JP2003272676A - 燃料電池及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラッディングやドライアップに適切に対処
できる。 【解決手段】 冷媒温度が低温域のときには、すべての
排出分岐管４２１〜４２４を開状態とする。すると、長
孔７０１〜７０４から各凹部７１５〜７１８に酸化ガス
が供給され、長孔７０５〜７０８から各凹部７１５〜７
１８の酸化ガスが排出される。したがって、フラッディ
ングのおそれがある低温域では、各凹部７１５〜７１８
の水滴は酸化ガスにより容易に持ち出されて排出され
る。一方、冷媒温度が高温域のときには、第１排出分岐
管４２１のみ開状態とする。すると、長孔７０１〜７０
４から各凹部７１５〜７１８に酸化ガスが供給される
が、長孔７０５のみ開状態のため凹部７１６〜７１８内
の水滴はそのまま保持される。したがって、ドライアッ
プのおそれがある高温域では、凹部７１６〜７１８内の
水滴は容易に排出されず乾燥しにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池及びその
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池としては、膜電極接合体
（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍ
ｂｌｙ、以下ＭＥＡという）を２つのセパレータで挟み
込んで構成された単セルを複数積層したものが知られて
いる。ＭＥＡは、両面に触媒電極としての白金が塗布さ
れた電解質膜と、この電解質膜を挟み込むアノード及び
カソードとから構成されている。そして、アノードに面
するセパレータには、燃料ガスとしての水素ガスを単セ
ル内に行き渡らせるための燃料ガス通路が形成され、カ
ソードに面するセパレータには、酸化ガスとしてのエア
を単セル内に行き渡らせるための酸化ガス通路が形成さ
れている。また、電解質膜は通常湿潤状態で良好なプロ
トン伝導性電解質として機能するため、燃料ガスや酸化
ガスを予め加湿したうえで供給することにより電解質膜
の湿潤状態を維持している。

【０００３】ところで、このような燃料電池において、
特開平５−９４８３１号公報では、単セル内を複数に区
分して各区分ごとに燃料ガスや酸化ガスの供給量を可変
制御できるようにし、反応生成水の分布が単セル内で均
一化するようにこれらのガスの供給量を制御することが
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料電
池ではその運転状況によって燃料ガスや酸化ガスが通過
する単セル内ガス通路に水滴が発生してガス拡散が悪化
する現象（フラッディング）が発生しやすい状況や単セ
ルを構成する電解質膜が乾燥しすぎて性能が悪化する現
象（ドライアップ）が発生しやすい状況が生じるが、前
記公報ではこのような状況に適切に対処することは難し
かった。また、ガスの供給量は要求出力によって変化す
るため、ガスの供給量の可変制御により単セル内の水分
制御と出力制御とを両立させることも難しかった。

【０００５】本発明は、このような課題に鑑みなされた
ものであり、フラッディングやドライアップに適切に対
処できる燃料電池を提供することを目的の一つとする。
また、単セル内の水分制御と出力制御とを容易に両立で
きる燃料電池を提供することを目的の一つとする。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は、上述の目的の少なくとも一つを達成するために
以下の手段を採った。

【０００７】すなわち、本発明の第１の燃料電池は、反
応ガスの電気化学反応により発電する単セルと、前記単
セル内に設けられ前記反応ガスが通過する単セル内ガス
通路と、前記単セル内ガス通路を通過する前記反応ガス
の時間当りの移動量を変更するガス移動量変更手段と、
運転状態に応じて前記ガス移動量変更手段により前記単
セル内ガス通路を通過する前記反応ガスの時間当りの移
動量を制御するガス移動量制御手段とを備えたものであ
る。

【０００８】この燃料電池では、単セル内ガス通路を通
過する反応ガスの時間当りの移動量を運転状態に応じて
制御するため、例えばこの反応ガスの時間当りの移動量
を大きくすることで反応ガスによる水分の持ち出しを多
くして単セル内の水分を排除したり、反応ガスの時間当
りの移動量を小さくすることで反応ガスによる水分の持
ち出しを防ぎ単セル内の水分を保持したりすることがで
きる。したがって、水滴が発生してガス拡散が悪化する
フラッディングや単セルを構成する電解質膜が乾燥しす
ぎて性能が悪化するドライアップに適切に対処できる。
また、水分制御と出力制御との両方を反応ガスの供給量
の増減によって行う場合に比べて、水分制御は反応ガス
の移動量の増減によって行い、出力制御は反応ガスの供
給量の増減によって行うようにすれば、両方の制御を適
切かつ容易に行うことができる。

【０００９】本発明の第１の燃料電池において、前記ガ
ス移動量制御手段は、前記運転状態がフラッディング状
態のときには前記運転状態がドライアップ状態のときよ
りも前記反応ガスの時間当りの移動量が大きくなるよう
制御してもよい。また、本発明の第１の燃料電池におい
て、前記ガス移動量制御手段は、前記運転状態がフラッ
ディング状態のときには前記運転状態が適正状態のとき
よりも前記反応ガスの時間当りの移動量が大きくなるよ
う制御し、前記運転状態がドライアップ状態のときには
前記運転状態が適正状態のときよりも前記反応ガスの時
間当りの移動量が小さくなるよう制御してもよい。こう
すれば、フラッディング状態においては水分が過剰であ
るため反応ガスの時間当りの移動量を大きくすることで
反応ガスによる水分の持ち出しを多くして単セル内の水
分を効率よく排除でき、ドライアップ状態においては水
分が不足しているため反応ガスの時間当りの移動量を小
さくすることで反応ガスによる水分の持ち出しを防ぎ単
セル内の水分を保持できる。

【００１０】ここで、「フラッディング状態のとき」と
は、フラッディングが現に発生しているときのほかフラ
ッディングが発生するおそれのあるときも含む意であ
り、「ドライアップ状態のとき」とは、ドライアップが
現に発生しているときのほかドライアップが発生するお
それのあるときも含む意である（以下同じ）。

