(57)【要約】【課題】表面上に流れ領域を備えた導電性流体分配エレメント（６８、７０）を含む、燃料電池（２）用のアッセンブリを提供する。流れ領域は、ガス状反応体を燃料電池（２）に搬送するための複数のチャンネル（７４）を含む。【解決手段】本アッセンブリでは、更に、拡散媒体（３４  ４０）として役立つ導電性部材がエレメント（６８、７０）の表面に配置されている。エレメント（６８、７０）のチャンネル（７４）は、様々な配向で形成された複数の側壁（７８）を含み、これらの側壁（７８）の配向によりチャンネル（７４）の断面形状が形成され、水収集領域が導電性流体分配エレメント（６８、７０）と導電性部材との界面及びチャンネルの底部分に形成される。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池で使用するための流体分配アッセンブリにおいて、
主面を持つセパレータープレートと、
前記主面上に配置された境界エレメントと、
前記セパレータープレートの前記主面に形成されたチャンネルを持つ流れ領域と
を備え、
前記チャンネル及び前記境界エレメントは、前記チャンネルの長手方向に沿って延びる水蓄積領域を有する断面形状を形成する、流体分配アッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記水蓄積領域は前記断面形状の鋭角部分に形成される、流体分配アッセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記チャンネルは傾斜した側壁を備え、前記傾斜した側壁と前記境界エレメントとの間の界面に前記鋭角が形成される、流体分配アッセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記チャンネルの前記断面形状はＶ字型形状である、流体分配アッセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記断面形状は正三角形断面を含む、流体分配アッセンブリ。
【請求項６】
請求項４に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記三角形断面形状は二等辺三角形断面を含む、流体分配アッセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記チャンネルの前記断面形状はＷ字型形状である、流体分配アッセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記チャンネルの前記断面形状は台形である、流体分配アッセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記チャンネルの前記断面形状は凹所部分を含む、流体分配アッセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載の流体分配アッセンブリにおいて、前記断面形状の前記凹所部分はＶ字型形状である、流体分配アッセンブリ。
【請求項１１】
燃料電池において、
主面に形成された流れ領域を有し、一対の側壁を持つチャンネルを有するセパレータープレートと、
前記主面において前記流れ領域を覆って配置された膜電極アッセンブリと
を備え、
前記一対の側壁は、水蓄積領域を持つ断面形状を形成するように前記膜電極アッセンブリと交差している、燃料電池。
【請求項１２】
請求項１１に記載のアッセンブリにおいて、前記一対の側壁は前記膜電極アッセンブリと鋭角をなして交差する、アッセンブリ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のアッセンブリにおいて、前記鋭角は、チャンネル幅とチャンネル深さのアスペクト比の関数として決定される、アッセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のアッセンブリにおいて、前記チャンネルの前記アスペクト比は、約０．２５乃至１０の範囲内にある、アッセンブリ。
【請求項１５】
