JP2007294340A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、氷点下となるような低温環境下で燃料電池の運転を停止させた際に、膜電極構造体における膨張応力の発生を効果的に抑制することができる燃料電池を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の燃料電池は、ガス拡散層２２が、カソード１３に面する面とセパレータに面する面の双方を備える発電部２３と、この発電部２３の周囲で固体高分子電解質膜２０に面する面とセパレータに面する面の双方を備える非発電部２４とを有しており、非発電部２４におけるガス拡散層２２と固体高分子電解質膜２０との間にその一端側が埋設されるとともに、その他端側がセパレータに連結された導水部材１８を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池に関する。

燃料電池としては、固体高分子電解質膜の両面のそれぞれに電極触媒層およびガス拡散層を有する膜電極構造体が、反応ガスの流路を有する一対のセパレータで挟持されたもの（単セル）が知られている。この燃料電池では、カソード側の電極触媒層に供給される空気中の酸素と、アノード側の電極触媒層に供給される燃料ガス中の水素との電気化学反応によって発電が行われる際に水が生成する。また、この燃料電池では、固体高分子電解質膜によるイオン導電性を向上させるために、供給される空気や水素（反応ガス）に加湿が行われる。そして、生成した水や加湿に使用した水によって反応ガスの流れが阻害されると燃料電池の発電特性が低下することが知られている。
また、水が燃料電池内に残留すると、氷点下となるような低温環境下で燃料電池の運転を停止させた際に、膜電極構造体には残留した水が凍結することに伴う膨張応力が生起する。このことは、膜電極構造体の劣化の要因の一つとなっている。

従来、燃料電池の運転を停止させた後に燃料電池内に流通している水を弁の開閉によって排出させる燃料電池システム（例えば、特許文献１参照）や、燃料電池の運転を停止する際に、反応ガス供給制御手段によって燃料電池から水を排出させる燃料電池システム（例えば、特許文献２参照）、膜電極構造体を構成するガス拡散層に親水部を設けることによってガス流路の水を吸水する燃料電池（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
特開２００５−１５８５０３号公報 特開２００５−９３２３１号公報 特開２００５−９３２４３号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の燃料電池システムでは、ガス流路における水は排出することはできても、膜電極構造体、特にガス拡散層に留まる水を充分に排出することが困難であった。
また、特許文献３に記載の燃料電池では、燃料電池の運転を停止した後に親水部に水が留まってしまうという問題があった。
したがって、従来の燃料電池では、氷点下となるような低温環境下で燃料電池の運転を停止させた際に、膜電極構造体内に残留している生成水が凍結することに伴う膨張応力が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、氷点下となるような低温環境下で燃料電池の運転を停止させた際に、膜電極構造体における膨張応力の発生を効果的に抑制することができる燃料電池を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の燃料電池は、固体高分子電解質膜の両面のそれぞれに電極触媒層およびガス拡散層を有する膜電極構造体が、反応ガスの流路を有する一対のセパレータで挟持された燃料電池において、前記ガス拡散層が、前記電極触媒層に面する面と前記セパレータに面する面の双方を備える発電部と、この発電部の周囲で前記固体高分子電解質膜に面する面と前記セパレータに面する面の双方を備える非発電部とを有しており、前記非発電部における前記ガス拡散層と前記固体高分子電解質膜との間にその一端側が埋設されるとともに、その他端側が前記セパレータに連結された導水部材を備えることを特徴とする。
この燃料電池では、燃料電池の運転が停止した際に、ガス拡散層や電極触媒層に残留する水が導水部材を介してセパレータ側に排出される。その結果、この燃料電池は、氷点下となるような低温環境下でその運転が停止された際に、膜電極構造体における膨張応力の発生を効果的に抑制する。

また、このような燃料電池においては、前記セパレータには、排出ガス用の貫通孔が形成されており、前記導水部材の他端側が前記貫通孔まで連なっていてもよい。
この燃料電池では、導水部材の他端側が排出ガス用の貫通孔にまで連なっているので、膜電極構造体からの水の排出が更に効果的に行われる。

また、このような燃料電池においては、前記セパレータが、前記導水部材よりも親水性が高くなるように構成されることが望ましい。
この燃料電池では、導水部材からセパレータ側への水の排出が容易になる。

