CN102379055B - 高分子电解质型燃料电池以及具备其的燃料电池堆 - Google Patents

高分子电解质型燃料电池以及具备其的燃料电池堆 Download PDF

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Abstract

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(5)、第1隔板(6a)、第2隔板(6b)；在第1隔板(6a)的与第1电极(4a)相接触的一个主面上以多根直线状的第1肋部(11)并行的方式形成有沟槽状的第1反应气体流路(8)；在第2电极(4b)的与第2隔板(6b)相接触的一个主面上以多根直线状的第2肋部(12)并行的方式形成有沟槽状的第2反应气体流路(9)；第1反应气体流路(8)的至少上游部(18b)的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部(12)的比例为大于0且1以下。

Description

高分子电解质型燃料电池以及具备其的燃料电池堆
技术领域
本发明涉及高分子电解质型燃料电池以及具备其的燃料电池堆的结构，特别是涉及高分子电解质型燃料电池的隔板以及气体扩散电极的结构。
背景技术
近年来，燃料电池作为一种清洁能源正被广泛关注。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、以夹持该膜-电极组件而且分别接触于阳极以及阴极的方式进行配置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(将这些称之为电极)。在气体扩散层上存在有成为反应气体的流通通道的细孔。在阳极隔板的一个的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，且由水的介在而通过高分子电解质膜中，从而向阴极侧移动。到达阴极侧的氢离子在阴极的催化剂层上通过以下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
所生成的水(生成水)就这样以蒸气或者液体的方式流入形成于阴极隔板的氧化剂气体流路。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而向下游侧移动。因此，电极内的局部地方的水分量的不均匀性变大，其结果，会有局部地方的发电量的不均匀性变大的情况。
对于这样的问题，具备气体所流入的第1流路和排出气体的第2流路、以夹持电解质层且相对的方式构成阳极侧的第1流路和阴极侧的第2流路、以夹持电解质层且相对的方式构成阳极侧的第2流路和阴极侧的第1流路的燃料电池是众所周知的(例如参照专利文献1)。另外，阳极气体通路和阴极气体通路夹持电解质膜-电极组件且以对峙的位置关系进行设置而且以阳极气体和阴极气体分别在通路内并行流通的方式构成的固体高分子型燃料电池是众所周知的(例如参照专利文献2)。
在由专利文献1所公开的燃料电池中，通过使燃料气体和氧化剂气体的流动作为所谓的相对流并以夹持电解质层且互相相对的方式构成流路，从而抑制了气体扩散层的水分量多的区域彼此和水分量少的区域彼此夹持电解质层且相对，其结果，抑制了电极中的局部地方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，通过使阳极气体比阴极气体高加湿，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进行流通的阳极气体扩散，自阳极电极侧向阴极电极侧移动，另一方面，在阳极气体通路的出口侧附近，因为水分从阴极电极侧向阳极电极侧移动，所以能够恰当地进行燃料电池整体的水分的给排控制，并能够良好地维持燃料电池的发电性能。
另外，通过在反应气体流路的上游区域构成反应气体流路的沟槽的壁面与反应气体的接触面积大于其它区域的方式构成，从而抑制高分子电解质膜的干燥的固体高分子型燃料电池是众所周知的(例如参照专利文献3)。在专利文献3所公开的固体高分子型燃料电池中，通过促进存在于壁内面或者壁面上的水的蒸发并通过增大从沟槽壁面侧向反应气体内蒸发的水量，从而能够抑制来自于固体高分子膜侧的水的蒸发并能够抑制固体高分子膜的干燥。
再有，减少与燃料气体流路和含氧气体流路中至少一方的气体流路相对的面的电极催化剂层的设置面积并在电解质膜面方向上交替地配置燃料气体流路和含氧气体流路的燃料电池是众所周知的(例如参照专利文献4)。在专利文献4所公开的燃料电池中，通过抑制气体向对电极的透过从而能够增加燃料电池的发电电压。
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开2006-331916号公报
专利文献2：日本专利申请公开平9-283162号公报
专利文献3：日本专利申请公开2005-235418号公报
专利文献4：日本专利申请公开2003-297395号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在由专利文献1至专利文献4所公开的燃料电池中，如果以高温低加湿(例如使反应气体的露点低于燃料电池堆内的温度)的条件运转燃料电池的话，那么在反应气体流路的上游部因为不会充分地实行上述反应所以不会充分地生成水，因而高分子电解质膜的与反应气体流路的上游部相对的部分发生干燥而降低离子传导性，发电效率发生下降，因此，就该点来说还有改善的余地。
另外，在由专利文献3所公开的固体高分子型燃料电池中，因为形成于阳极隔板的沟槽与沟槽之间(肋部)和形成于阴极隔板的沟槽与沟槽之间(肋部)所重叠的部分以及不重叠的部分不均匀地形成，所以对于高分子电解质膜施加机械性应力，固体高分子膜(高分子电解质膜)有可能发生劣化，因而还有改善的余地。
本发明是为了解决如上所述的课题而悉心研究的结果，特别是以提供一种在以高温低加湿的条件运转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的劣化的高分子电解质型燃料电池以及具备其的燃料电池堆为目的。
解决课题的技术手段
然而，在燃料电池的运转过程中，已知电极上的面对反应气体流路的部分的水分(液体以及气体的水)含有量比电极上的与形成于所邻接的反应气体流路之间的肋部接触的部分的水分含有量低。图37是表示在燃料电池运转过程中的电极的水分含有量的模式图。
本发明人等为了解决上述现有技术的课题而反复研究探讨，结果发现了以下的点。即，发现了如图37所示，在电极202上的与形成于所邻接的反应气体流路203之间的肋部204接触的部分202A上所存在的水向电极202上的面对反应气体流路203的部分202B侧扩散，电极202的肋部204与反应气体流路203的边界附近相对于电极202的部分202B的中央部分，水分含有量变高。换言之，发现了如果远离电极202的接触于肋部204的部分202A则水分含有量变少。然后，本发明人等发现了采用以下所记载的结构对于完成上述本发明的目的是极为有效的，由此想到了本发明。
即，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池具备：具有高分子电解质膜以及夹持所述高分子电解质膜的一对主面的第1电极和第2电极的膜电极组件、形成为板状且以与所述膜电极组件的所述第1电极相接触的方式配置的导电性的第1隔板、形成为板状且以与所述膜电极组件的所述第2电极相接触的方式配置的导电性的第2隔板；在所述第1隔板的与所述第1电极相接触的一个主面上以多根直线状的第1肋部并行的方式形成有沟槽状的第1反应气体流路；在所述第2电极的与所述第2隔板相接触的一个主面上以多根直线状的第2肋部并行的方式形成有沟槽状的第2反应气体流路；将从自所述第1反应气体流路的上游端起最初与所述第1电极相接触的部分向下游经过规定的长度的部分定义为第1反应气体流路的上游部；将位于所述第1反应气体流路的上游部的下游侧的部分定义为第1反应气体流路的下游部；在从所述第1隔板的厚度方向进行观察时将所述第1反应气体流路的宽度方向的与第2肋部相重叠的部分相对于所述第1反应气体流路的总宽度的比例定义为第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例的情况下，所述第1反应气体流路的至少上游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为比0大且1以下。
如以上所述，从第1隔板的厚度方向进行观察时，第1电极上的面向第1反应气体流路的上游部的部分的水分含有量与第1电极上的接触于第1反应气体流路的第1肋部的部分的水分含有量相比变低。同样，从第1隔板的厚度方向进行观察时，第2电极上的与第2反应气体流路相重叠的部分的水分含有量与第2电极上的与第2肋部相重叠的部分的水分含有量相比变低。
然而，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，从第1隔板的厚度方向进行观察时，第1电极上的面对第1反应气体流路的上游部的部分(以下称之为第1电极的流路相对部分)的至少一部分和第2电极的第2肋部以重叠的方式构成。因此，水从水分含有量多的第2电极的与第2肋部相重叠的部分向水分含有量少的第1电极的流路相对部分移动，从而能够抑制高分子电解质膜的与第1反应气体流路的上游部相对的部分的干燥。其结果，特别是在以高温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，能够抑制高分子电解质膜上的与第1反应气体流路的上游部相对的部分的干燥，并能够抑制高分子电解质膜的劣化。
另外，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池具备：具有高分子电解质膜以及夹持所述高分子电解质膜的一对主面的第1电极和第2电极的膜电极组件、形成为板状且以与所述膜电极组件的所述第1电极相接触的方式配置的导电性的第1隔板、形成为板状且以与所述膜电极组件的所述第2电极相接触的方式配置的导电性的第2隔板；在所述第1电极的与所述第1隔板相接触的一个主面上以多根直线状的第1肋部并行的方式形成有沟槽状的第1反应气体流路；在所述第2电极的与所述第2隔板相接触的一个主面上以多根直线状的第2肋部并行的方式形成有沟槽状的第2反应气体流路；将从自所述第1反应气体流路的上游端起最初与所述第1电极相接触的部分向下游经过规定的长度的部分定义为第1反应气体流路的上游部；将位于所述第1反应气体流路的上游部的下游侧的部分定义为第1反应气体流路的下游部；在从所述第1隔板的厚度方向进行观察时将所述第1反应气体流路的宽度方向的与第2肋部相重叠的部分相对于所述第1反应气体流路的总宽度的比例定义为第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例的情况下，所述第1反应气体流路的至少上游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为比0大且1以下。
由此，特别是在以高温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，能够抑制高分子电解质膜上的与第1反应气体流路的上游部相对的部分的干燥，并能够抑制高分子电解质膜的劣化。
另外，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，也可以以所述第1反应气体流路的上游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例大于所述第1反应气体流路的下游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例的方式形成，并且，以所述第1反应气体的上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为规定的比例的方式形成。
然而，在紧固连结高分子电解质型燃料电池的时候，对第1电极上的与第1反应气体流路的第1肋部相接触的部分以及第2电极上的第2肋部施加压力。而且，从第1隔板的厚度方向进行观察时，如果以第1肋部与第2肋部不重叠的方式形成，那么应力集中于第1电极上的与第1肋部的端部相接触的部分以及第2肋部的端部，其结果，对高分子电解质膜上的与这些端部相重叠的部分施加机械性应力。而且，如上述专利文献3所公开的固体高分子型燃料电池那样，如果形成于阳极隔板的沟槽与沟槽之间(肋部)和形成于阴极隔板的沟槽与沟槽之间(肋部)相重叠的部分和不重叠的部分不均匀地形成，那么进而对高分子电解质膜施加机械性应力，因而会有高分电解质膜发生劣化的可能。
