JP2002216805A

JP2002216805A - 燃料電池のセパレータ

Info

Publication number: JP2002216805A
Application number: JP2001234975A
Authority: JP
Inventors: Koetsu Hibino; 光悦日比野; Takashi Kuzutani; 孝史葛谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】セパレータのガス流路の仕切壁上に反応生成
水が溜まっても、速やかに水抜きができるとともに、セ
ル内のガス圧、ガス濃度のより一層の均一化をはかるこ
とができる燃料電池のセパレータの提供。【解決手段】（１）固体高分子型燃料電池でセパレー
タ面を鉛直にして用い、セパレータ面内をガス流路２
７、２８が左右方向に蛇行するように仕切壁２８で区画
し、その仕切壁２８を傾斜させた。（２）仕切壁２８は
ガス流路２７を下流側に絞るように形成され、仕切壁上
流端に水抜き孔２９を有する。（３）仕切壁２８はガス
流路２７を下流側に拡げる。（４）水抜き孔２９はガス
流路２７の流路面積の５〜１０％である。（５）ガス流
路２７は連続的に狭められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池、とくに
固体高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）のセパレー
タ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体高分子電解質型燃料電池は、イオン
交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置さ
れた触媒層および拡散層からなる電極（アノード、燃料
極）および電解質膜の他面に配置された触媒層および拡
散層からなる電極（カソード、空気極）とからなる膜−
電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assem
bly ）と、アノード、カソードに燃料ガス（水素）およ
び酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体
通路または冷却媒体を流すための流路を形成するセパレ
ータとからセルを構成し、１以上のセルの積層体からモ
ジュールを構成し、モジュールを積層してモジュール群
とし、モジュール群のセル積層方向両端に、ターミナ
ル、インシュレータ、エンドプレートを配置してスタッ
クを構成し、スタックをセル積層方向に締め付け、スタ
ックをセル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部
材（たとえば、テンションプレート、テンションボルト
など）にて固定したものからなる。固体高分子電解質型
燃料電池では、アノード側では、水素を水素イオンと電
子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソ
ード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよ
び電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパ
レータを通してくる）から水を生成する反応が行われ
る。アノード側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- カソード側：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏアノード側、カソード側とも、下流側程反応ガスが消費
されてガス濃度、ガス圧力が低下する。また、上記水生
成反応によりカソード側では下流側程水蒸気分が増加
し、エアの飽和水蒸気量を越えると水滴となる。カソー
ド側の水分が電解質膜を通して拡散するため、アノード
側でも下流側程水蒸気分が増加する。電解質膜中を水素
イオンが移動するためには電解質膜が適度に湿潤してい
ることが必要であるが、湿潤過多になると、水詰まりが
生じ、反応ガスの供給不足が生じて燃料電池の電流密度
分布の不均一、燃料電池の出力低下が起こる。特開平１
１−２５０９２３号は、固体高分子電解質型燃料電池で
並列溝群からなるセパレータのガス流路を下流にいくに
従って段階的に絞り込み、反応ガスが下流にいくに従っ
て消費されても、ガス濃度、ガス圧力がほぼ一定に維持
される燃料電池を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１１−
２５０９２３号の固体高分子電解質型燃料電池のセパレ
ータで、セパレータ面を重力方向（鉛直方向）に向けて
使い、それによってガス流路の仕切壁２が、図６に示す
ように、横方向に水平に延びる場合に、セパレータ１の
ガス流路の仕切壁の上に反応生成水３が溜まるおそれが
ある。仕切壁上に反応生成水が溜まると、ガス流路が
閉塞されて、電池性能が低下するおそれがあること、
電極に残存していた酸が反応生成水中に入り生成水の蒸
発につれて濃度が上がった時にセパレータ（たとえば、
メタルセパレータ）を腐食させたり電解質膜を傷めるお
それがあること、等の問題が生じる。特開平１１−２５
０９２３号の燃料電池では、各仕切壁の両端間に高低が
つけられていないので、各仕切壁の両端間ではガス流路
幅が一定で、各仕切壁の両端間でガス濃度、ガス圧力の
変動が生じてしまい、セル面内全体のガス濃度、ガス圧
力分布の均一化に限度がある。本発明の目的は、固体高
分子電解質型燃料電池のセパレータで、セパレータ面を
鉛直方向に向けて使う場合に、セパレータのガス流路の
仕切壁上に反応生成水が溜まっても、速やかに水抜きが
できる燃料電池のセパレータを提供することにある。本
発明のもう一つの目的は、上記の目的に加えて、固体高
分子電解質型燃料電池のセパレータで、セル内のガス
圧、ガス濃度の（特開平１１−２５０９２３号等の従来
電池に比べて）より一層の均一化をはかることができる
燃料電池のセパレータを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。（１）セパレータ面を重力方向に向けて用いられ、左
右方向に延びる仕切壁によって形成されたセパレータ面
内で左右方向に折り返しながら蛇行するガス流路を有す
る、固体高分子電解質型燃料電池のセパレータであっ
て、少なくとも一部の仕切壁を水平方向から傾斜させた
燃料電池のセパレータ。（２）前記仕切壁はガス流路の幅をガス流れ方向下流
にいくほど絞るように形成されており、前記傾斜された
仕切壁のガス流れ方向上流端部に水抜き孔が形成されて
いる（１）記載の燃料電池のセパレータ。（３）前記仕切壁はガス流路の幅をガス流れ方向下流
にいくほど拡げるように形成されている（１）記載の燃
料電池のセパレータ。（４）前記水抜き孔は該水抜き孔の直上のガス流路部
分の流路断面積の１／１０〜１／２０の大きさの孔断面
積をもつ（２）記載の燃料電池のセパレータ。（５）前記ガス流路の幅が下流にいくほど連続的に狭
められている（１）記載の燃料電池のセパレータ。

