JP5710527B2 - Fuel cell stack and fuel cell system - Google Patents

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Description

実施形態は、燃料電池スタックおよび燃料電池システムに関する。   Embodiments relate to a fuel cell stack and a fuel cell system.

一般に、家庭用の燃料電池システムは、燃料電池セルを数十枚積層した燃料電池スタックを有している。燃料電池スタックは、水素含有ガス等の燃料ガスと、空気等の酸化剤ガスと、冷却水とを分離して流すために、セパレータと呼ばれる板を有している。セパレータには金属もしくはカーボンが用いられ、稠密なものもあれば多孔質のものもある。セパレータには冷却水を流す流路が設けてあり、燃料電池の発電に伴う廃熱を回収する。冷却水は熱容量が大きく、冷却水の温度は電解質膜の温度に大きく影響する。   In general, a home fuel cell system has a fuel cell stack in which several tens of fuel cells are stacked. The fuel cell stack has a plate called a separator in order to separate and flow fuel gas such as hydrogen-containing gas, oxidant gas such as air, and cooling water. The separator is made of metal or carbon, and some of them are dense and some are porous. The separator is provided with a flow path for flowing cooling water, and recovers waste heat associated with power generation of the fuel cell. The cooling water has a large heat capacity, and the temperature of the cooling water greatly affects the temperature of the electrolyte membrane.

電極に挟まれている電解質としては、固体高分子電解質膜が主流である。この電解質膜として、現在最も多く利用されているのが、パーフルオロスルホン酸型イオン交換膜である。   As an electrolyte sandwiched between electrodes, a solid polymer electrolyte membrane is the mainstream. As the electrolyte membrane, a perfluorosulfonic acid type ion exchange membrane is most frequently used at present.

燃料電池は電解質膜が十分に水分を保持している状態で発電することが望ましく、電解質膜が乾燥すると、発電による電池電圧の低下が大きくなり、燃料電池システムの効率を低下させることが知られている。さらに、電解質膜が乾燥すると、電解質膜の化学的劣化を加速し、電解質膜の破断が生じる。電解質膜は孔があいてしまうと、酸素と水素が交じり合ってしまい、燃料電池の電圧が著しく低下し、燃料電池システムの運転継続が困難になる。そのため、加湿器を燃料電池システムに備え、加湿器により燃料ガスおよび酸化剤ガス（以下、「反応ガス」と称す。）を加湿してから燃料電池に供給することが、一般的である。   It is desirable for a fuel cell to generate power while the electrolyte membrane retains sufficient moisture. When the electrolyte membrane is dried, the decrease in battery voltage due to power generation increases, and the efficiency of the fuel cell system decreases. ing. Furthermore, when the electrolyte membrane is dried, chemical degradation of the electrolyte membrane is accelerated, and the electrolyte membrane is broken. If the electrolyte membrane is perforated, oxygen and hydrogen are mixed together, the voltage of the fuel cell is remarkably lowered, and it becomes difficult to continue the operation of the fuel cell system. For this reason, it is common to provide a humidifier in the fuel cell system and humidify the fuel gas and oxidant gas (hereinafter referred to as “reactive gas”) with the humidifier before supplying the fuel cell.

特開２００６−４９１９７号公報JP 2006-49197 A

しかしながら、加湿器は高価であり、また、加湿器の運転制御するための電力も必要となる。燃料電池システム全体のコストおよび効率の点から考えると、加湿器を燃料電池システムから除去することが望ましい。   However, the humidifier is expensive and also requires electric power for controlling the operation of the humidifier. In view of the overall cost and efficiency of the fuel cell system, it is desirable to remove the humidifier from the fuel cell system.

一方、加湿器を燃料電池システムに備えないと、供給される反応ガスが低加湿になりやすく、反応ガス入口での電解質が乾燥しやすくなる。燃料極では水は生成されず、燃料極側から酸化剤極にプロトンＨ＋が電解質膜を通って移動する際に、燃料極から水を一緒に引きずって持っていってしまうため、燃料極の水分は酸化剤極に比べて少ない。そのため、特に、燃料極入口の電解質膜の乾燥が顕著になる。   On the other hand, if the humidifier is not provided in the fuel cell system, the supplied reactive gas is likely to be low humidified, and the electrolyte at the reactive gas inlet is easily dried. Water is not generated at the fuel electrode, and when the proton H + moves from the fuel electrode side to the oxidant electrode through the electrolyte membrane, water is dragged from the fuel electrode together. Is less than the oxidizer electrode. Therefore, especially the drying of the electrolyte membrane at the fuel electrode inlet becomes remarkable.

発明が解決しようとする課題は、コストを抑えつつ電解質膜の乾燥を抑制することができる燃料電池スタックおよびそれを含む燃料電池システムを提供することにある。   The problem to be solved by the invention is to provide a fuel cell stack capable of suppressing the drying of the electrolyte membrane while suppressing the cost, and a fuel cell system including the fuel cell stack.

実施形態によれば、燃料電池スタックは、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の一方の面に配置された燃料極と、前記固体高分子電解質膜の前記燃料極とは反対側の面に配置された酸化剤極と、前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料極流路が形成された燃料極セパレータと、前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤極流路が形成された酸化剤極セパレータと、前記燃料極セパレータもしくは前記酸化剤極セパレータの少なくとも一方の背面に水が通過する水流路とを備えたセルを積層した燃料電池スタックにおいて、前記水流路の入口は、鉛直方向において前記水流路の出口よりも低い位置に配置され、前記燃料極流路の入口、前記酸化剤極流路の入口および前記酸化剤極流路の出口は、セパレータ面上の領域のうち、前記水流路の上流側半分に相当する領域内に配置され、前記燃料極流路の入口は、前記酸化剤極流路の入口よりも前記酸化剤極流路の出口に近い位置に配置されており、前記酸化剤極セパレータ内の一部の酸化剤極流路を流れる酸化剤ガスを受け、当該酸化剤ガスをターンさせて前記酸化剤極セパレータ内の残りの酸化剤極流路に戻す酸化剤極ターン部マニホールドを更に具備する。 According to the embodiment, the fuel cell stack includes a solid polymer electrolyte membrane, a fuel electrode disposed on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, and a side opposite to the fuel electrode of the solid polymer electrolyte membrane. An oxidant electrode disposed on the surface, a fuel electrode separator formed with a fuel electrode channel for supplying fuel gas to the fuel electrode, and an oxidant electrode channel for supplying oxidant gas to the oxidant electrode. In the fuel cell stack in which the formed oxidant electrode separator and a cell including a water channel through which water passes on at least one back surface of the fuel electrode separator or the oxidant electrode separator are stacked, the inlet of the water channel is The fuel electrode channel inlet, the oxidant electrode channel inlet, and the oxidant electrode channel outlet are located in a region on the separator surface. Of which, Are arranged in the region corresponding to the upstream half of the channel, the inlet of the fuel electrode flow path is disposed at a position closer to the outlet of the oxidant electrode flow path than the inlet of the oxidant electrode flow path An oxidant that receives an oxidant gas that flows through a part of the oxidant electrode flow path in the oxidant electrode separator and turns the oxidant gas back to the remaining oxidant electrode flow path in the oxidant electrode separator. A pole turn part manifold is further provided .

