(57)【要約】      （修正有）【課題】固体高分子形燃料電池において、極力余分なエネルギーを使用することなくセルの発電領域の水分除去を行えるようにすることを目的とする燃料電池及び燃料電池システムの提供。【解決手段】高分子プロトン伝導膜を触媒層および拡散層からなるアノードおよびカソードにて挟んだものをさらにセパレータ７ａ、７ｂにて挟んでなるセル１０を複数枚備え、これら複数枚のセル１０が直列に積層されており、セル１０の積層方向と直交するセル１０の主面１０ａが鉛直方向に配置されて使用される燃料電池において、各セル１０について、セル１０の主面１０ａを鉛直方向に配置したときにセパレータ７ａ、７ｂの内面のうち触媒層および拡散層よりも下方に位置する部位には、セパレータ７ａ、７ｂの燃料ガス流路７ｃとは連通していないものであって、セル１０中の水を集めるための集水用溝部７ｇが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子プロトン伝導膜（１）を触媒層（２）および拡散層（３）からなるアノード（５）およびカソード（４）にて挟んだものをさらにセパレータ（７ａ、７ｂ）にて挟んでなるセル（１０）を複数枚備え、
これら複数枚のセル（１０）が直列に積層されており、
前記セル（１０）の積層方向と直交する前記セル（１０）の主面（１０ａ）が鉛直方向に配置されて使用される燃料電池において、
前記各セル（１０）について、前記セル（１０）の主面（１０ａ）を鉛直方向に配置したときに前記セパレータ（７ａ、７ｂ）の内面のうち前記触媒層（２）および前記拡散層（３）よりも下方に位置する部位には、前記セパレータ（７ａ、７ｂ）の燃料ガス流路（７ｃ）とは連通していないものであって、前記セル（１０）中の水を集めるための溝部（７ｇ）が設けられていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記溝部（７ｇ）は、少なくとも前記カソード（４）側の前記セパレータ（７ａ）の内面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記セパレータ（７ａ、７ｂ）において、前記溝部（７ｇ）と前記溝部（７ｇ）に隣り合う前記燃料ガス流路（７ｃ）との間にて前記拡散層（３）に接する面（７ｅ）は、前記燃料ガス流路（７ｃ）同士の間にて前記拡散層（３）に接する面（７ｅ）よりも、前記高分子プロトン伝導膜（１）から離れた位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記拡散層（３）は、炭素繊維布もしくは炭素繊維不織布で構成されており、その繊維の方向が平均して前記溝部（７ｇ）に向かう方向となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池。
【請求項５】
前記各セル（１０）の前記溝部（７ｇ）に溜まった水を排出するための排水用マニホルド（８０）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記積層された各セル（１０）を積層方向に加圧して締結するとともに、その加圧力が発電停止時は通常時よりも小さくなる加圧締結手段（２０）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池。
【請求項７】
前記加圧締結手段（２０）は、電圧が印加されたときに電圧の非印加時よりも長くなるアクチュエータ（２５）を備え、
前記アクチュエータ（２５）を短くすることにより前記加圧力を小さくするものであることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記加圧締結手段（２０）は、温度の低下により体積が減少するアクチュエータ（２６）を備え、
前記アクチュエータ（２６）の体積を減少させることにより前記加圧力を小さくするものであることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の燃料電池（１００）と、
前記燃料電池（１００）における前記アノード（５）側の部位に水素を供給する水素供給部（５０）と、
前記燃料電池（１００）における前記カソード（４）側の部位に空気を供給する空気供給部（６０）とを備え、
前記燃料電池（１００）にて供給された水素と空気中の酸素との電気化学反応を利用して発電が行われることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
前記燃料電池（１００）の発電停止後に、前記アノード（５）側と前記カソード（４）側とで供給されるガスの圧力差を発生させ、この圧力差によって、前記アノード（５）側と前記カソード（４）側とのうち圧力の大きい方から小さい方へ水を移動させることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子プロトン伝導膜をアノードおよびカソードにて挟み、さらにこれらをセパレータにて挟んでなるセルを複数枚直列に積層してなる燃料電池、いわゆる固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）に関し、また、このような固体高分子形燃料電池を備えた燃料電池システムに関し、たとえば燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の一般的な固体高分子形燃料電池の１つのセル１０の要部構成を示す概略断面図である。
【０００３】
このように、燃料電池においては、フッ素系イオン交換樹脂膜などからなる高分子プロトン伝導膜１を、白金などの触媒層２および炭素繊維などからなる拡散層３にて構成されたアノード５およびカソード４にて挟むことによって、積層体６を構成し、この積層体６をさらに両側から一対のセパレータ７ａ、７ｂにて挟むことにより薄板状のセル１０が構成されている。
【０００４】
図６（ａ）は、図５に示される従来の燃料電池における一方のセパレータ７ｂの内面構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ断面に対応したセル１０の概略断面図である。なお、図６（ｂ）では、一対のセパレータ７ａ、７ｂと積層体６とは分解状態にあり、（ａ）は（ｂ）のＤ矢視図でもある。さらに、図６（ａ）および後述する図７では、識別のために便宜上ハッチングを施してある。
【０００５】