然而，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，因为第1反应气体流路以第1反应气体流路的上游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为规定的比例的方式形成于第1隔板，所以能够抑制施加于高分子电解质膜的压力变得不均匀。其结果，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，所述第1反应气体流路的上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例可以是比0大并且1以下。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第1反应气体的上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例也可以是1。
另外，在本发明的高分子电解质型燃料电池中，所述第1反应气体的下游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例可以是0。
另外，在本发明的高分子电解质型燃料电池中，所述第1反应气体流路的上游部具有第1上游部和位于所述第1上游部的下游侧的第2上游部，所述第1反应气体流路可以以所述第1反应气体流路的第1上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为第1规定的比例的方式，并且以所述第1反应气体的第2上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为第2规定的比例的方式形成。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第1规定的比例可以比所述第2规定的比例大。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第1规定的比例为1，所述第2规定的比例可以是比0大并且比1小。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，从所述第1隔板的厚度方向进行观察时，在所述第1反应气体流路的下游部形成的所述第1肋部可以以与所述第2肋部相重叠的方式形成。
由此，能够抑制机械性应力施加于高分子电解质膜上，其结果，能够抑制由机械性应力而引起的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，所述第1反应气体流路的上游部以及下游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例可以是比0大并且1以下。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第1反应气体流路的上游部以及下游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例也可以是1。
另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，在所述第1隔板的另一个主面上形成有沟槽状的冷却介质流路，在所述第1反应气体流路中流通的第1反应气体以及在所述第2反应气体流路中流通的第2反应气体的露点可以比在所述冷却介质流路中流通的冷却介质的温度低。
再有，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第1反应气体流路的所述上游部的宽度可以形成为比所述第1反应气体流路的下游部的宽度小。
由此，能够减小一方的电极上的与第1反应气体流路的上游部相面对的部分，并能够抑制该部分的干燥，进而能够抑制高分子电解质膜上的与第1反应气体流路的上游部相对的部分的干燥，并能够抑制高分子电解质膜的劣化。
另外，本发明所涉及的燃料电池堆层叠并紧固连结有多个所述高分子电解质型燃料电池。
本发明的上述目的、其它的目的、特征以及优点通过在参照附图的基础下对以下的优选的实施方式进行详细的说明而明了。
发明的效果
根据本发明的高分子电解质型燃料电池以及具备其的燃料电池堆，在以高温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的干燥，由此，能够抑制高分子电解质膜的劣化。
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结构的立体图。
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结构的截面图。
图3是将由图2所表示的高分子电解质型燃料电池进行展开的模式图
图4是表示由图2所表示的高分子电解质型燃料电池的阴极电极的概略结构的模式图。
图5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结构的模式图。
图6是将阴极电极重叠于由图2所表示的高分子电解质型燃料电池的阴极隔板而从阴极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图7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结构的模式图。
图8是表示本实施方式1所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图9是将阴极电极重叠于本发明的实施方式2所涉及的燃料电池堆的阴极隔板而从阴极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图10是表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。
图11是表示本发明的实施方式2所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图12是将阴极电极重叠于本发明的实施方式3所涉及的燃料电池堆的阴极隔板而从阴极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图13是表示本发明的实施方式3所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。
图14是表示本发明的实施方式3所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图15是表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。
图16是将阴极电极重叠于本发明的实施方式4所涉及的燃料电池堆的阴极隔板而从阴极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图17是表示本发明的实施方式4所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图18是表示本发明的实施方式5所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。
图19是表示本发明的实施方式5所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图20是表示本发明的实施方式6所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。
图21是表示本发明的实施方式6所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图22是表示变形例1的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图23是示意性地表示本发明的实施方式7所涉及的燃料电池堆中的高分子电解质型燃料电池的概略结构的截面图。
图24是表示由图23所表示的高分子电解质型燃料电池的阳极电极的概略结构的模式图。
图25是表示由图23所表示的高分子电解质型燃料电池的阳极隔板的概略结构的模式图。
图26是将阳极电极重叠于由图23所表示的高分子电解质型燃料电池的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图27是将阳极电极重叠于本发明的实施方式8所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图28是表示本发明的实施方式8所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图29是将阳极电极重叠于本发明的实施方式9所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图30是表示本发明的实施方式9所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图31是将阳极电极重叠于本发明的实施方式10所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图32是表示本发明的实施方式10所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图33是将阳极电极重叠于本发明的实施方式11所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图34是表示本发明的实施方式11所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图35是将阳极电极重叠于本发明的实施方式12所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。
图36是表示本发明的实施方式12所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的模式图。
图37是表示燃料电池运转过程中的电极的水分含有量的模式图。
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阳极电极
4b阴极电极
5MEA(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(第1反应气体流路)
9氧化剂气体流路(第2反应气体流路)
10冷却介质流路
11第1肋部
11a第1肋部
11b第1肋部
12第2肋部
12a第2肋部
18a最上游部
18b上游部
18c下游部
18d最下游部
19b上游部
19c下游部
31燃料气体供给歧管孔(第1反应气体供给歧管孔)
32燃料气体排出歧管孔
33氧化剂气体供给歧管孔(第2反应气体供给歧管孔)
34氧化剂气体排出歧管孔
35冷却介质供给歧管孔
36冷却介质排出歧管孔
41部分
42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
81上游辅助气体流路
81b连通部分
81a分流部分
82连通气体流路
83下游辅助气体流路
83b连通部分
83a合流部分
91上游辅助气体流路
91b连通部分
91a分流部分
93下游辅助气体流路
93b连通部分
93a合流部分
100高分子电解质型燃料电池
111肋部
112肋部
121肋部
122肋部
131燃料气体供给歧管
132燃料气体排出歧管
133氧化剂气体供给歧管
134氧化剂气体排出歧管
135冷却介质供给歧管
136冷却介质排出歧管
181第1上游部
182第2上游部
191第1上游部
192第2上游部
202电极
202A部分
202B部分
203反应气体流路
204肋部
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行说明。还有，在所有的附图中，将相同的符号标注于相同或者相当的部分上，从而省略重复的说明。另外，在所有的附图中，为了说明本发明而仅选择成为必要的结构要素进行图示，关于其它的结构要素省略图示。再有，本发明并不限定于以下的实施方式。