第１および第２の実施形態に共通する燃料電池システムの概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of the fuel cell system common to 1st and 2nd embodiment. 図１中に示される燃料電池スタックの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the fuel cell stack shown in FIG. 図２中に示される燃料電池セルの概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of the fuel battery cell shown in FIG. 第１の実施形態に係る燃料電池スタックに各種マニホールドを設けた状態における各種流体の流路パターンを示す概念図。The conceptual diagram which shows the flow path pattern of the various fluids in the state which provided the various manifolds to the fuel cell stack which concerns on 1st Embodiment. 各種流体の流路パターンと共に温度分布を示す概念図。The conceptual diagram which shows temperature distribution with the flow path pattern of various fluids. 冷却水の流れを逆にした場合の温度分布を示す概念図。The conceptual diagram which shows the temperature distribution at the time of reversing the flow of cooling water. 第２の実施形態に係る燃料電池スタックの概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of the fuel cell stack which concerns on 2nd Embodiment. 同実施形態に係る燃料電池スタックに各種マニホールドを設けた状態における各種流体の流路パターンを示す概念図。The conceptual diagram which shows the flow path pattern of various fluids in the state which provided the various manifolds to the fuel cell stack which concerns on the embodiment.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１〜図６を参照して、第１の実施形態について説明する。 (First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS.

図１は、第１の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。なお、図１の構成は、後述する第２の実施形態にも適用される。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to the first embodiment. The configuration of FIG. 1 is also applied to a second embodiment described later.

本実施形態に係る燃料電池システムは、例えば、家庭用の燃料電池システムであり、燃料電池セルを数十枚積層した燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１の燃料極へ燃料ガス（水素含有ガス）を供給する燃料ガス供給装置２と、燃料電池スタック１の酸化剤極へ酸化剤ガス（酸素含有ガス、空気）を供給する酸化剤供給装置３と、燃料電池スタック１の水流路へ冷却水を循環させる水循環装置４を備える。燃料ガスおよび酸化剤ガスは、無加湿で常温のまま燃料電池スタック１に供給される。   The fuel cell system according to the present embodiment is, for example, a household fuel cell system. A fuel cell stack 1 in which dozens of fuel cells are stacked, and a fuel gas (hydrogen-containing gas) to the fuel electrode of the fuel cell stack 1 ), A oxidant supply device 3 for supplying an oxidant gas (oxygen-containing gas, air) to the oxidant electrode of the fuel cell stack 1, and a cooling water to the water flow path of the fuel cell stack 1 The water circulation device 4 that circulates water is provided. The fuel gas and the oxidant gas are supplied to the fuel cell stack 1 without humidification at room temperature.

図２は、図１中に示される燃料電池スタック１の概略構成を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the fuel cell stack 1 shown in FIG.

燃料電池スタック１は、固体高分子電解質膜１１と、この電解質膜１１の一方の面に配置された燃料極１２と、電解質膜１１の燃料極１２とは反対側の面に配置された酸化剤極１３と、燃料極１２に燃料ガスを供給する燃料極流路１６が形成された燃料極セパレータ１４と、酸化剤極１３に酸化剤ガスを供給する酸化剤極流路１７が形成された酸化剤極セパレータ１５と、燃料極セパレータ１４もしくは酸化剤極セパレータ１５の少なくとも一方の背面に水が通過する水流路１８とを備えた燃料電池セル１９を、１層もしくは２層以上に積層して成るものである。   The fuel cell stack 1 includes a solid polymer electrolyte membrane 11, a fuel electrode 12 disposed on one surface of the electrolyte membrane 11, and an oxidant disposed on the surface of the electrolyte membrane 11 opposite to the fuel electrode 12. An electrode 13, a fuel electrode separator 14 in which a fuel electrode channel 16 for supplying fuel gas to the fuel electrode 12 is formed, and an oxidizer electrode channel 17 in which an oxidant electrode channel 17 for supplying oxidant gas to the oxidant electrode 13 is formed. A fuel cell unit 19 having an agent electrode separator 15 and a water flow path 18 through which water passes on at least one back surface of the fuel electrode separator 14 or the oxidant electrode separator 15 is laminated in one layer or two or more layers. Is.

図２の例では、複数の燃料電池セル１９が積層され、水流路１８は、隣接するセルの間、具体的には燃料極セパレータ１４もしくは酸化剤極セパレータ１５の背面に設けられ、水流路１８を流れる冷却水が燃料極セパレータ１４および酸化剤極セパレータ１５の双方を加湿するように構成されている。燃料極セパレータ１４および酸化剤極セパレータ１５は多孔質であり、加湿に必要な液水をポーラス内部に含み、電解質膜１１を加湿することができる。また、水流路１８は、後述するように蛇行形状（サーペンタイン状）を成している。この水流路１８には、燃料ガスや酸化剤ガスよりも低い圧力の水が水循環装置４により供給されるようになっている。   In the example of FIG. 2, a plurality of fuel cells 19 are stacked, and the water flow path 18 is provided between adjacent cells, specifically on the back surface of the fuel electrode separator 14 or the oxidant electrode separator 15. The cooling water flowing through the fuel cell humidifies both the fuel electrode separator 14 and the oxidant electrode separator 15. The fuel electrode separator 14 and the oxidant electrode separator 15 are porous, can contain liquid water necessary for humidification, and can humidify the electrolyte membrane 11. The water flow path 18 has a meandering shape (serpentine shape) as will be described later. Water having a pressure lower than that of the fuel gas or the oxidant gas is supplied to the water flow path 18 by the water circulation device 4.

