JP5203641B2 - 燃料電池および燃料電池用セパレータ - Google Patents

Description

本発明は燃料電池および燃料電池用セパレータに係る。

燃料電池として、複数のセルが積層されたスタック型の固体高分子型燃料電池が知られている。各セルでは電解質膜の両側にそれぞれ触媒層と拡散層とセパレータとが積層されている。一方のセパレータのガス流路から拡散層越しに燃料ガス、例えば水素ガスが供給され、他方のセパレータのガス流路から拡散層越しに酸化ガス、例えば酸素ガスが供給される。これにより、水素と酸素との電気化学反応によって電気エネルギーが生成される。

下記特許文献１にはガス流路について記載されている。特許文献１に記載の燃料ガス流路および酸化ガス流路は互いに直交しかつ水平面に対して４５度傾斜した直線で構成されている。また、酸化ガス流路および燃料ガス流路を流れるガスの流れ方向は全て、重力方向に対して４５度斜め下向きになるように、燃料電池内の全体のガス流路が構成されている。

また、下記特許文献２には酸化ガス流路および燃料ガス流路を蛇行した流路（サーペンタイン流路）で形成した構成が記載されている。このガス流路では、ガス入口はセパレータ下部に設けられ、ガス出口はセパレータ上部に設けられ、折り返し部以外の部分は水平方向に直線状に延びている。このため、ガスは、セパレータ下部から流入し、重力に抗してセパレータ上部側へ流れ、セパレータ上部から流出する。

特許第３４２９６６１号公報 特開２００４−５５４８１号公報

一般に燃料電池では、発電に伴って酸化ガス流路側で水が生成され、この生成水は酸化ガス流路の下流側ほど多い。また、酸化ガス流路側で生成された水は、酸化ガス流路側と燃料ガス流路側との水蒸気分圧差により、電解質膜を通して燃料ガス流路側へ透過する。このため、酸化ガス流路および燃料ガス流路の下流側では拡散層内やガス流路内に生成水が滞留し（いわゆるフラッディングが発生し）、発電性能が低下するという問題があった。

また、酸化ガス流路および燃料ガス流路の上流側では、加湿が不十分で電解質膜が乾燥し、発電性能が低下するという問題があった。

なお、特許文献１には、上記の傾斜したガス流路に斜め下向きにガスを流すことによって、ガス流路に生じた水滴が重力の力とガス流速とにより迅速に電池外に排出される、と述べられている。また、特許文献１には、ガス流路に加湿層および脱水層を設けることによって、ガス流路の上流から下流にかけての湿度の分布が一様となり、効率の高い発電ができる、と述べられている。また、特許文献２には、ガス流路に、上流側で生成された水をガス流によって重力に抗して下流側へ流し系外に排出するためのバイパス通路が設けられた構成が記載されている。

本発明の目的は、発電に伴う生成水の滞留低減等によって発電性能を向上可能な燃料電池および燃料電池用セパレータを提供することにある。

本発明に係る燃料電池は、膜電極接合体を挟持するセパレータと、一方のセパレータと前記膜電極接合体との間に形成された燃料ガス流路と、他方のセパレータと前記膜電極接合体との間に形成された酸化ガス流路と、を備える燃料電池であって、前記燃料ガス流路及び前記酸化ガス流路は、前記セパレータの下部に設けられた流路入口および流路出口と、 前記流路入口から重力方向とは反対方向に延在する上流側部分と、前記流路出口へ向けて重力方向に延在する下流側部分と、を含むことを特徴とする。

ここで、前記少なくとも一方のガス流路は前記下流側部分の方が前記上流側部分に比べて液体の転落角が小さいことが好ましい。

また、前記少なくとも一方のガス流路は前記下流側部分の方が前記上流側部分に比べて親水性が高いことが好ましい。

また、前記少なくとも一方のガス流路は前記下流側部分の方が前記上流側部分に比べて断面積が小さいことが好ましい。

また、前記燃料ガス流路は前記上流側部分および前記下流側部分をそれぞれ複数本備え、前記複数本の下流側部分が配置された領域の方が、前記複数本の上流側部分が配置された領域に比べて、配置面積が小さいことが好ましい。

