JP2018078020A - 燃料電池単セル - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の積層のずれによって発生する、構造の安定性の低下を抑制する。
【解決手段】積層体を構成するための燃料電池単セルは、膜電極接合体と、膜電極接合体を挟持する第１，第２セパレータを有する。第１セパレータは、第１面内方向に沿って並列に配置された直線形状または波線形状の複数の第１溝流路を有す。複数の第１溝流路は第１面内方向に沿った断面が第１凹凸形状を有す。第１凹凸形状は第１面内方向に沿って第１ピッチＰ１を有する。第２セパレータは、第１面内方向に沿って並ぶ波線形状の複数の第２溝流路を有す。複数の第２溝流路は、隣接する燃料電池単セルの複数の第１溝流路に対峙し、第１面内方向に沿った断面が第２凹凸形状を有す。第２凹凸形状は第１面内方向に沿って第２ピッチＰ２を有す。第１ピッチＰ１と第２ピッチＰ２とは互いに異なり、かつ、Ｐ１／Ｐ２及びＰ２／Ｐ１の値がいずれも整数でない。
【選択図】図１１

Description

本発明は、積層体を構成するための燃料電池単セル、特に燃料電池単セルに含まれるセパレータの溝流路の構造に関する。

特許文献１には、電解質・電極構造体（膜電極接合体）の一方の電極側に設けられたセパレータ及び他方の電極側に設けられたセパレータに、それぞれ、波線形状の反応ガスの溝流路が形成されている燃料電池の構造が開示されている。

特開２０１１−１１９０６１号公報

上記燃料電池を複数積層して燃料電池スタックを構成した場合、隣接する一方の燃料電池の一方のセパレータと、隣接する他方の燃料電池の他方のセパレータとは、それぞれの反応ガスの溝流路の凹面に対応する反対側の凸面同士の接触面の全体で、積層方向に掛かる荷重が支持される構造となっている。

しかしながら、隣接する燃料電池同士の位置が燃料電池の面内方向にずれて、隣接するセパレータ同士の位置がずれると、セパレータ同士の接触面の分布の偏りや、接触面の面積の減少が発生して、荷重を支持する領域の分布が変化するため、燃料電池スタックおよび燃料電池の構造が不安定となる、という問題がある。また、膜電極接合体を挟持している一方のセパレータから膜電極接合体に掛かる荷重分布と、他方のセパレータから膜電極接合体に掛かる荷重分布との差が大きくなって、膜電極接合体の一方の面に荷重が偏って加わるため、膜電極接合体が損傷する可能性がある、という問題がある。

本発明は、上述の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、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、積層体を構成するための燃料電池単セルが提供される。この燃料電池単セルは、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持する第１セパレータ及び第２セパレータと、を有す。前記第１セパレータは、第１面内方向に沿って並列に配置された直線形状または波線形状の複数の第１溝流路を有す。前記複数の第１溝流路は前記第１面内方向に沿った断面が第１凹凸形状を有す。前記第１凹凸形状は前記第１面内方向に沿って第１ピッチＰ１を有す。前記第２セパレータは、前記第１面内方向に沿って並ぶ波線形状の複数の第２溝流路を有す。前記複数の第２溝流路は、前記第１面内方向に沿った断面が第２凹凸形状を有す。前記第２凹凸形状は前記第１面内方向に沿って第２ピッチＰ２を有す。前記第１ピッチＰ１と前記第２ピッチＰ２とは互いに異なり、かつ、Ｐ１／Ｐ２及びＰ２／Ｐ１の値がいずれも整数でない。
この形態の燃料電池単セルによれば、燃料電池単セルの積層時において、隣接する燃料電池単セル同士の位置が燃料電池単セルの面内方向にずれて、隣接するセパレータ同士の位置がずれても、セパレータ同士の接触面の分布の偏りを抑制し、接触面の面積の減少を抑制することができ、燃料電池スタックおよび燃料電池単セルの構造が不安定となることを抑制することができる。

（２）上記形態の燃料電池単セルにおいて、前記複数の第１溝流路および前記複数の第２溝流路は、前記膜電極接合体に対向する領域内に形成されている、としてもよい。
この形態の燃料電池単セルによれば、また、膜電極接合体を挟持している一方のセパレータから膜電極接合体に掛かる荷重分布と、他方のセパレータから膜電極接合体に掛かる荷重分布との差を抑制して、膜電極接合体の一方の面に荷重が偏って加わることを抑制し、膜電極接合体が損傷することを抑制することができる。

（３）上記形態の燃料電池単セルにおいて、前記第１ピッチＰ１及び前記第２ピッチＰ２は、１＜（Ｐ１／Ｐ２）＜３／２又は１＜（Ｐ２／Ｐ１）＜３／２を満たす、としてもよい。
この形態の燃料電池単セルによれば、燃料電池単セルの積層時において、隣接する燃料電池単セル同士の位置が燃料電池単セルの面内方向にずれた場合に、ずれた方向における、セパレータ同士の各接触面のずれを小さくすることができるので、より効果的にセパレータ同士の接触面の分布の偏りを抑制し、接触面の面積の減少を抑制することができ、燃料電池スタックおよび燃料電池単セルの構造が不安定となることを抑制することができる。

（４）上記形態の燃料電池単セルにおいて、前記複数の第１溝流路はそれぞれ直線形状の溝流路であるとしてもよい。
この形態の燃料電池単セルによれば、例えば、膜電極接合体に供給する２種類の反応ガスのうちの流量の多い方の反応ガスを供給する第１溝流路を直線形状の溝流路とすることにより、その反応ガスの圧力損失の増加を抑制し、燃料電池の発電性能の低下を低減することができる。