図３は、図２中に示される燃料電池セル１９の概略構成を示す斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the fuel battery cell 19 shown in FIG.

図３に示されるように、燃料電池セル１９の周囲には、燃料極流路１６の入口である燃料極流路入口２１、酸化剤極流路１７の入口である酸化剤極流路入口２２、燃料極流路１６の出口である燃料極流路出口２３、酸化剤極流路１７の出口である酸化剤極流路出口２４、水流路１８の入口である水流路入口２５、および、水流路１８の出口である水流路出口２６が備えられる。   As shown in FIG. 3, around the fuel cell 19, there are a fuel electrode channel inlet 21 that is an inlet of the fuel electrode channel 16 and an oxidant electrode channel inlet 22 that is an inlet of the oxidant electrode channel 17. A fuel electrode channel outlet 23 which is an outlet of the fuel electrode channel 16, an oxidant electrode channel outlet 24 which is an outlet of the oxidant electrode channel 17, a water channel inlet 25 which is an inlet of the water channel 18, and a water flow A water channel outlet 26 which is an outlet of the channel 18 is provided.

図４は、本実施形態に係る燃料電池スタック１に各種マニホールドを設けた状態における各種流体の流路パターンを示す概念図である。また、図５は、各種流体の流路パターンと共に温度分布を示す概念図である。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing flow patterns of various fluids in a state where various manifolds are provided in the fuel cell stack 1 according to the present embodiment. FIG. 5 is a conceptual diagram showing temperature distribution together with flow patterns of various fluids.

図４，図５中の符号Ｇが付された矢印は、重力の方向（鉛直方向）を示している。また、図５中の下線が付された温度表示は、それぞれの箇所における燃料極セパレータ１４の温度を示し、下線が付されていない温度表示は、セパレータ流路の外側に位置するマニホールドもしくは配管内の温度を示している。   4 and 5, the arrow with the symbol G indicates the direction of gravity (vertical direction). In addition, the temperature display underlined in FIG. 5 indicates the temperature of the fuel electrode separator 14 at each location, and the temperature display not underlined is in the manifold or pipe located outside the separator flow path. Shows the temperature.

燃料電池セル１９が積層された燃料電池スタック１には、図４に示されるように、酸化剤極入口マニホールド３１、酸化剤極ターン部マニホールド３２、酸化剤極出口マニホールド３３、燃料極入口マニホールド３４、燃料極ターン部マニホールド３５、燃料極出口マニホールド３６、冷却水入口マニホールド３７、および冷却水出口マニホールド３８が備えられる。   As shown in FIG. 4, the fuel cell stack 1 in which the fuel cells 19 are stacked has an oxidant electrode inlet manifold 31, an oxidant electrode turn manifold 32, an oxidant electrode outlet manifold 33, and a fuel electrode inlet manifold 34. , A fuel electrode turn manifold 35, a fuel electrode outlet manifold 36, a cooling water inlet manifold 37, and a cooling water outlet manifold 38 are provided.

ここで、燃料極流路入口２１、酸化剤極流路入口２２、酸化剤極流路出口２４、および水流路入口２５は、セパレータ面上の領域のうち、冷却水Ｆ０が流れる蛇行形状（サーペンタイン状）の水流路１８の上流側半分に相当する領域内に配置されている。特に、燃料極流路入口２１は、酸化剤極流路入口２２よりも酸化剤極流路出口２４に近い位置に配置されている。また、燃料極流路入口２１および酸化剤極流路入口２２は、水流路入口２５に比較的近い位置に配置されている。水流路入口２５は、鉛直方向において水流路出口２６よりも低い位置に配置され、水循環装置４により、水流路１８を流れる冷却水Ｆ０が下降することなく流れるように構成されている。   Here, the fuel electrode channel inlet 21, the oxidant electrode channel inlet 22, the oxidant electrode channel outlet 24, and the water channel inlet 25 are serpentine shapes (serpentine) through which the cooling water F0 flows in the region on the separator surface. In the region corresponding to the upstream half of the water flow path 18. In particular, the fuel electrode channel inlet 21 is disposed at a position closer to the oxidant electrode channel outlet 24 than the oxidant electrode channel inlet 22. Further, the fuel electrode channel inlet 21 and the oxidant electrode channel inlet 22 are disposed at positions relatively close to the water channel inlet 25. The water channel inlet 25 is disposed at a position lower than the water channel outlet 26 in the vertical direction, and is configured such that the cooling water F0 flowing through the water channel 18 flows without being lowered by the water circulation device 4.

酸化剤極入口マニホールド３１は、酸化剤供給装置３から送られてくる酸化剤ガスＦ１を、各セルの酸化剤極流路入口２２を通じて酸化剤極セパレータ１５内の酸化剤極流路１７（図２）へ供給する。   The oxidant electrode inlet manifold 31 receives the oxidant gas F1 sent from the oxidant supply device 3 through the oxidant electrode flow path inlet 22 of each cell and the oxidant electrode flow path 17 (see FIG. To 2).

酸化剤極ターン部マニホールド３２は、各セルの酸化剤極セパレータ１５内の一部の酸化剤極流路１７（図２）を流れる酸化剤ガスＦ１を受け、当該酸化剤ガスをターンさせて、各セルの酸化剤極セパレータ１５内の残りの酸化剤極流路１７に戻す。   The oxidant electrode turn part manifold 32 receives the oxidant gas F1 flowing through a part of the oxidant electrode flow path 17 (FIG. 2) in the oxidant electrode separator 15 of each cell, turns the oxidant gas, The remaining oxidant electrode channel 17 in the oxidant electrode separator 15 of each cell is returned.

