JP2007042466A

JP2007042466A - 燃料電池

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Publication number: JP2007042466A
Application number: JP2005226135A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takahashi; 学高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】生成水の排出が従来に比べて円滑に行われる燃料電池の提供。
【解決手段】（１）拡散層１３、１６の透水性が方向によって変化しており、ガス流路方向と直交する方向ｙの透水性が、ガス流路方向ｘの透水性より高い燃料電池。
（２）拡散層１３、１６は布状部材であり、縦糸と横糸のピッチを互いに異ならせること、縦糸と横糸の太さ、密度をを互いに異ならせること、の少なくとも１つを採ることにより透水性の方向による変化を実現している。
（３）繊維の配列を方向によって変えることにより、透水性の方向による変化を実現している。
（４）複数の孔があけられており、該複数の孔の拡散層面内方向の断面積を方向によって変えることにより、透水性の方向による変化を実現している。
（５）拡散層の厚み方向ｚの透水性は、ガス流路方向と直交する方向ｙの透水性、および、ガス流路方向ｘの透水性より高い。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池に関する。

特開２００４−１８５９３６号公報は、セパレータと拡散層を有する燃料電池において、拡散層の、セパレータのガス流路のガスの流れ方向のガス拡散性を、拡散層の、セパレータのガス流路のガスの流れ方向と直交する方向のガス拡散性より大きくした燃料電池を開示している。ガスの拡散層の方向による変化に伴い、拡散層の透水性も変化し、拡散層の、セパレータのガス流路のガスの流れ方向の透水性は、拡散層の、セパレータのガス流路のガスの流れ方向と直交する方向の透水性より大きくなる。
特開２００４−１８５９３６号公報

拡散層のうちセパレータのリブで押圧された部位に生成水が生じると、リブと直交する方向への流れがよくないのでガス流路に排出されにくく、拡散層のうちセパレータのリブで押圧された部位に溜まり、溜まった生成水によって電極近傍のガスの流通が阻害され、その部位での発電性能が低下するという課題が生じる。この現象は、酸化ガス側で、かつ、ガス流れ下流部で顕著となる。

本発明の目的は、生成水の排出、とくに拡散層のうちセパレータのリブで押圧された部位からガス流路への生成水の排出が従来に比べて円滑に行われる燃料電池を提供することにある。

上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明は、つぎのとおりである。
（１）セパレータと該セパレータに接触する拡散層を有する燃料電池であって、前記拡散層の透水性が方向によって変化しており、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向の透水性が、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向の透水性より高い燃料電池。
（２）前記拡散層は、導電性繊維が織られた布状部材であり、縦糸と横糸のピッチを互いに異ならせること、縦糸と横糸の太さ、密度を含む種類を互いに異ならせること、の少なくとも１つを採ることにより前記拡散層の透水性の方向による変化を実現している（１）記載の燃料電池。
（３）前記拡散層は、導電性材料のペーパであり、該ペーパに含浸される撥水性ペーストの含浸量を方向によって変えることにより、前記拡散層の透水性の方向による変化を実現している（１）記載の燃料電池。
（４）前記拡散層は、導電性繊維の不織布状部材であり、繊維の配列を方向によって変えることにより、前記拡散層の透水性の方向による変化を実現している（１）記載の燃料電池。
（５）前記拡散層は、導電性繊維の不織布状部材であり、複数の孔があけられており、該複数の孔の拡散層面内方向の断面積を方向によって変えることにより、前記拡散層の透水性の方向による変化を実現している（１）記載の燃料電池。
（６）前記拡散層の厚み方向の透水性は、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向の透水性、および、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向の透水性より高い、（１）〜（５）の何れか一項記載の燃料電池。（７）セパレータと該セパレータに接触する拡散層を有する燃料電池であって、前記拡散層の厚み方向の透水性は、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向の透水性、および、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向の透水性より高い燃料電池。

