(57)【要約】【課題】簡単且つ経済的な構成で、反応ガス流路から出口バッファ部に導出される生成水を、反応ガス出口連通孔に容易且つ確実に排出することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０を構成する発電ユニット１２は、第１金属セパレータ１４を備える。第１金属セパレータ１４は、第１燃料ガス流路３６の上下に入口バッファ部３７ａ及び出口バッファ部３７ｂを有する。出口バッファ部３７ｂには、第１金属セパレータ１４の金属表面を加工して第１燃料ガス流路３６の下部側から貫通孔４２ｂに連続して連なる複数の溝部４４が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と金属性板材を波形状に成形した金属セパレータとが積層され、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路と、前記反応ガスを積層方向に流通させる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔とが形成されるとともに、前記反応ガス流路と前記反応ガス出口連通孔とに連通する出口バッファ部が設けられる燃料電池であって、
前記出口バッファ部には、前記金属セパレータの金属表面を加工して前記反応ガス流路側から前記反応ガス出口連通孔側に連なる複数の溝部が設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池において、前記溝部は、前記反応ガス流路側から前記反応ガス出口連通孔側に連続して連なることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池において、前記出口バッファ部と前記反応ガス出口連通孔との間には、前記反応ガスを流通させる連結流路が形成されるとともに、
前記溝部は、前記反応ガス流路から前記連結流路までの間を連続して連結することを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記金属セパレータは、前記出口バッファ部に親水化処理を施すことを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と金属セパレータとが積層され、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路と、前記反応ガスを積層方向に流通させる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔とが形成されるとともに、前記反応ガス流路と前記反応ガス出口連通孔とに連通する出口バッファ部が設けられる燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
上記の燃料電池では、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（反応ガス流路）と、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（反応ガス流路）とが設けられている。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。
【０００４】
この種の燃料電池では、セパレータの積層方向に貫通する反応ガス入口連通孔、反応ガス出口連通孔、冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔が前記燃料電池の内部に設けられる、所謂、内部マニホールドを構成する場合がある。
【０００５】
その際、一般的に、反応ガス入口連通孔と反応ガス流路との間には、前記反応ガス流路に反応ガスを均一に分散させて供給するために、入口バッファ部が設けられている。一方、反応ガス流路と反応ガス出口連通孔との間には、前記反応ガス出口連通孔に反応ガスを均一に合流させるために、出口バッファ部が設けられている。
【０００６】
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池は、図７に示すように、水素ガス用の第１貫通孔１ａ、１ｂ、酸素ガス用の第２貫通孔２ａ、２ｂ及び冷却水用の第３貫通孔３ａ、３ｂを備えている。第１貫通孔１ａ、１ｂは、案内空間（バッファ部）４ａ、４ｂを介して方形空間５に連通するとともに、水素ガスを案内するためのフィン状案内部６ａ、６ｂが、本体部７に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２８３６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の燃料電池では、発電時に生成される水が、方形空間５から案内空間４ｂに導入された後、第１貫通孔１ｂに排出されている。その際、生成水は、フィン状案内部６ｂに付着して案内空間４ｂに滞留し易い。