酸化剤極出口マニホールド３３は、各セルの酸化剤極セパレータ１５内の酸化剤極流路１７（図２）から酸化剤極流路出口２４を通じて排出される酸化剤ガスＦ１を受け、配管を通じて送り出す。   The oxidant electrode outlet manifold 33 receives the oxidant gas F1 discharged through the oxidant electrode flow path outlet 24 from the oxidant electrode flow path 17 (FIG. 2) in the oxidant electrode separator 15 of each cell, and sends it out through the piping. .

燃料極入口マニホールド３４は、燃料ガス供給装置２から送られてくる燃料ガスＦ２を、各セルの燃料極流路入口２１を通じて燃料極セパレータ１４内の燃料極流路１６（図２）へ供給する。   The fuel electrode inlet manifold 34 supplies the fuel gas F2 sent from the fuel gas supply device 2 to the fuel electrode channel 16 (FIG. 2) in the fuel electrode separator 14 through the fuel electrode channel inlet 21 of each cell. .

燃料極ターン部マニホールド３５は、各セルの燃料極セパレータ１４内の一部の燃料極流路１６（図２）を流れる燃料ガスＦ２を受け、当該燃料ガスＦ２をターンさせて、各セルの燃料極セパレータ１４内の残りの燃料極流路１６（図２）に戻す。   The fuel electrode turn manifold 35 receives the fuel gas F2 flowing through a part of the fuel electrode flow path 16 (FIG. 2) in the fuel electrode separator 14 of each cell, turns the fuel gas F2 and turns the fuel in each cell. It returns to the remaining fuel electrode flow path 16 (FIG. 2) in the electrode separator 14.

燃料極出口マニホールド３６は、各セルの燃料極セパレータ１４内の燃料極流路１６（図２）から燃料極流路出口２３を通じて排出される燃料ガスＦ２を受け、配管を通じて送り出す。   The fuel electrode outlet manifold 36 receives the fuel gas F2 discharged from the fuel electrode channel 16 (FIG. 2) in the fuel electrode separator 14 of each cell through the fuel electrode channel outlet 23, and sends it out through the piping.

冷却水入口マニホールド３７は、水循環装置４から送られてくる冷却水Ｆ０を、各セル間の水流路入口２５を通じて蛇行形状の水流路１８へ供給する。   The cooling water inlet manifold 37 supplies the cooling water F0 sent from the water circulation device 4 to the meandering water channel 18 through the water channel inlet 25 between the cells.

冷却水出口マニホールド３８は、各セル間の水流路１８から水流路出口２６を通じて排出される冷却水Ｆ０を受け、配管を通じて水循環装置４へ戻す。   The cooling water outlet manifold 38 receives the cooling water F0 discharged from the water flow path 18 between the cells through the water flow path outlet 26, and returns it to the water circulation device 4 through the piping.

なお、上述した各種のマニホールドは、セパレータ１４，１５と同一の部材により一体として構成されていてもよいし、セパレータ１４，１５とは別個の部材として構成されていてもよい。   The various manifolds described above may be configured integrally with the same member as the separators 14 and 15, or may be configured as separate members from the separators 14 and 15.

このような構成において、酸化剤ガスＦ１は、酸化剤極入口マニホールド３１から各セルの酸化剤極流路入口２２を通じて酸化剤極セパレータ１５内の一部の酸化剤極流路１７（図２）を鉛直方向（重力とは逆の方向）に流れ、電極を通過し、電極上の流路よりも流路断面積が大きな酸化剤極ターン部マニホールド３２に流入し、折り返して（１８０度ターンして）、再び、各セルの酸化剤極セパレータ１５内の残りの酸化剤極流路１７（図２）を鉛直方向（重力の方向）に流れ、電極を通過し、酸化剤極流路出口２４から酸化剤極出口マニホールド３３へ流入し、外部へ出る。   In such a configuration, the oxidant gas F1 flows from the oxidant electrode inlet manifold 31 to the oxidant electrode separator 15 in the oxidant electrode separator 15 through the oxidant electrode channel inlet 22 of each cell (FIG. 2). Flows in the vertical direction (opposite to gravity), passes through the electrode, flows into the oxidant electrode turn portion manifold 32 having a larger cross-sectional area than the flow path on the electrode, and turns back (turns 180 degrees). Again, the remaining oxidant electrode flow path 17 (FIG. 2) in the oxidant electrode separator 15 of each cell flows in the vertical direction (the direction of gravity), passes through the electrode, and passes through the oxidant electrode flow path outlet 24. Flows into the oxidant electrode outlet manifold 33 and exits to the outside.

一方、燃料ガスＦ２は、燃料極入口マニホールド３４から各セルの燃料極流路入口２１を通じて燃料極セパレータ１４内の一部の燃料極流路１６（図２）を水平方向に流れ、電極を通過し、電極上の流路よりも流路断面積が大きな燃料極ターン部マニホールド３５に流入し、折り返して（１８０度ターンして）、再び、各セルの燃料極セパレータ１４内の残りの燃料極流路１６（図２）を水平方向に流れ、電極を通過し、燃料極流路出口２３から燃料極出口マニホールド３６へ流入し、外部へ出る。   On the other hand, the fuel gas F2 flows horizontally from a fuel electrode inlet manifold 34 through a fuel electrode flow channel inlet 21 of each cell to a part of the fuel electrode flow channel 16 (FIG. 2) in the fuel electrode separator 14 and passes through the electrodes. Then, it flows into the fuel electrode turn part manifold 35 having a larger flow path cross-sectional area than the flow path on the electrode, turns back (turns 180 degrees), and again remains in the fuel electrode separator 14 of each cell. It flows through the flow path 16 (FIG. 2) in the horizontal direction, passes through the electrodes, flows into the fuel electrode outlet manifold 36 from the fuel electrode flow path outlet 23, and exits to the outside.

また、冷却水Ｆ０は、冷却水入口マニホールド３７から水流路入口２５を通じて、水流路１８を蛇行状に流れて上昇し、水流路出口２６から冷却水出口マニホールド３８へ流入する。   Further, the cooling water F0 flows from the cooling water inlet manifold 37 through the water flow path inlet 25 in a meandering manner in the water flow path 18 and rises, and flows into the cooling water outlet manifold 38 from the water flow path outlet 26.

本実施形態では、上述のように各種流体の流路パターンを構成することにより、図５に示されるような温度分布が得られる。   In the present embodiment, the temperature distribution as shown in FIG. 5 is obtained by configuring the flow path patterns of various fluids as described above.

