(57)【要約】【課題】  反応ガス流路下流部から、とくにリブ下部分の拡散層から、滞留する生成水を排水できる燃料電池の提供。【解決手段】（１）  膜・電極接合体（ＭＥＡ）に対向する側の面である第１の面４０と、該第１の面と反対側の面である第２の面４１と、第１の面側に形成され頂面が拡散層に接するリブ４２とを有するセパレータと、該セパレータの第１の面４０側にリブ４２によって形成されるガス流路２７、２８とを備えた燃料電池１０であって、ガス流路の下流側部に位置するリブ部分に、リブの拡散層の接触面４２ａに開口するとともにセパレータを第１の面と第２の面を結ぶ方向に貫通する排水用連通孔４４を有する燃料電池１０。（２）  セパレータは第２の面側に形成された排水用流路４５を有しており、排水用流路４５はセパレータに形成された生成水出口４６に連通しており、排水用連通孔４４は、排水用溝４４ａと排水用流路４５とを連通している。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と電極と拡散層から構成される膜・電極接合体に対向する側の面である第１の面と、該第１の面と反対側の面である第２の面と、前記第１の面側に形成され頂面が拡散層に接するリブとを有するセパレータと、該セパレータの前記第１の面側に前記リブによって形成されるガス流路とを備えた燃料電池であって、前記ガス流路の下流側部に位置するリブ部分に、リブの拡散層の接触面に開口するとともにセパレータを前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向に貫通する排水用連通孔を有する燃料電池。
【請求項２】
前記セパレータは前記第２の面側に形成された排水用流路を有しており、該排水用流路はセパレータに形成された生成水出口に連通しており、前記排水用連通孔は、前記排水用流路に連通している請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記セパレータが膜・電極接合体のカソード側に配置されるカソード側セパレータである請求項１または請求項２記載の燃料電池。
【請求項４】
前記セパレータが膜・電極接合体のアノード側に配置されるアノード側セパレータである請求項１〜請求項３記載の燃料電池。
【請求項５】
前記セパレータが膜・電極接合体のカソード側に配置されるカソード側セパレータと、膜・電極接合体のアノード側に配置されるアノード側セパレータとを有し、一つの燃料電池のアノード側セパレータの前記排水用連通孔と、該一つの燃料電池に隣接する燃料電池のカソード側セパレータの前記排水用連通孔とは、一つの燃料電池のアノード側セパレータと、該一つの燃料電池に隣接する燃料電池のカソード側セパレータとの間に配置された隔離板によって互いに遮断されている請求項１記載の燃料電池。
【請求項６】
前記セパレータは前記第２の面側に形成された冷却水流路を有しており、前記排水用連通孔は、前記冷却水流路に連通している請求項１記載の燃料電池。
【請求項７】
前記ガス流路を流れるガスの圧力を前記冷却水流路を流れる冷却水の圧力より大とした請求項６記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体高分子電解質型燃料電池では、電解質膜、触媒層電極から構成されるＭＥＡを拡散層を介してセパレータで挟み、単位セル（単セル）が構成される。セパレータには、ＭＥＡに対向する側の面にリブとガス流路が形成されており、反対側の面に冷却水流路が形成されている。
アノードでは水素がプロトンと電子に電離され、プロトンは電解質膜中を透過してカソードに至り、カソードで酸素と反応して発電するとともに水を生成する。カソード側のガス流路は下流部ほど生成水がたまってフラッディングを生じやすくなる。また、拡散層のうちセパレータのリブで押されている部分（リブ下部分）は滞留した水を除去することが困難である。フラッディングが生じると、カソードと酸素との接触が阻害され、発電性能が低下するので、生成水は十分に排水されることが望ましい。生成水の一部は電解質膜を透過してアノード側に移行するので、同様の問題がアノード側にも生じ得る。
【０００３】
特開２００４−１４６２４７号公報は、カソード側のセパレータを多孔質体とし、かつ多孔質の孔径を酸化ガス流れの上流側より下流側ほど大きくし、生成水をガス流路下流側から冷却水流路に排出することにより、フラッディングを抑制した燃料電池を開示している。
