(57)【要約】【課題】簡単且つコンパクトな構成で、所望のシール性を確実に維持するとともに、効率的な発電を行うことを可能にする。【解決手段】燃料電池１０は、電解質・電極接合体２６が一対のセパレータ２８間に配設される。セパレータ２８を構成する各円板部３６の両面には、電解質・電極接合体２６のアノード電極２４及びカソード電極２２に接する第１及び第２突起部４８、５２が形成される。セパレータ２８には、燃料ガス供給通路６６を有する通路部材５６が設けられ、この燃料ガス供給通路６６は、電解質・電極接合体２６の中央側から燃料ガス供給連通孔３０に近接する方向に離間して設けられ、燃料ガス通路４６に燃料ガスを導入する燃料ガス導入口５４に連通する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、それぞれ１枚のプレートで構成される一対のセパレータ間に配設される燃料電池であって、
前記セパレータの一方の面に設けられ、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路を形成する第１突起部と、
前記セパレータの他方の面に設けられ、前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路を形成する第２突起部と、
前記セパレータの一方の面又は他方の面に設けられ、燃料ガス供給部に連通する燃料ガス供給通路を形成する通路部材と、
前記電解質・電極接合体の中央側から前記燃料ガス供給部に近接する方向に離間して設けられるとともに、前記燃料ガス供給通路に連通して前記燃料ガス通路に燃料ガスを導入する燃料ガス導入口と、
を備え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、前記電解質・電極接合体で反応に使用された後の反応ガスを、排ガスとして前記電解質・電極接合体と前記セパレータとの積層方向に排出する排ガス通路と、
使用前の酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するために前記積層方向に流動させる酸化剤ガス供給部と、
を備え、
前記酸化剤ガス供給部内には、使用前の燃料ガスを前記積層方向に供給する前記燃料ガス供給部が気密に設けられるとともに、
前記燃料ガス供給通路は、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス供給部とを連通し、且つ前記酸化剤ガス供給部を前記積層方向に交差するセパレータ面方向に横切って配置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、前記排ガス通路は、前記セパレータの外側周端部に設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項２又は３記載の燃料電池において、前記燃料ガス供給部は、前記セパレータの中央部に気密に設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記燃料ガス導入口は、前記電解質・電極接合体の中心に対して前記酸化剤ガスの流れ方向上流側に偏心した位置に設定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記酸化剤ガス供給部は、使用前の酸化剤ガスを前記電解質・電極接合体の内側周面から前記酸化剤ガス通路に供給することを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記第１突起部は、環状突起を有するとともに、前記第２突起部は、前記環状突起の内部に形成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記電解質・電極接合体は、前記セパレータの中心部に対して同心円上に複数配列されることを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、それぞれ１枚のプレートで構成される一対のセパレータ間に配設される燃料電池を備え、前記燃料電池を複数積層する燃料電池スタックであって、
前記燃料電池は、
前記セパレータの一方の面に設けられ、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路を形成する第１突起部と、
前記セパレータの他方の面に設けられ、前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路を形成する第２突起部と、
