JP2013257946A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、生成水を発電領域から容易且つ確実に排出することができ、発電性能の低下を可及的に抑制することを可能にする。
【解決手段】燃料電池１０を構成するカソード側セパレータ１４の面１４ａには、酸化剤ガス流路３０が設けられる。酸化剤ガス流路３０は、複数本の酸化剤ガス流路溝３０ａを凸状部３０ｂ間に設けるとともに、重力方向に隣接する前記酸化剤ガス流路溝３０ａ同士が、排水溝３２ａ〜３２ｄにより連結される。下流側の排水溝３２ａ同士の間隔は、上流側の前記排水溝３２ａ同士の間隔よりも密に設定され、且つ、重力方向下方の排水溝３２ｂ同士の間隔は、重力方向上方の前記排水溝３２ａ同士の間隔よりも密に設定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層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固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、電極触媒と多孔質カーボンからなるアノード電極及びカソード電極を配設して構成される電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する発電セルを有している。複数の発電セルが積層された燃料電池は、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

燃料電池では、セパレータの面内に、アノード電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路（以下、反応ガス流路ともいう）と、カソード電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（以下、反応ガス流路ともいう）とが設けられている。さらに、発電セル毎又は複数の発電セル毎に、隣接するセパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が電極面方向に沿って設けられている。

この種の燃料電池では、良好なイオン伝導性を確保するために、電解質膜を保湿する必要がある。このため、反応ガスである酸化剤ガス（例えば、空気）や燃料ガス（例えば、水素ガス）を加湿して燃料電池に供給する方式が採用されている。

その際、加湿用の水分が、電解質膜に吸収されずに液状化され、反応ガス流路に滞留する場合がある。一方、燃料電池では、発電反応によりカソード電極に生成水が発生するとともに、アノード電極には、前記生成水が電解質膜を介して逆拡散している。従って、反応ガス流路が凝縮水により閉塞され、反応ガスが良好に供給されないおそれがある。

そこで、セパレータのガス拡散層流路溝に水溜まりが生じることを防止し、電池出力の不安定化や低下を防止することを目的とする固体高分子電解質型燃料電池が、例えば、特許文献１に開示されている。

この燃料電池では、図７に示すように、セパレータ１を有するとともに、少なくともカソード側のセパレータ面に形成される反応ガス流路溝が、酸化ガス導入側から酸化ガス排出側に向けて延長する所定間隔の縦溝２と、該縦溝２と略直交方向に延長する所定間隔の横溝３とからなっている。セパレータ１の最下流部においては、溝間のリブ面４が低く設けられることにより、縦溝２同士を連続させる連続空間が形成されている。

特開平１１−１７６４５７号公報

ところで、上記の特許文献１では、セパレータ１が横長形状（図７の姿勢）に配置されると、反応ガスは、縦溝２に沿って水平方向に流通するとともに、生成水が横溝３に沿って重力方向下方に排出されている。しかしながら、反応ガス流路溝の重力方向下方に多量の生成水が滞留し易くなり、前記生成水の排水性が低下す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、生成水を発電領域から容易且つ確実に排出することができ、発電性能の低下を可及的に抑制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、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と、前記セパレータの積層方向に前記反応ガスを流通させる反応ガス入口連通孔及び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。

この燃料電池では、反応ガス流路は、水平方向に沿って延在する複数本の流路溝を有するとともに、重力方向に隣接する前記流路溝同士を前記重力方向に繋ぐ複数本の排水溝を備えている。反応ガス流路の下流側に配置される排水溝同士の間隔は、前記反応ガス流路の上流側に配置される前記排水溝同士の間隔よりも密に設定され、且つ、重力方向下方に配置される前記排水溝同士の間隔は、重力方向上方に配置される前記排水溝同士の間隔よりも密に設定されている。

また、この燃料電池では、排水溝は、セパレータ又は電極を構成するガス拡散層に形成されることが好ましい。

さらに、この燃料電池では、セパレータは、水平方向に長尺な長方形状を有し、前記セパレータの長手方向一端に反応ガス入口連通孔が形成されるとともに、前記セパレータの長手方向他端に反応ガス出口連通孔が形成されることが好ましい。

本発明では、反応ガス流路の下流側に配置される排水溝同士の間隔は、前記反応ガス流路の上流側に配置される前記排水溝同士の間隔よりも密に設定されている。このため、反応ガス流路の下流側に滞留し易い生成水は、排水溝を介して重力方向下方の流路溝に移動することができ、排水性の向上が図られる。

