(57)【要約】【課題】触媒電極層とセパレータとの間の電位を計測する際の計測精度の低下を抑制する。【解決手段】触媒電極層およびガス拡散層が積層されたアノード電極とカソード電極の少なくとも一方の電極の一部部位を、その一部部位を取り囲む周囲電極から絶縁された電位計測用電極部とした上で、電位計測用電極部におけるガス拡散層を介して電位計測用電極部における触媒電極層と電気的に導通された導通ラインを、電位計測用電極部から燃料電池外部に延ばす。そして、電位計測用電極部を周囲電極から絶縁する絶縁領域の少なくとも一部領域に撥水性の多孔質材を有する。【選択図】図３
2019114331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒電極層およびガス拡散層が積層された電極が電解質膜のアノード側およびカソード側の両面に設けられた膜電極接合体を備える燃料電池であって、
少なくとも一方の前記電極の一部部位を、該一部部位を取り囲む周囲電極から絶縁された電位計測用電極部とし、
該電位計測用電極部における前記ガス拡散層を介して前記電位計測用電極部における前記触媒電極層と電気的に導通された導通ラインを、前記電位計測用電極部から燃料電池外部に延ばして備え、
前記電位計測用電極部を前記周囲電極から絶縁する絶縁領域の少なくとも一部領域に撥水性の多孔質材を有する、
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。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素の電気化学反応を利用して発電を起こしていることから、性能維持のために電気化学反応の円滑な進行が望まれる。電気化学反応の進行状況は、アノード電極、或いはカソード電極のいずれかの電極において電位を計測することで把握できる。よって、カソード電極の一部部位をその周囲から絶縁した電位検出部とし、この電位検出部での電位計測により、ガス偏在による電位異常、即ち電気化学反応の進行阻害の有無を判別する手法が提案されている（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２００４−９５３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献では、カソード電極からの電位検出部の絶縁を、絶縁材料の充填、或いは間隙の形成にて図っている。このため、充填した絶縁材料自体や間隙への水分滞留により、電位検出部へのガスの拡散供給が不十分となり、電位計測の精度低下を来すことが危惧される。また、間隙が残っていることで、電位検出部における膜部位が変形し、これによっても、電位計測の精度低下を来すことが危惧される。こうしたことから、電位検出部へのガスの拡散供給を確保して、電位計測の精度低下を抑制することが求められるに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、触媒電極層およびガス拡散層が積層された電極が電解質膜のアノード側およびカソード側の両面に設けられた膜電極接合体を備える燃料電池であって、少なくとも一方の前記電極の一部部位を、該一部部位を取り囲む周囲電極から絶縁された電位計測用電極部とし、該電位計測用電極部における前記ガス拡散層を介して前記電位計測用電極部における前記触媒電極層と電気的に導通された導通ラインを、前記電位計測用電極部から燃料電池外部に延ばして備え、前記電位計測用電極部を前記周囲電極から絶縁する絶縁領域の少なくとも一部領域に撥水性の多孔質材を有する。
【０００７】
この形態の燃料電池は、電位計測用電極部とこれを取り囲む周囲電極との間の絶縁領域を間隙としないので、電位計測用電極部における膜部位である触媒電極層の変形を来さないと共に、撥水性の多孔質材により絶縁領域における水分の滞留を抑制する。これに加え、周囲電極から絶縁領域を経た電位計測用電極部へのガス拡散を、撥水性の多孔質材により阻害しない。これらの結果、この形態の燃料電池によれば、電位計測用電極部へのガスの拡散供給を確保して、導通ラインを用いた電位計測の精度低下を抑制できる。
【０００８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池の電位計測装置や計測方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態としての燃料電池の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１における２−２線に沿って電位計測用セルを平面視して概略的に示す説明図である。
【図３】第１実施形態の電位計測用セルの要部を図２における３−３線に沿って断面視して概略的に示す説明図である。
【図４】電位計測用セルが有する電位計測用電極部を図３における４−４線に沿って平面視して概略的に示す説明図である。
【図５】電位計測用電極部の形成の様子を概略的に示す説明図である。
【図６】電位計測用電極部をＭＥＧＡに配設する様子を概略的に示す説明図である。
【図７】第２実施形態の電位計測用電極部を図４相当に平面視して概略的に示す説明図である。
【図８】図７における８−８線に沿って電位計測用電極部の要部構成をその周辺と共に断面視して概略的に示す説明図である。
