(57)【要約】【課題】簡単且つ経済的な構成で、反応ガス流路に過剰な水が導入されることを確実に阻止することを可能にする。【解決手段】燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２を挟持する第１及び第２金属セパレータ１４、１６を備える。第１金属セパレータ１４は、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス流路３６との間に、酸化剤ガスを供給するための供給部３８を設ける一方、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと前記酸化剤ガス流路３６との間に、使用済みの酸化剤ガスを排出するための排出部４０を設ける。供給部３８及び排出部４０は、水滴の移動抵抗を増加させるために、酸化剤ガス流路３６の流路面に比べて撥水性が高く設定される。【選択図】図１
2006252923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極が配設される電解質・電極構造体と、セパレータとを有し、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、電極反応面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池であって、
前記セパレータは、前記反応ガス流路に前記反応ガスを供給する供給部と、
前記反応ガス流路から前記反応ガスを排出する排出部と、
を設けるとともに、
前記排出部は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定さ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、前記セパレータには、積層方向に貫通して反応ガス出口側連通孔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側連通孔とは、前記排出部を介して連結されることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池において、前記反応ガス出口側連通孔を周回する一定領域内は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
電解質の両側に一対の電極が配設される電解質・電極構造体と、セパレータとを有し、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、電極反応面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池であって、
前記セパレータは、前記反応ガス流路に前記反応ガスを供給する供給部と、
前記反応ガス流路から前記反応ガスを排出する排出部と、
を設けるとともに、
前記供給部は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池において、前記セパレータには、前記供給部の上流側に連通して主として水を流すためのバイパス流路が形成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池において、少なくとも前記反応ガス流路と前記バイパス流路との間は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記セパレータには、積層方向に貫通して反応ガス入口側連通孔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入口側連通孔とは、前記供給部を介して連結されることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池において、前記反応ガス入口側連通孔を周回する一定領域内は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定される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、電解質の両側に一対の電極が配設される電解質・電極構造体と、セパレータとを有し、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、電極反応面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成さ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（電解質）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設けた電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層して燃料電池スタックを構成している。
【０００３】
一般的に、一方のセパレータには、アノード側電極の電極反応面に沿って燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）を供給するための燃料ガス流路が形成されるとともに、他方のセパレータには、カソード側電極の電極反応面に沿って酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）を供給するための酸化剤ガス流路とが形成されている。この場合、燃料ガス流路や酸化剤ガス流路は、セパレータに形成された溝部で構成されており、この溝部に水蒸気が結露して燃料ガスや酸化剤ガスの円滑な流れが阻止されるおそれがある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池用金属セパレータでは、ガス流通用の溝部の表面に、フッ素樹脂又はフッ化黒鉛粒子が共析した貴金属複合めっき皮膜を形成している。このため、溝部の撥水性に優れ、良好なガス流通性が確保される、としている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２に開示されている燃料電池では、電解質層と、該電解質層を挟持して発電層を形成する電極と、該発電層を挟持し該電極とで燃料の流路を形成する流路形成部材とを備え、前記流路への燃料の入口部に親水性を呈する親水部材を備えている。従って、親水性部材が、燃料の流路の入口部付近で生じる水を引き寄せて、燃料の入口部に水が滞るのを防止する、としている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３６３０９号公報（図１）
【特許文献２】特開平８−１３８６９２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１では、凝縮した水滴が玉状になって、反応ガス流路が閉塞されたり、反応ガスの流れを弱める圧損体となるおそれがある。これにより、反応ガス流路内で反応ガスの流れが妨げられ、発電が不安定になるという問題がある。