このため、水素ガスの円滑な流れが阻害されて、安定した発電が遂行されないおそれがある。しかも、本体部７にフィン状案内部６ｂを設けているため、製造作業が煩雑化するとともに、案内空間４ｂが狭くなって排水性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、反応ガス流路から出口バッファ部に導出される生成水を、反応ガス出口連通孔に容易且つ確実に排出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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と金属性板材を波形状に成形した金属セパレータとが積層され、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路と、前記反応ガスを積層方向に流通させる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔とが形成されるとともに、前記反応ガス流路と前記反応ガス出口連通孔とに連通する出口バッファ部が設けられる燃料電池に関するものである。
【００１１】
そして、出口バッファ部には、金属セパレータの金属表面を加工して反応ガス流路側から反応ガス出口連通孔側に連なる複数の溝部が設けられている。
【００１２】
また、溝部は、反応ガス流路側から反応ガス出口連通孔側に連続して連なることが好ましい。
【００１３】
さらに、出口バッファ部と反応ガス出口連通孔との間には、反応ガスを流通させる連結流路が形成されるとともに、溝部は、反応ガス流路から前記連結流路までの間を連続して連結することが好ましい。
【００１４】
さらにまた、金属セパレータは、出口バッファ部に親水化処理を施すことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、出口バッファ部に導出された生成水は、反応ガス流路側から反応ガス出口連通孔側に連続して連なる複数の溝部に沿って、前記反応ガス出口連通孔に円滑に流れることができる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、反応ガス流路から出口バッファ部に導出される生成水を、反応ガス出口連通孔に容易且つ確実に排出することが可能になる。
【００１６】
しかも、金属セパレータの金属表面に複数の溝部を形成するだけでよい。従って、製造コストを抑制することができるとともに、出口バッファ部の容積を狭めることがなく、反応ガス及び生成水の排出性が良好に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する発電ユニットの要部分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】前記発電ユニットを構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図４】前記発電ユニットを構成する第２金属セパレータの一方の正面説明図である。
【図５】前記第２金属セパレータの他方の正面説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図７】従来の燃料電池の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０を構成する発電ユニット１２の要部分解斜視説明図である。
【００１９】
燃料電池スタック１０は、図２に示すように、複数の発電ユニット１２を水平方向（矢印Ａ方向）に沿って互いに積層して構成される。発電ユニット１２は、第１金属セパレータ１４、第１電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）（ＭＥＡ）１６ａ、第２金属セパレータ１８、第２電解質膜・電極構造体１６ｂ及び第３金属セパレータ２０を設ける。
【００２０】
第１金属セパレータ１４、第２金属セパレータ１８及び第３金属セパレータ２０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。第１金属セパレータ１４、第２金属セパレータ１８及び第３金属セパレータ２０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。
【００２１】
図１及び図２に示すように、第１電解質膜・電極構造体１６ａは、第２電解質膜・電極構造体１６ｂよりも小さな表面積に設定される。第１及び第２電解質膜・電極構造体１６ａ、１６ｂ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２２と、前記固体高分子電解質膜２２を挟持するアノード側電極２４及びカソード側電極２６とを備える。アノード側電極２４は、カソード側電極２６よりも小さな表面積を有する、所謂、段差型ＭＥＡを構成している。
【００２２】
