KR101933321B1 - 연료 전지 - Google Patents

Abstract

연료 전지는, 적층된 복수의 발전 셀 및 엔드 셀을 구비한다. 각 발전 셀은, 제 1 플레이트 및 그것을 사이에 개재하는 한쌍의 제 1 세퍼레이터를 구비한다. 엔드 셀은, 제 2 플레이트 및 그것을 사이에 개재하는 한쌍의 제 2 세퍼레이터를 구비한다. 각 플레이트 및 세퍼레이터에 각각 형성된 관통공이, 발전 셀의 적층 방향으로 연장되는 발전용 가스의 도입로를 형성한다. 엔드 셀은, 한쌍의 제 2 세퍼레이터 중 가스 흐름 방향 상류측의 세퍼레이터 또는 제 2 플레이트의 관통공의 저벽이 각 발전 셀의 대응하는 부분보다도 하방으로 오목한「제 1 구조」와, 제 2 플레이트 또는 가스 흐름 방향 하류측의 세퍼레이터의 관통공의 저벽이 각 발전 셀의 대응하는 부분보다도 상방으로 돌출되어 있는「제 2 구조」중 적어도 한쪽의 구조를 가진다.

Description

연료 전지 {FUEL CELL}

본 발명은 복수의 셀이 적층되어 이루어지는 연료 전지에 관한 것이다.

고체 고분자형의 연료 전지의 발전 셀은, 이온 교환막으로 이루어지는 전해질막을 한쌍의 전극 사이에 개재하는 구조의 막 전극 접합체(소위 MEA)와, 막 전극 접합체를 사이에 개재하는 한쌍의 세퍼레이터를 구비하고 있다. 한쪽의 세퍼레이터와 막 전극 접합체 사이의 가스 유로에 연료 가스(예를 들면 수소 가스)가 공급되고, 다른쪽의 세퍼레이터와 막 전극 접합체 사이의 가스 유로에 산화 가스(예를 들면 공기)가 공급된다.

통상, 연료 전지는 복수의 발전 셀이 적층된 구조로 되어 있다. 연료 전지의 내부에는, 각 발전 셀의 가스 유로에 발전용 가스를 분배하여 도입하는 도입로나, 각 가스 유로를 통과한 후의 발전용 가스를 합류시켜 배출하는 배출로가 설치되어 있다.

일본 공개특허공보 제2009-164051호는, 그러한 연료 전지의 일례를 개시하고 있으며, 이 연료 전지는 복수의 발전 셀의 적층 방향의 단부에 설치된 엔드 셀을 가지고 있다. 엔드 셀은 예를 들면, 플레이트와 상기 플레이트를 사이에 개재하는 한쌍의 세퍼레이터로 이루어진다. 플레이트와 각 세퍼레이터 사이에는, 상기 도입로와 배출로를 연통하여 발전용 가스의 흐름을 바이패스하는 바이패스 유로가 구획 형성되어 있다.

이 엔드 셀은, 발전하지 않는 구조이며, 복수의 발전 셀의 적층 방향의 단부에 있어서 단열 효과를 발휘한다. 이러한 엔드 셀에 의해, 적층 방향의 단부에 배치된 발전 셀의 온도가 낮아지는 것이 억제되어, 상기 발전 셀의 내부에서의 결로 등에 의한 물의 발생이 억제되게 된다.

결로 등에 의한 물의 발생은, 발전 셀의 내부로 한정되지 않고, 연료 전지의 외부에서 내부로 발전용 가스를 공급하는 가스 공급로 내에서도 일어날 수 있다. 그러한 가스 공급로 내의 물이 가스 흐름에 의해 흘러가게 되는 등 하여 발전 셀에 침입하여 체류하면, 막 전극 접합체로의 가스 공급량의 저하를 초래하여, 발전 효율의 저하를 초래할 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 발전 셀로의 물의 유입을 억제할 수 있는 연료 전지를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 형태에 의하면, 연료 전지는, 적층된 복수의 발전 셀과, 상기 복수의 발전 셀의 적층 방향에 있어서의 적어도 한쪽의 단부에 배치된 엔드 셀을 구비한다. 각 발전 셀은, 막 전극 접합체를 갖는 제 1 플레이트와, 상기 제 1 플레이트를 사이에 개재하는 한쌍의 제 1 세퍼레이터와, 상기 한쌍의 제 1 세퍼레이터 및 상기 제 1 플레이트 사이에 형성되어 발전용 가스가 통과하는 제 1 유로를 구비한다. 상기 엔드 셀은, 제 2 플레이트와, 상기 제 2 플레이트를 사이에 개재하는 한쌍의 제 2 세퍼레이터와, 상기 제 2 세퍼레이터 및 상기 제 2 플레이트 사이에 형성되어 발전용 가스가 통과하는 제 2 유로를 구비한다. 연료 전지는 또한, 상기 한 쌍의 제 1 세퍼레이터, 상기 제 1 플레이트, 상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터, 및 상기 제 2 플레이트에 각각 형성된 관통공으로 이루어지는 도입로로서, 상기 적층 방향으로 연장되고 상기 제 1 유로 및 상기 제 2 유로에 발전용 가스를 분배하여 도입하는 도입로를 가진다. 상기 엔드 셀은, 상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터 중의 가스 흐름 방향 상류측의 세퍼레이터에 형성된 상기 관통공의 저벽, 및 상기 제 2 플레이트에 형성된 상기 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 각 발전 셀의 대응하는 부분과 비교하여 하방으로 오목한 「제 1 구조」와, 상기 제 2 플레이트에 형성된 상기 관통공의 저벽, 및 상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터 중의 가스 흐름 방향 하류측의 세퍼레이터에 형성된 상기 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 각 발전 셀의 대응하는 부분과 비교하여 상방으로 돌출되어 있는「제 2 구조」 중 적어도 한쪽의 구조를 가진다.

상기 연료 전지에 있어서, 상기 적층 방향에 있어서의 한쪽의 단부에 배치된 상기 엔드 셀은, 상기 도입로의 외부로부터 내부로 발전용 가스를 유입시키는, 상기 엔드 셀에 접속된 가스 공급로와, 상기「제 1 구조」및 상기「제 2 구조」중 적어도 한쪽의 구조를 가져도 좋다.

상기 연료 전지에 있어서, 상기 엔드 셀은, 상기「제 2 구조」를 가져도 좋고, 상기 제 2 플레이트에 형성된 상기 관통공의 저벽, 및 상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터 중 가스 흐름 방향 하류측의 세퍼레이터에 형성된 상기 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 상기 도입로에 유입되는 물의 최대 수위보다도 상방에 위치하고 있어도 좋다.

상기 연료 전지에 있어서, 상기 엔드 셀의 상기 제 2 유로는, 상기 도입로에 각각 관통하는 복수의 병렬로를 포함해도 좋고, 상기 복수의 병렬로 중 하방측의 병렬로의 압력 손실이 상방측의 병렬로의 압력 손실보다도 작아도 좋다.

상기 연료 전지에 있어서, 상기 엔드 셀에 있어서의 상기 하방측의 병렬로에 있어서의 상기 도입로측의 단부의 상단이, 상기 도입로에 유입되는 물의 최대 수위보다도 상방에 위치하고 있어도 좋다.

본 발명의 다른 형태 및 이점은, 본 발명의 원리를 예시의 목적으로 나타낸 첨부 도면과 함께 하기의 설명을 참조함으로써 명백해질 것이다.

도 1은 일 실시형태의 연료 전지의 분해 구조의 개략도이다.
도 2는 발전 셀의 상류측 제 1 세퍼레이터의 평면도이다.
도 3은 발전 셀의 프레임 플레이트의 평면도이다.
도 4는 발전 셀의 하류측 제 1 세퍼레이터의 평면도이다.
도 5는 엔드 셀의 상류측 제 2 세퍼레이터의 평면도이다.
도 6은 엔드 셀의 프레임 플레이트의 평면도이다.
도 7은 엔드 셀의 하류측 제 2 세퍼레이터의 평면도이다.
도 8은 엔드 셀의 수소 가스 배출로 및 그 주변을 연료 전지의 외방측에서 본 평면도이다.
도 9는 도 8의 9-9선을 따른 연료 전지의 단면도이다.
도 10은 엔드 셀의 수소 가스 도입로 및 그 주변을 연료 전지의 외방측에서 본 평면도이다.
도 11은 도 10의 11-11선을 따른 연료 전지의 수소 가스 도입로의 단면도이다.
도 12는 엔드 셀 내에서의 수소 가스의 유통 형태와 함께 나타내는 상류측 제 2 세퍼레이터의 평면도이다.
도 13은 발전 셀 내에서의 수소 가스의 유통 형태와 함께 나타내는 상류측 제 1 세퍼레이터의 평면도이다.
도 14는 변형예의 연료 전지에 있어서의, 적층 방향을 따른 수소 가스 도입로의 단면도이다.
도 15는 다른 변형예의 연료 전지에 있어서의, 적층 방향을 따른 수소 가스 도입로의 단면도이다.
도 16은 또 다른 변형예의 연료 전지에 있어서의, 적층 방향을 따른 수소 가스 도입로의 단면도이다.

