(57)【要約】【課題】カソード側のセパレータの表面に、略直線形状のガス流入流路およびガス流出流路が略平行に形成された燃料電池において、カソード側のガス拡散層に酸化剤ガスが流れない領域が生じることによる発電性能の低下を防止する。【解決手段】空気流入流路２３ｐ（ガス流入流路）およびカソードオフガス流出流路２４ｐ（ガス流出流路）の圧力損失ＰＬｆと、カソード側のガス拡散層１６の圧力損失ＰＬｄとの関係を、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両面に、それぞれ、触媒層、および、ガス拡散層を積層してなる発電体を、セパレータによって挟持した燃料電池であって、
前記発電体のカソード側に配置される前記セパレータは、
前記カソード側の前記ガス拡散層と当接する側の表面に、略直線状に延設され、発電に供する酸化剤ガスを、前記延設方向に流すとともに、前記ガス拡散層に供給するためのガス流入流路と、
前記カソード側の前記ガス拡散層と当接する側の表面に、前記ガス流入流路と略平行に延設され、発電において未消費の酸化剤ガスを、前記ガス拡散層から受け取るとともに、前記延設方向に流すためのガス流出流路と、を備えており、
前記ガス拡散層は、前記ガス流入流路に対向する部位から前記ガス流出流路に対向する部位に亘る領域において、略均一な空孔分布を有しており、
前記ガス流入流路および前記ガス流出流路の圧力損失ＰＬｆと、前記ガス拡散層の圧力損失ＰＬｄとの関係が、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）である、
燃料電池。
なお、前記ガス流入流路および前記ガス流出流路の圧力損失ＰＬｆは、
ＰＬｆ＝｛（Ｐｉｎ１−Ｐｉｎ２）＋（Ｐｏｕｔ１−Ｐｏｕｔ２）｝÷２；
Ｐｉｎ１  ：前記ガス流入流路の最上流部における圧力；
Ｐｉｎ２  ：前記ガス流入流路の最下流部における圧力；
Ｐｏｕｔ１：前記ガス流出流路の最上流部における圧力；
Ｐｏｕｔ２：前記ガス流出流路の最下流部における圧力；
であり、
前記ガス拡散層の圧力損失ＰＬｄは、
ＰＬｄ＝（全圧力損失）−ＰＬｆ；
である。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記ガス流入流路、および、前記ガス流出流路は、それぞれ、櫛歯形状を有するとともに、所定の間隔を隔てて交互に配置されており、
前記ガス拡散層は、前記櫛歯形状を有するガス流入流路に対向する部位から前記櫛歯形状を有するガス流出流路に対向する部位に亘る領域において、略均一な空孔分布を有している、
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。そして、燃料電池は、一般に、電解質膜に両面に、それぞれ、触媒層、および、ガス拡散層を積層してなる発電体を、セパレータによって挟持することによって構成される。
【０００３】
このような燃料電池において、上記電気化学反応によって生成された生成水や、上記電気化学反応に寄与しない窒素等の不要ガスが触媒層近傍に滞留すると、触媒層への反応ガス（燃料ガス、および、酸化剤ガス）の供給が阻害されて、発電性能が低下する。このため、上記生成水や不要ガスを触媒層近傍から効率よく排出することが望まれる。
【０００４】
そこで、例えば、下記特許文献１では、固体高分子型燃料電池において、セパレータに、ガス供給用のガス流路とガス排出用のガス流路とを分離して形成することが提案されている。この燃料電池によれば、ガス供給用のガス流路に導入された反応ガスのすべてがガス拡散層に供給され、反応に寄与しなかった反応ガスの流れによって、触媒層近傍の水滴や不要ガスをガス排出用のガス流路から強制的に排出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載された構成をカソード側のセパレータに適用し、ガス供給用のガス流路（ガス流入流路）、および、ガス排出用のガス流路（ガス流出流路）を直線形状として、これらをカソード側のセパレータに平行に配置した場合には、ガス拡散層におけるガス流入流路に対向する部位からガス流出流路に対向する部位に亘る領域に、酸化剤ガスが流れない領域が生じる場合があった。この場合、上記酸化剤ガスが流れない領域では、酸化剤ガスの供給が阻害されて、発電量が低下するため、燃料電池全体として、発電性能の低下を招く。