ここで、セパレータ７ａ、７ｂの内面には溝７ｃが形成されており、この溝７ｃは燃料ガスが流れる燃料ガス流路７ｃとして構成されている。また、セパレータ７ｂの周辺部に形成された開口部８ａ〜８ｅは、セル１０の積層時において、各ガス流路へガスを供給・排出するためのガスマニホルド４０、４１（図７参照）や冷却水を供給・排出するための冷却水マニホルド４２（図７参照）を形成するための穴である。
【０００６】
そして、このような薄板状のセル１０が複数枚直列に積層されており、それによって、図７に示されるように、従来の燃料電池が構成されている。これら積層された各セル１０は、その両側を加圧板２２によって挟み込まれ、ネジ２３によって積層方向に加圧されることで締結されている。
【０００７】
ここで、図７に示されるように、各セル１０の積層構造において上述したガスマニホルド４０、４１や冷却水マニホルド４２が形成されている。そして、このような燃料電池は、セル１０の積層方向と直交するセル１０の板面すなわち主面１０ａが鉛直方向（天地方向）に沿って配置されて使用される。
【０００８】
また、このような燃料電池を備えた燃料電池システムにおいては、燃料電池におけるアノード５側の部位に水素を供給する水素供給部５０、カソード４側の部位に空気を供給する空気供給部６０、また、未反応ガスの排出部である水素排出部５１、空気排出部６１、さらには冷却水供給部７０、図示しない冷却水排出部が、それぞれ燃料電池に接続されている。
【０００９】
このような燃料電池システムにおいては、燃料電池のカソード４に空気、アノード５に水素がそれぞれ供給され、燃料電池では、これら供給された水素と空気中の酸素との電気化学反応を利用して発電が行われる。そして、燃料電池からの電流は、集電板３１を介して取り出され、各種の電気機器に用いられる。
【００１０】
このようにして燃料電池が発電しているとき、燃料電池におけるカソード４側では、発電電流に応じた量の水が生成される。固体高分子形燃料電池においては、発電時の電気化学反応によりカソード４側に水が発生するためである。
【００１１】
燃料電池にとって、高分子プロトン伝導膜１中の水分はプロトンの伝導性に影響するため、水分量は重要な要素となるが、余剰な水はガスの供給の妨げとなるため、排出されることが望ましい。
【００１２】
主として発電時にはカソード４から水分が排出されるが、この水分のうち余剰分は、供給された空気の中から発電に利用した酸素を引いた残りの主成分である窒素ガスとともに、燃料電池の外部すなわち空気排出部６１に排出される。
【００１３】
しかし、発電停止時には、燃料電池システムにおいて燃料電池への空気の供給も停止するため、水分の排出もそこで停止する。この水分の一部は、セパレータ７ａ、７ｂ内の燃料ガス流路７ｃに残るが、一部は高分子プロトン伝導膜１内に、一部は拡散層３に残る。
【００１４】
つまり、セル１０のうち、電極である拡散層３および触媒層２にて高分子プロトン伝導膜１が挟まれている領域が、電気化学反応を発生させ発電に寄与する発電領域であるが、発電停止後は、この発電領域に水分が残留することになる。
【００１５】
この水分は、発電停止後に周囲温度が低下して０℃以下になると凍結する。上記図５に示されるように、拡散層３は炭素繊維などからなり、その繊維によって内部にガスを拡散させるための微細な空隙が形成されたものである。そのため、拡散層３内に残留した水分が凍結すると、上記した水素や空気といった燃料ガスの供給の妨げとなり、発電ができなくなる。
【００１６】
このため、従来では、周囲温度が０℃以下になりそうな環境の場合は、発電停止時に燃料電池の発電を利用して燃料電池を加熱し、その温度を上昇させることで、水蒸気として水分を除去する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３１１２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、燃料電池を自動車に搭載した場合などには、運転停止時には運転者は自動車から離れてしまうため、水素を使って加熱することは好ましくない。さらに、上記の方法では、加熱のために水素などのエネルギー源を消費してしまい、省エネルギーの点からも好ましくない。
【００１８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、固体高分子形燃料電池において、水素を使って加熱を行うことなく、セルの発電領域の水分除去を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記図５〜図７に示されるように、従来の固体高分子形燃料電池が、通常、セルの積層方向と直交するセルの主面が鉛直方向に沿って配置されて使用されることに着目してなされたものである。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明は、セル（１０）の積層方向と直交するセル（１０）の主面（１０ａ）が鉛直方向に配置されて使用される固体高分子形燃料電池において、各セル（１０）について、セル（１０）の主面（１０ａ）を鉛直方向に配置したときにセパレータ（７ａ、７ｂ）の内面のうち触媒層（２）および拡散層（３）よりも下方に位置する部位には、セパレータ（７ａ、７ｂ）の燃料ガス流路（７ｃ）とは連通していないものであって、セル（１０）中の水を集めるための溝部（７ｇ）が設けられていることを第１の特徴とする。
【００２１】
それによれば、使用時の燃料電池の配置状態において、セル（１０）の主面（１０ａ）が鉛直方向に配置されているため、セル（１０）の発電領域を構成する高分子プロトン伝導膜（１）、触媒層（２）および拡散層（３）の層方向も鉛直方向に沿ったものとなる。
【００２２】
そして、セパレータ（７ａ、７ｂ）の内面のうち各セル（１０）における触媒層（２）および拡散層（３）よりも下方に位置する部位、すなわち各セル（１０）における発電領域よりも下方の部位に、溝部（７ｇ）を設けることで、この溝部（７ｇ）よりも上方に位置する発電領域から、水が重力により落ちてきて溝部（７ｇ）に溜められる。そのため、発電領域内の水は、溝部（７ｇ）に溜められた分、除去される。
【００２３】
このように、使用時の配置状態において、従来のような電池の加熱による水分除去を行うことなく、重力により水を除去することができる。
【００２４】
よって、本発明によれば、固体高分子形燃料電池において、水素を使って加熱を行うことなく、セル（１０）の発電領域の水分除去を行うことができる。
