JP2009231083A

JP2009231083A - 燃料電池

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Publication number: JP2009231083A
Application number: JP2008075754A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kajiwara; ▲隆▼ 梶原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2028-03-24
Also published as: JP5228557B2

Abstract

【課題】燃料電池を加湿して燃料電池の発電性能を安定させることを目的とする。
【解決手段】燃料電池１００であって、電解質膜２１０と、前記電解質膜の第１の面側に設けられた第１のガス流路２６０と、前記電解質膜２１０の第２の面側に設けられた第２のガス流路２７０と、冷媒流路５５５とを備え、前記第１のガス流路２６０を流れる第１の反応ガスの流れの向きと前記第２のガス流路２７０を流れる第２の反応ガスの流れの向きが対向し、前記電解質膜２１０の面内の温度分布について、前記第１と第２の反応ガスの一方の流れの下流部分における温度が他の部分の温度よりも相対的に高温になるように前記冷媒流路５５５が構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池に関する。

燃料電池では、発電によってかなりの水が生成され、この生成水によって電解質が加湿される。しかし、電解質の種類によっては、燃料電池に供給される反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）をある程度加湿しておくことが望ましい。このため、従来から、反応ガスに対する種々の加湿方法が工夫されている。

また、燃料電池は発電時に発熱するので、通常は、冷媒で冷却するための冷却構造を有している（例えば特許文献１）。

特開２００５−２５１４１６号公報

しかしながら、従来は、冷媒による冷却構造を利用して反応ガスに対する加湿を推進する点については工夫がなされていないのが実情であった。

本発明は上記課題の少なくとも１つを解決し、燃料電池の反応ガスを加湿して燃料電池の発電性能を安定させ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、本発明は以下の態様をとる。

本発明の第１の態様は、燃料電池であって、電解質膜と、前記電解質膜の第１の面側に設けられた第１の反応ガス流路と、前記電解質膜の第２の面側に設けられた第２の反応ガス流路と、冷媒流路とを備え、前記第１の反応ガス流路を流れる第１の反応ガスの流れの向きと前記第２の反応ガス流路を流れる第２の反応ガスの流れの向きが対向し、前記電解質膜の面内の温度分布について、前記第１と第２の反応ガスの一方の流れの下流部分における温度が他の部分の温度よりも相対的に高温になるように前記冷媒流路が構成されている。この態様によれば、反応ガスの一方の流れの下流部分における燃料電池の温度が他の部分の温度よりも相対的に高温なので、当該部分において、水が電解質膜を透過し易い。その結果、燃料電池を加湿して燃料電池の発電性能を安定させることが可能となる。

本発明の第１の態様において、前記第１と第２の反応ガスは燃料ガスと酸化ガスであり、
前記下流部分は、前記酸化ガスの流れの下流部分であってもよい。酸化ガス流路の下流には、燃料電池の電気化学反応により生じた生成水が送られる。したがって、この態様によれば、この生成水を燃料電池の加湿に用いることが可能となる。

本発明の第１の態様において、前記冷媒流路は、前記第１と第２の反応ガスの流れの方向の双方と交差する方向に冷媒が流れるように構成されており、前記冷媒流路の一部において前記冷媒が流れ難い部分が形成されており、これにより前記高温が達成されていてもよい。この態様によれば、冷媒が流れ難い部分は、冷却され難いので、高温になりやすくすることが可能となる。

本発明の第１の態様において、前記電解質膜の前記下流部分及び上流部分は、水の透過を促進する水透過促進構造を有していてもよい。この態様によれば、水の透過が促進されるので、燃料電池を加湿し易くすることが可能となる。

本発明の第１の態様において、前記水透過促進構造は、膜厚が他の部分よりも薄い部分であってもよい。この態様によれば、電解質膜の下流部分及び上流部分の電解質膜の膜厚が薄いので、水の透過を促進することが可能となる。

本発明の第１の態様において、前記水透過促進構造は、電解質膜の樹脂密度が他の部分よりも小さい部分であってもよい。この態様によれば、電解質膜の下流部分及び上流部分の電解質膜の密度が小さいので、水の透過を促進することが可能となる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の他、反応ガスの加湿方法等、様々な形態で実現することが可能である。

