JP4555169B2 - 燃料電池及び燃料電池スタック - Google Patents

Description

本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体とセパレータとが積層される燃料電池、及び前記燃料電池が複数積層される燃料電池スタックに関する。

通常、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（単セル）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、単セルとセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。

この種の燃料電池では、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスに含まれる塵埃等の不純物を除去する必要がある。このため、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、図２３に示すように、燃料電池１を備えており、前記燃料電池１は、電解質膜１ａをアノード１ｂ及びカソード１ｃにより挟持して構成されている。

燃料電池１のアノード１ｂ側には、原料ガスから水素リッチガスを生成させる改質器２と、この水素リッチガスから一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器３と、前記水素リッチガスに含まれる不純物微粒子を除去する電気集塵機４ａとが配設されている。燃料電池１のカソード１ｃ側には、酸化剤ガスとして空気を前記カソード１ｃに供給するための送風機５と、前記空気に含まれる不純物微粒子を除去する電気集塵機４ｂとが配設されている。

特開２００３−３１７７５７号公報（図１）

しかしながら、上記の特許文献１では、燃料電池１とは別体に電気集塵機４ａ、４ｂが設置されており、設置スペースが拡大して燃料電池システム全体が相当に大型化するという問題がある。さらに、電気集塵機４ａ、４ｂは、燃料電池１の外部に設けられており、前記燃料電池１内で発生する塵埃等を除去することができな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、コンパクトに構成するとともに、不純物が確実に除去された燃料ガスを、電解質・電極接合体に供給することができ、所望の発電性能を確保することが可能な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。

本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が複数個、それぞれ１枚のプレートで構成される一対のセパレータ間に配設される燃料電池、及び前記燃料電池を複数積層する燃料電池スタックである。各セパレータは、別のセパレータとともに前記電解質・電極接合体の中の１個を挟む部位、すなわち、挟持部を複数個有する。

燃料電池は、前記挟持部の一方の面に設けられ、アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路と、前記挟持部の他方の面に設けられ、カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路と、前記挟持部の一方の面又は他方の面に設けられ、燃料ガス供給部と前記燃料ガス通路に燃料ガスを導入するための燃料ガス導入口とに連通する燃料ガス供給通路とを備えるとともに、前記燃料ガス供給通路は、前記燃料ガス供給部から供給される燃料ガスを濾過するフィルタ機能部を有している。

また、フィルタ機能部は、燃料ガスを通過させる孔部を有し、前記孔部の開口断面積は、燃料ガス導入口の開口断面積よりも小さく設定されることが好ましい。燃料ガス導入口を閉塞する程度に大きな不純物がフィルタ機能部で捕捉されるため、前記燃料ガス導入口の閉塞を阻止して該燃料電池ガス導入口からアノード電極の電極面に燃料ガスを確実且つ円滑に供給することができるからである。

さらに、燃料ガス供給通路は、セパレータの一方の面又は他方の面に形成される燃料ガス供給通路用溝部を有し、燃料電池は、前記溝部を覆って前記セパレータの一方の面又は他方の面に配設されるとともに、孔部が形成される通路蓋部材と、前記孔部を覆って通路蓋部材に配設されるとともに、燃料ガス供給部と前記孔部とを連通させる通路部を有する板部材とを備えることが好ましい。構成の簡素化を図ることが可能になるからである。

さらにまた、セパレータの一方の面には、燃料ガス通路を形成する突起部が設けられるとともに、前記セパレータの他方の面には、酸化剤ガス通路を形成し且つカソード電極に密着する変形可能な弾性通路部が配設されることが好ましい。弾性通路部の弾性変形作用下に、該弾性通路部とカソード電極との密着性が促進されるため、電解質・電極接合体やセパレータに製造当初から存在する寸法誤差や歪み等を吸収することができ、積層時の損傷を阻止するとともに、接触点数の増加による集電性の向上が図られるからである。

また、電解質・電極接合体で反応に使用された後の反応ガスを、排ガスとして前記電解質・電極接合体とセパレータとの積層方向に排出する排ガス通路を備え、前記排ガス通路内には、使用前の燃料ガスを前記積層方向に供給する燃料ガス供給部が気密に設けられるとともに、燃料ガス供給通路は、燃料ガス通路と前記燃料ガス供給部とを連通し、且つ前記排ガス通路を前記積層方向に交差するセパレータ面方向に横切って配置されることが好ましい。使用前の燃料ガスを排ガスの熱により加熱（予熱）することができ、熱効率の向上が図られるからである。

さらに、排ガス通路は、セパレータの中央部に設けられることが好ましい。排ガスの熱によってセパレータを中央側から放射状に加熱することが可能になり、熱効率を高めることができるからである。

さらにまた、燃料ガス供給部は、排ガス通路の中央部に気密に設けられることが好ましい。燃料ガスと排ガスとの混合を阻止し、前記燃料ガスの不要な消費を防ぐとともに、熱効率の向上を図ることが可能になるからである。

また、燃料ガス導入口は、電解質・電極接合体の中心又は中心に対して酸化剤ガスの流れ方向上流側に偏心した位置に設定されることが好ましい。燃料ガス導入口から導入される燃料ガスは、アノード電極の中心から放射状に拡散し易くなり、均一な反応が促進されて燃料利用率が向上するからである。

さらに、使用前の酸化剤ガスを電解質・電極接合体の外周側から酸化剤ガス通路に供給する酸化剤ガス供給部が設けられることが好ましい。排ガスをセパレータの中央部に向かって良好に排出させることができるからである。

さらにまた、電解質・電極接合体で反応に使用された後の反応ガスを、排ガスとして電解質・電極接合体とセパレータとの積層方向に排出する排ガス通路と、使用前の酸化剤ガスを酸化剤ガス通路に供給するために、前記積層方向に流動させる酸化剤ガス供給部とを備え、前記酸化剤ガス供給部内には、使用前の燃料ガスを前記積層方向に供給する燃料ガス供給部が気密に設けられるとともに、燃料ガス供給通路は、燃料ガス通路と前記燃料ガス供給部とを連通し、且つ前記酸化剤ガス供給部を前記積層方向に交差するセパレータ面方向に横切って配置されることが好ましい。使用前の燃料ガスを酸化剤ガスにより加熱することができ、熱効率の向上が図られるからである。

