JPH11233126A - 固体高分子型燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、水分の供給と排出とがスムーズ
で、安定した高い特性をだし、発電効率の高い固体高分
子型燃料電池を得る。 【解決手段】 単電池とセパレータ板３０とを交互に複
数積層して積層体４１を構成している。各セパレータ板
３０には、一面側に第１、第２および第３分割ガス流路
３１ａ〜３１ｃからなる酸化剤ガス流路３１が形成さ
れ、他面側に同様に３つの分割ガス流路からなる燃料ガ
ス流路が形成されている。酸化剤ガス流路３１を構成す
る第１、第２および第３分割ガス流路３１ａ〜３１ｃ
は、絶縁板４４、４５に設けられた共通流路４６、４７
により直列に接続されている。燃料ガス流路を構成する
分割ガス流路も、同様に直列に接続されている。そし
て、分割ガス流路を流れるガスの流れ方向が重力に対し
て全て順方向となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気化学的な反
応を利用して発電する例えば電気自動車等で使用される
固体高分子型燃料電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、一対の電極が電解質を介し
て対峙されてなり、燃料を一方の電極（アノード）に供
給し、酸化剤を他方の電極（カソード）に供給して、燃
料の酸化を電池内で電気化学的に反応させることにより
化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置で
ある。この燃料電池には、電解質によりいくつかの型が
あるが、近年高出力が得られる燃料電池として、電解質
に固体高分子電解質膜を用いた固体高分子型燃料電池が
注目されている。この固体高分子型燃料電池において
は、アノードに燃料としての水素ガスを供給し、カソー
ドに酸化剤としての酸素ガスを供給し、外部回路により
電流を取り出すとき、アノードでは式（１）の反応が生
じ、カソードでは式（２）の反応が生じる。 Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- ・・・式（１） ２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋１／２Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ ・・・式（２）

【０００３】このとき、アノード上で水素がプロトンと
なり、水を伴って固体高分子電解質膜中をカソードまで
移動し、カソードで酸素と反応して水を生じる。従っ
て、このような固体高分子型燃料電池の運転には、反応
ガスの供給と排出、電流の取り出しが必要となる。特
に、固体高分子型燃料電池では、固体高分子電解質膜が
水の含有量にほぼ比例してイオン伝導性を発揮し、その
水の含有量が気相中の相対湿度に比例するので、供給ガ
スを十分に加湿する必要がある。一方、運転温度が水の
沸点以下であることから、カソードで発生した水は、液
滴となり電極へのガスの拡散を阻害する恐れがあるの
で、カソードでは、加湿とともに、水の排出も必要とな
る。

【０００４】そこで、上述したような固体高分子型燃料
電池に必要な条件を満たすために、数々の工夫が試みら
れていた。まず、水の供給方法としては、特開平６−３
３８３３８号公報（従来例１）に記載されているよう
に、ガスの流路に隣接して水の流路を設け、水の流路か
ら直接水を供給する方法が提案されている。図１０は従
来例１の固体高分子型燃料電池におけるガス流路を示す
断面図である。図１０において、カソード３とアノード
４とがプロトン導電性に固体高分子電解質膜からなる電
解質体５を介して対峙するように配設されて単電池１０
が構成されている。そして、水が通るように多孔質カー
ボン材料からなるガスセパレータ板１、２が単電池１０
を介して対峙するように配設されている。ガスセパレー
タ板１には、カソード３に酸化剤ガスである例えば酸素
ガスを供給する酸化剤ガス流路１１が溝状に形成されて
いる。また、ガスセパレータ板２には、アノード４に燃
料ガスである例えば水素ガスを供給する燃料ガス流路１
２が溝状に形成されている。さらに、それぞれ水流路１
３、１４を有するセパレータ板６、７がガスセパレータ
板１、２の外側に配設されている。

【０００５】ここで、従来例１の固体高分子型燃料電池
の動作について説明する。酸素ガスが酸化剤ガス流路１
１に供給され、水素ガスが燃料ガス流路１２に供給され
る。このとき、カソード３とアノード４とを電気的に外
部で接続すると、カソード３側では式（１）の反応が生
じ、アノード４側では式（２）の反応が生じる。この反
応が成立するためには、電解質体５に水分が含まれてい
ることが必要であるが、水流路１３、１４を流れる水が
ガスセパレータ板１、２中を浸透してカソード３および
アノード４を経て電解質体５に到達することで、電解質
体５の湿潤維持を図っている。

【０００６】他の水の供給方法としては、特開平３−１
８２０５２号公報（従来例２）に記載されている水の供
給方法がある。この従来例２の固体高分子型燃料電池で
は、図１１に示されるように、疎水性のガス拡散層８を
アノード４とガスセパレータ板２との間に介挿し、この
ガス拡散層８に拡散層を貫通する親水性部分９を複数分
散配置し、それぞれの親水性部分９に直接水が接するよ
うにガスセパレータ板２の一部に連通路１５を点在させ
ている。そして、水流路１４を流れる水が連通路１５、
親水性部分９およびアノード４を通って電解質体５に到
達することで、電解質体５の湿潤維持を図っている。さ
らに他の水の供給方法としては、特開平７−１４５９７
号公報（従来例３）に記載されているように、ガス中に
計量した水の微滴を噴射する水の供給方法が提案されて
いる。

【０００７】一方、カソード３での水の排出方法に関し
ては、特開平３−２０５７６３号公報（従来例４）に記
載されているように、ガス流路形状を工夫して水を排出
しようとする試みが提案されている。図１２は従来例４
の固体高分子型燃料電池におけるガスセパレータ板を示
す上面図である。図１２において、ガスセパレータ板１
の主表面２０のカソード３を支持する電極支持部分２１
には、酸化剤ガス流路１１が蛇腹状に形成されている。
そして、流体を供給する流体供給口２２がガスセパレー
タ板１の電極支持部分２１を外れた位置に形成され、流
体を排出する流体排出口２５がガスセパレータ板１の電
極支持部分２１を外れた位置に形成されている。さら
に、流体入口２３が流体供給口２２と酸化剤ガス流路１
１の一端とを連通するようにガスセパレータ板１の主表
面２０に形成され、流体出口２４が流体排出口２５と酸
化剤ガス流路１１の他端とを連通するようにガスセパレ
ータ板１の主表面２０に形成されている。そして、酸化
剤ガス流路１１を蛇腹状に形成することによりガスセパ
レータ板１の縦横寸法より長くし、ガス流速を増加させ
て境膜を薄くすることにより、反応に必要なガスの拡散
を促進するとともに、カソード３で発生した水を効率よ
く排出させている。なお、ガスセパレータ板２も同様に
構成されている。