しかも、重力方向下方に配置される排水溝同士の間隔は、重力方向上方に配置される前記排水溝同士の間隔よりも密に設定されている。従って、生成水が多量に存在し易い重力方向下方の流路溝から前記生成水を確実に排出することができる。

これにより、特に重力方向下方に滞留し易い多量の生成水を反応ガス流路から良好に排出することが可能になる。このため、簡単な構成で、生成水を発電領域から容易且つ確実に排出することができ、発電性能の低下を可及的に抑制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分解斜視図である。 前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。 前記燃料電池を構成するカソード側セパレータの正面説明図である。 前記燃料電池を構成するアノード側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の分解斜視図である。 前記燃料電池を構成する電解質膜・電極構造体の正面説明図である。 特許文献１の燃料電池の概略説明図である。

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、立位姿勢で水平方向（矢印Ａ方向）に積層されて燃料電池スタックを構成する。

燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１２と、前記電解質膜・電極構造体１２を挟持するカソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６とを備える。カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６は、横長形状のカーボンセパレータにより構成される。なお、カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６は、例えば、薄板状の金属プレートを波形状やディンプル形状等にプレス加工して断面凹凸形状を有する金属セパレータにより構成してもよい。

燃料電池１０の長辺方向（図１中、矢印Ｂ方向）の一端縁部には、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入口連通孔１８ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２０ｂとが形成される。酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び燃料ガス出口連通孔２０ｂは、略三角形状を有しているが、連通孔形状は、略三角形状に限定されず、例えば、四角形状等であってもよい。以下、他の連通孔形状も同様である。

燃料電池１０の長辺方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２０ａと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔１８ｂとが設けられる。

燃料電池１０の短辺方向（図１中、矢印Ｃ方向）の両端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び燃料ガス出口連通孔２０ｂに近接してそれぞれ冷却媒体を供給するための一対の冷却媒体入口連通孔２２ａが設けられる。燃料電池１０の短辺方向の両端縁部には、燃料ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂに近接してそれぞれ冷却媒体を排出するための一対の冷却媒体出口連通孔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電極２６及びアノード電極２８とを備える。

図２に示すように、カソード電極２６及びアノード電極２８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層２６ａ、２８ａ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２６ａ、２８ａの表面に一様に塗布されて形成された電極触媒層２６ｂ、２８ｂとを有する。電極触媒層２６ｂ、２８ｂは、固体高分子電解質膜２４の両面に形成される。

固体高分子電解質膜２４は、カソード電極２６及びアノード電極２８よりも大きな表面積に設定される。固体高分子電解質膜２４の外周縁部には、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂ、燃料ガス入口連通孔２０ａ、燃料ガス出口連通孔２０ｂ、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂが形成される（図１参照）。

図３に示すように、カソード側セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス流路（反応ガス流路）３０が設けられる。酸化剤ガス流路３０は、水平方向に沿って延在する直線状（波形状でもよい）の複数本の酸化剤ガス流路溝３０ａが凸状部３０ｂ間に設けられる。凸状部３０ｂは、実質的にカソード側セパレータ１４の表面部を構成しており、この凸状部３０ｂに溝加工を施すことにより酸化剤ガス流路溝３０ａが形成される（図２参照）。

各凸状部３０ｂには、重力方向（矢印Ｃ方向）に隣接する酸化剤ガス流路溝３０ａ同士を前記重力方向に繋ぐそれぞれ複数本の排水溝３２ａ、３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄが形成される。排水溝３２ａ〜３２ｄの深さは、酸化剤ガス流路３０の深さと同一に設定されてもよく、又は、前記酸化剤ガス流路３０よりも浅くてもよい。なお、以下に説明するアノード側でも同様である。排水溝３２ａは、重力方向最上位に配置される一方、排水溝３２ｄは、重力方向最下位に配置される。排水溝３２ｂは、上方から２番目であり、排水溝３２ｃは、前記排水溝３２ｂの下方に配置される。排水溝３２ａ〜３２ｄは、それぞれ重力方向に延在して上下の酸化剤ガス流路溝３０ａ同士を連結する。

酸化剤ガス流路溝３０ａの酸化剤ガス流れ方向（矢印Ｂ１方向）下流側に配置される排水溝３２ａ同士の間隔は、前記酸化剤ガス流路溝３０ａの酸化剤ガス流れ方向上流側に配置される前記排水溝３２ａ同士の間隔よりも密に設定される。具体的には、排水溝３２ａは、酸化剤ガス流れ方向に沿って互いの離間間隔が連続的（又は段階的）に狭くなるように設定される。排水溝３２ｂ〜３２ｄは、上記の排水溝３２ａと同様に、酸化剤ガス流れ方向に沿って互いの離間間隔が連続的（又は段階的）に狭くなるように設定される。