また、このような燃料電池においては、前記非発電部における前記ガス拡散層と前記固体高分子電解質膜との間に、集水層がさらに形成されることが望ましく、この集水層は、前記ガス拡散層よりも親水性が高いことが望ましい。
この燃料電池では、ガス拡散層や電極触媒層に残留する水が集水層に誘引される。その結果、ガス拡散層や電極触媒層に残留する水は、この集水層および導水部材を介してより効果的に排出される。

また、このような燃料電池においては、前記導水部材が、網状部材または線状部材であってもよい。
この燃料電池では、網状部材または線状部材における毛管現象によって、ガス拡散層や電極触媒層に残留する水が導水部材を介して効果的に排出される。

本発明の燃料電池によれば、ガス拡散層や電極触媒層に残留する水が導水部材によって排出されるので、氷点下となるような低温環境下で燃料電池の運転を停止させた際に、膜電極構造体における膨張応力の発生を抑制することができる。その結果、この燃料電池は、膜電極構造体の耐久性を向上させることができる。
また、ガス拡散層や電極触媒層に残留する水は、導水部材を介して排出されるので、水の排出に電力等の消費を伴うことがない。つまり、この燃料電池は、反応ガス供給制御手段によって燃料電池から水を排出させる従来のものと異なって、省エネルギ化を図ることができる。

次に、本発明の燃料電池の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、実施形態に係る燃料電池の斜視図である。図２は、単セルの積層構造を示す分解斜視図である。図３は、カソード側に配置されるセパレータをカソード側から見た平面図である。図４（ａ）は、膜電極構造体をアノード側から見た平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ−Ｘ´断面図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の導水部材付近の様子を示す部分拡大図である。図５は、導水部材がセパレータに連結された様子を示す燃料電池の部分断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池ＦＣは、内部マニホールド型のものであって、複数の単セル１が積層された積層体２を備えている。

図２に示すように、単セル１は、一対の導電性のセパレータ１４およびセパレータ１５で挟み込まれる膜電極構造体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０を備えている。

セパレータ１４は、膜電極構造体１０のアノード１２側の面に対向するように設けられている。このセパレータ１４の膜電極構造体１０に対向する面には、水素（反応ガス）が流通する流路１４ｓが形成されている。そして、セパレータ１４には、図２の紙面奥側上段、中段、下段に貫通孔１４ａ，１４ｂ，１４ｃが形成されており、図２の紙面手前側上段、中段、下段に貫通孔１４ｄ，１４ｅ，１４ｆが形成されている。また、セパレータ１４には、貫通孔１４ｄと流路１４ｓとを連通させる連絡路１４ｇと、流路１４ｓと貫通孔１４ｃとを連通させる連絡路１４ｈとが形成されている。

セパレータ１５は、膜電極構造体１０のカソード１３側に対向するように設けられている。このセパレータ１５の膜電極構造体１０に対向する面には、図３に示すように、反応ガスとしての空気（酸素）が流通する流路１５ｓが形成されている。そして、セパレータ１５には、図２の紙面奥側上段、中段、下段に貫通孔１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成されており、図２の紙面手前側上段、中段、下段に貫通孔１５ｄ，１５ｅ，１５ｆが形成されている。また、セパレータ１５には、図３に示すように、貫通孔１５ａと流路１５ｓとを連通させる連絡路１５ｇと、流路１５ｓと貫通孔１５ｆとを連通させる連絡路１５ｈとがそれぞれ形成されている。

そして、セパレータ１５には、図２に示すように、流路１５ｓが形成された面と反対の面に、冷却水が流通する冷却水路１６ｓが形成されている。なお、この冷却水は、冷却水路１６ｓを流れることにより燃料電池ＦＣを冷却するものである。また、セパレータ１５には、貫通孔１５ｂと冷却水路１６ｓとを連通させる連絡路１６ａと、冷却水路１６ｓと貫通孔１５ｅとを連通させる連絡路１６ｂとがそれぞれ形成されている。

そして、単セル１が複数積層されて積層体２（図１参照）を形成した際に、貫通孔１４ｄ、および貫通孔１５ｄは、相互に連通し合うことで水素をセパレータ１４の流路１４ｓに供給する供給孔（図示せず）を形成する。また、貫通孔１４ｃ、および貫通孔１５ｃは、相互に連通し合うことで流路１４ｓから水素を排出する排出孔（図示せず）を形成する。ちなみに、この燃料電池ＦＣにおいては、膜電極構造体１０の面方向が鉛直方向と一致するように配置された際に、貫通孔１４ｃに連通する連絡路１４ｈ（水素（反応ガス）の出口）は、鉛直方向の下側となる。

