的单元被多个层叠而成的静止型全热交换器。在此情况下，可以通过缩小水蒸汽透过膜的面积或者减少单元的层叠数，来减少被提供给氧化剂气体内部流路61B的氧化剂气体的加湿量。由此，能够使流通于氧化剂气体流路9中的氧化剂气体的露点比流通于冷却介质流路10中的冷却介质的温度更低。
还有，在本实施方式5中，构成为由与氧化剂尾气进行全热交换的全热交换器104来对被提供给氧化剂气体内部流路61B的氧化剂气体进行加湿，但是并不限定于此。例如，在流通于冷却介质流路10中的冷却介质为水的情况下，既可以设置与冷却介质进行全热交换的全热交换器从而由该全热交换器来加湿氧化剂气体，又可以设置与燃料尾气进行全热交换的全热交换器从而由该全热交换器来加湿氧化剂气体。另外，也可以通过使被储存于储罐等中的水蒸发成水蒸汽来加湿氧化剂气体的所谓加湿器来加湿氧化剂气体。在此情况下，控制装置110也可以控制加湿器，以使流通于氧化剂气体流路9中的氧化剂气体的露点比流通于冷却介质流路10中的冷却介质的温度更低。具体是，控制装置110以减小加湿器的加湿量的方式控制加湿器。
另外，在燃料电池堆61中设置有冷却介质内部流路61C。冷却介质内部流路61C具有冷却介质供给集流管135、冷却介质流路10以及冷却介质排出集流管136(参照图1以及图2等)。在冷却介质内部流路61C上连接有冷却介质循环路径155。在冷却介质循环路径155的途中设置有冷却介质供给器103以及冷却介质储罐105。
冷却介质供给器103只要能够调节冷却介质的流量和温度并将冷却介质提供给冷却介质流路10，就可以是任何形态。冷却介质供给器103例如可以具有调节水流量的流量调节器和温度调节器。作为流量调节器，既可以用泵的单体来构成，另外，也可以用泵与流量调节阀的组合来构成。另外，作为温度调节器，例如可以用电加热器来构成。
控制装置110只要是能够控制构成燃料电池系统200的各个设备的装置，就可以是任何形态。控制装置110具备以微处理器、CPU等进行例示的运算处理部、容纳用于进行各个控制动作的程序的由存储器等构成的存储部。而且，控制装置110通过运算处理部读出被容纳于存储部的规定的控制程序并执行该程序，从而处理这些信息，并且进行包含这些控制在内的燃料电池系统200相关的各种控制。
还有，控制装置110不仅可以是用单独的控制装置来构成的形态，也可以是由多个控制装置进行协同工作从而对燃料电池系统200进行控制的控制装置群来构成的形态。另外，控制装置110既可以由微控制来构成，也可以由MPU、PLC(可编程逻辑控制器，programmable logic controller)以及逻辑电路等来构成。
[燃料电池系统的动作]
接着，参照图14就本实施方式5所涉及的燃料电池系统200的动作(发电动作)作如下说明。
首先，控制装置110被输入燃料电池系统200的动作指令之后，将运转开始指令输出至构成燃料电池系统200的各个设备。还有，作为燃料电池系统200的动作指令，例如可以列举以下所述情况，即，燃料电池系统200的使用者以通过操作没有图示的遥控器来使燃料电池系统200进行动作的方式加以指示的情况，或者达到预先设定的燃料电池系统200的运转开始时刻的情况等。
接着，控制装置110使原料供给器101A进行动作，将原料作为燃烧用燃料，通过燃料处理器101的重整器、燃料气体供给路径151、燃料气体内部流路61A以及燃料气体尾气路径152，而提供给燃烧器101C。另外，控制装置110使燃烧用空气供给器动作从而将燃烧用空气提供给燃烧器101C。在燃烧器101C中，被提供的原料和燃烧用空气发生燃烧，从而产生燃烧废气。所产生的燃烧废气在加热了燃料处理器101的重整器等之后，流通于燃烧废气路径(没有图示)中，并被排出至燃料电池系统200外。
接着，控制装置110在充分加热了燃料处理器101的重整器之后，使水供给器101B动作，从而将水提供给重整器。在重整器中，被提供的原料和水发生重整反应从而生成含氢气体。所生成的含氢气体(含有水蒸汽)在转化器等中减少了其中所含的一氧化碳，作为燃料气体，通过燃料气体供给路径151，而被提供给燃料电池堆61的燃料气体内部流路61A。被提供给燃料气体内部流路61A的燃料气体在流通于燃料气体内部流路61A期间，被提供给了燃料电池100的燃料气体流路8。此时，控制装置110可以通过控制(减小)水供给器101B的操作量来调节包含于燃料气体中的水蒸汽量，从而使被提供给燃料电池100的燃料气体流路8的(流通于燃料气体流路8中的)燃料气体的露点比流通于冷却介质流路10中的冷却介质的温度更低。
另外，控制装置110使氧化剂气体供给器102动作，通过氧化剂气体供给路径153，将氧化剂气体提供给燃料电池堆61的氧化剂气体内部流路61B。被提供给氧化剂气体内部流路61B的氧化剂气体在流通于氧化剂气体内部流路61B期间，被提供给了燃料电池100的氧化剂气体流路9。
被提供给燃料气体流路8的燃料气体在流通于燃料气体流路8期间被提供给了阳极4A。另外，被提供给氧化剂气体流路9的氧化剂气体在流通于氧化剂气体流路9期间被提供给了阴极4B。于是，被提供给阳极4A的燃料气体中的氢和被提供给阴极4B的氧化剂气体中的氧发生电化学反应，从而生成水，并产生电和热。还有，所生成的水对燃料气体和氧化剂气体进行加湿。另外，所产生的电由没有图示的输出控制器被提供给外部电力负载(例如家庭用的电气设备)。