重力方向下方に配置される排水溝３２ｂ同士の間隔は、重力方向上方に配置される排水溝３２ａ同士の間隔よりも密に設定される。同様に、重力方向下方に配置される排水溝３２ｃ同士の間隔は、重力方向上方に配置される排水溝３２ｂ同士の間隔よりも密に設定される一方、重力方向下方に配置される排水溝３２ｄ同士の間隔は、重力方向上方に配置される排水溝３２ｃ同士の間隔よりも密に設定される。すなわち、排水溝３２ａ〜３２ｄは、重力方向下方に向かうに従って本数が増加する。排水溝３２ａ〜３２ｄは、重力方向に沿って互いにオフセットして配置されることが好ましい。なお、排水溝３２ａ〜３２ｄは、それぞれ酸化剤ガス流れ方向下流側に向かって各溝幅寸法を大きく設定することができる。

酸化剤ガス流路３０の入口側は、入口バッファ部３４ａを介して酸化剤ガス入口連通孔１８ａに連結される。入口バッファ部３４ａは、略三角形状を有し、複数のエンボス３６ａを設ける。入口バッファ部３４ａと酸化剤ガス入口連通孔１８ａとの間には、複数本の入口連結流路溝３８ａが形成される。

酸化剤ガス流路３０の出口側は、出口バッファ部３４ｂを介して酸化剤ガス出口連通孔１８ｂに連結される。出口バッファ部３４ｂは、略三角形状を有し、複数のエンボス３６ｂを設ける。出口バッファ部３４ｂと酸化剤ガス出口連通孔１８ｂとの間には、複数本の出口連結流路溝３８ｂが形成される。

図４に示すように、アノード側セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス流路（反応ガス流路）４０が設けられる。燃料ガス流路４０は、水平方向に沿って延在する直線状（波形状でもよい）の複数本の燃料ガス流路溝４０ａが凸状部４０ｂ間に設けられる。凸状部４０ｂは、実質的にアノード側セパレータ１６の表面部を構成しており、この凸状部４０ｂに溝加工を施すことにより燃料ガス流路溝４０ａが形成される。

各凸状部４０ｂには、重力方向（矢印Ｃ方向）に隣接する燃料ガス流路溝４０ａ同士を前記重力方向に繋ぐそれぞれ複数本の排水溝４２ａ、４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄが形成される。排水溝４２ａ、４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄは、重力方向最上位から重力方向最下位に向かって、順次、配置される。排水溝４２ａ〜４２ｄは、それぞれ重力方向に延在して上下の燃料ガス流路溝４０ａ同士を連結する。

燃料ガス流路溝４０ａの燃料ガス流れ方向（矢印Ｂ２方向）下流側に配置される排水溝４２ａ同士の間隔は、前記燃料ガス流路溝４０ａの燃料ガス流れ方向上流側に配置される前記排水溝４２ａ同士の間隔よりも密に設定される。具体的には、排水溝４２ａは、燃料ガス流れ方向に沿って互いの離間間隔が連続的（又は段階的）に狭くなるように設定される。排水溝４２ｂ〜４２ｄは、上記の排水溝４２ａと同様に、燃料ガス流れ方向に沿って互いの離間間隔が連続的（又は段階的）に狭くなるように設定される。

重力方向下方に配置される排水溝４２ｂ同士の間隔は、重力方向上方に配置される排水溝４２ａ同士の間隔よりも密に設定される。同様に、重力方向下方に配置される排水溝４２ｃ同士の間隔は、重力方向上方に配置される排水溝４２ｂ同士の間隔よりも密に設定される一方、重力方向下方に配置される排水溝４２ｄ同士の間隔は、重力方向上方に配置される排水溝４２ｃ同士の間隔よりも密に設定される。すなわち、排水溝４２ａ〜４２ｄは、重力方向下方に向かうに従って本数が増加する。排水溝４２ａ〜４２ｄは、重力方向に沿って互いにオフセットして配置されることが好ましい。

燃料ガス流路４０の入口側は、入口バッファ部４４ａを介して燃料ガス入口連通孔２０ａに連結される。入口バッファ部４４ａは、略三角形状を有し、複数のエンボス４６ａを設ける。入口バッファ部４４ａと燃料ガス入口連通孔２０ａとの間には、複数本の入口連結流路溝４８ａが形成される。

燃料ガス流路４０の出口側は、出口バッファ部４４ｂを介して燃料ガス出口連通孔２０ｂに連結される。出口バッファ部４４ｂは、略三角形状を有し、複数のエンボス４６ｂを設ける。出口バッファ部４４ｂと燃料ガス出口連通孔２０ｂとの間には、複数本の出口連結流路溝４８ｂが形成される。