請求項１２に記載のアッセンブリにおいて、前記水蓄積領域は、前記断面形状の少なくとも一つの隅部に形成され、前記少なくとも一つの隅部の角度は約７５°以下である、アッセンブリ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のアッセンブリにおいて、前記少なくとも一つの隅部の角度は約１０°乃至６０°である、アッセンブリ。
【請求項１７】
請求項１１に記載のアッセンブリにおいて、前記チャンネルの前記断面形状は少なくとも一つの水蓄積領域をチャンネルの底部分に有する、アッセンブリ。
【請求項１８】
請求項１６に記載のアッセンブリにおいて、前記水蓄積領域は前記チャンネルの前記底部分に形成されたＶ字型形状の凹所を含む、アッセンブリ。
【請求項１９】
燃料電池において、
導イオン性部材及びこの導イオン性部材に配置された少なくとも一つの電極を有する膜電極アッセンブリと、
前記電極と隣接して配置され、複数のチャンネルが主面に形成された導電性流体分配エレメントと
を備え、
前記複数のチャンネルの各々は、その底部分に形成された第１水蓄積領域と、一対の傾斜した側壁とを備え、
前記一対の傾斜した側壁は、前記膜電極アッセンブリと交差し、
前記側壁と前記膜電極アッセンブリとの境界に、第２及び第３の水蓄積領域が形成される、燃料電池。
【請求項２０】
請求項１９に記載の燃料電池において、前記第１、第２、及び第３の水蓄積領域は、前記チャンネルの前記底部及び前記界面の鋭角によって形成される、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。更に詳細には、本発明は燃料電池のバイポーラプレートに設けられた流れ領域のチャンネル形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電気自動車及び他の用途で電源として使用されてきた。一つのこのような燃料電池はＰＥＭ（即ち陽子交換膜）燃料電池であり、両面に一対の電極（アノード及びカソード）を備えた薄く中実のポリマー膜電解質を持ついわゆる「膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）」を含む。ＭＥＡは、電極用の電流コレクタとして役立つ一対の導電性流体分配エレメント（即ちバイポーラプレート）間に挟まれる。バイポーラプレートには、ランド及び溝のアレイであるいわゆる「流れ領域」がＭＥＡと接触するプレート表面に形成されている。
【０００３】
ランドは電流を電極から導くのに対し、ランド間の溝は燃料電池のガス状反応体を電極の面に亘って均等に分配するのに役立つ。ガス拡散媒体が導電性流体分配エレメントの各々と膜の電極面との間に位置決めされる。これは、媒体が流れ領域の溝と向き合う場所でＭＥＡを支持し、電流をそこから隣接したランドに伝導するためである。
【０００４】
しかしながら、燃料電池の欠点は、水がＭＥＡから外に流れることが妨げられる、「溢れ即ちフラッディング（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）」と呼ばれる現象である。フラッディングはカソード流れ領域プレートを通って流れる空気流が水除去プロセスを作動する上で不十分である場合、低電流密度での燃料電池の作動を妨げてしまう。過剰の液体状態の水は、更に、ガス拡散媒体の小孔を塞ぎ易く、これによって触媒がある場所を反応体酸素流から隔離してしまいがちである。従って、以上の欠点を最小にする改良燃料電池設計が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の欠点に留意し、本発明は、流れ領域が表面上に配置された導電性流体分配エレメントを含む、燃料電池用アッセンブリに関する。流れ領域はガス状反応体を燃料電池に搬送するための複数のチャンネルを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
アッセンブリは、更に、ガス拡散媒体として役立つ、エレメントの表面に配置された導電性部材を含む。エレメントのチャンネルは、様々な配向で形成された複数の側壁を含む。これらの側壁の配向によりチャンネルの断面形状が形成され、局所的水収集領域が導電性流体分配エレメントと導電性部材との界面のところ及びチャンネルの底部分のところに形成される。