【０００８】ここで、従来例４の固体高分子型燃料電池
の動作について説明する。ガスセパレータ板１の流体供
給口２２から供給された酸素ガスは、流体入口２３を通
って酸化剤ガス流路１１に導かれ、カソード３に供給さ
れる。一方、水を含んだ水素ガスは、酸素ガスと同様
に、燃料ガス流路１２に導かれ、アノード４に供給され
る。カソード３とアノード４とが電気的に外部で接続さ
れているので、カソード３側では式（２）の反応が生
じ、酸化剤ガス流路１１を通って未反応ガスが流体出口
２４より流体排出口２５に排出される。このとき、未反
応ガスの流速が速いため、液体の水も同時に排出され
る。

【０００９】また、特開平８−１３８６９２号公報（従
来例５）に記載されているように、ガスの流路表面を親
水性にし、さらに流路方向を鉛直下方に傾斜させて、重
力を利用して水を排出させる水の排出方法が提案されて
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例１、２
の場合においては、水を供給するために余分な動力を消
費するという課題や、積層体の積層数に応じて余分な流
体配管を設置する必要があり、装置の小型・軽量化が図
られないとともに最適な水分量の調整が困難となるとい
う課題もあった。さらに、燃料ガスに水を与えると、ア
ノード４からカソード３へ移動する水の量が増加するの
で、カソード３での水の排出はさらに困難となるという
課題もあった。また、従来例３の場合では、水分量を軽
量することで総量としては最適な水分を付与することが
できるが、セル内のガス流路の上流に多量の水分を与え
るためにガスの流通が不十分になったり、逆に下流側で
は水が不足して抵抗が上昇して特性が低下するという課
題があった。また、従来例４の場合では、ガス流路を蛇
腹状とすることで特性は高くなるが、複雑なか加工を必
要とし、コストが高くなるという課題があった。また、
従来例５の場合では、ガス流路の端部での水切れが悪く
なり、一定以上のガス流速をつけなければ水が溜まって
しまうが、電池平面を単純に横切る複数の並行流路とな
るため、ガスの流速が落ちて端部の水の量によって流路
間の流量分布に偏りが生じる恐れがあるという課題があ
った。

【００１１】さらに、燃料として取り扱いの容易な液体
燃料を用いる場合、例えばメタノールを用いる場合で
は、改質器で水と反応させて式（３）の反応により水素
を発生させ、水素を製造しながら発電することがある。
その場合、式（４）に示されるシフト反応により一酸化
炭素が副生成物として発生する。この発生した一酸化炭
素は固体高分子型燃料電池の電極に被毒を起こさせ、特
性の低下をもたらすので、選択酸化等の処理により数１
０ｐｐｍレベルの濃度に低減してから固体高分子型燃料
電池に供給している。 ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ ・・・式（３） Ｈ₂＋ＣＯ₂⇔Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ ・・・式（４） しかし、固体高分子型燃料電池内では、反応の進行に伴
って水素が消費されるので、ガス流路の下流では、一酸
化炭素濃度が増大して被毒が進行し、電流が上流側に偏
り、全体としての特性が低下する。

【００１２】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、小型軽量で多量生産が可能な高
電圧・高出力の固体高分子型燃料電池を得ることを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る固体高分
子型燃料電池は、ガス拡散性で電子伝導性を有する電極
を固体高分子電解質膜の両面に配した単電池と、一面に
酸化剤ガス流路が設けられ、他面に燃料ガス流路が設け
られたガス流路板とを交互に複数積層してなる積層体を
備えた固体高分子型燃料電池において、上記酸化剤ガス
流路および上記燃料ガス流路の少なくとも一方のガス流
路が複数の分割ガス流路に分割され、該ガス流路を構成
する上記複数の分割ガス流路が上記ガス流路板それぞれ
の１つの分割ガス流路のガス排出口と他の分割ガス流路
のガス供給口とを連通する単電池外の共通流路により直
列に接続され、かつ、上記酸化剤ガス流路および上記燃
料ガス流路の上記単電池内のガス流路部を流れるガスの
流れ方向がともに重力に対して全て順方向となるように
構成されているものである。

【００１４】また、ガスの湿度を調整する湿度調整手段
が上記共通流路に設けられているものである。

【００１５】また、上記湿度調整手段は、酸化剤ガスと
燃料ガスとの間で水分の受け渡しを行わせて、酸化剤ガ
スおよび燃料ガスの湿度を調整するものである。

【００１６】また、ＣＯ除去手段が上記共通流路に設け
られ、燃料ガス中のＣＯ濃度を低減できるように構成さ
れているものである。

【００１７】また、上記ＣＯ除去手段は、ガス拡散性で
電子伝導性を有する電極を水分透過性の固体高分子電解
質膜の両面に配し、開閉器により両電極間を周期的に短
絡させるようにした電気化学デバイスと、該電気化学デ
バイスの両電極部にそれぞれガスを供給するガス流路と
を備え、上記電気化学デバイスの一方の電極部に上記酸
化剤ガス流路から排出された酸化剤ガスを流し、他方の
電極部に燃料ガスを流して酸化剤ガスと燃料ガスとの間
で水分の受け渡しを行わせると同時に、上記開閉器によ
り上記電気化学デバイスの両電極間を周期的にパルス状
に短絡させて燃料ガス中のＣＯを選択的に酸化除去させ
るものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る固
体高分子型燃料電池に適用されるセパレータ板を示す平
面図である。図１において、酸化剤ガス流路３１が、ガ
ス流路板としての硬質なカーボン製のセパレータ板３０
の一方の表面のカソード３と接触する領域（ガス流路
部）に、第１、第２および第３分割ガス流路３１ａ、３
１ｂ、３１ｃに３分割されて設けられている。第１分割
ガス流路３１ａは、例えば幅２８ｍｍ、長さ１７０ｍｍ
の領域の中に、幅１．２ｍｍ、深さ１ｍｍの溝が２０本
等間隔に形成されて構成されている。この流路は全て直
線で構成している。第２および第３分割ガス流路３１
ｂ、３１ｃも同様に構成されている。そして、このセパ
レータ板３０を単電池と重ねあわせることにより、第
１、第２および第３分割ガス流路３１ａ、３１ｂ、３１
ｃの３つの分割ガス流路を合わせて、１５０ｍｍ角の酸
化剤ガス流路３１を構成している。空気供給口３３ａ、
３３ｂ、３３ｃが、互いに分離されて第１、第２および
第３分割ガス流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの一端にそれ
ぞれ連結するようにセパレータ板３０に穿設されてい
る。また、空気排出口３４ａ、３４ｂ、３４ｃが、互い
に分離されて第１、第２および第３分割ガス流路３１
ａ、３１ｂ、３１ｃの他端にそれぞれ連結するようにセ
パレータ板３０に穿設されている。燃料供給口３７ａ、
３７ｂ、３７ｃが、互いに分離されてセパレータ板３０
の第１分割ガス流路３１ａ側の１辺の縁部に穿設されて
いる。また、燃料供給口３８ａ、３８ｂ、３８ｃが、互
いに分離されてセパレータ板３０の第３分割ガス流路３
１ｃ側の１辺の縁部に穿設されている。