이하, 연료 전지의 일 실시형태에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

우선, 연료 전지의 개략 구성에 관해서 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 연료 전지는, 적층된 복수(본 실시형태에서는, 330개)의 발전 셀(10)과, 이들 발전 셀(10)을 그 적층 방향(D)(도 1의 좌우 방향)에 있어서 사이에 개재하는 위치에 설치된 한쌍의 엔드 셀(11)을 구비하고 있다.

연료 전지의 내부에는, 각 발전 셀(10) 및 각 엔드 셀(11)에 대해, 수소 가스를 분배하여 도입하는 수소 가스 도입로(12)와, 공기를 분배하여 도입하는 공기 도입로(13)가 설치되어 있다. 또한, 연료 전지의 내부에는, 각 발전 셀(10) 및 각 엔드 셀(11)을 통과한 후의 수소 가스를 합류시켜 배출하는 수소 가스 배출로(14)와, 각 발전 셀(10) 및 각 엔드 셀(11)을 통과한 후의 공기를 합류시켜 배출하는 공기 배출로(15)가 설치되어 있다. 또한, 연료 전지의 내부에는, 이웃하는 발전 셀(10) 사이나 발전 셀(10)과 엔드 셀(11) 사이에 냉각수를 도입하는 냉각수 도입로(도시 생략)와, 냉각수를 합류시켜 배출하는 냉각수 배출로(도시 생략)가 설치되어 있다.

한쌍의 엔드 셀(11)의 한쪽(도 1의 좌측)에는, 적층 방향(D)에 있어서의 외방측의 단면을 덮도록, 스택 매니폴드(16)가 장착되어 있다. 이 스택 매니폴드(16)에는, 수소 가스를 급배하는 수소 가스 배관(17)과, 산소 가스(구체적으로는 공기)를 급배하는 공기 배관(18)과, 냉각수를 급배하는 냉각수 배관(19)이 접속되어 있다. 연료 전지에서는, 상기 스택 매니폴드(16)를 개재하여, 수소 가스 도입로(12)로의 수소 가스의 공급이나, 공기 도입로(13)로의 공기의 공급, 수소 가스 배출로(14)로부터의 수소 가스의 배출, 공기 배출로(15)로부터의 공기의 배출, 냉각수 도입로로의 냉각수의 공급, 냉각수 배출로로부터의 냉각수의 배출이 행해진다. 수소 가스 배관(17)에는, 상기 스택 매니폴드(16)보다도 상류측에, 수소 가스를 가습하는 가습기(20)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 스택 매니폴드(16) 및 수소 가스 배관(17)이, 수소 가스 도입로(12)의 외부로부터 내부로 수소 가스를 유입시키는 가스 공급로에 상당한다.

한쌍의 엔드 셀(11)의 다른쪽(도 1의 우측)에는, 적층 방향(D)에 있어서의 외방측의 단면을 덮도록, 엔드 플레이트(21)가 장착되어 있다. 이 엔드 플레이트(21)에 의해, 엔드 셀(11)의 단면에 배치된 각 유체 유로(수소 가스 도입로(12), 공기 도입로(13), 수소 가스 배출로(14), 공기 배출로(15), 냉각수 도입로, 및 냉각수 배출로)의 개구가 막혀 있다.

본 실시형태의 연료 전지는, 적층 방향(D)에 있어서의 스택 매니폴드(16)측의 단부가 하방이 되도록 소정의 각도(α)(본 실시형태에서는, 수°)만큼 경사진 상태로, 전기 자동차에 전력원으로서 탑재되어 있다. 이와 같이 경사진 상태로 연료 전지를 탑재함으로써, 수소 가스 배출로(14)가 스택 매니폴드(16)측을 향하여 서서히 낮아지도록 경사진다. 이것에 의해, 수소 가스 배출로(14) 내의 물이 배출되기 쉬워진다.

다음에, 발전 셀(10)의 구조에 관해서 설명한다.

발전 셀(10)은 막 전극 접합체(50A)를 가지고 있다. 이 막 전극 접합체(50A)는, 고체 고분자막인 전해질막과, 동 전해질막을 사이에 개재하는 한쌍의 전극과, 이들 전해질막 및 전극을 사이에 개재하는 카본 시트로 이루어지는 한쌍의 가스 확산층을 구비한 5층 구조로 되어 있다. 각 발전 셀(10)은, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)와 하류측 제 1 세퍼레이터(60) 사이에 평판 형상의 프레임 플레이트(50)가 사이에 개재된 구조로 되어 있다. 프레임 플레이트(50)는, 중앙 부분이 상기 막 전극 접합체(50A)를 이루는 동시에 그 이외의 부분이 절연체에 의해 구성되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)는, 프레스 가공에 의해 요철이 부여된 금속제의 박판상 부재이다. 이 요철은, 발전 셀(10)의 내부에 수소 가스를 통과시키는 제 1 유로(수소 가스 유로(10A))를 구획하거나, 이웃하는 발전 셀(10) 사이에 냉각수를 유통시키는 냉각수 유로를 구획하는 역할이 있다. 도 2는, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 프레임 플레이트(50)(도 1 참조)에 대향하는 면을 나타내고 있다.

상류측 제 1 세퍼레이터(30)는 관통공(31 내지 36)을 가지고 있다. 관통공(31)은 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 길이 방향(도 2의 좌우 방향)에 있어서의 한쪽의 가장자리부의 상방 부분(도 2의 좌상)에 설치되어, 상기 수소 가스 도입로(12)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(32)은 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 길이 방향에 있어서의 다른쪽의 가장자리부의 하방 부분(도 2의 우하)에 설치되어, 상기 수소 가스 배출로(14)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(33)은 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 길이 방향에 있어서의 한쪽의 가장자리부의 상방 부분(도 2의 우상)에 설치되어, 상기 공기 도입로(13)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(34)은 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 길이 방향에 있어서의 다른쪽 가장자리부의 하방 부분(도 2의 좌하)에 설치되어, 상기 공기 배출로(15)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(35)은 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 길이 방향에 있어서의 한쪽(도 2의 좌측)의 가장자리부에 설치되어, 상기 냉각수 유로에 냉각수를 분배하여 도입하는 냉각수 도입로(22)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(30)은 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 길이 방향에 있어서의 다른쪽(도 2의 우측)의 가장자리부에 설치되어, 냉각수 유로를 통과한 후의 냉각수를 합류시켜 배출하는 냉각수 배출로(23)의 일부를 구성하고 있다. 각 관통공(31, 32, 33, 34, 35, 36)의 내주연은, 프레임 플레이트(50)로부터 이간되는 방향을 향하여 오목한 오목부(31A, 32A, 33A, 34A, 35A, 36A)를 가진다.

상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분에는 오목부(37)가 형성되어 있다. 이 오목부(37)의 형성 범위는, 막 전극 접합체(50A)에 인접하는 부분(도 2 중에 파선으로 나타내는 부분)을 포함하고 있다. 발전 셀(10)의 내부에서는, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)와 상기 프레임 플레이트(50)(도 1 참조)가 밀착되어 있다. 이것에 의해, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)와 프레임 플레이트(50) 사이에는, 오목부(37)에 의해, 수소 가스가 통과하는 수소 가스 유로(10A)의 일부가 되는 공간이 구획 형성되어 있다.