第１の実施例：
図１は、第１の実施例に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。燃料電池１００は、発電体２００とエンドプレート２０２、２０４を備える。本実施例では、発電体２００は複数積層されているが、発電体２００は１個であってもよい。なお、発電体２００を「電池ユニット」とも呼ぶ。エンドプレート２０２、２０４は、発電体２００の積層方向の両端にそれぞれ配置されている。燃料電池１００には、発電体２００に燃料ガス、酸化ガス、冷媒を供給し、あるいは排出するための燃料ガス供給マニホールド１１０と、燃料ガス排出マニホールド１２０と、酸化ガス供給マニホールド１３０と、酸化ガス排出マニホールド１４０と、冷媒供給マニホールド１５０と、冷媒排出マニホールド１６０とが設けられており、これらのマニホールドは、燃料電池１００を積層方向に貫通している。

図２は、燃料電池１００を図１に示す２−２切断線で切ったときの断面図である。発電体２００は、膜電極アッセンブリ２０とセパレータ３０とを備える。膜電極アッセンブリ２０は、電解質膜２１０と、アノード触媒層２２０と、カソード触媒層２３０と、アノード側ガス拡散層２４０と、カソード側ガス拡散層２５０と、シールガスケット２８０とを備える。

本実施例では、電解質膜２１０として、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や炭化水素系樹脂からなるプロトン伝導性のイオン交換膜を用いている。アノード触媒層２２０及びカソード触媒層２３０は、電解質膜２１０の各面にそれぞれ配置されている。本実施例では、アノード触媒層２２０及びカソード触媒層２３０として、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例えばカーボン粒子上に担持した触媒層を用いている。

アノード側ガス拡散層２４０、カソード側ガス拡散層２５０は、それぞれアノード触媒層２２０、カソード触媒層２３０の外面に配置されている。本実施例では、アノード側ガス拡散層２４０およびカソード側ガス拡散層２５０として、カーボン不織布を用いたカーボンクロスやカーボンペーパーを用いている。

シールガスケット２８０は、電解質膜２１０、アノード側ガス拡散層２４０、カソード側ガス拡散層２５０の外縁を囲うように形成されている。シールガスケット２８０は、たとえば射出成形により、電解質膜２１０、アノード側ガス拡散層２４０、カソード側ガス拡散層２５０と一体に成形される。

セパレータ３０は、カソードプレート３００と、アノードプレート４００と、中間フィルム５００とを備える。カソードプレート３００は、カソード側ガス拡散層２５０の外側に配置され、中間フィルム５００はカソードプレート３００の外側に配置され、アノードプレート４００は中間フィルム５００の外側に配置されている。ここで、本実施例では、膜電極アッセンブリ２０とセパレータ３０とが交互に配置されている構成を採用しているので、アノードプレート４００は、膜電極アッセンブリ２０のアノード側ガス拡散層２４０の外側に配置される構成となっている。なお、アノードプレート４００とアノード側ガス拡散層２４０との間には、燃料ガス流路２６０が形成され、カソードプレート３００とカソード側ガス拡散層２５０との間には、酸化ガス流路２７０が形成されている。

図３は、カソードプレート３００の平面図である。カソードプレート３００は、例えば、金属製の略四角形状の板状部材である。カソードプレート３００の短辺側外縁部には、種々の開口部３１０〜３６０が形成されている。これらの開口部３１０〜３６０は、図１に示す燃料ガス供給マニホールド１１０と、燃料ガス排出マニホールド１２０と、酸化ガス供給マニホールド１３０と、酸化ガス排出マニホールド１４０と、冷媒供給マニホールド１５０と、冷媒排出マニホールド１６０とを形成するための開口部である。また、カソードプレート３００の下側の長辺側外縁部には細長い開口部３３２が形成され、上側の長辺側外縁部には細長い開口部３４２が形成されている。開口部３３２は、酸化ガスを酸化ガス流路２７０に供給するために用いられ、開口部３４２は、酸化ガスを酸化ガス流路２７０から排出するために用いられる。したがって、本実施例では、図２に示すように、酸化ガスは酸化ガス流路２７０の中を図面の下から上に流れる。なお、開口部３１０〜３６０、３３２、３４２は、例えば、打ち抜き加工により形成される。

