JP2009026525A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の発電効率を高めることを目的とする。
【解決手段】前記燃料ガスを供給して行なう運転の態様として、該供給されたほぼすべての燃料ガスをアノード側で消費する燃料電池本体１０であって、積層されている複数の発電モジュール１００と、前記積層されている発電モジュールを積層方向に貫通し、前記複数の発電モジュールに燃料ガスを供給する燃料ガス供給マニホールド１１と、前記燃料ガス供給マニホールドの下流端部に接続されているバッファタンク４００とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池に関する。

アノード排ガスを内部に止めて運転する燃料電池が知られている（特許文献１）。

特開２００５−２４３４７６号公報

しかし、従来技術では、カソードからリークしてきた窒素などの反応に寄与しない不純物が、燃料ガスの供給圧により燃料ガス供給流路の最下流部に局在化し、燃料電池の発電効率が低下する問題があった。

本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、燃料電池の発電効率を高めることを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の構成を備える。

本発明の適用例に係る発明は、燃料電池であって、積層されている複数の発電モジュールと、前記積層されている発電モジュールを積層方向に貫通し、前記複数の発電モジュールに燃料ガスを供給する燃料ガス供給マニホールドと、前記燃料ガス供給マニホールドの下流端部に接続されているバッファとを備える。この適用例によれば、窒素などの燃料電池の反応に寄与しない不純物をバッファに溜めることができので、燃料電池の発電効率を向上させることができる。

本発明の適用例において、さらに、前記積層されている発電モジュールを積層方向に貫通し、一方の端部が閉じられ、前記複数の発電モジュールから未反応の燃料ガスが排出される燃料ガス排出マニホールドを備え、前記バッファは前記燃料ガス供給マニホールドの代わりに前記燃料ガス排出マニホールドの他方の端部に接続され、前記燃料ガス供給マニホールドの下流端部は閉じられている。この適用例によれば、発電モジュール内の窒素などの燃料電池の反応に寄与しない不純物をバッファに溜めることができる。

本発明の適用例において、さらに、前記バッファが接続されている前記燃料ガス供給マニホールドまたは前記燃料ガス排出マニホールドと、前記バッファとの間に配置される第１の弁を備える。この適用例によれば、バッファからの不純物の逆流を抑制できる。

本発明の適用例において、さらに、前記バッファに接続される排気管と、前記排気管に配置される第２の弁とを備える。この適用例によれば、バッファに溜めた不純物を排気できる。

本発明の適用例において、さらに、前記燃料電池の始動前に前記第１の弁を開いた状態、前記第２の弁を閉じた状態にしておき、前記燃料電池の始動後、所定の時間経過後に前記第１の弁を閉じた状態にし、次いで前記第２の弁を開いた状態に制御する制御手段を備える。この適用例によれば、燃料電池内の不純物を燃料電池外に排出できる。

本発明の適用例において、さらに、前記発電モジュールを積層方向に貫通し、一方の端部が前記バッファと接続される燃料ガス排出マニホールドと、前記燃料ガス排出マニホールドの他方の端部に接続される排気管と、前記排気管に配置される第１の弁とを備える。この適用例によれば、バッファに窒素などの不純物を溜めることができる。

本発明の適用例において、さらに、前記燃料ガス供給マニホールドと前記バッファとの間に配置される第２の弁と、前記燃料ガス排出マニホールドと前記バッファとの間に配置される第３の弁とを備える。この適用例によれば、バッファからの不純物の逆流を抑制できる。

本発明の適用例において、さらに、バッファに接続される第２の排気管と、前記第２の排気管に配置される第４の弁とを備える。この適用例によれば、バッファに溜めた不純物を排気できる。

本発明の適用例において、前記バッファは前記積層された発電モジュールの端部に隣接して配置されるダミーモジュール内に形成されている。この適用例によれば、バッファを燃料電池内部に備えるので燃料電池全体を小型化できる。

このタイプの燃料電池は、前記燃料ガスを供給して行う運転の態様として、該供給されたほぼすべての燃料ガスを前記燃料ガス消費層で消費する態様を含む。水素または水素を含んだガスを燃料ガスとして用いる場合、燃料ガスの供給側が、電子が流れ出す側となるので、「アノード（陽極）」となる。ここで、燃料ガスのほぼすべてを消費するとは、燃料ガスの消費層から、積極的に燃料ガスを取り出して燃料ガス供給路に循環させるといった用い方をしないことを意味している。消費には、発電のための電気化学反応に用いられるだけでなく、電解質膜の反対側への透過も含まれる。また、現実に燃料電池を構成した場合に生じるリークも、消費に含ませて良い。燃料電池において、こうした燃料ガスの使い方をしながら発電することを、デッドエンド運転と呼ぶ。このとき、燃料ガスのほぼすべてを、外部に排出することなく、内部に滞留させた状態で発電に利用している運転の態様として捉えることができる。この場合、結果的には、燃料ガスが供給される燃料消費層は、一般的に、燃料ガスを外部に排出あるいは放出しない閉塞構造となる。

発電体のアノード側へ燃料ガスを供給して行う燃料電池の運転を、アノードデッドエンド運転と呼ぶ。アノードデッドエンド運転では、燃料ガスのアノード側への供給を継続しつつ、アノード側からの燃料ガスの排出をしない状態で発電を継続する。結果的に、少なくとも定常発電時に供給された燃料ガスのほぼ全量をアノード側に留めて発電を行うことになる。発電体が、電解質膜の両面にアノードおよびカソードをそれぞれ接合してなる膜電極接合体を備え、アノード側に燃料ガス（多くは、水素または水素含有ガス）を供給して発電を行う場合には、アノードに供給された燃料ガスのほぼすべてを、外部に排出することなく、内部に滞留させた状態で発電に利用することになる。この場合、結果的には、燃料ガスが供給されるアノード側は、一般的に、燃料ガスを外部に排出あるいは放出しない閉塞構造となる。

本願明細書では、燃料ガスの消費層に供給されたほぼ総ての燃料ガスを燃料ガス消費層で消費する運転の態様を、デッドエンド運転と呼ぶが、燃料ガス消費層からの燃料ガスの循環を意図せず、燃料ガスの消費層から名目的に燃料ガスを取り出して利用する形態が加えられていたとしても、当該構成は、デッドエンド運転に含まれる。例えば、燃料消費層あるいはその上流から僅かな燃料ガスを取り出す流路を設け、取り出した燃料ガスを燃焼して補機などのプレヒートに用いる構成などを考えることができる。こうした名目的な燃料ガスの消費は、燃料ガスの取り出しを、燃料ガスの消費層もしくはその上流からとすることに格別な意味がなければ、本願明細書における「ほぼすべての燃料ガスの燃料ガス消費層で消費する」ことから除外される構成とはならない。

本願発明の燃料電池は、さらに、アノード極（水素極）の不純物（たとえば窒素）の分圧が、カソード極（空気極）の不純物（たとえば窒素）の分圧とつりあった状態で継続的に発電する運転状態を実現するものとして把握することもできる。ここで、「つりあった状態」とは、たとえば平衡状態を意味し、必ずしも両者の分圧が等しい状態に限られない。

本願発明の燃料電池は、さらに、たとえば図２７や図２８に示されるような構成をも含む。図２７の構成例は、第１の流路と第２の流路と有している。第１の流路は、第２の流路よりも上流側に配置されている。第１の流路および第２の流路は、第１の流路あるいは第２の流路よりも流れの抵抗が高い高抵抗連通部２１００ｘを介して連通している。これらの流路は、発電領域面外（燃料電池セルの外部）から燃料ガス導入口（マニホールド）を経由して燃料ガスを導入する。換言すれば、第２の流路への燃料ガスの供給は、主として高抵抗連通部２１００ｘを介して（たとえば高抵抗連通部２１００ｘのみを介して）第１の流路から導入される。

なお、第１の流路や第２の流路は、後述の実施例のように多孔体を利用しても形成可能であるが、たとえばシール材Ｓ１、Ｓ２の挟持（図２７）やハニカム構造材Ｈ２を使用した流路の形成（図２８）として構成してもよい。

高抵抗連通部２１００ｘは、たとえば図２７や図２８に示されるような複数の導入部２１１０ｘ（貫通孔）が面内方向に分散した板状部材が利用可能である。高抵抗連通部２１００ｘは、以下のうちの少なくとも一つの役割を有している。第１の役割は、「第２の流路のうち燃料ガス導入口に近接する領域への燃料ガス供給を制限する役割」である。第２の役割は、「アノード反応部に沿った第２の流路の面直方向に働くガス圧の面内の不均一を抑制する役割」である。第３の役割は、「第１の流路を面内方向に流れる燃料ガスの向きを面直方向（あるいは面に交差する方向）に変換する役割」である。

本願発明の燃料電池は、さらに、以下のような燃料電池システムとして把握することもできる。すなわち、この燃料電池システムは、
供給されたほぼすべての燃料ガスをアノード反応部で消費する態様を含む燃料電池システムであって
発電セル内にアノードガスを導入する導入口と、
前記導入口から供給されたアノードガスをセル面内方向に導く第１のガス流路と、
前記アノード反応部に沿って延在し、
前記第１のガス流路より流れの抵抗が高く、第１のガス流路から第２のガス流路へのアノードガスの流入を妨げつつも、セル面内方向に分布した複数の連通部を介して、第１のガス流路から第２のガス流路へアノードガスを導く高抵抗部と、
を備える。

