JP4940543B2 - Fuel cell - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池に関し、さらに詳しくは、燃料電池のセルの構造に関する。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a cell structure of a fuel cell.
従来より、電解質膜を利用した燃料電池が電源として開発されている。燃料電池の電解質膜は、イオンを透過させるために、湿らせておくことが望ましい。たとえば、特許文献1の燃料電池は、セパレータに加湿水の流路を設け、その流路溝と電解質膜を貫通孔でつなげて電解質膜に加湿水を供給し、電解質膜を加湿している。 Conventionally, a fuel cell using an electrolyte membrane has been developed as a power source. It is desirable that the electrolyte membrane of the fuel cell be moistened in order to transmit ions. For example, in the fuel cell of Patent Document 1, humidifier water channels are provided in a separator, the channel grooves and electrolyte membranes are connected by through holes, humidified water is supplied to the electrolyte membrane, and the electrolyte membrane is humidified.
しかし、そのような構成は、燃料電池の各セルに加湿水の流路を設ける必要があるため、構造が複雑となる。 However, such a configuration requires a humidified water flow path in each cell of the fuel cell, and the structure becomes complicated.
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を取り扱うためになされたものであり、簡易な構造で燃料電池の電解質膜を均質に加湿することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to deal with at least a part of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of uniformly humidifying an electrolyte membrane of a fuel cell with a simple structure.
上記目的を達成するために、本発明は、燃料電池において以下の構成を採用する。すなわち、この燃料電池は、表面に沿って設けられた第1のガス流路から酸化ガスが供給される第1の拡散層と、表面に沿って設けられた第2のガス流路から燃料ガスが供給される第2の拡散層と、第1と第2の拡散層の間に位置し、水素イオンを透過する電解質膜と、を備える。そして、第1と第2のガス流路のうち一方のガス流路の下流部分に、その一方のガス流路内を流れるガスから水を受け取って電解質膜に水を浸透させることができる水供給部を有する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration in a fuel cell. That is, the fuel cell includes a first diffusion layer to which an oxidizing gas is supplied from a first gas flow path provided along the surface, and a fuel gas from a second gas flow path provided along the surface. Is provided, and an electrolyte membrane that is located between the first and second diffusion layers and permeates hydrogen ions. A water supply capable of receiving water from the gas flowing in one of the gas flow paths and allowing the electrolyte membrane to permeate into the downstream portion of one of the first and second gas flow paths. Part.
このような態様とすれば、燃料電池内の一部において過剰となっている水をガスの流れを利用して集めて、水供給部を介して電解質膜に供給することができる。このため、簡易な構造で、燃料電池の電解質膜を均等に加湿することができる。なお、第1と第2のガス流路のうち他方のガス流路の下流部分にも、その他方のガス流路内を流れるガスから水を受け取って電解質膜に水を浸透させることができる水供給部を有する態様とすることもできる。 If it is set as such an aspect, the water which is excess in a part in a fuel cell can be collected using the flow of gas, and can be supplied to an electrolyte membrane via a water supply part. For this reason, the electrolyte membrane of the fuel cell can be uniformly humidified with a simple structure. In addition, water that can receive water from the gas flowing in the other gas flow path and also permeate the electrolyte membrane into the downstream portion of the other gas flow path among the first and second gas flow paths. It can also be set as the aspect which has a supply part.
なお、水供給部は、電解質膜の一部を含むことが好ましく、電解質膜の一部は、上記の一方のガス流路に対して露出されていることがこのましい。このような態様とすれば、水供給部を構成する電解質膜の露出部分を通じて、その一方のガス流路から水の供給を受け、電解質膜の他の部分に水を分配することができる。 In addition, it is preferable that a water supply part contains a part of electrolyte membrane, and it is preferable that a part of electrolyte membrane is exposed with respect to said one gas flow path. According to such an aspect, water can be supplied from one gas flow path through the exposed portion of the electrolyte membrane constituting the water supply unit, and water can be distributed to the other portion of the electrolyte membrane.
また、燃料電池は、上記一方のガス流路内を流れるガスによって運ばれる水の少なくとも一部を、電解質膜の上記一方のガス流路に対して露出されている一部に供給する整流部を、その一方のガス流路内に有することが好ましい。このような態様とすれば、効率的に、燃料電池内の過剰な水を水供給部に集めることができる。その結果、効率的に、電解質膜の他の部分に水を供給することができる。 Further, the fuel cell includes a rectifying unit that supplies at least a part of water carried by the gas flowing in the one gas flow path to a part of the electrolyte membrane exposed to the one gas flow path. It is preferable to have it in one of the gas flow paths. If it is set as such an aspect, the excess water in a fuel cell can be efficiently collected in a water supply part. As a result, water can be efficiently supplied to other portions of the electrolyte membrane.
なお、燃料電池は、上記一方のガス流路内において、その一方のガス流路内を流れるガスの少なくとも一部を水供給部に向かわせる整流部を有するような態様とすることができる。このような態様とすれば、その一方のガス流路内においてガスに運ばれる水が、水供給部を通過してしまう可能性を低減することができる。よって、効率的に、燃料電池内の過剰な水を水供給部に供給できる。 Note that the fuel cell may be configured to have a rectifying unit in the one gas flow path that directs at least a part of the gas flowing in the one gas flow path to the water supply unit. If it is set as such an aspect, possibility that the water conveyed by the gas in the one gas flow path will pass a water supply part can be reduced. Therefore, it is possible to efficiently supply excess water in the fuel cell to the water supply unit.
また、電解質膜の一部は、露出されている前記側とは逆の側の面において、第1と第2の拡散層のうち、その逆の側の拡散層と接合されていることが好ましい。このような態様とすれば、電解質膜が露出されている側とは逆の側の拡散層に、電解質膜から直接、水を伝えることができる。よって、電解質膜が両面においてガス流路に露出されている態様に比べて、逆の側の拡散層に効率的に水を伝えることができる。 Further, it is preferable that a part of the electrolyte membrane is bonded to the diffusion layer on the opposite side of the first and second diffusion layers on the surface opposite to the exposed side. . With such an embodiment, water can be directly transferred from the electrolyte membrane to the diffusion layer on the side opposite to the side where the electrolyte membrane is exposed. Therefore, compared with the aspect in which the electrolyte membrane is exposed to the gas flow path on both sides, water can be efficiently transmitted to the diffusion layer on the opposite side.
