JPH1186884A - りん酸型燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セル内部のりん酸の消失を効果的に抑制して、
長期にわたり安定して運転できるものとする。 【解決手段】直方体状に積層した燃料電池積層体の４つ
の側面に酸化剤ガス入口マニホールド１、酸化剤ガス出
口マニホールド２、燃料ガス入口マニホールド３、燃料
ガス出口マニホールド４を組み込み、空気と水素を供給
して発電を行うものにおいて、酸化剤ガス出口マニホー
ルド２に近接する空気の下流部分、および燃料ガス出口
マニホールド４に近接する水素の下流部分の電極層、す
なわちアノード層とカソード層を、触媒層を有しない触
媒層非形成部より構成する。

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、電解質としてり
ん酸を用い、電気化学反応により電気エネルギを得るり
ん酸型燃料電池に係わり、特にそのりん酸消失防止構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】りん酸型燃料電池は、一般にマトリック
スと呼ばれる多孔体に電解質であるりん酸を保持させ、
この層の両側にアノード（燃料電極）とカソード（酸化
剤電極）を配し、それぞれの電極に燃料ガス、あるいは
酸化剤ガスを供給し、それぞれの電極中の触媒の作用に
より電気化学反応を起こさせ電気エネルギを得る発電装
置である。この燃料電池を長時間運転するためには、マ
トリックス中のりん酸が不足しないように配慮する必要
がある。すなわち、もしマトリックス中のりん酸が不足
すると、この層の両側には燃料ガスと酸化剤ガスが流れ
ているので、これらのガスがマトリックスを貫通して直
接混合するようになり、電池特性を著しく低下させるこ
ととなる。りん酸型燃料電池で電解質として用いられる
りん酸は、通常の運転条件ではオルトリン酸として１０
０％近い濃度であり、蒸気圧は非常に低いが、わずかの
蒸気圧であっても、燃料電池の目標寿命である４〜６万
時間にわたり運転を続けると、かなりの量のりん酸が蒸
気として燃料電池の外に持ち出されてしまい、マトリッ
クス中のりん酸が不足することとなる。りん酸の蒸発量
は主として電池の運転温度とセル出口でのガス流量によ
り定まるため、特にりん酸の回収を考慮していない燃料
電池で、りん酸を外部から補給することなく長時間運転
を持続させるためには、その運転条件での蒸発量に相当
する量のりん酸をあらかじめ電池の内部に余分に保持さ
せておく必要がある。

【０００３】このため、従来のりん酸型燃料電池におい
ては、電池の内部にリザーバと呼ばれるりん酸保持層を
組み込み、不足したりん酸をこのリザーバからマトリッ
クスへと補給する構造が採られている。図５は、リザー
バを組み込んだ従来のりん酸型燃料電池の基本構成を模
式的に示す分解断面図である。単セル１８は、りん酸を
保持したマトリックス１５、その両主面に配されたアノ
ード１４とカソード１６、さらにその両外面に配された
アノード側リザーバ１３とカソード側リザーバ１７とか
ら構成されており、本構成の単セル１８をセパレータ１
２を介して複数層積層し、数セル毎に冷却板１１を介装
することにより燃料電池積層体が構成されている。アノ
ード側リザーバ１３とカソード側リザーバ１７は、互い
に直交するガス通流溝を備えた多孔質のカーボン板より
なり、内部の細孔中にりん酸を保持している。冷却板１
１に冷却水を供給して所定温度に保持し、アノード側リ
ザーバ１３のガス通流溝に燃料ガスを、またカソード側
リザーバ１７のガス通流溝に酸化剤ガスを通流すること
により発電運転が行われ、マトリックス１５のりん酸が
不足すると、アノード側リザーバ１３とカソード側リザ
ーバ１７とからりん酸が補給されるように構成されてい
る。