(实施方式1)
[燃料电池堆的结构]
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结构的立体图。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具备具有板状的整体形状的高分子电解质型燃料电池(以下单单称之为燃料电池)100在其厚度方向上层叠而成的单电池层叠体62、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的层叠方向上紧固连结单电池层叠体62和第1以及第2端板63，64的没有图示的紧固连结件。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，但是省略图示。
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歧管孔133，在其下部设置有冷却介质排出歧管136。另外，在单电池层叠体62的配设有冷却介质排出歧管136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歧管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冷却介质供给歧管135，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歧管134。另外，在单电池层叠体62的配设有冷却介质供给歧管135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燃料气体供给歧管131。
而且，在各个歧管上设置适当的配管。由此，通过适当的配管对燃料电池堆61提供以及排出燃料气体、氧化剂气体以及冷却介质。
[高分子电解质型燃料电池的结构]
接着，一边参照图2以及图3，一边对本发明的实施方式1所涉及的高分子电解质型燃料电池的结构进行说明。
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的概略结构的截面图。另外，图3是将由图2所表示的燃料电池100进行展开的模式图。还有，在图2以及图3中省略一部分。
如图2以及图3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、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、阳极电极(第1电极)4a以及阴极电极(第2电极)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的两面上以位于较其周缘部更靠近内侧的方式分别设置有阳极电极4a和阴极电极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歧管孔等的各个歧管孔(没有图示)。
阳极电极4a被配设于高分子电解质膜1的一个主面上，并具有大致4边形(在此为矩形)的形状。另外，阳极电极4a具有阳极催化剂层2a和设置于阳极催化剂层2a上的阳极气体扩散层3a。阳极催化剂层2a以含有由担载了白金类金属催化剂(电极催化剂)的碳粉末(导电性碳粒子)构成的催化剂担载碳和附着于催化剂担载碳的高分子电解质的方式构成。另外，阳极气体扩散层3a兼备气体通气性和导电性，作为构成阳极气体扩散层3a的材料，并没有特别的限定，能够使用在该技术领域中公知的材料，例如可以使用碳织物和碳纸等的导电性多孔质基材。另外，在该导电性多孔质基材上也可以用现有公知的方法施以拨水处理。
阴极电极4b被配设于高分子电解质膜1的另一个主面上，并具有大致4边形(在此为矩形)的形状。另外，阴极电极4b具有阴极催化剂层2b和设置于阴极催化剂层2b上并兼备有气体通气性和导电性的阴极气体扩散层3b，在阴极电极4b(正确地，阴极气体扩散层3b)的与阴极隔板6b相接触的主面上形成有用于使氧化剂气体流通的沟槽状的氧化剂气体流路(第2反应气体流路)9。阴极催化剂层2b以含有由担载了白金类金属催化剂(电极催化剂)的碳粉末(导电性碳粒子)构成的催化剂担载碳和附着于催化剂担载碳的高分子电解质的方式构成。还有，关于氧化剂气体流路9的详细结构，在后面叙述。
另外，阴极气体扩散层3b不使用现有的燃料电池中的气体扩散层所使用的浸渍了树脂的碳纤维的基材，而由含有粘结剂树脂和导电性粒子的薄片所构成。作为粘结剂树脂，例如可以列举氟树脂，作为导电性粒子，例如可以列举由碳构成的粒子。
作为氟树脂，可以列举PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、PCTFE(聚氯三氟乙烯)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)等，从耐热性、拨水性以及耐药性的观点出发优选PTFE。作为PTFE的原料，可以列举分散体以及粉末状的形状，但是，从作业性的观点出发优选分散体。
另外，作为碳材料，可以列举石墨、炭黑以及活性炭等，可以单独使用这些材料，另外，也可以组合多种材料使用。另外，作为上述碳材料的原料形态，可以是粉末状、纤维状、粒状等中的任意的形状。
而且，从取得作为粘结剂的功能的观点出发，在阴极气体扩散层3b中优选含有5重量％以上的粘结剂树脂，从简化用于使阴极气体扩散层3b成为均匀的厚度的压延工艺时的条件的观点出发，优选含有50重量％以下。另外，从与以上所述相同的观点出发，更加优选含有10～30重量％的量。
还有，在阴极气体扩散层3b中除了粘结剂树脂以及导电性粒子之外还可包含分散溶剂以及表面活性剂等。作为分散溶剂，可以列举水、甲醇和乙醇等的醇类、乙二醇等的二元醇类。另外，作为表面活性剂，可以列举聚氧乙烯烷基醚(polyoxyethylenealkylether)等的非离子(nonion)类、氧化烷基胺(alkylamineoxide)等的两性离子类。另外，分散溶剂量以及表面活性剂量可以根据构成阴极气体扩散层3b的导电性粒子的材料(碳材料)、粘结剂树脂(氟橡胶)的种类、粘结剂树脂(氟树脂)与导电性粒子(碳)的配合比等作适当选择。一般是分散溶剂量以及表面活性剂量越多，那么粘结剂树脂(氟树脂)和导电性粒子(碳)越容易均匀分散，但是流动性变高，会有难以薄片化的趋势。
在此，对阴极气体扩散层3b的制造方法进行说明。
阴极气体扩散层3b通过混练含有粘结剂树脂和导电性粒子的混合物，挤压、压延后进行烧成而制成。具体是在将作为导电性粒子的碳和分散溶剂、表面活性剂投入到搅拌·混练机中之后，进行混练并粉碎·造粒，从而使碳分散于分散溶剂中。接着，再将作为粘结剂树脂的氟树脂投入到搅拌·混练机中，进行搅拌以及混练，从而分散碳粒子和氟树脂。对所获得的混练物实施压延并形成薄片，通过烧成除去分散溶剂以及表面活性剂，从而制造出形成阴极气体扩散层3b的薄片。然后，在如上所述制造出的薄片的主面上，由适当的方法(例如使用压制机等的成形、使用切削机等的切削)，形成成为氧化剂气体流路9的沟槽，从而制得阴极气体扩散层3b。还有，表面活性剂可以根据导电性粒子的材料(碳材料)以及分散溶剂的种类作适当选择，另外，也可以不使用表面活性剂。
还有，如上所述制造出的阴极气体扩散层3b，多孔度较现有的燃料电池中的气体扩散层所使用的浸渍了树脂的碳纤维的基材低，但是以成为反应气体(氧化剂气体)能够充分地移动的程度的多孔度的方式构成。因此，即使是由上述制造方法进行制造的阴极气体扩散层3b，也能够充分地完成作为气体扩散层的角色。
另外，在MEA5的阳极电极4a以及阴极电极4b(正确地，阳极气体扩散层3a以及阴极气体扩散层3b)的周围，配设有夹持高分子电解质膜1的一对由氟橡胶制的甜甜圈(doughnut)状的密封垫圈7。由此，能够防止燃料气体以及氧化剂气体泄漏至电池外，另外，能够防止在燃料电池100内这些气体相互混合。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歧管孔等的歧管孔(没有图示)。还有，密封垫圈7如果能够防止燃料气体以及氧化剂气体泄漏至电池外，另外，如果能够防止在燃料电池100内这些气体互相混合的话，那么其形状可以是任意的。
另外，以夹持MEA5和密封垫圈7的方式配设导电性的阳极隔板(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表现卓越的金属、石墨或者混合了石墨和树脂的混合物，例如可以使用由对碳粉末和粘结剂(溶剂)的混合物进行射出成形而制作的的隔板或者对钛或者不锈钢制的板的表面实施了电镀的隔板。
在阳极隔板6a的与阳极电极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。另外，在阴极隔板6b的与阴极电极4b相接触的一个主面(以下称之为内面)上配设有用于从氧化剂气体供给歧管孔33将氧化剂气体提供给氧化剂气体流路9的上游辅助气体流路91、用于将在氧化剂气体流路9中进行流通的氧化剂气体排出至氧化剂气体排出歧管孔34的下游辅助气体流路93(参照图5)。还有，冷却介质流路10的结构是任意的，例如，可以被形成为蜿蜒(serpentine)状，也可以被形成为直线状。另外，在本实施方式1中，采用了冷却介质流路10被设置于阳极隔板6a的外面的形态，但是并不限定于此，也可以采用被设置于阴极隔板6b的外面的形态，并且也可以采用被设置于阳极隔板6a和阴极隔板6b的各自的外面的形态。
由此，分别将燃料气体以及氧化剂气体提供给阳极电极4a以及阴极电极4b，通过这些反应气体发生反应从而产生电和热。另外，通过使冷却水等的冷却介质流通于冷却介质流路10，从而对所产生的热实施回收。
还有，可以将如上所述构成的燃料电池100作为单电池(cell)使用，也可以层叠多个燃料电池100而作为燃料电池堆61使用。另外，在本实施方式1中，将第1隔板作为阳极隔板6a，将第2隔板作为阴极隔板6b，另外，将第1反应气体流路作为燃料气体流路8，将第2反应气体流路作为氧化剂气体流路9，但是并不限定于此，例如，可以将第1隔板作为阴极隔板6b，将第2隔板作为阳极隔板6a，另外，可以将第1反应气体流路作为氧化剂气体流路9，将第2反应气体流路作为燃料气体流路8。
[反应气体流路以及隔板的结构]
接着，一边参照图2至图7，一边对设置于阴极电极4b的氧化剂气体流路9、阴极隔板6b以及阳极隔板6a进行详细的说明。
图4是表示由图2所表示的燃料电池100的阴极电极4b的概略结构的模式图。另外，图5是表示由图2所表示的燃料电池100的阴极隔板6b的概略结构的模式图。再有，图6是将阴极电极4b重叠于由图2所表示的燃料电池100的阴极隔板6b而从阴极隔板6b的厚度方向进行透视的模式图。还有，在图4以及图6中，将阴极隔板6b中的上下方向作为图中的上下方向表示，在图5中，将阴极电极4b中的上下方向作为图中的上下方向表示。另外，在图6中，以假想线(双点划线)表示氧化剂气体流路9。
首先，一边参照图2至图4，一边对设置于阴极电极4b的氧化剂气体流路9以及阴极隔板6b的结构进行详细的说明。
如图4所示，在阴极电极4b(正确地，阴极气体扩散层3b)的主面上以在上下方向上直线状地延伸的方式形成有沟槽状的氧化剂气体流路9。另外，氧化剂气体流路9以构成氧化剂气体流路9的沟槽的截面形状(构成氧化剂气体流路9的沟槽的相对于氧化剂气体的流通方向的垂直方向的截面)从底面朝着开口变狭窄的方式被形成为锥状。还有，在本实施方式1中，将氧化剂气体流路9的截面形状形成为锥状，但是并不限定于此，例如也可以形成为矩形状。另外，构成氧化剂气体流路9的沟槽与沟槽之间的部分形成第2肋部12。
另外，氧化剂气体流路9以多根直线状的第2肋部12并行的方式形成。在此，所谓并行，是指互相并排地设置，并且是指在多根第2肋部12中特定1根第2肋部12，沿着该特定的第2肋部12形成其它的第2肋部12。而且，所谓“氧化剂气体流路9以多根直线状的第2肋部12并行的方式形成”，是指多根氧化剂气体流路从其上游端朝着下游端，作为整体，以在各个流路中流通的氧化剂气体的流动的方向一致的方式，设置多根氧化剂气体流路。因此，多根氧化剂气体流路没有必要从其上游端直至下游端完全并排地设置，多根氧化剂气体流路可以具有互相不并排设置的部分。