本発明のこの他の用途は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。本発明の好ましい実施例を示す詳細な説明及び特定の例は、単に例示を目的としたものであって、本発明の範囲を限定しようとするものではないということは理解されるべきである。
【０００７】
本発明は、詳細な説明及び添付図面から更に完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
好ましい実施例の以下の説明は、単なる例であり、本発明、その用途、又は使用を限定しようとするものでは決してない。
図１は、導電性流体分配エレメント８、以下、バイポーラプレート８と呼ぶ、によって互いから離間された一対の膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）４及び６を持つ２セルバイポーラ燃料電池スタック２を示す。ＭＥＡ４及び６及びバイポーラプレート８は、クランププレート即ち端プレート１０及び１２、及び端部接触エレメント１４及び１６間に一緒に積み重ねられている。端部接触エレメント１４及び１６並びにバイポーラプレート８の両作用面は、燃料及び酸化体ガス（即ちＨ２及びＯ２）をＭＥＡ４及び６に分配するため、複数の溝即ちチャンネル１８、２０、２２、及び２４を夫々含む。
【０００９】
非導電性ガスケット２６、２８、３０、及び３２は、燃料電池スタックの幾つかの構成要素間にシール及び電気絶縁を提供する。拡散媒体３４、３６、３８、及び４０用のガス透過性導電体は、ＭＥＡ４及び６の電極面に押し付けられる。端部接触エレメント１４及び１６は、拡散媒体３４及び３６の夫々に押し付けられ、この際、バイポーラプレート８はＭＥＡ４のアノード面に設けられた拡散媒体３６及びＭＥＡ６のカソード面に設けられた拡散媒体３８に押し付けられる。
【００１０】
酸素が燃料電池スタックのカソード側に貯蔵タンク４６から適当な供給配管４２を介して供給されるのに対し、水素は燃料電池スタックのアノード側に貯蔵タンク４８から適当な供給配管４４を介して供給される。別の態様では、周囲空気をカソード側に酸素源として供給し、水素をアノードにメタノール又はガソリン改質器等から供給してもよい。ＭＥＡ４及び６のＨ２側及びＯ２側の両方について排気配管（図示せず）を設けてもよい。液体クーラントをバイポーラプレート８及び端プレート１４及び１６に供給するため、追加の配管５０、５２、５４が設けられている。クーラントをバイポーラプレート８及び端プレート１４及び１６から排出するための適当な配管もまた設けられているが、図示してない。
【００１１】
図２は、本発明の第１実施例による燃料電池の様々な構成要素の拡大分解図である。図２でわかるように、燃料電池は、導イオン性部材５８をアノード電極６０及びカソード電極６２で挟んだ膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）５６を含む。ＭＥＡ５６は、更に、アノード面バイポーラプレート６８とカソード面バイポーラプレート７０との間に挟まれている。好ましくはガス拡散媒体がバイポーラプレート６８及び７０とＭＥＡ５６との間に配置されるけれども、これらの媒体は本発明では必要でなく、及び従って、簡略化を図るためにこの図では省略してある。
【００１２】
純Ｈ２又は水素リフォーメートの燃料流れをアノード６０に亘って分散するとき、水素の酸化反応によって発生した電子が短い距離を通って、隣接して配置された導電性流体分配エレメント即ちバイポーラプレート６８に伝導される。バイポーラプレート６８のランド７２がアノード電極６０（又は使用された場合には拡散媒体）と直接接触しているため、電気の伝導が容易になり、高められるということに着目されたい。アノード反応で発生した陽子（Ｈ＋）は、水分を含む燃料流とともにアノード６０を通って導イオン性部材５８に行き、カソード６２を通過する。ＭＥＡ５６のカソード側では、Ｏ２又は酸素を含む周囲空気の流れがカソード６２に亘って分散されている。酸素に還元反応が加わり、発生した電子が短い距離を通り、隣接して配置されたバイポーラプレート７０に伝導される。還元された酸素は、次いで、アノード６０からの陽子と反応し、液体の水を発生する。
