WO2004038841A1 - 燃料電池 - Google Patents

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WO2004038841A1
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reaction gas
fuel cell
inlet
cooling medium
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Seiji Sugiura
Shuhei Goto
Kazuya Sasamoto
Narutoshi Sugita
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Honda Motor Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell having an electrolyte-electrode structure in which an electrolyte is sandwiched between a pair of electrodes, and wherein the electrolyte-electrode structure and a separator are alternately stacked.
  • a polymer electrolyte fuel cell is a polymer electrolyte membrane composed of a polymer ion exchange membrane.
  • This fuel cell is composed of an electrolyte membrane and an electrode structure (electrolyte and electrode structure) in which an anode electrode and a power source electrode made of an electrode catalyst and porous carbon are respectively provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane. Body) is sandwiched between separate nights (pipolar boards). Usually, a fuel cell stack in which a predetermined number of the fuel cells are stacked is used.
  • a fuel gas (reaction gas) supplied to the anode electrode for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as a hydrogen-containing gas) is ionized on the electrode catalyst.
  • the force travels through the electrolyte membrane to the electrode.
  • the electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as DC electric energy.
  • an oxidizing gas (reactive gas) for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas) is supplied to the force source electrode.
  • Hydrogen ions, electrons and oxygen react to produce water.
  • a fuel gas flow path for flowing fuel gas opposite the anode electrode and an oxidizing gas flow opposite the force source electrode are provided in the plane of the separator.
  • an oxidizing gas flow path reactive gas flow path
  • a cooling medium passage for flowing the cooling medium is provided along the surface of the separation.
  • the fuel gas flow path, the oxidizing gas flow path, and the cooling medium flow path generally communicate with the flow path exit communication hole through the flow path entrance communication hole that penetrates in the stacking direction of the separator.
  • a plurality of flow grooves provided toward the hole are provided, and the flow grooves are constituted by linear grooves or folded flow grooves.
  • a gas passage plate of a fuel cell disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-106944 is known.
  • a gas passage plate 1 on the oxidant gas side includes a groove member 2 made of carbon or metal.
  • An oxidizing gas inlet manifold 3 is provided on the upper side of the gas passage plate 1, while an oxidizing gas outlet manifold 4 is formed on the lower side of the gas passage plate 1.
  • the groove member 2 includes an inlet-side communication groove 5 a communicating with the inlet manifold 3, an outlet-side communication groove 5 b communicating with the outlet manifold 4, the inlet-side communication groove 5 a, An intermediate communication groove 6 communicating with the outlet communication groove 5 b is provided.
  • the inlet-side communication groove 5a and the outlet-side communication groove 5b are formed in a lattice shape through the plurality of protrusions 7a, while the intermediate communication groove 6 is formed in a bent shape that is bent multiple times. It has a plurality of linear grooves 8 and a lattice-like groove 9 formed by a plurality of projections 7b at the turn-back portion.
  • the inlet side flow groove 5a and the outlet side flow groove 5b constitute a buffer portion, and the contact area of the supply gas to the electrode is large. And the supply gas can move freely, while the intermediate flow groove 6 allows the reaction gas to flow evenly at high speed through the plurality of linear grooves 8.
  • a cooling medium passage for supplying a cooling medium along the surface may be formed on the back surface side of the gas passage plate 1 in some cases.
  • a coolant inlet manifold 3a is provided near the inlet manifold 3
  • a coolant outlet manifold 4a is provided near the outlet manifold 4.
  • the inlet-side flow groove 5a and the outlet-side flow groove 5b are configured as buffer portions for supplying and discharging the cooling medium to and from the cooling medium flow path on the back side of the gas passage plate 1. It is possible to do.
  • the inlet-side flow grooves 5a and the outlet-side flow grooves 5b which are buffer portions, are formed in a square or rectangular shape, and the inlet manifolds 3, 3a and the outlet manifolds 4, 4 are formed. a cannot be efficiently arranged in the plane of the gas passage plate 1 to save space. As a result, the area of the gas passage plate 1 that is not used for the reaction increases, and the output density per unit area decreases, and the gas passage plate 1 itself becomes considerably large. Disclosure of the invention
  • the present invention is intended to solve this kind of problem, and can equalize the flow path resistance in the meandering reaction gas flow path, distribute the reaction gas satisfactorily over the entire electrode surface, and obtain good power generation performance. It is an object of the present invention to provide a fuel cell that can secure the fuel cell. In addition, the present invention is to improve the output density and to easily reduce the size by securing a desired function as the buffer unit with a relatively small area by devising the shape of the buffer unit. It is an object of the present invention to provide a fuel cell capable of performing the following.
  • the reaction gas flow path for supplying the reaction gas along the surface direction of the electrode includes a plurality of serpentine flow grooves having substantially the same length and having even-numbered turn portions in the separation surface.
  • the reaction gas flow passage has a reaction gas inlet communication hole penetrating in the stacking direction, a substantially triangular inlet buffer portion communicating with the saint pentane flow channel, and a reaction gas outlet communication hole penetrating in the stacking direction.
  • a substantially triangular outlet buffer portion communicating with the pen-in channel, and the inlet buffer portion and the outlet buffer portion are configured to be substantially symmetrical to each other.
  • the flow path resistance is made uniform, and the respective service gas flow paths are formed.
  • the reaction gas can be uniformly supplied to the in-channel groove. Furthermore, the flow resistance of the entire reaction gas flow path from the reaction gas inlet communication hole to the reaction gas outlet communication hole is made uniform, and the distribution of the reaction gas in the reaction gas flow path is further improved. This makes it possible to maintain the power generation performance of the fuel cell effectively.
  • a reaction gas flow path for supplying a reaction gas along an electrode surface is provided on one surface of the metal separation plate, and the other surface of the metal separation plate is provided with the another separation surface.
  • a cooling medium passage for supplying the cooling medium is provided along the surface of the cooling medium.
  • the metal separator has a substantially triangular buffer portion. At this time, one side of the buffer section communicates with the reaction gas communication hole on one side of the metal separator, and the other side communicates with the cooling medium communication hole on another side of the metal separator. The other side is in communication with the reaction gas flow path and the cooling medium flow path on both surfaces of the metal separator.
  • the buffer section has a function of distributing the reaction gas in the reaction gas flow path and a function of distributing the cooling medium in the cooling medium flow path, so that the configuration of the buffer section can be simplified and downsized. Furthermore, the buffer section is configured in a substantially triangular shape. In addition, a good flow area can be secured by using each side. Therefore, the buffer section can maintain a desired function with a smaller area than the square or rectangular buffer section, and the output density per unit area of the entire fuel cell can be effectively improved. .
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially sectional explanatory view of the fuel cell.
  • FIG. 3 is an explanatory front view of one surface of the first metal plate.
  • FIG. 4 is a perspective explanatory view of a cooling medium passage formed in the separator.
  • FIG. 5 is an explanatory front view of the other surface of the first metal plate.
  • FIG. 6 is an explanatory front view of the second metal plate.
  • FIG. 7 is an explanatory front view of the other surface of the second metal plate.
  • Fig. 8 is a diagram showing the relationship between the position of the fuel gas flow path and the flow path resistance.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram in the case where the entrance buffer unit has a substantially rectangular shape.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of an entrance buffer unit having another shape.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of an entrance buffer unit having still another shape.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a gas passage plate of the fuel cell of Patent Document 1. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a fuel cell 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a partially sectional explanatory view of the fuel cell 10.
  • the fuel cell 10 is constructed by alternately stacking an electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) 12 and a separator (metal separator) 13 alternately. 13 includes first and second metal plates 14 and 16 stacked on each other.
  • one end of fuel cell 10 in the direction of arrow B communicates with each other in the direction of arrow A, which is the stacking direction, to form an oxidizing gas (reactive gas), Gas inlet communication hole (reaction gas communication hole) 20a for supplying gas, cooling medium inlet communication hole 22a for supplying cooling medium, and fuel gas (reaction gas), for example, hydrogen
  • the fuel gas outlet communication holes (reaction gas communication holes) 24b for discharging the contained gas are arranged in the direction of arrow C (vertical direction).
  • the other end of fuel cell 10 in the direction of arrow B communicates with each other in the direction of arrow A to provide a fuel gas inlet communication hole (reaction gas communication hole) 24a for supplying fuel gas, and a cooling medium.
  • a cooling medium outlet communication hole 22b for discharging the body and an oxidizing gas outlet communication hole (reactive gas communication hole) 2Ob for discharging the oxidizing gas are arranged in the direction of arrow C.
  • the electrolyte membrane 'electrode structure 12 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 26 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and an anode electrode 2 sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 26. 8 and a force sword electrode 30.
  • the anode electrode 28 and the force source electrode 30 are formed by uniformly disposing a gas diffusion layer made of a force vapor paper and the like and porous carbon particles having a platinum alloy supported on the surface thereof on the surface of the gas diffusion layer. And an applied electrode catalyst layer.
  • the electrode catalyst layers are joined to both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 26.
  • an oxidizing gas flow path (reactive gas flow path) 32 is provided on the surface 14 a of the first metal plate 14 on the side of the electrolyte membrane / electrode structure 12.
  • the oxidizing gas passage 32 communicates with the oxidizing gas inlet communication hole 20a and the oxidizing gas outlet communication hole 20b.
  • the oxidizing gas passage 32 includes an inlet buffer 34 having a substantially right-angled triangular shape (substantially triangular shape) provided close to the oxidizing gas inlet communication hole 20 a, and an oxidizing gas outlet communication hole 2.
  • An exit buffer 36 having a substantially right triangular shape (substantially triangular shape) provided near 0b.
  • the inlet buffer section 34 and the outlet buffer section 36 are configured to be substantially symmetrical with each other, and are provided with a plurality of embosses 34a and 36a.
  • the oxidizing gas passage grooves 38a to 38c are parallel to each other and meander in the direction of arrow B, and are directed in the direction of arrow C.
