JP5541363B2 - 燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は燃料電池に関する。

燃料電池は、電解質膜の一方の面にアノード極を、他方の面にカソード極を配してなる膜―電極接合体を有し、この膜電極接合体をガス流路層とセパレータで挟持した単セルを複数積層して燃料電池スタックを形成する。アノード極では、水素を含有する燃料ガスが供給され、下式（１）に示す電気化学反応により燃料ガスからプロトンを生成する。生成されたプロトンは電解質膜を通ってカソード極へ移動する。他方のカソード極では、酸素を含有する酸化剤ガスが供給され、アノード極から移動してきたプロトンと反応して下式（２）に示す電気化学反応により水を生成する。これら一対の電極構造体の電解質膜側の表面で生じる電気化学反応を利用して電極から電気エネルギを取り出す。
アノード反応：Ｈ_２ → ２Ｈ^＋＋ ２ｅ⁻ …（１）
カソード反応：２Ｈ^＋ ＋ ２ｅ⁻＋（１／２）Ｏ_２ → Ｈ_２Ｏ …（２）

電極へ供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスはセパレータのガス拡散層側表面に形成された燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路を通過するが、この燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路は凹凸形状からなる溝で構成されている。凹凸形状の溝は、セパレータの表裏に一体に形成されており、一方の面は燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路として用いられ、他方の面は冷却水流路として用いられる。具体的には、アノード（負極）側セパレータでは、ガス拡散層側の凹凸部を燃料ガスが通過し、ガス拡散層とは反対側の凹凸部を冷却水が通過する。また、カソード（正極）側セパレータでは、ガス拡散層側の凹凸部を酸化剤ガスが通過し、ガス拡散層とは反対側の凹凸部を冷却水が通過する。

特許文献１には、燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路（以下、まとめてガス流路と称す）はセパレータの外周に形成されたマニホールドとガス導出入部を介して接続され、ガス導出入部には円形状のエンボス加工が施される旨が開示されている。このエンボス加工は燃料ガス及び酸化剤ガス（以下まとめて反応ガスと称す）の整流を目的としており、マニホールドとガス流路との間の配流性を良好に保つ事が可能である。

ところで、燃料電池の性能にはセパレータにおける抵抗値と反応ガス流動性が大きく起因する。そのためセパレータとガス拡散層との接触抵抗を低減すること、及びセパレータにおける反応ガスの圧力損失を低減することが求められる。特許文献１に記載のエンボス加工を施したセパレータをガス拡散層、膜電極接合体と積層した場合、セパレータはエンボス部にて隣接するガス拡散層と接触し、セパレータのエンボス部以外の領域を反応ガスが流動する。従って、ガス拡散層とセパレータとの接触抵抗を良好にするためにはエンボス部とガス拡散層との接触面積を大きくすることが望ましいが、一方で、良好なガス流動、ガス圧力の損失を抑制するためにはガス流路を確保するためにエンボス部の面積を小さくすることが望ましい。即ち、ガス導出入部における接触抵抗とガス圧力とは表裏の関係にあり、これらの両立が可能なガス導出入部、エンボス部の設計が求められる。

特開２００７−７３１９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の円形状のエンボス部では、エンボス部とガス拡散層との接触面積を増加させた場合、接触抵抗が低減される一方で反応ガスの流動方向において反応ガスとエンボス部との衝突面積が増大する。即ち、反応ガスの圧力損失が増大、流動性が低下し、発電性能の低下を招く虞がある。そのため、燃料電池セパレータのガス導出入部において、接触抵抗の低減と反応ガスの圧力損失の抑制とを両立可能とするガス導出入部、エンボス部の設計が求められる。また、プレスセパレータにおいては、セパレータの表裏を反応ガス及び冷却水が流動するため、両面において接触面積及び流体圧力損失の低減が可能なセパレータ構造が望まれる。

本発明は、プレスセパレータにおいて接触抵抗の低減と流体の圧力損失の抑制との両立を実現し、燃料電池の発電性能を向上させることが可能な燃料電池を提供することを目的とする。

