(57)【要約】      （修正有）【課題】電極構造体の耐久性及び電圧安定性を向上でき、発電効率を向上できる燃料電池の発電セルを提供する。【解決手段】フレーム１３，１４の内側に電解質膜１６を装着し、該電解質膜１６の表裏両面にアノード側の電極触媒層１７及びカソード側の電極触媒層１８を積層する。電極触媒層１７の表面に燃料ガスの供給用のガス流路２１ｃを備えたアノード側のガス流路形成体２１を積層し、電極触媒層１８の表面に酸化ガスの供給用のガス流路２２ｃを備えたカソード側のガス流路形成体２２を積層する。ガス流路形成体２１，２２の表面にセパレータ２３，２４を積層する。ガス流路形成体２１とセパレータ２３との間に導水層２５を介在し、ガス流路形成体２２とセパレータ２４との間に導水層２６を介在する。前記導水層２５，２６によりガス流路形成体２１，２２のガス流路２１ｃ，２２ｃの水滴を吸収して、外部に導出する。【選択図】図１
2010135268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のフレームの内側に電解質膜を装着し、該電解質膜の表面に対しアノード側及びカソード側の電極触媒層を積層し、前記両電極触媒層の表面に対し燃料ガスの供給用のガス流路を備えたアノード側のガス流路形成体と、酸化ガスの供給用のガス流路を備えたカソード側のガス流路形成体とを積層し、両ガス流路形成体の表面にセパレータをそれぞれ積層した燃料電池の発電セルにおいて、
前記ガス流路形成体とセパレータとの間に毛細管状の通水路を有する導水層を介在し、発電作用によって前記ガス流路形成体のガス流路に生成された水を前記導水層の通水路に吸収し、前記ガス流路内を流れるガス流により前記通水路内の水を、ガス流の流路方向に関して下流側に導出するようにしたことを特徴とする燃料電池の発電セル。
【請求項２】
請求項１において、前記導水層は、導電性の材料により形成されていることを特徴とする燃料電池の発電セル。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ガス流路形成体を、貫通孔を有するリング部を多数箇所に形成したラスカットメタルにより形成し、ガス流路形成体と導水層とを積層した状態で層厚方向に押圧し、前記リング部の導水層側の端部を該導水層に食い込ませて、ガス流路形成体と導水層とを接合したことを特徴とする燃料電池の発電セル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、前記導水層はガス流路形成体の表面の全域に配設されていることを特徴とする燃料電池の発電セル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、前記導水層には、ガス流路形成体のガス流路方向に関して下流側に延びる延長部が形成され、該延長部は前記フレームに形成された燃料ガス又は酸化ガスの導出通路に配設されていることを特徴とする燃料電池の発電セル。
【請求項６】
請求項５において、前記延長部と電極構造体には、伝熱板が接続されていることを特徴とする燃料電池の発電セル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、前記導水層は、金属繊維よりなる織布、不織布、金属製の多孔体、導電性メッキ処理済み樹脂製の多孔体、導電性を有するセラミックス製の多孔体及び親水性を有するカーボン製の多孔体の群のうち少なくともいずれか一種が選択されたものであることを特徴とする燃料電池の発電セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車等に搭載される燃料電池システムの燃料電池の発電セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、多数枚の発電セルを積層した電池スタックを備えている。図１１により発電セル１２について説明すると、上下一対のフレーム１３，１４の接合部には電極構造体１５が装着されている。この電極構造体１５は外周縁を前記両フレーム１３，１４により挟着した固体電解質膜１６と、該電解質膜１６の上面に積層されたアノード側の電極触媒層１７と、下面に積層されたカソード側の電極触媒層１８とにより構成されている。前記電極触媒層１７の上面にはアノード側のガス拡散層１９が積層され、前記電極触媒層１８の下面にはカソード側のガス拡散層２０が積層されている。さらに、ガス拡散層１９の上面にはアノード側のガス流路形成体２１が積層され、前記ガス拡散層２０の下面にはカソード側のガス流路形成体２２が積層されている。前記ガス流路形成体２１の上面には平板状のセパレータ２３が接合され、ガス流路形成体２２の下面には平板状のセパレータ２４が接合されている。