再有，氧化剂气体流路9具有上游部19b以及下游部19c。上游部19b，根据氧化剂气体流路9的宽度尺寸等的结构和反应气体的露点、冷却介质的温度等，其下游端不同，但是至少将一端作为氧化剂气体流路9的上游端，将另一端作为满足式：L1≤{(2/3)×L2}的部分，所以是指这两端之间的部分。还有，在上述式中，L1表示氧化剂气体流路9的上游部19b的流路长，L2表示氧化剂气体流路9的全流路长。另外，上游部19b的另一端更加优选为满足式：L1≤L2的部分。
下游部19c，将一端作为氧化剂气体流路9的下游端，将另一端作为满足式：L3≤{(1/3)×L2}的部分，所以是指这两端之间的部分。还有，在上述式中，L3表示氧化剂气体流路9的下游部19c的流路长。
另外，如图5所示，阴极隔板6b为板状且形成为大致4边形(在这里为矩形)，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歧管孔31等的各个歧管孔。具体是将氧化剂气体供给歧管孔33设置于阴极隔板6b上的一个侧部(以下称之为第1侧部)的上部，在其下部设置有冷却介质排出歧管孔36。另外，将燃料气体排出歧管孔32设置于阴极隔板6b上的冷却介质排出歧管孔36的下部的内侧。再有，将冷却介质供给歧管孔35设置于阴极隔板6b上的另一个侧部(以下称之为第2侧部)的上部，在其下部设置有氧化剂气体排出歧管孔34。另外，将燃料气体供给歧管孔31设置于阴极隔板6b上的冷却介质供给歧管孔35的上部的内侧。
而且，如图5以及图6所示，在阴极隔板6b的内面上以与氧化剂气体流路9相连通的方式设置有沟槽状的上游辅助气体流路91和沟槽状的下游辅助气体流路93。上游辅助气体流路91，其上游端被连接于氧化剂气体供给歧管孔33，其下游端被连通于氧化剂气体流路9(的上游端侧)。另外，上游辅助气体流路91具有分别连通于多根氧化剂气体流路9的连通部分91b以及使氧化剂气体分流于该连通部分91b的分流部分91a。连通部分91b与氧化剂气体流路9相同，以构成连通部分91b的沟槽的截面形状从底面朝着开口变狭窄的方式形成为锥状。下游辅助气体流路93，其上游端被连通于氧化剂气体流路9(的下游端侧)，其下游端被连接于氧化剂气体排出歧管孔34。另外，下游辅助气体流路93具有分别连通于多根氧化剂气体流路9的连通部分93b以及使来自于该连通部分93b的氧化剂气体进行合流的合流部分93a。连通部分93b与氧化剂气体流路9相同，以构成连通部分93b的沟槽的截面形状从底面朝着开口变狭窄的方式形成为锥状。还有，在本实施方式1中，将连通部分91b以及连通部分93b的截面形状形成为锥状，但是，并不限定于此，例如也可以形成为矩形状。
接着，一边参照图2、图3以及图7，一边对阳极隔板6a的结构进行详细的说明。
图7是表示由图2所表示的燃料电池100的阳极隔板6a的概略结构的模式图。还有，在图7中，将阳极隔板6a中的上下方向作为图中的上下方向表示。
如图7所示，阳极隔板6a为板状且形成为大致4边形(在这里为矩形)，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歧管孔31等的各个歧管孔。还有，各个歧管孔的配置与阴极隔板6b相同，所以省略其详细的说明。
在阳极隔板6a的内面上，沟槽状的燃料气体流路8形成为所谓的直线状。而且，以成为所谓并行流的方式构成燃料气体流路8和氧化剂气体流路9。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具有氧化剂气体和燃料气体以互相相对的方式流动于一部分的部分，但是从燃料电池100的厚度方向进行观察时，宏观上(作为整体)以从氧化剂气体和燃料气体的上游向下游的整体的流动的方向互相一致的方式构成。
燃料气体流路8具有上游辅助气体流路81、下游辅助气体流路83、连通上游辅助气体流路81和下游辅助气体流路83的多根连通气体流路82。上游辅助气体流路81的上游端被连接于燃料气体供给歧管孔31，从而构成燃料气体流路8的上游端。另外，上游辅助气体流路81具有分别连通于多根连通气体流路82的连通部分81b以及使燃料气体分流于该连通部分81b的分流部分81a。连通部分81b以构成连通部分81b的沟槽的截面形状从底面朝着开口变狭窄的方式形成为锥状。另外，下游辅助气体流路83的下游端被连接于燃料气体排出歧管孔32，从而构成燃料气体流路8的下游端。另外，下游辅助气体流路83具有分别连通于多根连通气体流路82的连通部分83b以及使来自于该连通部分83b的燃料气体进行合流的合流部分83a。连通部分83b以构成连通部分83b的沟槽的截面形状从底面朝着开口变狭窄的方式形成为锥状。再有，连通气体流路82以在上下方向上大致直线状(S字状)地延伸的方式形成，并且以构成连通气体流路82的沟槽的截面形状从底面朝着开口变狭窄的方式形成为锥状。还有，构成连通气体流路82的沟槽与沟槽之间的部分形成第1肋部11。另外，在本实施方式1中，将连通部分81b、连通气体流路82以及连通部分83b的截面形状形成为锥状，但是并不限定于此，例如也可以形成为矩形状。
而且，燃料气体流路8以多根直线状的第1肋部11并行的方式形成。在此，所谓并行，是指互相并排地设置，并且是指在多根第1肋部11中特定1根第1肋部11，沿着该特定的第1肋部11形成其它的第1肋部11。而且，所谓“燃料气体流路8以多根直线状的第1肋部11并行的方式形成”，是指构成燃料气体流路的多根连通气体流路以从其上游端朝着下游端，作为整体，在该连通气体流路中流通的燃料气体的流动的方向一致的方式设置。因此，多根连通气体流路没有必要从其上游端直至下游端完全并排地设置，所以多根连通气体流路可以具有互相不并排设置的部分。还有，在本实施方式1中，第1肋部11和第2肋部12从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，以并行的方式形成。
另外，燃料气体流路8具有最上游部18a、上游部18b、下游部18c以及最下游部18d。最上游部18a，其上游端是作为燃料气体流路8的上游端的燃料气体供给歧管孔31，其下游端从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时是从燃料气体流路8的上游端起最初与阳极电极4a相面对的部分41。另外，最下游部18d，其下游端是作为燃料气体流路8的下游端的燃料气体排出歧管孔32，其上游端从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时是从燃料气体流路8的下游端回溯(追溯)到上游侧从而最初与阳极电极4a相面对的部分42。
上游部18b，根据燃料气体流路8的宽度尺寸等的结构、以及反应气体的露点、冷却介质的温度等，其下游端不同，但是至少将一端作为部分41，将另一端作为满足式：L4≤{(2/3)×L5}的部分，所以是指这两端之间的部分。还有，在上述式中，L4表示燃料气体流路8的上游部18b的流路长，L5表示燃料气体流路8上的部分41与部分42之间的流路长。
下游部18c，将一端作为部分42，将另一端作为满足式：L6≤{(1/3)×L5}的部分，所以是指这两端之间的部分。还有，在上述式中，L6表示燃料气体流路8的下游部18c的流路长。
接着，一边参照图7以及图8，一边对燃料气体流路8的连通气体流路82的结构进行详细的说明。
图8是表示本实施方式1所涉及的燃料电池100的概略结构的模式图。还有，在图8中，仅表示燃料电池100的一部分，阳极隔板6a以及阴极隔板6b从燃料电池100(阳极隔板6a)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。另外，在图8中，为了容易观察燃料气体流路8和氧化剂气体流路9的各自的流路，在水平方向上互相错开位置表示。
如图7以及图8所示，燃料气体流路8的连通气体流路82具有上游部18b以及下游部18c，上游部18b具有第1上游部181以及第2上游部182。在此，第1上游部181，根据燃料气体流路8的宽度尺寸等的结构、反应气体的露点、冷却介质的温度等，其下游端不同，但是至少将一端作为部分41，将另一端作为满足式：L7≤{(2/3)×L4}的部分，所以是指这两端之间的部分。还有，在上述式中，L4表示燃料气体流路8的上游部18b的流路长，L7表示燃料气体流路8的第1上游部181的流路长。还有，第1上游部181从抑制高分子电解质膜1的劣化的观点出发，其长度优选为较长。
而且，燃料气体流路8的至少上游部18b的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为比0大且1以下。具体是以燃料气体流路8的上游部18b的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例大于燃料气体流路8的下游部18c的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例的方式形成，并且以燃料气体流路8的上游部18b的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为规定的比例的方式形成。另外，规定的比例为比0大且1以下。
即，连通气体流路82从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以在第1上游部181上与第2肋部12互相重叠的方式(以相对的方式)形成。另外，以在第2上游部182上其一部分与第2肋部12相对的方式(正确地，以燃料气体从第1侧部向第2侧部倾斜地流通的方式)形成。再有，以在下游部18c上与氧化剂气体流路9互相重叠的方式(以相对的方式)形成。
换言之，燃料气体流路8的连通气体流路82从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以在第1上游部181上燃料气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为第1规定的比例的方式形成，并以在第2上游部182上燃料气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为第2规定的比例的方式形成。另外，第2规定的比例以小于第1规定的比例的方式形成。更为详细的是燃料气体流路8的连通气体流路82从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以在第1上游部181上第1规定的比例成为1的方式形成，并以在第2上游部182上第2规定的比例成为比0大且比1小的方式形成。另外，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以在下游部18c上燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为0的方式形成。
由此，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，第1肋部11与第2肋部12相重叠的部分和不重叠的部分被均匀地形成，从而能够抑制施加于高分子电解质膜1上的压力变得不均匀。其结果，能够抑制高分子电解质膜1的劣化。
接着，一边参照图1至图8，一边对本实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的作用效果进行说明。
[燃料电池堆(燃料电池)的作用效果]
如以上所述，在本实施方式1所涉及的燃料电池100以及具备其的燃料电池堆61(以下省略称之为本实施方式1所涉及的燃料电池100(燃料电池堆61))，特别是在以高温低加湿的条件(在燃料气体流路8中流通的燃料气体以及在氧化剂气体流路9中流通的氧化剂气体的露点比在冷却介质流路10中流通的冷却介质(在这里为水)的温度低的条件)运转燃料电池堆61那样的情况下，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，以在流路的宽度方向上与形成于阴极隔板6b的第2肋部12相重叠的方式形成燃料气体流路8的上游部18b。另一方面，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，以在流路的宽度方向上与形成于阴极隔板6b的第2肋部12完全不重叠的方式形成燃料气体流路的下游部18c。