상기 오목부(37)의 저부에는, 복수의 유로 볼록부(38)가 형성되어 있다. 이들 유로 볼록부(38)는 가늘고 긴 형상으로 형성되어 병렬로 연장되어 있다. 이들 유로 볼록부(38)에 의해, 수소 가스 유로(10A)가, 수소 가스 도입로(12)(관통공(31))와 수소 가스 배출로(14)(관통공(32)) 사이를 각각 연통하는 복수(본 실시형태에서는 10개)의 병렬로(40)로 구획되어 있다. 상세하게는, 이들 병렬로(40)는, 수소 가스 도입로(12)에 각각 접속되는 복수(동 10개)의 도입 유로(41)와, 도입 유로(41)를 복수개(도 8개)로 분기시키는 분배 유로(42)와, 이들 분배 유로(42)에 각각 접속되어 평행하게 연장되는 복수(도 80개)의 주 유로(43)를 가지고 있다. 또한, 복수의 병렬로(40)는, 주 유로(43)를 합류시켜 복수(동 10개)의 유로에 수속시키는 수속 유로(44)와, 수속시킨 수속 유로(44)를 수소 가스 배출로(14)에 각각 접속하는 복수의 배출 유로(45)를 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 1개의 병렬로(40)에 유입된 수소 가스가 8개의 주 유로(43)로 분배되도록, 분배 유로(42) 및 수속 유로(44)의 형상이 정해져 있다. 본 실시형태에서는, 분배 유로(42) 및 주 유로(43)가 분기로에 상당한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 프레임 플레이트(50)는, 각 유체 유로(수소 가스 도입로(12), 공기 도입로(13), 수소 가스 배출로(14), 공기 배출로(15), 냉각수 도입로(22), 및 냉각수 배출로(23))의 일부를 구성하는 관통공(51 내지 56)을 가지고 있다. 발전 셀(10)의 내부에서는, 이들 관통공(51 내지 56)의 주연에 있어서, 프레임 플레이트(50)와 상류측 제 1 세퍼레이터(30)(도 2 참조)가 밀착되어 있다. 이것에 의해, 프레임 플레이트(50)와 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 대향면 간에 있어서, 수소 가스 도입로(12)나, 공기 도입로(13), 수소 가스 배출로(14), 공기 배출로(15), 냉각수 도입로(22), 냉각수 배출로(23)가 그 외부에 대해 씰되어 있다.

단, 도 2 또는 도 3에 도시하는 바와 같이, 프레임 플레이트(50)에는, 관통공(31)(상세하게는, 오목부(31A))에 인접하는 위치에서부터 오목부(37)에 인접하는 위치까지 연장되는 긴 구멍(51A)이 복수(본 실시형태에서는 10개) 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(51A)은, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)와 하류측 제 1 세퍼레이터(60)(도 1 참조) 사이에 있어서, 수소 가스 도입로(12)(상세하게는, 관통공(31))와 오목부(37)의 내부를 연통하는 틈이 된다. 본 실시형태에서는, 각 긴 구멍(51A)이, 수소 가스 유로(10A)의 일부(구체적으로는, 각 도입 유로(41)의 상기 수소 가스 도입로(12)측의 부분)를 구성한다.

또한, 프레임 플레이트(50)에는, 관통공(32)(상세하게는, 오목부(32A))에 인접하는 위치에서부터 오목부(37)에 인접하는 위치까지 연장되는 긴 구멍(52A)이 복수(동 10개) 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(52A)은, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)와 하류측 제 1 세퍼레이터(60) 사이에 있어서, 수소 가스 배출로(14)(상세하게는, 관통공(32))와 오목부(37)의 내부를 관통하는 틈이 된다. 본 실시형태에서는, 각 긴 구멍(52A)이, 수소 가스 유로(10A)의 일부(구체적으로는, 각 배출 유로(45)의 상기 수소 가스 배출로(14)측의 부분)를 구성한다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)는, 프레스 가공에 의해 요철이 부여된 금속제의 박판상 부재이다. 이 요철은, 발전 셀(10)의 내부에 공기를 통과시키는 가스 유로(공기 유로(10B))를 구획하거나, 상기 냉각수 유로를 구획하는 역할이 있다. 상기 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 형상은, 기본적으로는, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)(도 2 참조) 형상의 거울상으로 되어 있다. 도 4는, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 프레임 플레이트(50)(도 1 참조)에 대향하는 면을 나타내고 있다.

하류측 제 1 세퍼레이터(60)는 관통공(61 내지 66)을 가지고 있다. 관통공(61)은 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 길이 방향에 있어서의 한쪽의 가장자리부의 상방 부분(도 4의 우상)에 설치되어, 상기 수소 가스 도입로(12)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(62)은 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 길이 방향에 있어서의 다른쪽의 가장자리부의 하방 부분(도 4의 좌하)에 설치되어, 상기 수소 가스 배출로(14)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(63)은 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 길이 방향에 있어서의 한쪽의 가장자리부의 상방 부분(도 4의 좌상)에 설치되어, 상기 공기 도입로(13)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(64)은 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 길이 방향에 있어서의 다른쪽의 가장자리부의 하방 부분(도 4의 우하)에 설치되어, 상기 공기 배출로(15)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(65)은 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 길이 방향에 있어서의 한쪽(도 4의 우측)의 가장자리부에 설치되어, 상기 냉각수 도입로(22)의 일부를 구성하고 있다. 관통공(66)은 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 길이 방향에 있어서의 다른쪽(도 4의 좌측)의 가장자리부에 설치되어, 상기 냉각수 배출로(23)의 일부를 구성하고 있다. 각 관통공(61, 62, 63, 64, 65, 66)의 내주연은, 프레임 플레이트(50)로부터 이간되는 방향을 향하여 오목한 오목부(61A, 62A, 63A, 64A, 65A, 66A)를 가진다.

하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분에는 오목부(67)가 형성되어 있다. 이 오목부(67)의 형성 범위는, 막 전극 접합체(50A)에 인접하는 부분(도 4 중에 파선으로 나타내는 부분)을 포함하고 있다. 발전 셀(10)의 내부에서는, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)와 상기 프레임 플레이트(50)(도 3 참조)가 밀착되어 있다. 이것에 의해, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)와 프레임 플레이트(50) 사이에는, 오목부(67)에 의해, 공기가 통과하는 공기 유로(10B)의 일부가 되는 공간이 구획 형성되어 있다.

상기 오목부(67)의 저부에는, 복수의 유로 볼록부(68)가 형성되어 있다. 이들 유로 볼록부(68)는 가늘고 긴 형상으로 형성되어 병렬로 연장되어 있다. 이들 유로 볼록부(68)에 의해, 공기 유로(10B)가, 공기 도입로(13)(관통공(63))와 공기 배출로(15)(관통공(64)) 사이를 각각 연통하는 복수(본 실시형태에서는 10개)의 병렬로(70)로 구획되어 있다. 상세하게는, 이들 병렬로(70)는, 공기 도입로(13)에 각각 접속되는 복수(동 10개)의 도입 유로(71)와, 도입 유로(71)를 복수개(동 8개)로 분기시키는 분배 유로(72)와, 이들 분배 유로(72)에 각각 접속되어 병렬로 연장되는 복수(동 80개)의 주 유로(73)를 가지고 있다. 또한, 복수의 병렬로(70)는, 주 유로(73)를 합류시켜 복수(동 10개)의 유로에 수속시키는 수속 유로(74)와, 수속시킨 수속 유로(74)를 공기 배출로(15)에 각각 접속하는 복수의 배출 유로(75)를 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 1개의 병렬로(70)에 유입된 공기가 8개의 주 유로(73)로 분배되도록, 분배 유로(72) 및 수속 유로(74)의 형상이 정해져 있다. 이것에 의해, 각 병렬로(70)의 압력 손실이 거의 동일해지고 있다. 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 주 유로(43)(도 2 참조)는 직선상의 유로가 등간격으로 평행하게 연장되어 있는 데 대해, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 주 유로(73)는 파도상의 유로가 등간격으로 병렬로 연장되어 있다.

발전 셀(10)의 내부에서는, 프레임 플레이트(50)(도 3)의 각 관통공(51 내지 56)의 주연에 있어서, 상기 프레임 플레이트(50)와 하류측 제 1 세퍼레이터(60)(도 4 참조)가 밀착되어 있다. 이것에 의해, 프레임 플레이트(50)와 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 대향면 간에 있어서, 수소 가스 도입로(12)나, 공기 도입로(13), 수소 가스 배출로(14), 공기 배출로(15), 냉각수 도입로(22), 냉각수 배출로(23)가 그 외부에 대해 씰되어 있다.

단, 도 3 또는 도 4에 도시하는 바와 같이, 프레임 플레이트(50)에는, 관통공(63)(상세하게는, 오목부(63A))에 인접하는 위치에서부터 오목부(67)에 인접하는 위치까지 연장되는 긴 구멍(53A)이 복수(본 실시형태에서는 10개) 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(53A)은, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)(도 2 참조)와 하류측 제 1 세퍼레이터(60) 사이에 있어서, 공기 도입로(13)(상세하게는, 관통공(63))와 오목부(67)의 내부를 연통하는 틈이 된다. 본 실시형태에서는, 각 긴 구멍(53A)이, 공기 유로(10B)의 일부(구체적으로는, 각 도입 유로(71)의 상기 공기 도입로(13)측의 부분)를 구성한다.

또한, 프레임 플레이트(50)에는, 관통공(64)(상세하게는, 오목부(64A))에 인접하는 위치에서부터 오목부(67)에 인접하는 위치까지 연장되는 긴 구멍(54A)이 복수(동 10개) 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(54A)은, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)와 하류측 제 1 세퍼레이터(60) 사이에 있어서, 공기 배출로(15)(상세하게는, 관통공(64))와 오목부(67)의 내부를 연통하는 틈이 된다. 본 실시형태에서는, 각 긴 구멍(54A)이, 공기 유로(10B)의 일부(구체적으로는, 각 배출 유로(75)의 상기 공기 배출로(15)측의 부분)를 구성한다.