【００１９】燃料ガス流路３２が、セパレータ板３０の
他方の表面のアノード４と接触する領域（ガス流路部）
に、酸化剤ガス流路３１と直交するように、かつ、第
１、第２および第３分割ガス流路３２ａ、３２ｂ、３２
ｃに３分割されて設けられている。そして、第１、第２
および第３分割ガス流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃの一端
がそれぞれ燃料供給口３７ａ、３７ｂ、３７ｃに連結さ
れ、他端がそれぞれ燃料排出口３８ａ、３８ｂ、３８ｃ
に連結されている。そして、第１分割ガス流路３２ａ
は、例えば幅２８ｍｍ、長さ１７０ｍｍの領域の中に、
幅１．２ｍｍ、深さ１ｍｍの溝が２０本等間隔に形成さ
れて構成されている。この流路は全て直線で構成してい
る。第２および第３分割ガス流路３２ｂ、３２ｃも同様
に構成されている。そして、このセパレータ板３０を単
電池と重ねあわせることにより、第１、第２および第３
分割ガス流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃの３つの分割ガス
流路を合わせて、１５０ｍｍ角の燃料ガス流路３２を構
成している。また、冷却水供給口３９が、空気排出口３
４ａ、３４ｂ、３４ｃが設けられた辺と燃料排出口３８
ａ、３８ｂ、３８ｃが設けられた辺との角部に穿設さ
れ、冷却水排出口４０が、空気供給口３３ａ、３３ｂ、
３３ｃが設けられた辺と燃料供給口３７ａ、３７ｂ、３
７ｃが設けられた辺との角部に穿設されている。そし
て、このセパレータ板３０は、冷却水排出口４０が上
に、冷却水供給口３９が下にくるように配置され、酸化
剤ガス流路３１は水平面に対して４５度の傾斜をもつ。
このとき、燃料ガス流路３２は酸化剤ガス流路３１と直
交し、同様に水平面に対して４５度の傾斜をもつ。

【００２０】図２および図３はこの実施の形態１に係る
固体高分子型燃料電池における空気の流れを模式的に示
す図であり、図２では、複数の単電池１０、セパレータ
３０、冷却板や集電板等の記載を省略し、１枚のセパレ
ータ板３０に集約して記載している。ポリカーボネート
製の絶縁板４４のセパレータ板３０に接する面には、セ
パレータ板３０の空気排出口３４ｂと空気供給口３３ｃ
とを直線的に連通する単電池外の共通流路４７が設けら
れている。また、絶縁板４４のセパレータ板３０に接し
ない面には、絶縁板４４に穿設された貫通孔を介してセ
パレータ板３０の燃料排出口３８ｂと燃料供給口３７ｃ
とを直線的に連通する単電池外の共通流路４９が設けら
れている。さらに、絶縁板４４には、セパレータ板３０
の空気供給口３３ａ、燃料供給口３７ａ、冷却水供給口
３９および冷却水排出口４０と対向する位置に貫通孔４
４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄが穿設されている。一
方、ポリカーボネート製の絶縁板４５のセパレータ板３
０に接する面には、セパレータ板３０の空気排出口３４
ａと空気供給口３３ｂとを直線的に連通する単電池外の
共通流路４６が設けられている。また、絶縁板４５のセ
パレータ板３０に接しない面には、絶縁板４５に穿設さ
れた貫通孔を介してセパレータ板３０の燃料排出口３８
ａと燃料供給口３７ｂとを直線的に連通する単電池外の
共通流路４８が設けられている。さらに、絶縁板４５に
は、セパレータ板３０の空気排出口３４ｃ、燃料排出口
３８ｃ、冷却水供給口３９および冷却水排出口４０と対
向する位置に貫通孔４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄが
穿設されている。チタン製の押え板４２には、セパレー
タ板３０の空気供給口３３ａ、燃料供給口３７ａ、冷却
水供給口３９および冷却水排出口４０と対向する位置に
貫通孔４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄが穿設されてい
る。また、チタン製の押え板４３には、セパレータ板３
０の空気排出口３４ｃ、燃料排出口３８ｃ、冷却水供給
口３９および冷却水排出口４０と対向する位置に貫通孔
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄが穿設されている。

【００２１】この実施の形態１に係る固体高分子型燃料
電池の積層体４１は、カソード３とアノード４とがプロ
トン導電性の固体高分子電解質膜５を介して対峙するよ
うに配設されて構成された単電池１０とセパレータ板３
０とを交互に複数重ね合わせて積層し、電流取り出し用
の集電板（図示せず）を介して絶縁板４４、４５をその
両端に配し、さらに押え板４２、４３を絶縁板４４、４
５の外側に配した後、押え板４２、４３間を締着一体化
して構成されている。そして、この積層体４１は、２０
枚の単電池１０がセパレータ板３０を介して積層されて
構成され、単電池１０およびセパレータ板３０の積層方
向を水平として、冷却水排出口４０が上に、冷却水供給
口３９が下にくるように配置されている。なお、一端に
配されるセパレータ板３０の絶縁板４４と接する面は、
燃料ガス流路３２が設けられず、平坦面に形成され、他
端に配されるセパレータ板３０の絶縁板４５と接する面
は、燃料ガス流路３２は設けられず、平坦面に形成され
ている。また、図示していないが冷却板も適当な間隔で
介装されている。

