JP2002246043A

JP2002246043A - 固体高分子電解質型燃料電池

Info

Publication number: JP2002246043A
Application number: JP2001042307A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Sakai; 勝則酒井; Soichiro Shimotori; 宗一郎霜鳥
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】反応ガスを効果的に流すことにより反応ガス中
に含まれる水蒸気の分圧をほぼ均一に維持させてフラッ
ディング現象を抑制する固体高分子電解質型燃料電池を
提供する。【解決手段】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池
は、セパレータ２６に、縁辺側から軸線に向って蛇行状
に形成した第１反応ガス通路溝２７および第２反応ガス
通路溝２８と、前記第１および第２反応ガス通路溝２
７，２８の入口に接続する反応ガス供給マニホールド２
９と、前記第１および第２反応ガス通路溝２７，２８の
出口に接続する反応ガス排出マニホールド３０前記第１
および第２反応ガス通路溝２７，２８の入口側に沿って
形成した冷却媒体流路３０とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池性能の向上を
図った固体高分子電解質型燃料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高効率のエネルギ変換装置とし
て、燃料電池が脚光を浴びている。

【０００３】燃料電池は、炭化水素系の燃料ガスと空気
系の酸化剤ガスとを電気化学的に反応させ、燃料ガスの
持つ化学エネルギを電気エネルギに変換するものであ
る。この燃料電池は、幾つかのタイプのものが稼動また
は開発中であるが、その中でも電解質に固体高分子膜を
用いた固体高分子電解質型燃料電池がコンパクトな構造
で、高出力密度が得られ、かつ簡易なシステムで運転が
可能なことから、定置用分散電源だけでなく、宇宙用、
自動車用、さらに家庭用などの電力供給源として注目さ
れている。

【０００４】このように注目されている固体高分子電解
質型燃料電池は、図１１、図１２に示す構成になってい
る。

【０００５】固体高分子電解質型燃料電池は、中央部分
に平板状の固体高分子膜１を配置し、その一側面に燃料
極基材３に燃料極触媒２を被覆した燃料極４と、その反
対側の他側面に酸化剤極基材６に酸化剤極触媒５を被覆
した酸化剤極７とをそれぞれ熱圧着して設けられるとと
もに、燃料極４および酸化剤極７のそれぞれの外側に燃
料ガス通路溝８を備えたセパレータ９と酸化剤ガス通路
溝１０を備えたセパレータ１１とを配置し、全体として
一つの単位セル１２で構成している。なお、符号１４，
１４は、セパレータ９，１１を冷却するために冷却水を
流す冷却水流路溝である。

【０００６】また、固体高分子電解質型燃料電池は、中
央部分に配置した固体高分子膜１の両端部とセパレータ
９，１１との境界面にシール材１３を収容してガス漏れ
を防止する構成になっている。

【０００７】固体高分子膜１は、スルホン酸基を持つポ
リスチレン系の陽イオン交換膜をカチオン導電性膜とし
て使用したもの、フロロカーボンスルホン酸とポリビニ
リデンフロライドの混合膜、フロロカーボンマトリック
スにトリフロロエチレンをグラフト化したもの、パーフ
ルオロスルホン酸樹脂膜などの高分子系材料が良く知ら
れており、これらのうち、いずれかが選択して使用され
ている。

【０００８】この固体高分子膜１は、分子中にプロトン
（水素イオン）交換基を持ち、飽和に含水させることに
より２０Ωｃｍ以下の比抵抗にしてプロント導電性電解
質としての役割をさせている。このため、固体高分子膜
１は、飽和に含水させた状態に維持させておくことが必
要であり、その対処策として供給する燃料ガス、酸化剤
ガスに水蒸気を加える、いわゆる外部加湿方式、あるい
は燃料極４や酸化剤極７のそれぞれに直接水蒸気を加え
る内部加湿方式のうち、いずれかが採用されている。

【０００９】外部加湿方式、内部加湿方式のいずれにし
ろ、燃料極４には、（１）式の反応が、また、酸化剤極
７には、（２）式の反応が起きる。

【００１０】

【化１】

【００１１】すなわち、燃料極４では、水素ガスからプ
ロトンと電子を生成する。生成されたプロトンはイオン
交換膜内を酸化剤極７に向って移動する。酸化剤極７で
は酸素ガスとイオン交換膜内を燃料極４から移動してき
たプロトンと電子とが反応し、水を生成する。

【００１２】このように、固体高分子膜１では、燃料極
４で生成されたプロトンを酸化剤極７に送って水を生成
している間に電子を電流として取り出し、取り出した電
流を電力として供給している。

【００１３】一方、燃料極４および酸化剤極７のそれぞ
れの外側に配置したセパレータ９，１１のうち、酸化剤
極７側のセパレータ１１は、図１２に示すように、軸線
ＣＬに沿って平行に形成した酸化剤ガス通路溝１０と、
酸化剤ガス通路溝１０の両端に連通し、軸線ＣＬの横断
方向に向って長く延び、かつ縁辺に設けた酸化剤ガス供
給マニホールド１５および酸化剤ガス排出マニホールド
１６と、上述の酸化剤ガス通路溝１０に沿って平行に、
かつ縁辺に設けた燃料ガス供給マニホールド１７および
燃料ガス排出マニホールド１８とを備えた構成になって
いる。

【００１４】ところで、固体高分子電解質型燃料電池
は、単位セル１２から発生する起電力が１Ｖ以下と著し
く低いので、単位セル１２を何枚も層状に重ねて電池ス
タックとして構成している。その際、固体高分子電解質
型燃料電池は、電気化学反応により直流電力を発生させ
るときに熱を放出するので、単位セル１２のうち、数枚
間隔毎に冷却板（図示せず）を介装させ、冷却板に冷却
水を流すことにより単位セル１２を冷却させていた。

