JP6477412B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルに関する。   The present invention relates to a fuel cell that outputs electrical energy by an electrochemical reaction between a fuel gas, which is a reaction gas, and an oxidant gas.

固体高分子型の燃料電池セルは、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）、当該膜電極接合体に含まれるガス拡散層に対向する部位に複数のガス流路が形成されたセパレータを含んで構成されている（例えば、特許文献１参照）。   A polymer electrolyte fuel cell includes a membrane electrode assembly (MEA) and a separator in which a plurality of gas flow paths are formed at portions facing a gas diffusion layer included in the membrane electrode assembly. (For example, refer to Patent Document 1).

特許文献１には、ガス流路の上流と下流とを分離する隔壁の下側における液水の滞留を抑えるために、ガス拡散層の一部における反応ガスの通気抵抗を小さくする構造が開示されている。具体的には、特許文献１には、ガス流路における隔壁の下側のガス拡散層を通過する反応ガスの通気抵抗が、上流側流路または下流側流路の上流部よりも中流部の方が低く、且つ、下流部よりも中流部の方が低い構造が開示されている。   Patent Document 1 discloses a structure for reducing the reaction gas ventilation resistance in a part of the gas diffusion layer in order to suppress stagnation of liquid water on the lower side of the partition that separates the upstream and downstream of the gas flow path. ing. Specifically, Patent Document 1 discloses that the gas flow resistance of the reactive gas passing through the gas diffusion layer below the partition wall is higher in the midstream portion than in the upstream portion or the upstream portion of the downstream passage. A structure is disclosed which is lower and the midstream portion is lower than the downstream portion.

特開２０１２−６４４８３号公報JP 2012-64483 A

ところで、本発明者らの検討によれば、特許文献１の如く、セパレータに形成されたガス流路を上流側と下流側とで分離する構成では、隔壁部の上流側を流れる全ての反応ガスが、隔壁部に対向するガス拡散層を介して隔壁部の下流側に流れる。   By the way, according to the study by the present inventors, in the configuration in which the gas flow path formed in the separator is separated on the upstream side and the downstream side as in Patent Document 1, all the reaction gases flowing on the upstream side of the partition wall portion. Flows downstream of the partition wall through the gas diffusion layer facing the partition wall.

このような構成では、仮に、ガス拡散層における液水の滞留を抑えることができたとしても、未反応ガスのガス拡散層の通過や、異物によるガス拡散層の目詰まり等により、ガス流路における圧力損失が著しく高くなってしまう。ガス流路における圧力損失が高いと、燃料電池セルの発電時におけるエネルギ損失が増大することになり、燃料電池セルの発電効率の低下を招く要因となることから好ましくない。   In such a configuration, even if it is possible to suppress the retention of liquid water in the gas diffusion layer, the gas flow path is caused by passage of the unreacted gas through the gas diffusion layer, clogging of the gas diffusion layer by foreign matter, or the like. The pressure loss at becomes extremely high. If the pressure loss in the gas flow path is high, the energy loss at the time of power generation of the fuel cell increases, which is not preferable because it causes a decrease in the power generation efficiency of the fuel cell.

これに対して、本発明者らは、ガス流路における圧力損失を抑えるために、隔壁部でガス流路の上流側と下流側を分離せず、複数のガス流路における入口側から出口側に至る反応ガスの流れが並列となるように隔壁部で複数のガス流路を仕切る構成を検討している。   On the other hand, the present inventors do not separate the upstream side and the downstream side of the gas flow path at the partition wall in order to suppress the pressure loss in the gas flow path, and from the inlet side to the outlet side in the plurality of gas flow paths. A configuration in which a plurality of gas flow paths are partitioned by a partition wall so that the flow of the reaction gas leading to is parallel is studied.

しかしながら、単に複数のガス流路における反応ガスの流れが並列となるように隔壁部で複数のガス流路を仕切る構成とすると、隔壁部に対向するガス拡散層における液水の滞留を抑えることができない。   However, if the plurality of gas flow paths are partitioned by the partition walls so that the reactant gas flows in the plurality of gas flow paths are in parallel, the retention of liquid water in the gas diffusion layer facing the partition walls can be suppressed. Can not.

本発明は上記点に鑑みて、反応ガスのガス流路における圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セルを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a fuel battery cell capable of suppressing the retention of liquid water in a gas diffusion layer while reducing the pressure loss in the gas flow path of the reaction gas.

請求項１、請求項７、請求項１１、請求項１６に記載の発明は、反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルを対象としている。 The inventions according to claims 1, 7 , 11, and 16 are directed to a fuel cell that outputs electric energy by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, which are reaction gases.

上記目的を達成するため、請求項１、請求項７、請求項１１、請求項１６に記載の発明は、電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体のアノードの外側およびカソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、ガス拡散層を介して膜電極接合体を狭持すると共に、ガス拡散層と共に反応ガスが流れる複数のガス流路（２０ａ、３０ａ）を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備える。そして、一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ（３０）に対して、複数のガス流路における入口側から出口側に至る反応ガスの流れが並列となるように複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）を設ける構成となっている。 In order to achieve the above object, according to the first, seventh , eleventh and sixteenth aspects of the invention, the anode (12) is joined to one surface of the electrolyte membrane (11) and the cathode (13) is joined to the other surface. A membrane electrode assembly (10) in which gas diffusion layers (14, 15) are arranged on the outside of the anode and the cathode outside of the joined assembly, and the membrane electrode assembly is sandwiched through the gas diffusion layer And a pair of separators (20, 30) that form a plurality of gas flow paths (20a, 30a) through which the reaction gas flows together with the gas diffusion layer. And a partition which divides a plurality of gas passages so that a flow of reaction gas from an inlet side to an outlet side in a plurality of gas passages may become parallel to at least one separator (30) among a pair of separators A portion (32) is provided.

これによると、各ガス流路における入口側から出口側に至る反応ガスの流れが並列となるように隔壁部で各ガス流路を仕切る構成を採用しているので、隔壁部でガス流路の上流側と下流側を分離する構成に比べて、ガス流路における圧力損失を低減することができる。   According to this, since the configuration in which each gas flow path is partitioned by the partition walls so that the flow of the reaction gas from the inlet side to the outlet side in each gas flow path is in parallel is adopted, Compared with a configuration in which the upstream side and the downstream side are separated, the pressure loss in the gas flow path can be reduced.

加えて、請求項１、請求項１７に記載の発明では、一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成されたガス流路に、隔壁部に対向するガス拡散層に反応ガスを導くガイド部（３３）を設ける構成としている。 In addition, in the inventions according to claim 1 and claim 17 , in the gas separator formed in at least one of the pair of separators, the guide portion guides the reaction gas to the gas diffusion layer facing the partition wall portion. (33) is provided.

これによると、ガス流路に対して、隔壁部に対向するガス拡散層に反応ガスを導くガイド部を設ける構成を採用しているので、隔壁部に対向するガス拡散層側に向かう反応ガスの圧力により隔壁部に対向するガス拡散層に滞留する液水を排出することが可能となる。   According to this, since the gas flow path is provided with a guide portion that guides the reaction gas to the gas diffusion layer facing the partition wall, the reaction gas flowing toward the gas diffusion layer facing the partition wall is disposed. The liquid water staying in the gas diffusion layer facing the partition wall can be discharged by the pressure.

従って、反応ガスのガス流路における圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セルを実現することができる。   Therefore, it is possible to realize a fuel battery cell capable of suppressing the retention of liquid water in the gas diffusion layer while reducing the pressure loss in the gas flow path of the reaction gas.

また、請求項７、請求項１１、請求項１６に記載の発明では、一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された複数のガス流路を、隣り合うガス流路の圧力が反応ガスの流れる位置によって異なるように構成している。 Further, in the inventions according to claim 7 , claim 11, and claim 16 , a plurality of gas passages formed in at least one separator of the pair of separators, the pressure of the adjacent gas passages is a reaction gas. It is configured to be different depending on the position where the air flows.

これによると、隣り合うガス流路の圧力が反応ガスの流れる位置によって異なる構成を採用しているので、隣り合うガス流路における圧力差により、圧力の低い方側へ隔壁部に対向するガス拡散層に滞留する液水を排出することが可能となる。   According to this, since the pressure of the adjacent gas flow path is different depending on the position where the reaction gas flows, the gas diffusion facing the partition wall toward the lower pressure side due to the pressure difference in the adjacent gas flow path The liquid water staying in the layer can be discharged.

従って、反応ガスのガス流路における圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セルを実現することができる。   Therefore, it is possible to realize a fuel battery cell capable of suppressing the retention of liquid water in the gas diffusion layer while reducing the pressure loss in the gas flow path of the reaction gas.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。   In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in this column and the claim shows an example of a correspondence relationship with the specific means described in the embodiment described later.

第１実施形態の燃料電池セルの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the fuel battery cell of 1st Embodiment. 第１実施形態の燃料電池セルのカソード側のセパレータの正面図である。It is a front view of the separator by the side of the cathode of the fuel battery cell of a 1st embodiment. 第１実施形態の燃料電池セルの要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the fuel cell of 1st Embodiment. 第１実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。It is sectional drawing of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 1st Embodiment. 第１実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の模式的な斜視図である。It is a typical perspective view of the oxidant gas flow path of the fuel cell of the first embodiment. 図５の矢印ＶＩで示す方向の矢視図である。It is an arrow view of the direction shown by the arrow VI of FIG. 図５の矢印ＶＩＩで示す方向の矢視図である。It is an arrow view of the direction shown by the arrow VII of FIG. 比較例の燃料電池セルの酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas in the oxidant gas flow path of the fuel cell of a comparative example. 第１実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas in the oxidant gas flow path of the fuel cell of 1st Embodiment. 図５の矢印ＶＩで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas when it sees from the direction shown by the arrow VI of FIG. 図５の矢印ＶＩＩで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas when it sees from the direction shown by the arrow VII of FIG. 第２実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。It is sectional drawing of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 2nd Embodiment. 第２実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。It is a perspective view of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 2nd Embodiment. 図１３の矢印ＸＩＶで示す方向の矢視図である。It is an arrow view of the direction shown by the arrow XIV of FIG. 図１３の矢印ＸＶで示す方向の矢視図である。It is an arrow view of the direction shown by the arrow XV of FIG. 第２実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas in the oxidant gas flow path of the fuel cell of 2nd Embodiment. 図１３の矢印ＸＩＶで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas when it sees from the direction shown by the arrow XIV of FIG. 図１３の矢印ＸＶで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas when it sees from the direction shown by the arrow XV of FIG. 第３実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。It is sectional drawing of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 3rd Embodiment. 第３実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。It is a perspective view of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 3rd Embodiment. 第３実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas in the oxidant gas flow path of the fuel cell of 3rd Embodiment. 図２０の矢印ＸＸＩＩで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas when it sees from the direction shown by arrow XXII of FIG. 図２０の矢印ＸＸＩＩＩで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas when it sees from the direction shown by arrow XXIII of FIG. 比較例の燃料電池セルの酸化剤ガス流路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the oxidizing agent gas flow path of the fuel cell of a comparative example. 比較例の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pressure in the oxidant gas flow path of the fuel cell of a comparative example. 第４実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the oxidant gas flow path of the fuel cell of 4th Embodiment. 第４実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pressure in the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 4th Embodiment. 第５実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。It is sectional drawing of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 5th Embodiment. 第５実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。It is a perspective view of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 5th Embodiment. 第５実施形態の燃料電池セルのカソード側のガス拡散層の要部を示す正面図である。It is a front view which shows the principal part of the gas diffusion layer by the side of the cathode of the fuel cell of 5th Embodiment. 第５実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pressure in the oxidant gas flow path of the fuel cell of 5th Embodiment. 第６実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。It is sectional drawing of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 6th Embodiment. 第６実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。It is a perspective view of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 6th Embodiment. 第６実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pressure in the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 6th Embodiment. 第７実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。It is sectional drawing of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 7th Embodiment. 第７実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。It is a perspective view of the oxidant gas flow path of the fuel battery cell of 7th Embodiment. 図３６の矢印ＸＸＸＶＩＩで示す方向から見た酸化剤ガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of oxidant gas seen from the direction shown by arrow XXXVII of FIG. 第７実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pressure in the oxidant gas flow path of the fuel cell of 7th Embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that, in each of the following embodiments, parts that are the same as or equivalent to the matters described in the preceding embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。   Moreover, in each embodiment, when only a part of the component is described, the component described in the preceding embodiment can be applied to the other part of the component.

