JP2013179087A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、発電面内全域にわたって温度分布を均一化することができ、発電性能の向上を図ることを可能にする。
【解決手段】燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６とを備える。一方の燃料電池１０を構成する第１金属セパレータ１４と、他方の燃料電池１０を構成する第２金属セパレータ１６とは、互いに隣接し、これらの間に冷却媒体流路３８が形成される。第２金属セパレータ１６には、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体流路３８とを連通する複数の入口接続通路５２ａ１、５２ａ２が形成されるとともに、前記入口接続通路５２ａ１の通路幅は、前記入口接続通路５２ａ２の通路幅よりも大きく設定される。
【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・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、互いに隣接する前記金属セパレータ間には、電極面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成され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、所定の数の単位セルを積層することにより、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

上記の燃料電池では、一方のセパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路が設けられるとともに、他方のセパレータの面内に、カソード側電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路が設けられている。さらに、各燃料電池を構成し、互いに隣接するセパレータ間には、電極範囲内に冷却媒体を流すための冷却媒体流路が形成されている。

セパレータとしては、特に薄肉化が容易に図られることから、カーボンセパレータに代えて金属セパレータが採用される場合がある。その際、薄板金属製のプレートにプレス成形が施されることにより、波形状の流路溝が形成されている。そして、この流路溝が、燃料ガス流路又は酸化剤ガス流路に選択的されることにより、アノード側セパレータ又はカソード側セパレータが構成されている。

一方、互いに隣接するアノード側セパレータとカソード側セパレータとの間には、燃料ガス流路の裏面形状と酸化剤ガス流路の裏面形状とが重なり合って、冷却媒体流路が形成されている。

この種の燃料電池として、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックが知られている。この燃料電池スタックは、図９に示すように、単位セル１を備えるとともに、前記単位セル１は、膜電極構造体２の両面にセパレータ３、４が配置されている。

単位セル１の長手方向上端部には、燃料ガス供給口５ａ及び酸化剤ガス供給口６ａが積層方向に貫通して設けられるとともに、前記単位セル１の長手方向下端部には、燃料ガス排出口５ｂ及び酸化剤ガス排出口６ｂが、積層方向に貫通形成されている。単位セル１の短手方向両端部には、それぞれ４つの冷却水供給口７ａと、冷却水排出口７ｂとが鉛直方向に配列されている。

セパレータ３の膜電極構造体２に対向する面には、燃料ガス供給口５ａと燃料ガス排出口５ｂとに連通し、長手方向に延在する波状の複数の燃料ガス流路８ａが形成されている。セパレータ４の膜電極構造体２に対抗する面には、酸化剤ガス供給口６ａと酸化剤ガス排出口６ｂとに連通し、長手方向に延在する波状の複数の酸化剤ガス流路９ａが形成されている。

単位セル１同士が積層されることにより、一方の単位セル１を構成するセパレータ３と、他方の単位セル１を構成するセパレータ４との間には、冷却水流路が形成される。この冷却水流路は、燃料ガス流路８ａの裏面側の溝形状８ｂと、酸化剤ガス流路９ａの裏面側の溝形状９ｂとが重なり合うことにより、短手方向（水平方向）に冷却媒体の流れを許容して冷却水供給口７ａと冷却水排出口７ｂとを連通している。

特開２００７−１４１５５２号公報

ところで、燃料電池では、冷却水の流れ方向が、燃料ガスの流れ方向及び酸化剤ガスの流れ方向と略同一方向に設定される場合がある。例えば、単位セル１において、長手方向上端の冷却水排出口７ｂを冷却水供給口７ａとし、前記単位セル１の上部側に左右一対の冷却水供給口７ａ、７ａを設ける一方、該単位セル１の長手方向下端には、左右一対の冷却水排出口７ｂ、７ｂを設ける構成が考えられる。各溝形状８ｂ、９ｂは、波形状に蛇行するため、これらの間には、水平方向及び鉛直方向に沿って冷却水を流通可能な流路が形成されるからである。

これにより、左右一対の冷却水供給口７ａ、７ａから互いに対向して短手方向内方に冷却水が導入される。この冷却水は、鉛直下方向に沿って移動し、さらに短手方向外方に向かって移動することにより、一対の冷却水排出口７ｂ、７ｂから排出される、所謂、Ｈフローを構成することができる。

しかしながら、冷却水流路において、幅方向（水平方向）中央部に冷却水が供給され難く、冷却水供給量の不足が発生し易い。これにより、冷却水流路には、高温部位が発生してしまい、発電面内の温度分布にばらつきが生じるという問題がある。