【００１１】本発明の第１の燃料電池は、運転温度を検
出する運転温度検出手段を備え、前記ガス移動量制御手
段は、前記運転温度が予め定められた低温域のときには
前記運転温度が予め定められた高温域のときよりも前記
反応ガスの時間当りの移動量が大きくなるよう制御して
もよい。あるいは、本発明の第１の燃料電池は、運転温
度を検出する運転温度検出手段を備え、前記ガス移動量
制御手段は、前記運転温度が予め定められた低温域のと
きには前記運転温度が予め定められた適温域のときより
も前記反応ガスの時間当りの移動量が大きくなるよう制
御し、前記運転温度が予め定められた高温域のときには
前記運転温度が予め定められた適温域のときよりも前記
反応ガスの時間当りの移動量が小さくなるよう制御して
もよい。この場合、運転温度が低温域のときには飽和水
蒸気圧が低く蒸発速度が小さいためフラッディングが発
生しやすいことから反応ガスの時間当りの移動量を大き
くして排水性を向上させる。一方、運転温度が高温域の
ときには飽和水蒸気圧が高く蒸発速度が大きいためドラ
イアップが発生しやすいことから反応ガスの時間当りの
移動量を小さくして保水性を向上させる。

【００１２】本発明の第２の燃料電池は、反応ガスの電
気化学反応により発電する単セルと、前記単セル内に設
けられ前記反応ガスが通過する単セル内ガス通路と、前
記単セル内ガス通路を分割して形成した複数のガス小経
路と、前記複数のガス小経路の排出口の開閉を切り替え
る開閉切替手段と、運転状態に応じて前記開閉切替手段
により前記複数のガス小経路の排出口の開閉を制御する
開閉制御手段とを備えたものである。

【００１３】この燃料電池では、単セル内ガス通路を分
割して形成した複数のガス小経路の排出口の開閉を運転
状態に応じて制御するため、例えば複数のガス小経路の
排出口のうち開状態のものを多くすることで反応ガスに
よる水分の持ち出しを多くして単セル内の水分を排除し
たり、複数のガス小経路の排出口のうち開状態のものを
少なくすることで反応ガスによる水分の持ち出しを防ぎ
単セル内の水分を保持したりすることができる。したが
って、水滴が発生してガス拡散が悪化するフラッディン
グや単セルを構成する電解質膜が乾燥しすぎて性能が悪
化するドライアップに適切に対処できる。また、水分制
御と出力制御との両方を反応ガスの供給量の増減によっ
て行う場合に比べて、水分制御はガス小経路の排出口の
開閉によって行い、出力制御は反応ガスの供給量の増減
によって行うようにすれば、両方の制御を適切かつ容易
に行うことができる。

【００１４】本発明の第２の燃料電池において、前記開
閉制御手段は、前記運転状態がフラッディング状態のと
きには前記運転状態がドライアップ状態のときよりも前
記複数のガス小経路のうち開状態の排出口の数が多くな
るよう制御してもよい。あるいは、前記開閉制御手段
は、前記運転状態がフラッディング状態のときには前記
運転状態が適正状態のときよりも前記複数のガス小経路
のうち開状態の排出口の数が多くなるよう制御し、前記
運転状態がドライアップ状態のときには前記運転状態が
適正状態のときよりも前記複数のガス小経路のうち開状
態の排出口の数が少なくなるよう制御してもよい。こう
すれば、フラッディング状態においては水分が過剰であ
るため複数のガス小経路のうち開状態の排出口の数を多
くすることで反応ガスによる水分の持ち出しを多くして
単セル内の水分を効率よく排除でき、ドライアップ状態
においては水分が不足しているため複数のガス小経路の
うち開状態の排出口の数を少なくすることで反応ガスに
よる水分の持ち出しを防ぎ単セル内の水分を保持でき
る。

【００１５】本発明の第２の燃料電池は、運転温度を検
出する運転温度検出手段を備え、前記開閉制御手段は、
前記運転温度が予め定められた低温域のときには前記運
転温度が予め定められた高温域のときよりも前記複数の
ガス小経路のうち開状態の排出口の数が多くなるよう制
御してもよい。あるいは、運転温度を検出する運転温度
検出手段を備え、前記開閉制御手段は、前記運転温度が
予め定められた低温域のときには前記運転温度が予め定
められた適温域のときよりも前記複数のガス小経路のう
ち開状態の排出口の数が多くなるよう制御し、前記運転
温度が予め定められた高温域のときには前記運転温度が
予め定められた適温域のときよりも前記複数のガス小経
路のうち開状態の排出口の数が少なくなるよう制御して
もよい。この場合、運転温度が低温域のときには飽和水
蒸気圧が低く蒸発速度が小さいためフラッディングが発
生しやすいことから複数のガス小経路のうち開状態の排
出口の数を多くして排水性を向上させる。一方、運転温
度が高温域のときには飽和水蒸気圧が高く蒸発速度が大
きいためドライアップが発生しやすいことから複数のガ
ス小経路のうち開状態の排出口の数を少なくして保水性
を向上させる。

【００１６】本発明の第２の燃料電池において、前記開
閉制御手段は、前記運転状態がフラッディング状態のと
きには前記複数のガス小経路の排出口がすべて開状態と
なるよう制御し、前記運転状態がドライアップ状態のと
きには前記複数のガス小経路の排出口の一部が開状態で
残りが閉状態となるよう制御してもよい。あるいは、本
発明の第２の燃料電池は、運転温度を検出する運転温度
検出手段を備え、前記ガス移動量制御手段は、前記運転
温度が予め定められた低温域のときには前記複数のガス
小経路の排出口がすべて開状態となるよう制御し、前記
運転温度が予め定められた高温域のときには前記複数の
ガス小経路の排出口の一部が開状態で残りが閉状態とな
るよう制御してもよい。こうすれば、フラッディング状
態のとき又は運転温度が低温域のときには、水分が過剰
であるため複数のガス排出口をすべて開状態とすること
で反応ガスによる水分の持ち出しを多くして単セル内の
水分を効率よく排除でき、一方、ドライアップ状態のと
き又は運転温度が高温域のときには、水分が不足してい
るため複数のガス排出口のうち一部のみ開状態とするこ
とで反応ガスによる水分の持ち出しを防ぎ単セル内の水
分を保持できる。なお、運転温度が高温域のときには、
複数のガス排出口のうち一つのみ開状態とすれば水分を
より保持しやすくなり、そのときの一つを一番端のガス
排出口とすれば水分をより一層保持しやすくなる。

【００１７】本発明の第２の燃料電池において、前記複
数のガス小経路は、隣接するもの同士が互いに気体の流
通が可能で液体の流通が困難に形成されていてもよい。
この場合、ガス排出口が閉鎖されたガス小経路に存在す
る水などの液体は、そのガス小経路から移動することが
困難なためそのまま保持され、ガス排出口が開放された
ガス小経路に存在する水などの液体は、そのガス排出口
から排出される。一方、ガス排出口が閉鎖されたガス小
経路に存在する反応ガスや水蒸気などの気体は、ガス排
出口が開放されているガス小経路へ移動したのちそのガ
ス排出口から排出され、ガス排出口が開放されたガス小
経路に存在する反応ガスや水蒸気などの気体は、そのガ
ス排出口から排出される。このため、複数のガス小経路
のうち開状態の排出口が少ないほど保水性が向上する。
また、複数のガス小経路のうち開状態の排出口が少なく
ても、反応ガスは各ガス小経路に拡散可能なため、電気
化学反応に支障が生じることはない。

