WO2008020545A1 - Batterie à combustible - Google Patents

Description

燃料電池

「技術分野」

本発明は、 発電セルが積層された積層体を備える燃料電池に関する。

「背景技術」 - 燃料電池においては、 電解質膜の片面及び他面にアノード電極及びカソード電 極がそれそれ接合された膜電極接合体 （Membrane E l e c t r ode

As s emb l y, ME A) を含む発電セルを複数積層することで積層体を構' 成している。 各発電セルにおいては、 燃料ガス及び酸化剤ガスがアノード電極及 び力ソード電極にそれぞれ供給されることで、 電気化学反応が行われ、 発電が行 われる。 電気化学反応の際には、 電気エネルギーが生成されるだけでなく熱エネ ルギーも発生するため、 互いに隣接する発電セル間に形成された冷却水流路に冷 却水を流すことで、 各発電セルの冷却を行っている。

ただし、 各発電セルの冷却の際には、 外部への放熱により他の発電セルに比べ て温度低下が惹起されやすい発電セルが存在する。 例えば、 積層体の積層方向端 部付近に位置する発電セルについては、 電力取り出し用のターミナル電極 （集電 板） や、 積層された発電セルを保持するために設けられたエンドプレート等から の放熱が多いため、 温度低下が生じやすくなる。 温度低下が生じた発電セルは、 水蒸気の凝縮による結露が発生しやすいため、 発電性能の低下を招きやすくなる。 特開平 8— 306380号公報には、 積層体の積層方向端部に断熱層やヒー夕 を設ける構成が開示されている。 特開平 8— 306380号公報においては、 こ の断熱層や t—夕によって、 積層体の積層方向端部付近に位置する発電セルの温 度低下の抑制を図っている。 しかし、 単に発電セルの温度低下を抑制するだけで は、 発電セルにおいて水蒸気が凝縮するのを十分に抑制することが困難であり、 発電セルの発電性能の低下を十分に抑制することが困難である。 「発明の開示」

本発明は、 発電セルの発電性能の低下を十分に抑制することができる燃料電池 を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池は、 3以上の発電セルが積層された積層体を備える燃料 電池であって、 各発電セルは、 電解質膜の片面及び他面にアノード電極及びカソ 一ド電極がそれそれ接合された接合体を含み、 アノード電極がカソ一ド電極より も発電セルの積層方向の一端側に配置されており、 互いに隣接する発電セルの一 方のアノード電極と他方のカソ一ド電極との間にて当該 ノード電極及び当該力 ソード電極の温度調整を行うための温度調整部が前記積層方向に関して複数箇所 に配設されており、 複数箇所に配設された温度調整部は、 アノード電極とカソー ド電極との放熱能力差が前記積層方向に応じて異なるように温度調整を行うため のものであることを要旨とする。

また、 本発明に係る燃料電池は、 3以上の発電セルが積層された積層体を備え る燃料電池であって、 各発電セルは、 電解質膜の片面及び他面にアノード電極及 びカソ一ド電極がそれそれ接合された接合体を含み、 アノード電極がカソード電 極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、 互いに隣接する発電セ ルの一方のアノード電極と他方のカソ一ド電極との間にて当該アノード電極及び 当該力ソード電極の温度調整を行うための温度調整部が前記積層方向に関して複 数箇所に配設されており、 複数箇所に配設された温度調整部の一部は、 アノード 電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための ものであることを要旨とする。

また、 本発明に係る燃料電池は、 3以上の発電セルが積層された積層体を備え る燃料電池であって、 各発電セルは、 電解質膜の片面及び他面にアノード電極及 びカソ一ド電極がそれそれ接合された接合体を含み、 アノード電極がカソ一ド電 極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、 互いに隣接する発電セ ルの一方のアノード電極と他方の力ソード電極との間の熱交換量を前記積層方向 に応じて異ならせるための温度調整部が配設されていることを要旨とする。 本発明によれば、 発電セルが積層された燃料電池において、 力ソード電極とァ ノ一ド電極との温度差を抑えるように各発電セルの温度調整を発電セルの位置に 応じて適切に行うことができる。 その結果、 発電セルの発電性能の低下を十分に 抑制することができる。

「図面の簡単な説明」

図 1は、 本発明の実施形態 1に係る燃料電池の概略構成を示す図である。 図 2は、 本発明の実施形態 1に係る燃料電池の他の概略構成を示す図である。 図 3は、 本発明の実施形態 1に係る燃料電池の他の概略構成を示す図である。 図 4は、 本発明の実施形態 1に係る燃料電池の他の概略構成を示す図である。 図 5は、 本発明の実施形態 1に係る燃料電池の他の概略構成を示す図である。 図 6は、 本発明の実施形態 2に係る燃料電池の概略構成を示す図である。 図 7は、 本発明の実施形態 2に係る燃料電池の他の概略構成を示す図である。 図 8は、 本発明の実施形態 3に係る燃料電池の概略構成を示す図である。 図 9は、 本発明の実施形態 3に係る燃料電池の他の概略構成を示す図である。

「発明を実施するための最良の形態」

以下、 本発明の好適な実施形態を図面に従って説明する。

「実施形態 1」

図 1は、 本発明の実施形態 1に係る燃料電池の概略構成を示す図である。 本実 施形態に係る燃料電池は、 n個 （nは 3以上の整数） の発電セル 14_1〜14 —nが積層された積層体 12を備える。 なお、 図 1は、 一例として、 10個の発 電セル 14— 1〜 14— 10がその積層方向の一端側から他端側へ発電セル 14 — 1〜14— 10の順に積層された場合 （n= 10の場合） を示している。 ただ し、 積層体 12において、 積層する発電セル 14— 1〜14一 nの個数について は、 3以上 （n≥3) の範囲で任意に設定することができる。

発電セル 14—m (mは 1以上且つ n以下の整数） は、 電解質膜 16— mの片 面にアノード電極 18_mが、 他面に力ソード電極 20—mがそれそれ接合され た膜電極接合体 (M e mb r a n e El ect rode As sembly、 以下 ME Aと略す） 22— mと、 アノード電極 18—mと対向配置されたァノ一 ド側セパレ一夕 28— mと、 カソ一ド電極 20—mと対向配置されたカソ一ド側 セパレ一夕 3 0 _ mと、 を含む。 M E A 2 2— mは、 アノード側セパレ一夕 2 8 — mとカソ一ド側セパレ一夕 3 0—mとの間に挟持されている。 発電セル 1 4— mにおいては、 アノード電極 1 8— mがカソ一ド電極 2 0—m りも発電セル 1 4— 1〜1 4一 nの積層方向 （以下積層方向と略す） の一端側に配置されている。 なお、 図 1は、 アノード側セパレー夕 2 8—m及び力ソード側セパレ一夕 3 0— mにメ夕ルセパレ一夕を用いた例を示している。 ただし、 本実施形態では、 ァノ ―ド側セパレ一夕 2 8— m及びカソ一ド側セパレ一夕 3 0—mにカーボンセパレ 一夕を用いることもできる。

発電セル 1 4—mにおいては、 アノード側セパレー夕 2 8—mに凹凸部が形成 されていることで、 アノード電極 1 8一 mとアノード側セパレ一夕 2 8— mとの 間に、 図示しないアノードガス供給口及びアノードガス排出口と連通し、 燃料ガ ス （アノードガス） が流れるアノードガス流路 3 8— mが形成されている。 一方、 力ソード側セパレ一夕 3 0—mに凹凸部が形成されていることで、 力ソード電極 2 0— mとカソ一ド側セパレー夕 3 0— mとの間に、 図示しないカソ一ドガス供 給口及び力ソードガス排出口と連通し、 酸化剤ガス （力ソードガス） が流れる力 ソードガス流路 4 0—mが形成されている。 発電セル 1 4— mにおいては、 ァノ ―ドガス供給口からアノードガス流路 3 8—mに流入した燃料ガスがアノード電 極 1 8— mに供給され、 力ソードガス供給口から力ソードガス流路 4 0—mに流 入した酸化剤ガスが力ソード電極 2 0—mに供給されることで、 電気化学反応が 行われ、 発電が行われる。 電気化学反応の際には、 電気エネルギーが生成される だけでなく熱エネルギーも発生する。 電気化学反応に供された後の燃料ガスはァ ノードガス排出口から排出され、 電気化学反応に供された後の酸化剤ガスはカソ —ドガス排出口から排出される。 ここでの燃料ガスとしては、 例えば水素 （H を用いることができ、 酸化剤ガスとしては、 例えば空気を用いることができ る。 以上の発電セル 1 4—mの構成は、 発電セル 1 4— 1〜 1 4— n (図 1では 発電セル 1 4— 1〜 1 4ー 1 0 ) の各々に関して共通するものである。 そして、 積層方向に関する積層体 1 2の一端部にはアノード側ターミナル電極 （集電板） 2 3が配設されており、 積層方向に関する積層体 1 2の他端部には力ソード側夕 —ミナル電極 （集電板） 2 4が配設されている。 積層体 12においては、 互いに隣接する発電セル 14— j， 14-( j + 1 ) ( jは 1以上且つ（ n— 1 )以下の整数） の一方 14— ( j + 1 )のアノード電極 1 8-( j + 1)及び他方 14— jの力ソード電極 20— jが積層方向に関してァノ ―ド側セパレー夕 28 _( j斗 1 )及び力ソード側セパレ一夕 30— jを挟んで互 いに対向配置されている。 そして、 互いに隣接する発電セル 14— j， 14— ( j + 1 )間、 より具体的には発電セル 14— ( j + 1 )のアノード側セパレ一夕 2 8 -( j + 1 ) (アノード電極 18-( j + 1)) と発電セル 14— jの力ソード側 セパレ一夕 30— j (力ソード電極 20— j) との間には、 図示しない冷媒供給 口及び冷媒排出口と連通し、 冷媒としての冷却液 （冷却水） が流れる冷媒流路 4 2 - jが形成されている。 冷媒供給口から冷媒流路 42-3に流入した冷却液が アノード電極 18-( j + 1 )及びガソード電極 20— jと熱交換を行うことで、 アノード電極 18-( j + 1 )及び力ソード電極 20- jから熱を放出させて運び 去ることができ、 アノード電極 18-( j + 1 )及び力ソード電極 20— jの温度 を調整する （冷却を行う） ことができる。 熱交換に供された後の冷却液は冷媒排 出口から排出される。 本実施形態では、 発電セル 14ー（ j + 1 )のアノード電極 18-( j + 1 )と発電セル 14— jの力ソード電極 20— jとの間にてァソード 電極 18— ( j + 1 )及びカソ一ド電極 20— jの冷却を行うための冷媒流路 42 - jが、 積層方向に関する位置がそれそれ異なる複数の箇所に形成されている。 図 1は、 冷媒流路 42 1〜42— 9が発電セル 14— 1, 14-2間〜発電セ ル 14— 9， 14- 10間にそれそれ形成された例を示している。