【００１３】
本発明によれば、電気化学的反応を更に容易にするため、及び燃料電池からの水の対流除去を改善するため、バイポーラプレート６８及び７０のチャンネル７４は、局所的水収集領域を提供するように形成されている。これに関し、チャンネル７４の断面（図３のＡ参照）は、三角形形状即ちＶ字型形状であるという点で従来の矩形又は正方形（図３のＢ参照）と異なっている。更に詳細には、チャンネル７４の側壁７８は、拡散媒体６４とチャンネル７４の側壁７８との間に鋭角が形成されるように、拡散媒体６４及びＭＥＡ５６に向かって上方にテーパしており即ち傾斜している。
【００１４】
傾斜した側壁７８を持つチャンネル７４を使用することによって、チャンネル７４を通る水の分布が大幅に変化する。即ち、図３のＡを参照すると、例えばチャンネル７４の形状として三角形断面を使用した場合には、拡散媒体／ガスチャンネル界面のところにあるチャンネル７４の隅部８０に水の塊が集まり易く、これによって局所的水収集領域が形成される。これらの領域は、小さな別個の水の塊がチャンネル７４内に集められると同時に反応体ガスが流通するのに十分な領域が提供されるようにチャンネルの交差側周囲に分布する。小さな分配された水の塊８１の溜まりの除去は、大きな集中した水の塊と比較して低速で且つ低流量で行うことができる。これとは対照的に、図３のＢを参照すると、大きな水の塊が、矩形断面の垂直な側壁を持つチャンネル７５の中央に溜まってこのチャンネルを塞いでいる。
【００１５】
傾斜側壁形状によりバイポーラプレート６８及び７０のチャンネル７４に蓄積する水の塊８１の大きさが減少することを確認する上で、中性子ラジオグラフィー技術を使用する。この方法は、放射線（Ｘ線、γ線、又は中性子）が、物質によって、吸収又は散乱により減衰される（図５参照）という知識を使用する。減衰が材料によって異なるため、中性子ラジオグラフィーは、非透過性材料の画像を提供し、又は構造内部の材料の厚さ／濃度を提供する。中性子ラジオグラフィーの分析は、以下の関係に基づいて行われる。
【００１６】
【数１】
2007520869.tif 000002
【００１７】
ここで、Ｉは試料を通過した後の強さであり、Ｉ0 は試料に入射した放射線であり、σは中性子の断面積（１０-24 ｃｍ2 ）であり、Ｎは材料の密度（原子数／ｃｍ3 ）であり、ｔは試料の断面厚さである。材料密度（Ｎ）、中性子断面（σ）、及び断面厚さ（ｔ）が異なる様々な材料の「サンドイッチ」を通した中性子ビームの透過について以下の式を使用できる。
【００１８】
【数２】
2007520869.tif 000003
【００１９】
ここで、ｉは、「サンドイッチ」の様々な層についての指数である。
電池を通る液体の水の分布についてのデータを得るため、先ず最初に、乾燥状態の電池の「ベースライン」画像を獲得する。これは、中性子ラジオグラフ装置の各ＣＣＤピクセルでの少なくとも１００枚の画像を平均し、電池の各点（ピクセル）での中性子束を計測することによって行われる。
【００２０】
【数３】
2007520869.tif 000004
【００２１】
ここで、Ａｌ、Ｃ、Ｃｕ、等は、燃料電池構造で使用されたアルミニウム、炭素、銅、及び任意の他の材料を表す。
次に、作動中の電池の画像を獲得する。次いで、作動中の電池の画像と乾燥状態の電池の画像の比を計算する。
【００２２】
【数４】
2007520869.tif 000005
【００２３】
次いで、この比から、水の厚さ又は蓄積を各ピクセル毎に評価できる。
【００２４】
【数５】
2007520869.tif 000006
【００２５】
ここで、周知の水の厚さについての中性子ビーム減衰を計測することによって較正することによって、Ｎσの積について２．９６の値が得られる。
