WO2010150628A1 - 燃料電池 - Google Patents

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WO2010150628A1
WO2010150628A1 PCT/JP2010/059313 JP2010059313W WO2010150628A1 WO 2010150628 A1 WO2010150628 A1 WO 2010150628A1 JP 2010059313 W JP2010059313 W JP 2010059313W WO 2010150628 A1 WO2010150628 A1 WO 2010150628A1
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fuel cell
linear guide
oxidant gas
linear
communication hole
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杉浦誠治
佐藤修二
高井貴裕
渡邊康博
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • an electrolyte electrode assembly having electrodes provided on both sides of an electrolyte and a corrugated metal separator are laminated, and a fuel gas or an oxidant gas is circulated on one surface of the metal separator.
  • the present invention relates to a fuel cell in which a reaction gas flow passage is formed, and a reaction gas communication hole through which the fuel gas or the oxidant gas flows is formed penetrating in the stacking direction.
  • an electrolyte membrane-electrode assembly in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is formed by a pair of separators. It is equipped with a unit cell held.
  • This type of fuel cell is usually used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of unit cells.
  • a fuel gas flow path for flowing fuel gas is provided in the surface of one of the separators facing the anode side electrode, and the cathode side electrode is provided in the surface of the other separator.
  • An oxidant gas flow path is provided to flow the oxidant gas.
  • a cooling medium channel for flowing the cooling medium is provided along the surface direction of the separator.
  • the separator is formed with a fuel gas communication hole through which the fuel gas flows, a oxidant gas communication hole through which the oxidant gas flows, and a cooling medium communication hole through which the cooling medium flows.
  • the separator may constitute an internal manifold type fuel cell.
  • JP-A-2006-172924 As a fuel cell of this type, for example, JP-A-2006-172924 is known. As shown in FIG. 10, the separator 1 disclosed in this JP-A-2006-172924, for example, has a fuel gas flow path 2 and the fuel gas flow path 2 has a main flow path portion 3. ing. The main flow path portion 3 communicates with the inlet manifold 6 a and the outlet manifold 6 b via the distribution portion 4 and the merging portion 5.
  • the main flow path portion 3 is divided by a plurality of ribs 7a, and the flow distribution portion 4 and the merging portion 5 are divided by a plurality of ribs 7b and 7c.
  • Each rib 7 b and 7 c is divided into a plurality of parts by dividing parts 8 a and 8 b in the middle of the longitudinal direction.
  • the divisions 8a and 8b of the ribs 7b and 7c are arranged to be displaced in the longitudinal direction of the separator 1 from the divisions 8a and 8b of the adjacent ribs 7b and 7c.
  • the ribs 7b and 7c are divided into a plurality of parts by the dividing parts 8a and 8b, the areas of the flow distributing part 4 and the merging part 5 that do not substantially contribute to power generation become large. Accordingly, the size of the entire separator 1 is increased.
  • the present invention is intended to solve this type of problem, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell capable of achieving favorable downsizing while improving the dischargeability of generated water on the reaction gas flow path side.
  • an electrolyte electrode assembly having electrodes provided on both sides of an electrolyte and a corrugated metal separator are laminated, and a fuel gas or an oxidant gas is circulated on one surface of the metal separator.
  • the present invention relates to a fuel cell in which a reaction gas flow passage is formed, and a reaction gas communication hole through which the fuel gas or the oxidant gas flows is formed penetrating in the stacking direction.
  • the metal separator is provided with a buffer section between the end of the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole, and the buffer section is provided with a plurality of continuous linear guide projections, and the linear guide projections are , And have bending portions and are set to gradually different lengths.
  • the buffer section is provided with a plurality of continuous linear guide projections, and the linear guide projections have bending portions and are set to different lengths in stages. Therefore, the reaction gas does not circulate the generated water, and the generated reaction gas can be discharged easily and reliably, and the reaction gas can be uniformly supplied, so that the desired power generation performance can be obtained. It will be possible to keep good.
  • the buffer portion can be effectively narrowed, and the entire fuel cell can be easily miniaturized.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing main components of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. It is explanatory drawing of one side of the cathode side metal separator which comprises the said fuel cell. It is a principal part expansion explanatory view of the cathode side metal separator. It is an explanatory view of the other side of the cathode side metal separator. It is a partial perspective view of the inlet buffer part of the said cathode side metal separator.
  • FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of the cathode-side metal separator taken along line VI-VI in FIG. It is front explanatory drawing of the anode side metal separator which comprises the said fuel cell.
  • a fuel cell 10 includes a cathode side metal separator 12, an electrolyte membrane electrode assembly (electrolyte electrode assembly) (MEA) 14 and an anode side metal separator.
  • MEA electrolyte membrane electrode assembly
  • the cathode-side metal separator 12 and the anode-side metal separator 16 are made of, for example, a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or a metal plate having its metal surface subjected to surface treatment for corrosion prevention.
  • the cathode side metal separator 12 and the anode side metal separator 16 have a cross-sectional uneven shape by pressing a metal thin plate into a corrugated shape.
  • the electrolyte membrane / electrode assembly 14 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane (electrolyte) 18 in which a thin film of perfluorosulfonic acid is impregnated with water, and a cathode 20 and an anode sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 18. And a side electrode 22.
  • a solid polymer electrolyte membrane (electrolyte) 18 in which a thin film of perfluorosulfonic acid is impregnated with water
  • a cathode 20 and an anode sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 18.
  • a side electrode 22 a side electrode 22.
  • the cathode 20 and the anode 22 are coated with a gas diffusion layer (not shown) made of carbon paper or the like and porous carbon particles having a platinum alloy supported on the surface uniformly applied to the surface of the gas diffusion layer. And an electrode catalyst layer (not shown) to be formed.
  • the electrode catalyst layer is formed on both sides of the solid polymer electrolyte membrane 18.
  • a coolant outlet communication hole 26b for discharging the oxygen and an oxidant gas outlet communication hole 28b for discharging an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, are provided.
  • the other end edge of the fuel cell 10 in the long side direction communicates with each other in the arrow A direction to supply an oxidant gas inlet communication hole 28a for supplying oxidant gas, and a cooling medium A coolant inlet communication hole 26a for the fuel gas and a fuel gas outlet communication hole 24b for discharging the fuel gas are provided.