【０００８】
また、上記の特許文献２では、親水部材を介して燃料の流路の入口部から生成水が入り込み易くなり、前記流路に水が滞留するおそれがある。しかも、燃料の流路の出口部にも親水性部材が設けられており、特に発電停止時や反応ガスの流量が少ない時には、前記出口部から生成水が逆流し易い。これにより、反応面が水で覆われてしまい、反応ガスの供給不足が発生したり、水が圧損体となるおそれがある。このため、発電が不安定にな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、反応ガス流路に過剰な水が導入されることを確実に阻止することができ、安定した発電が遂行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、電解質の両側に一対の電極が配設される電解質・電極構造体と、セパレータとを有し、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、電極反応面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池である。
【００１１】
セパレータは、反応ガス流路に反応ガスを供給する供給部と、前記反応ガス流路から前記反応ガスを排出する排出部とを設けるとともに、前記排出部は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されている。
【００１２】
また、セパレータには、積層方向に貫通して反応ガス出口側連通孔が形成されるとともに、反応ガス流路と前記反応ガス出口側連通孔とは、排出部を介して連結されることが好ましく、さらに、前記反応ガス出口側連通孔を周回する一定領域内は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されることが好ましい。特に、内部マニホールド型燃料電池では、反応ガス出口側連通孔から反応ガス流路に水が流入し易いが、排出部や前記反応ガス出口側連通孔を周回する周面の撥水性が高いため、前記反応ガス流路への水の逆流を良好に阻止することができる。
【００１３】
さらにまた、本発明では、セパレータは、反応ガス流路に反応ガスを供給する供給部と、前記反応ガス流路から前記反応ガスを排出する排出部とを設けるとともに、前記供給部は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されている。
【００１４】
また、セパレータには、供給部の上流側に連通して主として水を流すためのバイパス流路が形成されることが好ましい。反応ガス流路が生成水により閉塞されることを抑制するとともに、供給部での撥水効果によりバイパス流路に良好に排水され、前記反応ガス流路に水が流入することを阻止することが可能になる。
【００１５】
さらに、少なくとも反応ガス流路とバイパス流路との間は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されることが好ましい。これにより、バイパス流路から反応ガス流路に水が流入することを確実に阻止することができる。
【００１６】
さらにまた、セパレータには、積層方向に貫通して反応ガス入口側連通孔が形成されるとともに、反応ガス流路と前記反応ガス入口側連通孔とは、供給部を介して連結されることが好ましく、また、前記反応ガス入口側連通孔を周回する一定領域内は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されることが好ましい。特に、内部マニホールド型燃料電池では、反応ガス入口側連通孔から反応ガス流路に水が流入し易いが、供給部やこの反応ガス入口側連通孔を周回する周面の撥水性が高いため、前記反応ガス流路への水の流入を良好に阻止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、排出部は、反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されており、燃料電池の停止時に水滴の移動抵抗が増加して前記排出部から前記反応ガス流路に水が逆流することで、次回の運転時に発電が不安定になることを確実に阻止することができる。このため、反応ガス流路が水で閉塞されることがなく、簡単且つ経済的な構成で、安定した発電が良好に遂行可能になる。
【００１８】
また、本発明では、反応ガス流路に反応ガスを供給する供給部は、前記反応ガス流路の流路面に比べて撥水性が高く設定されており、水滴の移動抵抗が増加して前記供給部から前記反応ガス流路に水が浸入することを確実に阻止することができる。これにより、運転中に反応ガス流路が水で閉塞されることがなく、さらに運転中及び運転停止中に、反応ガス流路に水が流入することが抑制されるため、安定した発電が良好に遂行可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０の分解斜視説明図であり、図２は、前記燃料電池１０の一部断面説明図である。
【００２０】
燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１２と、第１及び第２金属セパレータ１４、１６とを、水平方向（矢印Ａ方向）に積層しており、通常、燃料電池スタックを構成する。
【００２１】
電解質膜・電極構造体１２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１８と、該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。
【００２２】
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を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布し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。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池１０の矢印Ｂ方向の一端縁部には、積層方向である矢印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（反応ガス入口側連通孔）３０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔（反応ガス出口側連通孔）３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２４】
