JP2019121562A - 燃料電池及び燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池を大型化することなく反応ガス流路の下部に生成水が滞留することを抑えることができ、発電性能の低下を抑えることができる燃料電池及び燃料電池スタックを提供する。【解決手段】燃料電池スタック１０を構成する燃料電池１２の第１金属セパレータ３０に設けられた酸化剤ガス排出連通孔３４ｂは、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２とを含む。第１金属セパレータ３０は、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１及び下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２の中央に位置する中点Ｐ１が酸化剤ガス流路４８の重力方向の中心Ｐ２よりも下方に位置するように構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の両側に配設されたセパレータと、を備える燃料電池及び燃料電池スタックに関する。

一般的に、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。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備える。

燃料電池は、電解質膜・電極構造体がセパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより構成されている。燃料電池は、所定の数だけ積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

この種の燃料電池スタックは、それぞれ燃料電池（発電セル）の積層方向に貫通して設けられる反応ガス供給連通孔（燃料ガス供給連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔）と反応ガス排出連通孔（燃料ガス排出連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔）とを備えている。反応ガス供給連通孔及び反応ガス排出連通孔は、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路（燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路）に連通している。

ところで、特許文献１に記載のように、燃料電池の発電時には、カソード電極側に反応による生成水が発生する一方、アノード電極側には、生成水が逆拡散する場合がある。従って、反応ガス流路の下部に生成水が滞留し、酸化剤ガスや燃料ガスの流れが阻害され、前記酸化剤ガスや前記燃料ガスの供給不足による発電性能の低下が発生するという問題がある。

特開２０１５−６０７３２号公報

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、燃料電池を大型化することなく反応ガス流路の下部に生成水が滞留することを抑えることができ、発電性能の低下を抑えることができる燃料電池及び燃料電池スタックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る燃料電池は、電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の両側に配設されたセパレータと、を備える燃料電池であって、前記セパレータには、電極面に沿って水平方向に反応ガスを流通させる反応ガス流路と、前記反応ガス流路の水平方向の一端に連通し、前記電解質膜・電極構造体と前記セパレータとの積層方向に前記反応ガスを流通させる反応ガス供給連通孔と、前記反応ガス流路の水平方向の他端に連通し、前記積層方向に前記反応ガスを流通させる反応ガス排出連通孔と、が設けられ、前記反応ガス排出連通孔は、上側反応ガス排出連通孔と、前記上側反応ガス排出連通孔の下方に位置する下側反応ガス排出連通孔と、を含み、前記セパレータは、前記上側反応ガス排出連通孔及び前記下側反応ガス排出連通孔の中央に位置する中点が前記反応ガス流路の重力方向の中心よりも下方に位置するように構成されていることを特徴とする。

上記の燃料電池において、前記反応ガス流路は、水平方向に延在するとともに重力方向に並んだ複数の反応ガス流路溝を有し、前記下側反応ガス排出連通孔を構成する底面の少なくとも一部は、最下方に位置する前記反応ガス流路溝を構成する底面よりも下方に位置していることが好ましい。

上記の燃料電池において、前記下側反応ガス排出連通孔を構成する前記底面の全体は、最下方に位置する前記反応ガス流路溝を構成する底面よりも下方に位置していることが好ましい。

上記の燃料電池において、前記下側反応ガス排出連通孔を構成する上面は、最下方に位置する前記反応ガス流路溝を構成する底面よりも上方に位置していることが好ましい。

上記の燃料電池において、前記下側反応ガス排出連通孔を構成する前記底面は、水平方向に対して傾斜していることが好ましい。

本発明に係る燃料電池スタックは、上述した前記燃料電池が積層された積層体を備えることを特徴とする。

上記の燃料電池スタックにおいて、前記上側反応ガス排出連通孔における前記反応ガスの流通方向とは反対側の端部と前記下側反応ガス排出連通孔における前記反応ガスの流通方向と反対側の端部とを互いに連結する連結流路が設けられていることが好ましい。

上記の燃料電池スタックにおいて、前記連結流路に連通して前記連結流路内の生成水を外部に排出させるためのドレンが設けられていることが好ましい。

本発明の燃料電池及び燃料電池スタックでは、上側反応ガス排出連通孔及び下側反応ガス排出連通孔の中央に位置する中点が反応ガス流路の重力方向の中心よりも下方に位置するようにセパレータが構成されている。

このため、上側反応ガス排出連通孔及び下側反応ガス排出連通孔の中央に位置する中点が反応ガス流路の重力方向の中心と同じ高さに位置する場合と比較して、上側反応ガス排出連通孔と下側反応ガス排出連通孔との間隔を広げることなく下側反応ガス排出連通孔を下方に位置させることができる。これにより、反応ガス流路の生成水を下側反応ガス排出連通孔に円滑に排出させることができる。よって、燃料電池を大型化することなく反応ガス流路の下部に生成水が滞留することを抑制することができる。

また、反応ガス流路の反応ガスを下側反応ガス排出連通孔と上側反応ガス排出連通孔との両方から排出させることができるため、反応ガス流路に反応ガスを円滑に流通させることができる。よって、反応ガスの供給不足による発電性能の低下を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの斜視図である。 燃料電池の分解斜視図である。 酸化剤ガス流路側から見た第１金属セパレータの構成説明図である。 燃料ガス流路側から見た第２金属セパレータの構成説明図である。 燃料電池スタックの、複数の酸化剤ガス排出連通孔を含む面での模式的断面図である。 燃料電池スタックの、複数の燃料ガス排出連通孔を含む面での模式的断面図である。 変形例に係る連通孔が形成された第１金属セパレータの構成説明図である。 変形例に係る連通孔が形成された第２金属セパレータの構成説明図である。 他の変形例に係る連通孔が形成された第１金属セパレータの構成説明図である。 他の変形例に係る連通孔が形成された第２金属セパレータの構成説明図である。