前記セパレータの一方の面又は他方の面に設けられ、燃料ガス供給部に連通する燃料ガス供給通路を形成する通路部材と、
前記電解質・電極接合体の中央側から前記燃料ガス供給部に近接する方向に離間して設けられるとともに、前記燃料ガス供給通路に連通して前記燃料ガス通路に燃料ガスを導入する燃料ガス導入口と、
を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、それぞれ１枚のプレートで構成される一対のセパレータ間に配設される燃料電池、及び前記燃料電池が複数積層される燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（単セル）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、単セルとセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池において、カソード電極に酸化剤ガス、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）が供給されると、前記カソード電極と電解質との界面でこの酸化剤ガス中の酸素がイオン化され、酸化物イオン（Ｏ2-）が電解質を通ってアノード電極側に移動する。アノード電極には、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）やＣＯが供給されているために、このアノード電極において、酸化物イオン及び水素（又はＣＯ）が反応して水（又はＣＯ2）が生成される。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。
【０００４】
この種の燃料電池では、積層方向の寸法を減少させるために、セパレータの厚さを小さくするとともに、部品点数を削減すること等を目的として、種々の提案がなされている。例えば、図１６に示すように、特許文献１に開示されている燃料電池用セパレータ１は、薄いシート状のセパレータ本体２と、前記セパレータ本体２の片面に一体成形された多数の第１の微細突起３と、前記セパレータ本体２の他面に一体成形された多数の第２の微細突起４とを有している。セパレータ１と燃料極５との間には、第１の微細突起３を介して燃料ガス通路６が形成される一方、前記セパレータ１と空気極７との間には、第２の微細突起４を介して酸化剤ガス通路８が形成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７５４０８号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１では、１枚のセパレータ１の両面に燃料ガス通路６と酸化剤ガス通路８とが形成されているだけであり、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給形態が制限されてしまう。すなわち、燃料ガス及び酸化剤ガスは、燃料極５及び空気極７の一端部から他端部に向かって供給されるだけである。このため、汎用性が低下するとともに、燃料極５や空気極７の形状等によっては、燃料ガスや酸化剤ガスをそれぞれの電極面全面に均一に供給することができないおそれがある。
【０００７】
しかも、燃料ガスのシール性及び酸化剤ガスのシール性を良好に維持しなければならず、シール構造が複雑化するという問題がある。
【０００８】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、積層方向の厚みを減らしながら所望のシール性を確実に維持するとともに、効率的な発電を行うことが可能な燃料電池及び燃料電池スタック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】
【０００９】
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、それぞれ１枚のプレートで構成される一対のセパレータ間に配設される燃料電池である。
【００１０】
また、本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、それぞれ１枚のプレートで構成される一対のセパレータ間に配設される燃料電池を備え、前記燃料電池を複数積層する燃料電池スタックである。
【００１１】
