JP5204932B1 - 高分子電解質形燃料電池及びそれを備える燃料電池システム - Google Patents

Abstract

本発明に係る高分子電解質形燃料電池は、電解質層−電極接合体（５）と、第１反応ガス通流領域が設けられている第１セパレータ（６Ａ）と、第２反応ガス通流領域が設けられている第２セパレータ（６Ｂ）と、を備え、第１セパレータ（６Ａ）には、１以上の第１折り返し部（２８）のうち、少なくとも１の第１折り返し部（２８）に、第１窪み部（４８）と第１突起部（５８）が設けられ、第２セパレータ（６Ｂ）には、１以上の第２折り返し部（２９）のうち、少なくとも１の第２折り返し部（２９）に、第２窪み部（４９）と第２突起部（５９）が設けられ、第１セパレータ（６Ａ）の厚み方向から見て、第１窪み部（４８）と、第２窪み部（４９）と、が互いに重なる面積の合計である重なり面積が、全ての第１窪み部（４８）の面積と全ての第２窪み部（４９）の面積との合計の面積である総面積の５％以下である。

Description

本発明は、高分子電解質形燃料電池及びそれを備える燃料電池システム、特に高分子電解質形燃料電池のセパレータの構造に関する。

高分子電解質形燃料電池（以下、ＰＥＦＣという）は、水素が含有された燃料ガスと空気等の酸素が含有された酸化剤ガスとを電気化学反応させることにより、電力と熱とを同時に発生させるものである。ＰＥＦＣの単電池（セル）は、高分子電解質膜及び一対のガス拡散電極（アノード及びカソード）から構成されるＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、ガスケットと、導電性の板状のセパレータと、を有している。

また、セパレータの主面には、燃料ガス又は酸化剤ガス（これらを反応ガスという）を供給し、排出するためのマニホールドを形成するマニホールド孔（反応ガス供給用マニホールド孔と反応ガス排出用マニホールド孔）が設けられており、ガス拡散電極と当接する主面には、反応ガスが通流する溝状でサーペンタイン状に形成された反応ガス流路がこれらのマニホールド孔と連通するように設けられている。

このようなサーペンタイン状の反応ガス流路において、流路の折り返し部に発電ガスを混合する窪み部を設け、該窪み部の底面から立設された島状の複数の突起が配置されている、燃料電池用セパレータおよび燃料電池セルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている燃料電池用セパレータおよび燃料電池セルでは、流路溝の延長上に突起を配置することにより、発電ガスの混合を適正に図ることができる。

特開２００７−４８４８６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている燃料電池用セパレータおよび燃料電池セルであっても、低加湿で供給された反応ガスで発電を行った際の電池性能を改善するという観点からは、未だ改善の余地があることを本発明者等は見出した。

すなわち、反応ガスが低加湿である場合には、発電による生成水が滞留しやすいセパレータのガス拡散層と接触する部分（リブ）で反応が行われることから、上記特許文献１に開示されている燃料電池セルでは、窪み部の突起では、他の領域（例えば、リブ）と比較して、ガス拡散層との接触する面積が小さくなる。このため、窪み部の突起では、他の領域と比較して、発電が集中することになる。そして、燃料電池セルの積層方向から見て、一方のセパレータに設けられた窪み部と、他方のセパレータに設けられた窪み部とが重なる部分では、特に、発電集中が大きくなり、発熱量が増加して、高分子電解質膜が劣化するおそれがあった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、従来の燃料電池に比して、セパレータと電極との間の電気的な接触抵抗を低減し、高分子電解質膜の劣化を抑制することができる高分子電解質形燃料電池及びそれを備える燃料電池システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る高分子電解質形燃料電池は、電解質層と該電解質層を挟む一対の電極を有する電解質層−電極接合体と、板状で、前記電解質層−電極接合体の前記一対の電極のうち一方の電極と接触するように配設され、前記電極と接触する一方の主面に溝状の複数の第１直線部と１以上の第１折り返し部とを有し、屈曲状に形成され、第１反応ガスが通流する第１反応ガス通流領域が設けられている導電性の第１セパレータと、板状で、前記電解質層−電極接合体の前記一対の電極のうち他方の電極と接触するように配設され、前記電極と接触する一方の主面に溝状の複数の第２直線部と１以上の第２折り返し部とを有し、屈曲状に形成され、第２反応ガスが通流する第２反応ガス通流領域が設けられている導電性の第２セパレータと、を備え、前記第１セパレータには、１以上の前記第１折り返し部のうち、少なくとも１の第１折り返し部には、第１窪み部と該第１窪み部の底面から立設された複数の第１突起部が設けられ、前記第２セパレータには、１以上の前記第２折り返し部のうち、少なくとも１の第２折り返し部には、第２窪み部と該第２窪み部の底面から立設された複数の第２突起部が設けられ、前記第１セパレータの厚み方向から見て、前記第１セパレータに設けられている前記第１窪み部と、前記第２セパレータに設けられている前記第２窪み部と、が互いに重なる面積の合計である、重なり面積が、前記第１セパレータに設けられている全ての前記第１窪み部の面積と前記第２セパレータに設けられている全ての前記第２窪み部の面積との合計の面積である、総面積の５％以下である。

これにより、従来の燃料電池に比して、窪み部及び突起部が設けられた折り返し部におけるセパレータと電極との間の電気的な接触抵抗を低減することができる。

また、本発明に係る燃料電池システムは、前記高分子電解質形燃料電池と、前記第１反応ガスを前記第１反応ガス通流領域に供給するように構成されている第１反応ガス供給器と、前記第２反応ガスを前記第２反応ガス通流領域に供給するように構成されている第２反応ガス供給器と、前記冷却媒体を前記冷却媒体通流領域に供給するように構成されている冷却媒体供給器と、前記第１反応ガス通流領域に供給される前記第１反応ガスの露点及び前記第２反応ガス通流領域に供給される前記第２反応ガスの露点を前記冷却媒体通流領域に供給される前記冷却媒体の温度よりも低くなるように、前記第１反応ガス供給器、前記第２反応ガス供給器、及び前記冷却媒体供給器を制御する制御器と、を備える。