【００２２】このように構成された積層体４１において
は、第１分割ガス流路３１ａ、３２ａの排出側と第２分
割ガス流路３１ｂ、３２ｂの供給側とが単電池外の共通
流路４６、４８で連通され、第２分割ガス流路３１ｂ、
３２ｂの排出側と第３分割ガス流路３１ｃ、３２ｃの供
給側とが単電池外の共通流路４７、４９で連通され、第
１、第２および第３分割ガス流路３１ａ〜３１ｃ、３２
ａ〜３２ｃがそれぞれ直列に接続されて酸化剤ガスとし
ての空気と燃料ガスとしての水素のガス流路を構成して
いる。そして、積層体４１の積層方法が水平となり、か
つ、酸化剤ガス流路３１の第１、第２および第３分割ガ
ス流路３１ａ〜３１ｃと燃料ガス流路３２の第１、第２
および第３分割ガス流路３２ａ〜３２ｃとを流れるガス
の流れ方向が重力方向に対して全て４５度の角度を有し
て互いに直交するように構成されている。

【００２３】つぎに、動作について説明する。酸化剤ガ
スとしての空気は、加湿されて押え板４２および絶縁板
４４の貫通孔４２ａ、４４ａを介して積層体４１に供給
される。そして、空気は、各セパレータ板３０の空気供
給口３３ａに導かれ、各第１分割ガス流路３１ａを通っ
て空気排出口３４ａに至る。各セパレータ板３０の空気
排出口３４ａに到達した空気は、絶縁板４５に設けられ
た単電池外の共通流路４６を通って各セパレータ板３０
の空気供給口３３ｂに導かれ、各第２分割ガス流路３１
ｂを通って空気排出口３４ｂに至る。そして、各セパレ
ータ板３０の空気排出口３４ｂに到達した空気は、絶縁
板４４に設けられた単電池外の共通通路４７を通って各
セパレータ板３０の空気供給口３３ｃに導かれ、各第３
分割ガス流路３１ｃを通って空気排出口３４ｃに至る。
その後、各セパレータ板３０の空気排出口３４ｃに到達
した空気は、絶縁板４５および押え板４３の貫通孔４５
ａ、４３ａを介して積層体４１から排出される。一方、
燃料ガスとしての水素は、加湿されて押え板４２および
絶縁板４４の貫通孔４２ｂ、４４ｂを介して積層体４１
に供給される。そして、水素は、各セパレータ板３０の
水素供給口３７ａに導かれ、各第１分割ガス流路３２ａ
を通って水素排出口３８ａに至る。各セパレータ板３０
の水素排出口３８ａに到達した水素は、絶縁板４５に設
けられた単電池外の共通流路４８を通って各セパレータ
板３０の水素供給口３７ｂに導かれ、各第２分割ガス流
路３２ｂを通って水素排出口３８ｂに至る。そして、各
セパレータ板３０の水素排出口３８ｂに到達した水素
は、絶縁板４４に設けられた単電池外の共通通路４９を
通って各セパレータ板３０の水素供給口３７ｃに導か
れ、各第３分割ガス流路３２ｃを通って水素排出口３８
ｃに至る。その後、各セパレータ板３０の水素排出口３
８ｃに到達した水素は、絶縁板４５および押え板４３の
貫通孔４５ｂ、４３ｂを介して積層体４１から排出され
る。また、冷却水は、押え板４２および絶縁板４４の貫
通孔４２ｃ、４４ｃを介して各セパレータ板３０の冷却
水供給口３９に供給され、各冷却板内を流通して単電池
１０を冷却した後、各セパレータ板３０の冷却水排出口
４０から絶縁板４５および押え板４３の貫通孔４５ｄ、
４３ｄを介して積層体４１外に排出されるようになって
いる。

【００２４】ここで、積層体４１に空気を１００ｌ／ｍ
ｉｎ、水素を２６ｌ／ｍｉｎ供給して集電板（図示せ
ず）から１１０Ａの電流を取り出すと、スタックは約１
３Ｖの出力電圧を示した。そして、式（１）、（２）の
燃料電池反応により単電池１０当たり０．６ｇ／ｍｉｎ
の水が発生し、そのほとんどがカソード側、即ち酸化剤
ガス流路３１に水滴となって出てくる。このとき、単電
池１０の電極と接触するガス流路部分、即ち酸化剤ガス
流路３１の第１、第２および第３分割ガス流路３１ａ、
３１ｂ、３１ｃと燃料ガス流路３２の第１、第２および
第３分割ガス流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃでは、空気の
流速は約３．７ｍ／ｓ、水素の流速は１．２ｍ／ｓとな
り、４５度の傾斜により重力とあいまって水滴は単電池
外に排出され、１３Ｖの出力電圧を一定に保持すること
ができた。即ち、各第１分割ガス流路３２ａに出てきた
水滴は、空気排出口３４ａ内を流れて共通流路４６に導
かれる。このとき、共通流路４６では、流れ方向が水平
に対し約３０度で重力に対して逆方向となるので、水は
共通流路４６の入り口部分に溜まる。同様に、各第２分
割ガス流路３２ｂに出てきた水滴は、空気排出口３４ｂ
内を流れて共通流路４７に導かれ、共通流路４７の入り
口部分に溜まる。そこで、例えば共通流路４６、４７の
入り口部分と外部とを連通するように絶縁板４４、４５
および押え板４２、４３に排出口を設け、該排出口を栓
で塞口するようにし、該栓を適宜外して、溜まった水を
間欠的に排出することにより、流路の流通性を維持する
ことができる。なお、各第３分割ガス流路３２ｃに出て
きた水滴や空気の流れによって共通流路４６、４７を介
して第３分割ガス流路３２ｃに流入してきた水滴は、第
３分割ガス流路３２ｃの傾斜および空気の流れによって
貫通孔４５ａ、４３ａを通って積層体４１の外部に排出
される。

【００２５】このように、この実施の形態１によれば、
酸化剤ガス流路３１および燃料ガス流路３２を構成する
第１、第２および第３分割ガス流路３１ａ〜３１ｃ、３
２ａ〜３２ｃが、単電池外の共通流路４６、４７、４
８、４９により、それぞれ直列に接続されて空気と水素
のガス流路を構成している。そして、酸化剤ガス流路３
１の第１、第２および第３分割ガス流路３１ａ〜３１ｃ
と燃料ガス流路３２の第１、第２および第３分割ガス流
路３２ａ〜３２ｃとを流れるガス流れ方向が重力方向に
対して全て４５度の角度を有して互いに直交するように
なっている。そこで、上述のガス流路構造を採用するこ
とより、ガス流路に生じた水滴が重力の力とガス流速と
により迅速に電池外に排出され、効率の高い発電ができ
る。そして、特別な水滴の排出機構を設ける必要がない
ので、装置の小型・軽量化が図られる。また、上述のガ
ス流路構造を採用することにより、ガス流路の流通性が
維持されてガス流路間の流量分布が一様となるので、安
定した特性を保持することができる。