【０００４】なお、りん酸型燃料電池のマトリックス中
のりん酸不足を回避する構成としては、上記のリザーバ
を組み込む方式のほかに、数セル毎に介装される冷却板
の冷却水流路の構成を工夫し、ガス流量が多く、りん酸
の飛散量が多量になると考えられる酸化剤ガスの下流部
分の温度を低くなるように構成して、セル内部でガス中
に蒸発したりん酸を凝縮させ、回収して効果的に利用す
ることによって長時間運転を可能とする方式などがあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
りん酸型燃料電池においては、セルにリザーバを組み込
んで蒸発量相当分のりん酸をあらかじめ保持させておく
方式や、ガス流量の多い酸化剤ガスの下流部を冷却して
蒸発したりん酸を回収し有効利用する方式を採ることに
よって、マトリックス中のりん酸量が不足する事態の発
生を回避し、長時間運転ができるよう構成している。

【０００６】リザーバを組み込む方式は、図５に示した
従来例のごとく、多孔質のカーボン板でリザーバを構成
し、その細孔中にりん酸を保持する方式が一般的であ
る。この構成で長時間運転が可能なりん酸を保持させよ
うとするとリザーバの容積を大きくする必要があり、必
然的にリザーバの厚さが厚くなる。したがって、燃料電
池積層体の積層方向の厚さが厚くなり大型化するととも
に、この積層方向の熱伝導性が低下するので、熱伝導性
の低下に伴う積層方向の温度差の上昇を回避してセルの
温度を所定の温度分布内に収めるには、冷却板間のセル
の数を少なくする必要があり、多数の冷却板を組み込む
必要がある。すなわち、リザーバを組み込む方式では、
燃料電池積層体が大型になるとともに、製作コストも高
くなるという難点がある。

【０００７】一方、酸化剤ガスの下流部を冷却して蒸発
したりん酸を回収し有効利用する方式を採用すれば、通
常よく用いられるクロスフロー方式の燃料電池、すなわ
ち燃料ガスと酸化剤ガスを一端から他端へと互いに直交
させて通流させる方式の燃料電池においては、蒸発した
りん酸が効果的に回収され、再利用されることが期待さ
れる。しかしながら、セル面内の電位分布が小さくで
き、優れた特性が得られる構成として注目されている燃
料ガスリターンフロー方式の燃料電池、すなわち燃料ガ
スの入口側マニホールドと出口側マニホールドにそれぞ
れリターン部を設けて燃料ガスを複数回往復させて通流
させる方式の燃料電池においては、燃料ガスがセル内を
通流してガスマニホールドに達する度に、通流部分の温
度と流量とにより定まる量のりん酸がリターン部へと持
ち出され、一方、ガスマニホールドのリターン部の温度
は一般にセル内のガス通流部分の温度より低いので、持
ち出されたりん酸はリターン部の内部で凝縮し、この部
分に滞留することとなり、セル内のりん酸量が減少して
電池特性が劣化するという問題点がある。

【０００８】この発明の目的は、上記のごとき従来技術
の難点を解消し、セル内部のりん酸の消失が効果的に抑
制され、長期にわたり安定した発電運転ができ、かつ製
造コストの廉いりん酸型燃料電池を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、りん酸を保持したマトリック
ス層の一方の主面にアノード層を、もう一方の主面にカ
ソード層を配し、さらにアノード層の外面にガス通路を
備え、かつりん酸の保持能力を有するアノード基板を配
し、カソード層の外面にガス通路を備え、かつりん酸の
保持能力を有するカソード基板を配して単セルを構成
し、該単セルをガス不透過性材料よりなるセパレータを
介して複数個積層してブロック電池を構成し、該ブロッ
ク電池を冷却板を介装して複数個積層して燃料電池積層
体を構成し、側面にガスマニホールドを配して、アノー
ド基板のガス通路に燃料ガスを、またカソード基板のガ
ス通路に酸化剤ガスを通流し、冷却板を所定温度に保持
して電気化学反応により電気エネルギを得るりん酸型燃
料電池において、 （１）アノード層とカソード層の、カソード基板のガス
通路の出口に近接する領域に相対する部分と、アノード
基板のガス通路の出口に近接する領域に相対する部分の
うち、少なくともいずれか一方に、触媒層を有しない触
媒層非形成部を備えることとする。

【００１０】（２）さらに上記（１）のりん酸型燃料電
池で、アノード基板のガス通路に燃料ガスを通流させる
ガスマニホールドがリターン部を有し、燃料ガスがリタ
ーン部を介して同一セルの面内を複数回往復して通流す
るよう構成されてなるものにおいて、アノード層とカソ
ード層の、上記のリターン部への出口に近接する領域に
相対する部分に、触媒層を有しない触媒層非形成部を備
えることとする。