以下、本発明に係る燃料電池及び燃料電池スタックについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２（発電セル）が水平方向（矢印Ａ方向）又は重力方向（矢印Ｃ方向）に積層された積層体１４を備える。燃料電池スタック１０は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される。

積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート（電力取出プレート）１６ａ、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、インシュレータ１８ｂ及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。一方のインシュレータ１８ａは、積層体１４と一方のエンドプレート２０ａとの間に配置されている。他方のインシュレータ１８ｂは、積層体１４と他方のエンドプレート２０ｂとの間に配置されている。インシュレータ１８ａ、１８ｂは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等で形成される。

エンドプレート２０ａ、２０ｂは、横長（縦長でもよい）の長方形状を有するとともに、各辺間には、連結バー２４が配置される。各連結バー２４は、両端がエンドプレート２０ａ、２０ｂの内面に固定されており、複数の積層された燃料電池１２に積層方向（矢印Ａ方向）の締め付け荷重を付与する。なお、燃料電池スタック１０は、エンドプレート２０ａ、２０ｂを端板とする筐体を備え、当該筐体内に積層体１４を収容するように構成してもよい。

燃料電池１２は、図２に示すように、樹脂枠付きＭＥＡ２８が、第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２により挟持されることによって形成されている。第１金属セパレータ３０及び第２金属セパレータ３２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薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。第１金属セパレータ３０と第２金属セパレータ３２とは、外周を溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合され、接合セパレータ３３を構成する。

樹脂枠付きＭＥＡ２８は、電解質膜・電極構造体２８ａ（以下、「ＭＥＡ２８ａ」という）と、ＭＥＡ２８ａの外周部に接合されるとともに該外周部を周回する樹脂枠部材４６とを備える。ＭＥＡ２８ａは、電解質膜４０と、電解質膜４０の一方の面に設けられたアノード電極４２（第１電極）と、電解質膜４０の他方の面に設けられたカソード電極４４（第２電極）とを有する。

電解質膜４０は、例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）である。固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である。電解質膜４０は、アノード電極４２及びカソード電極４４に挟持される。電解質膜４０は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することができる。

詳細は図示しないが、アノード電極４２は、電解質膜４０の一方の面に接合される第１電極触媒層と、当該第１電極触媒層に積層される第１ガス拡散層とを有する。カソード電極４４は、電解質膜４０の他方の面に接合される第２電極触媒層と、当該第２電極触媒層に積層される第２ガス拡散層とを有する。

燃料電池１２の長辺方向である矢印Ｂ方向（図２中、水平方向）の一端縁部には、積層方向に延在して、１個の酸化剤ガス供給連通孔３４ａ（反応ガス供給連通孔）、複数の冷却媒体排出連通孔３６ｂ及び複数（例えば、本実施形態のように２個）の燃料ガス排出連通孔３８ｂ（反応ガス排出連通孔）が設けられる。酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、複数の冷却媒体排出連通孔３６ｂ及び複数の燃料ガス排出連通孔３８ｂは、それぞれ、積層体１４、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａを積層方向に貫通している（ターミナルプレート１６ａを貫通してもよい）。

これらの連通孔は上下方向に略等間隔に配列して設けられる。燃料ガス排出連通孔３８ｂは、一方の反応ガスである燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス供給連通孔３４ａは、他方の反応ガスである酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。冷却媒体排出連通孔３６ｂは、冷却媒体を排出する。

酸化剤ガス供給連通孔３４ａは、上下方向に離間して配置された２つの冷却媒体排出連通孔３６ｂの間に配置されている。複数の燃料ガス排出連通孔３８ｂは、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１（上側反応ガス排出連通孔）と、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２（下側反応ガス排出連通孔）とを有する。上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１は、上側の冷却媒体排出連通孔３６ｂの上方に配置されている。下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２は、下側の冷却媒体排出連通孔３６ｂの下方に配置されている。つまり、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２は、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１の下方に位置している。

燃料電池１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、積層方向に互いに連通して、１個の燃料ガス供給連通孔３８ａ（反応ガス供給連通孔）、複数の冷却媒体供給連通孔３６ａ及び複数（例えば、本実施形態のように２個）の酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ（反応ガス排出連通孔）が設けられる。燃料ガス供給連通孔３８ａ、複数の冷却媒体供給連通孔３６ａ及び複数の酸化剤ガス排出連通孔３４ｂは、それぞれ、積層体１４、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａを積層方向に貫通している（ターミナルプレート１６ａを貫通してもよい）。

これらの連通孔は上下方向に略等間隔に配列して設けられる。燃料ガス供給連通孔３８ａは、燃料ガスを供給する。冷却媒体供給連通孔３６ａは、冷却媒体を供給する。酸化剤ガス排出連通孔３４ｂは、酸化剤ガスを排出する。