【０００３】
前記ガス流路形成体２１（２２）は、図１２に示すように、六角形のリング部２１ａ（２２ａ）を千鳥状に多数箇所に形成したラスカットメタルにより形成され、各リング部２１ａ（２２ａ）及びその貫通孔２１ｂ（２２ｂ）により形成された複雑に蛇行するガス流路２１ｃ（２２ｃ）を通して燃料ガス（酸化ガス）が流れるようになっている。なお、図１２はガス流路形成体２１（２２）の一部を拡大して描いたものである。
【０００４】
図１１に示すように、前記フレーム１３，１４には燃料ガスとしての水素ガスをアノード側の前記ガス流路形成体２１のガス流路２１ｃに供給するための供給通路Ｇ１が形成されるとともに、ガス流路形成体２１のガス流路２１ｃを通過した燃料オフガスを外部に導出するための導出通路Ｇ２が形成されている。又、前記フレーム１３，１４には、酸化ガスとしての空気をカソード側のガス流路形成体２２のガス流路に供給するための供給通路（図示しないが図１１の紙面裏側）が形成されるとともに、該ガス流路を通過した酸化オフガスを外部に導出するための導出通路（図示しないが図１１の紙面表側）が形成されている。
【０００５】
そして、図示しない水素ガス供給源から水素ガスを図１１に矢印Ｐで示すように前記供給通路Ｇ１から前記ガス流路形成体２１に供給するとともに、図示しない空気供給源から空気をガス流路形成体２２に供給することにより発電セル内で電気化学反応により発電が行われる。この発電時には、水素ガス及び酸化ガスが加湿器によりそれぞれ加湿されるため、水素ガス及び酸化ガスにはそれぞれ加湿水（水蒸気）が含まれている。又、発電によりカソード側の電極触媒層１８、ガス拡散層２０及びガス流路形成体２２において生成水が生成され、この生成水及び加湿水の結露により形成された水滴Ｗは、ガス流路形成体２２のガス流路２２ｃを流れる酸化オフガスにより導出通路を通して外部に導出される。一方、前記生成水の一部は、固体電解質膜１６を透過して、アノード側の電極触媒層１７、ガス拡散層１９及びガス流路形成体２１のガス流路２１ｃへ浸透水として流入する。そして、この浸透水及び加湿水の結露により形成された水滴Ｗは、前記ガス流路形成体２１のガス流路２１ｃを流れる酸化オフガスにより導出通路Ｇ２を通して外部に導出される。（特許文献１には図１１に示す構成と同様の燃料電池の発電セルが開示されている。）
【特許文献１】特開２００７−８７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２に示すように、アノード側のガス流路形成体２１は、六角形のリング部２１ａを千鳥状に多数箇所に形成したラスカットメタルにより形成され、各リング部２１ａ及び貫通孔２１ｂにより形成された複雑に蛇行するガス流路２１ｃを通して燃料ガスが流れるようになっている。このため、ガス流路形成体２１のガス流路２１ｃから水滴Ｗが外部に導出されずに該ガス流路２１ｃ内に残留するものもあるので、以下のような問題があった。
【０００７】
アノード側及びカソード側のガス流路形成体２１，２２のガス流路２１ｃ，２２ｃに水滴Ｗが滞留すると、電極構造体１５の固体電解質膜１６が水滴Ｗによって劣化して、固体電解質膜１６が薄くなり、発電セルの耐久性が低下するという問題があった。又、前述した水滴Ｗの滞留によってアノード側の電極触媒層１７に異常（過）電位が発生すると、カソード側の電極触媒層１８の白金（触媒）がイオン化されて触媒層１８から流出し、発電セルの耐久性が低下するという問題があった。
【０００８】
前記ガス拡散層１９，２０を形成するカーボンファイバー等の繊維に水滴Ｗに含まれる例えば珪素（Ｓｉ）等の不純物が水垢のように付着すると、ガス拡散作用が低下し、発電効率が低下するという問題もあった。
【０００９】
さらに、燃料電池が高負荷で運転されている状態において、ガス流路形成体２１のガス流路２１ｃの水滴Ｗの排出が不十分になると、電極構造体１５への燃料ガスの供給が不均一になるとともに、発電を阻害する水滴Ｗが不規則に移動することにより、発電電圧が変動し、所謂、フラッティングが発生して、電圧安定性が低下するという問題もあった。