【図９】第３実施形態の電位計測用電極部の要部構成を図８相当に断面視して概略的に示す説明図である。
【図１０】第４実施形態の電位計測用電極部の要部構成を図４相当に平面視して概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態としての燃料電池１００の概略構成を示す説明図である。燃料電池１００は、燃料電池セル１１０を複数積層し、一対のエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅで挟持したスタック構造を有している。燃料電池１００は、その一端側のエンドプレート１７０Ｆと燃料電池セル１１０との間に、絶縁板１６５Ｆを介在させてターミナルプレート１６０Ｆを有する。以下、エンドプレート１７０Ｆが配設された燃料電池１００の一端側を、便宜上、前端側と称し、図における紙面右側の他端側を後端側と称する。
【００１１】
燃料電池１００は、後端側のエンドプレート１７０Ｅと燃料電池セル１１０との間にも、同様に、後端側の絶縁板１６５Ｅを介在させて後端側のターミナルプレート１６０Ｅを有する。燃料電池セル１１０と、ターミナルプレート１６０Ｆ，１６０Ｅと、絶縁板１６５Ｆ，１６５Ｅおよびエンドプレート１７０Ｆ，１７０Ｅは、それぞれ、略矩形状の外形を有するプレート構造を有しており、長辺がＸ方向（水平方向）で短辺がＹ方向（垂直方向、鉛直方向）に沿うように配置されている。
【００１２】
燃料電池１００は、後端側のエンドプレート１７０Ｅの側に、燃料ガスである水素ガスの供給用マニホールド１１６と排出用マニホールド１１７を備える。また、それぞれの燃料電池セル１１０は、供給用マニホールド１１６から送り込まれた水素ガスをセル積層方向に送り込む供給孔を供給用マニホールド１１６に重ねて備え、セル内を通過した余剰の水素ガスをセル積層方向に送り込む排出孔を排出用マニホールド１１７に重ねて備える。つまり、水素ガスは、エンドプレート１７０Ｅの側から送り込まれて各セルに供給された後、エンドプレート１７０Ｆの側の燃料電池セル１１０からリターンされて、余剰分がエンドプレート１７０Ｅの排出用マニホールド１１７から排出される。燃料電池１００は、前端側のエンドプレート１７０Ｆの側に、酸化ガスである空気の供給用マニホールド１１８と排出用マニホールド１１９とを備え、それぞれの燃料電池セル１１０は、水素ガスと同様に空気用の給排孔を備える。よって、空気は、エンドプレート１７０Ｆの側から送り込まれ、エンドプレート１７０Ｅの側の燃料電池１００からリターンされて、余剰分がエンドプレート１７０Ｆの排出用マニホールド１１９から生成水と共に排出される。エンドプレート１７０Ｆ或いはエンドプレート１７０Ｅの一方側にのみ給排用マニホールドを設け、反応ガス（水素ガス、空気）および冷却水を例えばエンドプレート１７０Ｆからそれぞれの燃料電池セル１１０に対して供給しつつ、それぞれの燃料電池セル１１０からの排出ガスおよび排出水を、エンドプレート１７０Ｅでエンドプレート１７０Ｆの側にリターンさせるマニホールド構成としてもよい。なお、燃料電池１００は、冷却水の給排マニホールドも有するが、本発明の要旨と直接関係しないので、図１においては、その図示は省略されている。
【００１３】
前端側のターミナルプレート１６０Ｆおよび後端側のターミナルプレート１６０Ｅは、各燃料電池セル１１０の発電電力の集電板であり、図示しない集電端子から集電した電力を外部へ出力する。
【００１４】
本実施形態の燃料電池１００は、セル積層範囲の内、エンドプレート１７０Ｆの側および／またはエンドプレート１７０Ｅの側の所定範囲、例えばセル積層端からセル積層長の１０％の範囲の燃料電池セル１１０を、後述の電位計測用セル１１０Ａとする。図２は、図１における２−２線に沿って電位計測用セル１１０Ａを平面視して概略的に示す説明図である。
【００１５】
図２に示すように、電位計測用セル１１０Ａは、セル中央の発電領域１２３を取り囲む長辺側周縁に、既述した反応ガス（水素ガス、空気）の給排マニホールドと連通した水素ガスの供給孔１１６ｈと排出孔１１７ｈ、空気の供給孔１１８ｈと排出孔１１９ｈに加え、冷却水の図示しない給排用マニホールドと連通した冷却水の供給孔１２０ｈと排出孔１２１ｈとを備える。供給孔１１６ｈから排出孔１１７ｈには、セル内の水素ガス流路１２４が複数筋の流路として後述のアノードセパレータ１３０に形成されている。図２における紙面裏側には、空気の供給孔１１８ｈから排出孔１１９ｈに掛けてのセル内の空気流路が形成され、隣り合う電位計測用セル１１０Ａのセル間には、冷却水の供給孔１２０ｈから排出孔１２１ｈに掛けての冷却水流路が形成されている。そして、本実施形態の電位計測用セル１１０Ａは、水素ガス流路１２４の一部の流路幅を狭くして他の燃料電池セル１１０よりも圧損を高くした上で、水素ガス流路１２４の末端領域に、複数の電位計測用電極部２００を有する。図２には、５個の電位計測用電極部２００が示されているが、配設数は５個に限られず、これより少数、或いは多数でもよい。以下、電位計測用電極部２００を含め、電位計測用セル１１０Ａの構成について説明する。図３は、第１実施形態の電位計測用セル１１０Ａの要部を図２における３−３線に沿って断面視して概略的に示す説明図である。図４は、電位計測用セル１１０Ａが有する電位計測用電極部２００を図３における４−４線に沿って平面視して概略的に示す説明図である。