燃料電池１０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔（反応ガス入口側連通孔）３４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔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（反応ガス出口側連通孔）３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２５】
第１金属セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス流路（反応ガス流路）３６が設けられる。酸化剤ガス流路３６は、複数の酸化剤ガス流路溝３６ａを有し、前記酸化剤ガス流路溝３６ａは、矢印Ｂ方向に延在する。
【００２６】
酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス流路３６との間には、前記酸化剤ガス流路３６に酸化剤ガスを供給する供給部３８が設けられるとともに、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと前記酸化剤ガス流路３６との間には、前記酸化剤ガス流路３６から使用済みの酸化剤ガスを排出する排出部４０が設けられる。少なくとも供給部３８又は排出部４０のいずれか、第１の実施形態では、前記供給部３８及び前記排出部４０の両方は、酸化剤ガス流路３６の流路面に比べて撥水性が高く設定される。
【００２７】
具体的には、第１金属セパレータ１４の表面に、供給部３８及び排出部４０に対応して撥水塗料が塗布されて撥水化処理が施される。撥水塗料としては、例えば、ＰＴＥＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロピレン）、ＰＦＡ（四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体）、又はそれ以外のフッ素系樹脂が使用される。供給部３８及び排出部４０では、水との接触角が９０度以上に設定される。
【００２８】
第１金属セパレータ１４の表面には、必要に応じ、酸化剤ガス流路３６の流路面に対応して親水化処理が施される。例えば、第１金属セパレータ１４の表面に、シリコン樹脂等の親水性塗料を塗布し、あるいは、前記第１金属セパレータ１４の表面を親水性金属で形成することが好ましい。酸化剤ガス流路３６では、水との接触角が９０度以下に設定される。
【００２９】
図３に示すように、第２金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス流路（反応ガス流路）４２が設けられる。燃料ガス流路４２は、酸化剤ガス流路３６と同様に、矢印Ｂ方向に延在する複数の燃料ガス流路溝４２ａを有する。
【００３０】
燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス流路４２との間には、前記燃料ガス流路４２に燃料ガスを供給する供給部４４が設けられるとともに、燃料ガス出口連通孔３４ｂと前記燃料ガス流路４２との間には、前記燃料ガス流路４２から使用済みの燃料ガスを排出する排出部４６が設けられる。少なくとも供給部４４又は排出部４６のいずれか、第１の実施形態では、前記供給部４４及び前記排出部４６の両方は、燃料ガス流路４２の流路面に比べて撥水性が高く設定される。なお、供給部４４及び排出部４６は、上記の供給部３８及び排出部４０と同様に構成される。
【００３１】
図１及び図２に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ｂと第２金属セパレータ１６の面１６ｂとには、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとを連通する冷却媒体流路４８が形成される。この冷却媒体流路４８は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の冷却媒体流路溝４８ａにより構成される。
【００３２】
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の外周端部を周回して第１シール部材５０が一体成形される。第２金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２金属セパレータ１６の外周端部を周回して第２シール部材５２が一体成形される。
【００３３】
このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。
【００３４】
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３４ａ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３２ａに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。
【００３５】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第１金属セパレータ１４の酸化剤ガス流路３６に導入される。酸化剤ガス流路３６では、酸化剤ガスが複数の酸化剤ガス流路溝３６ａに分散される。このため、酸化剤ガスは、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２０に沿って移動する。
【００３６】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３４ａから第２金属セパレータ１６の燃料ガス流路４２に導入される。この燃料ガス流路４２では、図３に示すように、燃料ガスが複数の燃料ガス流路溝４２ａに分散される。これにより、燃料ガスは、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２２に沿って移動する。
【００３７】
従って、電解質膜・電極構造体１２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、発電が行われる。
【００３８】
次いで、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、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに排出される（図１参照）。同様に、アノード側電極２２に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３４ｂに排出される（図３参照）。
【００３９】
一方、冷却媒体入口連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、第１及び第２金属セパレータ１４、１６間に形成された冷却媒体流路４８に導入される（図１参照）。この冷却媒体流路４８では、冷却媒体が水平方向（矢印Ｂ方向）に移動する。従って、冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１２の発電面（電極面）全面にわたって冷却した後、冷却媒体出口連通孔３２ｂに排出される。