図４は、アノードプレート４００の平面図である。アノードプレート４００は、例えば、金属製の略四角形状の板状部材である。アノードプレート４００の短辺側外縁部には、各種マニホールドを形成するための開口部４１０〜４６０が形成されている。開口部４１０〜４６０の位置、大きさは、それぞれ、カソードプレートの開口部３１０〜３６０の位置、大きさと対応している。アノードプレート４００の上側の長辺側外縁部には細長い開口部４１２が形成され、下側の長辺側外縁部には開口部４２２が形成されている。ここで、開口部４１２は、燃料ガスを燃料ガス流路２６０に供給するために用いられ、開口部４２２は、燃料ガスを燃料ガス流路２６０から排出するために用いられる。したがって、本実施例では、図２に示すように、燃料ガスは燃料ガス流路２６０の中を図面の上から下に流れる。前述したように、酸化ガスは酸化ガス流路２７０を図面に下から上に流れているので、酸化ガスと燃料ガスの流れは逆向き（対向流）である。なお、開口部４１０〜４６０、４１２、４２２は、例えば、打ち抜き加工により形成される。また、アノードプレート４００の中央部には、複数の凸部４８０が形成されている。凸部４８０は、後述する流路形成部５７０の位置決めをするために用いられる。さらに、凸部４８０の高さは、中間フィルム５００の厚さとほぼ同じに設定されている。そのため、アノードプレート４００と中間フィルム５００とカソードプレート３００とを重ねたとき、アノードプレートの凸部４８０は、カソードプレート３００と接触する。これにより、カソードプレート３００とアノードプレート４００とが電気的に導通する。凸部４８０は、例えば、プレス加工により形成される。

図５は、セパレータ３０形成後の中間フィルム５００の平面図である。図６は、セパレータ３０を形成する前の中間フィルム５００の平面図である。中間フィルム５００は、例えば熱可塑性樹脂性の略四角形状の板状部材である。図２に示すように、中間フィルム５００は、カソードプレート３００とアノードプレート４００とを接着する役割を有する。図６に示すように、中間フィルム５００の短辺側外縁部には、各種マニホールドを形成するための開口部５１０〜５６０が形成され、中央部の下部には、冷媒が流れる空間となる細長い流路５５５が複数形成されている。なお、中央部の上部には、流路５５５は形成されていない。これらの開口部５１０〜５６０及び流路５５５は、例えば、打ち抜き加工により形成される。

ガス用マニホールドを形成する開口部５１０〜５４０の位置、大きさは、それぞれ、カソードプレート３００の開口部３１０〜３４０の位置、大きさと対応している。なお、開口部５１０、５２０から長辺方向に沿って、連通路５１２、５２２が伸び、開口部５３０、５４０から長辺方向に沿って連通路５３２、５４２が伸びている。セパレータ３０形成後には、連通路５１２、５２２は、アノードプレート４００（図４）の開口部４１２、４２２に連通し、連通路５３２、５４２は、カソードプレート３００（図３）の開口部３３２、３４２に連通する。

複数の流路５５５の間は、細長い帯状の形状となっている。細長い帯状の部分５７０は、セパレータ３０の形成後、開口部５５０から開口部５６０に流れる流体の流路を形成するための流路形成部として機能するので、以後、「流路形成部５７０」と呼ぶ。流路形成部５７０は、複数形成されており、これらの複数の流路形成部５７０は、中間フィルム５００の外縁部分と、接続部５８５（「付け根部５８５」とも呼ぶ）によって接続されている。また、個々の流路形成部５７０には、凹部５８０が複数個設けられている。これらの凹部５８０は、セパレータの組み立て時にアノードプレート４００の凸部４８０（図４）と係合し、これによって流路形成部５７０が位置決めされる。なお、付け根部５８５は、セパレータの組み立て時にカソードプレート３００の開口部３５０（図３）及びアノードプレート４００の開口部４５０（図４）から見える位置に設けられている。これらの付け根部５８５は、セパレータの接合後に削除され、図５に示すように、複数の流路形成部５７０が互いに離間した状態となる。また、付け根部５８５が削除されることにより、開口部５５０と開口部５６０は、流路５５５を介して繋がる。これにより、冷媒を開口部５５０から流路５５５を通って開口部５６０に流すことが可能となる。