アノード側電極２４及びカソード側電極２６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２２の両面に形成される。
【００２３】
図１に示すように、発電ユニット１２の長辺方向（矢印Ｃ方向）の上端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、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（反応ガス入口連通孔）３０ａ、及び燃料ガス、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（反応ガス入口連通孔）３２ａが設けられる。
【００２４】
発電ユニット１２の長辺方向（矢印Ｃ方向）の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔（反応ガス出口連通孔）３２ｂ、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（反応ガス出口連通孔）３０ｂが設けられる。
【００２５】
発電ユニット１２の短辺方向（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、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３４ａが設けられるとともに、前記発電ユニット１２の短辺方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３４ｂが設けられる。
【００２６】
図１及び図３に示すように、第１金属セパレータ１４の第１電解質膜・電極構造体１６ａに向かう面１４ａには、例えば、矢印Ｃ方向に延在する複数の溝部３６ａを有する第１燃料ガス流路（反応ガス流路）３６が設けられる。第１燃料ガス流路３６の入口側（上端側）には、入口バッファ部３７ａが連通する一方、前記第１燃料ガス流路３６の出口側（下端側）には、出口バッファ部３７ｂが連通する。入口バッファ部３７ａ及び出口バッファ部３７ｂは、突出する複数のエンボスを有する。
【００２７】
第１燃料ガス流路３６と燃料ガス入口連通孔３２ａ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂとは、第１入口側連通路部３８ａ及び第１出口側連通路部３８ｂを介して連通する。
【００２８】
図１及び図４に示すように、第１入口側連通路部３８ａは、面１４ａとは反対の面１４ｂに設けられて燃料ガス入口連通孔３２ａに連通する複数の連結路４０ａと、第１金属セパレータ１４を積層方向に貫通して前記連結路４０ａ及び第１燃料ガス流路３６に連通する複数の貫通孔４２ａとを有する。
【００２９】
第１出口側連通路部３８ｂは、同様に、面１４ｂに設けられて燃料ガス出口連通孔３２ｂに連通する複数の連結路４０ｂと、第１金属セパレータ１４を積層方向に貫通して前記連結路４０ｂ及び第１燃料ガス流路３６に連通する複数の貫通孔４２ｂとを有する。
【００３０】
図３に示すように、出口バッファ部３７ｂには、第１金属セパレータ１４の金属表面を加工して第１燃料ガス流路３６側から燃料ガス出口連通孔３２ｂ側に連続して連なる複数の溝部４４が設けられる。溝部４４は、第１燃料ガス流路３６の各溝部３６ａをいずれかの貫通孔４２ｂに連通するために、直線状に形成される。溝部４４は、水を円滑に排出させるために、出口バッファ部３７ｂのエンボスと交差しない位置が好ましい。
【００３１】
溝部４４は、毛細管現象を利用して排水性を向上させるために、微少流路溝を構成している。具体的には、溝部４４の幅寸法が１〜１００μｍで、前記溝部４４の深さが１．５μｍ以上で且つ第１金属セパレータ１４の厚さ未満に設定される。金属表面は、表面粗度Ｒｚが１．５μｍ以上で親水性を発現するからである。
【００３２】
溝部４４は、例えば、フォトリソ処理（フォトリソグラフィ）、ＹＡＧレーザ又はＵＶレーザ等のレーザ加工、あるいは、針状の工具により金属表面を引っ掻くように加工することにより形成される。特に、ＵＶレーザによる加工処理では、同時にＵＶ露光処理を行うことにより親水化処理が遂行される。
【００３３】
第１金属セパレータ１４の面１４ｂには、冷却媒体入口連通孔３４ａと冷却媒体出口連通孔３４ｂとを連通する冷却媒体流路４５の一部が形成される。
【００３４】
図４に示すように、第２金属セパレータ１８の第１電解質膜・電極構造体１６ａに向かう面１８ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとを連通する第１酸化剤ガス流路（反応ガス流路）４６が形成される。第１酸化剤ガス流路４６は、矢印Ｃ方向に延在する複数の溝部４６ａを有する。
【００３５】
第１酸化剤ガス流路４６の入口側（上端側）には、入口バッファ部４８ａが連通する一方、前記第１酸化剤ガス流路４６の出口側（下端側）には、出口バッファ部４８ｂが連通する。入口バッファ部４８ａ及び出口バッファ部４８ｂは、突出する複数のエンボスを有する。
