(57)【要約】【課題】ガス流路形成体の導水路の排水性を高めて、ガス流路中の水を減らし、ガスの拡散性を向上することができ、燃料電池の電池性能を高めることができる。【解決手段】ガス流路形成体３１，４１の導水路３３，１３３に隣接するガス流路３２，１３２と導水路３３，１３３間には、水が通過する連通路３６，１３６が設けられ、相互に隣接する導水路３３，１３３の排水側端部には、相互に隣接する導水路３３，１３３の排水側端部からそれぞれ排水される水同士の結合を助長する助長部３９，１３９が設けられている。このため、ガス流路形成体の導水路の排水性を高めて、ガス流路中の水を減らし、ガスの拡散性を向上することができ、燃料電池の電池性能を高めることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜のアノード側の面及びカソード側の面に積層された電極触媒層を含む膜電極接合体を備えた燃料電池の前記膜電極接合体とセパレータ間に積層される燃料電池のガス流路形成体において、
複数のガス流路と複数の導水路が設けられ、前記導水路に隣接するガス流路と前記導水路間には、水が通過する連通路が設けられ、相互に隣接する前記導水路の排水側端部には、当該相互に隣接する導水路の排水側端部からそれぞれ排水される水同士の結合を助長する助長部が設けられている燃料電池のガス流路形成体。
【請求項２】
前記ガス流路は溝状に形成され、前記導水路は前記ガス流路とは隔壁を介して区分され、
前記助長部は、前記導水路の相互に隣接する方向に延びて形成されている請求項１に記載の燃料電池のガス流路形成体。
【請求項３】
前記助長部は、相互に隣接する全ての導水路または一部の導水路の排水側端部に設けられている請求項２に記載の燃料電池のガス流路形成体。
【請求項４】
前記助長部は、平板状に形成されている請求項２または請求項３に記載の燃料電池のガス流路形成体。
【請求項５】
前記助長部は、前記導水路の高さよりも低く形成されている請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の燃料電池のガス流路形成体。
【請求項６】
固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜のアノード側の面及びカソード側の面に積層された電極触媒層と、その外側に積層されたガス拡散層を含む膜電極接合体を備え、
前記膜電極接合体の前記両ガス拡散層と
にそれぞれ積層されるガス流路形成体を備え、前記膜電極接合体の両ガス拡散層を一対のセパレータで挟んだ単セルを複数スタックしてなる燃料電池において、
前記ガス流路形成体が、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガス流路形成体からなる燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のガス流路形成体及び燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の燃料電池は、固体高分子電解質膜の両面に電極触媒層がそれぞれ設けられ、それらの外側にガス拡散層が積層されて膜電極接合体が形成されている。また、前記膜電極接合体とセパレータ間にガス流路形成体が配置されている。そして、前記ガス流路形成体とセパレータの間には導水路が設けられて、膜電極接合体における電極反応によって生成した生成水を、ガス流路と導水路間に設けられた連通路を介して導水路に排水するようにされている。
【０００３】
前記燃料電池において、高負荷時、あるいは高加湿時等の生成水の発生の多い運転条件では、前記導水路での排水が間に合わず、導水路から前記連通路を介してガス流路に溢れた水がガス流路を閉塞する。このことによってガス拡散が妨げられて、燃料電池の電池性能が低下する原因となっている。
【０００４】
特許文献２の燃料電池では、溝状をなす複数のガス流路の末端部を千鳥状に配置することにより、前記ガス流路の末端部における生成水の液滴（表面積）を単一のガス流路での末端部のものよりも大きくしている。このことにより、流路より生成水を押し出すために必要なガス圧力を小さくして、排水性を高めるようにしている。
【０００５】
特許文献３の燃料電池では、ガス流路の下流側を広くして、ガス流路の下流側ほど流路断面積が広くなるようにして、生成水による詰まりを抑制して排水性を良くするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５０８０１号公報
【特許文献２】特表２００８−５１２８３０号公報