【００２６】この実施の形態１では、硬質なカーボン材
を切削加工してセパレート板３０を作製しているが、こ
のセパレート板３０は流路が単純な直線のみで構成され
ているので、膨張黒鉛をプレス成形したり、金属材料を
プレス成形したり、あるいは連続プレスにより直線流路
をもった板を貼り合わせて作製でき、低コスト化が図ら
れる。なお、ガス、水の供排出口を形成するセパレータ
板３０の辺縁部分は、バイトン等のエラストマーで構成
することもできる。また、ポリカーボネート製の絶縁板
４４、４５も切削加工や一般的なプレス成形により作製
でき、低コスト化が図られる。

【００２７】なお、上記実施の形態１では、燃料ガスと
して水素を用いるものとしているが、燃料ガスに不純物
である二酸化炭素を水素の３分の１添加した場合でも、
燃料ガスの流通が各流路で一様に分布しており、安定し
た特性を保持することができた。また、上記実施の形態
１による積層体４１を酸化剤ガス流路３１を流れる空気
の流れ方向が水平となるように配置したところ、水滴の
一部が単電池１０内の残留し、特性が不安定となり、３
０分後にはスタック電圧が約１１Ｖに低下する結果が得
られた。そこで、上記実施の形態１では、積層体４１が
その積層方向を水平として配置するものとしているが、
積層体４１は必ずしも積層方向を水平として配置する必
要はなく、酸化剤ガス流路３１および燃料ガス流路３２
を流れるガスの流れ方向が重力に対して傾斜していれ
ば、積層体４１は積層方向を水平に対して傾斜させるよ
うに配置してもよい。

【００２８】また、上記実施の形態１では、酸化剤ガス
流路３１および燃料ガス流路３２の両流路を分割構成
し、かつ、酸化剤ガス側および燃料ガス側の分割ガス流
路をそれぞれ直列に接続するものとしているが、絶縁板
および押え板の共通流路形状を変更し、酸化剤ガス側お
よび燃料ガス側の一方の分割ガス流路を直列に接続し、
他方の分割ガス流路にはガスを並列に流すようにした場
合でも、出力電圧の低下が極めて少なく抑えられる結果
が得られた。さらに、絶縁板および押え板の共通流路形
状を変更し、酸化剤ガス側および燃料ガス側の分割ガス
流路に、空気と水素とをそれぞれ並列に流すようにした
ところ、水素の流速は約０．３ｍ／ｓと低下し、２４時
間後には１２Ｖの特性が低下した。さらに、燃料ガス側
に二酸化炭素を水素の３分の１添加したところ、１０分
でマイナスの電圧を示す電池が続出し、７Ｖにまで特性
が低下した。

【００２９】実施の形態２．この実施の形態２では、上
記実施の形態１の構成に加えて、燃料ガスおよび酸化剤
ガス用の加湿部を積層体４１内部に設け、水供給手段を
有する多孔質の加湿層を共通流路４８、４９に設け、さ
らに脱水層を共通流路４６、４７に設けるものとしてい
る。なお、加湿層および脱水層は湿度調整手段を構成し
ている。ここで、図４はこの実施の形態２による積層体
４１における燃料ガスおよび酸化剤ガスの流れを示して
いる。なお、図４には、説明を分かりやすくするため
に、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流れを本来セパレート
板３０の表裏にあるガス流路を分けて示している。

【００３０】つぎに、この実施の形態２の動作について
説明する。この固体高分子型燃料電池の運転温度は７０
℃としている。まず、燃料ガスとしての水素は、加湿部
で加湿温度（露点）６５℃に加湿され、第１分割ガス流
路３２ａに供給され、露点が５５℃に低下して第１分割
ガス流路３２ａから排出される。第１分割ガス流路３２
ａから排出された水素は、共通流路４８で加湿層を通過
することにより加湿され、露点６５℃に調整されて第２
分割ガス流路３２ｂに供給される。そして、水素は、第
２分割ガス流路３２ｂを流通することにより、露点が５
５℃に低下して第２分割ガス流路３２ｂから排出され
る。第２分割ガス流路３２ｂから排出された水素は、共
通流路４９で加湿層を通過することにより加湿され、露
点６５℃に調整されて第３分割ガス流路３２ｃに供給さ
れる。一方、酸化剤ガスとしての空気は、加湿部で加湿
温度（露点）６０℃に加湿され、第１分割ガス流路３１
ａに供給され、液滴分をガス換算すると露点が７５℃に
増大して第１分割ガス流路３１ａから排出される。露点
の上がった空気は、共通流路４６で脱水層を通過するこ
とにより脱水され、露点６０℃に調整されて第２分割ガ
ス流路３１ｂに供給される。そして、空気は、第２分割
ガス流路３１ｂを流通することにより、露点が７５℃に
増大して第２分割ガス流路３１ｂから排出される。第２
分割ガス流路３１ｂから排出された空気は、共通流路４
７で脱水層を通過することにより脱水され、露点７５℃
に調整されて第３分割ガス流路３１ｃに供給される。

【００３１】この実施の形態２による固体高分子型燃料
電池を、上記実施の形態１と同じガス供給量で同じ電流
値で運転したところ、スタック電圧が１３．５Ｖに向上
し、さらに酸化剤ガス流路３１内での水分量が減ったの
で５００時間の運転を行っても特性の低下がなかった。
このように、この実施の形態２によれば、ガス流路の上
流から下流にかけての湿度の分布が一様となり、特性が
向上され、効率の高い発電ができる。