以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。   The following embodiments can be partially combined with each other even if they are not particularly specified as long as they do not cause any trouble in the combination.

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。図１に示す燃料電池セル１は、発電装置として機能する燃料電池を構成する。燃料電池セル１、反応ガスである酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを出力する。本実施形態の燃料電池セル１は、固体高分子電解質型の燃料電池（ＰＥＦＣ）を構成する。 (First embodiment)
The present embodiment will be described with reference to FIGS. A fuel cell 1 shown in FIG. 1 constitutes a fuel cell that functions as a power generator. The fuel cell 1 outputs electric energy by an electrochemical reaction between an oxidant gas, which is a reaction gas, and a fuel gas. The fuel cell 1 of this embodiment constitutes a solid polymer electrolyte type fuel cell (PEFC).

燃料電池セル１は、膜電極接合体１０、および膜電極接合体１０を狭持すると共に、膜電極接合体１０に含まれるガス拡散層１４、１５と共に反応ガスが流れる複数のガス流路２０ａ、３０ａを形成する一対のセパレータ２０、３０を備えている。   The fuel cell 1 sandwiches the membrane electrode assembly 10 and the membrane electrode assembly 10, and a plurality of gas flow paths 20 a through which reaction gas flows together with the gas diffusion layers 14 and 15 included in the membrane electrode assembly 10. A pair of separators 20 and 30 forming 30a is provided.

膜電極接合体１０は、電解質膜１１の一面にアノード触媒層１２、他面にカソード触媒層１３が接合された接合体のアノード触媒層１２の外側およびカソード触媒層１３の外側それぞれにガス拡散層１４、１５が配置される構造となっている。   The membrane electrode assembly 10 includes a gas diffusion layer on the outer side of the anode catalyst layer 12 and the outer side of the cathode catalyst layer 13 of the joined body in which the anode catalyst layer 12 is joined to one surface of the electrolyte membrane 11 and the cathode catalyst layer 13 is joined to the other surface. 14 and 15 are arranged.

電解質膜１１は、含水性を有する炭化フッ素経や炭化水素系などの高分子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜で構成されている。電解質膜１１としては、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示すイオン交換膜が採用されている。   The electrolyte membrane 11 is composed of a proton-conducting ion exchange membrane made of a polymer material such as fluorine-containing hydrocarbon or hydrocarbon having water content. As the electrolyte membrane 11, an ion exchange membrane that exhibits good proton conductivity in a wet state is employed.

各触媒層１２、１３は、それぞれ電極を構成している。各触媒層１２、１３は、図示しないが白金粒子等の触媒作用を発揮する物質、当該物質を担持する担持カーボン、担持カーボンを被覆するアイオノマー（電解質ポリマー）で構成されている。   Each of the catalyst layers 12 and 13 constitutes an electrode. Although not shown, each of the catalyst layers 12 and 13 is composed of a substance that exhibits a catalytic action such as platinum particles, a supported carbon that supports the substance, and an ionomer (electrolyte polymer) that covers the supported carbon.

ガス拡散層１４、１５は、反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスを各触媒層１２、１３へ拡散させるものであり、ガス透過性および電子伝導性を有する部材で構成されている。具体的には、ガス拡散層１４、１５は、カーボンペーパー、カーボンクロス等のカーボン多孔質材や、金属メッシュや発砲金属等の金属多孔質材によって構成されている。   The gas diffusion layers 14 and 15 diffuse fuel gas and oxidant gas, which are reaction gases, to the catalyst layers 12 and 13 and are composed of members having gas permeability and electron conductivity. Specifically, the gas diffusion layers 14 and 15 are made of a carbon porous material such as carbon paper or carbon cloth, or a metal porous material such as a metal mesh or a foam metal.

セパレータ２０、３０は、例えば、ガスが透過しない導電性を有する基材で構成されている。アノード側のセパレータ２０には、ガス拡散層１４に対向する部位に、燃料ガスである水素が流れるガス流路として複数の燃料ガス流路２０ａが形成されている。本実施形態の燃料ガス流路２０ａは、カソード側のセパレータ３０におけるガス拡散層１５に対向する部位に形成された複数の溝状の流路で構成されている。なお、図示しないが、アノード側のセパレータ２０には、燃料ガス流路２０ａが形成された面の背面側に、燃料電池セル１を冷却する冷却水が流れる冷却水流路が形成されている。   The separators 20 and 30 are made of, for example, a conductive base material that does not allow gas to pass therethrough. In the separator 20 on the anode side, a plurality of fuel gas passages 20a are formed at portions facing the gas diffusion layer 14 as gas passages through which hydrogen as a fuel gas flows. The fuel gas flow path 20a of the present embodiment is composed of a plurality of groove-shaped flow paths formed in a portion facing the gas diffusion layer 15 in the cathode-side separator 30. Although not shown, the separator 20 on the anode side is provided with a cooling water passage through which cooling water for cooling the fuel cells 1 flows on the back side of the surface on which the fuel gas passage 20a is formed.

また、カソード側のセパレータ３０には、ガス拡散層１５に対向する部位に、酸化剤ガスである空気が流れるガス流路として複数の酸化剤ガス流路３０ａが形成されている。本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、カソード側のセパレータ３０におけるガス拡散層１５に対向する部位に形成された複数の溝状の流路で構成されている。なお、図示しないが、カソード側のセパレータ３０には、酸化剤ガス流路３０ａが形成された面の背面側に、燃料電池セル１を冷却する冷却水が流れる冷却水流路が形成されている。   In the cathode-side separator 30, a plurality of oxidant gas flow paths 30 a are formed at portions facing the gas diffusion layer 15 as gas flow paths through which air as the oxidant gas flows. The oxidant gas flow path 30a of the present embodiment is composed of a plurality of groove-shaped flow paths formed in a portion facing the gas diffusion layer 15 in the cathode-side separator 30. Although not shown, the separator 30 on the cathode side is provided with a cooling water passage through which cooling water for cooling the fuel cell 1 flows on the back side of the surface on which the oxidant gas passage 30a is formed.

ここで、図２は、カソード側のセパレータ３０に形成された酸化剤ガス流路３０ａの正面図である。なお、図２は、膜電極接合体１０側からカソード側のセパレータ３０を見た図である。   Here, FIG. 2 is a front view of the oxidant gas flow path 30a formed in the cathode-side separator 30. FIG. FIG. 2 is a view of the cathode-side separator 30 as viewed from the membrane electrode assembly 10 side.

図２に示すように、本実施形態のカソード側のセパレータ３０には、その外周部の左下側に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給穴３１ａ、および外周部の右上側に酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出穴３１ｂが形成されている。   As shown in FIG. 2, the cathode-side separator 30 of the present embodiment has an oxidant gas supply hole 31a for supplying an oxidant gas to the lower left side of the outer peripheral portion, and an oxidant gas at the upper right side of the outer peripheral portion. An oxidant gas discharge hole 31b for discharging is formed.

カソード側のセパレータ３０には、酸化剤ガス供給穴３１ａと酸化剤ガス排出穴３１ｂとの間に、複数の酸化剤ガス流路３０ａが形成されている。本実施形態のカソード側のセパレータ３０には、複数の酸化剤ガス流路３０ａにおける入口側から出口側に至る酸化剤ガスの流れが並列となるように、各酸化剤ガス流路３０ａを仕切る隔壁部３２が設けられている。   In the separator 30 on the cathode side, a plurality of oxidant gas flow paths 30a are formed between the oxidant gas supply hole 31a and the oxidant gas discharge hole 31b. In the separator 30 on the cathode side of the present embodiment, partition walls that partition the oxidant gas flow paths 30a so that the flow of the oxidant gas from the inlet side to the outlet side in the plurality of oxidant gas flow paths 30a are parallel. A part 32 is provided.

本実施形態では、複数の酸化剤ガス流路３０ａのうち、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａが隔壁部３２によって分離されている。本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａそれぞれは、入口側の酸化剤ガス供給穴３１ａと出口側の酸化剤ガス排出穴３１ｂの双方に連通している。なお、隔壁部３２は、膜電極接合体１０側の上面がカソード側のガス拡散層１５に接触している。   In the present embodiment, of the plurality of oxidant gas flow paths 30 a, adjacent oxidant gas flow paths 30 a are separated by the partition wall portion 32. Each of the oxidant gas flow paths 30a of the present embodiment communicates with both the oxidant gas supply hole 31a on the inlet side and the oxidant gas discharge hole 31b on the outlet side. The upper surface of the partition wall 32 on the side of the membrane electrode assembly 10 is in contact with the gas diffusion layer 15 on the cathode side.

また、図示しないが、アノード側のセパレータ２０には、その外周部の左上側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給穴、および外周部の右下側に燃料ガスを排出する燃料ガス排出穴が形成されている。   Although not shown, the anode-side separator 20 has a fuel gas supply hole for supplying fuel gas to the upper left side of the outer peripheral portion and a fuel gas discharge hole for discharging fuel gas to the lower right side of the outer peripheral portion. Has been.

アノード側のセパレータ２０には、燃料ガス供給穴と燃料ガス排出穴との間の中央部に、複数の燃料ガス流路２０ａが形成されている。本実施形態の各燃料ガス流路２０ａは、酸化剤ガス流路３０ａと同様に、入口側から出口側に至る燃料ガスの流れが並列となるように、各燃料ガス流路２０ａが隔壁部で仕切られている。   In the separator 20 on the anode side, a plurality of fuel gas flow paths 20a are formed at the center between the fuel gas supply hole and the fuel gas discharge hole. Each fuel gas channel 20a of the present embodiment is a partition wall portion so that the flow of fuel gas from the inlet side to the outlet side is parallel, as is the case with the oxidant gas channel 30a. It is partitioned.