  • the oxidizing gas flow channel grooves 38a to 38c include an even number of times, for example, one and a half reciprocating serpentine in the direction of arrow B having two turns T1 and T2. By configuring the flow channel, the length of each flow channel is set to substantially the same length.
  • the vertical portion (one side) 34 b of the inlet buffer portion 34 is disposed toward the direction of arrow C, and is connected to the end portions of the oxidant gas flow grooves 38 a to 38 c.
  • the inclined portion 34c of the inlet buffer portion 34 is arranged toward the oxidizing gas inlet communication hole 20a.
  • Various shapes such as a square, a parallelogram or a trapezoid are selected for the oxidant gas inlet communication hole 20a, and the inner wall surface forming the oxidant gas inlet communication hole 20a is formed on the inner wall surface.
  • An oblique side 37a facing the inlet buffer section 34 and parallel to the inclined section 34c is provided.
  • the shape of the oxidizing gas inlet communication hole 20a is variously selected as described above, and the projecting portions 39a, 39 protruding toward the oxidizing gas inlet communication hole 20a. b may be provided.
  • the oxidizing gas inlet communication hole 20a, the fuel gas inlet communication hole 24a, and the fuel gas outlet communication hole 24b are configured similarly to the oxidizing gas inlet communication hole 20a. You.
  • the vertical portion (one side) 36 b of the outlet buffer portion 36 is arranged in the direction of the arrow C, and is substantially orthogonal to the terminal portion of the oxidizing gas flow channel groove 38 a to 38 c, and the oxidation
  • the agent gas passage grooves 38a to 38c are regulated to have substantially the same length between the vertical portions 34b and 36b.
  • the inclined portion 36c of the outlet buffer portion 36 is arranged so as to face the oxidizing gas outlet communication hole 20b.
  • An oblique side 37b parallel to the inclined portion 36c is provided on the inner wall surface forming the oxidant gas outlet communication hole 20b.
  • the surface 14a of the first metal plate 14 covers the oxidizing gas inlet communication hole 20a, the oxidizing gas outlet communication hole 20b, and the oxidizing gas passage A linear seal 40 for performing sealing is provided.
  • a cooling medium flow path 42 is formed physically. As shown in FIG. 4, the cooling medium flow path 42 is provided near both ends of the cooling medium inlet communication hole 22 a in the direction of arrow C, for example, a first and a substantially right triangle (substantially triangular). Second entry buffer part 4 For example, first and second outlet buffer portions 48, which are provided in the vicinity of both ends of the cooling medium outlet communication hole 22b in the direction of arrow C in the direction of arrow C, for example, have a substantially right-angled triangular shape (substantially triangular shape).
  • the first inlet buffer section 44 and the second outlet buffer section 50 are configured to be substantially symmetrical with each other, and the second inlet buffer section 46 and the first outlet buffer section 48 are different from each other. Are configured to be substantially symmetrical to each other.
  • the first entry buffer section 44, the second entry buffer section 46, the first exit buffer section 48, and the second exit buffer section 50 include a plurality of embosses 44a, 46a, 4 8a and 50a.
  • the cooling medium inlet communication hole 22 a communicates with the first and second inlet buffer portions 44, 46 via the first and second inlet communication flow paths 52, 54, while the cooling medium
  • the outlet communication hole 22b communicates with the first and second outlet buffer sections 48, 50 via the first and second outlet communication flow paths 56, 58.
  • the first inlet communication channel 52 includes, for example, two channel grooves
  • the second inlet communication channel 54 includes, for example, six channel grooves.
  • the first outlet communication channel 56 has six channel grooves
  • the second outlet communication channel 58 has two channel grooves.
  • first inlet communication channels 52 and the number of second inlet communication channels 54 are not limited to two and six. The number may be the same. The same applies to the first and second outlet communication channels 56, 58.
  • the first inlet buffer section 44 and the first outlet buffer section 48 communicate with each other via linear flow grooves 60, 62, 64 and 66 extending in the direction of arrow B
  • the second inlet buffer section 46 and the second outlet buffer section 50 communicate with each other via straight channel grooves 68, 70, 72 and 74 extending in the direction of arrow B.
  • straight channel grooves 76, 78 are provided extending a predetermined length in the direction of arrow B.
  • the straight channel grooves 60 to 74 communicate with each other via straight channel grooves 80 and 82 extending in the direction of arrow C.
  • the linear flow grooves 62 to 78 communicate with the linear flow grooves 84, 86 extending in the direction of arrow C, and also communicate with the linear flow grooves 64, 66, and 76.
  • straight The linear flow grooves 68, 70 and 78 communicate with the linear flow grooves 88 and 90 intermittently extending in the arrow C direction.
  • the cooling medium flow path 42 is divided into a first metal plate 14 and a second metal plate 16, and by overlapping the first and second metal plates 14 and 16 with each other, The cooling medium passage 42 is formed. As shown in FIG. 5, the surface 14 b of the first metal plate 14 is provided with the cooling medium flow path 42 by avoiding the oxidizing gas flow path 32 formed on the surface 14 a side. Part is formed.
  • the oxidizing gas flow path 32 formed on the surface 14 a protrudes from the surface 14 b in a convex shape.
  • the convex shape is used. The illustration of the portion is omitted.
  • a fuel gas flow channel (reactive gas flow channel) 96 formed on the surface 16b which will be described later, protrudes from the surface 16a in a convex manner. The illustration of is omitted.
  • the surface 14 b has a first inlet buffer section 44 communicating with the cooling medium inlet communication hole 22 a via the two first inlet communication flow paths 52, and a cooling medium outlet communication hole 22. b is provided with a second outlet buffer 50 communicating with the two second outlet communication channels 58.
  • the groove sections 60 a and 6 2 a are formed so as to avoid the turn-back portion T 2 and the outlet buffer section 36 of the oxidizing gas passage grooves 38 a to 38 c.
  • 64 a and 66 a are provided intermittently and at a predetermined length along arrow B direction.
  • the second outlet buffer section 50 is provided with grooves 68 a, 70 a, 70 a, so as to avoid the folded portion T 1 of the oxidizing gas flow channel grooves 38 a to 38 c and the inlet buffer section 34.
  • 72 a and 74 a are provided at predetermined positions along the arrow B direction.
  • the groove portions 60 a to 78 a constitute a part of the linear flow channel grooves 60 to 78, respectively.
  • the grooves 80a to 90a constituting the linear flow grooves 80 to 90 are respectively predetermined in the direction of arrow C so as to avoid the meandering oxidizing agent gas flow grooves 38a to 38c. Over the length of
  • a part of the cooling medium flow path 42 is formed on the surface 16a of the second metal plate 16 so as to avoid a fuel gas flow path 96 described later.
  • a second inlet buffer section 46 communicating with the cooling medium inlet communication hole 22 a and a first outlet buffer section 48 communicating with the cooling medium outlet communication hole 22 b are provided.
  • Grooves 68-74b constituting the linear flow channels 68-74 communicate with the second inlet buffer 46 at a predetermined length and intermittently in the direction of arrow B.
  • grooves 60b to 66b constituting the linear flow grooves 60 to 66 are set in a predetermined shape and communicate with the first outlet buffer section 48.
  • groove portions 80b to 90b constituting the linear flow channel grooves 80 to 90 are provided extending in the arrow C direction.
  • a part of the linear flow grooves 60 to 78 extending in the arrow B direction has respective grooves 60a to 78a and 60b to 78b mutually.
  • the cross-sectional area of the flow path is enlarged twice as large as the other parts to form the main flow path (see Fig. 4).
  • the straight channel grooves 80 to 90 are partially overlapped and distributed to the first and second metal plates 14 and 16, respectively. Between the surface 14a of the first metal plate 14 and the surface 16a of the second metal plate 16, a linear seal 40a surrounding the cooling medium flow path 42 is interposed. .
  • the separator 13 has a small number of inlet buffer sections 34 and 46 in a state where the first and second metal plates 14 and 16 are stacked. At least some of them overlap with each other, while at least some of the outlet buffer unit 36 and the first outlet buffer unit 48 overlap with each other.
  • the surface (one surface) 14a of the first metal plate 14 is provided with an inlet buffer portion 34 having an inclined side which is a side communicating with the oxidant gas inlet communication hole 20a.
  • a part 34c, a short side 34d as another side, and a vertical part 34b as another side communicating with the oxidizing gas flow path 32 are provided.
  • the surface of the second metal plate 16 (another surface) 16a is formed by a second inlet buffer portion 46 having an inclined portion 46c, which is one side, and an inclined portion 46c, which is one side. It has a certain short side 46 d and another vertical side 46 b.
  • the short side portion 46d of the second input buffer portion 46 communicates with the cooling medium inlet communication hole 22a, and the vertical portion 46b communicates with the cooling medium flow path 42. I do.
  • the surface 14a of the first metal plate 14 has an outlet buffer 3 6 is an inclined portion 36c which is one side communicating with the oxidizing gas outlet communication hole 2Ob, a short side portion 36d which is the other side, and another one side which communicates with the oxidizing gas passage 32.
  • a vertical section 36b is provided.
  • a first outlet buffer portion 48 has an inclined portion 48c, which is one side, and another side which communicates with the cooling medium outlet communication hole 22b. And a vertical part 48b, which is another side communicating with the cooling medium flow path 42, is provided.
  • a fuel gas flow path 96 is provided on a surface 16 b of the second metal plate 16 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12.
  • the fuel gas flow passage 96 is provided near the fuel gas inlet communication hole 24a and a substantially right triangle (substantially triangular) inlet buffer portion 98 and the fuel gas outlet communication hole 24b.
  • An exit buffer unit 100 having a substantially right-angled triangular shape (substantially triangular shape) is provided.
  • the inlet buffer section 98 and the outlet buffer section 100 are configured to be substantially symmetrical with each other, and are provided with a plurality of embosses 98a, 100a.
  • embosses 98a, 100a For example, three fuel gas flow grooves 102a, 102b and Communicate via 102c.