燃料電池は、セパレータの一方の面に設けられ、アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路を形成する第１突起部と、前記セパレータの他方の面に設けられ、カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路を形成する第２突起部と、前記セパレータの一方の面又は他方の面に設けられ、燃料ガス供給部に連通する燃料ガス供給通路を形成する通路部材と、電解質・電極接合体の中央側から前記燃料ガス供給部に近接する方向に離間して設けられるとともに、前記燃料ガス供給通路に連通して前記燃料ガス通路に燃料ガスを導入する燃料ガス導入口とを備えている。
【００１２】
また、電解質・電極接合体で反応に使用された後の反応ガスを、排ガスとして前記電解質・電極接合体とセパレータとの積層方向に排出する排ガス通路と、使用前の酸化剤ガスを酸化剤ガス通路に供給するために前記積層方向に流動させる酸化剤ガス供給部とを備え、前記酸化剤ガス供給部内には、使用前の燃料ガスを前記積層方向に供給する燃料ガス供給部が気密に設けられるとともに、燃料ガス供給通路は、燃料ガス通路と前記燃料ガス供給部とを連通し、且つ前記酸化剤ガス供給部を積層方向に交差するセパレータ面方向に横切って配置されることが好ましい。
【００１３】
さらに、排ガス通路は、セパレータの外側周端部に設けられることが好ましく、さらにまた、燃料ガス供給部は、前記セパレータの中央部に気密に設けられることが好ましい。
【００１４】
また、燃料ガス導入口は、電解質・電極接合体の中心に対して酸化剤ガスの流れ方向上流側に偏心した位置に設定されることが好ましく、さらに、酸化剤ガス供給部は、使用前の酸化剤ガスを前記電解質・電極接合体の内側周面から酸化剤ガス通路に供給することが好ましい。
【００１５】
さらにまた、第１突起部は、環状突起を有するとともに、第２突起部は、前記環状突起の内部に形成されることが好ましく、また、電解質・電極接合体は、セパレータの中心部に対して同心円上に複数配列されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１枚のプレートで構成されるセパレータを備え、該セパレータに燃料ガス供給通路を形成する通路部材が設けられるため、簡単な構造で、前記セパレータの積層方向の寸法（厚さ）が有効に短尺化される。しかも、通路部材を設けることにより、電解質・電極接合体を酸化剤ガス雰囲気に配置することができ、酸化剤ガスのシールが不要になってシール材を削減することが可能になる。このため、シール構造が有効に簡素化して製造コストを削減することができる。
【００１７】
さらに、燃料ガス導入口が電解質・電極接合体の中央側から燃料ガス供給部に近接する方向に離間しているため、燃料ガス供給通路が良好に短尺化される。従って、燃料ガス供給通路のシール面積が減少し、燃料ガスの洩れを有効に低減することが可能になるとともに、燃料ガス供給通路内の圧損が低下する。
【００１８】
しかも、セパレータ内に設けられる第１及び第２突起部の数を増加させることができる。これにより、集電効率が向上するとともに、セパレータ自体の剛性が高くなって、積層方向の荷重をより均一に伝達することが可能になる。
【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が矢印Ａ方向に複数積層された燃料電池スタック１２の概略斜視説明図である。
【００２０】
燃料電池１０は、固体電解質型燃料電池であり、設置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池１０は、図２及び図３に示すように、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質（電解質板）２０の両面に、カソード電極２２及びアノード電極２４が設けられた電解質・電極接合体２６を備える。電解質・電極接合体２６は、円板状に形成されるとともに、内側周端部には、酸化剤ガスの進入を阻止するためにバリアー層（図示せず）が設けられている。
【００２１】
燃料電池１０は、一対のセパレータ２８間に複数、例えば、８個の電解質・電極接合体２６を挟んで構成される。セパレータ２８間には、このセパレータ２８の中心部である燃料ガス供給連通孔（燃料ガス供給部）３０と同心円上に８個の電解質・電極接合体２６が配列される。
【００２２】
セパレータ２８は、図２に示すように、例えば、ステンレス合金等の板金で構成される１枚の金属プレートやカーボンプレート等で構成される。セパレータ２８は、中央部に燃料ガス供給連通孔３０を形成する第１小径端部３２を有する。この第１小径端部３２から外方に等角度間隔ずつ離間して放射状に延在する複数の第１橋架部３４を介して比較的大径な円板部３６が一体的に設けられる。円板部３６は、電解質・電極接合体２６と略同一寸法に設定されている。図２、図４及び図５に示すように、隣り合う円板部３６は、スリット３８を介して互いに分離される。