【００１５】しかし、単位セル１２，１２間に冷却板を
設けると、電池スタック自体が厚くなるので、最近で
は、図１３に示すように、単位セル１２の隣りの酸化剤
極側のセパレータ１１に、酸化剤ガス通路溝１０の両端
に連通させる酸化剤ガス供給マニホールド１５および酸
化剤ガス排出マニホールド１６とをそれぞれ設けるとと
もに、酸化剤ガス通路溝１０に沿って平行に、かつ縁辺
に冷却水通路１９を設け、冷却板を省略して電池スタッ
ク自体を軽量化、コンパクト化する提案がなされている
（特開平１１−３５４１４２号公報）。なお、符号１７
は燃料ガス供給マニホールド１７を、また符号１８は燃
料ガス排出マニホールド１８をそれぞれ示している。

【００１６】このような構成を備えた燃料電池本体を組
み込んだ燃料電池プラントは、図１４に示すように、水
蒸気を加えた炭化水素燃料を改質器２０に供給し、ここ
で水素ガスに改質させている。

【００１７】その際、水素ガスの改質は、次式で行われ
る。

【００１８】

【化２】

【００１９】改質器２０で行われる改質反応は、（３）
式に基づく分解反応と、（４）式に基づくＣＯ変成反応
と同時進行し、全体として（５）式に基づいて反応が起
きる。

【００２０】このような改質反応は、全体として吸熱反
応である。

【００２１】改質器２０で生成された水素リッチな燃料
ガスは、燃料電池本体２１の燃料極４に供給される。ま
た、酸化剤ガス、具体的には空気は、空気ブロア２２か
ら無酸化剤極７に供給される。各極４，７に供給された
ガスは、電気化学反応を起して直流電力を発生させると
ともに、未反応の水素ガス等を回収管２３を介して吸熱
反応を行う改質器２０の燃料部（図示せず）に供給し、
燃焼ガスを生成していた。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】図１３に示した従来の
固体高分子電解質型燃料電池では、冷却板に代えてセパ
レータ１１に燃料ガスおよび酸化剤ガスのそれぞれのマ
ニホールド１５〜１８、冷却水通路１９を設け、電池ス
タック自体を薄くして軽量化、コンパクト化した点で優
れているものの、それでも幾つかの問題点が残されてい
る。

【００２３】図１３に示した従来の固体高分子電解質型
燃料電池は、冷却水通路１９をセパレータ１１の縁辺側
に設けているので、単位セル１２から発生する熱のう
ち、セパレータ１１の縁辺側だけが冷却されるものの、
セパレータ１１の中央部側が設計値通りに冷却されてい
ない。このため、酸化剤ガス通路溝１０を流れる酸化剤
ガスのうち、セパレータ１１の縁辺側を流れる酸化剤ガ
スが急激に冷却され、これに伴って酸化剤ガスに含まれ
ていた水蒸気も凝縮され、水が生成される。より多くの
水が生成されると、酸化剤極７を流れる酸化剤ガスのう
ち、酸素ガスは酸化剤極触媒に向って流れようとして
も、生成された水によって防止される、いわゆるフラッ
ディング現象が発生し、電池性能を低下させる要因にな
っている。

【００２４】また、セパレータ１１の中央部分は、縁辺
側に較べて相対的に温度が高くなっており、温度が高い
分相対湿度が低くなり、固体高分子膜に充分に水蒸気を
供給することができなくなり、固体高分子膜のプロトン
導電性が低くなり、電池性能を低下させている。

【００２５】また、図１３に示した従来の固体高分子電
解質型燃料電池では、直線状の酸化剤ガス通路溝１０の
入口側に酸化剤ガス供給マニホールド１５を設け、さら
にその出口側に酸化剤ガス排出マニホールド１６を設け
ているが、その入口側および出口側に酸化剤ガス供給マ
ニホールド１５および酸化剤ガス排出マニホールド１６
のそれぞれを設けていると、入口側の酸化剤ガスの反応
が活発でないために生成される水蒸気が少ないのに対
し、出口側の酸化剤ガスの反応が活発になって生成され
る水蒸気もより多くなっている。このため、入口側が水
蒸気不足、出口側が水蒸気過多となり、酸化剤ガス通路
溝１０の中央部分における酸化剤極の反応が集中的に行
われ、反応の際、生成される電流密度分布が単位セル１
２の中央部分にのみ偏在化する不具合、不都合があっ
た。

【００２６】また、一般に、固体高分子電解質型燃料電
池の場合、炭化系水素と水蒸気とを改質器に供給し、上
述の（３）式、（４）式、（５）式の反応を高めるた
め、改質器に供給する水蒸気Ｓと炭素Ｃとの割合をＳ／
Ｃ＝３にし、水蒸気を過剰に供給している。このため、
水素と未反応の水蒸気がそのまま燃料極に流れる。この
場合、燃料極に流れる水蒸気は、温度７０℃に凝縮され
るものの、一部がミストのまま流れ、この間、凝縮して
水になることがある。ミストが凝縮して水になって燃料
ガス通路溝を流れ、その水嵩が増すと、水素ガスの反応
が悪くなり、電池性能を低下させることがある。

【００２７】一方、燃料電池本体を停止し、長期保管す
る場合、燃料電池本体内に外部から空気が侵入し、固体
高分子膜を乾燥させることがある。この場合、高分子膜
自体の収縮が生じるため、剥離が生じる。発明者の実験
によれば、図１５に示すように、電池電圧が低下してい
る。

【００２８】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたもので、反応ガスを効果的に流すことにより反応ガ
ス中に含まれる水蒸気の分圧をほぼ均一に維持させてフ
ラッディング現象を抑制するとともに、反応ガス中に含
まれるミストを取り除くことにより、反応ガスの流れを
良好にする一方、固体高分子膜の運転停止中における乾
燥により電池性能低下を防止する固体高分子電解質型燃
料電池を提供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体高分子
電解質型燃料電池は、上述の目的を達成するために、請
求項１に記載したように、固体高分子電解質を酸化剤極
と燃料極とで挟むとともに、前記各極の外側にセパレー
タを配置して単位セルを構成した固体高分子電解質型燃
料電池において、前記セパレータは、軸線に沿い、かつ
縁辺側から軸線に向って蛇行状に形成した第１反応ガス
通路溝および第２反応ガス通路溝を備えるとともに、前
記軸線に横断し、かつ縁辺に沿って延び、前記第１反応
ガス通路溝および第２反応ガス通路溝のそれぞれの入口
に接続する反応ガス供給マニホールドと、前記第１反応
ガス通路溝および第２反応ガス通路溝の出口に接続する
反応ガス排出マニホールドと、前記第１反応ガス通路溝
および第２反応ガス通路溝のそれぞれの入口側に沿って
設けた冷却媒体流路とを備えたものである。