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、カソード側のセパレータの表面に、略直線形状のガス流入流路およびガス流出流路が略平行に形成された燃料電池において、カソード側のガス拡散層に酸化剤ガスが流れない領域が生じることによる発電性能の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］電解質膜の両面に、それぞれ、触媒層、および、ガス拡散層を積層してなる発電体を、セパレータによって挟持した燃料電池であって、前記発電体のカソード側に配置される前記セパレータは、前記カソード側の前記ガス拡散層と当接する側の表面に、略直線状に延設され、発電に供する酸化剤ガスを、前記延設方向に流すとともに、前記ガス拡散層に供給するためのガス流入流路と、前記カソード側の前記ガス拡散層と当接する側の表面に、前記ガス流入流路と略平行に延設され、発電において未消費の酸化剤ガスを、前記ガス拡散層から受け取るとともに、前記延設方向に流すためのガス流出流路と、を備えており、前記ガス拡散層は、前記ガス流入流路に対向する部位から前記ガス流出流路に対向する部位に亘る領域において、略均一な空孔分布を有しており、前記ガス流入流路および前記ガス流出流路の圧力損失ＰＬｆと、前記ガス拡散層の圧力損失ＰＬｄとの関係が、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）である、燃料電池。
なお、前記ガス流入流路および前記ガス流出流路の圧力損失ＰＬｆは、
ＰＬｆ＝｛（Ｐｉｎ１−Ｐｉｎ２）＋（Ｐｏｕｔ１−Ｐｏｕｔ２）｝÷２；
Ｐｉｎ１  ：前記ガス流入流路の最上流部における圧力；
Ｐｉｎ２  ：前記ガス流入流路の最下流部における圧力；
Ｐｏｕｔ１：前記ガス流出流路の最上流部における圧力；
Ｐｏｕｔ２：前記ガス流出流路の最下流部における圧力；
であり、
前記ガス拡散層の圧力損失ＰＬｄは、
ＰＬｄ＝（全圧力損失）−ＰＬｆ；
である。
【００１０】
本願発明者は、上述した、発電体のカソード側に配置されるセパレータ（以下、カソード側のセパレータと呼ぶ）の表面に、略直線形状のガス流入流路およびガス流出流路が略平行に形成された燃料電池において、ガス流入流路およびガス流出流路の圧力損失ＰＬｆと、ガス拡散層の圧力損失ＰＬｄとの関係を、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００≦９（％）とすると、ガス拡散層におけるガス流入流路に対向する部位からガス流出流路に対向する部位に亘る領域に、酸化剤ガスが流れない領域が生じるのに対し、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）とすることによって、ガス拡散層におけるガス流入流路に対向する部位からガス流出流路に対向する部位に亘る全領域に酸化剤ガスが流れることを、シミュレーションによって見出した。
【００１１】
適用例１の燃料電池では、ガス流入流路およびガス流出流路の圧力損失ＰＬｆと、ガス拡散層の圧力損失ＰＬｄとの関係が、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）であるので、カソード側のガス拡散層におけるガス流入流路に対向する部位からガス流出流路に対向する部位に亘る全領域において、酸化剤ガスが流れる。したがって、カソード側のガス拡散層におけるガス流入流路に対向する部位からガス流出流路に対向する部位に亘る領域に、酸化剤ガスが流れない領域が生じることによる発電性能の低下を防止することができる。
【００１２】
［適用例２］適用例１記載の燃料電池であって、前記ガス流入流路、および、前記ガス流出流路は、それぞれ、櫛歯形状を有するとともに、所定の間隔を隔てて交互に配置されており、前記ガス拡散層は、前記櫛歯形状を有するガス流入流路に対向する部位から前記櫛歯形状を有するガス流出流路に対向する部位に亘る領域において、略均一な空孔分布を有している、燃料電池。
【００１３】
本発明は、上述の燃料電池としての構成の他、燃料電池の製造方法の発明として構成することもできる。また、上述の燃料電池を備える燃料電池システム、あるいは、電気機器の発明として構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】カソード側セパレータ２０の平面図である。
【図３】カソード側のガス拡散層１６への空気の供給およびカソード側のガス拡散層１６からのカソードオフガスの排出の様子を示す説明図である。