（５）上記形態の燃料電池単セルにおいて、前記第１溝流路の裏側にある第１凸部の平坦部の幅をＤ１とし、前記第２溝流路の裏側にある第２凸部の波線形状の振幅をＡｗとし、前記第２凸部の平坦部の幅をＤ２とした場合に、前記振幅Ａｗは下式（１）に示す関係を満たすように設定される、としてもよい。
（２・Ｐ１）−（Ｄ１＋Ｄ２）＜Ａｗ＜（４・Ｐ１）−（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（１）
この形態の燃料電池によれば、第２溝流路の振幅Ａｗが上式（１）に示す関係を満たすように設定されることにより、積層のずれによって燃料電池スタックおよび燃料電池単セルの構造が不安定となることを抑制するとともに、波線形状の第２溝流路を流れる反応ガスの圧力損失の増加を抑制し、燃料電池の発電性能の低下を低減することができる。

（６）上記形態の燃料電池において、前記第１セパレータの前記第１溝流路は、前記膜電極接合体のカソードに酸化ガスを供給する流路であり、前記第２セパレータの前記第２溝流路は、前記膜電極接合体のアノードに燃料ガスを供給する流路であるとしてもよい。
この形態の燃料電池によれば、直線形状の溝流路である第１溝流路を燃料ガスに比べて供給流量の多い酸化ガスの流路としているので、その反応ガスの圧力損失を低減することができ、燃料電池の発電性能の低下を低減することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池単セルの他、燃料電池単セルを積層した燃料電池スタック等の形態で実現することができる。

燃料電池スタックの外観を模式的に示す説明図である。 互いに隣接する２つの単セルを分解して示す概略斜視図である。 第１セパレータの主流路部の一部分を拡大して示す概略斜視図である。 第２セパレータの主流路部の一部分を拡大して示す概略斜視図である。 互いに隣接した状態の２つのセパレータの主流路部の一部を拡大して示す概略斜視図である。 互いに隣接する３つの単セルを拡大して示す概略断面図である。 比較例としての３つの単セルを拡大して示す概略断面図である。 別の比較例としての互いに隣接する直線形状の第１凸部と波線形状の第２凸部の一部を示す模式図である。 図８の比較例において、ずれ量ｄｙが０の場合の接触箇所を示す説明図である。 図８の比較例において、ずれ量ｄｙが（Ｐ１／２）の場合の接触箇所を示す説明図である。 実施形態としての互いに隣接する直線形状の第１凸部と波線形状の第２凸部の一部を示す模式図である。 図１１の実施形態において、ずれ量ｄｙが０の場合の接触箇所を示す説明図である。 図１１の実施形態において、ずれ量ｄｙが（Ｐ１／４）の場合の接触箇所を示す説明図である。 図１１の実施形態において、ずれ量ｄｙが（Ｐ１／２）の場合の接触箇所を示す説明図である。 第２溝流路の振幅の下限について示す説明図である。 第２溝流路の振幅の上限について示す説明図である。

Ａ．実施形態：
図１は、燃料電池スタック１０の外観を模式的に示す説明図である。図１において、Ｘ方向は燃料電池１００の長手方向であり、Ｙ方向は短手方向であり、Ｚ方向は積層方向である。他の図も同様である。

燃料電池スタック１０は、燃料電池（「単セル」とも呼ぶ）１００と、ターミナルプレート１１０と、絶縁プレート１２０と、エンドプレート１３０と、を備える。燃料電池１００は、複数有り、Ｚ方向に積層されて積層体を構成している。ターミナルプレート１１０は、積層された複数の燃料電池１００の両側にそれぞれ配置されており、燃料電池１００からの電圧、電流を取り出すために用いられる。絶縁プレート１２０は、ターミナルプレート１１０の外側に配置されている。エンドプレート１３０は、積層された燃料電池１００と、ターミナルプレート１１０と、絶縁プレート１２０と、を締結するために燃料電池スタック１０の両側に配置される。

燃料電池１００と、ターミナルプレート１１０と、絶縁プレート１２０と、エンドプレート１３０とは、それぞれ複数の開口部を有しており、これらの開口部が連通してマニホールドＭ１〜Ｍ６が形成されている。マニホールドＭ１は、燃料電池１００のアノードに燃料ガスを供給するために用いられるので、燃料ガス供給マニホールドＭ１とも呼ぶ。以下、マニホールドＭ２〜Ｍ６は、それぞれの役割から、「燃料ガス排出マニホールドＭ２」、「酸化ガス供給マニホールドＭ３」、「酸化ガス排出マニホールドＭ４」、「冷媒供給マニホールドＭ５」、「冷媒排出マニホールドＭ６」とも呼ぶ。

図２は、図１の燃料電池スタック１０を構成する複数の単セル１００のうち互いに隣接する２つの単セル１００ａ，１００ｂを分解して示す概略斜視図である。但し、単セル１００ｂは、単セル１００ａに隣接するセパレータ４００のみを示し、他の構成要素を省略している。

単セル１００ａ，１００ｂは、発電体としての膜電極接合体２１０を収容した樹脂フレーム２００と、膜電極接合体２１０を挟持する一対のセパレータ３００，４００と、を備える。膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly）２１０は、触媒層接合電解質膜（ＣＣＭ：Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｃｏａｔｅｄ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）と、ＣＣＭの両面にそれぞれ設けられたガス拡散層と、を備える。ＣＣＭは、電解質膜と、電解質膜の両面にそれぞれ設けられた触媒層とを備えている。電解質膜は、固体高分子材料としてのフッ素系スルホン酸ポリマーにより形成された高分子電解質膜であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。電解質膜としては、フッ素系スルホン酸膜の他に、フッ素系ホスホン酸膜、フッ素系カルボン酸膜等を用いてもよい。触媒層は、電気化学反応を進行する触媒金属（例えば、白金）を担持した触媒担持担体（例えば、カーボン粒子）と、プロトン伝導性を有する高分子電解質（例えばフッ素系樹脂）とで構成されている。触媒担持担体としては、カーボンブラック等のカーボン粒子の他に、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの炭素材料のほか、炭化ケイ素などに代表される炭素化合物等を用いてもよい。また、触媒金属としては、白金の他に、例えば、白金合金、パラジウム、ロジウム等を使用してもよい。ガス拡散層は、導電性を有する部材、例えば、カーボンペーパー、カーボン不織布、金属製の多孔体、エキスパンドメタル等により形成されている。電解質膜の両面の触媒層及びガス拡散層がそれぞれ膜電極接合体２１０の電極（カソード，アノード）を構成する。