燃料電池セル１には、燃料ガスおよび酸化剤ガスのガスシール性を確保するために、燃料電池セル１における最外周部に、図示しないガスケット等のシール部材が配設されている。   In the fuel cell 1, a sealing member such as a gasket (not shown) is disposed on the outermost peripheral portion of the fuel cell 1 in order to ensure the gas sealing property of the fuel gas and the oxidant gas.

このように構成される燃料電池セル１では、燃料ガス流路２０ａに燃料ガスが供給され、酸化剤ガス流路３０ａに酸化剤ガスが供給されると、以下の式１、式２に示す電気化学反応により電気エネルギを出力する。   In the fuel battery cell 1 configured as described above, when the fuel gas is supplied to the fuel gas flow path 20a and the oxidant gas is supplied to the oxidant gas flow path 30a, the electric power shown in the following formulas 1 and 2 is obtained. Electric energy is output by chemical reaction.

（アノード）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ− ・・・（式１）
（カソード）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ ・・・（式２）
上述の式２で示すように、膜電極接合体１０のカソード側では、電気化学反応により生成水が生ずる。この生成水の大半は、未反応の酸化剤ガスと共に酸化剤ガス流路３０ａを流れて、酸化剤ガス排出穴３１ｂから排出される。 (Anode) H 2 → 2H + + 2e − (Formula 1)
(Cathode) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O (Formula 2)
As shown in Equation 2 above, product water is generated by an electrochemical reaction on the cathode side of the membrane electrode assembly 10. Most of the generated water flows through the oxidant gas flow path 30a together with the unreacted oxidant gas, and is discharged from the oxidant gas discharge hole 31b.

ところが、カソード側のガス拡散層１５のうち、隔壁部３２に対向する部位は、隔壁部３２が抵抗となることで、酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に比べて、酸化剤ガスが流れ難い。   However, in the gas diffusion layer 15 on the cathode side, the portion facing the partition wall portion 32 causes the oxidant gas to flow compared to the portion facing the oxidant gas flow path 30a because the partition wall portion 32 becomes a resistance. hard.

このため、図３に示すように、カソード側のガス拡散層１５のうち、隔壁部３２に対向する部位では、液水が滞留し易くなる。このようにガス拡散層１５に液水が滞留すると、カソード触媒層１３への酸化剤ガスの供給が阻害され、燃料電池セル１の発電効率の低下を招くことから好ましくない。   For this reason, as shown in FIG. 3, liquid water tends to stay in a portion of the cathode-side gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32. If the liquid water stays in the gas diffusion layer 15 in this way, the supply of the oxidant gas to the cathode catalyst layer 13 is hindered and the power generation efficiency of the fuel cell 1 is reduced, which is not preferable.

そこで、本実施形態では、図４〜図７に示すように、カソード側のセパレータ３０に形成された酸化剤ガス流路３０ａに対して、隔壁部３２に対向するガス拡散層１５に反応ガスである酸化剤ガスを導くガイド部３３を設ける構成としている。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4 to 7, the reaction gas is applied to the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 with respect to the oxidant gas flow path 30 a formed in the cathode-side separator 30. A guide portion 33 for guiding a certain oxidizing gas is provided.

本実施形態では、ガイド部３３を、酸化剤ガス流路３０ａの底壁面３２１の両側に立設する一対の側壁面３２２、３２３の一方の側壁面３２２に形成された凸部３３１で構成している。本実施形態では、隔壁部３２の側壁面３２２に形成した凸部３３１により、隔壁部３２の側壁面３２２に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５における隔壁部３２に対向する部位に向かう方向に転向させる構成となっている。   In the present embodiment, the guide portion 33 is constituted by a convex portion 331 formed on one side wall surface 322 of a pair of side wall surfaces 322 and 323 standing on both sides of the bottom wall surface 321 of the oxidant gas flow path 30a. Yes. In the present embodiment, the convex portion 331 formed on the side wall surface 322 of the partition wall portion 32 causes the flow direction of the oxidant gas flowing along the side wall surface 322 of the partition wall portion 32 to face the partition wall portion 32 in the gas diffusion layer 15. It is the structure which turns to the direction which goes to.

図４に示すように、本実施形態の凸部３３１は、隔壁部３２の側壁面３２２から酸化剤ガス流路３０ａ側に突出すると共に、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって延びるリブで構成されている。   As shown in FIG. 4, the convex portion 331 of the present embodiment protrudes from the side wall surface 322 of the partition wall portion 32 toward the oxidant gas flow path 30 a and extends from the bottom wall surface 321 side toward the gas diffusion layer 15 side. It consists of ribs.

本実施形態の凸部３３１は、図５に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向、すなわち、酸化剤ガスの流れ方向に複数形成されている。そして、本実施形態の凸部３３１は、酸化剤ガスの流れ方向に相対する面が斜めに傾斜している。   As shown in FIG. 5, a plurality of convex portions 331 of the present embodiment are formed in the extending direction of the oxidant gas flow path 30a, that is, in the flow direction of the oxidant gas. And as for the convex part 331 of this embodiment, the surface facing the flow direction of oxidizing gas inclines diagonally.

具体的には、凸部３３１は、図６、図７に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向（ガス流れ方向）に対して交差すると共に、酸化剤ガス流れ下流側（反応ガス流れ下流側）に向かうに伴ってガス拡散層１５側に近づく傾斜部３３１ａを有する。本実施形態の傾斜部３３１ａは、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって真っ直ぐ延びる平面で構成されている。なお、傾斜部３３１ａは、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって湾曲した曲面で構成してもよい。   Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, the convex portion 331 intersects with the extending direction (gas flow direction) of the oxidant gas flow path 30 a and the oxidant gas flow downstream side (reaction). It has an inclined portion 331a that approaches the gas diffusion layer 15 side toward the gas flow downstream side. The inclined portion 331a of the present embodiment is configured by a plane that extends straight from the bottom wall surface 321 side toward the gas diffusion layer 15 side. In addition, you may comprise the inclination part 331a with the curved surface curved toward the gas diffusion layer 15 side from the bottom wall surface 321 side.

次に、本実施形態の燃料電池セル１の酸化剤ガス流路３０ａにおける酸化剤ガスの流れについて、比較例となる酸化剤ガス流路３０Ｒにおける酸化剤ガスの流れを踏まえて説明する。   Next, the flow of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a of the fuel battery cell 1 of the present embodiment will be described based on the flow of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30R as a comparative example.

図８は、比較例の酸化剤ガス流路３０Ｒにおける酸化剤ガスの流れを示す図である。図８に示す酸化剤ガス流路３０Ｒは、ガイド部３３を設けていない点が本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａと相違している。   FIG. 8 is a diagram illustrating the flow of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30R of the comparative example. The oxidizing gas channel 30R shown in FIG. 8 is different from the oxidizing gas channel 30a of the present embodiment in that the guide portion 33 is not provided.

比較例の酸化剤ガス流路３０Ｒの場合、図８に示すように、酸化剤ガス流路３０Ｒを流れる酸化剤ガスは、ガス拡散層１５Ｒの酸化剤ガス流路３０Ｒに対向する部位に流れるものの、ガス拡散層１５Ｒの隔壁部３２Ｒに対向する部位に殆ど流れない。   In the case of the oxidant gas flow path 30R of the comparative example, as shown in FIG. 8, the oxidant gas flowing through the oxidant gas flow path 30R flows to a portion of the gas diffusion layer 15R facing the oxidant gas flow path 30R. The gas diffusion layer 15R hardly flows to a portion facing the partition wall 32R.

このため、ガス拡散層１５Ｒでは、隔壁部３２Ｒに対向する部位に液水が滞留し、カソード触媒層１３Ｒへの酸化剤ガスの供給が阻害される。この結果、燃料電池セル１における発電効率が低下してしまう。   For this reason, in the gas diffusion layer 15R, liquid water stays in a portion facing the partition wall portion 32R, and the supply of the oxidant gas to the cathode catalyst layer 13R is hindered. As a result, the power generation efficiency in the fuel cell 1 is reduced.

これに対して、本実施形態では、図９に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの壁面に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向が、ガイド部３３によりガス拡散層１５側に向かう方向に転向されることで、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に流れる。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the flow direction of the oxidant gas flowing along the wall surface of the oxidant gas flow path 30 a is in the direction toward the gas diffusion layer 15 by the guide portion 33. By being redirected, the gas diffusion layer 15 flows to a portion facing the partition wall 32.

具体的には、ガイド部３３を構成する凸部３３１の上流側、すなわち、凸部３３１の傾斜部３３１ａで流れ方向を転向した酸化剤ガスは、凸部３３１の傾斜部３３１ａに沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。また、図１０、図１１に示すように、ガイド部３３を構成する凸部３３１で壁面から剥離し、再び壁面に付着した酸化剤ガスも、下流側の凸部３３１の傾斜部３３１ａに沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。   Specifically, the oxidant gas whose direction of flow is changed upstream of the convex portion 331 constituting the guide portion 33, that is, the inclined portion 331 a of the convex portion 331, diffuses along the inclined portion 331 a of the convex portion 331. It flows near the part of the layer 15 that faces the partition wall 32. Further, as shown in FIGS. 10 and 11, the oxidant gas that is peeled off from the wall surface by the convex portion 331 constituting the guide portion 33 and again adhered to the wall surface is also along the inclined portion 331 a of the convex portion 331 on the downstream side. It flows near the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32.

ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水は、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる酸化剤ガスの圧力により酸化剤ガス流路３０ａに押し出される。これにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。   The liquid water staying in the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32 is pushed out to the oxidant gas flow path 30a by the pressure of the oxidant gas flowing near the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32. As a result, the liquid water is discharged to the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 through the oxidant gas flow path 30a. As a result, the oxidant gas is easily supplied also to the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32, so that the power generation efficiency in the fuel cell 1 is improved.

以上説明した本実施形態の燃料電池セル１では、各酸化剤ガス流路３０ａにおける入口側から出口側に至る酸化剤ガスの流れが並列となるように隔壁部３２で各酸化剤ガス流路３０ａを仕切る構成を採用している。このため、隔壁部３２で酸化剤ガス流路３０ａの上流側と下流側を分離する構成に比べて、酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減することができる。   In the fuel cell 1 of the present embodiment described above, each oxidant gas flow path 30a is formed in the partition wall 32 so that the flow of oxidant gas from the inlet side to the outlet side in each oxidant gas flow path 30a is parallel. The structure which partitions off is adopted. For this reason, compared with the structure which isolate | separates the upstream and downstream of the oxidizing gas flow path 30a with the partition part 32, the pressure loss in the oxidizing gas flow path 30a can be reduced.

加えて、本実施形態の燃料電池セル１では、酸化剤ガス流路３０ａに対して、隔壁部３２に対向するガス拡散層１５に酸化剤ガスを導くガイド部３３を設ける構成を採用している。このため、隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に向かう酸化剤ガスの圧力により隔壁部３２に対向するガス拡散層１５に滞留する液水を排出することが可能となる。   In addition, the fuel cell 1 of the present embodiment employs a configuration in which the guide portion 33 that guides the oxidant gas to the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32 is provided for the oxidant gas flow path 30a. . For this reason, it becomes possible to discharge the liquid water staying in the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 by the pressure of the oxidizing gas toward the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32.

