(57)【要約】【課題】発電性能の回復のための燃料電池内部の洗浄を効率的に行うこと。【解決手段】ＭＥＡ１０と、ＭＥＡ１０を挟持し、アノードガス流路２２ａ及びカソードガス流路２２ｃを形成するアノード側セパレータ２０ａ及びカソード側セパレータ２０ｃと、を備えた燃料電池の性能回復方法であって、アノードガス流路２２ａに乾燥燃料ガスを供給しながら燃料電池の発電を停止する第１ステップと、第１ステップの後に、アノードガス流路２２ａに乾燥ガスを供給しながらカソードガス流路２２ｃに洗浄液８２を供給して、カソードガス流路２２ｃからＭＥＡ１０に洗浄液８２を浸入させる第２ステップと、ＭＥＡ１０及びカソードガス流路２２ｃから洗浄液８２を排出する第３ステップと、を備える燃料電池の性能回復方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持し、アノードガス流路及びカソードガス流路を形成する１対のセパレータと、を備えた燃料電池の性能回復方法であって、
前記アノードガス流路に乾燥燃料ガスを供給しながら前記燃料電池の発電を停止する第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記アノードガス流路に乾燥ガスを供給しながら前記カソードガス流路に洗浄液を供給して、前記カソードガス流路から前記膜電極接合体に前記洗浄液を浸入させる第２ステップと、
前記膜電極接合体及び前記カソードガス流路から前記洗浄液を排出する第３ステップと、を備える燃料電池の性能回復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の性能回復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、プロトン伝導性を有する電解質膜を挟んで１対の触媒電極層が設けられた膜電極接合体を備える。膜電極接合体では電気化学反応が進行して水が生成されることから、燃料電池内には水が存在する。燃料電池を長時間運転すると、吸入する空気に含まれる陽イオン不純物が燃料電池内の水に混入したり、電解質膜及び触媒電極層を構成する材料に含まれる陽イオン不純物が燃料電池内の水に溶出したりする。陽イオン不純物が膜電極接合体に蓄積すると、発電性能の低下が生じてしまう。そこで、燃料電池の運転停止中にガス流路から洗浄液を導入して燃料電池内部を洗浄することで、陽イオン不純物を外部に排出して発電性能を回復させることが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−８５０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池の運転停止中では膜電極接合体内に電位差が生じていないため、燃料電池内の陽イオン不純物は膜電極接合体全体に拡散している。このため、特許文献１の方法によって膜電極接合体内の陽イオン不純物を外部に排出しようとすると、膜電極接合体全体を洗浄液で洗浄することになり、洗浄に時間がかかってしまう。このように、特許文献１の方法では、発電性能の回復のための洗浄を効率良く行うことができない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、発電性能の回復のための燃料電池内部の洗浄を効率的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持し、アノードガス流路及びカソードガス流路を形成する１対のセパレータと、を備えた燃料電池の性能回復方法であって、前記アノードガス流路に乾燥燃料ガスを供給しながら前記燃料電池の発電を停止する第１ステップと、前記第１ステップの後に、前記アノードガス流路に乾燥ガスを供給しながら前記カソードガス流路に洗浄液を供給して、前記カソードガス流路から前記膜電極接合体に前記洗浄液を浸入させる第２ステップと、前記膜電極接合体及び前記カソードガス流路から前記洗浄液を排出する第３ステップと、を備える燃料電池の性能回復方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発電性能の回復のための燃料電池内部の洗浄を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、燃料電池を構成する単セルの断面図、図１（ｂ）は、単セルの分解斜視図である。