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、発電面内全域にわたって温度分布を均一化することができ、発電性能の向上を図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・電極構造体と長方形状の金属セパレータとが積層され、前記金属セパレータの長手方向一端部に使用前の燃料ガス及び酸化剤ガスを積層方向に流通させる燃料ガス供給連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔が形成される一方、前記金属セパレータの長手方向他端部に使用後の前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを積層方向に流通させる燃料ガス排出連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔が形成され、さらに前記金属セパレータの短手方向両端部には、前記燃料ガス供給連通孔及び前記酸化剤ガス供給連通孔に近接して使用前の冷却媒体を積層方向に流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と、前記燃料ガス排出連通孔及び前記酸化剤ガス排出連通孔に近接して使用後の前記冷却媒体を積層方向に流通させる一対の冷却媒体排出連通孔とが形成される燃料電池に関するものである。

この燃料電池は、一方の電極に向かう金属セパレータの面には、燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔を、それぞれ入口バッファ部及び出口バッファ部を介して連通し、長手方向に延在する波形状の燃料ガス流路が設けられ、他方の電極に向かう前記金属セパレータの面には、酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔を、それぞれ入口バッファ部及び出口バッファ部を介して連通し、前記長手方向に延在する波形状の酸化剤ガス流路が設けられている。

そして、互いに隣接する金属セパレータ間には、燃料ガス流路の裏面側に形成された波溝形状部と、酸化剤ガス流路の裏面側に形成された波溝形状部とにより、冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されるとともに、冷却媒体供給連通孔と前記冷却媒体流路とを連結する複数の入口接続通路を備えている。

ここで、複数の入口接続通路は、冷却媒体流路の入口バッファ部の裏面形状である入口バッファ形状部側に向かって供給される冷却媒体の流量を、他の部位に向かって供給される前記冷却媒体の流量よりも増量させる冷却媒体増量部を構成している。

また、冷却媒体増量部は、入口バッファ形状部側の入口接続通路の通路幅を、前記入口バッファ形状部から離間する側の前記入口接続通路の通路幅よりも大きく設定することにより構成されることが好ましい。

さらに、冷却媒体増量部は、入口バッファ形状部側の入口接続通路を、前記入口バッファ形状部から離間する側の前記入口接続通路に平行な方向から該入口バッファ形状部側に傾斜させることにより構成されることが好ましい。

さらにまた、冷却媒体増量部は、冷却媒体流路の入口バッファ形状部から最初の波状頂部までの間に設けられることが好ましい。

本発明によれば、冷却媒体流路の入口バッファ形状部側に向かって供給される冷却媒体の流量が、他の部位に向かって供給される前記冷却媒体の流量よりも増量されている。このため、冷却媒体は、入口バッファ形状部を流通して冷却媒体流路の幅方向中央部に確実に供給され、冷却水供給量が不足することを阻止することができる。

これにより、簡単な構成で、発電面内全域にわたって温度分布及び湿度分布を均一化することができ、発電性能の向上を容易に図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、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。 前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの一方の正面の説明図である。 前記第２金属セパレータの他方の正面の説明図である。 前記燃料電池を構成する冷却媒体流路の要部斜視説明図である。 前記第２金属セパレータの要部拡大説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する第２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。 特許文献１に開示されている燃料電池スタックの要部分解斜視説明図である。

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、矢印Ａ方向に複数積層されて燃料電池スタック１１を構成する。燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と、前記電解質膜・電極構造体１２を挟持する第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６とを備える。

第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形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。

図１に示すように、第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、縦長形状を有するとともに、長辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に向かい且つ短辺が水平方向（矢印Ｂ方向）に向かう（水平方向の積層）ように構成される。なお、長辺が水平方向に向かい且つ短辺が重力方向に向かうように構成してもよく、また、セパレータ面が水平方向に向かう（鉛直方向の積層）ように構成してもよい。

燃料電池１０の長辺方向（矢印Ｃ方向）の上端両角部近傍には、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供給連通孔１８ａと、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供給連通孔２０ａとが設けられる。

燃料電池１０の長辺方向の下端両角部近傍には、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排出連通孔２０ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔１８ｂとが設けられる。

燃料電池１０の短辺方向（矢印Ｂ方向）の両端縁部上方には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための２つの冷却媒体供給連通孔２２ａが設けられる。燃料電池１０の短辺方向の両端縁部下方には、冷却媒体を排出するための２つの冷却媒体排出連通孔２２ｂが設けられる。

電解質膜・電極構造体１２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２４と、前記固体高分子電解質膜２４を挟持するカソード側電極２６及びアノード側電極２８とを備える。