【特許文献３】特開２００７−２５０４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、導水路における生成水等の排水性を高める技術の提案はされていない。また、特許文献２では、溝状のガス流路の末端部において、微細な形状を成形することは難しく、電極へのガス拡散性に難がある。また、特許文献２及び特許文献３では、ガス流路に溢れた生成水等の排水性が問題となっているが、一旦、導水路に導かれた生成水等をガス流路に溢れさせないように抑制して、導水路における排水性を改善するための技術は開示されていない。
【０００８】
本発明の目的は、ガス流路形成体の導水路の排水性を高めて、ガス流路中の水を減らし、ガスの拡散性を向上することができ、燃料電池の電池性能を高めることができる燃料電池のガス流路形成体及び燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、本発明は、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜のアノード側の面及びカソード側の面に積層された電極触媒層を含む膜電極接合体を備えた燃料電池の前記膜電極接合体とセパレータ間に積層される燃料電池のガス流路形成体において、複数のガス流路と複数の導水路が設けられ、前記導水路に隣接するガス流路と前記導水路間には、水が通過する連通路が設けられ、相互に隣接する前記導水路の排水側端部には、当該相互に隣接する導水路の排水側端部からそれぞれ排水される水同士の結合を助長する助長部が設けられているものである。
【００１０】
また、前記ガス流路は溝状に形成され、前記導水路は前記ガス流路とは隔壁を介して区分され、前記助長部は、前記導水路の相互に隣接する方向に延びて形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記助長部は、相互に隣接する全ての導水路または一部の導水路の排水側端部に設けられていることが好ましい。
また、前記助長部は、平板状に形成されていることが好ましい。
【００１２】
また、前記助長部は、前記導水路の高さよりも低く形成されていることが好ましい。
また、本発明は、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜のアノード側の面及びカソード側の面に積層された電極触媒層と、その外側に積層されたガス拡散層を含む膜電極接合体を備え、前記膜電極接合体の前記両ガス拡散層にそれぞれ積層されるガス流路形成体をそれぞれセパレータで挟んだ単セルを複数スタックしてなる燃料電池において、前記ガス流路形成体が、上記の構成のいずれかを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガス流路形成体の導水路の排水性を高めて、ガス流路中の水を減らし、ガスの拡散性を向上することができ、燃料電池の電池性能を高めることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の燃料電池の断面図。
【図２】（ａ）は第１，第２ガス流路形成体の部分斜視図、（ｂ）は、ガス流路と導水路の説明図。
【図３】第１，第２ガス流路形成体の排水側端部の部分斜視図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、ガス流路と連通路の模式図。
【図５】（ａ）は第１実施形態の第１，第２ガス流路形成体を部分的に簡略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡーＡ線断面図、（ｃ）及び（ｄ）は第１，第２ガス流路形成体の端部側から見た側面図。
【図６】（ａ）は第２実施形態の第１，第２ガス流路形成体の斜視図、（ｂ）は第１，第２ガス流路形成体を部分的に簡略した平面図（ｃ）は第１，第２ガス流路形成体の端部側から見た側面図。
【図７】（ａ）は第３実施形態の第１，第２ガス流路形成体の斜視図、（ｂ）は第１，第２ガス流路形成体を部分的に簡略した平面図、（ｃ）は第１，第２ガス流路形成体の端部側から見た側面図。
【図８】（ａ）は第４実施形態の第１，第２ガス流路形成体の斜視図、（ｂ）は第１，第２ガス流路形成体を部分的に簡略した平面図、（ｃ）は第１，第２ガス流路形成体の端部側から見た側面図。
【図９】（ａ）は第５実施形態の第１，第２ガス流路形成体を部分的に省略した斜視図、（ｂ）は第１，第２ガス流路形成体の端部側から見た側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
（１．構成）
以下、図１〜図５を参照して本発明を具体化した一実施形態について説明する。