これにより、特に、燃料電池に低加湿の反応ガスを供給するような場合に、従来の燃料電池システムに比して、窪み部及び突起部が設けられた折り返し部におけるセパレータと電極との間の電気的な接触抵抗を低減することができる。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の燃料電池及びそれを備える燃料電池システムによれば、従来の燃料電池に比して、窪み部及び突起部が設けられた折り返し部におけるセパレータと電極との間の電気的な接触抵抗を低減することが可能となる。

図１は、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池を備える、燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示す燃料電池スタックにおける燃料電池の概略構成を模式的に示す断面図である。 図３は、図２に示す高分子電解質形燃料電池におけるアノードセパレータ及びカソードセパレータの内面の概略構成を示す模式図である。 図４は、図２に示す高分子電解質形燃料電池をアノードセパレータの厚み方向から見た透視図である。 図５は、本実施の形態１における変形例１の高分子電解質形燃料電池におけるアノードセパレータ及びカソードセパレータの内面の概略構成を示す模式図である。 図６は、本実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は、以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池は、電解質層と該電解質層を挟む一対の電極を有する電解質層−電極接合体と、板状で、電解質層−電極接合体の一対の電極のうち一方の電極と接触するように配設され、電極と接触する一方の主面に溝状の複数の第１直線部と１以上の第１折り返し部とを有し、屈曲状に形成され、第１反応ガスが通流する第１反応ガス通流領域が設けられている導電性の第１セパレータと、板状で、電解質層−電極接合体の一対の電極のうち他方の電極と接触するように配設され、電極と接触する一方の主面に溝状の複数の第２直線部と１以上の第２折り返し部とを有し、屈曲状に形成され、第２反応ガスが通流する第２反応ガス通流領域が設けられている導電性の第２セパレータと、を備え、第１セパレータには、１以上の第１折り返し部のうち、少なくとも１の第１折り返し部には、第１窪み部と該第１窪み部の底面から立設された複数の第１突起部が設けられ、第２セパレータには、１以上の第２折り返し部のうち、少なくとも１の第２折り返し部には、第２窪み部と該第２窪み部の底面から立設された複数の第２突起部が設けられ、第１セパレータの厚み方向から見て、第１セパレータに設けられている第１窪み部と、第２セパレータに設けられている第２窪み部と、が互いに重なる面積の合計である、重なり面積が、第１セパレータに設けられている全ての第１窪み部の面積と第２セパレータに設けられている全ての第２窪み部の面積との合計の面積である、総面積の５％以下である態様を例示するものである。

なお、重なり面積は、第１反応ガス通流領域又は第２反応ガス通流領域の設計変更を容易にする観点から、総面積の５％以下と設定している。また、重なり面積は、折り返し部におけるセパレータと電極との間の電気的な接触抵抗をより低減する観点から、総面積に占める割合が低いほど好ましく、例えば、その割合を、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下、と適宜設定することができる。

また、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池では、第１窪み部は、第１反応ガス通流領域の上流部分に設けられていてもよい。

また、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池では、第２窪み部は、第２反応ガス通流領域の上流部分に設けられていてもよい。

また、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池では、第１反応ガス通流領域と第２反応ガス通流領域は、並行流、かつ、第１セパレータの厚み方向から見て、第１反応ガス通流領域の上流から下流に辿った場合に電極と最初に重なる第１直線部を通流する第１反応ガスと、第２反応ガス通流領域の上流から下流に辿った場合に電極と最初に重なる第２直線部を通流する第２反応ガスと、が、互いに対向するように構成され、第１窪み部は、第１セパレータの厚み方向から見て、第１反応ガス通流領域の上流から下流に辿った場合に、一方の電極と最初に重なる第１折り返し部に設けられ、第２窪み部は、第２セパレータの厚み方向から見て、第２反応ガス通流領域の上流から下流に辿った場合に、他方の電極と最初に重なる第２折り返し部に設けられていてもよい。

また、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池では、第２窪み部の方が、第１窪み部よりも設けられている数が多くてもよい。

さらに、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池では、第１セパレータ及び第２セパレータの少なくとも一方のセパレータの電極と接触しない他方の主面には、冷却媒体が通流する冷却媒体通流領域が設けられていてもよい。

以下、本発明の実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池の一例について、図面を参照しながら説明する。
［燃料電池スタックの構成］
図１は、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池（以下、単に燃料電池という）を備える、燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１において、燃料電池スタックの上下方向を図における上下方向として表している。

図１に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池スタック６１は、セル積層体６２を有している。セル積層体６２は、複数の燃料電池１００が、その厚み方向に積層されることにより、形成されている。セル積層体６２の両端には、それぞれ、端板６３、６４が配置されている。また、端板６３とセル積層体６２の間、及び端板６４とセル積層体６２の間には、集電板及び絶縁板がそれぞれ配設されている（図示せず）。そして、セル積層体６２等は、図示されない締結具により、締結されている。

セル積層体６２における一方の側部（図面左側の側部：以下、第１の側部という）の上部には、該セル積層体６２の燃料電池１００の積層方向に貫通するように、燃料ガス供給マニホールド１３１が設けられており、その下部には、酸化剤ガス排出マニホールド１３４が設けられている。また、セル積層体６２の第１の側部の燃料ガス供給マニホールド１３１が配設されている上部の内側には、該セル積層体６２の燃料電池１００の積層方向に貫通するように、冷却媒体供給マニホールド１３５が設けられている。

さらに、セル積層体６２における他方の側部（図面右側の側部：以下、第２の側部）の上部には、該セル積層体６２の燃料電池１００の積層方向に貫通するように、酸化剤ガス供給マニホールド１３３が設けられており、その下部には、該セル積層体６２の燃料電池１００の積層方向に貫通するように、燃料ガス排出マニホールド１３２が設けられている。また、セル積層体６２の第２の側部の燃料ガス排出マニホールド１３２が配設されている下部の内側には、該セル積層体６２の燃料電池１００の積層方向に貫通するように、冷却媒体排出マニホールド１３６が設けられている。

そして、それぞれのマニホールドには、適宜な配管が設けられている。これにより、適宜な配管を介して、燃料電池スタック６１に燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却媒体が供給され、排出される（実施の形態２参照）。なお、本実施の形態１においては、燃料電池１００は、いわゆる内部マニホールド形の燃料電池スタックを採用したが、これに限定されず、外部マニホールド形の燃料電池スタックを採用してもよい。

