(57)【要約】【課題】バッファ部に排出される凝縮水の速度を抑制するとともに、反応ガス流路から前記凝縮水を円滑且つ確実に排出させることを可能にする。【解決手段】第１金属セパレータ１４には、酸化剤ガス流路３６を構成する複数の酸化剤ガス流路溝３６ａが設けられる。酸化剤ガス流路溝３６ａは、出口バッファ部３８ｂに連通するとともに、前記出口バッファ部３８ｂには、酸化剤ガス及び凝縮水の移動を抑制する流体障害部である複数のエンボス４０ｂが設けられる。酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部に最も近接するエンボス４０ｂは、正面視で円形状を有するとともに、中心位置Ｏは、前記出口側端部の底面４１より下方に距離Ｄだけ離間して設定される。【選択図】図４
2006066172.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設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と一方のセパレータとの間には、前記電極の面方向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とともに、前記反応ガス流路の出口側端部にバッファ部を介して連通する反応ガス出口連通孔が、積層方向に貫通して形成される燃料電池であって、
前記バッファ部は、反応ガス及び凝縮水の移動を抑制する複数の流体障害部を有し、前記流体障害部は、正面視が円形状乃至長円形状であるとともに、前記出口側端部に最も近接する前記流体障害部の中心位置は、前記出口側端部の底面より下方に設定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と一方のセパレータとの間には、前記電極の面方向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とともに、前記反応ガス流路の出口側端部にバッファ部を介して連通する反応ガス出口連通孔が、積層方向に貫通して形成される燃料電池であって、
前記バッファ部は、反応ガス及び凝縮水の移動を抑制する流体障害部を有し、前記流体障害部は、正面視が略矩形状であり且つ前記出口側端部に向かう側面に鉛直方向に延在する平面部を設けることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と一方のセパレータとの間には、前記電極の面方向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とともに、前記反応ガス流路の出口側端部にバッファ部を介して連通する反応ガス出口連通孔が、積層方向に貫通して形成される燃料電池であって、
前記バッファ部は、凝縮水の移動を抑制する流体障害部を有し、前記流体障害部は、内部に反応ガスの流れを許容する多孔質部材を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記流体障害部と前記出口側端部の終端との間には、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙が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又は２記載の燃料電池において、前記流体障害部同士の鉛直方向の間隔は、０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内に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設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と一方のセパレータとの間には、前記電極の面方向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とともに、前記反応ガス流路の出口側端部にバッファ部を介して連通する反応ガス出口連通孔が、積層方向に貫通して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固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒（電極触媒層）と多孔質カーボン（拡散層）からなるアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する発電セルにより構成されている。通常、燃料電池では、この発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス（反応ガス）、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）が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス（反応ガス）、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）が供給されている。アノード側電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。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】
上記の燃料電池では、積層されている各発電セルのアノード側電極及びカソード側電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、発電セルの積層方向に貫通して設けられる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔を備えており、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路の入口側及び出口側には、前記反応ガス入口連通孔及び前記反応ガス出口連通孔がそれぞれ連通している。
【０００５】