연료 전지의 내부에 있어서 이웃하는 한쌍의 발전 셀(10)(도 1) 사이에는, 상기 냉각수 유로가, 한쪽의 발전 셀(10)의 상류측 제 1 세퍼레이터(30) 외면과 다른쪽의 발전 셀(10)의 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 외면에 의해 구획 형성되어 있다. 또한, 한쪽(도 1의 좌측)의 엔드 셀(11)과 발전 셀(10) 사이에는, 엔드 셀(11)의 하류측 제 2 세퍼레이터(110) 외면과 발전 셀(10)의 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 외면에 의해, 냉각수 유로가 구획 형성되어 있다. 또한, 다른쪽(도 1의 우측)의 엔드 셀(11)과 발전 셀(10) 사이에는, 엔드 셀(11)의 상류측 제 2 세퍼레이터(80) 외면과 발전 셀(10)의 하류측 제 1 세퍼레이터(60) 외면에 의해, 냉각수 유로가 구획 형성되어 있다. 이들 냉각수 유로에는, 냉각수 도입로(22)와 냉각수 배출로(23)가 연통되어 있다.

다음에, 엔드 셀(11)의 구조에 관해서 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 엔드 셀(11)은, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)와 하류측 제 2 세퍼레이터(110) 사이에 프레임 플레이트(100)가 사이에 개재된 구조로 되어 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 기본 구조는, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)(도 2 참조)와 같다. 단, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)와 상류측 제 2 세퍼레이터(80)는, 수소 가스 도입로(12)의 일부를 구성하는 관통공의 형상과, 수소 가스 유로의 일부를 구성하는 분배 유로 및 수속 유로의 형상이 크게 상이하다. 이하, 이 차이점을 중심으로 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 구조를 설명한다. 상기 관통공, 분배 유로 및 수속 유로 이외의 구성은 상류측 제 1 세퍼레이터(30)와 상류측 제 2 세퍼레이터(80)가 같기 때문에, 동일 부호를 붙여 나타내고, 이하에서의 상세한 설명은 생략한다. 도 5는, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 프레임 플레이트(100)(도 1 참조)에 대향하는 면을 도시하고 있다.

상류측 제 2 세퍼레이터(80)는, 상기 수소 가스 도입로(12)의 일부를 구성하는 관통공(81)을 가지고 있다. 이 관통공(81)의 내주연은, 프레임 플레이트(100)로부터 이간되는 방향을 향하여 오목한 오목부(81A)를 가진다. 관통공(81)은 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 길이 방향(도 5의 좌우 방향)에 있어서의 한쪽의 가장자리부의 상방 부분(도 5의 좌상)에 설치되어 있다. 이 관통공(81)의 개구 형상과 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 관통공(31)(도 2 참조)의 개구 형상은 모두, 모서리가 둥글어진 사각 형상이다. 관통공(81)의 대략 사각 형상의 개구에 있어서의 저변에 상당하는 부분이, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 관통공(31)의 개구에 있어서의 동 부분보다도 하방에 위치하고 있다. 이것에 의해, 관통공(81)의 개구 형상이, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 관통공(31)의 개구 형상보다도, 하방측으로 넓어지고 있다.

상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 오목부(37)의 저부에는, 복수의 유로 볼록부(98)가 형성되어 있다. 이들 유로 볼록부(98)에 의해, 관통공(81)(수소 가스 도입로(12))과 관통공(32)(수소 가스 배출로(14))을 연통하여 수소 가스를 통과시키는 제 2 유로(이하, 바이패스 유로(11A))가 복수(본 실시형태에서는 10개)의 병렬로(90)로 구획되어 있다. 이들 병렬로(90) 중의 상방측에 배치되는 복수(동 5개)의 병렬로(90)는, 유입된 수소 가스가 4개의 주 유로(43)로 분배되도록, 분배 유로(92) 및 수속 유로(94)의 형상이 정해져 있다. 한편, 모든 병렬로(90) 중의 하방측에 배치되는 복수(동 5개)의 병렬로(90)는, 유입된 수소 가스가 12개의 주 유로(43)로 분배되도록, 분배 유로(92) 및 수속 유로(94)의 형상이 정해져 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 프레임 플레이트(100)의 기본 구조는, 프레임 플레이트(50)(도 3 참조)와 같다. 프레임 플레이트(100)는, 막 전극 접합체(50A) 대신 플레이트(100A)를 가지고 있는 점과, 상기 수소 가스 도입로(12)의 일부를 구성하는 관통공(101)의 형상이 프레임 플레이트(50)와 상이하다. 이하, 이 차이점을 중심으로, 프레임 플레이트(100)의 구조에 관해서 설명한다. 도 6에 있어서, 프레임 플레이트(50)와 같은 구성은 동일 부호를 붙여 나타내고, 이하에서의 상세한 설명은 생략한다.

프레임 플레이트(100)는, 중앙 부분이 상기 플레이트(100A)를 이루는 동시에 그 이외의 부분이 절연체에 의해 구성되어 있다. 플레이트(100A)는, 비통기성의 전기 전도체(본 실시형태에서는, 금속판)로 이루어지는 플레이트 본체와 동 플레이트 본체를 사이에 개재하는 한쌍의 카본 시트를 구비한 3층 구조이다. 이 플레이트(100A)는, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)와 하류측 제 2 세퍼레이터(110)에 접촉하고 있으며, 이들 상류측 제 2 세퍼레이터(80) 및 하류측 제 2 세퍼레이터(110)를 도통하고 있다. 각 엔드 셀(11)은 막 전극 접합체(50A)(도 1 참조)를 구비하고 있지 않기 때문에, 수소 가스 및 공기가 통과한다고는 해도, 발전하지 않는 구조로 되어 있다.

프레임 플레이트(100)는, 수소 가스 도입로(12)의 일부를 구성하는 관통공(101)과, 상기 관통공(52 내지 56)을 가지고 있다. 관통공(101)은, 프레임 플레이트(100)의 길이 방향(도 6의 좌우 방향)에 있어서의 한쪽의 가장자리부의 상방 부분(도 6의 좌상)에 설치되어 있다. 이 관통공(101)의 개구 형상과 프레임 플레이트(50)의 관통공(51)(도 3 참조)의 개구 형상은 모두, 모서리가 둥글어진 사각 형상이다. 관통공(101)의 대략 사각 형상의 개구에 있어서의 저변에 상당하는 부분이, 프레임 플레이트(50)의 관통공(51)의 개구에 있어서의 동 부분보다도 하방에 위치하고 있다. 이것에 의해, 관통공(101)의 개구 형상이, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 관통공(81)과 대략 동일 형상(상세하게는 약간 작은 형상)으로 되어 있고, 프레임 플레이트(50)의 관통공(51)의 개구 형상보다도 하방측으로 넓어지고 있다.

엔드 셀(11)의 내부에서는, 각 관통공(101, 52 내지 56)의 주연에 있어서, 프레임 플레이트(100)와 상류측 제 2 세퍼레이터(80)(도 5 참조)가 밀착되어 있다. 이것에 의해, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)와 프레임 플레이트(100)의 대향면 간에 있어서, 수소 가스 도입로(12)나, 공기 도입로(13), 수소 가스 배출로(14), 공기 배출로(15), 냉각수 도입로(22), 냉각수 배출로(23)가 그 외부에 대해 씰되어 있다.

단, 도 5 또는 도 6에 도시하는 바와 같이, 프레임 플레이트(100)에는, 관통공(81)(상세하게는, 오목부(81A))에 인접하는 위치에서부터 오목부(37)에 인접하는 위치까지 연장되는 긴 구멍(51A)이 복수 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(51A)은, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)와 하류측 제 2 세퍼레이터(110) 사이에 있어서, 수소 가스 도입로(12)(상세하게는, 관통공(81))와 오목부(37)의 내부를 연통하는 틈이 된다. 본 실시형태에서는, 프레임 플레이트(100)의 각 긴 구멍(51A)이, 바이패스 유로(11A)에 있어서의 각 도입 유로(41)의 상기 수소 가스 도입로(12)측의 부분을 구성한다.