【０００５】上記（１）の燃料電池のセパレータでは、
少なくとも一部の仕切壁を水平方向から傾斜させたの
で、傾斜仕切壁上に水が溜まろうとしても、その水は仕
切壁上を低い方へ重力で流れていくので、傾斜仕切壁上
に水が溜ることが防止され、水溜りによる燃料電池の性
能低下や、セパレータ（メタルセパレータの場合）の腐
食、電解質膜の損傷が防止される。上記（２）の燃料電
池のセパレータでは、傾斜された仕切壁のガス流れ方向
上流端部に水抜き孔が形成されているので、傾斜仕切壁
上に水が溜まろうとしても、その水は傾斜仕切壁上を低
い方に流れていき水抜き孔を通して下側へと重力で抜け
ていき、傾斜仕切壁上に水が溜ることが防止され、水溜
りによる燃料電池の性能低下は起こらない。また、仕切
壁はガス流路の幅をガス流れ方向下流にいくほど絞るよ
うに形成されているので、各仕切壁に対応する流路部分
間でも下流側ほど流路幅を絞ることができ、各仕切壁に
対応する流路部分間で流路幅が一定であった従来に比べ
て、より一層の、ガス圧、ガス濃度の均一化をはかるこ
とができる。上記（３）の燃料電池のセパレータでは、
ガス流路の幅が下流にいくほど拡げられているので、各
仕切壁に対応する流路部分間で上記（２）のようなガス
圧、ガス濃度の均一化の作用、効果は得られないもの
の、傾斜壁の下流端を上流部に対して下方に位置させる
ことにより、傾斜壁に水抜き孔を形成しなくても水を仕
切壁上を低い方へ重力で流すことができ、水抜き孔を通
してのガスのショートパス（短絡）を防止することがで
き、発電へのガスの有効利用をはかることができる。上
記（４）の燃料電池のセパレータでは、水抜き孔の孔断
面積を該水抜き孔のすぐ上のガス流路部の流路断面積の
１／１０〜１／２０としたので、１／１０以上より良好
な水抜けを確保でき、１／２０より水抜き孔を通しての
ガスのショートパスを無視できる程度に抑えることがで
きる。上記（５）の燃料電池のセパレータでは、ガス流
路の幅が下流にいくほど連続的に狭められているので、
各仕切壁に対応する流路部分間でも流路幅を連続的に変
えることができ、従来に比べてより一層の、ガス圧、ガ
ス濃度の均一化をはかることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の燃料電池のセパ
レータを、図１〜図５を参照して、説明する。図中、図
１、図２は本発明の何れの実施例にも適用可能であり、
図３は本発明の実施例１を示し、図４は本発明の実施例
２を示し、図５は本発明の実施例３を示す。本発明の何
れの実施例にも共通する部分には、本発明の実施例１〜
３にわたって同じ符号を付してある。まず、本発明の何
れの実施例にも共通する部分を、たとえば図１、図２、
および、図３〜図５を参照して、説明する。

