JP2011233504A

JP2011233504A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2011233504A
Application number: JP2011022018A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Fukui; 薫福井; Kazuyoshi Miyajima; 一嘉宮島; So Fujiwara; 宗藤原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: JP5638411B2

Abstract

【課題】簡単な構成で、凝縮水による液絡を可及的に阻止することを可能にする。
【解決手段】燃料電池１０は、第１金属セパレータ１６及び第２金属セパレータ１８が、電解質膜・電極構造体１４を挟むとともに、電極面を鉛直面にして水平方向に積層される。第１金属セパレータ１６の面１６ａには、重力方向に延在する酸化剤ガス流路２６と、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとが設けられる。酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとを連通する複数の出口連結通路２８ｂが、水平方向に配列して形成される。出口連結通路２８ｂは、前記出口連結通路２８ｂの配列方向中央部が、配列方向両端部よりも酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ側に突出している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが電極面を鉛直面にして水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、前記電極に沿って重力方向に反応ガスを供給する反応ガス流路が設けられるとともに、前記反応ガス流路の上方に位置し且つ積層方向に貫通して前記反応ガスを流す反応ガス入口連通孔と、前記反応ガス流路の下方に位置し且つ前記積層方向に貫通して前記反応ガスを流す反応ガス出口連通孔とを有する燃料電池に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。

この種の燃料電池は、通常、車載用として使用される際、所望の発電力を得るために、所定数（例えば、数十〜数百）の単位セルを積層した燃料電池スタックとして使用されている。その際、燃料電池スタックは、一般的に、セパレータの面内に電極面に沿って反応ガスを流す反応ガス流路と、前記反応ガス流路に連通し、単位セルの積層方向に貫通する反応ガス連通孔とを設ける、所謂、内部マニホールドを採用している。

一般に、燃料電池では、反応により生成水が発生しており、この生成水が凝縮した凝縮水が、反応ガス流路に滞留し易い。このため、特に内部マニホールド型燃料電池において、反応ガス流路から反応ガス連通孔に水分を確実に排出させる必要がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池では、ガス導入マニホールド孔、ガス排出マニホールド孔及びガス流路溝部を有し、前記ガス導入マニホールド孔と前記ガス流路溝部を連結するガス導入口及び前記ガス排出マニホールド孔と前記ガス流路溝部を連結するガス排出口を備えるとともに、前記ガス導入口、前記ガス排出口の少なくとも一方のガス流通溝の少なくともガスマニホールド孔側の幅が広がっていることを特徴としている。

このため、ガス流路溝部でガス中の水分の一部が凝縮しても、ガス排出口のガス流通溝のガスマニホールド孔側の幅が広がっているため、前記ガス排出口から前記ガスマニホールド孔への凝縮水の排水が容易にできる、としている。

特許第４０６２７９７号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、ガス排出口のガスマニホールド孔側の幅が広がっているため、凝縮水は、前記ガス排出口の壁面を伝わってガスマニホールド孔に連続して（繋がって）排出されるおそれがある。このため、燃料電池内で水滴を介して電流が流れる、所謂、液絡経路が形成されてしまい、特に、金属セパレータが用いられている際に、電位差によって前記金属セパレータ表面に腐食電流が発生し易いという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、凝縮水による液絡を可及的に阻止することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、前記電極に沿って重力方向に反応ガスを供給する反応ガス流路が設けられるとともに、前記反応ガス流路の上方に位置し且つ積層方向に貫通して前記反応ガスを流す反応ガス入口連通孔と、前記反応ガス流路の下方に位置し且つ前記積層方向に貫通して前記反応ガスを流す反応ガス出口連通孔とを有する燃料電池に関するものである。

この燃料電池は、反応ガス流路と反応ガス出口連通孔との間には、重力方向に延在する複数の連結通路が水平方向に配列して形成されるとともに、前記連結通路の配列方向中間部分は、配列方向両端部よりも前記反応ガス出口連通孔側に突出している。

また、この燃料電池は、連結通路の配列方向中央部分が、配列方向両端部よりも反応ガス出口連通孔側に突出することが好ましい。

さらに、この燃料電池は、反応ガス出口連通孔を形成し且つ連結通路との境界部位を構成する上側内壁面が、前記連結通路の配列方向両端部から配列方向中央部分に向かって下方に且つ平滑に連続することが好ましい。