  • the fuel gas flow grooves 102 a to 102 c are meandering in the direction of the arrow B and moving in the direction of the arrow C.
  • each flow channel length is set to be substantially the same.
  • the vertical portion (one side) 98b of the inlet buffer portion 98 is arranged in the direction of arrow C, is substantially orthogonal to the end of the fuel gas flow channel grooves 102a to 102c, and the inclined portion 98c has a fuel gas inlet. It is arranged toward the communication hole 24a.
  • An oblique side 104a facing the inclined portion 98c and parallel to the inclined portion 98c is formed on the inner wall surface of the fuel gas inlet communication hole 24a.
  • the vertical portion (one side) 100b of the outlet buffer portion 100 is arranged in the direction of the arrow C, substantially intersects the end of the fuel gas flow grooves 102a to 102c, and the inclined portion 100c communicates with the fuel gas outlet. It is arranged facing the hole 24b.
  • An oblique side 104b parallel to the inclined portion 100c is formed on the inner wall surface of the fuel gas outlet communication hole 24b. Surface 16b surrounds fuel gas flow path 96 A linear seal 40b is provided.
  • the exit buffer portion 100 formed on the surface 16 b overlaps, while the second exit buffer portion 50 of the surface 14 b and the entrance buffer portion 98 of the surface 16 b overlap. It is configured to overlap.
  • the first inlet buffer section 44 and the outlet buffer section 100 are each provided with one side of the inclined section 44 c, 100 c and the other side of the short side section 44 d, 100 d. , And a vertical part 44 b and 10 O b which are other sides are provided.
  • the second outlet buffer section 50 and the inlet buffer section 98 include inclined sections 50 c and 98 c which are one side, and short sides 50 d and 98 d which are the other sides.
  • vertical sections 50b and 98b which are other sides are provided.
  • an oxidizing gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidizing gas inlet communication hole 20a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 24a. Is supplied. Further, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the cooling medium inlet communication hole 22a.
  • the oxidizing gas is introduced into the oxidizing gas passage 32 of the first metal plate 14 from the oxidizing gas inlet communication hole 20a.
  • the oxidizing gas is first introduced into the inlet buffer 34, and then dispersed in the oxidizing gas passage grooves 38a to 38c. . Therefore, the oxidizing gas moves along the force electrode 30 of the electrolyte membrane / electrode structure 12 while meandering through the oxidizing gas flow grooves 38a to 38c.
  • the fuel gas is introduced into the fuel gas passage 96 of the second metal plate 16 from the fuel gas inlet communication hole 24a.
  • the fuel gas flow channel 96 as shown in FIG. 7, after the fuel gas is once introduced into the inlet buffer portion 98, it is dispersed into the fuel gas flow channels 102a to 102c. Further, the fuel gas is supplied to the fuel gas passage grooves 10 2 a to 10 Meandering through c moves along the anode electrode 28 of the electrolyte membrane / electrode structure 12.
  • the oxidizing gas supplied to the force electrode 30 and the fuel gas supplied to the anode electrode 28 are consumed by the electrochemical reaction in the electrode catalyst layer. Power is generated.
  • the oxygen gas supplied and consumed by the force source electrode 30 is discharged from the outlet buffer part 36 to the oxidant gas outlet communication hole 20b.
  • the fuel gas supplied to the anode electrode 28 and consumed is discharged from the outlet buffer section 100 to the fuel gas outlet communication hole 24b.
  • the cooling medium supplied to the cooling medium inlet communication hole 22 a is introduced into the cooling medium flow path 42 formed between the first and second metal plates 14 and 16.
  • first and second inlet communication flow paths 52, 54 extending from the cooling medium inlet communication hole 22a in the direction of arrow C are provided.
  • the cooling medium is once introduced into the first and second inlet buffer sections 44, 46.
  • the cooling medium introduced into the first and second inlet buffer sections 44, 46 is dispersed in the linear flow grooves 60-66 and 68-74, and is distributed in the horizontal direction (the direction of arrow B). As it moves, a part thereof is supplied to the linear flow channels 80 to 90 and 76 and 78. Therefore, after the cooling medium is supplied over the entire power generation surface of the electrolyte membrane / electrode structure 12, the cooling medium is once introduced into the first and second outlet buffer sections 48, 50, and then the first and second outlet buffer sections 48, 50 are further provided. It is discharged to the cooling medium outlet communication hole 22b via the outlet communication flow path 56, 58 of FIG.
  • the fuel gas flow channel 96 has three fuel gas flow channel grooves 1 having two folded portions T3 and T4 in the surface 16b. 0.22a to 102c, and the fuel gas passage grooves 102a to 102c are set to have substantially the same passage length. For this reason, the flow resistance of the fuel gas in the fuel gas flow channel grooves 102 a to 102 c becomes uniform, and the fuel gas flows along the fuel gas flow channel grooves 102 a to 102 c. Gas can be supplied uniformly.
  • the fuel gas flow passages 96 each have a substantially triangular inlet buffer portion 98.
  • An inlet buffer unit 100 is provided, and the inlet buffer unit 98 and the output buffer unit 100 are configured to be substantially symmetrical to each other. Therefore, as shown in FIG. 8, on both sides of the fuel gas flow grooves 102 a to 102 c, the flow resistance of the inlet buffer 98 and the flow resistance of the outlet buffer 100 are respectively different. The sum is almost the same.
  • the flow resistance of the entire fuel gas flow path 96 from the fuel gas inlet communication hole 24 a to the fuel gas outlet communication hole 24 b is made uniform, and the fuel gas is distributed in the fuel gas flow path 96.
  • the properties are further improved. Therefore, the fuel gas can be uniformly and reliably supplied over the entire electrode surface of the anode electrode 28.
  • the entrance buffer section 98 and the exit buffer section 100 are provided with a plurality of embosses 98a, 100a. Therefore, the fuel gas can be evenly distributed, and the strength can be improved to reliably support the adjacent electrolyte membrane / electrode structure 12.
  • the entrance buffer section 98 and the exit buffer section 100 are formed in a substantially triangular shape, the area can be reduced as compared with the conventional rectangular puffer section. As a result, the area occupied by the entrance buffer section 98 and the exit buffer section 100 is effectively reduced, and the effect is obtained that the separation 13 itself can be easily reduced in size.
  • the inclined portions 98 c and 100 c of the inlet buffer portion 98 and the outlet buffer portion 100 are formed on the hypotenuse side of the fuel gas inlet communication hole 24 a and the fuel gas outlet communication hole 24 b. a, 104b and parallel to the inclined portions 98c, 100c. Therefore, it is possible to secure a good cross-sectional area of the fuel gas inlet communication hole 24a and the fuel gas outlet communication hole 24b with a compact configuration.
  • the vertical portions 98 b and 100 b of the inlet buffer portion 98 and the outlet buffer portion 100 are substantially orthogonal to the terminal portions of the fuel gas flow grooves 10 2 a to 10 c. .
  • the fuel gas can flow smoothly from the inlet buffer section 98 to the fuel gas flow channel grooves 102 a to 102 c, and the fuel gas flow channel grooves 102 a to 102 can be flowed.
  • the fuel gas can flow smoothly from 2c to the outlet buffer section 100.
  • the three oxidizing gas flow grooves 38a to 38 have substantially the same length.
  • the inlet buffer portion 34 and the outlet buffer portion 36 provided at both ends of the oxidizing gas flow channel grooves 38a to 38c are formed in a substantially triangular shape and a substantially symmetric shape with each other.
  • the flow resistance of the entire oxidizing gas passage 32 from the oxidizing gas inlet communication hole 20a to the oxidizing gas outlet communication hole 20b is reliably made uniform, and the oxidizing gas passage 3 2
  • the distribution of the oxidizing gas in the above is effectively improved. For this reason, it becomes possible to supply the oxidizing gas uniformly and reliably over the entire electrode surface of the force source electrode 30. Thereby, the power generation performance of the fuel cell 10 can be effectively maintained.
  • the entrance buffer unit 34 and the second entrance buffer unit 46 are connected.
  • the inlet buffer part 34 and the second inlet buffer part 46 are formed in a substantially triangular shape (substantially a right-angled triangular shape) while overlapping in the stacking direction.
  • the inclined portion 34 c of the inlet buffer portion 34 is connected to the oxidizing gas inlet.
  • the vertical portion 34 b communicates with the oxidizing gas channel 32 while communicating with the communication hole 20 a.
  • the short side 46 d of the second inlet buffer 46 is formed by the cooling medium.
  • the vertical part 46 b communicates with the cooling medium flow path 42 while communicating with the inlet communication hole 22 a.
  • the entrance buffer section 34 and the second entrance buffer section 46 are overlapped with each other to form an integral buffer section.
  • the buffer section has a function of distributing the oxygen gas in the oxidizing gas flow path 32 and a function of distributing the cooling medium in the cooling medium flow path 42, and is configured as the buffer section. Can be easily simplified and downsized.
  • the inlet buffer section 34 and the second inlet buffer section 46 are formed in a substantially triangular shape, and a good flow path area can be secured by using each side. Therefore, for example, as shown in FIG. 9, a substantially rectangular inlet buffer portion 110 is provided, and an oxidizing gas inlet communicating hole having an opening sectional area equivalent to that of the oxidizing gas inlet communicating hole 20a.
  • the width dimension of the first metal plate 14 is shortened by the distance H as compared with the case of forming 112.
  • the entrance buffer section 34 can maintain a desired function with a smaller area than the entrance buffer section 110, and the first metal plate 14 can be effectively reduced in size. it can. Therefore, in the present embodiment, an effect is obtained that the output density per unit area of the entire fuel cell 10 can be effectively improved.
  • the inclined portions 34c and 46c of the inlet buffer portion 34 and the second inlet buffer portion 46 face the oblique side 3 2a of the oxidizing gas inlet communication hole 20a and the oblique side 3 7 parallel to a. Therefore, it is possible to secure a good opening cross-sectional area of the oxidizing gas inlet communication hole 20a with a compact configuration.