上記（１）の燃料電池によれば、拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向の透水性が、拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向の透水性より高いので、拡散層のうち、セパレータのリブによって押圧された部位における生成水は、拡散層内をガス流路方向と直交する方向に流れてガス流路へ円滑に排出され、ガス流路に排出された生成水は、ガス流にのって、またはガス流により吹き飛ばされて、ガス流路の下流部へと流れ、ガス流路からガスマニホールドへと排出される。
上記（２）の燃料電池によれば、拡散層が、導電性繊維が織られた布状部材であり、縦糸と横糸のピッチを互いに異ならせること、縦糸と横糸の太さ、密度を含む種類を互いに異ならせること、の少なくとも１つを採ることにより、容易に、拡散層の透水性に方向による変化をもたせることができる。
上記（３）の燃料電池によれば、拡散層は、導電性材料のペーパであり、該ペーパに含浸される撥水性ペーストの含浸量を方向によって変えることにより、容易に、拡散層の透水性に方向による変化をもたせることができる。
上記（４）の燃料電池によれば、拡散層が、導電性繊維の不織布状部材であり、繊維の配列を方向によって変えることにより、容易に、拡散層の透水性に方向による変化をもたせることができる。
上記（５）の燃料電池によれば、拡散層が、導電性繊維の不織布状部材であり、複数の孔があけられており、該複数の孔の拡散層面内方向の断面積を方向によって変えることにより、容易に、拡散層の透水性に方向による変化をもたせることができる。
上記（６）または（７）の燃料電池によれば、拡散層の厚み方向の透水性が、拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向の透水性、および、拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向の透水性より高いので、電極部位で生成した生成水は、拡散層内を拡散層厚み方向にセパレータ側に流れ、かつ、拡散層内をガス流路方向と直交する方向に流れて、ガス流路へ円滑に排出され、ガス流路に排出された生成水は、ガス流にのって、またはガス流により吹き飛ばされて、ガス流路の下流部へと流れ、ガス流路からガスマニホールドへと排出される。

以下に、本発明の燃料電池を、図１〜図１３を参照して説明する。
図２〜図５は本発明の実施例１を示しており、図６は本発明の実施例２を示しており、図７、図８は本発明の実施例３を示しており、図９、図１０は本発明の実施例４を示している。図７は本発明の実施例５にも適用される。図１、図１１〜図１３は本発明の何れの実施例にも適用可能である。本発明の実施例１〜実施例５に共通な構成部分には、本発明の実施例１〜実施例５にわたって同じ符号を付してある。
まず、本発明の全実施例に共通な構成部分とその作用、効果を図１、図１１〜図１３を参照して説明する。

本発明の燃料電池（セル）１０は、たとえば固体高分子電解質型燃料電池である。燃料電池１０は、たとえば家庭用などの定置型の燃料電池、または燃料電池自動車に搭載される移動型の燃料電池である。
固体高分子電解質型燃料電池１０は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ１８との積層体からなる。
膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれガス拡散用の拡散層１３、１６が設けられる。
膜−電極アッセンブリとセパレータ１８を重ねてセルモジュール１９（１セルモジュールの場合は、セル１０はセルモジュール１９と同じになる）を構成し、セルモジュール１９を積層してセル積層体とし、セル積層体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、両端のエンドプレート２２を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２４）にボルト・ナット２５にて固定し、燃料電池スタック２３を構成する。一端のエンドプレートに設けた調整ネジにてその内側に設けたバネを介してセル積層体にセル積層方向の締結荷重をかける。

セパレータ１８は、カーボンセパレータ、メタルセパレータ、導電性樹脂セパレータ、メタルセパレータと樹脂フレームとの組合せ、等の何れかからなる。
セパレータ１８には、発電領域において、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。セパレータ１８には、非発電領域において、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷媒マニホールド２９が形成されている。燃料ガスマニホールド３０は燃料ガス流路２７と連通しており、酸化ガスマニホールド３１は酸化ガス流路２８と連通しており、冷媒マニホールド２９は冷媒流路２６と連通している。
燃料ガス、酸化ガス、冷媒は、セル内において互いにシールされている。各セルモジュール１９のＭＥＡを挟む２つのセパレータ１８間は、第１のシール部材（たとえば、接着剤）３３によってシールされており、隣接するセルモジュール１９同士の間は、第２のシール部材（たとえば、ガスケット）３２によってシールされている。ただし、第１のシール部材３３がガスケットで形成されてもよいし、第２のシール部材３２が接着剤で形成されてもよい。