以下、この燃料電池１００の動作について説明する。冷媒は、冷媒供給部（図示せず）から冷媒供給マニホールド１５０（図１）に供給される。冷媒は、冷媒供給マニホールド１５０を形成する開口部５５０（図５）から、流路５５５に供給され、燃料電池１００を冷却する。その後、冷媒は、流路５５５から、開口部５６０、冷媒排出マニホールド１６０を通り、燃料電池１００の外部に排出される。ここで、本実施例では、図５に示すように、中間フィルム５００の中央部の上部には、流路５５５が形成されていないため、中間フィルム５００の中央部の上部には、冷媒が流れない。そのため、図２に示すように、発電体２００の温度分布は、酸化ガス流路２７０の下流部（Ａで示す部分）が、酸化ガス流路２７０の上流部（Ｂで示す部分）に比べて相対的に高温となっている。

本実施例では、酸化ガスとして、空気を用いている。酸化ガスは、空気取り入れ部（図示せず）で取り入れられ、圧縮ポンプ（図示せず）で圧縮されて、酸化ガス供給マニホールド１３０に供給される。酸化ガスは、酸化ガス供給マニホールド１３０を形成する開口部５３０から連通部５３２、開口部３３２を通り酸化ガス流路２７０に供給される。酸化ガスは、酸化ガス流路２７０を流れながら、カソード側ガス拡散層２５０に拡散する。カソード側ガス拡散層２５０内を拡散してカソード触媒層２３０に達した酸化ガスは、以下の燃料電池の電気化学反応に用いられる。
（１／２）Ｏ₂ ＋２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- → Ｈ₂０（１）

未反応の酸化ガスは、酸化ガス流路２７０から、開口部３４２、連通部５４２、開口部５４０、酸化ガス排出マニホールド１４０を通り、燃料電池１００の外部に排気される。電気化学反応により生じた生成水は、カソード側ガス拡散層２５０を通り、酸化ガス流路２７０に移動する。生成水は、酸化ガスの流れによって流され、酸化ガス流路２７０の下流部に移動する。これにより、酸化ガス流路２７０の上流部（図２の下方部分）は水分が少ない状態になり、下流部（図２の上方部分）は水分が多い状態となる。一方、酸化ガス流路２７０の下流部の電解質膜２１０を挟んだ燃料ガス流路２６０側は、燃料ガス流路２６０の上流部である。燃料ガス流路２６０の上流部を流れる燃料ガスの相対湿度は小さく、上述したように温度が高い。このような水分濃度の勾配と高温によって水分に移動が促進され、そのため、電解質膜２１０から燃料ガス流路２６０側に水分が移動する。なお、酸化ガス流路２７０の下流部は、上述したように生成水が移動してきているため、水分は豊富であり、相対湿度も高い。そのため、酸化ガス流路２７０の下流部においては、電解質膜２１０から酸化ガス流路２７０へ水分が蒸発するよりも、むしろ、酸化ガス流路２７０から電解質膜２１０に水分が供給される。以上のように、酸化ガス流路２７０の下流部においては、酸化ガス流路２７０から燃料ガス流路２６０へ水分が移動する。これにより、燃料ガスを加湿することが可能となる。その結果、燃料電池１００の発電性能を安定させることが可能となる。

本実施例では、燃料ガスとして水素を用いている。燃料ガスは、例えば燃料ガスタンク（図示せず）から燃料ガス供給マニホールド１１０（図１）に供給される。燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールド１１０を形成する開口部５１０（図５）から連通部５１２、開口部４１２（図４）を通り燃料ガス流路２６０（図２）に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路２６０を流れながら、アノード側ガス拡散層２４０に拡散する。アノード側ガス拡散層２４０内を拡散してアノード触媒層２２０に達した燃料ガスは、以下の電気化学反応に用いられる。
Ｈ₂ → ２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- （２）