また、前記燃料ガス流路の前記上流側部分と前記酸化ガス流路の前記下流側部分とが前記膜電極接合体を介して対向し、前記酸化ガス流路の前記上流側部分と前記燃料ガス流路の前記下流側部分とが前記膜電極接合体を介して対向していることが好ましい。

また、本発明に係る燃料電池用セパレータは、燃料ガス流路及び酸化ガス流路を有する燃料電池用セパレータであって、前記燃料ガス流路及び酸化ガス流路は、当該セパレータが燃料電池内に設けられた場合に、流路入口および流路出口が前記燃料電池の下部に位置し、前記流路入口から続く上流側部分が重力方向とは反対方向に延在し、前記流路出口へ続く下流側部分が重力方向に延在することを特徴とする。

上記構成により、ガス流路の排水性が向上し、ガス流路等に生成水が滞留するのを低減可能である。したがって、発電性能を向上させることができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１に、実施の形態に係る燃料電池２０の概略を説明する斜視図を示す。図１に示すように、燃料電池２０は、複数のセル２２が積層されて構成されており、いわゆるスタック型の燃料電池である。なお、セルは単セルとも呼ばれる。各セル２２は燃料電池２０が使用のために設置された状態において、重力方向（換言すれば鉛直方向）Ｇに平行に設けられ、重力方向Ｇに直交する方向に積層されている。ここでは燃料電池２０およびセル２２の外形が、セル２２の積層方向から見た場合に四角形の場合を例示するが、この形状に限られるものではない。

図２にセル２２を説明する断面図を示し、図３に後述のセパレータ１４０，２４０を説明する平面図を示す。なお、図２は図１中および図３中の２−２線における断面図に相当する。

セル２２は、図２に示すように、膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly。以下「ＭＥＡ」と呼ぶ）２４と、ＭＥＡ２４を挟持するセパレータ１４０，２４０とを含んでいる。なお、図３（ａ）および（ｂ）の各平面図は、ＭＥＡ２４から両側のセパレータ１４０，２４０をそれぞれ見た場合に相当する。すなわち、セパレータ１４０，２４０は図３（ａ）および（ｂ）に図示された面どうしがＭＥＡ２４を介して対向するように配置される。

ＭＥＡ２４は、燃料ガスおよび酸化ガスを利用して発電する。ここでは、燃料ガスとして水素ガスを例示し、酸化ガスとして酸素ガスを例示するが、これらに限られるものではない。また、燃料ガスおよび酸化ガスはそれぞれ他のガスと混合して供給してもよい。例えば酸素ガスとして空気を利用することができる。なお、燃料ガスはアノードガスと呼ばれ、酸化ガスはカソードガスと呼ばれる場合もある。

ＭＥＡ２４は、例えば、拡散層１３０と、触媒層１２８と、電解質膜２６と、触媒層２２８と、拡散層２３０とがこの順序でセル２２の積層方向に積層され接合された構成を有している。セパレータ１４０は拡散層１３０側に配置され、セパレータ２４０は拡散層２３０側に配置されている。

電解質膜２６は、例えばフッ素系樹脂等の固体高分子材料で構成され、湿潤状態で良好なプロトン導電性を示す。触媒層１２８，２２８は例えば白金または白金と他の金属からなる合金で構成される。拡散層１３０，２３０は例えばカーボン等の導電性多孔質材料で構成される。拡散層１３０は、セパレータ１４０の側から供給された燃料ガスを拡散させて触媒層１２８および電解質膜２６へ供給する。また、拡散層２３０は、セパレータ２４０の側から供給された酸化ガスを拡散させて触媒層２２８および電解質膜２６へ供給する。なお、触媒層１２８，２２８は、発電によって発生した電気エネルギーを集電する機能もあり、触媒電極とも呼ばれる。同様に、拡散層１３０，２３０は拡散電極とも呼ばれる。

