JP2003308856A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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Abstract

(57)【要約】 【課題】薄肉化・低コスト化した燃料電池を提供する。 【解決手段】アノード側ガス拡散層３に供給した燃料ガ
スと、カソード側ガス拡散層５に供給した酸化剤ガスを
用いて電極間で起電力を生じる燃料電池において、ガス
拡散層３、５を狭持する略平板形状に形成した多孔質体
よりなるセパレータ１、７と、ガス拡散層３、５とセパ
レータ１、７に燃料ガスおよび酸化剤ガスを流通するガ
ス流路１２、１３を形成する集電体２、６と、を備え
る。集電体平板１４、１５にスリット部２０を形成し、
セパレータ１、７に固定した後、スリット部２０の端部
に位置する平板在外部を切り落とすことによりガス流路
１２、１３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に関する、特
に燃料電池のセル構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池としては、電解質膜を狭持する
一対の電極のうちアノード極側に水素を含有する燃料ガ
スを、カソード極側に酸素を含有する酸化剤ガスを供給
し、電解質膜表面で生じる電気化学反応を利用して直接
電気エネルギを取り出すものが知られている。
【０００３】
【化式１】 アノード極：Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- …（１） カソード極：２Ｈ+＋２ｅ-＋（１／２）Ｏ2 → Ｈ2Ｏ …（２） 燃料ガスとしては、水素貯蔵装置に貯蔵した水素や水素
を含有する燃料、例えば天然ガス、メタノール、ガソリ
ン等を改質した水素含有ガスが知られている。一方、酸
化剤ガスとしては空気が知られている。
【０００４】ここで、図１に燃料電池の要部の構成を示
す。電解質膜１０４を挟んでガス拡散層１０３、１０５
が設けられ、それらの外側に集電体兼流路構成部１０
２、１０６が積層される。このような単位セルをセパレ
ータ１０１、１０７を介して積層することにより燃料電
池スタックを構成する。通常、集電体兼流路構成部１０
２、１０６とセパレータ１０１、１０７は（例えば図２
に示されるような）一体の板であり、この板をバイポー
ラプレート１０８、１０９と呼ぶ。
【０００５】バイポーラプレート１０８、１０９は、単
位電池相互を電気的に接続する導電部材としての役割と
ともに、正・負電極にそれぞれ供給されるガスを分離す
る隔離板としての役割、電極へガスを供給するための流
路を確保する役割を担っている。そのため、表面は還元
または酸化雰囲気に晒され、且つ高温下という厳しい条
件で使用され、このような過酷な条件下においても変質
劣化することなく、また、イオン伝導性を示すことなく
優れた電子伝導性を維持することが要求される。加え
て、ガス流路１１２、１１３の溝は発電能力を左右する
ガスの流れの均一性を確保する必要があるため、バイポ
ーラプレート１０８、１０９は精巧なものでなければな
らず、したがって精密な加工を必要とする。
【０００６】しかしながら、上記のように隔離、集電、
ガス流路という三つの機能を備えたバイポーラプレート
１０８、１０９に、精度よく細かな流路を構成するため
に例えばＮＣ工作機械を用いて加工すると、多くの時間
と多大な費用が必要であった。
【０００７】そこで、この問題を解決するために、特開
平１１−２８３６３６号公報においては、直線状のスリ
ットを打ち抜いた板と、平板を重ね合わせることによっ
てバイポーラプレート１０８、１０９を形成している。
また、特開平７−４５２９４号公報においては、セパレ
ータ１０１、１０７の役割を持つ平板に集電とガス流路
１１２、１１３の役割を持つ複数の細片を、間隔を空け
て配置している。
【０００８】また図２に示すように、水マネージメント
（燃料電池内部におけるガスの加湿と生成水の回収）を
目的としてバイポーラプレート１０８、１０９に多孔質
体を用いる場合がある。ここでは、電解質膜１０４を狭
持するガス拡散層１０３、１０５の外側に、多孔質板に