由此，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，水从阴极电极4b上的与第2肋部12相重叠的部分向阳极电极4a上的与燃料气体流路8的上游部18b面对(相对)的部分移动。因此，能够抑制高分子电解质膜1上的与燃料气体流路8的上游部18b相对的部分的干燥，从而能够抑制其劣化。同样，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，水从阳极电极4a上的与燃料气体流路8的第1肋部11相接触的部分向阴极电极4b上的与氧化剂气体流路9相重叠的部分移动。因此，能够抑制高分子电解质膜1上的与氧化剂气体流路9相对的部分的干燥，从而能够抑制其劣化。
另外，本实施方式1所涉及的燃料电池100(燃料电池堆61)，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，第1肋部11与第2肋部12相重叠的部分以及不重叠的部分因为均匀地形成，所以能够抑制施加于高分子电解质膜1上的压力变得不均匀。其结果，能够抑制高分子电解质膜1的劣化。
再有，在本实施方式1所涉及的燃料电池100(燃料电池堆61)中，形成于燃料气体流路8的下游部18c之间的第1肋部11以及形成于氧化剂气体流路9之间的第2肋部12因为以互相重叠的方式形成，所以能够抑制应力集中于MEA5的阳极电极4a以及阴极电极4b上的与第1肋部11以及第2肋部12的端部相接触的部分，进而能够抑制机械性应力被施加于高分子电解质膜1上，其结果，能够抑制由于机械性应力而引起的高分子电解质膜1的劣化。
(实施方式2)
图9是将阴极电极重叠于本发明的实施方式2所涉及的燃料电池堆的阴极隔板而从阴极隔板的厚度方向进行透视的模式图。图10是表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。图11是表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图9中，将阴极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，在图10中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示。还有，在图9以及图10中，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔。另外，在图11中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。再有，在图11中，为了容易看到燃料气体流路和氧化剂气体流路的各自的流路，在水平方向上互相错开位置表示。
如图9至图11所示，本发明的实施方式2所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同，但是氧化剂气体流路9以及燃料气体流路8的连通气体流路82的结构不同。
具体是氧化剂气体流路9具有上游部19b以及下游部19c，上游部19b具有第1上游部191和第2上游部192。在此，第1上游部191，根据氧化剂气体流路9的宽度尺寸等的结构和反应气体的露点、冷却介质的温度等，其下游端不同，但是将一端作为氧化剂气体流路9的上游端，将另一端作为满足式：L8≤{(2/3)×L1}的部分，所以可以是这两端之间的部分。在上述式中，L8表示氧化剂气体流路9的第1上游部191的流路长，L1表示氧化剂气体流路9的上游部18b的流路长。还有，第1上游部191从抑制高分子电解质膜1的劣化的观点出发优选较长。
而且，氧化剂气体流路9的第1上游部191从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以与阳极隔板6a的内面(第1肋部11)互相重叠的方式(以相对的方式)形成。即，氧化剂气体流路9的第1上游部191以其流路宽度小于下游部19c的流路宽度的方式形成，并以相对于燃料气体流路8的连通气体流路82，与第2侧部侧错开的方式形成。另外，燃料气体流路8的第2上游部192以其一部分与第1肋部11相对的方式形成。再有，以在下游部19c上与燃料气体流路8的连通气体流路82互相重叠的方式(以相对的方式)形成。
同样，燃料气体流路8的连通气体流路82从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，以在第1上游部181上与第2肋部12互相重叠的方式(以相对的方式)形成。另外，以在第2上游部182上其一部分与第2肋部12相重叠的方式形成。再有，以在下游部18c上与氧化剂气体流路9的下游部19c相重叠的方式(以相对的方式)形成。
即使是如上所述构成的本实施方式2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)相同的作用效果。
还有，在本实施方式2中，燃料气体流路8的连通气体流路82以从其上游端到第1上游部181的下游端为止的流路宽度成为燃料气体流路8的下游部18c的流路宽度的大致一半的方式形成，氧化剂气体流路9的第1上游部191以其流路宽度成为氧化剂气体流路9的下游部19c的流路宽度的大致一半的方式形成。另外，在本实施方式2中，燃料气体流路8的连通气体流路82、氧化剂气体流路9、连通部分91b以及连通部分93b，相对于反应气体的流通的方向的垂直方向的截面被形成为矩形，但是并不限定于此，与实施方式1相同，可以被形成为锥状。
(实施方式3)
图12是将阴极电极重叠于本发明的实施方式3所涉及的燃料电池堆的阴极隔板而从阴极隔板的厚度方向进行透视的模式图。图13是表示本发明的实施方式3所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。图14是表示本发明的实施方式3所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图12中，将阴极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，在图13中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示。另外，在图12以及图13中，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔。另外，在图14中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。再有，在图14中，为了容易看到燃料气体流路和氧化剂气体流路的各自的流路，在水平方向上互相错开位置表示。
如图12至图14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)，其基本结构与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同，氧化剂气体流路9以及燃料气体流路8的结构不同。
具体是本实施方式3所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的氧化剂气体流路9，在从其上游端到上游部19b的下游端之间设置有以在上下方向上进行延伸的方式形成的岛状的肋部121。另外，在设置于阴极隔板6b的上游辅助气体流路91的连通部分91b上，在从连通部分91b的上游端到下游端之间，以与肋部121相连接的方式设置有以在上下方向上进行延伸的方式形成的岛状的肋部122。还有，肋部121和肋部122形成第2肋部12a，第2肋部12a以与第2肋部12相并行的方式设置。另外，在本实施方式3中，肋部121，其下端部被形成为锥状(正确地，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时为三角形状)，该锥状的部分的上下方向的长度成为第2上游部192的上下方向的长度。
另外，本实施方式3所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的燃料气体流路8，连通气体流路82被形成为直线状，构成上游辅助气体流路81的连通部分81b、连通气体流路82以及下游辅助气体流路83的连通部分83b的沟槽的截面形状被形成为矩形。
而且，如图14所示，燃料气体流路8的连通气体流路82从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，在上游部18b上与第2肋部12a互相重叠(相对)，在下游部18c上与氧化剂气体流路9的连通气体流路92互相重叠(相对)。因此，燃料气体流路8的上游部18b上的燃料气体流路8的宽度方向的与阴极隔板6b的第2肋部12a相重叠的部分的相对于燃料气体流路8的整个宽度的比例(以下称之为燃料气体流路宽度的相对于第2肋部12a的比例)大于燃料气体流路8的下游部18c上的燃料气体流路宽度的相对于第2肋部12a的比例。另外，燃料气体流路8的第1上游部181上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12a的比例大于第2上游部182上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12a的比例。
即使是如以上所述构成的本实施方式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)相同的作用效果。还有，在本实施方式3中，燃料气体流路8的连通气体流路82、氧化剂气体流路9、连通部分91b以及连通部分93b，相对于反应气体的流通的方向的垂直方向上的截面被形成为矩形，但是并不限定于此，与实施方式1相同，也可以被形成为锥状。
(实施方式4)
图15是表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。图16是将阴极电极重叠于本发明的实施方式4所涉及的燃料电池堆的阴极隔板而从阴极隔板的厚度方向进行透视的模式图。图17是表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图15中，将阴极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，在图16中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示。另外，在图15以及图16中，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔。另外，在图17中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。再有，在图17中，为了容易看到燃料气体流路和氧化剂气体流路的各自的流路，在水平方向上互相错开位置表示。
如图15至图17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)，其基本结构与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同，但燃料气体流路8以及氧化剂气体流路9的结构不同。
具体是本实施方式4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的燃料气体流路8的连通气体流路82在从其上游端(部分41)到上游部18b的下游端之间设置有以在上下方向上进行延伸的方式形成的岛状的肋部111。另外，在燃料气体流路8的上游辅助气体流路81的连通部分81b上，在从连通部分81b的上游端到下游端之间，以在上下方向上进行延伸的方式形成的岛状的肋部112以与肋部111相连接的方式设置。还有，肋部111和肋部112形成第1肋部11a，第1肋部11a以第1肋部11b相并行的方式设置。另外，在本实施方式4中，肋部111，其下端部被形成为锥状(正确地，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时为三角形状)，该锥状的部分的上下方向的长度成为第1上游部182的上下方向的长度。
另外，本实施方式4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的氧化剂气体流路9从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，以从其上游端到第1上游部191的下游端与形成于阳极隔板6a的内面(燃料气体流路8的连通气体流路82内)的第1肋部11a互相重叠的方式(以相对的方式)形成。另外，在氧化剂气体流路9的第2上游部192，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，以与第1肋部11a的一部分相重叠的方式形成。再有，在氧化剂气体流路9的下游部19c，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，以与燃料气体流路8的连通气体流路82的下游部18c互相重叠的方式(以相对的方式)形成。