［高分子電解質形燃料電池の構成］
次に、本実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池の構成について、図２を参照しながら説明する。

図２は、図１に示す燃料電池スタックにおける燃料電池の概略構成を模式的に示す断面図である。

図２に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池１００は、ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜−電極接合体）５と、ガスケット７と、アノードセパレータ（第１セパレータ）６Ａと、カソードセパレータ（第２セパレータ）６Ｂと、を備えている。

ＭＥＡ５は、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜１と、アノード電極４Ａと、カソード電極４Ｂと、を有している。高分子電解質膜１は、略４角形（ここでは、矩形）の形状を有しており、高分子電解質膜１の両面には、その周縁部より内方に位置するようにアノード電極４Ａとカソード電極４Ｂがそれぞれ設けられている。なお、高分子電解質膜１の周縁部には、燃料ガス供給マニホールド孔３１、冷却媒体供給マニホールド孔３５等の各マニホールド孔が厚み方向に貫通するように設けられている。

アノード電極４Ａは、高分子電解質膜１の一方の主面上に設けられ、白金系金属触媒（電極触媒）を担持したカーボン粉末（導電性炭素粒子）からなる触媒担持カーボンと触媒担持カーボンに付着した高分子電解質を含むアノード触媒層２Ａと、ガス通気性と導電性を兼ね備えたアノードガス拡散層３Ａと、を有している。アノード触媒層２Ａは、一方の主面が高分子電解質膜１と接触するように配置されている。アノード触媒層２Ａの他方の主面には、アノードガス拡散層３Ａが配置されている。

同様に、カソード電極４Ｂは、高分子電解質膜１の他方の主面上に設けられ、白金系金属触媒（電極触媒）を担持したカーボン粉末（導電性炭素粒子）からなる触媒担持カーボンと触媒担持カーボンに付着した高分子電解質を含むカソード触媒層２Ｂと、カソード触媒層２Ｂの上に設けられ、ガス通気性と導電性を兼ね備えたカソードガス拡散層３Ｂと、を有している。カソード触媒層２Ｂは、一方の主面が高分子電解質膜１と接触するように配置されていて、カソード触媒層２Ｂの他方の主面には、カソードガス拡散層３Ｂが配置されている。

なお、本実施の形態１においては、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、アノード触媒層２Ａは、その外端がアノードガス拡散層３Ａの外端よりも外方に位置するように（はみ出すように）形成されており、また、カソード触媒層２Ｂは、その外端がカソードガス拡散層３Ｂの外端よりも外方に位置するように形成されているが、これに限定されず、アノード触媒層２Ａは、その外端がアノードガス拡散層３Ａよりも内方に位置するように形成されてもよく、カソード触媒層２Ｂは、その外端がカソードガス拡散層３Ｂよりも内方に位置するように形成されてもよい。

また、ＭＥＡ５のアノード電極４Ａ及びカソード電極４Ｂ（正確には、アノードガス拡散層３Ａ及びカソードガス拡散層３Ｂ）の周囲には、高分子電解質膜１を挟んで一対のフッ素ゴム製でドーナツ状のガスケット７が配設されている。これにより、燃料ガスや酸化剤ガスが電池外にリークされることが防止され、また、燃料電池１００内でこれらのガスが互いに混合されることが防止される。なお、ガスケット７の周縁部には、厚み方向の貫通孔からなる燃料ガス供給マニホールド孔３１、冷却媒体供給マニホールド孔３５等の各マニホールド孔が設けられている。

また、ＭＥＡ５とガスケット７を挟むように、導電性のアノードセパレータ６Ａとカソードセパレータ６Ｂが配設されている。これにより、ＭＥＡ５が機械的に固定され、複数の燃料電池１００をその厚み方向に積層したときには、ＭＥＡ５が電気的に接続される。なお、アノードセパレータ６Ａ及びカソードセパレータ６Ｂは、熱伝導性及び導電性に優れた金属、黒鉛、または、黒鉛と樹脂を混合したものを使用することができ、例えば、カーボン粉末とバインダー（溶剤）との混合物を射出成形により作製したものやチタンやステンレス鋼製の板の表面に金メッキを施したものを使用することができる。

アノードセパレータ６Ａのアノード電極４Ａと接触する一方の主面（以下、内面）には、燃料ガス（第１反応ガス）が通流するための燃料ガス通流領域８が設けられており、また、他方の主面（以下、外面）には、冷却媒体が通流するための溝状の冷却媒体通流領域１０が設けられている。同様に、カソードセパレータ６Ｂのカソード電極４Ｂと接触する一方の主面（以下、内面）には、酸化剤ガス（第２反応ガス）が通流するための酸化剤ガス通流領域９が設けられており、また、他方の主面（以下、外面）には、冷却媒体が通流するための溝状の冷却媒体通流領域１０が設けられている。

なお、アノードセパレータ６Ａ及びカソードセパレータ６Ｂのそれぞれの主面の周縁部には、燃料ガス供給マニホールド孔３１、冷却媒体供給マニホールド孔３５等の各マニホールド孔が設けられている。また、冷却媒体通流領域１０の形状は任意であり、例えば、いわゆるストレート状に形成されていてもよく、サーペンタイン状に形成されていてもよく、また、渦巻状に形成されていてもよい。さらに、冷却媒体通流領域１０は、１つの燃料電池１００において、アノードセパレータ６Ａ及びカソードセパレータ６Ｂの少なくとも一方のセパレータの外面に設けられていればよい。

これにより、アノード電極４Ａ及びカソード電極４Ｂには、それぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスが供給され、これらのガスが反応して電気と熱が発生し、水が生成される。また、冷却水等の冷却媒体を冷却媒体通流領域１０に通流させることにより、発生した熱の回収が行われる。