この方法では、従来の電池の垂直な側壁を持つチャンネルに溜まった水の量を、傾斜した側壁形状を持つ本発明のチャンネル７４に溜まる水の量と比較できる。図６を参照すると、従来の矩形チャンネルに溜まった水と変形形状のチャンネル７４に溜まった水との比較を示すグラフが示してある。この例では、チャンネル７４は三角形断面を含む。水の蓄積は様々な電流密度で計測される。図６に示すように、垂直な側壁を持つ矩形断面は、傾斜した側壁を持つ三角形断面よりも遙かに大量の水を蓄積する。
【００２６】
チャンネル７４での水の蓄積の減少は、電池の全性能に対して有利であるということに着目されるべきである。更に詳細には、水の蓄積が少なければ少ない程、低負荷レベルでの性能が向上する。これは、大量のガス状反応体がアノード電極６０及びカソード電極６２の電気化学的に活性の材料と接触できるためである。更に、チャンネル７４内に存在する水が多過ぎると燃料電池が溢れてしまい、これにより、燃料電池の電気化学的反応体によって発生される電流密度が減少する。更に、寒冷期に燃料電池内の水が凍結する可能性を低くする点で、水の蓄積が少ないのが有利である。燃料電池内の水が凍結すると、燃料電池の壊れやすい構成要素が損傷してしまい、始動できなくなる。
【００２７】
更に、チャンネル７４に傾斜した側壁形状を使用する場合、水がチャンネル７４の最も鋭い隅部８０に引き込まれるということは理解されるべきである。例えば、図４に示す三角形チャンネル７４では、各角度の大きさで水がどこに蓄積されるのかがわかる。このように、蓄積された水の位置は考えられた任意の設計によって決まるということは理解されるべきである。更に、本発明のこの特徴を使用するにあたり、液体の水を拡散媒体６４から強制的に遠ざけることができ、これにより、反応体ガスの流れに対する抵抗を小さくすることによって燃料電池の性能が更に改善される。即ち、上述のように、大量のガス状反応体がアノード電極６０及びカソード電極６２の電気化学的に活性の材料と接触することにより、燃料電池の電気化学的活性を向上する。
【００２８】
図４を更に参照し、本発明の第１実施例を更に詳細に説明する。図４では、チャンネル７４の断面は正三角形である。即ち、拡散媒体／ガスチャンネル界面に配置された界面角度θの各々が６０°であり、三角形断面の頂部８４での頂角φもまた６０°である。従って、水はチャンネル７４の三つの隅部８０の全てにほぼ同時に蓄積する。
【００２９】
更に、チャンネル７４の傾斜した側壁についてのテンプレートとして正三角形を使用した場合、チャンネル７４の幅と深さとの間の幾何学的関係がこれにより提供されるということは理解されるべきである。更に詳細には、ｔａｎ（６０°）＝２Ｄ／Ｗである。ここで、Ｄ及びＷは、チャンネル７４の深さ及び幅を夫々表し、チャンネル７４の深さ及び幅のアスペクト比は、以下のように定めることができる。
Ｔａｎ（６０°）＝２Ｄ／Ｗ
１，７３＝２Ｄ／Ｗ
Ｄ／Ｗ＝０．８７
このアスペクト比を使用するにあたり、水が蓄積する場所を確実に決定できる。このように、特定の局所的水収集領域を持つように断面形状を設計できる。例えば、新たな図７を参照すると、Ｄ／Ｗの比が０．８６６以下の、第１実施例の変形例が示してある。比を０．８６６以下に減少するため、チャンネル７４の幅が大きくしてあり、そのためチャンネル７４の断面が図７に示すチャンネルについて、界面角度が４５°で頂角が９０°の二等辺三角形になる。かくして、アスペクト比は０．５である。チャンネル７４の幅を大きくすると、拡散媒体６４と隣接した二つの角度θの各々の角度は三角形断面の頂角８４の角度φよりも小さくなる。これらの角度θが頂角８４の角度φよりも小さいため、水はこれらの部分に蓄積するようになる。これは、上文中に説明したように、水が断面形状の最も鋭い隅部８０に集まる傾向があるためである。このように、水が拡散媒体６４とチャンネル７４との界面８２に集まるように制御できる。
【００３０】
次に図８を参照すると、断面形状の頂角の角度φは、拡散媒体６４と隣接した角度θよりも小さい。これは、このアスペクト比が０．８６６以上であるようにチャンネル７４に深さを大きくするか或いはチャンネル７４の幅を狭幅にすることによって行われる。図８に示すチャンネルについて、界面角度は約６７°であり、頂角は約４５°である。かくして、アスペクト比は１．２である。このような形体により、水を三角形断面の頂部分８４に蓄積する。これにより、更に多くのガス状反応体をアノード電極６０及びカソード電極６２と接触させることができ、これにより燃料電池の電気化学的反応を向上する。