各セル１０の、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換する電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード１７側に移動し、カソード１７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、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水が生成され、次式にしたがって発電が行われる。
アノード側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ

燃料電池１０は、ＭＥＡを挟んで対向する一対のセパレータ１８を有する。セパレータ１８のＭＥＡ対向面には反応ガス流路２７、２８が形成されている。ＭＥＡを挟んで対向する一対のセパレータ１８のうち一方のセパレータ１８には燃料ガス流路２７が形成され、他方のセパレータ１８には酸化ガス流路２８が形成される。反応ガス流路２７、２８は、凸状部５０間に形成される。凸状部５０はリブ（連続状凸状部）またはドット状凸状部（非連続状の点状の凸状部）から構成されている。

拡散層１３、１６はセパレータ１８に接触し、スタック締結荷重がかかった時に、セパレータ１８の凸状部５０によって押圧される。拡散層１３、１６のうちセパレータ１８の凸状部５０によって押圧される部分は、ガスの拡散が悪く、生成水がガスによって吹き飛ばされにくい部位であるから、生成水が溜まりやすい。とくに、生成水が生じるカソード側における拡散層１６のリブ下は生成水が溜まりやすい。アノード側はカソード側の生成水が膜１１を透過して移行してくるので、アノード側における拡散層１３のリブ下にも生成水が滞留しやすい。拡散層１３、１６内に生成水が溜まると、その部位では反応ガスの電極への供給、接触が悪くなり、発電が阻害され、電池性能が低下する。電池性能を上げるには、生成水が円滑にガス流路２７、２８に排出され、ガス流路２７、２８内を下流に流れてセル外に排出されなければならない。

拡散層１３、１６内の生成水が円滑にガス流路２７、２８に排出されるようにするために、本発明では、拡散層１３、１６のうち少なくとも一方の拡散層（たとえば、拡散層１６）の透水性が方向によって変化している。

そして、拡散層１３、１６（たとえば、拡散層１６）の、セパレータの面内方向でガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）方向と直交する方向ｙ（ガス流路の並びの方向）の透水性が、拡散層１３、１６（たとえば、拡散層１６）の、セパレータの面内方向でガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）方向ｘの透水性より高い。

拡散層１３、１６の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向ｙの透水性を、拡散層１３、１６の、セパレータの面内方向でガス流路方向ｘの透水性より高くすることによって、拡散層１３、１６のうち、セパレータ１８の凸状部５０（リブ）により押圧された部位における生成水は、拡散層１３、１６内をガス流路方向と直交する方向ｙ（ガス流路に排出される方向）に流れてガス流路２７、２８へ円滑に排出され、ガス流路２７、２８に排出された生成水は、ガス流にのって、またはガス流により吹き飛ばされて、ガス流路２７、２８の下流部へと流れ、ガス流路２７、２８からガスマニホールド３０、３１へと排出される。

また、望ましくは、拡散層１３、１６のうち少なくとも一方の拡散層（たとえば、拡散層１６）の厚み方向ｚの透水性は、拡散層１３、１６（たとえば、拡散層１６）の、セパレータの面内方向でガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）方向と直交する方向ｙの透水性、および、拡散層１３、１６（たとえば、拡散層１６）の、セパレータの面内方向でガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）方向ｘの透水性より高い。