本発明によれば、反応ガス流路に沿って重力方向に流動した凝縮水は、前記反応ガス流路の下方に設けられている複数の連結通路に沿って重力方向下方に移動する。その際、連結通路の配列方向中間部分は、配列方向両端部よりも反応ガス出口連通孔側に突出している。従って、凝縮水は、連結通路の配列方向中間部分側に移動して集中した後、反応ガス出口連通孔に落下するため、連続性（繋がり）が遮断され、液絡経路が形成されることを良好に抑制することが可能になる。これにより、簡単な構成で、凝縮水による液絡を可及的に阻止することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。前記燃料電池の断面説明図である。前記燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。前記第１金属セパレータの要部拡大説明図である。前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの正面説明図である。本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの要部拡大説明図である。本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。前記燃料電池を構成する第１金属セパレータの要部拡大説明図である。本発明の第４の実施形態に係る燃料電池を構成する第２金属セパレータの要部拡大説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１４が、第１金属セパレータ１６と第２金属セパレータ１８とに挟持される。電解質膜・電極構造体１４と第１金属セパレータ１６及び第２金属セパレータ１８とは、電極面を鉛直面にして水平方向（矢印Ａ方向）に積層される。

第１金属セパレータ１６及び第２金属セパレータ１８は、重力方向に延びた縦長形状を有する。第１金属セパレータ１６及び第２金属セパレータ１８は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等により構成され、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波板状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第１金属セパレータ１６及び第２金属セパレータ１８に代えて、例えば、カーボンセパレータ（図示せず）を用いてもよい。

燃料電池１０の重力方向（矢印Ｃ方向）上端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２４ａが、矢印Ｂ方向（水平方向）に配列して設けられる。

燃料電池１０の重力方向下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２４ｂ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２０ｂが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。

第１金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１４側の面１６ａには、重力方向に延在する直線状の酸化剤ガス流路（反応ガス流路）２６が設けられる。なお、酸化剤ガス流路２６は、平面形状が波形状でもよい。

酸化剤ガス流路２６は、第１金属セパレータ１６を厚さ方向に波形状に成形することにより設けられる複数の溝部を備えており、前記酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとは、後述する複数の入口連結通路２８ａ及び出口連結通路２８ｂを介して連通する。

第１金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第１金属セパレータ１６の外周端部を周回して、第１シール部材３２が焼き付けや射出成形等により一体化される。第１シール部材３２は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。より好ましくは、撥水作用を有するゴム部材、例えば、シリコンゴム（シリコーン等）を使用することが好適である。

第１シール部材３２は、面１６ａ側で外周縁部を周回して酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに連通する酸化剤ガス流路２６を形成する一方、面１６ｂ側で外周縁部を周回し、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂに連通する冷却媒体流路３０を形成する。この冷却媒体流路３０は、酸化剤ガス流路２６の裏面形状を有し、重力方向に冷却媒体の流れ方向が設定される。

図３に示すように、複数の入口連結通路２８ａは、複数の流路形成部材３４ａにより形成されるとともに、前記流路形成部材３４ａは、それぞれ重力方向に延在し、例えば、第１シール部材３２に一体成形される。

流路形成部材３４ａは、上記の撥水作用を有するゴム部材の他、樹脂材、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂等を使用することも好適である。なお、以下に説明する流路形成部材３４ｂ及び流路形成部材４４ａ、４４ｂも同様である。

出口連結通路２８ｂは、重力方向に延在する複数の流路形成部材３４ｂにより形成されるとともに、前記流路形成部材３４ｂは、例えば、第１シール部材３２に一体成形される。なお、流路形成部材３４ｂは、第１シール部材３２と別体に成形されて前記第１シール部材３２に接合されてもよい。また、流路形成部材３４ｂは、第１金属セパレータ１６をプレス成形して形成してもよく、あるいは、カーボンセパレータに一体に溝加工してもよい。

図４に示すように、複数の出口連結通路２８ｂは、水平方向に配列されるとともに、前記出口連結通路２８ｂの配列方向（矢印Ｂ方向）中間部分、好ましくは、中央部分は、配列方向両端部よりも酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ側に突出する。具体的には、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂを形成し且つ出口連結通路２８ｂとの境界部位を構成する上側内壁面３６は、前記出口連結通路２８ｂの配列方向両端部から配列方向中間部分、好ましくは、中央部分に向かって下方に且つ円滑に連続している。なお、上側内壁面３６は、直線状又は曲線状に形成される。