より形成した内向面上にガス流路１１２、１１３を備え
たバイポーラプレート１０８、１０９を配置し、さら
に、その外側に純水の流通路となる純水流路１１０、１
１１を形成する。
【０００９】バイポーラプレート１０８、１０９は純水
流路１１０、１１１を流れる純水によって常に湿った状
態、すなわち多孔質体のポーラス部に水が入った状態に
なる。ガス流路１１２、１１３で、乾燥したガスと湿っ
たバイポーラプレート１０８、１０９が接触すると、供
給されたガス温度における飽和蒸気圧とその時点でのガ
スの蒸気圧とに差がある場合にはポーラス部の水が蒸発
してガスを加湿する。また、ガス流路１１２、１１３内
の圧力を、純水流路１１０、１１１内の圧力より高く設
定することにより、式（１）、（２）の反応で生成され
た水は多孔質体内に吸収される。これにより余分な生成
水を常に除去することができ、生成水のフラッディング
によりガス流路１１２、１１３が詰まるのを防止するこ
とができ、安定した運転を継続して行うことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら上
記のように水マネージメントを目的として多孔質板を用
いたバイポーラプレート１０８、１０９には以下のよう
な問題があった。
【００１１】まず、多孔質平板は、多孔質ではない通常
の平板（以下、ソリッドプレート）に比べて機械強度が
弱いため、例えば流路をＮＣ工作機械で加工する場合に
は薄肉化が困難であった。これは燃料電池本体の体積増
加につながり、車に燃料電池を搭載する等の燃料電池が
占有する容積が限られる場合には出力低下につながる。
【００１２】また、ソリッドプレートや金属プレートを
用いたバイポーラプレートの場合は、量産段階では金型
を用いたプレス加工で製造することができる。しかしな
がら、多孔質板を用いた場合には、図３に示すようにプ
レス加工時にポーラス部を潰してしまうため、成形後の
プレートは多孔質としての特徴を失い水マネージメント
ができないという問題があった。
【００１３】このような問題に対して特開平１１−２８
３６３６号公報のように平板に設けたスリット１２０に
より流路を形成した場合には、図４に示すようにガスの
マニホールド１１９内の経路が複雑になってしまい、マ
ニホールド１１９内の圧力損失が増大してしまうという
問題があった。この場合には、燃料電池に供給するガス
圧を高く設定する必要があり、システム全体としての効
率を下げてしまう、または、経路が複雑になることで経
路の同一断面内の流れにバラツキが生じて出力が落ちて
しまう、という不具合が生じる。また、バイポーラプレ
ート１０８、１０９に多孔質板を採用して上記の水マネ
ージメントを行う際には、純水流路１１０、１１１とガ
ス流路１１２、１１３との圧力差を常に一定に精度よく
保つ必要があるが、ガス流路１１２、１１３に至るまで
の経路が複雑であるとその圧力差を維持するのが難しい
という問題があった。
【００１４】さらに、特開平７−４５２９４号公報にお
いては、ガス流路１１２、１１３の経路が複雑になるの
を避けることができるものの、非常に細かい流路を平板
上に精巧に一本一本配置するというのは、機械加工が必
要なくなるものの、逆に製造コストがかかってしまうと
いう問題があった。
【００１５】そこで本発明は、燃料電池に供給されるガ
スの圧力損失を低減し、且つ、低コストの燃料電池を提
供することを目的とする。
【００１６】
【問題点を解決するための手段】第１の発明は、アノー
ド電極に供給した燃料ガスと、カソード極に供給した酸
化剤ガスを用いて電極間で電気化学反応を生じることに
より起電力を生じる燃料電池において、前記電極を狭持
する平板形状の多孔質体よりなるセパレータと、前記電
極と前記セパレータ間に燃料ガスおよび酸化剤ガスを流
通するガス流路を形成する集電体と、を備えた。
【００１７】第２の発明は、第１の発明において、前記
ガス流路に燃料ガスまたは酸化剤ガスを分配するマニホ
ールドを前記セパレータ外部に備え、前記セパレータ面
より大きな面積をもち、前記集電体となる平板の平面内
部に複数のスリットを形成し、前記平板を前記セパレー
タ面に固定してから、前記スリットの端部に位置する前