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態の燃料電池１１は、固体高分子型の燃料電池であり、積層された多数の単セル１２と、図示しない冷却水流路をスタック状態にすることによって構成されている。
【００１７】
単セル１２は、四角枠状をなす合成ゴム等の合成樹脂製の第１，第２フレーム１３，１４内に、膜電極接合体１５（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を備えている。第１フレーム１３は、その内側に燃料ガスの流路空間１３ａを区画している。第２フレーム１４は、その内側に酸化剤ガスの流路空間１４ａを区画している。
【００１８】
前記膜電極接合体１５は、両フレーム１３，１４間に配設されている。前記単セル１２は、前記燃料ガスの流路空間１３ａに収容されたフェライト系ＳＵＳ（ステンレス鋼）、チタン合金或いはカーボンよりなる第１ガス流路形成体３１と、前記酸化剤ガスの流路空間１４ａに収容されたフェライト系ＳＵＳ（ステンレス鋼）、チタン合金、カーボン、金鍍金を施したチタン合金、或いは金合金よりなる第２ガス流路形成体４１とを備えている。さらに、前記単セル１２は、フェライト系ＳＵＳ（ステンレス鋼）、チタン合金或いはカーボンよりなるそれぞれ平板状の第１セパレータ２３及び第２セパレータ２４を備えている。第１セパレータ２３は、第１フレーム１３に対して図示しないシールリングを介して接合されている。第２セパレータ２４は、フレーム１４及び第２ガス流路形成体４１の図示下面に図示しないシールリングを介して接合されている。
【００１９】
前記膜電極接合体１５は、固体高分子電解質膜１６と、第１電極触媒層１７及び第２電極触媒層１８、並びに後述する第１ガス拡散層１９及び第２ガス拡散層２０により構成されている。
【００２０】
第１電極触媒層１７は、電解質膜１６のアノード側の面、即ち図示上面に積層された触媒により形成されている。第２電極触媒層１８は、電解質膜１６のカソード側の面、即ち図示下面に積層された触媒によって形成されている。前記固体高分子電解質膜１６は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有する固体高分子材料で作製されている。固体高分子材料としてはフッ素系の高分子膜（例えば、デュポン社製のナフィオン膜等）がある。前記電極触媒層１７，１８は、図示しないが炭素粒子を備えており、炭素粒子の表面には、多数の白金（Ｐｔ）からなる触媒粒子が付着している。前記触媒粒子による触媒作用により、燃料電池の発電が行われる際にその発電効率を高めることができる。なお、電極触媒層１７，１８に含まれる白金は、水素をプロトンと電子に分けるのを促進したり酸素とプロトンと電子から水を生成する反応を促進する作用を有するものであるが、同様の作用を有するものであれば白金以外のものを用いてもよい。
【００２１】
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には、導電性を有する第１ガス拡散層１９及び第２ガス拡散層２０が積層されている。前記ガス拡散層１９，２０は通常カーボンペーパーやカーボンクロスにより構成されている。
【００２２】
次に、前記第１ガス流路形成体３１及び第２ガス流路形成体４１について説明する。図１ではアノード側に位置する第１ガス流路形成体３１と、カソード側に位置する第２ガス流路形成体４１とは、同一構成となっているので、前記第１ガス流路形成体３１の構成について説明する。もちろん、両者は同一構成でなくてもよい。また、第２ガス流路形成体４１は、前記第１ガス流路形成体３１の各構成と同一構成には、第１ガス流路形成体３１の各構成に付す３２〜３９の符号に「１００」を加算して、説明を省略する。従って、第２ガス流路形成体４１に関しては、下記の説明中、「第１セパレータ２３」を「第２セパレータ２４」に、「前記ガス拡散層１９」を「第２ガス拡散層２０」に、「燃料ガス流方向Ｐ」を「酸化剤ガス流方向Ｑ」にそれぞれ読替えするとともに、第２ガス流路形成体４１の各構成については、３２〜３９の符号に「１００」を加算した符号が付けられているものとして読替されたい。
【００２３】