なお、一方のガス流路において水供給部が設けられている部分は、電解質膜を挟んで、第1と第2のガス流路のうち他方のガス流路における上流部分と、向かい合う位置にあることが好ましい。このような態様とすれば、上記一方のガス流路の下流部分において水供給部を通じて電解質膜に水が供給され、さらに、他方の極に浸透した水を、その他方の極において、他方のガス流路内を流れるガスを使って、上流から下流に向かって効率的に浸透させ分配することができる。 In addition, the part in which the water supply part is provided in one gas flow path exists in the position which opposes the upstream part in the other gas flow path among 1st and 2nd gas flow paths across the electrolyte membrane. It is preferable. According to such an aspect, water is supplied to the electrolyte membrane through the water supply unit in the downstream portion of the one gas flow path, and water that has permeated the other electrode is transferred to the other gas at the other electrode. Using the gas flowing in the flow path, it is possible to efficiently permeate and distribute from upstream to downstream.
また、燃料電池は、以下のような構成とすることもできる。すなわち、その燃料電池は、第1のガス流路の下流部分に、第1のガス流路内を流れるガスから水を受け取って電解質膜に水を浸透させることができる第1の水供給部を有し、第2のガス流路の下流部分に、第2のガス流路内を流れるガスから水を受け取って電解質膜に水を浸透させることができる第2の水供給部を有する。そして、第1のガス流路において第1の水供給部が設けられている部分は、電解質膜を挟んで、第2のガス流路における上流部分と向かい合う位置にあり、第2のガス流路において第2の水供給部が設けられている部分は、電解質膜を挟んで、第1のガス流路における上流部分と向かい合う位置にある。このような態様とすれば、二つの水供給部と、酸化ガス及び燃料ガスの流れを利用して、燃料電池内の水を、ガスの流れを利用して燃料電池全体に流通させることができる。 Further, the fuel cell can be configured as follows. That is, the fuel cell includes a first water supply unit that can receive water from a gas flowing in the first gas flow channel and allow water to permeate the electrolyte membrane in a downstream portion of the first gas flow channel. And a second water supply unit that receives water from the gas flowing in the second gas flow channel and allows water to permeate the electrolyte membrane at a downstream portion of the second gas flow channel. The portion where the first water supply unit is provided in the first gas flow channel is located at a position facing the upstream portion of the second gas flow channel with the electrolyte membrane interposed therebetween, and the second gas flow channel. The portion where the second water supply unit is provided is in a position facing the upstream portion of the first gas flow channel with the electrolyte membrane interposed therebetween. With such an aspect, the water in the fuel cell can be circulated throughout the fuel cell using the gas flow using the two water supply units and the flow of the oxidizing gas and the fuel gas. .
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池システムの運転方法や、燃料電池システムを備える車両、船舶、自家発電システムなどの形態で実現することが可能である。 The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in the form of an operation method of a fuel cell system, a vehicle including a fuel cell system, a ship, a private power generation system, or the like.
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
B.第2実施例:
C.変形例:
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Variations:
A.第1実施例:
図1は、第1実施例の燃料電池のMEA(membrance electrode assembly/膜・電極接合体)230の構成を示す説明図である。図1に示すように、燃料電池のMEA230は、電解質膜232と、その両側に配された水素極(陽極、アノード)234と、酸素極(陰極、カソード)236とを有している。さらに、水素極234と電解質膜232の間には、触媒層233が設けられる。また、酸素極236と電解質膜232の間にも、触媒層235が設けられる。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of a MEA (membrance electrode assembly) 230 of the fuel cell of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
電解質膜232は、水素イオンと水を透過しやすい素材で設けられた長方形の膜である。電解質膜232は、酸素を含む酸化ガスと、水素を含む燃料ガスとをほとんど透過しない。電解質膜232は、たとえば、パーフルオロスルホン酸膜とすることができる。
The
水素極234と酸素極236は、厚さ約200μmの長方形のカーボンペーパである。これらのカーボンペーパは、それぞれ酸化ガスと、燃料ガスとを透過することができる。水素極234と酸素極236は、それぞれ、酸化ガスを触媒層233に伝える拡散層、燃料ガスを触媒層235に伝える拡散層として機能する。これらのカーボンペーパは、撥水処理されている。このため、燃料電池の運転中に、カーボンペーパ内の空隙が水で埋まってしまう可能性が低い。
The
触媒層233,235は、カーボンブラックに重量比で50%の白金を担持させて設けられた層である。触媒層233,235によって、水素極234および酸素極236における反応が促進される。
The
酸素極236と触媒層235には、図1に示すように、その長方形の一辺に沿って幅約2mmの開口236oが二つ設けられている。二つの開口236o,236oの間隔は、約5mmである。これらの開口236o,236oの内壁面R1,R1については、酸素極236を構成するカーボンペーパは、撥水処理されていない。これらの開口236o,236oを通じて、電解質膜232は、水素極234および触媒層235に覆われずに露出される。
As shown in FIG. 1, the
一方、水素極234の側においては、電解質膜232を挟んで酸素極236の開口236o,236oと向かい合う部分には、図1に示すように、触媒層233が設けられていない部分である開口233o,233oが設けられている。なお、水素極234は、開口233o,233oに相当する部分、すなわち、電解質膜232を挟んで酸素極236の開口236o,236oと向かい合う部分にも設けられている。その結果、開口233o,233oにおいては、電解質膜232は、水素極234と直接、接合される。