【００２５】
また、本発明は、上記第１の特徴を有する燃料電池において、溝部（７ｇ）は、少なくともカソード（４）側のセパレータ（７ａ）の内面に設けられていることを第２の特徴とする。
【００２６】
上述したように、固体高分子形燃料電池においては、発電時の電気化学反応によりカソード（４）側に水が発生するため、カソード（４）側の拡散層（３）の方が水が残りやすい。このような点を考慮して、少なくともカソード（４）側のセパレータ（７ａ）の内面に溝部（７ｇ）を設ければ、より効率的な水分除去が可能となる。
【００２７】
また、本発明は、上記第１または第２の特徴を有する燃料電池において、セパレータ（７ａ、７ｂ）において、溝部（７ｇ）と溝部（７ｇ）に隣り合う燃料ガス流路（７ｃ）との間にて拡散層（３）に接する面（７ｅ）は、燃料ガス流路（７ｃ）同士の間にて拡散層（３）に接する面（７ｅ）よりも、高分子プロトン伝導膜（１）から離れた位置にあることを第３の特徴とする。
【００２８】
それによれば、セパレータ（７ａ、７ｂ）において溝部（７ｇ）の直上にて拡散層（３）を押さえつけている面（７ｅ）の面圧を比較的小さいものにできるため、この小さい面圧部分における拡散層（３）内にて水が流通しやすくなり、溝部（７ｇ）への水の落下を容易にできる。
【００２９】
また、本発明は、上記第１〜第３の特徴を有する燃料電池において、拡散層（３）は、炭素繊維布もしくは炭素繊維不織布で構成されており、その繊維の方向が平均して溝部（７ｇ）に向かう方向となっていることを第４の特徴とする。
【００３０】
それによれば、使用時の配置状態において、水は、拡散層（３）における繊維の方向に沿って移動しやすいため、溝部（７ｇ）への水の落下を促進することができる。
【００３１】
また、本発明は、上記第１〜第４の特徴を有する燃料電池において、各セル（１０）の溝部（７ｇ）に溜まった水を排出するための排水用マニホルド（８０）が設けられていることを第５の特徴とする。
【００３２】
それによれば、溝部（７ｇ）に溜まった水を、排水用マニホルド（８０）を介して各セル（１０）から容易に排出することができる。
【００３３】
また、本発明は、上記第１〜第５の特徴を有する燃料電池において、積層された各セル（１０）を積層方向に加圧して締結するとともに、その加圧力が発電停止時は通常時よりも小さくなる加圧締結手段（２０）が備えられていることを第６の特徴とする。
【００３４】
それによれば、発電停止後などにおいて水分除去を行うとき、加圧力をゆるめ、セパレータ（７ａ、７ｂ）による拡散層（３）の押さえつけの力を弱くできるため、拡散層（３）内の溝部（７ｇ）への水の流通を促進することができる。
【００３５】
また、本発明は、上記第６の特徴を有する燃料電池において、加圧締結手段（２０）は、電圧が印加されたときに電圧の非印加時よりも長くなるアクチュエータ（２５）を備え、
前記アクチュエータ（２５）を短くすることにより前記加圧力を小さくす、アクチュエータ（２５）を短くすることにより加圧力を小さくするものであることを第７の特徴とする。
【００３６】
このアクチュエータ（２５）によれば、燃料電池の出力電圧を利用して積層された各セル（１０）の加圧・締結を行うことができる。そして、発電停止後では、アクチュエータ（２５）の長さが発電時よりも短くなるため、発電停止後においてアクチュエータ（２５）の加圧力をゆるめることができる。
【００３７】
そのため、発電停止後に余分なエネルギーを用いることなく、また、燃料電池の電圧をモニタすることなく、拡散層（３）内の溝部（７ｇ）への水の流通を促進するべく、加圧締結手段の加圧力を適切に弱めることができる。
【００３８】
また、本発明は、上記第６の特徴を有する燃料電池において、加圧締結手段（２０）は、温度の低下により体積が減少するアクチュエータ（２６）を備え、アクチュエータ（２６）の体積を減少させることにより前記加圧力を小さくするものであることを第８の特徴とする。
【００３９】
燃料電池は、発電運転時の方が温度が高く、発電停止後の方が温度が低くなる。このことを利用して、温度の低下により体積が減少するアクチュエータ（２６）を用いれば、発電停止後では、アクチュエータ（２６）の体積が発電時よりも減少するため、発電停止後においてアクチュエータ（２６）の加圧力をゆるめることができる。
【００４０】
そのため、発電停止後に余分なエネルギーを用いることなく、また、燃料電池の温度をモニタすることなく、拡散層（３）内の溝部（７ｇ）への水の流通を促進するべく、加圧締結手段の加圧力を適切に弱めることができる。
【００４１】
また、本発明は、上記第１〜第８の特徴のいずれか１つを有する燃料電池（１００）と、燃料電池（１００）におけるアノード（５）側の部位に水素を供給する水素供給部（５０）と、燃料電池（１００）におけるカソード（４）側の部位に空気を供給する空気供給部（６０）とを備え、燃料電池（１００）にて供給された水素と空気中の酸素との電気化学反応を利用して発電が行われる燃料電池システムであることを第９の特徴とする。
【００４２】
それによれば、上記各特徴を有する燃料電池を備えた燃料電池システムを提供することができる。
【００４３】
また、本発明は、上記第９の特徴を有する燃料電池システムにおいて、燃料電池（１００）の発電停止後に、アノード（５）側とカソード（４）側とで供給されるガスの圧力差を発生させ、この圧力差によって、アノード（５）側とカソード（４）側とのうち圧力の大きい方から小さい方へ水を移動させることを第１０の特徴とする。
【００４４】
それによれば、アノード（５）側とカソード（４）側のどちらか一方に水分を集め、この水分が集められた方のセパレータ（７ａ、７ｂ）の内面に溝部（７ｇ）を設ければよいため、溝部（７ｇ）をアノード（５）側とカソード（４）側のセパレータ（７ａ、７ｂ）の片側にのみ設けることが可能になる。
【００４５】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００４７】
図１は、本発明の実施形態にかかる固体高分子形燃料電池の１つのセル１０の要部構成を示す概略断面図である。図２（ａ）は、図１に示される燃料電池における一方のセパレータ７ｂの内面構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面に対応したセルの概略断面図である。
【００４８】