  • the oxidant gas inlet passage 28 a has a substantially triangular shape, and has two parallel sides to two sides sandwiching the corner of the fuel cell 10. The oblique side connected to the two sides is parallel to the outline 37 c of the inlet buffer 36 a as described later.
  • the oxidant gas outlet communication hole 28b, the fuel gas inlet communication hole 24a, and the fuel gas outlet communication hole 24b are configured in the same manner as the oxidant gas inlet communication hole 28a.
  • the surface 12a of the cathode-side metal separator 12 facing the membrane electrode assembly 14 is oxidized in communication with the oxidant gas inlet manifold 28a and the oxidant gas outlet manifold 28b.
  • An agent gas flow path (reaction gas flow path) 30 is formed.
  • a cooling medium channel 32 which is a back surface shape of the oxidizing gas channel 30 is formed.
  • the oxidant gas flow path 30 extends along the power generation surface in the direction of arrow B and is arranged in the direction of arrow C, a plurality of linear flow paths 34a, and the vicinity of the inlet and the outlet of the linear flow path 34a. And an outlet buffer unit (distribution unit) 36a and an outlet buffer unit (junction unit) 36b.
  • the linear flow passage 34a is formed between the linear flow passage protrusions (linear flow passage protrusion) 34b protruding toward the surface 12a. In addition, it may replace with the linear flow-path projection part 34b, and may employ
  • the inlet buffer portion 36a has outlines 37a, 37b and 37c which are substantially trapezoidal (polygonal) in a front view.
  • the outer line 37a is parallel to the inner wall surface of the fuel gas outlet communication hole 24b
  • the outer line 37b is parallel to the inner wall surface (vertical surface) of the cooling medium inlet communication hole 26a
  • the outer line 37c is an oxidant gas inlet. It is parallel to the inner wall surface of the communication hole 28a.
  • the outlines 37a to 37c may be triangular or rectangular.
  • the inlet buffer portion 36a includes a plurality of continuous linear guide protrusions 40a protruding from the intermediate height portion 38a toward the oxidant gas flow channel 30, and the continuous guide flow channel 42a is formed by the linear guide protrusions 40a. Be done.
  • each linear guide projection 40 a is continuously connected to the end of the linear flow channel protrusion 34 b at a predetermined position forming the linear flow channel 34 a, and a bent portion 41a and are set to gradually different lengths.
  • the projection width of each linear guide projection 40a is set to be equal to each other, but is set to be narrower than or the same as the projection width of the linear flow path projection 34b.
  • the linear guide projection 40a connected to the linear flow path protrusion 34b adjacent to the oxidant gas inlet communication hole 28a is connected to the linear flow path projection 34b separated from the oxidant gas inlet communication hole 28a It is configured to be shorter than the linear guide protrusion 40a.
  • the linear portion 40aa of the linear guide projection 40a is parallel to the outline 37a, and the linear portion 40ab of the linear guide projection 40a is parallel to the outline 37b.
  • each linear guide projection 40a the distance between the connection portion with the linear flow path projection 34b is set to the same distance L1, and the distance between the bent portions 41a is set to the same distance L2, and vertical
  • the part distance is set to the same distance L3, and the distance between the end parts on the oxidant gas inlet communication hole 28a side is set to the same distance L4.
  • the linear guide protrusions 40a are preferably set to the same distance L1 to L4, respectively, but may be set to different distances.
  • the inlet buffer portion 36a communicates with the oxidant gas inlet passage 28a via the bridge portion 44a.
  • the bridge portion 44a is configured, for example, by molding the seal member in a concavo-convex shape. The same applies to the other bridge portions below.
  • the outlet buffer portion 36b is configured point-symmetrically to the inlet buffer portion 36a, and has outlines 37d, 37e and 37f substantially trapezoidal (polygonal) in a front view.
  • the outline 37d is parallel to the inner wall surface of the fuel gas inlet communication hole 24a
  • the outline 37e is parallel to the inner wall surface (vertical surface) of the cooling medium outlet communication hole 26b
  • the outline 37f is an oxidant gas outlet It is parallel to the inner wall surface of the communication hole 28b.
  • the outlet buffer portion 36b includes linear guide protrusions 40b protruding from the intermediate height portion 38b toward the oxidant gas flow channel 30.
  • the linear guide protrusions 40b form a continuous guide flow channel 42b.
  • the outlet buffer portion 36b communicates with the oxidant gas outlet passage 28b via the bridge portion 44b.
  • the outlet buffer unit 36b is configured in the same manner as the inlet buffer unit 36a described above, and the detailed description thereof will be omitted.
  • a cooling medium channel 32 which is a back surface shape of the oxidizing gas channel 30 is formed.
  • the cooling medium channel 32 extends along the power generation surface in the direction of arrow B and is arranged in the direction of arrow C, in the vicinity of the inlet and the outlet of the linear channel 46a. It has an inlet buffer 48a and an outlet buffer 48b provided.
  • the linear flow channel 46a is formed between the linear flow channel protrusions (linear flow channel protrusions) 46b that project to the surface 12b side.
  • the linear flow passage 46a is a back surface shape of the linear flow passage protrusion 34b, while the linear flow passage protrusion 46b is a back surface shape of the linear flow passage 34a.
  • the inlet buffer portion 48a is a back surface of the inlet buffer portion 36a, while the outlet buffer portion 48b is a rear surface of the outlet buffer portion 36b (see FIG. 5).
  • the inlet buffer portion 48a includes an embossed portion 50a protruding from the intermediate height portion 38a toward the cooling medium flow channel 32, and the embossed flow path 52a is formed by the embossed portion 50a. .
  • the depth of the continuous guide channel 42a from the intermediate height portion 38a is set to be equal to the depth of the embossed channel 52a from the intermediate height portion 38a.
  • the inlet buffer portion 48a communicates with the cooling medium inlet communication hole 26a via the bridge portion 53a (see FIG. 4).
  • the outlet buffer portion 48 b includes an embossed portion 50 b protruding from the intermediate height portion 38 b toward the cooling medium channel 32, and the embossed channel 52 b is formed by the embossed portion 50 b.
  • the outlet buffer portion 48b communicates with the cooling medium outlet communication hole 26b via the bridge portion 53b.