拡散層１３、１６のうち少なくとも一方の拡散層（たとえば、拡散層１６）の厚み方向ｚの透水性を、拡散層１３、１６（たとえば、拡散層１６）の、セパレータの面内方向でガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）方向と直交する方向ｙの透水性、および、拡散層１３、１６（たとえば、拡散層１６）の、セパレータの面内方向でガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）方向ｘの透水性より高くすることにより、電極部位で生成した生成水は、拡散層１３、１６（たとえば、拡散層１６）内を拡散層厚み方向にセパレータ１８に接近する側に流れ、かつ、拡散層１３、１６（たとえば、拡散層１６）内をガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）方向と直交する方向ｙに流れて、ガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）へ円滑に排出され、ガス流路２７、２８（たとえば、ガス流路２８）に排出された生成水は、ガス流にのって、またはガス流により吹き飛ばされて、ガス流路の下流部へと流れ、ガス流路からガスマニホールド３０、３１（たとえば、ガスマニホールド３１）へと排出される。
ガスはリブに沿って流れ、ガス流路方向はリブとほぼ平行な方向である。
本発明はいわゆるストレート流路型の燃料電池の他、サーペンタイン流路などの、流路の一部に直線状または曲線状のガスが流れる部位を含む構成であれば如何なる燃料電池にも適用可能である。いずれの燃料電池においても、ガス拡散層のうちガス流（リブ）に沿った方向の透水性よりもガス流のほぼ垂直方向の透水性を高くすることにより排水性が向上する。

拡散層１３、１６の透水性に方向性をもたせるには、以下の実施例１〜４の何れかによることができる。
〔実施例１〕−−−図１〜図５
拡散層１３、１６は、導電性繊維（たとえば、カーボン繊維）が織られた布状部材であり、縦糸５１と横糸５２のピッチを互いに異ならせること、縦糸５１と横糸５２の太さ、密度を含む種類を互いに異ならせること、の少なくとも１つを採ることにより、拡散層１３、１６の、透水性の方向による変化を実現している。
ガス流路２７、２８と平行な方向ｘに延びる縦糸５１のピッチＰｘは、ガス流路２７、２８と平行な方向ｘと直交する方向ｙに延びる横糸５２のピッチＰｙより大きい。セパレータ１８のリブ５０はガス流路２７、２８と平行な方向ｘに延びている。図４で左右方向（ｙ方向）に対して直交する繊維５１の数が、図５で左右方向（ｘ方向）に対して直交する繊維５２の数より少ないため、図４における方が左右方向（ｙ方向）に生成水が流れやすく、その結果、図２、図３においてｘ方向よりもｙ方向に生成水が流れやすい。すなわち、拡散層内の溜まっている生成水は、ガス流れ方向ｘに流れるよりも、それと直交する方向（ｙ方向）に流れやすく、ガス流路２７、２８に排出されやすい。生成水がガス流路２７、２８に排出されると、ガス流にのってガス流路２７、２８内を下流へと送られ、マニホールドを通ってセル外部に排出される。

上記では繊維のピッチを縦、横で互いに異ならせたが、それに代えて、あるいはそれと共に、縦糸と横糸の太さ、密度を含む種類を互いに異ならせてもよい。その場合も、ガス流路２７、２８と平行な方向ｘよりそれと直交方向ｙに生成水が流れやすいようにする。たとえば、ガス流路２７、２８と平行な方向ｘに延びる糸の太さおよび／または密度を、それと直交方向ｙの糸の太さおよび／または密度より小さくする。
縦糸と横糸の太さ、密度を含む種類をｘ方向とｙ方向で互いに異ならせた場合も、繊維のピッチを縦、横で互いに異ならせた場合と同じ作用・効果が得られる。

〔実施例２〕−−−図６
拡散層１３、１６は、導電性材料（たとえば、カーボン繊維）のペーパ（不織布を含む）であり、該ペーパに含浸される撥水性ペースト５３の含浸量を方向によって変えることにより、拡散層１３、１６の透水性の方向による変化を実現している。
図６において、ガス流路２７、２８と平行な方向と直交する方向ｙに延びる撥水性ペースト５３の塗布条５５の含浸量を、ガス流路２７、２８と平行な方向ｘに延びる撥水性ペースト５３の塗布条５４の含浸量より多くして、ガス流路２７、２８と平行な方向と直交する方向ｙに拡散層内生成水が移動しやすいようにする。含浸量の多い少ないは、塗布回数でコントロールすることができ、含浸量を多くするには撥水性ペースト５３の塗布回数を多くすればよい。
その結果、拡散層内の溜まっている生成水は、ガス流れ方向ｘに流れるよりも、それと直交する方向（ｙ方向）に流れやすく、ガス流路２７、２８に排出されやすい。生成水がガス流路２７、２８に排出されると、ガス流にのってガス流路２７、２８内を下流へと送られ、マニホールドを通ってセル外部に排出される。