また、貫通孔１４ａ、および貫通孔１５ａは、相互に連通し合うことで空気（酸素）をセパレータ１５の流路１５ｓ（図３参照）に供給する供給孔（図示せず）を形成する。そして、貫通孔１４ｆ、および貫通孔１５ｆは、相互に連通し合うことで流路１５ｓから空気（酸素）を排出する排出孔（図示せず）を形成する。なお、この排出孔を構成する貫通孔１５ｆは、特許請求の範囲にいう「排出ガス用の貫通孔」に相当する。ちなみに、この燃料電池ＦＣにおいては、膜電極構造体１０の面方向が鉛直方向と一致するように配置された際に、貫通孔１５ｆに連通する連絡路１５ｈ（空気（反応ガス）の出口）は、鉛直方向の下側となる。

また、貫通孔１４ｂ、および貫通孔１５ｂは、相互に連通し合うことで冷却水をセパレータ１５の冷却水路１６ｓに供給する供給孔（図示せず）を形成する。そして、貫通孔１４ｅ、および貫通孔１５ｅは、相互に連通し合うことで冷却水路１６ｓから冷却水を排出する排出孔（図示せず）を形成する。

膜電極構造体１０は、図４（ｂ）に示すように、固体高分子電解質膜２０と、この固体高分子電解質膜２０の一方の面に形成されたアノード１２と、他方の面に形成されたカソード１３と、導水部材１８とを備えている。
固体高分子電解質膜２０の周縁は、アノード１２およびカソード１３の周縁から外側に向かって延出している。また、アノード１２には、セパレータ１４（図２参照）側の面にガス拡散層２１が形成されており、カソード１３には、セパレータ１５（図２参照）側の面にガス拡散層２２が形成されている。なお、アノード１２およびカソード１３は、特許請求の範囲にいう「電極触媒層」に相当する。ちなみに、このアノード１２およびカソード１３としては、公知のものでよく、次に説明するガス拡散層２１，２２を形成するガス透過性材料の表面に触媒ペーストが塗布後に乾燥されたものが挙げられる。触媒ペーストとしては、白金、パラジウム等の触媒、カーボンブラック等の導電性粒子、および高分子電解質等のイオン導電性バインダを含むものが挙げられる。

ガス拡散層２１は、水素が、図２に示す貫通孔１４ｄおよび連絡路１４ｇを介して流路１４ｓに送り込まれて連絡路１４ｈおよび貫通孔１４ｃを介して流路１４ｓから排出されていく際に、流路１４ｓを流れる水素をアノード１２に向かって拡散させるものである。
ガス拡散層２２は、空気（酸素）が、図３に示す貫通孔１５ａおよび連絡路１５ｇを介して流路１５ｓに送り込まれて連絡路１５ｈおよび貫通孔１５ｆを介して流路１５ｓから排出されていく際に、流路１５ｓを流れる空気（酸素）をカソード１３に向かって拡散させるものである。
ガス拡散層２１，２２の材質としては、公知のものでよく、カーボンペーパ等のガス透過性材料が使用される。

このような膜電極構造体１０では、図４（ｂ）に示すように、ガス拡散層２２は、カソード１３（電極触媒層）に面する発電部２３と、この発電部２３の周囲で固体高分子電解質膜２０に面する非発電部２４とを有している。
この非発電部２４は、接着支持層２５を介してガス拡散層２２が固体高分子電解質膜２０と接着された部分である。この接着支持層２５は、２種の接着剤で形成されている。具体的には、反応ガスとしての空気の出口付近、つまりセパレータ１５の連絡路１５ｈ付近（図４（ａ）中、符号Ｅで示す領域）の接着支持層２５を形成する接着剤は、それ以外の接着支持層２５を形成する接着剤と比較して、親水性に富むものが使用されている。そして、符号Ｅで示す領域の接着支持層２５は、図４（ｃ）に示すように、その他の接着支持層２５と比較してより親水性が高い集水層２６を形成している。