【００３０】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項２に記
載したように、固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記セパレータは、軸線に沿い、かつ縁辺側から
軸線に向って蛇行状に形成した第１反応ガス通路溝およ
び第２反応ガス通路溝と、前記第１反応ガス通路溝およ
び第２反応ガス通路溝のそれぞれの途中から一つにまと
めた合一反応ガス通路溝とを備えるとともに、前記軸線
に横断し、かつ縁辺に沿って延び、前記第１反応ガス通
路溝および第２反応ガス通路溝のそれぞれの入口に接続
する反応ガス供給マニホールドと、前記合一反応ガス通
路溝の出口に接続する反応ガス排出マニホールドと、前
記第１反応ガス通路溝および第２反応ガス通路溝のそれ
ぞれの入口側に沿って設けた冷却媒体流路とを備もので
ある。

【００３１】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項３に記
載したように、第１反応ガス通路溝および第２反応ガス
通路溝のそれぞれは、酸化剤ガス用であることを特徴と
するものである。

【００３２】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項４に記
載したように、第１反応ガス通路溝および第２反応ガス
通路溝のそれぞれは、燃料ガス用であることを特徴とす
るものである。

【００３３】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項５に記
載したように、固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記単位セルは、その頭部側に反応ガス供給マニ
ホールドを、その底部側に反応ガス排出マニホールドを
それぞれ備えるとともに、前記反応ガス供給マニホール
ドおよび反応ガス排出マニホールドのそれぞれに接続す
る反応ガス通路溝と、前記セパレータを２層に構成し、
２層に構成した前記セパレータのうち、前記反応ガス通
路溝側の第１セパレータを多孔質状に形成し、第２セパ
レータを緻密状に形成したものである。

【００３４】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項６に記
載したように、固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記単位セルは、その頭部側に反応ガス供給マニ
ホールドを、その底部側に大気に連通する反応ガス排出
口をそれぞれ備えるとともに、前記反応ガス供給マニホ
ールドおよび反応ガス排出口にそれぞれ接続する反応ガ
ス通路溝と、前記セパレータを２層に構成し、２層に構
成した前記セパレータのうち、前記反応ガス通路溝側の
第１セパレータを多孔質状に形成し、第２セパレータを
緻密状に形成したものである。

【００３５】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項７に記
載したように、固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記単位セルは、その頭部側に反応ガス供給マニ
ホールドを、その底部側に反応ガス排出マニホールドを
それぞれ備えるとともに、前記反応ガス供給マニホール
ドおよび反応ガス排出マニホールドのそれぞれに接続す
る反応ガス通路溝と、前記セパレータを２層に構成し、
２層に構成した前記セパレータのうち、前記反応通路溝
側の第１セパレータを多孔質状に形成し、第２セパレー
タを緻密状に形成する一方、前記固体高分子電解質をシ
ール材を介装させて前記反応ガス供給マニホールドから
前記反応ガス排出マニホールドまで延長させ、延長させ
た前期固体高分子電解質に沿って延び、前記反応ガス通
路溝側に水蒸気透過膜を介装して乾燥ガス供給口を備え
たものである。

【００３６】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項８に記
載したように、第１セパレータは、多孔質状の孔径を、
酸化剤極の酸化剤極触媒層、酸化剤基材および燃料極の
燃料極触媒層、燃料極基材のそれぞれの孔径よりも小さ
く形成したものである。

【００３７】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項９に記
載したように、固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記単位セルに燃料ガス供給マニホールドを組み
込むとともに、前記燃料ガス供給マニホールドは、外被
で包囲するマニホールド室を形成し、このマニホールド
室にフィルタと噴出口とを備えたものである。

【００３８】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項１０に
記載したように、固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極
とで挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置
して単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池に
おいて、前記単位セルに燃料ガス供給マニホールドを組
み込むとともに、前記燃料ガス供給マニホールドは、外
被で包囲するマニホールド室を形成し、このマニホール
ド室に設けたドレン溜に接続するドレン管と噴出口とを
備えたものである。

【００３９】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項１１に
記載したように、固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極
とで挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置
して単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池に
おいて、前記セパレータは、その頭部側に反応ガス供給
マニホールドを、その底部側に反応ガス排出マニホール
ドをそれぞれ備えるとともに、前記反応ガス供給マニホ
ールドと前記反応ガス排出マニホールドとを接続させる
反応ガス通路溝と、前記反応ガス排出マニホールドに接
続し、給水を供給する給水器と、給水を系外ブローさせ
る給水排出管とを備えたものである。

【００４０】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項１２に
記載したように、セパレータは、２層に構成し、１層目
の第１セパレータを多孔質状に形成し、２層目の第２セ
パレータを緻密状に形成したものである。

【００４１】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項１３に
記載したように、反応ガス供給マニホールドと反応ガス
排出マニホールドとを接続させる反応ガス通路溝は、酸
化剤ガス用であることを特徴とするものである。

【００４２】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、上述の目的を達成するために、請求項１４に
記載したように、反応ガス供給マニホールドと反応ガス
排出マニホールドとを接続させる反応ガス通路溝は、燃
料ガス用であることを特徴とするものである。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体高分子電
解質型燃料電池の実施形態を図面および図面に付した符
号を引用して説明する。

【００４４】図１は、本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の第１実施形態を示すもので、単位セルから抜
き出したセパレータを示す平面図である。

【００４５】本実施形態に係る固体高分子電解質型燃料
電池は、単位セル２５の隣りの酸化剤極側の、例えば四
辺形状のセパレータ２６に、横断軸線ＨＬに沿い、かつ
縁辺側から横断軸線ＨＬに向う方向に蛇行状に形成した
第１酸化剤ガス通路溝２７と第２酸化剤ガス通路溝２８
とを設けたものである。