【００１８】このとき、前記単セルは電解質膜を一対の
ガス拡散電極で挟み込んで構成され、前記複数のガス小
経路のうち隣接するもの同士は前記ガス拡散電極を介し
て互いに気体の流通が可能で液体の流通が困難に形成さ
れていてもよい。一般にガス拡散電極は気体の流通を許
容し液体の流通をほぼ禁止する構造（例えば多孔質構
造）のため、これを利用することが好ましい。特に、前
記ガス拡散電極のうち前記複数のガス小経路の境界に当
たる部分の撥水性を高めておけば、液体の流通がより困
難となる。前記境界に当たる部分の撥水性を高めるに
は、例えばその部分をポリテトラフルオロエチレンでコ
ートしたり多孔質構造の孔径を小さくしたりすることが
挙げられる。

【００１９】本発明の第３の燃料電池の制御方法は、反
応ガスの電気化学反応により発電する単セル内に設けら
れた単セル内ガス通路に反応ガスを通過させるとき、該
単セル内ガス通路を通過する反応ガスの時間当りの移動
量を運転状態に応じて制御するものである。この燃料電
池の制御方法では、単セル内ガス通路を通過する反応ガ
スの時間当りの移動量を運転状態に応じて制御するた
め、例えばこの反応ガスの時間当りの移動量を大きくす
ることで反応ガスによる水分の持ち出しを多くして単セ
ル内の水分を排除したり、反応ガスの時間当りの移動量
を小さくすることで反応ガスによる水分の持ち出しを防
ぎ単セル内の水分を保持したりすることができる。した
がって、水滴が発生してガス拡散が悪化するフラッディ
ングや単セルを構成する電解質膜が乾燥しすぎて性能が
悪化するドライアップに適切に対処できる。また、水分
制御と出力制御との両方を反応ガスの供給量の増減によ
って行う場合に比べて、水分制御は反応ガスの移動量の
増減によって行い、出力制御は反応ガスの供給量の増減
によって行うようにすれば、両方の制御を適切かつ容易
に行うことができる。

【００２０】本発明の第４の燃料電池の制御方法は、反
応ガスの電気化学反応により発電する単セル内に設けら
れた単セル内ガス通路を分割して形成した複数のガス小
経路に反応ガスを通過させるとき、前記複数のガス小経
路の排出口の開閉を運転状態に応じて制御するものであ
る。燃料電池の制御方法では、単セル内ガス通路を分割
して形成した複数のガス小経路の排出口の開閉を運転状
態に応じて制御するため、例えば複数のガス小経路の排
出口のうち開状態のものを多くすることで反応ガスによ
る水分の持ち出しを多くして単セル内の水分を排除した
り、複数のガス小経路の排出口のうち開状態のものを少
なくすることで反応ガスによる水分の持ち出しを防ぎ単
セル内の水分を保持したりすることができる。したがっ
て、水滴が発生してガス拡散が悪化するフラッディング
や単セルを構成する電解質膜が乾燥しすぎて性能が悪化
するドライアップに適切に対処できる。また、水分制御
と出力制御との両方を反応ガスの供給量の増減によって
行う場合に比べて、水分制御はガス小経路の排出口の開
閉によって行い、出力制御は反応ガスの供給量の増減に
よって行うようにすれば、両方の制御を適切かつ容易に
行うことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明を一層明らかにするため
に、本発明の好適な実施形態について図面を参照しなが
ら以下に説明する。図１は、本実施形態の燃料電池１０
の概略構成を表す斜視図、図２は、燃料電池１０の部分
断面図、図３及び図４は、本実施形態のセルモジュール
２０の分解図、図５は本実施形態の電気的な接続を表す
概略ブロック図である。なお、図４は図３を紙面裏側か
らみたときの分解図である。

【００２２】本実施形態の燃料電池１０は、固体高分子
型燃料電池であって、主として、セルモジュール２０
と、このセルモジュール２０が複数積層されたスタック
４０と、このスタック４０に酸化ガスを給排するための
酸化ガス供給管４１、酸化ガス排出管４２及び酸化ガス
給排装置４１０（図５参照）と、スタック４０に燃料ガ
スを給排するための燃料ガス供給管４３、燃料ガス排出
管４４及び燃料ガス給排装置４３０（図５参照）と、ス
タック４０に冷媒を給排するための冷媒導入管４５、冷
媒導出管４６及び冷媒給排装置４５０（図５参照）と、
酸化ガス排出口の開閉の切替制御などを行う制御装置５
０（図５参照）とを備えている。

【００２３】セルモジュール２０は、図２に示すよう
に、冷却セパレータ６０、ＭＥＡ３０、中央セパレータ
７０、ＭＥＡ３０、端部セパレータ８０がこの順で積層
されたものである。このうち、冷却セパレータ６０，Ｍ
ＥＡ３０，中央セパレータ７０が単セル２１を構成し、
中央セパレータ７０，ＭＥＡ３０，端部セパレータ８０
が単セル２２を構成する。そして、スタック４０はセル
モジュール２０が複数積層されたものであり、セルモジ
ュール２０は単セル２１，２２が中央セパレータ７０を
共通部材として積層されたものであるため、結局、スタ
ック４０は単セル２１，２２が複数積層されたものとい
える。

【００２４】ＭＥＡ３０は、電解質膜３１をアノード３
２とカソード３３とで挟みこんだ膜電極接合体である。
ここで、電解質膜３１は、固体高分子材料、例えばフッ
素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交替
膜（例えばデュポン社製のナフィオン膜）であり、湿潤
状態で良好な電気伝導性を示す。電解質膜３１の両面に
は、白金または白金と他の金属から成る合金を塗布する
ことにより触媒電極３４，３５が形成され、更にその外
側には、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロス
により形成されたガス拡散電極３６，３７が配置されて
いる。そして、触媒電極３４とガス拡散電極３６とがア
ノード３２、触媒電極３５とガス拡散電極３７とがカソ
ード３３を構成する。なお、ガス拡散電極３６，３７は
カーボンクロスのほか、炭素繊維からなるカーボンペー
パーまたはカーボンフェルトによって形成してもよく、
十分なガス拡散性および導電性を有していればよい。