  • the vertical portions 34b and 36b of the inlet buffer portion 34 and the outlet buffer portion 36 are substantially orthogonal to the terminal portions of the oxidizing gas flow grooves 38a to 38c. Therefore, the oxidizing gas can flow smoothly from the inlet buffer section 34 to the oxidizing gas flow grooves 38a to 38c, and the oxidizing gas flow grooves 38a to 38c can be formed. The oxidizing gas can flow smoothly from 38 c to the outlet buffer section 36.
  • the outlet buffer section 36 and the first outlet buffer section 48 are overlapped with each other to form a substantially triangular buffer section, and the above-described inlet buffer section is formed.
  • An effect similar to that of 34 and the second inlet buffer section 46 can be obtained.
  • the first inlet buffer section 44 and the outlet buffer section 100 are overlapped with each other, and the second outlet buffer section 50 and the inlet buffer section 98 are overlapped with each other.
  • the same effects as those of the above-described inlet buffer section 34 and second inlet buffer section 46 can be obtained.
  • the first and second metal plates 14 and 16 on which the separator 13 are laminated are provided. Therefore, the oxidizing gas flow path 32, the fuel gas flow path 96, and the cooling medium flow path 42 having a desired shape such as a pen tent can be reliably and easily formed with a simple configuration.
  • the entire fuel cell 10 There is an advantage that the size can be reduced.
  • the flow path length is increased, a pressure loss is provided, and the flow velocity is improved.
  • the oxidant gas flow grooves 38a to 38c and the fuel gas flow grooves 102a to 102c constitute a one-and-a-half reciprocating serpentine flow groove having two folded portions.
  • the present invention is not limited to this, and it is only necessary to have an even number of folded portions, such as four or six times.
  • the entrance buffer unit 34 is described as the substantially triangular buffer unit, but the present invention is not limited to this.
  • the input buffer section 120 shown in FIG. 10 has a substantially triangular shape having a bottom side 120 a and an upper side 120 b.
  • the entrance buffer section 130 shown in FIG. 11 is configured in a substantially triangular shape having an inclined base 130a.

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Abstract

第１金属プレート（１４）には、酸化剤ガス入口連通孔（２０ａ）から酸化剤ガス出口連通孔（２０ｂ）に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路（３２）が形成される。この酸化剤ガス流路（３２）は、２回の折り返し部位Ｔ１、Ｔ２を有したサーペンタイン流路溝を構成する酸化剤ガス流路溝（３８ａ～３８ｃ）を備える。酸化剤ガス流路溝（３８ａ～３８ｃ）は、それぞれの流路長さが略同一長さに設定されるとともに、両端部に入口バッファ部（３４）と出口バッファ部（３６）とが連通する。入口バッファ部（３４）と出口バッファ部（３６）とは、略三角形状を有し且つ互いに略対称形状に構成される。

Description

燃料電池 技術分野
本発明は、 電解質を一対の電極で挟んだ電解質 ·電極構造体を有し、 前記電解 質 ·電極構造体とセパレー夕とを交互に積層する燃料電池に関する。 明
背景技術
例えば、 固体高分子型燃料電池は、 高分子イオン交換膜からなる固体高分子電 書
解質膜を採用している。 この燃料電池は、 固体高分子電解質膜の両側に、 それぞ れ電極触媒と多孔質カーボンとからなるアノード電極及び力ソ一ド電極を対設し た電解質膜 ·電極構造体 （電解質 ·電極構造体） を、 セパレー夕 （パイポーラ 板） によって挟持している。 通常、 この燃料電池を所定数だけ積層した燃料電池 スタックが使用されている。
この種の燃料電池において、 アノード電極に供給された燃料ガス （反応ガ ス） 、 例えば、 主に水素を含有するガス （以下、 水素含有ガスともいう） は、 電 極触媒上で水素がイオン化され、 電解質膜を介して力ソード電極へと移動する。 その間に生じた電子は外部回路に取り出され、 直流の電気工ネルギとして利用さ れる。 なお、 力ソード電極には、 酸化剤ガス （反応ガス） 、 例えば、 主に酸素を 含有するガスあるいは空気 （以下、 酸素含有ガスともいう） が供給されているた めに、 この力ソード電極において、 水素イオン、 電子及び酸素が反応して水が生 成される。
上記の燃料電池では、 セパレー夕の面内に、 アノード電極に対向して燃料ガス を流すための燃料ガス流路 （反応ガス流路） と、 力ソード電極に対向して酸化剤 ガスを流すための酸化剤ガス流路 （反応ガス流路） とが設けられている。 また、 セパレー夕間には、 冷却媒体を流すための冷却媒体流路が前記セパレ一夕の面方 向に沿って設けられている。 燃料ガス流路、 酸化剤ガス流路及び冷却媒体流路 は、 一般的にセパレー夕の積層方向に貫通する流路入口連通孔から流路出口連通 孔に向かって設けられる複数の流路溝を備えるとともに、 この流路溝は、 直線溝 や折り返し流路溝で構成されている。
ところが、 複数の流路溝に対して開口の小さな流路入口連通孔ゃ流路出口連通 孔が設けられる場合、 前記流路溝に沿って燃料ガス、 酸化剤ガス又は冷却媒体等 の流体を円滑に流すために、 前記流路入口連通孔ゃ前記流路出口連通孔の周囲に バッファ部が必要となる。
そこで、 例えば、 特開平 1 0— 1 0 6 5 9 4号公報に開示されている燃料電池 のガス通路板が知られている。 この特開平 1 0— 1 0 6 5 9 4号公報では、 図 1 2に示すように、 例えば、 酸化剤ガス側のガス通路板 1が、 カーボンや金属で構 成される溝部材 2を備えている。 ガス通路板 1の上部側には、 酸化剤ガスの入口 マニホ一ルド 3が設けられる一方、 前記ガス通路板 1の下部側には、 酸化剤ガス の出口マ二ホールド 4が形成されている。
溝部材 2には、 入口マ二ホールド 3に連通する入口側通流溝 5 aと、 出口マ二 ホールド 4に連通する出口側通流溝 5 bと、 前記入口側通流溝 5 aと前記出口側 通流溝 5 bとを連通する中間通流溝 6とが設けられている。 入口側通流溝 5 a及 び出口側通流溝 5 bは、 複数の突起 7 aを介して格子状に形成される一方、 中間 通流溝 6は、 複数回折り返した曲折形状に形成され、 複数の直線状溝部 8と、 折 り返し部位に複数の突起 7 bにより形成された格子状溝部 9とを備えている。 このように構成される燃料電池のガス通路板 1では、 入口側通流溝 5 a及び出 口側通流溝 5 bがバッファ部を構成しており、 供給ガスの電極への接触面積が広 くなるとともに、 この供給ガスが自由に移動することができる一方、 中間通流溝 6では、 複数の直線状溝部 8を介して反応ガスを高速でむらなく通流させること ができる、 としている。
この場合、 上記のガス通路板 1には、 実際上、 入口マ二ホールド 3から出口マ 二ホールド 4に至る複数の蛇行する流路 （サーペンタイン流路） l aが形成され ている。 その際、 複数の直線状溝部 8では、 各流路 1 aの長さが略同一であつ て、 それぞれの流路抵抗が一定となり易い。
ところが、 複数の突起 7 aを介して格子状に形成される入口側通流溝 5 a及び 出口側通流溝 5 bでは、 入口マ二ホールド 3及び出口マ二ホ^^ルド 4から各直線 状溝部 8に至るそれぞれの流路 1 aの長さが異なっている。 これにより、 入口側 通流溝 5 a及び出口側通流溝 5 bにおける流路抵抗が変動し、 電極面全面にわた つて反応ガスを均一に供給することができず、 反応ガスの分配性が低下する。 一方、 複数の突起 7 bにより形成される格子状溝部 9においても同様に、 各直 線状溝部 8から前記格子状溝部 9に導出して折り返した後、 各直線状溝部 8に導 入する反応ガスは、 それぞれの流路 1 aの長さが異なるため、 均一な分配性を維 持することができない。 このため、 電極面全面にわたって反応ガスを均一に供給 することが困難になり、 所望の発電性能を確保することができない。