なお、図２（ｂ）では、一対のセパレータ７ａ、７ｂと積層体６とは分解状態にあり、（ａ）は（ｂ）のＢ矢視図でもある。また、図３はセル１０が積層された状態の固体高分子形燃料電池１００の全体概略構成を示す側面図である。ここで、図２（ａ）および図３では、識別のために便宜上ハッチングを施してある。
【００４９】
図１、図２に示されるように、セル１０は、高分子プロトン伝導膜１を触媒層２および拡散層３からなるアノード５およびカソード４にて挟んだ積層体６をさらにセパレータ７ａ、７ｂにて挟んでなる薄板状のものであり、その板面１０ａがセル１０の主面１０ａである。ここで、セパレータについては、アノード側セパレータ７ａ、カソード側セパレータ７ｂというように符号を区別している。
【００５０】
このようなセル１０においては、アノード５に水素を含むガス、カソード４に酸素を含む空気などのガスを供給すると、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギーが発生し、発電電流は両電極４、５を介して外部にとりだされる。
【００５１】
（アノード側）Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（カソード側）２Ｈ+＋１／２Ｏ2  ＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
具体的には、高分子プロトン伝導膜１は、フッ素系イオン交換樹脂などのイオン導電性を有する高分子電解質膜により構成することができ、一般にナフィオン（デュポン社の登録商標）に代表されるパーフルオロスルホン酸膜などが用いられる。
【００５２】
また、アノード５およびカソード４は、電気化学反応を担う触媒層２と集電体として機能する導電性の拡散層３とにより構成されている。これらアノード５およびカソード４ともに、高分子プロトン伝導膜１側から順に触媒層２と拡散層３とが積層されたものとしている。
【００５３】
触媒層２は、触媒としての白金または白金と他の金属とからなる合金などを含む樹脂を高分子プロトン伝導膜１の両面に層状に形成したものである。拡散層３は、炭素繊維を布状に編んだものや、紙状にしたものなど、すなわち炭素繊維布もしくは炭素繊維不織布などからなる。
【００５４】
このため、拡散層３は外部への電流の取り出しを行うが、拡散層３の空隙率が高ければ、ガスや水の流通が多くなり、その空隙を利用したガスの供給および水の排出が適切に行われる。ここで、拡散層３は、炭素繊維布もしくは炭素繊維不織布で構成されている場合、その繊維の方向が平均して図１中の上下方向に沿っていることが好ましい。
【００５５】
セパレータ７ａ、７ｂは、バイポーラプレートと呼ばれる導電性の板であり、たとえば炭素粒をフェノール樹脂などの樹脂で固め、成型や切削加工により所望の形状にしたものや、金属板で製作したものが用いられる。
【００５６】
このセパレータ７ａ、７ｂの内面には溝７ｃが形成されており、この溝７ｃは燃料ガスが流れる燃料ガス流路７ｃとして構成されている。ここでは、アノード側セパレータ７ａの燃料ガス流路７ｃには水素が流れ、カソード側セパレータ７ｂの燃料ガス流路７ｃには空気が流れるようになっている。
【００５７】
各セパレータ７ａ、７ｂにおいて燃料ガス流路７ｃ同士の間の部分は、隣り合う燃料ガス流路７ｃ間を区画する隔壁としてのランド部７ｄである。このランド部７ｄは面７ｅにて拡散層３に接しており、それによりセパレータ７ａ、７ｂと拡散層３とは電気的に導通している。もちろん、燃料ガス流路７ｃの部分は空間であるため、この部分は拡散層３との電気的接触はなく、主に燃料ガスの拡散層３を介した供給を行っている。
【００５８】
ここで、セパレータ７ａ、７ｂのランド部７ｄと拡散層３との電気的接触を確実なものとするために、セパレータ７ａ、７ｂの両外側から加圧力が与えられている。この面圧は、部分的には５００ｋＰａ程度に達する。
【００５９】
この面圧により、ランド部７ｄ下の拡散層３は圧縮されており、拡散層３内を面方向にガスや水分が流れにくくなっているため、ランド部７ｄをまたいで、ある燃料ガス流路７ｃから別の燃料ガス流路７ｃにガスが流通する量はわずかである。
【００６０】
このようなセパレータ７ａ、７ｂの内面の全体構成は、上記図２に、さらに詳しく示されている。なお、図２（ａ）では、アノード側セパレータ７ｂの内面が示されているが、カソード側セパレータ７ａも同様の構成である。
【００６１】
図２に示されるように、燃料ガス流路７ｃは、平行に複数本設けられており、その間の部分がランド部７ｄとして構成されている。
【００６２】
また、セパレータ７ｂの周辺部に形成された開口部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅは、セル１０の積層時において、各燃料ガス流路７ｃへ燃料ガスを供給・排出するためのガスマニホルド４０、４１（図３参照）や冷却水を供給・排出するための冷却水マニホルド４２（図３参照）を形成するための穴である。
【００６３】
たとえば、図２（ａ）において、左下の開口部８ａはアノード５へ燃料ガスである水素を供給するための水素供給口８ａであり、右上の開口部８ｂは未反応の水素を排出するための水素排出口８ｂである。
【００６４】
そして、これら水素供給口８ａおよび水素排出口８ｂは、アノード側セパレータ７ｂにおける燃料ガス流路７ｃと連通しており、水素供給口８ａから入った水素は、燃料ガス流路７ｃを流れ、上記電気化学反応に供されて水素排出口８ｂから出ていくようになっている。
【００６５】
また、図２（ａ）において、右下の開口部８ｃはカソード４へ燃料ガスである空気を供給するための空気供給口８ｃであり、左上の開口部８ｄは未反応の空気を排出するための空気排出口８ｄである。
【００６６】
そして、図示しないが、これら空気供給口８ｃおよび空気排出口８ｄは、カソード側セパレータ７ａにおける燃料ガス流路７ｃと連通しており、空気供給口８ｃから入った空気は、カソード側の燃料ガス流路７ｃを流れ、上記電気化学反応に供されて空気排出口８ｄから出ていくようになっている。
【００６７】
また、図２（ａ）において、たとえば、左中、右中の両開口部８ｅは、セパレータ７ａ、７ｂの外面に形成された図示しない冷却水通路に冷却水を流すための開口部であり、一方が入口、他方が出口として構成されている。
【００６８】
また、各セパレータ７ａ、７ｂの内面には、図２中の太い実線に示されるように、接着性を有するシール部７ｆが設けられている。このシール部７ｆは、図２（ｂ）または図１に示されるように、両セパレータ７ａ、７ｂによって積層体６を挟んだときに、セル１０内の気密性を確保するためのものである。