本願発明の燃料電池は、さらに、以下のような構成を含む燃料電池システムとして把握することもできる。すなわち、この燃料電池システムは、
前記高抵抗部は、前記アノード反応部のうち一の領域に対応した一の連通部と、他の領域に対応した他の連通部とを有し、
前記一の領域で消費されるアノードガスは、前記高抵抗部のうち一の連通部を通過したガスの比率が、他の連通部を通過したガスの比率より高い、
あるいは、
前記高抵抗部は、前記アノード反応部のうち一の領域に対応した一の連通部と、他の領域に対応した他の連通部とを有し、
前記一の連通部を通過したアノードガスは、前記アノード反応部のうちの一の領域で消費される比率が、他の領域で消費される比率より高い
といった構成も可能である。

一方、カソード流路は少なくとも上記高抵抗連通部が有さないことが好ましい。さらにカソード流路は、第２の流路も設けることなく、カソード導入口から供給されたカソードガスをセル面内方向に導く第１のガス流路のみとすることが好ましい。ただし、いわゆるガス拡散層を第２の流路と捉えれば、第１および第２の流路の組み合わせとしても良い。いずれにせよ、上記高抵抗連通部をカソード極からのみ省略することにより、カソードガスの送給機の仕事量の低減およびカソード極での排水性の向上が期待でき、特に、アノード極からの排水性能が低いシステム（燃料ガスの定常的排気の無い）燃料電池システムでは好適である。

１．第１の実施例
本発明の第１の実施例に係る燃料電池ついて図面を用いて説明する。図１は第１の実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。

燃料電池本体１０は、モジュール１００、エンドプレート２００、集電板２１０、絶縁板２２０、テンションプレート２３０、及びボルト２４０を備える。モジュール１００は１個１々が発電ユニットとして機能する。燃料電池本体１０には複数のモジュール１００が積層して配置される。集電板２１０は積層されたモジュール１００から電力を外部に取り出すための端子（図示せず）を備える板状部材であり、積層されたモジュール１００を積層方向から挟持するように配置される。絶縁板２２０は例えばゴムや絶縁性樹脂で作られた板状部材であり、集電板２１０のモジュール１００とは反対の側に配置される。エンドプレート２００は、例えば鋼等の金属によって形成された板状部材であり、絶縁板２２０の集電板２１０とは反対の側に配置される。テンションプレート２３０は、２枚のエンドプレート２００を繋いで燃料電池本体１０を締結するための板状部材である。テンションプレート２３０は、各モジュール１００に所定の締結力を加えた状態で、積層方向両端のエンドプレート２００とボルト２４０により結合される。

モジュール１００、エンドプレート２００、集電板２１０、及び絶縁板２２０には、所定の位置、例えば外縁部に開口部が形成されている。モジュール１００、エンドプレート２００、集電板２１０、及び絶縁板２２０が積層されたときに、各開口部はそれぞれつながって、積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールド１１を形成する。同様に、酸化ガス供給マニホールド１３、酸化ガス排出マニホールド１４、冷却媒体供給マニホールド（図示せず）、冷却媒体排出マニホールド（図示せず）も形成される。

燃料ガス供給マニホールド１１の上流側端部には燃料ガス供給配管３０５の一端が取り付けられている。燃料ガス供給配管３０５の他端には、水素貯蔵容器３００が接続されている。また、燃料ガス供給配管３０５の途中には、レギュレータ３１０が配置されている。レギュレータ３１０は水素貯蔵容器３００から燃料電池本体１０への水素の供給圧を調整する。レギュレータ３１０には燃料ガス供給圧制御部３１５からの制御信号が入力される。

水素貯蔵容器３００は、燃料ガスである純度の高い水素を貯蔵する容器である。水素貯蔵容器３００として、例えば、水素ガスを高圧で貯蔵する容器、あるいは水素貯蔵合金を用いた容器を用いることができる。また、水素貯蔵容器３００の代わりに、例えば、アルコール、炭化水素などを原料とする改質反応によって、あるいはアルカリ金属間化合物と水との反応によって水素を発生させる水素発生装置を用いてもよい。なお、燃料ガス供給マニホールド１１に供給される燃料ガスは加湿されていない乾燥ガスであることが好ましい。

燃料ガス供給マニホールド１１の下流側端部には配管４０５の一端が取り付けられている。配管４０５の他端には、バッファタンク４００が接続されている。

酸化ガス供給マニホールド１３の上流側端部には酸化ガス供給配管３４０の一端が取り付けられている。酸化ガス供給配管３４０の他端にはポンプ３３０が接続されている。ポンプ３３０は、大気中から空気を取り込んで圧縮し、燃料電池本体１０の酸化ガス供給マニホールド１３に送る。酸化ガス排出マニホールド１４には酸化ガス排出配管３５０の一端が取り付けられている。酸化ガス排出配管３５０の他端は大気に開放されている。酸化ガス排出配管３５０は燃料電池本体１０の酸化ガス排出マニホールド１４に排出された排ガスを大気中に放出するために用いられる管である。第１の実施例では、酸化ガスとして空気を用いているため、酸化ガスには窒素などの反応に寄与しない不純物が含まれている。なお、本実施例では、燃料電池の電気化学反応に寄与しない物質を不純物と言っている。

燃料電池本体１０には、ラジエーター３６０及びポンプ３７０が冷却媒体用配管３８０を介して接続される。ラジエーター３６０は冷却媒体を冷却する。ポンプ３７０は、燃料電池本体１０とラジエーター３６０の間で冷却媒体を循環させる。

図２から図４を用いて燃料電池の動作について説明する。図２は第１の実施例に係る燃料電池におけるガスの流れを説明する説明図である。図３は第１の実施例に係る燃料電池の始動前の状態を説明する説明図である。図４は第１の実施例に係る燃料電池の始動時の動作状態を説明する説明図である。燃料電池本体１０のモジュール１００は膜電極接合体１０２、膜電極接合体１０２の両面に配置される燃料ガス供給流路１０４及び酸化ガス供給流路１０６、並びに燃料ガス供給流路１０４及び酸化ガス供給流路１０６の外側に配置されるセパレータ（図示せず）を備える。本実施例では、膜電極接合体１０２は、固体高分子材料、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマなどのフッ素系樹脂からなるプロトン伝導性のイオン交換膜の両面に、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金触媒、あるいは白金と他の金属とからなる白金合金触媒をカーボンに担持した触媒層が形成されて構成されている。なお、膜電極接合体１０２の表面は平らであることが好ましい。平らであれば窒素などの不純物が溜まりにくくなるからである。燃料ガス供給流路１０４は、燃料ガス供給マニホールド１１に供給された燃料ガスを膜電極接合体１０２に供給するための流路である。酸化ガス供給流路１０６は、酸化ガス供給マニホールド１３に供給された空気を膜電極接合体１０２に供給するための流路である。第１の実施例では、燃料ガス供給流路１０４及び酸化ガス供給流路１０６として、多孔体を用いた多孔体流路を用いている。セパレータは、たとえば金属などで作られた板状部材であり、燃料ガス供給流路１０４を流れる燃料ガスと酸化ガス供給流路１０６を流れる酸化ガス（空気）とが混じらないように分離する。

まず、図２を用いて燃料電池のガスの流れについて説明する。燃料ガスは所定の圧力で燃料ガス供給配管３０５から燃料電池本体１０の燃料ガス供給マニホールド１１に供給される。燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド１１から各モジュール１００の燃料ガス供給流路１０４に流れ、膜電極接合体１０２に供給される。燃料ガスは膜電極接合体１０２上で電気化学反応（アノード反応）により消費される。一方、酸化ガスは酸化ガス供給マニホールド１３に供給される。酸化ガスは酸化ガス供給マニホールド１３から各モジュール１００の酸化ガス供給流路１０６に流れ、膜電極接合体１０２に供給される。酸化ガスは膜電極接合体１０２上で電気化学反応（カソード反応）により消費される。以上の２つの電気化学反応により、燃料電池は発電を行う。ここで、膜電極接合体１０２に供給された燃料ガスは、ほぼ全て消費され、排気されない。すなわち、燃料ガス供給マニホールド１１から供給される燃料ガスの量が、膜電極接合体１０２で消費される燃料ガスの量とほぼ等しくなるように制御される。

図３を用いて燃料電池の始動前の状態について説明する。燃料電池の始動前においては、燃料ガスが供給されないため、燃料ガス供給マニホールド１１内の圧力はほぼ大気圧と同じになっている。窒素などの不純物を含む空気は例えば濃度の違いにより膜電極接合体１０２を通り、燃料ガス供給流路１０４及び燃料ガス供給マニホールド１１に拡散している。その結果、燃料ガス供給流路１０４及び燃料ガス供給マニホールド１１の中は不純物により満たされている。

図４を用いて燃料電池の始動時の動作について説明する。燃料ガス供給配管３０５から燃料電池本体１０の燃料ガス供給マニホールド１１に燃料ガスが供給開始される。燃料電池始動直前の燃料ガス供給マニホールド１１及び燃料ガス供給流路１０４の圧力は大気圧である。一方、燃料ガスの供給圧力は大気圧よりも高い。したがって、燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド１１に満たされていた不純物を押しながら燃料ガス供給マニホールド１１の中を下流方向に進む。その結果、燃料ガス供給マニホールド１１に存在していた不純物はバッファタンク４００に溜まり、燃料ガス供給マニホールド１１内は不純物の少ない燃料ガスでほぼ満たされる。