【００２５】各セパレータ６０，７０，８０は、ガス不
透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不
透過とした成形カーボンにより形成されている。冷却セ
パレータ６０は、単セル２１のＭＥＡ３０のアノード３
２と対向する面に、燃料ガスを通過させる単セル内燃料
ガス通路６２が形成され、もう一方の面に、冷媒を通過
させる冷媒通路６３が形成されている。中央セパレータ
７０は、単セル２１のＭＥＡ３０のカソード３３と対向
する面に、酸化ガスを通過させる単セル内酸化ガス通路
７１が形成され、単セル２２のＭＥＡ３２のアノード３
２と対向する面に、燃料ガスを通過させる単セル内燃料
ガス通路７２が形成されている。端部セパレータ８０
は、単セル２２のＭＥＡ３０のカソード３３と対向する
面に、酸化ガスを通過させる単セル内酸化ガス通路８１
が形成されている。

【００２６】冷却セパレータ６０と中央セパレータ７０
との間の空隙にはシール部材３８が配置され、中央セパ
レータ７０と端部セパレータ８０との間の空隙にはシー
ル部材３９が配置されている。これらのシール部材３
８，３９は、この部分で燃料ガスと酸化ガスとが混合す
るのを防止したり、これらのガスが外部に漏れ出すのを
防止したりする役割を果たす。なお、各シール部材３
８，３９は略四角形の枠状に形成され、後述する長孔６
０１〜６１２の位置に合わせて貫通孔が設けられてい
る。

【００２７】図３及び図４に示すように、冷却セパレー
タ６０には、右辺と左辺に沿ってそれぞれ長孔６０１〜
６０４と長孔６０５〜６０８が面を貫通して設けられて
おり、上辺と下辺に沿ってそれぞれ長孔６０９，６１２
と長孔６１０，６１１が面を貫通して設けられている。
この冷却セパレータ６０のうち単セル２１のＭＥＡ３０
のアノード３２に対向する面には、外周が略四角形状の
凹部６１９が設けられ、この凹部６１９は長孔６０９，
６１０に連通されている。長孔６０９からは燃料ガスが
供給されて単セル２１の凹部６１９即ち単セル内燃料ガ
ス通路６２を通過して長孔６１０から排出される。ま
た、冷却セパレータ６０のもう一方の面にも、外周が略
四角形状の凹部６１５が設けられ、この凹部６１５は長
孔６１１，６１２に連通されている。長孔６１１からは
冷媒が供給されてこの凹部６１５即ち冷媒通路６３を通
過して長孔６１２から排出される。

【００２８】中央セパレータ７０には、右辺と左辺に沿
ってそれぞれ長孔７０１〜７０４と長孔７０５〜７０８
が面を貫通して設けられており、上辺と下辺に沿ってそ
れぞれ長孔７０９，７１２と長孔７１０，７１１が面を
貫通して設けられている。この中央セパレータ７０のう
ち単セル２１のＭＥＡ３０のカソード３３に対向する面
には、外周が略四角形状の４つの凹部７１５〜７１８が
設けられ、凹部７１５は長孔７０１及び長孔７０５に連
通され、凹部７１６は長孔７０２及び長孔７０６に連通
され、凹部７１７は長孔７０３及び長孔７０７に連通さ
れ、凹部７１８は長孔７０４及び長孔７０８に連通され
ている。酸化ガスは、長孔７０１〜７０４から単セル２
１に供給されて単セル内酸化ガス通路７１内の凹部７１
５〜７１８を通過して長孔７０５〜７０８のうち第１〜
第４電磁弁Ｂ１〜Ｂ４が開放されているものから排出さ
れる。また、隣り合う凹部７１５と凹部７１６、凹部７
１６と凹部７１７、凹部７１７と凹部７１８の各境界部
分には連続するリブ７２１，７２２，７２３が設けられ
ているため、気体や液体はこのリブ７２１，７２２，７
２３を介して流通することはできないが、気体は単セル
２１のＭＥＡ３０のカソード３３を構成するガス拡散電
極３７を介して隣り合う凹部同士を流通可能である。な
お、各凹部７１５〜７１８と単セル２１のカソード３３
のガス拡散電極３７とで囲まれた空間が各ガス小経路を
形成する。また、中央セパレータ７０のうち単セル２２
のＭＥＡ３０のアノード３２に対向する面には、外周が
略四角形状の凹部７１９が設けられ、この凹部７１９は
長孔７０９，７１０に連通されている。長孔７０９から
は燃料ガスが単セル２２に供給されて凹部７１９即ち単
セル内燃料ガス通路７２を通過して長孔７１０から排出
される。なお、第１〜第２電磁弁Ｂ１〜Ｂ４が本発明の
ガス移動量変更手段又は開閉切替手段に相当する。

【００２９】端部セパレータ８０には、右辺と左辺に沿
ってそれぞれ長孔８０１〜８０４と長孔８０５〜８０８
が面を貫通して設けられており、上辺と下辺に沿ってそ
れぞれ長孔８０９，８１２と長孔８１０，８１１が面を
貫通して設けられている。この端部セパレータ８０のう
ち単セル２２のＭＥＡ３０のカソード３３に対向する面
には、外周が略四角形状の４つの凹部８１５〜８１８が
設けられ、この凹部８１５は長孔８０１及び長孔８０５
に連通され、凹部８１６は長孔８０２及び長孔８０６に
連通され、凹部８１７は長孔８０３及び長孔８０７に連
通され、凹部８１８は長孔８０４及び長孔８０９に連通
されている。酸化ガスは、長孔８０１〜８０４から単セ
ル２２に供給されて単セル内酸化ガス通路８１内の凹部
８１５〜８１８を通過して長孔８０５〜８０８のうち第
１〜第４電磁弁Ｂ１〜Ｂ４が開放されているものから排
出される。また、隣り合う凹部８１５と凹部８１６、凹
部８１６と凹部８１７、凹部８１７と凹部８１８の各境
界部分には連続するリブ８２１，８２２，８２３が設け
られているため、気体や液体はこのリブ８２１，８２
２，８２３を介して流通することはできないが、気体は
単セル２２のＭＥＡ３０のカソード３３を構成するガス
拡散電極３７を介して隣り合う凹部同士を流通可能であ
る。なお、各凹部８１５〜８１８と単セル２２のカソー
ド３３のガス拡散電極３７とで囲まれた空間が各ガス小
経路を形成する。また、端部セパレータ８０のもう一方
の面はフラットに形成されている。