接着支持層２５を形成する接着剤としては、硬化後の引張り破断の伸び率が１５０％以上のもの、および水に溶出しないものが望ましい。そして、集水層２６以外の接着支持層２５を形成する接着剤としては、シリコーン系接着剤が好ましく、特にアルケニル基含有の付加硬化形のシリコーン系接着剤（例えば、信越化学社製、ＫＥ−４８９７）がより好ましい。また、集水層２６を形成する接着剤としては、シリコーン系接着剤に、無機充填剤や有機充填剤を混合したものが好ましい。

また、図４（ａ）に示す符号Ｅの領域におけるガス拡散層２２の表面は、図４（ｃ）に示すように、撥水化処理が施されることで形成された撥水層２７を有している。この撥水化処理としては、例えば、ガス拡散層２２に、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の撥水化処理剤が施されることによって行われる。その結果、符号Ｅの領域におけるガス拡散層２２（非発電部２４）の表面（セパレータ１５（図２参照）側の面）は、発電部２３の表面（セパレータ１５（図２参照）側の面）と比較してより高い撥水性を示すこととなる。

図４（ｂ）に示す導水部材１８は、膜電極構造体１０から水を排出するものであって、本実施形態の導水部材１８は、毛管現象で水を誘引する帯状部材で形成されている。この導水部材１８は、図４（ｂ）に示すように、その一端側がガス拡散層２２と固体高分子電解質膜２０との間に埋設されている。具体的には、図４（ｃ）に示すように、導水部材１８の一端側は、ガス拡散層２２と固体高分子電解質膜２０との間に形成された集水層２６に埋設されている。そして、導水部材１８の他端側は、図５に示すように、連絡路１５ｈ近傍におけるセパレータ１５の表面（ガス拡散層２２が配置される側の面）に連結されている。

このような導水部材１８の材質としては、例えば、天然繊維、合成繊維、金属繊維、炭素繊維等からなるものが挙げられる。また、導水部材１８の形状としては、前記した帯状のものに限定されず、線状のものであってもよい。また、帯状のものは、網状に織られたものであってもよいし、不織布のような織物でないものであってもよい。また、線状のものは、線材を撚ったものであってもよい。

そして、このような導水部材１８は、この導水部材１８が連結されるセパレータ１５の表面の方が、親水性が高くなるようにその材質および形状が選択されることが望ましい。ちなみに、セパレータ１５の表面に対する導水部材１８の親水性の設定方法としては、例えば、セパレータ１５の表面や導水部材１８の表面における所定の液体（例えば、水）の接触角度を基準に行うことができる。

そして、図２に示すように、膜電極構造体１０とセパレータ１４との間、膜電極構造体１０とセパレータ１５との間、およびセパレータ１５と隣り合う単セル１のセパレータ（図示せず）との間には、それぞれシール部材１７が配置されるとともに、前記したように複数の単セル１が積層されることによって積層体２が構成される。そして、図１に示すように、燃料電池ＦＣでは、一対のエンドプレート３およびエンドプレート４がこの積層体２をその両側から挟み込んで支持している。ちなみに、エンドプレート３には、セパレータ１４の貫通孔１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ（図２参照）およびセパレータ１５の貫通孔１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ（図２参照）と対応する位置に、貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆが形成されており、貫通孔３ａは、空気（反応ガス）の供給口に設定されており、貫通孔３ｆは、空気（反応ガス）の排出口に設定されており、貫通孔３ｄは、水素（反応ガス）の供給口に設定されており、貫通孔３ｃは、水素（反応ガス）の排出口に設定されており、貫通孔３ｂは、冷却水の供給口に設定されており、貫通孔３ｅは、冷却水の排出口に設定されている。

次に、本実施形態に係る燃料電池ＦＣの動作について説明する。
この燃料電池ＦＣでは、図１に示すエンドプレート３の貫通孔３ｄから加湿された水素（反応ガス）が供給されると、水素は、積層体２（図１参照）内で各単セル１の貫通孔１４ｄ、および貫通孔１５ｄ（図２参照）が連通し合って形成された前記供給孔（図示せず）内に流れ込む。そして、各単セル１では、水素がセパレータ１４の貫通孔１４ｄおよび連絡路１４ｇを介して、セパレータ１４の流路１４ｓに流れ込む。次いで、流路１４ｓに流れ込んだ水素は、セパレータ１４の連絡路１４ｈを介して貫通孔１４ｃに排出される。つまり、積層体２（図１参照）内で各単セル１の貫通孔１４ｃ、および貫通孔１５ｃ（図２参照）が連通し合って形成された前記排出孔（図示せず）内に水素は流れ込む。そして、水素は、図１に示すエンドプレート３の貫通孔３ｃから排出される。