ところで、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路では、発電時に反応生成水が生成される一方、燃料ガスが流れる燃料ガス流路では、前記反応生成水の逆拡散や結露等による凝縮水が発生し易い。その際、凝縮水（生成水を含む）が酸化剤ガス流路や燃料ガス流路に付着すると、酸化剤ガスや燃料ガスの流れが阻害されてしまい、発電性能の低下が惹起される。このため、酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路から酸化剤ガス出口連通孔及び燃料ガス出口連通孔（反応ガス出口連通孔）に、それぞれ凝縮水を確実に排出させる必要がある。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池システムでは、図９に示すように、バイポーラプレート１を備えており、このバイポーラプレート１には、蛇行する空気流路２が形成されている。空気流路２の入口側は、積層方向に貫通する内部マニホールド３ａに接続孔４ａを介して連通するととともに、前記空気流路２の出口側は、同様に積層方向に貫通する内部マニホールド３ｂに接続孔４ｂを介して連通している。
【０００７】
接続孔４ａ、４ｂの下面部には、空気流路２から内部マニホールド３ａ、３ｂに向かって下方向に傾斜する傾斜５ａ、５ｂが設けられている。従って、内部マニホールド３ａ、３ｂ内で凝縮した水は、空気流路２へ流れ込み難く且つ前記空気流路２で凝縮した水は、前記内部マニホールド３ａ、３ｂへ排出され易くなっている、としている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１７８７９１号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のバイポーラプレート１では、接続孔４ａ、４ｂがバッファ部として機能している。このため、空気流路２に供給された空気は、反応に使用された後、残余の部分が接続孔４ｂを通って内部マニホールド３ｂに排出されるとともに、反応により発生した生成水は、前記接続孔４ｂから前記内部マニホールド３ｂに排出される。
【００１０】
その際、空気流路２から接続孔４ｂに移行する境界部位では、急激な流れの変動が惹起し易く、この空気流路２の出口近傍に凝縮水が残留するおそれがある。しかも、運転停止時には、掃気により空気流路２内の凝縮水の排出速度が速くなり、掃気停止後には、前記空気流路２の出口近傍に凝縮水が多数の水滴となって残存する場合がある。これにより、特に、低温時に空気流路２に残留する凝縮水が凍結し、空気の流れが妨げられて始動性が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、バッファ部に排出される凝縮水の速度を抑制するとともに、前記凝縮水を反応ガス流路から円滑且つ確実に排出させることが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】
【００１２】
本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と一方のセパレータとの間には、前記電極の面方向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とともに、前記反応ガス流路の出口側端部にバッファ部を介して連通する反応ガス出口連通孔が、積層方向に貫通して形成される燃料電池である。
【００１３】
バッファ部は、反応ガス及び凝縮水の移動を抑制する複数の流体障害部を有し、前記流体障害部は、正面視が円形状乃至長円形状であるとともに、出口側端部に最も近接する前記流体障害部の中心位置は、反応ガス流路の出口側端部の底面より下方に設定されている。
【００１４】
また、本発明では、バッファ部は、反応ガス及び凝縮水の移動を抑制する流体障害部を有し、前記流体障害部は、正面視が略矩形状であり且つ前記出口側端部に向かう側面に鉛直方向に延在する平面部を設けている。
【００１５】
さらに、本発明では、バッファ部は、凝縮水の移動を抑制する流体障害部を有し、前記流体障害部は、内部に反応ガスの流れを許容する多孔質部材を備えている。
【００１６】
さらにまた、流体障害部と出口側端部の終端との間には、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙が設けられることが好ましい。間隙が１ｍｍ未満では、凝縮水自体が流れ難くなる一方、６ｍｍを超えると、前記凝縮水の排出速度が速くなり、水滴化が発生し易い。
【００１７】
また、流体障害部同士の鉛直方向の間隔は、０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。間隙が０．５ｍｍ未満では、凝縮水自体が流れ難くなる一方、４ｍｍを超えると、前記凝縮水の速度が速くなり、水滴化が発生し易い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、円形状乃至長円形状の流体障害部の中心位置が、反応ガス流路の出口側端部の底面より下方に設定されるため、前記流体障害部の外周と前記出口側端部との間隙は、下方に向かって比較的狭小に形成される。前記間隙は、出口側端部の底面より下方で最小になるからである。従って、反応ガス流路の出口側端部からバッファ部に排出される凝縮水は、間隙の最小部分により一旦絞られて下方に移動する。これにより、凝縮水は、排出速度が抑制されるとともに、水滴化が良好に阻止されるため、連続した排水が行われて排水性が有効に向上する。
【００１９】
また、略矩形状の流体障害部では、出口側端部に向かう側面を鉛直方向に指向させることにより、反応ガス流路からバッファ部に排出される凝縮水は、前記側面に沿って円滑に流動する。このため、凝縮水の水滴化を防止することができる。
【００２０】