【００６９】
このように、積層体６を一対のセパレータ７ａ、７ｂで挟むことで、各電極４、５から発電電流を取り出すと同時に、燃料ガスが外部に拡散しないようにしている。
【００７０】
そして、このような薄板状のセル１０が複数枚直列に積層されており、それによって、図３に示されるように、本実施形態の燃料電池１００が構成されている。ここで、これら積層された各セル１０は、加圧締結手段２０によって、積層方向に加圧されて締結されている。
【００７１】
本実施形態の加圧締結手段２０は、フレーム２１と、このフレーム２１によって支持された２枚の加圧板２２と、一方の加圧板２２に対してネジ締め力により加圧するネジ２３と、フレーム２１に固定され、ネジ２３がネジ締めされるプレート２４と、上記一方の加圧板２２とネジ２３との間に介在するピエゾアクチュエータ２５とを備えている。
【００７２】
そして、図３に示されるように、積層された各セル１０は、その両側を両加圧板２２によって挟み込まれ、ネジ２３によって積層方向に加圧されることで締結されている。ここで、積層されたセル１０の両側には、各加圧板２２との間に絶縁板３０を介して集電板３１が介在している。
【００７３】
集電板３１は、積層された各セル１０すなわち本燃料電池１００からの電流を外部に取り出すためのものであり、たとえば真鍮の板に金メッキを施したものなどからなる。また、絶縁板３０は、集電板３１と加圧板２２との電気的な絶縁を確保するためのものであり、たとえば、ガラスエポキシ樹脂の板などからなる。
【００７４】
そして、本実施形態の加圧締結手段２０においては、ピエゾアクチュエータ２５は、電圧の印加時の方が非印加時よりも長さが大きくなるように変化するもので、たとえばＰＺＴなどの圧電体からなる。
【００７５】
このピエゾアクチュエータ２５は、図示しない配線によって集電板３１と電気的に接続されており、それによって、燃料電池１００の出力電圧がピエゾアクチュエータ２５に印加できるようになっている。
【００７６】
そのため、燃料電池１００の発電時では、ネジ２３による力に加えて、電圧が印加された状態のピエゾアクチュエータ２５が伸びることで、加圧板２２を押す加圧力が大きくなり、発電停止後は、非印加状態のピエゾアクチュエータ２５が縮むことで、加圧板２２への加圧力は弱まる。
【００７７】
このように、本実施形態の加圧締結手段２０は、積層された各セル１０を積層方向に加圧して締結するとともに、その加圧力が可変となっているものである。
【００７８】
なお、本実施形態では、積層されたセル１０を、両加圧板２２に挟み、一方の加圧板２２とフレーム２４との間にピエゾアクチュエータ２５を設置し、これをネジ２３を介してフレーム２４側からネジ締めすることにより、積層されたセル１０の加圧締結手段２０による固定を行うことができる。
【００７９】
また、図３に示されるように、各セル１０の積層構造からなる燃料電池１００において、上述したガスマニホルド４０、４１や冷却水マニホルド４２が形成されている。図３では、ガスマニホルドとしては、上記図２（ａ）に示される水素供給口８ａが連なって構成された水素供給用マニホルド４０、空気排出口８ｄが連なって構成された空気排出用マニホルド４１、冷却水の開口部８ｅが連なって構成された冷却水マニホルド４２が示されている。
【００８０】
なお、上記図２（ａ）に示される水素排出口８ｂが連なって構成された水素排出用マニホルドや、空気供給口８ｃが連なって構成された空気供給用マニホルドなども、燃料電池１００には設けられているが、図３では省略してある。
【００８１】
また、本実施形態では、このような燃料電池１００を備えた燃料電池システムが提供される。図３には、その燃料電池システムの要部も示されている。
【００８２】
すなわち、本システムにおいては、燃料電池１００におけるアノード５側の部位に水素を供給する水素供給部５０、カソード４側の部位に空気を供給する空気供給部６０、また、アノード５側からの未反応ガスの排出部である水素排出部５１、カソード４側からの未反応ガスの排出部である空気排出部６１、さらには冷却水供給部７０、図示しない冷却水排出部がそれぞれ燃料電池１００に接続されている。
【００８３】
これら供給部および排出部は配管などによって、他方の加圧板２２に形成された穴を介して上記した各マニホルドに接続されている。たとえば、水素供給部５０は水素供給用マニホルド４０、水素排出部５１は水素排出用マニホルド、空気供給部６０は空気供給用マニホルド、空気排出部６１は空気排出用マニホルド４１、冷却水供給部７０および排出部は冷却水マニホルド４２に接続されている。
【００８４】
そして、これら供給部からは、図示しないポンプなどによって、水素や空気、あるいは冷却水が供給され、各マニホルドから燃料電池１００内を通って、上記各排出部から排出されるようになっている。なお、上記各供給部や排出部に設けられる図示しないポンプやバルブなどは、たとえば通常の燃料電池システムと同じく、車両のＥＣＵなどの制御回路などにより作動を制御されるようになっている。
【００８５】
そして、本実施形態の燃料電池システムにおいては、燃料電池１００のカソード４に空気、アノード５に水素がそれぞれ供給され、燃料電池１００では、これら供給された水素と空気中の酸素とによって、上記反応式に示したような電気化学反応を利用した発電が行われる。
【００８６】
そして、燃料電池１００からの電流は、集電板３１を介して取り出され、各種の電気機器に用いられる。なお、このような燃料電池システムは、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用することができ、たとえば集電板３１からの電力は、モータ等の負荷や２次電池等に供給される。
【００８７】
ここにおいて、本実施形態の燃料電池１００は、通常の固体高分子形燃料電池と同様に、セル１０の積層方向と直交するセル１０の主面１０ａが鉛直方向（天地方向）に沿って配置されて使用される。
【００８８】
そして、本実施形態の燃料電池１００では、図１、図２に示されるように、各セル１０について、セル１０の主面１０ａを鉛直方向に配置したときにセパレータ７ａ、７ｂの内面のうち触媒層２および拡散層３よりも下方に位置する部位には、セル１０中の水を集めるための溝部７ｇが設けられている。以下、この溝部７ｇを集水用溝部７ｇということにする。
【００８９】