【特許文献１】特開２００４−１４６２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の燃料電池においては、セパレータを多孔質体で形成しているために、生成水の排水性が不十分であるという課題がある。また、カソードセパレータを多孔質体で形成しかつ孔径を変化させているためにコストがかかるという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、セパレータを多孔質体で形成することなく、反応ガス流路下流部から、とくに拡散層のリブで押された部分から、滞留する生成水を排水することができる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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  電解質膜と電極と拡散層から構成される膜・電極接合体（ＭＥＡ）に対向する側の面である第１の面と、該第１の面と反対側の面である第２の面と、前記第１の面側に形成され頂面が拡散層に接するリブとを有するセパレータと、該セパレータの前記第１の面側に前記リブによって形成されるガス流路とを備えた燃料電池であって、前記ガス流路の下流側部に位置するリブ部分に、リブの拡散層の接触面に開口するとともにセパレータを前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向に貫通する排水用連通孔を有する燃料電池。
（２）  前記セパレータは前記第２の面側に形成された排水用流路を有しており、該排水用流路はセパレータに形成された生成水出口に連通しており、前記排水用連通孔は、前記排水用流路に連通している（１）記載の燃料電池。
（３）  前記セパレータが膜・電極接合体のカソード側に配置されるカソード側セパレータである（１）または（２）記載の燃料電池。
（４）  前記セパレータが膜・電極接合体のアノード側に配置されるアノード側セパレータである（１）〜（３）記載の燃料電池。
（５）  前記セパレータが膜・電極接合体のカソード側に配置されるカソード側セパレータと、膜・電極接合体のアノード側に配置されるアノード側セパレータとを有し、一つの燃料電池のアノード側セパレータの前記排水用連通孔と、該一つの燃料電池に隣接する燃料電池のカソード側セパレータの前記排水用連通孔とは、一つの燃料電池のアノード側セパレータと、該一つの燃料電池に隣接する燃料電池のカソード側セパレータとの間に配置された隔離板によって互いに遮断されている（１）記載の燃料電池。
（６）  前記セパレータは前記第２の面側に形成された冷却水流路を有しており、前記排水用連通孔は、前記冷却水流路に連通している（１）記載の燃料電池。
（７）  前記ガス流路を流れるガスの圧力を前記冷却水流路を流れる冷却水の圧力より大とした（６）記載の燃料電池。
【発明の効果】
【０００７】
上記（１）の燃料電池によれば、セパレータの、ガス流路の下流側部のリブ部分に、リブの拡散層押圧面に開口するとともにセパレータを貫通する排水用連通孔を有するので、拡散層のうちリブ下部分に滞留する生成水は、毛管現象および圧力差により、排水用連通孔を通って裏面に抜けて排出される。その結果、ガス流路の下流側部でフラッディングが起こらないか、または起こりにくくなる。また、生成水を排水するのに、セパレータを多孔質体とせずに、排水用連通孔を通して水を抜くようにしたので、カソードセパレータを多孔質体で形成しかつ孔径を変化させた従来の場合に比べてコストがかからない。
上記（２）の燃料電池によれば、セパレータは裏面側に形成された排水用流路を有しており、排水用流路はセパレータに形成された生成水出口に連通しており、排水用連通孔は、排水用流路に連通しているので、排水用連通孔に入った生成水は排水用連通孔から排水用流路を通って生成水出口に排出される。排水用流路は冷却水流路とは別の流路であり、生成水は冷却水と混じり合わない。
上記（３）の燃料電池によれば、カソード側セパレータに排水用連通孔を形成したので、カソード側で生成される生成水を効果的に排水することができる。
上記（４）の燃料電池によれば、アノード側セパレータに排水用連通孔を形成したので、アノード側で生成される生成水を効果的に排水することができる。
カソード側セパレータに排水用連通孔を形成するとともに、アノード側セパレータに排水用連通孔を形成した場合は、カソード側で生成される生成水とアノード側で生成される生成水を効果的に排水することができる。