【図４】カソード側セパレータ２０に形成された空気流入流路２３ｐ内における空気の流れおよびカソードオフガス流出流路２４ｐ内におけるカソードオフガスの流れを示す説明図である。
【図５】シミュレーション結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．燃料電池：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池１００の概略構成を示す説明図である。図２では、燃料電池１００の断面構造を模式的に示した。図示するように、この燃料電池１００は、膜電極接合体１０の両面を、カソード側セパレータ２０、および、アノード側セパレータ３０で挟持することによって構成されている。
【００１６】
膜電極接合体１０は、プロトン伝導性を有する電解質膜１２の両面に、それぞれ、アノード、および、カソードを接合することによって構成されている。アノード、および、カソードは、それぞれ、触媒層１４と、ガス拡散層１６とを含んでいる。本実施例では、電解質膜１２として、ナフィオン（登録商標）等の固体高分子型の電解質膜を用いるものとした。電解質膜１２として、他の電解質膜を用いるものとしてもよい。また、本実施例では、ガス拡散層１６として、カーボンクロスを用いるものとした。ガス拡散層１６として、カーボンペーパ等、ガス拡散性、および、導電性を有する他の材料を用いるものとしてもよい。なお、本実施例において、ガス拡散層１６は、ほぼ全面に亘って、ほぼ均一な空孔分布を有しているものとした。
【００１７】
アノード側セパレータ３０におけるアノード側のガス拡散層１６と当接する側の表面には、図示するように、リブ、および、溝が形成されており、この溝は、燃料ガスとしての水素、および、アノードから排出されるアノードオフガスを流すためのアノードガス流路３０ｐを構成する。また、カソード側セパレータ２０におけるカソード側のガス拡散層１６と当接する表面には、図示するように、リブ、および、溝が形成されており、この溝は、酸化剤ガスとしての空気を流すための空気流入流路２３ｐ、および、カソードから排出されるカソードオフガスを流すためのカソードオフガス流出流路２４ｐを構成する。後述するように、本実施例の燃料電池１００では、カソード側セパレータ２０において、空気流入流路２３ｐと、カソードオフガス流出流路２４ｐとは、互いに分離して形成されている。つまり、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐの一方の端部は、それぞれ閉塞されている。なお、図示は省略しているが、カソード側セパレータ２０、および、アノード側セパレータ３０には、冷却水を流すための冷却水流路も形成されている。カソード側セパレータ２０、および、アノード側セパレータ３０の材料としては、カーボンや、金属など、導電性を有する種々の材料を適用可能である。
【００１８】
以下、本発明の燃料電池における特徴部分であるカソード側の構成について詳細に説明し、アノード側の構成については説明を省略する。
【００１９】
Ｂ．カソード側セパレータ：
図２は、カソード側セパレータ２０の平面図である。図２では、膜電極接合体１０のカソード側のガス拡散層１６と当接する側から見た平面図を示した。図示するように、カソード側セパレータ２０には、水素供給マニホールドを構成する貫通孔２１と、アノードオフガス排出マニホールドを構成する貫通孔２２と、空気供給マニホールドを構成する貫通孔２３と、カソードオフガス排出マニホールドを構成する貫通孔２４と、冷却水供給マニホールドを構成する貫通孔２５と、冷却水排出マニホールドを構成する貫通孔２６とが形成されている。
【００２０】
膜電極接合体１０のカソード側のガス拡散層１６と当接する側の表面には、間隔が狭いハッチングで示したように、貫通孔２３から導入された空気をカソード側のガス拡散層１６の表面に沿って流すとともに、カソード側のガス拡散層１６に供給するための複数の空気流入流路２３ｐ（溝）が櫛歯状に形成されている。また、膜電極接合体１０のカソード側のガス拡散層１６と当接する側の表面には、空気流入流路２３ｐと同じく、間隔が狭いハッチングで示したように、カソード側のガス拡散層１６から排出されるカソードオフガスを受け取り、カソード側のガス拡散層１６の表面に沿って貫通孔２４に流すための複数のカソードオフガス流出流路２４ｐ（溝）が櫛歯状に形成されている。複数の空気流入流路２３ｐ、および、複数のカソードオフガス流出流路２４ｐは、それぞれ、直線状に延設されており、これらは、所定の間隔を隔てて、平行に交互に配置されている。