この集水用溝部７ｇは、セパレータ７ａ、７ｂの燃料ガス流路７ｃとは連通していないものである。つまり、燃料電池システムにおける燃料ガス供給部とは連通していないものである。
【００９０】
ここで、図１に示される例では、触媒層２および拡散層３は、わずかに集水用溝部７ｇ内につきだしているが、さらに下方に延びていてもよい。ただし、触媒層２および拡散層３の下端と集水用溝部７ｇの下部底面との間に隙間があること、すなわち、集水用溝部７ｇの少なくとも一部が、セパレータ７ａ、７ｂの内面のうち触媒層２および拡散層３よりも下方に位置する部位にあることが必要である。
【００９１】
また、図２（ａ）に示されるように、この集水用溝部７ｇは、燃料ガス流路７ｃと平行に延びて形成されている。そして、集水用溝部７ｇの一端部には、開口部８ｆが形成されているが、この開口部８ｆは、セル１０の積層時において排水用マニホルド８０（図３参照）を形成するための穴である。
【００９２】
この排水用マニホルド８０は、図３に示されるように、各セル１０の積層構造からなる燃料電池１００において、上記図２（ａ）に示される集水用溝部７ｇの端部の開口部８ｆが連なって構成されたものである。この排水用マニホルド８０を介して、各セル１０の集水用溝部７ｇに溜まった水を排出することができる。
【００９３】
そして、本燃料電池システムにおいては、図３に示されるように、燃料電池１００における排水用マニホルド８０に対して、排出バルブ８１および排出ポンプ８２を備えた配管などからなる排出部８３が接続されている。ここで、排出バルブ８１および排出ポンプ８２は、上記した車両のＥＣＵなどの制御回路などにより、作動を制御されるようになっている。
【００９４】
以上のように、本実施形態によれば、高分子プロトン伝導膜１を触媒層２および拡散層３からなるアノード５およびカソード４にて挟んだものをさらにセパレータ７ａ、７ｂにて挟んでなるセル１０を複数枚備え、これら複数枚のセル１０が直列に積層されており、セル１０の積層方向と直交するセル１０の主面１０ａが鉛直方向に配置されて使用される燃料電池において、各セル１０について、セル１０の主面１０ａを鉛直方向に配置したときにセパレータ７ａ、７ｂの内面のうち触媒層２および拡散層３よりも下方に位置する部位には、セパレータ７ａ、７ｂの燃料ガス流路７ｃとは連通していないものであって、セル１０中の水を集めるための集水用溝部７ｇが設けられていることを特徴とする燃料電池１００が提供される。
【００９５】
それによれば、使用時の燃料電池の配置状態において、セル１０の主面１０ａが鉛直方向に配置されているため、セル１０の発電領域を構成する高分子プロトン伝導膜１、触媒層２および拡散層３の層方向も鉛直方向に沿ったものとなる。
【００９６】
そして、燃料電池１００が発電しているとき、カソード４側では、発電電流に応じた量の水が生成され、この水は、発電中は、未反応の空気とともに燃料電池１００の外部に排出されるが、発電停止後は、セル１０中に残る。
【００９７】
たとえば発電面積が４００ｃｍ2程度のセル１０であれば、セル１０内での水分蓄積量は１０ｃｃ以上になる。この水分は主に、カソード４側に蓄積されており、燃料ガス流路７ｃに残るが、一部は高分子プロトン伝導膜１内に、一部は拡散層３に残る。
【００９８】
発電停止後に周囲温度が低下して０℃以下になると、拡散層３内に残留した水分が凍結し、上記した水素や空気といった燃料ガスの供給の妨げとなり、発電ができなくなる。そのため、発電領域において拡散層３に残った不要な水分は、除去する必要がある。
【００９９】
発電停止後は、カソード４内の水はアノード５にも広がっていく。さらに、拡散層３は、その層面方向が鉛直方向に沿っているため、拡散層３内の水は重力に従い、拡散層３の面内を下方へ移動しようとする。よって、長い時間、たとえば２時間程度の時間を経て、停止直後より水分は拡散層３の下方に移動する。
【０１００】
ここで、本実施形態では、セパレータ７ａ、７ｂの内面のうち各セル１０における触媒層２および拡散層３よりも下方に位置する部位、すなわち各セル１０における発電領域よりも下方の部位に、集水用溝部７ｇを設けることで、その上方に位置する発電領域の主として拡散層３から、水が重力により落ちてきて集水用溝部７ｇに溜められる。そのため、発電領域内の水は、集水用溝部７ｇに溜められた分、除去される。
【０１０１】
このように、使用時の配置状態において、発電停止後であっても、重力により水を除去することができるため、水除去のための消費電力は不要となる。よって、本実施形態の固体高分子形燃料電池１００によれば、極力余分なエネルギーを使用することなくセル１０の発電領域の水分除去を行うことができる。
【０１０２】
ここで、本実施形態では、上記図３に示されるように、各セル１０の集水用溝部７ｇに溜まった水を排出するための排水用マニホルド８０が設けられていることも特徴のひとつである。
【０１０３】
各セル１０の集水用溝部７ｇに溜まった水は、順次、排水用マニホルド８０に流入するため、集水用溝部７ｇに溜まった水を、排水用マニホルド８０を介して各セル１０から容易に排出することができる。
【０１０４】
この排水用マニホルド８０を介した排水は、上記排出部８３によって行われるが、集水用溝部７ｇの幅と深さをそれぞれ、２ｍｍと１．５ｍｍとし、当該溝の長さを２０ｃｍとしたとき、集水用溝部７ｇの体積は０．６ｃｃであり、このような場合には、アノードとカソードの両方を合わせても１．２ｃｃにしかならないので、水分は順次排出する方がよい。
【０１０５】
なお、順次排出せずに、図示しない水タンクを燃料電池１００の外部に設けて、水がたまった時点でまとめて排出してもよい。
【０１０６】
また、この排水用マニホルド８０を介した排水は、水が集水用溝部７ｇに溜まり始めてから行うのが好ましいが、たとえばそのタイミングとしては発電停止後１０分以上経過した後や、発電停止後に温度センサなどによって燃料電池１００の所定の温度低下が検知された後に行うことができる。また、当該排水は、凍結による不具合を防止するために、温度が０℃以下になる前に行うことが好ましい。
【０１０７】
また、本実施形態の固体高分子形燃料電池１００においては、集水用溝部７ｇは、少なくともカソード４側のセパレータ７ａの内面に設けられていることが好ましい。
【０１０８】
本実施形態においては、上記反応式に示したように、発電時の電気化学反応により酸素極であるカソード４側にて水が発生する。そのため、燃料電池１００の発電停止後においては、アノード５側の拡散層３よりもカソード４側の拡散層３の方が水が残りやすい。