  • a fuel gas channel (reaction gas channel) 54 is formed on the surface 16 a of the anode-side metal separator 16 facing the membrane electrode assembly 14, and the surface 16 b
  • a cooling medium channel 32 which is a back surface shape of the fuel gas channel 54 is formed.
  • the fuel gas channel 54 extends along the power generation surface in the direction of arrow B and is arranged in the direction of arrow C, in the vicinity of the inlet and the outlet of the linear channel 56a.
  • An inlet buffer 58a and an outlet buffer 58b are provided.
  • the linear flow passage 56a is formed between the linear flow passage protrusions (linear flow passage protrusion) 56b protruding toward the surface 16a.
  • it may replace with the linear flow-path projection part 56b, and may employ
  • the inlet buffer portion 58a has outlines 37a, 37b and 37c which are substantially trapezoidal (polygonal) in a front view.
  • the outer line 37a is parallel to the inner wall surface of the oxidant gas outlet communication hole 28b
  • the outer line 37b is parallel to the inner wall surface (vertical surface) of the cooling medium outlet communication hole 26b
  • the outer line 37c is a fuel gas inlet It is parallel to the inner wall surface of the communication hole 24a.
  • the outlines 37a to 37c may be triangular or rectangular.
  • the inlet buffer 58a includes a plurality of continuous linear guide projections 62a projecting from the intermediate height 60a toward the fuel gas channel 54, and the linear guide projections 62a form a continuous guide channel 64a. Ru.
  • Each linear guide projection 62a is continuously connected to the end of the linear flow channel protrusion 56b that forms the linear flow channel 56a, and has a bending portion 41a and is set to a stepwise different length Be done.
  • the projection width of each linear guide projection 62a is set to be the same as each other, but is set to be narrower than or the same as the projection width of the linear flow channel projection 56b.
  • the linear guide projection 62a is configured in the same manner as the linear guide projection 40a described above, and the detailed description thereof is omitted.
  • the inlet buffer portion 58a communicates with the fuel gas inlet passage 24a via the bridge portion 65a.
  • the outlet buffer portion 58b is point-symmetrical to the inlet buffer portion 58a, and has outlines 37d, 37e and 37f substantially trapezoidal (polygonal) in a front view.
  • the outer line 37d is parallel to the inner wall surface of the oxidant gas inlet communication hole 28a
  • the outer line 37e is parallel to the inner wall surface (vertical surface) of the cooling medium inlet communication hole 26a
  • the outer line 37f is a fuel gas outlet It is parallel to the inner wall surface of the communication hole 24b.
  • the outlet buffer portion 58b includes a plurality of continuous linear guide protrusions 62b protruding from the intermediate height portion 60b toward the fuel gas flow channel 54, and the continuous guide flow channel 64b is formed by the linear guide protrusions 62b. Ru.
  • Each linear guide projection 62b is continuously connected to the end of the linear flow channel protrusion 56b that forms the linear flow channel 56a, and has a bending portion 41b and is set to different lengths in stages Be done.
  • the linear guide projection 62b is configured in the same manner as the linear guide projection 40b described above, and the detailed description thereof is omitted.
  • the outlet buffer portion 58b communicates with the fuel gas outlet passage 24b via the bridge portion 65b.
  • a cooling medium channel 32 which is a back surface shape of the fuel gas channel 54 is formed.
  • the cooling medium channel 32 is configured in the same manner as the cathode-side metal separator 12, and the same components are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted.
  • a first seal member 70 is integrally formed on the surfaces 12 a and 12 b of the cathode side metal separator 12 around the outer peripheral edge of the cathode side metal separator 12.
  • a second seal member 72 is integrally formed on the surfaces 16 a and 16 b of the anode-side metal separator 16 around the outer peripheral edge of the anode-side metal separator 16.
  • an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas inlet manifold 28a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas inlet manifold 24a. Further, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the cooling medium inlet communication hole 26a.
  • the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 30 of the cathode side metal separator 12 from the oxidant gas inlet communication hole 28 a.
  • the oxidant gas moves in the direction of arrow B (horizontal direction) along the linear flow path 34 a from the inlet buffer portion 36 a and is supplied to the cathode 20 of the membrane electrode assembly 14.
  • the fuel gas is introduced into the fuel gas passage 54 of the anode side metal separator 16 from the fuel gas inlet communication hole 24 a. As shown in FIG. 7, this fuel gas moves horizontally (in the direction of arrow B) along the linear flow path 56a from the inlet buffer 58a, and is supplied to the anode 22 of the membrane electrode assembly 14. Be done.
  • the oxidant gas supplied to the cathode 20 and the fuel gas supplied to the anode 22 are consumed by the electrochemical reaction in the electrode catalyst layer, Power is generated.
  • the oxidant gas supplied and consumed to the cathode 20 of the membrane electrode assembly 14 is discharged from the outlet buffer portion 36b in the direction of arrow A along the oxidant gas outlet communication hole 28b.
  • the fuel gas supplied and consumed to the anode 22 of the membrane electrode assembly 14 is discharged from the outlet buffer 58b to the fuel gas outlet communication hole 24b.
  • the cooling medium supplied to the cooling medium inlet communication hole 26 a is introduced into the cooling medium flow path 32 formed between the cathode side metal separator 12 and the anode side metal separator 16 constituting the fuel cell 10 , Distribute in the direction of arrow B.
  • the cooling medium moves from the inlet buffer 48a along the linear flow path 46a, cools the membrane electrode assembly 14, and is discharged from the outlet buffer 48b to the cooling medium outlet communication hole 26b.
  • the inlet buffer 36a is provided with a plurality of continuous linear guide projections 40a and the linear
  • the guide projection 40a has a bending portion 41a and is set to different lengths in stages.
  • the outlet buffer 36b similarly has a plurality of continuous linear guide projections 40b, and the linear guide projections 40b have bending portions 41b and are set to different lengths in stages. There is.
  • the continuous guide flow passages 42a and 42b are provided in the inlet buffer portion 36a and the outlet buffer portion 36b, so that the oxidant gas does not flow by bypassing the generated water. Therefore, the generated water can be easily and surely discharged from the inlet buffer portion 36a and the outlet buffer portion 36b by the oxidant gas, and the oxidant gas can be uniformly supplied, and the desired power generation performance is favorably maintained. It will be possible to
  • inlet buffer portion 36a and the outlet buffer portion 36b can be effectively narrowed, and the entire fuel cell 10 can be easily miniaturized.