セパレータ１４０，２４０は、図２および図３に示すように、拡散層１３０，２３０側に凹凸を有している。

この凹凸の凸部（または突出部）はリブと呼ばれ、リブ１４４，２４４においてセパレータ１４０，２４０と拡散層１３０，２３０とが接触している。この接触箇所を介して、拡散層１３０，２３０へ集電された電気エネルギーがセパレータ１４０，２４０へ集電される。

他方、当該凹凸の凹部（または窪み部）によってガス流路１４２，２４２が形成される。すなわち、セパレータ１４０，２４０と拡散層１３０，２３０との間に凹部１４２，２４２によって形成された隙間または空間がガス流路１４２，２４２になる。このとき、ガス流路１４２，２４２は拡散層１３０，２３０に面しており、これにより燃料ガスおよび酸化ガスがガス流路１４２，２４２を通り拡散層１３０，２３０越しに電解質膜２６側へ供給される。

また、セパレータ１４０，２４０は、図２に示すように、拡散層１３０，２３０とは反対側、すなわち隣接するセル２２側にも凹凸を有している。当該凹凸の凹部は冷媒流路１４６，２４６として利用され、凸部は隣接のセル２２のセパレータ２４０，１４０に接する。図２には、冷媒流路１４６，２４６とガス流路１４２，２４２とが、セパレータ１４０，２４０とＭＥＡ２４との積層方向、換言すればセル２２の積層方向において対向する場合を例示している。

なお、ここでは各セパレータ１４０，２４０の両側の上記凹凸が断面視上四角形の場合を例示するが、この形状に限られるものではない。

セパレータ１４０，２４０は導電性材料、例えばカーボンや金属（ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン、アルミニウム等）で構成され、当該材料の切削や成型によって上記凹凸が形成される。

図３に示すように、各セパレータ１４０，２４０は貫通穴１５０，１６２，２５０，２６２を有している。セパレータ１４０，２４０の貫通穴１５０はセル２２が積層された状態すなわちセパレータ１４０，２４０が積層された状態で順次繋がって一続きの流路を構成する。各貫通穴１６２，２５０，２６２も同様にそれぞれ一続きの流路を構成する。また、貫通穴１５０，１６２は燃料ガス側セパレータ１４０において燃料ガス流路１４２に繋がり、貫通穴２５０，２６２は酸化ガス側セパレータ２４０において酸化ガス流路２４２に繋がっている。すなわち、貫通穴１５０，１６２，２５０，２６２は上記積層状態においてマニホールドを構成する。

ここでは、貫通穴１５０，２５０がガス供給用マニホールドを構成し、貫通穴１６２，２６２がガス排出用マニホールドを構成する場合を例示する。このとき、燃料ガス流路１４２は貫通穴１５０，１６２との接続部分に流路入口１５２および流路出口１６０を有している。同様に、酸化ガス流路２４２は貫通穴２５０，２６２との接続部分に流路入口２５２および流路出口２６０を有している。

貫通穴１５０，１６２，２５０，２６２は各セパレータ１４０，２４０の下部に設けられている。したがって、流路入口１５２，２５２および流路出口１６０，２６０はセパレータ１４０，２４０の下部に位置している。なお、セパレータ１４０，２４０の下部とは燃料電池２０の下部に対応する部分である。ここで、「下部」および後出の「上部」という表現は、重力の作用する方向Ｇにおいて下側および上側にそれぞれ対応する。なお、流路入口１５２，２５２および流路出口１６０，２６０の配列は図示の例に限られるものではない。

燃料ガス流路１４２は、流路入口１５２と流路出口１６０との間に、複数本の上流側部分１５４と１本の中継部分１５６と複数本の下流側部分１５８とを有している。同様に、酸化ガス流路２４２は、流路入口２５２と流路出口２６０との間に、複数本の上流側部分２５４と１本の中継部分２５６と複数本の下流側部分２５８とを有している。なお、各部分１５４，１５６，１５８，２５４，２５６，２５８の本数は上記および図示の例示に限られるものではない。例えば、上流側部分１５４，２５４および下流側部分１５８，２５８をそれぞれ１本にしてもよいし、中継部分１５６，２５６を複数本にしてもよい。