【００４０】
この場合、第１の実施形態では、例えば、第１金属セパレータ１４の面１４ａでは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス流路３６との間に供給部３８が設けられるとともに、前記供給部３８は、前記酸化剤ガス流路３６の流路面に比べて撥水性が高く設定されている。
【００４１】
このため、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから酸化剤ガス流路３６に供給される酸化剤ガス中に含まれる水分（水滴を含む）は、撥水性を有する供給部３８に至る際に移動抵抗が増加する。従って、燃料電池１０の運転中や運転停止中に、供給部３８から酸化剤ガス流路３６に過剰な水分が浸入することを阻止することができ、前記酸化剤ガス流路３６が水により閉塞されることがない。これにより、各酸化剤ガス流路溝３６ａに沿って酸化剤ガスを円滑且つ確実に供給することができ、安定した発電が良好に遂行可能になるという効果が得られる。
【００４２】
一方、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと酸化剤ガス流路３６との間には、排出部４０が設けられるとともに、前記排出部４０は、前記酸化剤ガス流路３６の流路面に比べて撥水性が高く設定されている。従って、排出部４０では、水滴の移動抵抗が増加し、例えば、燃料電池１０による発電が停止された際や酸化剤ガスの流速が低下した際に、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂから前記酸化剤ガス流路３６に結露水が浸入（逆流）することを確実に阻止することができる。これにより、酸化剤ガス流路３６が水により閉塞されることがなく、次回の運転時に発電が不安定になることを確実に阻止し、安定した発電が良好に行われるという利点がある。
【００４３】
また、図３に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ａには、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス流路４２との間に供給部４４が設けられるとともに、燃料ガス出口連通孔３４ｂと前記燃料ガス流路４２との間に排出部４６が設けられている。そして、供給部４４及び排出部４６は、燃料ガス流路４２の流路面に比べて撥水性が高く設定されている。従って、供給部４４及び排出部４６における水滴の移動抵抗が増加し、燃料ガス流路４２が水で閉塞されることを阻止して安定した発電が効率的に遂行可能になるという効果が得られる。
【００４４】
なお、第１の実施形態では、燃料電池１０の内部に酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ、燃料ガス出口連通孔３４ｂ、燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体出口連通孔３２ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが積層方向に形成された内部マニホールド型燃料電池を構成しているが、これに限定されるものではない。
【００４５】
図４は、外部マニホールド型燃料電池を構成する第２の実施形態に係る燃料電池６０の一部説明図である。
【００４６】
この燃料電池６０は、第１金属セパレータ６２を備え、この第１金属セパレータ６２には、複数の酸化剤ガス流路溝３６ａを有する酸化剤ガス流路３６が設けられる。酸化剤ガス流路３６には、供給部６４と排出部６６とが設けられるとともに、前記供給部６４及び前記排出部６６は、第１金属セパレータ６２の外部に開放されて図示しない酸化剤ガス供給部及び酸化剤ガス排出部に連通する。少なくとも供給部６４又は排出部６６のいずれか、第２の実施形態では、前記供給部６４及び前記排出部６６の両方は、酸化剤ガス流路３６の流路面に比べて撥水性が高く設定される。
【００４７】
このように、第２の実施形態では、供給部６４から酸化剤ガス流路３６に酸化剤ガスが供給される際、この酸化剤ガスに含まれる水は、高撥水性を有する前記供給部６４に阻止されて前記酸化剤ガス流路３６に過剰に導入されることがない。一方、燃料電池６０の発電停止時等には、高撥水性を有する排出部６６によって、酸化剤ガス流路３６への水の逆流が確実に阻止される。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。
【００４８】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータ７０の正面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池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。
【００４９】
第１金属セパレータ７０の面７０ａには、酸化剤ガス流路３６の入口側に酸化剤ガス入口連通孔３０ａが形成されるとともに、この酸化剤ガス入口連通孔３０ａを周回する領域（供給部）７２は、前記酸化剤ガス流路３６の流路面に比べて撥水性が高く設定される。酸化剤ガス流路３６の出口側に酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが形成されるとともに、この酸化剤ガス出口連通孔３０ｂを周回する領域（排出部）７４は、前記酸化剤ガス流路３６の流路面に比べて撥水性が高く設定される。各領域７２、７４は、第１シール部材５０に覆われる部位と酸化剤ガス流路３６の入口側及び出口側との間に設けられていればよく、これら撥水性が高くされた領域内が一定領域内である。
【００５０】
このように構成される第３の実施形態では、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから酸化剤ガス流路３６に酸化剤ガスが導入される際、この酸化剤ガス入口連通孔３０ａの領域７２が高撥水性を有しており、水の移動が阻止されて前記酸化剤ガス流路３６に過剰な水が導入されることがない。一方、燃料電池の発電停止時等に、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂで結露した水は、高撥水性を有する領域７４に阻止されて酸化剤ガス流路３６に逆流することはない。これにより、第３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。
【００５１】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池８０の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、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