なお、このように構成された燃料電池１００を単電池（セル）として使用してもよく、燃料電池１００を複数積層して燃料電池スタック６１として使用してもよい。

［セパレータの構成］
次に、アノードセパレータ６Ａ及びカソードセパレータ６Ｂの構成について、図２乃至図４を参照しながら、さらに詳細に説明する。

図３は、図２に示す高分子電解質形燃料電池におけるアノードセパレータ及びカソードセパレータの内面の概略構成を示す模式図である。また、図４は、図２に示す高分子電解質形燃料電池をアノードセパレータの厚み方向から見た透視図である。なお、図３において、セパレータにおける上下方向を図における上下方向として表し、反応ガスが通流する溝は１本の太線で示している。また、図４においては、反応ガス及び冷却媒体が通流する溝は省略し、第１窪み部及び第１突起部を実線で示し、第２窪み部及び第２突起部を破線で示し、第１窪み部と第２窪み部が重なる部分にハッチングで示している。

図３に示すように、アノードセパレータ６Ａは、板状で、かつ、略矩形に構成されている。アノードセパレータ６Ａの主面の周縁部には、複数の貫通孔が形成されていて、これらの貫通孔は、燃料ガス供給マニホールド孔３１等の各マニホールド孔を構成する。

具体的には、アノードセパレータ６Ａの一方の側部（以下、第１の側部という）の上部には、燃料ガス供給マニホールド孔３１が設けられていて、その下部には、酸化剤ガス排出マニホールド孔３４が設けられている。また、燃料ガス供給マニホールド孔３１の上部の内側には、冷却媒体供給マニホールド孔３５が設けられている。

一方、アノードセパレータ６Ａの他方の側部（以下、第２の側部という）の上部には、酸化剤ガス供給マニホールド孔３３が設けられていて、その下部には、燃料ガス排出マニホールド孔３２が設けられている。また、燃料ガス排出マニホールド孔３２の下部の内側には、冷却媒体排出マニホールド孔３６が設けられている。

同様に、カソードセパレータ６Ｂは、板状で、かつ、略矩形に構成されている。カソードセパレータ６Ｂの主面の周縁部には、複数の貫通孔が形成されていて、これらの貫通孔は、燃料ガス供給マニホールド孔３１等の各マニホールド孔を構成する。なお、各マニホールド孔の位置関係は、カソードセパレータ６Ｂと同様に配置されているので、その説明は省略する。

また、アノードセパレータ６Ａの内面には、燃料ガス供給マニホールド孔３１と燃料ガス排出マニホールド孔３２とを接続するように、屈曲状に形成された燃料ガス通流領域８が設けられている。燃料ガス通流領域８は、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、全体として、サーペンタイン状に形成されている。また、燃料ガス通流領域８は、溝状の複数の第１直線部１８と１以上（ここでは、４つ）の第１折り返し部２８を有している。

第１直線部１８は、流路溝で形成されていて、燃料ガスが通流（分流）するように構成されている。第１折り返し部２８は、第１直線部１８を通流する燃料ガスを反転するように（折り返すように）構成されている。また、１以上の第１折り返し部２８の少なくとも１（本実施の形態１においては、２つ）の第１折り返し部２８には、第１窪み部４８Ａ及び第１窪み部４８Ｂ（以下、第１窪み部４８と称することもある）が設けられている。

具体的には、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、燃料ガス通流領域８を上流側から下流側に辿った場合に、最初にアノード電極４Ａと重なる第１折り返し部２８と、燃料ガス通流領域８を下流側から上流側に辿った場合に、最初にアノード電極４Ａと重なる第１折り返し部２８と、のそれぞれに、第１窪み部４８が設けられている。

すなわち、第１窪み部４８Ａは、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、燃料ガス通流領域８を上流側から下流側に辿った場合に、１つめの第１折り返し部２８に設けられていて、第１窪み部４８Ｂは、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、燃料ガス通流領域８を上流側から下流側に辿った場合に、４つめの第１折り返し部２８に設けられている。

なお、第１窪み部４８が設けられる位置は、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、第１窪み部４８と、後述する第２窪み部４９と、が重なる面積の合計である、重なり面積が、アノードセパレータ６Ａに設けられている全ての第１窪み部４８の面積とカソードセパレータ６Ｂに設けられている全ての第２窪み部４９の面積との合計の面積である、総面積の５％以下であれば、任意の位置に設けることができ、その設ける数も任意に設定することができる。

例えば、第１窪み部４８は、燃料ガス通流領域８の上流部分にのみ設けられていてもよい。ここで、燃料ガス通流領域８の上流部分は、一端を燃料ガス通流領域８の上流端とし、他端を式：Ｌ１≦｛（１／２）×Ｌ２｝を満たす部分とし、これらの間の部分をいう。なお、上記式中、Ｌ１は、燃料ガス通流領域８の上流部分の流路長を示し、Ｌ２は、燃料ガス通流領域８の全流路長を示す。また、上流部分の他端は、式：Ｌ１≦｛（１／３）×Ｌ２｝を満たす部分であることがより好ましい。

第１窪み部４８は、第１直線部１８を形成する流路溝と連通するように形成されている。第１窪み部４８には、複数の第１突起部５８が設けられている。第１突起部５８は、第１窪み部４８の底面からアノードセパレータ６Ａの厚み方向に延びるように設けられていて、円柱状（正確には、真円柱状）に形成されている。

なお、複数の第１直線部１８を構成する流路溝と流路溝との間の部分が、アノード電極４Ａと当接する第１リブ部１１を形成する（区画する）。換言すると、複数の第１直線部１８を構成する流路溝と流路溝との間の部分が、アノード電極４Ａと当接する第１リブ部１１と定義される。

また、第１突起部５８は、本実施の形態１においては、略円柱形により形成されているが、これに限定されず、三角柱形又は四角柱形に形成されていてもよい。また、ここでは、第１突起部５８は、アノードセパレータ６Ａの厚み方向に垂直な断面を、真円形としたが、これに限定されず、楕円形であってもよい。

同様に、カソードセパレータ６Ｂの一方の主面には、酸化剤ガス供給マニホールド孔３３と酸化剤ガス排出マニホールド孔３４とを接続するように、屈曲状に形成された酸化剤ガス通流領域９が設けられている。酸化剤ガス通流領域９は、カソードセパレータ６Ｂの厚み方向から見て、全体として、サーペンタイン状に形成されている。また、酸化剤ガス通流領域９は、溝状の複数の第２直線部１９と１以上（ここでは、２つ）の第２折り返し部２９を有している。