上述したように、始動時には、燃料ガス供給マニホールド１１は不純物の少ない燃料ガスで満たされる。したがって、以後、燃料ガス供給マニホールド１１から燃料ガス供給流路１０４に対して不純物の少ない燃料ガスが供給される。その結果、燃料電池の発電効率を向上させることができる。

なお、ここでバッファタンク４００が備えられない場合には、燃料ガス供給マニホールド１１内に存在していた不純物は、燃料ガスに押されて、燃料ガス供給マニホールド１１の下流部に局在化して溜まる。その結果、燃料ガス供給マニホールド１１の下流部に隣接するモジュール１００においては、燃料ガス供給マニホールド１１から燃料ガス供給流路１０４に主に窒素などの不純物が供給され、燃料ガスは供給されにくい。その結果、燃料ガス供給マニホールド１１の下流部に隣接するモジュール１００において、燃料ガスの供給量が減少して電気化学反応が低下し、燃料電池全体の発電効率を低下させる。

以上、第１の実施例によれば、燃料ガス供給マニホールド１１の下流端部にバッファタンク４００を備えているので、窒素などの不純物は燃料ガスに押されてバッファタンク４００に送られ、バッファタンク４００内に溜めることができる。すなわち、燃料ガス供給マニホールド１１内に下流部における不純物の局在化を抑制し、燃料ガス供給マニホールド１１内部を不純物の少ない燃料ガスで満たすことができる。その結果、燃料ガス供給流路１０４を介して膜電極接合体１０２に供給される燃料ガスの量を増やすことができ、燃料電池の発電効率を向上させることができる。

２．第２の実施例
図５を用いて第２の実施例について説明する。図５は第２の実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。第２の実施例に係る燃料電池本体１０では、燃料電池本体１０のモジュール１００を積層方向に貫通する燃料ガス排出マニホールド１２が形成されている。なお、第２の実施例においては、第１の実施例と異なる点について説明し、第１の実施例と共通する点については、同じ符号を付し、説明を省略する。燃料ガス排出マニホールド１２は、燃料ガス供給マニホールド１１と同様に、各モジュール１００に開けられた開口部がつながって形成される。燃料ガス供給マニホールド１１と燃料ガス排出マニホールド１２とは、各モジュール１００内において、燃料ガス供給流路１０４（図６を参照）を介してつながっている。燃料ガス排出マニホールド１２の一方の端部（燃料ガス供給マニホールドの上流側と同じ側の端部）は閉塞され、他方の端部には配管４０５の一端が取り付けられている。配管４０５の他端には、バッファタンク４００が接続されている。すなわち、第１の実施例に係る燃料電池本体１０では、燃料ガス供給マニホールド１１の方にバッファタンク４００及び配管４０５が接続されているが、第２の実施例では、燃料ガス排出マニホールド１２の方にバッファタンク４００及び配管４０５が接続される点が異なる。

図６を用いて燃料電池の動作について説明する。図６は第２の実施例に係る燃料電池の動作を説明する説明図である。まず、燃料電池のガスの流れについて説明する。燃料ガスの流れは、第１の実施例とほぼ同じであるため異なる点について説明する。第２の実施例では、燃料ガス排出マニホールド１２を備えているため、燃料ガス供給流路１０４に供給された燃料ガスのうち膜電極接合体１０２で消費されなかった燃料ガスは燃料ガス排出マニホールド１２に流れる点が異なる。ただし、燃料電池が定常状態になると、燃料ガスは燃料ガス排出マニホールド１２には流れず、ほぼ全て膜電極接合体で消費される。一方、酸化ガスの流れは第１の実施例と同じであるので説明を省略する。

燃料電池の始動前においては、燃料ガスが供給されないため、燃料ガス供給マニホールド１１および燃料ガス排出マニホールド１２内の圧力はほぼ大気圧と同じになっている。窒素などの不純物を含む空気は例えば濃度の違いにより膜電極接合体１０２を通り、燃料ガス供給流路１０４、燃料ガス供給マニホールド１１及び燃料ガス排出マニホールド１２に拡散している。その結果、燃料ガス供給流路１０４、燃料ガス供給マニホールド１１及び燃料ガス排出マニホールドの中は不純物により満たされている。

燃料電池の始動時には、燃料ガスは燃料ガス供給配管３０５から燃料電池本体１０の燃料ガス供給マニホールド１１に供給開始される。ここで、上述したように燃料電池始動直前の燃料ガス供給マニホールド１１、燃料ガス供給流路１０４、及び燃料ガス排出マニホールド１２の圧力は大気圧である。一方、燃料ガスの供給圧力は大気圧よりも高い。したがって、燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド１１に満たされていた窒素などの不純物を押しながら燃料ガス供給マニホールド１１内を進む。燃料ガスに押された不純物は、各モジュール１００の燃料ガス供給流路１０４に流れ込む。燃料ガスはさらに燃料ガス供給マニホールド１１から各モジュール１００内の燃料ガス供給流路１０４に流れ込み、先に燃料ガス供給流路１０４内に流れ込んでいた窒素などの不純物を燃料ガス排出マニホールド１２の方に押し出す。燃料ガス供給流路に流れ込んだ燃料ガスは、その一部が膜電極接合体１０２上で電気化学反応により消費され、残りが燃料ガス排出マニホールド１２に流れ込む。燃料ガス排出マニホールド１２に流れ込んだ燃料ガスは窒素などの不純物を押しながら燃料ガス排出マニホールド１２の中をバッファタンク４００の方に向かって流れる。その結果、燃料ガス供給マニホールド１１、燃料ガス供給流路１０４、及び燃料ガス排出マニホールド１２内は不純物の少ない燃料ガスでほぼ満たされ、不純物はバッファタンク４００に溜まる。

燃料ガス供給流路１０４は不純物の少ない燃料ガスで満たされている。また燃料ガス供給マニホールド１１はほぼ燃料ガスで満たされている。したがって、燃料ガス供給マニホールド１１から燃料ガス供給流路１０４に供給される燃料ガスは不純物が少ない。その結果、燃料電池の発電効率を向上させることができる。

ここでバッファタンク４００が備えられない場合には、不純物は燃料ガス排出マニホールド１２に溜まる。しかし、燃料ガス排出マニホールド１２の大きさによっては、不純物を十分に溜めることができず、不純物の一部が、燃料ガス供給流路１０４に残存する場合がある。そうすると、膜電極接合体１０２に供給される燃料ガスの量が少なくなるため、燃料電池の発電効率が低下する。さらに、燃料ガス排出マニホールド１２では燃料ガスは消費されないため、燃料ガス供給流路１０４から燃料ガス排出マニホールド１２にガスが流れることはない。すなわち、燃料ガス供給流路１０４内の不純物が燃料ガス排出マニホールド１２に排出されることはなく、燃料電池の発電効率の低下を解消することが困難となる。

以上、第２の実施例によれば、バッファタンク４００が燃料ガス排出マニホールド１２に接続されているため、燃料電池は燃料ガス供給マニホールド１１内だけでなく、燃料ガス供給流路１０４内あるいは燃料ガス排出マニホールド１２内から不純物をバッファタンク４００に押し出して燃料ガスで満たすことができる。その結果、燃料電池の発電効率を高めることができる。なお、バッファタンク４００は、少なくとも燃料ガス供給流路１０４から不純物を排除できる程度の大きさを有することが好ましい。

３．第１の実施例及び第２の実施例の変形例
変形例１：
第１の実施例に係る燃料電池本体１０では、燃料ガス供給マニホールド１１とバッファタンク４００の間に弁を設けていなかったが、図７に示すように弁を設けてもよい。図７は変形例１に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。変形例１に係る燃料電池は、第１の実施例の構成に加えて、配管４０５に配置される逆流防止弁４１０、及び逆流防止弁４１０の開閉を制御する制御部４１５を備える。変形例１においては、第１の実施例と異なる点について説明し、共通する点については、同じ符号を付し、説明を省略する。

変形例１に係る燃料電池について、燃料電池の始動までの動作は、第１の実施例と同じであるので、説明を省略する。なお、始動時には、逆流防止弁４１０は開いた状態である。燃料電池の始動後一定時間経過した後、制御部４１５は逆流防止弁４１０を閉じる。逆流防止弁が閉じられると、不純物はバッファタンク４００から燃料ガス供給マニホールド１１に逆流しない。

変形例１に係る燃料電池は、例えば、自動車などの動力原として用いられる。自動車などに用いられる燃料電池では、負荷に応じて発電量を変える必要がある。燃料電池の発電量の変更は、例えば、燃料ガスの供給圧の変更により行われる。例えば、燃料電池は、発電量を下げる場合には、燃料ガスの供給圧を下げる。ここで、逆流防止弁４１０が無い場合には、燃料ガスの供給圧が下がると、バッファタンク４００から燃料ガス供給マニホールド１１へ窒素などの不純物が逆流する恐れがある。また、負荷の変更がない定常運転時であって燃料ガスの供給圧が変わらない場合であっても、バッファタンク４００から燃料ガス供給マニホールド１１への窒素などの不純物の拡散が起こる場合がある。