ここで、各出口連結通路２８ｂの幅寸法Ｓは、小さな寸法に設定されることが好ましい。酸化剤ガス出口連通孔２０ｂの内部に露呈する水滴の表面積が小さくなるため、落下する水滴径が小径となり、上側内壁面３６を伝う可能性が低く、且つ落下時の繋がり距離が短尺化されるからである。

流路形成部材３４ｂ間の距離Ｐは、小さく設定されることが好ましい。凝縮水が、落下せず出口連結通路２８ｂの壁面に沿って下降しても、隣り合う出口連結通路２８ｂ間で水滴同士が一体化し、前記水滴を落下させることができるからである。各流路形成部材３４ｂの長さｌは、同一の寸法に設定されることが好ましい。各出口連結通路２８ｂにおける圧力損失を均一にすることができるからである。

配列方向両端部に配置される出口連結通路２８ｂと上側内壁面３６の角部端部との距離Ｌは、大きく設定されることが好ましい。特に、距離Ｌ＞幅寸法Ｓに設定される。上側内壁面３６に沿って凝縮水が伝わっても、距離Ｌが水滴径以上であれば、凝縮水の繋がりを切ることができ、燃料電池１０と地面（グラウンド）との間で水滴を介して電流が流れる、所謂、地絡を阻止できるからである。

上側内壁面３６の水平方向に対する傾斜角度α°は、大きな角度（車両の最大傾斜角度以上）に設定されることが好ましい。特に、燃料電池１０が車両に搭載される際に、この車両の左右における最大傾斜時においても、凝縮水の連続性を断する機能を有する角度が必要であるからである。

図５に示すように、第２金属セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１４側の面１８ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとに連通し、矢印Ｃ方向（重力方向）に延在する直線状の燃料ガス流路（反応ガス流路）３８が形成される。なお、燃料ガス流路３８は、平面形状が波形状でもよい。

燃料ガス流路３８は、第２金属セパレータ１８を厚さ方向に波形状に成形することにより設けられる複数の溝部を備えるとともに、前記燃料ガス流路３８と燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂとは、後述する複数の入口連結通路４０ａ及び出口連結通路４０ｂを介して連通する。

図１に示すように、第２金属セパレータ１８の面１８ａとは反対の面１８ｂと、第１金属セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとに連通する冷却媒体流路３０が形成される。

第２金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第２金属セパレータ１８の外周端部を周回して、第２シール部材４２が一体化される。この第２シール部材４２は、上記の第１シール部材３２と同一の材料で構成される。

第２シール部材４２は、面１８ａ側で外周縁部を周回し、燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂに連通する燃料ガス流路３８を形成する一方、面１８ｂ側で外周縁部を周回し、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂに連通する冷却媒体流路３０を形成する。

図５に示すように、複数の入口連結通路４０ａは、重力方向に延在する複数の流路形成部材４４ａにより形成されるとともに、前記流路形成部材４４ａは、第２シール部材４２に一体成形される。同様に、複数の出口連結通路４０ｂは、重力方向に延在する複数の流路形成部材４４ｂにより形成されるとともに、前記流路形成部材４４ｂは、第２シール部材４２に一体化される。なお、流路形成部材４４ｂは、第２シール部材４２と別体に成形されて前記第２シール部材４２に接合されてもよい。また、流路形成部材４４ｂは、第２金属セパレータ１８をプレス成形して形成してもよく、あるいは、カーボンセパレータに一体に溝加工してもよい。

出口連結通路４０ｂは、水平方向に配列されるとともに、上記の出口連結通路２８ｂと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。

図１に示すように、電解質膜・電極構造体１４は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜５０と、前記固体高分子電解質膜５０を挟持するアノード側電極５２及びカソード側電極５４とを備える。

アノード側電極５２及びカソード側電極５４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜５０の両面に形成されている。

このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔２２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、酸化剤ガスは、図１及び図３に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから第１金属セパレータ１６の入口連結通路２８ａに導入される。酸化剤ガスは、入口連結通路２８ａを通った後、酸化剤ガス流路２６に沿って重力方向に移動し、電解質膜・電極構造体１４のカソード側電極５４に供給される。