上記（５）の燃料電池によれば、１つの燃料電池のアノード側セパレータの排水用連通孔と、それに隣接する燃料電池のカソード側セパレータの排水用連通孔とは、隔離板によって互いに遮断されているので、アノード側セパレータの排水用連通孔を通して水分と共に排出された水素と、カソード側セパレータの排水用連通孔を通して水分と共に排出された空気とが、混合することが隔離板によって防止され、水素を回収して再び燃料電池に供給することが可能になる。
上記（６）の燃料電池によれば、セパレータは裏面側に形成された冷却水流路を有しており、排水用連通孔は冷却水流路に連通しているので、排水用連通孔に入った生成水は排水用連通孔を通って冷却水流路に排出される。この場合は、生成水は冷却水と混じり合う。
上記（７）の燃料電池によれば、ガス流路を流れるガスの圧力を冷却水流路を流れる冷却水の圧力より大としたので、水が排水用連通孔を通して冷却水流路からガス流路へ逆流することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の燃料電池を図１−図１７を参照して説明する。
図１−図４は本発明の実施例１（セパレータ裏面に排水用流路を形成した実施例）の燃料電池を示し、
図５−図８は本発明の実施例２（カソード側セパレータのみに排水用連通孔を形成した実施例）の燃料電池を示し、
図９−図１２は本発明の実施例３（アノード側セパレータにも排水用連通孔を形成した実施例）の燃料電池を示し、
図１３は本発明の実施例１〜実施例３に共通に適用可能なスタックを示し、
図１４、図１５は本発明の実施例４（セパレータ裏面に冷却水流路を形成した実施例）の燃料電池を示し、
図１６は本発明の何れの実施例にも適用可能な燃料電池スタックを示し、
図１７は本発明の何れの実施例にも適用可能な燃料電池の一部分を示す。
本発明の全実施例に共通する、または類似する部分には、本発明の全実施例にわたって同じ符号を付してある。
【０００９】
まず、本発明の全実施例に共通する、または類似する燃料電池の構成と作用、効果を、図１−図４、図１６、図１７を参照して説明する。
本発明で対象となる燃料電池は、たとえば固体高分子電解質型燃料電池である。該燃料電池は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
【００１０】
固体高分子電解質型燃料電池のスタック２３は、図１６、図１７に示すように、膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）１９とセパレータ１８とを有する単位燃料電池１０（「単位電池」、「単セル」ともいう）を積層したものからなる。積層方向は任意である。膜・電極接合体１９は、イオン交換膜からなる電解質膜（「電解質」ともいう）１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード）１４および電解質膜１１の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード）１７と、電極１４、１７とセパレータ１８との間に、アノード側、カソード側にそれぞれ設けられる拡散層１３、１６と、を有する。セパレータ１８はアノード側セパレータ１８ａとカソード側セパレータ１８ｂを含む。アノード側セパレータ１８ａには、拡散層１３と接する側の面側にアノード１４に燃料ガス（たとえば、水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード側セパレータ１８ｂには、拡散層１６と接する側の面側にカソード１７に酸化ガス（たとえば、酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には拡散層１３、１６と接する側の面と反対側の面側に、冷媒（通常、冷却水）を流すための流路２６も形成されている。膜・電極接合体１９とセパレータ１８を重ねてセル１０を構成し、少なくとも１つのセル１０からモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、両端のエンドプレート２２をセル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材２４（たとえば、テンションプレート）にボルト・ナット２５にて固定し、セル積層体にセル積層方向の締結荷重を付与し、燃料電池スタック２３を構成する。
【００１１】
各セル１０の、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子にする電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード側に移動し、カソード１７側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水を生成するつぎの反応が行われる。