【００３１】
次に図９を参照すると、二重三角形チャンネル７４即ち「Ｗ」形状チャンネル７４が示してある。この実施例では、拡散媒体６４と隣接した界面角度θの二つの隅部８０を備えており、頂角φの断面を持つ二つの頂部８４を備えている。４つの角度（θ及びφ）を６０°の等しい角度にすることによって、水は、断面形状の隅部８０及び頂部８４の各々に蓄積するようになる。別の態様では、頂角φを拡散媒体／ガスチャンネル界面の界面角度θよりも小さくすることができる。この場合も、これは、チャンネル７４の幅を狭くするか或いは深さを大きくすることによって行われる。こうすると、水はチャンネル７４の底部の、「Ｗ」形状断面の頂部８４に蓄積するようになる。上述のように、これは、水をガス拡散媒体６４から離して蓄積することにより、更に多くのガス状反応体を電極のアノード面６０及びカソード面６２に近付けることができ、これにより、燃料電池の電気化学的活性を向上する。
【００３２】
次に図１０を参照し、更に別の断面形状を説明する。図１０では、チャンネル７４の断面形状は、底部に凹所部分８８を備えた矩形断面である。この場合、凹所部分８８は三角形である。この三角形部分の頂部８４の角度が断面の矩形部分の直角よりも小さいため、水はこの三角形部分に蓄積する傾向がある。この場合も、この形体により、局所的水蓄積領域を提供し、電極６０及び６２の活性領域から離れたチャンネル７４の底部に水を収集できる。
【００３３】
次に図１１を参照し、更に別の断面形状を説明する。図１１では、チャンネル７４の断面形状は台形形状である。台形形状は、最も鋭い隅部８０又は角をチャンネル７４の底部に有する。このように、水が蓄積する場所は、台形断面の最も鋭い角度があるチャンネル７４の底部である。台形形状断面は、更に、上文中に説明し且つ図１０に示す凹所部分８８をチャンネル７４の底部に備えていてもよい。
【００３４】
上述の実施例の各々において、断面形状の最も鋭い隅部８０又は角に水が引き込まれるということは理解されるべきである。これに関し、水が蓄積する断面形状の角即ち隅部８０は、好ましくは９０°以下の鋭角であり、更に好ましくは、１０°乃至９０°以下の鋭角であり、最も好ましくは４５°乃至６０°の鋭角である。チャンネル７４の幅及び深さを調節することによる断面の角度の変更に関し、幅は、０．５ｍｍ乃至３ｍｍの範囲内にあり、最も好ましくは０．５ｍｍ乃至２ｍｍの範囲内にある。深さは、好ましくは０．３ｍｍ乃至２ｍｍの範囲内にあり、最も好ましくは０．３ｍｍ乃至１ｍｍの範囲内にある。
【００３５】
更に、カソード流れ領域を持つバイポーラプレート７０は、傾斜した側壁形状を持つチャンネル７４を含むのが特に好ましいが、本発明は、アノード流れ領域として使用した場合にも同様の利点を有する。これは、燃料電池の副生物としてＭＥＡ５８のカソード側６２でより多くの水が発生しているけれども、燃料電池の全体環境が水分を含むためである。このように、水の管理はＭＥＡ５８のアノード側６０でも重要である。
【００３６】
導電性流体分配液体６８及び７０即ちバイポーラプレート６８及び７０を形成するのに使用される材料に関し、任意の種類の材料を使用してもよく、任意の種類の材料が考えられる。バイポーラプレート６８及び７０として使用する上で好ましい材料には、ステンレス鋼、アルミニウム、チタニウム、複合材料、又はポリマー材料が含まれる。複合材料には、更に、カーボンファイバ、グラファイトファイバ、スチールファイバ、又は導電性を高める任意の他の導電体が含まれる。バイポーラプレート６８及び７０に貴金属、チタニウム、アルミニウム、金属酸化物、又は導電性を高め且つ耐蝕性を高める他の周知の表面コーティング等のコーティングを施すことは本発明の範疇に含まれる。
【００３７】