【０００７】本発明のガス流路が適用される燃料電池
は、固体高分子電解質型燃料電池１０である。燃料電池
１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただ
し、自動車以外に用いられてもよい。固体高分子電解質
型燃料電池１０は、図１、図２に示すように、イオン交
換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜１１の一面に
配置された触媒層１２および拡散層１３からなる電極１
４（アノード、燃料極）および電解質膜１１の他面に配
置された触媒層１５および拡散層１６からなる電極１７
（カソード、空気極）とからなる膜−電極アッセンブリ
（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）と、電極１
４、１７に燃料ガス（水素）および酸化ガス（酸素、通
常は空気）を供給するための流体通路２７および燃料電
池冷却用の冷却水が流れる冷却水流路２６を形成するセ
パレータ１８とを重ねてセルを形成し、該セルを少なく
とも１層積層してモジュール１９を構成し（たとえば、
２セルから１モジュールを構成し）、モジュール１９を
積層してモジュール群とし、モジュール群のセル積層方
向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エン
ドプレート２２を配置してスタック２３を構成し、スタ
ック２３をセル積層方向に締め付けセル積層体の外側で
セル積層方向に延びる締結部材２４（たとえば、テンシ
ョンプレート、スルーボルトなど）とボルト２５または
ナットで固定したものからなる。

【０００８】触媒層１２、１５は白金（Ｐｔ）を含むカ
ーボン（Ｃ）からなる。拡散層１３、１６はガス透過性
を有しカーボン（Ｃ）からなる。セパレータ１８は、ガ
ス、水不透過性で、導電性を有する。セパレータ１８
は、通常は、カーボン（黒鉛である場合を含む）、また
は金属（メタル）、または導電性樹脂、の何れかからな
る。図２、図３、図４では、セパレータ１８が、カーボ
ン（黒鉛である場合を含む）からなる。また、図５では
セパレータ１８がメタルからなる（ただし、カーボンか
らなっていてもよい）。

【０００９】セパレータ１８は、燃料ガスと酸化ガス、
燃料ガスと冷却水、酸化ガスと冷却水、の何れかを隔て
るとともに、隣り合うセルのアノードからカソードに電
子が流れる電気の通路を形成している。冷却水流路２６
はセル毎に、または複数のセル毎に、設けられる。たと
えば、図２の例では、２セルで１モジュールを構成して
おり、冷却水流路２６が、モジュール毎（２セル毎）に
設けられている。