【００３２】実施の形態３．この実施の形態３では、上
記実施の形態１の構成に加えて、図５に示されるよう
に、酸化剤ガス用の加湿部を積層体４１内部に設け、第
１分割ガス流路３１ａの空気排出側と第１分割ガス流路
３２ａの水素供給側との間に第１水交換部５０ａを設
け、第２分割ガス流路３１ｂの空気排出側と第２分割ガ
ス流路３２ｂの水素供給側との間に第２水交換部５０ｂ
を設け、第３分割ガス流路３１ｃの空気排出側と第３分
割ガス流路３２ｃの水素供給側との間に第３水交換部５
０ｃを設けるものとしている。これらの第１、第２およ
び第３水交換部５０ａ、５０ｂ、５０ｃは湿度調整手段
を構成している。なお、図５においても、この実施の形
態３による積層体４１における燃料ガスおよび酸化剤ガ
スの流れを本来セパレート板３０の表裏にあるガス流路
を分けて示している。ここで、第１、第２および第３水
交換部５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、空気と水素との間で
水分の受け渡しを行うものである。第２水交換部５０ｂ
を例にとれば、図６に示されるように、水を透過させガ
スを透過させない機能膜５１を挟んで共通流路４７と共
通流路４８とを形成して構成され、空気および水素を共
通流路４７、４８に対向流れ的に流し、空気中に含まれ
る水分を機能膜５１を介して水素側に移動させ、空気の
脱水と水素の加湿を行わせるものである。なお、第１お
よび第３水交換部５０ａ、５０ｃも同様に構成される。

【００３３】つぎに、この実施の形態３の動作について
説明する。この固体高分子型燃料電池の運転温度は７０
℃としている。まず、酸化剤ガスとしての空気は、加湿
部で加湿温度（露点）６０℃に加湿され、第１分割ガス
流路３１ａに供給され、露点が７５℃に増大して第１分
割ガス流路３１ａから排出されて第１水交換部５０ａに
供給される。この第１水交換部５０ａに乾燥した燃料ガ
スとしての水素が供給されると、空気中の余分な水分が
機能膜５１を介して水素側に移動し、空気は脱水され、
水素は加湿される。つまり、図７に示されるように、空
気は、第１水交換部５０ａを流通しつつ露点が低下し、
露点６０℃となって第１水交換部５０ａから排出され、
一方水素は、第１水交換部５０ａを流通しつつ露点が上
昇し、露点６５℃となって第１水交換部５０ａから排出
される。同様に、第１水交換部５０ａで露点６５℃に調
整された水素は、第１分割ガス流路３２ａに供給され、
露点が５５℃に低下して第１分割ガス流路３２ａから第
２水交換部５０ｂに供給される。そして、水素は、第２
水交換部５０ｂで第２分割ガス流路３１ｂから排出され
た空気との間で水分の受け渡しが行われ、露点６５℃に
調整された後第２分割ガス流路３２ｂに供給される。さ
らに、第２分割ガス流路３２ｂに供給された水素は、露
点が５５℃に低下して第２分割ガス流路３２ｂから第３
水交換部５０ｃに供給される。そして、水素は、第３水
交換部５０ｃで第３分割ガス流路３１ｃから供給された
空気との間で水分の受け渡しが行われ、露点６５℃に調
整された後第３分割ガス流路３２ｃに供給される。一
方、第１水交換部５０ａで露点６０℃に調整された空気
は、第２分割ガス流路３１ｂに供給され、露点が７５℃
に増大して第２分割ガス流路３１ｂから第２水交換部５
０ｂに供給される。そこで空気は、第２水交換部５０ｂ
で第１分割ガス流路３２ａから排出された水素との間で
水分の受け渡しが行われ、露点６０℃に調整された後、
第３分割ガス流路３１ｃに供給される。さらに、第３分
割ガス流路３１ｃに供給された空気は、露点が７５℃に
増大して第３分割ガス流路３１ｃから第３水交換部５０
ｃに供給される。そして、空気は、第３水交換部５０ｃ
で第２分割ガス流路３２ｂから供給された水素との間で
水分の受け渡しが行われ、露点６０℃に調整されて積層
体４１外に排出される。

【００３４】この実施の形態３による固体高分子型燃料
電池を、上記実施の形態１と同じガス供給量で同じ電流
値で運転したところ、各分割区間での電流分布が一様と
なり、スタック電圧が１３．５Ｖに向上し、さらに酸化
剤ガス流路３１内での水分量が減ったので５００時間の
運転を行っても特性の低下がなかった。その上、加湿の
ための動力を低減することができたので、５％も効率を
向上させることができた。

【００３５】なお、第１、第２および第３水交換部５０
ａ、５０ｂ、５０ｃにおいて、空気は露点が６０℃に、
水素は露点が６５℃に湿度調整されるが、余分な水滴は
水交換部の空気側の流路内に残る。この場合、例えば、
空気側の流路の重力方向の最下部に水溜めを設け、この
水溜めに溜まった水を間欠的に水抜きすることで、流路
の閉塞を防止できる。

【００３６】実施の形態４．この実施の形態４では、第
１、第２および第３水交換部５０ａ、５０ｂ、５０ｃに
代えて、第１、第２および第３水交換ＣＯ除去器６０
ａ、６０ｂ、６０ｃを用いる点を除いて、上記実施の形
態３と同様に構成されている。即ち、図８に示されるよ
うに、酸化剤ガス用の加湿部を積層体４１内部に設け、
第１分割ガス流路３１ａの空気排出側と第１分割ガス流
路３２ａの水素供給側との間に第１水交換ＣＯ除去器６
０ａを設け、第２分割ガス流路３１ｂの空気排出側と第
２分割ガス流路３２ｂの水素供給側との間に第２水交換
ＣＯ除去器６０ｂを設け、第３分割ガス流路３１ｃの空
気排出側と第３分割ガス流路３２ｃの水素供給側との間
に第３水交換ＣＯ除去器６０ｃを設けている。これらの
第１、第２および第３水交換ＣＯ除去器５０ａ、５０
ｂ、５０ｃはＣＯ除去手段を構成している。なお、図８
においても、この実施の形態４による積層体４１におけ
る燃料ガスおよび酸化剤ガスの流れを本来セパレート板
３０の表裏にあるガス流路を分けて示している。ここ
で、第１、第２および第３水交換ＣＯ除去器６０ａ、６
０ｂ、６０ｃは、水素中に含まれるＣＯを除去するとと
もに、空気と水素との間で水分の受け渡しを行うもので
ある。第２水交換ＣＯ除去器６０ｂを例にとれば、図９
に示されるように、白金担持触媒からなる電極６２とＰ
ｔＲｕ合金担持触媒からなる電極６３とが固体高分子電
解質膜であるナフィオン１１５（デュポン社の登録商
標）等のイオン交換膜６１の両面に形成され、開閉器と
してのトランジスタスイッチ６４が両電極間を短絡でき
るように接続されてなる電気化学デバイスを有し、この
電気化学デバイスを挟んで共通流路４７と共通流路４８
とを形成して構成されている。なお、第１および第３水
交換ＣＯ除去器６０ａ、６０ｃも同様に構成される。