また、排ガス通路は、セパレータの外周端部に設けられることが好ましい。排ガス通路が断熱層として作用するため、セパレータ部材からの放熱を阻止することが可能になり、熱効率を高めることができるからである。

さらに、燃料ガス供給部は、セパレータの中央部に気密に設けられることが好ましい。燃料ガスの不要な消費を阻止するとともに、熱効率の向上を図ることが可能になるからである。

また、使用前の酸化剤ガスを電解質・電極接合体の内周側から酸化剤ガス通路に供給する酸化剤ガス供給部が設けられることが好ましい。使用前の燃料ガスを酸化剤ガスにより加熱することができ、熱効率の向上が図られるからである。

さらに、弾性通路部が設けられる範囲は、アノード電極の発電領域よりも小さな領域に設定されることが好ましい。排ガスが電解質・電極接合体のアノード電極側に回り込んでも、前記アノード電極の外周縁部に対向するカソード電極の外周縁部に発電部が存在することがなく、集電電流の損失を阻止して集電特性を高めることが可能になるからである。

さらにまた、弾性通路部は、導電金属製のメッシュ部材で構成されることがこのましい。構成が簡素化されて経済的であるからである。

また、突起部は、エッチングによりセパレータの一方の面に形成される複数の中実部で構成されることが好ましい。突起部の形状や位置を容易に設けることができるとともに、前記突起部の変形が阻止されて荷重の伝達及び集電性を高めることが可能になるからである。

さらに、電解質・電極接合体は、セパレータの中心部に対して同心円上に複数配列されることが好ましい。コンパクト化が容易に図られるとともに、熱歪みの影響を回避することができるからである。

本発明によれば、セパレータには、燃料ガス供給通路が形成されるとともに、前記燃料ガス供給通路は、燃料ガス供給部から供給される燃料ガスを濾過するフィルタ機能部を有している。このため、燃料電池の内部にフィルタ機能部が設けられており、前記燃料電池全体をコンパクトに構成するとともに、改質器や燃料電池の内部で発生した不純物が確実に除去された燃料ガスを、電解質・電極接合体に供給することができる。これにより、経済的且つコンパクトな構成で、所望の発電性能を確保することが可能になる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池を組み込む燃料電池システム１０の一部断面説明図であり、図２は、前記燃料電池システム１０を構成する燃料電池１１が矢印Ａ方向に複数積層された燃料電池スタック１２の概略斜視説明図である。

燃料電池システム１０は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池システム１０は、図１に示すように、燃料電池スタック１２と、酸化剤ガスを前記燃料電池スタック１２に供給する前に加熱する熱交換器１４と、燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器１６と、前記燃料電池スタック１２、前記熱交換器１４及び前記改質器１６を収容する筐体１８とを備える。

筐体１８内では、燃料電池スタック１２の一方の側に、少なくとも熱交換器１４及び改質器１６を含む流体部１９が配置されるとともに、前記燃料電池スタック１２の他方の側に、燃料電池１１の積層方向（矢印Ａ方向）に締め付け荷重を付与する荷重付与機構２１が配設される。流体部１９及び荷重付与機構２１は、燃料電池スタック１２の中心軸に対して軸対称に配設される。

燃料電池１１は、固体電解質型燃料電池であり、この燃料電池１１は、図３及び図４に示すように、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質（電解質板）２０の両面に、カソード電極２２及びアノード電極２４が設けられた電解質・電極接合体２６を備える。電解質・電極接合体２６は、円板状に形成されるとともに、少なくとも内側周端部（セパレータ２８の中央側）には、酸化剤ガスの進入を阻止するためにバリアー層（図示せず）が設けられている。

燃料電池１１は、一対のセパレータ２８間に複数、例えば、８個の電解質・電極接合体２６を挟んで構成される。セパレータ２８間には、このセパレータ２８の中心部である燃料ガス供給連通孔（燃料ガス供給部）３０と同心円上に８個の電解質・電極接合体２６が配列される。

セパレータ２８は、図３に示すように、例えば、金属プレート等で構成される。セパレータ２８は、中央部に燃料ガス供給連通孔３０を形成する第１小径端部３２を有する。この第１小径端部３２から外方に等角度間隔ずつ離間して放射状に延在する複数の第１橋架部３４を介して比較的大径な円板部３６が一体的に設けられる。

各円板部３６は、電解質・電極接合体２６と略同一寸法に設定されており、燃料ガスを供給するための燃料ガス導入口３８が、例えば、前記円板部３６の中心又は中心に対して酸化剤ガスの流れ方向上流側に偏心した位置に設定される。円板部３６同士は、切り欠き３９を介して分離している。

各円板部３６のアノード電極２４に接触する面３６ａ上には、前記アノード電極２４の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路４６を形成する複数の突起部４８が設けられる。突起部４８は、面３６ａに、例えば、エッチングにより形成される中実部で構成される。突起部４８の断面形状は、矩形状、円形状、三角形状又は長方形状等、種々の形状に設定可能であるとともに、位置や密度は、燃料ガスの流れ状態等によって任意に変更される。

図５及び図６に示すように、各円板部３６のカソード電極２２に接触する面３６ｂは、略平坦面に形成されるとともに、第１小径端部３２には、燃料ガス供給連通孔３０を周回してリング状突起５０が形成される。この突起５０の周囲には、凹部５２が形成されるとともに、第１橋架部３４には、前記凹部５２を介して燃料ガス導入口３８に連通する溝部５３が形成される。凹部５２及び溝部５３は、例えば、エッチングにより形成され、前記凹部５２及び前記溝部５３は、燃料ガス供給通路５４を構成する。