【００１０】
さらに、ガス流路形成体２１，２２のガス流路２１ｃ，２２ｃの残留水滴Ｗによって、燃料ガス及び酸化ガスの圧力損失が増大して、コンプレッサ等のガス供給機器の損失が増大し、燃料電池の発電効率が低下するという問題もあった。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、耐久性及び電圧安定性を向上することができるとともに、発電効率を向上することができる燃料電池の発電セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、環状のフレームの内側に電解質膜を装着し、該電解質膜の表面に対しアノード側及びカソード側の電極触媒層を積層し、前記両電極触媒層の表面に対し燃料ガスの供給用のガス流路を備えたアノード側のガス流路形成体と、酸化ガスの供給用のガス流路を備えたカソード側のガス流路形成体とを積層し、両ガス流路形成体の表面にセパレータをそれぞれ積層した燃料電池の発電セルにおいて、前記ガス流路形成体とセパレータとの間に毛細管状の通水路を有する導水層を介在し、発電作用によって前記ガス流路形成体のガス流路に生成された水を前記導水層の通水路に吸収し、前記ガス流路内を流れるガス流により前記通水路内の水を、ガス流の流路方向に関して下流側に導出するようにしたことを要旨とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記導水層は、導電性の材料により形成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記ガス流路形成体を、貫通孔を有するリング部を多数箇所に形成したラスカットメタルにより形成し、ガス流路形成体と導水層とを積層した状態で層厚方向に押圧し、前記リング部の導水層側の端部を該導水層に食い込ませて、ガス流路形成体と導水層とを接合したことを要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記導水層はガス流路形成体の表面の全域に配設されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記導水層には、ガス流路形成体のガス流路方向に関して下流側に延びる延長部が形成され、該延長部は前記フレームに形成された燃料ガス又は酸化ガスの導出通路に配設されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記延長部と電極構造体には、伝熱板が接続されていることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項において、前記導水層は、金属繊維よりなる織布、不織布、金属製の多孔体、導電性メッキ処理済み樹脂製の多孔体、導電性を有するセラミックス製の多孔体及び親水性を有するカーボン製の多孔体の群のうち少なくともいずれか一種が選択されたものであることを要旨とする。
【００１６】
（作用）
この発明は、発電セルの発電作用によって生成された水及び加湿水が結露によってガス流路形成体のガス流路の壁面に付着して水滴となる。この水滴は導水層の毛細管状の通水路内に吸収される。通水路に吸収された水は、ガス流路を流れる燃料ガス又は酸化ガスの流動圧力によってガスの流路方向の下流側に流れ、導水層の通水路から外部に導出される。このため、ガス流路形成体のガス流路には、水滴が残留しなくなって、電極構造体の劣化が防止されるとともに、燃料ガス及び酸化ガスの電極構造体への供給が適正に行われ、発電が適正に行われる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発電セルの耐久性を向上することができるとともに、電圧安定性を向上することができ、発電効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した燃料電池の一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。
この実施形態の固体高分子型の燃料電池スタック１１は、図１に示すように多数の発電セル１２を積層して構成されている。
【００１９】