そして、 本実施形態では、 アノード側ターミナル電極 23付近 （積層方向に関 する積層体 12の一端部付近） にて互いに隣接する発電セル 14— 1， 14-2 の一方 14— 2のアノード電極 18— 2と他方 14— 1の力ソード電極 20- 1 との間に、 導電性及び断熱性を有する断熱層 32— 1が設けられている。 図 1に 示す例では、 断熱層 32— 1は、 アノード側ターミナル電極 23に最も近い発電 セル 14— 1のカソ一ド側セパレ一夕 30— 1と、 発電セル 14— 1に隣接する 発電セル 14— 2のアノード側セパレー夕 28— 2との間に配置されている。 そ して、 断熱層 32— 1とカソ一ド側セパレ一夕 30— 1との間に形成された空間 を冷却液が流れる冷媒流路 42 - 1として機能させるとともに、 断熱層 32- 1 とアノード側セパレ一夕 28— 2との間に形成された空間 34— 1については、 冷却液を供給しない （冷媒流路として機能させない） ように構成する。 つまり、 空間 34—1については、 冷媒供給口及び冷媒排出口との連通を断ち、 空気層と する。 これによつて、 断熱層 32— 1が冷媒流路 42— 1と発電セル 14— 2の アノード側セパレー夕 28— 2 (アノード電極 18— 2) との間に配置される。 そのため、 発電セル 14— 1の力ソード電極 20- 1から冷媒流路 42— 1を流 れる冷却液への放熱量 （熱交換量） が発電セル 14— 2のアノード電極、 18— 2 から冷却液への放熱量 （熱交換量） よりも大きくなるように、 アノード電極 18 —2及び力ソード電極 20— 1の温度調整 （放熱） が行われる。 つまり、 カソ一 ド電極 20- 1から冷媒流路 42— 1を流れる冷却液への放熱能力が、 アノード 電極 18— 2から冷却液への放熱能力よりも高くなる。

図 1に示す例では、 MEA22— 1， 22— 2間以外の互いに隣接する ME A 22 - 2, 22— 3間〜 MEA22— 9， 22— 10間には、 断熱層が設けられ ていない。 そのため、 発電セル 14— jの力ソード電極 20— jから冷媒流路 4 2— jを流れる冷却液への放熱量が発電セル 14— ( j + 1)のアノード電極 18 -( j + 1 )から冷却液への放熱量と等しくなる （あるいはほぼ等しくなる） 条件 が、 2以上且つ（n— 1 )以下のすべての整数 jに関して成立している。 したがつ て、 図 1に示す例では、 複数箇所に形成された冷媒流路 42—1〜42— 9のう ちの一部 （冷媒流路 42- 1) が、 アノード電極 18— 2の放熱量よりもカソ一 ド電極 20— 1の放熱量の方が大きくなるように温度調整を行い、 力ソード電極 20- jとアノード電極 18-( j + 1)との放熱量 （放熱能力） の差が積層方向 (jの値） に応じて変化する。

本実施形態では、 2以上且つ（n— 1)以下のすべての整数」に関して、 ァノー ド側セパレ一夕 28— ( j + 1)と力ソード側セパレ一夕 30- jとが接触してい るため、 アノード電極 18-( j + 1 )とカソ一ド電極 20- jとの間で熱交換が 行われる。 一方、 アノード側セパレ一夕 28— 2とカソ一ド側セパレ一夕 30— 1との間には断熱層 32— 1が配設されているため、 アノード電極 18— 2と力 ソード電極 20— 1との間の熱交換量は、 それ以外のアノード電極 18-( j + 1)と力ソード電極 20- jとの間の熱交換量よりも少なくなる。 このように、 互いに隣接する発電セルの組み合わせ （発電セル 14— 1, 14— 2、 発電セル 14-2, 14— 3〜発電セル 14— (n— 1 )， 14 -n) の一部 （発電セル 1 4— 1, 14— 2) における一方 14— 2のアノード電極 18— 2と他方 14— 1の力ソード電極 20- 1との間に断熱層 32— 1を配設することで、 互いに隣 接する発電セル 14— j， 14-( j + 1 ) ( jは 1以上且つ（n— 1 )以下の整 数） の一方 14— ( j + 1 )のアノード電極 18-( j + 1 )と他方 14— jのカソ —ド電極 20— jとの間の熱交換量が積層方向 （jの値） に応じて異なる。 さらに、 本実施形態では、 アノード側ターミナル電極 23に隣接する発電セル 14- 1のアノード電極 18— 1よりも積層方向の一端側に、 導電性及び断熱性 を有する断熱層 33が設けられている。 図 1に示す例では、 断熱層 33は、 ァノ —ド側ターミナル電極 23と発電セル 14— 1のアノード側セパレー夕 28- 1 との間に配置されている。 そして、 断熱層 33とアノード側ターミナル電極 23 との間に形成された空間 35— 1、 及び断熱層 33とアノード側セパレ一夕 28 - 1との間に形成された空間 35— 2については、 いずれも冷却液を供給しない (冷媒流路として機能させない） ように構成する。 つまり、 空間 35— 1， 35 —2についても、 冷媒供給口及び冷媒排出口との連通を断ち、 空気層とする。 さ らに、 本実施形態では、 前述のように、 断熱層 32- 1が積層体 12の端部近傍 の発電セル 14一 1， 14— 2間にも設けられている。

ここで、 本実施形態において、 断熱層を積層体 12の端部のみにならず積層体 12内の発電セル 14— 1 , 14— 2間にも設けている理由について説明する。 もし仮に発電セル 14— 1 , 14— 2間に断熱層 32— 1がなければ、 発電セル 14 - 1のうち発電セル 14— 2側の力ソード電極 20— 1は、 発電セル 14— 1よりも高温側の発電セル 14— 2との熱交換がスムーズに行われる結果、 温度 上昇が顕著になる。 一方、 発電セル 14— 2のうち発電セル 14— 1側のァノー ド電極 18 - 2は、 発電セル 14— 2よりも低温側の発電セル 14— 1との熱交 換がスムーズに行われる結果、 温度低下が顕著になる。 これによつて、 発電セル 14- 1内でアノード電極 18- 1と力ソード電極 20- 1とで大きな温度差が 生じるとともに、 発電セル 14— 2内でアノード電極 18— 2と力ソード電極 2 0— 2とで大きな温度差が生じる。 なお、 積層体 12において温度分布が生じる のは、 積層体 1 2の温度 （例えば発電セル 1 4— 1〜 1 4一 nの平均温度） と気 温との間に差が生じている場合である。 例えば、 気温が積層体 1 2の温度に比べ て低い場合には、 中央の発電セルから端部の発電セルに近づくにつれて温度が低 下する。 逆に、 気温が積層体 1 2の温度に比べて高い場合には、 中央の発電セル から端部の発電セルに近づくにつれて温度が上昇する。 いずれの場合においても、 温度分布は、 発電セル 1 4— 1〜1 4— n間のみならず、 単一の発電セル 1 4— m内の極間においても生じる。 この発電セル 1 4— m内の温度分布は、 積層体 1 2の温度と気温との差が大きなほど顕著になる。

発電セル 1 4— mにおいて、 カソ一ド電極 2 0—mとアノード電極 1 8— mと の間に温度差が発生すると、 水蒸気が温度の高い方の電極から電解質膜 1 6— m を透過して温度の低い方の電極へ移動する。 例えば、 アノード側夕一ミナル電極 2 3付近の発電セル 1 4— 1においては、 積層方向外側のアノード電極 1 8 - 1 の温度が積層方向内側の力ソード電極 2 0— 1の温度よりも低くなりやすいため、 水蒸気が力ソード電極 2 0— 1から電解質膜 1 6— 1を透過してアノード電極 1 8— 1へ移動しやすくなる。 同様に、 アノード側夕一ミナル電極 2 3付近の発電 セル 1 4一 2においても、 アノード電極 1 8— 2の温度がカソ一ド電極 2 0 - 2 の温度よりも低くなりやすく、 水蒸気が力ソード電極 2 0— 2から電解質膜 1 6 —2を透過してアノード電極 1 8— 2へ移動しやすくなる。 さらに、 力ソード電 極 2 0— mとアノード電極 1 8—mとの間に生じる温度差は発電セル 1 4— の 位置 （積層方向） に応じて異なるため、 電解質膜 1 6— mを透過して移動する水 蒸気量も発電セル 1 4— mの位置に応じて変化する。 例えば積層体 1 2の積層方 向に関する中央部付近の発電セル 1 4— mにおいては、 アノード側ターミナル電 極 2 3付近の発電セル 1 4— 1， 1 4一 2と比較して、 力ソード電極 2 0— mと アノード電極 1 8— mとの間に温度差が生じにくいため、 電解質膜 1 6— mを透 過して移動する水蒸気量も少なくなる。 温度の低下しやすいアノード電極 1 8 - 1 , 1 8— 2に移動した水蒸気が凝縮して滞留すると、 発電セル 1 4— 1， 1 4 —2の発電性能の低下を招きやすくなる。 特に、 アノード電極 1 8— 1， 1 8— 2においては、 燃料ガス （水素ガス） の供給流量が酸化剤ガス （空気） と比較し て少なくなるため、 凝縮水が滞留しやすくなる。 そのため、 発電セル 1 4— mの 位置に応じて異なる力ソード電極 2 0— mとアノード電極 1 8— mとの温度差を 抑えるように、 発電セル 1 4— 1〜1 4— nの各々の温度調整を行うことが要求 される。