図３に示すように、セパレータ２８のカソード電極２２に向かう面には、通路蓋部材５６が、例えば、ろう付けやレーザ溶接等により固着される。図３及び図６に示すように、通路蓋部材５６は、平板状に構成されるとともに、中央部に燃料ガス供給連通孔３０を形成する第２小径端部５８を備える。第２小径端部５８には、燃料ガス供給連通孔３０から供給される燃料ガスを濾過するフィルタ機能部５９を構成する複数の孔部５９ａが形成される。孔部５９ａの直径（開口断面積）Ｄ１は、燃料ガス導入口３８の直径（開口断面積）Ｄ２よりも小さく設定される（Ｄ１≦Ｄ２）。

第２小径端部５８から放射状に８本の第２橋架部６０が延在するとともに、各第２橋架部６０は、セパレータ２８の第１橋架部３４から円板部３６の面３６ｂに燃料ガス導入口３８を覆って固着される（図７参照）。

通路蓋部材５６には、孔部５９ａを覆って円板部材（板部材）６２が固着される。図３に示すように、円板部材６２には、燃料ガス供給連通孔３０に連通して複数のスリット６４が放射状に形成される。スリット６４には、凹部６６が連通するとともに、前記スリット６４及び前記凹部６６によって燃料ガス供給連通孔３０と孔部５９ａとを連通させる通路部６８が構成される。

円板部３６の面３６ｂには、図３及び図７に示すように、カソード電極２２の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路７２を形成し且つ前記カソード電極２２に密着する変形可能な弾性通路部、例えば、導電性メッシュ部材７４が配設される。メッシュ部材７４は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ材）の線材で構成され、略円板状を有する。

メッシュ部材７４は、積層方向（矢印Ａ方向）の荷重に対して所望の弾性変形が可能な厚さに設定されるとともに、通路蓋部材５６の第２橋架部６０を避けるために切り欠き部７６を設ける。

図７に示すように、メッシュ部材７４が設けられる範囲は、面３６ａ側の突起部４８が設けられる範囲、すなわち、アノード電極２４の発電領域よりも小さな領域に設定される。メッシュ部材７４に設けられる酸化剤ガス通路７２は、電解質・電極接合体２６の内側周端部と円板部３６の内側周端部との間から矢印Ｂ方向に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部７７に連通する。この酸化剤ガス供給部７７は、各円板部３６の内方と第１橋架部３４との間に位置して積層方向に延在している。

各セパレータ２８間には、燃料ガス供給連通孔３０をシールするための絶縁シール７９が設けられる。絶縁シール７９は、例えば、マイカ材やセラミック材で形成されている。燃料電池１１には、円板部３６の外方に位置して排ガス通路７８が形成される。

図１及び図２に示すように、燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池１１の積層方向両端にエンドプレート８０ａ、８０ｂを配置する。エンドプレート８０ａは、略円板状を有しており、外周部に軸線方向に突出してリング状部８２が設けられる。このリング状部８２の外周部には、周回溝部８４が形成される。リング状部８２の中心部に対応して、円柱状凸部８６がこのリング状部８２と同一方向に膨出形成され、前記凸部８６の中央部に段付き孔部８８が形成される。

エンドプレート８０ａには、凸部８６を中心にして同一仮想円周上に孔部９０とねじ孔９２とが、交互に且つ所定の角度間隔ずつ離間して設けられる。孔部９０及びねじ孔９２は、第１及び第２橋架部３４、６０同士の間に形成される各酸化剤ガス供給部７７に対応して設けられる。エンドプレート８０ｂは、エンドプレート８０ａよりも大径に構成されるとともに、導電性の薄板で形成される。

筐体１８は、荷重付与機構２１を収容する第１筐体部９６ａと、燃料電池スタック１２を収容する第２筐体部９６ｂとを備える。第１及び第２筐体部９６ａ、９６ｂ間は、エンドプレート８０ｂの第２筐体部９６ｂ側に絶縁材を介装してねじ９８及びナット１００により締め付けられる。エンドプレート８０ｂは、流体部１９から荷重付与機構２１に高温の排ガスや空気が流入することを阻止するガス遮蔽部を構成する。

第２筐体部９６ｂには、リング状壁板１０２の一端部が接合されるとともに、前記壁板１０２の他端部には、ヘッド板１０４が固着される。流体部１９は、燃料電池スタック１２の中心軸に対して軸対称に配設される。具体的には、略リング状の熱交換器１４の内側に、略円筒状の改質器１６が同軸的に配設される。

エンドプレート８０ａの周回溝部８４に壁板１０６が固定されて流路部材１０８が構成されるとともに、この流路部材１０８には、熱交換器１４及び改質器１６が直結される。流路部材１０８内に形成されるチャンバ１０８ａには、熱交換器１４を通って加熱された空気が一旦充填される。孔部９０は、チャンバ１０８ａに一旦充填された空気を燃料電池スタック１２に供給するための開口部を構成する。

改質器１６には、燃料ガス供給管１１０と改質ガス供給管１１２とが設けられる。燃料ガス供給管１１０は、ヘッド板１０４を介して外部に延在する一方、改質ガス供給管１１２は、エンドプレート８０ａの段付き孔部８８に嵌挿されて燃料ガス供給連通孔３０に連通する。

ヘッド板１０４には、空気供給管１１４と排ガス管１１６とが接続される。筐体１８内には、空気供給管１１４から熱交換器１４を介して流路部材１０８に直接開口する通路１１８と、燃料電池スタック１２の排ガス通路７８から熱交換器１４を介して排ガス管１１６に至る通路１２０とが設けられる。

荷重付与機構２１は、燃料ガス供給連通孔３０の近傍に対して第１締め付け荷重Ｔ１を付与する第１締め付け部１２２ａと、電解質・電極接合体２６に対して前記第１締め付け荷重Ｔ１よりも小さな第２締め付け荷重Ｔ２を付与する第２締め付け部１２２ｂとを備える（Ｔ１＞Ｔ２）。

第１締め付け部１２２ａは、エンドプレート８０ａの一方の対角位置に設けられるねじ孔９２、９２に螺合する短尺な第１締め付けボルト１２４ａ、１２４ａを備える。第１締め付けボルト１２４ａ、１２４ａは、燃料電池１１の積層方向に延在するとともに、第１押圧プレート１２６ａに係合する。第１締め付けボルト１２４ａは、セパレータ２８の内部に設けた酸化剤ガス供給部７７内に設けられる。第１押圧プレート１２６ａは、幅狭な板状を有しており、燃料ガス供給連通孔３０を覆ってセパレータ２８の中央部に係合する。