すなわち、セパレータ面上の領域のうち、冷却水Ｆ０が流れる蛇行形状の水流路１８の上流側半分（図５中の破線の部分）に相当する領域は比較的低温であり、下流へ向かうにつれて温度が上昇し、高温になる。特に、各反応ガスが入る燃料極流路入口２１および酸化剤極流路入口２２は、水流路入口２５に比較的近い位置に配置されているため、これら燃料極流路入口２１および酸化剤極流路入口２２近傍から温度が低いセル温度分布が形成される。   That is, in the region on the separator surface, the region corresponding to the upstream half (the portion indicated by the broken line in FIG. 5) of the meandering water flow path 18 through which the cooling water F0 flows is relatively low in temperature. Rises and becomes hot. In particular, the fuel electrode channel inlet 21 and the oxidant electrode channel inlet 22 into which each reaction gas enters are arranged at positions relatively close to the water channel inlet 25, so that these fuel electrode channel inlet 21 and oxidant electrode A cell temperature distribution having a low temperature is formed from the vicinity of the flow path inlet 22.

本実施形態では、冷却水Ｆ０が低い位置から高い位置へ向けて蛇行状に流れるように構成されているため、水流路１８内に気泡が生じて冷却水が不均一に流れることを防ぎつつ、各セルから発生する熱を無駄なく効率的に回収することを可能としている。   In the present embodiment, since the cooling water F0 is configured to flow in a meandering manner from a low position to a high position, air bubbles are generated in the water flow path 18 to prevent the cooling water from flowing unevenly, Heat generated from each cell can be efficiently recovered without waste.

もし、冷却水Ｆ０を高い位置から低い位置へ向けて流すと、水流路１８内に気泡が生じて冷却水が不均一に流れ、各セルから発生する熱を効率よく回収することができず、各セルの温度が上昇してしまう。この場合、図６に示されるような温度分布となる。水流路出口２６’の温度は、水流路入口２５’の温度に対して高くなっておらず、冷却水Ｆ０の温度は最終的には上昇していないことがわかる。   If the cooling water F0 is flowed from a high position to a low position, bubbles are generated in the water flow path 18 and the cooling water flows unevenly, and heat generated from each cell cannot be efficiently recovered. The temperature of each cell will rise. In this case, the temperature distribution is as shown in FIG. It can be seen that the temperature of the water channel outlet 26 'is not higher than the temperature of the water channel inlet 25', and the temperature of the cooling water F0 does not eventually rise.

更に、本実施形態では、酸化剤極流路入口２２から入った酸化剤ガスは冷却水Ｆ０により冷却され、特に冷却水Ｆ０が入ってくる水流路入口２５に近い酸化剤極流路出口２４近傍で温度が低下し、酸化剤ガスに含まれる水蒸気が凝縮するため、酸化剤極流路出口２４近傍では湿潤な酸化剤ガスが形成される。燃料極流路入口２１は酸化剤極流路出口２４に近い位置に配置されているため、燃料極流路入口２１近傍の乾燥しやすい電解質膜が、酸化剤極流路出口２４近傍を流れる湿潤な酸化剤ガスにより加湿され、乾燥が抑制される。   Further, in the present embodiment, the oxidant gas entering from the oxidant electrode channel inlet 22 is cooled by the cooling water F0, and particularly near the oxidant electrode channel outlet 24 near the water channel inlet 25 into which the cooling water F0 enters. Thus, the temperature is lowered and water vapor contained in the oxidant gas is condensed, so that a wet oxidant gas is formed in the vicinity of the oxidant electrode flow path outlet 24. Since the fuel electrode flow path inlet 21 is disposed at a position close to the oxidant electrode flow path outlet 24, the easily dried electrolyte membrane in the vicinity of the fuel electrode flow path inlet 21 flows in the vicinity of the oxidant electrode flow path outlet 24. Is humidified by an oxidant gas and drying is suppressed.

また、本実施形態では、酸化剤極流路入口２２は、水流路入口２５に比較的近い位置に設けられているため、酸化剤極流路入口２２付近のセル温度は低く、水分が凝縮しやすく、その付近の電解質膜も加湿され、乾燥が抑制される。   In this embodiment, since the oxidant electrode channel inlet 22 is provided at a position relatively close to the water channel inlet 25, the cell temperature near the oxidant electrode channel inlet 22 is low, and moisture is condensed. The electrolyte membrane in the vicinity is easily humidified, and drying is suppressed.

また、本実施形態では、燃料極セパレータ１４および酸化剤極セパレータ１５が多孔質であり、また、燃料ガスや酸化剤ガスよりも低い圧力の水が水循環装置４から水流路１８へ供給されるため、多孔質のセパレータが、余剰な液水（例えば、酸化剤極流路出口２４付近で余剰となった液水など）を吸い取り、フラッディングを抑制することが可能となり、更に、低加湿な電解質膜の部分を、多孔質のセパレータが接している箇所から加湿することが可能となる。   In the present embodiment, the fuel electrode separator 14 and the oxidant electrode separator 15 are porous, and water having a pressure lower than that of the fuel gas or the oxidant gas is supplied from the water circulation device 4 to the water flow path 18. The porous separator can absorb excess liquid water (for example, excess liquid water in the vicinity of the oxidant electrode channel outlet 24) to suppress flooding, and further, a low-humidity electrolyte membrane This part can be humidified from the place where the porous separator is in contact.

また、本実施形態では、温度が低い水流路入口２５付近に、各反応ガスが入る燃料極流路入口２１および酸化剤極流路入口２２が設けられており、電解質膜の温度が比較的低い箇所からセル内へ低加湿ガスを供給することができ、電解質膜からの水の蒸発を防ぎ、電解質膜の乾燥を防ぐことができる。すなわち、電解質膜の温度が低い箇所では水の蒸気圧や蒸気量は小さく、燃料ガスや空気などの反応ガスの水の蒸気圧が電解質膜の水の蒸気圧と同じもしくはそれよりも高ければ、電解質膜からの水の蒸発は無く、電解質膜の乾燥を防ぐことができる。   In the present embodiment, the fuel electrode channel inlet 21 and the oxidant electrode channel inlet 22 into which each reaction gas enters are provided near the water channel inlet 25 where the temperature is low, and the temperature of the electrolyte membrane is relatively low. A low humidified gas can be supplied from the location into the cell, evaporation of water from the electrolyte membrane can be prevented, and drying of the electrolyte membrane can be prevented. That is, when the temperature of the electrolyte membrane is low, the water vapor pressure and the amount of vapor are small, and if the vapor pressure of the reaction gas water such as fuel gas or air is the same as or higher than the vapor pressure of the water in the electrolyte membrane, There is no evaporation of water from the electrolyte membrane, and drying of the electrolyte membrane can be prevented.