【００１１】（３）あるいは、アノード基板のガス通路
に燃料ガスを通流させるガスマニホールドがリターン部
を有し、燃料ガスがリターン部を介して同一セルの面内
を複数回往復して通流するよう構成されてなるものにお
いて、冷却板に、上記のリターン部への出口を含むアノ
ード基板のガス通路の出口に近接する領域に相対する部
分に、独立して冷媒を供給する冷却管を備えることとす
る。

【００１２】（４）あるいは、アノード基板のガス通路
に燃料ガスを通流させるガスマニホールドが、リターン
部を有し、燃料ガスがリターン部を介して同一セルの面
内を複数回往復して通流するように構成されてなるもの
において、リターン部を有するガスマニホールドに、ガ
スマニホールド内を昇温する加熱手段を備えることとす
る。

【００１３】燃料電池においては発電に伴って熱が発生
する。すなわち燃料電池の発電部分では発熱し、発電し
ない部分では発熱もない。上記の（１）のように、アノ
ード層とカソード層に触媒層を有しない触媒層非形成部
を備えることとすれば、この部分では電池が形成されな
いので、発電運転を行ってもこの部分では発熱がない。
したがって、本構成のごとく、アノード層とカソード層
のカソード基板のガス通路の出口に近接する領域に相対
する部分を触媒層非形成部とすれば、このガス通路を流
れる酸化剤ガスは、温度の高い発電領域を通流し、蒸発
したりん酸を含み、温度の低い出口部分へと達すること
となるので、この温度低下分に相当するりん酸が出口部
分で凝縮、回収されることとなる。また、アノード層と
カソード層のアノード基板のガス通路の出口に近接する
領域に相対する部分を触媒層非形成部とすれば、このガ
ス通路を流れる燃料ガス中へと蒸発し、燃料ガスととも
に出口部分へと達したりん酸も冷却されて凝縮し、回収
されることとなる。また、双方の領域に相対する部分を
触媒層非形成部とすれば、より効果的にりん酸が回収さ
れることとなる。したがって、本構成のごとくとすれ
ば、りん酸が効果的に回収され、長時間の連続運転が可
能となる。

【００１４】また、上記の（２）のごとく、セル面内に
燃料ガスを複数回往復させて通流させる、いわゆる燃料
ガスリターンフロー方式の燃料電池において、アノード
層とカソード層の、アノード基板のガス通路のガスマニ
ホールドのリターン部への出口の近接領域に相対する部
分に触媒層非形成部を備えれば、この部分の温度が発電
領域に比べて低くなるので、運転に伴い燃料ガス中へと
蒸発したりん酸はこの部分で凝縮されることとなるの
で、リターン部へと飛散、滞留させることなく、効果的
に凝縮、回収されることとなる。

【００１５】また、上記の（３）のごとく、燃料ガスリ
ターンフロー方式の燃料電池において、冷却板の、上記
のリターン部への出口を含むアノード基板のガス通路の
出口に近接する領域に相対する部分に、独立して冷媒を
供給する冷却管を備えることとすれば、この冷却管設置
領域を他の領域に比べて低い温度に調節して運転できる
こととなり、運転に伴い燃料ガス中へと蒸発したりん酸
を、リターン部へと飛散、滞留させることなく、出口部
分において効果的に凝縮させて、回収できることとな
る。

【００１６】また、上記の（４）のごとく、燃料ガスリ
ターンフロー方式の燃料電池において、リターン部を有
するガスマニホールドに、ガスマニホールド内を昇温す
る加熱手段を備えることとすれば、本加熱手段によりガ
スマニホールド内の温度を発電領域の温度より高く調整
することによって、運転に伴い燃料ガス中へと蒸発した
りん酸を、ガスマニホールド内へ凝縮させることなく、
下流側のガス通路へと通流させることが可能となるの
で、最下流において低温領域を通過させることにより、
含まれるりん酸を効果的に回収することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