このように、本実施形態の構成によれば、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができる。この結果、燃料電池セル１の発電効率の向上を図ることができる。   Thus, according to the configuration of the present embodiment, the fuel battery cell 1 that can suppress the retention of liquid water in the gas diffusion layer 15 while reducing the pressure loss of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a. Can be realized. As a result, the power generation efficiency of the fuel battery cell 1 can be improved.

具体的には、本実施形態では、ガイド部３３を隔壁部３２の壁面に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５へ向かう方向に転向させる凸部３３１で構成している。これによれば、隔壁部３２に形成した凸部３３１により隔壁部３２の壁面に沿って流れる酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に効率よく流すことができる。   Specifically, in the present embodiment, the guide portion 33 is configured by a convex portion 331 that turns the flow direction of the oxidizing gas flowing along the wall surface of the partition wall portion 32 in the direction toward the gas diffusion layer 15. According to this, the oxidant gas flowing along the wall surface of the partition wall 32 can be efficiently flowed to the gas diffusion layer 15 side facing the partition wall 32 by the convex portion 331 formed in the partition wall 32.

さらに、本実施形態では、凸部３３１に対して、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に対して交差すると共に、酸化剤ガス流れ下流側に向かうに伴ってガス拡散層１５側に近づく傾斜部３３１ａを設ける構成としている。これによれば、凸部３３１付近における酸化剤ガスの流通抵抗を抑えつつ、酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に流すことが可能となる。これにより、酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失の低減を図ることができる。   Further, in the present embodiment, the slope that intersects the extending direction of the oxidant gas flow path 30a with respect to the convex portion 331 and approaches the gas diffusion layer 15 side as it goes toward the downstream side of the oxidant gas flow. The portion 331a is provided. According to this, it becomes possible to flow the oxidant gas toward the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 while suppressing the flow resistance of the oxidant gas in the vicinity of the convex portion 331. Thereby, the pressure loss in the oxidant gas flow path 30a can be reduced.

ここで、本実施形態では、一対のセパレータ２０、３０のうち、カソード側のセパレータ３０に形成された酸化剤ガス流路３０ａに対してガイド部３３を設ける例について説明したが、これに限定されない。   Here, in this embodiment, although the example which provides the guide part 33 with respect to the oxidizing gas flow path 30a formed in the separator 30 of the cathode side among a pair of separators 20 and 30 was demonstrated, it is not limited to this. .

上述の式１、式２で示す電気化学反応では、アノード側にて生成水が生じないが、カソード側の生成水が電解質膜１１を透過してアノード側に侵入することがある。このため、アノード側においても、カソード側と同様に、アノード側のガス拡散層１４における各燃料ガス流路２０ａを仕切る隔壁部に対向する部位に液水が滞留してしまうことがある。   In the electrochemical reactions represented by the above-described formulas 1 and 2, produced water does not occur on the anode side, but the produced water on the cathode side may permeate the electrolyte membrane 11 and enter the anode side. For this reason, on the anode side as well as the cathode side, liquid water may stay in a portion of the anode-side gas diffusion layer 14 facing the partition wall that partitions the fuel gas flow paths 20a.

そこで、酸化剤ガス流路３０ａだけでなく、アノード側のセパレータ２０に形成された燃料ガス流路２０ａに対して、酸化剤ガス流路３０ａに設けたガイド部３３と同様の構成を設ける構造にしてもよい。   Therefore, not only the oxidant gas flow path 30a but also the fuel gas flow path 20a formed in the anode-side separator 20 is configured to have the same configuration as the guide portion 33 provided in the oxidant gas flow path 30a. May be.

また、本実施形態の如く、一対のセパレータ２０、３０のうち、カソード側のセパレータ３０に形成された酸化剤ガス流路３０ａに対してガイド部３３を設けことが望ましいが、これに限定されない。例えば、酸化剤ガス流路３０ａではなく、燃料ガス流路２０ａに対してガイド部３３を設ける構成にしてもよい。なお、これらのことは、以降の実施形態においても同様である。   In addition, as in the present embodiment, it is desirable to provide the guide portion 33 for the oxidant gas flow path 30a formed in the cathode-side separator 30 of the pair of separators 20 and 30, but the present invention is not limited to this. For example, the guide portion 33 may be provided for the fuel gas flow channel 20a instead of the oxidant gas flow channel 30a. These are the same in the following embodiments.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１２〜図１８を参照して説明する。本実施形態では、ガイド部３３を凸部３３１ではなく、凹部３３２で構成している点が第１実施形態と相違している。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The present embodiment is different from the first embodiment in that the guide portion 33 is constituted by a concave portion 332 instead of the convex portion 331.

図１２に示すように、本実施形態では、ガイド部３３を、一対の側壁面３２２、３２３の一方の側壁面３２２に形成された凹部３３２で構成している。本実施形態では、隔壁部３２の側壁面３２２に形成した凹部３３２により、隔壁部３２の側壁面３２２に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５における隔壁部３２に対向する部位に向かう方向に転向させる構成となっている。   As shown in FIG. 12, in this embodiment, the guide part 33 is comprised by the recessed part 332 formed in one side wall surface 322 of a pair of side wall surface 322,323. In the present embodiment, the concave portion 332 formed in the side wall surface 322 of the partition wall portion 32 causes the flow direction of the oxidant gas flowing along the side wall surface 322 of the partition wall portion 32 to be a portion facing the partition wall portion 32 in the gas diffusion layer 15. It is configured to turn in the direction it heads.

本実施形態の凹部３３２は、隔壁部３２の側壁面３２２に設けられ、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって延びる溝状の窪みで構成されている。また、本実施形態の凹部３３２は、図１３に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に複数形成されている。そして、本実施形態の凹部３３２は、酸化剤ガスの流れ方向に相対する面が斜めに傾斜している。   The concave portion 332 of the present embodiment is provided on the side wall surface 322 of the partition wall portion 32 and is configured by a groove-like depression extending from the bottom wall surface 321 side toward the gas diffusion layer 15 side. Moreover, as shown in FIG. 13, the recessed part 332 of this embodiment is formed with two or more by the extending direction of the oxidizing gas flow path 30a. And as for the recessed part 332 of this embodiment, the surface facing the flow direction of oxidizing gas inclines diagonally.

具体的には、凹部３３２は、図１４、図１５に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に対して交差すると共に、酸化剤ガス流れ下流側に向かうに伴ってガス拡散層１５側に近づく傾斜部３３２ａを有する構成となっている。本実施形態の傾斜部３３２ａは、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって真っ直ぐ延びる平面で構成されている。なお、傾斜部３３２ａは、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって湾曲した曲面で構成してもよい。   Specifically, as shown in FIGS. 14 and 15, the recess 332 intersects the extending direction of the oxidant gas flow path 30 a and gas diffusion layer as it goes downstream of the oxidant gas flow. It has the structure which has the inclination part 332a which approaches 15 side. The inclined portion 332a of the present embodiment is configured by a plane that extends straight from the bottom wall surface 321 side toward the gas diffusion layer 15 side. In addition, you may comprise the inclination part 332a with the curved surface curved toward the gas diffusion layer 15 side from the bottom wall surface 321 side.

次に、本実施形態の燃料電池セル１の酸化剤ガス流路３０ａにおける酸化剤ガスの流れについて、図１６〜図１８を参照して説明する。本実施形態では、図１６に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの壁面に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向が、ガイド部３３によりガス拡散層１５側に向かう方向に転向されることで、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に流れる。   Next, the flow of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a of the fuel battery cell 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the flow direction of the oxidant gas flowing along the wall surface of the oxidant gas flow path 30 a is turned by the guide portion 33 in the direction toward the gas diffusion layer 15 side. The gas diffusion layer 15 flows to a portion facing the partition wall portion 32.

具体的には、ガイド部３３を構成する凹部３３２の傾斜部３３２ａで流れ方向を転向した酸化剤ガスは、凹部３３２の傾斜部３３２ａに沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。また、図１７、図１８に示すように、ガイド部３３を構成する凹部３３２で壁面から剥離し、再び壁面に付着した酸化剤ガスも、下流側の凹部３３２の傾斜部３３２ａに沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。   Specifically, the oxidant gas whose flow direction is changed by the inclined portion 332a of the concave portion 332 that constitutes the guide portion 33 is in the vicinity of a portion that faces the partition wall portion 32 of the gas diffusion layer 15 along the inclined portion 332a of the concave portion 332. Flowing into. Further, as shown in FIGS. 17 and 18, the oxidant gas that has been peeled off from the wall surface by the concave portion 332 constituting the guide portion 33 and again adhered to the wall surface is diffused along the inclined portion 332 a of the concave portion 332 on the downstream side. It flows near the part of the layer 15 that faces the partition wall 32.

ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水は、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる酸化剤ガスの圧力により酸化剤ガス流路３０ａに押し出され、酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなる。   The liquid water staying in the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32 is pushed out to the oxidant gas flow path 30a by the pressure of the oxidant gas flowing near the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32, It is discharged via the oxidant gas flow path 30a. As a result, the oxidant gas is easily supplied also to the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32.

以上説明した本実施形態の燃料電池セル１では、第１実施形態と同様の基本構成を採用している。従って、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができ、燃料電池セル１の発電効率の向上を図ることができる。   The fuel cell 1 of the present embodiment described above adopts the same basic configuration as that of the first embodiment. Therefore, it is possible to realize the fuel battery cell 1 that can suppress the retention of liquid water in the gas diffusion layer 15 while reducing the pressure loss of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a. The power generation efficiency can be improved.

具体的には、本実施形態では、ガイド部３３を隔壁部３２の壁面に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５へ向かう方向に転向させる凹部３３２で構成している。これによれば、隔壁部３２に形成した凹部３３２により隔壁部３２の壁面に沿って流れる酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に効率よく流すことができる。   Specifically, in the present embodiment, the guide portion 33 is configured by a recess 332 that turns the flow direction of the oxidizing gas flowing along the wall surface of the partition wall portion 32 in the direction toward the gas diffusion layer 15. According to this, the oxidant gas flowing along the wall surface of the partition wall 32 can be efficiently caused to flow toward the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 by the recess 332 formed in the partition wall 32.

さらに、本実施形態では、凹部３３２に対して、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に対して交差すると共に、酸化剤ガス流れ下流側に向かうに伴ってガス拡散層１５側に近づく傾斜部３３２ａを設ける構成としている。これによれば、凹部３３２付近における酸化剤ガスの流通抵抗を抑えつつ、酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に流すことが可能となる。これにより、酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失の低減を図ることができる。   Further, in the present embodiment, the inclined portion that intersects the extending direction of the oxidant gas flow path 30a with respect to the concave portion 332 and approaches the gas diffusion layer 15 side toward the downstream side of the oxidant gas flow. 332a is provided. According to this, it becomes possible to flow the oxidant gas toward the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 while suppressing the flow resistance of the oxidant gas in the vicinity of the recess 332. Thereby, the pressure loss in the oxidant gas flow path 30a can be reduced.