カソード側電極２６及びアノード側電極２８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）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る電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２４の両面に形成される。

第１金属セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス排出連通孔１８ｂとを連通する酸化剤ガス流路３０が形成される。酸化剤ガス流路３０は、矢印Ｃ方向に延在する複数本の波状凸部３０ａ間に形成されるとともに、前記酸化剤ガス流路３０の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３２ａ及び出口バッファ部３２ｂが設けられる。

図３に示すように、第２金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス排出連通孔２０ｂとを連通する燃料ガス流路３４が形成される。燃料ガス流路３４は、矢印Ｃ方向に延在する複数本の波状凸部３４ａ間に形成されるとともに、前記燃料ガス流路３４の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂが設けられる。

第２金属セパレータ１６の面１６ｂと第１金属セパレータ１４の面１４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔２２ａ、２２ａと冷却媒体排出連通孔２２ｂ、２２ｂとに連通する冷却媒体流路３８が形成される（図１及び図４参照）。この冷却媒体流路３８は、電解質膜・電極構造体１２の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。

図１及び図５に示すように、冷却媒体流路３８は、酸化剤ガス流路３０を構成する波状凸部３０ａの裏面形状である波溝形状部３０ｂと、燃料ガス流路３４を構成する波状凸部３４ａの裏面形状である波溝形状部３４ｂとを、重ね合わせることにより形成される。冷却媒体流路３８の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂの裏面形状である入口バッファ形状部４０ａ及び出口バッファ部４０ｂが設けられる（図４参照）。

第１金属セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１金属セパレータ１４の外周端縁部を周回して第１シール部材４２が一体成形される。第２金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２金属セパレータ１６の外周端縁部を周回して第２シール部材４４が一体成形される。第１シール部材４２及び第２シール部材４４としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、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が用いられる。

図１に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ａには、第１シール部材４２を切り欠いて酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の連結通路４６ａが形成される。面１４ａには、第１シール部材４２を切り欠いて酸化剤ガス排出連通孔１８ｂと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の連結通路４６ｂが形成される。

図３に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ａには、第２シール部材４４を切り欠いて燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス流路３４とを連通する複数の連結通路５０ａが形成される。面１６ａには、第２シール部材４４を切り欠いて燃料ガス排出連通孔２０ｂと燃料ガス流路３４とを連通する複数の連結通路５０ｂが形成される。

図４に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ｂには、第２シール部材４４を切り欠いて一対の冷却媒体供給連通孔２２ａ、２２ａと冷却媒体流路３８とを連通する複数の入口接続通路５２ａ１、５２ａ２が形成される。複数の入口接続通路５２ａ１は、冷却媒体流路３８の入口バッファ形状部４０ａ側に向かって供給される冷却媒体の流量を、他の部位に向かって供給される前記冷却媒体の流量よりも増量させる冷却媒体増量部を構成する。

具体的には、冷却媒体増量部は、図４及び図６に示すように、複数の入口接続通路５２ａ１の通路幅Ｈ１を、複数の入口接続通路５２ａ２の通路幅Ｈ２よりも大きく設定することにより構成される（Ｈ１＞Ｈ２）。複数の入口接続通路５２ａ１は、冷却媒体流路３８の入口バッファ形状部４０ａから波溝形状部３４ｂ（又は波溝形状部３０ｂ）の最初の波状頂部Ｐ１までの間に設けられる。

面１６ｂには、第２シール部材４４を切り欠いて、一対の冷却媒体排出連通孔２２ｂ、２２ｂと冷却媒体流路３８とを連通する複数の出口接続通路５２ｂが形成される（図１及び図４参照）。

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、酸化剤ガス供給連通孔１８ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔２０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、一対の冷却媒体供給連通孔２２ａには、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、酸化剤ガス供給連通孔１８ａから第１金属セパレータ１４の酸化剤ガス流路３０に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３０に沿って矢印Ｃ方向（重力方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２６に供給される。

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔２０ａから第２金属セパレータ１６の燃料ガス流路３４に供給される。燃料ガスは、図３に示すように、燃料ガス流路３４に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２８に供給される（図１及び図２参照）。

従って、電解質膜・電極構造体１２では、カソード側電極２６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２８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て発電が行われる。

次いで、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、一対の冷却媒体供給連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、図１に示すように、第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６間の冷却媒体流路３８に導入される。冷却媒体は、図４に示すように、一旦矢印Ｂ方向（水平方向）内方に沿って流動した後、矢印Ｃ方向（重力方向）に移動して電解質膜・電極構造体１２を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｂ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体排出連通孔２２ｂに排出される。