  • linear portion 40aa of the linear guide projection 40a is parallel to the outline 37a
  • linear portion 40ab of the linear guide projection 40a is parallel to the outline 37b.
  • each linear guide projection 40a is set to have the same distance L1 between connecting portions with the linear flow path projection 34b, and the same distance L2 between the bending portions 41a.
  • the vertical portions are set to the same distance L3, and the end portions on the oxidant gas inlet passage 28a side are set to the same distance L4.
  • each linear guide projection 40b is configured in the same manner as the above linear guide projection 40a.
  • the oxidant gas is supplied smoothly and uniformly along the entire surface of the power generation surface, and it becomes possible to reliably obtain a good power generation performance. Further, in the fuel gas flow channel 54, the same effect as that of the above-mentioned oxidant gas flow channel 30 can be obtained.
  • embossed flow channels 52a and 52b are provided in the inlet buffer 48a and the outlet buffer 48b. Therefore, the distribution of the cooling medium is effectively improved.
  • the membrane electrode assembly 14 can be supported via the inlet buffer 36a and the outlet buffer 36b, and the inlet buffer 58a and the outlet buffer 58b.
  • the fuel cell 10 can satisfactorily prevent the deterioration of the power generation performance due to the insufficient supply of the oxidant gas and the fuel gas, and has a desired cooling function, and the fuel cell 10 can be favorably generated. It can be done.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing main components of a fuel cell 80 according to a second embodiment of the present invention.
  • the same components as those of the fuel cell 10 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.
  • the fuel cell 80 is provided with a cathode side metal separator 12, a first electrolyte membrane electrode assembly 14a, an intermediate metal separator 82, a second electrolyte membrane electrode assembly 14b, and an anode metal separator 16.
  • a fuel gas channel (reaction gas channel) 84 is formed on the surface 82a of the intermediate metal separator 82 facing the first membrane electrode assembly 14a, and the second electrolyte membrane ⁇
  • An oxidant gas channel (reaction gas channel) 86 which is a back surface shape of the fuel gas channel 84 is formed on the surface 82 b facing the electrode structure 14 b.
  • the fuel gas channel 84 extends along the power generation surface in the direction of arrow B and is arranged in the direction of arrow C, in the vicinity of the inlet and the outlet of the linear channel 88a.
  • An inlet buffer 90a and an outlet buffer 90b are provided.
  • the linear flow path 88a is formed between the linear flow path protrusions (linear flow path protrusions) 88b that project to the surface 82a side.
  • the inlet buffer portion 90a has outlines 37a, 37b and 37c which are substantially trapezoidal (polygonal) in a front view.
  • the inlet buffer 90a includes a plurality of continuous linear guide projections 94a projecting from the intermediate height 92a toward the fuel gas channel 84, and the linear guide projections 94a form a continuous guide channel 96a. Ru.
  • the outlet buffer portion 90b includes a linear guide projection 94b protruding from the intermediate height portion 92b toward the fuel gas channel 84, and the linear guide projection 94b forms a continuous guide channel 96b.
  • the linear guide protrusions 94a, 94b are configured in the same manner as the linear guide protrusions 62a, 62b.
  • the oxidant gas channel 86 extends along the power generation surface in the direction of arrow B and is arranged in the direction of arrow C, and includes the plurality of linear channels 98 a and the linear channels. It has an inlet buffer section 100a and an outlet buffer section 100b provided near the inlet and the outlet of 98a.
  • the linear flow paths 98a are formed between the linear flow path projections (linear flow path projections) 98b protruding toward the surface 82b.
  • the inlet buffer portion 100a includes an embossed portion 102a protruding from the intermediate height portion 92b toward the oxidant gas flow path 86, and the embossed flow path 104a is formed by the embossed portion 102a.
  • the outlet buffer portion 100b includes an embossed portion 102b projecting from the intermediate height portion 92a toward the oxidant gas flow path 86, and the embossed flow path 104b is formed by the embossed portion 102b.
  • the continuous guide flow paths 96a and 96b are provided on the surface 82a of the intermediate metal separator 82 so as to protrude toward the fuel gas flow path 84 and are provided in the inlet buffer 90a and the outlet buffer 90b.
  • the fuel gas does not flow around the water.
  • embossed flow channels 104a and 104b are provided on the inlet buffer section 100a and the outlet buffer section 100b by protruding toward the oxidant gas flow channel 86 side. For this reason, in the oxidant gas flow channel 86, the flow of the oxidant gas is not affected by the back surface shape of the continuous guide flow channels 96a and 96b, and the oxidant gas can be smoothly circulated.