各上流側部分１５４は、流路入口１５２から引き続き、重力方向Ｇとは反対方向に直線状に延在し、セパレータ１４０の上部すなわち燃料電池２０の上部に至っている。他方、各下流側部分１５８は、セパレータ１４０の上部から重力方向Ｇに直線状に延在し、流路出口１６０に繋がっている。中継部分１５６は、セパレータ１４０の上部において重力方向Ｇと直交する方向すなわち水平方向に延び、複数の上流側部分１５４と下流側部分１５８とを繋いでいる。

同様に、各上流側部分２５４は、流路入口２５２から重力方向Ｇとは反対方向に直線状に延在し、セパレータ２４０の上部において中継部分２５６に繋がっている。また、各下流側部分２５８は、中継部分２５６から重力方向Ｇに直線状に延在し、流路出口２６０に繋がっている。

この場合、各ガス流路１４２，２４２は全体としてＵ字型を上下反転させた形態の流路を形成している（図３参照）。また、燃料ガス側セパレータ１４０において隣接する上流側部分１５４と下流側部分１５８との間を仕切るリブ１４４と、酸化ガス側セパレータ２４０において隣接する上流側部分２５４と下流側部分２５８との間を仕切るリブ２４４とはＭＥＡ２４を介して対向している（図２参照）。

ガス流路１４２，２４２を流れるガスは、図３中に矢印で示すように、流路入口１５２，２５２から流入し、上流側部分１５４，２５４中を重力方向Ｇとは逆向きに流れ、中継部分１５６，２５６を通って下流側部分１５８，２５８へ至り、下流側部分１５８，２５８中を重力方向Ｇへ流れ、流路出口１６０，２６０から流出する。

上記のようにガスは下流側部分１５８，２５８中を重力方向Ｇに流れるので、発電に伴う生成水を、重力の作用を利用することによって速やかに流路出口１６０，２６０へ排出することが可能である。このため、ガス流路１４２，２４２等に生成水が滞留するのを低減し（フラッディングを低減し）、発電性能を向上させることができる。一般に生成水の量はガス流路下流側ほど多いので、下流側部分１５８，２５８の排水性を高くすることは、発電性能向上に対して効果的である。

また、ガス流路１４２，２４２によれば、生成水を脱水するための脱水層等を別個に設ける必要がないので、簡単な構成で生成水の滞留を低減することができる。また、ガス流路１４２，２４２によれば、重力方向Ｇに対して傾斜したガス流路に比べて、重力の作用がより大きくなるので、高い排水性が得られる。

図２の構成では、燃料ガス流路１４２の上流側部分１５４と酸化ガス流路２４２の下流側部分２５８とがＭＥＡ２４を介して対向している。また、燃料ガス流路１４２の下流側部分１５８と酸化ガス流路２４２の上流側部分２５４とがＭＥＡ２４を介して対向している。これに対して、上流側部分１５４，２５４どうしがＭＥＡ２４を介して対向し、下流側部分１５８，２５８どうしがＭＥＡ２４を介して対向する構成も可能である。ここで、図２の構成によれば、燃料ガス流路１４２の下流側部分１５８で生成した水を酸化ガス流路２４２の上流側部分２５４の方へ透過させ、当該上流側部分２５４側での電解質膜２６の乾燥を防止することが可能である。同様に燃料ガス流路１４２の上流側部分１５４側での電解質膜２６の乾燥を防止することが可能である。これにより、電解質膜２６全体において湿潤状態を良好にすることができ、発電性能を向上させることができる。

また、乾燥しやすい側へ生成水が透過することによって、下流側部分１５８，２５８側に生成水が滞留するのを低減することができる。この点においても発電性能を向上させることができる。