而且，如图17所示，燃料气体流路8的上游部18b上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例大于燃料气体流路8的下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例。另外，燃料气体流路8的第1上游部181上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例大于第2上游部182上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例。
即使是如以上所述构成的本实施方式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)相同的作用效果。
还有，在本实施方式4中，氧化剂气体流路9以与第1肋部11a互相重叠的方式(以相对的方式)形成，但是并不限定于此，如果燃料气体流路8的上游部18b上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例大于燃料气体流路8的下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例的话，那么氧化剂气体流路9的一部分也可以以与第1肋部11a相重叠的方式即以与燃料气体流路8的连通气体流路82相重叠的方式形成。
(实施方式5)
图18是表示本发明的实施方式5所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。图19是表示本发明的实施方式5所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图18中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔。另外，在图19中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。再有，在图19中，为了容易看到燃料气体流路和氧化剂气体流路的各自的流路，在水平方向上互相错开位置表示。
如图18以及图19所示，本发明的实施方式5所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同，但燃料气体流路8的结构不同。
具体是本实施方式5所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的燃料气体流路8以上游辅助气体流路81的连通部分81b的流路的宽度除了两端部(第1侧部侧端部和第2侧部侧端部)之外成为比下游辅助气体流路83的连通部分83b的流路的宽度大的方式构成。更为详细的是多根第1肋部11a在水平方向上以规定的间隔以在上下方向上进行延伸的方式形成于从连通部分81b的上游端到上游部18b的下游端之间。另外，多根第1肋部11b以在水平方向上位于第1肋部11a之间的方式，以在上下方向上进行延伸的方式形成于从第2上游部182的上游端到连通部分83b的下游端之间。另外，第1肋部11a，其下端部被形成为锥状(正确地，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时为三角形状)。多根第1肋部11a以及第1肋部11b分别以并行的方式设置。
而且，如图19所示，燃料气体流路8的连通气体流路82从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，在上游部18b上与第2肋部12互相重叠(相对)，在下游部18c上与氧化剂气体流路9互相重叠(相对)。因此，燃料气体流路8的上游部18b上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例大于燃料气体流路8的下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例。另外，燃料气体流路8的第1上游部181上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例大于第2上游部182上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例。
即使是如以上所述构成的本实施方式5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4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同的作用效果。
(实施方式6)
图20是表示本发明的实施方式6所涉及的燃料电池堆的阳极隔板的内面的概略结构的模式图。图21是表示本发明的实施方式6所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图20中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔。另外，在图21中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。
如图20以及图21所示，本发明的实施方式6所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同，但燃料气体流路8的结构不同。
具体为在本实施方式6所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c(连通气体流路82)以在燃料气体流路8的宽度方向上具有与氧化剂气体流路9不重叠的部分的方式形成。即，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，不仅燃料气体流路8的上游部18b，而且下游部18c在燃料气体流路8的宽度方向上以与第2肋部12相重叠的方式形成。换言之，以燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为比0大且1以下的方式形成燃料气体流路8。还有，在本实施方式6中，以燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为0.5的方式形成燃料气体流路8。
即使是如以上所述构成的本实施方式6所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，也与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，水从阴极电极4b上的与第2肋部12相重叠的部分向阳极电极4a上的与燃料气体流路8的上游部18b面对(相对)的部分移动。因此，能够抑制在高分子电解质膜1上的与燃料气体流路8的上游部18b相对的部分的干燥，从而能够抑制其劣化。同样，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，水从阳极电极4a上的与燃料气体流路8的第1肋部11相接触的部分向阴极电极4b上的与氧化剂气体流路9相重叠的部分移动。因此，能够抑制在高分子电解质膜1上的与氧化剂气体流路9相对的部分的干燥，从而能够抑制其劣化。
另外，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，第1肋部11与第2肋部12相重叠的部分以及不重叠的部分因为均匀地形成，所以能够抑制施加于高分子电解质膜1上的压力变得不均匀。其结果，能够抑制高分子电解质膜1的劣化。
[变形例]
接着，一边参照图22，一边对本实施方式6所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)的变形例进行说明。
图22是表示变形例1的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图22中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。
如图22所示，在本变形例1的燃料电池堆61(燃料电池100)中，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c(连通气体流路82)以在燃料气体流路8的宽度方向上与氧化剂气体流路9不重叠的方式形成。即，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c作为整体以与第2肋部12相重叠的方式形成。换言之，以燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为1的方式形成燃料气体流路8。
即使是如以上所述构成的本变形例1的燃料电池堆61(燃料电池100)，也能够取得与实施方式6所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同的作用效果。
(实施方式7)
图23是示意性地表示本发明的实施方式7所涉及的燃料电池堆中的燃料电池的概略结构的截面图。图24是表示由图23所表示的燃料电池的阳极电极的概略结构的模式图。另外，图25是表示由图23所表示的燃料电池的阳极隔板的概略结构的模式图。再有，图26是将阳极电极重叠于由图23所表示的燃料电池的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。还有，在图23中，省略了一部分。另外，在图24以及图26中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，在图25中，将阳极电极上的上下方向作为图中的上下方向表示。另外，在图26中，以假想线(双点划线)表示燃料气体流路。
如图23所示，本发明的实施方式7所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式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被形成于阳极电极4a的这一点上不同。以下，一边参照图23至图26，一边对设置于阳极电极4a的燃料气体流路8以及阳极隔板6a的结构进行说明。
如图24所示，在阳极电极4a(正确地，阳极气体扩散层3a)的主面上，沟槽状的燃料气体流路8以在上下方向上大致直线状(S字状)地延伸的方式形成。另外，燃料气体流路8以构成燃料气体流路8的沟槽的截面形状(构成燃料气体流路8的沟槽的相对于氧化剂气体的流通方向的垂直方向的截面)从底面朝着开口变为狭窄的方式形成为锥状。
另外，燃料气体流路8在本实施方式7中具有上游部18b以及下游部18c。上游部18b，根据燃料气体流路8的宽度尺寸等的结构、以及反应气体的露点、冷却介质的温度等，其下游端不同，但是至少将一端作为燃料气体流路8的上游端，将另一端作为满足式：L4≤{(2/3)×L5}的部分，所以是指这两端之间的部分。还有，在上述式中，L4表示燃料气体流路8的上游部18b的流路长，L5表示燃料气体流路8的整个流路长。另外，上游部18b的另一端更加优选为满足式：L1≤L2的部分。
下游部19c，将一端作为燃料气体流路8的下游端，将另一端作为满足式：L6≤{(1/3)×L5}的部分，所以是指这两端之间的部分。还有，在上述式中，L6表示燃料气体流路8的下游部18c的流路长。
另外，如图25以及图26所示，在阳极隔板6a的内面上以与燃料气体流路8相连通的方式设置有沟槽状的上游辅助气体流路81和沟槽状的下游辅助气体流路83。还有，上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83因为其构成与实施方式1的形成于阳极隔板6a的内面的上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83相同，所以省略其详细的说明。