【００２１】
図３は、カソード側のガス拡散層１６への空気の供給、および、カソード側のガス拡散層１６からのカソードオフガスの排出の様子を示す説明図である。図３では、燃料電池１００を構成したときの図２におけるＡ−Ａ断面図を示した。なお、アノード側セパレータ３０の図示は省略されている。
【００２２】
本実施例の燃料電池１００では、先に説明したように、カソード側セパレータ２０に、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐが互いに分離して形成されており、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐの一方の端部がそれぞれ閉塞されている。したがって、空気流入流路２３ｐに流入した空気は、その一部がカソード側のガス拡散層１６に供給されずにカソードオフガス流出流路２４ｐに排出されることはなく、すべてカソード側のガス拡散層１６に供給される。そして、カソードオフガスは、触媒層１４近傍の水滴（生成水）とともに、ガス拡散層１６からカソードオフガス流出流路２４ｐに排出される。
【００２３】
Ｃ．シミュレーション：
上述したカソード側のガス拡散層１６における空気、および、カソードオフガスの流れは、空気流入流路２３ｐ内の圧力と、カソードオフガス流出流路２４ｐ内の圧力との差によって生じる。そして、空気流入流路２３ｐ内の圧力と、カソードオフガス流出流路２４ｐ内の圧力との差は、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐの流路構成や、カソード側のガス拡散層１６の構成によって変化する。
【００２４】
そこで、本願発明者は、カソード側セパレータ２０における空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐの流路構成や、カソード側のガス拡散層１６の構成の変化によって、空気流入流路２３ｐ内の圧力分布、および、カソードオフガス流出流路２４ｐ内の圧力分布がどのように変化するのか、また、カソード側のガス拡散層１６における空気の流速分布がどのように変化するのかを、周知の流動解析の手法を用いたシミュレーションによって解析した。以下、シミュレーションの条件を示す。
【００２５】
図４は、カソード側セパレータ２０に形成された空気流入流路２３ｐ内における空気の流れ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐ内におけるカソードオフガスの流れを示す説明図である。図４（ａ）に、カソード側セパレータ２０の平面図を示した。また、図４（ｂ）に、燃料電池１００を構成したときの図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示した。また、図４（ｃ）に、燃料電池１００を構成したときの図４（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図を示した。
【００２６】
図４（ｂ）に示したように、空気流入流路２３ｐの最上流部における圧力をＰｉｎ１、空気流入流路２３ｐの最下流部における圧力をＰｉｎ２とし、図４（ｃ）に示したように、カソードオフガス流出流路２４ｐの最上流部における圧力をＰｏｕｔ１、カソードオフガス流出流路２４ｐの最下流部における圧力をＰｏｕｔ２として、空気流入流路２３ｐおよびカソードオフガス流出流路２４ｐの圧力損失ＰＬｆを、
ＰＬｆ＝｛（Ｐｉｎ１−Ｐｉｎ２）＋（Ｐｏｕｔ１−Ｐｏｕｔ２）｝÷２；
とした。なお、ここで、空気流入流路２３ｐの最上流部とは、カソードオフガス流出流路２４ｐの閉塞した側の端部と隣り合う部位であり、空気流入流路２３ｐの最下流部とは、空気流入流路２３ｐの閉塞した側の端部である。また、カソードオフガス流出流路２４ｐの最上流部とは、カソードオフガス流出流路２４ｐの閉塞した側の端部であり、カソードオフガス流出流路２４ｐの最下流部とは、空気流入流路２３ｐの閉塞した側の端部と隣り合う部位である。
【００２７】
また、ガス拡散層１６の圧力損失ＰＬｄを、
ＰＬｄ＝（全圧力損失）−ＰＬｆ；
とした。
【００２８】
シミュレーションに用いた各種パラメータの値は、以下の通りである。