【００４６】また、セパレータ２６は、横断軸線ＨＬに
交差し、かつ縁辺に沿って長く延びる酸化剤ガス供給マ
ニホールド２９とこの酸化剤ガス供給マニホールド２９
に距離を離して対峙させた酸化剤ガス排出マニホールド
３０とを備えている。

【００４７】また、セパレータ２６は、酸化剤ガス供給
マニホールド２９を第１酸化剤ガス通路溝２７の入口Ｉ
Ｎおよび第２酸化剤ガス通路溝２８の入口ＩＮのそれぞ
れに接続させる一方、酸化剤ガス排出マニホールド３０
を第１酸化剤ガス通路溝２７の出口ＥＸおよび第２酸化
剤ガス通路溝２８の出口ＥＸのそれぞれに接続させてい
る。

【００４８】また、セパレータ２６は、第１酸化剤ガス
通路溝２７および第２酸化剤ガス通路溝２８のそれぞれ
の軸方向に沿い、かつ縁辺側に複数の冷却媒体流路３
１，３１，…を設けている。なお、セパレータ２６は、
酸化剤ガス供給マニホールド２９および酸化剤ガス排出
マニホールド３０のそれぞれに隣接させて燃料ガス排出
マニホールド３２および燃料ガス供給マニホールド３３
のそれぞれを設けている。

【００４９】このような構成を備えた固体高分子電解質
型燃料電池において、酸化剤ガス供給マニホールド１５
から第１酸化剤ガス通路溝２７および第２酸化剤ガス通
路溝２８のそれぞれの入口ＩＮ側を介して供給された酸
化剤ガスは、第１酸化剤ガス通路溝２７および第２酸化
剤ガス通路溝２８を流れるに従って酸化剤極（図示せ
ず）で反応して酸素ガスを消費し、水蒸気を生成する。

【００５０】その際、冷却媒体流路３１からの冷却媒体
が酸化剤ガスを冷却し、水蒸気の分圧増加を促進させる
ので、酸化剤極における酸化剤ガスの相対湿度が高ま
る。

【００５１】一方、入口ＩＮ側に設けた冷却媒体流路３
１からの冷却媒体で冷却され、蛇行しながら流れ、単位
セル２５のほぼ中央部分に至る酸化剤ガスは、この部分
が入口側に較べて相対的に高温になっているので、酸化
剤極における酸化剤ガスの相対温度を低く抑える。

【００５２】このように、本実施形態は、第１酸化剤ガ
ス通路溝２７および第２酸化剤ガス通路溝２８のそれぞ
れの入口側から軸方向に沿い、かつセパレータ２６の縁
辺側に複数の冷却媒体流路３１を設けてその入口側の酸
化剤ガスの相対温度を高めるとともに、単位セル２５の
中央部分側に酸化剤ガス排出マニホールド３０を設けて
酸化剤ガスの相対温度を低く抑えたので、従来の酸化剤
ガス排出マニホールド３０側の水蒸気の分圧の増加によ
るフラッディング現象を抑制することができ、酸化剤極
全面における水蒸気分圧のほぼ均一化の維持により電池
性能を向上させることができる。

【００５３】なお、本実施形態では、第１酸化剤ガス通
路溝２７および第２酸化剤ガス通路溝２８を、酸化剤ガ
ス用として説明したが、この例に限らず、第１および第
２酸化剤ガス通路溝２７，２８を燃料ガス用として適用
してもよい。その際、酸化剤ガス供給マニホールド２９
および酸化剤ガス排出マニホールド３０は、ともに燃料
ガス用になる。

【００５４】図２は、本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の第２実施形態を示すもので、単位セルから抜
き出したセパレータを示す平面図である。なお、第１実
施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付し、その
重複説明を省略する。

【００５５】本実施形態に係る固体高分子電解質型燃料
電池は、第１実施形態と同様に、単位セル２５の隣りの
酸化剤極側の、例えば四辺形状のセパレータ２６に、横
断軸線ＨＬに沿い、かつ縁辺側から横断軸線ＨＬに向う
方向に蛇行状に形成した第１酸化剤ガス通路溝２７と第
２酸化剤ガス通路溝２８とを設けるとともに、酸化剤ガ
ス供給マニホールド２９側から横断軸線ＨＬに沿って延
び、酸化剤ガス排出マニホールド３０に接続させる第１
酸化剤ガス通路溝２７と第２酸化剤ガス通路溝２８とを
途中から一つにまとめた合一酸化剤ガス通路溝３４を設
けたものである。

【００５６】このように、本実施形態は、第１酸化剤ガ
ス通路溝２７および第２酸化剤ガス通路溝２８のそれぞ
れの入口側から軸方向に沿い、かつセパレータ２６の縁
辺側に複数の冷却媒体流路３１を設けてその入口側の酸
化剤ガスの相対湿度を高めるとともに、酸化剤ガス供給
マニホールド２９側から酸化剤ガス排出マニホールド３
０側に向って第１酸化剤ガス通路溝２７と第２酸化剤ガ
ス通路溝２８とを途中から一つにまとめた合一酸化剤ガ
ス通路溝３４を設けて酸化剤ガスの流速を高めたので、
高めた流速に基づく押圧力により酸化剤ガス排出マニホ
ールド３０側に水蒸気の分圧増加による凝縮水が集まっ
ても容易に排出させることができ、フラッディング現象
を抑制することができる。

【００５７】なお、本実施形態では、第１酸化剤ガス通
路溝２７および第２酸化剤ガス通路溝２８を、酸化剤ガ
ス用として説明したが、この例に限らず、第１および第
２酸化剤ガス通路溝２７，２８を燃料ガス用として適用
してもよい。その際、酸化剤ガス供給マニホールド２９
および酸化剤ガス排出マニホールド３０は、ともに燃料
ガス用になる。

【００５８】図３は、本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の第３実施形態を示すもので、単位セルの縦断
面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分
には同一符号を付す。