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１９〜図２３を参照して説明する。本実施形態では、ガイド部３３をガス拡散層１５に設けた突起部３３３で構成している点が第１実施形態と相違している。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The present embodiment is different from the first embodiment in that the guide portion 33 is configured by a protrusion 333 provided on the gas diffusion layer 15.

図１９に示すように、本実施形態では、ガイド部３３を、ガス拡散層１５における酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に形成された突起部３３３で構成している。本実施形態では、ガス拡散層１５に形成した突起部３３３により、ガス拡散層１５における酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５における隔壁部３２に対向する部位へ向かう方向に転向させる構成となっている。   As shown in FIG. 19, in the present embodiment, the guide portion 33 is constituted by a protrusion 333 formed at a portion of the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30 a. In the present embodiment, the protruding portion 333 formed in the gas diffusion layer 15 changes the flow direction of the oxidant gas flowing along the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the oxidant gas flow path 30a to the partition portion in the gas diffusion layer 15. It is configured to turn in a direction toward the portion facing 32.

本実施形態の突起部３３３は、ガス拡散層１５における酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に設けられ、一対の側壁面３２２、３２３の間を横断するように延びるリブで構成されている。   The projecting portion 333 of the present embodiment is formed of a rib that is provided at a portion of the gas diffusion layer 15 that faces the oxidant gas flow path 30 a and extends across the pair of side wall surfaces 322 and 323.

また、本実施形態の突起部３３３は、図２０に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に複数形成されている。そして、本実施形態の突起部３３３は、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向、すなわち、酸化剤ガスの流れ方向に交差するように設けられている。具体的には、各突起部３３３は、互いに並列となるように、酸化剤ガスの流れ方向に交差するように配列されている。   Further, as shown in FIG. 20, a plurality of protrusions 333 of this embodiment are formed in the extending direction of the oxidant gas flow path 30a. And the protrusion part 333 of this embodiment is provided so that the extension direction of the oxidizing gas flow path 30a, ie, the flow direction of oxidizing gas, may be crossed. Specifically, the protrusions 333 are arranged so as to intersect the flow direction of the oxidant gas so as to be parallel to each other.

次に、本実施形態の燃料電池セル１の酸化剤ガス流路３０ａにおける酸化剤ガスの流れについて、図２１を参照して説明する。図２１に示すように、本実施形態では、ガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向が、ガイド部３３により隔壁部３２側に向かう方向に転向されることで、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に流れる。具体的には、ガイド部３３を構成する突起部３３３で流れ方向を転向した酸化剤ガスは、図２２、図２３に示すように、突起部３３３に沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。   Next, the flow of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a of the fuel battery cell 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 21, in this embodiment, the flow direction of the oxidant gas flowing along the portion of the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a is the direction toward the partition wall 32 side by the guide portion 33. The gas flows to a portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32. Specifically, as shown in FIGS. 22 and 23, the oxidant gas whose direction of flow is changed by the protrusion 333 constituting the guide portion 33 enters the partition wall 32 of the gas diffusion layer 15 along the protrusion 333. It flows in the vicinity of the opposite part.

ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水は、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる酸化剤ガスの圧力により酸化剤ガス流路３０ａに押し出され、酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなる。   The liquid water staying in the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32 is pushed out to the oxidant gas flow path 30a by the pressure of the oxidant gas flowing near the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32, It is discharged via the oxidant gas flow path 30a. As a result, the oxidant gas is easily supplied also to the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32.

以上説明した本実施形態の燃料電池セル１では、第１実施形態と同様の基本構成を採用している。従って、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができ、燃料電池セル１の発電効率の向上を図ることができる。   The fuel cell 1 of the present embodiment described above adopts the same basic configuration as that of the first embodiment. Therefore, it is possible to realize the fuel battery cell 1 that can suppress the retention of liquid water in the gas diffusion layer 15 while reducing the pressure loss of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a. The power generation efficiency can be improved.

具体的には、本実施形態では、ガイド部３３をガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向を隔壁部３２側へ向かう方向に転向させる突起部３３３で構成している。これによれば、ガス拡散層１５に形成した突起部３３３によりガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に流すことができる。   Specifically, in this embodiment, the guide portion 33 is turned in the direction toward the partition wall portion 32 in the flow direction of the oxidant gas flowing along the portion of the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a. The projection 333 is configured. According to this, the oxidant gas flowing along the portion of the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a by the projection 333 formed in the gas diffusion layer 15 is on the side of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32. Can be shed.

さらに、本実施形態では、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に対して交差するように突起部３３３を配置している。これによれば、ガス拡散層１５に形成した突起部３３３によりガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に効率よく流すことができる。   Furthermore, in the present embodiment, the protrusion 333 is disposed so as to intersect the extending direction of the oxidant gas flow path 30a. According to this, the oxidant gas flowing along the portion of the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a by the projection 333 formed in the gas diffusion layer 15 is on the side of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32. Can flow efficiently.

ここで、本実施形態では、ガイド部３３をガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向を隔壁部３２側へ向かう方向に転向させる突起部３３３で構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に溝部を形成し、当該溝部によって、ガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向を隔壁部３２側へ向かう方向に転向させてもよい。   Here, in the present embodiment, the protruding portion that changes the flow direction of the oxidant gas flowing along the portion of the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a in the direction toward the partition wall 32 side. Although the example comprised by 333 was demonstrated, it is not limited to this. For example, a groove portion is formed in a portion of the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a, and the groove portion causes the oxidant gas flowing along the portion of the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a. The flow direction may be turned in the direction toward the partition wall 32 side.

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図２４〜図２７を参照して説明する。本実施形態では、隣り合うガス流路の圧力を反応ガスの流れる位置によって異なる構成としている点が第１実施形態と相違している。なお、本実施形態では、第１実施形態のガイド部３３が廃止されている。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first embodiment in that the pressure in the adjacent gas flow path is different depending on the position where the reaction gas flows. In the present embodiment, the guide portion 33 of the first embodiment is abolished.

図２４は、比較例となる従来の酸化剤ガス流路３０Ｒを示している。なお、図２４では、上段側に酸化剤ガス流路３０Ｒの正面図を示し、下段側に酸化剤ガス流路３０Ｒの断面図を示している。このことは、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａを示す図２６においても同様である。   FIG. 24 shows a conventional oxidant gas flow path 30R as a comparative example. In FIG. 24, a front view of the oxidant gas flow path 30R is shown on the upper side, and a cross-sectional view of the oxidant gas flow path 30R is shown on the lower side. This is the same also in FIG. 26 which shows the oxidizing gas flow path 30a of this embodiment.

図２４に示すように、比較例の酸化剤ガス流路３０Ｒは、隣り合う酸化剤ガス流路３０Ｒの流路幅Ｗｒ、および流路高さＨｒが同様に構成されており、その流路断面積が酸化剤ガスの流れ方向において一様となっている。このため、図２５に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０Ｒの圧力（流路内圧力）に差が殆ど生じない。   As shown in FIG. 24, the oxidant gas flow path 30R of the comparative example is configured similarly in the flow path width Wr and the flow path height Hr of the adjacent oxidant gas flow paths 30R. The area is uniform in the flow direction of the oxidant gas. For this reason, as shown in FIG. 25, a difference hardly arises in the pressure (pressure in a flow path) of adjacent oxidant gas flow paths 30R.

これに対して、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力が酸化剤ガスの流れる位置によって異なるように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしている。   In contrast, the oxidant gas flow path 30a of the present embodiment has a flow path between adjacent oxidant gas flow paths 30a such that the pressure of the adjacent oxidant gas flow path 30a varies depending on the position where the oxidant gas flows. The cross-sectional area is different depending on the position where the oxidizing gas flows.

図２６に示すように、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さＨを同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅を変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしている。   As shown in FIG. 26, in the present embodiment, the channel heights H of adjacent oxidant gas channels 30a are the same, and the channel widths of the adjacent oxidant gas channels 30a are changed to be adjacent to each other. The flow path cross-sectional area of the oxidant gas flow path 30a has different sizes depending on the position where the oxidant gas flows.

具体的には、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、酸化剤ガスの流れ方向において、狭い流路幅Ｗｓと広い流路幅Ｗｌとが交互となるように構成されている。すなわち、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う隔壁部３２の間における流路幅が、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる幅に設定されている。   Specifically, the oxidant gas flow path 30a of the present embodiment is configured such that the narrow flow path width Ws and the wide flow path width Wl alternate in the flow direction of the oxidant gas. That is, in the oxidizing gas channel 30a of the present embodiment, the channel width between the adjacent partition walls 32 is set to be different depending on the position where the oxidizing gas flows.

さらに、各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの一方が狭い流路幅Ｗｓとなる位置で、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの他方が広い流路幅Ｗｌとなるように構成されている。なお、本実施形態では、酸化剤ガス流路３０ａ全体の流路の容積が、従来と同様となるように、狭い流路幅Ｗｓが従来の流路幅Ｗｒよりも小さく（Ｗｓ＜Ｗｒ）、広い流路幅Ｗｌが従来の流路幅Ｗｒよりも大きくなっている（Ｗｌ＞Ｗｒ）。   Further, each oxidant gas flow path 30a has a position where one of the adjacent oxidant gas flow paths 30a has a narrow flow path width Ws, and the other of the adjacent oxidant gas flow paths 30a has a wide flow path width Wl. It is configured as follows. In the present embodiment, the narrow channel width Ws is smaller than the conventional channel width Wr (Ws <Wr) so that the volume of the entire oxidant gas channel 30a is the same as the conventional one. The wide channel width Wl is larger than the conventional channel width Wr (Wl> Wr).

本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、図２７に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、狭い流路幅Ｗｓとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力が、広い流路幅Ｗｌとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力（流路内圧力）に比べて低下する。すなわち、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの間に圧力差が生ずる構成となっている。   In each oxidant gas flow path 30a of this embodiment, as shown in FIG. 27, the pressure of the oxidant gas flow path 30a having the narrow flow path width Ws among the adjacent oxidant gas flow paths 30a is a wide flow. The pressure is lower than the pressure of the oxidant gas flow path 30a (the pressure in the flow path) that becomes the path width Wl. That is, in each oxidant gas flow path 30a of this embodiment, a pressure difference is generated between adjacent oxidant gas flow paths 30a.

本実施形態では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力差により、圧力が低い方の酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。これにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。   In the present embodiment, the liquid water staying in the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32 is moved toward the lower oxidant gas flow channel 30a due to the pressure difference between the adjacent oxidant gas flow channels 30a. Extruded. As a result, the liquid water is discharged to the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 through the oxidant gas flow path 30a. As a result, the oxidant gas is easily supplied also to the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32, so that the power generation efficiency in the fuel cell 1 is improved.