また、 上記のガス通路板 1には、 このガス通路板 1の裏面側に、 冷却媒体を面 に沿って供給するための冷却媒体流路が形成される場合がある。 その際、 例え ば、 入口マ二ホールド 3に近接して冷却媒体の入口マ二ホールド 3 aが設けられ る一方、 出口マ二ホールド 4に近接して冷却媒体の出口マ二ホールド 4 aが設け られる。 そして、 入口側通流溝 5 a及ぴ出口側通流溝 5 bは、 ガス通路板 1の裏 面側で冷却媒体を冷却媒体流路に対して供給及び排出するためのバッファ部とし て構成することが考えられる。
しかしながら、 バッファ部である入口側通流溝 5 a及び出口側通流溝 5 bは、 正方形状乃至長方形状に形成されており、 入口マ二ホールド 3、 3 a及び出口マ 二ホールド 4、 4 aをガス通路板 1の面内に省スペース化を図って効率的に配設 することができない。 これにより、 ガス通路板 1は、 反応に使用されない面積が 増大して単位面積当たりの出力密度が低下してしまい、 前記ガス通路板 1自体が 相当に大型化となる。 発明の開示
本発明はこの種の問題を解決するものであり、 蛇行する反応ガス流路内の流路 抵抗を均一化することができ、 反応ガスを電極面全面にわたって良好に分配し て、 良好な発電性能を確保することが可能な燃料電池を提供することを目的とす る。 また、 本発明は、 バッファ部の形状を工夫することにより、 比較的小さな面積 でバッファ部としての所望の機能を確保し、 出力密度を良好に向上させるととも に、 容易に小型化を図ることが可能な燃料電池を提供することを目的とする。 本発明の燃料電池では、 電極の面方向に沿って反応ガスを供給する反応ガス流 路は、 セパレー夕面内に偶数回の折り返し部位を有する複数の略同一長さのサー ペンタイン流路溝を備えている。 さらに、 反応ガス流路は、 積層方向に貫通する 反応ガス入口連通孔に、 サ一ペンタイン流路溝を連通する略三角形状の入口パッ ファ部と、 積層方向に貫通する反応ガス出口連通孔に、 前記サ一ペン夕イン流路 溝を連通する略三角形状の出口バッファ部とを備えるとともに、 前記入口バッフ ァ部と前記出口バッファ部とは、 互いに略対称形状に構成されている。
このように、 反応ガス流路を構成する各サ一ペン夕イン流路溝は、 それぞれの 流路長さが略同一長さであるために流路抵抗が均一化されて、 前記各サーペン夕 イン流路溝に反応ガスを均一に供給することができる。 さらに、 反応ガス入口連 通孔から反応ガス出口連通孔に至る反応ガス流路全体の流路抵抗が均一化され、 前記反応ガス流路における反応ガスの分配性が一層良好に向上する。 これによ り、 燃料電池の発電性能を有効に維持することが可能になる。
また、 本発明では、 金属セパレー夕の一の面には、 電極面に沿って反応ガスを 供給するための反応ガス流路が設けられるとともに、 前記金属セパレー夕の別の 面には、 前記別の面に沿って冷却媒体を供給するための冷却媒体流路が設けられ ている。
金属セパレ一夕は、 略三角形状のバッファ部を備えている。 その際、 バッファ 部は、 一辺が金属セパレ一夕の一の面で反応ガス連通孔に連通し、 他の一辺が前 記金属セパレ一夕の別の面で冷却媒体連通孔に連通し、 さらにその他の一辺が前 記金属セパレー夕の両方の面で前記反応ガス流路及び前記冷却媒体流路に連通し ている。
このため、 バッファ部が、 反応ガス流路における反応ガスの分配機能と、 冷却 媒体流路における冷却媒体の分配機能とを有し、 前記バッファ部の構成の簡素化 及び小型化が図られる。 さらに、 バッファ部は、 略三角形状に構成されるととも に、 各辺を利用して良好な流路面積を確保することができる。 このため、 バッフ ァ部は、 正方形状乃至長方形状のバッファ部に比べて、 小さい面積で所望の機能 を維持することが可能になり、 燃料電池全体の単位面積当たりの出力密度が有効 に向上する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視図である。
図 2は、 前記燃料電池の一部断面説明図である。
図 3は、 第 1金属プレートの一方の面の正面説明図である。
図 4は、 セパレー夕内に形成される冷却媒体流路の斜視説明図である。
図 5は、 前記第 1金属プレー卜の他方の面の正面説明図である。
図 6は、 第 2金属プレートの正面説明図である。
図 7は、 前記第 2金属プレートの他方の面の正面説明図である。
図 8は、 燃料ガス流路の位置と流路抵抗との関係図である
図 9は、 入口バッファ部が略長方形状の場合の説明図である。
図 1 0は、 他の形状を有する入口バッファ部の説明図である。
図 1 1は、 さらに別の形状を有する入口バッファ部の説明図である。
図 1 2は、 特許文献 1の燃料電池のガス通路板の説明図である。 発明,を実施するための最良の形態
図 1は、 本発明の実施形態に係る燃料電池 1 0の要部分解斜視図であり、 図 2 は、 前記燃料電池 1 0の一部断面説明図である。
燃料電池 1 0は、 電解質膜 ·電極構造体 （電解質 ·電極構造体） 1 2とセパレ 一夕 （金属セパレ一夕） 1 3とを交互に積層して構成されるとともに、 このセパ レ一タ 1 3は、 互いに積層される第 1及び第 2金属プレート 1 4、 1 6を備え る。
図 1に示すように、 燃料電池 1 0の矢印 B方向の一端縁部には、 積層方向であ る矢印 A方向に互いに連通して、 酸化剤ガス （反応ガス） 、 例えば、 酸素含有ガ スを供給するための酸化剤ガス入口連通孔 （反応ガス連通孔） 2 0 a、 冷却媒体 を供給するための冷却媒体入口連通孔 2 2 a、 及び燃料ガス （反応ガス） 、 例え ば、 水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔 （反応ガス連通孔） 2 4 bが、 矢印 C方向 （鉛直方向） に配列して設けられる。
燃料電池 1 0の矢印 B方向の他端縁部には、 矢印 A方向に互いに連通して、 燃 料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔 （反応ガス連通孔） 2 4 a、 冷却媒 体を排出するための冷却媒体出口連通孔 2 2 b、 及び酸化剤ガスを排出するため の酸化剤ガス出口連通孔 （反応ガス連通孔） 2 O bが、 矢印 C方向に配列して設 けられる。
電解質膜'電極構造体 1 2は、 例えば、 パーフルォロスルホン酸の薄膜に水が 含浸された固体高分子電解質膜 2 6と、 該固体高分子電解質膜 2 6を挟持するァ ノード電極 2 8及び力ソード電極 3 0とを備える。
アノード電極 2 8及び力ソード電極 3 0は、 力一ボンぺーパ等からなるガス拡 散層と、 白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表 面に一様に塗布した電極触媒層とをそれぞれ有する。 電極触媒層は、 固体高分子 電解質膜 2 6の両面に接合されている。
図 1及び図 3に示すように、 第 1金属プレート 1 4の電解質膜 ·電極構造体 1 2側の面 1 4 aには、 酸化剤ガス流路 （反応ガス流路） 3 2が設けられるととも に、 この酸化剤ガス流路 3 2は、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aと酸化剤ガス出口 連通孔 2 0 bとに連通する。 酸化剤ガス流路 3 2は、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aに近接して設けられる略直角三角形状 （略三角形状） の入口バッファ部 3 4 と、 酸ィ匕剤ガス出口連通孔 2 0 bに近接して設けられる略直角三角形状 （略三角 形状） の出口バッファ 3 6とを備える。 入口バッファ部 3 4及ぴ出口バッファ 部 3 6は、 互いに略対称形状に構成されるとともに、 複数のエンボス 3 4 a、 3 6 aを設ける。
入口バッファ部 3 4と出口バッファ部 3 6とは、 3本の酸化剤ガス流路溝 3 8 a、 3 8 b及び 3 8 cを介して連通している。 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 c は、 互いに平行して矢印 B方向に蛇行しながら矢印 C方向に向かっている。 具体 的には、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cとしては、 偶数回、 例えば、 2回の折 り返し部位 T 1、 T 2を有して矢印 B方向に一往復半のサーペンタイン流路溝を 構成することにより、 それぞれの流路長さが略同一長さに設定される。
図 3に示すように、 入口バッファ部 3 4の鉛直部 （一辺） 3 4 bは、 矢印 C方 向に向かって配置され、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cの終端部と略直交する 一方、 この入口バッファ部 3 4の傾斜部 3 4 cは、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 a に向かって配置される。 この酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aには、 四角形、 平行四 辺形あるいは台形等、 種々の形状が選択されるとともに、 前記酸化剤ガス入口連 通孔 2 0 aを形成する内壁面には、 入口バッファ部 3 4に対向し且つ傾斜部 3 4 cに平行な斜辺 3 7 aが設けられる。
なお、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aの形状は、 上記のように種々選択されるも のであり、 この酸化剤ガス入口連通孔 2 0 a側に膨出する張り出し部 3 9 a、 3 9 bを設けてもよい。 以下、 酸ィ匕剤ガス出口連通孔 2 0 b、 燃料ガス入口連通孔 2 4 a及び燃料ガス出口連通孔 2 4 bにおいても、 上記の酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aと同様に構成される。
出口バッファ部 3 6の鉛直部 （一辺） 3 6 bは、 矢印 C方向に向かって配置さ れ、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cの終端部と略直交するとともに、 前記酸化 剤ガス流路溝 3 8 a〜 3 8 cは、 鉛直部 3 4 b、 3 6 b間で略同一長さに規制さ れる。 出口バッファ部 3 6の傾斜部 3 6 cは、 酸化剤ガス出口連通孔 2 0 bに対 向して配置される。 この酸化剤ガス出口連通孔 2 0 bを形成する内壁面には、 傾 斜部 3 6 cに平行な斜辺 3 7 bが設けられる。