第２直線部１９は、流路溝で形成されていて、酸化剤ガスが通流（分流）するように構成されている。第２折り返し部２９は、第２直線部１９を通流する酸化剤ガスを反転するように（折り返すように）構成されている。また、１以上の第２折り返し部２９の少なくとも１（本実施の形態１においては、１つ）の第２折り返し部２９には、第２窪み部４９が設けられている。

具体的には、カソードセパレータ６Ｂの厚み方向から見て、酸化剤ガス通流領域９を上流側から下流側に辿った場合に、最初にカソード電極４Ｂと重なる第２折り返し部２９（すなわち、１つめの第２折り返し部２９）に、第２窪み部４９が設けられている。なお、第２窪み部４９が設けられる位置は、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、第１窪み部４８と、第２窪み部４９と、が重なる面積の合計である、重なり面積が、アノードセパレータ６Ａに設けられている全ての第１窪み部４８の面積とカソードセパレータ６Ｂに設けられている全ての第２窪み部４９の面積との合計の面積である、総面積の５％以下であれば、任意の位置に設けることができ、その設ける数も任意に設定することができる。

例えば、第２窪み部４９は、酸化剤ガス通流領域９の上流部分にのみ設けられていてもよい。ここで、酸化剤ガス通流領域９の上流部分は、一端を酸化剤ガス通流領域９の上流端とし、他端を式：Ｌ３≦｛（１／２）×Ｌ４｝を満たす部分とし、これらの間の部分をいう。なお、上記式中、Ｌ３は、酸化剤ガス通流領域９の上流部分の流路長を示し、Ｌ４は、酸化剤ガス通流領域９の全流路長を示す。また、上流部分の他端は、式：Ｌ３≦｛（１／３）×Ｌ４｝を満たす部分であることがより好ましい。

第２窪み部４９は、第２直線部１９を形成する流路溝と連通するように形成されている。第２窪み部４９には、複数の第２突起部５９が設けられている。第２突起部５９は、第２窪み部４９の底面からカソードセパレータ６Ｂの厚み方向に延びるように設けられていて、円柱状（正確には、真円柱状）に形成されている。

なお、複数の第２直線部１９を構成する流路溝と流路溝との間の部分が、カソード電極４Ｂと当接する第２リブ部１２を形成する（区画する）。換言すると、複数の第２直線部１９を構成する流路溝と流路溝との間の部分が、カソード電極４Ｂと当接する第２リブ部１２と定義される。

また、第２突起部５９は、本実施の形態１においては、略円柱形により形成されているが、これに限定されず、三角柱形又は四角柱形に形成されていてもよい。また、ここでは、第２突起部５９は、カソードセパレータ６Ｂの厚み方向に垂直な断面を、真円形としたが、これに限定されず、楕円形であってもよい。

さらに、燃料ガス通流領域８と酸化剤ガス通流領域９は、いわゆる並行流となるように構成されている。ここで、並行流とは、燃料ガス通流領域８と酸化剤ガス通流領域９は、一部に燃料ガスと酸化剤ガスが互いに対向するように流れる部分を有するが、燃料電池１００の厚み方向から見て、巨視的に（全体として）燃料ガスと酸化剤ガスの上流から下流への全体的な流れの方向が互いに一致するように構成されていることをいう。

なお、本実施の形態１においては、燃料ガス通流領域８及び酸化剤ガス通流領域９は、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、燃料ガス通流領域８の上流から下流に辿った場合に、アノード電極４Ａと最初に重なる第１直線部１８を通流する燃料ガスと、酸化剤ガス通流領域９の上流から下流に辿った場合に、カソード電極４Ｂと最初に重なる第２直線部１９を通流する酸化剤ガスと、が、互いに対向するように構成されている。

そして、図３及び図４に示すように、第１窪み部４８と第２窪み部４９は、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、互いに重なる部分Ｓ１を有するように配設されている。より詳しくは、第１窪み部４８と第２窪み部４９は、部分Ｓ１の面積（重なり面積）が、アノードセパレータ６Ａに設けられている全ての第１窪み部４８（第１窪み部４８Ａと第１窪み部４８Ｂ）の面積と、カソードセパレータ６Ｂに設けられている全ての第２窪み部４９の面積と、の合計の面積である、総面積Ｓの５％以下となるように、配設されている。

このように構成された本実施の形態１に係る燃料電池１００では、アノードセパレータ６Ａに設けられた第１窪み部４８と、カソードセパレータ６Ｂに設けられた第２窪み部４９と、が重なる部分Ｓ１が総面積Ｓの５％以下となるように構成されている。このため、従来の燃料電池に比して、カソードセパレータ６Ｂとカソード電極４Ｂ及びアノードセパレータ６Ａとアノード電極４Ａがまったく接していない面積の減少を抑制することができ、これにより、電気的な接触抵抗の低減と発電集中の緩和を図ることができる。

また、本実施の形態１に係る燃料電池１００では、第１窪み部４８が上流部分に設けられている。このため、特に、燃料電池１００を低加湿の条件（燃料ガス通流領域８を通流する燃料ガス及び酸化剤ガス通流領域９を通流する酸化剤ガスの露点が、冷却媒体流路１０を通流する冷却媒体（ここでは、水）の温度よりも低い条件）で運転するような場合に、反応ガスの反応によって生成された水により、複数の流路のうち、ある流路で閉塞が生じた場合であっても、第１窪み部４８で燃料ガスを混合、分配することで、閉塞が生じた流路の下流側にも反応ガスを供給することができる。このため、燃料ガスの供給不足で発電ができない状態を回避することができる。

同様に、本実施の形態１に係る燃料電池１００では、第２窪み部４９が上流部分に設けられているため、燃料電池１００を低加湿の条件で運転する場合に、反応ガスの反応によって生成された水により、複数の流路のうち、ある流路で閉塞が生じた場合であっても、第２窪み部４９で酸化剤ガスを混合、分配することで、閉塞が生じた流路の下流側にも反応ガスを供給することができる。このため、酸化剤ガスの供給不足で発電ができない状態を回避することができる。

また、本実施の形態１に係る燃料電池１００では、燃料ガス通流領域８は、第１窪み部４８よりも下流側の流路（第１窪み部４８よりも下流側の第１直線部１８）の方が、第１窪み部４８よりも上流側の流路（第１窪み部４８よりも上流側の第１直線部１８）よりも、流路（第１直線部１８）の本数が少なくなるように形成されている。このため、上記のように、複数の流路のうち、ある流路で閉塞が生じた場合に、第１窪み部４８での燃料ガスの混合、分配をより促進することができる。このため、燃料ガスの供給不足による電池性能の低下をより抑制することができる。