【００５９】本実施形態に係る固体高分子電解質型燃料
電池は、単位セル２５に組み込むセパレータ２６を、例
えばカーボンに繊維を混入させて多孔質状に作製した第
１セパレータ３５と、例えばカーボンに樹脂を混入させ
て緻密状に作製した第２セパレータ３６との２層に構成
したものである。すなわち、単位セル２５は、中央部分
に配置した固体高分子膜３６ａを両側から酸化剤極３７
および燃料極３８のそれぞれで挟み込ませるとともに、
酸化剤極３７から外側に向って順に、酸化剤ガス通路溝
３９、第１セパレータ３５、燃料ガス通路溝４０を備え
た第２セパレータ３６を列状に配置する一方、燃料極３
８から外側に向って順に、燃料ガス通路溝４０を備えた
第２セパレータ３６、第１セパレータ３５、酸化剤ガス
通路溝３９を列状に配置した構成になっている。

【００６０】また、単位セル２５は、頭部側および底部
側のそれぞれに、シール材４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４
１ｄを介装させて酸化剤ガス供給マニホールド２９およ
び酸化剤ガス排出マニホールド３０のそれぞれを設けて
いる。

【００６１】このような構成を備えた固体高分子電解質
型燃料電池において、酸化剤ガス供給マニホールド２９
から供給された酸化剤ガスは、酸化剤ガス通路溝３９を
流れるに従って酸化剤極３７で反応し、この間、ガス中
に含まれる酸素ガスを消費し、水蒸気を生成する。生成
された水蒸気は、やがてその分圧を増し、酸化剤ガス排
出マニホールド３０に近付くに連れて一部が凝縮水にな
る。

【００６２】凝縮水は、酸化剤極３７、詳しくは酸化剤
触媒を被覆した酸化剤極基材の細孔を塞ごうとするが、
カーボンに繊維を加えて多孔質状に作製した第１セパレ
ータ３５に毛細管現象を利用して吸引される。第１セパ
レータ３５に吸引された凝縮水は、その多孔質部を通っ
て酸化剤ガス排出マニホールド３０に集められる。

【００６３】このように、本実施形態は、セパレータ２
６を多孔質状に作製した第１セパレータ３５と緻密状に
作製した第２セパレータ３６との２層に構成し、酸化剤
極３７で反応中、酸化剤ガスから生成される水蒸気の分
圧が増し、やがて凝縮水になると、多孔質状の第１セパ
レータ３５の毛細管現象を利用して吸引されるので、フ
レッディング現象を確実に抑制することができ、酸化剤
ガスの反応を良好にさせて電池性能を向上させることが
できる。

【００６４】なお、本実施形態では、酸化剤ガス通路溝
３９を酸化剤ガス用として説明したが、この例に限ら
ず、酸化剤ガス通路溝３９を燃料ガス用として適用して
もよい。その際、酸化剤極３７と燃料極３８との位置が
入れ換わり、第２セパレータ３６の燃料ガス通路溝４０
が酸化剤ガス通路溝に入れ換わる。また、酸化剤ガス供
給マニホールド２９はおよび酸化剤ガス排出マニホール
ド３０は、ともに燃料ガス用になる。

【００６５】図４は、本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の第４実施形態を示すもので、単位セルの縦断
面図である。なお、第３実施形態の構成部分と同一部分
には同一符号を付す。

【００６６】本実施形態に係る固体高分子電解質型燃料
電池は、第３実施形態と同様に、単位セル２５に組み込
むセパレータ２６を、例えばカーボンに繊維を混入させ
て多孔質状に作製した第１セパレータ３５と、例えばカ
ーボンに樹脂を混入させて緻密状に作製した第２セパレ
ータ３６との２層に構成するとともに、単位セル２５の
底部側に設けた酸化剤ガス排出口４２を大気開放させた
ものである。なお、他の構成部分は、第３実施形態の構
成部分と同一なので、説明を省略する。

【００６７】このように、本実施形態は、セパレータ２
６を多孔質状に作製した第１セパレータ３５と緻密状に
作製した第２セパレータ３６との２層に構成するととも
に、酸化剤ガス排出口４２を大気開放させ、酸化剤極３
７で反応中、酸化剤ガスから生成される水蒸気がやがて
凝縮水になったとき、多孔質状の第１セパレータ３５の
毛細管現象を利用して吸引させるとともに、残りの凝縮
水を酸化剤排出口４２を介して大気に蒸発放出させるの
で、フレッディング現象を確実に抑制することができ、
酸化剤ガスの反応を良好にさせて電池性能を向上させる
ことができる。

【００６８】なお、本実施形態では、酸化剤ガス通路溝
３９を酸化剤ガス用として説明したが、この例に限ら
ず、酸化剤ガス通路溝３９を燃料ガス用として適用して
もよい。その際、酸化剤極３７と燃料極３８との位置が
入れ換わり、第２セパレータ３６の燃料ガス通路溝４０
が酸化剤ガス通路溝に入れ換わる。また、酸化剤ガス供
給マニホールド２９は、燃料ガス用になる。

【００６９】図５は、本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の第５実施形態を示すもので、単位セルの縦断
面図である。なお、第３実施形態の構成部分と同一部分
には同一符号を付す。

【００７０】本実施形態に係る固体高分子電解質型燃料
電池は、第３実施形態と同様に、単位セル２５に組み込
むセパレータ２６を、例えばカーボンに繊維を混入させ
て多孔質状に作製した第１セパレータ３５と、例えばカ
ーボンに樹脂を混入させて緻密状に作製した第２セパレ
ータ３６との２層に構成するとともに、単位セル２５の
底部側に設けた酸化剤ガス排出マニホールド３０まで酸
化剤ガス通路溝３９および第１セパレータ３５のそれぞ
れを延ばす一方、第１セパレータ３５の外側に水蒸気の
みを透過させる水蒸気透過膜４３を介装して乾燥ガス供
給口４４を備えたものである。

【００７１】また、本実施形態に係る固体高分子電解質
型燃料電池は、燃料極３８と酸化剤極３７とで挟まれた
固体高分子膜３６ａを、シール材４５ａ，４５ｂを介装
させて酸化剤ガス排出マニホールド３０まで延ばし、燃
料極３８側と酸化剤極３７側とを区分けする構成になっ
ている。なお、他の構成部分は、第３実施形態に示した
構成部分と同一なので説明を省略する。