これに対して本実施形態では、 冷媒流路 4 2— 1と発電セル 1 4一 2のァノ一 ド電極 1 8— 2との間に断熱層 3 2 - 1を配置することで、 発電セル 1 4— 2の アノード電極 1 8— 2から冷媒流路 4 2— 1を流れる冷却液への放熱量を発電セ ル 1 4— 1の力ソード電極 2 0 - 1から冷却液への放熱量よりも少なくしている。 さらに、 アノード電極 1 8— 2と力ソード電極 2 0— 1との間の熱交換を抑制し ている。 これによつて、 アノード電極 1 8— 2の放熱量を減少させてアノード電 極 1 8— 2の温度を上昇させることができるので、 発電セル 1 4— 2における力 ソード電極 2 0— 2とアノード電極 1 8— 2との温度差を低減することができる。 そのため、 発電セル 1 4— 2において、 力ソード電極 2 0— 2から電解質膜 1 6 —2を透過してアノード電極 1 8— 2へ水蒸気が移動するのを抑えることができ る。 それとともに、 冷媒流路 4 2— 1を流れる冷却液による力ソード電極 2 0— 1の冷却効率を向上させることができ、 力ソード電極 2 0— 1の放熱量を増大さ せてカソード電極 2 0 - 1の温度を低下させることができるので、 発電セル 1 4 - 1における力ソード電極 2 0— 1とアノード電極 1 8 - 1との温度差を低減す ることができる。 そのため、 発電セル 1 4一 1において、 力ソード電極 2 0— 1 から電解質膜 1 6 - 1を透過してアノード電極 1 8— 1へ水蒸気が移動するのを 抑えることができる。 さらに、 発電セル 1 4 _ 1のアノード電極 1 8— 1よりも 積層方向の一端側に断熱層 3 3を配置することで、 アノード電極 1 8— 1の放熱 量を減少させてアノード電極 1 8— 1の温度を上昇させることができるので、 発 電セル 1 4— 1における力ソード電極 2 0 - 1とアノード電極 1 8 - 1との温度 差をさらに低減することができる。

一方、 発電セル 1 4— 1， 1 4— 2と比較して、 力ソード電極 2 0—mとァノ —ド電極 1 8— mとの間に温度差が生じにくい発電セル （例えば積層体 1 2の中 央部付近の発電セル） 1 4— mにおいては、 アノード電極 1 8— mの放熱量が力 ソード電極 2 0—mの放熱量とほぼ等しくなる。 そのため、 アノード電極 1 8— mと力ソ^ "ド電極 2 0—mとで温度をほぼ等しく保つことができるので、 電解質 膜 1 6—mを介した水蒸気の移動を抑えることができる。

以上説明したように、 本実施形態によれば、 冷媒流路 4 2— 1〜4 2— 9のう ちの一部 （冷媒流路 4 2— 1 ) が、 アノード電極 1 8— 2の放熱量よりもカソ一 ド電極 2 0 - 1の放熱量の方が大きくなるように温度調整を行い、 力ソード電極 2 0 - jとアノード電極 1 8 - ( j + 1 )との放熱量の差を積層方向に応じて異な らせることで、 力ソード電極 2 0— mとアノード電極 1 8— mとの温度差を抑え るように発電セル 1 4— 1〜 1 4— nの各々の温度調整を発電セル 1 4— 1〜 1 4— nの位置 （積層方向） に応じて適切に行うことができる。 さらに、 アノード 電極 1 8— 2とカソード電極 2 0 - 1との間の熱交換を断熱層 3 2— 1により抑 制し、 力ソード電極 2 0 - jとアノード電極 1 8 - ( j + 1 )との間の熱交換量を 積層方向に応じて異ならせることによつても、 カソ一ド電極 2 0—mとアノード 電極 1 8— mとの温度差を抑えることができる。 したがって、 発電セル 1 4— 1 〜 1 4— nにおいて、 電解質膜 1 6— 1〜 1 6— nを介した水蒸気の移動を抑え ることができ、 積層体 1 2の積層方向に関する含水量分布を改善することができ る。 その結果、 凝縮水の滞留による発電セル 1 4— 1〜 1 4— nの発電性能の低 下を安定して抑止することができる。

次に、 本実施形態の他の構成例について説明する。

本実施形態において、 冷媒流路 4 2— 1とアノード電極 1 8— 2との間に設け る断熱層 3 2— 1については、 アノード側セパレ一夕 2 8— 2とアノードガス流 路 3 8— 2との間や、 アノードガス流路 3 8— 2とアノード電極 1 8— 2との間 に配置することもできる。 断熱層 3 2— 1をアノードガス流路 3 8— 2とァノー ド電極 1 8— 2との間に配置する場合は、 燃料ガス （水素ガス） を透過可能なよ うに断熱層 3 2— 1の材料や構造を決定する。 また、 断熱層 3 3については、 ァ ノード側セパレー夕 2 8— 1とアノードガス流路 3 8 - 1との間や、 ァノ一ドガ ス流路 3 8 - 1とアノード電極 1 8 - 1との間に配置することもできる。 断熱層 3 3をアノードガス流路 3 8 - 1とアノード電極 1 8 - 1との間に配置する場合 も、 燃料ガスを透過可能なように断熱層 3 3の材料や構造を決定する。 さらに、 断熱層 3 3については、 アノード側ターミナル電極 2 3よりも積層方向の外側に 配置することもできる。 この場合の断熱層 3 3については、 必ずしも導電性を有 する必要はなく、 絶縁体を用いることもできる。

また、 本実施形態では、 断熱層 3 2— 1に代えて、 または断熱層 3 2— 1に加 えて、 アノード側セパレ一夕 2 8— 2の材料の熱伝導率をカソ一ド側セパレー夕 3 0— 1の材料の熱伝導率よりも低くすることもできる。 また、 断熱層 3 2— 1 に代えて、 または断熱層 3 2— 1に加えて、 アノード側セパレ一夕 2 8— 2の板 厚 （積層方向に関する厚さ） を力ソード側セパレー夕 3 0— 1の板厚 （積層方向 に関する厚さ） よりも厚くすることもできる。 これらの構成によっても、 発電セ ル 1 4— 2のアノード電極 1 8— 2の放熱量を発電セル 1 4— 1の力ソード電極 2 0 - 1の放熱量よりも少なくすることができるとともに、 アノード電極 1 8 - 2と力ソード電極 2 0— 1との間の熱交換を抑制することができる。 また、 本実 施形態では、 ペルチェ素子を用いることによつても、 アノード電極 1 8— 2の放 熱量が力ソード電極 2 0 - 1の放熱量よりも少なくなるように、 アノード電極 1 8— 2及び力ソード電極 2 0— 1の温度調整を行うことができる。

また、 図 2に示す構成例では、 図 1に示す構成例と比較して、 アノード側夕一 ミナル電極 2 3と断熱層 3 3との間にセパレ一夕 2 9— 1が配置されており、 断 熱層 3 3と発電セル 1 4— 1のアノード側セパレ一夕 2 8— 1との間にセパレー 夕 3 1— 1が配置されている。 つまり、 断熱層 3 3は、 積層方向に関してセパレ —夕 2 9— 1， 3 1 - 1間に挟持されている。 そして、 発電セル 1 4— 1のカソ —ド側セパレ一夕 3 0 - 1と断熱層 3 2 - 1との間にセパレ一夕 2 9— 2が配置 されており、 断熱層 3 2 - 1と発電セル 1 4— 2のアノード側セパレ一夕 2 8— 2との間にセパレー夕 3 1—2が配置されている。 つまり、 断熱層 3 2 _ 1は、 積層方向に関してセパレ一夕 2 9— 2， 3 1—2間に挟持されている。 さらに、 セパレ一夕 2 9— 2と力ソード側セパレ一夕 3 0 - 1との間に形成された空間を 冷却液が流れる冷媒流路 4 2 - 1として機能させるとともに、 セパレー夕 3 1 - 2とアノード側セパレ一夕 2 8— 2との間に形成された空間 3 4— 1、 セパレ一 夕 2 9— 1とアノード側夕一ミナル電極 2 3との間に形成された空間 3 5 - 1、 及びセパレ一夕 3 1— 1とアノード側セパレ一夕 2 8— 1との間に形成された空 間 3 5— 2については、 いずれも冷却液を供給しない （冷媒流路として機能させ ない） ように構成する。 さらに、 断熱層 3 3とセパレ一夕 2 9— 1との間に、 図示しないアノードガス 供給口及びアノードガス排出口と連通し、 燃料ガスが流れるアノードガスバイパ ス流路 3 9 - 1が形成されており、 断熱層 3 2— 1とセパレー夕 2 9— 2との間 にも、 アノードガス供給口及びアノードガス排出口と連通し、 燃料ガスが流れる アノードガスバイパス流路 3 9— 2が形成されている。 そして、 断熱層 3 3とセ パレ一夕 3 1— 1との間に、 図示しない力ソードガス供給口及び力ソードガス排 出口と連通し、 酸ィ匕剤ガスが流れる力ソードガスバイパス流路 4 1— 1が形成さ れており、 断熱層 3 2— 1とセパレ一夕 3 1— 2との間にも、 力ソードガス供給 口及びカソ一ドガス排出口と連通し、 酸化剤ガスが流れるカソードガスバイパス 流路 4 1—2が形成されている。