また、本実施形態では、燃料ガスや酸化剤ガスが、燃料極セパレータ１４内や酸化剤極セパレータ１５内の流路（電極上の流路など）でターンするのではなく、燃料極入口マニホールド３４や酸化剤極ターン部マニホールド３２でターンするように構成されているため、液水により反応ガスの流路が閉塞されて反応ガスが電極をバイパスして流れてしまうようなことがなく、フラッディングを防ぐことができる。更に、各マニホールドに溜まる液水を、多孔質のセパレータが、流路以外の部分から吸収するため、より一層効果的にフラッディングを防ぐことができる。   Further, in the present embodiment, the fuel gas or the oxidant gas does not turn in the flow path (such as the flow path on the electrode) in the fuel electrode separator 14 or the oxidant electrode separator 15, but the fuel electrode inlet manifold 34. And the oxidant electrode turn portion manifold 32 is configured to turn, so that the flow of the reaction gas is not blocked by the liquid water, and the reaction gas does not flow by bypassing the electrode. Can be prevented. Furthermore, since the porous separator absorbs liquid water accumulated in each manifold from a portion other than the flow path, flooding can be prevented more effectively.

第１の実施形態によれば、低加湿運転時の電解質膜の乾燥を防ぐことが可能となり、結果として、燃料電池システムの効率低下を抑制し、高耐久化を実現する燃料電池システムを提供することができる。   According to the first embodiment, it is possible to prevent drying of the electrolyte membrane during the low humidification operation, and as a result, a fuel cell system that suppresses a decrease in efficiency of the fuel cell system and realizes high durability is provided. be able to.

（第２の実施形態）
前述の図１〜図６を参照するとともに、図７および図８を参照して、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。 (Second Embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6 described above and with reference to FIGS. 7 and 8. Below, description of the part which is common in 1st Embodiment is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part from 1st Embodiment.

図７は、第２の実施形態に係る燃料電池スタックの概略構成を示す斜視図である。また、図８は、同実施形態に係る燃料電池スタックに各種マニホールドを設けた状態における各種流体の流路パターンを示す概念図である。   FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell stack according to the second embodiment. FIG. 8 is a conceptual diagram showing flow patterns of various fluids in a state where various manifolds are provided in the fuel cell stack according to the embodiment.

第２の実施形態に係る燃料電池スタック１では、複数の燃料電池セル１９の共通する部分、例えば、複数の燃料極セパレータ１４および酸化剤極セパレータ１５のそれぞれの上部中央付近に、樋の役割をするセパレータ切欠き部３９が設けられる。この場合の燃料極セパレータ１４および酸化剤極セパレータ１５は、少なくともセパレータ切欠き部３９に相当する部分が稠密であり、これ以外の部分は多孔質であってもよい。セパレータ切欠き部３９は、１本だけでなく、複数本が一定の間隔で配列されていてもよい。また、同実施形態に係る燃料電池スタック１は、複数の燃料電池セル１９と共に積層される導電性多孔質体４０を両脇に備えている。   In the fuel cell stack 1 according to the second embodiment, a role of soot is provided in a common portion of the plurality of fuel cells 19, for example, near the upper center of each of the plurality of fuel electrode separators 14 and the oxidant electrode separator 15. A separator notch 39 is provided. In this case, the fuel electrode separator 14 and the oxidant electrode separator 15 may be dense at least at a portion corresponding to the separator notch 39 and may be porous at other portions. Not only one separator notch 39 but also a plurality of separators may be arranged at regular intervals. In addition, the fuel cell stack 1 according to the embodiment includes conductive porous bodies 40 laminated on both sides together with a plurality of fuel cells 19.

セパレータ切欠き部３９は、酸化剤極ターン部マニホールド３２で回収される液水を集め、両端部に位置する導電性多孔質体４０へ導く。例えば、セパレータ切欠き部３９は、中央部から両端部にかけて、液水が下降して流れるように傾斜している。導電性多孔質体４０は、酸化剤極ターン部マニホールド３２で回収されてセパレータ切欠き部３９により集められた液水を吸収して燃料極流路入口２１側の燃料極入口マニホールド３４側へ浸み出させることができる。   The separator notch 39 collects the liquid water collected by the oxidant electrode turn part manifold 32 and guides it to the conductive porous body 40 located at both ends. For example, the separator notch 39 is inclined so that the liquid water descends and flows from the center to both ends. The conductive porous body 40 absorbs the liquid water collected by the oxidant electrode turn part manifold 32 and collected by the separator notch part 39 and is immersed in the fuel electrode inlet manifold 34 side on the fuel electrode flow path inlet 21 side. Can be squeezed out.

また、燃料極流路入口２１へ燃料ガスを導く燃料極入口配管４１には、内壁部４２が備えられる。内壁部４２は、多孔質体であり、導電性多孔質体４０から浸み出て燃料極入口マニホールド３４に溜る液水を吸収することができる。内壁部４２の内径の下端は、鉛直方向において燃料極流路入口２１の内径の下端よりも低い位置に配置されている。   Further, the fuel electrode inlet pipe 41 that leads the fuel gas to the fuel electrode flow path inlet 21 is provided with an inner wall portion 42. The inner wall portion 42 is a porous body, and can absorb liquid water that oozes out from the conductive porous body 40 and accumulates in the fuel electrode inlet manifold 34. The lower end of the inner diameter of the inner wall portion 42 is disposed at a position lower than the lower end of the inner diameter of the fuel electrode passage inlet 21 in the vertical direction.