【００２９】
＜空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐの流路構成＞
流路長Ｌ：０．２（ｍ）；
流路幅Ｄ：０．８（ｍｍ）；
リブ幅Ｒ：０．８（ｍｍ）；
流路深さＨ：０．３（ｍｍ）；
なお、流路幅Ｄ，リブ幅Ｒ，流路深さＨは、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐについて、それぞれ同じ値である。
＜ガス拡散層１６の構成＞
厚さｔ：０．２（ｍｍ）；
透気度Ｐ：変数（Ｐａ・ｓｅｃ）；
＜運転条件＞
電流密度：２（Ａ／ｃｍ2）  相当；
ストイキ比：２  Ａｉｒ  相当
【００３０】
図５は、シミュレーション結果を示す説明図である。図５（ａ）に、カソード側のガス拡散層１６の透気度Ｐを変化させてＰＬｄ／ＰＬｆ（×１００）を変化させたときの、カソード側のガス拡散層１６における空気流入流路２３ｐに対向する部位からカソードオフガス流出流路２４ｐに対向する部位に亘る領域に対する空気の流速ＶｆがＶｆ＞０となる領域の割合の変化を示した。また、図５（ｂ）に、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００≦９（％）となるある値での空気流入流路２３ｐにおける最上流部から最下流部にかけての圧力分布、および、カソードオフガス流出流路２４ｐにおける最上流部から最下流部にかけての圧力分布を示した。また、図５（ｃ）に、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００≦９（％）となるある値での最上流部から最下流部にかけての空気の流速Ｖｆの分布（流速分布）を示した。また、図５（ｄ）に、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）となるある値での空気流入流路２３ｐにおける最上流部から最下流部にかけての圧力分布、および、カソードオフガス流出流路２４ｐにおける最上流部から最下流部にかけての圧力分布を示した。また、図５（ｅ）に、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）となるある値での最上流部から最下流部にかけての空気の流速Ｖｆの分布（流量分布）を示した。
【００３１】
上記シミュレーションから、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００≦９（％）の場合には、図５（ｂ）に示したように、カソード側のガス拡散層１６における空気流入流路２３ｐに対向する部位からカソードオフガス流出流路２４ｐに対向する部位に亘る領域に、空気流入流路２３ｐの圧力と、カソードオフガス流出流路２４ｐの圧力との差が０（ゼロ）となる領域が生じることが分かった。そして、この空気流入流路２３ｐの圧力と、カソードオフガス流出流路２４ｐの圧力との差が０（ゼロ）となる領域では、図５（ｃ）に示したように、空気の流速Ｖｆが０（ゼロ）となることが分かった。また、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００≦９（％）の場合には、ＰＬｄ／ＰＬｆが小さいほど、すなわち、ガス拡散層１６の圧力損失ＰＬｄが小さい（ガス拡散層１６の透気度Ｐが大きい）ほど、Ｖｆ＞０となる領域の割合が減少する（Ｖｆ＝０となる領域の割合が増加する）ことが分かった（図５（ａ）参照）。
【００３２】
一方、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）の場合には、図５（ｄ）に示したように、カソード側のガス拡散層１６における空気流入流路２３ｐに対向する部位からカソードオフガス流出流路２４ｐに対向する部位に亘る領域に、空気流入流路２３ｐの圧力と、カソードオフガス流出流路２４ｐの圧力との差が０（ゼロ）となる領域が生じることはないことが分かった。そして、図５（ｅ）に示したように、カソード側のガス拡散層１６における空気流入流路２３ｐに対向する部位からカソードオフガス流出流路２４ｐに対向する部位に亘る全領域で、空気の流速ＶｆがＶｆ＞０となることが分かった。図５（ａ）には示されていないが、例えば、カソード側のガス拡散層１６の透気度Ｐを、Ｐ＝８×１０-12（Ｐａ・ｓｅｃ）とした場合には、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００≒６１（％）となり、Ｖｆ＞０となる領域が１００（％）となった。