樹脂フレーム２００は、一対のセパレータ３００，４００の間に位置することで、セパレータ３００，４００が短絡することを防止すると共に、単セル１００内部を通過する反応ガス（燃料ガス，酸化ガス）や冷却媒体が外部に漏れ出すことを防止する。樹脂フレーム２００は、ポリプロピレン、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂を用いて形成されている。

樹脂フレーム２００は、外形が矩形状であり、中央の開口部に膜電極接合体２１０を収容している。樹脂フレーム２００のうちの膜電極接合体２１０の周囲にはマニホールドの一部を構成する貫通孔２２１，２２２，２３１，２３２，２４１，２４２が形成されている。具体的には、貫通孔２２１は外部から供給された燃料ガス（水素ガス）を各単セル１００内に流通させるための燃料ガス供給マニホールドＭ１の一部を構成し、貫通孔２２２は各単セル１００から排出された燃料ガスの排出ガス（以下、「排出燃料ガス」とも呼ぶ）を外部へ流通させるための燃料ガス排出マニホールドＭ２の一部を構成する。また、貫通孔２３１は外部から供給された酸化ガス（空気）を各単セル１００内に流通させるための酸化ガス供給マニホールドＭ３の一部を構成し、貫通孔２３２は各単セル１００から排出された酸化ガスの排出ガス（以下、「排出酸化ガス」とも呼ぶ）を外部へ流通させるための酸化ガス排出マニホールドＭ４の一部を構成する。貫通孔２４１は外部から供給された冷却媒体を各単セル１００内に流通させるための冷媒供給マニホールドＭ５の一部を構成し、貫通孔２４２は排出された冷却媒体を通させるための冷媒排出マニホールドＭ６の一部を構成する。

一対のセパレータ３００，４００は、膜電極接合体２１０が収容された樹脂フレーム２００を両側から挟むように配置され、樹脂フレーム２００にシール剤を用いて接着されている。一方のセパレータ３００は膜電極接合体２１０のカソード側に配置され、他方のセパレータ４００は膜電極接合体２１０のアノード側に配置されている。以下では、セパレータ３００を「第１セパレータ３００」とも呼び、セパレータ４００を「第２セパレータ４００」とも呼ぶ。

セパレータ３００，４００は、ガス遮断性および電子伝導性を有する部材によって構成されている。セパレータ３００，４００は、例えば、プレス成形したチタンやステンレス鋼などの金属部材によって形成されている。

セパレータ３００，４００には、それぞれ、マニホールドの一部を構成する貫通孔３２１，３２２，３３１，３３２，３４１，３４２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２が形成されている。これらの貫通孔３２１，３２２，３３１，３３２，３４１，３４２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２は、樹脂フレーム２００の貫通孔２２１，２２２，２３１，２３２，２４１，２４２にそれぞれ対応している。すなわち、セパレータ３００，４００に形成される各貫通孔３２１，３２２，３３１，３３２，３４１，３４２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２は、樹脂フレーム２００に形成される各貫通孔２２１，２２２，２３１，２３２，２４１，２４２とそれぞれ、第１セパレータ３００、樹脂フレーム２００、およびアノード側のセパレータ４００のＺ方向に沿った積層方向（以下、単に「積層方向」とも呼ぶ）に沿って連通することで、燃料ガス供給用、燃料ガス排出用、酸化ガス供給用、酸化ガス排出用、冷却媒体供給用、冷却媒体排出用の各マニホールドＭ１〜Ｍ６を構成する。

第１セパレータ３００の面のうち膜電極接合体２１０と対向する面（図の上側の面）には、酸化ガス用の溝流路３５０ｃａ（以下、「第１溝流路３５０ｃａ」とも呼ぶ）が形成されている。第１溝流路３５０ｃａはマニホールドＭ３，Ｍ４と連通し、マニホールドＭ３を流れる酸化ガスを膜電極接合体２１０のカソードに供給すると共に、膜電極接合体２１０を流通した排出酸化ガスをマニホールドＭ４に流通させる。第１セパレータ３００の面のうち膜電極接合体２１０が位置する側とは反対側に位置する面には、冷却媒体用の溝流路３６０ｃａ（以下、「冷媒溝流路３６０ｃａ」とも呼ぶ）が形成されている。冷媒溝流路３６０ｃａは、マニホールドＭ５，Ｍ６と連通し、冷却媒体が流通する。

第２セパレータ４００の両面のうち膜電極接合体２１０と対向する面には、燃料ガス用の溝流路４５０ａｎ（（以下、「第２溝流路４５０ａｎ」とも呼ぶ）が形成されている。第２溝流路４５０ａｎはマニホールドＭ１，Ｍ２と連通し、マニホールドＭ１を流れる燃料ガスを膜電極接合体２１０のアノードに供給すると共に、膜電極接合体２１０を流通した排出燃料ガスをマニホールドＭ２に流通させる。第２セパレータ４００の面のうち膜電極接合体２１０が位置する側とは反対側に位置する面には、冷却媒体用の溝流路４６０ａｎ（以下、「冷媒溝流路４６０ａｎ」とも呼ぶ）が形成されている。冷媒溝流路４６０ａｎは、マニホールドＭ５，Ｍ６と連通し、冷却媒体が流通する。

なお、第１セパレータ３００の第１溝流路３５０ｃａの凹凸と冷媒溝流路３６０ｃａの凹凸とは、表裏一体の関係にある。すなわち、第１溝流路３５０ｃａの各溝部は、冷媒溝流路３６０ｃａの各溝部の両側を挟むリブ部（凸部）の裏側の凹部であり、第１溝流路３５０ｃａの各溝部の両側を挟むリブ部は、冷媒溝流路３６０ｃａの各溝部の裏側の凸部である。第２セパレータ４００の第２溝流路４５０ａｎの凹凸と冷媒溝流路４６０ａｎの凹凸も、同様に、表裏一体の関係にある。すなわち、第２溝流路４５０ａｎの各溝部は、冷媒溝流路４６０ａｎの各溝部の両側を挟むリブ部の裏側の凹部であり、第２溝流路４５０ａｎの各溝部の両側を挟むリブ部は、冷媒溝流路４６０ａｎの各溝部の裏側の凸部である。