記平板の在外部を切り落とすことにより前記ガス流路の
入口または出口の少なくとも一方を形成し、前記マニホ
ールドと前記ガス流路を連通させた。
【００１８】第３の発明は、第１の発明において、前記
集電体となる平板の平面内部に複数のスリットを形成
し、前記平板を前記セパレータ面に固定してから、前記
スリットの端部を前記セパレータ面に垂直に貫通させる
ことにより前記ガス流路に燃料ガスまたは酸化剤ガスを
分配するマニホールドを形成した。
【００１９】第４の発明は、第１から３のいずれか一つ
の発明において、前記セパレータの外向面に純水流路を
形成した。
【００２０】第５の発明は、第４の発明において、前記
セパレータ面より大きな面積をもつ平板の平面内部に複
数のスリットを形成し、前記平板を前記セパレータ面に
固定してから、前記スリットの端部に位置する前記平板
の在外部を切り落とすことにより前記純水流路を形成し
た。
【００２１】第６の発明は、第２または３または５の発
明において、前記セパレータと前記平板を導電性の接着
剤により固定する。
【００２２】第７の発明は、第１から６のいずれか一つ
の発明において、前記ガス流路に燃料ガスまたは酸化剤
ガスを分配するマニホールドを備え、前記セパレータお
よび前記集電体の前記マニホールド内面を構成する面
に、ガス不透過の処理を施した。
【００２３】
【作用及び効果】第１の発明によれば、電極を狭持する
平板形状の多孔質体よりなるセパレータと、電極とセパ
レータ間に燃料ガスおよび酸化剤ガスを流通するガス流
路を形成する集電体と、を備えることで、セパレータの
多孔質性を維持しながらセパレータの薄肉化および低コ
スト化を図ることができる。
【００２４】第２の発明によれば、スリットが形成され
た平板をセパレータ面に固定してから、スリットの端部
に位置する平板の在外部を切り落とすことによりガス流
路の入口または出口の少なくとも一方を形成し、マニホ
ールドとガス流路を連通させることで、マニホールド内
での圧力損失を低減することができるので、燃料電池に
燃料ガスまたは酸化剤ガスを送るのに必要な圧力を低減
することができる。また、ガス流路を正確に、且つ、低
コストで形成することができる。
【００２５】第３の発明によれば、スリットが形成され
た平板をセパレータ面に固定してから、スリットの端部
をセパレータ面に垂直に貫通させることによりガス流路
に燃料ガスまたは酸化剤ガスを分配するマニホールドを
形成することで、燃料電池に燃料ガスまたは酸化剤ガス
を送るのに必要な圧力を低減することができる。また、
ガス流路を正確に、且つ、低コストで形成することがで
きる。
【００２６】第４の発明によれば、セパレータの外向面
に純水流路を形成することで、ガス流路内に供給される
ガスを湿潤することができる。
【００２７】第５の発明によれば、セパレータ面より大
きな面積をもつ平板の平面内部に複数のスリットを形成
し、平板をセパレータ面に固定してからスリットの端部
に位置する在外部を切り落とすことにより、正確に、且
つ、低コストで純水流路を形成することができる。
【００２８】第６の発明によれば、セパレータと平板を
導電性の接着剤により固定することで各ガス流路面積を
確保すると共に導電性を維持することができる。
【００２９】第７の発明によれば、セパレータおよび集
電体のマニホールド内面を構成する面に、ガス不透過の
処理を施すことで、燃料ガスに酸化剤ガスが、または、
酸化剤ガスに燃料ガスが混入するのを防ぐことができ
る。
【００３０】
【発明の実施の形態】本実施形態に用いる燃料電池のセ
ル構造を図５に示す。
【００３１】セルの最も外側にはガス流路１２、１３と
後述する純水流路１０、１１を分離する、多孔質体によ
り形成したセパレータ１、７を配置する。これにより、
下流側で過剰になった水は多孔質体内のポーラスに吸い
取られるので、フラッディングを抑制することができ
る。また、ポーラス中の水の濃度勾配と毛細管現象によ
り、多孔質体では、下流部分から乾いた上流部分へ吸収
した水を移動させることができる。このとき、多孔質中
のポーラス径を上流側と下流側で変えることで水の移動
を促進することができる。
【００３２】セパレータ１、７の内側には、セパレータ
１、７面を縦断または横断する複数の略四角柱２ａ、６