積層体 1 2には、 配管を介して水分を含む反応ガス （燃料ガス及び酸化剤ガ ス） が供給される。 例えば外気温が低い場合や、 反応ガスの湿度が高い場合には、 配管の内壁面の凝縮水が反応ガスとともに積層体 1 2に供給される。 この凝縮水 の発電セル 1 4— 1〜 1 4— nへの供給量が増大すると、 発電セル 1 4— 1〜 1 4— nの発電性能の低下を招きやすくなる。

これに対して図 2に示す構成例では、 アノードガス供給口に供給された凝縮水 をアノードガスバイパス流路 3 9 - 1 , 3 9— 2を介してアノードガス排出口へ 排出することができるので、 凝縮水が燃料ガスとともに発電セル 1 4ー 1〜1 4 - nに供給されるのを抑制することができる。 同様に、 カソ一ドガス供給口に供 給された凝縮水を力ソードガスバイパス流路 4 1— 1 , 4 1—2を介してカソ一 ドガス排出口へ排出することができるので、 凝縮水が酸化剤ガスとともに発電セ ル 1 4— 1〜1 4— nに供給されるのを抑制することができる。 したがって、 発 電セル 1 4— 1〜1 4一 nの発電性能の低下をさらに安定して抑止することがで ぎる。

さらに、 図 2に示す構成例については、 ME Aを断熱層 3 2— 1， 3 3に置き 換えるだけで実現可能なため、 積層体 1 2の形成を容易に行うことができる。 なお、 図 1に示す構成例においても、 アノードガスバイパス流路 3 9— 1及び 力ソードガスバイパス流路 4 1— 1のいずれか 1つ以上を断熱層 3 3の内部に形 成することもできる。 同様に、 アノードガスバイパス流路 3 9— 2及び力ソード ガスバイパス流路 4 1 - 2のいずれか 1つ以上を断熱層 32- 1の内部に形成ず ることもできる。 ただし、 図 1， 2に示す構成例においては、 必ずしもアノード ガスバイパス流路 39— 1， 39— 2や力ソードガスバイパス流路 41一 1， 4 1—2を介して凝縮水をバイパスさせなくてもよい。

また、 図 3に示す構成例では、 図 2に示す構成例と比較して、 セパレー夕 29 一 1にはセパレー夕 3 1— 1側へ突出する突出部 （凸部） 59が設けられ、 セパ レー夕 3 1— 1にはセパレ一夕 29— 1側へ突出する突出部 （凸部） 61が設け られている。 突出部 59は、 積層方向に関して突出部 6 1と対向配置されている。 積層方向に関してセパレ一夕 29— 1， 3 1— 1間に挟持された断熱層 33は、 断熱材 33 a， 33わと、 断熱材 33 a， 33 bよりも剛性の高い断熱材 33 c と、 を含む。 断熱材 33 a， 33 bは、 セパレー夕 29— 1における突出部 59 以外の部分とセパレ一夕 3 1- 1における突出部 6 1以外の部分との間に挟持さ れ、 断熱材 33 cは、 セパレー夕 29 - 1の突出部 59とセパレー夕 3 1— 1の 突出部 6 1との間に挟持されている。 つまり、 断熱層 33における突出部 59, 6 1間に挟持された部分 （断熱材 33 c) は、 断熱層 33における他の部分 （断 熱材 33 a, 33b) に比べて剛性が高く且つ積層方向の厚さが薄い。 また、 断 熱材 33 aは、 ME A22— 1の外周よりも外方へ張り出している。 なお、 図 3 では、 説明の便宜上、 アノードガス流路 38— 1, 38— 2及び力ソードガス流 路 40— 1， 40— 2の図示を省略している。

同様に、 セパレー夕 29— 2にはセパレ一夕 3 1— 2側へ突出する突出部 （凸 部） 69が設けられ、 セパレ一夕 3 1— 2にはセパレ一夕 29— 2側へ突出する 突出部 （凸部） 71が設けられている。 突出部 69は、 積層方向に関して突出部 71と対向配置されている。 積層方向に関してセパレ一夕 29— 2, 31—2間 に挟持された断熱層 32— 1は、 断熱材 32— 1 a， 32— 1 bと、 断熱材 32 — 1 a， 32- l bよりも剛性の高い断熱材 32— 1 cと、 を含む。 断熱材 32 — l a， 32— l bは、 セバレ一夕 29— 2における突出部 69以外の部分とセ パレ一夕 3 1—2における突出部 7 1以外の部分との間に挟持され、 断熱材 32 - 1 cは、 セパレ一夕 29— 2の突出部 69とセパレ一夕 3 1一 2の突出部 7 1 との間に挟持されている。 つまり、 断熱層 32— 1における突出部 69， 71間 に挟持された部分 （断熱材 32- 1 c) は、 断熱層 32— 1における他の部分 (断熱材 32— l a, 32— l b) に比べて剛性が高く且つ積層方向の厚さが薄 い。 また、 断熱材 32— 1 aは、 MEA22— 1， 22— 2の外周よりも外方へ 張り出している。 そして、 MEA22- 1の周囲には、 断熱材 45が設けられて レヽる。

ここでの断熱材 32— 1 a, 32— l b， 33 a, 33 bとしては、 導電性を 有する材料が用いられ、 一方、 断熱材 32— 1 c, 33 cについては、 必ずしも 導電性を有する必要はなく、 絶縁体を用いることもできる。 断熱材 32— 1 c, 33 cとしては、 断熱性能と強度を優先した材料が用いられ、 例えばエポキシ樹 脂ゃフエノ一ル樹脂やガラス繊維ゃセラミック等を用いることができる。

そして、 図 3に示す構成例では、 セパレ一夕 3 1— 2とアノード側セパレ一夕 28-2との間に形成された空間を、 アノード電極 18-2を冷却するための冷 却液が流れる冷媒流路 （アノード側冷媒流路） 34— 1として機能させるととも に、 セパレ一夕 29— 2と力ソード側セパレ一夕 30- 1との間に形成された空 間を、 力ソード電極 20— 1を冷却するための冷却液が流れる冷媒流路 （力ソ一 ド側冷媒流路） 42— 1として機能させる。 つまり、 断熱層 32— 1は積層方向 に関して冷媒流路 34— 1， 42— 1間に配置され、 セパレ一夕 31—2は冷媒 流路 34— 1及び断熱層 32— 1に面し、 セパレ一夕 29 _ 2は冷媒流路 42- 1及び断熱層 32— 1に面する。 そして、 セパレ一夕 3 1 - 1とアノード側セパ レー夕 28- 1との間に形成された空間を、 アノード電極 18— 1を冷却するた めの冷却液が流れる冷媒流路 35— 2として機能させる。 つまり、 セパレー夕 3 1— 1は、 冷媒流路 35— 2及び断熱層 33に面する。

さらに、 冷媒流路 42— 1の断面積を冷媒流路 34— 1の断面積及び冷媒流路 35— 2の断面積と異ならせるように、 セパレー夕 29— 2における冷媒流路 4 2 - 1に面する部分の形状を、 セパレ一夕 31— 2における冷媒流路 34— 1に 面する部分の形状、 及びセパレ一夕 31- 1における冷媒流路 35— 2に面する 部分の形状と異ならせる。 より具体的な例としては、 図 3に示すように、 セパレ —夕 29— 2における冷媒流路 42— 1に面する部分に窪み部 （凹部） 63が形 成されているのに対して、 セパレ一夕 3 1— 2における冷媒流路 34 - 1に面す る部分、 及びセパレ一夕 3 1— 1における冷媒流路 35— 2に面する部分には窪 み部 （凹部） が形成されておらず、 平坦な形状である。 そのため、 冷媒流路 42 一 1の断面積が冷媒流路 34— 1の断面積及び冷媒流路 35-2の断面積よりも 大きく、 冷媒流路 42 - 1を流れる冷却液の流量を冷媒流路 34 - 1を流れる冷 却液の流量及び冷媒流路 35— 2を流れる冷却液の流量よりも増大させることが できる。 これによつて、 力ソード電極 20— 1から冷媒流路 42— 1を流れる冷 却液への放熱量が、 アノード電極 18— 2から冷媒流路 34— 1を流れる冷却液 への放熱量、 及びアノード電極 18- 1から冷媒流路 35— 2を流れる冷却液へ の放熱量よりも大きくなる。 ただし、 セパレ一夕 3 1—2における冷媒流路 34 - 1に面する部分、 及びセパレ一夕 3 1— 1における冷媒流路 35— 2に面する 部分に、 窪み部 （凹部） を形成することもできる。 その場合は、 セパレ一夕 3 1 ― 2における冷媒流路 34 - 1に面する窪み部、 及びセパレ一夕 31— 1におけ る冷媒流路 35-2に面する窪み部については、 その深さ及び幅のいずれか 1つ 以上をセパレ一夕 29— 2における冷媒流路 42- 1に面する窪み部 63よりも 小さく設定することで、 冷媒流路 34— 1， 35— 2の断面積を冷媒流路 42—

1の断面積よりも小さく設定する。

以上説明した図 3に示す構成例によれば、 セパレ一夕 29— 2, 3 1— 2に積 層方向の外力が作用して断熱層 32— 1がセパレ一夕 29— 2， 31—2により 挟圧されても、 セパレ一夕 29— 2 , 3 1— 2に設けられた突出部 69 , 71に より積層方向に関する断熱層 32— 1 (断熱材 32— 1 a, 32— l b) の変形

(圧縮によるつぶれ） を制限することができる。.そのため、 断熱層 32— 1 (断 熱材 32— l a, 32— l b) の断熱性能を安定して維持することができる。 さ らに、 突出部 69， 71により断熱材 32— 1 bの位置決めを行うこともできる。 そして、 突出部 69， 71間に挟まれた断熱材 32— 1 cについては、 断熱材 3