一方、燃料ガスは、図５に示すように、燃料ガス入口連通孔２４ａから第２金属セパレータ１８の入口連結通路４０ａに導入される。燃料ガスは、入口連結通路４０ａを通った後、燃料ガス流路３８に沿って重力方向に移動し、電解質膜・電極構造体１４のアノード側電極５２に供給される。

従って、各電解質膜・電極構造体１４では、カソード側電極５４に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極５２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。

また、冷却媒体は、図１に示すように、冷却媒体入口連通孔２２ａから第１金属セパレータ１６と第２金属セパレータ１８との間に冷却媒体流路３０に導入される。冷却媒体は、冷却媒体流路３０に沿って重力方向に移動し、電解質膜・電極構造体１４の発電面を冷却した後、冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。

図３に示すように、酸化剤ガス流路２６に沿って流動する酸化剤ガスは、複数の出口連結通路２８ｂを通って酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに排出される。また、燃料ガス流路３８に沿って流動する燃料ガスは、図５に示すように、複数の出口連結通路４０ｂを通って燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される。

ところで、酸化剤ガス流路２６では、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから送られる酸化剤ガスが発電反応により使用されるとともに、水が生成されている。この生成水は、使用済みの酸化剤ガスに伴って、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに排出されている。

この場合、第１の実施形態では、図４に示すように、複数の出口連結通路２８ｂが、水平方向に配列して形成されるとともに、前記出口連結通路２８ｂの配列方向中央部分（中間部分）が、配列方向両端部よりも酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ側に突出している。

このため、酸化剤ガス流路２６に沿って重力方向に流動した凝縮水は、前記酸化剤ガス流路２６の下方に設けられている複数の出口連結通路２８ｂに沿って、重力方向下方に移動している。その際、凝縮水は、出口連結通路２８ｂの配列方向中央部分（中間部分）側に移動して集中し、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに落下している。しかも、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂを形成する両側の内壁面（鉛直面）を凝縮水が伝わることがない。

従って、凝縮水の連続性（繋がり）が遮断され、燃料電池１０内で水滴を介して電流が流れる、所謂、液絡経路が形成されることを抑制することが可能になる。これにより、簡単な構成で、発電により生成される水による液絡を可及的に阻止することが可能になるという効果が得られる。

さらに、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂを形成する上側内壁面３６は、出口連結通路２８ｂの配列方向両端部から配列方向中央部分（中間部分）に向かって下方に且つ平滑に連続している。このため、各出口連結通路２８ｂに沿って、流動する凝縮水は、上側内壁面３６の傾斜に沿って、円滑且つ確実に配列方向中央部分（中間部分）側に集中して合流することができる。特に、壁面との液の繋がりが発生し難い酸化剤ガス出口連通孔２０ｂの中央に凝縮水を集中させた後、自重によって落下させている。従って、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに突出する突起等を用いる必要がなく、圧損の低下を有効に回避し、液絡及び地絡の経路の形成を可及的に阻止することが可能になるという利点がある。

なお、燃料ガス出口連通孔２４ｂでは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂと同様の効果が得られる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータ６０の要部拡大説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０を構成する第１金属セパレータ１６と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

第１金属セパレータ６０では、複数の出口連結通路２８ｂは、水平方向に配列されるとともに、前記出口連結通路２８ｂの配列方向（矢印Ｂ方向）中間部分、具体的には、中央から離間した部分は、配列方向両端部よりも酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ側に突出する。すなわち、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂを形成し且つ出口連結通路２８ｂとの境界部位を構成する上側内壁面３６は、前記出口連結通路２８ｂの配列方向両端部から配列方向中間部分、具体的には、中央から離間した部分に向かって下方に且つ円滑に連続している。

このように構成される第２の実施形態では、出口連結通路２８ｂの配列方向（矢印Ｂ方向）中間部分が、配列方向両端部よりも酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ側に突出しており、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、図示しないが、第２金属セパレータ１８も、第１金属セパレータ６０と同様に構成されることにより、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図７は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池７０の要部分解斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

燃料電池７０は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）７２が、第１金属セパレータ７４と第２金属セパレータ７６とに挟持される。電解質膜・電極構造体７２は、固体高分子電解質膜５０を挟持するアノード側電極５２及びカソード側電極５４とを備えるとともに、前記アノード側電極５２は、前記カソード側電極５４及び前記固体高分子電解質膜５０よりも小さな表面積を有する、所謂、段差型ＭＥＡを構成している。