なお、導電性多孔質体４０は、酸化剤極入口３１、酸化剤極出口３３、水流路入口３７、水流路出口３８に面している部分がシールされており、液水が導電性多孔質体４０から燃料極流路入口２１側の燃料極入口マニホールド３４以外の部分に浸み出ていかないように構成されている。   The conductive porous body 40 is sealed at portions facing the oxidant electrode inlet 31, the oxidant electrode outlet 33, the water channel inlet 37, and the water channel outlet 38, and the liquid water is conductive porous. The body 40 is configured not to ooze out from the part other than the fuel electrode inlet manifold 34 on the fuel electrode flow path inlet 21 side.

このような構成において、酸化剤極ターン部３２で排出される液水は、セパレータ切欠き部３９に溜まって両端部へ流れ、導電性多孔質体４０に吸収される。導電性多孔質体４０に吸収された液水は、重力の方向に導電性多孔質体４０を伝って下降し、燃料極入口マニホールド３４側へ浸み出る。燃料極入口マニホールド３４に浸み出た液水は、多孔質体である内壁部４２に吸収される。内壁部４２に蓄えられた液水は、乾いた燃料ガスが供給されると、蒸発して、燃料ガスを加湿する。   In such a configuration, the liquid water discharged from the oxidant electrode turn part 32 accumulates in the separator notch part 39 and flows to both ends, and is absorbed by the conductive porous body 40. The liquid water absorbed in the conductive porous body 40 descends along the conductive porous body 40 in the direction of gravity and oozes out toward the fuel electrode inlet manifold 34 side. The liquid water that has oozed into the fuel electrode inlet manifold 34 is absorbed by the inner wall 42 that is a porous body. When the dry fuel gas is supplied, the liquid water stored in the inner wall portion 42 evaporates and humidifies the fuel gas.

本実施形態では、セパレータ切欠き部３９および導電性多孔質体４０が設けられているため、酸化剤極ターン部３２で過剰な液水を取り除くことができ、酸化剤極流路出口２４等でのフラッディングを防ぐことができる。   In the present embodiment, since the separator cutout portion 39 and the conductive porous body 40 are provided, excess liquid water can be removed at the oxidant electrode turn portion 32, and at the oxidant electrode flow path outlet 24 and the like. Can prevent flooding.

また、本実施形態では、酸化剤極ターン部３２で排出された過剰な液水は、セパレータ切欠き部３９および導電性多孔質体４０を通じて、燃料極入口マニホールド３４へと移動し、多孔質体である内壁部４２に吸収され、乾いた燃料ガスが供給されると、内壁部４２に蓄えられた液水が蒸発して燃料ガスを加湿するため、燃料極入口２１の電解質膜の乾燥を防ぐことができる。   In the present embodiment, excess liquid water discharged from the oxidant electrode turn part 32 moves to the fuel electrode inlet manifold 34 through the separator cutout part 39 and the conductive porous body 40, and the porous body. When the fuel gas absorbed and dried by the inner wall portion 42 is supplied, the liquid water stored in the inner wall portion 42 evaporates and humidifies the fuel gas, thereby preventing the electrolyte membrane at the fuel electrode inlet 21 from being dried. be able to.

また、本実施形態では、内壁部４２の流路方向の寸法を長くとることにより、加湿能力を高めることができ、電解質膜の乾燥を防ぐ効果を高めることができる。   Moreover, in this embodiment, humidification capability can be improved by taking the dimension of the flow direction of the inner wall part 42, and the effect which prevents drying of an electrolyte membrane can be heightened.

また、本実施形態では、内壁部４２の内径の下端が鉛直方向において燃料極流路入口２１の内径の下端よりも低い位置に配置されているため、余剰な液水が燃料極流路入口２１に入ることを防ぐことができる。   Further, in the present embodiment, since the lower end of the inner diameter of the inner wall portion 42 is arranged at a position lower than the lower end of the inner diameter of the fuel electrode passage inlet 21 in the vertical direction, excess liquid water flows into the fuel electrode passage inlet 21. Can be prevented from entering.

第２の実施形態によれば、低加湿運転時の電解質膜の乾燥を防ぐ効果をより一層向上させることが可能となる。   According to the second embodiment, it is possible to further improve the effect of preventing the electrolyte membrane from being dried during the low humidification operation.

以上詳述したように、各実施形態によれば、コストを抑えつつ電解質膜の乾燥を抑制することができる。   As described in detail above, according to each embodiment, drying of the electrolyte membrane can be suppressed while reducing costs.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１…燃料電池スタック、２…燃料ガス供給装置、３…酸化剤供給装置、４…水循環装置、１１…固体高分子電解質膜、１２…燃料極、１３…酸化剤極、１４…燃料極セパレータ、１５…酸化剤極セパレータ、１６…燃料極流路、１７…酸化剤極流路、１８…水流路、１９、燃料電池セル、２１…燃料極流路入口、２２…酸化剤極流路入口、２３…燃料極流路出口、２４…酸化剤極流路出口、２５…水流路入口、２６…水流路出口、３１…酸化剤極入口マニホールド、３２…酸化剤極ターン部マニホールド、３３…酸化剤極出口マニホールド、３４…燃料極入口マニホールド、３５…燃料極ターン部マニホールド、３６…燃料極出口マニホールド、３７…冷却水入口マニホールド、３８…冷却水出口マニホールド、３９…セパレータ切欠き部、４０…導電性多孔質体、４１…燃料極入口配管、４２…内壁部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell stack, 2 ... Fuel gas supply apparatus, 3 ... Oxidant supply apparatus, 4 ... Water circulation apparatus, 11 ... Solid polymer electrolyte membrane, 12 ... Fuel electrode, 13 ... Oxidant electrode, 14 ... Fuel electrode separator, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Oxidizer electrode separator, 16 ... Fuel electrode channel, 17 ... Oxidant electrode channel, 18 ... Water channel, 19, Fuel cell, 21 ... Fuel electrode channel inlet, 22 ... Oxidant electrode channel inlet, DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 ... Fuel electrode channel outlet, 24 ... Oxidant electrode channel outlet, 25 ... Water channel inlet, 26 ... Water channel outlet, 31 ... Oxidant electrode inlet manifold, 32 ... Oxidant electrode turn part manifold, 33 ... Oxidant Electrode outlet manifold, 34 ... Fuel electrode inlet manifold, 35 ... Fuel electrode turn manifold, 36 ... Fuel electrode outlet manifold, 37 ... Cooling water inlet manifold, 38 ... Cooling water outlet manifold, 39 ... Separator notch, 0 ... conductive porous body, 41 ... anode inlet pipe, 42 ... inner wall.