＜実施例１＞図１は、本発明のりん酸型燃料電池の第１
の実施例の構成を模式的に示す構造図で、ガスマニホー
ルドを組み込んだ燃料電池積層体のセルの平面図であ
る。本燃料電池は、直方体状の燃料電池積層体の４つの
側面にそれぞれガスマニホールドを組み込み、酸化剤ガ
スとしての空気と燃料ガスとしての水素を、酸化剤ガス
入口マニホールド１と燃料ガス入口マニホールド３から
供給し、セル中を互いに直交させて通流させ、相対する
側面に配置した酸化剤ガス出口マニホールド２と燃料ガ
ス出口マニホールド４から排出するように構成した、い
わゆるクロスフロー方式の燃料電池である。

【００１８】本実施例の特徴は、セルの電極層、すなわ
ちアノード層とカソード層が、触媒層の形成された電極
層５と触媒層の形成されていない電極層６からなり、特
に、空気の酸化剤ガス出口マニホールド２への出口に近
接する領域に相対する部分、ならびに水素の燃料ガス出
口マニホールド４への出口に近接する領域に相対する部
分に、触媒層を形成しないでカーボンブラックとポリテ
トラフロロエチレンよりなる層を組み込んだ電極層６が
配されていることにある。

【００１９】本構成においては、触媒層の形成されてい
ない電極層６の領域においては、発電反応が起こらず発
熱も生じないので、発電反応に伴って発熱を生じる電極
層５の領域に比べて相対的に低い温度に保持されること
となる。このため、電極層５の領域で蒸発したりん酸
は、空気あるいは水素の流れとともに下流側へと搬送さ
れ、温度の低い電極層６の領域へ送られて冷却され、含
まれるりん酸が凝縮され、回収される。したがって、本
構成のりん酸型燃料電池は、りん酸の枯渇による不具合
を生じることなく長時間連続して運転できることとな
る。

【００２０】なお、本実施例では、空気の酸化剤ガス出
口マニホールド２への出口に近接する領域と水素の燃料
ガス出口マニホールド４への出口に近接する領域の双方
を、触媒層の形成されていない電極層６としているが、
いずれか一方のみを触媒層の形成されていない電極層６
としても、その領域を下流側として流れるガスへと蒸発
したりん酸が効果的に回収されることとなり、長時間運
転が可能となる。

【００２１】＜実施例２＞図２は、本発明のりん酸型燃
料電池の第２の実施例の構成を模式的に示す構造図で、
ガスマニホールドを組み込んだ燃料電池積層体のセルの
平面図である。本燃料電池は、いわゆる燃料ガスリター
ンフロー方式の燃料電池で、燃料ガス入口マニホールド
３Ａと燃料ガス出口マニホールド４Ａに、それぞれリタ
ーン部３ａ，リターン部４ａが備えられており、燃料ガ
ス入口マニホールド３Ａの入口より供給された水素は、
セル内を流れて燃料ガス出口マニホールド４Ａのリター
ン部４ａへと送られた後、再びセル内を流れて燃料ガス
入口マニホールド３Ａのリターン部３ａへと送られ、三
度セル内を流れて燃料ガス出口マニホールド４Ａへと送
られ、排出口より排出されるよう構成されている。

【００２２】本実施例の特徴は、燃料ガスのリターン部
４ａへの出口に近接する領域、およびリターン部３ａへ
の出口に近接する領域に相対する電極層が触媒層を形成
していない電極層６Ａ，６Ｂよりなり、さらに、燃料ガ
ス出口マニホールド４Ａの排出口に連なる出口に近接す
る領域に相対する電極層が、同様に触媒層を形成してい
ない電極層６Ｃよりなることにある。電極層６Ａ，６
Ｂ，６Ｃは、第１の実施例の電極層６と同様に、カーボ
ンブラックとポリテトラフロロエチレンよりなる層を組
み込んで、電極層５Ａの触媒層と同一の厚さとなるよう
構成されており、触媒層は形成されていない。