第２締め付け部１２２ｂは、長尺な第２締め付けボルト１２４ｂ、１２４ｂを備え、前記第２締め付けボルト１２４ｂ、１２４ｂは、エンドプレート８０ａの他方の対角位置に設けられるねじ孔９２、９２に螺合する。第２締め付けボルト１２４ｂの端部は、外周湾曲形状の第２押圧プレート１２６ｂを貫通し、この端部にナット１２７が螺合する。第２締め付けボルト１２４ｂは、セパレータ２８の内部に設けた酸化剤ガス供給部７７内に設けられる。第２押圧プレート１２６ｂの各円弧状部には、燃料電池１１の円板部３６に配置される各電解質・電極接合体２６に対応してスプリング１２８及び台座１２９が配設される。スプリング１２８は、例えば、セラミックススプリングにより構成される。

このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。

燃料電池システム１０を組み付ける際には、先ず、図３に示すように、セパレータ２８のカソード電極２２に向かう面に通路蓋部材５６が接合されるとともに、前記通路蓋部材５６に円板部材６２が接合される。このため、セパレータ２８と通路蓋部材５６及び円板部材６２との間には、燃料ガス供給連通孔３０に連通する燃料ガス供給通路５４が形成されるとともに、前記燃料ガス供給通路５４が燃料ガス導入口３８から燃料ガス通路４６に連通する（図７参照）。セパレータ２８には、燃料ガス供給連通孔３０を周回してリング状の絶縁シール７９が設けられる一方、前記セパレータ２８とカソード電極２２との間には、メッシュ部材７４が介装される。

これにより、セパレータ２８が構成され、前記セパレータ２８間には、８個の電解質・電極接合体２６が挟持されて燃料電池１１が得られる。図３及び図４に示すように、各セパレータ２８には、互いに対向する面３６ａ、３６ｂ間に電解質・電極接合体２６が配置され、各アノード電極２４の略中央部に燃料ガス導入口３８が配置される。

上記の燃料電池１１が矢印Ａ方向に複数積層され、積層方向両端にエンドプレート８０ａ、８０ｂが配置される。図１及び図２に示すように、エンドプレート８０ｂ側には、第１締め付け部１２２ａを構成する第１押圧プレート１２６ａが燃料電池１１の中央部側に対応して配置される。

この状態で、短尺な各第１締め付けボルト１２４ａは、第１押圧プレート１２６ａを貫通してエンドプレート８０ｂ側からエンドプレート８０ａ側に挿入される。第１締め付けボルト１２４ａの先端は、エンドプレート８０ａの一方の対角位置にあるねじ孔９２に螺合する。第１締め付けボルト１２４ａの頭部は、第１押圧プレート１２６ａが係合しており、前記第１締め付けボルト１２４ａがねじ孔９２に螺回されることによって、前記第１押圧プレート１２６ａの面圧が調整される。これにより、燃料電池スタック１２には、燃料ガス供給連通孔３０の近傍に対して第１締め付け荷重Ｔ１が付与される。

次いで、各円板部３６に対応して配置される電解質・電極接合体２６には、それぞれ軸方向にスプリング１２８及び台座１２９が配列されるとともに、一方の台座１２９には、第２締め付け部１２２ｂを構成する第２押圧プレート１２６ｂが係合する。

長尺な各第２締め付けボルト１２４ｂが、第２押圧プレート１２６ｂを貫通してエンドプレート８０ｂ側からエンドプレート８０ａ側に挿入される。第２締め付けボルト１２４ｂの先端は、エンドプレート８０ａの他方の対角位置にあるねじ孔９２に螺合するとともに、前記第２締め付けボルト１２４ｂの端部にナット１２７が螺合する。このため、ナット１２７の螺回状態を調整することにより、各電解質・電極接合体２６には、各スプリング１２８の弾性力を介して第２締め付け荷重Ｔ２が付与される。

燃料電池スタック１２は、エンドプレート８０ｂが筐体１８を構成する第１及び第２筐体部９６ａ、９６ｂ間に挟持された状態で、前記第１及び第２筐体部９６ａ、９６ｂがねじ９８及びナット１００により固定される。第２筐体部９６ｂには、流体部１９が接合されており、この流体部１９を構成する壁板１０６がエンドプレート８０ａの周回溝部８４に装着される。これにより、エンドプレート８０ａと壁板１０６との間には、流路部材１０８が形成される。

次に、燃料電池システム１０では、図１に示すように、燃料ガス供給管１１０から燃料（メタン、エタン又はプロパン等）及び必要に応じて水が供給されるとともに、空気供給管１１４から酸化剤ガスである酸素含有ガス（以下、空気ともいう）が供給される。

燃料が改質器１６を通って改質されることにより燃料ガス（水素含有ガス）が得られ、この燃料ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス供給連通孔３０に供給される。この燃料ガスは、積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら各燃料電池１１を構成する円板部材６２の通路部６８から孔部５９ａを通ってセパレータ２８内の燃料ガス供給通路５４に導入される（図７参照）。

燃料ガスは、第１及び第２橋架部３４、６０間を燃料ガス供給通路５４に沿って移動し、円板部３６に形成された燃料ガス導入口３８から複数の突起部４８により形成された燃料ガス通路４６に導入される。燃料ガス導入口３８は、各電解質・電極接合体２６のアノード電極２４の略中心位置に設定されている。このため、燃料ガスは、燃料ガス導入口３８からアノード電極２４の略中心に供給され、燃料ガス通路４６に沿って該アノード電極２４の外周部に向かって移動する。

一方、空気は、図１に示すように、空気供給管１１４から熱交換器１４の通路１１８を通って一旦チャンバ１０８ａに導入される。この空気は、チャンバ１０８ａに連通する孔部９０を通って各燃料電池１１の略中央側に設けられている酸化剤ガス供給部７７に供給される。その際、熱交換器１４では、後述するように、排ガス通路７８に排気される排ガスが通路１２０を通るため、使用前の空気と熱交換が行われ、この空気が予め所望の燃料電池運転温度に加温されている。