【００３６】
酸化剤ガス入口連通孔３０ａと入口バッファ部４８ａとの間には、入口連結流路（ブリッジ部）５０ａが形成されるとともに、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと出口バッファ部４８ｂとの間には、出口連結流路（ブリッジ部）５０ｂが形成される。
【００３７】
第１酸化剤ガス流路４６側から酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ側に連続して連なる複数の溝部５２が設けられる。溝部５２は、第１酸化剤ガス流路４６の各溝部４６ａをいずれかの出口連結流路５０ｂに連通するために、直線状に形成される。溝部５２は、上記の溝部４４と同様に形成される。溝部５２と溝部４４とは、第１金属セパレータ１４の表裏で互いに交差する方向に設けられる。
【００３８】
図５に示すように、第２金属セパレータ１８の第２電解質膜・電極構造体１６ｂに向かう面１８ｂには、例えば、矢印Ｃ方向に延在する複数の溝部５４ａを有する第２燃料ガス流路（反応ガス流路）５４が設けられる。第２燃料ガス流路５４の入口側（上端側）には、入口バッファ部５６ａが連通する一方、前記第２燃料ガス流路５４の出口側（下端側）には、出口バッファ部５６ｂが連通する。入口バッファ部５６ａ及び出口バッファ部５６ｂは、複数のエンボスを有する。
【００３９】
第２燃料ガス流路５４と燃料ガス入口連通孔３２ａ及び燃料ガス出口連通孔３２ｂとは、第２入口側連通路部６０ａ及び第２出口側連通路部６０ｂを介して連通する。
【００４０】
図１及び図５に示すように、第２入口側連通路部６０ａは、面１８ａに設けられて燃料ガス入口連通孔３２ａに連通する複数の連結路６２ａと、第２金属セパレータ１８を積層方向に貫通して前記連結路６２ａ及び第２燃料ガス流路５４に連通する複数の貫通孔６４ａとを有する。
【００４１】
第２出口側連通路部６０ｂは、同様に、面１８ａに設けられて燃料ガス出口連通孔３２ｂに連通する複数の連結路６２ｂと、第２金属セパレータ１８を積層方向に貫通して前記連結路６２ｂ及び第２燃料ガス流路５４に連通する複数の貫通孔６４ｂとを有する。
【００４２】
第２出口側連通路部６０ｂには、第２金属セパレータ１８の金属表面を加工して第２燃料ガス流路５４側から燃料ガス出口連通孔３２ｂ側に連続して連なる複数の溝部６６が設けられる。溝部６６は、第２燃料ガス流路５４の各溝部５４ａをいずれかの貫通孔６４ｂに連通するために、直線状に形成される。溝部６６は、上記の溝部４４と同様に形成される。
【００４３】
図１に示すように、第３金属セパレータ２０の第２電解質膜・電極構造体１６ｂに向かう面２０ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとを連通する第２酸化剤ガス流路（反応ガス流路）６８が形成される。第２酸化剤ガス流路６８は、矢印Ｃ方向に延在する複数の溝部６８ａを有する。
【００４４】
第２酸化剤ガス流路６８は、上記の第１酸化剤ガス流路４６と同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。第３金属セパレータ２０の面２０ｂには、冷却媒体流路４５の一部が形成される。
【００４５】
図１〜図３に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１金属セパレータ１４の外周端縁部を周回して第１シール部材７０が一体成形される。図１、図２、図４及び図５に示すように、第２金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第２金属セパレータ１８の外周端縁部を周回して第２シール部材７２が一体成形されるとともに、第３金属セパレータ２０の面２０ａ、２０ｂには、この第３金属セパレータ２０の外周端縁部を周回して第３シール部材７４が一体成形される（図１及び図２参照）。
【００４６】
発電ユニット１２同士が互いに積層されることにより、一方の発電ユニット１２を構成する第１金属セパレータ１４と、他方の発電ユニット１２を構成する第３金属セパレータ２０との間には、矢印Ｂ方向に延在する冷却媒体流路４５が形成される（図１参照）。
【００４７】
このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。
【００４８】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ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３２ａ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３４ａ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。