その一方で、図１に示すエンドプレート３の貫通孔３ａから加湿された空気（反応ガス）が供給されると、空気は、積層体２（図１参照）内で各単セル１の貫通孔１４ａ、および貫通孔１５ａ（図２参照）が連通し合って形成された前記供給孔（図示せず）内に流れ込む。そして、各単セル１では、図３に示すセパレータ１５の貫通孔１５ａおよび連絡路１５ｇを介して、セパレータ１５の流路１５ｓに空気は流れ込む。次いで、流路１５ｓに流れ込んだ空気は、セパレータ１５の連絡路１５ｈを介して貫通孔１５ｆに排出される。つまり、積層体２（図１参照）内で各単セル１の貫通孔１４ｆ、および貫通孔１５ｆ（図２参照）が連通し合って形成された前記排出孔（図示せず）内に流れ込む。そして、空気は、図１に示すエンドプレート３の貫通孔３ｆから排出される。

この燃料電池ＦＣでは、各単セル１のセパレータ１４の流路１４ｓに水素が流れ込むとともにセパレータ１５の流路１５ｓに空気が流れ込んだ際に、水素は、図４（ｂ）に示す膜電極構造体１０のガス拡散層２１を介してアノード１２側に拡散し、空気は膜電極構造体１０のガス拡散層２２を介してカソード１３側に拡散する。その結果、アノード１２では、触媒の作用によってプロトン（水素イオン）と電子に分解されて、プロトンが固体高分子電解質膜２０を介してカソード１３に透過し、電子が外部負荷を介してカソード１３に移動する。なお、周知のとおり、アノード１２で生じた電子は、図示しない所定の電極から取り出されるとともに、外部負荷を介してカソード１３に戻る。一方、カソード１３では、触媒の作用によって、固体高分子電解質膜２０を透過したプロトンと、空気中の酸素と、外部負荷からの電子との反応によって水が生成される。

そして、カソード１３で生成した水は、水滴となって発電部２３（ガス拡散層２２）のセパレータ１５側の面に表出する。この水滴は、セパレータ１５に形成された流路１５ｓを流れる反応ガスに同伴して鉛直方向の下側に形成された空気の出口、つまり連絡路１５ｈ付近に向かって運ばれてくる。
そして、水滴がより多く集まる鉛直方向の下側の連絡路１５ｈ付近の非発電部２４の表面、つまり、撥水層２７の表面は、前記したように、発電部２３のセパレータ１５側の面と比較してより高い撥水性を示している。その結果、この燃料電池ＦＣは、空気の出口付近（連絡路１５ｈ付近）に運ばれた水滴が連絡路１５ｈから効率よく排出される。

そして、この燃料電池ＦＣでは、この燃料電池ＦＣの運転が停止することでガス拡散層２２に残留した水は、図４（ｃ）に示す集水層２６に誘引される。その一方で、集水層２６に誘引された水は、図５に示す導水部材１８を介して連絡路１５ｈ近傍におけるセパレータ１５の表面に排出される。

したがって、この燃料電池ＦＣによれば、氷点下となるような低温環境下でその運転が停止された際に、膜電極構造体１０における膨張応力の発生を効果的に抑制する。つまり、この燃料電池ＦＣによれば、膜電極構造体１０の耐久性を向上させることができる。

また、このような燃料電池FCにおいては、セパレータ１５の表面が、導水部材１８よりも親水性が高くなるように構成されることで、導水部材１８からセパレータ１５側への水の排出がさらに容易になる。

また、このような燃料電池ＦＣによれば、ガス拡散層２２やカソード１３に残留する水は、導水部材１８を介して排出されるので、水の排出に電力等の消費を伴うことがない。つまり、この燃料電池ＦＣは、反応ガス供給制御手段によって燃料電池ＦＣから水を排出させる従来のものと異なって、省エネルギ化を図ることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。ここで参照する図６は、他の実施形態に係る燃料電池を示す部分断面図であり、（ａ）は、導水部材の他端側がセパレータに接続される様子を示す図、（ｂ）は、導水部材の変形例を示す図である。なお、ここでの他の実施形態において、前記実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