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Abstract

　燃料電池（１０）を構成するカソード側金属セパレータ（１２）の面（１２ａ）には、酸化剤ガス入口連通孔（２８ａ）と酸化剤ガス出口連通孔（２８ｂ）とに連通する酸化剤ガス流路（３０）が形成される。カソード側金属セパレータ（１２）には、中間高さ部（３８ａ、３８ｂ）から酸化剤ガス流路（３０）側に突出して連続ガイド流路（４２ａ、４２ｂ）を構成する複数の連続した線状ガイド突起部（４０ａ、４０ｂ）が設けられる。各線状ガイド突起部（４０ａ、４０ｂ）は、直線状流路（３４ａ）を形成する直線状流路突起部（３４ｂ）の端部に連続的に接続されるとともに、屈曲部位（４１ａ、４１ｂ）を有し且つ段階的に異なる長さに設定される。

Description

燃料電池
　本発明は、電解質の両面に電極が設けられた電解質・電極構造体と波板形状の金属セパレータとが積層され、前記金属セパレータの一方の面には、燃料ガス又は酸化剤ガスが流通される反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスが流通される反応ガス連通孔が形成される燃料電池に関する。
　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電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
　上記の燃料電池では、一方のセパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路が設けられるとともに、他方のセパレータの面内に、カソード側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が設けられている。また、セパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が、前記セパレータの面方向に沿って設けられている。
　その際、セパレータには、燃料電池の積層方向に貫通して燃料ガスを流す燃料ガス連通孔、酸化剤ガスを流す酸化剤ガス連通孔及び冷却媒体を流す冷却媒体連通孔が形成される、所謂、内部マニホールド型燃料電池を構成する場合がある。
　この種の燃料電池として、例えば、特開２００６－１７２９２４号公報が知られている。図１０に示すように、この特開２００６－１７２９２４号公報に開示されているセパレータ１は、例えば、燃料ガス流路２を設けるとともに、前記燃料ガス流路２は、主流路部３を有している。主流路部３は、配流部４及び合流部５を介して入口マニホールド６ａ及び出口マニホールド６ｂに連通している。
　主流路部３は、複数のリブ７ａにより分割されており、配流部４及び合流部５は、複数のリブ７ｂ、７ｃにより分割されている。各リブ７ｂ、７ｃは、長手方向の途中で分割部８ａ、８ｂにより複数に分割されている。各リブ７ｂ、７ｃの分割部８ａ、８ｂは、隣接するリブ７ｂ、７ｃの分割部８ａ、８ｂとはセパレータ１の長手方向に位置をずらせて配置されている。
　しかしながら、上記のセパレータ１では、各リブ７ｂ、７ｃが分割部８ａ、８ｂにより複数に分割されているため、前記分割部８ａ、８ｂに生成水が滞留し易い。その際、燃料ガスや酸化剤ガスは、生成水を迂回してリブ７ｂ、７ｃ間を流れるため、前記生成水が排出されないおそれがある。これにより、燃料ガスや酸化剤ガスの流れが阻害されてしまい、発電性能が低下する。
　しかも、燃料電池スタックの外部から水が導入された際には、この水が滞留して排出されず、発電性能が低下するおそれがある。
　さらに、各リブ７ｂ、７ｃが分割部８ａ、８ｂにより複数に分割されているため、実質的に発電に寄与しない配流部４及び合流部５の面積が大きくなる。従って、セパレータ１全体が大型化する。
　本発明はこの種の問題を解決するものであり、反応ガス流路側の生成水の排出性を向上させるとともに、良好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。
　本発明は、電解質の両面に電極が設けられた電解質・電極構造体と波板形状の金属セパレータとが積層され、前記金属セパレータの一方の面には、燃料ガス又は酸化剤ガスが流通される反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスが流通される反応ガス連通孔が形成される燃料電池に関するものである。
　金属セパレータは、反応ガス流路の端部と反応ガス連通孔との間にバッファ部を設け、前記バッファ部は、複数の連続した線状ガイド突起部を設けるとともに、前記線状ガイド突起部は、屈曲部位を有し且つ段階的に異なる長さに設定されている。
　本発明によれば、バッファ部は、複数の連続した線状ガイド突起部を設けるとともに、前記線状ガイド突起部は、屈曲部位を有し且つ段階的に異なる長さに設定されている。このため、反応ガスが生成水を迂回して流通することがなく、前記反応ガスにより前記生成水を容易且つ確実に排出させるとともに、該反応ガスを均一に供給することができ、所望の発電性能を良好に維持することが可能になる。しかも、バッファ部は、有効に狭小化することができ、燃料電池全体の小型化が容易に図られる。
本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池を構成するカソード側金属セパレータの一方の面の説明図である。 前記カソード側金属セパレータの要部拡大説明図である。 前記カソード側金属セパレータの他方の面の説明図である。 前記カソード側金属セパレータの入口バッファ部の一部斜視説明図である。 前記カソード側金属セパレータの、図５中、ＶＩ－ＶＩ線断面説明図である。 前記燃料電池を構成するアノード側金属セパレータの正面説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池を構成する中間金属セパレータの正面説明図である。 特開２００６－１７２９２４号公報に開示されているセパレータの説明図である。
　図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、カソード側金属セパレータ１２、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）１４及びアノード側金属セパレータ１６を設ける。
　カソード側金属セパレータ１２及びアノード側金属セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。カソード側金属セパレータ１２及びアノード側金属セパレータ１６は、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状を有する。
　電解質膜・電極構造体１４は、例えば、パーフルオ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（電解質）１８と、前記固体高分子電解質膜１８を挟持するカソード側電極２０及びアノード側電極２２とを備える。
　カソード側電極２０及びアノード側電極２２は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜１８の両面に形成される。