発電セル１２は、図１及び図３に示すように、四角枠状をなし、それぞれ燃料ガス通路空間Ｓ１及び酸化ガス通路空間Ｓ２を有する合成ゴム（又は合成樹脂）製の第１，第２フレーム１３，１４と、両フレーム１３，１４間に配設される電極構造体としてのＭＥＡ１５（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ: 膜−電極接合体）とを備えている。又、前記発電セル１２は、前記燃料ガス通路空間Ｓ１に収容された導電性を有するフェライト系ＳＵＳ（ステンレス鋼）よりなる第１ガス流路形成体２１と、前記酸化ガス通路空間Ｓ２に収容された導電性を有するチタン或いは金よりなる第２ガス流路形成体２２とを備えている。さらに、前記発電セル１２は、前記第１フレーム１３の図示上面に接着された平板状の導電性を有するチタンよりなる第１セパレータ２３と、前記フレーム１４の図示下面に接着された導電性を有するチタンよりなる第２セパレータ２４とを備えている。前記ガス流路形成体２１の上面と前記セパレータ２３の下面との間には、後に詳述する本発明の要部の導水層２５が介在されている。前記ガス流路形成体２２の下面と前記セパレータ２４の上面との間には、前記導水層２５と同様の導水層２６が介在されている。図３においては、前記ガス流路形成体２１，２２及び導水層２５，２６の構成は、平板状に簡略化して図示されている。
【００２０】
前記ＭＥＡ１５は、図１及び図２に示すように電解質膜１６と、該電解質膜１６の図示上面（片面）及び下面（他面）に対し所定の触媒を積層して形成された電極触媒層１７及び電極触媒層１８と、前記電極触媒層１７，１８の表面にぞれぞれ接着された導電性を有するガス拡散層１９，２０とにより構成されている。
【００２１】
前記固体電解質膜１６は、フッ素系の高分子膜により形成されている。前記電極触媒層１７，１８は、図示しないが、粒径が数μの炭素の表面に燃料電池の発電が行われる際に発電効率を高めるため触媒としての粒径が例えば２ｎｍの白金（Ｐｔ）の粒子が多数付着されたものを用いて構成されている。前記ガス拡散層１９，２０は導電性を有するカーボンペーパーにより構成されている。さらに、前記ガス流路形成体２１（２２）は、図４に示すように、六角形のリング部２１ａ（２２ａ）を千鳥状に多数箇所に形成したラスカットメタルにより形成され、各リング部２１ａ（２２ａ）及びその貫通孔２１ｂ（２２ｂ）により形成されたガス流路を通して燃料ガス（酸化ガス）が流れるようになっている。なお、図４はガス流路形成体２１（２２）の一部のみを図示したものである。
【００２２】
前記第１フレーム１３の燃料ガス通路空間Ｓ１は、図３に示すように平面視四角形状に形成され、平行な二辺には、長孔状のガス導入口１３ａ及びガス導出口１３ｂが形成されている。前記第２フレーム１４には前記フレーム１３のガス導入口１３ａ及びガス導出口１３ｂと対応しない位置に、ガス導入口１４ａ及びガス導出口１４ｂが形成されている。第１セパレータ２３の平行な二辺には、ガス導入口２３ａ及びガス導出口２３ｂがそれぞれ形成されている。同様に、第２セパレータ２４の平行な二辺には、ガス導入口２４ａ及びガス導出口２４ｂがそれぞれ形成されている。
【００２３】
前記第１，第２ガス流路形成体２１，２２は、図１に示すように、それぞれ第１，第２フレーム１３，１４の燃料ガス通路空間Ｓ１、酸化ガス通路空間Ｓ２内において、前記ガス拡散層１９，２０の表面と、第１，第２導水層２５，２６の内面とに接触されている。
【００２４】
前記ガス流路形成体２１は、図１に示す供給通路Ｇ１、つまりセパレータ２３の一方のガス導入口２３ａから前記燃料ガス通路空間Ｓ１に導入された燃料ガスが、導出通路Ｇ２、つまり一方のガス導出口２３ｂ、フレーム１４のガス導出口１４ｂ及びセパレータ２４の一方のガス導出口２４ｂに流れるように収容されている。前記ガス流路形成体２２は、図２に示す供給通路Ｇ３、つまり、セパレータ２３の他方のガス導入口２３ａからフレーム１３のガス導入口１３ａを通してフレーム１４の前記酸化ガス通路空間Ｓ２に導入された酸化剤ガスが、導出通路Ｇ４、つまりフレーム１３のガス導出口１３ｂを通して他方のガス導出口２３ｂ及びセパレータ２４の他方のガス導出口２４ｂに流れるように収容されている。
【００２５】