On the other hand, on the side of the
図2は、酸素極236と接合されるセパレータ220を、酸素極236と接合される側から見た平面図である。図中、MEA230の電解質膜232が配される位置を破線で示す。セパレータ220は、カーボン製の長方形の板であり、中央部分に長辺に平行な複数の溝部221を有している。また、一つの短辺の近傍には、冷却水が流通する冷却水孔251、燃料ガスが流通する燃料ガス孔254、酸化ガスが流通する酸化ガス孔255が設けられている。そして、他方の短辺の近傍には、同様に、冷却水孔252、燃料ガス孔253、酸化ガス孔256が設けられている。
FIG. 2 is a plan view of the
さらに、セパレータ220の外周近傍の部分は、樹脂フレーム272で覆われている。図2で描かれている面では、樹脂フレーム272は、冷却水孔251,252、燃料ガス孔253,254の周りを囲っている。その結果、セパレータ220が、MEA230を挟んで隣のセパレータ210(図2において示さず)と積層されたときには、冷却水と酸化ガスは、セパレータ220とセパレータ210の間から漏れ出すことがなく、セパレータ220とセパレータ210の間を通過する。なお、冷却水孔251,252、燃料ガス孔253,254の周りには、さらにパッキンを設けることが好ましい。
Further, a portion in the vicinity of the outer periphery of the
一方、図2に示すように、樹脂フレーム272は、酸化ガス孔255,256と溝部221とをいっしょに囲うように設けられている。その結果、図2に示された面内において、酸化ガス孔255から供給される酸化ガスは、複数の溝部221を通って酸化ガス孔256から排出される。その間、酸化ガスは、酸素極236と接触して反応する。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
各溝部221内には、酸化ガス孔256が設けられている側の近傍に、整流板262,262が設けられている。整流板262,262は、溝部221を塞がない程度の高さを有するステンレス合金製の板である。整流板262,262は、溝部221の底部において、酸化ガス孔255の側に傾いた姿勢で設けられている。整流板262,262は、セパレータ220がMEA230と組み合わされたとき、それぞれ開口236o,236oとほぼ向かい合う場所に設けられている。
In each
図2においては示していないが、水素極234側に接合されるセパレータ210は、中央部分に、セパレータ220の溝部221と同様の溝部211を有している。そして、セパレータ210は、MEA230の水素極234と接合される側の外周部分に、やはり樹脂フレームを有している。ただし、セパレータ210においては、冷却水孔251,252、燃料ガス孔253,254、酸化ガス孔255,256のうち、燃料ガス孔253,254が溝部211と流通するように溝部211とともに樹脂フレームによって囲われている。そして、冷却水孔251,252と酸化ガス孔255,256は、それぞれ独立して樹脂フレームによって囲われている。また、セパレータ210の溝部211には、整流板は設けられていない。他の点は、セパレータ210の構成は、セパレータ220の構成と同じである。
Although not shown in FIG. 2, the
図3は、第1実施例の燃料電池のセル200の断面図である。図3においては、各構成の厚みは拡大されて表示されており、実際の寸法を反映するものではない。第1実施例の燃料電池のセル200は、MEA230を、酸素極236側のセパレータ220と、水素極234側のセパレータ210とで挟んで構成される。図3において矢印Fcgで示すように、酸化ガスは、酸化ガス孔255から供給され、溝部221を通って、酸化ガス孔256から排出される。これら、酸化ガス孔255、溝部221、酸化ガス孔256が、広義の酸化ガス流路222を構成する。なお、本明細書では、狭義には、セパレータ220の溝部221で構成されるガス流路のみを酸化ガス流路222と呼ぶ。
FIG. 3 is a sectional view of the
狭義の酸化ガス流路222の下流部には、開口236o,236oが設けられている。なお、本明細書において、ガス流路の「下流部分」または「下流部」とは、ガス流路(たとえば、セパレータ220の溝部221で構成される狭義の酸化ガス流路222)の全流路のうち、下流側半分の範囲に含まれるいずれかの部分を指す。第1実施例では、開口236o,236oは、具体的には、狭義の酸化ガス流路222の範囲のうち、下流の端から1/5以内の範囲内に設けられているものとする。
Openings 236 o and 236 o are provided in the downstream portion of the narrowly defined oxidizing
酸化ガス流路222の下流部に設けられた構成、すなわち、開口236o,236o、および電解質膜232のうち表面が酸化ガス流路222に露出されている部分232eを、まとめて「水供給部202」と呼ぶ。この水供給部202の各構成は、狭義の酸化ガス流路222のうち、下流の端から1/3以内の範囲内に設けることが好ましく、下流の端から1/4以内の範囲内に設けることがさらに好ましい。
The configuration provided in the downstream portion of the oxidizing
一方、燃料ガスは、図3において示されていない燃料ガス孔253(図2参照)から供給され、図3において矢印Fagで示すように溝部211を通って、図3において示されていない燃料ガス孔254から排出される。すなわち、MEA230を挟んで、燃料ガスと酸化ガスは逆向きに流れる(図1参照)。燃料ガス孔253、溝部211、燃料ガス孔254が、広義の燃料ガス流路212を構成する。なお、本明細書では、狭義には、溝部211で構成されるガス流路のみを燃料ガス流路212と呼ぶ。
On the other hand, the fuel gas is supplied from a fuel gas hole 253 (see FIG. 2) not shown in FIG. 3, passes through the
なお、図3においては示されていないが、図3のセル200は複数積層され、セル200、数個に対して1個の割合で冷却水用セパレータが積層される。冷却水は、その冷却水用セパレータに設けられた冷却水路を流通する。冷却水用セパレータの冷却水路は、積層時に、セパレータ220の溝部221、およびセパレータ210の溝部211と平行となるように設けられる。燃料電池の運転時における冷却水路内の冷却水の流通の向きは、溝部221内における酸化ガスの流通の向き(図3のFcg参照)と同じである。
Although not shown in FIG. 3, a plurality of
燃料電池の発電時には、酸素極236側においては、電解質膜232を透過してきた水素イオンと、酸化ガス流路222から供給される酸化ガス中の酸素と、図示しない配線によって水素極234側から供給される電子と、の反応により、水が生成される。生成された水は、撥水処理された酸素極236上に、水滴Wdとして付着する。この水滴Wdは、酸化ガス流路222内の酸化ガスの流れFcgによって、下流側に送られる。
During power generation of the fuel cell, on the
なお、酸素極236において水が生成されるため、酸化ガスは、狭義の酸化ガス流路222内を流通する間に次第により多くの水を含む。このため、狭義の酸化ガス流路222の上流側においては、酸化ガスが含んでいる水の量は比較的少ない。酸化ガス流路222の上流側においては、下流側に比べて電解質膜232が乾燥しやすいといえる。一方、前述の冷却水用セパレータ内において冷却水が冷却水路内を流通する向きは、狭義の酸化ガス流路222内の酸化ガスの流通の向き(図3のFcg参照)と同じである。このため、酸化ガス流路222の上流側の温度は、下流側に比べて低い。このため、酸化ガス流路222の上流側においては、酸化ガスが含んでいる水の量は比較的少ないが、そのために電解質膜232が乾燥してしまう可能性は少ない。
Since water is generated at the
図3において矢印Fcgで示すように、酸化ガス流路222内の酸化ガスの流れFcgは、開口236oとほぼ向かい合う位置にある整流板262によっていったん曲げられ、開口236oに向かう。その際、酸化ガスによって運ばれていた水滴Wdは、撥水処理されていない開口236oの内壁面R1に付着し、また、露出されている電解質膜232eに付着する。そして、それらの水は、電解質膜232に供給される。整流板262,262によって、そのような酸化ガスの流れの流れの屈曲および開口236o,236oへの水の供給が行われた後、酸化ガスは、矢印Fcgで示すように、酸化ガス孔256からセル200外へ排出される。
As indicated by an arrow Fcg in FIG. 3, the oxidizing gas flow Fcg in the oxidizing
第1実施例においては、酸素極236と触媒層235の開口236o,236oは、酸素極236に沿って設けられた狭義の酸化ガス流路222の下流部分に設けられている。このため、酸素極236の様々な部分で生成された水は、効率的に開口236o,236oに集められ、電解質膜232に運ばれる。