さらに、本実施の形態１においては、燃料ガス通流領域８と酸化剤ガス通流領域９が並行流となるように構成されているので、上記作用効果が顕著となる。

なお、本実施の形態１においては、第１セパレータをアノードセパレータ６Ａとし、第２セパレータをカソードセパレータ６Ｂとし、また、第１反応ガス通流領域を燃料ガス通流領域８とし、第２反応ガス流路を酸化剤ガス通流領域９としたが、これに限定されない。第１セパレータをカソードセパレータ６Ｂとし、第２セパレータをアノードセパレータ６Ａとし、また、第１反応ガス通流領域を酸化剤ガス通流領域９とし、第２反応ガス通流領域を燃料ガス通流領域８としてもよい。

また、本実施の形態１においては、第１窪み部４８の設ける個数と第２窪み部４９の設ける個数が異なるように構成したが、これに限定されず、第１窪み部４８と第２窪み部４９を同じ数だけ設けるように構成してもよい。

さらに、本実施の形態１においては、酸化剤ガス通流領域９を、第２窪み部４９よりも上流側の流路（第２窪み部４９よりも上流側の第２直線部１９）の本数と、第２窪み部４９よりも下流側の流路（第２窪み部４９よりも下流側の第２直線部１９）の本数と、が同じになるように構成したが、これに限定されない。例えば、酸化剤ガス通流領域９は、第２窪み部４９よりも下流側の流路（第２窪み部４９よりも下流側の第２直線部１９）の方が、第２窪み部４９よりも上流側の流路（第２窪み部４９よりも上流側の第２直線部１９）よりも、流路（第２直線部１９）の本数が少なくなるように形成してもよい。

［変形例１］
次に本実施の形態１における変形例について、説明する。

本実施の形態１における変形例１の高分子電解質形燃料電池は、第１セパレータの厚み方向から見て、第１セパレータに設けられている全ての第１窪み部と、第２セパレータに設けられている全ての第２窪み部と、が互いに重ならないように配置されている態様を例示するものである。

［高分子電解質形燃料電池の構成］
図５は、本実施の形態１における変形例１の高分子電解質形燃料電池におけるアノードセパレータ及びカソードセパレータの内面の概略構成を示す模式図である。

図５に示すように、本変形例１の燃料電池１００は、実施の形態１に係る燃料電池１００と基本的構成は同じであるが、酸化剤ガス通流領域９の構成が異なる。具体的には、酸化剤ガス通流領域９は、溝状の複数の第２直線部１９と４つの第２折り返し部２９を有している点が異なる。また、２つの第２折り返し部２９には、第２窪み部４９Ａ及び第２窪み部４９Ｂが設けられている点が異なる。

第２窪み部４９Ａは、カソードセパレータ６Ｂの厚み方向から見て、酸化剤ガス通流領域９を上流側から下流側に辿った場合に、最初にカソード電極４Ｂと重なる第２折り返し部２９に設けられている。第２窪み部４９Ｂは、酸化剤ガス通流領域９を下流側から上流側に辿った場合に、最初にカソード電極４Ｂと重なる第２折り返し部２９に設けられている。

すなわち、第２窪み部４９Ａは、カソードセパレータ６Ｂの厚み方向から見て、酸化剤ガス通流領域９を上流側から下流側に辿った場合に、１つめの第２折り返し部２９に設けられていて、第２窪み部４９Ｂは、酸化剤ガス通流領域９を上流側から下流側に辿った場合に、４つめの第２折り返し部２９に設けられている。

そして、図５に示すように、アノードセパレータ６Ａに設けられている全ての第１窪み部４８Ａと第１窪み部４８Ｂ（及び第１突起部５８）と、カソードセパレータ６Ｂに設けられている全ての第２窪み部４９Ａと第２窪み部４９Ｂ（及び第２突起部５９）と、は、アノードセパレータ６Ａの厚み方向から見て、互いに重ならないように配置されている。

このように構成された本変形例１の燃料電池１００では、従来の燃料電池に比して、カソードセパレータ６Ｂとカソード電極４Ｂ及びアノードセパレータ６Ａとアノード電極４Ａがまったく接していない面積の減少をより抑制することができ、これにより、電気的な接触抵抗の低減と発電集中の緩和をより図ることができる。

また、本変形例１の燃料電池１００では、酸化剤ガス通流領域９は、第２窪み部４９よりも下流側の流路（第２窪み部４９よりも下流側の第２直線部１９）の方が、第２窪み部４９よりも上流側の流路（第２窪み部４９よりも上流側の第２直線部１９）よりも、流路（第２直線部１９）の本数が少なくなるように形成されている。このため、上記のように、複数の流路のうち、ある流路で閉塞が生じた場合に、第２窪み部４９での酸化剤ガスの混合、分配をより促進することができる。このため、酸化剤ガスの供給不足による電池性能の低下をより抑制することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２に係る燃料電池システムは、実施の形態１に係る高分子電解質形燃料電池と、第１反応ガスを第１反応ガス通流領域に供給するように構成されている第１反応ガス供給器と、第２反応ガスを第２反応ガス通流領域に供給するように構成されている第２反応ガス供給器と、冷却媒体を冷却媒体通流領域に供給するように構成されている冷却媒体供給器と、第１反応ガス通流領域に供給される第１反応ガスの露点及び第２反応ガス通流領域に供給される第２反応ガスの露点を冷却媒体通流領域に供給される冷却媒体の温度よりも低くなるように、第１反応ガス供給器、第２反応ガス供給器、及び冷却媒体供給器を制御する制御器と、を備える態様を例示するものである。