第 1金属プレ一ト 1 4の面 1 4 aには、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 a、 酸化剤 ガス出口連通孔 2 0 b及び酸化剤ガス流路 3 2を覆って酸化剤ガスのシールを行 う線状シール 4 0が設けられる。
第 1金属プレート 1 4と第 2金属プレート 1 6との互いに対向する面 1 4 b、
1 6 aには、 冷却媒体流路 4 2がー体的に形成される。 図 4に示すように、 冷却 媒体流路 4 2は、 冷却媒体入口連通孔 2 2 aの矢印 C方向の両端近傍に設けられ る、 例えば、 略直角三角形状 （略三角形状） の第 1及び第 2の入口バッファ部 4 4、 4 6と、 冷却媒体出口連通孔 2 2 bの矢印 C方向の両端近傍に設けられる、 例えば、 略直角三角形状 （略三角形状） の第 1及び第 2の出口バッファ部 4 8、
5 0とを備える。
第 1の入口バッファ部 4 4と第 2の出口バッファ部 5 0とは、 互いに略対称形 状に構成されるとともに、 第 2の入口バッファ部 4 6と第 1の出口バッファ部 4 8とは、 互いに略対称形状に構成される。 第 1の入口バッファ部 4 4、 第 2の入 口バッファ部 4 6、 第 1の出口バッファ部 4 8及び第 2の出口バッファ部 5 0 は、 複数のエンボス 4 4 a、 4 6 a、 4 8 a及び 5 0 aにより構成されている。 冷却媒体入口連通孔 2 2 aと第 1及び第 2の入口バッファ部 4 4、 4 6とは、 第 1及び第 2の入口連絡流路 5 2、 5 4を介して連通する一方、 冷却媒体出口連 通孔 2 2 bと第 1及び第 2の出口バッファ部 4 8、 5 0とは、 第 1及び第 2の出 口連絡流路 5 6、 5 8を介して連通する。 第 1の入口連絡流路 5 2は、 例えば、 2本の流路溝を備えるとともに、 第 2の入口連絡流路 5 4は、 例えば、 6本の流 路溝を備える。 同様に、 第 1の出口連絡流路 5 6は、 6本の流路溝を設ける一 方、 第 2の出口連絡流路 5 8は、 2本の流路溝を設ける。
第 1の入口連絡流路 5 2の流路本数と第 2の入口連絡流路 5 4の流路本数と は、 2本と 6本とに限定されるものではなく、 また、 それぞれの流路本数が同一 に設定されていてもよい。 第 1及び第 2の出口連絡流路 5 6、 5 8においても同 様である。
第 1の入口バッファ部 4 4と第 1の出口バッファ部 4 8とは、 矢印 B方向に延 在する直線状流路溝 6 0、 6 2、 6 4及び 6 6を介して連通するとともに、 第 2 の入口バッファ部 4 6と第 2の出口バッファ部 5 0とは、 矢印 B方向に延在する 直線状流路溝 6 8、 7 0、 7 2及び 7 4を介して連通する。 直線状流路溝 6 6、
6 8間には、 矢印 B方向に所定の長さだけ延在して直線状流路溝 7 6、 7 8が設 けられる。
直線状流路溝 6 0〜7 4は、 矢印 C方向に延在する直線状流路溝 8 0、 8 2を 介して連通する。 直線状流路溝 6 2〜7 8は、 矢印 C方向に延在する直線状流路 溝 8 4、 8 6を介して連通するとともに、 直線状流路溝 6 4、 6 6及び 7 6と直 線状流路溝 6 8、 7 0及び 7 8とは、 矢印 C方向に断続的に延在する直線状流路 溝 8 8及び 9 0を介して連通する。
冷却媒体流路 4 2は、 第 1金属プレート 1 4と第 2金属プレート 1 6とに振り 分けられており、 前記第 1及び第 2金属プレート 1 4、 1 6を互いに重ね合わせ ることによって、 前記冷却媒体流路 4 2が形成される。 図 5に示されるように、 第 1金属プレート 1 4の面 1 4 bには、 面 1 4 a側に形成される酸化剤ガス流路 3 2を避けるようにして冷却媒体流路 4 2の一部が形成される。
なお、 面 1 4 bには、 面 1 4 aに形成された酸化剤ガス流路 3 2が凸状に突出 しているが、 冷却媒体流路 4 2を分かり易くするために、 該凸状の部分の図示は 省略する。 また、 図 6に示す面 1 6 aでも同様に、 面 1 6 bに形成された後述す る燃料ガス流路 （反応ガス流路） 9 6が前記面 1 6 aに凸状に突出する部分の図 示は省略する。
面 1 4 bには、 冷却媒体入口連通孔 2 2 aに 2本の第 1の入口連絡流路 5 2を 介して連通する第 1の入口バッファ部 4 4と、 冷却媒体出口連通孔 2 2 bに 2本 の第 2の出口連絡流路 5 8を介して連通する第 2の出口バッファ部 5 0とが設け られる。
第 1の入口バッファ部 4 4には、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cの折り返し 部位 T 2及ぴ出口バッファ部 3 6を避けるようにして、 溝部 6 0 a、 6 2 a , 6 4 a及び 6 6 aが矢印 B方向に沿って断続的且つ所定の長さに設けられる。 第 2 の出口バッファ部 5 0には、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cの折り返し部位 T 1及び入口バッファ部 3 4を避けるようにして、 溝部 6 8 a、 7 0 a , 7 2 a及 び 7 4 aが矢印 B方向に沿って所定の位置に設けられる。
溝部 6 0 a〜7 8 aは、 それぞれ直線状流路溝 6 0〜7 8の一部を構成してい る。 直線状流路溝 8 0〜9 0を構成する溝部 8 0 a〜9 0 aは、 蛇行する酸化剤 ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cを避けるようにして、 矢印 C方向にそれぞれ所定の長 さにわたって設けられる。
図 6に示すように、 第 2金属プレート 1 6の面 1 6 aには、 後述する燃料ガス 流路 9 6を避けるようにして冷却媒体流路 4 2の一部が形成される。 具体的に は、 冷却媒体入口連通孔 2 2 aに連通する第 2の入口バッファ部 4 6と、 冷却媒 体出口連通孔 2 2 bに連通する第 1の出口バッファ部 4 8とが設けられる。 第 2の入口バッファ部 4 6には、 直線状流路溝 6 8〜 7 4を構成する溝部 6 8 b〜7 4 bが矢印 B方向に沿って所定の長さに且つ断続的に連通する一方、 第 1 の出口バッファ部 4 8には、 直線状流路溝 6 0〜6 6を構成する溝部 6 0 b ~ 6 6 bが所定の形状に設定されて連通する。 面 1 6 aには、 直線状流路溝 8 0〜9 0を構成する溝部 8 0 b〜9 0 bが矢印 C方向に延在して設けられる。
冷却媒体流路 4 2において、 矢印 B方向に延在する直線状流路溝 6 0〜 7 8の 一部は、 それぞれの溝部 6 0 a〜7 8 a及び 6 0 b〜7 8 bが互いに対向するこ とにより、 流路断面積を他の部分の 2倍に拡大して主流路が構成されている （図 4参照） 。 直線状流路溝 8 0〜9 0は、 一部を重合させてそれぞれ第 1及び第 2 金属プレート 1 4、 1 6に振り分けられている。 第 1金属プレート 1 4の面 1 4 aと第 2金属プレート 1 6の面 1 6 aとの間には、 冷却媒体流路 4 2を囲繞する 線状シール 4 0 aが介装されている。
図 1に示すように、 セパレ一夕 1 3は、 第 1及び第 2金属プレート 1 4、 1 6 が積層された状態で、 入口バッファ部 3 4と第 2の入口バッファ部 4 6との少な くとも一部が互いに重なり合う一方、 出口バッファ部 3 6と第 1の出口バッファ 部 4 8との少なくとも一部が互いに重なり合つている。 図 3に示すように、 第 1 金属プレート 1 4の面 （一の面） 1 4 aには、 入口バッファ部 3 4が、 酸化剤ガ ス入口連通孔 2 0 aに連通する一辺である傾斜部 3 4 cと、 他の一辺である短辺 部 3 4 dと、 酸化剤ガス流路 3 2に連通するその他の一辺である鉛直部 3 4 bと を設ける。
第 2金属プレート 1 6の面 （別の面） 1 6 aは、 図 6に示すように、 第 2の入 口バッファ部 4 6が、 一辺である傾斜部 4 6 cと、 他の一辺である短辺部 4 6 d と、 その他の一辺である鉛直部 4 6 bとを備える。 面 1 6 aでは、 第 2の入ロバ ッファ部 4 6の短辺部 4 6 dが冷却媒体入口連通孔 2 2 aに連通するとともに、 鉛直部 4 6 bが冷却媒体流路 4 2に連通する。
図 3に示すように、 第 1金属プレート 1 4の面 1 4 aには、 出口バッファ部 3 6が、 酸化剤ガス出口連通孔 2 O bに連通する一辺である傾斜部 36 cと、 他の 一辺である短辺部 36 dと、 酸化剤ガス流路 32に連通するその他の一辺である 鉛直部 36 bとを設ける。
図 6に示すように、 第 2金属プレート 16の面 16 aには、 第 1の出口パッフ ァ部 48が、 一辺である傾斜部 48 cと、 冷却媒体出口連通孔 22bに連通する 他の一辺である短辺部 48 dと、 冷却媒体流路 42に連通するその他の一辺であ る鉛直部 48 bとを設ける。
図 7に示すように、 第 2金属プレート 16の電解質膜 ·電極構造体 12に向か う面 16 bには、 燃料ガス流路 96が設けられる。 燃料ガス流路 96は、 燃料ガ ス入口連通孔 24 aに近接して設けられる略直角三角形状 （略三角形状） の入口 バッファ部 98と、 燃料ガス出口連通孔 24 bに近接して設けられる略直角三角 形状 （略三角形状） の出口バッファ部 100とを備える。
入口バッファ部 98及び出口バッファ部 100は、 互いに略対称形状に構成さ れるとともに、 複数のエンボス 98 a、 100 aを設けており、 例えば、 3本の 燃料ガス流路溝 102 a、 102 b及び 102 cを介して連通する。 燃料ガス流 路溝 102 a〜l 02 cは、 矢印 B方向に蛇行しながら矢印 C方向に向かってお り、 偶数回、 例えば、 2回の折り返し部位 T3、 Τ 4を設けて実質的に一往復半 のサ一ペンタイン流路溝に構成されることにより、 それぞれの流路長さが略同一 長さに設定される。
入口バッファ部 98の鉛直部 （一辺） 98 bは、 矢印 C方向に配置され、 燃料 ガス流路溝 102 a〜l 02 cの終端部と略直交するとともに、 傾斜部 98 c は、 燃料ガス入口連通孔 24 aに向かって配置される。 この燃料ガス入口連通孔 24 aを構成する内壁面には、 傾斜部 98 cに対向し且つ該傾斜部 98 cに平行 な斜辺 104 aが形成される。 出口バッファ部 100の鉛直部 （一辺） 100b は、 矢印 C方向に配置され、 燃料ガス流路溝 102 a〜 102 cの終端部と略直 交するとともに、 傾斜部 100 cは、 燃料ガス出口連通孔 24 bに対向して配置 される。 この燃料ガス出口連通孔 24 bを構成する内壁面には、 傾斜部 100 c に平行な斜辺 104 bが形成される。 面 16 bには、 燃料ガス流路 96を囲繞す る線状シール 4 0 bが設けられる。