또한, 프레임 플레이트(100)에는, 관통공(32)(상세하게는, 오목부(32A))에 인접하는 위치에서부터 오목부(37)에 인접하는 위치까지 연장되는 긴 구멍(52A)이 복수 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(52A)은, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)와 하류측 제 2 세퍼레이터(110) 사이에 있어서, 수소 가스 배출로(14)(상세하게는, 관통공(32))와 오목부(37)의 내부를 연통하는 틈이 된다. 본 실시형태에서는, 프레임 플레이트(100)의 각 긴 구멍(52A)이, 바이패스 유로(11A)에 있어서의 각 배출 유로(45)의 상기 수소 가스 배출로(14)측의 부분을 구성한다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)는, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)(도 4 참조)와 대략 동일한 구조이다. 이하, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 구조를, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)와의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 7에 있어서, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)와 동일 형상의 구성은 동일 부호를 붙여 나타내고, 이하에서의 상세한 설명은 생략한다.

하류측 제 2 세퍼레이터(110)는, 상기 수소 가스 도입로(12)의 일부를 구성하는 관통공(111)과 상기 관통공(62 내지 66)을 가지고 있다. 관통공(111)은 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 길이 방향(도 7의 좌우 방향)에 있어서의 한쪽의 가장자리부의 상방 부분(도 7의 좌상)에 설치되어 있다. 관통공(111)의 내주연은, 프레임 플레이트(100)로부터 이간되는 방향을 향하여 오목한 오목부(111A)를 가진다. 이 관통공(111)의 개구 형상과 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(61)(도 4 참조)의 개구 형상은 모두, 모서리가 둥글어진 사각 형상이다. 관통공(111)의 대략 사각 형상의 개구에 있어서의 저변에 상당하는 부분이, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(61)의 개구에 있어서의 동 부분보다도 상방에 위치하고 있다. 이것에 의해, 관통공(111)의 개구 형상에 있어서의 하방측의 부분이, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(61)의 개구 형상에 있어서의 동 부분보다도 상방측으로 좁아지고 있다.

엔드 셀(11)의 내부에서는, 각 관통공(111, 62 내지 66)의 주연에 있어서, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)와 프레임 플레이트(100)(도 5 참조)가 밀착되어 있다. 이것에 의해, 프레임 플레이트(100)와 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 대향면 간에 있어서, 수소 가스 도입로(12)나, 공기 도입로(13), 수소 가스 배출로(14), 공기 배출로(15), 냉각수 도입로(22), 냉각수 배출로(23)가 그 외부에 대해 씰되어 있다.

단, 도 6 또는 도 7에 도시하는 바와 같이, 프레임 플레이트(100)에는, 관통공(63)(상세하게는, 오목부(63A))에 인접하는 위치에서부터 오목부(67)에 인접하는 위치까지 연장되는 긴 구멍(53A)이 복수 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(53A)은, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)와 하류측 제 2 세퍼레이터(110) 사이에 있어서, 공기 도입로(13)(상세하게는, 관통공(63))와 오목부(67)의 내부를 연통하는 틈이 된다. 본 실시형태에서는, 프레임 플레이트(100)의 각 긴 구멍(53A)이, 공기 도입로(13)와 공기 배출로(15)를 연통하는 바이패스 유로(11B)(도 1 참조)의 일부(구체적으로는, 각 도입 유로(71)의 상기 공기 도입로(13)측의 부분)를 구성한다.

또한, 프레임 플레이트(100)에는, 관통공(64)(상세하게는, 오목부(64A))에 인접하는 위치에서부터 오목부(67)에 인접하는 위치까지 연장되는 긴 구멍(54A)이 복수 형성되어 있다. 이들 긴 구멍(54A)은, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)와 하류측 제 2 세퍼레이터(110) 사이에 있어서, 공기 배출로(15)(상세하게는, 관통공(64))와 오목부(67)의 내부를 연통하는 틈이 된다. 본 실시형태에서는, 프레임 플레이트(100)의 각 긴 구멍(54A)이, 바이패스 유로(11B)에 있어서의 각 배출 유로(75)의 상기 공기 배출로(15)측의 부분을 구성한다.

도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 발전 셀(10) 및 엔드 셀(11)에 있어서, 수소 가스 배출로(14)를 구성하는 각 관통공(32, 52, 62)은 대략 동일한 형상으로 되어 있다. 상세하게는, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 관통공(32)과 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(62)과 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 관통공(32)과 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(62)이 동일 형상으로 되어 있다. 또한, 프레임 플레이트(50)의 관통공(52)과 프레임 플레이트(100)의 관통공(52)이 동일 형상이며, 또한 각 관통공(32, 62)보다도 약간 작은 형상으로 되어 있다. 마찬가지로, 발전 셀(10) 및 엔드 셀(11)에 있어서, 공기 도입로(13)를 구성하는 각 관통공(33, 53, 63)이나, 공기 배출로(15)를 구성하는 각 관통공(34, 54, 64), 냉각수 도입로(22)를 구성하는 각 관통공(35, 55, 65), 냉각수 배출로(23)를 구성하는 각 관통공(36, 56, 66)은, 각각 대략 동일한 형상으로 되어 있다.

이것에 대해, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 발전 셀(10) 및 엔드 셀(11)에 있어서, 수소 가스 도입로(12)를 구성하는 각 관통공(31, 51, 61, 81, 101, 111)은 상이한 형상으로 되어 있다.

상세하게는, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 관통공(81)의 개구 형상이, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 관통공(31)의 개구 형상보다도 하방측으로 넓게 되어 있다. 또한, 프레임 플레이트(100)의 관통공(101)의 개구 형상이, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 관통공(81)과 대략 동일한 형상이며, 또한 프레임 플레이트(50)의 관통공(51)의 개구 형상보다도 하방측으로 넓게 되어 있다.

이것에 의해, 수소 가스의 흐름 방향 상류측(이하, 간단히 상류측)의 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 관통공(81)의 저벽(즉 수소 가스 도입로(12)의 저벽에 상당하는 부분), 및 프레임 플레이트(100)의 관통공(101)의 저벽(즉 수소 가스 도입로(12)의 저벽에 상당하는 부분)의 양쪽이, 발전 셀(10)의 대응하는 부분과 비교하여, 하방으로 오목한 구조(제 1 구조)로 되어 있다.

한편, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(111)의 개구 형상은, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(61)의 개구 형상과 비교하여, 하방측의 부분이 상방으로 돌출됨으로써 좁아지고 있다.

이것에 의해, 수소 가스의 흐름 방향 하류측(이하, 간단히 하류측)의 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(111)의 저벽(즉 수소 가스 도입로(12)의 저벽에 상당하는 부분)이, 발전 셀(10)의 대응하는 부분(상세하게는, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(61)의 저벽)과 비교하여 상방으로 돌출된 구조(제 2 구조)로 되어 있다.

도 10에 도시하는 선(W)은, 정지 상태의 연료 전지에 있어서, 상정 범위에 있어서의 최대 유량으로 수소 가스 도입로(12)에 물이 유입된 경우에 있어서의 수위(이하, 최대 수위)를 나타내고 있다. 이 최대 수위(W)는, 발명자 등에 의한 각종 실험이나 시뮬레이션의 결과로부터 구해진 수위를 나타내고 있다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)에서는, 관통공(111)의 개구 부분의 하단이 최대 수위(W)보다도 상방이 되도록, 동 관통공(111)의 형상이 정해져 있다.

또한, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)에서는, 하방측의 병렬로(90)(도 5 참조) 중에서 가장 상방측에 배치되는 병렬로(90)의 상기 수소 가스 도입로(12)측의 단부 상단(도면 중에 화살표로 나타내는 부분)이 최대 수위(W)보다도 상방이 되도록, 각 병렬로(90)의 형상이 정해져 있다. 도 10 중의 일점 쇄선은, 하방측의 병렬로(90)와 상방측의 병렬로(90)의 경계를 나타내고 있다.

이하, 상기한 구조의 엔드 셀(11)을 채용하는 것에 의한 작용 효과를 설명한다.

엔드 셀(11)의 내부에는, 수소 가스 도입로(12)와 수소 가스 배출로(14)를 연통하는 바이패스 유로(11A)가 형성되어 있다. 이로 인해, 수소 가스 배관(17)이나 가습기(20)에서 발생하여 연료 전지의 내부(수소 가스 도입로(12))에 침입한 물을, 수소 가스 도입로(12)로부터 엔드 셀(11)(상세하게는, 바이패스 유로(11A))에 유입되는 수소 가스의 흐름에 의해 동 엔드 셀(11)의 내부로 흡인할 수 있다. 이것에 의해, 발전 셀(10)로의 물의 유입을 억제할 수 있게 된다.

게다가, 도 11에 도시하는 바와 같이, 상기「제 1 구조」가 채용되고 있기 때문에, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 상류측의 부분을, 발전 셀(10)의 대응하는 부분(상세하게는, 발전 셀(10) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 상류측의 부분)과 비교하여, 저벽이 하방을 향하여 오목한 형상으로 할 수 있다. 이것에 의해, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12)의 상류측의 부분이 하방으로 넓어지는 구조가 되기 때문에, 동 부분에 있어서 수소 가스의 흐름이 하방으로 구부러지기 쉬워지고, 그 흐름에 의해 수소 가스 도입로(12) 내의 물(또는 물방울)이 바이패스 유로(11A)로 유입되기 쉬워진다.