ａにより構成した集電体兼流路構成部２、６（以下、集
電体２、６）を配置する。複数の略四角柱２ａ、６ａを
互いに平行に、且つ、等間隔を空けて配置し、この略四
角柱２ａ、６ａの隙間をガス流路１２、１３とする。こ
のとき、アノード側のガス流路１２とカソード側のガス
流路１３が直交するように四角柱２ａ、６ａを配置す
る。この四角柱２ａ、６ａを多孔質体、またはソリッド
プレートにより形成する。
【００３３】集電体２、６の内側にはガス拡散層３、５
を配置し、ガス拡散層３、５により電解質膜４を狭持す
る。ガス拡散層３、５ではガス流路１２、１３から供給
されたガスを発電面に拡散し、電解質膜４を介してイオ
ン交換を行うことにより起電力を生じる。
【００３４】このように形成した電池セルを複数積層す
ることにより、燃料電池を構成する。
【００３５】図６に示したように、多孔質体により形成
したセパレータ１、７によりガス流路１２、１３から分
離された純水流路１０、１１を形成する。ここでは、ガ
ス流路１２、１３と同様に、複数の四角柱部材２ｂ、６
ｂを、セパレータ１、７の外向面を横断または縦断する
ように、且つ、等間隔を空けて配置する。隣り合う単位
セルのセパレータ１、７面と、この四角柱部材２ｂ、６
ｂにより純水流路１０、１１を形成する。
【００３６】このように構成した純水流路１０、１１に
純水を流通させることで、多孔質体により形成されたセ
パレータ１、７に純水が吸収される。そのため、ガス流
路１２、１３から純水流路１０、１１側にガスが漏れる
のを防ぐことができるとともに、ガス流路１２、１３に
供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスの湿度が低い場合
には、セパレータ１、７の表面から純水が蒸発すること
により供給ガスの湿度を制御する。また、式（１）、
（２）の反応により過剰に水が生成される場合には、純
水流路１０、１１内の圧力をガス流路１２、１３内の圧
力より低く設定しておくことで、凝縮した生成水をセパ
レータ１、７内部に吸収する。
【００３７】このように、多孔質体より形成したセパレ
ータ１、７と流路を形成する集電体２、６の部分を別々
の部品とすることにより、従来、精巧なＮＣ工作機械に
よる加工が必要であったバイポーラプレートを、コスト
のかかる機械加工を施すことなく製作することができる
ので、低コスト化が図れる。特に、機械強度の弱い多孔
質体を用いたセパレータ１、７の形状を簡単なもの、こ
こでは平板としているので、比較的容易に加工でき、薄
肉化が可能となる。
【００３８】また、セパレータ１、７の外向面に純水流
路１０、１１を形成しているので、多孔質体より形成し
たセパレータ１、７は常に湿った状態であり、ガス不透
過な状態を保つことができる。同時に、ガスがドライな
時には純水流路１０、１１から多孔質体のポーラス内に
染み込んでいる純水がガス側に蒸発し、ガスを加湿する
ことができる。また、燃料電池反応式（１）、（２）で
生成される水が過剰になったときには、多孔質体がその
水を吸収するという高度な水マネージメントが実現でき
る。このように、バイポーラプレートを多孔質平板のセ
パレータ１、７と、それより機械強度の大きな集電体
２、６により形成することで、セパレータ１、７の多孔
質体としての特質を失うことなく、高度な水マネージメ
ントを行うことができる。
【００３９】次に、このようなセル構造をもった燃料電
池のガス流路１２、１３を構成するセパレータ１、７お
よび集電体２、６の製造方法について説明する。ここで
は、ガス流路１２、１３について説明するが、純水流路
１０、１１に関しても同様に形成することができる。
【００４０】まず、ガス流路１２、１３にガスを分配す
るための外部マニホールド１９に適応するガス流路１
２、１３を形成する工程を説明する。図７に示すよう
に、集電体２、６に用いる部材により形成した集電体平
板１４、１５に等間隔を空けてガス流路１２、１３とな
るスリット部２０を打ち抜く。ここでは、セパレータ
１、７面に対して集電体平板１４、１５を一方向に大き
く形成し、集電体平板１４，１５面の中央には、大きく
した方向に延びるスリット部２０を形成する。図７
（ａ）には縦方向に、図７（ｂ）では横方向に延びる流