【００７２】このような構成を備えた固体高分子電解質
型燃料電池において、酸化剤ガス供給マニホールド２９
から供給された酸化剤ガスは、酸化剤ガス通路溝３９を
流れるに従って酸化剤極３７で反応し、この間、ガス中
に含まれる酸化剤ガスを消費し、水蒸気を生成する。生
成された水蒸気は、やがてその分圧を増し、一部が凝縮
水になる。凝縮水および水蒸気は、多孔質状に作製され
た第１セパレータ３５に毛細管現象を利用して吸引され
る。第１セパレータ３５に吸引された凝縮水および水蒸
気のうち、水蒸気は、水蒸気透過膜４３を介して乾燥ガ
ス供給口４４に供給され、ここで乾燥ガス、例えば空気
と直接接触させる。直接接触の際、湿分を帯びたガス
は、酸化剤ガス供給マニホールド３５の多孔質部を介し
て酸化剤ガス排出マニホールド３０に集められる。

【００７３】このように、本実施形態は、セパレータ２
６を多孔質状に作製した第１セパレータ３５と緻密状に
作製した第２セパレータ３６との２層に構成し、酸化剤
極３７で反応中、酸化剤ガスから生成される水蒸気の分
圧が増し、やがて凝縮水になると多孔質状の第１セパレ
ータ３５の毛細管現象を利用して吸引させる一方、単位
セル２５の底部側に設けた酸化剤ガス排出マニホールド
３０まで延ばした酸化剤ガス通路溝３９および第１セパ
レータ３５の外側に水蒸気透過膜４３を介装させて乾燥
ガス供給口４４を設け、酸化剤ガス通路溝３９からの水
蒸気を第１セパレータ３５、水蒸気透過膜４３を介して
乾燥ガス供給口４４で乾燥ガスと直接接触させ、直接接
触後、湿分を帯びたガスを酸化剤ガス供給マニホールド
２９に供給して再利用を図るので、フレッディング現象
を確実に抑制することができる一方、エネルギの有効活
用を図ることができる。

【００７４】図６は、第３〜第５実施形態に適用する第
１セパレータ３５、酸化剤極３７の酸化剤触媒層および
燃料極３８の燃料極触媒層、燃料極基材のそれぞれの平
均孔口径に対する体積を対比させたグラフである。

【００７５】第１セパレータ３５は、図６に示すよう
に、酸化剤極３７の酸化剤触媒層および燃料極３８の燃
料極触媒層、燃料極基材のそれぞれに較べて平均孔口径
を小さくする多孔質状に作製している。このため、毛細
管現象は効果的に活用できるようになっている。

【００７６】したがって、第３〜第５実施形態に適用す
る第１セパレータ３５は、酸化剤極３７の酸化剤触媒
層、酸化剤基材および燃料極３８の燃料極触媒層、燃料
極基材のそれぞれに較べて平均孔口径を小さくする多孔
質状に作製しているので、酸化剤極３７および燃料極３
８で反応ガスが反応して水蒸気が生成され、その水蒸気
の分圧が増して凝縮水になっても良好に吸引することが
でき、フラッディング現象を確実に防止することができ
る。

【００７７】図７は、本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の第６実施形態を示すもので、単位セルに組み
込まれた燃料ガス供給マニホールドの概念斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付す。

【００７８】本実施形態に係る固体高分子電解質型燃料
電池は、単位セル２５に組み込まれた燃料ガス供給マニ
ホールド３３を外被４６で包囲する空間状のマニホール
ド室４７を形成するとともに、改質器から入口４８を介
して供給された約７０℃の水素リッチな燃料ガスに含ま
れるミスト等の不純物を除去するメッシュ状のフィルタ
４９を設け、燃料極３８の燃料ガス通路溝に燃料ガスを
噴出させる噴出口５０を設けたものである。

【００７９】このように、本実施形態は、燃料ガス供給
マニホールド３３を外被４６で包囲する空間状のマニホ
ールド室４７を形成し、このマニホールド室４７にフィ
ルタ４９を設けて燃料ガスに含まれる不純物を除去する
ので、不純物の少ない燃料ガスを燃料極３８の燃料ガス
通路溝に供給することができ、燃料ガスの流れを良好に
させて燃料極３８との反応をより一層促進させることが
できる。

【００８０】図８は、本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の第７実施形態を示すもので、単位セルに組み
込まれた燃料ガス供給マニホールドの概念斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付す。

【００８１】本実施形態に係る固体高分子電解質型燃料
電池は、単位セル２５に組み込まれた燃料ガス供給マニ
ホールド３３を外被４６で包囲する空間状のマニホール
ド室４７を形成し、その底部にドレン溜５１を設けると
ともに、ドレン溜５１にドレン弁５２を備えたドレン管
５３を設けたものである。

【００８２】このように、本実施形態は、燃料ガス供給
マニホールド３３を外被４６で包囲する空間状のマニホ
ールド室４７を形成し、このマニホールド室４７にドレ
ン溜５１を設けるとともに、ドレン溜５１にドレン弁５
２を備えたドレン管５３を設け、燃料ガスに含まれるミ
スト等の不純物をドレン溜５１に溜めてドレン管５３か
ら外部に系外ブローさせるので、不純物の少ない燃料ガ
スを噴出口５０から燃料極の燃料ガス通路溝に供給する
ことができ、燃料ガスの流れを良好にさせて燃料極との
反応をより一層促進させることができる。

【００８３】図９は、本発明に係る固体高分子電解質型
燃料電池の第８実施形態を示すもので、単位セルに組み
込まれた燃料ガス供給マニホールドの概念である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。

【００８４】本実施形態に係る固体高分子電解質型燃料
電池は、単位セル２５に組み込まれたセパレータ２６に
設けた酸化剤通路溝３９の両端に、酸化剤ガス供給マニ
ホールド２９および酸化剤ガス排出マニホールド３０の
それぞれを接続させるとともに、酸化剤ガス排出マニホ
ールド３０に給水器５４、仕切弁５５を備えた給水供給
管５６を設ける一方、さらに酸化剤ガス排出マニホール
ド３０に遮断弁５７を備えた給水排出管５８を設ける一
方、さらに酸化剤ガス排出マニホールド３０に遮断弁５
７を備えた給水排出管５８を設け、運転停止時の燃料電
池本体保管時、固体高分子膜の保湿を確保させたもので
ある。