変形例１によれば、バッファタンク４００と燃料ガス供給マニホールド１１との間に逆流防止弁４１０を備えているので、燃料電池本体１０の始動後一定時間経過後に逆流防止弁４１０を閉じておくことにより、燃料電池運転中における窒素などの不純物の燃料ガス供給マニホールド１１への拡散・逆流を抑制できる。なお、第２の実施例に係る燃料電池において、変形例１に係る燃料電池と同様に、燃料ガス排出マニホールド１２とバッファタンク４００との間に逆流防止弁４１０を配置してもよい。同様にバッファタンク４００からの逆流を抑制できる。

変形例２：
変形例１に係る燃料電池本体１０では、バッファタンク４００には、排気管が接続されていなかったが、図８に示すように、バッファタンク４００に排気管を備えてもよい。図８は、変形例２に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。変形例２に係る燃料電池本体１０は、変形例１の燃料電池の構成に加えて、一端がバッファタンク４００に接続される排気管４２０と、排気管４２０に配置される排気弁４２５とを備える。排気管４２０の他端は大気に開放されている。変形例２では、排気弁４２５の開閉は制御部４１５により制御される。変形例２においては、既に説明した実施例及び変形例と異なる点について説明し、共通する点については、同じ符号を付し、説明を省略する。

変形例２に係る燃料電池では、逆流防止弁４１０が閉じられるまでの動作は、変形例１に係る燃料電池と同じなので、説明を省略し、以後の動作について説明する。なお、燃料電池の始動時には、逆流防止弁４１０は開いた状態であり、排気弁４２５は閉じた状態である。燃料電池の始動後所定の期間が経過すると、制御部４１５は逆流防止弁４１０を閉じる。制御部４１５は、逆流防止弁４１０を閉じた後、所定の時間経過後、排気弁４２５を開ける。ここで、バッファタンク４００内の圧力は燃料ガスの供給圧により大気圧よりも高くなっている。一方、排気管４２０の一端は大気に開放されている。その結果、排気弁４２５が開くと、窒素などの不純物は、バッファタンク４００から排気管４２０を通って外部に排気される。これにより、バッファタンク４００内の不純物を少なくできる。

不純物が排気されると、バッファタンク４００内の圧力は大気圧まで下がる。一方、燃料電池本体１０内の燃料ガス供給マニホールド１１の圧力は大気圧よりも大きい。排気弁４２５を閉じた後、逆流防止弁４１０を開けると、燃料ガス供給マニホールド１１内に残る不純物及び燃料ガスはバッファタンク４００に流れる。その結果、燃料ガス供給マニホールド１１内の不純物の濃度はさらに下がり、燃料ガス供給流路１０４に供給される燃料ガスの純度が高くなる。その結果、燃料電池の発電効率を向上させることができる。また、バッファタンク４００内の不純物を排気するので、バッファタンク４００内の不純物が少なくなる。その結果、バッファタンク４００から燃料ガス供給マニホールド１１への不純物の逆流・拡散の影響を減少させることができる。

なお、上述したように燃料電池本体１０の始動前に逆流防止弁４１０を開状態、排気弁４２５を閉状態にしておき、燃料ガスを供給して燃料電池の始動後、所定の時間経過後に逆流防止弁４１０を閉状態にし、次いで排気弁４２５を開状態にすることが好ましい。逆流防止弁４１０及び排気弁４２５の両方がともに開状態になると、未反応の燃料ガスが大気中に排気される場合があるが、これにより未反応の燃料ガスが大気中に排気されることを抑制できる。

４．第３の実施例
図面を用いて第３の実施例について説明する。図９は、第３の実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。第３の実施例に係る燃料電池では、燃料ガス排出マニホールド１２の一方の端部（燃料ガス供給マニホールドの上流側と同じ側の端部）には排気管４３０の一端が取り付けられている。排気管４３０には排気弁４３５が配置される。なお、排気管４３０の他端は大気に開放されている。燃料ガス供給マニホールド１１の下流端部には配管４０５ａの一端が取り付けられている。一方、燃料ガス排出マニホールド１２の他方の端部には配管４０５ｂの一端が取り付けられている。配管４０５ａの他端と配管４０５ｂの他端はバッファタンク４００に接続されている。すなわち、第３の実施例に係る燃料電池では、バッファタンク４００は、燃料ガス供給マニホールド１１と燃料ガス排出マニホールド１２の両方に接続されている。第３の実施例においては、すでに説明した実施例及び変形例と異なる点について説明し、共通する点については、同じ符号を付し、説明を省略する。

第３の実施例におけるガスの流れは、第２の実施例とほぼ同じである。すなわち、燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド１１から燃料ガス供給流路１０４に流れ、膜電極接合体１０２で消費されなかった燃料ガスは燃料ガス排出マニホールド１２に流れる。定常状態では、燃料ガス供給流路１０４に供給された燃料ガスは、膜電極接合体１０２でほぼ全て消費され、燃料ガス排出マニホールド１２には流れない。なお、酸化ガスの流れについては第１の実施例、第２の実施例と同じなので省略する。

第３の実施例について、燃料電池の始動前の状態については、燃料ガス供給マニホールド１１、燃料ガス供給流路１０４、及び燃料ガス排出マニホールド１２は不純物により満たされている。この不純物で満たされた状態に至る動作については既に説明しているので、説明を省略する。

燃料電池の始動時の動作について説明する。燃料ガスが燃料ガス供給マニホールド１１に供給開始される。燃料電池始動直前の燃料ガス供給マニホールド１１及び燃料ガス供給流路１０４の圧力は大気圧である。一方、燃料ガスの供給圧力は大気圧よりも高い。したがって、燃料ガスは主に燃料ガス供給マニホールド１１に満たされていた窒素などの不純物を押しながら燃料ガス供給マニホールド１１に中を下流方向に進む。その結果、燃料ガス供給マニホールド１１に存在していた不純物はバッファタンク４００に送られる。

燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド１１から各モジュール１００内の燃料ガス供給流路１０４に流れ込む。このとき、先に燃料ガス供給流路１０４内に流れ込んでいた窒素などの不純物を燃料ガス排出マニホールド１２に押し出す。燃料ガス供給流路１０４に流れ込んだ燃料ガスは、その一部が膜電極接合体１０２上で電気化学反応により消費され、残りが燃料ガス排出マニホールド１２に流れ込む。燃料ガス排出マニホールド１２に流れ込んだ燃料ガスは窒素などの不純物を押しながら燃料ガス排出マニホールド１２の中をバッファタンク４００の方向に向かって流れる。その結果、燃料ガス供給流路１０４、及び燃料ガス排出マニホールド１２内の不純物は燃料ガス排出マニホールド１２を通ってバッファタンク４００に送られる。すなわち、第３の実施例は、不純物が燃料ガス供給マニホールド１１側及び燃料ガス排出マニホールド１２側の両側からバッファタンク４００に送られる点で、第１の実施例、第２の実施例と異なる。

第３の実施例によれば、バッファタンク４００に不純物が溜まり、燃料ガス供給マニホールド１１内、各モジュール１００内の燃料ガス供給流路１０４内、及び燃料ガス排出マニホールド１２内の不純物が少なくなるので、燃料電池の発電効率が向上する。

なお、排気管４３０と排気弁４３５は、例えば、非定常時に燃料電池本体１０内の不純物を排気する際に用いられる。第３の実施例では、燃料ガス供給流路１０４として多孔体を用いた多孔体流路が設けられているため、燃料ガス供給流路１０４における圧力損失は大きいが、バッファタンク４００における圧力損失は小さい。したがって、排気弁４３５が開けられた場合には、燃料ガス供給流路１０４内の燃料ガスよりもバッファタンク４００内の不純物の方が排出され易い。その結果、排気弁４３５が開けられても、開放時間が短ければ、主にバッファタンク４００内の不純物が排出され、燃料ガス供給流路１０４内の燃料ガスが未反応のまま燃料電池本体１０外に排出されることを抑制できる。

以上、第３の実施例によれば、燃料ガス供給マニホールド１１の下流端部及び燃料ガス排出マニホールド１２の下流端部に接続されるバッファタンク４００を備えているので、バッファタンク４００の不純物を溜めることができ、燃料電池の発電効率を向上させることができる。なお、燃料電池は非定常的に少量排気を行う燃料電池であってもよい。

５．第３の実施例の変形例
変形例３：
第３の実施例に係る燃料電池では、バッファタンク４００と、燃料ガス供給マニホールド１１及び燃料ガス排出マニホールド１２との間に弁が配置されていないが、図１０に示すように、弁を配置してもよい。図１０は変形例３に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。変形例３に係る燃料電池では燃料ガス供給マニホールド１１とバッファタンクの間に逆流防止弁４４０と、燃料ガス排出マニホールド１２とバッファタンク４００の間に逆流防止弁４４５を備える。変形例３においては、既に説明した実施例及び変形例と異なる点について説明し、共通する点については、同じ符号を付し、説明を省略する。

変形例３に係る燃料電池では、例えば、逆流防止弁４４０を開いた状態にし、逆流防止弁４４５を閉じた状態で燃料電池を始動する。このときの動作は、変形例１の動作と同じである。変形例１と同様に、逆流防止弁４４０を閉じることにより窒素などの不純物がバッファタンク４００から燃料ガス供給マニホールド１１あるいは燃料ガス排出マニホールド１２に拡散・逆流することを抑制できる。