図１に示すように、燃料電池スタック１１においては、積層された発電セル１２間で、前記供給通路Ｇ１と導出通路Ｇ２は、ガス流路形成体２１のガス流路２１ｃを介して連通された状態となり、燃料ガス（水素ガス）流通路が形成される。一方、供給通路Ｇ３と導出通路Ｇ４は、ガス流路形成体２２のガス流路２２ｃを介して連通された状態となり、酸化ガス（空気）流通路が形成される。前記燃料ガス流通路及び酸化ガス流通路に供給された燃料ガス及び酸化ガスは、前記ガス流路形成体２１、２２によって、燃料ガス通路空間Ｓ１、酸化ガス通路空間Ｓ２内を均一に拡散して流れることになる。即ち、燃料ガス通路空間Ｓ１内における燃料ガスは、ガス流路形成体２１に形成された複雑に蛇行するガス流路２１ｃを通過することによって乱流となり、燃料ガスは燃料ガス通路空間Ｓ１内において均一に拡散した状態となる。さらに、燃料ガスはガス拡散層１９を通過することによって適正に拡散されて、電極触媒層１７に燃料ガスが均一に供給される。そして、燃料ガスと酸化ガスとの供給により電極構造体１５において電極反応が起こることによって発電される。発電セル１２は、複数積層されているため、所望の出力が得られる。
【００２６】
次に、この実施形態の要部の構成について説明する。
図１に示すように、アノード側のガス流路形成体２１と、セパレータ２３と間には、導電性を有する例えばステンレス鋼、銅、銀、金等の塑性変形可能な金属繊維により形成された不織布よりなる導水層２５が前記ガス流路形成体２１の全域にわたって介在されている。前記ガス流路形成体２１と導水層２５のそれぞれの材質を同じにすることにより、異種金属接触による腐蝕を防ぐようにするのが望ましい。カソード側のガス流路形成体２２と、セパレータ２４との間にも、同じく金属繊維により形成された不織布よりなる導水層２６が前記ガス流路形成体２２の全域にわたって介在されている。前記導水層２５，２６は金属製の不織布によって形成されているため、その内部には毛細管（多孔）状の通水路２５ａ，２６ａを備えている。この通水路２５ａ，２６ａの通路面積は、前記ガス流路形成体２１，２２の貫通孔２１ｂ，２２ｂの通路面積よりも小さく設定されている。このため、前記ガス流路形成体２１，２２のガス流路２１ｃ，２２ｃの壁面に付着した水滴Ｗが前記導水層２５，２６の通水路２５ａ，２６ａによって吸収されるようになっている。
【００２７】
前記ガス流路形成体２１と導水層２５は、図５に示すように、図示しないモータによって矢印方向に回転される接合用ローラ３１，３２によって上下方向から所定の圧力で押圧されている。このローラ３１，３２による押圧によって、図１に示すようにガス流路形成体２１のリング部２１ａの導水層２５側の端部を該導水層２５に食い込ませて、ガス流路形成体２１と導水層２５とを接合するようにしている。前記ガス流路形成体２２と導水層２６も上記の接合用ローラ３１，３２による接合動作によって接合され、図２に示すように、ガス流路形成体２２のリング部２２ａの導水層２６側の端部を該導水層２６に食い込ませて、ガス流路形成体２２と導水層２６を接合するようにしている。
【００２８】
図１に示すように、アノード側の導水層２５の一部はガス流路形成体２１のリング部２１ａによってセパレータ２３側に圧縮されているため、この圧縮された導水層２５の通水路２５ａはほぼ閉鎖された状態にある。しかし、図４に示すように前記ガス流路形成体２１には複雑に蛇行するガス流路２１ｃが形成されているので、図６に示すようにガス流路２１ｃと対応する導水層２５の通水路２５ａは閉塞されることはなく、通水路２５ａの通水機能が保たれるようになっている。図７に示すようにガス流路２２ｃと対応する導水層２６の通水路２６ａも閉塞されることはなく、通水路２６ａの通水機能が保たれるようになっている。なお、図６及び図７に示す導水層２５，２６の通水路２５ａ，２６ａは、ガス流路２１ｃ，２２ｃの一つの蛇行するガス流路２１ｃ，２２ｃの断面を簡略化して図示したものである。
【００２９】
次に、前記のように構成した燃料電池の作用について説明する。
燃料電池の発電が行われると、背景技術で述べたように、電極構造体１５のカソード側に生成水が生成され、アノード側に浸透水が生成される。又、図示しない加湿器によって、ガス流路形成体２１のガス流路２１ｃに供給される燃料ガス及びガス流路形成体２２のガス流路２２ｃに供給される酸化ガスには、それぞれ加湿水（水蒸気）が供給される。前記浸透水及び加湿水は、図６に示すようにガス流路形成体２１のガス流路２１ｃ内において結露により水滴Ｗとなる。この水滴Ｗは、その表面張力によって前記導水層２５に接触することにより該導水層２５の通水路２５ａ内に毛細管作用により浸透し、ガス流路２１ｃには存在しない状態となる。該導水層２５の通水路２５ａに吸い込まれた水は、ガス流路２１ｃを流れる燃料ガスの圧力によってガス流の下流側に徐々に押されて、燃料オフガスの導出通路Ｇ２へ排水される。