또한, 상기「제 2 구조」가 채용되고 있기 때문에, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 하류측의 부분을, 발전 셀(10)의 대응하는 부분(발전 셀(10) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 하류측의 부분)과 비교하여, 저벽이 상방을 향하여 돌출된 형상으로 할 수 있다. 이로 인해, 수소 가스 도입로(12)의 저벽이 상방으로 돌출된 부분에 물(또는 물방울)이 닿아, 그 물이 하방으로 떨어짐으로써 바이패스 유로(11A)로 유입되게 된다. 또한, 이 저벽이 상방으로 돌출된 부분에 수소 가스의 흐름이 부딪힘으로써, 그 흐름의 일부가 하방으로 편향되게 되고, 이 수소 가스의 흐름에 의해 도입되어 물(또는 물방울)이 바이패스 유로(11A)로 유입되게 된다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 「제 1 구조」및「제 2 구조」가 채용되어 있기 때문에, 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)에 물이 유입되기 쉬워지고 있어, 발전 셀(10)로의 물의 유입을 억제할 수 있게 된다. 단, 이 효과는 상기「제 1 구조」및「제 2 구조」 중 어느 한쪽만을 채용함으로써도 얻을 수 있다.

본 실시형태의 연료 전지에서는, 적층 방향(D)에 있어서의 한쪽(도 1의 좌측)의 단부에 배치된 엔드 셀(11)에, 스택 매니폴드(16)를 개재하여 수소 가스 배관(17)이 접속되어 있다. 이것에 의해, 수소 가스 배관(17)이나 스택 매니폴드(16)로부터 수소 가스 도입로(12)에 물이 유입된 경우에, 그 물이 발전 셀(10)에 도달하기 전에 엔드 셀(11)에 의해 흡인되게 되기 때문에, 발전 셀(10)에 도달하는 물의 양을 억제할 수 있다. 또한, 전기 자동차의 주행시에 있어서의 흔들림이나 선회 등에 의해, 수소 가스 도입로(12)에 유입된 물이 발전 셀(10)의 배설 부분을 통과하여 상기 스택 매니폴드(16)로부터 먼 측(도 1의 우측)의 엔드 셀(11)의 배설 위치까지 도달하는 경우가 있다. 이러한 경우에, 엔드 셀(11)의 배설 위치에 도달한 물을 동 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)의 내부로 흡인시킬 수 있다. 본 실시형태의 연료 전지에 의하면, 이와 같이 하여 발전 셀(10)로의 물의 유입을 적확하게 억제할 수 있다.

여기서, 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)에 물이 유입된 경우에, 동 바이패스 유로(11A) 내에 있어서 물이 체류하면, 그 만큼 바이패스 유로(11A)(상세하게는, 물이 유입된 병렬로(90))의 유로 단면적이 작아져, 바이패스 유로(11A)로 유입되는 수소 가스의 흐름이 체류하게 될 우려가 있다. 이 경우에는 수소 가스 도입로(12)로부터 바이패스 유로(11A)로의 물의 흡인을 적정하게 행할 수 없게 된다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)에서는, 1개의 병렬로(90)가 수소 가스의 분배 대상이 되는 주 유로(43)의 개수(상세하게는, 1개의 병렬로(90)에 접속되는 주 유로(43)의 개수)가, 상방측의 병렬로(90)보다도 하방측의 병렬로(90)에 있어서 많아지고 있다. 이것에 의해, 상방측의 병렬로(90)에 있어서의 주 유로(43)의 유로 단면적의 적산값(4개분)과 비교하여, 하방측의 병렬로(90)에 있어서의 주 유로(43)의 유로 단면적의 적산값(12개분)이 커지고 있다. 이로 인해, 바이패스 유로(11A)를 구성하는 복수의 병렬로(90) 중의, 물이 유입되기 어려운 상방측의 병렬로(90)의 압력 손실과 비교하여, 물이 유입되기 쉬운 하방측의 병렬로(90)의 압력 손실을 작게 할 수 있다.

따라서, 도 12에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 상방측의 병렬로(90)에 유입되는 수소 가스의 양을 소량으로 억제하는 한편, 하방측의 병렬로(90)에 유입되는 수소 가스의 양을 많게 할 수 있다. 이것에 의해, 하방측의 병렬로(90) 내에 물이 흡인되어 유입된 경우에, 그 유입된 물이 병렬로(90) 내로 유입되는 비교적 다량의 가스 흐름에 의해 흘러가기 쉬워지기 때문에, 병렬로(90) 내에서의 물의 체류를 억제할 수 있어, 바이패스 유로(11A)에 물을 흡인하는 기능을 유지할 수 있다. 도 12 중의 일점 쇄선은, 하방측의 병렬로(90)와 상방측의 병렬로(90)의 경계를 나타내고 있다.

또한 도 2에 도시하는 바와 같이, 발전 셀(10)의 수소 가스 유로(10A)에서는, 1개의 병렬로(40)가 수소 가스의 분배 대상으로 하는 주 유로(43)의 개수가 각 병렬로(40)에 있어서 동일(8개)하게 되어 있다. 이로 인해, 각 병렬로(40)에 있어서의 주 유로(43)의 유로 단면적의 적산값(8개분)도 동일하게 되어, 이들 병렬로(40)의 압력 손실이 거의 같아지고 있다.

따라서, 도 13에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 발전 셀(10)의 수소 가스 유로(10A)(각 병렬로(40))에는, 수소 가스가, 유입량의 편향이 억제된 상태로 남김없이 유입되게 된다. 그 한편으로, 상기한 바와 같이 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)(도 12)에는, 상방측의 병렬로(90)로의 유입량을 소량으로 억제함으로써 하방측의 병렬로(90)로의 유입량이 많아지는 형태로, 수소 가스가 유입되게 된다. 이러한 점에서, 연료 전지의 내부에 있어서 수소 가스 도입로(12)로부터 수소 가스가 유입되는 부분(구체적으로는, 발전 셀(10)의 각 병렬로(40), 엔드 셀(11)의 하방측의 병렬로(90), 및 상방측의 병렬로(90)) 중에서도, 엔드 셀(11)의 하방측의 병렬로(90)로 유입되는 수소 가스의 양을 가장 많게 할 수 있다. 이것에 의해, 수소 가스 도입로(12) 내의 물이 엔드 셀(11)에 흡인되기 쉬워지기 때문에, 발전 셀(10)로의 물의 유입을 적절하게 억제할 수 있다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 엔드 셀(11)의 하방측의 5개의 병렬로(90)에 있어서의 수소 가스 도입로(12)측(도 10의 좌측)의 단부의 상단(E)(상세하게는, 이들 병렬로(90)와 관통공(31)의 연통 부분의 상단)이 상기 최대 수위(W)보다도 상방으로 되어 있다. 이로 인해, 수소 가스 도입로(12)에 유입된 물이 엔드 셀(11)의 배설 부분(상세하게는, 수소 가스 도입로(12)와 바이패스 유로(11A)의 연통 부분)에 도달한 경우에, 그 물이, 상방측의 병렬로(90)의 단부가 아니라, 수소 가스의 유입량이 많기 때문에 유입 속도가 빠른 하방측의 병렬로(90)의 단부에 위치하게 된다. 따라서, 수소 가스 도입로(12)로부터 하방측의 병렬로(90)로 유입되는 수소 가스의 흐름을 이용하여, 수소 가스 도입로(12) 내의 물을 바이패스 유로(11A)에 적합하게 흡입할 수 있다.

엔드 셀(11)에서는, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(111)의 저벽의 상단이, 최대 수위(W)보다도 상방에 위치하고 있다. 이로 인해, 수소 가스 도입로(12)에 유입된 물이 엔드 셀(11)의 배설 부분(바이패스 유로(11A)와 수소 가스 도입로(12)의 연통 부분)에 도달한 경우에, 그 물이, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(111)의 내연에 닿아 막히는 동시에 하방으로 떨어짐으로써 바이패스 유로(11A)로 유입되게 된다. 이와 같이 본 실시형태에 의하면, 수소 가스 도입로(12)에 있어서의 엔드 셀(11)의 배설 부분에 도달한 물을, 동 배설 부분보다도 하류측으로 통과시키지 않도록, 바이패스 유로(11A)에 적절하게 유입시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 이하에 기재하는 효과가 얻어진다.