【００４９】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第２金属セパレータ１８の第１酸化剤ガス流路４６及び第３金属セパレータ２０の第２酸化剤ガス流路６８に導入される。この酸化剤ガスは、第１酸化剤ガス流路４６に沿って矢印Ｃ方向（重力方向）に移動し、第１電解質膜・電極構造体１６ａのカソード側電極２６に供給されるとともに、第２酸化剤ガス流路６８に沿って矢印Ｃ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体１６ｂのカソード側電極２６に供給される。
【００５０】
一方、燃料ガスは、図２及び図３に示すように、燃料ガス入口連通孔３２ａから第１金属セパレータ１４の第１入口側連通路部３８ａを構成する連結路４０ａに供給され、貫通孔４２ａを通って面１４ａ側に移動する。このため、燃料ガスは、貫通孔４２ａに連通する第１燃料ガス流路３６に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、第１電解質膜・電極構造体１６ａのアノード側電極２４に供給される。
【００５１】
また、燃料ガスは、図２及び図５に示すように、燃料ガス入口連通孔３２ａから第２金属セパレータ１８の第２入口側連通路部６０ａを構成する連結路６２ａに供給され、貫通孔６４ａを通って面１８ｂ側に移動する。従って、燃料ガスは、貫通孔６４ａに連通する第２燃料ガス流路５４に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、第２電解質膜・電極構造体１６ｂのアノード側電極２４に供給される。
【００５２】
これにより、第１及び第２電解質膜・電極構造体１６ａ、１６ｂでは、カソード側電極２６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２４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。
【００５３】
次いで、第１及び第２電解質膜・電極構造体１６ａ、１６ｂの各カソード側電極２６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５４】
第１電解質膜・電極構造体１６ａのアノード側電極２４に供給されて消費された燃料ガスは、図３に示すように、第１出口側連通路部３８ｂを構成する貫通孔４２ｂを通って第１金属セパレータ１４の面１４ｂ側に導出される。面１４ｂ側に導出された燃料ガスは、連結路４０ｂを通って燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。
【００５５】
また、第２電解質膜・電極構造体１６ｂのアノード側電極２４に供給されて消費された燃料ガスは、図５に示すように、第２出口側連通路部６０ｂを構成する貫通孔６４ｂを通って第２金属セパレータ１８の面１８ａ側に導出される。面１８ａ側に導出された燃料ガスは、連結路６２ｂを通って燃料ガス出口連通孔３２ｂに排出される。
【００５６】
一方、冷却媒体入口連通孔３４ａに供給された冷却媒体は、一方の発電ユニット１２を構成する第１金属セパレータ１４と、他方の発電ユニット１２を構成する第３金属セパレータ２０との間に形成された冷却媒体流路４５に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、第１及び第２電解質膜・電極構造体１６ａ、１６ｂを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３４ｂに排出される。
【００５７】
この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、第１燃料ガス流路３６の下部側に出口バッファ部３７ｂが設けられるとともに、この出口バッファ部３７ｂには、第１金属セパレータ１４の金属表面を加工して、前記第１燃料ガス流路３６から複数の貫通孔４２ｂに連続して連なる複数の溝部４４が設けられている。
【００５８】
このため、発電により生成された水は、第１燃料ガス流路３６から出口バッファ部３７ｂに導出される際、複数の溝部４４に沿って複数の貫通孔４２ｂに円滑に流れることができる。特に、溝部４４は、幅寸法が１〜１００μｍで且つ深さが１．５μｍ以上の微小流路溝に構成されている。
【００５９】
従って、出口バッファ部３７ｂの金属表面には、毛細管現象が惹起されるとともに、親水性が向上し、第１燃料ガス流路３６から排出される生成水は、溝部４４に沿って貫通孔４２ｂに容易且つ確実に排出することが可能になるという効果が得られる。これにより、燃料ガスが、第１燃料ガス流路３６に沿って円滑に流れることを阻止されることがなく、安定した発電が確実に遂行されるという利点がある。
【００６０】
しかも、第１金属セパレータ１４の金属表面に、複数の溝部４４を形成するだけでよい。このため、第１金属セパレータ１４の製造コストを抑制するとともに、出口バッファ部３７ｂの容積を狭めることがなく、使用済みの燃料ガス及び生成水の排水性が良好に向上する。