図２（ａ）において、矢印Ｐを燃料ガス流方向Ｐとする。図２（ａ）に示すように、前記ガス拡散層１９側側面には、複数の溝状のガス流路３２が直線状に形成されるとともに第１セパレータ２３側側面には、ガス流路３２とは隔壁を介して複数の導水路３３が区分されて直線状に設けられている。本実施形態では、燃料ガス流方向Ｐと直交する方向で切断した断面形状が、サインカーブの波形となるように形成されている。なお、前記断面形状は、サインカーブ状の波形に限定するものではなく、例えば、矩形状、台形状、三角波形状等の他の波形形状であってもよい。そして、ガス流路３２は、燃料ガス流方向Ｐに伸びて列状に配置されるとともに前記ガス拡散層１９側に突出した複数の突条３４の間に形成されている。また、前記導水路３３は、燃料ガス流方向Ｐと同方向に伸びて列状に配置されるとともに前記第１セパレータ２３側に突出した複数の突条３５間に形成されている。
【００２４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１ガス流路形成体３１には、前記突条３４，３５に対してプレス成形することにより、燃料ガス流方向Ｐと直交するリブ３７が所定ピッチ毎に設けられている。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、リブ３７は、導水路３３では突条３５間に架橋された部位（以下、邪魔板部３７ａという）と、ガス流路３２内に配置された部位３７ｂを有する。同図に示すように、リブ３７において、邪魔板部３７ａは、突条３５の頂部側間に位置してその長さが、突条３５の裏側に位置する部位３７ｂの長さよりも長いものとなっている。その結果、前記ガス流路３２及び導水路３３をリブ３７に沿って切断した場合、導水路３３の断面積の方が、ガス流路３２の断面積よりも狭い面積となる。従って、後述するガスを流した場合、邪魔板部３７ａの存在によりガス流路３２の方が開口断面積は実質上導水路３３よりも広いため、ガスはガス流路３２の方を主体に流れることになる。
【００２６】
なお、図２（ａ）に示すように部位３７ｂは部位３７ｂにより留まった水滴Ｓを連通路３６に導くためのものである。
図１、図２（ｂ）に示すように、リブ３７内には、リブ３７の長さ方向に通路３８が形成され、通路３８により、隣接する導水路３３間を水が通過可能にされている。なお、本実施形態では、第１ガス流路形成体３１は、一枚の金属板から形成されているため、図２（ｂ）に示すリブ３７部分の厚みｔ２は、第１ガス流路形成体３１の略波形をなす部分の厚みｔ１と、略同一としているが、両者の厚みの関係は、限定するものではない。
【００２７】
図１に示すように前記突条３４の頂点は、前記ガス拡散層１９に当接されるとともに、前記突条３５の頂点は、前記第１セパレータ２３に当接されている。なお、図１において、最上端側に位置する単セル１２では、導水路３３が明示されるように切断された断面で示されているのに対して、最下端側に位置する単セル１２では、ガス流路３２が明示されるように切断された断面で示されている。
【００２８】
図１に示すように、前記突条３４において、邪魔板部３７ａと対応する部位には、燃料ガス流方向Ｐ（すなわち、ガス流路３２が伸びる方向）と直交して、前記ガス流路３２と導水路３３間を連通する複数の連通路３６及び開孔部３６ａが、前記リブ３７の形成時においてプレスにより切り込み形成されている（図３参照）。連通路３６及び開孔部３６ａは、毛管作用が働く断面形状及び毛管作用が働く開口断面積を有している。
【００２９】
また、図１、図３に示すように導水路３３の下流側端部である排水側端部には、助長部３９が設けられている。助長部３９は、前記突条３４及び前記突条３５の下流側端面と一体に連結されるとともに、導水路３３の相互に隣接する方向に延びて形成されて全ての導水路３３に亘るように配置されている。すなわち、助長部３９は、セパレータ２３から離間している。また、図１、図３に示すように助長部３９は、導水路３３の第１セパレータ２３からの高さよりも低い高さを有する。なお、助長部３９の高さ及び助長部１３９の高さは、それぞれ導水路３３の第１セパレータ２３から最も高い部位の高さ、及び第２セパレータ２４から最も高い部位の高さをいう。
【００３０】
本実施形態の助長部３９は、平板状に形成されているが、平板状に限定されるものではない。
このように、助長部３９が形成されていることにより、１つの導水路３３の排水側端部から出た水が、隣接する他の導水路３３から出た水との結合して大きな液滴になることを助長するようにしている。また、第２ガス流路形成体４１には同様にして助長部１３９が形成されていることにより、１つの導水路１３３の排水側端部から出た水が、隣接する他の導水路１３３から出た水と結合して大きな液滴になることを助長するようにしている。
【００３１】
また、導水路３３，１３３の高さよりも助長部の高さを低くすることにより、導水路３３，１３３の排水側端部から出る液滴の大きさが小さくても、助長部３９，１３９で早期にかつ的確に捕捉することが可能となり、また、隣接する導水路から出る水滴同士をつなげやすくすることができる。