また、図２の構成によれば、電解質膜の乾燥防止のための加湿層等を別個に設ける必要がないので、簡単な構成で電解質膜２６の乾燥を防止することができる。

以下に、ガス流路１４２，２４２について種々の構成を説明する。

図４にガス流路１４２，２４２の転落角および親水性の設定を説明する模式図を示す。図４において、横軸にはガスの流れる方向を示している。また、左右の縦軸にはガス流路１４２，２４２の表面状態を示しており、左側の縦軸は液体（ここでは生成水）の転落角を示し、右側の縦軸は親水性の度合いを示している。ここで、転落角は、液滴が載った平面を水平状態から傾斜させ当該液滴が転落し始める時点での上記平面の傾斜角として測定可能である。なお、図４には上流側部分１５４，２５４および下流側部分１５８，２５８について示し、中継部分１５６，２５６（図３参照）については省略している。

図４には上流側部分１５４，２５４の転落角に比べて下流側部分１５８，２５８の転落角を小さく設定した形態を模式的に図示している。

図４中の実線で示す特性線（ａ）の場合、上流側部分１５４，２５４の転落角に比べて下流側部分１５８，２５８の転落角を離散的に小さく設定している。また、特性線（ａ）の場合、上流側部分１５４，２５４全体では転落角を一定にし、下流側部分１５８，２５８全体でも転落角を一定にしている。一方、破線で示す特性線（ｂ）の場合、上流側部分１５４，２５４中および下流側部分１５８，２５８中においても転落角を変化させ、流路入口１５２，２５２から流路出口１６０，２６０まで連続的に転落角を減少させている。なお、中継部分１５６，２５６（図３参照）の転落角は例えば上流側部分１５４，２５４と下流側部分１５８，２５８との中間値に設定される。

上記設定によれば、転落角が小さい下流側部分１５８，２５８では生成水をさらに速やかに排水することができる。また、上流側部分１５４，２５４では転落角が大きいので、生成水が重力の作用に逆らって下流側へ移動しやすくなる。このためガス流路１４２，２４２の排水性がさらに高くなり、発電性能を向上させることができる。

転落角の調整は例えば、ガス流路１４２，２４２の表面の傾斜、すなわちセパレータ１４０，２４０や拡散層１３０，２３０の表面の傾斜を調整することによって可能である。

また、転落角の調整は例えば、ガス流路１４２，２４２の表面の親水性の度合いを調整することによっても可能である。具体的には、親水性を高くするほど転落角を小さくすることができる。かかる相関を図４では左右の縦軸に対応付けて図示している。すなわち、図４の特性線（ａ）および（ｂ）は下流側部分１５８，２５８の方が上流側部分１５４，２５４に比べて親水性が高い設定を表している。

なお、流路内表面の傾斜と親水性の度合いとを組み合わせて転落角を調整してもよいし、他の手段によって転落角を調整してもよい。

図５にガス流路１４２，２４２の断面積の設定を説明する断面図を示す。なお、図５は図２に対応するが、図５ではＭＥＡ２４の詳細な図示は省略している。ここでの断面積とはガスの流れ方向に直交する断面におけるガス流路１４２，２４２の面積である。

図５の構成では下流側部分１５８，２５８の方が上流側部分１５４，２５４に比べて断面積が小さく設定されている。一般に流路断面積が小さいほどガスの流速は速くなるので、断面積が小さい下流側部分１５８，２５８では速いガス流を利用することによって生成水をさらに速やかに排水することができる。このためガス流路１４２，２４２の排水性がさらに高くなり、発電性能を向上させることができる。

図５ではセパレータ１４０，２４０の凹部の幅および深さの両方を調整することによって、ガス流路１４２，２４２の断面積を調整する場合を例示している。これに対し、例えば上記の幅と深さとの一方のみを調整してもよい。また、図５では下流側部分１５８，２５８が同じ断面積の場合を例示しているが、両者の断面積は異なっていてもよい。この点は上流側部分１５４，２５４についても同様である。