In the first embodiment, the
整流板262は、セパレータ220の素材であるカーボンに比べて比熱が大きいステンレス合金で設けられている。このため、セル200の温度が急速に上昇しても、整流板262の温度は、セパレータ220に比べて上昇するのが遅い。よって、セパレータ220や酸素極236の温度上昇によって熱せられ、酸化ガス流路222内で水蒸気となった水が、酸化ガスによって運ばれて、比較的低温の整流板262に接触すると、整流板262によって冷却され液化する。そして、液化した水は、整流板262に沿って流れる酸化ガスによって開口236oに飛ばされて、電解質膜232に供給される。
The rectifying
電解質膜232に供給された水は、電解質膜232において拡散される。また、電解質膜232に供給された水の一部は、水素極234に伝えられる。そして、その水は、燃料ガス流路212内の燃料ガスの流れFagによって、撥水処理された水素極234表面を水滴Wdの形で、または水蒸気として、狭義の燃料ガス流路212の下流側に送られる。
The water supplied to the
開口236oが設けられているのは、酸素極236に沿った狭義の酸化ガス流路222の下流部分である。一方、酸化ガス流路222内のガスの流れの向きと、水素極234に沿った狭義の燃料ガス流路212内のガスの流れの向きとは、逆である。すなわち、水素極234側においては、開口236oが設けられている位置は、燃料ガスの流れの上流部に当たる。このため、開口236oを介して水素極234側に浸透した水は、燃料ガス流路212内の燃料ガスの流れFagによって、水素極234側において、効率的に全体に行き渡る。なお、本明細書において、ガス流路の「上流部分」または「上流部」とは、ガス流路(たとえば、セパレータ210の溝部211で構成される狭義の燃料ガス流路222)の全流路のうち、上流側半分の範囲に含まれるいずれかの部分を指す。
The opening 236 o is provided in the downstream portion of the narrowly defined oxidizing
また、第1実施例においては、開口236oと整流板262は2組設けられている。このため、それらが一組だけ設けられている態様に比べて、より多くの水を水素極側234に送ることができる。
In the first embodiment, two sets of openings 236o and rectifying
また、電解質膜232を挟んで開口236o,236oの逆側の部分には、触媒層233が設けられていない開口233o,233oが設けられている。このため、電解質膜232にに浸透した水の一部は、触媒層233に阻まれることなく、効率的に水素極234に伝わる。
In addition, openings 233o and 233o in which the
さらに、電解質膜232の開口236o,236oの逆側の部分は、燃料ガス流路212に対して露出されておらず、水素極234と接合され、水素極234で覆われている。このため、電解質膜が露出されている側とは逆の側の拡散層(水素極234)に、電解質膜232から直接、水を伝えることができる。よって、水素極234に効率的に水を伝えることができる。また、燃料電池の運転中に、水素極234側と酸素極236側で圧力差が生じた場合にも、電解質膜232が両面において露出されている態様に比べて、電解質膜232が破壊されてしまう可能性が低い。
Further, the portions of the
図4は、燃料電池のセルの性能試験の結果を示すグラフである。横軸は電流密度であり、縦軸は電圧である。図中、E1は、燃料ガス、酸化ガスに加湿を行わずに、本実施例の燃料電池のセル200の試験を行った結果を示すグラフである。そして、E2は、燃料ガス、酸化ガスに加湿を行って、過剰となった水は除去しつつ、本実施例の燃料電池のセル200の試験を行った結果を示すグラフである。一方、C1は、燃料ガス、酸化ガスに加湿を行わずに、比較例のセルの試験を行った結果を示すグラフである。そして、E2は、燃料ガス、酸化ガスに加湿を行って、過剰な水を除去しつつ、比較例のセルの試験を行った結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of a fuel cell performance test. The horizontal axis is current density, and the vertical axis is voltage. In the figure, E1 is a graph showing the result of testing the
比較例の燃料電池のセルは、水供給部202の各構成を有していない(図3参照)。すなわち、比較例の燃料電池のセルは、酸素極236、触媒層235に、開口236o,236oを有していない。また、セパレータ220には、整流板262,262が設けられていない。そして、触媒層233は、開口233o,233oを有していない。さらに、酸素極236を構成するカーボンペーパは、全体が撥水処理されている。比較例のセルの他の点は、第1実施例のセル200の構成と同じである。
The fuel cell of the comparative example does not have the components of the water supply unit 202 (see FIG. 3). That is, the fuel cell of the comparative example does not have the openings 236o and 236o in the
図4のE2およびC2で示されているように、ガスの加湿および過剰な水の除去を行って発電を行った場合は、第1実施例のセル200は、比較例のセルに対してわずかに発電性能が低い。これは、第1実施例のセル200は、開口236o,236o等を設けたために、触媒層233,235および酸素極236の面積が比較例に比べて小さくなったためであると考えられる。
As shown by E2 and C2 in FIG. 4, when the power generation is performed by humidifying the gas and removing excess water, the
しかし、供給するガスを解してセルに加湿を行うことなく発電を行った場合は(図4中のE1およびC1参照)、第1実施例のセル200は、電流密度のすべての領域について、比較例のセルに対して十分高い発電性能を実現している。これは、比較例のセルにおいて、水が局所的に集中したため、(i)酸素極236および水素極234の一部に水が集中して、その部分においてガスの流通が妨げられ、発電が妨げられた、(ii)電解質膜232の一部が乾燥して、水素イオンの透過が妨げられ、発電が妨げられた、ためであると考えられる。第1実施例のセル200においては、水供給部202を設けたことにより、反応によって生成された水がセル200全体に行き渡り、高い発電性能が維持されたものと考えられる。
However, when power generation is performed without dehumidifying the supplied gas and humidifying the cell (see E1 and C1 in FIG. 4), the
酸化ガスおよび燃料ガスの加湿、およびセル内の過剰な水の除去には、エネルギーを必要とする。このため、燃料電池の運転の際にそのようなガスの加湿、および水の除去をおこなうと、燃料電池の効率が低下する。しかし、第1実施例の燃料電池によれば、簡易な構造によって、外部からの加湿を行わない状態で、燃料電池の電解質膜を加湿し、高い性能を実現することができる。すなわち、第1実施例の燃料電池によれば、発電効率の高い燃料電池を実現することができる。 Energy is required to humidify the oxidizing gas and fuel gas and to remove excess water in the cell. For this reason, if such gas humidification and water removal are performed during the operation of the fuel cell, the efficiency of the fuel cell decreases. However, according to the fuel cell of the first embodiment, it is possible to achieve high performance by humidifying the electrolyte membrane of the fuel cell with a simple structure without humidification from the outside. That is, according to the fuel cell of the first embodiment, a fuel cell with high power generation efficiency can be realized.