燃料ガス供給連通孔３８ａは、上下方向に離間して配置された２つの冷却媒体供給連通孔３６ａの間に配置されている。複数の酸化剤ガス排出連通孔３４ｂは、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１（上側反応ガス排出連通孔）と、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２（下側反応ガス排出連通孔）とを有する。上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１は、上側の冷却媒体供給連通孔３６ａの上方に配置されている。下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２は、下側の冷却媒体供給連通孔３６ａの下方に配置されている。つまり、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２は、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１の下方に位置している。

酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、複数の酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び複数の燃料ガス排出連通孔３８ｂの配置は、本実施形態に限定されるものではない。要求される仕様に応じて、適宜設定すればよい。酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２、冷却媒体供給連通孔３６ａ、冷却媒体排出連通孔３６ｂ、燃料ガス供給連通孔３８ａ、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１及び下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２のそれぞれは、矢印Ａ方向からの平面視で四角形状（図２〜図４では正方形状）に形成されている。

図１に示すように、酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、冷却媒体供給連通孔３６ａ及び燃料ガス供給連通孔３８ａは、それぞれ、エンドプレート２０ａに設けられた入口３５ａ、３７ａ、３９ａに連通する。また、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２、冷却媒体排出連通孔３６ｂ、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１及び下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２は、それぞれ、エンドプレート２０ａに設けられた出口３５ｂ１、３５ｂ２、３７ｂ、３９ｂ１、３９ｂ２に連通する。

図２に示すように、樹脂枠部材４６の矢印Ｂ方向の一端縁部には、１個の酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、複数の冷却媒体排出連通孔３６ｂ及び複数（例えば、本実施形態のように２個）の燃料ガス排出連通孔３８ｂが設けられる。樹脂枠部材４６の矢印Ｂ方向の他端縁部には、１個の燃料ガス供給連通孔３８ａ、複数の冷却媒体供給連通孔３６ａ及び複数（例えば、本実施形態のように２個）の酸化剤ガス排出連通孔３４ｂが設けられる。

樹脂枠部材４６を用いることなく、電解質膜４０を外方に突出させてもよい。また、外方に突出した電解質膜４０の両側に枠形状のフィルムを設けてもよい。

図３に示すように、第１金属セパレータ３０の樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かう面３０ａには、電極面に沿って矢印Ｂ方向（水平方向）に酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路４８（反応ガス流路）が設けられる。酸化剤ガス流路４８の矢印Ｂ方向の一端は、酸化剤ガス供給連通孔３４ａに流体的に連通し、酸化剤ガス流路４８の矢印Ｂ方向の他端は、酸化剤ガス排出連通孔３４ｂに流体的に連通する。酸化剤ガス流路４８は、矢印Ｂ方向に延在するとともに矢印Ｃ方向（重力方向）に並んだ複数本の凸部４８ａ間に直線状（又は波状）の酸化剤ガス流路溝４８ｂ（反応ガス流路溝）を有する。

酸化剤ガス供給連通孔３４ａと酸化剤ガス流路４８との間には、プレス成形により、複数個のエンボス部を有する入口バッファ部５０ａが設けられる。酸化剤ガス排出連通孔３４ｂと酸化剤ガス流路４８との間には、プレス成形により、複数個のエンボス部を有する出口バッファ部５０ｂが設けられる。

第１金属セパレータ３０の面３０ａには、プレス成形により、複数のメタルビードシールが樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かって膨出成形される。当該メタルビードシールに代えて、弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。複数のメタルビードシールは、外側ビード部５２ａと、内側ビード部５２ｂと、複数の連通孔ビード部５２ｃとを有する。外側ビード部５２ａは、面３０ａの外周縁部を周回する。内側ビード部５２ｂは、酸化剤ガス流路４８、酸化剤ガス供給連通孔３４ａ及び酸化剤ガス排出連通孔３４ｂの外周を周回し且つこれらを連通させる。

複数の連通孔ビード部５２ｃは、燃料ガス供給連通孔３８ａ、燃料ガス排出連通孔３８ｂ、冷却媒体供給連通孔３６ａ及び冷却媒体排出連通孔３６ｂをそれぞれ周回する。なお、外側ビード部５２ａは、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。

図４に示すように、第２金属セパレータ３２の樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かう面３２ａには、電極面に沿って矢印Ｂ方向（水平方向）に燃料ガスを流通させる燃料ガス流路５８（反応ガス流路）が設けられる。燃料ガス流路５８の矢印Ｂ方向の一端は、燃料ガス供給連通孔３８ａに流体的に連通し、燃料ガス流路５８の矢印Ｂ方向の他端は、燃料ガス排出連通孔３８ｂに流体的に連通する。燃料ガス流路５８は、矢印Ｂ方向に延在するとともに矢印Ｃ方向（重力方向）に並んだ複数本の凸部５８ａ間に直線状（又は波状）の燃料ガス流路溝５８ｂ（反応ガス流路溝）を有する。

燃料ガス供給連通孔３８ａと燃料ガス流路５８との間には、プレス成形により、複数個のエンボス部を有する入口バッファ部６０ａが設けられる。燃料ガス排出連通孔３８ｂと燃料ガス流路５８との間には、プレス成形により、複数個のエンボス部を有する出口バッファ部６０ｂが設けられる。