【００３０】各凹部６１９，６１９，７１５〜７１９，
８１５〜８１８には、複数の小突起が形成されている。
例えば、中央セパレータ７０の凹部７１５には、図７に
示すように、略直方体状の小突起７２０が長孔７０１と
長孔７０５とを結んだ線に沿って長辺が並ぶように形成
されている。この小突起７２０は、先端部分が単セル２
１のＭＥＡ３０のカソード３３と接するように形成さ
れ、この接する領域によって導電性が確保される。ま
た、この凹部７１５を通過する酸化ガスは、小突起７２
０の側面に衝突することにより凹部７１５で拡散され
る。更に、小突起７２０が格子状に並んでいることか
ら、長孔７０１から長孔７０５に向かって流れることも
できるし、これと略直交する方向に流れることもでき
る。なお、小突起７２０の形状は略直方体状に限られる
ものではなく、ガスの流れ等を考慮したうえで適当な形
状を採用すればよい。

【００３１】スタック４０は、セルモジュール２０を複
数積層し、図１に示すようにその両端に集電板１１，１
２、絶縁板１３，１４、エンドプレート１５，１６を順
次配置して完成される。集電板１１，１２は緻密質カー
ボンや銅板などガス不透過な導電性部材によって形成さ
れ、絶縁板１３，１４はゴムや樹脂等の絶縁性部材によ
って形成され、エンドプレート１５，１６は剛性を備え
た鋼等の金属によって形成されている。また、集電板１
１，１２にはそれぞれ出力端子１１ａ，１２ａが設けら
れており、燃料電池１０で生じた起電力を出力可能とな
っている。また、エンドプレート１５，１６は、図示し
ない加圧装置によってスタック４０を積層方向に加圧し
て保持している。

【００３２】このスタック４０においては、長孔６０
１，７０１，８０１、長孔６０２，７０２，８０２、長
孔６０３，７０３，８０３、長孔６０４，７０４，８０
４が積層方向に連なることにより酸化ガス供給マニホル
ドＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が形成され、長孔６０５，７
０５，８０５、長孔６０６，７０６，８０６、長孔６０
７，７０７，８０７、長孔６０８，７０８，８０８が積
層方向に連なることにより酸化ガス排出マニホルドＭ
５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８が形成されている。そして、酸化
ガス供給マニホルドＭ１〜Ｍ４に供給された酸化ガス
は、単セル内酸化ガス通路７１，８１を通過したあと、
酸化ガス排出マニホルドＭ５〜Ｍ８のうち第１〜第４電
磁弁Ｂ１〜Ｂ４が開放されているものから排出される。
また、長孔６０９，７０９，８０９が積層方向に連なる
ことにより燃料ガス供給マニホルドＭ９が形成され、長
孔６１０，７１０，８１０が積層方向に連なることによ
り燃料ガス排出マニホルドＭ１０が形成されている。そ
して、燃料ガス供給マニホルドＭ９に供給された燃料ガ
スは、単セル内燃料ガス通路６２，７２を通過したあ
と、燃料ガス排出マニホルドＭ１０に集められ排出され
る。更に、長孔６１１，７１１，８１１が積層方向に連
なることにより冷媒供給マニホルドＭ１１が形成され、
長孔６１２，７１２，８１２が積層方向に連なることに
より冷媒排出マニホルドＭ１２が形成されている。そし
て、冷媒供給マニホルドＭ１１に供給された冷媒は、冷
媒通路６３を通過したあと、冷媒排出マニホルドＭ１２
に集められ排出される。

【００３３】酸化ガス供給管４１は、酸化ガス（ここで
は圧縮空気）の供給・排出を行う酸化ガス給排装置４１
０から第１〜第４供給分岐管４１１〜４１４に分岐して
酸化ガス供給マニホルドＭ１〜Ｍ４に接続されている。
各供給分岐管４１１〜４１４は常時開状態である。一
方、酸化ガス排出管４２は、酸化ガス排出マニホルドＭ
５〜Ｍ８からそれぞれ延び出した第１〜第４排出分岐管
４２１〜４２４が集合され酸化ガス給排装置４１０に接
続されている。このうち酸化ガス排出マニホルドＭ５か
ら延び出した第１排出分岐管４２１には第１電磁弁Ｂ１
が設置され、酸化ガス排出マニホルドＭ５から延び出し
た第２排出分岐管４２２には第２電磁弁Ｂ２が設置さ
れ、酸化ガス排出マニホルドＭ７から延び出した第３排
出分岐管４２３には第３電磁弁Ｂ３が設置され、酸化ガ
ス排出マニホルドＭ８から延び出した第４排出分岐管４
２４には第４電磁弁Ｂ４が設置され、ている。

【００３４】燃料ガス供給管４３は、燃料ガス（ここで
は水素ガス）の供給・排出を行う燃料ガス給排装置４３
０から燃料ガス供給マニホルドＭ９に接続され、燃料ガ
ス排気管４４は、燃料ガス排出マニホルドＭ１０から燃
料ガス給排装置４３０に接続されている。

【００３５】冷媒導入管４５は、冷媒（ここでは冷却
水）の供給・排出を行う冷媒給排装置４５０から冷媒供
給マニホルドＭ１１に接続され、冷媒導出管４６は、冷
媒排出マニホルドＭ１２から冷媒給排装置４５０に接続
されている。この冷媒導出管４６には、温度センサ４９
が取り付けられている。この温度センサ４９は、本発明
の運転温度検出手段に相当し、燃料電池１０から熱を奪
った後の冷媒温度を検出するため、その検出温度を燃料
電池１０の運転温度とみなす。

【００３６】制御装置５０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータにより構成さ
れ、図５に示すように、スタック４０の運転温度を検出
する温度センサ４９からの検出信号を入力し、酸化ガス
排出管４２の各排出分岐管４２１〜４２４に設置された
第１電磁弁Ｂ１〜第４電磁弁Ｂ４に制御信号を出力する
ように接続されている。なお、制御装置５０が本発明の
ガス移動量制御手段又は開閉制御手段に相当する。