B.第2実施例:
図5は、第2実施例の燃料電池のセル200aの断面図である。第2実施例の燃料電池のセル200aにおいては、水供給部204,206が、酸化ガス流路222の下流部と、燃料ガス流路212の下流部との両方に設けられている。そして、水供給部204,206の構造は、第1実施例の水供給部202とは異なっている。また、水供給部204,206に水を供給するための整流部264,266の構造も、第1実施例の整流板262とは異なっている。他の点は、第2実施例の燃料電池のセル200と同じである。
B. Second embodiment:
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
水供給部204は、酸素極236aの酸化ガス流路222の下流にあたる部分に、開口236oを一つだけ有している。開口236oの構成は、第1実施例の開口236oと同じである。狭義の燃料ガス流路222の下流の端から1/6以内の範囲に設けられている。また、開口236oの内壁面R3については、酸素極236aを構成するカーボンペーパは、撥水処理されていない。また、水供給部204は、電解質膜232のうち表面が酸化ガス流路212に露出されている部分232e1を有する。さらに、水素極234の側においては、電解質膜232を挟んで酸素極236の開口236oと向かい合う部分には、第1実施例と同様に、触媒層233の開口233oが設けられている。開口233oにおいては、撥水処理された水素極234aが、直接、電解質膜232と接合されている。
The
第2実施例においては、セパレータ220aの酸化ガス流路222の下流にあたる部分に、整流部264が設けられている。整流部264は、セパレータ220aの溝部221の底部において、ほぼ垂直な姿勢で設けられており、溝部221を塞ぐステンレス合金製の板である。整流部264には、微小な貫通孔264oが複数設けられている。酸化ガスは、その貫通孔264oを通ることが可能である。
In the second embodiment, a rectifying unit 264 is provided in a portion corresponding to the downstream side of the oxidizing
水供給部206は、水素極234aの燃料ガス流路212の下流部分に、開口234oを有している。具体的には、開口234oは、狭義の燃料ガス流路212の下流の端から1/6以内の範囲に設けられている。開口234oの構成は、開口236oと同じである。また、開口234oの内壁面R4については、水素極234aを構成するカーボンペーパは、撥水処理されていない。また、水供給部206は、電解質膜232のうち表面が燃料ガス流路212に露出されている部分232e2を有する。
The
酸素極236aの側においては、電解質膜232を挟んで開口234oと向かい合う部分には、触媒層235aが設けられていない部分である開口235oが設けられている。そして、開口235oにおいては、撥水処理された酸素極236aが、直接、電解質膜232と接合されている。
On the
セパレータ210aの燃料ガス流路212の下流にあたる部分には、整流部266が設けられている。整流部266の構成は、セパレータ220aの整流部264の構成と同じである。
A rectifying
第2実施例においては、図5に示すように、水供給部204は、狭義の酸化ガス流路222の下流部分に設けられている。そして、水供給部206は、狭義の燃料ガス流路212の下流部分に設けられている。酸化ガス流路222内において水供給部204が設けられている部分は、電解質膜232を挟んで、燃料ガス流路212における上流部分と向かい合う位置にある。そして、燃料ガス流路212内において水供給部206が設けられている部分は、電解質膜232を挟んで、酸化ガス流路222における上流部分と向かい合う位置にある。
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the
このような態様としても、図5において矢印Fcgで示すように、酸化ガスは、酸化ガス孔255から供給され、溝部221を通って、酸化ガス孔256から排出される。そして、酸化ガスの流れFcgは、整流部264によって一部が流通を妨げられ、開口236oに向かう。その際、酸化ガスによって運ばれていた水滴Wdは、撥水処理されていない開口236oの内壁面R3に付着し、また、酸化ガス流路222に対して露出されている電解質膜232eに付着する。そして、その水は、電解質膜232、および水素極234に供給される。水が水蒸気として燃料ガス流路212内を運ばれた場合には、その一部が整流部264によって冷却され、液化されて、第1実施例と同様に電解質膜232に供給される。
Even in such an embodiment, as indicated by an arrow Fcg in FIG. 5, the oxidizing gas is supplied from the oxidizing
水素極234に供給された水は、撥水処理された水素極234表面に水滴Wdの形で付着する。この水滴Wdは、燃料ガス流路212内の燃料ガスの流れFagによって、撥水処理された水素極234表面を、狭義の燃料ガス流路212の下流側に送られる。また、一部の水は、水蒸気として、燃料ガスの流れFagによって、狭義の燃料ガス流路212の下流側に送られる。
The water supplied to the
一方、燃料ガス流路212の下流側においては、燃料ガスの流れFagは、整流部266によって一部が妨げられる。そして、水供給部204の場合と同様に、燃料ガスによって運ばれていた水滴Wdは、撥水処理されていない開口234oの内壁面R4に付着し、燃料ガス流路212に対して露出されている電解質膜232に供給される。そして、その水は、電解質膜232、および酸素極236に供給される。
On the other hand, on the downstream side of the fuel
第2実施例においては、燃料ガス流路212の下流側にも水供給部206が設けられている。このため、燃料ガス流路212において下流側に集められた水は、効率的に酸素極236の酸化ガス流路222上流側に伝えられる。よって、セル200a内において、水が局所的に集中することがなく、循環されることとなり、電解質膜232は均等に保湿される。
In the second embodiment, a
また、第2実施例の燃料電池においては、冷却水が酸化ガス流路222内の酸化ガスの流通方向と同じ向きに流通することから、酸化ガス流路222の上流側(すなわち、燃料ガス流路212の下流側)は、酸化ガス流路222の下流側(すなわち、燃料ガス流路212の上流側)にくらべて、温度が低くなる。よって、燃料ガス流路212の下流部においては、より水蒸気が液化しやすくなり、水素極234を構成するカーボンペーパーが液体の水で目詰まりしやすくなる。その結果、燃料ガスの流通が妨げられ、発電が阻害されてしまう可能性がある。しかし、第2実施例の燃料電池においては、液化した水は効率的に酸素極236側に送られる。このため、水素極234を構成するカーボンペーパーが液体の水で目詰まりし、発電が阻害される可能性が低い。
Further, in the fuel cell of the second embodiment, the cooling water flows in the same direction as the flow direction of the oxidizing gas in the oxidizing
C.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態様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。
C. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
C1.変形例1:
上記第1実施例では、水供給部を構成する開口236o,236oは、狭義の酸化ガス流路222が設けられている範囲のうち、下流の端から1/5以内の範囲内に設けられていた。しかし、水供給部を構成する開口は、他の場所に設けることもできる。たとえば、狭義の酸化ガス流路222のうち、下流の端から1/3以内の範囲内に設けることができる。しかし、下流の端から1/4以内の範囲内に設けることが好ましく、下流の端から1/5以内の範囲内に設けることが好ましい。第2実施例における水素極234側の開口234oについても同様である。
C1. Modification 1:
In the first embodiment, the openings 236o and 236o constituting the water supply unit are provided in a range within 1/5 from the downstream end in the range in which the narrowly defined oxidizing
また、第1実施例においては、開口236oは二つ設けられ、第2実施例では、開口236o,234oは一つずつ設けられていた。しかし、これらの各極に設けられる開口は、1個または2個に限られず、3個や4個など、3個以上としてもよい。開口の数を増やすことで、より効率的に水を相手極側に伝えることができる。そして、それらの開口の合計の面積に等しい一つの開口を設ける場合に比べて、開口によって電解質膜が損傷する可能性を小さくすることができる。 In the first embodiment, two openings 236o are provided. In the second embodiment, openings 236o and 234o are provided one by one. However, the number of openings provided in each of these poles is not limited to one or two, and may be three or more, such as three or four. By increasing the number of openings, water can be more efficiently transmitted to the other electrode side. And compared with the case where one opening equal to the total area of those opening is provided, possibility that an electrolyte membrane will be damaged by opening can be made small.
上記実施例においては、開口236oの幅は2mmであった。しかし、開口の幅は2mm未満または2mmより大きい寸法など、他の寸法とすることもできる。ただし、開口の幅は0.5mm以上とすることが好ましい。 In the above embodiment, the width of the opening 236o was 2 mm. However, the width of the opening may be other dimensions, such as a dimension less than 2 mm or greater than 2 mm. However, the width of the opening is preferably 0.5 mm or more.
上記実施例においては、水供給部の一部を構成する電解質膜は、一方の面がガス流路に対して露出され、他方の面が拡散層としてのカーボンペーパ234,236に覆われていた。しかし、水供給部の一部を構成する電解質膜は、酸素極と水素極の両面において、ガス流路に対して露出されていてもよい。また、水供給部の一部を構成する電解質膜は、酸素極と水素極の両面において、拡散層または他の水を透過する構造に覆われていてもよい。すなわち、水供給部は、ガス流路の下流において、水を受け取って電解質膜に水を浸透させることができるように構成されていればよい。ただし、水供給部の一部を構成する電解質膜は、一方が、水を透過することができる他の構成で支持されていることが好ましい。
In the above embodiment, the electrolyte membrane constituting a part of the water supply unit has one surface exposed to the gas flow path and the other surface covered with
上記実施例においては、開口236o,234oの内壁面は、撥水処理がされていなかった。しかし、開口236o,234oの内壁面が撥水処理されていても、開口236o,234oを通じて、所定量の水が反対側の極に伝達される。ただし、開口236o,234oの内壁部分が、撥水処理されていないことがより好ましい。 In the above embodiment, the inner wall surfaces of the openings 236o and 234o were not subjected to water repellent treatment. However, even if the inner wall surfaces of the openings 236o and 234o are water-repellent, a predetermined amount of water is transmitted to the opposite poles through the openings 236o and 234o. However, the inner wall portions of the openings 236o and 234o are more preferably not subjected to water repellent treatment.
C2.変形例2:
上記実施例においては、燃料ガスによって運ばれる水滴を電解質膜に供給する整流板262、整流部264,266は、ステンレス合金で設けられていた。しかし、整流部262は、ステンレス合金に限らず、他の素材で設けることもできる。ただし、セパレータ220よりも比熱が大きい素材で設けることが好ましい。
C2. Modification 2:
In the above-described embodiment, the rectifying
また、上記第1実施例においては、整流部は、上流側に傾くように配された板状の構成であった。また、第2実施例においては、整流部は、貫通孔を有する板状の構成であった。しかし、整流部は他の態様とすることもできる。すなわち、整流部は、ガス流路内を流れるガスの少なくとも一部を水供給部に向かわせることができる構造であればよく、たとえば、溝部に設けられた凸部とすることができる。 Moreover, in the said 1st Example, the rectification | straightening part was the plate-shaped structure arrange | positioned so that it might incline to an upstream. Further, in the second embodiment, the rectifying unit has a plate-like configuration having a through hole. However, the rectifying unit can be in other modes. In other words, the rectifying unit may be a structure that can direct at least a part of the gas flowing in the gas flow channel toward the water supply unit, and may be, for example, a convex portion provided in the groove.
そして、上記各実施例では、整流部は、セパレータに設けられていたが、整流部は、酸素極または水素極に設けることもできる。たとえば、電解質膜が露出している穴の上流側または下流側に設けられた凸部とすることができる。 In each of the above embodiments, the rectifying unit is provided in the separator, but the rectifying unit may be provided in the oxygen electrode or the hydrogen electrode. For example, it can be a convex portion provided on the upstream side or downstream side of the hole where the electrolyte membrane is exposed.