【０１０９】
上記図示例では、カソード４側およびアノード５側の両方のセパレータ７ａ、７ｂの内面に集水用溝部７ｇを設けているが、カソード４側の拡散層３の方が水が残りやすいという点を考慮すれば、カソード４側のセパレータ７ａの内面のみに集水用溝部７ｇを設けた場合であっても、効率的な水分除去が可能となる。
【０１１０】
また、本実施形態では、上記図１に示されるように、セパレータ７ａ、７ｂにおいて、集水用溝部７ｇとこの集水用溝部７ｇに隣り合う燃料ガス流路７ｃとの間にて拡散層３に接する面７ｅは、燃料ガス流路７ｃ同士の間にて拡散層３に接する面７ｅよりも、寸法Ｌの分、高分子プロトン伝導膜１から離れた位置にあるものとしている。
【０１１１】
このことは、言い換えれば、図１に示されるように、集水用溝部７ｇとこの集水用溝部７ｇに隣り合う燃料ガス流路７ｃとの間に位置するランド部７ｄにおける拡散層３に接する面７ｅは、燃料ガス流路７ｃ同士の間に位置するランド部７ｄにおける拡散層３に接する面７ｅよりも、高分子プロトン伝導膜１に対して、寸法Ｌの分、引っ込んだ形となっていることである。
【０１１２】
それにより、集水用溝部７ｇの直上に位置するランド部７ｄによって押さえつけられている拡散層３の下端部において、当該ランド部７ｄの押さえつけの面圧を比較的小さくできる。そのため、このランド部７ｄの上方から拡散層３内を流れてきた水が、拡散層３の下端部から集水用溝部７ｇへ落下しようとすることが容易になる。
【０１１３】
また、本実施形態では、上述したように、拡散層３は、炭素繊維布もしくは炭素繊維不織布で構成されている場合、その繊維の方向すなわち繊維の配向状態が平均して図１中の上下方向に沿っていることが好ましいとしている。このことは、拡散層３における当該繊維の方向が平均して集水用溝部７ｇに向かう方向となっていることに相当する。
【０１１４】
それによれば、使用時の配置状態において、拡散層３を構成する炭素繊維布もしくは炭素繊維不織布の平均の繊維の方向が鉛直方向に沿ったものになり、拡散層３内にて繊維によるミクロ的な水の流通路が、鉛直方向へ向かうように形成される。そのため、水は、拡散層３を繊維の方向に沿って下方に移動しやすくなり、その結果、集水用溝部７ｇへの水の落下を促進することができる。
【０１１５】
また、本実施形態では、図３に示されるように、積層された各セル１０を積層方向に加圧して締結する加圧締結手段２０は、その加圧力が可変となっていることも特徴のひとつである。
【０１１６】
上記図１に示したように、セパレータ７ａ、７ｂは加圧され、その面圧により、ランド部７ｄ下の拡散層３は圧縮されており、この部分では、拡散層３内の空隙が潰れているため、拡散層３内を面方向すなわち鉛直方向にガスや水分が流れにくくなっている。
【０１１７】
その点、本実施形態の加圧締結手段２０によれば、拡散層３内の水分の重力による落下を促進するために、セル１０を加圧・締結する荷重をゆるめて拡散層３内の微小な隙間を大きくすることができる。
【０１１８】
たとえば、１つのセル１０の発電面積が４００ｃｍ2程度の燃料電池１００の場合には、加圧締結手段２０により、２０ｋＮ程度で加圧する。このときのランド部７ｄの面圧は５００ｋＰａ程度となる。この加圧力を８０％程度にすれば、拡散層３のつぶれ量が減少し、拡散層３内の水分の重力による落下が促進される。
【０１１９】
たとえば、２００枚のセル１０を積層したものの場合、２０ｍｍ程度でも加圧のストロークを小さくしてやれば、拡散層１枚あたりのつぶれ量は０．０５ｍｍ程度減少する。よって、減圧のためのエネルギーとしては少量である。このため、加圧力を可変とするためのアクチュエータとしては、いろいろなものを採用できる。
【０１２０】
具体的に、本実施形態では、加圧締結手段２０は、電圧が印加されたときに長くなり、電圧の非印加時には電圧の印加時よりも短くなるピエゾアクチュエータ２５を備えるものとしている。そして、上述したように、このピエゾアクチュエータ２５への電圧の印加は、本燃料電池１００の出力電圧を利用している。
【０１２１】
それによれば、燃料電池１００の発電時では、このピエゾアクチュエータ２５に出力電圧が印加された状態となるため、ピエゾアクチュエータ２５は、積層されたセル１０を固く締結しており、発電停止後は、非通電状態となったピエゾアクチュエータ２５が縮むため、セル１０への加圧力は弱まる。この場合、ピエゾアクチュエータ２５の制御信号は不要となる。また、運転再開時には瞬時に電圧が発生するので、積層されたセル１０は正規の状態に加圧される。
【０１２２】
このようなピエゾアクチュエータ２５を加圧締結手段として用いることにより、燃料電池１００の運転および停止をその出力電圧などでモニタすることなく、さらに、発電停止後において余分なエネルギーを消費することなく、加圧力を小さくし、集水用溝部７ｇによる水分除去を効率的に行うことができる。
【０１２３】
また、図４は、本実施形態の変形例としての燃料電池１００を示す全体概略図である。このものでは、ピエゾアクチュエータ２５の代わりに、加圧締結手段２０が、温度の低下により体積が減少するアクチュエータ２６を備えている。このようなものとしては、温度変化による体積変化の大きな固体または液体などを用いることができる。
【０１２４】
本例では、高温では体積が膨張し、低温では体積が収縮するサーモワックス２６をアクチュエータとして用いている。そして、燃料電池１００は、発電運転時の方が温度が高く、発電停止後の方が温度が低くなることを利用すれば、発電停止後では、サーモワックス２６の体積が発電時よりも減少するため、発電停止後においてサーモワックス２６の加圧力をゆるめることができる。
【０１２５】
つまり、本例では、燃料電池１００の発電時では、比較的高温であるため、膨張状態にあるサーモワックス２６は、積層されたセル１０を固く締結しており、発電停止後は、比較的低温（たとえば１０℃程度）になるため、収縮状態になったサーモワックス２６により、セル１０への加圧力は弱まり、水の落下が促進される。
【０１２６】
このようなサーモワックス２６を加圧締結手段として用いることにより、燃料電池１００の運転および停止をその温度などでモニタすることなく、さらに、発電停止後において余分なエネルギーを消費することなく、加圧力を小さくし、集水用溝部７ｇによる水分除去を効率的に行うことができる。
【０１２７】