第１溝流路３５０ｃａのリブ部の平坦部が膜電極接合体２１０のカソードに接触することにより、第１セパレータ３００と膜電極接合体２１０のカソードとの電気的な接触が確保される。また、第２セパレータ４００の燃料ガス用の溝流路４５０ａｎのリブの平坦部が膜電極接合体２１０のアノードに接触することにより、第２セパレータ４００と膜電極接合体２１０のアノードとの電気的接触が確保される。これにより、膜電極接合体２１０が収容された樹脂フレーム２００を一対のセパレータ３００，４００で挟持して一体化された構造体の単セル１００（１００ａ，１００ｂ）が構成される。また、隣接する一方の単セル１００ａの第１セパレータ３００の第１溝流路３５０ｃａの溝部に対応する冷媒溝流路３６０ｃａのリブ部の平坦部と、隣接する他方の単セル１００ｂの第２セパレータ４００の第２溝流路４５０ａｎの溝部に対応する冷媒溝流路４６０ａｎのリブ部の平坦部と、が接触することにより、隣接する単セル１００ａ，１００ｂの電気的な接触及び構造的な接触が確保される。これにより、複数の単セル１００が積層されて一体化された燃料電池スタック１０が構成される。

図３は、図２の第１セパレータ３００の中央の主流路部の一部分Ｘｃａを拡大して示す概略斜視図である。この中央の主流路部は、発電部である膜電極接合体２１０に対向する領域（図２）のうち、周辺部に配置される溝流路の分配部及び集合部を除く中央部に配置される溝流路の部分である。第１セパレータ３００の中央の主流路部には、酸化ガス（空気）が流通する複数の直線形状の第１溝流路３５０ｃａがＹ方向（第１面内方向）に沿って並列に設けられている。個々の第１溝流路３５０ｃａはＸ方向に沿って直線形状に延びている。複数の第１溝流路３５０ｃａの配列のピッチＰ１は、第１溝流路３５０ｃａの配列方向Ｙに沿って測ったピッチで表される。冷媒溝流路３６０ｃａのリブ部３７０ｃａのデューティ比は２０〜４０％とされている。このデューティ比は、ピッチＰ１に対するリブ部３７０ｃａの平坦部の幅Ｄ１の比（Ｄ１／Ｐ１）である。なお、第１溝流路３５０ｃａのＹ方向に沿った断面の凹凸形状が「第１凹凸形状」に相当する。

図４は、図２の第２セパレータ４００の中央の主流路部の一部分Ｘａｎを拡大して示す概略斜視図である。第２セパレータ４００の中央の主流路部は、第１セパレータ３００の中央の主流路部に対峙する部分であり、部分Ｘａｎは、隣接する第１セパレータ３００の部分Ｘｃａと対峙する部分を示している。第２セパレータ４００の中央の主流路部分には、燃料ガス（水素ガス）が流通される複数の波線形状の第２溝流路４５０ａｎがＹ方向（第１面内方向）に沿って並列に設けられている。第２溝流路４５０ａｎが描く波線形状の中心はＸ方向に平行、すなわち、直線形状の第１溝流路３５０ｃａ（図３）の流路方向に平行である。複数の第２溝流路４５０ａｎの配列のピッチＰ２は、第１溝流路３５０ｃａのピッチＰ１と同様に、Ｙ方向に沿って測ったピッチで表される。冷媒溝流路４６０ａｎのリブ部４７０ａｎのデューティ比も２０〜４０％とされている。このデューティ比は、ピッチＰ２に対するリブ部４７０ａｎの平坦部の幅Ｄ２の比である。第２溝流路４５０ａｎの振幅、すなわち、冷媒溝流路３６０ｃａ側の波線形状のリブ部４７０ａｎの振幅Ａｗは、リブ部４７０ａｎの幅の中心が描く波線形状の振幅であり、Ｙ方向に沿った値である。なお、第２溝流路４５０ａｎのＹ方向に沿った断面の凹凸形状が「第２凹凸形状」に相当する。

第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１及び第２溝流路４５０ａｎの第２ピッチＰ２は、互いに異なる値に設定されている。本実施形態では（Ｐ２／Ｐ１）＝９／８とされている。後述するように、これらのピッチＰ１，Ｐ２は、１＜（Ｐ１／Ｐ２）＜３／２又は１＜（Ｐ２／Ｐ１）＜３／２の関係を満たすことが好ましい。また、第２溝流路４５０ａｎの振幅Ａｗは、複数（本例では３本）の第１溝流路３５０ｃａの裏側のリブ部３７０ｃａと重なるような大きさに設定されている。なお、第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１、第２溝流路４５０ａｎの第２ピッチＰ２、及び、第２溝流路４５０ａｎの振幅Ａｗについては、さらに後述する。

なお、以下では、互いに隣接する第１セパレータ３００と第２セパレータ４００との関係を説明するために、第１溝流路３５０ｃａの裏側のリブ部３７０ｃａを「第１凸部３７０ｃａ」とも呼び、第２溝流路４５０ａｎの裏側のリブ部４７０ａｎを「第２凸部４７０ａｎ」とも呼ぶ。

図５は、互いに隣接した状態の第１セパレータ３００と第２セパレータ４００の中央の主流路部分の一部を拡大して示す概略斜視図である。互いに隣接する一方の単セル１００ａの第１セパレータ３００と他方の単セル１００ｂの第２セパレータ４００とは、第１セパレータ３００の第１凸部３７０ｃａと、第２セパレータ４００の第２凸部４７０ａｎとで接触する。１つの第２凸部４７０ａｎは、複数（本例では３本）の第１凸部３７０ｃａに接触する。なお、図５のハッチングが付されている箇所が接触箇所ＣＰを示している。