2 - 1 a, 32— 1 bよりも剛性の高い材料、 つまり断熱材 32— 1 a， 32-

1 bよりも積層方向に変形しにくい （同じ大きさの積層方向の外力に対して積層 方向の変形量が少ない） 材料を用いているため、 積層方向に関する断熱材 32-

1 a, 32— 1 bの圧縮変形をさらに抑制することができる。

同様に、 セパレ一夕 29— 1， 3 1— 1に積層方向の外力が作用して断熱層 3 3がセパレ一夕 29— 1， 31— 1により挟圧されても、 セパレ一夕 29— 1， 3 1— 1に設けられた突出部 59, 61により積廇方向に関する断熱層 33 (断 熱材 33 a， 33 b) の変形. (圧縮によるつぶれ） を制限することができる。 そ のため、 断熱層 33 (断熱材 33 a， 33 b) の断熱性能を安定して維持するこ とができる。 さらに、 突出部 59, 61により断熱材 33 bの位置決めを行うこ ともできる。 そして、 突出部 59, 61間に挟まれた断熱材 33 cについては、 断熱材 33 a, 33 bよりも剛性の高い材料、 つまり断熱材 33 a， 33 bより も積層方向に変形しにくい （同じ大きさの積層方向の外力に対して積層方向の変 形量が少ない） 材料を用いているため、 積層方向に関する断熱材 33 a， 33 b の圧縮変形をさらに抑制することができる。

さらに、 図 3に示す構成例によれば、 発電セル 14— 1の構造を発電セル 14 — 2~ 14— nに対して変更することなく （力ソ一ド側セパレ一夕 30— 1の形 状を力ソード側セパレ一夕 30— 2〜30— nに対して変更することなく） 、 冷 媒流路 42- 1の断面積を冷媒流路 34— 1, 35— 2の断面積と異ならせるこ とができ、 力ソード電極 20— 1の放熱量をアノード電極 18— 1， 18— 2の 放熱量と異ならせることができる。 したがって、 積層体 12の形成を容易に行う ことができる。

なお、 図 3に示す構成例では、 突出部 69, 71のいずれか一方を省略するこ ともできる。 例えば突出部 71を省略した場合は、 積層方向に関する断熱材 32 — l a, 32— 1 bの圧縮変形を突出部 69により制限することができる。 さら に、 断熱層 32 - 1における突出部 69とセパレ一夕 3 1— 2との間に挟持され た部分 （断熱材 32— 1 c) の剛性が、 断熱層 32 - 1における他の部分 （断熱 材 32— l a， 32— l b) の剛性に比べて高いことで、 積層方向に関する断熱 材 32— l a， 32— 1 bの圧縮変形をさらに抑制することができる。 同様に、 図 3に示す構成例では、 突出部 59， 6 1のいずれか一方を省略することもでき る。 例えば突出部 6 1を省略した場合は、 積層方向に関する断熱材 33 a， 33 bの圧縮変形を突出部 59により制限することができる。 さらに、 断熱層 33に おける突出部 59とセパレー夕 3 1— 1との間に挟持された部分 （断熱材 33 c) の剛性が、 断熱層 33における他の部分 （断熱材 33 a, 33 b) の剛性に 比べて高いことで、 積層方向に関する断熱材 3 3 a , 3 3 bの圧縮変形をさらに 抑制することができる。

また、 図 3に示す構成例では、 断熱材 3 2— 1 cを省略した場合でも、 積層方 向に関する断熱材 3 2— 1 a， 3 2— 1 bの圧縮変形を突出部 6 9， 7 1により 制限することができる。 同様に、 断熱材 3 3 cを省略した場合でも、 積層方向に 関する断熱材 3 3 a , 3 3 bの圧縮変形を突出部 5 9， 6 1により制限すること ができる。

また、 図 3に示す構成例では、 セパレ一夕 3 1— 2とアノード側セパレー夕 2 8— 2との間に形成された空間 3 4— 1、 及びセパレ一夕 3 1— 1とアノード側 セパレ一夕 2 8— 1との間に形成された空間 3 5— 2については、 いずれも冷却 液を供給しない （冷媒流路として機能させない） ように構成することもできる。 また、 本実施形態では、 積層方向に関する積層体 1 2の一端部付近 （アノード 側夕一ミナル電極 2 3付近） における断熱層として、 断熱層 3 2— 1， 3 3の他 に、 例えば図 4に示すように、 導電性及び断熱性を有する断熱層 3 2— 2を互い に隣接する発電セル 1 4— 2， 1 4— 3の一方 1 4— 3のアノード側セパレ一夕 2 8 - 3 (アノード電極 1 8— 3 ) と他方 1 4— 2の力ソード側セパレ一夕 3 0 —2 (力ソード電極 2 0— 2 ) との間に設けることもできる。 図 4'に示す構成例 では、 断熱層 3 2— 2と力ソード側セパレ一夕 3 0— 2との間に形成された空間 を冷却液が流れる冷媒流路 4 2— 2として機能させるとともに、 断熱層 3 2— 2 とアノード側セパレ一夕 2 8— 3との間に形成された空間 3 4— 2については、 冷却液を供給しない （冷媒流路として機能させない） ように構成する。 これによ つて、 断熱層 3 2— 2が冷媒流路 4 2 - 2と発電セル 1 4— 3のアノード側セパ レー夕 2 8— 3 (アノード電極 1 8— 3 ) との間に配置される。 そのため、 発電 セル 1 4— 1の力ソード電極 2 0— 2から冷媒流路 4 2— 2を流れる冷却液への 放熱量 （熱交換量） が発電セル 1 4— 3のアノード電極 1 8— 3かち冷却液への 放熱量 （熱交換量） よりも大きくなるように、 アノード電極 1 8— 3及びカソ一 ド電極 2 0— 2の温度調整が行われる。 したがって、 図 4に示す構成例では、 冷 媒流路 4 2— 1〜4 2— 9のうちの一部 （冷媒流路 4 2— 1， 4 2 - 2 ) が、 ァ ノード電極 1 8— 2 , 1 8— 3の放熱量よりも力ソード電極 2 0— 1， 2 0— 2 の放熱量の方がそれそれ大きくなるように温度調整を行う。 さらに、 アノード電 極 1 8— 3と力ソード電極 2 0— 2との間の熱交換量も断熱層 3 2— 2により抑 制 eれる o

さらに、 図 4に示す構成例では、 力ソード電極 2 0— jとアノード電極 1 8— ( j + 1 )との放熱量 （放熱能力） の差を積層方向 （jの値） に応じて異ならせる ために、 断熱層 3 2— 2の断熱性能を断熱層 3 2 - 1の断熱性能と異ならせる。 例えば断熱層 3 2— 2の積層方向に関する厚さを断熱層 3 2 - 1の積層方向に関 する厚さよりも薄くすることで、 断熱層 3 2 - 2の断熱性能を断熱層 3 2— 1よ りも低下させる。 これによつて、 力ソード電極 2 0— 2とアノード電極 1 8— 3 との放熱量の差が力ソード電極 2 0 - 1とアノード電極 1 8— 2との放熱量の差 よりも小さくなる。 そのため、 アノード側ターミナル電極 2 3付近においては、 力ソード電極 2 0 - jとアノード電極 1 8 - ( j + 1 )との放熱量の差が、 ァノ一 ド側夕一ミナル電極 2 3に近づくにつれて増大する。 さらに、 断熱層 3 2— 2の 断熱性能を断熱層 3 2— 1の断熱性能よりも低下させることで、 力ソ一ド電極 2 0 - jとアノード電極 1 8 - ( j + 1 )との間の熱交換量が積層方向 （ jの値） に 応じて異なり、 アノード電極 1 8— 3と力ソード電極 2 0— 2との間の熱交換量 が、 アノード電極 1 8— 2と力ソード電極 2 0 - 1との間の熱交換量よりも多く なる。

図 4に示す構成例によれば、 発電セル 1 4— 3のアノード電極 1 8— 3の放熱 量を減少させてアノード電極 1 8— 3の温度を上昇させることができるとともに、 発電セル 1 4— 2の力ソード電極 2 0— 2の放熱量を増大させて力ソード電極 2 0— 2の温度を低下させることができる。 その際には、 アノード電極 1 8— 3の 温度上昇幅がァノード電極 1 8— 2の温度上昇幅よりも小さくなるとともに、 力 ソ一ド電極 2 0 - 2の温度低下幅が力ソード電極 2 0 - 1の温度低下幅よりも小 さくなる。 したがって、 発電セル 1 4—mにおける力ソード電極 2 0—mとァノ —ド電極 1 8— mとの温度差をより適切に抑えることができる。 なお、 図 4に示 す構成例では、 図 3に示す断熱層 3 2— 1の圧縮変形を制限するための構成 （突 出部 6 9， 7 1 ) を断熱層 3 2— 1， 3 2— 2に適用することもできる。

また、 本実施形態では、 図 5に示すように、 力ソード側ターミナル電極 2 4付 近 （積層方向に関する積層体 12の他端部付近） にて互いに隣接する発電セル 1 4— 9， 14- 10の一方 14— 10のアノード電極 18 - 10と他方 14— 9 のカソ一ド電極 20-9との間に、 導電性及び断熱性を有する断熱層 32— 9を 設けることもできる。 図 5に示す構成例では、 断熱層 32— 9は、 力ソード側夕 —ミナル電極 24に最も近い発電セル 14— 10のアノード側セパレ一夕 28— 1ひと、 発電セル 14— 10に隣接する発電セル 14一 9のカソ一ド側セパレ一 夕 30— 9との間に配置されている。 そして、 断熱層 32-9とアノード側セパ レ一夕 28— 10との間に形成された空間を冷却液が流れる冷媒流路 42— 9と して機能させるとともに、 断熱層 32— 9と力ソード側セパレ一夕 30— 9との 間に形成された空間 34— 9については、 冷却液を供給しない （冷媒流路として 機能させない） ように構成する。 これによづて、 断熱層 32— 9が冷 ^流路 42 —9と発電セル 14— 9の力ソード側セパレ一夕 30-9 (力ソード電極 20— 9) との間に配置される。 そのため、 発電セル 14— 10のアノード電極 18— 10から冷媒流路 42— 9を流れる冷却液への放熱量が発電セル 14— 9のカソ —ド電極 20— 9から冷却液への放熱量よりも大きくなるように、 アノード電極 18— 10及び力ソード電極 20— 9の温度調整が行われる。 つまり、 アノード 電極 18— 10から冷媒流路 42-9を流れる冷却液への放熱能力が、 力ソード 電極 20— 9から冷却液への放熱能力よりも高くなる。 したがって、 図 5に示す 構成例では、 複数箇所に形成された冷媒流路 42 - 1-42— 9のうちの一部 (冷媒流路 42 - 1 , 42 -9) が、 アノード電極 18-2, 18- 10の放熱 量が力ソード電極 20— 1 , 20— 9の放熱量とそれそれ異なるように温度調整 を行い、 アノード電極 18—（ j + 1 )と力ソード電極 20- jとの放熱量 （放熱 能力） の差が積層方向 （jの値） に応じて変化する。 さらに、 アノード電極 18 — 10とカソ一ド電極 20— 9との間の熱交換量が断熱層.32— 9により抑えら れることで、 カソード電極 20- jとアノード電極 18-( j + 1 )との間の熱交 換量も積層方向に応じて変化する。