未反応の燃料ガスは、アノード側ガス拡散層２４０、燃料ガス流路２６０から、開口部４２２、連通部５２２、開口部５２０、燃料ガス排出マニホールド１２０を通り、燃料電池１００の外部に排気される。酸化ガス流路２７０から燃料ガス流路２６０に移動してきた水分（以下「移動水」という。）は、アノード側ガス拡散層２４０を通り、燃料ガス流路２６０に移動する。移動水は、燃料ガスの流れによって流され、燃料ガス流路２６０の下流部に移動する。これにより、燃料ガス流路２６０の下流部は水分が多い状態となる。一方、燃料ガス流路２６０の下流部の電解質膜２１０を挟んだ酸化ガス流路２７０側は、酸化ガス流路２７０の上流部である。電気化学反応により生じた生成水は、酸化ガスの流れによって酸化ガス流路２７０の下流部に移動しているため、酸化ガス流路２７０の上流部では、相対湿度が小さい。酸化ガス流路２７０の上流部では、酸化ガス流路２７０の下流部とは逆に、電解質膜２１０から酸化ガス流路２７０側に水分が蒸発し、酸化ガス流路２７０に水分が移動する。なお、燃料ガス流路２６０の下流部は、上述したように移動水が移動してきているため、水分は豊富であり、相対湿度も高い。そのため、燃料ガス流路２６０の下流部においては、電解質膜２１０から燃料ガス流路２６０へ水分が蒸発するよりも、むしろ、燃料ガス流路２６０から電解質膜２１０に水分が供給される。以上のように、酸化ガス流路２７０の上流においては、燃料ガス流路２６０から酸化ガス流路２７０へ水分が移動する。これにより、酸化ガスを加湿することが可能となる。その結果、燃料電池１００の発電性能を安定させることが可能となる。

以上のように、本実施例によれば、中間フィルム５００の中央部の上部に、流路５５５を形成しないことにより、当該部分に冷媒が流れ難くなる冷却構造を採用している。そして、この冷却構造により電解質膜２１０の面内の温度分布として、酸化ガスの流れの下流部分（図２のＡ）における温度が他の部分（図２のＢ）の温度よりも相対的に高温になる温度分布を実現している。その結果、燃料電池を加湿して燃料電池の発電性能を安定させることが可能となる。なお、燃料電池では、カソード側で水分が生成するため、酸化ガスの流れの下流側の温度を相対的に高くすることにより、生成水を燃料ガスの加湿に用いることが可能となる。

第２の実施例：
図７は、第２の実施例に係る燃料電池に用いられるアノードプレート４０２の構成を示す説明図である。第２の実施例では、アノードプレート４０２の上部において、凸部４８０が密に設けられている点が第１の実施例（図４）と異なる。

図８は、第２の実施例に係る燃料電池に用いられる中間フィルム５０２の構成を示す説明図である。第２の実施例では、中間フィルム５０２の中央部に流路形成部５７０が設けられていない点、及び、流路を構成する開口部分がアノードプレート（図７）の凸部４８０が密に設けられている部分まで開口が広がっている点が異なる。

図９は、アノードプレート４０２の上に中間フィルム５０２を配置した状態を示す平面図である。ここでは、中間フィルム５０２の開口部を通して、その下にあるアノードプレート４０２の一部が見えている状態が示されている。この状態では、流路５５５の上部では、凸部４８０が密に設けられているため、冷媒が流れにくくなっている。凸部４８０が密に設けられている部分では、冷却能力が低いので、温度が他の部分より高くなる。

以上のように、第２の実施例によっても、燃料電池１００の面内の温度分布について、酸化ガスの流れの下流部分（図２のＡ）における燃料電池の温度が他の部分（図２のＢ）の温度よりも相対的に高温になるように構成することが可能である。

第３の実施例：
図１０は、第３の実施例に係る燃料電池の断面図である。第３の実施例は、酸化ガス流路２７０の上流部及び下流部に相当する位置における電解質膜２１０ａの厚さが、他の部分における電解質膜２１０の厚さよりも薄く構成されている点で第１の実施例と異なっている。電解質膜２１０ａが薄いと、酸化ガス流路２７０の下流部からから燃料ガス流路２６０の上流部へ、あるいは、燃料ガス流路２６０の下流部から酸化ガス流路の上流部への水分の移動長さが短くなるため、水分を容易に移動させることが可能となる。

変形例：
第３の実施例では、酸化ガス流路２７０の上流部及び下流部に相当する位置における電解質膜２１０ａの厚さが、他の部分における電解質膜２１０の厚さよりも薄く構成されているが、この代わりに、酸化ガス流路２７０の上流部及び下流部に相当する位置における電解質膜２１０の樹脂密度を他の部分における電解質膜２１０の樹脂密度よりも小さく構成していてもよい。これによれば、樹脂による抵抗が小さくなるので、水分を移動しやすくすることが可能となる。