【００３７】つぎに、この実施の形態４の動作を説明す
る。この固体高分子型燃料電池の運転温度は８０℃とし
ている。まず、酸化剤ガスとしての空気は、加湿部で加
湿温度（露点）７０℃に加湿され、第１分割ガス流路３
１ａに供給され、露点が８２℃に増大して第１分割ガス
流路３１ａから排出されて第１水交換ＣＯ除去器６０ａ
に供給される。この第１水交換ＣＯ除去器６０ａに燃料
ガスとしてのメタノールを改質した改質ガス（水素６５
％、二酸化炭素２２％、窒素１７％、一酸化炭素１００
ｐｐｍ、露点５５℃）が供給されると、空気中の余分な
水分がイオン交換膜６１を介して燃料ガス側に移動し、
空気は露点７０℃に減少され、燃料ガスは露点７５℃に
増加される。このとき、トランジスタスイッチ６４を
０．５秒周期で２ｍｓ間短絡すると、電極６２上では式
（２）に示すカソード反応が生じ、電極６３上では吸着
したＣＯが燃料ガス中の水素により優先して式（５）に
示す反応により酸化されて除去される。 Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ→２Ｈ⁺＋ＣＯ₂ ・・・式（５） これにより、燃料ガスの組成は、ＣＯ濃度が３０ｐｐｍ
に低減されて単電池１０の第１分割ガス流路３２ａに供
給される。そして、第１分割ガス流路３２ａから排出さ
れた燃料ガスは、水素が消費されて、組成が（水素５２
％、二酸化炭素２８％、窒素２０％、一酸化炭素８０ｐ
ｐｍ、露点５５℃）と変化し、第２水交換ＣＯ除去器６
０ｂに供給される。第２水交換ＣＯ除去器６０ｂに供給
された燃料ガスは、そこで第２分割ガス流路３１ｂから
排出された空気と水分の受け渡しを行って露点が７５℃
に増加され、さらにＣＯが除去されてＣＯ濃度が３０ｐ
ｐｍに低減され、第２分割ガス流路３２ｂに供給され
る。ついで、第２分割ガス流路３２ｂから排出された燃
料ガスは、水素が消費されて、二酸化炭素および一酸化
炭素が増加され、露点が５５℃となって、第３水交換Ｃ
Ｏ除去器６０ｃに供給される。第３水交換ＣＯ除去器６
０ｃに供給された燃料ガスは、そこで第３分割ガス流路
３１ｃから排出された空気と水分の受け渡しを行って露
点が７５℃に増加され、さらにＣＯが除去されてＣＯ濃
度が３０ｐｐｍに低減され、第３分割ガス流路３２ｃに
供給される。一方、空気は、第１、第２および第３分割
ガス流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃで露点が８２に増加さ
れ、第１、第２および第３水交換ＣＯ除去器６０ａ、６
０ｂ、６０ｃで燃料ガスとの間で水の受け渡しを行って
露点が７０℃に低減されて流通する。

【００３８】この実施の形態４による固体高分子型燃料
電池を、上記実施の形態１と同じガス供給量で同じ電流
値で運転したところ、ＣＯを含有する燃料ガスを用いた
にも拘わらず、スタック電圧は１２．５Ｖを示した。な
お、トランジスタスイッチ６４によりパルス状の短絡を
行わなかった場合は、第１、第２および第３分割ガス流
路３２ａ、３２ｂ、３２ｃの入り口におけるＣＯ濃度
は、それぞれ１００ｐｐｍ、１３０ｐｐｍ、１６０ｐｐ
ｍと増大し、スタック電圧は１１Ｖと燃料ガスとして水
素を供給した場合に比べて大きく低下する結果が得られ
た。

【００３９】なお、この実施の形態４では、水分の受け
渡しと同時に電気化学デバイスの電極間のパルス状の短
絡によるＣＯの酸化により燃料ガス中のＣＯ除去を行わ
せるものとしているが、水分の受け渡しを伴わない場合
でもよく、またＣＯの除去に燃料ガスに微量の酸素を吹
き込む方法を採用することも可能である。

【００４０】なお、上記各実施の形態では、酸化剤ガス
流路３１および燃料ガス流路３２がそれぞれ３つの分割
ガス流路で構成され、互いに直交するものとしている
が、分割ガス流路が直列に接続され、かつ、ガス流路を
流れるガスの流れが重力に対して全て順方向であれば、
ガス流路の分割数や酸化剤ガス流路と燃料ガス流路との
関係は上記各実施の形態の構成に限定されるものではな
い。

【００４１】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４２】この発明によれば、ガス拡散性で電子伝導
性を有する電極を固体高分子電解質膜の両面に配した単
電池と、一面に酸化剤ガス流路が設けられ、他面に燃料
ガス流路が設けられたガス流路板とを交互に複数積層し
てなる積層体を備えた固体高分子型燃料電池において、
上記酸化剤ガス流路および上記燃料ガス流路の少なくと
も一方のガス流路が複数の分割ガス流路に分割され、該
ガス流路を構成する上記複数の分割ガス流路が上記ガス
流路板それぞれの１つの分割ガス流路のガス排出口と他
の分割ガス流路のガス供給口とを連通する単電池外の共
通流路により直列に接続され、かつ、上記酸化剤ガス流
路および上記燃料ガス流路の上記単電池内のガス流路部
を流れるガスの流れ方向がともに重力に対して全て順方
向となるように構成されているので、排水用の特別な流
体配管を設けることなく、ガス流路に生じた水滴が重力
の力とガス流速とにより迅速に電池外に排出され、効率
の高い発電が可能となり、小型軽量で、大量生産が可能
な高電圧・高出力の固体高分子型燃料電池が得られる。

【００４３】また、ガスの湿度を調整する湿度調整手段
が上記共通流路に設けられているので、ガスの上流から
下流にかけての湿度の分布が一様となり、特性の向上が
図られ、効率の高い発電が可能となる。

【００４４】また、上記湿度調整手段は、酸化剤ガスと
燃料ガスとの間で水分の受け渡しを行わせて、酸化剤ガ
スおよび燃料ガスの湿度を調整するので、反応ガスの湿
度調整に余分な動力が要らず、効率よく発電が行える。