さらに、 図 5に示す構成例では、 力ソード側ターミナル電極 24に隣接する発 電セル 14— 10の力ソード電極 20— 1よりも積層方向の他端側に、 導電 及 び断熱性を有する断熱層 44が設けられている。 ここでの断熱層 44は、 カソ一 ド側ターミナル電極 24と発電セル 14— 10のカソ一ド側セパレ一夕 30— 1 0との間に配置されている。 そして、 断熱層 44と力ソード側ターミナル電極 2 4との間に形成された空間 35— 3、 及び断熱層 44と力ソード側セパレー夕 3 0- 10との間に形成された空間 35— 4については、 いずれも冷却液を供給し ない （冷媒流路として機能させない） ように構成する。 なお、 断熱層 44につい ては、 カソ一ド側ターミナル電極 24よりも積層方向の外側に配置することもで きる。 この場合の断熱層 44については、 必ずしも導電性を有する必要はなく、 絶縁体を用いることもできる。

力ソード側夕一ミナル電極 24付近の発電セル 14一 9， 14- 10において は、 積層方向外側の力ソード電極 20— 10の温度が積層方向内側のアノード電 極 18— 10の温度よりも低くなりやすく、 力ソード電極 20— 9の温度がァノ 一ド電極 18-9の温 J¾よりも低くなりやすい。 これに対して図 5に示す構成例 では、 冷媒流路 42— 9と発電セル 14— 9のカソード電極 20-9との間に断 熱層 32— 9を配置することで、 発電セル 14— 9の力ソード電極 20— 9から 冷媒流路 42— 9を流れる冷却液への放熱量を発電セル 14— 10のアノード電 極 18— 10から冷却液への放熱量よりも少なくしている。 さらに、 アノード電 極 18_ 10とカソ一ド電極 20-9との間の熱交換を抑制している。 これによ つて、 発電セル 14— 9のカソ一ド電極 20— 9の放熱量を減少させてカソード 電極 20— 9の温度を上昇させることができるので、 発電セル 14— 9における アノード電極 18— 9と力ソード電極 20— 9との温度差を低減することができ る。 それとともに、 冷媒流路 42— 9を流れる冷却液による発電セル 14— 10 のアノード電極 18- 10の冷却効率を向上させることができ、 アノード電極 1 8- 10の放熱量を増大させてアノード電極 18— 1.0の温度を低下させること ができるので、 発電セル 14— 10におけるアノード電極 18- 10と力ソード 電極 20— 10との温度差を低減することができる。 さらに、 断熱層 44によつ てカソ一ド電極 20 - 10の放熱量を減少させてカソ一ド電極 20— 10の温度 を上昇させることができるので、 発電セル 14— 10におけるアノード電極 18 — 10とカソ一ド電極 20- 10との温度差をさらに低減することができる。 し たがって、 発電セル 14— 9， 14— 10において、 電解質膜 16— 9, 16— 1 0を介した水蒸気の移動を抑えることができる。

なお、 図 5に示す構成例では、 冷媒流路 4 2— 8と発電セル 1 4— 8のカソー ド電極 2 0— 8との間に断熱層をさらに配置することもできる。 ここでの断熱層 については、 断熱層 3 2— 9よりも断熱性能を低下させることが好ましく、 これ によって、 力ソード側ターミナル電極 2 4付近においては、 アノード電極 1 8— ( j + 1 )と力ソード電極 2 0 - jとの放熱量の差が、 力ソード側ターミナル電極 2 4に近づくにつれて増大する。 また、 図 5に示す構成例では、 図 3に示す断熱 層 3 2— 1の圧縮変形を制限するための構成 （突出部 6 9 , 7 1 ) を断熱層 3 2 一 9に適用することもでき、 図 3に示す断熱層 3 3の圧縮変形を制限するための 構成 （突出部 5 9 , 6 1 ) を断熱層 4 4に適用することもできる。

また、 例えば積層体 1 2の中央部付近の発電セルにおいて力ソード電極とァノ ード電極との間に温度差が生じやすい場合は、 積層体 1 2の中央部付近にて互い に隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方の力ソード電極との間に断熱層 を配置することもできる。 また、 本実施形態では、 積層体 1 2の端部の断熱層 3 3 , 4 4を省略することもできる。

以上の実施形態の説明では、 冷媒流路 4 2 - 1〜4 2— 9が設けられているも のとした。 ただし、 本実施形態では、 冷媒流路 4 2— 1〜4 2— 9が設けられて いない場合でも、 例えばアノード電極 1 8— 2と力ソード電極 2 0 - 1との間に 断熱層 3 2— 1を配設してアノード電極 1 8— 2と力ソード電極 2 0— 1との間 の熱交換を抑制することや、 アノード電極 1 8 - 1 0と力ソード電極 2 0— 9と の間に断熱層 3 2— 9を配設してアノード電極 1 8— 1 0と力ソード電極 2 0 - 9との間の熱交換を抑制することによって、 カソ一ド電極 2 0 - jとアノード電 極 1 8— ( j + 1 )との間の熱交換量を積層方向に応じて異ならせることもできる。 これによつても、 カソ一ド電極 2 0—mとアノード電極 1 8一 mとの温度差を抑 えるように発電セル 1 4一：！〜 1 4—nの各々の温度調整を発電セル 1 4— 1〜 1 4— nの位置 （積層方向） に応じて適切に行うことができる。 なお、 本実施形 態では、 アノード電極 1 8— 2に面するアノード側セパレ一夕 2 8— 2とカソー ド電極 2 0 - 1に面する力ソード側セパレー夕 3 0 - 1とが別体であるものとし たが、 これらのセパレ一夕は一体であってもよい。 「実施形態 2」

図 6は、 本発明の実施形態 2に係る燃料電池の概略構成を示す図である。 本実 施形態では、 発電セル 1 4— 1のカソード側セパレー夕 3 0— 1に形成された凹 凸部の （積層方向に関する） 深さが、 発電セル 1 4一 2のアノード側セパレ一夕 2 8— 2に形成された凹凸部の深さよりも深く設定されている。 つまり、 冷媒流 路 4 2— 1を流れる冷却液と力ソード側セパレー夕 3 0— 1との接触面積が、 冷 媒流路 4 2一 1を流れる冷却液とアノード側セパレー夕 2 8— 2との接触面積よ りも大きく設定されている。 これによつて、 発電セル 1 4— 1の力ソード電極 2 0— 1から冷媒流路 4 2— 1を流れる冷却液への放熱量 （熱交換量） が発電セル 1 4— 2のアノード電極 1 8— 2から冷却液への放熱量 （熱交換量） よりも大き くなるように、 アノード電極 1 8— 2及び力ソード電極 2 0— 1の温度調整を行 うことができる。 そして、 力ソード側セパレ一夕 3 0— 1の凹凸部の深さがカソ ―ド側セパレ一夕 3 0— 2 ~ 3 0— 1 0の凹凸部の深さよりも深く設定され、 ァ ノ一ド側セパレー夕 2 8— 2の凹凸部の深さがアノード側セパレー夕 2 8— 3〜 2 8— 1 0の凹凸部の深さよりも浅く設定されている。 つまり、 冷却液とカソ一 ド側セパレ一夕 3 0— 1との接触面積が冷却液とカソ一ド側セパレ一夕 3 0— 2 〜3 0— 1 0のいずれか 1つとの接触面積よりも大きく設定され、 冷却液とァノ 一ド側セパレ一夕 2 8— 2との接触面積が冷却液とアノード側セパレ一夕 2 8— 3〜2 8— 1 0のいずれか 1つとの接触面積よりも小さく設定されている。 他の 構成については、 実施形態 1 (図 1に示す構成例） と同様である。

本実施形態でも、 実施形態 1と同様に、 アノード電極 1 8— 2の放熱量を減少 させてアノード電極 1 8— 2の温度を上昇させることができるので、 発電セル 1 4— 2における力ソード電極 2 0— 2とアノード電極 1 8— 2との温度差を低減 することができる。 それとともに、 力ソード電極 2 0— 1の放熱量を増大させて 力ソード電極 2 0 - 1の温度を低下させることができるので、 発電セル 1 4— 1 における力ソード電極 2 0— 1とアノード電極 1 8 - 1との温度差を低減するこ とができる。

本実施形態では、 図 7に示すように、 力ソード側セパレー夕 3 0— 1に形成す る凹凸のピヅチをアノード側セパレ一夕 2 8— 2に形成する凹凸のピッチよりも 短くすることもできる。 これによつても、 冷媒流路 4 2— 1を流れる冷却液と力 ソード側セパレ一夕 3 0— 1との接触面積を、 冷媒流路 4 2 - 1を流れる冷却液 とアノード側セパレー夕 2 8— 2との接触面積よりも大きく設定することができ ο