この場合、第１の実施形態では、図６に示すように、第２金属セパレータ１６には、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体流路３８とを連通する複数の入口接続通路５２ａ１、５２ａ２が形成されるとともに、前記入口接続通路５２ａ１の通路幅Ｈ１は、前記入口接続通路５２ａ２の通路幅Ｈ２よりも大きく設定されている（Ｈ１＞Ｈ２）。

このため、入口接続通路５２ａ１では、入口接続通路５２ａ２に比べて通路抵抗が小さくなり、冷却媒体が流れ易くなる。従って、入口接続通路５２ａ１は、冷却媒体流路３８の入口バッファ形状部４０ａ側に向かって供給される冷却媒体の流量を、入口接続通路５２ａ２に流通する前記冷却媒体の流量よりも増量させるができる。

これにより、冷却媒体は、入口バッファ形状部４０ａを流通して冷却媒体流路３８の幅方向中央部に確実に供給され、冷却水供給量が不足することを阻止することが可能になる。このため、簡単な構成で、発電面内全域にわたって温度分布及び湿度分布を均一化することができ、発電性能の向上を容易に図ることが可能になるという効果が得られる。

しかも、図６に示すように、複数の入口接続通路５２ａ１は、冷却媒体流路３８の入口バッファ形状部４０ａから波溝形状部３４ｂ（又は波溝形状部３０ｂ）の最初の波状頂部Ｐ１までの間に設けられている。従って、入口接続通路５２ａ１から冷却媒体流路３８側に供給される冷却媒体は、波溝形状部３４ｂ（又は波溝形状部３０ｂ）の傾斜に沿って上方に向かう流れを生じ易い。

これにより、冷却媒体は、入口バッファ形状部４０ａに円滑に案内されて前記入口バッファ形状部４０ａを流通し、冷却媒体流路３８の幅方向中央部に良好に流れることができる。このため、発電面内全域にわたって、温度分布及び湿度分布を一層確実に均一化することが可能になる。

図７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２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２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。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

第２金属セパレータ６０には、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体流路３８とを連通する複数の入口接続通路６２ａ１、６２ａ２が形成される。入口バッファ形状部４０ａ側の入口接続通路６２ａ１を形成する通路ブロック６４ａの幅寸法を、前記入口バッファ形状部４０ａから離間する側の入口接続通路６２ａ２を形成する通路ブロック６４ｂの幅寸法よりも小さく設定することにより、冷却媒体増量部が構成される。

このように構成される第２の実施形態では、通路ブロック６４ａ、６４ｂの形状を変更することにより、入口接続通路６２ａ１の通路幅Ｈ１は、入口接続通路６２ａ２の通路幅Ｈ２よりも大きく設定されている。従って、第２の実施形態は、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図８は、本発明の第３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７０の要部拡大説明図である。

第２金属セパレータ７０には、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体流路３８とを連通する複数の入口接続通路７２ａ１、７２ａ２が形成される。入口バッファ形状部４０ａ側の入口接続通路７２ａ１を、前記入口バッファ形状部４０ａから離間する側の入口接続通路７２ａ２に平行な方向から該入口バッファ形状部４０ａ側に傾斜させることにより、冷却媒体増量部が構成される。

このように構成される第３の実施形態では、入口接続通路７２ａ１が入口バッファ形状部４０ａ側に傾斜するため、前記入口接続通路７２ａ１を通った冷却媒体は、前記入口バッファ形状部４０ａ側に向かって確実に流通することができる。これにより、冷却媒体は、入口バッファ形状部４０ａに円滑に案内されて前記入口バッファ形状部４０ａを流通し、冷却媒体流路３８の幅方向中央部に良好に流れることができる等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。

１０…燃料電池 １１…燃料電池スタック
１２…電解質膜・電極構造体
１４、１６、６０、７０…金属セパレータ １８ａ…酸化剤ガス供給連通孔
１８ｂ…酸化剤ガス排出連通孔 ２０ａ…燃料ガス供給連通孔
２０ｂ…燃料ガス排出連通孔 ２２ａ…冷却媒体供給連通孔
２２ｂ…冷却媒体排出連通孔 ２４…固体高分子電解質膜
２６…カソード側電極 ２８…アノード側電極
３０…酸化剤ガス流路 ３０ａ、３４ａ…波状凸部
３０ｂ、３４ｂ…波溝形状部 ３４…燃料ガス流路
３８…冷却媒体流路 ４２、４４…シール部材
４６ａ、４６ｂ、５０ａ、５０ｂ…連結通路
５２ａ１、５２ａ２、６２ａ１、６２ａ２、７２ａ１、７２ａ２…入口接続通路
５２ｂ…出口接続通路 ６４ａ、６４ｂ…通路ブロック