第２金属セパレータ７６は、電解質膜・電極構造体７２に対向する面７６ａに燃料ガス流路３８を設ける一方、反対の面７６ｂに冷却媒体流路３０が形成される。第２金属セパレータ７６には、燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス流路３８を連通する複数の供給孔部７８ａと、燃料ガス出口連通孔２４ｂ及び前記燃料ガス流路３８を連通する複数の排出孔部７８ｂとが形成される。

第２金属セパレータ７６の面７６ｂには、燃料ガス入口連通孔２４ａと供給孔部７８ａとを繋ぐ複数の入口連結通路８０ａが複数の流路形成部材８２ａにより形成される。第２金属セパレータ７６の面７６ｂには、燃料ガス出口連通孔２４ｂと排出孔部７８ｂとを繋ぐ複数の出口連結通路８０ｂが複数の流路形成部材８２ｂにより形成される。

図８に示すように、各出口連結通路８０ｂは、各排出孔部７８ｂの鉛直下方向に延在しており、水平方向に配列されるとともに、前記出口連結通路８０ｂの配列方向（矢印Ｂ方向）中間部分、好ましくは、中央部分は、配列方向両端部よりも燃料ガス出口連通孔２４ｂ側に突出する。

なお、第１金属セパレータ７４側にも、上記の第２金属セパレータ７６と同様に、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに近接して供給孔部及び排出孔部を形成してもよい。

このように構成される第３の実施形態では、燃料ガス流路３８に沿って流動する燃料ガスは、排出孔部７８ｂを通って面７６ａから面７６ｂに移動した後、複数の出口連結通路８０ｂを通って燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される。従って、第３の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図９は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池を構成する第２金属セパレータ９０の要部拡大説明図である。なお、第３の実施形態に係る燃料電池７０を構成する第２金属セパレータ７６と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

第２金属セパレータ９０では、各流路形成部材８２ｂの長さｌ１は、同一の寸法に設定される。このため、第４の実施形態では、上記の第３の実施形態と同様の効果が得られる他、各出口連結通路８０ｂにおける圧力損失を均一にすることが可能になる。

１０、７０…燃料電池１４、７２…電解質膜・電極構造体
１６、１８、６０、７４、７６、９０…金属セパレータ
２０ａ…酸化剤ガス入口連通孔２０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
２２ａ…冷却媒体入口連通孔２２ｂ…冷却媒体出口連通孔
２４ａ…燃料ガス入口連通孔２４ｂ…燃料ガス出口連通孔
２６…酸化剤ガス流路
２８ａ、４０ａ、８０ａ…入口連結通路
２８ｂ、４０ｂ、８０ｂ…出口連結通路
３２、４２…シール部材
３４ａ、３４ｂ、４４ａ、４４ｂ、８２ａ、８２ｂ…流路形成部材
３６…上側内壁面３８…燃料ガス流路
５０…固体高分子電解質膜５２…アノード側電極
５４…カソード側電極７８ａ…供給孔部
７８ｂ…排出孔部

Claims

電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体とセパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、前記電極に沿って重力方向に反応ガスを供給する反応ガス流路が設けられるとともに、前記反応ガス流路の上方に位置し且つ積層方向に貫通して前記反応ガスを流す反応ガス入口連通孔と、前記反応ガス流路の下方に位置し且つ前記積層方向に貫通して前記反応ガスを流す反応ガス出口連通孔とを有する燃料電池であって、
前記反応ガス流路と前記反応ガス出口連通孔との間には、重力方向に延在する複数の連結通路が水平方向に配列して形成されるとともに、
前記連結通路の配列方向中間部分は、配列方向両端部よりも前記反応ガス出口連通孔側に突出することを特徴とする燃料電池。
請求項１記載の燃料電池において、前記連結通路の配列方向中央部分は、配列方向両端部よりも前記反応ガス出口連通孔側に突出することを特徴とする燃料電池。
請求項１又は２記載の燃料電池において、前記反応ガス出口連通孔を形成し且つ前記連結通路との境界部位を構成する上側内壁面は、前記連結通路の前記配列方向両端部から前記配列方向中央部分に向かって下方に且つ平滑に連続することを特徴とする燃料電池。