図６は、燃料電池スタック１０を構成する複数の単セル１００のうち互いに隣接する３つの単セル１００ａ，１００ｂ，１００ｃを拡大して示す概略断面図である。図６は、図５の６−６断面に対応している。単セル１００ａ及び単セル１００ｂは、ずれの無い状態で隣接した様子を示しており、単セル１００ｃは、単セル１００ｂに対して−Ｙ方向にずれた状態で隣接した様子を示している。２つの単セル１００ｂ、１００ｃのずれ量ｄｙは、第１セパレータ３００の第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１の１／２である。

図７は、比較例として燃料電池スタックを構成する複数の単セルのうち互いに隣接する３つの単セル１００ａｒ，１００ｂｒ，１００ｃｒを拡大して示す概略断面図である。図７は、図６に対応する図であり、単セル１００ａｒ及び単セル１００ｂｒは、ずれの無い状態で隣接した様子を示しており、単セル１００ｃｒは、単セル１００ｂｒに対して−Ｙ方向にずれた状態で隣接した様子を示している。２つの単セル１００ｂｒ、１００ｃｒのずれ量ｄｙは、図６の単セル１００ｃと同様に、第１セパレータ３００の第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１の１／２である。

比較例の単セル１００ａｒ，１００ｂｒ，１００ｃｒは、実施形態の単セル１００の第２セパレータ４００の波線形状の第２溝流路４５０ａｎ及び冷媒溝流路４６０ａｎ（図４）を、第１セパレータ３００の第１溝流路３５０ｃａ及び冷媒溝流路３６０ｃａ（図３）と同様の直線形状の第２溝流路４５０ａｎｒ及び冷媒溝流路４６０ａｎｒとしたものである。第２溝流路４５０ａｎｒの第２ピッチＰ２は、第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１と同じとされている。

図７に示したように、単セル１００ｃｒは−Ｙ方向に（Ｐ１／２）のずれ量ｄｙでずれているので、単セル１００ｃｒの第２セパレータ４００ｒの第２凸部４７０ａｎｒが、単セル１００ｂｒの冷媒溝流路３６０ｃａに対向する位置となる。このため、互いに接触させるべき、第１セパレータ３００の第１凸部３７０ｃａと、第２セパレータ４００の第２凸部４７０ａｎｒとが接触しない状態となる。これにより、第２凸部４７０ａｎｒが冷媒溝流路３６０ｃａに嵌まった状態となってしまい、燃料電池スタックおよび燃料電池（単セル）の構造が不安定となる、という問題がある。また、単セル１００ｂｒ，１００ｃｒにおいて、膜電極接合体２１０を挟持している第１セパレータ３００から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布と、第２セパレータ４００から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布との差が大きくなって、膜電極接合体２１０に加わる荷重の一方の面への偏りが大きくなり、膜電極接合体２１０が損傷する可能性がある。

一方、実施形態では、図６に示したように、第２セパレータ４００の第２溝流路４５０ａｎの第２ピッチＰ２は、上記したように、第１セパレータ３００の第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１と異なっており、Ｐ１／Ｐ２及びＰ２／Ｐ１がいずれも整数でない値とされている。このため、図６に示したように、単セル１００ａ，１００ｂにおいて、単セル１００ａの第１セパレータ３００の第１凸部３７０ｃａに対して、単セル１００ｂの第２セパレータ４００の第２凸部４７０ａｎの位置が順にずれて、互いに接触する位置が変化する。これにより、単セル１００ｃのように、−Ｙ方向に（Ｐ１／２）のずれ量ｄｙでずれたとしても、単セル１００ｂの第１セパレータ３００の第１凸部３７０ｃａに対して、単セル１００ｃの第２セパレータ４００の第２凸部４７０ａｎを接触させることができる。また、単セル１００ｂ，１００ｃにおいて、膜電極接合体２１０を挟持している第１セパレータ３００から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布と、第２セパレータ４００から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布との差を抑制して、膜電極接合体２１０の一方の面に荷重が偏って加わることを抑制し、膜電極接合体２１０が損傷することを抑制することができる。

また、図４，図５に示したように、第２セパレータ４００の第２溝流路４５０ａｎは、第１セパレータ３００の直線形状の第１溝流路３５０ｃａに対して、第２凸部４７０ａｎが複数（本例では３本）の第１凸部３７０ｃａと重なるような大きさの振幅Ａｗの波線形状の溝流路で構成されている。この構成によっても、隣接するセパレータ同士の接触構造の安定性を向上し、燃料電池スタックの構造の安定性を向上させることができる。

図８は、別の比較例として互いに隣接する第１セパレータ３００の直線形状の第１凸部３７０ｃａと第２セパレータ４００ｔの波線形状の第２凸部４７０ａｎの一部を示す模式図である。図８は、第２凸部４７０ａｎ（第２溝流路４５０ａｎ）の第２ピッチＰ２が第１凸部３７０ｃａ（第１溝流路３５０ｃａ）の第１ピッチＰ１と等しい状態を示している。また、図８は、図示及び説明を容易にするため、溝やリブの傾斜を省略するとともに、第１凸部３７０ｃａの平坦部の部分に右斜め上向きのハッチングを付し、第２凸部４７０ａｎの平坦部の部分に右斜め下向きのハッチングを付して示している。

図９は、図８の比較例において、隣接する単セルのずれ量ｄｙが０の場合の第１凸部３７０ｃａと第２凸部４７０ａｎとの接触箇所ＣＰを示す説明図である。図１０は、図８の比較例において、ずれ量ｄｙが（Ｐ１／２）の場合の第１凸部３７０ｃａと第２凸部４７０ａｎとの接触箇所ＣＰを示す説明図である。なお、ずれ量ｄｙはＹ方向のずれを、−Ｙ方向を正方向として示している。