【００６１】
一方、図５に示すように、第２金属セパレータ１８の出口バッファ部５６ｂには、この第２金属セパレータ１８の金属表面を加工して、第２燃料ガス流路５４側から貫通孔６４ｂに連続して連なる複数の溝部６６が設けられている。従って、第２燃料ガス流路５４から排出される生成水を、貫通孔６４ｂに円滑且つ確実に排出させることができる等、第１金属セパレータ１４と同様の効果が得られる。
【００６２】
さらに、第２金属セパレータ１８では、裏面側である面１８ａに第１酸化剤ガス流路４６が設けられ、この第１酸化剤ガス流路４６の下部側に複数の溝部５２が形成されている（図４参照）。溝部５２は、第１酸化剤ガス流路４６の各溝部４６ａをいずれかの出口連結流路５０ｂに連通している。このため、発電時に生成される水は、第１酸化剤ガス流路４６から複数の溝部５２に沿って出口連結流路５０ｂに容易且つ確実に案内され、出口バッファ部４８ｂに生成水が滞留することを確実に阻止することが可能になる。
【００６３】
さらに、出口バッファ部４８ｂに溝部５２を設けるだけでよく、前記溝部５２は、裏面側の面１８ｂに設けられる複数の溝部６６とは、個別に形成することができる。各溝部５２、６６は、第２金属セパレータ１８の厚さ方向に１．５μｍ以上の深さ、より好ましくは、前記第２金属セパレータ１８の厚さ未満までに設定されるからである。これにより、単一の第２金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、それぞれ生成水を所望の方向（異なる方向）に流すために複数の溝部５２、６６を容易に形成することが可能になる。
【００６４】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する第１金属セパレータ８０の正面説明図である。
【００６５】
なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０を構成する第１金属セパレータ１４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。
【００６６】
第１金属セパレータ８０の面１４ａには、第１燃料ガス流路３６の下部側に出口バッファ部３７ｂが連通するとともに、前記出口バッファ部３７ｂには、前記第１燃料ガス流路３６の所定の溝部３６ａと貫通孔４２ｂとに連続して連なる複数の溝部８２が設けられる。溝部８２は、一部の溝部３６ａと貫通孔４２ｂとを連続して設けられている。
【００６７】
従って、第２の実施形態では、第１燃料ガス流路３６から排出される生成水は、所定数の溝部３６ａ毎に溝部８２に合流し、前記溝部８２の案内作用下に貫通孔４２ｂに円滑且つ確実に排出される。これにより、第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
なお、第２の実施形態では、第２金属セパレータについての詳細な説明は省略しているが、この第２金属セパレータの両面に、それぞれ上記の溝部８２に相当する溝部を形成することにより、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６９】
また、上記の第１及び第２の実施形態では、２枚のＭＥＡと３枚の金属セパレータとを備える発電ユニットとして構成しているが、これに限定されるものではない。例えば、２枚の金属セパレータ間に１枚のＭＥＡを挟持した発電ユニットを備え、前記発電ユニットを複数積層した燃料電池スタックを用いてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０…燃料電池スタック            １２…発電ユニット
１４、１８、２０、８０…セパレータ
１６ａ、１６ｂ…電解質膜・電極構造体
２２…固体高分子電解質膜          ２４…アノード側電極
２６…カソード側電極              ３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔      ３２ａ…燃料ガス入口連通孔
３２ｂ…燃料ガス出口連通孔        ３４ａ…冷却媒体入口連通孔
３４ｂ…冷却媒体出口連通孔        ３６、５４…燃料ガス流路
３６ａ、４４、４６ａ、５２、５４ａ、６６、６８ａ、８２…溝部
３７ａ、４８ａ、５６ａ…入口バッファ部
３７ｂ、４８ｂ、５６ｂ…出口バッファ部
３８ａ、６０ａ…入口側連通路部    ３８ｂ、６０ｂ…出口側連通路部
４０ａ、４０ｂ、６２ａ、６２ｂ…連結路
４２ａ、４２ｂ、６４ａ、６４ｂ…貫通孔
４６、６８…酸化剤ガス流路        ５０ａ…入口連結流路
５０ｂ…出口連結流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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