酸化剤ガス供給部７７に供給された空気は、電解質・電極接合体２６の内側周端部と円板部３６の内側周端部との間から矢印Ｂ方向に流入し、メッシュ部材７４により形成された酸化剤ガス通路７２に送られる。図７に示すように、酸化剤ガス通路７２では、電解質・電極接合体２６のカソード電極２２の内側周端部（セパレータ２８の中央部）側から外側周端部（セパレータ２８の外側周端部側）に向かって空気が流動する。

従って、電解質・電極接合体２６では、アノード電極２４の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極２２の電極面の一方向（矢印Ｂ方向）に向かって空気が供給される。その際、酸化物イオンが電解質２０を通ってアノード電極２４に移動し、化学反応により発電が行われる。

なお、各電解質・電極接合体２６の外周部に排出される排ガスは、排ガス通路７８を介して積層方向に移動し、熱交換器１４の通路１２０を通って空気との間で熱交換を行った後、排ガス管１１６から排出される。

この場合、第１の実施形態では、図６及び図７に示すように、セパレータ２８、通路蓋部材５６及び円板部材６２内に、燃料ガス供給連通孔３０と燃料ガス導入口３８とに連通する燃料ガス供給通路５４が形成されている。そして、燃料ガス供給通路５４には、燃料ガス供給連通孔３０から通路部６８に供給される燃料ガスを濾過するフィルタ機能部５９が設けられている。

従って、燃料ガスに含まれるおそれがある塵埃等の不純物は、フィルタ機能部５９を構成する孔部５９ａに阻止されて溝部５３に進入することがない。このため、アノード電極２４には、不純物が除去された燃料ガスを燃料ガス通路４６に沿って供給することができ、所望の発電性能を確保することが可能になるという効果が得られる。

しかも、フィルタ機能部５９は、燃料電池１１の内部に設けられている。これにより、例えば、燃料電池１１の外部に集塵機等が設置される従来構成に比べ、前記燃料電池１１全体、すなわち、燃料電池スタック１２を一挙にコンパクトに構成することができるだけでなく、改質器１６や燃料電池１１の内部にある配管や断熱材から生じ、加えて外部の集塵機等では捕捉できない集塵等も取り切ることができる。

さらに、第１の実施形態では、孔部５９ａの直径Ｄ１は、燃料ガス導入口３８の直径Ｄ２よりも小さく設定されている。このため、燃料ガス導入口３８を閉塞する程度に大きな不純物は、複数の孔部５９ａのいずれかに阻止されてフィルタ機能部５９で捕捉される。従って、燃料ガス導入口３８からアノード電極２４の電極面に対して良好な燃料ガスを確実且つ円滑に供給することが可能になるという利点がある。

さらにまた、電解質・電極接合体２６のアノード電極２４が、円板部３６に設けられた複数の突起部４８に当接する一方、前記電解質・電極接合体２６のカソード電極２２が、メッシュ部材７４に当接した状態で、矢印Ａ方向に積層荷重が付与されている。このため、メッシュ部材７４の変形作用下に、前記メッシュ部材７４とカソード電極２２との密着性が促進される。

これにより、電解質・電極接合体２６やセパレータ２８自体に製造当初から存在する変形や歪等は、メッシュ部材７４の弾性変形によって良好に吸収される。従って、第１の実施形態では、積層時の損傷を阻止するとともに、接触点数の増加により集電性の向上が図られる。

さらにまた、円板部３６に設けられている複数の突起部４８により、積層方向の荷重が効率的に伝達される。このため、少ない荷重で、燃料電池１１を積層することができ、電解質・電極接合体２６やセパレータ２８の歪みを低減することが可能になる。特に、電解質２０やカソード電極２２が薄く、強度が低い電解質・電極接合体２６（いわゆる、支持膜型ＭＥＡ）でも、メッシュ部材７４が前記電解質２０や前記カソード電極２２に作用する応力を良好に緩和することができ、破損の削減を図ることが可能になる。

また、突起部４８は、円板部３６の面３６ａにエッチング等によって形成される中実部で構成されている。これにより、突起部４８の形状、配置位置及び密度は、例えば、燃料ガスの流れ状態等によって任意且つ容易に変更することができ、経済的であるとともに、前記燃料ガスの良好な流れが達成される。しかも、突起部４８が中実部で構成されるため、この突起部４８の変形が阻止され、荷重の伝達及び集電性を高めることが可能になる。

また、第１の実施形態では、酸化剤ガス供給部７７内には、燃料ガス供給連通孔３０が気密に設けられるとともに、燃料ガス供給通路５４がセパレータ面方向に横切って配置されている。このため、使用前の燃料ガスは、熱交換器１４により熱交換されて高温となった酸化剤ガスにより加熱されることができ、熱効率の向上が図られる。

さらに、排ガス通路７８は、セパレータ２８の外周端部に設けられており、この排ガス通路７８によって前記セパレータ２８の内部からの放熱を阻止することが可能になる。さらにまた、燃料ガス導入口３８は、円板部３６の中心又は中心に対して酸化剤ガスの流れ方向上流側に偏心した位置に設定されている。従って、燃料ガス導入口３８から導入される燃料ガスは、アノード電極２４の中心から放射状に拡散し易くなり、均一な反応が促進されて燃料利用率の向上を図ることができる。

また、メッシュ部材７４が設けられる範囲は、アノード電極２４の発電領域よりも小さな領域に設定されている（図７参照）。このため、排ガスが、電解質・電極接合体２６の外周からアノード電極２４側に回り込んでも、前記アノード電極２４の外周縁部に対向するカソード電極２２の外周縁部に発電部が存在しない。これにより、循環電流による燃料消費の増加が抑制され、高い起電力を容易に取り出して集電特性を高めることができるとともに、燃料利用率の向上を図ること可能になる。しかも、弾性通路部としてメッシュ部材７４を用いるだけでよく、構成が簡素化されて経済的である。