アノード側：Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- 
カソード側：２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ
【００１２】
セパレータ１８は、カーボンセパレータ、またはメタルセパレータ、または樹脂フレームと組み合わされたメタルセパレータ、または導電性樹脂セパレータからなる。
セパレータ１８は、その縁部近傍に、入側の燃料ガスマニホールド３０ａ、出側の燃料ガスマニホールド３０ｂ、入側の酸化ガスマニホールド３１ａ、出側の酸化ガスマニホールド３１ｂ、入側の冷却水マニホールド２９ａ、出側の冷却水マニホールド２９ｂを有する。アノード側のセパレータ１８ａの縁部近傍部で囲まれた発電領域部には、拡散層１３と対向する面側に燃料ガス流路２７が形成されており、カソード側のセパレータ１８ｂの縁部近傍部で囲まれた発電領域部には、拡散層１６と対向する面側に酸化ガス流路２８が形成されている。セパレータ１８の、拡散層と対向する面と反対側の面側に冷却水流路２６が形成されている。
燃料ガスは、入側の燃料ガスマニホールド３０ａから燃料ガス流路２７に流入し燃料ガス流路２７から出側の燃料ガスマニホールド３０ｂに流出する。
酸化ガスは、入側の酸化ガスマニホールド３１ａから酸化ガス流路２８に流入し酸化ガス流路２８から出側の酸化ガスマニホールド３１ｂに流出する。
冷却水は、入側の冷却水マニホールド２９ａから冷却水流路２６に入り冷却水流路２６から出側の冷却水マニホールド２９ｂに流出する。
流体流路まわりは接着剤３３またはガスケットにてシールされ、モジュール間はガスケット３２または接着剤にてシールされる。
【００１３】
セパレータ１８は、ＭＥＡ１９に対向する側の面である表面４０と、表面４０と反対側の面である裏面４１と、表面４０側に形成されたリブ（凸条部）４２とガス流路２７または２８とを有する。ガス流路２７または２８はセパレータの一辺から対向する他辺に向かって直線状に延びるストレート流路であってもよいし、あるいは蛇行するサーペンタイン流路であってもよい。リブ４２は隣接するガス流路２７または２８間に位置して、ガス流路２７または２８がストレート流路の場合はストレート状に、ガス流路２７または２８がサーペンタイン流路の場合はサーペンタイン状（蛇行状）に延びる。セパレータ１８のリブ４２の頂面は拡散層１３または１６を押圧する拡散層押圧面４２ａである。セパレータ１８のリブ４２の拡散層押圧面４２ａで押圧された拡散層部分（リブ直下部分）は、セパレータ１８のガス流路２７、２８に対応する拡散層部分に比べて、ガスの流通性が悪く、水分がガス流に乗って持ちされにくく、生成水が滞留しやすい部分である。
【００１４】
燃料電池用セパレータ１８は、ガス流路（酸化ガス流路２８、または燃料ガス流路２７、または酸化ガス流路２８と燃料ガス流路２７の両方のガス流路２８および２７）の下流側部（流路を上流側部と下流側部との２つに分けた場合の下流側部の少なくとも一部分）のリブ４２部分に、リブ４２の拡散層押圧面４２ａに開口するとともにセパレータ１８をＭＥＡに対向する第１の面とそれと反対側の第２の面を結ぶ方向に貫通する排水用連通孔４４を有している。排水用連通孔４４は、リブ４２の拡散層押圧面４２ａに開口する排水用溝（底付きのスリット）４４ａと、該排水用溝４４ａに連通しセパレータ１８を貫通する排水用貫通孔４４ｂとを有する。ただし、排水用連通孔４４は、排水用溝４４ａを有さず排水用貫通孔４４ｂのみから構成されてもよく、その場合は、排水用貫通孔４４ｂがリブ４２の拡散層押圧面４２ａに開口する。
【００１５】
排水用溝４４ａは、リブ４２の拡散層押圧面４２ａの幅方向中央部（幅方向の真中位置にあってもよいし、真中から外れた位置にあってもよい）に形成されており、リブ４２の長手方向に延びている。排水用溝４４ａの幅は、排水用溝４４ａが形成されている部位のリブ４２の拡散層押圧面４２ａで押されている部位の拡散層１３、１６中に滞留する水分を毛管現象と圧力とで排水用溝４４ａに出すことができる程度であることが望ましい。
【００１６】
排水用貫通孔４４ｂは、セパレータ１８の表面４０側から裏面４１側にわたって貫通して延びている。排水用貫通孔４４ｂの一端は、排水用溝４４ａ（たとえば、排水用溝４４ａの底面、ただし、排水用溝４４ａの底面以外でもよい）に開口し、排水用貫通孔４４ｂの他端は、セパレータ１８の裏面４１に、たとえば、セパレータ１８の裏面４１に形成された排水用流路４５または冷却水流路２６に、開口している。排水用流路４５は冷却水流路２６とは独立に形成された流路（冷却水流路２６に連通していない流路）である。