【００８５】また、本実施形態に係る固体高分子電解質
型燃料電池は、固体高分子膜３６ａを両側から挟む酸化
剤極３７および燃料極３８のうち、酸化剤極３７側のセ
パレータ２６を第１セパレータ３５と第２セパレータ３
６との２層に構成し、第１セパレータ３５を、例えばカ
ーボンに繊維を混入させた多孔質状に作製するととも
に、第２セパレータ３６を、例えばカーボンに樹脂を混
入させた緻密状に作製したものである。

【００８６】なお、本実施形態では、酸化剤ガス通路溝
３９を酸化剤ガス用として説明したが、この例に限ら
ず、酸化剤ガス通路溝３９ほ燃料ガス用として適用して
もよい。その際、酸化剤極３７と燃料極３８との位置が
入れ換わる。また、酸化剤ガス供給マニホールド２９お
よび酸化剤ガス排出マニホールド３０は、ともに燃料ガ
ス用になる。また、符号４５ａ，４５ｂはシール材であ
る。

【００８７】このような構成を備えた固体高分子電解質
型燃料電池において、給水器５４から給水供給管５６、
酸化剤ガス排出マニホールド３０を介して供給された給
水は、図１０に示すように、多孔質状の第１セパレータ
３５に毛細管現象を利用して吸引される。

【００８８】第１セパレータ３５により吸引された給水
は、多数の細孔部を備えた酸化剤極３７を介して固体高
分子膜３６ａに浸透し、固体高分子膜３６ａの保湿を維
持させる。

【００８９】このように、本実施形態は、セパレータ２
６に設けた酸化剤ガス通路溝３９の両端のそれぞれに接
続した酸化剤ガス供給マニホールド２９および酸化剤ガ
ス排出マニホールド３０のうち、酸化剤ガス排出マニホ
ールド２９に給水器５４、給水供給管５６を設けるとと
もに、固体高分子膜２６ａを挟む酸化剤極３７および燃
料極３８のうち、酸化剤極３７側に設けたセパレータ２
６を多孔質状の第１セパレータ３５と緻密状の第２セパ
レータ３６との２層に構成し、給水器５４からの給水を
酸化剤ガス排出マニホールド２９、第１セパレータ３５
を介して固体高分子膜３６ａを供給して保湿させるの
で、運転停止時の保管時、乾燥に伴う電池性能の低下を
防止することができる。

【００９０】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る固体
高分子電解質型燃料電池は、酸化剤ガスまたは燃料ガス
の入口側における水蒸気の分圧と出口側における水蒸気
の分圧とをほぼ同一圧に維持させる手段を備えたので、
酸化剤ガスまたは燃料ガスから生成される凝縮水を少な
くすることができ、フラッディング現象を抑制すること
ができる。

【００９１】また、本発明に係る固体高分子電解質型燃
料電池は、単位セルに組み込んだセパレータを多孔質状
に作製したセパレータと緻密状に作製したセパレータと
の２層に構成し、多孔質状のセパレータの毛細管現象を
利用するので、酸化剤ガスまたは燃料ガスから生成され
た凝縮水を吸引してフラッディング現象を抑制すること
ができ、運転停止時の燃料電池本体の保管時、多孔質状
のセパレータの毛細管現象を利用して固体高分子膜の保
湿を維持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の第
１実施形態を示すもので、単位セルから抜き出したセパ
レータを示す平面図。

【図２】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の第
２実施形態を示すもので、単位セルから抜き出したセパ
レータを示す平面図。

【図３】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の第
４実施形態を示すもので、単位セルの縦断面図。

【図４】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の第
５実施形態を示すもので、単位セルの縦断面図。

【図５】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の第
３実施形態を示すもので、単位セルの縦断面図。

【図６】第１セパレータ、酸化剤極触媒層、酸化剤基
材、燃料極触媒層、燃料極基材の平均孔口径に対する体
積を対比させたグラフ。

【図７】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の第
６実施形態を示すもので、単位セルに組み込まれた燃料
ガス供給マニホールドの概念斜視図。

【図８】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の第
７実施形態を示すもので、単位セルに組み込まれた燃料
ガス供給マニホールドの概念斜視図。

【図９】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池の第
７実施形態を示すもので、単位セルに組み込まれたセパ
レータの概念図。