【００３０】
一方、燃料電池の発電によりカソード側に生成された生成水及び加湿水は、図７に示すようにガス流路形成体２２のガス流路２２ｃに進入して結露により水滴Ｗとなる。この水滴Ｗは、その表面張力によって前記導水層２６に接触することにより該導水層２６の通水路２６ａ内に毛細管作用により浸透し、ガス流路２２ｃには存在しない状態となる。該導水層２６に浸透した水は、ガス流路２２ｃを流れる酸化ガスの圧力によってガス流の下流側に徐々に押されて、酸化オフガスの導出通路Ｇ４へ導出される。
【００３１】
上記実施形態の燃料電池によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ガス流路形成体２１とセパレータ２３の間に導水層２５を介在し、ガス流路形成体２２とセパレータ２４の間に導水層２６を介在した。このため、燃料電池の発電時にガス流路形成体２１（２２）のガス流路２１ｃ（２２ｃ）の水滴Ｗを、前記導水層２５（２６）によって外部に導出することができる。この結果、ガス流路形成体２１（２２）のガス流路２１ｃ（２２ｃ）に水滴Ｗが残留して、電極構造体１５及びガス拡散層１９（２０）を劣化させるのを防止することができ、発電セル１２の耐久性を向上することができる。
【００３２】
（２）上記実施形態では、ガス流路形成体２１（２２）のガス流路２１ｃ（２２ｃ）に水滴Ｗが残留することはないので、ガス流路２１ｃ（２２ｃ）から燃料ガス（酸化ガス）がガス拡散層１９（２０）に適正に供給される。このため、電池反応が適正に行われ、発電電圧の安定化を図ることができるとともに、発電効率を向上することができる。
【００３３】
（３）上記実施形態では、ガス流路形成体２１（２２）のガス流路２１ｃ（２２ｃ）に水滴Ｗが残留しないので、ガス流路２１ｃ（２２ｃ）を流れる燃料ガス（酸化ガス）の流れが円滑となり、燃料ガス（酸化ガス）のガス流路２１ｃ（２２ｃ）における圧力損失が軽減される。このため、低い供給ガス圧力で燃料電池の運転が可能となり、コンプレッサ等のガス供給用機器を小型化できるとともに、発電効率を向上することができる。
【００３４】
（４）上記実施形態では、導水層２５（２６）が導電性の材料により形成されているので、導電性を有するガス流路形成体２１（２２）と、導電性を有するセパレータ２３（２４）との間に導水層２５（２６）が挟着され、ガス流路形成体２１（２２）とセパレータ２３（２４）とが非接触状態においても、前記導水層２５（２６）によってガス流路形成体２１（２２）とセパレータ２３（２４）とが電気的に接続される。このため、導水層２５（２６）に多数の孔を形成してガス流路形成体２１（２２）のリング部２１ａ（２２ａ）の端部をセパレータ２３（２４）に電気的に接触させるために、導水層２５（２６）に穿孔する作業をしなくても済み、製造を容易に行うことができる。
【００３５】
（５）上記実施形態では、ガス流路形成体２１（２２）のガス流路２１ｃ（２２ｃ）の一部に導水層２５（２６）の一部が進入して、導水層２５（２６）がガス流路２１ｃ（２２ｃ）の一部に食い込むようにした。このため、そのアンカー効果により、ガス流路形成体２１（２２）と導水層２５（２６）とが適正に接合されるとともに、ガス流路２１ｃ（２２ｃ）内の一部に導水層２５（２６）が盛り上がるように進入して、水滴Ｗが導水層２５（２６）に接触し易くなり、導水層２５（２６）による水滴Ｗの吸収が適正に行われる。
【００３６】
（６）上記実施形態では、ガス流路形成体２１（２２）の表面の全域に導水層２５（２６）が配設されているので、ガス流路形成体２１（２２）のガス流路２１ｃ（２２ｃ）の全域において水滴Ｗの残留を防止することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図８に示すように、前記ガス流路形成体２１（２２）のリング部２１ａ（２２ａ）の接触部をセパレータ２３（２４）に接触するようにしてもよい。この場合には、前記ガス流路形成体２１（２２）と、セパレータ２３（２４）が電気的に接続されるので、導水層２５（２６）を導電性を有する材料により形成しなくても済み、導水層２５（２６）の材料の選定の自由度を向上することができる。
【００３８】