【００４５】また、ＣＯ除去手段が上記共通流路に設け
られ、燃料ガス中のＣＯ濃度を低減できるように構成さ
れているので、燃料ガス中のＣＯを多段階に除去でき、
電流の分布が一様となり、高い効率で発電できる。

【００４６】また、上記ＣＯ除去手段は、ガス拡散性で
電子伝導性を有する電極を水分透過性の固体高分子電解
質膜の両面に配し、開閉器により両電極間を周期的に短
絡させるようにした電気化学デバイスと、該電気化学デ
バイスの両電極部にそれぞれガスを供給するガス流路と
を備え、上記電気化学デバイスの一方の電極部に上記酸
化剤ガス流路から排出された酸化剤ガスを流し、他方の
電極部に燃料ガスを流して酸化剤ガスと燃料ガスとの間
で水分の受け渡しを行わせると同時に、上記開閉器によ
り上記電気化学デバイスの両電極間を周期的にパルス状
に短絡させて燃料ガス中のＣＯを選択的に酸化除去させ
るので、酸化剤ガスは水分が減少し、燃料ガスは湿度が
高くなって最適の水分条件となり、高い特性が得られる
とともに、燃料ガス中のＣＯ濃度が減少してさらに高い
特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る固体高分子型
燃料電池に適用されるセパレータ板を示す平面図であ
る。

【図２】 この実施の形態１に係る固体高分子型燃料電
池における空気の流れを模式的に示す図である。

【図３】 この実施の形態１に係る固体高分子型燃料電
池における空気の流れを模式的に示す図である。

【図４】 この実施の形態２に係る固体高分子型燃料電
池における空気と燃料の流れを模式的に示す図である。

【図５】 この実施の形態３に係る固体高分子型燃料電
池における空気と燃料の流れを模式的に示す図である。

【図６】 この実施の形態３に係る固体高分子型燃料電
池に適用される水交換器の構造を模式的に示す断面図で
ある。

【図７】 この実施の形態３に係る固体高分子型燃料電
池に適用される水交換器内での空気と燃料ガスとの露点
の変化を示す図である。

【図８】 この実施の形態４に係る固体高分子型燃料電
池における空気と燃料の流れを模式的に示す図である。

【図９】 この実施の形態４に係る固体高分子型燃料電
池に適用される水交換ＣＯ除去器の構造を模式的に示す
断面図である。

【図１０】 従来例１の固体高分子型燃料電池における
ガス流路を示す断面図である。

【図１１】 従来例２の固体高分子型燃料電池における
ガス流路を示す断面図である。

【図１２】 従来例４の固体高分子型燃料電池における
ガスセパレータ板を示す上面図である。

【符号の説明】

３ カソード（電極）、４ アノード（電極）、５ 固
体高分子電解質膜、１０ 単電池、３０ セパレータ板
（ガス流路板）、３１ 酸化剤ガス流路、３１ａ 第１
分割ガス流路、３１ｂ 第２分割ガス流路、３１ｃ 第
３分割ガス流路、３２ 燃料ガス流路、３２ａ 第１分
割ガス流路、３２ｂ 第２分割ガス流路、３２ｃ 第３
分割ガス流路、４１ 積層体、４６、４７、４８、４９
共通流路、５０ａ 第１水交換器（湿度調整手段）、
５０ｂ 第２水交換器（湿度調整手段）、５０ｃ 第３
水交換器（湿度調整手段）、６０ａ 第１水交換ＣＯ除
去器（ＣＯ除去手段）、６０ｂ 第２水交換ＣＯ除去器
（ＣＯ除去手段）、６０ｃ第３水交換ＣＯ除去器（ＣＯ
除去手段）、６１ イオン交換膜（固体高分子電解質
膜、電気化学デバイス）、６２、６３ 電極（電気化学
デバイス）、６４トランジスタスイッチ（開閉器、電気
化学デバイス）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス拡散性で電子伝導性を有する電極を
   固体高分子電解質膜の両面に配した単電池と、一面に酸
   化剤ガス流路が設けられ、他面に燃料ガス流路が設けら
   れたガス流路板とを交互に複数積層してなる積層体を備
   えた固体高分子型燃料電池において、 上記酸化剤ガス流路および上記燃料ガス流路の少なくと
   も一方のガス流路が複数の分割ガス流路に分割され、該
   ガス流路を構成する上記複数の分割ガス流路が上記ガス
   流路板それぞれの１つの分割ガス流路のガス排出口と他
   の分割ガス流路のガス供給口とを連通する単電池外の共
   通流路により直列に接続され、かつ、上記酸化剤ガス流
   路および上記燃料ガス流路の上記単電池内のガス流路部
   を流れるガスの流れ方向がともに重力に対して全て順方
   向となるように構成されていることを特徴とする固体高
   分子型燃料電池。
2. 【請求項２】 ガスの湿度を調整する湿度調整手段が上
   記共通流路に設けられていることを特徴とする請求項１
   記載の固体高分子型燃料電池。
3. 【請求項３】 上記湿度調整手段は、酸化剤ガスと燃料
   ガスとの間で水分の受け渡しを行わせて、酸化剤ガスお
   よび燃料ガスの湿度を調整するものであることを特徴と
   する請求項２記載の固体高分子型燃料電池。
4. 【請求項４】 ＣＯ除去手段が上記共通流路に設けら
   れ、燃料ガス中のＣＯ濃度を低減できるように構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃
   料電池。
5. 【請求項５】 上記ＣＯ除去手段は、ガス拡散性で電子
   伝導性を有する電極を水分透過性の固体高分子電解質膜
   の両面に配し、開閉器により両電極間を周期的に短絡さ
   せるようにした電気化学デバイスと、該電気化学デバイ
   スの両電極部にそれぞれガスを供給するガス流路とを備
   え、 上記電気化学デバイスの一方の電極部に上記酸化剤ガス
   流路から排出された酸化剤ガスを流し、他方の電極部に
   燃料ガスを流して酸化剤ガスと燃料ガスとの間で水分の
   受け渡しを行わせると同時に、上記開閉器により上記電
   気化学デバイスの両電極間を周期的にパルス状に短絡さ
   せて燃料ガス中のＣＯを選択的に酸化除去させることを
   特徴とする請求項４記載の固体高分子型燃料電池。