　燃料電池１０の長辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２６ｂ、及び酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２８ｂが設けられる。
　燃料電池１０の長辺方向（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、酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔２８ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２６ａ、及び燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２４ｂが設けられる。
　酸化剤ガス入口連通孔２８ａは、略三角形状を有するとともに、燃料電池１０の角部を挟む２辺に平行な２辺を設ける。この２辺に連なる斜辺は、後述するように、入口バッファ部３６ａの外形線３７ｃに平行する。なお、酸化剤ガス出口連通孔２８ｂ、燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂは、上記の酸化剤ガス入口連通孔２８ａと同様に構成される。
　図１及び図２に示すように、カソード側金属セパレータ１２の電解質膜・電極構造体１４に向かう面１２ａには、酸化剤ガス入口連通孔２８ａと酸化剤ガス出口連通孔２８ｂとに連通する酸化剤ガス流路（反応ガス流路）３０が形成される。カソード側金属セパレータ１２の他の面１２ｂには、酸化剤ガス流路３０の裏面形状である冷却媒体流路３２が形成される。
　酸化剤ガス流路３０は、発電面に沿って矢印Ｂ方向に延在し且つ矢印Ｃ方向に配列される複数本の直線状流路３４ａと、前記直線状流路３４ａの入口近傍及び出口近傍に設けられる入口バッファ部（配流部）３６ａ及び出口バッファ部（合流部）３６ｂとを有する。直線状流路３４ａは、面１２ａ側に突出する直線状流路突起部（線状流路突起部）３４ｂ間に形成される。なお、直線状流路突起部３４ｂに代えて、曲線状、屈曲線状又は波線状突起部（図示せず）を採用してもよい。
　なお、本発明は、少なくとも入口バッファ部３６ａ又は出口バッファ部３６ｂのいずれかに適用されるものであるが、以下の説明は、前記入口バッファ部３６ａ及び前記出口バッファ部３６ｂの両方に適用するものとする。
　入口バッファ部３６ａは、正面視で略台形状（多角形状）の外形線３７ａ、３７ｂ及び３７ｃを有する。外形線３７ａは、燃料ガス出口連通孔２４ｂの内側壁面に平行し、外形線３７ｂは、冷却媒体入口連通孔２６ａの内側壁面（鉛直面）に平行し、さらに外形線３７ｃは、酸化剤ガス入口連通孔２８ａの内側壁面に平行する。なお、外形線３７ａ～３７ｃは、三角形や長方形等でもよい。
　入口バッファ部３６ａは、中間高さ部３８ａから酸化剤ガス流路３０側に突出する複数の連続した線状ガイド突起部４０ａを備え、前記線状ガイド突起部４０ａにより連続ガイド流路４２ａが形成される。
　各線状ガイド突起部４０ａは、図２及び図３に示すように、直線状流路３４ａを形成する所定位置の直線状流路突起部３４ｂの端部に連続的に接続されるとともに、屈曲部位４１ａを有し且つ段階的に異なる長さに設定される。各線状ガイド突起部４０ａの突起幅は、互いに同一に設定される一方、直線状流路突起部３４ｂの突起幅よりも狭く又は同一の幅寸法に設定される。
　酸化剤ガス入口連通孔２８ａに近接する直線状流路突起部３４ｂに接続される線状ガイド突起部４０ａは、前記酸化剤ガス入口連通孔２８ａから離間する前記直線状流路突起部３４ｂに接続される線状ガイド突起部４０ａよりも短尺に構成される。線状ガイド突起部４０ａの直線部分４０ａａは、外形線３７ａに平行し、前記線状ガイド突起部４０ａの直線部分４０ａｂは、外形線３７ｂに平行する。
　図３に示すように、各線状ガイド突起部４０ａは、直線状流路突起部３４ｂとの連結部分間が同一の距離Ｌ１に設定され、屈曲部位４１ａ間が同一の距離Ｌ２に設定され、鉛直部分間が同一の距離Ｌ３に設定され、さらに酸化剤ガス入口連通孔２８ａ側の端部間が同一の距離Ｌ４に設定される。なお、各線状ガイド突起部４０ａは、それぞれ同一の距離Ｌ１～Ｌ４に設定されることが好ましいが、異なる距離に設定されることも可能である。
　入口バッファ部３６ａは、ブリッジ部４４ａを介して酸化剤ガス入口連通孔２８ａに連通する。ブリッジ部４４ａは、例えば、シール部材を凹凸形状に成形することにより構成される。以下、他のブリッジ部でも同様である。
　図２に示すように、出口バッファ部３６ｂは、入口バッファ部３６ａと点対称形状に構成され、正面視で略台形状（多角形状）の外形線３７ｄ、３７ｅ及び３７ｆを有する。外形線３７ｄは、燃料ガス入口連通孔２４ａの内側壁面に平行し、外形線３７ｅは、冷却媒体出口連通孔２６ｂの内側壁面（鉛直面）に平行し、さらに外形線３７ｆは、酸化剤ガス出口連通孔２８ｂの内側壁面に平行する。
　出口バッファ部３６ｂは、中間高さ部３８ｂから酸化剤ガス流路３０側に突出する線状ガイド突起部４０ｂを備え、前記線状ガイド突起部４０ｂにより連続ガイド流路４２ｂが形成される。出口バッファ部３６ｂは、ブリッジ部４４ｂを介して酸化剤ガス出口連通孔２８ｂに連通する。なお、出口バッファ部３６ｂは、上記の入口バッファ部３６ａと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。
　図４に示すように、カソード側金属セパレータ１２の他方の面１２ｂには、酸化剤ガス流路３０の裏面形状である冷却媒体流路３２が形成される。冷却媒体流路３２は、発電面に沿って矢印Ｂ方向に延在し且つ矢印Ｃ方向に配列される複数本の直線状流路４６ａと、前記直線状流路４６ａの入口近傍及び出口近傍に設けられる入口バッファ部４８ａ及び出口バッファ部４８ｂとを有する。
　直線状流路４６ａは、面１２ｂ側に突出する直線状流路突起部（線状流路突起部）４６ｂ間に形成される。直線状流路４６ａは、直線状流路突起部３４ｂの裏面形状である一方、直線状流路突起部４６ｂは、直線状流路３４ａの裏面形状である。入口バッファ部４８ａは、入口バッファ部３６ａの裏面形状である一方、出口バッファ部４８ｂは、出口バッファ部３６ｂの裏面形状である（図５参照）。
　図５及び図６に示すように、入口バッファ部４８ａは、中間高さ部３８ａから冷却媒体流路３２側に突出するエンボス部５０ａを備え、前記エンボス部５０ａによりエンボス流路５２ａが形成される。中間高さ部３８ａから連続ガイド流路４２ａの深さは、前記中間高さ部３８ａからエンボス流路５２ａの深さと同等に設定される。入口バッファ部４８ａは、ブリッジ部５３ａを介して冷却媒体入口連通孔２６ａに連通する（図４参照）。
　図４に示すように、出口バッファ部４８ｂは、中間高さ部３８ｂから冷却媒体流路３２側に突出するエンボス部５０ｂを備え、前記エンボス部５０ｂによりエンボス流路５２ｂが形成される。出口バッファ部４８ｂは、ブリッジ部５３ｂを介して冷却媒体出口連通孔２６ｂに連通する。
　図７に示すように、アノード側金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１４に向かう面１６ａには、燃料ガス流路（反応ガス流路）５４が形成されるとともに、面１６ｂには、前記燃料ガス流路５４の裏面形状である冷却媒体流路３２が形成される。