第２金属セパレータ３２の面３２ａには、プレス成形により、複数のメタルビードシールが、樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かって膨出成形される。当該メタルビードシールに代えて、弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。複数のメタルビードシールは、外側ビード部６２ａと、内側ビード部６２ｂと、複数の連通孔ビード部６２ｃとを有する。外側ビード部６２ａは、面３２ａの外周縁部を周回する。内側ビード部６２ｂは、外側ビード部６２ａよりも内側で、燃料ガス流路５８、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔３８ｂの外周を周回し且つこれらを連通させる。

複数の連通孔ビード部６２ｃは、酸化剤ガス供給連通孔３４ａ、酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ、冷却媒体供給連通孔３６ａ及び冷却媒体排出連通孔３６ｂをそれぞれ周回する。なお、外側ビード部６２ａは、必要に応じて設ければよく、不要にすることもできる。

図３に示すように、第１金属セパレータ３０は、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１の下端と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２の上端との中央（両方から等距離）に位置する中点Ｐ１が酸化剤ガス流路４８の幅方向（重力方向である矢印Ｃ方向）の中心Ｐ２よりも下方に位置するように構成されている。換言すれば、中点Ｐ１を通る第１水平線Ｌ１は、中心Ｐ２を通る第２水平線Ｌ２よりも下方に位置する。第１水平線Ｌ１は、燃料ガス供給連通孔３８ａの中心Ｐ３を通る。

中点Ｐ１は、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１の図心（中心）と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２の図心（中心）との中央（両方から等距離）に位置する点であってもよい。上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２とは、互いに同じ形状であるのが好ましい。

下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２は、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２を構成する底面４１の全体が最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも下方に位置するように設けられている。なお、この底面４９は、内側ビード部５２ｂの上面によって形成されている。ただし、底面４９は、最下方に位置する凸部４８ａの上面によって構成されていてもよい。下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２は、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２を構成する上面４３の全体が最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも上方に位置するように設けられている。つまり、最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９は、重力方向（矢印Ｃ方向）において、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２を構成する底面４１と上面４３との間に位置している。

図４に示すように、第２金属セパレータ３２は、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１の下端と下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２の上端との中央（両方から等距離）に位置する中点Ｐ４が燃料ガス流路５８の幅方向（重力方向である矢印Ｃ方向）の中心Ｐ５よりも下方に位置するように構成されている。換言すれば、中点Ｐ４を通る第３水平線Ｌ３は、中心Ｐ５を通る第４水平線Ｌ４よりも下方に位置する。第３水平線Ｌ３は、酸化剤ガス供給連通孔３４ａの中心Ｐ６を通る。

中点Ｐ４は、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１の図心（中心）と下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２の図心（中心）との中央（両方から等距離）に位置する点であってもよい。上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１と下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２とは、互いに同じ形状であるのが好ましい。

下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２は、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２を構成する底面５１の全体が最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも下方に位置するように設けられている。なお、この底面５９は、内側ビード部６２ｂの上面によって形成されている。ただし、底面５９は、最下方に位置する凸部５８ａの上面によって構成されていてもよい。下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２は、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２を構成する上面５３の全体が最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも上方に位置するように設けられている。つまり、最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９は、重力方向（矢印Ｃ方向）において、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２を構成する底面５１と上面５３との間に位置している。

図２に示すように、溶接又はロウ付けにより互いに接合される第１金属セパレータ３０の面３０ｂと第２金属セパレータ３２の面３２ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔３６ａと冷却媒体排出連通孔３６ｂとに流体的に連通する冷却媒体流路６６が形成される。冷却媒体流路６６は、酸化剤ガス流路４８が形成された第１金属セパレータ３０の裏面形状と、燃料ガス流路５８が形成された第２金属セパレータ３２の裏面形状とが重なり合って形成される。

図５に示すように、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２とは、出口３５ｂ１、３５ｂ２の反対側の端部（奥側端部）で、第１連結流路７０により互いに連結されている。すなわち、第１連結流路７０は、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１における酸化剤ガスの流通方向とは反対側の端部と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２における酸化剤ガスの流通方向とは反対側の端部とを互いに連結する。なお、図５では、理解の容易のため、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び冷却媒体供給連通孔３６ａ（図２）の図示を省略している。本実施形態では、第１連結流路７０は、インシュレータ１８ｂに設けられている。

具体的に、第１連結流路７０は、インシュレータ１８ｂ内で上下方向に延在している。第１連結流路７０は、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１に隣接する第１上側連通孔接続部７０ａと、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２に隣接する第１下側連通孔接続部７０ｂと、第１上側連通孔接続部７０ａと第１下側連通孔接続部７０ｂとを繋ぐ第１中間部７０ｃとを有する。

本実施形態と異なり、第１連結流路７０は、ターミナルプレート１６ｂ又はエンドプレート２０ｂに設けられてもよい。あるいは、第１連結流路７０は、インシュレータ１８ｂ及びエンドプレート２０ｂの外部に設けられた連結流路部材に設けられてもよい。

燃料電池スタック１０には、燃料電池スタック１０の運転時（発電時）に燃料電池スタック１０内のカソード側で生じた生成水Ｗを排出するための第１ドレン７２が設けられている。第１ドレン７２の外周にはシール７２ａ（図２参照）が設けられている。第１ドレン７２は、積層方向（矢印Ａ方向）に貫通形成され且つ第１連結流路７０に連通している。