本発明は、燃料電池であって、膜電極接合体を挟持する一対のガス拡散層と、前記一対のガス拡散層を挟持するセパレータとを配し、前記セパレータのガス拡散層側の面には凹凸形状のガス流路を備え、前記ガス流路はガス導入部及びガス導出部を介してガスマニホールドと接続され、前記ガス導入部と前記ガスマニホールドを連通する第１連通部と、前記ガス導入部と前記ガス流路を連通する第２連通部との連通幅、及び、前記ガス導出部と前記ガスマニホールドを連通する第１連通部と、前記ガス導出部と前記ガス流路を連通する第２連通部との連通幅の少なくともいずれかが異なり、前記ガス導入部、及び、前記ガス導出部の少なくともいずれかは、セパレータのガス拡散層側に突出する、平面形状が楕円形状のエンボス部を備え、前記エンボス部は、前記楕円形状の長軸方向を、前記第１連通部の一端と前記第２連通部の一端同士を結ぶ直線軸から、前記第１連通部の他端と前記第２連通部の他端同士を結ぶ直線軸側に傾斜させて配置することを特徴とする。

上記構成の燃料電池によれば、エンボス部の長軸方向においてエンボス部とガス拡散層との接触面積を増加できるため、長軸方向に流動する反応ガスのガス圧力を低下させることなく接触抵抗の低減が可能である。また、長軸方向にガス拡散層とエンボス部との接触面積を増加させることによって短軸方向の反応ガス流路幅は狭まるが、反応ガス流路幅が狭まることに伴いガス拡散層のたわみ込み量を軽減できるため、両者が相殺されて全体として短軸方向に流動する反応ガスのガス圧力が低下することを抑制できる。これによりエンボス部の長軸方向と短軸方向の両方向においてガス圧力の損失抑制が可能である。即ち、ガス導出入部におけるガス圧力の損失抑制と、接触抵抗の低減との両立が可能である。

また、第１連通部と第２連通部の連通幅が異なる場合、ガス導入部、及び、ガス導出部の少なくともいずれかにおける反応ガスの流動性は各部位によって異なり、第１連通部から第２連通部へ反応ガスが流動しやすい領域と、流動しにくい領域とが生じる。この様な場合においては、特にガス導入部のエンボス部に関し、長軸方向を第１連通部と第２連通部の一端同士を結ぶ直線軸から、他端同士を結ぶ直線軸側に傾斜させるよう配列することで、エンボス部による反応ガスの圧力損失量を調整することが出来、ガス導入部からガス流路へ流入するガスの流量及び圧力をより均等に分配させることが可能である。即ち、第１連通部と第２連通部の位置、角度に関わらず、ガス導入部から各々のガス流路へガス流量、ガス圧力の拡散性、分配性を高めることが可能である。

上記構成の燃料電池において、第１連通部の一端と第２連通部の一端同士を結ぶ直線軸の一方と、ガス導入部、及びガス導出部の少なくともいずれかの前後におけるガス流路の流路側面部がほぼ同一直線状に配置されることが好ましい。

上記構成の燃料電池によれば、ガス導入部、及び、ガス導出部の少なくともいずれかにおける反応ガスの流動方向とエンボス部の長軸方向とが成す角度幅を小さくすることが出来るため、エンボス部による反応ガスの圧力損失量を効果的に低減することができる。

さらに、上記構成の燃料電池において、セパレータのガス流路面と反対側に形成された冷却水流路と、ガス導入部及びガス導出部の裏面にそれぞれ形成された冷却水導入部及び冷却水導出部とを備え、冷却水流路は冷却水導入部及び冷却水導出部を介してそれぞれ冷却水マニホールドと接続され、冷却水導入部、及び、冷却水導出部の少なくともいずれかは、冷却水流路面側に突出する円形状のエンボス部を備えることが好適である。また、冷却水マニホールドから冷却水導入部へ流入する冷却水、及び、冷却水導出部から冷却水マニホールドへ流出する冷却水の少なくともいずれかの冷却水流動方向と、冷却水流路における冷却水流動方向とが非平行であることが好ましい。