上述した各実施例では、アノードプレート４００に凸部４８０が形成されているが、カソードプレート３００に凸部が形成されていてもよい。また、アノードプレート４００に凸部４８０が形成され、中間フィルム５００に凹部５８０が形成されているが、逆にアノードプレート４００に凹部が形成され、中間フィルム５００に凸部が形成されていてもよい。

本実施例では、中間フィルム５００は熱可塑性樹脂で作られているが、他の種類の樹脂や金属製で形成してもよい。

各種開口部の位置や形状については、上記実施例の構成以外の種々の構成が可能である。また、本実施例では、燃料ガスと酸化ガスは同じ方向に流れているが、燃料ガスと酸化ガスが互いに逆方向に流れてもよい。

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外観を示す斜視図である。燃料電池１００を図１に示す２−２切断線で切ったときの断面図である。カソードプレート３００の平面図である。アノードプレート４００の平面図である。セパレータ３０形成後の中間フィルム５００の平面図である。セパレータ３０を形成する前の中間フィルム５００の平面図である。第２の実施例に係る燃料電池に用いられるアノードプレート４０２の構成を示す説明図である。第２の実施例に係る燃料電池に用いられる中間フィルム５０２の構成を示す説明図である。アノードプレート４０２の上に中間フィルム５０２を配置した状態を示す平面図である。第３の実施例に係る燃料電池の断面図である。

符号の説明

２０…膜電極アッセンブリ
３０…セパレータ
１００…燃料電池
１１０…燃料ガス供給マニホールド
１２０…燃料ガス排出マニホールド
１３０…酸化ガス供給マニホールド
１４０…酸化ガス排出マニホールド
１５０…冷媒供給マニホールド
１６０…冷媒排出マニホールド
２００…発電体
２０２、２０４…エンドプレート
２１０、２１０ａ…電解質膜
２２０…アノード触媒層
２３０…カソード触媒層
２４０…アノード側ガス拡散層
２５０…カソード側ガス拡散層
２６０…燃料ガス流路
２７０…酸化ガス流路
２８０…シールガスケット
３００…カソードプレート
３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０…開口部
３３２、３４２…開口部
４００…アノードプレート
４０２…アノードプレート
４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０…開口部
４１２、４２２…開口部
４８０…凸部
５００、５０２…中間フィルム
５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０…開口部
５１２、５２２、５３２、５４２…連通部
５５５…流路
５７０…流路形成部
５８０…凹部
５８５…接続部（付け根部）

Claims

燃料電池であって、
電解質膜と、
前記電解質膜の第１の面側に設けられた第１の反応ガス流路と、
前記電解質膜の第２の面側に設けられた第２の反応ガス流路と、
冷媒流路とを備え、
前記第１の反応ガス流路を流れる第１の反応ガスの流れの向きと前記第２の反応ガス流路を流れる第２の反応ガスの流れの向きが対向し、
前記電解質膜の面内の温度分布について、前記第１と第２の反応ガスの一方の流れの下流部分における温度が他の部分の温度よりも相対的に高温になるように前記冷媒流路が構成されている、燃料電池。
請求項１に記載の燃料電池において、
前記第１と第２の反応ガスは燃料ガスと酸化ガスであり、
前記下流部分は、前記酸化ガスの流れの下流部分である、燃料電池。
請求項１または請求項２に記載の燃料電池において、
前記冷媒流路は、前記第１と第２の反応ガスの流れの方向の双方と交差する方向に冷媒が流れるように構成されており、
前記冷媒流路の一部において前記冷媒が流れ難い部分が形成されており、これにより前記高温が達成されている、燃料電池。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、
前記電解質膜の前記下流部分及び上流部分は、水の透過を促進する水透過促進構造を有する、燃料電池。
請求項４に記載の燃料電池において、
前記水透過促進構造は、膜厚が他の部分よりも薄い部分である、燃料電池。
請求項４に記載の燃料電池において、
前記水透過促進構造は、電解質膜の樹脂密度が他の部分よりも小さい部分である、燃料電池。