【００１７】
つぎに、本発明の全実施例に共通する、または類似する燃料電池用セパレータの作用・効果を説明する。
燃料電池１０の発電中、カソード１７では水が生成される。酸化ガス入口近傍では、酸化ガス中の水蒸気圧が飽和に達していないため、生成水は主に気体として酸化ガスとともに持ち去られる。しかし、下流に近づくにつれ酸化ガスの水蒸気圧が高くなり、やがて飽和に達し、生成水は液体となる。
この時、酸化ガス流路２８に出てきた生成水は酸化ガスの流れにより出口側酸化ガスマニホールド３１ｂ方向に持ち去られる。一方、リブ４２の下に発生し滞留しようとする水は、排水用連通孔４４を通りセパレータ裏面４１に設けられた排水用流路４５または冷却水流路２６に排水される。
【００１８】
より詳しくは、セパレータ１８が、ガス流路の下流側部のリブ４２部分に、リブの拡散層押圧面４２ａに開口する排水用溝４４ａと排水用溝４４ａに連通しセパレータを貫通する排水用貫通孔４４ｂとからなる排水用連通孔４４とを有するので、拡散層のうちリブ下部分（リブで押される部分）に滞留する生成水は、排水用溝４４ａの毛管現象および排水用溝４４ａと排水用流路４５（または冷却水流路２６）との圧力差（排水用溝４４ａ側の圧力の方が排水用流路４５または冷却水流路２６の圧力より高い）により、排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂを通って裏面４１に抜けて、生成水出口４６または冷却水流路２６に排出される。
【００１９】
その結果、ガス流路（酸化ガス流路２８、または燃料ガス流路２７、または酸化ガス流路２８と燃料ガス流路２７の両方のガス流路２８および２７）の下流側部でフラッディング（水分過多）が起こらないか、または起こりにくくなる。
また、生成水を排水するのに、セパレータを多孔質体とせずに、排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂとを有する排水用連通孔４４を通して水を抜くようにしたので、カソードセパレータを多孔質体で形成しかつ孔径を変化させた従来の場合に比べてコストがかからない。
【００２０】
つぎに、本発明の各実施例に特有な構成、作用・効果を説明する。
〔実施例１〕−−−図１〜図４、図１３
本発明の実施例１では、セパレータ１８の裏面４１側に排水用流路４５が形成されている。排水用流路４５は冷却水流路２６とは独立の流路である。排水用流路４５はセパレータ１８に形成された生成水出口４６に連通している。生成水出口４６は出口側冷却水マニホールド２９ｂとは別の出口である。
排水用連通孔４４は、排水用流路４５に連通しており、排水用貫通孔４４ｂは排水用溝４４ａと排水用流路４５とを連通している。排水用流路４５は、排水用連通孔４４と生成水出口４６とを連通し、排水用連通孔４４から排出された生成水を生成水出口４６に導く。
１組のセパレータでＭＥＡを挟んでモジュールを構成し、モジュールを積層すると図１３に示すようなスタック２３となる。このスタック２３の各マニホールドにガス、冷却水、排水用の配管を接続し、スタック両端を負荷と接続し、アノード、カソードに水素、空気を供給すると、燃料電池１０は発電し始める。その時、生成水が生じる。ここで、生成水出口４６がスタック２３の下端部に位置するようにする。これは、生成水が重力で生成水出口４６に向かって流れるようにするためである。
【００２１】
本発明の実施例１の作用・効果については、セパレータ１８は裏面４１側に形成された排水用流路４５を有しており、排水用流路４５はセパレータに形成された生成水出口４６に連通しており、排水用連通孔４４は、排水用流路４５に連通しているので、排水用溝４４ａに入った生成水はガス（酸化ガスまたは燃料ガス）とともに排水用貫通孔４４ｂから排水用流路４５を通って生成水出口４６に排出される。排水用流路４５は冷却水流路２６とは別の流路であり、生成水は冷却水と混じり合わない。
【００２２】
〔実施例２〕−−−図５〜図８、図１３
本発明の実施例２では、カソード側セパレータ１８ｂのみに、排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂとからなる排水用連通孔４４（、排水用流路４５、ただし、排水用流路４５でなく冷却水流路２６であってもよい）が形成されている。アノード側セパレータ１８ａには排水用溝４４ａ、排水用貫通孔４４ｂは形成されていない。スタック２３を形成した時には、カソード側セパレータ１８ｂの排水用流路４５は、アノード側セパレータ１８ａの裏面４１の冷却水流路２６が形成されていない部分（図８の生成水出口４６の上方の部分）によって、覆われ塞がれる。