【００３７】次に、本実施形態の制御装置５０により所
定タイミング（例えば数ｍｓｅｃ）ごとに実行される酸
化ガス流れパターンの切替制御について、図６のフロー
チャートに基づいて説明する。制御装置５０は、この切
替制御が開始されると、まず、温度センサ４９で検出さ
れた冷媒温度を読み込み（ステップＳ１００）、この冷
媒温度が属する温度領域を判定する（ステップＳ１１
０）。ここで、温度領域としては、予め経験的に低温
域、中温域、高温域が定められており、低温域は飽和水
蒸気圧が低く蒸発速度が小さいためフラッディングが発
生するおそれのある状態として定められ、高温域は飽和
水蒸気圧が高く蒸発速度が大きいためドライアップが発
生するおそれのある状態として定められ、中温域は低温
域と高温域との中間の適正領域つまり適温域として定め
られている。例えば、低温域は６０℃以下の領域、高温
域は８０℃以上の領域、中温域は６０℃〜８０℃の領域
としてもよい。

【００３８】ステップＳ１１０で今回の冷媒温度が低温
域のときには、第１〜第４電磁弁Ｂ１〜Ｂ４のソレノイ
ドを励磁してすべての排出分岐管４２１〜４２４を開状
態とする（ステップＳ１２０）。ここで、単セル内酸化
ガス通路７１の様子を図７に基づいて説明する。ガス供
給口である長孔７０１〜７０４はすべて開状態でガス排
出口である長孔７０５〜７０８もすべて開状態であるた
め、長孔７０１からガス小経路である凹部７１５に供給
された酸化ガスは長孔７０５から排出され、長孔７０２
からガス小経路である凹部７１６に供給された酸化ガス
は長孔７０６から排出され、長孔７０３からガス小経路
である凹部７１７に供給された酸化ガスは長孔７０７か
ら排出され、長孔７０４からガス小経路である凹部７１
８に供給された酸化ガスは長孔７０８から排出される。
したがって、フラッディングのおそれがある低温域で
は、各凹部７１５〜７１８内に水滴が発生したとしても
その水滴は各凹部７１５〜７１８を通過する酸化ガスに
より容易に持ち出されるため排水性に優れている。

【００３９】ステップＳ１１０で今回の冷媒温度が高温
域のときには、第１電磁弁Ｂ１のソレノイドを励磁し第
２〜第４電磁弁Ｂ２〜Ｂ４のソレノイドを消磁して第１
排出分岐管４２１のみ開状態とし第２〜第４排出分岐管
４２２〜４２４を閉状態とする（ステップＳ１３０）。
ここで、単セル内酸化ガス通路７１の様子を図８に基づ
いて説明する。ガス供給口である長孔７０１〜７０４は
すべて開状態でガス排出口である長孔７０５〜７０８は
一番端の長孔７０５のみ開状態であるため、凹部７１８
に供給された酸化ガスはガス拡散電極３７を介して凹部
７１７，７１６を経て凹部７１５に至り、凹部７１７に
供給された酸化ガスはガス拡散電極３７を介して凹部７
１６を経て凹部７１５に至り、凹部７１６に供給された
酸化ガスはガス拡散電極３７を介して凹部７１５に至
り、凹部７１５に供給された酸化ガスや他の凹部７１６
〜７１８から凹部７１５に至った酸化ガスは長孔７０５
から排出される。一方、凹部７１５内に水滴が発生して
いたときその水滴は長孔７０５から排出されるが、凹部
７１６〜７１８内に水滴が発生していたときにはそれら
の水滴は凹部７１５へ移動することが困難なためそのま
ま保持される。したがって、ドライアップのおそれがあ
る高温域では、凹部７１６〜７１８に発生した水滴が容
易に排出されないため保水性（耐乾燥性）に優れてい
る。

【００４０】ステップＳ１１０で今回の冷媒温度が中温
域のときには、第１及び第３電磁弁Ｂ１，Ｂ３のソレノ
イドを励磁し第２及び第４電磁弁Ｂ２，Ｂ４のソレノイ
ドを消磁して第１及び第３排出分岐管４２１，４２３を
開状態とし第２及び第４排出分岐管４２２，４２４を閉
状態とする（ステップＳ１４０）。ここで、単セル内酸
化ガス通路７１の様子を図９に基づいて説明する。ガス
供給口である長孔７０１〜７０４はすべて開状態でガス
排出口である長孔７０５〜７０８は一つおきに開状態で
あるため、凹部７１８に供給された酸化ガスはガス拡散
電極３７を介して凹部７１７に至り、凹部７１６に供給
された酸化ガスはガス拡散電極３７を介して凹部７１
５，７１７に至り、凹部７１７に供給された酸化ガスや
凹部７１６，７１８から凹部７１７に至った酸化ガスは
長孔７０７から排出され、凹部７１５に供給された酸化
ガスや凹部７１６から凹部７１５に至った酸化ガスは長
孔７０５から排出される。一方、凹部７１５，７１７内
に水滴が発生していたときその水滴は長孔７０５，７０
７から排出されるが、凹部７１６，７１８内に水滴が発
生してたときにはそれらの水滴は凹部７１５，７１７へ
移動することが困難なためそのまま保持される。したが
って、適切な温度である中温域では、凹部７１５，７１
７内の水滴は排出され、凹部７１６，７１８に発生した
水滴は排出されため、排水性と保水性とがバランスよく
保たれる。

【００４１】このように、冷媒温度が高温域又は中温域
のときには、酸化ガスの供給圧が一定のもとで長孔７０
５〜７０８の開口数を減らす（つまり排気マニホルドＭ
５〜Ｍ８を絞る）ことで流路圧損が大きくなり、酸化ガ
スの体積流量が減り、酸化ガスにより単セル外に持ち去
られる水分量が減る。また、排気マニホルドＭ５〜Ｍ８
を選択的に絞ることで単セル内のうち閉じている排気マ
ニホルドの近傍から開いている排気マニホルドまで水分
が流出しにくくなり、単セル外への水分量が減る。

【００４２】以上詳述した本実施形態の燃料電池１０に
よれば、運転状態が低温域のときには、排出分岐管４２
１〜４２４の電磁弁Ｂ１〜Ｂ４をすべて開状態とし４つ
のガス小経路つまり凹部７１５〜７１８，８１５〜８１
８のガス排出口をすべて開状態とすることにより、中温
域のときに比べて単セル内酸化ガス通路７１，８１を通
過する酸化ガスの時間当りの移動量を大きくすることで
酸化ガスによる水分の持ち出しを多くして単セル内の水
分を効率よく排除することができ、一方、運転状態が高
温域のときには、排出分岐管４２１の電磁弁Ｂ１のみを
開状態とし１つのガス小経路つまり凹部７１５，８１５
のガス排出口のみ開状態とすることにより、中温域のと
きに比べて単セル内酸化ガス通路７１，８１を通過する
酸化ガスの時間当りの移動量を小さくすることで酸化ガ
スによる水分の持ち出しを防ぎ単セル内の水分を効率よ
く保持することができる。したがって、フラッディング
やドライアップに適切に対処できる。