【図２】図２は、燃料電池の分解斜視図である。
【図３】図３は、燃料電池の性能回復方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）から図４（ｃ）は、燃料電池の性能回復方法を説明するための断面図である。
【図５】図５は、燃料電池を構成する単セルの他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１（ａ）は、燃料電池を構成する単セルの断面図、図１（ｂ）は、単セルの分解斜視図である。燃料電池は、反応ガスとして燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気）との供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池であり、例えば燃料電池自動車や電気自動車などに搭載される。図１（ａ）のように、単セル１００は、電解質膜１２の一方の面にアノード触媒層１４ａが設けられ、他方の面にカソード触媒層１４ｃが設けられた膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１０を備える。
【００１１】
電解質膜１２は、フッ素系樹脂材料又は炭素系樹脂材料で形成された固体高分子膜であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。アノード触媒層１４ａ及びカソード触媒層１４ｃは、電気化学反応を進行させる触媒（例えば白金や、白金−コバルト合金）を担持したカーボン粒子（例えばカーボンブラック）と、スルホン酸基を有する固体高分子であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有するアイオノマーと、を含む。
【００１２】
ＭＥＡ１０の両側には、１対の撥水層（アノード側撥水層１６ａとカソード側撥水層１６ｃ）と、１対のガス拡散層（アノードガス拡散層１８ａとカソードガス拡散層１８ｃ）と、が配置されている。１対の撥水層は、ＭＥＡ１０内に含まれる水分を適正量に保つために設けられている。ＭＥＡ１０、１対の撥水層、及び１対のガス拡散層を総称して膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly）３０と称す。
【００１３】
アノード側撥水層１６ａ、カソード側撥水層１６ｃ、アノードガス拡散層１８ａ、及びカソードガス拡散層１８ｃは、ガス透過性及び電子伝導性を有する部材によって形成されており、例えばカーボンクロスやカーボンペーパなどの多孔質カーボン製部材によって形成されている。アノード側撥水層１６ａ及びカソード側撥水層１６ｃは、アノードガス拡散層１８ａ及びカソードガス拡散層１８ｃと比べて、多孔質カーボン製部材の細孔が小さい。例えば、アノード側撥水層１６ａ及びカソード側撥水層１６ｃの細孔の大きさは直径０．１μｍ〜１μｍ程度であり、アノードガス拡散層１８ａ及びカソードガス拡散層１８ｃの細孔の大きさは直径１０μｍ〜１００μｍ程度である。このように、アノード側撥水層１６ａ及びカソード側撥水層１６ｃの細孔が小さいことから、アノード触媒層１４ａ及びカソード触媒層１４ｃから液水が流出することを抑制でき、ＭＥＡ１０内に含まれる水分を適正量に保つことができる。
【００１４】
ＭＥＧＡ３０の両側には、ＭＥＧＡ３０を挟持する１対のセパレータ（アノード側セパレータ２０ａとカソード側セパレータ２０ｃ）が配置されている。アノード側セパレータ２０ａ及びカソード側セパレータ２０ｃは、ガス遮断性及び電子伝導性を有する部材によって形成されており、例えばカーボンを圧縮してガス不透過とした緻密性カーボンなどのカーボン部材やプレス成型したステンレス鋼などの金属部材によって形成されている。アノード側セパレータ２０ａ及びカソード側セパレータ２０ｃは、表面にガスが流通するガス流路を形成するための凹凸を有する。アノード側セパレータ２０ａは、アノードガス拡散層１８ａとの間にアノードガス流路２２ａを形成する。カソード側セパレータ２０ｃは、カソードガス拡散層１８ｃとの間にカソードガス流路２２ｃを形成する。燃料電池の発電中においては、アノードガス流路２２ａを燃料ガスが流通し、カソードガス流路２２ｃを酸化剤ガスが流通する。