(1) 수소 가스 배관(17)이나 가습기(20)에서 발생하여 수소 가스 도입로(12)에 침입한 물을, 수소 가스 도입로(12)로부터 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)에 유입되는 수소 가스의 흐름에 의해 동 바이패스 유로(11A)의 내부로 흡인할 수 있다. 이로 인해, 발전 셀(10)로의 물의 유입을 억제할 수 있다. 게다가, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 상류측의 부분이 하방으로 넓어지는 구조로 되어 있고, 동 하류측의 부분이, 발전 셀(10)의 대응하는 부분과 비교하여, 저벽이 상방을 향하여 돌출된 형상으로 되어 있다. 이것에 의해, 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)에 물이 유입되기 쉬운 구조가 되기 때문에, 발전 셀(10)로의 물의 유입을 억제할 수 있게 된다.

(2) 적층 방향(D)에 있어서의 한쪽의 단부에 배치되는 엔드 셀(11)에 스택 매니폴드(16)를 개재하여 수소 가스 배관(17)이 접속되어 있다. 이것에 의해, 수소 가스 배관(17)으로부터 수소 가스 도입로(12)에 물이 유입된 경우에, 그 물이 발전 셀(10)에 도달하기 전에 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)의 내부로 흡인되게 되기 때문에, 발전 셀(10)로의 물의 유입을 적확하게 억제할 수 있다.

(3) 엔드 셀(11)에 있어서, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(111)의 저벽의 상단을 최대 수위(W)보다도 상방에 배치하였다. 이로 인해, 수소 가스 도입로(12)에 있어서의 엔드 셀(11)의 배설 부분에 도달한 물을, 동 배설 부분보다도 하류측으로 통과시키지 않도록, 바이패스 유로(11A)에 적절하게 유입시킬 수 있다.

(4) 바이패스 유로(11A)를 구성하는 복수의 병렬로(90) 중의, 물이 유입되기 어려운 상방측의 병렬로(90)의 압력 손실과 비교하여, 물이 유입되기 쉬운 하방측의 병렬로(90)의 압력 손실을 작게 하였다. 이것에 의해, 하방측의 병렬로(90) 내에 물이 흡인되어 유입된 경우에, 그 유입된 물이 병렬로(90) 내로 유입되는 비교적 다량의 가스 흐름에 의해 흘러가기 쉬워지기 때문에, 병렬로(90) 내에서의 물의 체류를 억제할 수 있어, 바이패스 유로(11A)에 물을 흡인하는 기능을 유지할 수 있다.

(5) 하방측의 병렬로(90) 중에서 가장 상방측에 배치되는 병렬로(90)에 있어서의 수소 가스 도입로(12)측의 단부의 상단을, 상기 최대 수위(W)보다도 상방에 배치하였다. 이로 인해, 수소 가스 도입로(12)로부터 하방측의 병렬로(90)로 유입되는 수소 가스의 흐름을 이용하여, 수소 가스 도입로(12) 내의 물을 바이패스 유로(11A)로 적절하게 흡인할 수 있다.

<변형예>

상기 실시형태는, 이하와 같이 변경되어도 좋다.

·상류측 제 1 세퍼레이터(30)나 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 주 유로(43)를 파상의 유로가 병렬로 연장되는 형상으로 해도 좋고, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)나 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 주 유로(73)를 직선상의 유로가 평행하게 연장되는 형상으로 해도 좋다.

·하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(111)의 저벽의 상단을, 최대 수위(W)보다도 하방으로 배치해도 좋고, 최대 수위(W)와 동일한 높이로 배치해도 좋다.

·「제 1 구조」및「제 2 구조」중의 적어도 한쪽의 구조를 갖는 한, 엔드 셀(11)에 있어서 수소 가스 도입로(12)를 구성하는 각 관통공(81, 101, 111)의 개구 형상은, 임의의 형상으로 변경할 수 있다. 이 경우의「제 1 구조」는, 상류측 제 2 세퍼레이터에 형성된 관통공의 저벽, 및 엔드 셀의 프레임 플레이트에 형성된 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 발전 셀의 대응하는 부분과 비교하여 하방으로 오목한 구조이다. 또한, 이 경우의「제 2 구조」는, 엔드 셀의 프레임 플레이트에 형성된 관통공의 저벽, 및 하류측 제 2 세퍼레이터에 형성된 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 발전 셀의 대응하는 부분과 비교하여 상방으로 돌출되어 있는 구조이다. 이하, 그러한 연료 전지의 구체예에 관해서 설명한다.

도 14에 도시하는 바와 같이, 상류측 제 2 세퍼레이터(120)의 관통공(121)의 개구 형상을, 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 관통공(31)의 개구 형상과 동일하게 해도 좋다. 도 14에 있어서, 상기 실시형태의 엔드 셀(11)(도 11 참조)과 같은 구성은 동일한 부호를 붙여 나타내고, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성에 의해서도, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 상류측의 부분을, 발전 셀(10)의 대응하는 부분과 비교하여, 저벽이 하방을 향하여 오목한 형상으로 할 수 있다. 게다가, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 하류측의 부분을, 발전 셀(10)의 대응하는 부분과 비교하여, 저벽이 상방을 향하여 돌출된 형상으로 할 수 있다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 상류측 제 2 세퍼레이터(120)의 관통공(121)의 개구 형상을 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 관통공(31)의 개구 형상과 동일하게 하는 동시에, 하류측 제 2 세퍼레이터(130)의 관통공(131)의 개구 형상을, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(61)의 개구 형상과 동일하게 해도 좋다. 도 15에 있어서, 상기 실시형태의 엔드 셀(11)(도 11 참조)과 같은 구성은 동일한 부호를 붙여 나타내고, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성에 의해서도, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 상류측의 부분을, 발전 셀(10)의 대응하는 부분과 비교하여, 저벽이 하방을 향하여 오목한 형상으로 할 수 있다. 또한 상기 구성에 의하면, 수소 가스 도입로(12)를 구성하는 각 관통공(121, 101, 131)의 내연이 동 수소 가스 도입로(12) 내로 돌출되지 않는 구조가 되기 때문에, 동 수소 가스 도입로(12)의 압력 손실을 작게 할 수 있다.

도 16에 도시하는 바와 같이, 프레임 플레이트(140)의 관통공(141)의 개구 형상을, 프레임 플레이트(50)의 관통공(51)의 개구 형상과 비교하여, 하방측의 부분을 상방으로 돌출시킴으로써 좁게 해도 좋다. 또한, 하류측 제 2 세퍼레이터(130)의 관통공(131)의 개구 형상을, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(61)의 개구 형상과 동일하게 해도 좋다. 도 16에 있어서, 상기 실시형태의 엔드 셀(11)(도 11 참조)과 같은 구성은 동일한 부호를 붙여 나타내고, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성에 의해서도, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 상류측의 부분을, 발전 셀(10)의 대응하는 부분과 비교하여, 저벽이 하방을 향하여 오목한 형상으로 할 수 있다. 게다가, 엔드 셀(11) 내의 수소 가스 도입로(12) 중의 하류측의 부분을, 발전 셀(10)의 대응하는 부분과 비교하여, 저벽이 상방을 향하여 돌출된 형상으로 할 수 있다.

·바이패스 유로(11A)의 일부를 구성하는 복수의 주 유로(43)의 통로 폭이나 통로 높이를 서로 상이하게 하는 등 하여 각 주 유로(43)의 유로 단면적을 상이하게 함으로써, 복수의 병렬로(90)의 압력 손실을 서로 상이하게 해도 좋다.

·상류측 제 2 세퍼레이터(80)와 하류측 제 2 세퍼레이터(110) 사이에, 프레임 플레이트(100)가 사이에 개재된 구조의 엔드 셀(11)을 채용하는 것으로 한정되지 않고, 다공질 재료로 이루어지는 플레이트나 시트(예를 들면 가스 확산층과 동일 구조의 카본 시트)가 사이에 개재된 구조의 엔드 셀을 채용할 수도 있다. 이 경우, 1개의 엔드 셀에 수소 가스와 공기를 함께 통과시키도록 하면, 엔드 셀의 내부에 있어서 수소 가스의 흐름과 공기의 흐름이 간섭하여, 엔드 셀 내부로의 물의 흡인이나 엔드 셀 외부로의 물의 배출을 잘 행할 수 없게 될 우려가 있다. 이로 인해, 이러한 경우에는, 수소 가스만이 통과하는 구조의 엔드 셀과 공기만이 통과하는 구조의 엔드 셀로 이루어지는 한쌍의 엔드 셀을, 복수의 발전 셀(10)의 적층 방향(D)의 양단에 설치하는 것이 바람직하다.

·하방측의 병렬로(90)의 상기 수소 가스 도입로(12)측의 단부 상단을, 상기 최대 수위(W)보다도 하방에 배치해도 좋고, 최대 수위(W)와 동일한 높이로 배치해도 좋다.