即，在本实施方式7所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中，以设置于阳极电极4a的燃料气体流路8和设置于阳极隔板6a的内面的上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时成为与实施方式1所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中的燃料气体流路8相同的形状的方式构成燃料气体流路8、上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83。还有，阳极电极4a的阳极气体扩散层3a的制造方法因为与上述阴极气体扩散层3b的制造方法相同，所以省略其详细的说明。
即使是如以上所述构成的本实施方式7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)相同的作用效果。
(实施方式8)
图27是将阳极电极重叠于本发明的实施方式8所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。图28是表示本发明的实施方式8所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图27中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔，以假想线(双点划线)表示燃料气体流路。另外，在图28中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。
如图27以及图28所示，本发明的实施方式8所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式2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与实施方式7相同被设置于阳极电极4a的这一点上不同。
具体是燃料气体流路8具有上游部18b以及下游部18c，上游部18b具有第1上游部181以及第2上游部182。在此，第1上游部181，根据燃料气体流路8的宽度尺寸等的结构、以及反应气体的露点、冷却介质的温度等，其下游端不同，但是至少将一端作为燃料气体流路8的上游端，将另一端作为满足式：L7≤{(2/3)×L4}的部分，所以是指这两端之间的部分。还有，在上述式中，L4表示燃料气体流路8的上游部18b的流路长，L7表示燃料气体流路8的第1上游部181的流路长。还有，第1上游部181从抑制高分子电解质膜1的劣化的观点出发优选其长度较长。
而且，燃料气体流路8的第1上游部181从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以与阴极电极4b的第2肋部12互相重叠的方式(以相对的方式)形成。即，燃料气体流路8的第1上游部181以其流路宽度成为比下游部18c的流路宽度小的方式形成，相对于氧化剂气体流路9以与第1侧部侧错开的方式形成。另外，燃料气体流路8的第2上游部182以其一部分与第2肋部12相对的方式形成。再有，以在下游部18c上与氧化剂气体流路9互相重叠的方式(以相对的方式)形成。
还有，上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83因为与形成于实施方式2的阳极隔板6a的内面的上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83相同地构成，所以省略其详细的说明。
即，在本实施方式8所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中，设置于阳极电极4a的燃料气体流路8、设置于阳极隔板6a的内面的上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以成为与实施方式2所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)上的燃料气体流路8相同的形状的方式构成燃料气体流路8、上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83。
即使是如以上所述构成的本实施方式8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2所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同的作用效果。
(实施方式9)
图29是将阳极电极重叠于本发明的实施方式9所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。图30是表示本发明的实施方式9所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图29中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔，以假想线(双点划线)表示燃料气体流路。另外，在图30中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。
如图29以及图30所示，本发明的实施方式9所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式3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与实施方式7相同被设置于阳极电极4a的这一点上不同。
具体是燃料气体流路8被形成为直线状。还有，上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83因为以与形成于实施方式3的阳极隔板6a的内面的上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83相同地构成，所以省略其详细的说明。
即，在本实施方式9所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中，设置于阳极电极4a的燃料气体流路8、设置于阳极隔板6a的内面的上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以成为与实施方式3所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)上的燃料气体流路8相同的形状的方式构成燃料气体流路8、上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83。
即使是如以上所述构成的本实施方式9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3所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同的作用效果。
(实施方式10)
图31是将阳极电极重叠于本发明的实施方式10所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。图32是表示本发明的实施方式10所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图31中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔，以假想线(双点划线)表示燃料气体流路。另外，在图32中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。
如图31以及图32所示，本发明的实施方式10所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式4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与实施方式7相同被设置于阳极电极4a的这一点上不同。
具体是燃料气体流路8，在从其上游端到上游部18b的下游端之间设置有以在上下方向上进行延伸的方式形成的岛状的肋部111。还有，上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83因为以与形成于实施方式4的阳极隔板6a的内面的上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83相同地构成，所以省略其详细的说明。
即，在本实施方式10所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中，设置于阳极电极4a的燃料气体流路8、设置于阳极隔板6a的内面的上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时以成为与实施方式4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)上的燃料气体流路8相同的形状的方式构成燃料气体流路8、上游辅助气体流路81以及下游辅助气体流路83。
即使是如以上所述构成的本实施方式10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4所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同的作用效果。
(实施方式11)
图33是将阳极电极重叠于本发明的实施方式11所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。图34是表示本发明的实施方式11所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图33中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔，以假想线(双点划线)表示燃料气体流路。另外，在图34中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。
如图33以及图34所示，本发明的实施方式11所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式5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与实施方式7相同被设置于阳极电极4a的这一点上不同。
具体为燃料气体流路8以上游部18b的流路宽度除了两端部(第1侧部侧端部和第2侧部侧端部)之外成为比下游部18c的流路宽度大的方式构成。更为详细的是多根第1肋部11a在水平方向上以规定的间隔以在上下方向上进行延伸的方式形成于上游部18b的上游端与下游端之间。另外，多根第1肋部11b以在水平方向上位于第1肋部11a之间的方式并以在上下方向上进行延伸的方式形成于从第2上游部182的上游端到燃料气体流路8的下游端之间。另外，第1肋部11a，其下端部被形成为锥状(正确地，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时为三角形状)。多根第1肋部11a以及第1肋部11b分别以并行的方式设置。
而且，如图34所示，燃料气体流路8从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时在上游部18b上与第2肋部12互相重叠(相对)，在下游部18c上与氧化剂气体流路9互相重叠(相对)。因此，燃料气体流路8的上游部18b上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例比燃料气体流路8的下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例大。另外，燃料气体流路8的第1上游部181上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例比第2上游部182上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例大。