ここで、例えば、上流側部分１５４，２５４の断面積と下流側部分１５８，２５８の断面積とを離散的に異ならせ、上流側部分１５４，２５４全体および下流側部分１５８，２５８全体ではそれぞれ断面積を一定にすることが可能である。また、例えば上流側部分１５４，２５４中および下流側部分１５８，２５８中においても断面積を変化させ、流路入口１５２，２５２から流路出口１６０，２６０まで連続的に断面積を減少させてもよい。断面積を連続的に変化させた後者の形態を図６の平面図に例示する。図６には燃料ガス側セパレータ１４０のみを図示しているが、酸化ガス側セパレータ２４０についても同様に形成可能である。

図７にガス流路１４２，２４２が配置される領域の面積の設定を説明する平面図を示す。なお、図７にはセパレータ１４０，２４０を図３と同様に図示している。ここでの面積とはセパレータ１４０，２４０の平面視における配置面積である。図７の構成では、燃料ガス流路１４２において、下流側部分１５８の全数が配置された領域の面積を上流側部分１５４の全数が配置された領域の面積に比べて小さく設定されている。

配置面積の上記設定により、燃料ガス流路１４２での排水性を向上させることができる。すなわち、例えば酸化ガスとして空気を用いた場合、空気中の窒素ガスは消費されることなく酸化ガス流路２４２中を流れる。このため、酸素ガスが消費されても、酸化ガス流路２４２中の気流の低下は小さい。これに対して、燃料ガスとして水素ガスを用いた場合、水素ガスは燃料ガス流路１４２中を流れるに従って消費され、燃料ガス流路１４２では下流側ほど気流が小さくなる。これに対して、下流側部分１５８が配置される領域の面積を縮小して当該領域での流路断面積を小さくすることによって、各下流側部分１５８での気流の減少を防止することができる。したがって、燃料ガス流路１４２においてガス気流による排水性が高くなり、発電性能を向上させることができる。

図７では下流側部分１５８の本数を上流側部分１５４の本数よりも少なく設定した場合を例示しているが、この形態に限られるものはない。例えば、各下流側部分１５８の平面視面積を小さくすることによって、両部分１５４，１５８を同数にしかつ配置面積を調整することも可能である。

なお、図７ではセパレータ２４０において隣接する上流側部分２５４と下流側部分２５８との間を仕切るリブ２４４がセパレータ１４０において隣接する上流側部分１５４と下流側部分１５８との間を仕切るリブ１４４とＭＥＡ２４を介して対向する場合を例示している。このため、酸化ガス流路２４２では上流側部分２５４の方が下流側部分２５８に比べて本数が少なく配置領域が小さく設定されている。

図８にセパレータ１４０，２４０の他の構成を説明する断面図を示す。なお、図８は図２に対応するが、図８ではＭＥＡ２４の詳細な図示は省略している。

図８の構成ではガス流路１４２，２４２と冷媒流路１４６，２４６とは、セパレータ１４０，２４０とＭＥＡ２４との積層方向において対向しておらず、当該積層方向に直交する方向に並んでいる。また、隣接するセル２２の燃料ガス流路１４２と酸化ガス流路２４２とがセル２２の積層方向において、冷媒流路１４６，２４６を介さずに、隣接している。また、冷媒流路１４６，２４６は互いに向き合って１つの冷媒流路を形成している。なお、ガス流路１４２，２４２および冷媒流路１４６，２４６の形状、大きさ等は図８の例示に限られるものではない。

図８の形態のセパレータ１４０，２４０は凹凸を有した板状部材によって構成可能である。すなわち、当該凹凸板状部材において、一方表面から見た場合の凹部をガス流路１４２，２４２に利用し、他方表面から見た場合の凹部を冷媒流路１４６，２４６に利用することができる。凹凸を有した板状部材は例えば平板部材をプレス成形することによって製造可能である。

図８の構成によればセパレータ１４０，２４０を薄くすることができ、燃料電池２０を小型化することができる。または、セル２２の数を増加させることによって高出力化を図ることができる。