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の燃料電池セル１は、各酸化剤ガス流路３０ａにおける入口側から出口側に至る酸化剤ガスの流れが並列となるように隔壁部３２で各酸化剤ガス流路３０ａを仕切る構成を採用している。このため、隔壁部３２で酸化剤ガス流路３０ａの上流側と下流側を分離する構成に比べて、酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減することができる。   Other configurations are the same as those of the first embodiment. The fuel cell 1 of the present embodiment has a configuration in which each oxidant gas flow path 30a is partitioned by a partition wall 32 so that the flow of oxidant gas from the inlet side to the outlet side in each oxidant gas flow path 30a is parallel. Is adopted. For this reason, compared with the structure which isolate | separates the upstream and downstream of the oxidizing gas flow path 30a with the partition part 32, the pressure loss in the oxidizing gas flow path 30a can be reduced.

加えて、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力が酸化剤ガスの流れる位置によって異なる構成を採用している。このため、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力差により、圧力の低い方側へ隔壁部３２に対向するガス拡散層１５に滞留する液水を排出することが可能となる。   In addition, a configuration is adopted in which the pressure in the adjacent oxidant gas flow path 30a varies depending on the position where the oxidant gas flows. For this reason, it becomes possible to discharge the liquid water staying in the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 toward the lower pressure side due to the pressure difference between the adjacent oxidant gas flow paths 30a.

このように、本実施形態の構成によっても、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができる。この結果、燃料電池セル１の発電効率の向上を図ることができる。   Thus, even with the configuration of the present embodiment, the fuel battery cell 1 that can suppress the retention of liquid water in the gas diffusion layer 15 while reducing the pressure loss of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a. Can be realized. As a result, the power generation efficiency of the fuel battery cell 1 can be improved.

ここで、本実施形態では、一対のセパレータ２０、３０のうち、カソード側のセパレータ３０の隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を異なるように構成する例について説明したが、これに限定されない。   Here, in the present embodiment, the example in which the pressure of the oxidant gas flow path 30a adjacent to the cathode-side separator 30 among the pair of separators 20 and 30 is configured to be different has been described, but is not limited thereto.

第１実施形態で説明したように、アノード側においても、カソード側と同様に、アノード側のガス拡散層１４における各燃料ガス流路２０ａを仕切る隔壁部に対向する部位に液水が滞留してしまうことがある。   As described in the first embodiment, on the anode side, liquid water stays in the portion facing the partition wall portion that partitions each fuel gas flow path 20a in the gas diffusion layer 14 on the anode side, similarly to the cathode side. May end up.

このため、酸化剤ガス流路３０ａだけでなく、アノード側のセパレータ２０の隣り合う燃料ガス流路２０ａの圧力を異なるように構成してもよい。なお、このことは、以降の実施形態においても同様である。   For this reason, you may comprise so that the pressure of not only the oxidizing gas flow path 30a but the fuel gas flow path 20a adjacent to the anode side separator 20 may differ. This also applies to the following embodiments.

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図２８〜図３１を参照して説明する。本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅を同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さを変更している点が第４実施形態と相違している。 (Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the fourth embodiment in that the channel widths of adjacent oxidant gas channels 30a are the same and the channel heights of adjacent oxidant gas channels 30a are changed. .

図２８に示すように、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅を同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしている。   As shown in FIG. 28, in the present embodiment, the adjacent oxidant gas flow paths 30a have the same flow path width, and the adjacent oxidant gas flow paths 30a are changed in height so that the adjacent oxidant gas flow paths 30a are changed in height. The cross-sectional area of the agent gas passage 30a is different in size depending on the position where the oxidant gas flows.

本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａに対向するガス拡散層１５を変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さを変更している。本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａに対向するガス拡散層１５は、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる厚みに設定されている。具体的には、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａに対向するガス拡散層１５には、厚みの薄い薄肉部１５ａと、厚みの大きい厚肉部１５ｂとが設けられている。なお、薄肉部１５ａの厚みＴｓは、厚肉部１５ｂの厚みＴｌよりも小さくなっている（Ｔｓ＜Ｔｌ）。   In the present embodiment, by changing the gas diffusion layer 15 facing the adjacent oxidant gas flow channel 30a, the flow channel height of the adjacent oxidant gas flow channel 30a is changed. The gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a of the present embodiment is set to have a different thickness depending on the position where the oxidant gas flows. Specifically, the gas diffusion layer 15 facing the oxidant gas flow path 30a of the present embodiment is provided with a thin portion 15a having a small thickness and a thick portion 15b having a large thickness. In addition, the thickness Ts of the thin part 15a is smaller than the thickness Tl of the thick part 15b (Ts <Tl).

さらに、本実施形態では、図２９、図３０に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、一方に対向するガス拡散層１５の薄肉部１５ａとなる位置で、他方に対向するガス拡散層１５の厚肉部１５ｂとなるとなるように構成されている。   Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 29 and 30, the gas opposed to the other at the position that becomes the thin portion 15 a of the gas diffusion layer 15 facing one of the adjacent oxidant gas flow paths 30 a. It is comprised so that it may become the thick part 15b of the diffusion layer 15.

これにより、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さが、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる高さとなり、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積が酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとなる。   Thereby, each oxidant gas flow path 30a of this embodiment becomes the height from which the flow path height of adjacent oxidant gas flow path 30a changes with positions where oxidant gas flows, and adjacent oxidant gas flow path The cross-sectional area of the channel 30a varies depending on the position where the oxidant gas flows.

具体的には、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、酸化剤ガスの流れ方向において、低い流路高さＨｓと高い流路高さＨｌとが交互となるように構成されている。さらに、各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの一方が低い流路高さＨｓとなる位置で、他方が高い流路高さＨｌとなるように構成されている。なお、本実施形態では、酸化剤ガス流路３０ａ全体の流路の容積が、従来と同様となるように、狭い流路高さＨｓが従来の流路高さＨｒよりも小さく（Ｈｓ＜Ｈｒ）、高い流路高さＨｌが従来の流路高さＨｒよりも大きくなっている（Ｈｌ＞Ｈｒ）。   Specifically, the oxidant gas flow path 30a of the present embodiment is configured such that the low flow path height Hs and the high flow path height Hl alternate in the flow direction of the oxidant gas. Further, each oxidant gas flow path 30a is configured such that one of the adjacent oxidant gas flow paths 30a has a low flow path height Hs and the other has a high flow path height Hl. In the present embodiment, the narrow channel height Hs is smaller than the conventional channel height Hr (Hs <Hr) so that the volume of the entire oxidant gas channel 30a is the same as the conventional one. ), The high flow path height Hl is larger than the conventional flow path height Hr (Hl> Hr).

本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、図３１に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、低い流路高さＨｓとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力が、高い流路高さＨｌとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力に比べて低下する。すなわち、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの間に圧力差が生ずる構成となっている。   In each oxidant gas flow path 30a of this embodiment, as shown in FIG. 31, the pressure of the oxidant gas flow path 30a having a low flow path height Hs among the adjacent oxidant gas flow paths 30a is high. The pressure is lower than the pressure of the oxidant gas flow path 30a having the flow path height Hl. That is, in each oxidant gas flow path 30a of this embodiment, a pressure difference is generated between adjacent oxidant gas flow paths 30a.

本実施形態では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力差により、圧力が低い方の酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。これにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。   In the present embodiment, the liquid water staying in the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32 is moved toward the lower oxidant gas flow channel 30a due to the pressure difference between the adjacent oxidant gas flow channels 30a. Extruded. As a result, the liquid water is discharged to the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 through the oxidant gas flow path 30a. As a result, the oxidant gas is easily supplied also to the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32, so that the power generation efficiency in the fuel cell 1 is improved.

その他の構成は、第４実施形態と同様である。本実施形態の燃料電池セル１によれば、第４実施形態と同様に、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができる。   Other configurations are the same as those of the fourth embodiment. According to the fuel cell 1 of the present embodiment, as in the fourth embodiment, liquid water retention in the gas diffusion layer 15 is suppressed while reducing the pressure loss of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a. It is possible to realize a fuel cell 1 capable of

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図３２〜図３４を参照して説明する。本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅、流路高さを同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの側壁面３２２の表面粗さを変更している点が第４実施形態と相違している。 (Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the channel width and the channel height of the adjacent oxidant gas flow channel 30a are the same, and the surface roughness of the side wall surface 322 of the adjacent oxidant gas flow channel 30a is changed. This is different from the fourth embodiment.

図３２に示すように、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅や流路高さを同様としている。すなわち、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積が同等となっている。   As shown in FIG. 32, in this embodiment, the channel widths and channel heights of adjacent oxidant gas channels 30a are the same. That is, in the present embodiment, the channel cross-sectional areas of adjacent oxidant gas channels 30a are equal.

本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力が酸化剤ガスの流れる位置によって異なるように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの表面粗さが、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっている。   In the present embodiment, the surface roughness of the adjacent oxidant gas flow channel 30a is such that the pressure of the adjacent oxidant gas flow channel 30a varies depending on the position where the oxidant gas flows. The size varies depending on the gas flow position.

図３３に示すように、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、酸化剤ガスの流れ方向において、表面粗さの小さい部位Ｒｓと表面粗さの大きい部位Ｒｌとが交互となるように構成されている。さらに、各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの一方が表面粗さの小さい部位Ｒｓとなる位置で、他方が表面粗さの大きい部位Ｒｌとなるように構成されている。なお、表面粗さの大小の比較は、算術平均粗さや、十点平均粗さ等により比較している。   As shown in FIG. 33, the oxidant gas flow path 30a of the present embodiment is configured such that the portions Rs having a small surface roughness and the portions Rl having a large surface roughness alternate in the flow direction of the oxidant gas. Has been. Furthermore, each oxidant gas flow path 30a is configured such that one of the adjacent oxidant gas flow paths 30a is a position Rs with a small surface roughness and the other is a position Rl with a large surface roughness. Yes. Note that the comparison of the surface roughness is based on arithmetic average roughness, ten-point average roughness, and the like.

本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、図３４に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、酸化剤ガス流路３０ａにおける表面粗さの大きい部位Ｒｌの圧力が、表面粗さの小さい部位Ｒｓの圧力に比べて低下する。すなわち、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの間に圧力差が生ずる構成となっている。   In each oxidant gas flow path 30a of the present embodiment, as shown in FIG. 34, the pressure of the portion Rl having a large surface roughness in the oxidant gas flow path 30a is the surface of the adjacent oxidant gas flow paths 30a. It is lower than the pressure of the portion Rs having a small roughness. That is, in each oxidant gas flow path 30a of this embodiment, a pressure difference is generated between adjacent oxidant gas flow paths 30a.

本実施形態では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力差により、圧力が低い方の酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。これにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。   In the present embodiment, the liquid water staying in the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall portion 32 is moved toward the lower oxidant gas flow channel 30a due to the pressure difference between the adjacent oxidant gas flow channels 30a. Extruded. As a result, the liquid water is discharged to the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 through the oxidant gas flow path 30a. As a result, the oxidant gas is easily supplied also to the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32, so that the power generation efficiency in the fuel cell 1 is improved.