C3.変形例3:
上記実施例においては、水を受け取って電解質膜に浸透させる水供給部は、ガス流路に対して露出された電解質膜を備えていた。しかし、水供給部は、そのような態様に限られず、他の態様とすることもできる。すなわち、水供給部は、水を浸透することができる樹脂など、他の素材で構成することができる。ただし、水供給部は、燃料ガスおよび酸化ガスを透過しない素材を使用して、酸素極と水素極との間で燃料ガスと酸化ガスが流通しないように構成することが好ましい。
C3. Modification 3:
In the above embodiment, the water supply unit that receives water and permeates the electrolyte membrane includes the electrolyte membrane exposed to the gas flow path. However, a water supply part is not restricted to such an aspect, It can also be set as another aspect. That is, the water supply unit can be made of other materials such as a resin that can penetrate water. However, it is preferable that the water supply unit is configured so that the fuel gas and the oxidizing gas do not flow between the oxygen electrode and the hydrogen electrode by using a material that does not transmit the fuel gas and the oxidizing gas.
C4.変形例4:
上記実施例の燃料電池は、狭義の酸化ガス流路222、および狭義の燃料ガス流路212が、水平面に対して垂直となるように配置し、水平方向に複数のセルを積層する態様とすることができる。そのような態様とすれば、各セルの運転条件をより均等に近づけることができる。すなわち、鉛直方向にセルを積層した場合には、重力によって、上方のセルと下方のセルとの間に、運転条件の差が生じる可能性がある。しかし、各セルを水平面に対して垂直に配し、複数のセルを水平方向に積層すれば、そのような可能性が少ない。
C4. Modification 4:
The fuel cell of the above embodiment is configured such that the narrowly defined oxidizing
一方、燃料電池のセルを、狭義の酸化ガス流路222、および狭義の燃料ガス流路212が水平となるように、または斜めになるように配する場合には、酸素極が上側になり、水素極が下側となるように配することが好ましい。酸素極においては、発電時に水が生成される。よって、そのような態様とすれば、重力を利用して、酸素極で生成された水を、水供給部から下方の水素極に供給することができる。
On the other hand, when the fuel cell is arranged so that the narrowly defined oxidizing
200,200a…セル
202,204,206…水供給部
210,210a,220,220a…セパレータ
211,221…溝部
212…燃料ガス流路
222…酸化ガス流路
230…MEA(membrance electrode assembly/膜・電極接合体)
232…電解質膜
233,233a,235…触媒層
233o…開口
234,234a…水素極
234o…開口
235,235a…触媒層
236,236a…酸素極
236o…開口
251,252…冷却水孔
253,254…燃料ガス孔
255,256…酸化ガス孔
262…整流板
264,266…整流部
264o…貫通孔
272…樹脂フレーム
Fag…燃料ガスの流れを示す矢印
Fcg…酸化ガスの流れを示す矢印
R1,R3,R4…開口の内壁面
Wd…水滴
200, 200a ...
232 ...
Claims (5)
表面に沿って設けられた第2のガス流路から燃料ガスが供給される第2の拡散層と、
前記第1と第2の拡散層の間に位置し、水素イオンを透過する電解質膜と、を備え、さらに、
前記第1と第2のガス流路のうち一方のガス流路の下流部分に、前記一方のガス流路内を流れるガスから水を受け取って前記電解質膜に前記水を浸透させることができる水供給部を有する、燃料電池であって、
前記水供給部は、前記電解質膜の一部を含み、
前記電解質膜の前記一部は、前記一方のガス流路に対して露出されており、
前記燃料電池は、さらに、
前記一方のガス流路内を流れるガスによって運ばれる水の少なくとも一部を、前記電解質膜の前記一部に供給する整流部を、前記一方のガス流路内に有する、燃料電池。 A first diffusion layer to which an oxidizing gas is supplied from a first gas flow path provided along the surface;
A second diffusion layer to which fuel gas is supplied from a second gas flow path provided along the surface;
An electrolyte membrane located between the first and second diffusion layers and permeable to hydrogen ions, and
Water capable of receiving water from the gas flowing in the one gas flow channel and infiltrating the water into the electrolyte membrane in a downstream portion of one gas flow channel of the first and second gas flow channels A fuel cell having a supply part ,
The water supply unit includes a part of the electrolyte membrane,
The portion of the electrolyte membrane is exposed to the one gas channel,
The fuel cell further includes:
A fuel cell, comprising: a rectifying unit for supplying at least a part of water carried by a gas flowing in the one gas channel to the part of the electrolyte membrane in the one gas channel.
表面に沿って設けられた第2のガス流路から燃料ガスが供給される第2の拡散層と、
前記第1と第2の拡散層の間に位置し、水素イオンを透過する電解質膜と、を備え、さらに、
前記第1と第2のガス流路のうち一方のガス流路の下流部分に、前記一方のガス流路内を流れるガスから水を受け取って前記電解質膜に前記水を浸透させることができる水供給部を有する、燃料電池であって、
前記水供給部は、前記電解質膜の一部を含み、
前記電解質膜の前記一部は、前記一方のガス流路に対して露出されており、
前記電解質膜の前記一部は、露出されている側とは逆の側の面において、前記第1と第2の拡散層のうち前記逆の側の拡散層と接合されている、燃料電池。 A first diffusion layer to which an oxidizing gas is supplied from a first gas flow path provided along the surface;
A second diffusion layer to which fuel gas is supplied from a second gas flow path provided along the surface;
An electrolyte membrane located between the first and second diffusion layers and permeable to hydrogen ions, and
Water capable of receiving water from the gas flowing in the one gas flow channel and infiltrating the water into the electrolyte membrane in a downstream portion of one gas flow channel of the first and second gas flow channels A fuel cell having a supply part ,
The water supply unit includes a part of the electrolyte membrane,
The portion of the electrolyte membrane is exposed to the one gas channel,
The fuel cell, wherein the part of the electrolyte membrane is joined to the opposite diffusion layer of the first and second diffusion layers on a surface opposite to the exposed side.
前記一方のガス流路において前記水供給部が設けられている部分は、前記電解質膜を挟んで、前記第1と第2のガス流路のうち他方のガス流路における上流部分と、向かい合う位置にある、燃料電池。 The fuel cell according to claim 1 or 2 ,
The portion where the water supply unit is provided in the one gas flow channel is a position facing the upstream portion of the other gas flow channel between the first and second gas flow channels with the electrolyte membrane interposed therebetween. The fuel cell.