バイポーラプレート６８及び７０を鋼、アルミニウム、又はチタニウム等の金属から形成する場合、変形例の形状を含むチャンネル７４を形成するのに型押し法を使用するのが好ましい。これに関し、チャンネル形状が比較的簡単である場合にのみ、型押し法を使用するのが好ましい。即ち、形状が三角形形状、「Ｗ」状、又は三角形の頂部を持つ矩形形状である場合である。チャンネル形状が比較的複雑な場合には、複合材料又はポリマープレートを使用するのが好ましい。例えば、使用される変形例の形状が図１１に示す台形形状である場合には、圧縮や射出成形等で形成された複合材料又はポリマープレートを使用するのが好ましい。
【００３８】
傾斜した側壁形状を持つガスチャンネル７４を含む流れ領域に関し、流れ領域を任意の所望のパターンでエレメントに配置してもよいということは理解されるべきである。例えば、流れ領域は、チャンネル７４がエレメント６８及び７０の表面に亘って前後に曲がりくねった蛇行パターンで、チャンネル７４がエレメント６８及び７０の表面を全く曲がらずに横切る直線状パターンで、又は電極６０及び６２の電気化学的活性をガス状反応体を提供する入口に遠い又は近い領域で高め／減少するため、チャンネル７４が様々な方向に配置された複雑なパターンで、エレメント６８及び７０に配置されていてもよい。同様に、流れ領域は入口領域から排出領域まで連続していてもよいし交互であってもよい。
【００３９】
本発明の説明は、単なる例示であり、及びかくして本発明の要旨から逸脱しない変更を本発明の範囲内に含もうとするものである。このような変更は、本発明の精神及び範囲からの逸脱であるとは考えられない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるＰＥＭ燃料電池（二つのセルだけを示す）の概略分解図である。
【図２】本発明の第１実施例による燃料電池の拡大分解図である。
【図３−Ａ】燃料電池の電気化学的反応体によって発生した水がチャンネルのどこに蓄積するのかを示す、本発明の第１実施例によるチャンネルの断面図である。
【図３−Ｂ】水がチャンネルのどこに蓄積するのかを示す、従来技術のチャンネルの断面図である。
【図４】本発明の第１実施例によるチャンネルの断面図である。
【図５】中性子ラジオグラフィーの原理を示す概略図である。
【図６】本発明によるチャンネル及び従来技術のチャンネルの両方に蓄積した水の比較を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施例の変形例によるチャンネルの断面図である。
【図８】本発明の第１実施例の別の変形例によるチャンネルの断面図である。
【図９】本発明の第２実施例によるチャンネルの断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例によるチャンネルの断面図である。
【図１１】本発明の第４実施例によるチャンネルの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
５８  導イオン性部材
６０  アノード電極
６２  カソード電極
５６  膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）
６８  アノード面バイポーラプレート
６４  拡散媒体
７０  カソード面バイポーラプレート
７２  ランド
７４  チャンネル
７５  チャンネル
７８  側壁
８０  隅部
８１  水の塊
【図１】
2007520869.tif 000007
【図２】
2007520869.tif 000008
【図３−Ａ】
2007520869.tif 000009
【図３−Ｂ】
2007520869.tif 000010
【図４】
2007520869.tif 000011
【図５】
2007520869.tif 000012
【図６】
2007520869.tif 000013
【図７】
2007520869.tif 000014
【図８】
2007520869.tif 000015
【図９】
2007520869.tif 000016
【図１０】
2007520869.tif 000017
【図１１】
2007520869.tif 000018
【国際調査報告】
2007520869.tif 000019