燃料電池スタック１０には、第１連結流路７０と第１ドレン７２とを流体的に連通させる第１中継流路７４が設けられている。第１中継流路７４は、第１ドレン７２に隣接する第１ドレン接続部７４ａを有する。本実施形態では、第１中継流路７４は、インシュレータ１８ｂに設けられている。なお、第１連結流路７０がエンドプレート２０ｂに設けられる場合、第１中継流路７４もエンドプレート２０ｂに設けられるのが好ましい。第１連結流路７０と第１中継流路７４とは、インシュレータ１８ｂとエンドプレート２０ｂとに別々に設けられてもよい。

図３に示すように、第１ドレン７２は、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２に対し、積層方向に直交する水平方向（矢印Ｂ方向）内側に配置されている。図５に示すように、第１中継流路７４は、第１連結流路７０の最下部に繋がるとともに、第１連結流路７０から第１ドレン７２に向かって下方に延在する。

図６に示すように、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１と下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２とは、出口３９ｂ１、３９ｂ２の反対側の端部（奥側端部）で、第２連結流路８０により互いに連結されている。すなわち、第２連結流路８０は、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１における燃料ガスの流通方向とは反対側の端部と下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２における燃料ガスの流通方向とは反対側の端部とを互いに連結する。なお、図６では、理解の容易のため、酸化剤ガス供給連通孔３４ａ及び冷却媒体排出連通孔３６ｂ（図２）の図示を省略している。本実施形態では、第２連結流路８０は、インシュレータ１８ｂに設けられている。

具体的に、第２連結流路８０は、インシュレータ１８ｂ内で上下方向に延在している。第２連結流路８０は、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１に隣接する第２上側連通孔接続部８０ａと、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２に隣接する第２下側連通孔接続部８０ｂと、第２上側連通孔接続部８０ａと第２下側連通孔接続部８０ｂとを繋ぐ第２中間部８０ｃとを有する。

本実施形態と異なり、第２連結流路８０は、ターミナルプレート１６ｂ又はエンドプレート２０ｂに設けられてもよい。あるいは、第２連結流路８０は、インシュレータ１８ｂ及びエンドプレート２０ｂの外部に設けられた連結流路部材に設けられてもよい。

燃料電池スタック１０には、燃料電池スタック１０の運転時（発電時）に燃料電池スタック１０内のアノード側で生じた生成水Ｗを排出するための第２ドレン８２が設けられている。第２ドレン８２の外周にはシール８２ａ（図２参照）が設けられている。第２ドレン８２は、積層方向（矢印Ａ方向）に貫通形成され且つ第２連結流路８０に連通している。

燃料電池スタック１０には、第２連結流路８０と第２ドレン８２とを流体的に連通させる第２中継流路８４が設けられている。第２中継流路８４は、第２ドレン８２に隣接する第２ドレン接続部８４ａを有する。本実施形態では、第２中継流路８４は、インシュレータ１８ｂに設けられている。なお、第２連結流路８０がエンドプレート２０ｂに設けられる場合、第２中継流路８４もエンドプレート２０ｂに設けられるのが好ましい。第２連結流路８０と第２中継流路８４とは、インシュレータ１８ｂとエンドプレート２０ｂとに別々に設けられてもよい。

図４に示すように、第２ドレン８２は、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２に対し、積層方向に直交する水平方向（矢印Ｂ方向）内側に配置されている。図６に示すように、第２中継流路８４は、第２連結流路８０の最下部に繋がるとともに、第２連結流路８０から第２ドレン８２に向かって下方に延在する。

なお、第１連結流路７０及び第２連結流路８０は、いずれか一方のみ設けられてもよい。第１ドレン７２及び第２ドレン８２は、いずれか一方のみ設けられてもよい。

このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。

まず、図１に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガス、例えば、空気は、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔３４ａ（入口３５ａ）に供給される。水素含有ガス等の燃料ガスは、エンドプレート２０ａの燃料ガス供給連通孔３８ａ（入口３９ａ）に供給される。純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、エンドプレート２０ａの冷却媒体供給連通孔３６ａ（入口３７ａ）に供給される。

酸化剤ガスは、図２及び図３に示すように、酸化剤ガス供給連通孔３４ａから第１金属セパレータ３０の酸化剤ガス流路４８に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、ＭＥＡ２８ａのカソード電極４４に供給される。

一方、燃料ガスは、図２及び図４に示すように、燃料ガス供給連通孔３８ａから第２金属セパレータ３２の燃料ガス流路５８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路５８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、ＭＥＡ２８ａのアノード電極４２に供給される。

従って、各ＭＥＡ２８ａでは、カソード電極４４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４２に供給される燃料ガスとが、第２電極触媒層及び第１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、カソード電極４４に供給されて消費された酸化剤ガスは、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１及び下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２に分かれて流入し矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極４２に供給されて消費された燃料ガスは、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１及び下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２に分かれて流入し矢印Ａ方向に排出される。

また、冷却媒体供給連通孔３６ａに供給された冷却媒体は、図２に示すように、第１金属セパレータ３０と第２金属セパレータ３２との間に形成された冷却媒体流路６６に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、ＭＥＡ２８ａを冷却した後、冷却媒体排出連通孔３６ｂから排出される。

この場合、本実施形態に係る燃料電池スタック１０は、以下の効果を奏する。

燃料電池スタック１０では、第１金属セパレータ３０は、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１及び下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２の中央に位置する中点Ｐ１が酸化剤ガス流路４８の重力方向の中心Ｐ２よりも下方に位置するように構成されている（図３参照）。