さらに、多孔質部材では、凝縮水の移動を抑制する一方、内部に反応ガスの流れを妨げることがない。従って、バッファ部に排出される凝縮水は、多孔質部材の外周を通ることにより連続して流動することができ、前記凝縮水の水滴化が阻止されるとともに、反応ガスの円滑な流れが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０の要部分解斜視図である。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。
【００２２】
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を挟持するアノード側電極２０及びカソード側電極２２とを備える。
【００２３】
図２に示すように、アノード側電極２０及びカソード側電極２２は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層２４ａ、２４ｂ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２４ａ、２４ｂの表面に一様に塗布して形成される電極触媒層２６ａ、２６ｂとを有する。固体高分子電解質膜１８の外周部は、樹脂が含浸されており、この外周部から酸化剤ガスや燃料ガスが透過することはない。
【００２４】
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（反応ガス出口連通孔）３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２５】
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（反応ガス出口連通孔）３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２６】
図１及び図２に示すように、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、図３に示すように、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方向に蛇行しながら矢印Ｃ方向に延在しており、具体的には、矢印Ｂ方向に１往復半だけ屈曲するサーペンタイン流路を構成している。
【００２７】
酸化剤ガス流路３６と酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとの間に、入口バッファ部３８ａ及び出口バッファ部３８ｂが設けられる。入口バッファ部３８ａ及び出口バッファ部３８ｂには、酸化剤ガス及び凝縮水の移動を抑制する流体障害部である複数のエンボス（又はディンプル）４０ａ、４０ｂが設けられる。エンボス４０ａ、４０ｂは、平面視で円形状に構成される。
【００２８】
図４に示すように、酸化剤ガス流路溝３６ａは、第１金属セパレータ１４を波形状に成形することによって山部３６ｂと交互に設けられている。酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部に最も近接するエンボス４０ｂの中心位置Ｏは、前記出口側端部の底面４１より下方に距離Ｄだけ離間して設定される。このエンボス４０ｂと酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部の終端との間には、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙Ｌが設けられる。各エンボス４０ｂ同士の矢印Ｃ方向の間隔Ｍは、０．５〜４ｍｍの範囲内に設定される。
【００２９】
図３に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと、入口バッファ部３８ａ及び出口バッファ部３８ｂとは、複数の連通溝４２ａ、４２ｂを介して連通するとともに、前記連通溝４２ａ、４２ｂには、シールラインに沿ってブリッジ用の板体４４ａ、４４ｂが配設される。
【００３０】
図５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）４８が設けられる。燃料ガス流路４８は、酸化剤ガス流路３６と同様に、矢印Ｂ方向に１往復半だけ屈曲するサーペンタイン流路を構成する複数の燃料ガス流路溝４８ａを有する。燃料ガス流路４８と燃料ガス入口連通孔３４ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂとの間に、入口バッファ部５０ａ及び出口バッファ部５０ｂが設けられる。
【００３１】
入口バッファ部５０ａ及び出口バッファ部５０ｂには、複数のエンボス４０ａ、４０ｂが設けられる。燃料ガス流路溝４８ａと出口バッファ部５０ｂのエンボス４０ｂとの関係は、上記の酸化剤ガス流路溝３６ａと出口バッファ部３８ｂのエンボス４０ｂとの関係と同一であり、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
燃料ガス入口連通孔３４ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂと、入口バッファ部５０ａ及び出口バッファ部５０ｂとは、複数の連通溝５２ａ、５２ｂを介して連通するとともに、前記連通溝５２ａ、５２ｂには、シールラインに沿って板体５４ａ、５４ｂが配設される。
【００３３】
第１金属セパレータ１４と第２金属セパレータ１６とは、互いに対向する面１４ｂ、１６ｂに冷却媒体流路５８を一体的に形成する（図１参照）。冷却媒体流路５８は、酸化剤ガス流路３６の裏面側、及び燃料ガス流路４８の裏面側に一体的に形成され、矢印Ｂ方向及び矢印Ｃ方向に延在する複数の冷却媒体流路溝５８ａを有する。この冷却媒体流路５８は、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通する。
【００３４】
図１〜図３に示すように、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の外周縁部を周回して第１シール部材６０が射出成形等により一体的に設けられる。第１シール部材６０は、平坦シールを構成するとともに、面１４ａにおいて、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ及び酸化剤ガス流路３２を覆って酸化剤ガスの洩れ止めを行う。