また、 本実施形態では、 冷媒流路 4 2 - 9を流れる冷却液と発電セル 1 4— 1 0のアノード側セパレ一夕 2 8— 1 0との接触面積を、 冷媒流路 4 2— 9を流れ る冷却液と発電セル 1 4— 9のカソ一ド側セパレ一夕 3 0— 9との接触面積より も大きく設定することもできる。 これによつて、 発電セル 1 4— 1 0のアノード 電極 1 8— 1 0から冷媒流路 4 2— 9を流れる冷却液への放熱量が発電セル 1 4 —9の力ソード電極 2 0— 9から冷却液への放熱量よりも大きくなるように、 ァ ノード電極 1 8 - 1 0及び力ソード電極 2 0— 9の温度調整を行うことができる。

「実施形態 3」

図 8は、 本発明の実施形態 3に係る燃料電池の概略構成を示す図である。 本実 施形態では、 発電セル 1 4— 1のカソ一ド側セパレー夕 3 0— 1と発電セル 1 4 —2のアノード側セパレ一夕 2 8— 2との間に仕切壁 5 4— 1が配設されている。 ここでの仕切壁 5 4— 1については、 導電性及び断熱性を有することが好ましい。 そして、 仕切壁 5 4 - 1と力ソード側セパレ一夕 3 0— 1との間に形成された空 間を、 発電セル 1 4 _ 1の力ソード電極 2 0 - 1の冷却を行うための冷却液が流 れる冷媒流路 4 2— 1として機能させる。 さらに、 仕切壁 5 4— 1とアノード側 セパレー夕 2 8— 2との間に形成された空間についても、 発電セル 1 4— 2のァ ノード電極 1 8— 2の冷却を行うための冷却液が流れる冷媒流路 5 2 - 1として 機能させる。 ただし、 本実施形態では、 冷媒流路 4 2— 1 , 5 2— 1に冷却液を 流すことで力ソード電極 2 0— 1及びアノード電極 1 8— 2の放熱を行うときは、 図 8の矢印に示すように、 冷却液を先に冷媒流路 4 2— 1に流すことで、 カソ一 ド電極 2 0— 1の放熱 （力ソード電極 2 0— 1との熱交換） を先に行う。 そして、 力ソード電極 2 0 - 1との熱交換が行われた後の冷却液を冷媒流路 5 2— 1に流 すことで、 アノード電極 1 8— 2の放熱 （アノード電極 1 8— 2との熱交換） を 後に行う。 これによつても、 力ソード電極 2 0— 1から冷媒流路 4 2— 1を流れ る冷却液への放熱量 （熱交換量） がアノード電極 1 8— 2から冷媒流路 5 2— 1 を流れる冷却液への放熱量 （熱交換量） よりも大きくなるように、 アノード電極

1 8— 2及びカソード電極 2 0 - 1の温度調整を行うことができる。 他の構成に ついては、 実施形態 1 (図 1に示す構成例） と同様である。

本実施形態では、 冷媒流路 4 2 - 1を流れる冷却液によるカソ一ド電極 2 0 - 1の冷却効率が向上するとともに、 冷媒流路 5 2 - 1を流れる冷却液によるァノ —ド電極 1 8— 2の冷却効率が低下する。 したがって、 実施形態 1， 2と同様に、 アノード電極 1 8— 2の放熱量を減少させてアノード電極 1 8— 2の温度を上昇 させることができるので、 発電セル 1 4— 2における力ソード電極 2 0— 2とァ ノード電極 1 8— 2との温度差を低減することができる。 それとともに、 カソ一 ド電極 2 0— 1の放熱量を増大させて力ソード電極 2 0 - 1の温度を低下させる ことができるので、 発電セル 1 4— 1における力ソード電極 2 0— 1とアノード 電極 1 8— 1との温度差を低減することができる。

本実施形態では、 仕切壁 5 4— 1を設ける代わりに、 図 9に示すように、 冷媒 流路 4 2— 1と冷媒流路 5 2 - 1とを互いに積層方向と S直方向にずらすことも できる。 これによつても、 図 9の矢印に示すように、 冷却液を冷媒流路 4 2— 1 に流して力ソード電極 2 0— 1の放熱を先に行ってから、 冷却液を冷媒流路 5 2 一 1に流してアノード電極 1 8— 2の放熱を後に行うことができる。

また、 本実施形態では、 力ソード電極 2 0— 1の放熱を行うための冷媒流路 4 2— 1とアノード電極 1 8— 2の放熱を行うための冷媒流路 5 2 - 1との連通を 遮断して、 冷媒流路 4 2— 1 , 5 2— 1を別々の冷却ライン （冷却系統） にする こともできる。 そして、 冷媒流路 4 2— 1に供給する冷却液の流量が冷媒流路 5 2— 1に供給する冷却液の流量よりも多くなるように、 冷媒流路 4 2 - 1への冷 却液の供給流量及び冷媒流路 5 2— 1への冷却液の供給流量を別々に制御する。 これによつても、 力ソード電極 2 0 - 1から冷媒流路 4 2— 1を流れる冷却液へ の放熱量がアノード電極 1 8— 2から冷媒流路 5 2 _ 1を流れる冷却液への放熱 量よりも大きくなるように、 アノード電極 1 8— 2及び力ソード電極 2 0— 1の 温度調整を行うことができる。

また、 本実施形態では、 発電セル 1 4一 9の力ソード側セパレ一夕 3 0— 9と 発電セル 1 4— 1 0のアノード側セパレ一夕 2 8— 1 0との間に、 導電性及び断 熱性を有する仕切壁を設けることもできる。 そして、 仕切壁とアノード側セパレ 一夕 2 8— 1 0との間に形成された冷媒流路 （以下アノード側冷媒流路とする） に冷却液を先に流すことで発電セル 1 4— 1 0のアノード電極 1 8 - 1 0の放熱 を先に行ってから、 仕切壁とカソ一ド側セパレー夕 3 0— 9との間に形成された 冷媒流路 （以下力ソード側冷媒流路とする） に冷却液を後に流すことで発電セル 1 4— 9の力ソード電極 2 0— 9の放熱を後に行うこともできる。 これによつて、 アノード電極 1 8— 1 0からアノード側冷媒流路を流れる冷却液への放熱量が力 ソ一ド電極 2 0— 9からカソード側冷媒流路を流れる冷却液への放熱量よりも大 きくなるように、 アノード電極 1 8— 1 0及び力ソード電極 2 0— 9の温度調整 を行うことができる。

あるいは、 アノード電極 1 8— 1 0の放熱を行うためのアノード側冷媒流路と カソード電極 2 0 - 9の放熱を行うためのカソード側冷媒流路との連通を遮断し て、 アノード側冷媒流路と力ソード側冷媒流路とを別々の冷却ライン （冷却系 統） にすることもできる。 そして、 アノード側冷媒流路に供給する冷却液の流量 がカソード側冷媒流路に供給する冷却液の流量よりも多くなるように、 アノード 側冷媒流路への冷却液の供給流量及び力ソード側冷媒流路への冷却液の供給流量 を別々に制御する。 これによつても、 アノード電極 1 8— 1 0の放熱量がカソー ド電極 2 0— 9の放熱量よりも大きくなるように、 アノード電極 1 8— 1 0及び 力ソード電極 2 0—9の温度調整を行うことができる。

以上の実施形態 1〜3の説明では、 主に、 発電セル 1 4— m ( mは 1以上且つ n以下の整数） のアノード側セパレ一夕 2 8— m及びカソード側セパレ一夕 3 0 —mにメタルセパレ一夕を用いた場合について説明した。 ただし、 実施形態 1〜 3では、 アノード側セパレ "^夕 2 8— m及びカソ一ド側セパレー夕 3 0— mに力 一ポンセパレ一夕を用いることもできる。

以上説明した各実施形態において、 隣接する発電セル間に断熱層を設けたり、 隣接する発電セル間で中央寄りの発電セルよりも端部寄りの発電セル側の冷媒に よる持ち去り熱量を多くする冷媒流路を設けたりしているのは、 隣接する発電セ ルのうち端部側の発電セルの中央側の極が、 端部側の極に比べて温度上昇するの を抑えるためである。 換言すれば、 各実施形態では、 互いに隣接する第 1及び第 2の発電セルであって、 第 1の発電セルよりも端部側に位置する第 2の発電セル に含まれる二極のうち、 第 1の発電セル側の極が、 第 1の発電セル側から吸熱す るのを抑制する抑制部 （断熱層ゃ冷媒流路） を新たに設けている。 これによつて、 第 2の発電セル内の極間の温度差が低減し、 ひいては凝縮水が生じるのを抑制す る。 ここでの抑制部としては、 全ての発電セル間に同程度の性能の抑制部を設け てもよいが、 低温時における積層体全体の速やかな暖機や、 小型化、 内部抵抗等 の観点からすれば、 全ての発電セル間に設けることは好ましくない。 このため、 各実施形態では、 積層体端部側の発電セル間ほど中央側の発電セル間よりも相対 的に吸熱を抑えるよう抑制部 （断熱層ゃ冷媒流路） を構成することにより、 一つ の発電セル内での温度差の低減を実現している。 なお、 抑制部として発電セル間 の断熱層と冷媒流路との少なくとも一方を設けることで、 一つの発電セル内での 温度差の低減を実現することができる。

以上、 本発明を実施するための形態について説明したが、 本発明はこうした実 施形態に何等限定されるものではなく、 本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい て、 種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 3以上の発電セルが積層された積層体を備える燃料電池であって、

各発電セルは、 電解質膜の片面及び他面にアノード電極及びカソ一ド電極がそ れそれ接合された接合体を含み、 アノード電極がカソ一ド電極よりも発電セルの 積層方向の一端側に配置されており、

互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソ一ド電極との間に て当該アノード電極及び当該カソ一ド電極の温度調整を行うための温度調整部が 前記積層方向に関して複数箇所に配設されており、

複数箇所に配設された温度調整部は、 アノード電極と力ソード電極との放熱能 力差が前記積層方向に応じて異なるように温度調整を行うためのものである、 燃 料電池。

2 . 請求の範囲 1に記載の燃料電池であって、

複数箇所に配設された温度調整部の一部は、 アノード電極の放熱能力がカソー ド電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うためのものである、 燃料電池。