〔実施例３〕−−−図７、図８
拡散層１３、１６は、導電性繊維（たとえば、カーボン繊維）の不織布状部材であり、繊維の配列を方向によって変えることにより、拡散層１３、１６の透水性の方向による変化を実現している。
その場合、図８に示すように、ガス流れ方向ｘよりガス流れ方向に直交する方向ｙに生成水が流れやすいように、ｘ方向よりもｙ方向に繊維の配列を密にした部分５６を複数条または拡散層全域に作製してある。その結果、拡散層内の溜まっている生成水は、ガス流れ方向ｘに流れるよりも、それと直交する方向（ｙ方向）に流れやすく、ガス流路２７、２８に排出されやすい。生成水がガス流路２７、２８に排出されると、ガス流にのってガス流路２７、２８内を下流へと送られ、マニホールドを通ってセル外部に排出される。
また、図７に示すように、拡散層の面内方向に延びる繊維の配列よりも拡散層の厚さ方向に延びる繊維の配列を密にした部分５７を複数条または拡散層全域に作製してある。
その結果、拡散層内のうち触媒層（電極１４、１７）近傍に生成される生成水は、ガス流れ方向ｘに流れるよりも、それと直交する拡散層厚み方向（ｚ方向）に流れやすく、セパレータ側に（触媒層から離れる方向に）流れ、ガス流路２７、２８に排出されやすい。生成水がガス流路２７、２８に排出されると、ガス流にのってガス流路２７、２８内を下流へと送られ、マニホールドを通ってセル外部に排出される。
また、電極１４、１７から部分５７を介してセパレータ１８に電流が流れやすく、電池の内部抵抗を低減することができる。

〔実施例４〕−−−図９、図１０
拡散層１３、１６は、導電性繊維の不織布状部材（ペーパを含む）であり、複数の孔５８があけられており、該複数の孔５８の拡散層面内方向の断面積を方向によって変えることにより、拡散層１３、１６の透水性の方向による変化を実現している。
この場合、ガス流れ方向ｘよりガス流れ方向に直交する方向ｙに生成水またはその水蒸気が流れやすいように、ｘ方向の孔断面積（ｙ方向辺長さｂによって決まる）よりもｙ方向の孔断面積（ｘ方向辺長さａによって決まる）が大となるようにしてある。その結果、拡散層内の溜まっている生成水またはその水蒸気は、ガス流れ方向ｘに流れるよりも、それと直交する方向（ｙ方向）に流れやすく、ガス流路２７、２８に排出されやすい。生成水がガス流路２７、２８に排出されると、ガス流にのってガス流路２７、２８内を下流へと送られ、マニホールドを通ってセル外部に排出される。孔はそこに水が溜まると考えられて従来は拡散層には作製されなかったが、実施例４では方向性のある孔を設けて、水または水蒸気の流れに方向性をもたせた。