【００３５】
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の外周縁部を周回して第２シール部材６２が射出成形等により一体的に設けられる。第２シール部材６２は、平坦シールを構成するとともに、面１６ａには、図５に示すように、燃料ガス入口連通孔３４ａ、燃料ガス出口連通孔３４ｂ及び燃料ガス流路４８を覆って燃料ガスの洩れ止めを行う第１及び第２線状シール６４ａ、６４ｂが設けられる。面１６ｂには、図１に示すように、冷却媒体入口連通孔３２ａ、冷却媒体出口連通孔３２ｂ及び冷却媒体流路４２を覆って冷却媒体の漏れ止めを行う線状シール６６が設けられる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、図３に示すように、酸化剤ガスが一旦入口バッファ部３８ａに導入された後、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、各酸化剤ガス流路溝３６ａを介して蛇行しながら、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２２に沿って移動する。
【００３９】
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４８に導入される。この燃料ガス流路４８では、図５に示すように、燃料ガスが一旦入口バッファ部５０ａに導入された後、複数の燃料ガス流路溝４８ａに分散される。さらに、燃料ガスは、各燃料ガス流路溝４８ａを介して蛇行し、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２０に沿って移動する。
【００４０】
従って、電解質膜・電極構造体１２では、カソード側電極２２に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２０に供給される燃料ガスとが、電極触媒層２６ａ、２６ｂ内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４１】
次いで、カソード側電極２２に供給されて消費された酸化剤ガスは、出口バッファ部３８ｂから酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに排出される（図１及び図３参照）。同様に、アノード側電極２０に供給されて消費された燃料ガスは、出口バッファ部５０ｂから燃料ガス出口連通孔３４ｂに排出される（図５参照）。
【００４２】
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５８に導入される（図１参照）。この冷却媒体流路５８では、冷却媒体が水平方向（矢印Ｂ方向）及び鉛直方向（矢印Ｃ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２８の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。
【００４３】
この場合、第１の実施形態では、図４に示すように、酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部に最も近接するエンボス４０ｂの中心位置Ｏが、前記出口側端部の底面４１より下方に距離Ｄだけ離間して設定されている。このため、正面視で円形状のエンボス４０ｂの外周と出口側端部との間隙Ｌは、下方に向かって比較的狭小に形成される。エンボス４０ｂの外周面は、底面４１より下方に距離Ｄだけ離間した位置で、出口側端部に最も近接するからである。
【００４４】
従って、酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部から出口バッファ部３８ｂに排出される凝縮水Ｗは、間隙Ｌによって一旦絞られた後、下方に移動する。これにより、凝縮水Ｗは、出口バッファ部３８ｂでの排出速度が抑制されるとともに、水滴化が良好に阻止されるため、連続した排水が行われて排水性が有効に向上するという効果が得られる。
【００４５】
すなわち、出口バッファ部３８ｂでの排水速度が速すぎると、凝縮水Ｗが途切れて表面張力により水滴が発生し易い。各水滴は孤立しているため、酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部近傍に滞留水が発生するという不具合がある。これに対して、第１の実施形態では、出口バッファ部３８ｂでの排出速度が抑制されるため、前記出口バッファ部３８ｂへの連続した排水が発生して凝縮水Ｗの引張り力（凝縮水Ｗを強制的に流動させる力）が生じ、滞留水が発生することを解消することができる。
【００４６】
さらに、エンボス４０ｂと出口側端部の終端との間隙Ｌは、１ｍｍ〜６ｍｍの範囲内に設定されている。従って、出口バッファ部３８ｂに排出された凝縮水は、間隙Ｌに沿って連続して流れることができ、水滴化の発生を阻止することが可能になる。なお、間隙Ｌが１ｍｍ未満では、凝縮水Ｗ自体が流れ難くなる一方、前記間隙Ｌが６ｍｍを超えると、前記凝縮水Ｗの排出速度が速くなり、水滴が発生し易い。
【００４７】
さらにまた、各エンボス４０ｂ同士の鉛直方向の間隔Ｍは、０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内に設定されている。間隔Ｍが０．５ｍｍ未満では、凝縮水Ｗ自体が流れ難くなる一方、前記間隔Ｍが４ｍｍを超えると、前記凝縮水Ｗの速度が速くなって水滴が発生し易くなるからである。
【００４８】
なお、燃料ガス流路４８及び出口バッファ部５０ｂでは、上記の酸化剤ガス流路３６及び出口バッファ部３８ｂと同様の効果が得られる。
【００４９】