在阳极4A上没有被使用的燃料气体作为燃料尾气被排出至燃料气体尾气路径152，而被排出至燃料气体尾气路径152的燃料尾气被提供给燃烧器101C。另外，在阴极4B上没有被使用的氧化剂气体作为氧化剂气体尾气，从氧化剂气体尾气路径154被排出至燃料电池系统200外。被排出至氧化剂气体尾气路径154的氧化剂气体尾气在流通于氧化剂气体尾气路径154期间，在全热交换器104中，与被提供给氧化剂气体内部流路61B的氧化剂气体发生热交换以及水分交换，从而加湿了被提供给氧化剂气体内部流路61B的氧化剂气体。
再有，控制装置110使冷却介质供给器103动作，通过燃料电池堆61的冷却介质内部流路61C将冷却介质提供给冷却介质流路10。被提供给冷却介质流路10的冷却介质回收由氢和氧的电化学反应而产生的热，并从冷却介质循环路径155被提供给了冷却介质储罐105。此时，控制装置110可以通过控制(减小)冷却介质供给器103的流量调节器的操作量，并减小流通于冷却介质流路10中的冷却介质的流速，从而使流通于燃料气体流路8中的燃料气体以及流通于氧化剂气体流路9中的氧化剂气体的露点比流通于冷却介质流路10中的冷却介质的温度更低。另外，控制装置110可以通过控制(增大)温度调节器的操作量并提高流通于冷却介质流路10中的冷却介质的温度，从而使流通于燃料气体流路8中的燃料气体以及流通于氧化剂气体流路9中的氧化剂气体的露点比流通于冷却介质流路10中的冷却介质的温度更低。
即，在本实施方式5所涉及的燃料电池系统200被构成为，控制装置110控制燃料处理器101(水供给器101B)、氧化剂气体供给器102以及冷却介质供给器103等，以形成低加湿的运转条件(流通于燃料气体流路8中的燃料气体以及流通于氧化剂气体流路9中的氧化剂气体的露点比流通于冷却介质流路10中的冷却介质的温度更低的条件)。
在以上所述方式所构成的本实施方式5所涉及的燃料电池系统200中具备了实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，所以即使控制装置110控制燃料处理器101、氧化剂气体供给器102以及冷却介质供给器103，以使得在低加湿条件下进行运转，也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)同样的作用效果。
还有，在本实施方式5中，作为将燃料气体提供给燃料电池100的燃料气体供给器，例示了燃料处理器，但是并不限定于此。燃料气体供给器只要能够将燃料气体调节流量以及加湿量并提供给燃料电池100，就可以是任何形态。例如可以由氢气瓶或者储氢合金等被构成为提供氢气的设备、加湿器以及流量调节器构成。
另外，在本实施方式5中，燃料处理器101构成了第1反应气体供给器，并且氧化剂气体供给器102构成了第2反应气体供给器，但是并不限定于此。燃料处理器101也可以构成第2反应气体供给器，而氧化剂气体供给器102也可以构成第1反应气体供给器。
再有，在本实施方式5中采用了具备实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的方式，但是并不限定于此，也可以采用具备实施方式1的变形例1或者变形例2的燃料电池堆61(燃料电池100)、或者实施方式2至4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中任意一种燃料电池堆61(燃料电池100)的方式。
根据上述说明，对于本领域技术人员来说，可以明了本发明的诸多改良或者其它实施方式。因此，上述说明应当仅仅作为例示而被解释，是以向本领域技术人员教导实施本发明的最佳方式为目的而提供的。只要不脱离本发明的精神，能够实质性地变更其构造以及/或者功能的细节。而且，通过对上述实施方式中公开的多个构成要素进行适当组合，能够形成各种发明。
产业上的利用可能性
本发明的高分子电解质型燃料电池、具备该燃料电池的燃料电池堆、燃料电池系统以及燃料电池系统的运转方法，在以低加湿的条件进行运转的情况下，能够抑制高分子电解质膜发生干燥，由此，能够抑制高分子电解质膜发生劣化，在燃料电池领域中是有用的。
符号的说明
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：膜-电极组件)
6A.阳极隔板
6B.阴极隔板
7.密封垫圈
8.燃料气体流路
8a.直线部(水平部)
8b.折回部(垂直部)
9.氧化剂气体流路
9a.直线部(水平部)
9b.折回部(垂直部)
10.冷却介质流路
11.第1肋部
11A.第1外侧肋部
12.第2肋部
12A.第2外侧肋部
31.燃料气体供给集流管孔
32.燃料气体排出集流管孔
33.氧化剂气体供给集流管孔
34.氧化剂气体排出集流管孔
35.冷却介质供给集流管孔
36.冷却介质排出集流管孔
41.第1部分
42.第2部分
51.第1特定部分
52.第2特定部分
61.燃料电池堆
62.单电池层叠体
63.第1端板