·엔드 셀의 하류측 제 2 세퍼레이터로서, 기본 구조가 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 형상의 거울상이 되는 것을 채용할 수 있다. 예를 들면 엔드 셀의 하류측 제 2 세퍼레이터의 복수의 병렬로 중의, 상방측의 병렬로의 압력 손실과 비교하여, 하방측의 병렬로의 압력 손실을 작게 하도록 해도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 공기 배관으로부터 공기 도입로로 물이 침입할 우려가 있는 연료 전지에 있어서, 그 침입한 물을 공기 도입로로부터 바이패스 유로로 유입되는 공기의 흐름에 의해 동 바이패스 유로의 내부로 흡인할 수 있어, 발전 셀로의 물의 유입을 억제할 수 있다. 게다가, 엔드 셀의 하방측의 병렬로 내에 물이 흡인되어 유입된 경우에, 그 유입된 물이 동 병렬로 내로 유입되는 비교적 다량의 가스 흐름에 의해 흘러가기 쉬워지기 때문에, 병렬로 내에서의 물의 체류를 억제할 수 있어, 바이패스 유로로 물을 흡인하는 기능을 유지할 수 있다.

·엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11A)를 구성하는 복수의 병렬로(90) 중의 상방측의 병렬로(90)의 압력 손실과 하방측의 병렬로(90)의 압력 손실을 동일하게 해도 좋다.

·수소 가스 도입로(12)에 적용한「제 1 구조」및「제 2 구조」와 같은 구조를, 공기 도입로(13)에 적용할 수 있다.

공기 도입로(13)에 적용하는「제 1 구조」로서는 예를 들면, 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 관통공(33)의 개구 형상을 상류측 제 1 세퍼레이터(30)의 관통공(33)의 개구 형상보다도 하방측으로 넓게 하는 동시에, 프레임 플레이트(100)의 관통공(53)의 개구 형상을 프레임 플레이트(50)의 관통공(53)의 개구 형상보다도 하방측으로 넓게 한 구조를 채용할 수 있다. 이것에 의해, 공기의 흐름 방향 상류측의 상류측 제 2 세퍼레이터(80)의 관통공(33)의 저벽(즉 공기 도입로(13)의 저벽에 상당하는 부분), 및 프레임 플레이트(100)의 관통공(33)의 저벽의 양자를, 발전 셀(10)의 대응하는 부분과 비교하여 하방으로 오목한 구조로 할 수 있다.

공기 도입로(13)에 적용하는「제 2 구조」로서는 예를 들면, 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(63)의 개구 형상을, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(63)의 개구 형상과 비교하여, 하방측의 부분이 상방으로 돌출됨으로써 좁게 한 구조를 채용할 수 있다. 이것에 의해, 공기의 흐름 방향 하류측의 하류측 제 2 세퍼레이터(110)의 관통공(63)의 저벽(즉 공기 도입로(13)의 저벽에 상당하는 부분)이, 발전 셀(10)의 대응하는 부분(상세하게는, 하류측 제 1 세퍼레이터(60)의 관통공(63)의 저벽)과 비교하여 상방으로 돌출된 구조로 할 수 있다.

이러한「제 1 구조」나「제 2 구조」를 공기 도입로(13)에 채용함으로써, 공기 도입로(13) 내에 물이 침입한 경우에 그 물이 엔드 셀(11)의 바이패스 유로(11B)에 유입되기 쉬워지기 때문에, 발전 셀(10)로의 물의 유입을 억제할 수 있게 된다.

·연료 전지에 설치되는 복수의 엔드 셀 중의 몇개에, 상기 실시형태의 연료 전지의 엔드 셀(11)을 적용해도 좋다.

·복수의 발전 셀(10)의 적층 방향(D)의 양단에, 엔드 셀(11)을 1개씩 설치하는 것으로 한정되지 않고, 복수의 엔드 셀을 설치해도 좋다.

·발전 셀(10)의 적층 방향(D)에 있어서의 양단 중의 한쪽에만 엔드 셀이 설치되는 연료 전지에도, 상기 실시형태의 연료 전지를 적용할 수 있다.

·상기 실시형태의 연료 전지는, 수소 가스 배관(17)에 가습기(20)가 설치되어 있지 않은 연료 전지에도 적용할 수 있다.

·상기 실시형태의 연료 전지는, 전기 자동차에 탑재되는 연료 전지로 한정되지 않으며, 주택용의 연료 전지 등, 지면에 대해 이동 불가능하게 고정되는 연료 전지에도 적용 가능하다.

상기의 각 실시형태는 예시를 의도한 것이며, 본 발명은 상기 각 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 개시된 예시적인 실시형태에 대해, 본 발명의 주지 및 범위에서 일탈하지 않고, 다양한 대체, 변경 및 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 발명의 주제는 개시된 특정한 실시형태의 모든 특징보다도 적은 특징에 존재할 가능성이 있다. 이로 인해, 청구의 범위는 상세한 설명에 편입되고, 각 청구항은 그 자체로, 별개의 실시형태를 주장한다. 본 발명의 범위는, 이러한 대체 형태, 변경 형태 및 변형 형태 전부를, 이들 모든 균등물과 함께, 청구의 범위 내에 포함하도록 의도되어 있다.

Claims (6)

1. 연료 전지로서,
   적층된 복수의 발전 셀로서, 각 발전 셀이, 막 전극 접합체를 갖는 제 1 플레이트와, 상기 제 1 플레이트를 사이에 개재하는 한쌍의 제 1 세퍼레이터와, 상기 한쌍의 제 1 세퍼레이터 및 상기 제 1 플레이트 사이에 형성되어 발전용 가스가 통과하는 제 1 유로를 구비하는 복수의 발전 셀과,
   상기 복수의 발전 셀의 적층 방향에 있어서의 적어도 한쪽의 단부에 배치된 엔드 셀로서, 제 2 플레이트와, 상기 제 2 플레이트를 사이에 개재하는 한쌍의 제 2 세퍼레이터와, 상기 제 2 세퍼레이터 및 상기 제 2 플레이트 사이에 형성되어 발전용 가스가 통과하는 제 2 유로를 구비하는 엔드 셀과,
   상기 한쌍의 제 1 세퍼레이터, 상기 제 1 플레이트, 상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터, 및 상기 제 2 플레이트에 각각 형성된 관통공으로 이루어지는 동시에, 상기 적층 방향으로 연장되고 상기 제 1 유로 및 상기 제 2 유로에 발전용 가스를 분배하여 도입하는 도입로를 가지며,
   상기 엔드 셀은,
   상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터 중의 가스 흐름 방향 상류측의 세퍼레이터에 형성된 상기 관통공의 저벽, 및 상기 제 2 플레이트에 형성된 상기 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 각 발전 셀의 대응하는 부분과 비교하여 하방으로 오목한「제 1 구조」와,
   상기 제 2 플레이트에 형성된 상기 관통공의 저벽, 및 상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터 중의 가스 흐름 방향 하류측의 세퍼레이터에 형성된 상기 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 각 발전 셀의 대응하는 부분과 비교하여 상방으로 돌출되어 있는「제 2 구조」
   중 적어도 한쪽의 구조를 갖는 연료 전지.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 적층 방향에 있어서의 한쪽의 단부에 배치된 상기 엔드 셀은, 상기 도입로의 외부로부터 내부로 발전용 가스를 유입시키는, 상기 엔드 셀에 접속된 가스 공급로와, 상기「제 1 구조」및「제 2 구조」 중 적어도 한쪽의 구조를 갖는 연료 전지.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 엔드 셀은, 상기 「제 2 구조」를 가지며, 상기 제 2 플레이트에 형성된 상기 관통공의 저벽, 및 상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터 중의 가스 흐름 방향 하류측의 세퍼레이터에 형성된 상기 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 상기 도입로에 유입되는 물의 최대 수위보다도 상방에 위치하고 있는 연료 전지.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 엔드 셀은, 상기「제 2 구조」를 가지며, 상기 제 2 플레이트에 형성된 상기 관통공의 저벽, 및 상기 한쌍의 제 2 세퍼레이터 중의 가스 흐름 방향 하류측의 세퍼레이터에 형성된 상기 관통공의 저벽의 적어도 한쪽이, 상기 도입로에 유입되는 물의 최대 수위보다도 상방에 위치하고 있는 연료 전지.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 엔드 셀의 상기 제 2 유로는, 상기 도입로에 각각 연통하는 복수의 병렬로를 포함하고, 상기 복수의 병렬로 중의 하방측의 병렬로의 압력 손실이 상방측의 병렬로의 압력 손실보다도 작은 연료 전지.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 엔드 셀에 있어서의 상기 하방측의 병렬로에 있어서의 상기 도입로측의 단부의 상단이, 상기 도입로에 유입되는 물의 최대 수위보다도 상방에 위치하고 있는 연료 전지.

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