例えば、前記実施形態では、図５に示す導水部材１８の他端側が、連絡路１５ｈ近傍におけるセパレータ１５の表面に連結されているが、本発明は、図６（ａ）に示すように、導水部材１８の他端側がセパレータ１５の連絡路１５ｈを介して貫通孔１５ｆに連なっているとともに、この貫通孔１５ｆの内壁面に連結されるものであってもよい。
この燃料電池ＦＣでは、導水部材１８の他端側が空気（反応ガス）の排出用の貫通孔１５ｆにまで連なっているので、ガス拡散層２２やカソード１３からの水の排出が更に効果的に行われる。
また、本発明は、導水部材１８が、連絡路１５ｈ近傍におけるセパレータ１５の表面に接触しつつ、その導水部材１８の他端側が、貫通孔１５ｆに連なっているものであってもよい。
また、本発明は、図６（ｂ）に示すように、第１の線状部材１８ａと、第２の線状部材１８ｂとが互いに近接するように配置された導水部材１８であってもよい。このような導水部材１８では、第１の線状部材１８ａと第２の線状部材１８ｂとの間を水が毛管現象によって伝わることとなる。

また、前記実施形態では、導水部材１８が、カソード１３側のガス拡散層２２と固体高分子電解質膜２０との間に形成された集水層２６からセパレータ１５側に延びて連結されているが、本発明はこれに限定されることなく、アノード１２側のガス拡散層２１に集水層を設けるとともに、この集水層からセパレータ１４側に延びるように構成されていてもよい。

また、前記実施形態では、集水層２６を形成する接着剤が、集水層２６以外の部分（図４（ａ）に示す領域Ｅ以外の接着支持層２５）を形成する接着剤と比較して親水性に富むものが使用されているが、本発明は、集水層２６を形成する接着剤を接着支持層２５全体に使用したものであってもよい。

実施形態に係る燃料電池の斜視図である。 単セルの積層構造を示す分解斜視図である。 カソード側に配置されるセパレータをカソード側から見た平面図である。 （ａ）は、膜電極構造体をアノード側から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ´断面図、（ｃ）は、（ｂ）の導水部材付近の様子を示す部分拡大図である。 導水部材がセパレータに連結された様子を示す燃料電池の部分断面図である。 他の実施形態に係る燃料電池を示す部分断面図であり、（ａ）は、導水部材の他端側がセパレータに接続される様子を示す図、（ｂ）は、導水部材の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ 膜電極構造体
１２ アノード（電極触媒層）
１３ カソード（電極触媒層）
１４ セパレータ
１４ｓ 流路（反応ガスの流路）
１５ セパレータ
１５ｆ 貫通孔（排出ガス用の貫通孔）
１５ｓ 流路（反応ガスの流路）
１８ 導水部材
２０ 固体高分子電解質膜
２１ ガス拡散層
２２ ガス拡散層
２３ 発電部
２４ 非発電部
２６ 集水層
ＦＣ 燃料電池

Claims (5)

1. 固体高分子電解質膜の両面のそれぞれに電極触媒層およびガス拡散層を有する膜電極構造体が、反応ガスの流路を有する一対のセパレータで挟持された燃料電池において、
   前記ガス拡散層が、前記電極触媒層に面する面と前記セパレータに面する面の双方を備える発電部と、この発電部の周囲で前記固体高分子電解質膜に面する面と前記セパレータに面する面の双方を備える非発電部とを有しており、
   前記非発電部における前記ガス拡散層と前記固体高分子電解質膜との間にその一端側が埋設されるとともに、その他端側が前記セパレータに連結された導水部材を備えることを特徴とする燃料電池。
2. 前記セパレータには、排出ガス用の貫通孔が形成されており、前記導水部材の他端側が前記貫通孔まで連なっていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記セパレータが、前記導水部材よりも親水性が高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池。
4. 前記非発電部における前記ガス拡散層と前記固体高分子電解質膜との間に、集水層がさらに形成され、この集水層は、前記ガス拡散層よりも親水性が高いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池。
5. 前記導水部材が、網状部材または線状部材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池。

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