64.第2端板
100.燃料电池
61A.燃料气体内部流路
61B.氧化剂气体内部流路
61C.冷却介质内部流路
101.燃料处理器
101A.原料供给器
101B.水供给器
101C.燃烧器
102.氧化剂气体供给器
103.冷却介质供给器
104.全热交换器
105.冷却解质储罐
110.控制装置
131.燃料气体供给集流管
132.燃料气体排出集流管
133.氧化剂气体供给集流管
134.氧化剂气体排出集流管
135.冷却介质供给集流管
136.冷却介质排出集流管
151.燃料气体供给路径
152.燃料气体尾气路径
153.氧化剂气体供给路径
154.氧化剂气体尾气路径
155.冷却介质循环路径
200.燃料电池系统
202.电极
202A.部分
202B.部分
203.反应气体流路
204.肋部

Claims (21)

1.一种高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
具备：
膜-电极组件，具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的周缘部的内侧的部分的一对电极，
导电性的第1隔板，呈板状，并且被配设成与所述膜-电极组件的所述一对电极中的一个电极相接触，并且在与所述电极相接触的一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第1反应气体流路，
导电性的第2隔板，呈板状，并且被配设成与所述膜-电极组件的所述一对电极中的另一个电极相接触，并且在与所述电极相接触的一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第2反应气体流路；
所述第1反应气体流路被形成为：从所述第1隔板的厚度方向看，在所述电极的区域内，第1特定部分的宽度小于所述第1反应气体流路的所述第1特定部分上游侧的部分的宽度，并且小于所述第1反应气体流路的所述第1特定部分下游侧的部分的宽度，所述第1特定部分是包含第1部分的部分，该第1部分是从所述第1反应气体流路的上游端起、最初与所述第2反应气体流路相重叠的部分的下游侧的、最初与所述第2反应气体流路相分离的部分。
2.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
在所述第1隔板的另一个主面以及/或者所述第2隔板的另一个主面上形成有沟槽状的冷却介质流路，
流通于所述第1反应气体流路中的第1反应气体以及流通于所述第2反应气体流路中的第2反应气体的露点，比流通于所述冷却介质流路中的冷却介质的温度更低。
3.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1特定部分由从所述第1部分起的所述第1反应气体流路的上游侧的部分所构成。
4.如权利要求1或者权利要求2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1特定部分由从所述第1部分起的所述第1反应气体流路的下游侧的部分所构成。
5.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1特定部分是由从所述第1部分开始、到相当于所述第2反应气体流路的宽度与被形成于所述第2反应气体流路之间的第2肋部的宽度之和的长度为止的范围的部分所构成。
6.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1特定部分是由从所述第1部分开始到相当于所述第2反应气体流路的宽度的长度为止的范围的部分所构成。
7.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
在所述第2隔板的所述一个主面上形成有多个所述第2反应气体流路，
所述第1特定部分是由从所述第1部分开始、到相当于所述多个第2反应气体流路的宽度的和与被形成于所述多个第2反应气体流路之间的多个第2肋部的宽度的和之和的长度为止的范围的部分所构成。
8.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
在所述第2隔板的所述一个主面上形成有多个所述第2反应气体流路，
所述第1特定部分是由从所述第1部分开始到相当于所述多个第2反应气体流路的宽度的和的长度为止的范围的部分所构成。
9.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第2反应气体流路被形成为：从所述第1隔板的厚度方向看，在所述电极的区域内，第2特定部分的宽度小于所述第2反应气体流路的所述第2特定部分上游侧的部分的宽度，并且小于所述第2反应气体流路的所述第2特定部分下游侧的部分的宽度，所述第2特定部分是包含第2部分的部分，该第2部分是从所述第2反应气体流路的上游端起、最初与所述第1反应气体流路相重叠的部分的下游侧的、最初与所述第1反应气体流路相分离的部分。