その他の構成は、第４実施形態と同様である。本実施形態の燃料電池セル１によれば、第４実施形態と同様に、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができる。   Other configurations are the same as those of the fourth embodiment. According to the fuel cell 1 of the present embodiment, as in the fourth embodiment, liquid water retention in the gas diffusion layer 15 is suppressed while reducing the pressure loss of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a. It is possible to realize a fuel cell 1 capable of

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について、図３５〜図３８を参照して説明する。本実施形態では、酸化剤ガス流路３０ａにガイド部３３を設けると共に、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる構成としている点が上述の実施形態と相違している。 (Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIGS. The present embodiment is different from the above-described embodiment in that the guide portion 33 is provided in the oxidant gas flow path 30a and the pressure of the adjacent oxidant gas flow path 30a is different depending on the position where the oxidant gas flows. ing.

本実施形態では、図３５、図３６に示すように、本実施形態では、ガイド部３３を、一対の側壁面３２２、３２３の一方の側壁面３２２に形成された凹部３３２で構成している。本実施形態では、隔壁部３２の側壁面３２２に形成した凹部３３２により、隔壁部３２の側壁面３２２に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５における隔壁部３２に対向する部位に向かう方向に転向させる構成となっている。なお、本実施形態の凹部３３２の形状については、第２実施形態と同様であることから説明を省略する。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 35 and 36, in the present embodiment, the guide portion 33 is configured by a recess 332 formed on one side wall surface 322 of the pair of side wall surfaces 322 and 323. In the present embodiment, the concave portion 332 formed in the side wall surface 322 of the partition wall portion 32 causes the flow direction of the oxidant gas flowing along the side wall surface 322 of the partition wall portion 32 to be a portion facing the partition wall portion 32 in the gas diffusion layer 15. It is configured to turn in the direction it heads. In addition, about the shape of the recessed part 332 of this embodiment, since it is the same as that of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

さらに、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力が酸化剤ガスの流れる位置によって異なるように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積が、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしている。   Furthermore, the oxidant gas flow channel 30a of the present embodiment has a cross-sectional area of the adjacent oxidant gas flow channel 30a so that the pressure of the adjacent oxidant gas flow channel 30a varies depending on the position where the oxidant gas flows. The size varies depending on the position where the oxidizing gas flows.

本実施形態では、図３７に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａにおける凹部３３２の形成位置を変更している。具体的には、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、酸化剤ガスの流れ方向において、狭い流路幅Ｗｓと広い流路幅Ｗｌとが交互となるように構成されている。さらに、各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの一方が狭い流路幅Ｗｓとなる位置で、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの他方が広い流路幅Ｗｌとなるように構成されている。これにより、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積が酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 37, the formation position of the recess 332 in the adjacent oxidizing gas channel 30a is changed. Specifically, the oxidant gas flow path 30a of the present embodiment is configured such that the narrow flow path width Ws and the wide flow path width Wl alternate in the flow direction of the oxidant gas. Further, each oxidant gas flow path 30a has a position where one of the adjacent oxidant gas flow paths 30a has a narrow flow path width Ws, and the other of the adjacent oxidant gas flow paths 30a has a wide flow path width Wl. It is configured as follows. Thereby, each oxidant gas flow path 30a of this embodiment becomes a magnitude | size from which the flow path cross-sectional area of the adjacent oxidant gas flow path 30a changes with positions where oxidant gas flows.

本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、図３８に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、狭い流路幅Ｗｓとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力が、広い流路幅Ｗｌとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力に比べて低下する。すなわち、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの間に圧力差が生ずる構成となっている。   In each oxidant gas flow path 30a of the present embodiment, as shown in FIG. 38, the pressure of the oxidant gas flow path 30a having the narrow flow path width Ws among the adjacent oxidant gas flow paths 30a has a wide flow. The pressure is lower than the pressure in the oxidant gas flow path 30a having the path width Wl. That is, in each oxidant gas flow path 30a of this embodiment, a pressure difference is generated between adjacent oxidant gas flow paths 30a.

本実施形態の燃料電池セル１では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、ガイド部３３によってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる酸化剤ガスの圧力により、酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。   In the fuel cell 1 of the present embodiment, the liquid water staying in a portion facing the partition wall portion 32 of the gas diffusion layer 15 flows by the guide portion 33 in the vicinity of the portion facing the partition wall portion 32 of the gas diffusion layer 15. The gas is pushed out toward the oxidant gas flow path 30a by the pressure of the gas.

さらに、本実施形態の燃料電池セル１では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力差により、圧力が低い方の酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。   Further, in the fuel battery cell 1 of the present embodiment, the liquid water staying at the portion facing the partition wall 32 of the gas diffusion layer 15 is oxidized with the lower pressure due to the pressure difference between the adjacent oxidant gas flow paths 30a. It is pushed out to the agent gas flow path 30a side.

これらにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。   As a result, the liquid water is discharged to the portion of the gas diffusion layer 15 facing the partition wall 32 through the oxidant gas flow path 30a. As a result, the oxidant gas is easily supplied also to the portion of the gas diffusion layer 15 that faces the partition wall 32, so that the power generation efficiency in the fuel cell 1 is improved.

その他の構成は、前述の実施形態と同様である。本実施形態の燃料電池セル１によれば、前述の実施形態と同様に、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留をより確実に抑えることが可能となる。   Other configurations are the same as those of the above-described embodiment. According to the fuel cell 1 of the present embodiment, the liquid water stays in the gas diffusion layer 15 more reliably while reducing the pressure loss of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 30a, as in the above-described embodiment. It becomes possible to suppress to.

ここで、本実施形態では、ガイド部３３を第２実施形態で説明した凹部３３２で構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ガイド部３３を第１実施形態で説明した凸部３３１で構成したり、第３実施形態で説明した突起部３３３で構成したりしてもよい。   Here, in this embodiment, although the example which comprises the guide part 33 by the recessed part 332 demonstrated in 2nd Embodiment was demonstrated, it is not limited to this. For example, the guide portion 33 may be configured by the convex portion 331 described in the first embodiment, or may be configured by the projection portion 333 described in the third embodiment.

また、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅を変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとする例について説明したが、これに限定されない。   Moreover, in this embodiment, the flow path width of adjacent oxidant gas flow paths 30a is changed so that the cross-sectional area of adjacent oxidant gas flow paths 30a varies depending on the position where the oxidant gas flows. Although an example has been described, the present invention is not limited to this.

例えば、第５実施形態の如く、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしてもよい。   For example, as in the fifth embodiment, by changing the channel height of adjacent oxidant gas channels 30a, the cross-sectional area of adjacent oxidant gas channels 30a varies depending on the position where the oxidant gas flows. It may be a size.

また、第６実施形態の如く、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの表面粗さを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさなる構成としてもよい。   Further, as in the sixth embodiment, by changing the surface roughness of the adjacent oxidant gas flow paths 30a, the pressure of the adjacent oxidant gas flow paths 30a varies depending on the position where the oxidant gas flows. It is good.

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。 (Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change suitably. For example, various modifications are possible as follows.

上述の第１〜第３実施形態の如く、ガイド部３３を複数の凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３で構成することが望ましいが、これに限定されず、ガイド部３３を少なくとも１つの凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３で構成してもよい。   As in the first to third embodiments described above, it is desirable that the guide portion 33 is composed of a plurality of convex portions 331, concave portions 332, and projecting portions 333. However, the present invention is not limited to this, and the guide portion 33 has at least one convex portion. You may comprise by the part 331, the recessed part 332, and the projection part 333. FIG.

上述の第１〜第３実施形態では、ガイド部３３を凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３で構成する例について説明したが、凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３のうち、２つ以上を組み合わせてガイド部３３を構成してもよい。   In the first to third embodiments described above, the example in which the guide portion 33 is configured by the convex portion 331, the concave portion 332, and the protruding portion 333 has been described. However, two or more of the convex portion 331, the concave portion 332, and the protruding portion 333 are included. The guide portion 33 may be configured by combining these.

上述の第４〜第６実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅、流路高さ、表面粗さの１つを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を異なる大きさとなるように構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅、流路高さ、表面粗さのうち、２つ以上を変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を酸化剤ガスの流れる位置で異なる大きさとなるように構成してもよい。   In the above-described fourth to sixth embodiments, by changing one of the channel width, the channel height, and the surface roughness of the adjacent oxidant gas channels 30a, the adjacent oxidant gas channels 30a can be changed. Although the example which comprises a pressure so that it may become a different magnitude | size was demonstrated, it is not limited to this. For example, by changing two or more of the channel width, the channel height, and the surface roughness of the adjacent oxidant gas channels 30a, the pressure of the oxidant gas channel 30a is changed. You may comprise so that it may become a magnitude | size different in the position to flow.

ここで、酸化剤ガス流路３０ａには、酸化剤ガスに加えて、発電時に生ずる生成水が流れる。そして、酸化剤ガス流路３０ａの出口側には、入口側で生ずる生成水が流れ込むことから、酸化剤ガス流路３０ａでは、入口側に比べて出口側の方が、液水の滞留が生じ易い傾向がある。   Here, in addition to the oxidant gas, product water generated during power generation flows through the oxidant gas flow path 30a. Then, since the generated water generated on the inlet side flows into the outlet side of the oxidant gas flow path 30a, in the oxidant gas flow path 30a, liquid water stays on the outlet side compared to the inlet side. It tends to be easy.

このため、例えば、ガイド部３３を構成する凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３を酸化剤ガス流路３０ａの出口側に限定して設ける構成としてもよい。これによれば、ガイド部３３を設けることに伴う酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減することができる。   For this reason, it is good also as a structure which provides the convex part 331, the recessed part 332, and the projection part 333 which comprise the guide part 33 limited to the exit side of the oxidizing gas flow path 30a, for example. According to this, the pressure loss in the oxidant gas flow path 30a accompanying provision of the guide part 33 can be reduced.

また、例えば、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａにおける出口側において、流路幅、流路高さ、表面粗さを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａにおける出口側の圧力を酸化剤ガスの流れる位置で異なる大きさとなるように構成してもよい。   Further, for example, by changing the channel width, the channel height, and the surface roughness on the outlet side in the adjacent oxidant gas flow channel 30a, the pressure on the outlet side in the adjacent oxidant gas flow channel 30a is oxidized. You may comprise so that it may become a magnitude | size different in the position where agent gas flows.

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   In the above-described embodiment, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily indispensable except for the case where it is clearly indicated that the element is essential and the case where it is considered that it is clearly essential in principle.

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。   In the above-described embodiment, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is particularly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. Except in some cases, the number is not limited.

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。   In the above embodiment, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., the shape, positional relationship, etc. unless otherwise specified and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to etc.