　燃料ガス流路５４は、発電面に沿って矢印Ｂ方向に延在し且つ矢印Ｃ方向に配列される複数本の直線状流路５６ａと、前記直線状流路５６ａの入口近傍及び出口近傍に設けられる入口バッファ部５８ａ及び出口バッファ部５８ｂとを有する。直線状流路５６ａは、面１６ａ側に突出する直線状流路突起部（線状流路突起部）５６ｂ間に形成される。なお、直線状流路突起部５６ｂに代えて、曲線状、屈曲線状又は波線状突起部（図示せず）を採用してもよい。
　入口バッファ部５８ａは、正面視で略台形状（多角形状）の外形線３７ａ、３７ｂ及び３７ｃを有する。外形線３７ａは、酸化剤ガス出口連通孔２８ｂの内側壁面に平行し、外形線３７ｂは、冷却媒体出口連通孔２６ｂの内側壁面（鉛直面）に平行し、さらに外形線３７ｃは、燃料ガス入口連通孔２４ａの内側壁面に平行する。なお、外形線３７ａ～３７ｃは、三角形や長方形等でもよい。
　入口バッファ部５８ａは、中間高さ部６０ａから燃料ガス流路５４側に突出する複数の連続した線状ガイド突起部６２ａを備え、前記線状ガイド突起部６２ａにより連続ガイド流路６４ａが形成される。
　各線状ガイド突起部６２ａは、直線状流路５６ａを形成する直線状流路突起部５６ｂの端部に連続的に接続されるとともに、屈曲部位４１ａを有し且つ段階的に異なる長さに設定される。各線状ガイド突起部６２ａの突起幅は、互いに同一に設定される一方、直線状流路突起部５６ｂの突起幅よりも狭く又は同一の幅寸法に設定される。線状ガイド突起部６２ａは、上記の線状ガイド突起部４０ａと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。入口バッファ部５８ａは、ブリッジ部６５ａを介して燃料ガス入口連通孔２４ａに連通する。
　出口バッファ部５８ｂは、入口バッファ部５８ａと点対称形状に構成され、正面視で略台形状（多角形状）の外形線３７ｄ、３７ｅ及び３７ｆを有する。外形線３７ｄは、酸化剤ガス入口連通孔２８ａの内側壁面に平行し、外形線３７ｅは、冷却媒体入口連通孔２６ａの内側壁面（鉛直面）に平行し、さらに外形線３７ｆは、燃料ガス出口連通孔２４ｂの内側壁面に平行する。
　出口バッファ部５８ｂは、中間高さ部６０ｂから燃料ガス流路５４側に突出する複数の連続した線状ガイド突起部６２ｂを備え、前記線状ガイド突起部６２ｂにより連続ガイド流路６４ｂが形成される。
　各線状ガイド突起部６２ｂは、直線状流路５６ａを形成する直線状流路突起部５６ｂの端部に連続的に接続されるとともに、屈曲部位４１ｂを有し且つ段階的に異なる長さに設定される。線状ガイド突起部６２ｂは、上記の線状ガイド突起部４０ｂと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。出口バッファ部５８ｂは、ブリッジ部６５ｂを介して燃料ガス出口連通孔２４ｂに連通する。
　アノード側金属セパレータ１６の他方の面１６ｂには、図１に示すように、燃料ガス流路５４の裏面形状である冷却媒体流路３２が形成される。冷却媒体流路３２は、カソード側金属セパレータ１２と同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
　カソード側金属セパレータ１２の面１２ａ、１２ｂには、前記カソード側金属セパレータ１２の外周縁部を周回して第１シール部材７０が一体成形される。アノード側金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このアノード側金属セパレータ１６の外周縁部を周回して、第２シール部材７２が一体成形される。
　この燃料電池１０の動作について、以下に説明する。
　先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２８ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔２４ａ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２６ａ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。
　このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２８ａからカソード側金属セパレータ１２の酸化剤ガス流路３０に導入される。この酸化剤ガスは、入口バッファ部３６ａから直線状流路３４ａに沿って矢印Ｂ方向（水平方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１４のカソード側電極２０に供給される。
　一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａからアノード側金属セパレータ１６の燃料ガス流路５４に導入される。この燃料ガスは、図７に示すように、入口バッファ部５８ａから直線状流路５６ａに沿って水平方向（矢印Ｂ方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１４のアノード側電極２２に供給される。
　従って、電解質膜・電極構造体１４では、カソード側電極２０に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２２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て、発電が行われる。
　次いで、電解質膜・電極構造体１４のカソード側電極２０に供給されて消費された酸化剤ガスは、出口バッファ部３６ｂから酸化剤ガス出口連通孔２８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、電解質膜・電極構造体１４のアノード側電極２２に供給されて消費された燃料ガスは、出口バッファ部５８ｂから燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される。
　一方、冷却媒体入口連通孔２６ａに供給された冷却媒体は、燃料電池１０を構成するカソード側金属セパレータ１２とアノード側金属セパレータ１６との間に形成された冷却媒体流路３２に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、入口バッファ部４８ａから直線状流路４６ａに沿って移動し、電解質膜・電極構造体１４を冷却した後、出口バッファ部４８ｂから冷却媒体出口連通孔２６ｂに排出される。
　この場合、第１の実施形態では、例えば、酸化剤ガス流路３０において、図２に示すように、入口バッファ部３６ａは、複数の連続した線状ガイド突起部４０ａを設けるとともに、前記線状ガイド突起部４０ａは、屈曲部位４１ａを有し且つ段階的に異なる長さに設定されている。一方、出口バッファ部３６ｂは、同様に複数の連続した線状ガイド突起部４０ｂを設けるとともに、前記線状ガイド突起部４０ｂは、屈曲部位４１ｂを有し且つ段階的に異なる長さに設定されている。
　従って、酸化剤ガス流路３０では、入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂに連続ガイド流路４２ａ、４２ｂが設けられるため、生成水を迂回して酸化剤ガスが流通することがない。このため、酸化剤ガスにより、入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂから生成水を容易且つ確実に排出させるとともに、前記酸化剤ガスを均一に供給することができ、所望の発電性能を良好に維持することが可能になる。