第２凸部４７０ａｎ（第２溝流路４５０ａｎ）の第２ピッチＰ２が第１凸部３７０ｃａ（第１溝流路３５０ｃａ）の第１ピッチＰ１と等しい状態（図８）では、Ｙ方向に積層のずれが発生した場合、図７で示した直線形状の溝流路同士の場合とは違い、第１凸部３７０ｃａと第２凸部４７０ａｎとが全く非接触な状態となることは無い。しかしながら、図９と図１０を比較すれば分かるように、Ｘ方向の位置に応じて、接触箇所ＣＰの状態（場所、形状、面積等）が大きく変化し、この変化に応じて互いに隣接するセパレータの面内における荷重分布の変化を招く。このため、ずれの無い単セル間における荷重分布と、ずれが生じた単セル間における荷重分布とで差が発生し、燃料電池スタックの構造が不安定となる可能性がある。また、ずれの生じた単セルにおいて、膜電極接合体２１０を挟持している一方のセパレータ３００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布と、他方のセパレータ４００ｔ側から膜電極接合体に掛かる荷重分布との差によって、単セルの構造が不安定となる可能性もある。さらにまた、膜電極接合体２１０を挟持している一方のセパレータ３００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布と、他方のセパレータ４００ｔ側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布との差によって膜電極接合体２１０の一方の面に偏って加わる荷重が大きくなり、膜電極接合体２１０が損傷する可能性もある。

図１１は、実施形態として互いに隣接する第１セパレータ３００の直線形状の第１凸部３７０ｃａと第２セパレータ４００の波線形状の第２凸部４７０ａｎの一部を示す模式図である。図１１は図８に対応している。図１１は、上記したように、第２凸部４７０ａｎ（第２溝流路４５０ａｎ）の第２ピッチＰ２が第１凸部３７０ｃａ（第１溝流路３５０ｃａ）の第１ピッチＰ１よりも大きく、（Ｐ２／Ｐ１）＝９／８の状態を示している。

図１２は、図１１の実施形態において、隣接する単セルのずれ量ｄｙが０の場合の第１凸部３７０ｃａと第２凸部４７０ａｎとの接触箇所ＣＰを示す説明図である。図１３は、図１１の実施形態において、ずれ量ｄｙが（Ｐ１／４）の場合の第１凸部３７０ｃａと第２凸部４７０ａｎとの接触箇所ＣＰを示す説明図である。図１４は、図１１の実施形態において、ずれ量ｄｙが（Ｐ１／２）の場合の第１凸部３７０ｃａと第２凸部４７０ａｎとの接触箇所ＣＰを示す説明図である。

（Ｐ２／Ｐ１）＝９／８の状態（図１１）では、図１２に示すように、セパレータ同士が接触するＸＹ平面に沿った面内における接触箇所ＣＰの状態は、Ｘ方向の各位置において、（Ｐ２／Ｐ１）で決まるピッチ差に従ってＹ方向に沿って徐々に変化し、本例では、第１凸部３７０ｃａ（第１溝流路３５０ｃａ）のピッチ間隔（９・Ｐ１）毎に、変化のパターンが繰り返される。この接触箇所ＣＰの状態は、図１３及び図１４に示すように、Ｙ方向に積層のずれが発生した場合にも、接触箇所ＣＰの形状やＹ方向の位置に相違はあるが、同様に、（Ｐ２／Ｐ１）で決まるピッチ差に従ってＹ方向に沿って徐々に変化し、ピッチ間隔（９・Ｐ１）毎に変化のパターンが繰り返される。従って、実施形態の場合には、ずれの無い単セル間における荷重分布と、ずれの生じた単セル間における荷重分布との差の発生を抑制することができ、燃料電池スタックの構造が不安定となることを抑制することが可能である。また、ずれの生じた単セルにおいて、膜電極接合体２１０を挟持している一方のセパレータ３００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布と、他方のセパレータ４００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布との差によって単セルの構造が不安定となることを抑制することが可能である。また、膜電極接合体２１０を挟持している一方のセパレータ３００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布と、他方のセパレータ４００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布との差によって膜電極接合体２１０の一方の面に偏って加わる荷重を抑制することができるので、膜電極接合体２１０が損傷することを抑制することができる。

なお、上記説明では、単セルの積層のずれについて説明したが、単セルを構成する一対のセパレータの配置のずれに対しても、同様に、膜電極接合体を挟持している一方のセパレータから膜電極接合体に掛かる荷重分布と、他方のセパレータから膜電極接合体に掛かる荷重分布との差によって膜電極接合体の一方の面に偏って加わる荷重を抑制することができるので、膜電極接合体が損傷することを抑制することができる。

上記実施形態では、（Ｐ２／Ｐ１）＝９／８として説明したが、これに限定されるものではなく、第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１と第２溝流路４５０ａｎの第２ピッチＰ２とを互いに異なった値とし、かつ、Ｐ１／Ｐ２及びＰ２／Ｐ１の値がいずれも整数でない値とすればよい。更に、１＜（Ｐ１／Ｐ２）＜３／２、又は、１＜（Ｐ１／Ｐ２）＜３／２とすることが好ましい。このようにすれば、積層のずれの有無に関わらず、互いに隣接するセパレータ３００，４００のＸＹ平面に沿った面内における接触箇所ＣＰの状態を、Ｘ方向の各位置において、（Ｐ２／Ｐ１）又は（Ｐ１／Ｐ２）で決まるピッチ差に応じてＹ方向に沿って徐々に変化させることができる。これにより、ずれの無い単セル間における荷重分布と、ずれの生じた単セル間における荷重分布との差の発生を抑制することができ、燃料電池スタックの構造が不安定となることを抑制することが可能である。また、ずれの生じた単セルにおいて、膜電極接合体２１０を挟持している一方のセパレータ３００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布と、他方のセパレータ４００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布との差によって構造が不安定となることを抑制することが可能である。また、膜電極接合体２１０を挟持している一方のセパレータ３００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布と、他方のセパレータ４００側から膜電極接合体２１０に掛かる荷重分布との差によって膜電極接合体２１０の一方の面に偏って加わる荷重を抑制することができるので、膜電極接合体２１０が損傷することを抑制することができる。