Claims (9)

固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の一方の面に配置された燃料極と、前記固体高分子電解質膜の前記燃料極とは反対側の面に配置された酸化剤極と、前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料極流路が形成された燃料極セパレータと、前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤極流路が形成された酸化剤極セパレータと、前記燃料極セパレータもしくは前記酸化剤極セパレータの少なくとも一方の背面に水が通過する水流路とを備えたセルを積層した燃料電池スタックにおいて、
前記水流路の入口は、鉛直方向において前記水流路の出口よりも低い位置に配置され、
前記燃料極流路の入口、前記酸化剤極流路の入口および前記酸化剤極流路の出口は、セパレータ面上の領域のうち、前記水流路の上流側半分に相当する領域内に配置され、
前記燃料極流路の入口は、前記酸化剤極流路の入口よりも前記酸化剤極流路の出口に近い位置に配置されており、
前記酸化剤極セパレータ内の一部の酸化剤極流路を流れる酸化剤ガスを受け、当該酸化剤ガスをターンさせて前記酸化剤極セパレータ内の残りの酸化剤極流路に戻す酸化剤極ターン部マニホールドを更に具備することを特徴とする燃料電池スタック。 A solid polymer electrolyte membrane, a fuel electrode disposed on one surface of the solid polymer electrolyte membrane, an oxidant electrode disposed on a surface of the solid polymer electrolyte membrane opposite to the fuel electrode, A fuel electrode separator having a fuel electrode flow path for supplying fuel gas to the fuel electrode; an oxidant electrode separator having an oxidant electrode flow path for supplying oxidant gas to the oxidant electrode; and the fuel. In a fuel cell stack in which cells having a water flow path through which water passes at the back of at least one of an electrode separator or an oxidant electrode separator are stacked,
The inlet of the water channel is arranged at a position lower than the outlet of the water channel in the vertical direction,
The inlet of the fuel electrode channel, the inlet of the oxidant electrode channel, and the outlet of the oxidant electrode channel are arranged in a region corresponding to the upstream half of the water channel among the regions on the separator surface. ,
The inlet of the fuel electrode channel is disposed closer to the outlet of the oxidant electrode channel than the inlet of the oxidant electrode channel ;
An oxidant electrode that receives an oxidant gas flowing through a part of the oxidant electrode channel in the oxidant electrode separator and turns the oxidant gas back to the remaining oxidant electrode channel in the oxidant electrode separator. A fuel cell stack , further comprising a turn part manifold . 前記燃料極セパレータおよび前記酸化剤極セパレータの少なくとも一部が多孔質であり、前記水流路には、前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスよりも低い圧力の水が供給されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。   At least a part of the fuel electrode separator and the oxidant electrode separator is porous, and water having a pressure lower than that of the fuel gas and the oxidant gas is supplied to the water flow path. Item 2. The fuel cell stack according to Item 1. 前記酸化剤極ターン部マニホールドは、鉛直方向において前記燃料極流路の入口もしくは前記酸化剤極流路の入口の少なくとも一方よりも高い位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。 The oxidant electrode turn portions manifold to claim 1 or 2, characterized in that it is arranged at a position higher than at least one of the inlet of the inlet or the oxidant electrode flow path of the fuel electrode channel in the vertical direction The fuel cell stack described. 前記燃料極セパレータ内の一部の燃料極流路を流れる燃料ガスを受け、当該燃料ガスをターンさせて前記燃料極セパレータ内の残りの燃料極流路に戻す燃料極ターン部マニホールドを更に具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。 A fuel electrode turn portion manifold is further provided that receives the fuel gas flowing through a part of the fuel electrode flow path in the fuel electrode separator, turns the fuel gas, and returns the fuel gas to the remaining fuel electrode flow path in the fuel electrode separator. The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3 , wherein 前記セルと共に積層される導電性多孔質体を更に具備し、
前記導電性多孔質体は、前記酸化剤極ターン部マニホールドで回収される液水を吸収して前記燃料極流路の入口側へ伝えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池スタック。 Further comprising a conductive porous body laminated with the cell;
4. The fuel cell stack according to claim 3 , wherein the conductive porous body absorbs liquid water collected by the oxidant electrode turn part manifold and transmits the liquid water to an inlet side of the fuel electrode channel. 前記酸化剤極ターン部マニホールドで回収される液水を集めて前記導電性多孔質体へ導く構造を有することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池スタック。 6. The fuel cell stack according to claim 5 , wherein the fuel cell stack has a structure for collecting liquid water collected by the oxidant electrode turn section manifold and guiding the liquid water to the conductive porous body. 前記燃料極流路の入口へ燃料ガスを導く燃料極入口配管を更に具備し、
前記燃料極入口配管の内壁部は、前記導電性多孔質体から浸み出る液水を吸収する多孔質体から成ることを特徴とする請求項５又は６に記載の燃料電池スタック。 A fuel electrode inlet pipe for introducing fuel gas to the fuel electrode channel inlet;
An inner wall portion of the fuel electrode inlet pipe, a fuel cell stack according to claim 5 or 6, characterized in that it consists of a porous material that absorbs liquid water exiting soak from the conductive porous body. 前記燃料極入口配管の内壁部の内径の下端は、鉛直方向において前記燃料極流路の入口の内径の下端よりも低い位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池スタック。 8. The fuel cell according to claim 7 , wherein the lower end of the inner diameter of the inner wall portion of the fuel electrode inlet pipe is disposed at a position lower than the lower end of the inner diameter of the inlet of the fuel electrode channel in the vertical direction. stack. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燃料電池スタックと、
前記燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤供給装置と、
前記水流路に水を循環させる水循環装置と
を具備することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 8 ,
A fuel gas supply device for supplying fuel gas to the fuel electrode;
An oxidant supply device for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode;
A fuel cell system comprising a water circulation device for circulating water in the water flow path.
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