【００３２】
図１に示すように、前記各単セル１２のフレーム１３，１４及びセパレータ２３，２４には、図示しない燃料ガス供給源（例えば水素ボンベ）から燃料ガス（水素ガス）を前記燃料のガス流路３２へ供給するための導入通路Ｒ１が形成されるとともに、発電に供された燃料オフガスを外部に導出するための導出通路Ｒ２が形成されている。
【００３３】
また、前記単セル１２のフレーム１３，１４及びセパレータ２３，２４には、図示しない酸化剤ガス供給源（例えばコンプレッサ）から酸化剤ガス（空気）を前記酸化剤のガス流路１３２へ導入するための導入通路Ｍ１が形成されるとともに、発電に供された酸化オフガスを外部に導出するための導出通路Ｍ２が形成されている。
【００３４】
（２．作用）
さて、上記のように構成された燃料電池１１の作用を説明する。
図１において、燃料（水素）ガスは、前記導入通路Ｒ１から前記ガス流路３２内に供給され、燃料ガス流方向Ｐ（図示左方）に流れる。燃料ガスは、ガス流路３２内において第１ガス拡散層１９を通過することによって拡散して、第１電極触媒層１７に均一に供給される。図１において、コンプレッサによって供給された酸化剤（酸素）ガスは、前記導入通路Ｍ１を通して、第２ガス流路形成体４１のガス流路１３２に供給され、酸化剤ガス流方向Ｑ（図示右方）に流れる。酸化剤ガスは、ガス流路１３２内において第２ガス拡散層２０を通過することによって拡散されて、電極触媒層１８に均一に供給される。燃料（水素）ガスと酸化剤（酸素）ガスとの供給により、膜電極接合体１５において電極反応が発生し、発電が行われる。その結果、積層された複数の単セル１２及び図示しない冷却水流路によって構成された燃料電池１１から、所望の電力が出力される。
【００３５】
また、図１に示すように発電の際に用いられなかった一部の燃料ガスは、燃料オフガスとしてガス流路３２から導出通路Ｒ２を通って外部に排出される。一方、発電の際に用いられなかった酸化剤ガスは、ガス流路１３２から酸化オフガスとして導出通路Ｍ２を通って外部に排出される。
【００３６】
また、膜電極接合体１５における電極反応によって、カソード側の第２ガス流路形成体４１のガス流路１３２に生成水が生成される。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、この生成水の一部は、ガス流路１３２内を流れる酸化剤ガスの流動圧力によって導出通路Ｍ２に排出される。すなわち、燃料電池が高負荷時には、連通路１３６には酸化剤ガスは流れず、ガス流路１３２の生成水を押し出しながら流れる。また、一部は連通路１３６を介して導水路１３３に流れ、導出通路Ｍ２に排水されることになる。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、導水路１３３に流れた生成水は、導水路１３３の排水側端部から出る際に、導水路１３３の排水側端部の大きさに応じて表面張力により点線Ｓ１，Ｓ２で示す液滴サイズとなる。図５（ａ）において、一点鎖線は前記突条３４の頂上部の稜線を示し、二点鎖線は、ガス流路３２の最深部を示している。なお、他の実施形態の図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）においても同様である。
【００３８】
さらに、ガス圧で排水側に移動すると、隣接する水滴同士が結合して、Ｓ３の点線で示す大きさの液滴に成長する。図５（ａ）、（ｂ）に示すようにこのＳ３で示す大きさの液滴は、Ｓ１，Ｓ２で示す液滴サイズ（半径）よりも大きな半径を有し、この液滴を押し出すのに必要な圧力は小さくて済むことになる。すなわち、低流量、低圧損のガスでも排水することが可能となる。
【００３９】
なお、ガス流路１３２内の酸化剤ガスの圧力が燃料ガスのガス流路３２内の燃料ガスの圧力よりも高いので、その圧力差により、前記生成水の一部は、カソード側の前記第２電極触媒層１８、固体高分子電解質膜１６、第１電極触媒層１７及び第１ガス拡散層１９を浸透して、燃料ガス流路３２へ浸透水として流入する。この浸透水はガス流路３２内を流れる燃料ガスの流動圧力によって導出通路Ｒ２へ排出される。
【００４０】
この場合、上記で説明した生成水と同様に、高負荷時には連通路３６にはガスは流れず、ガス流路３２の浸透水を押し出しながら流れる。また、一部は連通路３６を介して導水路３３に流れ、導出通路Ｒ２に排水されることになる。このように導水路３３の排水側端部から出る際に、導水路３３の排水側端部の大きさに応じて表面張力により点線Ｓ１，Ｓ２で示す液滴サイズとなる。さらに、ガス圧で排水側に移動すると、隣接する水滴同士が結合して、Ｓ３の点線で示す大きさの液滴に成長し、生成水と同様にこの液滴を押し出すのに必要な圧力は小さくて済むことになる。すなわち、低流量、低圧損のガスでも排水することが可能となる。