【００１０】図３、図４に示すように、セパレータ１８
は、通常、四角形状か、ほぼ四角形状を有する。ただ
し、セパレータ１８の形状は四角形に限るものではな
い。ＭＥＡの一側には、セパレータに燃料ガス流路２７
ａが形成されており、ＭＥＡの他側には、セパレータに
酸化ガス流路２７ｂが形成されている。セパレータ１８
には、燃料電池を冷却する冷却水流路を形成するととも
に反応ガスのガス流路を形成する冷却用セパレータ１８
Ａと、反応ガスのガス流路を形成する反応ガス用セパレ
ータ１８Ｂとの２種類のセパレータがある。１セル毎に
冷却水流路が設けられる場合は、冷却用セパレータ１８
Ａは無く、反応ガス用セパレータ１８Ｂだけが設けられ
る。

【００１１】発電部３０（電極がある部位）では、冷却
用セパレータ１８Ａの一面に冷却水流路２６が形成され
他面にガス流路２７（燃料ガス流路２７ａまたは酸化ガ
ス流路２７ｂ）が形成されており、冷却用セパレータ１
８Ａは冷却水と反応ガス（燃料ガスまたは酸化ガス）と
を隔てる。また、反応ガス用セパレータ１８Ｂの一面に
燃料ガス流路２７ａが形成され、他面に酸化ガス流路２
７ｂが形成されており、反応ガス用セパレータ１８Ｂは
燃料ガスと酸化ガスとを隔てる。

【００１２】発電部３０のガス流路２７は、セパレータ
に一体に形成された多数の小突起によってセパレータと
電極間に形成されるスペースであってもよいし、セパレ
ータに一体に形成された多数の小突起によってセパレー
タと電極間に形成されるスペースとセパレータに一体に
形成された溝状のガス流路との組み合わせから構成され
ていてもよいし、セパレータに一体に形成された溝状の
ガス流路のみから構成されていてもよい。図３、図４、
図５は、ガス流路２７がセパレータに一体に形成された
多数の小突起によってセパレータと電極間に形成される
スペースからなる場合を示している。また、ガス流路２
７が溝状のガス流路を含む場合は、各ガス流路セグメン
トはほぼ並行する複数の溝状のガス流路群からなるが、
ガス流路が溝状のガス流路のみからなると、水抜き効果
が低減するので、多数の小突起によってセパレータと電
極間に形成されるスペースと溝状のガス流路との組み合
わせであることが望ましい。

【００１３】ガス流路２７は、図３〜図５に示すよう
に、左右方向に延びる１本以上の仕切壁２８によって、
セパレータ面内で左右方向に折り返しながら蛇行するよ
うに形成されている。左右に延びる各仕切壁２８はセパ
レータの左右の一端から他端（対向端）に向かって延び
対向端から隔たった位置で止まっている。仕切壁の終端
と対向端との間のガス流路部分は、ガスが折り返してつ
ぎの流路セクションに流れる流路部分である。セパレー
タ１８がセパレータ面を重力方向に向けて用いられる場
合において、仕切壁２８の少なくとも一部は、水平から
傾斜されている。仕切壁２８が複数本ある場合、そのう
ち少なくとも一部の本数の仕切壁が水平方向から傾斜さ
れていればよく、残りの本数の仕切壁は水平であっても
よい。仕切壁２８が１本しか無い場合は、その仕切壁
は、水平方向から傾斜されている。仕切壁２８の水平か
らの傾斜は、仕切壁２８の長手方向に左右方向に連続的
に傾斜させてもよいし、段階的に傾斜（１本の仕切壁２
８に水平部分と傾斜部分とを交互に連続させて設ける）
させてもよい。セパレータ１８がセパレータ面を重力方
向に向けて用いられる場合において、仕切壁２８の少な
くとも一部を水平から傾斜させるのは、仕切壁２８上に
水が溜まろうとした場合、その水を自重で低い方に移動
させ、仕切壁端または水抜き孔から下方に水を落下させ
て、仕切壁２８上に水が溜まらないようにするためであ
る。