なお、Ｐ１／Ｐ２及びＰ２／Ｐ１の値をいずれも整数でないとするのは、第１溝流路３５０ｃａと第２溝流路４５０ａｎとが配列方向（Ｙ方向）で一致する状態を極力回避するためである。また、（Ｐ１／Ｐ２）＞３／２又は（Ｐ２／Ｐ１）＞２／３とすれば、ずれた方向における、セパレータ同士の各接触面のずれ量を小さくして、第１溝流路３５０ｃａと第２溝流路４５０ａｎとが配列方向（Ｙ方向）で一致する状態をより効果的に回避するためである。

ここで、酸化ガスとして供給される空気には、発電のための電気化学反応に実際に供される酸素が２割程度しか含まれておらず、発電性能を確保するためには、酸化ガスとしての空気の供給量を十分に確保することが重要となる。また、通常、供給される燃料ガスは、電気化学反応に供される水素ガスであるので、第２溝流路４５０ａｎの供給の効率は、酸化ガスの供給の効率に比べて高い。このため、酸化ガスの供給量を十分に確保すべく、第１溝流路３５０ｃａを直線形状の溝流路とし、第１溝流路３５０ｃａにおける酸化ガスの圧力損失を優先して低減することが望ましい。また、第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１を基準として、第２溝流路４５０ａｎの第２ピッチＰ２の大きさを変化させる方が、設計上望ましい。また、第２溝流路４５０ａｎの第２ピッチＰ２を小さくするのに比べて、第２溝流路４５０ａｎの第２ピッチＰ２を大きくする方が、第２セパレータ４００の製造における精度を考慮した場合、製造が容易である。そこで、実際には、第１溝流路３５０ｃａの第１ピッチＰ１を基準として、第２溝流路４５０ａｎの第２ピッチＰ２の大きさを大きくすることが望ましい。

また、上記実施形態では、第２溝流路４５０ａｎの振幅Ａｗ（図４）は、第２溝流路４５０ａｎの裏側のリブ部４７０ａｎ（第２凸部４７０ａｎ）が、複数（本例では３本）の第１溝流路３５０ｃａの裏側のリブ部３７０ｃａ（第１凸部３７０ｃａ）と重なるような大きさに設定されている。この振幅Ａｗは、以下のように設定されることが好ましい。

振幅Ａｗを小さくして、第２凸部４７０ａｎ（図１１）が第１凸部３７０ｃａに重なる数を少なくすると、第２凸部４７０ａｎが接触する第１凸部３７０ｃａの数が少なくなるので、隣接するセパレータ同士の接触構造の安定性が低下し、燃料電池スタックの構造の安定性が低下する。逆に、振幅Ａｗを大きくして、第２凸部４７０ａｎが第１凸部３７０ｃａに重なる数を多くすると、第２凸部４７０ａｎが接触する第１凸部３７０ｃａの数が多くなるので、隣接するセパレータ同士の接触構造の安定性が向上し、燃料電池スタックの構造の安定性が向上する。しかしながら、この場合、溝流路が大きく蛇行し、その流路長が長くなるので、第２溝流路４５０ａｎにおける燃料ガスの圧力損失が高くなり、燃料ガスの供給効率が低下する。そこで、第２溝流路４５０ａｎの振幅Ａｗは、接触構造の安定性と圧力損失の抑制の両立が可能な大きさに設定されることが好ましく、第２凸部４７０ａｎが３〜４本の第１凸部３７０ｃａと重なるような大きさに設定されることが好ましい。具体的には、以下のように設定されることが好ましい。

図１５は、第２溝流路４５０ａｎの振幅Ａｗの下限について示す説明図である。図１６は、第２溝流路４５０ａｎの振幅の上限について示す説明図である。第２溝流路４５０ａｎ（第２凸部４７０ａｎ）のピッチをＰ２、第２凸部４７０ａｎの平坦部の幅をＤ２とする。第１溝流路３５０ｃａ（第１凸部３７０ｃａ）のピッチをＰ１、第１凸部３７０ｃａの平坦部の幅をＤ１とする。第２溝流路４５０ａｎの振幅として、第２凸部４７０ａｎの幅の中心ＣＬの破線形状の振幅をＡｗとする。

図１５に示すように、波線形状の第２凸部４７０ａｎの直線形状の第１凸部３７０ｃａとの重なりを３本以上とするためには、下式（２）を満たす必要がある。
（Ｄ２／２）＋Ａｗ＋（Ｄ２／２）＞（２・Ｐ１）−Ｄ１ ・・・（２）
そして、上式（２）を変形することにより、下式（３）に示すように、振幅Ａｗの下限が設定される。
Ａｗ＞（２・Ｐ１）−（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（３）

図１６に示すように、波線形状の第２凸部４７０ａｎの直線形状の第１凸部３７０ｃａとの重なりを５本未満（４本以下）とするためには、下式（４）を満たす必要がある。
（Ｄ２／２）＋Ａｗ＋（Ｄ２／２）＜（４・Ｐ１）−Ｄ１ ・・・（４）
そして、上式（４）を変形することにより、下式（５）に示すように、振幅Ａｗの上限が設定される。
Ａｗ＜（４・Ｐ１）−（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（５）

第２溝流路４５０ａｎ（第２凸部４７０ａｎ）の振幅Ａｗを上式（３）及び上式（５）を満たすように設定すれば、第２凸部４７０ａｎが３〜４本の第１凸部３７０ｃａと重なるようにすることができる。これにより、第２溝流路４５０ａｎにおける燃料ガスの圧力損失を適切な状態に設定するとともに、第２凸部４７０ａｎと第１凸部３７０ｃａとの接触箇所ＣＰの数を適切な状態に設定して隣接するセパレータ同士の接触構造の安定化を図り、燃料電池スタックの構造の安定化を図ることができる。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態では隣接する単セル１００同士が接するＸＹ平面に沿った面内において、隣接する単セル１００同士がＹ方向（第１面内方向）にずれた場合について説明したが、Ｘ方向にずれた場合や、Ｘ方向及びＹ方向にずれた場合も同様の効果を得ることができる。