【００２３】
本発明の実施例２の作用・効果については、カソード側セパレータ１８ｂに排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂとからなる排水用連通孔４４を形成したので、カソード１７側で生成される生成水を効果的に排水することができる。水分はカソード側で生成されるので、カソード側でフラッディングを生じやすいが、排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂをカソード側セパレータ１８ｂに設けることによって、カソード側で生じやすいフラッディングを効果的に抑制できる。
【００２４】
〔実施例３〕−−−図９〜図１３
本発明の実施例３では、アノード側セパレータ１８ａに、排水用溝４３、排水用連通孔４４、排水用流路４５（ただし、排水用流路４５でなく冷却水流路２６であってもよい）が形成されている。カソード側セパレータ１８ｂには排水用溝４３、排水用連通孔４４が形成されていてもよいし、あるいは形成されていなくてもよい。図９〜図１２は、アノード側セパレータ１８ａとカソード側セパレータ１８ｂの両方に、排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂとからなる排水用連通孔４４、排水用流路４５が形成されている場合を示している。カソード側の生成水は一部が電解質膜１１を透過してアノード側に移行するので、かつ、燃料ガスが加湿されて供給されるので、燃料ガス流路２７も飽和蒸気圧を越える場合があり、その場合は、過剰湿潤状態を起こすおそれがある。実施例３はそのような場合の対策である。
アノード側セパレータ１８ａの排水用流路４５とカソード側セパレータ１８ｂの排水用流路４５とが正面視で位置的に合致すると、水素とエアが混じり合うので、それを避けるために、図１２に示すように、一つの燃料電池１０のアノード側セパレータ１８ａの排水用連通孔４４（または排水用流路４５）と、それに隣接するもう一つの燃料電池１０のカソード側セパレータ１８ｂの排水用連通孔４４（または排水用流路４５）とは、隔離板４７によって互いに遮断されている。スタック２３を形成した時には、カソード側セパレータ１８ｂの排水用流路４５は、隔離板４７によって覆われ、アノード側セパレータ１８ｂの排水用流路４５は、隔離板４７によって覆われる。隔離板４７は、一つの燃料電池１０のアノード側セパレータ１８ａと、それに隣接するもう一つの燃料電池１０のカソード側セパレータ１８ｂとの間に、各セパレータの排水用連通孔４４、排水用流路４５に対応する位置に、配置されている。また、図９〜図１２に示すように、アノード側セパレータ１８ａの排水用流路４５と連通するアノード生成水出口４６ａと、カソード側セパレータ１８ｂの排水用流路４５と連通するカソード生成水出口４６ｂとは、互いに別々であり、互いに連通しない。
【００２５】
本発明の実施例３の作用・効果については、アノード側セパレータ１８ａに排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂとを有する排水用連通孔４４を形成したので、アノード１４側の水分（カソード側の生成水が膜１１を透過してアノード側に移行した水分と供給燃料ガスの加湿水分との和）を効果的に排水することができ、アノード側でのフラッディングを効果的に抑制できる。
また、カソード側セパレータ１８ｂに排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂとを有する排水用連通孔４４を形成するとともに、アノード側セパレータ１８ａに排水用溝４４ａと排水用貫通孔４４ｂとを有する排水用連通孔４４を形成した場合は、カソード側で生成される生成水とアノード側で生成される生成水を効果的に排水することができる。
また、一つの燃料電池１０のアノード側セパレータ１８ａの排水用連通孔４４と、それに隣接する燃料電池１０のカソード側セパレータ１８ｂの排水用連通孔４４とは、隔離板４７によって互いに遮断されているので、アノード側セパレータ１８ａの排水用連通孔４４を通して水分と共に排出された水素と、カソード側セパレータ１８ｂの排水用連通孔４４を通して水分と共に排出された空気とが、混合することが隔離板４７によって防止され、水素を回収して再び燃料電池１０に供給することが可能になる。