【００１４】上記の、本発明の全実施例に共通する構造
による作用はつぎの通りである。セパレータ面が鉛直の
場合に、少なくとも一部の仕切壁２８を水平方向から傾
斜させたので、傾斜仕切壁上に水が溜まろうとしても、
その水は仕切壁上を低い方へ重力で流れていくので、傾
斜仕切壁上に水が溜ることが防止される。その結果、水
溜りによる燃料電池の性能低下や、セパレータ（メタル
セパレータの場合）の酸による腐食、セパレータからの
溶出金属による電解質膜の損傷等が防止される。

【００１５】つぎに、本発明の各実施例に特有な構成、
作用を説明する。本発明の実施例１では、図３に示すよ
うに、傾斜仕切壁２８に接しているガス流路２７の流路
幅はガス流れ方向に変化し、ガス流れ方向下流にいくほ
ど流路幅が狭められている。また、ガス流路２７が複数
本の仕切壁２８で複数の流路セクションにに区画されて
おり、下流側の流路セクションは上流側の流路セクショ
ンよりも流路幅が狭められている。図３の例では、上下
方向に複数本（たとえば、３本）の仕切壁２８があっ
て、一部の本数の仕切壁２８には傾斜が設けられている
が、残りの本数の仕切壁２８は水平である。この水平の
仕切壁２８にも下流が下位となる傾斜がつけられてもよ
い。また、傾斜仕切壁２８では、傾斜仕切壁２８の両端
部のうち下位にある方の端部に水が溜まろうとするの
で、その水が溜まろうとする部位に、仕切壁２８に水抜
き孔２９が設けられている。図３の例では、傾斜仕切壁
２８の上流側端部が下流側端部より下位にあるので、傾
斜仕切壁２８の上流側端部に仕切壁２８に水抜き孔２９
が設けられている。

【００１６】水抜き孔２９は、その水抜き孔のすぐ上の
ガス流路部の流路断面積の１／１０〜１／２０の大きさ
の孔断面積をもつことが望ましい。ただし、１／１０〜
１／２０の範囲以外でもよい。１／１０以上が望ましい
理由は、仕切壁２８上に溜まった水を水抜き孔２９を通
して速やかに下方に移行させるためであり、１／２０以
下が望ましい理由はガスが水抜き孔２９を通して下流側
部分にショートパスする量を無視できる程度にするため
である。

【００１７】本発明の実施例１の作用については、傾斜
仕切壁２８によって水が傾斜仕切壁２８上を下位へと移
動し、移動してきた水は水抜き孔２９によって下方へ落
下するので、傾斜仕切壁２８上に水が溜ることを防止す
ることができる。その他に、仕切壁２８がガス流路２７
の幅をガス流れ方向下流にいくほど絞るように形成され
ているので、各仕切壁に対応する流路部分間でも下流側
ほど流路幅を絞ることができ、各仕切壁に対応する流路
部分間で流路幅が一定であった従来に比べて、より一層
の、ガス圧、ガス濃度の均一化をはかることができる。

【００１８】ガス圧、ガス濃度の均一化をさらに詳しく
説明するとつぎの通りである。燃料電池１０では、反応
ガス（アノード側では水素、カソード側では酸素）は、
反応し消費されるので流路内で次第に減少していく。こ
のため、ガス流路幅が一定であれば、ガス圧が次第に低
下して、電流密度は次第に低下する。図３に示すよう
に、反応ガスの減少量に合わせてガス流路２７の流路幅
を、連続的または段階的に、狭めることにより、ガス濃
度、ガス圧を一定に近づけることができ、電流密度分布
や温度分布をセル内で均一化することができる。これ
は、燃料ガス側でも、酸素、空気側でもいえる。そし
て、狭める幅Ｈは、Ｈ＝（Ｒ_n＋Ｒ_y）／Ｒ_y＝１＋Ｒ_n／Ｒ_y ここで、Ｒ_n：必要なガス量Ｒ_y：余分なガス量（または出口流量）Ｒ_n＋Ｒ_y：入口流量また、ＨをＳ（ストイキ比）で表すと、Ｓ＝（Ｒ_n＋Ｒ_y）／Ｒ_n＝１＋Ｒ_n／Ｒ_yだから、Ｈ
＝Ｓ／（Ｓ−１）で決定される。