【００４１】
この結果、本実施形態では、生成水及び浸透水が導水路３３，１３３に滞留しなくなるため、高負荷時において、生成水及び浸透水のガス流路への溢水を抑制でき、このため、ガス拡散性を向上するとともに、膜電極接合体１５における電極反応を均一化して、すなわち、電流分布の均一化を図ることができ、その結果、発電性能を向上する。
【００４２】
本実施形態の燃料電池及びガス流路形成体によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  本実施形態の燃料電池及びガス流路形成体は、相互に隣接するガス流路３２，１３２間には排水のための導水路３３，１３３が複数設けられている。また、導水路３３，１３３に隣接するガス流路３２，１３２と前記導水路３３，１３３間には、水が通過する連通路３６，１３６が設けられ、相互に隣接する前記導水路３３，１３３の排水側端部には、当該相互に隣接する導水路３３，１３３の排水側端部からそれぞれ排水される水同士の結合を助長する助長部３９，１３９が設けられている。この結果、本実施形態の燃料電池及びガス流路形成体によれば、ガス流路形成体の導水路の排水性を高めて、ガス流路中の水を減らし、ガスの拡散性を向上することができ、燃料電池の電池性能を高めることができる効果を奏する。すなわち、高負荷時において、生成水及び浸透水のガス流路への溢水を抑制でき、このため、ガス拡散性を向上するとともに、膜電極接合体１５における電極反応を均一化して、すなわち、電流分布の均一化を図ることができ、その結果、発電性能を向上することができる。また、圧損の低い流路でも排水性を確保でき、流路設計自由度を向上することができる。
【００４３】
（２）  本実施形態の燃料電池及びガス流路形成体では、ガス流路３２，１３２は溝状に形成され、導水路３３，１３３はガス流路３２，１３２とは隔壁を介して区分されている。また、助長部３９，１３９は、導水路３３，１３３の相互に隣接する方向に延びて形成されている。
【００４４】
この結果、本実施形態では、導水路３３，１３３の相互に隣接する方向に延びて形成された助長部３９，１３９によって、上記（１）の効果を容易に実現できる。
（３）  本実施形態の燃料電池及びガス流路形成体では、導水路３３，１３３の排水側端部からそれぞれ排水される水同士の結合を助長する助長部が平板状に形成されていることにより、導水路３３，１３３の排水側端部から出る水滴を平板状の助長部で的確に捕捉して、隣接する導水路から出る水滴同士をつなげやすくすることができ、上記（１）の効果を容易に実現できる。
【００４５】
（４）  本実施形態の燃料電池及びガス流路形成体では、助長部３９，１３９は、相互に隣接する全ての導水路の排水側端部に設けられている。この結果、全ての導水路の排水側端部の助長部により、排水側端部から出る水滴と隣接する導水路から出る水滴同士をつなげやすくでき、しかも、捕捉された水滴の排水性を高めることができる。
【００４６】
（５）  本実施形態の燃料電池及びガス流路形成体では、助長部３９，１３９は、導水路３３，１３３の高さよりも低く形成されている。この結果、高さを高くした場合に比して、排水側端部から出る水滴を的確に捕捉して、隣接する導水路から出る水滴同士をつなげやすくでき、しかも、捕捉された水滴の排水性を高めることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して第２実施形態を説明する。なお、本実施形態を含めて以下で説明する実施形態では第１実施形態と同一構成又は相当する構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
前記実施形態では、助長部３９，１３９が、突条３４，１３４及び突条３５，１３５の下流側端面と一体に連結されるとともに、導水路３３，１３３の相互に隣接する方向に延びて形成されて全ての導水路３３，１３３に亘るように配置されるようにした。本実施形態では、例えば、３つの導水路３３，１３３に亘るように助長部３９，１３９が形成されている。
【００４９】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、この構成に対して本実施形態では、全てではないが相互に隣接する複数の導水路３３，１３３に亘るように助長部３９，１３９を、突条３４，１３４，３５，１３５の下流側端面と一体に連結するとともに、導水路３３，１３３の相互に隣接する方向に延びるように配置したところが異なっている。他の構成は、第１実施形態と同一構成である。