以下、本実施の形態２に係る燃料電池システムの一例について、図面を参照しながら説明する。

［燃料電池システムの構成］
図６は、本実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。

図６に示すように、本実施の形態２に係る燃料電池システム２００は、実施の形態１に係る燃料電池１００を有する燃料電池スタック６１と、燃料ガス供給器２０１と、酸化剤ガス供給器２０２と、冷却媒体供給器２０３と、制御器２１０と、を備え、制御器２１０が、燃料ガス通流領域８を通流する燃料ガス及び酸化剤ガス通流領域９を通流する酸化剤ガスの露点が、冷却媒体通流領域１０を通流する冷却媒体の温度よりも低くなるように、燃料ガス供給器２０１、酸化剤ガス供給器２０２、及び冷却媒体供給器２０３を制御するように構成されている。

燃料ガス供給器２０１は、燃料電池スタック６１（燃料電池１００）に燃料ガス（水素ガス）をその流量及び加湿量を調整ししながら供給することができれば、どのような構成であってもよい。燃料ガス供給器２０１としては、例えば、水素ボンベ又は水素吸蔵合金等の水素ガスを供給するように構成された機器と、タンク等に貯えられた水を水蒸気にして加湿する加湿器又は全熱交換器と、で構成されていてもよく、メタン等の原料と水とを改質反応させて、水素ガスを生成する水素生成器で構成されていてもよい。なお、燃料ガス供給器２０１を水素生成器で構成する場合には、燃料ガス供給器２０１を水素生成器単体で構成してもよく、水素生成器と加湿器又は全熱交換器で構成してもよい。

全熱交換器としては、燃料ガス通流領域８に供給される燃料ガスを加湿することができれば、どのような態様であってもよく、例えば、一次流体が通流するセパレータ、水蒸気透過膜、及び二次流体が通流するセパレータを有するセルが複数積層された静止型全熱交換器を用いてもよい。この場合、水蒸気透過膜の面積を小さくしたり、セルの積層数を少なくしたりして、燃料ガス通流領域８に供給される燃料ガスの加湿量を小さくするようにしてもよい。これにより、燃料ガス通流領域８を通流する燃料ガスの露点を、冷却媒体通流領域１０を通流する冷却媒体の温度よりも低くすることができる。

燃料ガス供給器２０１には、燃料ガス供給流路７１を介して、燃料電池スタック６１（燃料ガス供給マニホールド１３１の入口）が接続されている。これにより、燃料ガス供給器２０１から、燃料ガス供給流路７１及び燃料ガス供給マニホールド１３１を介して、燃料ガス通流領域８に燃料ガスが供給される。

酸化剤ガス供給器２０２は、燃料電池スタック６１（燃料電池１００）に酸化剤ガス（空気）をその流量及び加湿量を調整しながら供給することができれば、どのような態様であってもよい。酸化剤ガス供給器２０２としては、例えば、ファンやブロワ等のファン類と加湿器で構成されていてもよく、ファン類と全熱交換器で構成されていてもよい。

全熱交換器としては、酸化剤ガス通流領域９に供給される酸化剤ガスを加湿することができれば、どのような態様であってもよく、例えば、一次流体が通流するセパレータ、水蒸気透過膜、及び二次流体が通流するセパレータを有するセルが複数積層された静止型全熱交換器を用いてもよい。この場合、水蒸気透過膜の面積を小さくしたり、セルの積層数を少なくしたりして、酸化剤ガス通流領域９に供給される酸化剤ガスの加湿量を小さくするようにしてもよい。これにより、酸化剤ガス通流領域９を通流する酸化剤ガスの露点を、冷却媒体通流領域１０を通流する冷却媒体の温度よりも低くすることができる。

酸化剤ガス供給器２０２には、酸化剤ガス供給流路７２を介して、燃料電池スタック６１（酸化剤ガス供給マニホールド１３３の入口）が接続されている。これにより、酸化剤ガス供給器２０２から、酸化剤ガス供給流路７２及び燃料ガス排出マニホールド１３２を介して、酸化剤ガス通流領域９に酸化剤ガスが供給される。

冷却媒体供給器２０３は、冷却媒体を冷却媒体通流領域１０にその流量と温度を調整して供給することができれば、どのような態様であってもよい。冷却媒体供給器２０３は、例えば、水の流量を調整する流量調整器と、温度調整器と、を有していてもよい。流量調整器としては、ポンプ単体で構成されていてもよく、また、ポンプと流量調整弁との組合せで構成されていてもよい。また、温度調整器としては、例えば、電気ヒータで構成されていてもよい。

冷却媒体供給器２０３には、冷却媒体供給流路７３を介して、燃料電池スタック６１（冷却媒体供給マニホールド１３５）が接続されている。これにより、冷却媒体供給器２０３から、冷却媒体供給流路７３及び冷却媒体供給マニホールド１３５を介して、冷却媒体通流領域１０に冷却媒体が供給される。

制御器２１０は、燃料電池システム２００を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御器２１０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備えている。そして、制御器２１０は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理し、かつ、これらの制御を含む燃料電池システム２００に関する各種の制御を行う。

なお、制御器２１０は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システム２００の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、制御器２１０は、マイクロコントロールで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。

なお、制御器２１０は、冷却媒体供給器２０３の流量調整器の操作量を制御して（小さくして）、冷却媒体通流領域１０を通流する冷却媒体の流速を小さくすることで、燃料ガス通流領域８を通流する燃料ガス及び酸化剤ガス通流領域９を通流する酸化剤ガスの露点を、冷却媒体通流領域１０を通流する冷却媒体の温度よりも低くなるようにしてもよい。また、制御器２１０は、温度調整器の操作量を制御して（大きくして）、冷却媒体通流領域１０を通流する冷却媒体の温度を高くすることで、燃料ガス通流領域８を通流する燃料ガス及び酸化剤ガス通流領域９を通流する酸化剤ガスの露点を、冷却媒体通流領域１０を通流する冷却媒体の温度よりも低くなるようにしてもよい。

このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池システム２００は、実施の形態１に係る燃料電池１００を備えているため、実施の形態１に係る燃料電池１００と同様の作用効果を奏する。特に、本実施の形態２に係る燃料電池システム２００では、燃料電池１００を低加湿の条件で運転するように構成されているため、その作用効果が顕著となる。

なお、本実施の形態２においては、実施の形態１に係る燃料電池１００を備える形態を採用したが、実施の形態１における変形例１燃料電池１００を備える形態を採用してもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

本発明の高分子電解質形燃料電池及びそれを備える燃料電池システムは、従来の燃料電池に比して、窪み部及び突起部が設けられた折り返し部におけるセパレータと電極との間の電気的な接触抵抗を低減することができるため、燃料電池の技術分野で有用である。