【００１９】また、水抜き孔２９の孔断面積を該水抜き
孔のすぐ上のガス流路部の流路断面積の１／１０〜１／
２０としたので、１／１０以上より良好な水抜けを確保
でき、１／２０より水抜き孔を通してのガスのショート
パスを無視できる程度に抑えることができる。

【００２０】本発明の実施例２では、図４に示すよう
に、傾斜仕切壁２８に接しているガス流路２７の流路幅
はガス流れ方向に変化し、ガス流れ方向下流にいくほど
流路幅が狭められている。また、ガス流路２７が複数本
の仕切壁２８で複数の流路セクションにに区画されてお
り、下流側の流路セクションは上流側の流路セクション
よりも流路幅が狭められている。また、傾斜仕切壁２８
の両端部のうち下位にある方の端部には、仕切壁２８に
水抜き孔２９は設けられていない。傾斜仕切壁２８の両
端部のうち下位にある方の端部に水がたまると排出しに
くいので、実施例２の構造は、水の生成が無い燃料ガス
流路２７ａに適用され、水が生成される酸化ガス流路２
７ｂには適用しないことが望ましい。

【００２１】本発明の実施例２の作用については、仕切
壁２８がガス流路２７の幅をガス流れ方向下流にいくほ
ど絞るように形成されているので、各仕切壁に対応する
流路部分間でも下流側ほど流路幅を絞ることができ、各
仕切壁に対応する流路部分間で流路幅が一定であった従
来に比べて、より一層の、ガス圧、ガス濃度の均一化を
はかることができる。

【００２２】本発明の実施例３では、図５に示すよう
に、傾斜仕切壁２８に接しているガス流路２７の流路幅
はガス流れ方向に変化し、傾斜仕切壁２８に接している
領域においてガス流路２７の流路幅はガス流れ方向下流
にいくほど拡げられている。図５の例では、傾斜仕切壁
２８の上流側端部は下流側端部より上位にあるので、傾
斜仕切壁２８の上流側端部に仕切壁２８に水抜き孔２９
を設ける必要がなく、傾斜仕切壁２８の上流側端部に仕
切壁２８に水抜き孔２９が設けられていない。なお、セ
パレータ１８はメタルセパレータであるが、カーボンセ
パレータであってもよい。