【００５０】
図６（ｂ）に示すように、このように構成されると、導水路３３の排水側端部から出る際に、導水路３３の排水側端部の大きさに応じて表面張力により点線Ｓ４〜Ｓ６で示す液滴サイズとなる。さらに、ガス圧で排水側に移動すると、隣接する水滴同士が結合して、Ｓ７の点線で示す大きさの液滴に成長し、生成水と同様にこの液滴を押し出すのに必要な圧力は小さくて済むことになる。すなわち、低流量、低圧損のガスでも排水することが可能となる。
【００５１】
このようにしても、第１実施形態の上記（１）〜（５）の効果を奏することができる。
（第３実施形態）
図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照して第３実施形態を説明する。
【００５２】
本実施形態では、助長部３９，１３９が、突条３４，１３４及び突条３５，１３５の下流側端面と一体に連結されるとともに、導水路３３，１３３の相互に隣接する方向に延びて形成されて全ての導水路３３，１３３に亘るように配置して、セパレータ２３，２４からから離間したところは、第１実施形態と同様である。そして、第１実施形態では、助長部３９，１３９を平板状にした。これに対して、図７（ａ）、図７（ｃ）に示すように、本実施形態では、助長部３９，１３９を突条３４，１３４と同ピッチで波状にするとともに、その谷部となる部位３９ａ，１３９ａを第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）からは離間するようにしたところが異なっている。なお、図７（ｃ）では、助長部３９，１３９を図示し、その奥にある突条３４等は、説明の便宜上、図示していない。このように構成しても、第１実施形態の上記（１）、（２）、（４）の効果を奏する。
【００５３】
また、本実施形態の燃料電池及びガス流路形成体では、導水路３３，１３３の排水側端部からそれぞれ排水される水同士の結合を助長する助長部が波状に形成されていることにより、導水路３３，１３３の排水側端部から出る水滴を平板状の助長部で的確に捕捉して、隣接する導水路から出る水滴同士をつなげやすくすることができる。
【００５４】
（第４実施形態）
次に、図８（ａ）〜図８（ｃ）を参照して第４実施形態を説明する。本実施形態は、第３実施形態の変形例である。すなわち、第３実施形態では、助長部３９，１３９が、導水路３３，１３３の相互に隣接する方向に延びて形成されて全ての導水路３３，１３３に亘るように配置したが、本実施形態では、導水路３３，１３３の相互に隣接する方向に延びて形成されて一部の導水路３３，１３３群内おいて亘るように配置したところが異なっている。すなわち、図８（ａ）では、相互に隣接する導水路３３，１３３の一対を一組とする複数組の各組の導水路群内において前記助長部３９がそれぞれ設けられている。本実施形態においても、助長部３９，１３９は波状に形成されている。
【００５５】
なお、図８（ｃ）では、助長部３９，１３９を図示し、その奥にある突条３４等は、説明の便宜上、図示していない。このように構成しても、第１実施形態の上記（１）、（２）、（４）の効果を奏する。
【００５６】
（第５実施形態）
次に、図９（ａ）、（ｂ）を参照して第５実施形態を説明する。
図９（ａ）に示すように第１ガス流路形成体３１及び第２ガス流路形成体４１は、第１実施形態と同様にフェライト系ＳＵＳ（ステンレス鋼）、チタン合金或いはカーボンよりなる板材からなり、ガス流路の出口側となる端部には平板状の助長部３９，１３９が幅方向（ガス流方向に直交する方向）に延びて形成されている。助長部３９，１３９からガス流路の入り口側へ延出するように複数の細片２０２，２０４が交互に段差をもって配置されている。なお、図９（ａ）では、説明の便宜上、細片２０２，２０４は少ない数しか示していないが、幅方向に多数交互に配置されているものと理解されたい。
【００５７】
細片２０４は、第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）に対して接するように配置され、細片２０２は第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）に対して離間するように配置されている。細片２０２が第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）に対して離間することにより、一対の細片２０４、第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）、細片２０２で囲まれる空間は導水路３３（１３３）として形成されている。また、導水路３３（１３３）において、一対の細片２０４と、細片２０２により溝２００が形成されている。細片２０２はガス流路と導水路を分離する分離部及び分離部材として形成されている。