上記構成の燃料電池によれば、セパレータの表裏において反応ガスと冷却水の双方の圧力損失を抑制可能である。セパレータは冷却水流路側では隣接セルのセパレータと接するため、ガス流路側と異なり接触抵抗は低く、冷却水流路における撓みこみも生じない。一方で、冷却水は反応ガスに比べて拡散性が低いためエンボス部の面積増加に伴う流路断面積の低減、圧力損失は大きい。そのため、ガス流路側のエンボス部は楕円形状であるのに対して、冷却水流路側のエンボス部は円形形状とすることで、冷却水の圧力損失を抑制し、拡散性を向上させることが可能である。これにより、ガス流路側と冷却水流路側の双方にて接触抵抗を低減すること、および流体の圧力損失を抑制することを両立出来て、燃料電池の出力向上が可能である。

本発明によれば、燃料電池セパレータのガス導入部、及び、ガス導出部の少なくともいずれかにおいて、接触抵抗の低減とガス圧力損失の抑制を両立することが可能な燃料電池セパレータ及びそれを用いた燃料電池を提供できる。

本発明の実施の形態における燃料電池スタックを示すである。 本発明の実施の形態における燃料電池セルを示す図である。 本発明の実施の形態におけるセパレータを示す図である。 本発明の実施の形態においてセパレータのガス導出入部を構成するエンボス部を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図１から図４に基づいて説明する。図１に示すように、燃料電池スタック１は、燃料電池セル２（以下、セル２と称す）を基本単位として複数積層することでスタックを形成する。積層されたセル２は、電気的に直列に接続されている。各セル２による発電で得られた電流が、積層されたセル２の両端部に設けられた集電板３に集電され、電気負荷や２次電池等の電力機器に供給される。尚、本実施形態では、セル２を複数積層したスタック構造としているが、セル１個を備えるものとしてもよい。

図２は、セル２の断面図を示す。図１のＡ−Ａ‘線における断面図であり、セル２が二つ積層され、両端に集電板３が配置された様子を示す。セル２は電解質膜３０をアノード触媒層３１及びカソード触媒層３２で挟持した膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode- Assembly）を中央に備える。電解質膜３０としては、例えばプロトン伝導性を有する固体高分子電解質が用いられ、アノード触媒層３１およびカソード触媒層３２は、例えば白金を担持したカーボンが用いられる。アノード触媒層３１は、水素のプロトン化を促進するための触媒層として機能し、カソード触媒層３２は、プロトンと酸素との反応を促進するための触媒層として機能する。

膜電極接合体の両端にはアノード拡散層３３及びカソード拡散層３４が配置される。アノード拡散層３３およびカソード拡散層３４は、それぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスを拡散させて、アノード触媒層３１およびカソード触媒層３２に供給する機能を有する。アノード拡散層３３およびカソード拡散層３４は、導電性およびガス透過性を備えた材料から構成され、例えばカーボンペーパー、カーボンクロス等の炭素繊維が用いられる。尚、アノード拡散層３３およびカソード拡散層３４は、撥水性を有していてもよく、撥水層には、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系ポリマーとカーボンブラックにより形成される。炭素繊維の集合体に撥水層が接合されてアノード拡散層３３及びカソード拡散層３４が形成される。

アノード拡散層３３およびカソード拡散層３４の両端は、アノードセパレータ３６及びカソードセパレータ３７で挟持される。アノードセパレータ３６はプレス加工により表裏に凹凸形状を備える金属等の導電性材料からなり、アノード拡散層３３と接する面に溝３８を、カソードセパレータ３６と接する面に溝４０を形成する。またカソード拡散層３４とカソードセパレータ３６との間には多孔体流路３９を備える。外部から供給されたアノードガス及びカソードガスは溝３８及び多孔体流路３９を通過してアノード拡散層３３及びカソード拡散層３４へ流動し、膜電極接合体へ供給される。冷却水は、カソードセパレータ３７と隣接するセルのアノードセパレータ３６との間に形成される溝４０を流動する。尚、本実施の形態においては、カソードセパレータ３７とカソード拡散層３４との間に多孔体流路３９を備えた構成とし、酸化剤ガスは多孔体流路３９を流動するとしたが、多孔体流路３９を備えない構成としてもよい。例えば表裏に凹凸形状を有し、該凹凸形状を備えるカソードセパレータ３７とし、カソードセパレータ３７とカソード拡散層３４との間に生じる溝を酸化剤ガスが流動する構成とすることが可能である。