カソード側セパレータ１４の面１４ｂとアノード側セパレータ１６の面１６ｂとには、互いに重なり合って冷却媒体流路５０が一体的に形成される（図１参照）。冷却媒体流路５０は、矢印Ｂ方向に延在する直線状流路溝５０ａを有しており、前記直線状流路溝５０ａの入口側及び出口側には、複数のエンボス５２ａ、５４ａを有するバッファ部５２、５４が連結される。バッファ部５２と各冷却媒体入口連通孔２２ａとは、入口連結流路溝５６ａを介して連結される一方、バッファ部５４と各冷却媒体出口連通孔２２ｂとは、出口連結流路溝５６ｂを介して連結される。

カソード側セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、第１シール部材５８が設けられるとともに、アノード側セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、第２シール部材６０が設けられる。第１シール部材５８及び第２シール部材６０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等の弾性を有するシールを使用する。

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。

図１に示すように、燃料電池１０内では、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ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２０ａ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等の冷却媒体が供給される。このため、各燃料電池１０では、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が、それぞれ矢印Ａ方向に供給される。

図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔１８ａからカソード側セパレータ１４の面１４ａに設けられている入口連結流路溝３８ａに導入される。酸化剤ガスは、入口連結流路溝３８ａから入口バッファ部３４ａに供給された後、酸化剤ガス流路３０を構成する複数本の酸化剤ガス流路溝３０ａに沿って矢印Ｂ１方向に流通する。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路溝３０ａを流通してカソード電極２６に供給された後、出口バッファ部３４ｂに排出される。さらに、酸化剤ガスは、出口連結流路溝３８ｂから酸化剤ガス出口連通孔１８ｂに排出される。

一方、燃料ガスは、図４に示すように、燃料ガス入口連通孔２０ａからアノード側セパレータ１６の面１６ａに設けられている入口連結流路溝４８ａに導入される。燃料ガスは、入口連結流路溝４８ａから入口バッファ部４４ａに供給された後、燃料ガス流路４０を構成する複数本の燃料ガス流路溝４０ａに沿って矢印Ｂ２方向に流通する。

燃料ガスは、燃料ガス流路溝４０ａを流通してアノード電極２８に供給された後、出口バッファ部４４ｂに排出される。さらに、燃料ガスは、出口連結流路溝４８ｂから燃料ガス出口連通孔２０ｂに排出される。

従って、電解質膜・電極構造体１２では、カソード電極２６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層２６ｂ、２８ｂ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、一対の冷却媒体入口連通孔２２ａからアノード側セパレータ１６及びカソード側セパレータ１４間の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１２を冷却した後、一対の冷却媒体出口連通孔２２ｂを移動して燃料電池１０から排出される。

上記のように、燃料電池１０が発電されると、発電反応により酸化剤ガス流路３０に生成水が発生する。この生成水は、酸化剤ガス流路３０の下流側に移動して発電面の重力方向下方に滞留し易い。

この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、各凸状部３０ｂには、重力方向（矢印Ｃ方向）に隣接する酸化剤ガス流路溝３０ａ同士を前記重力方向に繋ぐそれぞれ複数本の排水溝３２ａ、３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄが形成されている。そして、酸化剤ガス流路溝３０ａの酸化剤ガス流れ方向（矢印Ｂ１方向）下流側に配置される排水溝３２ａ同士の間隔は、前記酸化剤ガス流路溝３０ａの酸化剤ガス流れ方向上流側に配置される前記排水溝３２ａ同士の間隔よりも密に設定されている。

このため、酸化剤ガス流路３０の下流側に滞留し易い生成水は、排水溝３２ａを介して重力方向下方の前記酸化剤ガス流路溝３０ａに移動することができ、排水性の向上が図られる。また、他の排水溝３２ｂ〜３２ｄにおいても、同様である。

しかも、重力方向下方に配置される排水溝３２ｂ同士の間隔は、重力方向上方に配置される排水溝３２ａ同士の間隔よりも密に設定されている。従って、生成水が多量に存在し易い重力方向下方の排水溝３２ｂから前記生成水を確実に排出することができる。また、他の排水溝３２ｃ、３２ｄにおいても、同様である。

これにより、特に重力方向下方に滞留し易い多量の生成水を酸化剤ガス流路３０から良好に排出することが可能になる。一方、燃料ガス流路４０では、上記の酸化剤ガス流路３０と同様の効果が得られる。このため、燃料電池１０では、簡単な構成で、生成水を発電領域から容易且つ確実に排出することができ、発電性能の低下を可及的に抑制することが可能になるという効果が得られる。