〔実施例５〕−−−図７
拡散層１３、１６の厚み方向ｚの透水性は、拡散層１３、１６の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向ｙの透水性、および、拡散層１３、１６の、セパレータの面内方向でガス流路方向ｘの透水性より高い。
この場合、望ましくは、図７に示すように、拡散層の面内方向よりも拡散層の厚さ方向に繊維の配列を密にした部分５７を複数条または拡散層全域に作製してある。こうすることによって、生成水または水蒸気は、ｘ方向および／またはｙ方向に流れるよりもｚ方向に流れやすくなる。
実施例５の構造は実施例１〜実施例４の構造と共に採用されてもよいし、実施例１〜実施例４の構造とは独立に実施例５の構造のみが採用されてもよい。
本発明の実施例５の燃料電池によれば、拡散層１３、１６の厚み方向ｚの透水性が、拡散層１３、１６の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向ｙの透水性、および、拡散層１３、１６の、セパレータの面内方向でガス流路方向ｘの透水性より高いので、電極１４、１７部位で生成したまたは存在する生成水は、拡散層１３、１６内を拡散層厚み方向ｚにセパレータ１８側に流れ、かつ、拡散層１３、１６内をガス流路方向と直交する方向ｙに流れて、ガス流路２７、２８へ円滑に排出され、ガス流路２７、２８に排出された生成水は、ガス流にのって、またはガス流により吹き飛ばされて、ガス流路２７、２８の下流部へと流れ、ガス流路２７、２８からガスマニホールド３０３１へと排出される。

本発明の実施例１の燃料電池の、拡散層とセパレータの斜視図である。本発明の実施例１の燃料電池の、拡散層のクロスの縦糸と横糸の拡大平面図である。本発明の実施例１の燃料電池の、拡散層の一部の平面図である。本発明の実施例１の燃料電池の、図２のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例１の燃料電池の、図２のＢ−Ｂ断面図である。本発明の実施例２の燃料電池の、拡散層の一部の平面図である。本発明の実施例３および実施例５の燃料電池の、拡散層の一部の断面図である。本発明の実施例３の燃料電池の、拡散層の一部の平面図である。本発明の実施例４の燃料電池の、拡散層の一部の平面図である。本発明の実施例４の燃料電池の、拡散層の１つの孔の拡大斜視図である。本発明の燃料電池の、スタックの側面図である。図１１の燃料電池の一部の断面図である。図１１の燃料電池の正面図である。

符号の説明

１０（固体高分子電解質型）燃料電池
１１電解質膜
１３、１６拡散層
１４アノード
１７カソード
１８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燃料電池スタック
２４締結部材（テンションプレート）
２５ボルト・ナット
２６冷媒流路（流体流路）
２７燃料ガス流路（流体流路）
２８酸化ガス流路（流体流路）
２９冷媒マニホールド（流体マニホールド）
３０燃料ガスマニホールド（流体マニホールド）
３１酸化ガスマニホールド（流体マニホールド）
３２ガスケット
３３接着剤
５０凸状部
５１縦糸
５２横糸
５３撥水性ペースト
５４、５５塗布条
５６繊維の配列を密にした部分
５７拡散層の厚さ方向に延びる繊維の配列を密にした部分
５８孔

Claims

セパレータと該セパレータに接触する拡散層を有する燃料電池であって、前記拡散層の透水性が方向によって変化しており、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向の透水性が、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向の透水性より高い燃料電池。
前記拡散層は、導電性繊維が織られた布状部材であり、縦糸と横糸のピッチを互いに異ならせること、縦糸と横糸の太さ、密度を含む種類を互いに異ならせること、の少なくとも１つを採ることにより前記拡散層の透水性の方向による変化を実現している請求項１記載の燃料電池。
前記拡散層は、導電性材料のペーパであり、該ペーパに含浸される撥水性ペーストの含浸量を方向によって変えることにより、前記拡散層の透水性の方向による変化を実現している請求項１記載の燃料電池。
前記拡散層は、導電性繊維の不織布状部材であり、繊維の配列を方向によって変えることにより、前記拡散層の透水性の方向による変化を実現している請求項１記載の燃料電池。
前記拡散層は、導電性繊維の不織布状部材であり、複数の孔があけられており、該複数の孔の拡散層面内方向の断面積を方向によって変えることにより、前記拡散層の透水性の方向による変化を実現している請求項１記載の燃料電池。
前記拡散層の厚み方向の透水性は、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向の透水性、および、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向の透水性より高い、請求項１〜請求項５の何れか一項記載の燃料電池。
セパレータと該セパレータに接触する拡散層を有する燃料電池であって、前記拡散層の厚み方向の透水性は、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向と直交する方向の透水性、および、前記拡散層の、セパレータの面内方向でガス流路方向の透水性より高い燃料電池。