１ 高分子電解質膜（電解質層）
２Ａ アノード触媒層
２Ｂ カソード触媒層
３Ａ アノードガス拡散層
３Ｂ カソードガス拡散層
４Ａ アノード電極（電極）
４Ｂ カソード電極（電極）
５ ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：電解質層−電極接合体）
６Ａ アノードセパレータ（第１セパレータ）
６Ｂ カソードセパレータ（第２セパレータ）
７ ガスケット
８ 燃料ガス通流領域
９ 酸化剤ガス通流領域
１０ 冷却媒体通流領域
１１ 第１リブ部
１２ 第２リブ部
１８ 第１直線部
１９ 第２直線部
２８ 第１折り返し部
２９ 第２折り返し部
３１ 燃料ガス供給マニホールド孔
３２ 燃料ガス排出マニホールド孔
３３ 酸化剤ガス供給マニホールド孔
３４ 酸化剤ガス排出マニホールド孔
３５ 冷却媒体供給マニホールド孔
３６ 冷却媒体排出マニホールド孔
４８ 第１窪み部
４９ 第２窪み部
５８ 第１突起部
５９ 第２突起部
６１ 燃料電池スタック
６２ セル積層体
６３ 端板
６４ 端板
７１ 燃料ガス供給流路
７２ 酸化剤ガス供給流路
７３ 冷却媒体供給流路
１００ 燃料電池
１３１ 燃料ガス供給マニホールド
１３２ 燃料ガス排出マニホールド
１３３ 酸化剤ガス供給マニホールド
１３４ 酸化剤ガス排出マニホールド
１３５ 冷却媒体供給マニホールド
１３６ 冷却媒体排出マニホールド
２００ 燃料電池システム
２０１ 燃料ガス供給器
２０２ 酸化剤ガス供給器
２０３ 冷却媒体供給器
２１０ 制御器

Claims (8)

1. 電解質層と該電解質層を挟む一対の電極を有する電解質層−電極接合体と、
   板状で、前記電解質層−電極接合体の前記一対の電極のうち一方の電極と接触するように配設され、前記電極と接触する一方の主面に溝状の複数の第１直線部と１以上の第１折り返し部とを有し、屈曲状に形成され、第１反応ガスが通流する第１反応ガス通流領域が設けられている導電性の第１セパレータと、
   板状で、前記電解質層−電極接合体の前記一対の電極のうち他方の電極と接触するように配設され、前記電極と接触する一方の主面に溝状の複数の第２直線部と１以上の第２折り返し部とを有し、屈曲状に形成され、第２反応ガスが通流する第２反応ガス通流領域が設けられている導電性の第２セパレータと、を備え、
   前記第１セパレータには、１以上の前記第１折り返し部のうち、少なくとも１の第１折り返し部には、第１窪み部と該第１窪み部の底面から立設された複数の第１突起部が設けられ、
   前記第２セパレータには、１以上の前記第２折り返し部のうち、少なくとも１の第２折り返し部には、第２窪み部と該第２窪み部の底面から立設された複数の第２突起部が設けられ、
   前記第１セパレータの厚み方向から見て、前記第１セパレータに設けられている前記第１窪み部と、前記第２セパレータに設けられている前記第２窪み部と、が互いに重なる面積の合計である重なり面積が、前記第１セパレータに設けられている全ての前記第１窪み部の面積と前記第２セパレータに設けられている全ての前記第２窪み部の面積との合計の面積である総面積の５％以下である、高分子電解質形燃料電池。
2. 前記第１セパレータの厚み方向から見て、前記第１セパレータに設けられている全ての前記第１窪み部と、前記第２セパレータに設けられている全ての前記第２窪み部と、が互いに重ならないように配置されている、請求項１に記載の高分子電解質形燃料電池。
3. 前記第１窪み部は、前記第１反応ガス通流領域の上流部分に設けられている、請求項１又は２に記載の高分子電解質形燃料電池。
4. 前記第２窪み部は、前記第２反応ガス通流領域の上流部分に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高分子電解質形燃料電池。
5. 前記第１反応ガス通流領域と前記第２反応ガス通流領域は、並行流となるように、かつ、前記第１セパレータの厚み方向から見て、前記第１反応ガス通流領域の上流から下流に辿った場合に前記電極と最初に重なる前記第１直線部を通流する前記第１反応ガスと、前記第２反応ガス通流領域の上流から下流に辿った場合に前記電極と最初に重なる前記第２直線部を通流する前記第２反応ガスと、が、互いに対向するように構成され、
   前記第１窪み部は、前記第１セパレータの厚み方向から見て、前記第１反応ガス通流領域の上流から下流に辿った場合に、前記一方の電極と最初に重なる前記第１折り返し部に設けられ、
   前記第２窪み部は、前記第２セパレータの厚み方向から見て、前記第２反応ガス通流領域の上流から下流に辿った場合に、前記他方の電極と最初に重なる前記第２折り返し部に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分子電解質形燃料電池。
6. 前記第２窪み部の方が、前記第１窪み部よりも設けられている数が多い、請求項１〜５のいずれか１項に記載の高分子電解質形燃料電池。
7. 前記第１セパレータ及び前記第２セパレータの少なくとも一方のセパレータの前記電極と接触しない他方の主面には、冷却媒体が通流する冷却媒体通流領域が設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の高分子電解質形燃料電池。
8. 請求項７に記載の高分子電解質形燃料電池と、
   前記第１反応ガスを前記第１反応ガス通流領域に供給するように構成されている第１反応ガス供給器と、
   前記第２反応ガスを前記第２反応ガス通流領域に供給するように構成されている第２反応ガス供給器と、
   前記冷却媒体を前記冷却媒体通流領域に供給するように構成されている冷却媒体供給器と、
   前記第１反応ガス通流領域に供給される前記第１反応ガスの露点及び前記第２反応ガス通流領域に供給される前記第２反応ガスの露点を前記冷却媒体通流領域に供給される前記冷却媒体の温度よりも低くなるように、前記第１反応ガス供給器、前記第２反応ガス供給器、及び前記冷却媒体供給器を制御する制御器と、を備える、燃料電池システム。
   

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