【００２３】本構成においては、電極層６Ａ，６Ｂ，６
Ｃの領域においては、発電反応が起こらず発熱も生じな
いので、発電反応の起こる電極層５Ａの領域に比べて相
対的に低い温度に保持されることとなる。このため、燃
料ガスとして送られる水素のガス通路において、電極層
６Ａの上流側の電極層５Ａの領域で水素中へ蒸発したり
ん酸は電極層６Ａの領域で凝縮、回収され、電極層６Ｂ
の上流側の電極層５Ａの領域で水素中へ蒸発したりん酸
は電極層６Ｂの領域で凝縮、回収されるので、燃料ガス
出口マニホールド４Ａのリターン部４ａ、および燃料ガ
ス出口マニホールド３Ａのリターン部３ａへのりん酸の
飛散、滞留が抑制されることとなる。またさらに、電極
層６Ｃの上流側の電極層５Ａの領域で水素中へ蒸発した
りん酸は電極層６Ｃの領域で凝縮、回収されるので、燃
料ガスリターンフロー方式を採用した本構成の燃料電池
においても、燃料ガス系へと蒸発、飛散したりん酸は、
セル内において効果的に回収されることとなる。

【００２４】なお、本実施例では、燃料ガスの流れが２
回リターンする構成の燃料ガスリターンフロー方式の燃
料電池を例示しているが、リターンの回数は２回に限る
ものではなく、より多数回リターンする構成のものにあ
っても、リターン部への出口に近接する領域に相対する
電極層を触媒層を形成していない電極層として構成する
こととすれば、同様に、リターン部へのりん酸の飛散、
滞留が防止されることは、例示するまでもなく明らかで
ある。

【００２５】また、本実施例は、燃料ガス系へ蒸発、飛
散したりん酸の回収を行う構成例であるが、本構成で、
さらに酸化剤として供給される空気の酸化剤ガス出口マ
ニホールド２への出口に近接する領域に相対する部分の
電極層も、電極層６Ａ，６Ｂ，６Ｃと同様に、触媒層を
形成していない電極層とすれば、酸化剤ガス系へと蒸
発、飛散したりん酸が、この電極層で冷却、凝縮され、
回収されるので、より効果的であり、長時間、連続して
運転できることとなる。

【００２６】＜実施例３＞図３は、本発明のりん酸型燃
料電池の第３の実施例の構成を模式的に示す構造図で、
（ａ）は、ガスマニホールドを組み込んだ燃料電池積層
体のセルの平面図、（ｂ）は、燃料電池積層体に介装さ
れる冷却板を（ａ）と対比して示した平面図である。本
実施例も、図３（ａ）に見られるように、燃料ガスリタ
ーンフロー方式の燃料電池で、燃料ガス入口マニホール
ド３Ａより供給された水素は、燃料ガス出口マニホール
ド４Ａに備えられたリターン部４ａへと送られ、さらに
燃料ガス入口マニホールド３Ａに備えられたリターン部
３ａを経て、燃料ガス出口マニホールド４Ａの排出口よ
り外部へ排出される。また、セルの電極層は全て触媒層
を形成した電極層５Ｂより構成されている。

【００２７】本実施例の特徴は、燃料電池積層体に介装
される冷却板の冷却構成にある。すなわち、従来のりん
酸型燃料電池では、冷却板に冷却管をほぼ均一に分布さ
せて埋設し、冷却水を供給して均一に冷却する構成とす
るのが一般的であるのに対して、本実施例では、図３
（ｂ）に示したごとく、冷却板１１に冷却管１０を埋設
し、冷却水を注水して積層体の冷却を行うとともに、燃
料ガスのリターン部４ａへの出口に近接する領域、およ
びリターン部３ａへの出口に近接する領域に相対する部
分、さらに、燃料ガス出口マニホールド４Ａの排出口に
連なる出口に近接する領域に相対する部分に、独立して
冷却されるりん酸回収用冷却部９Ａ，９Ｂ，９Ｃが設置
されている。

【００２８】本構成では、りん酸回収部冷媒管８Ａ，８
Ｂに供給する冷媒の冷却能力を相対的に高めることによ
り、セルの、燃料ガスのリターン部４ａへの出口に近接
する領域、およびリターン部３ａへの出口に近接する領
域、さらに燃料ガス出口マニホールド４Ａの排出口に連
なる出口に近接する領域に相対する部分を相対的に低い
温度に保持して運転できるので、実施例２の場合と同様
に、上流側で燃料ガス中へと蒸発したりん酸がこの部分
で効果的に凝縮、回収されることとなり、長時間の連続
運転が可能となる。