【００２３】
各円板部３６のアノード電極２４に接触する面３６ａには、前記アノード電極２４の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路４６を形成する第１突起部４８が設けられる（図４参照）。各円板部３６のカソード電極２２に接触する面３６ｂには、前記カソード電極２２の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路５０を形成する第２突起部５２が設けられる（図５参照）。図６に示すように、第１突起部４８と第２突起部５２は、互いに相反する方向に延在するように突出している。
【００２４】
第１突起部４８は、リング状突起を構成するとともに、第２突起部５２は、山状突起を構成する。山状突起である第２突起部５２は、リング状突起である第１突起部４８に囲繞されるように配置されている。第２突起部５２が突出した面には、第１突起部４８が突出することに対応して陥没した凹部５３が形成されており、前記第２突起部５２は、前記凹部５３内に配置されている。
【００２５】
真円のリング状である第１突起部４８の中心軸線Ｌ１と、第２突起部５２の突出中心軸線Ｌ２とが合致するように、換言すれば、第１及び第２突起部４８、５２の中心同士が合致して互いに同軸となるように配置されている。
【００２６】
図７及び図８に示すように、第１及び第２突起部４８、５２は、複数形成されており、前記第１突起部４８の高さＨ１と、前記第２突起部５２の高さＨ２とは、Ｈ１＜Ｈ２の関係に設定される。酸化剤ガス通路５０の容積を燃料ガス通路４６の容積よりも大きくするためである。以上のような形状の第１及び第２突起部４８、５２は、プレス成形による成形例を示したが、この他の成形例として、例えば、エッチング成形、切削加工による成形等によっても設けることができる。
【００２７】
なお、第１突起部４８を山状突起で構成する一方、第２突起部５２をリング状突起で構成してもよい。その際、リング状突起の高さを山状突起の高さよりも大きく設定することが好ましい。
【００２８】
図２〜図５に示すように、円板部３６には、燃料ガス通路４６に燃料ガスを供給するための燃料ガス導入口５４が形成される。燃料ガス導入口５４の位置は、燃料ガス及び酸化剤ガスの圧力によって決められ、例えば、円板部３６の中心に対して酸化剤ガスの流れ方向（矢印Ｂ方向）上流側に偏心した位置に設定される。
【００２９】
セパレータ２８のカソード電極２２に対向する面には、通路部材５６が、例えば、ろう付けやレーザ溶接等により固着される。通路部材５６は、図２及び図９に示すように、中央部に燃料ガス供給連通孔３０を形成する第２小径端部５８を備える。この第２小径端部５８から放射状に８本の第２橋架部６０が延在するとともに、各第２橋架部６０は、セパレータ２８の第１橋架部３４から円板部３６の燃料ガス導入口５４まで固着される。
【００３０】
通路部材５６の接合面において、第２小径端部５８には、燃料ガス供給連通孔３０に連通して複数のスリット６２が放射状に形成される。このスリット６２には、第２小径端部５８を周回してろう材の流れを防止し、且つ、燃料ガスの流れを均一にするための凹部６４が連通する。第１及び第２橋架部３４、６０間には、燃料ガス供給連通孔３０からスリット６２及び凹部６４を介して燃料ガス通路４６に連通する燃料ガス供給通路６６が形成される。図１０に示すように、各通路部材５６は、第２橋架部６０が積層方向（矢印Ａ方向）の荷重に対して該積層方向に弾性変形可能なように断面湾曲形状に構成される。
【００３１】
図７及び図８に示すように、酸化剤ガス通路５０は、電解質・電極接合体２６の内側周端部と円板部３６の内側周端部との間から矢印Ａ方向に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給部６７に連通する。この酸化剤ガス供給部６７は、各円板部３６の内方と第１橋架部３４との間に位置して積層方向に延在している。
【００３２】
各セパレータ２８間には、図７に示すように、燃料ガス供給連通孔３０をシールするための絶縁シール６９が設けられる。絶縁シール６９は、例えば、マイカ材やセラミック材で形成されている。燃料電池１０には、円板部３６の外方に位置して排ガス通路６８が形成される。
【００３３】