表面に沿って設けられた第2のガス流路から燃料ガスが供給される第2の拡散層と、
前記第1と第2の拡散層の間に位置し、水素イオンを透過する電解質膜と、を備え、さらに、
前記第1のガス流路の下流部分に、前記第1のガス流路内を流れるガスから水を受け取って前記電解質膜に前記水を浸透させることができる第1の水供給部を有し、
前記第2のガス流路の下流部分に、前記第2のガス流路内を流れるガスから水を受け取って前記電解質膜に前記水を浸透させることができる第2の水供給部を有し、
前記第1のガス流路において前記第1の水供給部が設けられている部分は、前記電解質膜を挟んで、前記第2のガス流路における上流部分と向かい合う位置にあり、
前記第2のガス流路において前記第2の水供給部が設けられている部分は、前記電解質膜を挟んで、前記第1のガス流路における上流部分と向かい合う位置にある、燃料電池であって、
前記第1および第2の水供給部は、それぞれ前記電解質膜の一部を含み、
前記第1の水供給部に含まれる前記電解質膜の前記一部は、前記第1のガス流路に対して露出されており、
前記第2の水供給部に含まれる前記電解質膜の前記一部は、前記第2のガス流路に対して露出されており、
前記燃料電池は、さらに、
前記第1のガス流路内を流れるガスによって運ばれる水の少なくとも一部を、前記第1の水供給部に含まれる前記電解質膜の前記一部に供給する第1の整流部を、前記第1のガス流路内に有し、
前記第2のガス流路内を流れるガスによって運ばれる水の少なくとも一部を、前記第2の水供給部に含まれる前記電解質膜の前記一部に供給する第2の整流部を、前記第2のガス流路内に有する、燃料電池。 A first diffusion layer to which an oxidizing gas is supplied from a first gas flow path provided along the surface;
A second diffusion layer to which fuel gas is supplied from a second gas flow path provided along the surface;
An electrolyte membrane located between the first and second diffusion layers and permeable to hydrogen ions, and
In the downstream portion of the first gas flow path, there is a first water supply section that can receive water from the gas flowing in the first gas flow path and allow the water to permeate the electrolyte membrane,
A second water supply unit capable of receiving water from a gas flowing in the second gas flow channel and allowing the water to permeate the electrolyte membrane in a downstream portion of the second gas flow channel;
The portion where the first water supply unit is provided in the first gas channel is located at a position facing the upstream portion of the second gas channel across the electrolyte membrane,
It said second portion of said second water supply portion in the gas passage is provided, wherein the sandwiching an electrolyte membrane, a position facing the upstream portion of the first gas flow path, met the fuel cell And
Each of the first and second water supply units includes a part of the electrolyte membrane,
The part of the electrolyte membrane included in the first water supply unit is exposed to the first gas flow path;
The part of the electrolyte membrane included in the second water supply unit is exposed to the second gas flow path;
The fuel cell further includes:
At least a portion of the water carried by the gas flowing through the first gas flow path, the first rectifying unit is supplied to said portion of the first of the electrolyte membrane contained in the water supply, the first 1 possess the gas passage,
At least a portion of the water carried by the gas flowing through the second gas flow path, said second rectifier supplied to said portion of the second of the electrolyte membrane contained in the water supply, the first A fuel cell having two gas flow paths.
表面に沿って設けられた第2のガス流路から燃料ガスが供給される第2の拡散層と、
前記第1と第2の拡散層の間に位置し、水素イオンを透過する電解質膜と、を備え、さらに、
前記第1のガス流路の下流部分に、前記第1のガス流路内を流れるガスから水を受け取って前記電解質膜に前記水を浸透させることができる第1の水供給部を有し、
前記第2のガス流路の下流部分に、前記第2のガス流路内を流れるガスから水を受け取って前記電解質膜に前記水を浸透させることができる第2の水供給部を有し、
前記第1のガス流路において前記第1の水供給部が設けられている部分は、前記電解質膜を挟んで、前記第2のガス流路における上流部分と向かい合う位置にあり、
前記第2のガス流路において前記第2の水供給部が設けられている部分は、前記電解質膜を挟んで、前記第1のガス流路における上流部分と向かい合う位置にある、燃料電池であって、
前記第1および第2の水供給部は、それぞれ前記電解質膜の一部を含み、
前記第1の水供給部に含まれる前記電解質膜の前記一部は、前記第1のガス流路に対して露出されており、
前記第2の水供給部に含まれる前記電解質膜の前記一部は、前記第2のガス流路に対して露出されており、
前記第1の水供給部に含まれる前記電解質膜の前記一部は、露出されている側とは逆の側の面において、前記第2の拡散層と接合されており、
前記第2の水供給部に含まれる前記電解質膜の前記一部は、露出されている側とは逆の側の面において、前記第1の拡散層と接合されている、燃料電池。 A first diffusion layer to which an oxidizing gas is supplied from a first gas flow path provided along the surface;
A second diffusion layer to which fuel gas is supplied from a second gas flow path provided along the surface;
An electrolyte membrane located between the first and second diffusion layers and permeable to hydrogen ions, and
In the downstream portion of the first gas flow path, there is a first water supply section that can receive water from the gas flowing in the first gas flow path and allow the water to permeate the electrolyte membrane,
A second water supply unit capable of receiving water from a gas flowing in the second gas flow channel and allowing the water to permeate the electrolyte membrane in a downstream portion of the second gas flow channel;
The portion where the first water supply unit is provided in the first gas channel is located at a position facing the upstream portion of the second gas channel across the electrolyte membrane,
It said second portion of said second water supply portion in the gas passage is provided, wherein the sandwiching an electrolyte membrane, a position facing the upstream portion of the first gas flow path, met the fuel cell And
Each of the first and second water supply units includes a part of the electrolyte membrane,
The part of the electrolyte membrane included in the first water supply unit is exposed to the first gas flow path;
The part of the electrolyte membrane included in the second water supply unit is exposed to the second gas flow path;
The part of the electrolyte membrane included in the first water supply unit is bonded to the second diffusion layer on a surface opposite to the exposed side ,
The fuel cell, wherein the part of the electrolyte membrane included in the second water supply unit is joined to the first diffusion layer on a surface opposite to the exposed side.
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