【００５８】
図９（ａ）に示すように、この結果、本実施形態の第１ガス流路形成体３１及び第２ガス流路形成体４１は、交互に導水層を形成するための溝２００が複数個幅方向に亘って並設される。
【００５９】
また、図９（ｂ）に示すように、細片２０２の第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）からの高さは助長部３９（１３９）と同じ高さとなるように配置されている。
細片２０４は、助長部３９（１３９）に対しては斜状部を介して連結されており、前記斜状部により第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）からその高さが低くされて、前記斜状部及び後述する凸部２０６を除いて、第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）に接触して配置されている。
【００６０】
細片２０４には、ガス拡散層１９（２０）に接触する凸部２０６が形成されている。前記細片２０２は、凸状２０６の側部に対しては一体に連結されている。
この凸部２０６がガス拡散層１９（２０）に接触した状態で、細片２０２とガス拡散層１９（２０）との間には、ガス流路３２（１３２）が形成されている。
前記ガス流路３２（１３２）は、導水路３３（１３３）に対して第１ガス流路形成体３１（ガス流路形成体４１）の厚み方向に形成されている。
【００６１】
また、凸部２０６の第１セパレータ２３（第２セパレータ２４）側空間は、連通部３６（１３６）を介してガス流路３２（１３２）と連通している。すなわち、ガス流路３２（１３２）と、導水路３３（１３３）間には水が通過する連通路（３６）が設けられている。
【００６２】
このように構成しても、第１実施形態の上記（１）、（３）、（４）の効果を奏する。
なお、本実施形態では、凸部２０６を細片２０４毎に１つ設けたが、１つの細片２０４に対して複数個設けてもよい。
【００６３】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・  前記実施形態では、第１ガス流路形成体３１及び第２ガス流路形成体４１を第１セパレータ２３、及び第２セパレータ２４とは別体に設けたが、第１ガス流路形成体３１及び第２ガス流路形成体４１の少なくともいずれか一方をセパレータと一体に設けても良い。
【００６４】
・  前記各実施形態では、複数の溝状のガス流路３２，１３２を直線状に形成するとともに第１セパレータ２３側側面には複数の導水路３３，１３３を直線状に設けたが、直線状に限定する必要はなく、曲線状等の他の形状にしてもよい。
・  前記各実施形態では、助長部３９、１３９を第１ガス流路形成体３１、及び第２ガス流路形成体４１にそれぞれ設けたが、いずれか一方のガス流路形成体に助長部を設けても良い。
【００６５】
・  第２実施形態では、助長部を一部の導水路群内において亘る場合、３つの導水路を１つの群としたが群を形成する数は３つに限定するものではなく、２つ以上であればよい。また、導水路群の数は限定するものではない。
【００６６】
・  前記実施形態において、膜電極接合体１５はガス拡散層１９，２０を省略してもよい。この場合、第１ガス流路形成体３１は第１電極触媒層１７に接触し、第２ガス流路形成体４１は第２電極触媒層１８に接触する。
【符号の説明】
【００６７】
１１…燃料電池、１５…膜電極接合体、１６…固体高分子電解質膜、
１７…第１電極触媒層、１８…第２電極触媒層、１９…第１ガス拡散層、
２０…第２ガス拡散層、２３…第１セパレータ、２４…第２セパレータ、
３１…第１ガス流路形成体、３２…ガス流路，３３…導水路、３６…連通路、
３９…助長部、４１…第２ガス流路形成体、１３２…ガス流路、
１３３…導水路、１３６…連通路、１３９…助長部。
【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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【図８】
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【図９】
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