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・電極構造体と長方形状の金属セパレータとが積層され、前記金属セパレータの長手方向一端部に燃料ガス及び酸化剤ガスを積層方向に流通させる第１燃料ガス連通孔及び第１酸化剤ガス連通孔が形成される一方、前記金属セパレータの長手方向他端部に前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを積層方向に流通させる第２燃料ガス連通孔及び第２酸化剤ガス連通孔が形成され、さらに前記金属セパレータの短手方向両端部には、前記第１燃料ガス連通孔及び前記第１酸化剤ガス連通孔に近接して使用前の冷却媒体を積層方向に流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と、前記第２燃料ガス連通孔及び前記第２酸化剤ガス連通孔に近接して使用後の前記冷却媒体を積層方向に流通させる一対の冷却媒体排出連通孔とが形成される燃料電池に関するものである。

この燃料電池は、一方の電極に向かう金属セパレータの面には、第１燃料ガス連通孔及び第２燃料ガス連通孔の中、燃料ガス供給側を入口バッファ部を介して、且つ燃料ガス排出側を出口バッファ部を介して、それぞれ連通し、長手方向に延在する波形状の燃料ガス流路が設けられ、他方の電極に向かう前記金属セパレータの面には、第１酸化剤ガス連通孔及び第２酸化剤ガス連通孔の中、酸化剤ガス供給側を入口バッファ部を介して、且つ酸化剤ガス排出側を出口バッファ部を介して、それぞれ連通し、前記長手方向に延在する波形状の酸化剤ガス流路が設けられている。

Claims (4)

1. 電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体と長方形状の金属セパレータとが積層され、前記金属セパレータの長手方向一端部に使用前の燃料ガス及び酸化剤ガスを積層方向に流通させる燃料ガス供給連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔が形成される一方、前記金属セパレータの長手方向他端部に使用後の前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを積層方向に流通させる燃料ガス排出連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔が形成され、さらに前記金属セパレータの短手方向両端部には、前記燃料ガス供給連通孔及び前記酸化剤ガス供給連通孔に近接して使用前の冷却媒体を積層方向に流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と、前記燃料ガス排出連通孔及び前記酸化剤ガス排出連通孔に近接して使用後の前記冷却媒体を積層方向に流通させる一対の冷却媒体排出連通孔とが形成される燃料電池であって、
   一方の前記電極に向かう前記金属セパレータの面には、前記燃料ガス供給連通孔及び前記燃料ガス排出連通孔を、それぞれ入口バッファ部及び出口バッファ部を介して連通し、前記長手方向に延在する波形状の燃料ガス流路が設けられ、
   他方の前記電極に向かう前記金属セパレータの面には、前記酸化剤ガス供給連通孔及び前記酸化剤ガス排出連通孔を、それぞれ入口バッファ部及び出口バッファ部を介して連通し、前記長手方向に延在する波形状の酸化剤ガス流路が設けられ、
   互いに隣接する前記金属セパレータ間には、前記燃料ガス流路の裏面側に形成された波溝形状部と、前記酸化剤ガス流路の裏面側に形成された波溝形状部とにより、前記冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されるとともに、
   前記冷却媒体供給連通孔と前記冷却媒体流路とを連結する複数の入口接続通路を備え、
   前記複数の入口接続通路は、前記冷却媒体流路の前記入口バッファ部の裏面形状である入口バッファ形状部側に向かって供給される前記冷却媒体の流量を、他の部位に向かって供給される前記冷却媒体の流量よりも増量させる冷却媒体増量部を構成することを特徴とする燃料電池。
2. 請求項１記載の燃料電池において、前記冷却媒体増量部は、前記入口バッファ形状部側の前記入口接続通路の通路幅を、前記入口バッファ形状部から離間する側の前記入口接続通路の通路幅よりも大きく設定することにより構成されることを特徴とする燃料電池。
3. 請求項１記載の燃料電池において、前記冷却媒体増量部は、前記入口バッファ形状部側の前記入口接続通路を、前記入口バッファ形状部から離間する側の前記入口接続通路に平行な方向から該入口バッファ形状部側に傾斜させることにより構成されることを特徴とする燃料電池。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記冷却媒体増量部は、前記冷却媒体流路の前記入口バッファ形状部から最初の波状頂部までの間に設けられることを特徴とする燃料電池。

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