【００１５】
なお、図１（ａ）では、アノードとカソードの両方にガス拡散層を備える構成を例に示したが、これに限定されない。アノードとカソードの一方又は両方にガス拡散層を備えない構成であってもよい。この場合には、アノードガス流路２２ａ又はカソードガス流路２２ｃから直接撥水層を介して触媒層にガスが供給される。ガス拡散層を備えない構成においては、撥水層は撥水、ガス透過、及び導電の各機能を有するシート部材が使用されてもよい。
【００１６】
図１（ｂ）のように、ＭＥＧＡ３０は、例えば樹脂（エポキシ樹脂やフェノール樹脂など）からなる絶縁部材４０の内側に配置されている。言い換えると、ＭＥＧＡ３０の外周を覆って、枠状の絶縁部材４０が配置されている。絶縁部材４０は、アノード側セパレータ２０ａとカソード側セパレータ２０ｃとによって挟持されている。
【００１７】
アノード側セパレータ２０ａ及びカソード側セパレータ２０ｃには、それぞれ孔ａ１〜ａ３及び孔ｃ１〜ｃ３が設けられている。絶縁部材４０にも同様に、孔ｓ１〜ｓ３が設けられている。孔ａ１〜ａ３、孔ｓ１〜ｓ３、及び孔ｃ１〜ｃ３は、それぞれ連通し、孔ａ１、ｓ１、及びｃ１は燃料ガス供給マニホールドを、孔ａ２、ｓ２、及びｃ２は冷媒排出マニホールドを、孔ａ３、ｓ３、及びｃ３は酸化剤ガス排出マニホールドを画定する。
【００１８】
また、アノード側セパレータ２０ａ及びカソード側セパレータ２０ｃには、それぞれ孔ａ４〜ａ６及び孔ｃ４〜ｃ６が設けられている。絶縁部材４０にも同様に、孔ｓ４〜ｓ６が設けられている。孔ａ４〜ａ６、ｓ４〜ｓ６、及びｃ４〜ｃ６は、それぞれ連通し、孔ａ４、ｓ４、及びｃ４は酸化剤ガス供給マニホールドを、孔ａ５、ｓ５、及びｃ５は冷媒供給マニホールドを、孔ａ６、ｓ６、及びｃ６は燃料ガス排出マニホールドを画定する。
【００１９】
アノード側セパレータ２０ａのＭＥＧＡ３０に対向する面には、燃料ガス供給マニホールドと燃料ガス排出マニホールドとを連通し、発電中において燃料ガスが流れるアノードガス流路２２ａが形成されている。カソード側セパレータ２０ｃのＭＥＧＡ３０に対向する面には、酸化剤ガス供給マニホールドと酸化剤ガス排出マニホールドとを連通し、発電中において酸化剤ガスが流れるカソードガス流路２２ｃが形成されている。アノード側セパレータ２０ａのアノードガス流路２２ａが形成された面とは反対側の面、及び、カソード側セパレータ２０ｃのカソードガス流路２２ｃが形成された面とは反対側の面には、冷媒供給マニホールドと冷媒排出マニホールドとを連通し、冷媒が流れる冷媒流路２４が形成されている。
【００２０】
図２は、燃料電池の分解斜視図である。なお、図２では、図の明瞭化のために、単セル１００を簡略化して図示している。図２のように、燃料電池２００は、複数の単セル１００と、１対のターミナルプレート５０、５２と、１対の絶縁プレート６０、６２と、１対のエンドプレート７０、７２と、を備える。燃料電池２００は、複数の単セル１００が１対のターミナルプレートと１対の絶縁プレートと１対のエンドプレートとで挟持されたスタック構造をしている。ターミナルプレート５０、５２は、金属製であり、複数の単セル１００からの電圧及び電流を取り出すために用いられる。エンドプレート７０、７２は、複数の単セル１００とターミナルプレート５０、５２と絶縁プレート６０、６２とを締結するために用いられる。
【００２１】
ターミナルプレート５０、絶縁プレート６０、及びエンドプレート７０には、それぞれ孔ｔ１〜ｔ６、孔ｉ１〜ｉ６、及び孔ｅ１〜ｅ６が設けられている。孔ｔ１、ｉ１、及びｅ１は燃料ガス供給マニホールドを、孔ｔ２、ｉ２、及びｅ２は冷媒排出マニホールドを、孔ｔ３、ｉ３、及びｅ３は酸化剤ガス排出マニホールドを画定する。孔ｔ４、ｉ４、及びｅ４は酸化剤ガス供給マニホールドを、孔ｔ５、ｉ５、及びｅ５は冷媒供給マニホールドを、孔ｔ６、ｉ６、及びｅ６は燃料ガス排出マニホールドを画定する。一方、ターミナルプレート５２、絶縁プレート６２、及びエンドプレート７２には、孔は設けられていない。これにより、孔ｅ１から導入された燃料ガスは、複数の単セル１００それぞれのアノードガス流路２２ａを流れた後、孔ｅ６から排出される。孔ｅ５から導入された冷媒は、複数の単セル１００それぞれの冷媒流路２４を流れた後、孔ｅ２から排出される。孔ｅ４から導入された酸化剤ガスは、複数の単セル１００それぞれのカソードガス流路２２ｃを流れた後、孔ｅ３から排出される。