変形例３に係る燃料電池では、さらに、逆流防止弁４４０を閉じた状態から、排気弁４３５及び逆流防止弁４４５を開いた状態にすることにより、バッファタンク４００内の不純物を排気させる、という動作も可能である。この場合、燃料ガス供給流路１０４における圧力損失は大きいが、バッファタンク４００における圧力損失は小さい。したがって、排気弁４３５及び逆流防止弁４４５が開けられた場合には、燃料ガス供給流路１０４内の燃料ガスよりもバッファタンク４００内の不純物の方が排出され易い。

変形例３によれば、燃料電池は逆流防止弁４４０及び逆流防止弁４４５を閉じることにより窒素などの不純物がバッファタンク４００から燃料ガス供給マニホールド１１あるいは燃料ガス排出マニホールド１２に逆流することを抑制できる。

変形例４：
変形例３に係る燃料電池では、バッファタンク４００には、排気管が接続されていなかったが、図１１に示すように、バッファタンク４００に排気管を備えてもよい。図１１は、変形例４に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。変形例４に係る燃料電池は、バッファタンク４００に接続される排気管４５０と、排気管４５０に配置される排気弁４５５とを備える。変形例４においては、既に説明した実施例及び変形例と異なる点について説明し、共通する点については、同じ符号を付し、説明を省略する。変形例４によれば、バッファタンク４００内の窒素などの不純物を排気することができる。また、排気時に逆流防止弁４４０及び逆流防止弁４４５を閉じておくことにより、未反応の燃料ガスを排気することを抑制できる。

６．第４の実施例
図面を用いて第４の実施例について説明する。図１２は第４の実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。第４の実施例に係る燃料電池は、バッファタンク４００をモジュール内に配置する。第４の実施例に係る燃料電池は、絶縁板２２０とエンドプレート２００の間の弁モジュール２５０とタンクモジュール２６０を備える。第４の実施例においては、既に説明した実施例及び変形例と異なる点について説明し、共通する点については、同じ符号を付し、説明を省略する。弁モジュール２５０は弁を備えるモジュールである。タンクモジュール２６０は内部にバッファタンク４００が形成される開口部を有するモジュールである。なお、本実施例では、発電機能を有さないモジュールをダミーモジュールと言う。したがって、弁モジュール２５０やタンクモジュール２６０はダミーモジュールである。

図１３及び図１４を用いて弁モジュール２５０及びタンクモジュール２６０の構成について説明する。図１３は弁モジュール２５０の構成を模式的に示す説明図である。図１４はタンクモジュール２６０の構成を模式的に示す説明図である。

弁モジュール２５０は、金属材料あるいは樹脂材料で作られている略長方形の板状部材である。弁モジュール２５０にはいくつかの孔が形成されている。すなわち、弁モジュール２５０の第１の角部には、燃料ガス供給マニホールド１１を形成する燃料ガス供給マニホールド孔２５１が形成され、対角の角部には燃料ガス排出マニホールド１２を形成する燃料ガス排出マニホールド孔２５２が形成されている。弁モジュール２５０第１の長辺に隣接して、酸化ガス供給マニホールドを形成する酸化ガス供給マニホールド孔２５３が形成され、他の長辺に隣接して酸化ガス排出マニホールドを形成する酸化ガス排出マニホールド孔２５４が形成されている。弁モジュール２５０の第１の短辺に隣接して、冷却媒体供給マニホールドを形成する冷却媒体供給マニホールド孔２５５が形成され、他の短辺に隣接して冷却媒体排出マニホールドを形成する冷却媒体排出マニホールド孔２５６が形成されている。

弁モジュール２５０の第１の角部には燃料ガス供給マニホールド孔２５１を閉じるための逆流防止弁４４０が配置され、対角の角部には燃料ガス排出マニホールド孔２５２を閉じるための逆流防止弁４４５が配置されている。第４の実施例では、逆流防止弁４４０及び逆流防止弁４４５としてスライド式の弁を用いているが他の構造の弁であってもよい。図１３に示す例では、逆流防止弁４４０は閉じられた状態であり、逆流防止弁４４５は開けられた状態である。なお、逆流防止弁４４０がいつ開き、いつ閉じるか、逆流防止弁４４５がいつ開き、いつ閉じるかは燃料電池の動作状態により制御される。

タンクモジュール２６０は、金属材料あるいは樹脂材料で作られている略長方形の板状部材である。タンクモジュール２６０にはいくつかの孔が形成されている。すなわち、タンクモジュール２６０の第１の角部には、燃料ガス供給マニホールド１１を形成する燃料ガス供給マニホールド孔２６１が形成され、対角の角部には燃料ガス排出マニホールド１２を形成する燃料ガス排出マニホールド孔２６２が形成されている。タンクモジュール２６０の第１の長辺に隣接して、酸化ガス供給マニホールドを形成する酸化ガス供給マニホールド孔２６３が形成され、他の長辺に隣接して酸化ガス排出マニホールドを形成する酸化ガス排出マニホールド孔２６４が形成されている。タンクモジュール２６０の第１の短辺に隣接して、冷却媒体供給マニホールドを形成する冷却媒体供給マニホールド孔２６５が形成され、他の短辺に隣接して冷却媒体排出マニホールドを形成する冷却媒体排出マニホールド孔２６６が形成されている。タンクモジュール２６０の中央部には、バッファタンク４００を形成するための中央孔２６７が形成されている。中央孔２６７は、燃料ガス供給マニホールド孔２６１及び燃料ガス排出マニホールド孔２６２と接続されている。

燃料ガス供給マニホールド孔２５１及び燃料ガス排出マニホールド孔２５２、酸化ガス供給マニホールド孔２６３及び酸化ガス排出マニホールド孔２６４、冷却媒体供給マニホールド孔２６５及び冷却媒体排出マニホールド孔２６６、並びに中央孔２６７の周囲には、シールライン２６８が形成されている。シールライン２６８は、エンドプレート２００及び弁モジュール２５０と圧着されることにより、燃料ガス供給マニホールド孔２５１及び燃料ガス排出マニホールド孔２６２、酸化ガス供給マニホールド孔２６３及び酸化ガス排出マニホールド孔２６４、冷却媒体供給マニホールド孔２６５及び冷却媒体排出マニホールド孔２６６、並びに中央孔２６７から燃料電池本体１０の外部に反応ガスが漏れるのを抑制すると共に、中央孔２６７を用いてバッファタンク４００を形成する。

第４の実施例に係る燃料電池によれば、バッファタンク４００はタンクモジュール２６０に形成されるので、燃料電池本体１０外に新たにタンクを設ける必要が無く、燃料電池全体を小さくすることができる。なお、第４の実施例は、変形例３に係る燃料電池のバッファタンク４００を、タンクモジュール２６０を用いて形成したものであるが、他の実施例、他の変形例に係る燃料電池においても同様に、タンクモジュール２６０を用いてバッファタンク４００を形成してもよいのはいうまでもない。

７．第１の実施例から第４の実施例に共通する変形例
変形例５：
上述した実施例では、アノードに供給された燃料ガスが、ほぼ全量、アノードで消費される構造を採用しているが、係る構造での運転が可能としているアノードへの燃料供給の流路構成としては、種々の構成が採用可能である。代表的な流路構成として、ここでは、上述した構成（以下、「シャワー流路タイプ」と呼ぶ）の他、櫛歯型の構成や循環型の構成などを挙げることができる。まず、シャワー流路タイプの変形例から説明する。

燃料ガス流路の第１変形例：
図１５は、燃料ガス流路の第１変形例の構成を示す説明図である。燃料ガス流路の第１変形例は、上述の実施例のシャワー板に相当する分散板２１００が膜電極接合体２０００と一体として形成された構成を有している。膜電極接合体２０００は、水素側電極２２００と電解質膜２３００とを有している。また、分散板２１００には、所定間隔で多数の細孔（オリフィス）２１１０が設けられている。

図１６は、分散板２１００の機能を説明する説明図である。燃料ガスは、分散板２１００によって水素ガスを消費する水素側電極２２００から隔離された上流側の流路で分配される。上流側の流路で分配された燃料ガスは、分散板２１００に設けられた細孔２１１０を通って、燃料ガス消費層である水素側電極２２００に局所的に供給される。つまり、本変形例では、燃料ガスは、細孔２１１０の存在位置に対応する部位の水素側電極２２００に直接的に供給される。こうした局所的な燃料ガスの供給を実現する構成としては、例えば、燃料ガスが、水素側電極２２００の他の領域を経由することなく、燃料ガスを消費する部位に直接供給する経路を有する構成、あるいは水素側電極２２００の面外の離れた方向（好ましくは水素側電極２２００から隔離された流路）から水素側電極２２００に向かって、主として垂直な方向に燃料ガスを供給する構成なども採用可能である。一方、水素側電極２２００は、窒素の滞留が発生しにくい形状とすればよい。例えば、平滑な面（フラットな面）から構成し、電解質膜２３００側に凹部などを有しない形状とすればよい。