（２）上記実施形態の第１セパレータ３００の直線形状の第１溝流路３５０ｃａは、中央の主流路部（図３）中において、全てがリブ部で挟まれた直線形状の溝流路であるとして説明したが、一部に屈曲部や絞り部を含むものとしてもよい。また、上記実施形態では、隣接するセパレータ３００，４００の中央の主流路部（図２，図３，図４）の溝流路の構造を例に説明したが、セパレータ３００，４００の流路が形成された面内のいずれかの一部に実施形態で説明した溝流路の構造を適用可能である。

（３）上記実施形態では、カソード側セパレータ３００の第１溝流路３５０ｃａを直線形状の溝流路（図３）とし、アノード側セパレータ４００の第２溝流路４５０ａｎを波線形状の溝流路（図４）とした場合を例に説明したが、カソード側セパレータ３００の溝流路を波線形状の溝流路とし、アノード側セパレータ４００の溝流路を直線形状の溝流路としてもよい。また、カソード側セパレータ３００およびアノード側セパレータ４００の両方の溝流路を波線形状の溝流路としてもよい。

（４）上記実施形態では、反応ガスの溝流路の溝部の裏側が冷媒溝流路の両側を挟むリブ部（凸部）となる凹凸形状を有する表裏一体型のセパレータ３００，４００（図３，図４）を例に説明した。しかしながら、例えば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材などを用いて型成形により形成されたセパレータのように、表裏一体型ではなく、反応ガスの溝流路側と冷却媒体の溝流路側とでそれぞれ独立した溝流路が形成されている場合にも、実施形態で説明した溝流路の構造を適用可能である。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…燃料電池スタック
１００…燃料電池（単セル）
１００ａ…単セル
１００ａｒ…単セル
１００ｂ…単セル
１００ｂｒ…単セル
１００ｃ…単セル
１００ｃｒ…単セル
１１０…ターミナルプレート
１２０…絶縁プレート
１３０…エンドプレート
２００…樹脂フレーム
２１０…膜電極接合体（ＭＥＡ）
２２１…貫通孔
２２２…貫通孔
２３１…貫通孔
２３２…貫通孔
２４１…貫通孔
２４２…貫通孔
３００…第１セパレータ
３２１…貫通孔
３２２…貫通孔
３３１…貫通孔
３３２…貫通孔
３４１…貫通孔
３４２…貫通孔
３５０ｃａ…第１溝流路
３６０ｃａ…冷媒溝流路
３７０ｃａ…リブ部（第１凸部）
４００…第２セパレータ
４００ｒ…第２セパレータ
４００ｔ…第２セパレータ
４２１…貫通孔
４２２…貫通孔
４３１…貫通孔
４３２…貫通孔
４４１…貫通孔
４４２…貫通孔
４５０ａｎ…第２溝流路
４５０ａｎｒ…第２溝流路
４６０ａｎ…冷媒溝流路
４６０ａｎｒ…冷媒溝流路
４７０ａｎ…リブ部（第２凸部）
４７０ａｎｒ…リブ部（第２凸部）
Ａｗ…振幅
ＣＬ…中心
ＣＰ…接触箇所
Ｄ１…幅
Ｄ２…幅
Ｍ１…マニホールド（燃料ガス供給マニホールド）
Ｍ２…マニホールド（燃料ガス排出マニホールド）
Ｍ３…マニホールド（酸化ガス供給マニホールド）
Ｍ４…マニホールド（酸化ガス排出マニホールド）
Ｍ５…マニホールド（冷媒供給マニホールド）
Ｍ６…マニホールド（冷媒排出マニホールド）
Ｐ１…第１ピッチ
Ｐ２…第２ピッチ
Ｘａｎ…部分
Ｘｃａ…部分
ｄｙ…ずれ量
Ｘ，Ｙ，Ｚ…方向

Claims (6)

1. 積層体を構成するための燃料電池単セルであって、
   膜電極接合体と、
   前記膜電極接合体を挟持する第１セパレータ及び第２セパレータと、
   を有し、
   前記第１セパレータは、第１面内方向に沿って並列に配置された直線形状または波線形状の複数の第１溝流路を有し、前記複数の第１溝流路は前記第１面内方向に沿った断面が第１凹凸形状を有し、前記第１凹凸形状は前記第１面内方向に沿って第１ピッチＰ１を有し、
   前記第２セパレータは、前記第１面内方向に沿って並ぶ波線形状の複数の第２溝流路を有し、前記複数の第２溝流路は、前記第１面内方向に沿った断面が第２凹凸形状を有し、前記第２凹凸形状は前記第１面内方向に沿って第２ピッチＰ２を有し、
   前記第１ピッチＰ１と前記第２ピッチＰ２とは互いに異なり、かつ、Ｐ１／Ｐ２及びＰ２／Ｐ１の値がいずれも整数でない、燃料電池単セル。
2. 請求項１に記載の燃料電池単セルであって、
   前記複数の第１溝流路および前記複数の第２溝流路は、前記膜電極接合体に対向する領域内に形成されている、燃料電池単セル。
3. 請求項１又は請求項２に記載の燃料電池単セルであって、
   前記第１ピッチＰ１及び前記第２ピッチＰ２は、１＜（Ｐ１／Ｐ２）＜３／２又は１＜（Ｐ２／Ｐ１）＜３／２を満たす、燃料電池単セル。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池単セルであって、
   前記複数の第１溝流路はそれぞれ直線形状の溝流路である、燃料電池単セル。
5. 請求項４に記載の燃料電池単セルであって、
   前記第１溝流路の裏側にある第１凸部の平坦部の幅をＤ１とし、前記第２溝流路の裏側にある第２凸部の波線形状の振幅をＡｗとし、前記第２凸部の平坦部の幅をＤ２とした場合に、前記振幅Ａｗは下式（１）に示す関係を満たすように設定される、燃料電池単セル。
   （２・Ｐ１）−（Ｄ１＋Ｄ２）＜Ａｗ＜（４・Ｐ１）−（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（１）
6. 請求項４または請求項５に記載の燃料電池単セルであって、
   前記第１セパレータの前記第１溝流路は、前記膜電極接合体のカソードに酸化ガスを供給する流路であり、
   前記第２セパレータの前記第２溝流路は、前記膜電極接合体のアノードに燃料ガスを供給する流路である、燃料電池単セル。

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