【００２２】
次に、燃料電池の性能回復方法について説明する。なお、燃料電池の性能回復方法は、例えば燃料電池が燃料電池自動車や電気自動車に搭載されている場合には車両点検時などのメンテナンス時に作業者によって行われるものである。例えば燃料電池の運転時間や、自動車の走行距離、燃料電池の発電性能の低下量が所定値よりも大きい場合に性能回復処理を行うようにしてもよい。
【００２３】
図３は、燃料電池の性能回復方法の一例を示すフローチャートである。図４（ａ）から図４（ｃ）は、燃料電池の性能回復方法を説明するための断面図である。図３のように、アノードガス流路２２ａに乾燥燃料ガス、カソードガス流路２２ｃに酸化剤ガスを供給して、燃料電池２００を発電させる（ステップＳ１０）。この発電は、ＭＥＡ１０内に形成される電位勾配が大きくなるような条件で行うことが好ましい。例えば、電流密度が小さい（例えば０．０５Ａ／ｃｍ２程度）条件で燃料電池２００を発電させることが好ましい。ＭＥＡ１０内に形成された電位勾配によって、図４（ａ）のように、ＭＥＡ１０内の液水８０に混入している陽イオン不純物Ｍ＋（例えばＣａ２＋や、Ｍｇ２＋、Ｃｏ２＋など）は、カソード側に引き寄せられる。燃料電池２００の発電は、陽イオン不純物Ｍ＋をカソード側に偏在させる点から所定時間以上行うことが好ましく、例えば１分以上行うことが好ましい。なお、例えば、燃料電池２００を搭載する燃料電池自動車などをメンテナンス場所まで移動させる際に、上記の条件で発電が行われている場合には、メンテナンス場所で改めて発電を行わなくてもよい。
【００２４】
次いで、アノードガス流路２２ａへの乾燥燃料ガスの供給を継続しながら、カソードガス流路２２ｃへの酸化剤ガスの供給を停止することで、燃料電池２００の発電を停止する（ステップＳ１２）。アノードガス流路２２ａに乾燥燃料ガスを流すことで、図４（ｂ）のように、アノード側の液水８０をカソード側に寄せてアノード側を乾かすことができ、ＭＥＡ１０内のアノード側に液水８０が存在しない状態とすることができる。アノード側の乾燥を十分に行う点から、乾燥燃料ガスの供給は所定時間以上行うことが好ましく、例えば１分以上行うことが好ましい。その後、乾燥燃料ガスについては、供給を停止してもよいし、供給し続けてもよい。
【００２５】
ステップＳ１２の燃料電池２００の発電を停止した時点でＭＥＡ１０内に電位勾配が形成されなくなるため、カソード側に引き寄せられていた陽イオン不純物Ｍ＋は、ＭＥＡ１０内に存在する液水８０内全体に濃度拡散するようになる。しかしながら、アノード側を乾燥させることでアノード側には液水８０が存在しない状態になっている。このため、陽イオン不純物Ｍ＋がアノード側に濃度拡散することが抑制され、陽イオン不純物Ｍ＋をカソード側に偏在させておくことができる。
【００２６】
次いで、アノードガス流路２２ａに乾燥ガスを供給しながら、カソードガス流路２２ｃに洗浄液を供給して、ＭＥＡ１０内に洗浄液を浸入させる（ステップＳ１４）。乾燥燃料ガスの供給を停止せずに供給を継続している場合は、乾燥燃料ガスの供給を引き続き行うことで、アノードガス流路２２ａに乾燥ガスを供給するようにしてもよい。また、燃料ガス以外の乾燥ガスを供給するようにしてもよい。燃料ガス以外の乾燥ガスの供給は、例えばエンドプレート７０に設けられた孔ｅ１及びｅ６（図２参照）に接続された配管を取り外した後、孔ｅ１及びｅ６に外部配管を接続し、外部配管を介して行うようにしてもよい。燃料ガス以外の乾燥ガスとして、例えば窒素ガスを用いることができる。また、乾燥ガスとしては、例えば湿度２０％以下のガスを用いることができる。
【００２７】