分散板２１００の細孔２１１０の径およびピッチは、実験的に定めることができるが、例えば所定の運転状態（たとえば定格運転状態）において、細孔２１１０を通過する燃料ガスの流速が窒素ガスの拡散による逆流を十分に抑制できるようにしても良い。係る条件が成立するように、細孔２１１０における十分な流速あるいは十分な圧力損失が発生するように、細孔２１１０の間隔と流路断面積を設定すればよい。たとえば、固体高分子型燃料電池では、分散板２１００の開口率を１％程度以下とすることで、十分な流速あるいは十分な圧力損失が発生することが確認された。開口率とは、分散板２１００の開口面積を分散板２１００の全面積で除した割合である。このような開口率は、循環型の燃料ガス流路と比較すると１桁から２桁程度少ないため、循環型の燃料ガス流路にコンプレッサを用いて燃料ガスの流量を確保する構成とは本質的に異なっている。本実施例および変形例では、燃料タンクからの高圧水素を直接（あるいは所定の高圧圧力まで調圧弁で調圧した状態で）、燃料電池に導くことにより、開口率の低い構造でも十分な燃料ガスを確保している。

燃料ガス流路の第２変形例：
次に、上述のシャワー流路タイプの他の構成例について説明する。図１７は、燃料ガス流路の第２変形例の構成を示す説明図である。この変形例では、水素側電極２２００と電解質膜２３００とを備えた膜電極接合体２２０１上に配置される分散板２１０１を、緻密な多孔体を用いて実現している。分散板２１０１の多孔体の開口率は、十分な流速あるいは十分な圧力損失が発生するように選択されている。細孔を用いた場合には、細孔毎に、いわば離散化して、燃料ガスが局所的に供給されるのに対して、多孔体を用いた場合には、連続的に燃料ガスを供給することができるという利点を有している。また燃料ガスの水素側電極２２００への供給が一層均一化されるという利点も得られる。緻密な多孔体は、カーボン粉を焼結することによって製造しても良いし、カーボン分や金属粉を、バインド剤を用いて固めることにより製造することも可能である。多孔は、連続多孔体であれば良く、厚さ方向への連続性を確保して面方向の連続性を確保しない異方性を備えたものとしても良い。多孔体の開口率については、変形例１と同様に決定すればよい。

燃料ガス流路の第３変形例：
次に燃料ガス流路の第３変形例について説明する。図１８は、プレスメタルを用いて構成された分散板２１０２を示す説明図、図１９は、そのＣ−Ｃ断面を示す模式図である。分散板２１０２は、分散板２１０２の上流側の流路を形成するための突部２１０２ｔを備え、この突部２１０２ｔの側面には細孔２１１２が形成されている。この分散板２２０２は、電解質膜２３００の両側に水素側電極２２００と酸素側電極２４００とを備えた膜電極接合体２２０２の水素側電極２２００側に配置されており、図１９に示したように、突部２１０２ｔを利用して、分散板２１０２の上流側の流路を一体に形成している。燃料ガスは、この突部２１０２ｔの側面に形成された細孔２１１２を介して、水素側電極２２００に供給される。

係る構成によれば、分散板２１０２をプレス加工により容易に形成することができるうえ、分散板２１０２上流の流路を簡易に形成できるという利点も得られる。細孔２１１２を通過した燃料ガスは、突部２１０２ｔ内部の空間を経て、水素側電極２２００に到るので、分散性を十分に確保することができる。細孔２１１２は、プレス加工に拠って形成しても良いし、突部２１０２ｔの形成の前工程または後工程において、放電加工など、他の手法により形成しても良い。細孔２１１２による開口率については、変形例１と同様に決定すればよい。

燃料ガス流路の第４変形例：
次に、燃料ガス流路第４変形例について説明する。図２０は、分散板２０１４ｈｍの内部に、流路を形成した構成例を示す説明図である。この変形例の分散板２０１４ｈｍは、長方形の形状の分散板２０１４ｈｍの短手方向に形成された複数の流路２１４２ｎと、この流路２１４２ｎから、分散板２０１４ｈｍの厚さ方向に設けられ、図示しない水素電極側に開披した多数の細孔２１４３ｎとを備える。分散板２０１４ｈｍは、電解質膜２３００の両側に水素側電極（図示せず）と酸素側電極２４００とを備えた膜電極接合体２２０３の水素側電極側に配置されており、分散板２０１４ｈｍを介して、燃料ガスの供給を受ける。係る構成に拠れば、各細孔２１４３ｎまでの流路を、個別に用意できるという利点が得られる。なお、図２０では、細孔２１４３ｎの配置は千鳥状としたが、格子状であってもよいし、ある程度ランダムに配置しても良い。

燃料ガス流路の第５変形例：
次に、燃料ガス流路の第５変形例について説明する。図２１は、パイプを使用して分散板２０１４ｈｐを形成した例を示す説明図である。分散板２０１４ｈｐは、図２１に示したように、矩形のフレーム２１４０を備え、その短手方向に亘って、中空の多数のパイプ２１３０を備えている。このパイプ２１３０の表面には、複数の細孔２１４１ｎが形成されている。この分散板２０１４ｈｐは、水素側電極２２００とで電解質膜２３００とを備えた膜電極接合体２２０４の水素側電極２２００上に設置される。分散板２０１４ｈｐのフレーム２１４０に用意されたガス流入口から燃料ガスを供給すると、燃料ガスは、分散板２０１４ｈｐの各パイプ２１３０の内部を通り、細孔２１４１ｎから、水素側電極２２００へと分配される。係る構成によれば、燃料ガスを均一に分散できるのに加えて、分散板２０１４ｈｐを構成するのに細孔２１４１ｎを除いて穴加工を行なう必要がないという利点が得られる。細孔２１４１ｎは、水素側電極２２００側に向けて配置して良いし、反対側に向けて配置してもよい。後者の場合には、燃料ガスの分散性は一層改善される。

以上説明したように、燃料ガスを水素側電極２２００に分散させつつ導く構造であれば、種々の構成を採用することができる。分散板としては、多孔体やプレスメタルに限られず、燃料ガスを分配しつつ水素側電極２２００に導くように構成されていればよい。

燃料ガス流路の第６変形例：
図２２は、いわゆる分岐流路タイプの燃料ガス流路を用いた構成例を示す模式図である。図示する燃料ガス流路は、上述した実施例のアノード側の多孔体５４０に代えて用いられる流路形成部材５０００に、櫛歯状に形成されている。具体的には、ガス流路は、燃料ガスを導入する主流路５０１０、この主流路から分岐し、主流路５０１０とは交差する方向に形成された複数本の副流路５０２０、この副流路から更に櫛歯状に分岐する櫛歯流路５０３０から形成されている。主流路５０１０および副流路５０２０は、先端の櫛歯流路５０３０と比べて流路断面積を十分に確保しているので、流路形成部材５０００の面内の圧力分布は、多孔体５４０と同程度もしくはそれ以下となっている。

この流路形成部材５０００は、カーボンや金属などを用いて形成することができる。カーボンを用いる場合は、型を用いてカーボン粉を高温または低温で焼結することにより、図２２に示した流路を備えた流路形成部材５０００を得ることができる。金属を用いる場合には、金属プレートから溝を削り出すことにより、同様の流路を備えた流路形成部材５０００を形成しても良いし、あるいはプレス加工により、図示する流路を備えた流路形成部材５０００を得ても良い。なお、流路形成部材５０００は、単品として設ける必要はなく、他の部材、例えばセパレータと一体に形成することも可能である。

なお、この流路形成部材５０００は、多孔体５４０に代えて用いてもよいが、多孔体５４０およびアノード側ガス拡散層５３０ごと代替してもよい。この場合には、櫛歯流路５０３０を十分に細い流路とし、副流路５０２０から、いわば毛細血管のように細かくかつ多数に分岐させておけばよい。また、図２２では、主流路５０１０を流路形成部材５０００の一縁部に沿って設けたが、流路形成部材５０００面内の燃料ガスの圧力差を小さくするために、主流路５０１０を複数の縁部に設けて、副流路５０２０の長さを短くしたり、あるいは主流路５０１０を流路形成部材の中心に設けて、副流路５０２０を主流路５０１０の左右に配置しても良い。同様に、櫛歯流路５０３０は、副流路５０２０の両側に設けても差し支えない。

燃料ガス流路の第７変形例：
次に、図２３に基づいて、サーペンタイン型の流路構成について説明する。図２３は、流路が葛籠折れの形状をとっているサーペンタイン型流路を備えた流路形成部材の構成例を模式的に示す模式図である。図２３（Ａ）は、燃料ガスの流路が単一のタイプの流路形成部材５１００を例示し、図２３（Ｂ）は、燃料ガス流路が複数本統合されたタイプの流路形成部材５２００を例示している。

図示するように、図２３（Ａ）に例示した流路形成部材５１００は、燃料ガスの流路を囲う外壁のうち対向する外壁５１１０，５１１５から、内側に向けて交互に延長された複数の流路壁５１２０を備える。流路壁５１２０で区切られた部分が連続する流路となっている。この一端に流入口５１５０が形成されており、燃料ガスはここから流路に供給される。この流路形成部材５１００は、図２２の流路形成部材５０００と同様、上述した実施例の多孔体８４０に代えて用いられる。

図２３（Ｂ）は、このサーペンタイン型流路が、複数本の流路の束として構成された例を示している。この場合、外壁５２１０および５２１５から内側に向けて交互に延長された複数の流路壁５２２０の間に、外壁５２１０，５２１５とは連設されていない仕切壁５２３０，５２４０が設けられている。また、流路の入り口には、流入口５２５０が形成されている。流入口５２５０から流入した燃料ガスは、仕切壁５２３０，５２４０を備えた幅広のサーペンタイン型流路を流れて、流路形成部材５２００の面方向にくまなく行き渡る。この流路形成部材５２００は、図２２の流路形成部材５０００と同様、上述した実施例の多孔体５４０に代えて用いられる。