【００２９】なお、本構成において、さらに、冷却板１
１の、酸化剤ガスとして供給する空気の酸化剤ガス出口
マニホールド２への出口に近接する領域に相対する部分
にも、他部分より低温に冷却することが可能な、類似の
りん酸回収用冷却部を設置することとすれば、酸化剤ガ
ス中へと蒸発したりん酸も効果的に凝縮、回収できるこ
ととなる。

【００３０】＜実施例４＞図４は、本発明のりん酸型燃
料電池の第４の実施例の構成を模式的に示す構造図で、
ガスマニホールドを組み込んだ燃料電池積層体のセルの
平面図である。本燃料電池も、第２、第３の実施例と同
様に、燃料ガスリターンフロー方式の燃料電池であり、
また、セルの電極層は全て触媒層を形成した電極層５Ｃ
より構成されている。

【００３１】本構成の特徴は、リターン部４ｂを備えた
燃料ガス出口マニホールド４Ｂ、リターン部３ｂを備え
た燃料ガス出口マニホールド３Ｂに、それぞれ加熱手段
としてのヒータ７Ｂ，ヒ─タ７Ａが備えられている点に
ある。本構成では、ヒータ７Ｂ，７Ａによって、リター
ン部４ｂ，３ｂの内部の温度をセル部分の温度より高く
して運転する方式が採られるので、蒸発して燃料ガスと
ともにリターン部４ｂ，３ｂへと達したりん酸も、従来
のごとくこの部で凝縮することなく、下流側へと導かれ
ることとなる。したがって、最下流で燃料ガスを冷却
し、りん酸を凝縮させれば、ガスマニホールド部分にり
ん酸を飛散、滞留させることなく回収できることとな
る。

【００３２】

【発明の効果】上述のごとく、本発明によれば、 （１）りん酸型燃料電池を、請求項１に記載のごとく構
成することとしたので、クロスフロー方式の燃料電池に
おいて、酸化剤ガス中あるいは燃料ガス中へと飛散した
りん酸が簡単な構成で効果的に回収され、セルの外部へ
と消失するりん酸量が抑制されることとなり、外部から
りん酸を補給することなく長期間、安定した発電運転が
可能で、かつ製造コストの廉いりん酸型燃料電池が得ら
れることとなった。

【００３３】（２）また、りん酸型燃料電池を、請求項
２、あるいは請求項３、あるいは請求項４のごとく構成
することとすれば、燃料ガスリターンフロー方式の燃料
電池においても、それぞれ簡単な構成で、燃料ガス中へ
と飛散したりん酸のリターン部への飛散、滞留が抑制さ
れるので、長期にわたり安定した発電運転が可能で、か
つ製造コストの廉いりん酸型燃料電池として好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のりん酸型燃料電池の第１の実施例の構
成を模式的に示す構造図