【００３３】
以上のシミュレーション結果から、本実施例の燃料電池１００では、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）となるように、カソード側のガス拡散層１６の透気度Ｐを決定した。
【００３４】
以上説明した条件を満たす本実施例の燃料電池１００によれば、空気流入流路２３ｐおよびカソードオフガス流出流路２４ｐの圧力損失ＰＬｆと、カソード側のガス拡散層１６の圧力損失ＰＬｄとの関係が、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）であるので、カソード側のガス拡散層１６における空気流入流路２３ｐに対向する部位からカソードオフガス流出流路２４ｐに対向する部位に亘る全領域において、空気が流れる。したがって、カソード側のガス拡散層１６における空気流入流路２３ｐに対向する部位からカソードオフガス流出流路２４ｐに対向する部位に亘る領域に、空気が流れない領域が生じることによる発電性能の低下を防止することができる。
【００３５】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００３６】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、カソード側セパレータ２０の表面に、それぞれ櫛歯形状を有する複数の空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐが形成されるものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐを、それぞれ１つとしてもよい。
【００３７】
Ｄ２．変形例２：
上記実施例では、カソード側のガス拡散層１６は、ほぼ全面において、略均一の空孔分布を有するものとしたが、本発明は、これに限られない。カソード側のガス拡散層１６は、空気流入流路２３ｐに対向する部位からカソードオフガス流出流路２４ｐに対向する部位に亘る領域（図３において、一点鎖線で囲われた領域）において、略均一な空孔分布を有していればよく、他の領域における空孔分布は不均一であってもよい。
【００３８】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例では、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐの流路構成、および、カソード側のガス拡散層１６の厚さｔを固定して、空気流入流路２３ｐおよびカソードオフガス流出流路２４ｐの圧力損失ＰＬｆと、カソード側のガス拡散層１６の圧力損失ＰＬｄとの関係が、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）となるように、カソード側のガス拡散層１６の透気度Ｐを決定したが、本発明は、これに限られない。本発明は、一般に、空気流入流路２３ｐおよびカソードオフガス流出流路２４ｐの圧力損失ＰＬｆと、カソード側のガス拡散層１６の圧力損失ＰＬｄとの関係が、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）となるように、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐの流路構成、および、カソード側のガス拡散層１６の構成を決定すればよい。例えば、カソード側のガス拡散層１６の厚さｔ、および、透気度Ｐを固定して、ＰＬｄ／ＰＬｆ×１００＞９（％）となるように、空気流入流路２３ｐ、および、カソードオフガス流出流路２４ｐの流路構成を決定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１００…燃料電池
１０…膜電極接合体
１２…電解質膜
１４…触媒層
１６…ガス拡散層
２０…カソード側セパレータ
２１，２２，２３，２４，２５，２６…貫通孔
２３ｐ…空気流入流路
２４ｐ…カソードオフガス流出流路
３０…アノード側セパレータ
３０ｐ…アノードガス流路
【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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