また、電解質・電極接合体２６は、セパレータ２８の中心部に対して同心円上に８個配列されており、燃料電池１１全体がコンパクト化されるとともに、熱歪の影響を回避することができる。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池１３０の分解斜視図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１１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〜第７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。

燃料電池１３０を構成するセパレータ１３２には、アノード電極２４に対向する面に通路蓋部材１３４が固着されるとともに、前記通路蓋部材１３４に円板部材６２が固着される。図９に示すように、セパレータ１３２には、アノード電極２４に向かう面側（面３６ａ側）に突起５０、凹部５２及び溝部５３が、例えば、エッチングにより形成される。

図８〜図１０に示すように、通路蓋部材１３４は、平板状に構成されるとともに、各第２橋架部６０の先端部には、アノード電極２４に向かって開口する複数の燃料ガス導入口１３６が形成される。孔部５９ａの直径（開口断面積）Ｄ１は、燃料ガス導入口１３６の直径（開口断面積）Ｄ２よりも小さく設定される（Ｄ１≦Ｄ２）。

円板部３６の面３６ｂには、弾性通路部、例えば、導電性メッシュ部材１３８が配設される。このメッシュ部材１３８は、円板状を有しており、上記のメッシュ部材７４の切り欠き部７６が不要であるとともに、各円板部３６には、燃料ガス導入口３８が不要である。

このように構成される第２の実施形態では、燃料ガス供給連通孔３０に供給される燃料ガスは、各燃料電池１１を構成する円板部材６２の通路部６８から孔部５９ａを通ってセパレータ２８内の燃料ガス供給通路５４に導入される。さらに、燃料ガスは、通路蓋部材１３４の各第２橋架部６０の先端部に形成される複数の燃料ガス導入口１３６からアノード電極２４に向かって供給される。

一方、空気は、酸化剤ガス供給部７７からカソード電極２２と各円板部３６との間に介装されたメッシュ部材１３８に形成された酸化剤ガス通路７２に沿って矢印Ｂ方向に流動し、前記カソード電極２２に供給される。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システム１５０の一部断面説明図である。

燃料電池システム１５０は、筐体１８内に収容される燃料電池スタック１５２を備える。燃料電池スタック１５２は、矢印Ａ方向に複数積層される燃料電池１５４を備え、前記燃料電池１５４がエンドプレート８０ａ、８０ｂ間に挟持されている。

燃料電池１５４は、図１２及び図１３に示すように、電解質・電極接合体２６を構成するカソード電極２２に沿って供給される酸化剤ガスの流れ方向が、第１及び第２の実施形態とは反対に設定され、この酸化剤ガスは、前記カソード電極２２の外側周端部から内側周端部に向かって矢印Ｃ方向に流動する。

燃料電池１５４を構成するセパレータ１５５では、円板部３６の外方に位置して、酸化剤ガス供給部７７が設けられるとともに、前記円板部３６の内方と第１橋架部３４との間に位置して、排ガス通路７８が積層方向に延在して設けられる。各円板部３６には、両側の円板部３６に向かって突出する突片部１５６ａ、１５６ｂが設けられる。互いに隣り合う突片部１５６ａ、１５６ｂ間には、空間部１５８が形成され、この空間部１５８には、邪魔板部材１６０が積層方向に延在して配設される。

図１３に示すように、酸化剤ガス通路７２は、電解質・電極接合体２６の外周端部と円板部３６の外周端部との間から矢印Ｃ方向に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部７７に連通する。この酸化剤ガス供給部７７は、各円板部３６の突片部１５６ａ、１５６ｂ間に設けられる（図１２参照）。

図１１に示すように、エンドプレート８０ａ側には、排ガス通路７８に孔部８０を介して連通するチャンバ１６２ａを設ける流路部材１６２が形成される。チャンバ１６２ａには、燃料電池１５４から排出された排ガスが一旦充填されるとともに、この排ガスは、前記チャンバ１６２ａに直接開口する開口部１６３を通って熱交換器１４内の通路１２０を通過する。

ヘッド板９４には、空気供給管１６４と排ガス管１６６とが接続される。空気供給管１６４は、改質器１６の近傍まで延在する一方、排ガス管１６６の端部は、ヘッド板９４に接続される。

このように構成される第３の実施形態では、燃料は、燃料ガス供給管１１０から改質器１６を通って燃料ガス供給連通孔３０に供給される。一方、酸化剤ガスである空気は、空気供給管１６４から熱交換器１４の通路１１８を通って各燃料電池１５４の外周側に設けられている酸化剤ガス供給部７７に供給される。図１３に示すように、空気は、電解質・電極接合体２６の外周端部と円板部３６の外周端部との間から矢印Ｃ方向に流入し、メッシュ部材７４の酸化剤ガス通路７２に送られる。

これにより、電解質・電極接合体２６では、発電が行われ、この発電に使用された反応後の燃料ガス及び空気が混在する排ガスは、セパレータ１５５内に形成される排ガス通路７８を介して積層方向に移動する。そして、排ガスは、孔部８０を通ってエンドプレート８０ａ側に形成されている流路部材１６２内のチャンバ１６２ａに一旦充填される（図１１参照）。さらに、排ガスは、通路１２０を介して熱交換器１４を通って空気との間で熱交換を行った後、排ガス管１６６から排出される。

上記のように、第３の実施形態では、排ガス通路７８内には、燃料ガス供給連通孔３０が気密に設けられるとともに、燃料ガス供給通路５４は、セパレータの面方向に横切って配置されている。このため、燃料ガス供給連通孔３０を流れる使用前の燃料ガスは、排ガス通路７８に排出される排ガスの熱によって加熱され、熱効率の向上が図られる。

さらに、排ガス通路７８は、セパレータ１５５の中央部に設けられるため、排ガスの熱によってセパレータ１５５を加熱することが可能になり、熱効率を高めることができる。

図１４は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池１７０の分解斜視図である。

燃料電池１７０を構成するセパレータ１７２には、アノード電極２４に向かう面に通路蓋部材１７４が固着されるとともに、前記通路蓋部材１７４に円板部材６２が固着される。通路蓋部材１７４は、平板状に構成されるとともに、各第２橋架部６０の先端部には、アノード電極２４に向かって開口する複数の燃料ガス導入口１７６が形成される。