即使是如以上所述构成的本实施方式11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5所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同的作用效果。
(实施方式12)
图35是将阳极电极重叠于本发明的实施方式12所涉及的燃料电池堆的阳极隔板而从阳极隔板的厚度方向进行透视的模式图。图36是表示本发明的实施方式12所涉及的燃料电池的概略结构的模式图。还有，在图35中，将阳极隔板上的上下方向作为图中的上下方向表示，省略冷却介质供给歧管孔以及冷却介质排出歧管孔，以假想线(双点划线)表示燃料气体流路。另外，在图36中，仅表示燃料电池的一部分，阳极隔板以及阴极隔板从燃料电池(阳极隔板)的厚度方向进行观察时被透视性地描述。
如图35以及图36所示，本发明的实施方式12所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)，其基本结构与实施方式6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与实施方式7相同被设置于阳极电极4a的这一点上不同。
具体为从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c以在燃料气体流路8的宽度方向上具有与氧化剂气体流路9不重叠的部分的方式形成。即，从阳极隔板6a的厚度方向进行观察时，不仅燃料气体流路8的上游部18b而且下游部18c在燃料气体流路8的宽度方向上以与第2肋部12相重叠的方式形成。换言之，以燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为比0大且1以下的方式形成燃料气体流路8。还有，在本实施方式12中，以燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为0.5的方式形成燃料气体流路8，但是并不限定于此，例如也可以以燃料气体流路8的上游部18b以及下游部18c上的燃料气体流路宽度相对于第2肋部12的比例成为1的方式形成燃料气体流路8。
即使是如以上所述构成的本实施方式12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6所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)相同的作用效果。
还有，在上述实施方式1至12所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中，以流路延伸方向(燃料气体流通的方向)的全范围与阴极隔板6b的第2肋部12相重叠的方式构成燃料气体流路8的上游部18b，但是也可以以在流路的延伸方向上其一部分与第2肋部12不重叠的方式构成。
再有，在上述实施方式1至6所涉及的燃料电池堆61(燃料电池100)中，将第1隔板作为阳极隔板6a，将第2隔板作为阴极隔板6b，另外，将第1反应气体流路作为燃料气体流路8，将第2反应气体流路作为氧化剂气体流路9，但是并不限定于此，例如即使是将第1隔板作为阴极隔板6b，将第2隔板作为阳极隔板6a，另外，将第1反应气体流路作为氧化剂气体流路9，将第2反应气体流路作为燃料气体流路8，也能够取得同样的作用效果。
对于本领域技术人员而言，根据上述说明能够明了本发明的众多改良和其它实施方式。因此，上述说明应仅是作为例示解释，以向本领域技术人员提供一个实行本发明的最佳方式的示教为目的。只要不脱离本发明的宗旨，能够实质性地变更其构造以及/或者功能的细节。另外，根据由上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合能够形成各种各样的发明。
产业上的利用可能性
本发明的高分子电解质型燃料电池以及燃料电池堆在以高温低加湿的条件进行运转的情况下抑制了高分子电解质膜的干燥，由此，作为能够抑制高分子电解质的劣化的高分子电解质型燃料电池以及燃料电池堆是有用的。

Claims (18)

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以及夹持所述高分子电解质膜的一对主面的由第1气体扩散层以及第1催化剂层构成的第1电极和由第2气体扩散层以及第2催化剂层构成的第2电极；
导电性的第1隔板，形成为板状，以与所述膜电极组件的所述第1电极相接触的方式配置；以及
导电性的第2隔板，形成为板状，以与所述膜电极组件的所述第2电极相接触的方式配置，
所述第1催化剂层从所述高分子电解质膜的厚度方向进行观察时具有4边形的形状，
所述第2催化剂层从所述高分子电解质膜的厚度方向进行观察时具有4边形的形状，
在所述第1隔板的与所述第1电极相接触的一个主面上，以多根直线状的第1肋部并行的方式形成有沟槽状的第1反应气体流路，
在所述第2电极的与所述第2隔板相接触的一个主面上，以多根直线状的第2肋部并行的方式形成有沟槽状的第2反应气体流路，
将从自所述第1反应气体流路的上游端起最初与所述第1电极相接触的部分向下游经过规定的长度的部分，定义为第1反应气体流路的上游部，
将位于所述第1反应气体流路的上游部的下游侧的部分定义为第1反应气体流路的下游部，
从所述第1隔板的厚度方向进行观察时，将所述第1反应气体流路的宽度方向的与第2肋部相重叠的部分相对于所述第1反应气体流路的总宽度的比例，定义为第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例，在此情况下，
所述第1反应气体流路的至少上游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为大于0且1以下。
2.一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以及夹持所述高分子电解质膜的一对主面的由第1气体扩散层以及第1催化剂层构成的第1电极和由第2气体扩散层以及第2催化剂层构成的第2电极；
导电性的第1隔板，形成为板状，以与所述膜电极组件的所述第1电极相接触的方式配置；以及
导电性的第2隔板，形成为板状，以与所述膜电极组件的所述第2电极相接触的方式配置，
所述第1催化剂层从所述高分子电解质膜的厚度方向进行观察时具有4边形的形状，
所述第2催化剂层从所述高分子电解质膜的厚度方向进行观察时具有4边形的形状，
在所述第1电极的与所述第1隔板相接触的一个主面上，以多根直线状的第1肋部并行的方式形成有沟槽状的第1反应气体流路，
在所述第2电极的与所述第2隔板相接触的一个主面上，以多根直线状的第2肋部并行的方式形成有沟槽状的第2反应气体流路，
将从自所述第1反应气体流路的上游端起最初与所述第1电极相接触的部分向下游经过规定的长度的部分，定义为第1反应气体流路的上游部，
将位于所述第1反应气体流路的上游部的下游侧的部分定义为第1反应气体流路的下游部，
从所述第1隔板的厚度方向进行观察时，将所述第1反应气体流路的宽度方向的与第2肋部相重叠的部分相对于所述第1反应气体流路的总宽度的比例，定义为第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例，在此情况下，
所述第1反应气体流路的至少上游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为大于0且1以下。
3.如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
以所述第1反应气体流路的上游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例大于所述第1反应气体流路的下游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例的方式形成，并且，以所述第1反应气体流路的上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为规定的比例的方式形成。
4.如权利要求3所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体的上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为大于0并且1以下。
5.如权利要求4所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体的上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为1。
6.如权利要求4所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体的下游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为0。
7.如权利要求3所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路的上游部具有第1上游部和位于所述第1上游部的下游侧的第2上游部，
所述第1反应气体流路形成为，所述第1反应气体流路的第1上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为第1规定的比例，并且，所述第1反应气体流路的第2上游部的所述第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例成为第2规定的比例。
8.如权利要求7所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1规定的比例大于所述第2规定的比例。
9.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1规定的比例为1，所述第2规定的比例为大于0并且小于1。
10.如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
从所述第1隔板的厚度方向进行观察时，在所述第1反应气体流路的下游部形成的所述第1肋部以与所述第2肋部相重叠的方式形成。
11.如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路的上游部以及下游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为大于0并且1以下。
12.如权利要求11所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路的上游部以及下游部的第1反应气体流路宽度相对于第2肋部的比例为1。
13.如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
在所述第1隔板的另一个主面上形成有沟槽状的冷却介质流路，
在所述第1反应气体流路中流通的第1反应气体以及在所述第2反应气体流路中流通的第2反应气体的露点比在所述冷却介质流路中流通的冷却介质的温度低。
14.如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
从所述第1隔板的厚度方向进行观察时，所述第1肋部以及所述第2肋部以并行的方式形成。
15.如权利要求14所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路以及所述第2反应气体流路以成为并行流的方式形成。
16.如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路具有上游辅助气体流路、下游辅助气体流路、以及以连通所述上游辅助气体流路和所述下游辅助气体流路并互相并行的方式形成的多根连通气体流路，
所述第1反应气体流路的上游部以及下游部为所述连通气体流路的一部分。
17.如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：
所述第1反应气体流路的所述上游部的宽度形成为比所述第1反应气体流路的下游部的宽度小。
18.一种燃料电池堆，其特征在于：
层叠并紧固连结有多个如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池。
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