路を形成している。例えば図７（ａ）に示した流路をア
ノード側のガス流路１２とした場合には、図７（ｂ）に
示した流路はカソード側のガス流路１３となる。
【００４１】このように構成すると、スリット部２０を
打ち抜いた後にもガス流路１２、１３の端部は閉口して
おり、集電体２、６を構成する四角柱２ａ、６ａは互い
に連なっている。一体の集電体２、６をセパレータ１、
７に固定してから流路１２、１３の両端部に位置する在
外部を切り落とすことにより、それぞれのガス流路１
２、１３の両端を開口する。セパレータ１、７に固定さ
れる以前は在外部により四角柱２ａ、６ａを固定し、セ
パレータ１、７面に固定した後に在外部を切り落とすこ
とで、容易に、且つ、正確にガス流路１２、１３を形成
することができる。
【００４２】また、セパレータ１、７面を往復するガス
流路１２、１３を形成する場合を、図７（ｃ）に示す。
このときは、ガス流路１２、１３は略Ｕ字形状となるの
で、集電体２、６を形成する四角柱２ａ、６ａも略Ｕ字
形状となる。
【００４３】集電体平板１４、１５に略Ｕ字形状のスリ
ット部２０を形成する。このとき、集電体平板１４、１
５をセパレータ１、７面より大きく形成し、スリット部
２０は端部を除いて平板面内に形成する。これにより隣
り合う略Ｕ字形状の四角柱２ａ、６ａの位置を固定する
ことができる。
【００４４】セパレータ１、７面に集電体２、６を固定
した後にはガス流路１２、１３の入口部および出口部を
開口するために集電体平板１４、１５の在外部を切り落
とす。このとき、入口部、出口部は同じ端部に形成する
ことができるので、一端を切り落とすだけでガス流路１
２、１３を容易に形成することができる。
【００４５】次に、ガス流路１２、１３にガスを分配す
るマニホールドとして図８に示すような内部マニホール
ド１６を適用する場合のガス流路を形成する工程を説明
する。
【００４６】ここでは、ガス流路１２、１３を階段状に
形成し、例えば図８（ａ）に示すように入口部をセパレ
ータ１または７面の上端左部に形成し、出口部を下端右
部に形成する。このとき、入口部、出口部はそれぞれセ
パレータ１、または７面の上端左部および下端右部に形
成した、積層方向に延びる内部マニホールドとなる打ち
抜き部１６に接続する。この打ち抜き部１６は、集電体
平板１４、１５をセパレータ１または７に固定した後に
打ち抜く。
【００４７】ガス流路１２、１３は複数の流路を平行に
形成したものであり、それぞれの流路を分割している。
しかし、ガス流路１２、１３と同形の階段状の四角柱２
ａ、６ａは、集電体平板１４、１５とセパレータ１、７
を固定する段階では打ち抜き部分１６によりセパレータ
１、７面に対して位置決めされている。よって、集電体
平板１４、１５をセパレータ１、７に固定してから打ち
抜き部１６を取り除くことで、ガス流路１２、１３を容
易に、且つ、正確に形成することができる。
【００４８】また、図８（ｂ）には、ガス流路１２、１
３が一往復半するタイプのものである。これも、入口
部、出口部が接続しているうち抜き部１６を、集電体
２、６をセパレータ１、７に固定した後に取り除くこと
でガス流路１２、１３を確保することができる。
【００４９】ここで、セパレータ１、７には多孔質平板
を用いているが、集電体２、６にはソリッドプレートま
たは、多孔質平板のどちらを用いてもよい。ただし、多
孔質平板を用いる場合には、ガス流路１２、１３を形成
する際にポーラス部を維持するだけの強度を持ったもの
とする。
【００５０】次に、このように形成した際に、例えば外
部マニホールド１９を用いた場合に外部マニホールド１
９からガスが漏れるのを防ぐための工程を説明する。
【００５１】図９に示すように、セパレータ１、７に、
またはセパレータ１、７および集電体２、６に多孔質体
を用いた場合には、ガス流路１２（１３）を流れるガス
がガス流路１３（１２）に漏れる可能性がある。例えば
図９においては、アノードガスを分配するアノード側マ
ニホールド１９が、カソード側のガス流路１３を形成す
るカソード側のセパレータ７により構成される部分か
ら、アノードガスがセパレータ７のポーラスを介してガ
ス流路１３に漏れる可能性がある。また、カソードガス
についても同様にアノード側のガス流路１２に漏れる可