洗浄液の供給は、例えばエンドプレート７０に設けられた孔ｅ３及びｅ４（図２参照）に接続されている配管を取り外した後、孔ｅ３及びｅ４に外部配管を接続し、外部配管を介して行うようにしてもよい。この場合、重力方向で低い位置にある孔ｅ３から洗浄液を供給することで、内部にエア溜まりが生じることを抑制できる。カソードガス流路２２ｃとＭＥＡ１０との間にはカソード側撥水層１６ｃが設けられているため、洗浄液の種類によっては、洗浄液がカソード側撥水層１６ｃを通過できない。そこで、カソード側撥水層１６ｃを通過できるような洗浄液を用いる。洗浄液として、例えばフッ素系不活性液体（例えばフロリナート（登録商標））などの粘性及び表面張力が水よりも小さい液体を用いることができ、金属イオンやプロトンＨ＋以外の他の陽イオンを含まない液体が好ましい。
【００２８】
図４（ｃ）は、カソードガス流路２２ｃからＭＥＡ１０内に洗浄液８２が浸入した状態を示す図である。ＭＥＡ１０内に洗浄液８２を浸入させることで、ＭＥＡ１０内の液水８０に混入していた陽イオン不純物Ｍ＋は洗浄液８２に拡散する。この際、陽イオン不純物Ｍ＋はカソード側に偏在しているため、陽イオン不純物Ｍ＋の洗浄液８２への拡散が効率的に行われる。例えば、アノード側を乾燥させない場合では、陽イオン不純物Ｍ＋はＭＥＡ１０全体に拡散するようになるため、カソードガス流路２２ｃからＭＥＡ１０内に洗浄液８２を浸入させたとしても、陽イオン不純物Ｍ＋の洗浄液８２への拡散効率が悪い。また、燃料電池２００の発電中のＭＥＡ１０内に電位勾配がある状態で陽イオン不純物Ｍ＋を生成水によって排出しようとしても、生成水は少ないために十分な量の陽イオン不純物Ｍ＋を排出することが難しく、反対に液水の多い状態では発電が難しくなってしまう。
【００２９】
ここで、アノードガス流路２２ａには乾燥ガスが供給されているため、カソードガス流路２２ｃに供給した洗浄液８２がアノード側に浸透して陽イオン不純物Ｍ＋がアノード側に拡散することが抑制される。ＭＥＡ１０内に洗浄液８２が存在し続けている間はアノードガス流路２２ａへの乾燥ガスの供給が継続される。
【００３０】
次いで、カソードガス流路２２ｃへの洗浄液８２の供給を停止する（ステップＳ１６）。洗浄液８２の供給は、ＭＥＡ１０内に十分な量の洗浄液８２が浸入した時点で停止してもよいし、ＭＥＡ１０内に十分な量の洗浄液８２が浸入した後も供給し続け、所定時間（例えば３分間）供給した後に停止してもよい。ＭＥＡ１０内に十分な量の洗浄液８２が浸入した時点で供給を停止する場合は、ＭＥＡ１０内に洗浄液８２が留まるよう、エンドプレート７０の孔ｅ３及びｅ４に取り付けた外部配管から洗浄液８２が流れ出ないように封止してもよい。いずれの場合であってもＭＥＡ１０内の液水８０に混入していた陽イオン不純物Ｍ＋は洗浄液８２に拡散する。しかしながら、ＭＥＡ１０内に十分な量の洗浄液８２が浸入した後も供給し続けることで、新たな洗浄液８２がＭＥＡ１０内に浸入するようになるため、ＭＥＡ１０内における洗浄液８２の陽イオン不純物Ｍ＋の濃度を低い状態に保つことができ、陽イオン不純物Ｍ＋の洗浄液８２への拡散を促進させることができる。
【００３１】
次いで、ＭＥＡ１０及びカソードガス流路２２ｃから洗浄液８２を排出する（ステップＳ１８）。ステップＳ１６で、ＭＥＡ１０内に十分な量の洗浄液８２が浸入した時点で洗浄液８２の供給を停止した場合は、所定時間（例えば３分間）経過後に、ＭＥＡ１０及びカソードガス流路２２ｃから洗浄液８２を排出することが好ましい。洗浄液８２には、陽イオン不純物Ｍ＋が拡散していることから、洗浄液８２と共に陽イオン不純物Ｍ＋も排出され、その結果、燃料電池２００の発電性能を回復させることができる。その後、アノードガス流路２２ａへの乾燥ガスの供給を停止する（ステップＳ２０）。そして、燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化剤ガス供給マニホールド、及び酸化剤排出マニホールドに接続される配管を元の状態に戻す。
【００３２】
以上のように、燃料電池の性能回復方法は、アノードガス流路２２ａに乾燥燃料ガスを供給しながら燃料電池２００の発電を停止する（ステップＳ１２）。これにより、アノード側を乾燥させて、アノード側に液水８０が存在しない状態にすることができる。その後、アノードガス流路２２ａに乾燥ガスを供給しながらカソードガス流路２２ｃに洗浄液８２を供給して、カソードガス流路２２ｃからＭＥＡ１０に洗浄液８２を浸入させ（ステップＳ１４）、その後、ＭＥＡ１０及びカソードガス流路２２ｃから洗浄液８２を排出する（ステップＳ１８）。アノード側には液水８０が存在しないため、カソード側に陽イオン不純物Ｍ＋が偏在した状態でＭＥＡ１０に洗浄液８２が浸入し、ＭＥＡ１０内の液水８０に混入した陽イオン不純物Ｍ＋を効率的に洗浄液８２に拡散させることができる。よって、この洗浄液８２をＭＥＡ１０及びカソードガス流路２２ｃから排出することで、ＭＥＡ１０内の陽イオン不純物Ｍ＋を効率的に外部に排出することができる。すなわち、発電性能の回復のための燃料電池内部の洗浄を効率的に行うことができる。