図３（ａ）にアノードセパレータ３６をアノード側（アノードガス拡散層と接する面）から見た図を示す。アノードセパレータ３６はプレス成形により凹凸加工を施され、表裏で反転した凹凸形状を有する。アノードセパレータ３６の中央部に凹凸形状の溝が形成され、アノードガス拡散層側の面（紙面手前側）はガス流路１７を、冷却水流路側の面（紙面裏側）は冷却水流路１６が形成される。外周部には燃料ガス供給マニホールド５、酸化剤ガス供給マニホールド１３、冷却水供給マニホールド９を備える。ガス流路１７を挟んでこれらの供給マニホールドと対向する位置に、燃料ガス排出マニホールド７、酸化剤ガス排出マニホールド１５、冷却水排出マニホールド１１を備える。尚、ガス流路１７の裏面には冷却水流路１６が形成される。これらの供給、排出マニホールドは、セル２の積層方向に貫通するようにして設けられており、単セル２が複数積層されて燃料ガス、酸化剤ガス、冷却水の流路が各々形成される。この時、燃料ガス供給マニホールド５と冷却水供給マニホールド９はアノードセパレータ３６の一辺端部に隣接して配置される。同様に、ガス流路１７及び冷却水流路１６を挟んで対向側の一辺端部には、燃料ガス排出マニホールド７と冷却水排出マニホールド１１が隣接して配置される。

ガス流路１７は燃料ガス供給マニホールド５から燃料ガス排出マニホールド７に向けて蛇腹状に折れ曲がった構造を備える。燃料ガス供給マニホールド５とガス流路１７との間、及びガス流路１７と燃料ガス排出マニホールド７との間にはガス連通孔１８とガス導入出部１９が配される。より具体的に、導入側ガス連通穴を１８ａ、ガス導出側連通穴を１８ｂ、ガス導入部を１９ａ、ガス導出部を１９ｂと称す。燃料ガス供給マニホールド５から供給された燃料ガスは、導入側ガス連通孔１８ａを通過した後ガス導入部１９ａからガス流路１７へ導入され、蛇腹状に方向を変えてガス流路１７を流動する。そして、ガス流路１７からガス導出部１９ｂ、導出側ガス連通孔１８ｂを通過して燃料ガス排出マニホールド７から排出される。燃料ガスの流動状態を図３（ａ）において白抜き矢印で示す。ガス導入部１９ａ及びガス導出部１９ｂはそれぞれ導入側ガス連通孔１８ａ、導出側ガス連通孔１８ｂに比べて流路幅が大きく、ガス導入部１９ａではガス流路１７へ向けてガスが拡散し、ガス導出部１９ｂではガス流路１７から導出側連通孔１８ｂへ向けてガスが集約する。

図３（ｂ）にアノードセパレータ３６を冷却水流路側（隣接セルと接する面）から見た図を示し、黒矢印は冷却水が流動する様子を示す。冷却水は冷却水供給マニホールド９から供給され、冷却水流路１６を直線状に流動して冷却水排出マニホールド１１から排出される。尚、ガス流路１７の折り返し部２６においては、冷却水流路１６側の凸部にガス流動方向と垂直方向の溝を形成して四方に冷却水を流通させることで、四方に冷却水を流動させことが出来る。

先に述べたように、燃料ガス供給マニホールド５と冷却水供給マニホールド９がアノードセパレータ３６の一辺端部に隣接して配置されるため、冷却水流路１６と燃料ガス供給マニホールド５とが対向する領域（ガス導入部１９ａの裏面）では冷却水は冷却水流路１６に対して斜めに流動する。同様に、冷却水流路１６と燃料ガス排出マニホールド５とが対向する領域（ガス導出部１９ｂの裏面）においても、冷却水は冷却水流路１６に対して斜めに流動する。以下、ガス導入部１９ａの裏面を冷却水導入部２０ａ、ガス導出部１９ｂの裏面を冷却水導出部２０ｂ、各々まとめて冷却水導出入部２０と称す。即ち、冷却水導入部２０ａにおいては、冷却水流路１６に対して斜めに冷却水が流入し、冷却水流路１６の流動方向へ向けて方向転換して流動する。冷却水流路１６を流動した冷却水は、冷却水導出部２０ｂへ直線状に流入し、冷却水導出部２０ｂにおいて斜めに方向転換した後、冷却水排出マニホールド１１へ向けて流出する。尚、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給マニホールド１３から供給され、多孔体流路３９（図３においては図示省略）内を流動して酸化剤ガス排出マニホールド１５から排出される。