図 5及び図 7に示すように、 第 1金属プレート 1 4の面 （一の面） 1 4 bに形 成される第 1の入口バッファ部 4 4と、 第 2金属プレート 1 6の面 （他の面） 1 6 bに形成される出口バッファ部 1 0 0とが重なり合う一方、 前記面 1 4 bの第 2の出口バッファ部 5 0と前記面 1 6 bの入口バッファ部 9 8とが重なり合うよ うに構成される。
第 1の入口バッファ部 4 4及び出口バッファ部 1 0 0は、 それぞれ一辺である 傾斜部 4 4 c、 1 0 0 cと、 他の一辺である短辺部 4 4 d、 1 0 0 dと、 その他 の一辺である鉛直部 4 4 b、 1 0 O bとを設ける。 同様に、 第 2の出口バッファ 部 5 0及び入口バッファ部 9 8は、 一辺である傾斜部 5 0 c、 9 8 cと、 他の一 辺である短辺部 5 0 d、 9 8 dと、 その他の一辺である鉛直部 5 0 b、 9 8 bと を設ける。
このように構成される本実施形態に係る燃料電池 1 0の動作について、 以下に 説明する。
図 1に示すように、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aに酸素含有ガス等の酸ィ匕剤ガ スが供給されるとともに、 燃料ガス入口連通孔 2 4 aに水素含有ガス等の燃料ガ スが供給される。 さらに、 冷却媒体入口連通孔 2 2 aに純水やエチレングリコー ル、 オイル等の冷却媒体が供給される。
酸化剤ガスは、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aから第 1金属プレート 1 4の酸化 剤ガス流路 3 2に導入される。 酸化剤ガス流路 3 2では、 図 3に示すように、 酸 化剤ガスが一旦入口バッファ部 3 4に導入された後、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜 3 8 cに分散される。 このため、 酸化剤ガスは、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cを介して蛇行しながら、 電解質膜 ·電極構造体 1 2の力ソード電極 3 0に沿つ て移動する。
一方、 燃料ガスは、 燃料ガス入口連通孔 2 4 aから第 2金属プレート 1 6の燃 料ガス流路 9 6に導入される。 この燃料ガス流路 9 6では、 図 7に示すように、 燃料ガスが一旦入口バッファ部 9 8に導入された後、 燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜 1 0 2 cに分散される。 さらに、 燃料ガスは、 燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜l 0 2 cを介して蛇行し、 電解質膜 ·電極構造体 1 2のアノード電極 2 8に沿って移動 する。
従って、 電解質膜 ·電極構造体 1 2では、 力ソード電極 3 0に供給される酸化 剤ガスと、 アノード電極 2 8に供給される燃料ガスとが、 電極触媒層内で電気化 学反応により消費され、 発電が行われる。
次いで、 力ソード電極 3 0に供給されて消費された酸ィヒ剤ガスは、 出口パッフ ァ部 3 6から酸化剤ガス出口連通孔 2 0 bに排出される。 同様に、 アノード電極 2 8に供給されて消費された燃料ガスは、 出口バッファ部 1 0 0から燃料ガス出 口連通孔 2 4 bに排出される。
一方、 冷却媒体入口連通孔 2 2 aに供給された冷却媒体は、 第 1及び第 2金属 プレート 1 4、 1 6間に形成された冷却媒体流路 4 2に導入される。 この冷却媒 体流路 4 2では、 図 4に示すように、 冷却媒体入口連通孔 2 2 aから矢印 C方向 に延在する第 1及び第 2の入口連絡流路 5 2、 5 4を介して第 1及び第 2の入口 バッファ部 4 4、 4 6に冷却媒体が一旦導入される。
第 1及び第 2の入口バッファ部 4 4、 4 6に導入された冷却媒体は、 直線状流 路溝 6 0〜6 6及び 6 8〜 7 4に分散されて水平方向 （矢印 B方向） に移動する とともに、 その一部が直線状流路溝 8 0〜 9 0及び 7 6、 7 8に供給される。 従 つて、 冷却媒体は、 電解質膜 ·電極構造体 1 2の発電面全面にわたって供給され た後、 第 1及び第 2の出口バッファ部 4 8、 5 0に一旦導入され、 さらに第 1及 び第 2の出口連絡流路 5 6、 5 8を介して冷却媒体出口連通孔 2 2 bに排出され る。
この場合、 本実施形態では、 図 7に示すように、 燃料ガス流路 9 6は、 面 1 6 b内に 2回の折り返し部位 T 3、 T 4を有する 3本の燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜 1 0 2 cを備え、 前記燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜 1 0 2 cの流路長さが略同一長 さに設定されている。 このため、 燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜 1 0 2 cにおける燃 料ガスの流路抵抗が均一化され、 前記燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜 1 0 2 cに沿つ て燃料ガスを均一に供給することができる。
さらに、 燃料ガス流路 9 6は、 それぞれ略三角形状の入口バッファ部 9 8と出 口バッファ部 1 0 0とを備えるとともに、 前記入口バッファ部 9 8と前記出ロバ ッファ部 1 0 0とは、 互いに略対称形状に構成されている。 従って、 図 8に示す ように、 燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜l 0 2 cの両側では、 それぞれ入口バッファ 部 9 8の流路抵抗と出口バッファ部 1 0 0の流路抵抗との和が略同一の値となつ ている。
これにより、 燃料ガス入口連通孔 2 4 aから燃料ガス出口連通孔 2 4 bに至る 燃料ガス流路 9 6全体の流路抵抗が均一化され、 前記燃料ガス流路 9 6における 燃料ガスの分配性が一層良好に向上する。 このため、 アノード電極 2 8の電極面 全面にわたって燃料ガスを均一且つ確実に供給することができる。
しかも、 入口バッファ部 9 8及び出口バッファ部 1 0 0には、 複数のエンボス 9 8 a、 1 0 0 aが設けられている。 従って、 燃料ガスを均一に分配することが できるとともに、 強度の向上を図って隣接する電解質膜 ·電極構造体 1 2を確実 に支持することが可能になる。
また、 入口バッファ部 9 8及ぴ出口バッファ部 1 0 0は、 略三角形状に構成さ れるため、 従来の長方形状のパッファ部に比べて面積を削減することができる。 これにより、 入口バッファ部 9 8及び出口バッファ部 1 0 0の専有面積が有効に 狭小化され、 セパレ一夕 1 3自体の小型化が容易に図られるという効果が得られ る。
さらにまた、 入口バッファ部 9 8及び出口バッファ部 1 0 0の傾斜部 9 8 c、 1 0 0 cは、 燃料ガス入口連通孔 2 4 a及び燃料ガス出口連通孔 2 4 bの斜辺 1 0 4 a、 1 0 4 bに対向し且つ該傾斜部 9 8 c、 1 0 0 cに平行している。 従つ て、 コンパクトな構成で、 燃料ガス入口連通孔 2 4 a及び燃料ガス出口連通孔 2 4 bの断面積を良好に確保することが可能になる。
さらに、 入口バッファ部 9 8及び出口バッファ部 1 0 0の鉛直部 9 8 b、 1 0 0 bは、 燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜l 0 2 cの終端部と略直交している。 このた め、 入口バッファ部 9 8から燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜l 0 2 cに燃料ガスを円 滑に流すことができるとともに、 前記燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜 l 0 2 cから出 口バッファ部 1 0 0に前記燃料ガスを円滑に流すことが可能になる。 一方、 図 3に示すように、 酸化剤ガス流路 3 2では、 上記の燃料ガス流路 9 6 と同様に、 3本の酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 が、 略同一長さを有するサー ペン夕イン流路溝を構成している。 さらに、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cの 両端に設けられる入口バッファ部 3 4と出口バッファ部 3 6とは、 略三角形状で 且つ互いに略対称形状に構成されている。
従って、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aから酸化剤ガス出口連通孔 2 0 bに至る 酸化剤ガス流路 3 2全体の流路抵抗が確実に均一化され、 前記酸化剤ガス流路 3 2における酸化剤ガスの分配性が有効に向上する。 このため、 力ソード電極 3 0 の電極面全面にわたって酸化剤ガスを均一且つ確実に供給することが可能にな る。 これにより、 燃料電池 1 0の発電性能を有効に維持することができる。 . また、 本実施形態では、 図 1に示すように、 第 1及び第 2金属プレート 1 4、 1 6が積層される際に、 入口バッファ部 3 4と第 2の入口バッファ部 4 6とが積 層方向に重なり合うとともに、 前記入口バッファ部 3 4と前記第 2の入口バッフ ァ部 4 6とが略三角形状 （実質的には、 略直角三角形状） に構成されている。 そ の際、 図 3に示すように、 第 1金属プレート 1 4の面 1 4 a (セパレー夕 1 3の 一の面） では、 入口バッファ部 3 4の傾斜部 3 4 cが酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aに連通するとともに、 鉛直部 3 4 bが酸化剤ガス流路 3 2に連通している。 さらに、 図 6に示すように、 第 2金属プレート 1 6の面 1 6 a (セパレー夕 1 3の別の面） では、 第 2の入口バッファ部 4 6の短辺部 4 6 dが冷却媒体入口連 通孔 2 2 aに連通するとともに、 鉛直部 4 6 bが冷却媒体流路 4 2に連通してい る。