このため、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１及び下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２の中央に位置する中点Ｐ１が酸化剤ガス流路４８の重力方向の中心Ｐ２と同じ高さに位置する場合と比較して、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２との間隔を広げることなく下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２を下方に位置させることができる。これにより、酸化剤ガス流路４８内の生成水Ｗを下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２に円滑に排出させることができる。

第２金属セパレータ３２は、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１及び下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２の中央に位置する中点Ｐ４が燃料ガス流路５８の重力方向の中心Ｐ５よりも下方に位置するように構成されている（図４参照）。

このため、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１及び下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２の中央に位置する中点Ｐ４が燃料ガス流路５８の重力方向の中心Ｐ５と同じ高さに位置する場合と比較して、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１と下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２との間隔を広げることなく下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２を下方に位置させることができる。これにより、燃料ガス流路５８内の生成水Ｗを下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２から円滑に排出させることができる。

従って、燃料電池１２を大型化することなく酸化剤ガス流路４８の下部及び燃料ガス流路５８の下部に生成水Ｗが滞留することを抑制することができる。

酸化剤ガス流路４８の酸化剤ガスは、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２との両方から排出する。燃料ガス流路５８の燃料ガスは、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１と下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２との両方から排出する。これにより、酸化剤ガス流路４８に酸化剤ガスを円滑に流通させることができるとともに燃料ガス流路５８に燃料ガスを円滑に流通させることができる。よって、酸化剤ガス及び燃料ガスの供給不足による発電性能の低下を抑えることができる。

下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２を構成する底面４１の全体は、最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも下方に位置している。これにより、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２内に生成水Ｗを溜めることができるため、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２から酸化剤ガス流路４８内に生成水Ｗが溢れ出る（逆流する）ことを抑えることができる。よって、酸化剤ガス流路４８の下部に生成水Ｗが滞留することを一層抑制することができる。

下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２を構成する底面５１の全体は、最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂの底面５９よりも下方に位置している。これにより、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２内に生成水Ｗを溜めることができるため、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２から燃料ガス流路５８内に生成水Ｗが溢れ出る（逆流する）ことを抑えることができる。よって、燃料ガス流路５８の下部に生成水Ｗが滞留することを一層抑制することができる。

下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２を構成する上面４３は、最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも上方に位置している。また、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２を構成する上面５３は、最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも上方に位置している。これにより、燃料電池１２が大型化することを抑えることができる。

燃料電池スタック１０のインシュレータ１８ｂには、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１における酸化剤ガスの流通方向とは反対側の端部と下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２における酸化剤ガスの流通方向とは反対側の端部とを互いに連結する第１連結流路７０が設けられている。また、燃料電池スタック１０のインシュレータ１８ｂには、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１における燃料ガスの流通方向とは反対側の端部と下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２における燃料ガスの流通方向とは反対側の端部とを互いに連結する第２連結流路８０が設けられている。

図５に示すように、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１のうち酸化剤ガスの流通方向とは反対側の端部に残留し易い生成水Ｗは、第１連結流路７０を介して下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２に流動して外部に排出される。また、図６に示すように、上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１のうち燃料ガスの流通方向とは反対側の端部に残留し易い生成水Ｗは、第２連結流路８０を介して下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２に流動して外部に排出される。

従って、燃料電池スタック１０によれば、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１の端部及び上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１の端部に滞留する生成水Ｗ（滞留水）の量を減らす又は無くすことができる。これにより、燃料電池スタック１０の発電性能の低下を一層向上させることができる。

燃料電池スタック１０には、生成水Ｗを外部に排出するための第１ドレン７２及び第２ドレン８２が設けられている。そして、第１ドレン７２は第１連結流路７０に連通し、第２ドレン８２は第２連結流路８０に連通している。これにより、第１ドレン７２及び第２ドレン８２を介して生成水Ｗの排出が促進されるため、滞留水をより効果的に減少させ、又は滞留水の発生を防止することが可能となる。

図７及び図８に示すように、燃料電池スタック１０には、積層方向（矢印Ａ方向）からの平面視で略正六角形状の複数の連通孔（酸化剤ガス供給連通孔１３４ａ、酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ、冷却媒体供給連通孔１３６ａ、冷却媒体排出連通孔１３６ｂ、燃料ガス供給連通孔１３８ａ及び燃料ガス排出連通孔１３８ｂ）が設けられていてもよい。なお、連通孔ビード部５２ｃ、６２ｃは、連通孔に対応した形状に形成されている。

図７に示すように、酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂは、上側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ１と下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２とを有する。下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２の上端と下端のそれぞれには、六角形の頂点が位置している。下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２の下側頂点Ａ１の左右両側には、下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２を構成する底面１０２、１０４が位置し、下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２の上側頂点Ａ２の左右両側には、下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２を構成する上面１０６、１０８が位置している。底面１０２、１０４及び上面１０６、１０８のそれぞれは、水平方向（矢印Ｂ方向）に対して傾斜している。

下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２は、下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２を構成する底面１０２、１０４の全体が最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも下方に位置するように設けられている。下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２は、下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２を構成する上面１０６、１０８が最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも上方に位置するように設けられている。上側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ１の下端と下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２の上端との中央（両方から等距離）に位置する中点Ｐ７は、中心Ｐ２よりも下方に位置する。中点Ｐ７を通る第５水平線Ｌ５は、燃料ガス供給連通孔１３８ａの中心Ｐ８を通る。

中点Ｐ７は、上側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ１の図心（中心）と下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２の図心（中心）との中央（両方から等距離）に位置する点であってもよい。