図３（ｃ）に図３（ａ）における破線部の拡大図を示す。燃料ガス供給マニホールド５から供給された燃料ガスが、導入側ガス連通孔１８ａ、ガス導入部１９ａを通過し、ガス流路１７へ導入される様子を白抜き矢印で示す。尚、導入側連通孔１８ａとガス導入部１９ａとの境界部を第１連通部４２と称し、ガス導入部１９ａとガス流路部１７との境界部を第２連通部４４と称す。ガス導入部１９ａは長エンボス部２１及び丸エンボス部２３を備える。長エンボス部２１はアノードセパレータ３６の平面視において楕円形状からなり、楕円形状の長軸方向が第１連通部４２の一端Ｐと第２連通部４４の一端Ｒ同士を結ぶ直線ＰＲで規定される軸から、第１連通部４２の他端Ｑと第２連通部４４の他端Ｓ同士を結ぶ直線ＱＳで規定される軸側に傾斜するよう、複数個、等間隔に整列して配置される。言い換えれば、長エンボス部２１の平面視における楕円形状の長軸方向は、直線ＰＲで規定される軸に平行ではなく、直線ＰＲで規定される軸から一定の傾斜角θを有すると言える。直線ＰＲで規定される軸と、直線ＱＳで規定される軸とのなす角度をΘとすると、０＜θ≦Θである。あるいは、楕円形状の長軸方向は、ガス導入部１８ａにおける燃料ガスのガス流動方向及びガス流路１７における燃料ガスのガス流動方向に対して一定の角度を有すると言い換えることもできる。直線ＰＲで規定される軸は、ガス導入部１８ａにおける燃料ガスのガス流動方向及びガス流路１７における燃料ガスのガス流動方向に対して平行である。一方、丸エンボス部２３は整列配置された複数の長エンボス部間に等間隔に配置される。長エンボス部２１はアノード拡散層３３側（紙面手前側）に突出し、丸エンボス部２３は隣接セルのカソードセパレータと接する側（紙面奥側）に突出する。図４にガス導入部１９ａの斜視図を示す。上面がアノード拡散層３３側である。

尚、図３（ｃ）では、導入側ガス連通孔１８ａ及びガス導入部１９ａの拡大図を示したが、導出側ガス連通孔１８ｂ及びガス導出部１９ｂにおいてもこれと同様である。すなわち、ガス導出部１９ｂは長エンボス部及び丸エンボス部を備え、長エンボス部はアノードセパレータ３６の平面視において楕円形状からなり、楕円形状の長軸方向が、ガス導出部１９ｂにおける燃料ガスのガス流動方向及び導出側ガス連通孔１８ｂにおける燃料ガスのガス流動方向に対して一定の角度を有する。長エンボス部はアノード拡散層３３側（紙面手前側）に突出し、丸エンボス部は隣接セルのカソードセパレータと接する側（紙面奥側）に突出する。

以上、本実施の形態による燃料電池装置によれば、ガス導出入部１９におけるガスの圧力損失を抑制しながら、アノードセパレータ３６とアノードガス拡散層３３との接触抵抗を低減させることが可能である。具体的には、まず長エンボス部２１の長軸方向は長エンボス部２１とアノード拡散層３３との接触面積を増加させることにより、ガス流動方向での圧力損失を抑制しながら接触抵抗を低減させることが可能である。また長エンボス部２１の短軸方向においては、セパレータとガス拡散層との接触面積が増加するとガス流路１７の断面積は低下するものの、ガス流路１７への拡散層の撓み込み量を軽減することが出来るため、全体としてガスの圧力損失を抑制することが可能である。また、長軸方向が、第１連通部４２と第２連通部４４の一端同士を結ぶ直線軸から、他端同士を結ぶ直線軸側に傾斜するよう長エンボス部２１を配置することで、導入側ガス連通孔１８ａからガス流路１７への流路長、角度に応じてガスの圧力損失量を調整でき、ガス導入部１９ａからガス流路１７へ反応ガスが流動する際のガス圧力とガス流量を均一化することが可能である。具体的には、内において反応ガスが流動しやすい箇所では長エンボス部２１によるガスの圧力損失量を大きくし、反応ガスが流動し難い箇所では長エンボス部２１によるガスの圧力損失量を小さくすることにより、ガス流路１７へ流入するガス圧力を均一化することが出来る。尚、ガス導出入部１９内において反応ガスが流動しやすい箇所の一例としてはガス連通孔１８とガス導出入部１９とガス流路１７とが直線状に配される箇所が挙げられる。