図６は、本発明の第２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の要部拡大説明図である。なお、第１の実施形態に係る第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。また、以下に説明する第３及び第４の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
図６に示すように、酸化剤ガス流路３６に連通する出口バッファ部３８ｂには、正面視で長円状（楕円状）の複数のエンボス（流体障害部）７２が設けられる。酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部に最も近接するエンボス７２の中心位置Ｏは、前記出口側端部の底面４１より下方に距離Ｄ１だけ離間して設定される。エンボス７２と出口側端部との終端との間には、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙Ｌ１が設けられるとともに、前記エンボス７２同士の鉛直方向の間隔Ｍ１は、０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内に設定される。
【００５１】
このように構成される第２の実施形態では、酸化剤ガス流路溝３６ａから出口バッファ部３８ｂに排出される凝縮水は独立して水滴化されることがなく、エンボス７２の案内作用下に、連続した状態で円滑且つ確実に排水される等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５２】
図７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８０の要部拡大説明図である。
【００５３】
酸化剤ガス流路溝３６ａに連通する出口バッファ部３８ｂには、正面視で略矩形状のエンボス（流体障害部）８２が設けられる。エンボス８２は、鉛直方向に延在する側面８４を備えており、酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部に向かう側面８４と前記出口側端部の終端との間には、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙Ｌ２が設けられる。各エンボス８２同士の鉛直方向の間隔Ｍ２は、０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内に設定される。
【００５４】
このように設定される第３の実施形態では、酸化剤ガス流路溝３６ａから出口バッファ部３８ｂに排出される凝縮水は、各エンボス８２の側面８４に沿って円滑に流動し、前記凝縮水の水滴化を確実に防止することができる。
【００５５】
図８は、本発明の第４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９０の一部拡大説明図である。
【００５６】
酸化剤ガス流路溝３６ａに連通する出口バッファ部３８ｂには、凝縮水の移動を抑制する流体障害部として多孔質部材９２が配設される。この多孔質部材９２は、例えば、カーボンペーパで構成されており、酸化剤ガス流路溝３６ａの出口側端部に向かう側面９４と前記出口側端部の終端との間には、１ｍｍ〜６ｍｍの間隙Ｌ３が設けられる。
【００５７】
このように構成される第４の実施形態では、多孔質部材９２が設けられるため、凝縮水の移動を抑制する一方、出口バッファ部３８ｂに排出される酸化剤ガスの流れを妨げることがない。このため、出口バッファ部３８ｂに排出される凝縮水は、多孔質部材９２の外周を通ることによって連続して流動することができ、前記凝縮水の水滴化が良好に阻止されるとともに、酸化剤ガスが円滑に流れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視図である。
【図２】前記燃料電池の酸化剤ガス側の入口バッファ部近傍で切断した一部断面図である。
【図３】前記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４】前記第１金属セパレータの要部拡大説明図である。
【図５】前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの正面説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの要部拡大説明図である。
【図７】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金属セパレータの要部拡大説明図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの要部拡大説明図である。
【図９】特許文献１の燃料電池システムを構成するバイポーラプレートの正面説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…燃料電池                          １２…電解質膜・電極構造体
１４、１６、７０、８０、９０…金属セパレータ
１８…固体高分子電解質膜                ２０…アノード側電極
２２…カソード側電極                    ２４ａ、２４ｂ…ガス拡散層
２６ａ、２６ｂ…電極触媒層              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
３８ａ、５０ａ…入口バッファ部          ３８ｂ、５０ｂ…出口バッファ部
４０ａ、４０ｂ、７２、８２…エンボス    ４１…底面
４８…燃料ガス流路                      ６０、６２…シール部材
９２…多孔質部材
【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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