１０ 膜電極接合体
１１ 電解質膜
１２ アノード触媒層（アノード）
１３ カソード触媒層（カソード）
１４、１５ ガス拡散層
２０、３０ セパレータ
３０ａ 酸化剤ガス流路
３２ 隔壁部
３３ ガイド部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Membrane electrode assembly 11 Electrolyte membrane 12 Anode catalyst layer (anode)
13 Cathode catalyst layer (cathode)
14, 15 Gas diffusion layer 20, 30 Separator 30a Oxidant gas flow path 32 Partition part 33 Guide part

Claims (16)

反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路（２０ａ、３０ａ）を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ（３０）には、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記ガス流路には、前記隔壁部に対向する前記ガス拡散層に前記反応ガスを導くガイド部（３３）が設けられており、
前記ガイド部は、前記ガス拡散層における前記ガス流路に対向する部位に形成され、前記ガス拡散層における前記ガス流路に対向する部位に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層における前記隔壁部に対向する部位へ向かう方向に転向させる少なくとも１つの突起部（３３３）を有している燃料電池セル。 A fuel battery cell that outputs electric energy by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, which are reactive gases,
Gas diffusion layers (14, 15) are disposed on the outside of the anode and the outside of the cathode of the joined body in which the anode (12) is joined to one surface of the electrolyte membrane (11) and the cathode (13) is joined to the other surface. A membrane electrode assembly (10);
A pair of separators (20, 30) that sandwich the membrane electrode assembly through the gas diffusion layer and form a plurality of gas flow paths (20a, 30a) through which the reaction gas flows together with the gas diffusion layer; With
Among the pair of separators, at least one of the separators (30) partitions the plurality of gas flow paths so that the flow of the reaction gas from the inlet side to the outlet side in the plurality of gas flow paths is in parallel. A partition wall (32) is provided;
Of the pair of separators, the gas flow path formed in at least one of the separators is provided with a guide portion (33) for guiding the reaction gas to the gas diffusion layer facing the partition portion ,
The guide portion is formed in a portion of the gas diffusion layer facing the gas flow path, and the flow direction of the reaction gas flowing along the portion of the gas diffusion layer facing the gas flow path is changed to the gas diffusion layer A fuel cell having at least one protrusion (333) that is turned in a direction toward the portion facing the partition wall . 前記ガイド部は、前記隔壁部に形成され、前記隔壁部の壁面に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層へ向かう方向に転向させる少なくとも１つの凸部（３３１）を有している請求項１に記載の燃料電池セル。   The guide part has at least one convex part (331) formed in the partition part and redirecting the flow direction of the reaction gas flowing along the wall surface of the partition part in a direction toward the gas diffusion layer. The fuel cell according to claim 1. 前記凸部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差すると共に、前記反応ガス流れ下流側に向かうに伴って前記ガス拡散層側に近づく傾斜部（３３１ａ）を有する請求項２に記載の燃料電池セル。   The said convex part has an inclined part (331a) which cross | intersects the extension direction of the said gas flow path, and approaches the said gas diffusion layer side as it goes to the said reactive gas flow downstream. Fuel cell. 前記ガイド部は、前記隔壁部に形成され、前記隔壁部の壁面に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層へ向かう方向に転向させる少なくとも１つの凹部（３３２）を有している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池セル。   The guide part has at least one concave part (332) formed in the partition part and redirecting the flow direction of the reaction gas flowing along the wall surface of the partition part in a direction toward the gas diffusion layer. The fuel cell according to any one of claims 1 to 3. 前記凹部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差すると共に、前記反応ガス流れ下流側に向かうに伴って前記ガス拡散層側に近づく傾斜部（３３２ａ）を有する請求項４に記載の燃料電池セル。   The said recessed part has an inclination part (332a) which cross | intersects the extension direction of the said gas flow path, and approaches the said gas diffusion layer side as it goes to the said reactive gas flow downstream. Fuel cell. 前記突起部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差するように設けられている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池セル。 The fuel cell according to claim 1, wherein the protrusion is provided so as to intersect with an extending direction of the gas flow path. 反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路（２０ａ、３０ａ）を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ（３０）には、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隣り合うガス流路の流路断面積が、前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっており、
前記ガス拡散層の厚みは、前記隣り合うガス流路の流路断面積が前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなるように、前記反応ガスの流れる位置によって異なる厚みに設定されている燃料電池セル。 A fuel battery cell that outputs electric energy by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, which are reactive gases,
Gas diffusion layers (14, 15) are disposed on the outside of the anode and the outside of the cathode of the joined body in which the anode (12) is joined to one surface of the electrolyte membrane (11) and the cathode (13) is joined to the other surface. A membrane electrode assembly (10);
A pair of separators (20, 30) that sandwich the membrane electrode assembly through the gas diffusion layer and form a plurality of gas flow paths (20a, 30a) through which the reaction gas flows together with the gas diffusion layer; With
Among the pair of separators, at least one of the separators (30) partitions the plurality of gas flow paths so that the flow of the reaction gas from the inlet side to the outlet side in the plurality of gas flow paths is in parallel. A partition wall (32) is provided;
Among the pair of separators, the plurality of gas flow paths formed in at least one of the separators are arranged so that the pressures of the adjacent gas flow paths are different depending on the position where the reaction gas flows . The cross-sectional area of the flow path is different depending on the position where the reaction gas flows,
The thickness of the gas diffusion layer is set to a different thickness depending on the position where the reaction gas flows so that the cross-sectional area of the adjacent gas flow paths becomes different depending on the position where the reaction gas flows. cell. 隣り合う前記隔壁部の間における流路幅は、前記隣り合うガス流路の流路断面積が前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなるように、前記反応ガスの流れる位置によって異なる幅に設定されている請求項７に記載の燃料電池セル。 The flow path width between the adjacent partition walls is set to a width that varies depending on the position where the reaction gas flows so that the cross-sectional area of the adjacent gas flow path varies depending on the position where the reaction gas flows. The fuel cell according to claim 7 . 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、前記反応ガスの流れ方向において前記流路断面積が異なるように構成されている請求項７または８に記載の燃料電池セル。 Wherein the pair of separators, the said plurality of gas passages formed in at least one separator, according to claim 7 or 8 wherein the flow path cross-sectional area in the flow direction of the reaction gas is set to be different. Fuel cell. 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隔壁部の表面粗さが前記反応ガスの流れる位置によって異なっている請求項７ないし９のいずれか１つに記載の燃料電池セル。 The plurality of gas flow paths formed in at least one separator of the pair of separators have a surface roughness of the partition wall so that the pressure of the adjacent gas flow path varies depending on the position where the reaction gas flows. fuel cell according to but one of claims 7 differs depending on the position of flow of the reaction gas 9. 反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路（２０ａ、３０ａ）を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ（３０）には、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隔壁部の表面粗さが前記反応ガスの流れる位置によって異なっている燃料電池セル。 A fuel battery cell that outputs electric energy by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, which are reactive gases,
Gas diffusion layers (14, 15) are disposed on the outside of the anode and the outside of the cathode of the joined body in which the anode (12) is joined to one surface of the electrolyte membrane (11) and the cathode (13) is joined to the other surface. A membrane electrode assembly (10);
A pair of separators (20, 30) that sandwich the membrane electrode assembly through the gas diffusion layer and form a plurality of gas flow paths (20a, 30a) through which the reaction gas flows together with the gas diffusion layer; With
Among the pair of separators, at least one of the separators (30) partitions the plurality of gas flow paths so that the flow of the reaction gas from the inlet side to the outlet side in the plurality of gas flow paths is in parallel. A partition wall (32) is provided;
The plurality of gas flow paths formed in at least one separator of the pair of separators have a surface roughness of the partition wall so that the pressure of the adjacent gas flow path varies depending on the position where the reaction gas flows. Are different depending on the position where the reaction gas flows . 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隣り合うガス流路の流路断面積が、前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっている請求項１１に記載の燃料電池セル。 Among the pair of separators, the plurality of gas flow paths formed in at least one of the separators are arranged so that the pressures of the adjacent gas flow paths are different depending on the position where the reaction gas flows. The fuel cell according to claim 11 , wherein a flow path cross-sectional area has a different size depending on a position where the reaction gas flows. 隣り合う前記隔壁部の間における流路幅は、前記隣り合うガス流路の流路断面積が前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなるように、前記反応ガスの流れる位置によって異なる幅に設定されている請求項１２に記載の燃料電池セル。 The flow path width between the adjacent partition walls is set to a width that varies depending on the position where the reaction gas flows so that the cross-sectional area of the adjacent gas flow path varies depending on the position where the reaction gas flows. The fuel cell according to claim 12 . 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、前記反応ガスの流れ方向において前記流路断面積が異なるように構成されている請求項１２または１３に記載の燃料電池セル。 Wherein the pair of separators, the said plurality of gas passages formed in at least one separator, according to claim 12 or 13 wherein the flow path cross-sectional area in the flow direction of the reaction gas is set to be different. Fuel cell. 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、前記反応ガスの流れ方向において前記隔壁部の表面粗さが異なるように構成されている請求項１０ないし１４のいずれか１つに記載の燃料電池セル。 Wherein the pair of separators, at least one of said plurality of gas flow paths formed in the separator, to a surface roughness of the partition wall in the flow direction of the reaction gas claims 10 is configured differently 14 The fuel cell according to any one of the above. 反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータには、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記ガス流路は、前記隔壁部に対向する前記ガス拡散層に前記反応ガスを導くガイド部（３３）が設けられ、且つ、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように構成されている燃料電池セル。 A fuel battery cell that outputs electric energy by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, which are reactive gases,
Gas diffusion layers (14, 15) are disposed on the outside of the anode and the outside of the cathode of the joined body in which the anode (12) is joined to one surface of the electrolyte membrane (11) and the cathode (13) is joined to the other surface. A membrane electrode assembly (10);
A pair of separators (20, 30) that sandwich the membrane electrode assembly via the gas diffusion layer and form a plurality of gas flow paths through which the reaction gas flows together with the gas diffusion layer,
In at least one separator of the pair of separators, a partition wall section that partitions the plurality of gas flow paths so that the flow of the reaction gas from the inlet side to the outlet side in the plurality of gas flow paths is in parallel ( 32)
The gas flow path formed in at least one of the pair of separators is provided with a guide portion (33) for guiding the reaction gas to the gas diffusion layer facing the partition wall, and adjacent to the gas diffusion layer. A fuel cell configured such that the pressure of the gas flow path varies depending on the position where the reaction gas flows.
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CN109461949B (en) * 2018-09-20 2022-04-12 中国北方车辆研究所 Cathode flow field plate for fuel cell and processing method thereof
JP7077933B2 (en) * 2018-12-26 2022-05-31 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
DE102019220534A1 (en) * 2019-12-23 2021-06-24 Robert Bosch Gmbh Electrochemical cell with a distribution plate
CN112133938A (en) * 2020-09-17 2020-12-25 上海交通大学 Fuel cell flow field plate and fuel cell
DE102020213585A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Electrochemical cell and method of making an electrochemical cell
DE102020213591A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Spreader plate for an electrochemical cell, method of making the spreader plate and electrochemical cell, and method of operating the electrochemical cell
CN113675421B (en) * 2021-07-31 2022-09-27 华南理工大学 Proton exchange membrane fuel cell flow channel with double enhanced convection

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3753013B2 (en) * 2001-05-10 2006-03-08 日産自動車株式会社 Fuel cell
JP2006302609A (en) * 2005-04-19 2006-11-02 Toyota Motor Corp Separator for fuel cell and fuel cell
US8173319B2 (en) * 2005-12-23 2012-05-08 Daimler Ag Fuel cell water management system and method
JP5137460B2 (en) * 2007-05-14 2013-02-06 本田技研工業株式会社 Fuel cell

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