また、アノードセパレータ３６のガス導出入部１９においてガス流路側に突出する長エンボス部２１を、冷却水流路側に突出する丸エンボス部２３を備える構成とすることにより、アノードセパレータ３６の表裏において反応ガスと冷却水の双方の圧力損失を抑制可能である。アノードセパレータ３６の冷却水流路面は隣接セルのカソードセパレータ３７と接するため、冷却水流路１６におけるカソードセパレータ３７の撓みこみは生じにくい。そのため冷却水流路面においてエンボス部の面積を増加させた場合に、冷却水流路１６の断面積低下に伴う圧力損失のみが生じ、これを撓み込み量の低減で相殺することは出来ない。また冷却水は反応ガスに比べて拡散性が低いこともあり、エンボス部の面積増加に伴う圧力損失量はガス流路１７に比べて大きい。従って、冷却水流路面においては長エンボス部ではなく丸エンボス部を用いて圧力損失を抑制することが効果的である。

特に本実施例の様に、ガス導出入部１９におけるガス流動方向とガス流路１７におけるガス流動方向とが異なる場合、また裏面に形成された冷却水導出入部２０おける冷却水流動方向と冷却水流路１６における冷却水流動方向とが異なる場合には、流動方向の変位点にて反応ガス及び冷却水の圧力損失量が増大しやすい。そのため、本実施の構成を備える燃料電池の場合、上述のように反応ガス及び冷却水の流動方向が変化する場合においても、反応ガス及び冷却水の圧力損失量を低減することが可能である。従って、本実施の形態の構成の燃料電池によれば、アノードセパレータ３６とアノード拡散層３３および隣接するセルのカソードセパレータ３７との接触抵抗を低減すると共に、反応ガス及び冷却水の圧力損失量を低減、拡散性を向上させることができ、これにより発電効率を向上させることが可能である。

尚、本実施の形態では、ガス導入部１９ａ及びガス導出部１９ｂにおいてともに長エンボス部２１及び丸エンボス部２３を形成しているが、ガス導入部１９ａにおいてのみ長エンボス部２１と丸エンボス部２３の組み合わせとしてもよく、あるいは、ガス導出部１９ｂにおいてのみ長エンボス部２１と丸エンボス部２３の組み合わせとしてもよい。一つの実施形態としては、ガス導入部１９ａにおいて長エンボス部２１と丸エンボス部の組み合わせとし、ガス導出部１９ｂにおいて長エンボス部のみ、あるいは丸エンボス部のみとする。要するに、必ずしもガス導入部１９ａとガス導出部１９ｂはその形状が対称である必要はなく、非対称であってもよい。ガス導入部１９ａとガス導出部１９ｂの少なくともいずれかに長エンボス部２１が拡散層の方向に突出形成されており、かつ、その長エンボス部の平面視における楕円形状の長軸方向が燃料ガス流入時におけるガス流動方向に対して一定の角度を有して斜めに形成されていればよい。長エンボス部と丸エンボス部の可能な組み合わせを以下に例示的に列挙する。
（１）ガス導入部１９ａ：長エンボス部＋丸エンボス部
ガス導出部１９ｂ：長エンボス部＋丸エンボス部
（２）ガス導入部１９ａ：長エンボス部＋丸エンボス部
ガス導出部１９ｂ：長エンボス部
（３）ガス導入部１９ａ：長エンボス部＋丸エンボス部
ガス導出部１９ｂ：丸エンボス部
（４）ガス導入部１９ａ：長エンボス部＋丸エンボス部
ガス導出部１９ｂ：エンボス部なし
（５）ガス導入部１９ａ：長エンボス部
ガス導出部１９ｂ：長エンボス部＋丸エンボス部
（６）ガス導入部１９ａ：長エンボス部
ガス導出部１９ｂ：長エンボス部
（７）ガス導入部１９ａ：長エンボス部
ガス導出部１９ｂ：丸エンボス部
（８）ガス導入部１９ａ：丸エンボス部
ガス導出部１９ｂ：長エンボス部
（９）ガス導入部１９ａ：丸エンボス部
ガス導出部１９ｂ：長エンボス部＋丸エンボス部