上記ではガス流路１４２，２４２の種々の構成を説明したが、それらのうちの２以上を組み合わせることもでき、発電性能のさらなる向上を図ることが可能である。

なお、燃料ガス流路１４２と酸化ガス流路２４２とのうちの一方のみを上記各種構成にすることも可能である。これに対して、両方のガス流路１４２，２４２を上記各種構成にすることによって、上述の効果がより確実に発揮される。同様に、複数本の上流側部分１５４，２５４のうちで１本のみを上記各種構成にすることも可能であるが、より多くの、または全ての上流側部分１５４，２５４を上記各種構成にするのが効果的である。この点は複数本の下流側部分１５４，２５４についても同様である。

本発明の実施の形態に係る燃料電池の概略を説明する斜視図である。 本発明の実施の形態に係るセルを説明する断面図である。 本発明の実施の形態に係るセパレータを説明する平面図である。 本発明の実施の形態に係るガス流路の転落角および親水性の設定を説明する模式図である。 本発明の実施の形態に係るガス流路の断面積の設定を説明する断面図である。 本発明の実施の形態に係るガス流路の断面積の設定を説明する平面図である。 本発明の実施の形態に係るガス流路の配置面積の設定を説明する平面図である。 本発明の実施の形態に係るセパレータの他の構成を説明する断面図である。

符号の説明

２０ 燃料電池、２４ 膜電極接合体（ＭＥＡ）、１４０ 燃料ガス側セパレータ（燃料電池用セパレータ）、１４２ 燃料ガス流路、１５２，２５２ 流路入口、１５４，２５４ 上流側部分、１５８，２５８ 下流側部分、１６０，２６０ 流路出口、２４０ 酸化ガス側セパレータ（燃料電池用セパレータ）、２４２ 酸化ガス流路、Ｇ 重力方向。

Claims (7)

1. 膜電極接合体を挟持するセパレータと、
   一方のセパレータと前記膜電極接合体との間に形成された燃料ガス流路と、
   他方のセパレータと前記膜電極接合体との間に形成された酸化ガス流路と、
   を備える燃料電池であって、
   前記燃料ガス流路及び前記酸化ガス流路は、
   前記セパレータの下部に設けられた流路入口および流路出口と、
   前記流路入口から重力方向とは反対方向に延在する上流側部分と、
   前記流路出口へ向けて重力方向に延在する下流側部分と、
   を含むことを特徴とする燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池であって、
   前記少なくとも一方のガス流路は前記下流側部分の方が前記上流側部分に比べて液体の転落角が小さいことを特徴とする燃料電池。
3. 請求項１または２に記載の燃料電池であって、
   前記少なくとも一方のガス流路は前記下流側部分の方が前記上流側部分に比べて親水性が高いことを特徴とする燃料電池。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池であって、
   前記少なくとも一方のガス流路は前記下流側部分の方が前記上流側部分に比べて断面積が小さいことを特徴とする燃料電池。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の燃料電池であって、
   前記燃料ガス流路は前記上流側部分および前記下流側部分をそれぞれ複数本備え、
   前記複数本の下流側部分が配置された領域の方が、前記複数本の上流側部分が配置された領域に比べて、配置面積が小さいことを特徴とする燃料電池。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の燃料電池であって、
   前記燃料ガス流路の前記上流側部分と前記酸化ガス流路の前記下流側部分とが前記膜電極接合体を介して対向し、
   前記酸化ガス流路の前記上流側部分と前記燃料ガス流路の前記下流側部分とが前記膜電極接合体を介して対向していることを特徴とする燃料電池。
7. 燃料ガス流路及び酸化ガス流路を有する燃料電池用セパレータであって、
   前記燃料ガス流路及び酸化ガス流路は、当該セパレータが燃料電池内に設けられた場合に、流路入口および流路出口が前記燃料電池の下部に位置し、前記流路入口から続く上流側部分が重力方向とは反対方向に延在し、前記流路出口へ続く下流側部分が重力方向に延在することを特徴とする燃料電池用セパレータ。

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