【００４３】また、水分制御と出力制御との両方を酸化
ガスの供給量の増減によって行う場合に比べて、水分制
御は時間当りのガス移動量の増減によって行い、出力制
御はガス供給量の増減によって行うこともできる。その
場合には両方の制御を適切かつ容易に行うことができ
る。

【００４４】更に、リブ７２１〜７２３によって仕切ら
れたガス小経路つまり凹部７１５〜７１８やリブ８２１
〜８２３によって仕切られたガス小経路つまり凹部８１
５〜８１８につき、隣接する凹部同士は多孔質構造のガ
ス拡散電極３３，３３を介して互いに気体の流通が可能
であるが液体の流通が困難なため、ガス排出口が閉鎖さ
れたガス小経路に存在する水はそのガス小経路から移動
することが困難でそのまま保持され、ガス排出口が開放
されたガス小経路に存在する水はそのガス排出口から排
出される。一方、ガス排出口が閉鎖されたガス小経路に
存在する酸化ガスや水蒸気はガス排出口が開放されたガ
ス小経路に移動したのちそのガス排出口から排出され、
ガス排出口が開放されたガス小経路に存在する酸化ガス
や水蒸気はそのガス排出口から排出される。このため、
複数のガス小経路のうち開状態の排出口が少ないものほ
ど保水性が向上する。また、複数のガス小経路のうち開
状態の排出口が少なくても、酸化ガスはリブ７２１〜７
２３，８２１〜８２３を越えて拡散可能なため、電気化
学反応に支障が生じることはない。

【００４５】なお、本発明は上述した実施形態に何ら限
定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り
種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【００４６】例えば、上述した実施形態では酸化ガスに
ついて本発明を適用した形態を説明したが、酸化ガスに
代えて燃料ガスについて本発明を適用してもよい。例え
ば、上述した実施形態において酸化ガスの給排経路の構
成と燃料ガスの給排経路の構成とを入れ替えてもよい。
あるいは、酸化ガス、燃料ガスの両方について本発明を
適用してもよい。

【００４７】また、上述した実施形態では排出分岐管４
２１〜４２４のすべてに電磁弁を取り付けたが、常時開
状態の排出分岐管４２１については電磁弁を取り付けな
くてもよい。また、上述した実施形態ではガス小経路と
して中央セパレータ７０や端部セパレータ８０にそれぞ
れ４つの凹部を設けたが、ガス小経路は４つである必要
はなく、２つ以上であればよい。

【００４８】更に、上述した実施形態のガス拡散電極３
７のうちガス小経路である凹部同士の境界（例えばリブ
７２１〜７２３）に接触する部分はポリテトラフルオロ
エチレンでコートしたり多孔質の孔径を小さくしたりし
て撥水性を高めることにより隣り合う凹部同士を水滴な
どの液体が一層移動しにくい構成としてもよい。

【００４９】更にまた、第１〜第４電磁弁Ｂ１〜Ｂ４を
流量制御弁として各マニホルドからのガス排出量（流
量）を制御してもよく、フラッディング状態のときには
流量制御弁により各排出分岐管を流れる流量を大きく
し、ドライアップ状態のときには流量制御弁により各排
出分岐管を流れる流量を小さくしてもよい。

【００５０】そしてまた、上述した実施形態では運転状
態を表すパラメータとして燃料電池の運転温度（具体的
には冷媒温度を燃料電池の運転温度とみなした）を用
い、この運転温度に応じて第１〜第４排出分岐管４２１
〜４２４の開閉パターンを切り替えたが、そのほかの運
転状態を表すパラメータに応じてガス流れパターンを切
り替えてもよい。例えば、スタック４０のインピーダン
ス値と予め定めた所定インピーダンス値との比較結果に
基づいてフラッディングか否かあるいはドライアップか
否かを判定してもよい。また、燃料電池１０の出力電圧
あるいは単セルごとの出力電圧に基づいてフラッディン
グか否かあるいはドライアップか否かを判定してもよ
い。具体的には、経験上、フラッディングが発生してい
る場合には出力電圧の変動が所定の変動範囲を越えるこ
とがあることから、出力電圧の変動が所定の変動範囲を
超えたときにフラッディングであると判定してもよい。
更に、反応ガスの湿度や温度や供給量に応じて開閉パタ
ーンを切り替えてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料電池の概略構成を表す斜視図である。

【図２】燃料電池のスタックの部分断面図である。

【図３】セルモジュールの分解図である。

【図４】セルモジュールの分解図である。

【図５】燃料電池の電気的接続を表す概略ブロック図で
ある。

【図６】酸化ガス流れパターンの切替制御のフローチャ
ートである。

【図７】排出分岐管をすべて開放したときの酸化ガス流
れパターンの説明図である。

【図８】排出分岐管を１つだけ開放したときの酸化ガス
流れパターンの説明図である。

【図９】排出分岐管を交互に開放したときの酸化ガス流
れパターンの説明図である。

【符号の説明】

１０…燃料電池、２０…セルモジュール、２１，２２…
単セル、３１…電解質膜、３２…アノード、３３…カソ
ード、３４，３５…触媒電極、３６，３７…ガス拡散電
極、３８，３９…シール部材、４０…スタック、４１…
酸化ガス供給管、４２…酸化ガス排出管、４３…燃料ガ
ス供給管、４４…燃料ガス排気管、４５…冷媒導入管、
４６…冷媒導出管、４９…温度センサ、５０…制御装
置、６０…冷却セパレータ、６２，７２…単セル内燃料
ガス通路、６３…冷媒通路、７０…中央セパレータ、７
１，８１…単セル内酸化ガス通路、８０…端部セパレー
タ、４１０…酸化ガス給排装置、４１１〜４１４…第１
〜第４供給分岐管、４２１〜４２４…第１〜第４排出分
岐管、４３０…燃料ガス給排装置、４５０…冷媒給排装
置、６０１〜６１２…長孔、６１５，６１９…凹部、７
０１〜７１２…長孔、７１５〜７１９…凹部、７２０…
小突起、７２１〜７２３…リブ、８０１〜８１２…長
孔、８１５〜８１８…凹部、８２１〜８２３…リブ、Ｂ
１〜Ｂ４…第１〜第４電磁弁、Ｍ１〜Ｍ４…酸化ガス供
給マニホルド、Ｍ５〜Ｍ８…酸化ガス排出マニホルド、
Ｍ９…燃料ガス供給マニホルド、Ｍ１０…燃料ガス排出
マニホルド、Ｍ１１…冷媒供給マニホルド、Ｍ１２…冷
媒排出マニホルド、