図２３に示した流路形成部材５１００，５２００は、図２２に示した櫛歯型の流路を備えた流路形成部材５０００と同様に、カーボンや金属から形成される。その形成方法も同様である。これらの流路形成部材５１００，５２００は、単品として設ける必要はなく、他の部材、例えばセパレータと一体に形成することも可能である。

燃料ガス流路の第８変形例：
図２４は、燃料ガスの供給形態の変形例の一つとして、循環路タイプの燃料電池６０００の内部構成を模式的に示す説明図である。図示するように、本変形例の燃料電池６０００では、アノード側セパレータ６２００に、燃料ガス流路となる凹部６２２０と燃料ガス入口ポート６２１０と規制板６２３０とが設けられている。燃料ガス流路となる凹部６２２０は、アノード側セパレータ６２００の膜電極接合体のアノード６１００と対向する領域に亘って形成されている。アノード側セパレータ６２００における燃料ガス入口ポート６２１０には、ノズル６３００が、凹部６２２０に向けて燃料ガスを噴出可能に取り付けられている。このノズル６３００から燃料ガスを噴出することによって、燃料ガス入口ポート６２１０から、凹部６２２０内に燃料ガスが供給される。規制板６２３０は、燃料ガスの流れ方向を規制する部材であり、ノズル６３００の近傍から、凹部６２２０の中心付近に向けて、凹部６２２０の底面から立設されている。規制板６２３０のノズル６３００に近い側の端部は、ノズル６３００の側面形状に合わせて湾曲され、ノズル６３００との間で通路Ａを形成している。

このような燃料電池６０００では、燃料ガス入口ポート６２１０から供給された燃料ガスが、ノズル６３００の噴射孔６３２０から燃料ガス流路（凹部６２２０）内に噴射されると、この燃料ガスは、アノード側セパレータ６２００の凹部６２２０の内側壁、および、規制板６２３０によって流れ方向が規制され、図中に白抜き矢印で示したように、アノード６１００の表面に沿って、図示した上流側から下流側に流れる。このとき、ノズル６３００から噴出する高速の燃料ガスによって生じるエゼクタ効果により、下流側の燃料ガスおよび不純物ガスを含む流体は、規制板６２３０の一方の端部とノズル６３００との間の隙間（通路Ａ）から吸引され、上流側に循環する。こうすることによって、燃料ガス流路、および、アノード６１２０表面における上記流体の滞留を抑制することができる。

なお、上記燃料ガス流路の第８変形例の燃料電池６０００では、エゼクタ効果を利用して、上記流体をアノード６１００の表面に沿った方向に循環させるものとしたが、燃料電池の内部において、アノードの表面に沿った方向に上記流体を循環させることが可能な構造であれば、他の構成を用いても良い。例えば、燃料電池６０００において、ノズル６３００や規制板６２３０の代わりに、アノード側セパレータ６２００や、アノード６１００の面内等、燃料ガス流路となり得る部位に、整流板を設けるようにし、この整流板、および燃料ガスの流れによって、上記流体をアノード６１００の表面に沿った方向に循環させるようにしてもよい。あるいは凹部６２２０などのガス流路に、微小なアクチュエータ（例えばマイクロマシン）を循環路に沿って組み込んで、燃料ガスの循環を起こさせる構造としても良い。このほか、凹部６２２０内に温度差を設けて対流を利用して循環を起こさせる構成も考えられる。

変形例６ａ、６ｂ：
図２５及び図２６を用いて、上述した実施例の変形例６ａ及び変形例６ｂについて説明する。図２５は、変形例６ａについての燃料ガスの流れを説明する説明図である。図２６は、変形例６ｂについての燃料ガスの流れを説明する説明図である。まず、両変形例に共通する構成から説明する。これらの変形例６ａ、変形例６ｂの燃料電池では、発電体は、フレーム７５５０と膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）７５１０と多孔体７５４０を備える。フレーム７５５０の中央部には、ＭＥＧＡ７５１０を嵌め込むための開口部７５５５が設けられており、この開口部７５５５を覆うように、ＭＥＧＡ７５１０が配置される。多孔体７５４０はＭＥＧＡ７５１０の上に配置される。また、フレーム７５５０の外周部には、燃料ガスや空気、あるいは冷却水が通る貫通孔が複数設けられているのは、上述した実施例と同一である。

変形例６ａと変形例６ｂとは、上記の全体構造はほぼ同一であり、燃料ガスが、図示しないアノード対向プレートを介して供給される点も同一である。変形例６ａと変形例６ｂでは、多孔体７５４０への燃料ガスの供給方向が異なっている。変形例６ａでは、多孔体７５４０に燃料を供給するための複数の燃料ガス供給孔７４１７ａは、フレーム７５５０の開口部７５５５の外縁部のうち、一つの長辺近傍に一列に設けられ、もう一列の複数の燃料ガス供給孔７４１７ｂは、対向するもう一つの長辺近傍に配置されている。４４４４、Ｘ２他方、変形例６ｂでは、図２６に示したように、複数の燃料ガス供給孔７５１７ａ及び７５１７ｂは、それぞれ、開口部７５５５の対向する２つの短辺に隣接して配置されている。

変形例６ａでは、燃料ガスは、燃料ガス供給孔７４１７ａや燃料ガス供給孔７４１７ｂを通り、多孔体７５４０の中で長辺端部側から中央方向、すなわち矢印７６００ａの方向（図２５において上から下へ）へ、あるいは矢印７６００ｂの方向（図２５において下から上へ）に供給される。このとき、燃料ガス供給孔７４１７ａを通って多孔体７５４０に供給された燃料ガスと燃料ガス供給孔７４１７ｂを通って多孔体７５４０に供給された燃料ガスは、モジュールの中央付近でぶつかり混合する。一方、変形例６ｂでは、燃料ガスは、燃料ガス供給孔７５１７ａや燃料ガス供給孔７５１７ｂを通り、多孔体７５４０の中で短辺端部側から中央方向、すなわち矢印７７００ａの方向（図２６において左から右へ）及び矢印７７００ｂの方向（図２６において右から左へ）に流れる。変形例６ｂでも、燃料ガス供給孔７５１７ａを通って多孔体７５４０に供給された燃料ガスと燃料ガス供給孔７５１７ｂを通って多孔体７５４０に供給された燃料ガスは、モジュールの中央付近でぶつかり混合する。

以上説明した変形例６ａ、６ｂによれば、燃料ガスは、多孔体５４０に対して、対向する２つの辺の端部側に設けられた複数の燃料ガス供給孔７４１７ａおよび７４１７ｂ（あるいは燃料ガス供給孔７５１７ａおよび７５１７ｂ）から、対向する２方向に供給される。対向流として供給された燃料ガスは、多孔体７５４０の中央部でぶつかって互いに混合するので、窒素ガスなどの不純物が局在化しにくいという利点が得られる。したがって、燃料電池の発電効率を向上させることができる。もとより、対向する２辺から燃料ガスを供給することにより、多孔体７５４０内での燃料ガスの分布の偏りが抑制されるという利点も得られる。なお、変形例６ａ、６ｂではガス流路として多孔体を用いているが、ガス流路は多孔体に限られず、後述する種々の供給方式が利用可能である。

変形例７：
上記実施例の燃料電池において、カソード側の酸化ガス供給流路を、一層のカソード側多孔体５４５によって形成しているが、酸化ガスの供給路の構成はこれに限られるものではない。例えば、酸化ガス供給流路を、リブを用いて、ストレート型若しくはサーペンタイン型に形成してもよいし、複数のディンプルを用いて形成してもよい。このようにすれば、簡易な構成で酸化ガス供給流路を形成することができる。燃料電池全体の構成や使用条件などに合わせて適切な構成を採用すればよい。

変形例８：
つぎに、上記実施例の燃料電池の始動時制御について説明する。変形例の燃料電池では、始動時において、アノード側の燃料ガス流路に燃料ガスの供給が開始され、所定時間ＴＡ経過後、初めて負荷を接続し、燃料電池から電流を取り出している。このようにすれば、燃料電池の発電終了後にカソード側からアノード側にリークし滞留しているリークガス（窒素ガスまたは不活性ガス）は、所定時間ＴＡの間に、燃料ガスの圧力で、カソード側に押し返され、リークガス滞留量が減少してから負荷が接続されることになる。したがって、アノード側触媒層５２０において、燃料電池の始動時に燃料ガスが欠乏した状態で運転されるという事態の発生を抑制することができる。なお、この場合の「始動」とは、燃料電池に反応ガス（燃料ガスおよび酸化ガス）を供給すると共に、燃料電池に負荷を接続することをいう。燃料電池の停止時にリークガスがアノード側に滞留するのは、燃料ガスの供給が停止された結果、アノード側の燃料ガス圧力が低下するためである。特にアノードデッドエンドの構成を採用した場合、燃料ガスの供給によるリークガスの排出路への排出が期待できない。したがって、燃料ガスの供給を開始してから、負荷を接続するまでに十分な時間ＴＡを確保することは有効である。