燃料電池８０は、電解質膜・電極構造体１２を挟持する第１及び第２金属セパレータ８２、８４を備える。第１金属セパレータ８２には、供給部３８の上流側に連通し、主として水を流すためのバイパス流路８６が形成される。このバイパス流路８６は、第１シール部材５０を構成し、酸化剤ガス入口連通孔３０ａの下部角部から矢印Ｃ方向に延在する互いに平行な凸状シール部８８ａ、８８ｂ間に形成され、前記バイパス流路８６の下端部は、第１金属セパレータ８２の下部から外方に開放される。
【００５３】
酸化剤ガス流路３６とバイパス流路８６との間には、前記酸化剤ガス流路３６の流路面に比べて撥水性が高く設定される撥水化処理面９０が設けられる。この撥水化処理面９０は、供給部３８と同様に構成されている。
【００５４】
第２金属セパレータ８４には、図７に示すように、供給部４４の上流側に連通し、燃料ガス入口連通孔３４ａの下部側から前記第２金属セパレータ８４の底部まで矢印Ｃ方向に延在するバイパス流路９２が形成される。このバイパス流路９２は、第２シール部材５２を構成し、互いに平行に矢印Ｃ方向に延在する凸状シール部９４ａ、９４ｂ間に形成されており、前記バイパス流路９２の下端部は、第２金属セパレータ８４の下部から外方に開放される。バイパス流路９２と燃料ガス流路４２との間には、この燃料ガス流路４２の流路面に比べて撥水性が高く設定される撥水化処理面９６が形成される。
【００５５】
このように構成される第４の実施形態では、例えば、第１金属セパレータ８２において、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから酸化剤ガス流路３６に酸化剤ガスが導入される際に、高撥水性を有する供給部３８により弾かれた水滴が、バイパス流路８６に導入される。このため、水滴は、バイパス流路８６を介して鉛直下方向に流動し、第１金属セパレータ８２の底部から外方に排出される。
【００５６】
これにより、酸化剤ガス流路３６への生成水の浸入が一層確実に抑制され、前記酸化剤ガス流路３６が水によって閉塞されることを確実に阻止することができるという効果が得られる。しかも、バイパス流路８６と酸化剤ガス流路３６との間には、撥水化処理面９０が設けられており、前記バイパス流路８６から前記酸化剤ガス流路３６に水が流れ込むことを良好に阻止することが可能になる。
【００５７】
一方、図７に示すように、燃料ガス流路４２においても同様に、燃料ガスに含まれる水が、供給部４４で弾かれてバイパス流路９２に流入し、第２金属セパレータ８４の外部へと円滑に排出される。従って、燃料ガス流路４２が水により閉塞されることを、一層確実に阻止することができる。
【００５８】
なお、第４の実施形態では、バイパス流路８６、９２が、それぞれ酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び燃料ガス入口連通孔３４ａから鉛直下方向に延在して外部に開放されているが、これに限定されるものではない。
【００５９】
例えば、図８に示す第５の実施形態では、第１金属セパレータ８４ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから鉛直下方向に延在した後、水平方向（矢印Ｂ方向）に屈曲して酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに連通する略Ｌ字状のバイパス流路８６ａが設けられている。このバイパス流路８６ａは、第１金属セパレータ８４ａの縁部に配置され、気密及び液密を保持するため、凸状シール部９４ｃ、９４ｄ間に形成されている。
【００６０】
また、図９に示す第６の実施形態では、第２金属セパレータ８４ｂには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに一端が連通し、矢印Ｃ方向に延在した後に矢印Ｂ方向に延在し、さらに、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂから離間する位置で矢印Ｃ方向に屈曲して外部に開放されるバイパス流路８６ｂが設けられている。このバイパス流路８６ｂは、第２金属セパレータ８４ｂの縁部に配置され、凸状シール部９４ｅ、９４ｆ間に形成されている。
【００６１】
上記のバイパス流路８６ａ、８６ｂでは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから酸化剤ガス流路３６に酸化剤ガスが供給される際に、この酸化剤ガス流路３６に進入を阻止された水は、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに排出され、あるいは、前記酸化剤ガス出口連通孔３０ｂの近傍で外部に排出される。このため、上記の第４の実施形態と同様の効果が得られる。なお、バイパス流路８６、８６ａ、８６ｂは、少なくとも一方のセパレータに形成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池の一部断面説明図である。
【図３】前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の一部説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。
【図７】前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの正面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る燃料電池を構成する第２金属セパレータの正面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０、６０、８０…燃料電池          １２…電解質膜・電極構造体
１４、１６、６２、７０、８２、８４、８４ａ、８４ｂ…金属セパレータ
１８…固体高分子電解質膜            ２０…カソード側電極
２２…アノード側電極                ３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔        ３２ａ…冷却媒体入口連通孔
３２ｂ…冷却媒体出口連通孔          ３４ａ…燃料ガス入口連通孔
３４ｂ…燃料ガス出口連通孔          ３６…酸化剤ガス流路
３８、４４、６４…供給部            ４０、４６、６６…排出部
４２…燃料ガス流路                  ４８…冷却媒体流路
７２、７４…領域                    ８６、８６ａ、８６ｂ、９２…バイパス流路
８８ａ、８８ｂ、９４ａ〜９４ｆ…凸状シール部
９０、９６…撥水化処理面
【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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