図８に示すように、燃料ガス排出連通孔１３８ｂは、上側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ１と下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２とを有する。下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２の上端と下端のそれぞれには、六角形の頂点が位置している。下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２の下側頂点Ａ３の左右両側には、下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２を構成する底面１１０、１１２が位置し、下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２の上側頂点Ａ４の左右両側には、下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２を構成する上面１１４、１１６が位置している。底面１１０、１１２及び上面１１４、１１６のそれぞれは、水平方向（矢印Ｂ方向）に対して傾斜している。

下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２は、下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２を構成する底面１１０、１１２の全体が最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも下方に位置するように設けられている。下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２は、下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２を構成する上面１１４、１１６が最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも上方に位置するように設けられている。上側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ１の下端と下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２の上端との中央（両方から等距離）に位置する中点Ｐ９は、中心Ｐ５よりも下方に位置する。中点Ｐ９を通る第６水平線Ｌ６は、酸化剤ガス供給連通孔１３４ａの中心Ｐ１０を通る。

中点Ｐ９は、上側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ１の図心（中心）と下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２の図心（中心）との中央（両方から等距離）に位置する点であってもよい。

下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２を構成する底面１０２、１０４が水平方向に対して傾斜している。このため、燃料電池スタック１０が大型化することを抑えつつ、下側酸化剤ガス排出連通孔１３４ｂ２を構成する底面１０２、１０４を最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも下方に位置させることができる。さらに、下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２を構成する底面１１０、１１２が水平方向に対して傾斜している。このため、燃料電池スタック１０が大型化することを抑えつつ、下側燃料ガス排出連通孔１３８ｂ２を構成する底面１１０、１１２を最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも下方に位置させることができる。

図９及び図１０に示すように、燃料電池スタック１０には、積層方向（矢印Ａ方向）からの平面視で水平方向に延びた六角形状の複数の連通孔（酸化剤ガス供給連通孔２３４ａ、酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ、冷却媒体供給連通孔２３６ａ、冷却媒体排出連通孔２３６ｂ、燃料ガス供給連通孔２３８ａ及び燃料ガス排出連通孔２３８ｂ）が設けられていてもよい。なお、連通孔ビード部５２ｃ、６２ｃは、連通孔に対応した形状に形成されている。

図９に示すように、酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂは、上側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ１と下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２とを有する。下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２のうち下側頂点Ａ５の外側（酸化剤ガス流路４８とは反対側）に隣接する底面１１８は、下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２のうち下側頂点Ａ５の内側（酸化剤ガス流路４８側）に隣接する底面１２０よりも水平方向に長い。下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２のうち上側頂点Ａ６の外側に隣接する上面１２２は、下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２のうち上側頂点Ａ６の内側に隣接する上面１２４よりも水平方向に長い。底面１１８、１２０及び上面１２２、１２４のそれぞれは、水平方向（矢印Ｂ方向）に対して傾斜している。

下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２は、下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２を構成する底面１１８、１２０の全体が最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも下方に位置するように設けられている。下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２は、下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２を構成する上面１２２、１２４が最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも上方に位置するように設けられている。上側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ１の下端と下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２の上端との中央（両方から等距離）に位置する中点Ｐ１１は、中心Ｐ２よりも下方に位置する。中点Ｐ１１を通る第７水平線Ｌ７は、燃料ガス供給連通孔２３８ａの形状の図心Ｐ１２を通る。

中点Ｐ１１は、上側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ１の図心と下側酸化剤ガス排出連通孔２３４ｂ２の図心との中央（両方から等距離）に位置する点であってもよい。

図１０に示すように、燃料ガス排出連通孔２３８ｂは、上側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ１と下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２とを有する。下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２のうち下側頂点Ａ７の外側（燃料ガス流路５８とは反対側）に隣接する底面１２６は、下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２のうち下側頂点Ａ７の内側（燃料ガス流路５８側）に隣接する底面１２８よりも水平方向に長い。下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２のうち上側頂点Ａ８の外側に隣接する上面１３０は、下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２のうち上側頂点Ａ８の内側に隣接する上面１３２よりも水平方向に長い。底面１２６、１２８及び上面１３０、１３２のそれぞれは、水平方向（矢印Ｂ方向）に対して傾斜している。

下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２は、下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２を構成する底面１２６、１２８の全体が最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも下方に位置するように設けられている。下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２は、下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２を構成する上面１３０、１３２が最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも上方に位置するように設けられている。上側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ１の下端と下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２の上端との中央（両方から等距離）に位置する中点Ｐ１３は、中心Ｐ５よりも下方に位置する。中点Ｐ１３を通る第８水平線Ｌ８は、酸化剤ガス供給連通孔２３４ａの図心Ｐ１４を通る。

中点Ｐ１３は、上側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ１の図心（中心）と下側燃料ガス排出連通孔２３８ｂ２の図心（中心）との中央（両方から等距離）に位置する点であってもよい。

図９及び図１０に示す連通孔は、図７及び図８に示す連通孔と同様の効果を奏する。

下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２、１３４ｂ２、２３４ｂ２及び下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２、１３８ｂ２、２３８ｂ２の形状、大きさ、配置は、任意に設定することができる。この場合、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２、１３４ｂ２、２３４ｂ２は、下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２、１３４ｂ２、２３４ｂ２を構成する底面４１、１０２、１０４、１１８、１２０における少なくとも一部が最下方に位置する酸化剤ガス流路溝４８ｂを構成する底面４９よりも下方に位置するように構成することが好ましい。酸化剤ガス流路４８内の生成水Ｗが下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２、１３４ｂ２、２３４ｂ２に重力により流通し易くなるからである。