【図１０】図９のＡ−Ａ矢視方向から切断した断面図。

【図１１】従来の単位セルを示す平面図。

【図１２】従来のセパレータを示す平面図。

【図１３】従来の他のセパレータを示す平面図。

【図１４】従来の燃料電池プラントの概略系統図。

【図１５】従来の燃料電池の長期保管に伴う電池電圧の
低下を示すグラフ。

【符号の説明】

１固体高分子膜２燃料極触媒３燃料極基材４燃料極５酸化剤触媒６酸化剤極基材７酸化剤極８燃料ガス通路溝９セパレータ１０酸化剤ガス通路溝１１セパレータ１２単位セル１３シール材１４冷却水流路溝１５酸化剤ガス供給マニホールド１６酸化剤ガス排出マニホールド１７燃料ガス供給マニホールド１８燃料ガス排出マニホールド１９冷却水通路２０改質器２１燃料電池本体２２空気ブロア２３回収管２５単位セル２６セパレータ２７第１酸化剤ガス通路溝２８第２酸化剤ガス通路溝２９酸化剤ガス供給マニホールド３０酸化剤ガス排出マニホールド３１冷却媒体流路３２燃料ガス排出マニホールド３３燃料ガス供給マニホールド３４合一酸化剤ガス通路溝３５第１セパレータ３６第２セパレータ３６ａ固体高分子膜３７酸化剤極３８燃料極３９酸化剤ガス通路溝４０燃料ガス通路溝４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄシール材４２酸化剤排出口４３水蒸気透過膜４４乾燥ガス供給口４５ａ，４５ｂシール材４６外被４７マニホールド管４８入口４９フィルタ５０噴出口５１ドレン溜５２ドレン弁５３ドレン管５４給水器５５仕切弁５６給水供給管５７遮断弁５８給水排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 8/24 8/24 Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記セパレータは、軸線に沿い、かつ縁辺側から
軸線に向って蛇行状に形成した第１反応ガス通路溝およ
び第２反応ガス通路溝を備えるとともに、前記軸線に横
断し、かつ縁辺に沿って延び、前記第１反応ガス通路溝
および第２反応ガス通路溝のそれぞれの入口に接続する
反応ガス供給マニホールドと、前記第１反応ガス通路溝
および第２反応ガス通路溝の出口に接続する反応ガス排
出マニホールドと、前記第１反応ガス通路溝および第２
反応ガス通路溝のそれぞれの入口側に沿って設けた冷却
媒体流路とを備えたことを特徴とする固体高分子電解質
型燃料電池。
【請求項２】固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記セパレータは、軸線に沿い、かつ縁辺側から
軸線に向って蛇行状に形成した第１反応ガス通路溝およ
び第２反応ガス通路溝と、前記第１反応ガス通路溝およ
び第２反応ガス通路溝のそれぞれの途中から一つにまと
めた合一反応ガス通路溝とを備えるとともに、前記軸線
に横断し、かつ縁辺に沿って延び、前記第１反応ガス通
路溝および第２反応ガス通路溝のそれぞれの入口に接続
する反応ガス供給マニホールドと、前記合一反応ガス通
路溝の出口に接続する反応ガス排出マニホールドと、前
記第１反応ガス通路溝および第２反応ガス通路溝のそれ
ぞれの入口側に沿って設けた冷却媒体流路とを備えたこ
とを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
【請求項３】第１反応ガス通路溝および第２反応ガス
通路溝のそれぞれは、酸化剤ガス用であることを特徴と
する請求項１または２記載の固体高分子電解質型燃料電
池。
【請求項４】第１反応ガス通路溝および第２反応ガス
通路溝のそれぞれは、燃料ガス用であることを特徴とす
る請求項１または２記載の固体高分子電解質型燃料電
池。
【請求項５】固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記単位セルは、その頭部側に反応ガス供給マニ
ホールドを、その底部側に反応ガス排出マニホールドを
それぞれ備えるとともに、前記反応ガス供給マニホール
ドおよび反応ガス排出マニホールドのそれぞれに接続す
る反応ガス通路溝と、前記セパレータを２層に構成し、
２層に構成した前記セパレータのうち、前記反応ガス通
路溝側の第１セパレータを多孔質状に形成し、第２セパ
レータを緻密状に形成したことを特徴とする固体高分子
電解質型燃料電池。
【請求項６】固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記単位セルは、その頭部側に反応ガス供給マニ
ホールドを、その底部側に大気に連通する反応ガス排出
口をそれぞれ備えるとともに、前記反応ガス供給マニホ
ールドおよび反応ガス排出口にそれぞれ接続する反応ガ
ス通路溝と、前記セパレータを２層に構成し、２層に構
成した前記セパレータのうち、前記反応ガス通路溝側の
第１セパレータを多孔質状に形成し、第２セパレータを
緻密状に形成したことを特徴とする固体高分子電解質型
燃料電池。
【請求項７】固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記単位セルは、その頭部側に反応ガス供給マニ
ホールドを、その底部側に反応ガス排出マニホールドを
それぞれ備えるとともに、前記反応ガス供給マニホール
ドおよび反応ガス排出マニホールドのそれぞれに接続す
る反応ガス通路溝と、前記セパレータを２層に構成し、
２層に構成した前記セパレータのうち、前記反応通路溝
側の第１セパレータを多孔質状に形成し、第２セパレー
タを緻密状に形成する一方、前記固体高分子電解質をシ
ール材を介装させて前記反応ガス供給マニホールドから
前記反応ガス排出マニホールドまで延長させ、延長させ
た前期固体高分子電解質に沿って延び、前記反応ガス通
路溝側に水蒸気透過膜を介装して乾燥ガス供給口を備え
たことを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
【請求項８】第１セパレータは、多孔質状の孔径を、
酸化剤極の酸化剤極触媒層、酸化剤基材および燃料極の
燃料極触媒層、燃料極基材のそれぞれの孔径よりも小さ
く形成したことを特徴とする請求項５，６または７記載
の固体高分子電解質型燃料電池。
【請求項９】固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極と
で挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置し
て単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記単位セルに燃料ガス供給マニホールドを組み
込むとともに、前記燃料ガス供給マニホールドは、外被
で包囲するマニホールド室を形成し、このマニホールド
室にフィルタと噴出口とを備えたことを特徴とする固体
高分子電解質型燃料電池。
【請求項１０】固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極
とで挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置
して単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池に
おいて、前記単位セルに燃料ガス供給マニホールドを組
み込むとともに、前記燃料ガス供給マニホールドは、外
被で包囲するマニホールド室を形成し、このマニホール
ド室に設けたドレン溜に接続するドレン管と噴出口とを
備えたことを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
【請求項１１】固体高分子電解質を酸化剤極と燃料極
とで挟むとともに、前記各極の外側にセパレータを配置
して単位セルを構成した固体高分子電解質型燃料電池に
おいて、前記セパレータは、その頭部側に反応ガス供給
マニホールドを、その底部側に反応ガス排出マニホール
ドをそれぞれ備えるとともに、前記反応ガス供給マニホ
ールドと前記反応ガス排出マニホールドとを接続させる
反応ガス通路溝と、前記反応ガス排出マニホールドに接
続し、給水を供給する給水器と、給水を系外ブローさせ
る給水排出管とを備えたことを特徴とする固体高分子電
解質型燃料電池。
【請求項１２】セパレータは、２層に構成し、１層目
の第１セパレータを多孔質状に形成し、２層目の第２セ
パレータを緻密状に形成したことを特徴とする請求項１
３記載の固体高分子電解質型燃料電池。
【請求項１３】反応ガス供給マニホールドと反応ガス
排出マニホールドとを接続させる反応ガス通路溝は、酸
化剤ガス用であることを特徴とする請求項１３記載の固
体高分子電解質型燃料電池。
【請求項１４】反応ガス供給マニホールドと反応ガス
排出マニホールドとを接続させる反応ガス通路溝は、燃
料ガス用であることを特徴とする請求項１３記載の固体
高分子電解質型燃料電池。