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応ガスの電気化学反応により発電する
   単セルと、 前記単セル内に設けられ前記反応ガスが通過する単セル
   内ガス通路と、 前記単セル内ガス通路を通過する前記反応ガスの時間当
   りの移動量を変更するガス移動量変更手段と、 運転状態に応じて前記ガス移動量変更手段により前記単
   セル内ガス通路を通過する前記反応ガスの時間当りの移
   動量を制御するガス移動量制御手段とを備える燃料電
   池。
2. 【請求項２】 前記ガス移動量制御手段は、前記運転状
   態がフラッディング状態のときには前記運転状態がドラ
   イアップ状態のときよりも前記反応ガスの時間当りの移
   動量が大きくなるよう制御する請求項１記載の燃料電
   池。
3. 【請求項３】 前記ガス移動量制御手段は、前記運転状
   態がフラッディング状態のときには前記運転状態が適正
   状態のときよりも前記反応ガスの時間当りの移動量が大
   きくなるよう制御し、前記運転状態がドライアップ状態
   のときには前記運転状態が適正状態のときよりも前記反
   応ガスの時間当りの移動量が小さくなるよう制御する請
   求項１又は２記載の燃料電池。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電
   池であって、 運転温度を検出する運転温度検出手段を備え、 前記ガス移動量制御手段は、前記運転温度が予め定めら
   れた低温域のときには前記運転温度が予め定められた高
   温域のときよりも前記反応ガスの時間当りの移動量が大
   きくなるよう制御する燃料電池。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電
   池であって、 運転温度を検出する運転温度検出手段を備え、 前記ガス移動量制御手段は、前記運転温度が予め定めら
   れた低温域のときには前記運転温度が予め定められた適
   温域のときよりも前記反応ガスの時間当りの移動量が大
   きくなるよう制御し、前記運転温度が予め定められた高
   温域のときには前記運転温度が予め定められた適温域の
   ときよりも前記反応ガスの時間当りの移動量が小さくな
   るよう制御する燃料電池。
6. 【請求項６】 反応ガスの電気化学反応により発電する
   単セルと、 前記単セル内に設けられ前記反応ガスが通過する単セル
   内ガス通路と、 前記単セル内ガス通路を分割して形成した複数のガス小
   経路と、 前記複数のガス小経路の排出口の開閉を切り替える開閉
   切替手段と、 運転状態に応じて前記開閉切替手段により前記複数のガ
   ス小経路の排出口の開閉を制御する開閉制御手段とを備
   える燃料電池。
7. 【請求項７】 前記開閉制御手段は、前記運転状態がフ
   ラッディング状態のときには前記運転状態がドライアッ
   プ状態のときよりも前記複数のガス小経路のうち開状態
   の排出口の数が多くなるよう制御する請求項６記載の燃
   料電池。
8. 【請求項８】 前記開閉制御手段は、前記運転状態がフ
   ラッディング状態のときには前記運転状態が適正状態の
   ときよりも前記複数のガス小経路のうち開状態の排出口
   の数が多くなるよう制御し、前記運転状態がドライアッ
   プ状態のときには前記運転状態が適正状態のときよりも
   前記複数のガス小経路のうち開状態の排出口の数が少な
   くなるよう制御する請求項６又は７記載の燃料電池。
9. 【請求項９】 前記開閉制御手段は、前記運転状態がフ
   ラッディング状態のときには前記複数のガス小経路の排
   出口がすべて開状態となるよう制御し、前記運転状態が
   ドライアップ状態のときには前記複数のガス小経路の排
   出口の一部が開状態で残りが閉状態となるよう制御する
   請求項６〜８のいずれかに記載の燃料電池。
10. 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれかに記載の燃料
    電池であって、 運転温度を検出する運転温度検出手段を備え、 前記開閉制御手段は、前記運転温度が予め定められた低
    温域のときには前記運転温度が予め定められた高温域の
    ときよりも前記複数のガス小経路のうち開状態の排出口
    の数が多くなるよう制御する燃料電池。
11. 【請求項１１】 請求項６〜９のいずれかに記載の燃料
    電池であって、 運転温度を検出する運転温度検出手段を備え、 前記開閉制御手段は、前記運転温度が予め定められた低
    温域のときには前記運転温度が予め定められた適温域の
    ときよりも前記複数のガス小経路のうち開状態の排出口
    の数が多くなるよう制御し、前記運転温度が予め定めら
    れた高温域のときには前記運転温度が予め定められた適
    温域のときよりも前記複数のガス小経路のうち開状態の
    排出口の数が少なくなるよう制御する燃料電池。
12. 【請求項１２】 請求項６〜９のいずれかに記載の燃料
    電池であって、 運転温度を検出する運転温度検出手段を備え、 前記ガス移動量制御手段は、前記運転温度が予め定めら
    れた低温域のときには前記複数のガス小経路の排出口が
    すべて開状態となるよう制御し、前記運転温度が予め定
    められた高温域のときには前記複数のガス小経路の排出
    口の一部が開状態で残りが閉状態となるよう制御する燃
    料電池。
13. 【請求項１３】 前記複数のガス小経路は、隣接するも
    の同士が互いに気体の流通が可能で液体の流通が困難に
    形成されている請求項６〜１２のいずれかに記載の燃料
    電池。
14. 【請求項１４】 前記単セルは電解質膜を一対のガス拡
    散電極で挟み込んで構成されており、 前記複数のガス小経路のうち隣接するもの同士は前記ガ
    ス拡散電極を介して互いに気体の流通が可能で液体の流
    通が困難に形成されている請求項１３記載の燃料電池。
15. 【請求項１５】 前記ガス拡散電極のうち前記複数のガ
    ス小経路の境界に当たる部分は撥水性が高められている
    請求項１４記載の燃料電池。
16. 【請求項１６】 反応ガスの電気化学反応により発電す
    る単セル内に設けられた単セル内ガス通路に反応ガスを
    通過させるとき、該単セル内ガス通路を通過する反応ガ
    スの時間当りの移動量を運転状態に応じて制御する燃料
    電池の制御方法。
17. 【請求項１７】 反応ガスの電気化学反応により発電す
    る単セル内に設けられた単セル内ガス通路を分割して形
    成した複数のガス小経路に反応ガスを通過させるとき、
    前記複数のガス小経路の排出口の開閉を運転状態に応じ
    て制御する燃料電池の制御方法。