図１に示すように、燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池１０の積層方向両端に円板状のエンドプレート７０ａ、７０ｂを配置する。エンドプレート７０ａは、中心部に燃料ガス供給口７６が形成され、この燃料ガス供給口７６が各燃料電池１０の燃料ガス供給連通孔３０に連通する。エンドプレート７０ａには、燃料ガス供給口７６を挟んで２個のボルト挿入口７８ａが形成される。各ボルト挿入口７８ａは、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス供給部６７に対応している。
【００３４】
エンドプレート７０ａには、燃料ガス供給口７６を中心とする仮想円に沿って、すなわち、各電解質・電極接合体２６に対応して、８個の円形開口部８０が形成される。各円形開口部８０には、燃料ガス供給口７６に向かって突出する矩形開口部８２が連通するとともに、前記矩形開口部８２の一部が酸化剤ガス供給部６７に重なっているため、矩形開口部８２から酸化剤ガスが供給される。
【００３５】
エンドプレート７０ｂは、導電部材で構成されている。このエンドプレート７０ｂの中央部に２本の締付ボルト８６が挿入され、この締付ボルト８６は、エンドプレート７０ｂと絶縁される。締付ボルト８６の先端にナット８８が螺合することにより、エンドプレート７０ａ、７０ｂ間に所望の締め付け荷重が付与される。
【００３６】
このように構成される燃料電池スタック１２の動作について、以下に説明する。
【００３７】
燃料電池１０を組み付ける際には、先ず、図２に示すように、セパレータ２８のカソード電極２２に向かう面に通路部材５６が接合される。このため、セパレータ２８と通路部材５６との間には、燃料ガス供給連通孔３０に連通する燃料ガス供給通路６６が形成されるとともに、前記燃料ガス供給通路６６が燃料ガス導入口５４から燃料ガス通路４６に連通する（図７参照）。セパレータ２８には、燃料ガス供給連通孔３０を周回してリング状の絶縁シール６９が設けられる。
【００３８】
これにより、セパレータ２８が構成され、前記セパレータ２８間には、８個の電解質・電極接合体２６が挟持されて燃料電池１０が得られる。図２及び図３に示すように、各セパレータ２８には、互いに対向する面３６ａ、３６ｂ間に電解質・電極接合体２６が配置され、各アノード電極２４の中央部から燃料ガス供給連通孔３０側に偏心した位置に燃料ガス導入口５４が配置される。
【００３９】
上記の燃料電池１０が矢印Ａ方向に複数積層され、積層方向両端にエンドプレート７０ａ、７０ｂが配置される。図１に示すように、エンドプレート７０ａ、７０ｂの各ボルト挿入口７８ａ、７８ｂには、締付ボルト８６が挿入され、前記締付ボルト８６の先端にナット８８が螺合する。これによって、燃料電池スタック１２が構成される。
【００４０】
そこで、燃料電池スタック１２には、燃料ガス（例えば、水素含有ガス）及び酸化剤ガスである酸素含有ガス（以下、空気ともいう）が供給される。燃料ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス供給連通孔３０に供給され、積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら各燃料電池１０を構成するセパレータ２８内のスリット６２を介して燃料ガス供給通路６６に導入される（図７参照）。
【００４１】
燃料ガスは、第１及び第２橋架部３４、６０間を燃料ガス供給通路６６に沿って移動し、円板部３６に形成された燃料ガス導入口５４から燃料ガス通路４６に導入される。燃料ガス導入口５４は、各電解質・電極接合体２６のアノード電極２４の中心位置から酸化剤ガスの流れ方向（矢印Ｂ方向）上流側に偏心した位置に設定されている。このため、燃料ガスは、燃料ガス導入口５４からアノード電極２４に供給され、燃料ガス通路４６に沿って該アノード電極２４の外周部に向かって移動する（図８参照）。
【００４２】
一方、各燃料電池１０の中央側に設けられている酸化剤ガス供給部６７に供給される酸化剤ガスは、電解質・電極接合体２６の内側周端部と円板部３６の内側周端部との間から矢印Ｂ方向に流入し、酸化剤ガス通路５０に送られる。図７及び図８に示すように、酸化剤ガス通路５０では、電解質・電極接合体２６のカソード電極２２の内側周端部（セパレータ２８の中央部）側から外側周端部（セパレータ２８の外側周端部側）に向かって酸化剤ガスが流入する。
【００４３】
従って、電解質・電極接合体２６では、アノード電極２４の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極２２の電極面の一方向（矢印Ｂ方向）に向かって酸化剤ガスが供給される（図８及び図１０参照）。その際、酸化物イオンが電解質２０を通ってアノード電極２４に移動し、化学反応により発電が行われる。