【００２３】本発明の実施例３の作用については、傾斜
仕切壁２８によって水が傾斜仕切壁２８上を下位へと移
動し、移動してきた水は仕切壁２８端から下方へ落下す
るので、傾斜仕切壁２８上に水が溜ることを防止するこ
とができる。これによって、セパレータ１８がメタルセ
パレータであっても、水の酸によるセパレータ１８の腐
食、溶出金属による電解質膜の損傷等が防止される。ま
た、仕切壁２８に水抜き孔が形成されていないので、水
抜き孔を通してのガスのショートパスが起こらず、ショ
ートパスによるガスの有効利用阻害も生じない。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の燃料電池のセパレータによれ
ば、少なくとも一部の仕切壁を水平方向から傾斜させた
ので、傾斜仕切壁上に水が溜まろうとしても、その水は
仕切壁上を低い方へ重力で流れていくので、傾斜仕切壁
上に水が溜ることが防止され、水溜りによる燃料電池の
性能低下や、セパレータ（メタルセパレータの場合）の
腐食、電解質膜の損傷が防止できる。請求項２の燃料電
池のセパレータによれば、傾斜された仕切壁のガス流れ
方向上流端部に水抜き孔が形成されているので、傾斜仕
切壁上に水が溜まろうとしても、その水は傾斜仕切壁上
を低い方に流れていき水抜き孔を通して下側へと重力で
抜けていき、傾斜仕切壁上に水が溜ることが防止され、
水溜りによる燃料電池の性能低下は起こらない。また、
仕切壁はガス流路の幅をガス流れ方向下流にいくほど絞
るように形成されているので、各仕切壁に対応する流路
部分間でも下流側ほど流路幅を絞ることができ、各仕切
壁に対応する流路部分間で流路幅が一定であった従来に
比べて、より一層の、ガス圧、ガス濃度の均一化をはか
ることができる。請求項３の燃料電池のセパレータによ
れば、ガス流路の幅が下流にいくほど拡げられているの
で、各仕切壁に対応する流路部分間で請求項２のような
ガス圧、ガス濃度の均一化の作用、効果は得られないも
のの、傾斜壁の下流端を上流部に対して下方に位置させ
ることにより、傾斜壁に水抜き孔を形成しなくても水を
仕切壁上を低い方へ重力で流すことができ、水抜き孔を
通してのガスのショートパス（短絡）を防止することが
でき、発電へのガスの有効利用をはかることができる。
請求項４の燃料電池のセパレータによれば、水抜き孔の
孔断面積を該水抜き孔のすぐ上のガス流路部の流路断面
積の１／１０〜１／２０としたので、１／１０以上より
良好な水抜けを確保でき、１／２０より水抜き孔を通し
てのガスのショートパスを無視できる程度に抑えること
ができる。請求項５の燃料電池のセパレータによれば、
ガス流路の幅が下流にいくほど連続的に狭められている
ので、各仕切壁に対応する流路部分間でも流路幅を連続
的に変えることができ、従来に比べてより一層の、ガス
圧、ガス濃度の均一化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池用セパレータを備えた燃料電
池の側面図である。

【図２】図１の燃料電池のモジュールの端部とその近傍
の断面図である。

【図３】本発明の実施例１の燃料電池のセパレータの正
面図である。

【図４】本発明の実施例２の燃料電池のセパレータの正
面図である。

【図５】本発明の実施例３の燃料電池のセパレータの正
面図である。

【図６】従来の燃料電池のセパレータの正面図である。

【符号の説明】

１０（固体高分子電解質型）燃料電池１１電解質膜１２触媒層１３拡散層１４電極（アノード、燃料極）１５触媒層１６拡散層１７電極（カソード、空気極）１８セパレータ１８Ａ冷却用セパレータ１８Ｂ反応ガス用セパレータ１９モジュール２０ターミナル２１インシュレータ２２エンドプレート２３スタック２４締結部材（テンションプレート）２５ボルトまたはナット２６冷却水流路２７ガス流路（発電部のガス流路）２７ａ燃料ガス流路２７ｂ酸化ガス流路２８仕切壁２９水抜き孔３０発電部（電極に対応する部分）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セパレータ面を重力方向に向けて用いら
れ、左右方向に延びる仕切壁によって形成されたセパレ
ータ面内で左右方向に折り返しながら蛇行するガス流路
を有する、固体高分子電解質型燃料電池のセパレータで
あって、少なくとも一部の仕切壁を水平方向から傾斜さ
せた燃料電池のセパレータ。
【請求項２】前記仕切壁はガス流路の幅をガス流れ方
向下流にいくほど絞るように形成されており、前記傾斜
された仕切壁のガス流れ方向上流端部に水抜き孔が形成
されている請求項１記載の燃料電池のセパレータ。
【請求項３】前記仕切壁はガス流路の幅をガス流れ方
向下流にいくほど拡げるように形成されている請求項１
記載の燃料電池のセパレータ。
【請求項４】前記水抜き孔は該水抜き孔の直上のガス
流路部分の流路断面積の１／１０〜１／２０の大きさの
孔断面積をもつ請求項２記載の燃料電池のセパレータ。
【請求項５】前記ガス流路の幅が下流にいくほど連続
的に狭められている請求項１記載の燃料電池のセパレー
タ。