また、本実施形態によれば、上記図３に示したように、燃料電池１００と、燃料電池１００におけるアノード５側の部位に水素を供給する水素供給部５０と、燃料電池１００におけるカソード４側の部位に空気を供給する空気供給部６０とを備え、燃料電池１００にて供給された水素と空気中の酸素との電気化学反応を利用して発電が行われることを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【０１２８】
それによれば、上記した種々の特徴を有する燃料電池１００を備えた燃料電池システムを提供することができる。
【０１２９】
また、このような燃料電池システムにおいては、燃料電池１００の発電停止後に、アノード５側とカソード４側とで供給されるガスの圧力差を発生させ、この圧力差によって、圧力の大きい方から小さい方へ水を移動させるようにしてもよい。
【０１３０】
上記図３に示される燃料電池システムにおいて、発電時には燃料電池１００に対して、水素供給部５０から水素がアノード５側に供給され、空気供給部６０から空気がカソード４側に供給される。
【０１３１】
このとき、上記図１に示されるように、カソード４側の燃料ガス流路７ｃにおける空気の圧力をＰ１、アノード５側の燃料ガス流路７ｃにおける水素の圧力をＰ２とする。ここで、燃料電池１００の発電停止後に、水素供給部５０による水素の供給および空気供給部６０による空気の供給を行い、上記圧力Ｐ１とＰ２とを異ならせ圧力差を持たせる。
【０１３２】
たとえば、アノード５側の水素圧力Ｐ２をカソード４側の空気圧力Ｐ１よりも大きくする、すなわちＰ１＜Ｐ２の関係とした場合、水分は、アノード５側から高分子伝導膜１を介して移動しカソード４側に集まる。
【０１３３】
このため、カソード側セパレータ７ａの集水用溝部７ｇから主として水分除去を行うことができる。そして、この場合、集水用溝部７ｇは、カソード側セパレータ７ａのみに形成されていればよい。
【０１３４】
これとは逆に、Ｐ１＞Ｐ２の関係とした場合には、水分は、カソード４側から高分子伝導膜１を介して移動しアノード５側に集まるため、アノード側セパレータ７ｂの集水用溝部７ｇから主として水分除去を行うことができる。この場合には、集水用溝部７ｇは、アノード側セパレータ７ｂのみに形成されていればよい。
【０１３５】
そして、このようにカソード４側の空気圧力Ｐ１とアノード５側の水素圧力Ｐ２とを異ならせることは、次のようにして行える。たとえば、発電停止後に、上記ＥＣＵによって、空気か水素の一方のみ、供給バルブを開けてレギュレータで供給流量を調整してやれば、供給されたガス側の圧力が高くなる。
【０１３６】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、集水用溝部をセパレータに設ける場合、１つのセパレータにつき１個の集水用溝部を設けたが、複数個設けてもよい。
【０１３７】
また、加圧締結手段の加圧力を可変とするためのアクチュエータとして制御信号の不要なピエゾアクチュエータ２５やサーモワックス２６を採用したが、これに限定されるものではない。
【０１３８】
たとえば、電磁力を利用したモータなどをアクチュエータとして、その動力を利用してもよい。また、加圧締結手段の加圧力を可変とするために、車両で利用している油圧源、空圧源を利用した加圧・減圧を行ってもよい。これらの場合、センサを用いて燃料電池１００の温度や発電電圧を監視して、たとえば温度の低下や発電電圧の有無を検出することにより、セル１０への加圧力を制御すればよい。
【０１３９】
また、上記図２等に示したセパレータ内の燃料ガス流路７ｃの形状やパターンは、あくまで一例であり、これに限定されるものではない。
【０１４０】
以上、本発明は、高分子プロトン伝導膜、触媒層、および拡散層の積層体をセパレータにて挟んでなるセルを複数枚直列に積層してなる固体高分子形燃料電池およびこれを備える燃料電池システムにおいて、燃料電池がセルの積層方向と直交するセルの主面が鉛直方向に配置されて使用されることに着目して、各セルについて、セルの主面を鉛直方向に配置したときにセパレータの内面のうち拡散層よりも下方に位置する部位に、セパレータの燃料ガス流路とは連通せずに、セル中の水を集めるための溝部を設けたことを要部とするものであり、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の実施形態にかかる固体高分子形燃料電池の１つのセルの要部構成を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示される燃料電池における一方のセパレータの内面構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面に対応したセルの概略断面図である。
【図３】セルが積層された状態の固体高分子形燃料電池の全体概略構成を示す側面図である。
【図４】上記実施形態の変形例としての燃料電池を示す全体概略図である。
【図５】従来の一般的な固体高分子形燃料電池の１つのセルの要部構成を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は、図５に示される従来の燃料電池における一方のセパレータの内面構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ断面に対応したセルの概略断面図である。
【図７】セルが積層された従来の一般的な固体高分子形燃料電池の全体概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１…高分子プロトン伝導膜、２…触媒層、３…拡散層、４…カソード、
５…アノード、７ａ…カソード側セパレータ、７ｂ…アノード側セパレータ、
７ｃ…燃料ガス流路、７ｄ…ランド部、７ｅ…ランド部の拡散層に接する面、
７ｇ…集水用溝部、１０…セル、１０ａ…セルの主面、２０…加圧締結手段、
２５…ピエゾアクチュエータ、２６…アクチュエータとしてのサーモワックス、
５０…水素供給部、６０…空気供給部、８０…排水用マニホルド、
１００…燃料電池。
【図１】
2006351323.tif 000003
【図２】
2006351323.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006351323.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006351323.tif 000009