変形例９：
燃料電池の始動時において、燃料ガスの供給量および電気的な負荷を接続するまでの所定時間ＴＡのうち少なくとも一方を、燃料電池の運転開始時におけるリークガス滞留量に基づいて決定する構成とすることも可能である。このリークガス滞留量は、例えば、燃料電池において前回の起動終了時から今回の始動時までの燃料電池停止期間や燃料電池の温度から推定するようにしてもよい。燃料電池の温度は、例えば、燃料電池を冷却する冷媒の温度等に基づいて検出することができる。このようにすれば、燃料電池の始動時間の短縮化を実現しつつ、アノード側の燃料ガス流路におけるリークガス滞留量を減少させることができる。

また、燃料電池の始動時に負荷を接続するタイミングを、アノード側の水素濃度に基づいて決定しても良い。上記実施例の燃料電池において、水素濃度センサをアノード側の燃料ガス流路内の所定部位に取り付け、始動時において、アノード側の燃料ガス流路に燃料ガスの供給が開始された後、水素濃度センサから検出される水素濃度値を監視する。水素濃度値が、所定の閾値より高くなった場合に、電気的な負荷を接続するものとすれば、アノード側触媒層５２０において、水素欠乏運転となることを抑制することができる。このほか、アノード側の圧力や温度から、電気的な負荷の接続のタイミングを求める構成なども可能である。

上記実施例、変形例についての説明では、発電体として膜電極接合体を用いた固体高分子型の燃料電池を例に取り説明したが、本発明が利用可能な燃料電池の種類はこれに限られない。本発明は、例えば、リン酸型、固体酸化物型、溶融炭酸塩型など固体高分子型以外の燃料電池にも利用可能であることはいうまでもない。

第１の実施例から第４の実施例及び既に説明した変形例では、モジュールの燃料ガス及び酸化ガスの分離構造については説明していないが、３層セパレータあるいは表面に溝が形成された形状のカーボン製セパレータなど、種々の構造を用いることができる。

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

第１の実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。 第１の実施例に係る燃料電池におけるガスの流れ説明する説明図である。 第１の実施例に係る燃料電池の始動前の状態を説明する説明図である。 第１の実施例に係る燃料電池の始動時の状態を説明する説明図である。 第２の実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。 第２の実施例に係る燃料電池の動作を説明する説明図である。 変形例１に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。 変形例２に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。 第３の実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。 変形例３に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。 変形例４に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。 第４の実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。 弁モジュール２５０の構成を模式的に示す説明図である。 タンクモジュール２６０の構成を模式的に示す説明図である。 燃料ガス流路の第１変形例の構成を示す説明図である。 分散板２１００の機能を説明する説明図である。 燃料ガス流路の第２変形例の構成を示す説明図である。 プレスメタルを用いて構成された分散板２１０２を示す説明図 プレスメタルを用いて構成された分散板２１０２のＣ−Ｃ断面を示す模式図である。 分散板２０１４ｈｍの内部に、流路を形成した構成例を示す説明図である。 パイプを使用して分散板２０１４ｈｐを形成した例を示す説明図である。 いわゆる分岐流路タイプの燃料ガス流路を用いた構成例を示す模式図である。 流路が葛籠折れの形状をとっているサーペンタイン型流路を備えた流路形成部材の構成例を模式的に示す模式図である。 循環路タイプの燃料電池６０００の内部構成を模式的に示す説明図である。 変形例６ａについての燃料ガスの流れを説明する説明図である。 変形例６ｂについての燃料ガスの流れを説明する説明図である。 他の構成例（その１）を示す説明図である。 他の構成例（その２）を示す説明図である。

符号の説明

１０…燃料電池本体
１１…燃料ガス供給マニホールド
１２…燃料ガス排出流路
１２…燃料ガス排出マニホールド
１３…酸化ガス供給マニホールド
１４…酸化ガス排出マニホールド
１００…モジュール
１０２…膜電極接合体
１０４…燃料ガス供給流路
１０６…酸化ガス供給流路
２００…エンドプレート
２１０…集電板
２２０…絶縁板
２３０…テンションプレート
２４０…ボルト
２５０…弁モジュール
２５１…燃料ガス供給マニホールド孔
２５２…燃料ガス排出マニホールド孔
２５３…酸化ガス供給マニホールド孔
２５４…酸化ガス排出マニホールド孔
２５５…冷却媒体供給マニホールド孔
２５６…冷却媒体排出マニホールド孔
２６０…タンクモジュール
２６１…燃料ガス供給マニホールド孔
２６２…燃料ガス排出マニホールド孔
２６３…酸化ガス供給マニホールド孔
２６４…酸化ガス排出マニホールド孔
２６５…冷却媒体供給マニホールド孔
２６６…冷却媒体排出マニホールド孔
２６７…中央孔
２６８…シールライン
３００…水素貯蔵容器
３０５…燃料ガス供給配管
３１０…レギュレータ
３１５…燃料ガス供給圧制御部
３３０…ポンプ
３４０…酸化ガス供給配管
３５０…酸化ガス排出配管
３６０…ラジエーター
３７０…ポンプ
３８０…冷却媒体用配管
４００…バッファタンク
４０５…配管
４０５ａ…配管
４０５ｂ…配管
４１０…逆流防止弁
４１５…制御部
４２０…排気管
４２５…排気弁
４３０…排気管
４３５…排気弁
４４０…逆流防止弁
４４５…逆流防止弁
４５０…排気管
４５５…排気弁
５２０…アノード側触媒層
５３０…アノード側ガス拡散層
５４０…多孔体
５４５…カソード側多孔体
８４０…多孔体
２０００…膜電極接合体
２０１４ｈｍ…分散板
２０１４ｈｐ…分散板
２１００…分散板
２１０１…分散板
２１０２…分散板
２１０２ｔ…突部
２１０２上流…分散板
２１１０…細孔
２１１２…細孔
２１３０…パイプ
２１４０…フレーム
２１４１ｎ…細孔
２１４２ｎ…流路
２１４３ｎ…細孔
２２００…水素側電極
２２０１…膜電極接合体
２２０２…膜電極接合体
２２０２…分散板
２２０３…膜電極接合体
２２０４…膜電極接合体
２３００…電解質膜
２４００…酸素側電極
５０００…流路形成部材
５０１０…主流路
５０２０…副流路
５０３０…櫛歯流路
５１００…流路形成部材
５１１０…外壁
５１２０…流路壁
５１５０…流入口
５２００…流路形成部材
５２１０…外壁
５２２０…流路壁
５２３０…仕切壁
５２５０…流入口
６０００…燃料電池
６１００…アノード
６２００…アノード側セパレータ
６２１０…燃料ガス入口ポート
６２２０…凹部
６２３０…規制板
６３００…ノズル
６３２０…噴射孔
７４１７ａ…燃料ガス供給孔
７４１７ｂ…燃料ガス供給孔
７５１７ａ…燃料ガス供給孔
７５１７ｂ…燃料ガス供給孔
７５４０…多孔体
７５５０…フレーム
７５５５…開口部
７６００ａ…矢印
７６００ｂ…矢印
７７００ａ…矢印
７７００ｂ…矢印

Claims (9)

1. 燃料電池であって、
   積層されている複数の発電モジュールと、
   前記積層されている発電モジュールを積層方向に貫通し、前記複数の発電モジュールに燃料ガスを供給する燃料ガス供給マニホールドと、
   前記燃料ガス供給マニホールドの下流端部に接続されているバッファと、
   を備える、燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池において、さらに、
   前記積層されている発電モジュールを積層方向に貫通し、一方の端部が閉じられ、前記複数の発電モジュールから未反応の燃料ガスが排出される燃料ガス排出マニホールドを備え、
   前記バッファは前記燃料ガス供給マニホールドの代わりに前記燃料ガス排出マニホールドの他方の端部に接続され、
   前記燃料ガス供給マニホールドの下流端部は閉じられている、燃料電池。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池において、さらに、
   前記バッファが接続されている前記燃料ガス供給マニホールドまたは前記燃料ガス排出マニホールドと、前記バッファとの間に配置される第１の弁を備える、燃料電池。
4. 請求項３に記載の燃料電池において、さらに、
   前記バッファに接続される排気管と、
   前記排気管に配置される第２の弁とを備える、燃料電池。
5. 請求項４に記載の燃料電池において、さらに、
   前記燃料電池の始動前に前記第１の弁を開いた状態、前記第２の弁を閉じた状態にしておき、前記燃料電池の始動後、所定の時間経過後に前記第１の弁を閉じた状態にし、次いで前記第２の弁を開いた状態に制御する制御手段を備える、燃料電池。
6. 請求項１に記載に燃料電池において、さらに、
   前記発電モジュールを積層方向に貫通し、一方の端部が前記バッファと接続される燃料ガス排出マニホールドと、
   前記燃料ガス排出マニホールドの他方の端部に接続される排気管と、
   前記排気管に配置される第１の弁と、
   を備える、燃料電池。
7. 請求項６に記載の燃料電池において、さらに、
   前記燃料ガス供給マニホールドと前記バッファとの間に配置される第２の弁と、
   前記燃料ガス排出マニホールドと前記バッファとの間に配置される第３の弁と、
   を備える、燃料電池。
8. 請求項７において、さらに、
   バッファに接続される第２の排気管と、
   前記第２の排気管に配置される第４の弁とを備える、燃料電池。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の燃料電池において、
   前記バッファは前記積層された発電モジュールの端部に隣接して配置されるダミーモジュール内に形成されている、燃料電池。

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