１ 燃料電池スタック、２ 燃料電池セル、３ 集電板、５ 燃料ガス供給マニホールド、７ 燃料ガス排出マニホールド、９ 冷却水供給マニホールド、１１ 冷却水排出マニホールド、１３ 酸化剤ガス供給マニホールド、１５ 酸化剤ガス排出マニホールド、１６ 冷却水流路、１７ ガス流路、１８ ガス連通孔、１９ ガス導出入部、１９ａ ガス導入部、１９ｂ ガス導出部、２０ 冷却水導出入部、２０ａ 冷却水導入部、２０ｂ 冷却水導出部、２１ 長エンボス部、２３ 丸エンボス部、２６ 折り返し部、３０ 電解質膜、３１ アノード触媒層、３２ カソード触媒層、３３ アノード拡散層、３４ カソード拡散層、３６ アノードセパレータ、３７ カソードセパレータ、３８ 溝、３９ 多孔体流路、４０ 溝、４２ 第１連通部、４４ 第２連通部。

Claims (3)

1. 燃料電池であって、
   膜電極接合体を挟持する一対のガス拡散層と、
   前記一対のガス拡散層を挟持するセパレータとを配し、
   前記セパレータのガス拡散層側の面には凹凸形状のガス流路を備え、
   前記ガス流路はガス導入部及びガス導出部を介してガスマニホールドと接続され、
   前記ガス導入部と前記ガスマニホールドを連通する、前記ガス導入部と前記ガスマニホールドとの境界部である第１連通部と、前記ガス導入部と前記ガス流路を連通する、前記ガス導入部と前記ガス流路の境界部である第２連通部との連通幅、及び、前記ガス導出部と前記ガスマニホールドを連通する、前記ガス導出部と前記ガスマニホールドとの境界部である第１連通部と、前記ガス導出部と前記ガス流路を連通する、前記ガス導出部と前記ガス流路の境界部である第２連通部との連通幅の少なくともいずれかが異なり、
   前記ガス導入部、及び、前記ガス導出部の少なくともいずれかは、セパレータのガス拡散層側に突出する、平面形状が楕円形状のエンボス部を備え、
   前記エンボス部は、前記楕円形状の長軸方向を、前記第１連通部の一端と前記第２連通部の一端同士を結ぶ直線軸から、前記第１連通部の他端と前記第２連通部の他端同士を結ぶ直線軸側に傾斜させて配置され、
   前記セパレータのガス流路面と反対側に形成された冷却水流路と、
   前記ガス導入部、及び、前記ガス導出部の裏面にそれぞれ形成された冷却水導入部、及び冷却水導出部と、を備え、
   前記冷却水流路は前記冷却水導入部、及び前記冷却水導出部を介して冷却水マニホールドと接続され、
   前記冷却水導入部、及び、前記冷却水導出部の少なくともいずれかは、冷却水流路面側に突出する円形状のエンボス部を備え、
   前記楕円形状のエンボス部は、その長軸方向に沿って複数形成され、
   前記円形状のエンボス部は、前記楕円形状のエンボス部の長軸方向の端部位置に形成される
   ことを特徴とする燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池において、
   前記第１連通部の一端と前記第２連通部の一端同士を結ぶ直線軸の一方が、前記ガス導入部、及び、前記ガス導出部の少なくともいずれかの前後におけるガス流路のガス流動方向と平行であることを特徴とする燃料電池。
3. 請求項１に記載の燃料電池において、
   前記冷却水マニホールドから前記冷却水導入部へ流入する冷却水、及び、前記冷却水導出部から前記冷却水マニホールドへ流出する冷却水の少なくともいずれかの流動方向と、前記冷却水流路における冷却水の流動方向とが非平行であることを特徴とする燃料電池。

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