【図２】本発明のりん酸型燃料電池の第２の実施例の構
成を模式的に示す構造図

【図３】本発明のりん酸型燃料電池の第３の実施例の構
成を模式的に示す構造図

【図４】本発明のりん酸型燃料電池の第４の実施例の構
成を模式的に示す構造図

【図５】従来のりん酸型燃料電池の基本構成を模式的に
示す分解断面図

【符号の説明】

１ 酸化剤ガス入口マニホールド ２ 酸化剤ガス出口マニホールド ３ 燃料ガス入口マニホールド ３Ａ，３Ｂ 燃料ガス入口マニホールド ３ａ，３ｂ リターン部 ４ 燃料ガス出口マニホールド ４Ａ，４Ｂ 燃料ガス出口マニホールド ４ａ，４ｂ リターン部 ５，５Ａ 電極層（触媒層形成部） ５Ｂ，５Ｃ 電極層（触媒層形成部） ６，６Ａ 電極層（触媒層非形成部） ６Ｂ，６Ｃ 電極層（触媒層非形成部） ７Ａ，７Ｂ ヒータ ８Ａ，８Ｂ りん酸回収部冷媒管 ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ りん酸回収用冷却部 １０ 冷却管 １１ 冷却板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】りん酸を保持したマトリックス層の一方の
   主面にアノード層を、もう一方の主面にカソード層を配
   し、さらにアノード層の外面にガス通路を備え、かつり
   ん酸の保持能力を有するアノード基板を配し、カソード
   層の外面にガス通路を備え、かつりん酸の保持能力を有
   するカソード基板を配して単セルを構成し、該単セルを
   ガス不透過性材料よりなるセパレータを介して複数個積
   層してブロック電池を構成し、該ブロック電池を冷却板
   を介装して複数個積層して燃料電池積層体を構成し、側
   面にガスマニホールドを配して、アノード基板のガス通
   路に燃料ガスを、またカソード基板のガス通路に酸化剤
   ガスを通流し、冷却板を所定温度に保持して電気化学反
   応により電気エネルギを得るりん酸型燃料電池におい
   て、 前記のアノード層とカソード層が、カソード基板のガス
   通路の出口に近接する領域に相対する部分と、アノード
   基板のガス通路の出口に近接する領域に相対する部分の
   うち、少なくともいずれか一方に、触媒層を有しない触
   媒層非形成部を備えてなることを特徴とするりん酸型燃
   料電池。
2. 【請求項２】請求項１に記載のりん酸型燃料電池におい
   て、アノード基板のガス通路に燃料ガスを通流させるガ
   スマニホールドがリターン部を有し、燃料ガスがリター
   ン部を介して同一セルの面内を複数回往復して通流する
   よう構成されてなり、かつ、前記のアノード層とカソー
   ド層が、前記リターン部への出口に近接する領域に相対
   する部分に、触媒層を有しない触媒層非形成部を備えて
   なることを特徴とするりん酸型燃料電池。
3. 【請求項３】りん酸を保持したマトリックス層の一方の
   主面にアノード層を、もう一方の主面にカソード層を配
   し、さらにアノード層の外面にガス通路を備え、かつり
   ん酸の保持能力を有するアノード基板を配し、カソード
   層の外面にガス通路を備え、かつりん酸の保持能力を有
   するカソード基板を配して単セルを構成し、該単セルを
   ガス不透過性材料よりなるセパレータを介して複数個積
   層してブロック電池を構成し、該ブロック電池を冷却板
   を介装して複数個積層して燃料電池積層体を構成し、側
   面にガスマニホールドを配して、アノード基板のガス通
   路に燃料ガスを、またカソード基板のガス通路に酸化剤
   ガスを通流し、冷却板を所定温度に保持して電気化学反
   応により電気エネルギを得るりん酸型燃料電池におい
   て、 アノード基板のガス通路に燃料ガスを通流させるガスマ
   ニホールドがリターン部を有し、燃料ガスがリターン部
   を介して同一セルの面内を複数回往復して通流するよう
   構成されてなり、かつ、前記冷却板が、前記リターン部
   への出口を含むアノード基板のガス通路の出口に近接す
   る領域に相対する部分に、独立して冷媒が供給される冷
   却管を備えてなることを特徴とするりん酸型燃料電池。
4. 【請求項４】りん酸を保持したマトリックス層の一方の
   主面にアノード層を、もう一方の主面にカソード層を配
   し、さらにアノード層の外面にガス通路を備え、かつり
   ん酸の保持能力を有するアノード基板を配し、カソード
   層の外面にガス通路を備え、かつりん酸の保持能力を有
   するカソード基板を配して単セルを構成し、該単セルを
   ガス不透過性材料よりなるセパレータを介して複数個積
   層してブロック電池を構成し、該ブロック電池を冷却板
   を介装して複数個積層して燃料電池積層体を構成し、側
   面にガスマニホールドを配して、アノード基板のガス通
   路に燃料ガスを、またカソード基板のガス通路に酸化剤
   ガスを通流し、冷却板を所定温度に保持して電気化学反
   応により電気エネルギを得るりん酸型燃料電池におい
   て、 アノード基板のガス通路に燃料ガスを通流させるガスマ
   ニホールドがリターン部を有し、燃料ガスがリターン部
   を介して同一セルの面内を複数回往復して通流するよう
   構成されてなり、かつ、リターン部を有する該ガスマニ
   ホールドに、ガスマニホールド内を昇温する加熱手段を
   備えたことを特徴とするりん酸型燃料電池。