10.如权利要求8所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第2特定部分由从所述第2部分起的所述第2反应气体流路的上游侧的部分所构成。
11.如权利要求8或者权利要求9所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第2特定部分由从所述第2部分起的所述第2反应气体流路的下游侧的部分所构成。
12.如权利要求8所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第2特定部分是由从所述第2部分开始、到相当于所述第1反应气体流路的宽度与被形成于所述第1反应气体流路之间的第1肋部的宽度之和的长度为止的范围的部分所构成。
13.如权利要求8所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第2特定部分是由从所述第2部分开始到相当于所述第1反应气体流路的宽度的长度为止的范围的部分所构成。
14.如权利要求8所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
在所述第1隔板的所述一个主面上形成有多个所述第1反应气体流路，
所述第2特定部分是由从所述第2部分开始、到相当于所述多个第1反应气体流路的宽度的和与被形成于所述多个第1反应气体流路之间的多个第1肋部的宽度的和之和的长度为止的范围的部分所构成。
15.如权利要求8所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
在所述第1隔板的所述一个主面上形成有多个所述第1反应气体流路，
所述第2特定部分是由从所述第2部分开始到相当于所述多个第1反应气体流路的宽度的和的长度为止的范围的部分所构成。
16.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路以及/或者所述第2反应气体流路被形成为蛇行状。
17.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路以及/或者所述第2反应气体流路被形成为漩涡状。
18.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路和所述第2反应气体流路以并行流的方式形成。
19.一种燃料电池堆，其特征在于：
是由多个权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池层叠并紧固联结而成。
20.一种燃料电池系统，其特征在于：
具备：
如权利要求2所述的高分子电解质型燃料电池；
第1反应气体供给器，被构成为将所述第1反应气体提供给所述第1反应气体流路；
第2反应气体供给器，被构成为将所述第2反应气体提供给所述第2反应气体流路；
冷却介质供给器，被构成为将所述冷却介质提供给所述冷却介质流路；以及
控制装置，被构成为控制所述第1反应气体供给器、所述第2反应气体供给器以及所述冷却介质供给器，并使流通于所述第1反应气体流路中的第1反应气体以及流通于所述第2反应气体流路中的第2反应气体的露点比流通于所述冷却介质流路中的冷却介质的温度更低。
21.一种燃料电池系统的运转方法，其特征在于：
是具备高分子电解质型燃料电池的燃料电池系统的运转方法，
所述高分子电解质型燃料电池具备：膜-电极组件，具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的周缘部的内侧的部分的一对电极；导电性的第1隔板，呈板状，并且被配设成与所述膜-电极组件的所述一对电极中的一个电极相接触，并且在与所述电极相接触的一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第1反应气体流路；以及导电性的第2隔板，呈板状，并且被配设成与所述膜-电极组件的所述一对电极中的另一个电极相接触，并且在与所述电极相接触的一个主面上弯曲地形成有沟槽状的第2反应气体流路；
所述第1反应气体流路被形成为：从所述第1隔板的厚度方向看，在所述电极的区域内，第1特定部分的宽度小于所述第1反应气体流路的所述第1特定部分上游侧的部分的宽度，并且小于所述第1反应气体流路的所述第1特定部分下游侧的部分的宽度，所述第1特定部分是包含第1部分的部分，该第1部分是从所述第1反应气体流路的上游端起、最初与所述第2反应气体流路相重叠的部分的下游侧的、最初与所述第2反应气体流路相分离的部分；
在所述第1隔板的另一个主面以及/或者所述第2隔板的另一个主面上形成有沟槽状的冷却介质流路；
所述燃料电池系统的运转方法具备以下步骤：第1反应气体供给器将所述第1反应气体提供给所述第1反应气体流路，第2反应气体供给器将所述第2反应气体提供给所述第2反应气体流路，并且冷却介质供给器将所述冷却介质提供给所述冷却介质流路，并使流通于所述第1反应气体流路中的第1反应气体以及流通于所述第2反应气体流路中的第2反应气体的露点比流通于所述冷却介质流路中的冷却介质的温度更低。
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