【００２６】
〔実施例４〕−−−図１４、図１５
本発明の実施例４では、セパレータ１８は裏面４１側に形成された冷却水流路２６を有しており（実施例１〜３では排水用流路４５が形成されていた部位も、実施例４では冷却水流路２６が形成されており、実施例４では排水用流路４５は形成されていない）、排水用連通孔４４は冷却水流路２６に連通しており、排水用貫通孔４４ｂは排水用溝４４ａと冷却水流路２６とを連通している。
また、ガス流路２７、２８を流れるガスの圧力を冷却水流路２６を流れる冷却水の圧力より大としてある。
【００２７】
本発明の実施例４の作用・効果については、排水用連通孔４４は冷却水流路２６に連通しており、排水用貫通孔４４ｂは排水用溝４４ａと冷却水流路２６とを連通しているので、排水用溝４４ａに入った生成水は排水用貫通孔４４（の排水用貫通孔４４ｂの部分）を通して冷却水流路２６に排出される。この場合は、排水用連通孔４４を通して排出された生成水は冷却水と混じり合う。
また、ガス流路２７、２８を流れるガスの圧力を冷却水流路２６を流れる冷却水の圧力より大としたので、冷却水が排水用連通孔４４を通して冷却水流路２６からガス流路２７、２８へ逆流することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１の燃料電池のＭＥＡ側正面図である。
【図２】本発明の実施例１の燃料電池の冷却水側正面図である。
【図３】図１のＡ部の拡大正面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の実施例２の燃料電池のカソード側セパレータのＭＥＡ側正面図である。
【図６】本発明の実施例２の燃料電池のカソード側セパレータの冷却水側正面図である。
【図７】本発明の実施例２の燃料電池のアノード側セパレータのＭＥＡ側正面図である。
【図８】本発明の実施例２の燃料電池のアノード側セパレータの冷却水側正面図である。
【図９】本発明の実施例３の燃料電池のカソード側セパレータのＭＥＡ側正面図である。
【図１０】本発明の実施例３の燃料電池のカソード側セパレータの冷却水側正面図である。
【図１１】本発明の実施例３の燃料電池のアノード側セパレータのＭＥＡ側正面図である。
【図１２】本発明の実施例３の燃料電池のアノード側セパレータの冷却水側正面図である。
【図１３】本発明の実施例１〜３の燃料電池を組み込んだ燃料電池スタックのセル積層体の斜視図である。
【図１４】本発明の実施例４の燃料電池のカソード側セパレータのＭＥＡ側正面図である。
【図１５】本発明の実施例４の燃料電池のカソード側セパレータの冷却水側正面図である。
【図１６】本発明の実施例１〜４の燃料電池を組み込んだ燃料電池スタックの側面図である。
【図１７】本発明の実施例１〜４の燃料電池を組み込んだ燃料電池スタックの一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  燃料電池
１１  電解質膜
１３  アノード側拡散層
１４  アノード
１６  カソード側拡散層
１７  カソード
１８  燃料電池セパレータ
１８ａ  アノード側セパレータ
１８ｂ  カソード側セパレータ
１９  膜・電極接合体（ＭＥＡ）
２０  ターミナル
２１  インシュレータ
２２  エンドプレート
２３  燃料電池スタック
２４  締結部材（たとえば、テンションプレート）
２５  ボルト・ナット
２６  冷却水流路
２７  燃料ガス流路
２８  酸化ガス流路
２９  冷却水マニホールド
２９ａ  入側の冷却水マニホールド
２９ｂ  出側の冷却水マニホールド
３０  燃料ガスマニホールド
３０ａ  入側の燃料ガスマニホールド
３０ｂ  出側の燃料ガスマニホールド
３１  酸化ガスマニホールド
３１ａ  入側の酸化ガスマニホールド
３１ｂ  出側の酸化ガスマニホールド
３２  ガスケット
３３  接着剤
４０  第１の面
４１  第２の面
４２  リブ
４２ａ  拡散層押圧面（拡散層と接触する面）
４４  排水用連通孔
４４ａ  排水用溝
４４ｂ  排水用貫通孔
４５  排水用流路
４６  生成水出口
４６ａ  アノード生成水出口
４６ｂ  カソード生成水出口
４７  隔離板
【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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【図１７】
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