図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池７０は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）７２と、前記電解質膜・電極構造体７２を挟持するカソード側セパレータ７４及びアノード側セパレータ７６とを備える。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。

カソード側セパレータ７４には、第１の実施形態の排水溝３２ａ〜３２ｄが設けられておらず、アノード側セパレータ７６には、第１の実施形態の排水溝４２ａ〜４２ｄが設けられていない。

電解質膜・電極構造体７２は、固体高分子電解質膜２４をカソード電極２６及びアノード電極２８により挟持する。図６に示すように、カソード電極２６を構成するガス拡散層２６ａには、第１の実施形態の排水溝３２ａ〜３２ｄに対応する排水溝７８ａ〜７８ｄが形成される。排水溝７８ａ〜７８ｄは、重力方向に所定の長さだけ延在しており、ガス拡散層２６ａがカソード側セパレータ７４に当接した状態で、重力方向（矢印Ｃ方向）に隣接する酸化剤ガス流路溝３０ａ同士を繋いでいる。

排水溝７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは、重力方向最上位から重力方向最下位に向かって、順次、配置される。排水溝７８ａ〜７８ｄの配置状態は、第１の実施形態の排水溝３２ａ〜３２ｄの配置状態と同様である。

図５に示すように、アノード電極２８を構成するガス拡散層２８ａには、第１の実施形態の排水溝４２ａ〜４２ｄに対応する排水溝８０ａ〜８０ｄが形成される。排水溝８０ａ〜８０ｄは、重力方向に所定の長さだけ延在しており、ガス拡散層２８ａがアノード側セパレータ７６に当接した状態で、重力方向（矢印Ｃ方向）に隣接する燃料ガス流路溝４０ａ同士を繋いでいる。

排水溝８０ａ、８０ｂ、８０ｃ及び８０ｄは、重力方向最上位から重力方向最下位に向かって、順次、配置される。排水溝８０ａ〜８０ｄの配置状態は、第１の実施形態の排水溝４２ａ〜４２ｄの配置状態と同様である。

このように構成される第２の実施形態では、カソード電極２６を構成するガス拡散層２６ａには、第１の実施形態の排水溝３２ａ〜３２ｄに対応する排水溝７８ａ〜７８ｄが形成される一方、アノード電極２８を構成するガス拡散層２８ａには、第１の実施形態の排水溝４２ａ〜４２ｄに対応する排水溝８０ａ〜８０ｄが形成されている。

従って、酸化剤ガス流路３０及び燃料ガス流路４０から生成水を容易且つ確実に排出することができ、発電性能の低下を可及的に抑制することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

１０、７０…燃料電池 １２、７２…電解質膜・電極構造体
１４、１６、７４、７６…セパレータ １８ａ…酸化剤ガス入口連通孔
１８ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ２０ａ…燃料ガス入口連通孔
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 ２４…固体高分子電解質膜
２６…カソード電極 ２６ａ、２８ａ…ガス拡散層
２６ｂ、２８ｂ…電極触媒層 ２８…アノード電極
３０…酸化剤ガス流路 ３０ａ…酸化剤ガス流路溝
３０ｂ、４０ｂ…凸状部
３２ａ〜３２ｄ、４２ａ〜４２ｄ、７８ａ〜７８ｄ、８０ａ〜８０ｄ…排水溝
４０…燃料ガス流路 ４０ａ…燃料ガス流路溝
５０…冷却媒体流路

Claims (3)

1. 電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と、前記セパレータの積層方向に前記反応ガスを流通させる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔とを有する燃料電池であって、
   前記反応ガス流路は、水平方向に沿って延在する複数本の流路溝を有するとともに、
   重力方向に隣接する前記流路溝同士を前記重力方向に繋ぐ複数本の排水溝を備え、
   前記反応ガス流路の下流側に配置される前記排水溝同士の間隔は、前記反応ガス流路の上流側に配置される前記排水溝同士の間隔よりも密に設定され、且つ、重力方向下方に配置される前記排水溝同士の間隔は、重力方向上方に配置される前記排水溝同士の間隔よりも密に設定され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、前記排水溝は、前記セパレータ又は前記電極を構成するガス拡散層に形成されることを特徴とする燃料電池。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池において、前記セパレータは、水平方向に長尺な長方形状を有し、
   前記セパレータの長手方向一端に前記反応ガス入口連通孔が形成されるとともに、
   前記セパレータの長手方向他端に前記反応ガス出口連通孔が形成されることを特徴とする燃料電池。

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