このように構成される第４の実施形態では、酸化剤ガス、燃料ガス及び排ガスは、図１５に示すように流動する。

図１６は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池２００の分解斜視説明図である。

燃料電池２００を構成する電解質・電極接合体２６ａは、略台形状に構成されるとともに、８個の前記電解質・電極接合体２６ａが一対のセパレータ２０２間に挟持される。セパレータ２０２は、電解質・電極接合体２６ａの形状に対応する台形部２０４を備え、前記台形部２０４のアノード電極２４に向かう面３６ａには、複数の突起部４８とシール部２０６とが、例えば、エッチングにより形成される。シール部２０６は、台形部２０４の外周端部を周回して外方側端部に開口している。

図１７に示すように、セパレータ２０２の面３６ｂ側には、突起５０、凹部５２及び溝部５３が、例えば、エッチングにより形成されるとともに、この溝部５３は、台形部２０４の内側端縁部に形成される燃料ガス導入口３８に連通する。セパレータ２０２には、凹部５２、溝部５３及び燃料ガス導入口３８を覆って通路蓋部材２０８が固着される。通路蓋部材２０８は、平坦状に構成されるとともに、この通路蓋部材２０８に円板部材６２が固着される。

図１６に示すように、各台形部２０４の面３６ｂ側には、変形可能な弾性通路部、例えば、導線性メッシュ部材２１０が配設される。メッシュ部材２１０は、略台形を有するとともに、通路蓋部材２０８の第２橋架部６０を避けるために切り欠き部２１２を設ける。メッシュ部材２１０は、略台形状を有し、台形部２０４よりも寸法が小さく設定される。

このように構成される第５の実施形態では、燃料ガスが、燃料ガス供給連通孔３０を通って燃料電池２００を構成する円板部材６２の通路部６８から孔部５９ａを通って燃料ガス供給通路５４に導入される。この燃料ガスは、図１８に示すように、燃料ガス供給通路５４から台形部２０４に形成された燃料ガス導入口３８を通って燃料ガス通路４６に導入される。このため、燃料ガスは、アノード電極２４の内側端縁部から燃料ガス通路４６に沿って前記アノード電極２４の外周部に向かって（矢印Ｂ方向）に移動する。

一方、燃料電池２００の外周部に設けられている酸化剤ガス供給部７７に供給される酸化剤ガスは、電解質・電極接合体２６ａの外周端部と台形部２０４の外周端部との間から矢印Ｃ方向に流入し、メッシュ部材２１０の酸化剤ガス通路７２に送られる。これにより、電解質・電極接合体２６ａでは、化学反応により発電が行われる。

なお、第５の実施形態では、実質的に第３の実施形態を採用しているが、これに限定されるものではなく、第４の実施形態を採用してもよく、また、第１及び第２の実施形態（酸化剤ガスが内側から外側に向かう実施形態）を採用してもよい。

図１９は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池２２０の分解斜視図である。この燃料電池２２０は、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２２０を構成するセパレータ２２４は、図２０に示すように、各円板部３６のカソード電極２２に接触する面３６ｂ上に、前記カソード電極２２の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路７２を形成する複数の突起部２２６が設けられる。突起部２２６は、面３６ａに設けられる突起部４８と同様であり、面３６ｂに、例えば、エッチングにより形成される中実部で構成される。

この第６の実施形態に係る燃料電池２２０は、メッシュ部材７４に代えて突起部２２６を用いているが、実質的に第１の実施形態と同様に構成されている。燃料電池２２０において、酸化剤ガス、燃料ガス及び排ガスは、図２１に示すように流動する。なお、第６の実施形態では、突起部２２６を用いる構成を除き、第２〜第５の実施形態と同様に構成してもよい。

図２２は、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池を構成する通路蓋部材２４０の正面説明図である。

通路蓋部材２４０は、第２小径端部２４２を備えるとともに、この第２小径端部２４２には、フィルタ機能部２４４を構成する複数のメッシュ２４６が設けられる。メッシュ２４６の一つの開口断面積は、図示しない燃料ガス導入口の開口断面積よりも小さく設定され、且つメッシュ２４６の総開口断面積は燃料ガス導入口の開口断面積よりも充分に大きく設定される。

この第７の実施形態では、フィルタ機能部２４４が孔部に代えてメッシュ２４６を備えており、実質的に、上記の第１〜第６の実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの一部断面説明図である。 前記燃料電池システムを構成する燃料電池スタックの概略斜視説明図である。 前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。 前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。 前記セパレータの正面の説明図である。 前記燃料電池を構成する前記セパレータ、通路蓋部材及び円板部材の分解斜視説明図である。 前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。 前記燃料電池を構成するセパレータ、通路蓋部材及び円板部材の分解斜視説明図である。 前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムの一部断面説明図である。 前記燃料電池システムを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。 前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。 本発明の第４実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。 前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。 本発明の第５実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。 前記燃料電池を構成するセパレータ、通路蓋部材及び円板部材の分解斜視説明図である。 前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。 本発明の第６実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。 前記燃料電池を構成するセパレータの正面説明図である。 前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。 本発明の第７の実施形態に係る燃料電池を構成する通路蓋部材の正面説明図である。 特許文献１の燃料電池の説明図である。

符号の説明

１０、１５０…燃料電池システム
１１、１３０、１５４、１７０、２００、２２０…燃料電池
１２、１５２…燃料電池スタック １４…熱交換器
１６…改質器 １８…筐体
２０…電解質 ２１…荷重付与機構
２２…カソード電極 ２４…アノード電極
２６…電解質・電極接合体
２８、１３２、１５５、１７２、２０２、２２４…セパレータ
３０…燃料ガス供給連通孔 ３６…円板部
３８、１３６、１７６…燃料ガス導入口 ４６…燃料ガス通路
４８、２２６…突起部 ５０…リング状突起
５２…凹部 ５４…燃料ガス供給通路
５４ａ…溝部
５６、１３４、１７４、２０８…通路蓋部材
７２…酸化剤ガス通路 ７４、１３８、２１０…メッシュ部材
７７…酸化剤ガス供給部 ７８…排ガス通路
２０４…台形部