【００３３】
なお、ステップＳ１４において、アノードガス流路２２ａに乾燥燃料ガス以外の乾燥ガスを供給する場合、孔ｅ１及びｅ６に接続されている配管を外して外部配管を接続して乾燥ガスを供給する場合を例に示した。しかしながら、この場合に限られず、例えば、燃料電池２００に水素を供給するためのインジェクタなどに外部配管を接続させて乾燥ガスを供給するようにしてもよい。同様に、カソードガス流路２２ｃに洗浄液８２を供給する場合、孔ｅ３及びｅ４に接続されている配管を外して外部配管を接続して洗浄液８２を供給する場合に限られず、燃料電池２００に空気を供給するためのバルブなどに外部配管を接続させて洗浄液８２を供給するようにしてもよい。
【００３４】
図５は、燃料電池を構成する単セルの他の例を示す断面図である。図５のように、単セル１００ａは、カソード側撥水層１６ｃに、カソード触媒層１４ｃ側からカソードガス拡散層１８ｃ側にカソード側撥水層１６ｃを貫通する貫通孔２６が設けられている。貫通孔２６の断面形状は、円形や楕円形、矩形などどのような形状をしていてもよい。また、貫通孔２６の個数は１つの場合に限られず、複数設けられていてもよい。その他の構成は、図１（ａ）の単セル１００と同じであるため説明を省略する。
【００３５】
単セル１００ａの場合でも、上述した燃料電池の性能回復方法を用いることができる。ここで、単セル１００ａでは、カソード側撥水層１６ｃに貫通孔２６が設けられている。このため、フッ素系不活性液体などのカソード側撥水層１６ｃを通過する洗浄液以外の洗浄液を用いた場合でも、洗浄液は、貫通孔２６を介して、カソードガス流路２２ｃとカソード触媒層１４ｃとの間を行き来することができる。この場合、洗浄液として、フッ素系不活性液体の他にも、水や沸騰水、脱イオン水、過酸化水素水、希硝酸などを用いることができ、金属イオンやプロトンＨ＋以外の他の陽イオンを含まない液体を用いることが好ましい。希硝酸を用いる場合は、単セル間の短絡の影響を抑えるために、ｐＨ３以上の希硝酸を用いることが好ましい。貫通孔２６によって水も通過することが可能となることから、カソードガス流路２２ｃに水蒸気を導入し、水蒸気から変化した水がカソードガス流路２２ｃからカソード触媒層１４ｃまで浸入する場合でもよい。
【００３６】
なお、図５では、貫通孔２６はカソード側撥水層１６ｃにのみ設けられているが、カソード側撥水層１６ｃとカソードガス拡散層１８ｃとを貫通して設けられていてもよい。また、貫通孔２６に、親水性の部材が埋め込まれている場合でもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  膜電極接合体
１２  電解質膜
１４ａ  アノード触媒層
１４ｃ  カソード触媒層
１６ａ  アノード側撥水層
１６ｃ  カソード側撥水層
１８ａ  アノードガス拡散層
１８ｃ  カソードガス拡散層
２０ａ  アノード側セパレータ
２０ｃ  カソード側セパレータ
２２ａ  アノードガス流路
２２ｃ  カソードガス流路
２４  冷媒流路
２６  貫通孔
３０  膜電極ガス拡散層接合体
４０  絶縁部材
５０、５２  ターミナルプレート
６０、６２  絶縁プレート
７０、７２  エンドプレート
８０  液水
８２  洗浄液
１００、１００ａ  単セル
２００  燃料電池
【図１】
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【図２】
2018026291.tif 000004
【図３】
2018026291.tif 000005
【図４】
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【図５】
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