【００４４】
この場合、第１の実施形態では、セパレータ２８が１枚のプレートで構成され、このセパレータ２８の各円板部３６の両面３６ａ、３６ｂには、それぞれアノード電極２４及びカソード電極２２に接触する第１及び第２突起部４８、５２が設けられている。そして、セパレータ２８には、通路部材５６が固着され、この通路部材５６によって、燃料ガス供給連通孔３０から燃料ガス導入口５４を介して燃料ガス通路４６に連通する燃料ガス供給通路６６が形成されている。
【００４５】
このため、酸化剤ガスを燃料電池１０の内部から外周部に向かって一方向（矢印Ｂ方向）に供給する一方、燃料ガスをアノード電極２４の中央側から外周端部側に向かって流すことができる。従って、セパレータ２８が積層方向の寸法（厚さ）が有効に短尺されるばかりでなく、アノード電極２４の電極面全面に対して燃料ガスを均等に分配しながら供給することが可能になる。これにより、セパレータ２８がコンパクトな構成でありながら、電解質・電極接合体２６の発電反応は、発電面全面で均等に行われ、安定した発電が行われるという効果が得られる。
【００４６】
しかも、通路部材５６によって燃料ガス供給通路６６を気密に形成するため、各電解質・電極接合体２６は、酸化剤ガス雰囲気中に配置することができ、酸化剤ガス供給部６７にシール材を配置する必要がない。このため、シール部材を有効に削減してシール構造が簡素化し、製造コストの削減を容易に図ることができるという利点がある。
【００４７】
さらにまた、第１の実施形態では、燃料ガス導入口５４が円板部３６の中心に対して酸化剤ガス流れ方向上流側（燃料電池１０の中心側）に偏心した位置に設定可能である。酸化剤ガス通路５０は、酸化剤ガス供給部６７側より排ガス通路６８側で圧力が低いため、燃料ガスは、酸化剤ガスの圧力の影響によって前記セパレータ２８の外側に押し流され、偏流する傾向がある。このため、燃料ガス導入口５４の位置を設定することにより、アノード電極２４の全面にわたって燃料ガスを均一に供給することができ、発電反応の促進が容易に図られる。
【００４８】
また、各円板部３６では、第１突起部４８の高さＨ１を第２突起部５２の高さＨ２よりも低く設定している。第１突起部４８により形成される燃料ガス通路４６の燃料ガス体積流量は、第２突起部５２により形成される酸化剤ガス通路５０の酸化剤ガス体積流量よりも小さいからである。なお、第１及び第２突起部４８、５２の高さＨ１、Ｈ２は、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給圧力等によって種々変更可能である。
【００４９】
さらに、第１の実施形態では、燃料ガス導入口５４が電解質・電極接合体２６の中央側から燃料ガス供給連通孔３０に近接する方向に離間しているため、燃料ガス供給通路６６が良好に短尺化される（図９参照）。従って、燃料ガス供給通路６６のシール面積が減少して燃料ガスの洩れを低減することが可能になるとともに、前記燃料ガス供給通路６６内の圧損が低下するという利点がある。
【００５０】
しかも、燃料ガス供給通路６６が短尺化されるため、セパレータ２８内に設けられる第１及び第２突起部４８、５２の数を増加させることができる（図４及び図５参照）。これにより、集電効率が向上するとともに、セパレータ２８の剛性が高くなって、積層方向の荷重をより均一に伝達することが可能になる。
【００５１】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池１２０の分解斜視図であり、図１２は、前記燃料電池１２０が複数積層された燃料電池スタック１２２の断面図であり、図１３は、前記燃料電池１２０の動作を説明する概略断面説明図である。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て、その詳細の説明は省略する。
【００５２】
燃料電池１２０を構成する各セパレータ２８には、アノード電極２４に対向する面に通路部材１２４が固着される。通路部材１２４は、セパレータ２８の第１橋架部３４に固着される第２橋架部１２６を備え、この第１及び第２橋架部３４、１２６間に燃料ガス供給通路６６が形成される。各第２橋架部１２６の先端は、電解質・電極接合体２６のアノード電極２４の中心から燃料ガス供給連通孔３０側に偏心した位置で終端しており、この先端部には、前記アノード電極２４に向かって開口する複数の燃料ガス導入口１２８が形成されている。なお、各セパレータ２８の円板部３６には、第１の実施形態の燃料ガス導入口５４が設けられていない。
【００５３】