能性がある。
【００５２】そこで本実施形態では、図１０に示すよう
に、セパレータ１、７がマニホールド１９に面する部分
をガス不透過となるようにする。例えば、図１０（ａ）
においては、セパレータ１、７のガス流路１２、１３に
平行な端部および集電体２、６のマニホールド１９に面
する部分に樹脂を含浸する。これにより、ポーラス部が
樹脂により塞がるので、マニホールド１９からガスが漏
れるのを確実に防ぐことができる。また、図１０（ｂ）
においては、セパレータ１、７の端部をソリッドな部材
で構成することで、マニホールド１９からのガスが漏れ
るのを確実に防ぐことができる。
【００５３】このようにガス流路１２、１３となる部分
を打ち抜き、ガス漏れを防ぐ工程を施した集電体平板１
４、１５を図１１に示すようにセパレータ１、７面に固
定する。多孔質体より形成されたセパレータ１、７と集
電体平板１４、１５を張り合わせる際には、例えば銀を
練りこんだ接着剤のような、導電性の接着剤を使用す
る。このように接着剤により固定することで、ガス流路
１２、１３のそれぞれの流路断面積を確保することがで
きる。また、導電性の接着剤を使用することにより、図
１１（ａ）に示すようにセパレータ１、７と集電体２、
６の対向する面全体に接着剤を塗布しても集電体２、６
の機能が低下するのを防ぐことができる。また、図１１
（ｂ）に示すように、集電体２、６が多孔質体で形成さ
れている場合には、一部にだけ接着剤を塗布すること
で、集電体２、６の多孔質体としての特性、例えば凝縮
した水の吸収や、ガスの湿度制御等を維持することがで
きる。または、図１１（ｃ）に示すように集電体２、６
に多孔質体を用いる場合には、接着剤も多孔質体のもの
を用いることで、多孔質体の特性を保持することができ
る。
【００５４】セパレータ１、７と集電体平板１４、１５
を接着し、ガス流路１２、１３の形状を一時的に固持し
てから、集電体２、６を固持している端部を切り落とす
ことによりガス流路１２、１３を形成する。このように
構成したときの燃料電池内の燃料ガスおよび酸化剤ガス
の流れを図１２を用いて説明する。
【００５５】ガス供給側の外部マニホールド１９内での
ガスの流れ方向に沿って並ぶガス流路１２、１３の入口
部からガス流路１２、１３へ燃料ガスまたは酸化剤ドガ
スが分配される。ガス流路１２、１３に沿って流れて、
出口部からガス排出側の外部マニホールド１９に排出さ
れる。このとき、従来のように（図４）複雑な流路を必
要としないので、内部圧力損失が小さなものとなり、燃
料電池へガスを供給するための圧力を小さくすることが
できる。
【００５６】このように、セパレータ１、７と集電体
２、６を別々の部品とすることにより、流路加工に精巧
な加工を施すことなくガス流路１２、１３を形成するこ
とができるので、ＮＣ工作機械を用いる必要がなく、低
コスト化を図ることができる。また、セパレータ１、７
を比較的加工工数の少ない平板により形成することがで
きるので、機械強度の小さな多孔質体を用いても薄肉化
が可能となる。
【００５７】また、ガス流路１２、１３および純水流路
１０、１１を、ソリッド平板または多孔質平板の平面内
部にスリットを開けることにより四角柱２ａ、２ｂ、６
ａ、６ｂを形成し、セパレータ１、７と重ね合わせてか
ら四角柱２ａ、２ｂ、６ａ、６ｂの端部を固持している
部分を切り落とすことにより形成する。これにより集電
体２、６を構成する四角柱２ａ、６ａを一本一本並べる
ことなく正確に構成することができるので、生産コスト
を大幅に低減することができる。また、ガス流路１２、
１３およびマニホールド１９を流通する際の内部圧損が
小さい流路を形成することができるので、ガスを燃料電
池に供給するための圧力を低減することができる。
【００５８】さらに、セパレータ１、７の外側に純水流
路１０、１１を形成することで、ガスがセパレータを介
して漏れるのを防ぐことができる。また、ガス流路１
２、１３を通るガスの湿度を保つとともに、燃料電池反
応で生成された水が過剰になった場合には、その水を吸
収するという高度な水マネージメントを行うことができ
る。
【００５９】このとき、多孔質体を用いたセパレータ
１、７および集電体２、６のマニホールド１９内部に接