このように、 セパレー夕 1 3には、 入口バッファ部 3 4と第 2の入口バッファ 部 4 6とが互いに重ね合わされてバッファ部が一体的に構成されている。 このバ ッファ部は、 酸化剤ガス流路 3 2における酸ィヒ剤ガスの分配機能と、 冷却媒体流 路 4 2における冷却媒体の分配機能とを有しており、 前記バッファ部としての構 成の簡素化及び小型化が容易に図られる。
しかも、 入口バッファ部 3 4と第 2の入口バッファ部 4 6とは、 略三角形状に 構成されるとともに、 各辺を利用して良好な流路面積を確保することができる。 このため、 例えば、 図 9に示すように、 略長方形状の入口バッファ部 1 1 0を設 け、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aと同等の開口断面積を有する酸化剤ガス入口連 通孔 1 1 2を形成する場合に比べ、 第 1金属プレート 1 4の幅寸法が距離 Hだけ 短尺化される。
これにより、 入口バッファ部 3 4は、 入口バッファ部 1 1 0に比べて小さい面 積で所望の機能を維持することが可能になり、 第 1金属プレート 1 4を有効に小 型化することができる。 従って、 本実施形態では、 燃料電池 1 0全体の単位面積 当たりの出力密度を有効に向上させることが可能になるという効果が得られる。 また、 入口バッファ部 3 4及び第 2の入口バッファ部 4 6の傾斜部 3 4 c、 4 6 cは、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aの斜辺 3 2 aに対向し且つ該斜辺 3 7 aに 平行している。 従って、 コンパクトな構成で、 酸化剤ガス入口連通孔 2 0 aの開 口断面積を良好に確保することが可能になる。
さらに、 入口バッファ部 3 4及び出口バッファ部 3 6の鉛直部 3 4 b、 3 6 b は、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cの終端部と略直交している。 このため、 入 口バッファ部 3 4から酸ィ匕剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 cに酸化剤ガスを円滑に流 すことができるとともに、 前記酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜 3 8 cから出口バッフ ァ部 3 6に前記酸化剤ガスを円滑に流すことが可能になる。
また、 図 1に示すように、 出口バッファ部 3 6及び第 1の出口バッファ部 4 8 は、 互いに重ね合わされて略三角形状のバッファ部を一体的に構成しており、 上 記の入口バッファ部 3 4及び第 2の入口バッファ部 4 6と同様の効果が得られ る。 さらに、 第 1の入口バッファ部 4 4と出口バッファ部 1 0 0とが互いに重ね 合わされるとともに、 第 2の出口バッファ部 5 0と入口バッファ部 9 8とが互い に重ね合わされており、 これらも上記の入口バッファ部 3 4及び第 2の入口パッ ファ部 4 6と同様の効果が得られる。
さらにまた、 本実施形態では、 セパレ一夕 1 3が互いに積層される第 1及び第 2金属プレート 1 4、 1 6を備えている。 従って、 簡単な構成で、 サ一ペンタイ ン等の所望の形状を有する酸化剤ガス流路 3 2、 燃料ガス流路 9 6及び冷却媒体 流路 4 2を確実且つ容易に形成することができるとともに、 燃料電池 1 0全体の 小型化を図ることが可能になるという利点がある。 しかも、 サーペンタイン流路 に構成されるため、 流路長が長くなり、 圧損が設けられて流速の向上が図られ る。
なお、 酸化剤ガス流路溝 3 8 a〜3 8 c及び燃料ガス流路溝 1 0 2 a〜l 0 2 cは、 2回の折り返し部位を有する一往復半のサーペンタイン流路溝を構成して いるが、 これに限定されるものではなく、 4回又は 6回等、 偶数回の折り返し部 位を有していればよい。
また、 本実施形態では、 略三角形状のバッファ部として、 例えば、 入口バッフ ァ部 3 4を用いて説明したが、 これに限定されるものではない。 図 1 0に示す入 ロバッファ部 1 2 0は、 底辺部 1 2 0 a及び上辺部 1 2 0 bを有する略三角形状
(略台形状を含む） に構成される。 一方、 図 1 1に示す入口バッファ部 1 3 0 は、 傾斜底辺部 1 3 0 aを有する略三角形状に構成される。

Claims

請求の範囲
1. 電解質 （26) を一対の電極 （28、 30) で挟んだ電解質 ·電極構造体 (12) を有し、 前記電解質 ·電極構造体 （12) とセパレータ （13) とを交 互に積層するとともに、 積層方向に貫通して反応ガス入口連通孔 （20 a) 及び 反応ガス出口連通孔 （20 b) が形成される燃料電池であって、
前記電極面に沿って反応ガスを供給するための反応ガス流路 （32) を備え、 前記反応ガス流路 （32) は、 セパレー夕面内に偶数回の折り返し部位を有す る複数の略同一長さのサ一ペン夕イン流路溝 （38 a) と、
前記サーペンタイン流路溝 （38 a) を前記反応ガス入口連通孔 （20 a) に 連通する略三角形状の入口バッファ部 （34) と、
前記サーペン夕イン流路溝 （38 a) を前記反応ガス出口連通孔 （20 b) に 連通する略三角形状の出口バッファ部 （36) と、
を備え、
前記入口バッファ部 （34) と前記出口バッファ部 （36) とは、 互いに略対 称形状に構成されることを特徴とする燃料電池。
2. ' 請求項 1記載の燃料電池において、 少なくとも前記入口バッファ部 （3 4) 又は前記出口バッファ部 （36) の一方には、 複数のエンボス （34 a) が 設けられることを特徴とする燃料電池。
3. 請求項 1記載の燃料電池において、 前記反応ガス入口連通孔 （20 a) 及 び前記反応ガス出口連通孔 （20 b) は、 少なくとも一辺に斜辺 （37 a、 37 b) を設けるとともに、
前記反応ガス入口連通孔 （20 a) の前記斜辺 （37 a) は、 前記入口バッフ ァ部 （34) の傾斜部 (34 c) に対向する一方、 前記反応ガス出口連通孔 （2 O b) の前記斜辺 （37 b) は、 前記出口バッファ部 （36) の傾斜部 （36 c) に対向することを特徴とする燃料電池。
4. 請求項 1に記載の燃料電池において、 前記入口バッファ部 （34) の一辺 (34b) 及び前記出口バッファ部 （36) の一辺 （36 b) は、 前記サーペン 夕イン流路溝 （38 a) の終端と略直交することを特徴とする燃料電池。
5. 請求項 1記載の燃料電池において、 前記反応ガス入口連通孔は、 燃料ガス入 口連通孔 （24 a) 及び酸化剤ガス入口連通孔 （20 a) を備える一方、 前記反 応ガス出口連通孔は、 燃料ガス出口連通孔 （24 a) 及び酸化剤ガス出口連通孔
(20 b) を備え、
前記燃料ガス入口連通孔 （24 a) 、 前記酸化剤ガス入口連通孔 （20 a) 、 冷却媒体入口連通孔 （22 a) 、 前記燃料ガス出口連通孔 （24b) 、 前記酸化 剤ガス出口連通孔 （20b) 及び冷却媒体出口連通孔 （22b) は、 前記セパレ 一夕 （13) の左右両端に 3つずつ振り分けて配設されることを特徴とする燃料 電池。
6. 電解質 （26) を一対の電極 （28、 30) で挟んだ電解質 '電極構造体
(12) を有し、 前記電解質 ·電極構造体 （12) と金属セパレー夕 （13) と を交互に積層するとともに、 積層方向に貫通して反応ガス連通孔 （20 a) 及び 冷却媒体連通孔 （22 a) が形成される燃料電池であって、
前記金属セパレ一夕 （13) の一の面には、 電極面に沿って反応ガスを供給す る反応ガス流路 （32) が設けられ、 前記金属セパレー夕 （13) の別の面に は、 前記別の面に沿って冷却媒体を供給する冷却媒体流路 （42) が設けられる とともに、
前記金属セパレー夕 （13) は、 略三角形状のバッファ部 （34、 46) を備 え、
前記バッファ部 （34、 46) は、 一辺が前記金属セパレー夕 （13) の一の 面で前記反応ガス連通孔 （20 a) に連通し、 他の一辺が前記金属セパレー夕
(13) の別の面で前記冷却媒体連通孔 （22 a) に連通し、 さらにその他の一 辺が前記金属セパレー夕 （13) の両方の面で前記反応ガス流路 （32) 及び前 記冷却媒体流路 （42) に連通することを特徴とする燃料電池。
7. 請求項 6記載の燃料電池において、 前記反応ガス流路 （32) は、 屈曲す る流路を有することを特徴とする燃料電池。
8. 請求項 6記載の燃料電池において、 前記金属セパレ一夕 （13) は、 互い に積層される第 1及び第 2金属プレート （14、 16) を備え、
前記第 1金属プレート （14) は、 前記第 2金属プレート （16) とは反対の 面に前記反応ガス流路 （32) を設けるとともに、 前記第 2金属プレート （1 6) は、 前記第 1金属プレート （14) との間に前記冷却媒体流路 （42) を設 け、
前記第 1金属プレート （14) に形成される略三角形状のバッファ部 （34) と、 前記第 2金属プレート （16) に形成される略三角形状のバッファ部 （4 6) とは、 積層方向に少なくとも一部が互いに重なり合うことを特徴とする燃料 電池。
9. 請求項 6記載の燃料電池において、 前記反応ガス連通孔 （22 a) は、 少 なくとも一辺に斜辺 （37 a) を設けるとともに、
前記反応ガス連通孔 （22 a) の前記斜辺 （37 a) は、 前記バッファ部 （3 4) の傾斜部 (34c) に対向することを特徴とする燃料電池。
10. 請求項 6記載の燃料電池において、 前記バッファ部 （34) の一辺 （3 4b) は、 前記反応ガス流路 （32) の終端と略直交することを特徴とする燃料 電池。
11. 請求項 6記載の燃料電池において、 前記反応ガス連通孔は、 燃料ガス入口 連通孔 （24 a) 、 酸化剤ガス入口連通孔 （20 a) 、 燃料ガス出口連通孔 （2 4b) 及び酸化剤ガス出口連通孔 （20 b) を備える一方、 前記冷却媒体連通孔 は、 冷却媒体入口連通孔 （22 a) 及び冷却媒体出口連通孔 （22 b) を備え、 前記燃料ガス入口連通孔 （24 a) 、 前記酸化剤ガス入口連通孔 （20 a) 、 冷却媒体入口連通孔 （22 a) 、 前記燃料ガス出口連通孔 （24b) 、 前記酸ィ匕 剤ガス出口連通孔 （20 b) 及び冷却媒体出口連通孔 （22 b) は、 前記第 1及 び第 2金属プレート （14、 16) の左右両端に 3つずつ振り分けて配設される ことを特徴とする燃料電池。
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