このように構成される第２の実施形態では、燃料ガス供給連通孔３０に供給された燃料ガスは、各セパレータ２８と通路部材１２４との間に形成される燃料ガス供給通路６６に沿って移動した後、通路部材１２４の先端に形成される複数の燃料ガス導入口１２８からアノード電極２４に向かって供給される。
【００５４】
このため、アノード電極２４の中央側から外周側に向かって燃料ガスを一層良好且つ均一に供給することができ、発電反応の効率が高まるという効果が得られる。しかも、各セパレータ２８の円板部３６には、燃料ガス導入口を設ける必要がなく、前記セパレータ２８の構成が簡素化するとともに、製造コストの削減が容易に図られる。
【００５５】
なお、上記した第１及び第２の実施形態では、図６に示すように、第１突起部４８をリング形状（真円環形状）としているが、例えば、図１４に示すように、楕円環形状となるようにしてもよい。この場合、楕円の長径方向ａと短径方向ｂとの交点を第１突起部４８の中心とし、この中心を通る軸線と第２突起部５２の突出中心軸線とが合致している状態を「第１及び第２突起部４８、５２が同軸である」とする。
【００５６】
また、第２突起部５２として、図６には、水平方向の断面（頂面等）が真円形状である円錐台形状のものを例示したが、これに限定されるものではなく、高さ方向の断面が台形状となるものも含まれる。例えば、水平方向の断面（頂面等）が楕円形状となるものであってもよい。
【００５７】
さらにまた、図６では、第１及び第２突起部４８、５２が同軸である状態、すなわち、リング形状である第１突起部４８の中心軸線Ｌ１と第２突起部５２の突出中心軸線Ｌ２とが合致した状態を示しているが、第１及び第２突起部４８、５２が互いに同軸である必要は特にない。例えば、図１５に示すように、第２突起部５２の突出中心軸線Ｌ２が第１突起部４８の中心軸線Ｌ１から偏在していてもよい。この場合においても、第１突起部４８は楕円環形状であってもよく、また、第２突起部５２は、水平方向の断面が楕円形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池が複数積層された燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池の分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。
【図４】前記セパレータの一方の面の説明図である。
【図５】前記セパレータの他方の面の説明図である。
【図６】前記セパレータに形成される第１及び第２突起部の斜視説明図である。
【図７】前記燃料電池スタックの断面図である。
【図８】前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。
【図９】前記セパレータに固着される通路部材の説明図である。
【図１０】前記燃料電池スタックの図７中、ＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の分解斜視図である。
【図１２】前記燃料電池が複数積層された燃料電池スタックの断面図である。
【図１３】前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。
【図１４】図６とは別形態の第１及び第２突起部の平面説明図である。
【図１５】図６及び図１４とは別形態の第１及び第２突起部の斜視説明図である。
【図１６】特許文献１の燃料電池用セパレータの断面説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０、１２０…燃料電池          １２、１２２…燃料電池スタック
２０…電解質                    ２２…カソード電極
２４…アノード電極              ２６…電解質・電極接合体
２８…セパレータ                ３０…燃料ガス供給連通孔
３４、６０、１２６…橋架部      ３６…円板部
３６ａ、３６ｂ…面              ４６…燃料ガス通路
４８、５２…突起部              ５０…酸化剤ガス通路
５３、６４…凹部                ５４…燃料ガス導入口
５６、１２４…通路部材          ６６…燃料ガス供給通路
６７…酸化剤ガス供給部          ６８…排ガス通路
６９…絶縁シール                ７０ａ、７０ｂ…エンドプレート
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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