続している部分を、ガス不透過となる処理を施すことで
ガス流路１２に酸化剤ガスが、ガス流路１３内に水素ガ
スが混入するのを防ぐことができる。
【００６０】なお、本発明は上記の実施形態の限定され
るわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の
範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池セルの構成図である。
【図２】多孔質体のバイポーラプレートを用いた燃料電
池の構成図である。
【図３】多孔質体のバイポーラプレートの従来の形成方
法を示す図である。
【図４】バイポーラプレートの薄肉化、低コストを図っ
た従来の燃料電池の構成図である。
【図５】本実施形態の燃料電池セルの構成図である。
【図６】本実施形態の純水流路の構成図である。
【図７】本実施形態に用いる外部マニホールドを用いる
集電体平板の形状図である。
【図８】本実施形態に用いる内部マニホールドを用いる
集電体平板の形状図である。
【図９】多孔質体セパレータを用いた燃料電池の構造を
説明する図である。
【図１０】一部ガス不透過とした場合のバイポーラプレ
ートの構成図である。
【図１１】セパレータに集電体を固着させる際の説明図
である。
【図１２】本実施形態におけるガス流路の説明図であ
る。
【符号の説明】
１、７ セパレータ ２、６ 集電体 ３、５ ガス拡散層（電極） ４ 電解質膜 １０、１１ 純水流路 １２、１３ ガス流路 １４、１５ 集電体平板（平板） １６ 打ち抜き部 １９ マニホールド ２０ スリット部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アノード極に供給した燃料ガスと、カソー
    ド極に供給した酸化剤ガスを用いて電極間で電気化学反
    応を生じることにより起電力を生じる燃料電池におい
    て、 前記電極を狭持する平板形状の多孔質体よりなるセパレ
    ータと、 前記電極と前記セパレータ間に燃料ガスおよび酸化剤ガ
    スを流通するガス流路を形成する集電体と、を備えたこ
    とを特徴とする燃料電池。
  2. 【請求項２】前記ガス流路に燃料ガスまたは酸化剤ガス
    を分配するマニホールドを前記セパレータ外部に備え、 前記セパレータ面より大きな面積をもち、前記集電体と
    なる平板の平面内部に複数のスリットを形成し、 前記平板を前記セパレータ面に固定してから、前記スリ
    ットの端部に位置する前記平板の在外部を切り落とすこ
    とにより前記ガス流路の入口または出口の少なくとも一
    方を形成し、前記マニホールドと前記ガス流路を連通さ
    せた請求項１に記載の燃料電池。
  3. 【請求項３】前記集電体となる平板の平面内部に複数の
    スリットを形成し、 前記平板を前記セパレータ面に固定してから、前記スリ
    ットの端部を前記セパレータ面に垂直に貫通させること
    により前記ガス流路に燃料ガスまたは酸化剤ガスを分配
    するマニホールドを形成した請求項１に記載の燃料電
    池。
  4. 【請求項４】前記セパレータの外向面に純水流路を形成
    した請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料電池。
  5. 【請求項５】前記セパレータ面より大きな面積をもつ平
    板の平面内部に複数のスリットを形成し、 前記平板を前記セパレータ面に固定してから、前記スリ
    ットの端部に位置する前記平板の在外部を切り落とすこ
    とにより前記純水流路を形成した請求項４に記載の燃料
    電池。
  6. 【請求項６】前記セパレータと前記平板を導電性の接着
    剤により固定する請求項２または３または５に記載の燃
    料電池。
  7. 【請求項７】前記ガス流路に燃料ガスまたは酸化剤ガス
    を分配するマニホールドを備え、 前記セパレータおよび前記集電体の前記マニホールド内
    面を構成する面に、ガス不透過の処理を施した請求項１
    から６のいずれか一つに記載の燃料電池。
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