Claims (14)

1. 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体の複数個と、１枚のプレートで構成されるセパレータとが交互に積層されることによって構成される燃料電池であって、
   前記セパレータは、別のセパレータとともに１個の前記電解質・電極接合体を挟む挟持部を複数個有し、
   前記挟持部の一方の面に設けられ、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路と、
   前記挟持部の他方の面に設けられ、前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路と、
   を備え、
   使用前の酸化剤ガスを前記積層方向に流動させるとともに該酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給部が前記セパレータの中央部に形成され、且つ前記酸化剤ガス通路が、酸化剤ガスが前記セパレータの中央部から前記挟持部を経由して該セパレータの外方に流動するように形成され、
   前記酸化剤ガス供給部内には、使用前の燃料ガスを前記積層方向に供給する燃料ガス供給部が気密に設けられ、
   さらに、前記挟持部の一方の面又は他方の面に設けられ、燃料ガス供給部と、前記挟持部に形成されて前記電解質・電極接合体の中央部から前記燃料ガス通路に燃料ガスを導入するための燃料ガス導入口とに連通する燃料ガス供給通路を備えるとともに、
   前記燃料ガス供給通路は、前記燃料ガス供給部から供給される燃料ガスを濾過するフィルタ機能部を有し、
   前記フィルタ機能部は、前記燃料ガスを通過させる孔部を有し、
   前記孔部の開口断面積は、前記燃料ガス導入口の開口断面積よりも小さく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、前記燃料ガス供給通路は、前記セパレータの一方の面又は他方の面に形成される燃料ガス供給通路用溝部を有し、
   前記燃料電池は、前記溝部を覆って前記セパレータの一方の面又は他方の面に配設されるとともに、前記孔部が形成される通路蓋部材と、
   前記孔部を覆って前記通路蓋部材に配設されるとともに、前記燃料ガス供給部と前記孔部とを連通させる通路部を有する板部材と、
   を備え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、前記セパレータの一方の面には、前記燃料ガス通路を形成する突起部が設けられるとともに、
   前記セパレータの他方の面には、前記酸化剤ガス通路を形成し且つ前記カソード電極に密着する変形可能な弾性通路部が配設されることを特徴とする燃料電池。
4. 請求項１記載の燃料電池において、前記電解質・電極接合体で反応に使用された後の反応ガスを、排ガスとして前記電解質・電極接合体と前記セパレータとの積層方向に排出する排ガス通路を備え、
   前記燃料ガス供給通路は、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス供給部とを連通し、且つ前記酸化剤ガス供給部を前記積層方向に交差するセパレータ面方向に横切って配置されることを特徴とする燃料電池。
5. 請求項４記載の燃料電池において、前記排ガス通路は、前記セパレータの外周端部に設けられることを特徴とする燃料電池。
6. 請求項４又は５記載の燃料電池において、前記燃料ガス供給部は、前記セパレータの中央部に気密に設けられることを特徴とする燃料電池。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記燃料ガス導入口は、前記電解質・電極接合体の中心又は中心に対して前記酸化剤ガスの流れ方向上流側に偏心した位置に設定されることを特徴とする燃料電池。
8. 請求項４乃至７のいずれか１項に記載の燃料電池において、使用前の酸化剤ガスを前記電解質・電極接合体の内周側から前記酸化剤ガス通路に供給する酸化剤ガス供給部が設けられることを特徴とする燃料電池。
9. 請求項３乃至８のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記弾性通路部が設けられる範囲は、前記アノード電極の発電領域よりも小さな領域に設定されることを特徴とする燃料電池。
10. 請求項３乃至９のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記弾性通路部は、導電金属製のメッシュ部材で構成されることを特徴とする燃料電池。
11. 請求項３乃至１０のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記突起部は、エッチングにより前記セパレータの一方の面に形成される複数の中実部で構成されることを特徴とする燃料電池。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記電解質・電極接合体は、前記セパレータの中心部に対して同心円上に複数配列されることを特徴とする燃料電池。
13. 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体の複数個と、１枚のプレートで構成されるセパレータとが交互に積層されることによって構成される燃料電池を備え、前記燃料電池を複数積層する燃料電池スタックであって、
    前記セパレータは、別のセパレータとともに１個の前記電解質・電極接合体を挟む挟持部を複数個有し、
    前記燃料電池は、前記挟持部の一方の面に設けられ、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路と、
    前記挟持部の他方の面に設けられ、前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路と、
    を備え、
    使用前の酸化剤ガスを前記積層方向に流動させるとともに該酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給部が前記セパレータの中央部に形成され、且つ前記酸化剤ガス通路が、酸化剤ガスが前記セパレータの中央部から前記挟持部を経由して該セパレータの外方に流動するように形成され、
    前記酸化剤ガス供給部内には、使用前の燃料ガスを前記積層方向に供給する燃料ガス供給部が気密に設けられ、
    さらに、前記挟持部の一方の面又は他方の面に設けられ、前記燃料ガス供給部と、前記挟持部に形成されて前記電解質・電極接合体の中央部から前記燃料ガス通路に燃料ガスを導入するための燃料ガス導入口とに連通する燃料ガス供給通路を備えるとともに、
    前記燃料ガス供給通路は、前記燃料ガス供給部から供給される燃料ガスを濾過するフィルタ機能部を有し、
    前記フィルタ機能部は、前記燃料ガスを通過させる孔部を有し、
    前記孔部の開口断面積は、前記燃料ガス導入口の開口断面積よりも小さく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
14. 請求項１３記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料ガス供給通路は、前記セパレータの一方の面又は他方の面に形成される燃料ガス供給通路用溝部を有し、
    前記溝部を覆って前記セパレータの一方の面又は他方の面に配設されるとともに、前記孔部が形成される通路蓋部材と、
    前記孔部を覆って前記通路蓋部材に配設されるとともに、前記燃料ガス供給部と前記孔部とを連通させる通路部を有する板部材と、
    を備えることを特徴とする燃料電池スタック。

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