　しかも、入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂは、有効に狭小化することができ、燃料電池１０全体の小型化が容易に図られる。
　さらに、線状ガイド突起部４０ａの直線部分４０ａａは、外形線３７ａに平行し、前記線状ガイド突起部４０ａの直線部分４０ａｂは、外形線３７ｂに平行している。
　さらにまた、各線状ガイド突起部４０ａは、図３に示すように、直線状流路突起部３４ｂとの連結部分間が同一の距離Ｌ１に設定され、屈曲部位４１ａ間が同一の距離Ｌ２に設定され、鉛直部分間が同一の距離Ｌ３に設定され、さらに酸化剤ガス入口連通孔２８ａ側の端部間が同一の距離Ｌ４に設定される。一方、各線状ガイド突起部４０ｂは、上記の線状ガイド突起部４０ａと同様に構成されている。
　これにより、酸化剤ガス流路３０では、酸化剤ガスが発電面全面に沿って円滑且つ均一に供給され、良好な発電性能を確実に得ることが可能になる。また、燃料ガス流路５４では、上記の酸化剤ガス流路３０と同様の効果が得られる。
　さらに、冷却媒体流路３２では、入口バッファ部４８ａ及び出口バッファ部４８ｂにエンボス流路５２ａ、５２ｂが設けられている。このため、冷却媒体の配流性が有効に向上する。しかも、入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂと入口バッファ部５８ａ及び出口バッファ部５８ｂとを介して、電解質膜・電極構造体１４を支持することができる。
　これにより、燃料電池１０は、酸化剤ガス及び燃料ガスの供給不足による発電性能の低下を良好に阻止することが可能になるとともに、所望の冷却機能を有し、前記燃料電池１０を良好に発電させることができる。
　図８は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池８０の要部分解斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
　燃料電池８０は、カソード側金属セパレータ１２、第１電解質膜・電極構造体１４ａ、中間金属セパレータ８２、第２電解質膜・電極構造体１４ｂ及びアノード側金属セパレータ１６を設ける。
　図９に示すように、中間金属セパレータ８２の第１電解質膜・電極構造体１４ａに向かう面８２ａには、燃料ガス流路（反応ガス流路）８４が形成されるとともに、第２電解質膜・電極構造体１４ｂに向かう面８２ｂには、前記燃料ガス流路８４の裏面形状である酸化剤ガス流路（反応ガス流路）８６が形成される。
　燃料ガス流路８４は、発電面に沿って矢印Ｂ方向に延在し且つ矢印Ｃ方向に配列される複数本の直線状流路８８ａと、前記直線状流路８８ａの入口近傍及び出口近傍に設けられる入口バッファ部９０ａ及び出口バッファ部９０ｂとを有する。直線状流路８８ａは、面８２ａ側に突出する直線状流路突起部（線状流路突起部）８８ｂ間に形成される。
　入口バッファ部９０ａは、正面視で略台形状（多角形状）の外形線３７ａ、３７ｂ及び３７ｃを有する。入口バッファ部９０ａは、中間高さ部９２ａから燃料ガス流路８４側に突出する複数の連続した線状ガイド突起部９４ａを備え、前記線状ガイド突起部９４ａにより連続ガイド流路９６ａが形成される。
　出口バッファ部９０ｂは、中間高さ部９２ｂから燃料ガス流路８４側に突出する線状ガイド突起部９４ｂを備え、前記線状ガイド突起部９４ｂにより連続ガイド流路９６ｂが形成される。線状ガイド突起部９４ａ、９４ｂは、線状ガイド突起部６２ａ、６２ｂと同様に構成される。
　図８に示すように、酸化剤ガス流路８６は、発電面に沿って矢印Ｂ方向に延在し且つ矢印Ｃ方向に配列される複数本の直線状流路９８ａと、前記直線状流路９８ａの入口近傍及び出口近傍に設けられる入口バッファ部１００ａ及び出口バッファ部１００ｂとを有する。直線状流路９８ａは、面８２ｂ側に突出する直線状流路突起部（線状流路突起部）９８ｂ間に形成される。
　入口バッファ部１００ａは、中間高さ部９２ｂから酸化剤ガス流路８６側に突出するエンボス部１０２ａを備え、前記エンボス部１０２ａによりエンボス流路１０４ａが形成される。出口バッファ部１００ｂは、中間高さ部９２ａから酸化剤ガス流路８６側に突出するエンボス部１０２ｂを備え、前記エンボス部１０２ｂによりエンボス流路１０４ｂが形成される。
　この第２の実施形態では、中間金属セパレータ８２の面８２ａには、燃料ガス流路８４側に突出して入口バッファ部９０ａ及び出口バッファ部９０ｂに連続ガイド流路９６ａ、９６ｂが設けられるため、生成水を迂回して燃料ガスが流通することがない。
　一方、中間金属セパレータ８２の面８２ｂには、酸化剤ガス流路８６側に突出して入口バッファ部１００ａ及び出口バッファ部１００ｂにエンボス流路１０４ａ、１０４ｂが設けられている。このため、酸化剤ガス流路８６では、連続ガイド流路９６ａ、９６ｂの裏面形状により酸化剤ガスの流れが影響されることがなく、前記酸化剤ガスの円滑な流通が可能になる。

Claims (5)

  1. 　電解質（１８）の両面に電極（２０、２２）が設けられた電解質・電極構造体（１４）と波板形状の金属セパレータ（１２）とが積層され、前記金属セパレータ（１２）の一方の面（１２ａ）には、燃料ガス又は酸化剤ガスが流通される反応ガス流路（３０）が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスが流通される反応ガス連通孔（２８ａ）が形成される燃料電池であって、
    　前記金属セパレータ（１２）は、前記反応ガス流路（３０）の端部と前記反応ガス連通孔（２８ａ）との間にバッファ部（３６ａ）を設け、
    　前記バッファ部（３６ａ）は、複数の連続した線状ガイド突起部（４０ａ）を設けるとともに、
    　前記線状ガイド突起部（４０ａ）は、屈曲部位（４１ａ）を有し且つ段階的に異なる長さに設定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、前記バッファ部（３６ａ）は、多角形状の外形線（３７ａ）を有し、
    　複数の前記線状ガイド突起部（４０ａ）は、前記屈曲部位（４１ａ）の前後で前記バッファ部（３６ａ）の前記外形線（３７ａ）に平行に配置さ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、複数の前記線状ガイド突起部（４０ａ）は、少なくとも前記反応ガス連通孔（２８ａ）側の端部又は前記反応ガス流路（３０）側の端部同士の間隔が、等間隔に設定されることを特徴とする燃料電池。
  4. 　請求項１記載の燃料電池において、複数の前記線状ガイド突起部（４０ａ）は、前記反応ガス流路（３０）を構成する線状流路突起部（３４ｂ）の端部に連続的に接続され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、複数の前記線状ガイド突起部（４０ａ）は、前記バッファ部（３６ａ）の中間高さ部（３８ａ）から前記反応ガス流路（３０）側に突出する一方、
    　前記バッファ部（３６ａ）の前記中間高さ部（３８ａ）から前記反応ガス流路（３０）とは反対側に複数のエンボス部（５０ａ）が突出することを特徴とする燃料電池。
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