3 . 3以上の発電セルが積層された積層体を備える燃料電池であって、

各発電セルは、 電解質膜の片面及び他面にアノード電極及びカソード電極がそ れぞれ接合された接合体を含み、 アノード電極がカソ一ド電極よりも発電セルの 積層方向の一端側に配置されており、

互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方の力ソード電極との間に て当該アノード電極及び当該カソ一ド電極の温度調整を行うための温度調整部が 前記積層方向に関して複数箇所に配設されており、

複数箇所に配設された温度調整部の一部は、 アノード電極の放熱能力がカソー ド電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うためのものである、 燃料電池。

4 . 請求の範囲 2に記載の燃料電池であって、

ァノード電極の放熱能力が力ソ一ド電極の放熱能力と異なるように温度調整を 行うための温度調整部は、 前記積層方向に関する積層体の端部付近にて互いに隣 接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間に配設されて いる、 燃料電池。

5 . 請求の範囲 2に記載の燃料電池であって、

アノード電極の放熱能力が力ソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を 行うための温度調整部は、

互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソ一ド電極との間に 配設され、 冷媒が流れる冷媒流路を含み、

当該アノード電極から冷媒流路を流れる冷媒への放熱能力が、 当該力ソード電 極から冷媒流路を流れる冷媒への放熱能力と異なる、 燃料電池。

6 . 請求の範囲 5に記載の燃料電池であって、

ァノード電極の放熱能力が力ソ一ド電極の放熱能力と異なるように温度調整を 行うための温度調整部は、 冷媒流路とアノード電極との間、 または冷媒流路と力 ソ一ド電極との間に配設された断熱層をさらに含む、 燃料電池。

7 . 請求の範囲 6に記載の燃料電池であって、

前記積層方向に関する断熱層の変形を制限するための変形制限部が設けられて いる、 燃料電池。

8 . 請求の範囲 7に記載の燃料電池であって、

前記積層方向に関して断熱層を挟持する第 1及び第 2セパレー夕が配設されて おり、

変形制限部は、 第 1及び第 2セパレー夕の少なくとも一方に設けられている、 燃料電池。

9 . 請求の範囲 8に記載の燃料電池であって、

変形制限部は、 第 1セパレー夕に設けられ且つ第 2セパレ一夕側へ突出する突 出部を含む、 燃料電池

1 0 . 請求の範囲 9に記載の燃料電池であって、

断熱層における突出部と第 2セパレー夕との間に挟持された部分は、 断熱層に おける他の部分に比べて剛性が高い、 燃料電池。

1 1 . 請求の範囲 8に記載の燃料電池であって、

変形制限部は、 第 1セパレ一夕に設けられ且つ第 2セパレ一夕側へ突出する第 1突出部と、 第 2セパレ一夕に設けられ且つ前記積層方向に関して第 1突出部と 対向して第 1セパレー夕側へ突出する第 2突出部と、 を含む、 燃料電池。

1 2 . 請求の範囲 1 1に記載の燃料電池であって、

断熱層における第 1突出部と第 2突出部との間に挟持された部分は、 断熱層に おける他の部分に比べて剛性が高い、 燃料電池。

1 3 . 請求の範囲 2 (こ記載の燃料電池であって、

アノード電極の放熱能力が力ソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を 行うための温度調整部は、

互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極を冷却するための冷媒が流れる アノード側冷媒流路と、 他方の力ソード電極を冷却するための冷媒が流れるカソ 一ド側冷媒流路と、 を含み、

カソ一ド側冷媒流路の断面積がアノード側冷媒流路の断面積と異なる、 燃料電 池。

1 4 . 請求の範囲 1 3に記載の燃料電池であって、

ァノ一ド電極の放熱能力が力ソ一ド電極の放熱能力と異なるように温度調整を 行うための温度調整部は、 アノード側冷媒流路とカソード側冷媒流路との間に配 設された断熱層をさらに含む、 燃料電池。

1 5 . 請求の範囲 1 4に記載の燃料電池であって、

アノード側冷媒流路及び断熱層に面する第 1セパレ一夕と、 カソ一ド側冷媒流 路及び断熱層に面する第 2セパレー夕と、 が配設されており、

カソード側冷媒流路の断面積がァノ一ド側冷媒流路の断面積と異なるように、 第 2セパレ一夕における力ソード側冷媒流路に面する部分の形状が第 1セパレ一 夕におけるアノード側冷媒流路に面する部分の形状と異なる、 燃料電池。

1 6 . 請求の範囲 2に記載の燃料電池であって、

アノード電極の放熱能力がカソ一ド電極の放熱能力と異なるように温度調整を 行うための温度調整部は、 アノード電極及びカソード電極の一方の放熱を行って から、 アノード電極及び力ソード電極の他方の放熱を^¹うためのものである、 燃 料電池。

1 7 . 請求の範囲 2に記載の燃料電池であって、

各発電セルは、 アノード電極と対向配置されたアノード側セパレー夕と、 カソ —ド電極と対向配置された力ソード側セパレー夕と、 をさらに含み、

アノード電極の放熱能力が力ソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を 行うための温度調整部は、

互いに隣接する発 セルの一方のアノード側セパレ一夕と他方のカソード側セ パレー夕との間に配設され、 冷媒が流れる冷媒流路を含み、

冷媒流路を流れる冷媒とアノード側セパレー夕の接触面積が、 冷媒流路を流れ る冷媒とカソード側セパレ一夕の接触面積と異なる、 燃料電池。

1 8 . 請求の範囲 2に記載の燃料電池であって、

アノード電極の放熱能力がカソ一ド電極の放熱能力と異なるように温度調整を 行うための温度調整部は、

アノード電極の放熱を行うための第 1の放熱部と、

第 1の放熱部と別に設けられ、 カソ一ド電極の放熱を行うための第 2の放熱部 と、 を含む、 燃料電池

1 9 . 請求の範囲 2に記載の燃料電池であって、

前記積層方向に関する積層体の一端部及び他端部に、 アノード側ターミナル電 極及び力ソード側ダ一ミナル電極がそれそれ配設されている、 燃料電池。

2 0 . 請求の範囲 1 9に記載の燃料電池であって、

アノード側ターミナル電極付近にて互いに隣接する発電セルの一方のアノード 電極と他方のカソ一ド電極との間に配設された温度調整部は、 カソ一ド電極の放 熱能力がアノード電極の放熱能力よりも高くなるように温度調整を行うためのも のである、 燃料電池。

2 1 . 請求の範囲 2 0に記載の燃料電池であって、

力ソード電極の放熱能力がアノード電極の放熱能力よりも高くなるように温度 調整を行うための温度調整部は、

アノード側夕一ミナル電極付近にて互いに隣接する発電セルの一方のアノード 電極と他方のカソ一ド電極との間に配設され、 冷媒が流れる冷媒流路と、 冷媒流路と当該アノード電極との間に配設された第 1の断熱層と、

を含む、 燃料電池。

2 2 . 請求の範囲 2 1に記載の燃料電池であって、

アノード側ターミナル電極に隣接する発電セルのアノード電極よりも前記積層 方向の一端側に、 第 2の断熱層が配設されている、 燃料電池。

2 3 . 請求の範囲 1 9に記載の燃料電池であって、

カソ一ド側夕一ミナル電極付近にて互いに隣接する発電セルの一方のアノード 電極と他方のカソ一ド電極との間に配設された温度調整部は、 アノード電極の放 熱能力がカソ一ド電極の放熱能力よりも高くなるように温度調整を行うためのも のである、 燃料電池。

2 4 . 3以上の発電セルが積層された積層体を備える燃料電池であって、 各発電セルは、 電解質膜の片面及び他面にアノード電極及びカソード電極がそ れそれ接合された接合体を含み、 アノード電極がカソ一ド電極よりも発電セルの 積層方向の一端側に配置されており、

互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソ一ド電極との間の 熱交換量を前記積層方向に応じて異ならせるための温度調整部が配設されている、 燃料電池。

2 5 . 請求の範囲 2 4に記載の燃料電池であって、

互いに隣接する発電セルの組み合わせの一部における一方のアノード電極と他 方の力ソード電極との間に、 温度調整部として断熱層が配設さ ている、 燃料電 池。

2 6 . 請求の範囲 2 4に記載の燃料電池であって、

前記積層方向に関する積層体の端部付近にて互いに隣接する発電セルの一方の ァノ一ド電極と他方のカソ一ド電極との間に、 温度調整部として断熱層が配設さ れている、 燃料電池。

2 7 . 請求の範囲 2 5に記載の燃料電池であって、

前記積層方向に関する断熱層の変形を制限するための変形制限部が設けられて いる、 燃料電池。

2 8 . 請求の範囲 2 7に記載の燃料電池であって、

前記積層方向に関して断熱層を挟持する第 1及び第 2セパレー夕が配設されて おり、

変形制限部は、 第 1及び第 2セパレー夕の少なくとも一方に設けられている、 燃料電池。

2 9 . 請求の範囲 2 8に記載の燃料電池であって 変形制限部は、 第 1セパレー夕に設けられ且つ第 2セパレー夕側へ突出する突 出部を含む、 燃料電池。

3 0 . 請求の範囲 2 9に記載の燃料電池であって、

断熱層における突出部と第 2セパレ一夕との間に挟持された部分は、 断熱層に おける他の部分に比べて剛性が高い、 燃料電池。

3 1 . 請求の範囲 2 8に記載の燃料電池であって、

変形制限部は、 第 1セパレー夕に設けられ且つ第 2セパレー夕側へ突出する第 1突出部と、 第 2セパレー夕に設けられ且つ前記積層方向に関して第 1突出部と 対向して第 1セパレー夕側へ突出する第 2突出部と、 を含む、 燃料電池。

3 2 . 請求の範囲 3 1に記載の燃料電池であって、

断熱層における第 1突出部と第 2突出部との間に挟持された部分は、 断熱層に おける他の部分に比べて剛性が高い、 燃料電池。