また、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２、１３８ｂ２、２３８ｂ２は、下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２、１３８ｂ２、２３８ｂ２を構成する底面５１、１１０、１１２、１２６、１２８における少なくとも一部が最下方に位置する燃料ガス流路溝５８ｂを構成する底面５９よりも下方に位置するように構成することが好ましい。燃料ガス流路５８内の生成水Ｗが下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２、１３８ｂ２、２３８ｂ２に重力により流通し易くなるからである。

本実施形態では、２枚の金属セパレータ間に電解質膜・電極構造体を挟持したセルユニットを構成し、各セルユニット間に冷却媒体流路を形成する、所謂、各セル冷却構造を採用している。これに対して、例えば、３枚以上の金属セパレータと２枚以上の電解質膜・電極構造体を備え、金属セパレータと電解質膜・電極構造体とを交互に積層したセルユニットを構成してもよい。その際、各セルユニット間には、冷却媒体流路が形成される、所謂、間引き冷却構造が構成される。

あるいは、第１連結流路７０及び第２連結流路８０は設けられるが、第１ドレン７２及び第２ドレン８２は設けられなくてもよい。第１ドレン７２及び第２ドレン８２がない場合でも、生成水Ｗは、第１連結流路７０を介して上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１、１３４ｂ１、２３４ｂ１から下側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ２、１３４ｂ２、２３４ｂ２へと流動するとともに、第２連結流路８０を介して上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１、１３８ｂ１、２３８ｂ１から下側燃料ガス排出連通孔３８ｂ２、１３８ｂ２、２３８ｂ２へと流動する。これにより、第１連結流路７０及び第２連結流路８０が設けられない場合と比較して、上側酸化剤ガス排出連通孔３４ｂ１、１３４ｂ１、２３４ｂ１及び上側燃料ガス排出連通孔３８ｂ１、１３８ｂ１、２３８ｂ１の奥側端部での滞留水の発生量を一層減少させることができる。第１ドレン７２及び第２ドレン８２を設けずに、各排出連通孔の奥側端部から直接、外部に生成水Ｗを排出してもよい。

本発明に係る燃料電池及び燃料電池スタックは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…燃料電池スタック １２…燃料電池
３０…第１金属セパレータ ３２…第２金属セパレータ
３４ａ…酸化剤ガス供給連通孔 ３４ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
３４ｂ１…上側酸化剤ガス排出連通孔 ３４ｂ２…下側酸化剤ガス排出連通孔
３８ａ…燃料ガス供給連通孔 ３８ｂ…燃料ガス排出連通孔
３８ｂ１…上側燃料ガス排出連通孔 ３８ｂ２…下側燃料ガス排出連通孔

Claims (8)

1. 電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の両側に配設されたセパレータと、を備える燃料電池であって、
   前記セパレータには、
   電極面に沿って水平方向に反応ガスを流通させる反応ガス流路と、
   前記反応ガス流路の水平方向の一端に連通し、前記電解質膜・電極構造体と前記セパレータとの積層方向に前記反応ガスを流通させる反応ガス供給連通孔と、
   前記反応ガス流路の水平方向の他端に連通し、前記積層方向に前記反応ガスを流通させる反応ガス排出連通孔と、が設けられ、
   前記反応ガス排出連通孔は、
   上側反応ガス排出連通孔と、
   前記上側反応ガス排出連通孔の下方に位置する下側反応ガス排出連通孔と、を含み、
   前記セパレータは、前記上側反応ガス排出連通孔及び前記下側反応ガス排出連通孔の中央に位置する中点が前記反応ガス流路の重力方向の中心よりも下方に位置するように構成されている、
   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、
   前記反応ガス流路は、水平方向に延在するとともに重力方向に並んだ複数の反応ガス流路溝を有し、
   前記下側反応ガス排出連通孔を構成する底面の少なくとも一部は、最下方に位置する前記反応ガス流路溝を構成する底面よりも下方に位置している、
   ことを特徴とする燃料電池。
3. 請求項２記載の燃料電池において、
   前記下側反応ガス排出連通孔を構成する前記底面の全体は、最下方に位置する前記反応ガス流路溝を構成する底面よりも下方に位置している、
   ことを特徴とする燃料電池。
4. 請求項２又は３に記載の燃料電池において、
   前記下側反応ガス排出連通孔を構成する上面は、最下方に位置する前記反応ガス流路溝を構成する底面よりも上方に位置している、
   ことを特徴とする燃料電池。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の燃料電池において、
   前記下側反応ガス排出連通孔を構成する前記底面は、水平方向に対して傾斜している、
   ことを特徴とする燃料電池。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記燃料電池が複数積層された積層体を備える、
   ことを特徴とする燃料電池スタック。
7. 請求項６記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記上側反応ガス排出連通孔における前記反応ガスの流通方向とは反対側の端部と前記下側反応ガス排出連通孔における前記反応ガスの流通方向と反対側の端部とを互いに連結する連結流路が設けられている、
   ことを特徴とする燃料電池スタック。
8. 請求項７記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記連結流路に連通して前記連結流路内の生成水を外部に排出させるためのドレンが設けられている、
   ことを特徴とする燃料電池スタック。

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