・図９に示すように、前記導水層２５の前記導出通路Ｇ２側の端部に対し、該導出通路Ｇ２に進入するように延長部２５ｂを形成してもよい。又、延長部２５ｂと前記電極構造体１５（固体電解質膜１６）とを熱伝導率の良好な伝熱板３３により接続してもよい。上記の別例においては、導水層２５に対し導出通路Ｇ２に延びる延長部２５ｂが形成されているので、この延長部２５ｂが発電により高温となった燃料ガスによって加熱され、延長部２５ｂの通水路２５ａの水が蒸発される。このため、導水層２５の通水路２５ａの水を効率的に延長部２５ｂ側に吸引することが可能となり、導水層２５の通水路２５ａの排水作用を促進することができる。又、燃料電池の発電作用によって電解質膜１６及び電極触媒層１７，１８に発生した熱を伝熱板３３を介して延長部２５ｂに伝達することができ、このため延長部２５ｂにおける通水路２５ａの水の蒸発をさらに促進して、延長部２５ｂによる導水層２５の排水作用をさらに促進することができる。
【００３９】
・図１０は前記ガス流路形成体２１を簡略化した平面を表す。この図１０に示すように、ガス流路形成体２１のガス流路２１ｃ（図４参照）を流れる燃料ガスの流速は、二点鎖線で示す曲線Ｌのように中央部ほど速く、左右両側に行くに従い遅くなる。又、ガス流路形成体２１のガス流路の下流側において、水滴Ｗが残留し易い傾向にある。このため、ガス流路形成体２１の左右両側部及び下流部のガス流路に水が残留し易くなる。従って、前記導水層２５の配設エリアを、ガス流路形成体２１の左右両側部の二点鎖線で示すエリアＥ１，Ｅ２に限定したり、下流部の二点鎖線で示すエリアＥ３に限定したり、エリアＥ１，Ｅ２，Ｅ３に限定したりしてもよい。
【００４０】
・導電性を有する導水層２５，２６として、金属製の繊維よりなる織布、不織布以外に、例えば毛細管状の通水路を有する多孔体、導電性メッキ処理済み樹脂製の毛細管状の通水路を有する多孔体、導電性を有するセラミックス製の毛細管状の通水路を備えた多孔体、親水性を有するカーボン製の毛細管状の通水路を備えた多孔体のうち少なくともいずれか一種を選択するようにしてもよい。
【００４１】
・第１，第２ガス流路形成体２１，２２の材料として、ステンレス板以外に導電性を有する例えば、アルミニウム、銅等の金属板を用いてもよい。
・前記ガス拡散層１９，２０を省略した燃料電池の発電セルに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の燃料電池を具体化した一実施形態を示す一部省略縦断面図。
【図２】発電セルの縦断面図。
【図３】第１及び第２フレーム、電極構造体、第１及び第２ガス流路形成体、導水層及びセパレータの分離斜視図。
【図４】ガス流路形成体の部分斜視図。
【図５】ガス流路形成体と導水層の接合動作を説明する正面図。
【図６】燃料電池のアノード側の要部の拡大縦断面図。
【図７】燃料電池のカソード側の要部の拡大縦断面図。
【図８】この発明の別の実施形態を示す発電セルの部分縦断面図。
【図９】この発明の別の実施形態を示す発電セルの部分縦断面図。
【図１０】この発明の別の実施形態を示すガス流路形成体の略体平面図。
【図１１】従来の燃料電池の発電セルの縦断面図。
【図１２】図１１に示す発電セルに用いられるガス流路形成体の斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
Ｇ２，Ｇ４…導出通路、１２…発電セル、１３，１４…フレーム、１５…電極構造体、１６…電解質膜、１７，１８…電極触媒層、２１，２２…ガス流路形成体、２１ａ，２２ａ…リング部、２１ｂ，２２ｂ…貫通孔、２１ｃ，２２ｃ…ガス流路、２３，２４…セパレータ、２５，２６…導水層、２５ａ，２６ａ…通水路、２５ｂ…延長部、３３…伝熱板。
【図１】
2010135268.tif 000003
【図２】
2010135268.tif 000004
【図３】
2010135268.tif 000005
【図４】
2010135268.tif 000006
【図５】
2010135268.tif 000007
【図６】
2010135268.tif 000008
【図７】
2010135268.tif 000009
【図８】
2010135268.tif 000010
【図９】
2010135268.tif 000011
【図１０】
2010135268.tif 000012
【図１１】
2010135268.tif 000013
【図１２】
2010135268.tif 000014