【００１６】
図３に示すように、電位計測用セル１１０Ａは、アノードセパレータ１３０とカソードセパレータ１４０と接着シール１４５とを備え、接着シール１４５は、図２に示すセル中央の発電領域１２３に亘って膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly）１５０を保持し、ＭＥＧＡ１５０の外周縁をシールする。そして、電位計測用セル１１０Ａは、ＭＥＧＡ１５０を保持済みの接着シール１４５をアノードセパレータ１３０とカソードセパレータ１４０とで挟持することにより、セル中央の発電領域１２３において、ＭＥＧＡ１５０を挟持し、発電領域１２３の周囲外縁部においては、両セパレータ間を接着シール１４５にてシールする。
【００１７】
ＭＥＧＡ１５０は、電解質膜１５１の両面に一対の触媒電極層としてのアノード電極１５２とカソード電極１５３が形成された膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１５４を含み、このＭＥＡ１５４を、ガス拡散透過を図るガス拡散層（Gas Diffusion Layer／ＧＤＬ）であるアノード拡散層１５５とカソード拡散層１５６とで挟持して構成される発電体である。電解質膜１５１に積層したカソード電極１５３とカソード拡散層１５６は、本発明における膜電極接合体に設けられた電極に該当する。
【００１８】
アノードセパレータ１３０およびカソードセパレータ１４０は、ガス遮断性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成型したステンレスやチタンなどの金属部材によって形成されている。
【００１９】
アノードセパレータ１３０は、ＭＥＧＡ１５０の側の面に、複数筋の溝状の水素ガス流路１２４を備える。一方、カソードセパレータ１４０は、ＭＥＧＡ１５０の側の面に、複数筋の空気流路１２５を備える。そして、隣り合う電位計測用セル１１０Ａは、アノードセパレータ１３０とカソードセパレータ１４０との間に冷却水流路１２６を備える。アノードセパレータ１３０およびカソードセパレータ１４０は、既述した水素ガス・空気および冷却水の給排孔を備え、セル間のガス・冷却水の給排を図る。
【００２０】
接着シール１４５は、シール性と絶縁性、並びに弾性を有するゴム、例えばエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）や、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等から形成され、ＭＥＧＡ１５０を液密・気密に組み込み装着して備える。この接着シール１４５は、ＭＥＧＡ１５０の周囲領域に、水素ガス・空気および冷却水の給排孔を備え、ＭＥＧＡ１５０を発電領域１２３に組み込んだ状態で、アノードセパレータ１３０とカソードセパレータ１４０とを、それぞれの給排孔回りを含めてシールする。
【００２１】
アノード拡散層１５５とカソード拡散層１５６は、導電性の多孔質材、例えばカーボン繊維を用いた多孔質材である。そして、アノード拡散層１５５は、図２の供給孔１１６ｈから水素ガス流路１２４に流れ込んだ水素ガスを、ＭＥＡ１５４のアノード電極１５２に拡散供給し、カソード拡散層１５６は、供給孔１１８ｈから空気流路１２５に流れ込んだ空気を、ＭＥＡ１５４のカソード電極１５３に拡散供給する。ここまでのセル構成は、燃料電池セル１１０においても同じである。
【００２２】
電位計測用セル１１０Ａは、上記したセル構成に加え、図３に示すように、ＭＥＧＡ１５０のカソード側に電位計測用電極部２００を備える。この電位計測用電極部２００は、図３と図４に示すように、カソード電極１５３とカソード拡散層１５６が積層されたカソード側の電極の一部部位に配設され、その周囲電極で取り囲まれた上で、周囲電極から絶縁されている。この電位計測用電極部２００は、カソード電極１５３と同一の触媒電極層とされた電位計測部触媒層２０１にカソード拡散層１５６と同一の導電性多孔質材から形成された電位計測部ガス拡散層２０２を積層して備え、この積層体を、筒状で絶縁性の区画体２０３で取り囲み、この区画体２０３で周囲電極から絶縁されている。区画体２０３は、例えばフッ素系の樹脂から形成された多孔質材であって、撥水性と通気性に加え、絶縁性を有する。この区画体２０３は、電位計測用電極部２００がＭＥＧＡ１５０に装着された状態において、電位計測用電極部２００をその周囲電極から絶縁する絶縁領域に組み込まれたことになる。
【００２３】
この他、電位計測用電極部２００は、電位計測用の導通ライン２０４を備え、ライン先端の計測端子部２０５を露出して電位計測部ガス拡散層２０２に密接させている。よって、導通ライン２０４は、電位計測用電極部２００における電位計測部ガス拡散層２０２を介して電位計測部触媒層２０１と電気的に導通する。また、導通ライン２０４は、計測端子部２０５を除く領域において絶縁被覆された薄様状で撥水性のフィルムケーブルであり、電位計測用電極部２００から電位計測用セル１１０Ａ、詳しくは燃料電池１００の外部に延び、カソードセパレータ１４０と接続済みの電位計測計２１０に接続されている。
【００２４】
図５は、電位計測用電極部２００の形成の様子を概略的に示す説明図である。図６は、電位計測用電極部２００をＭＥＧＡ１５０に配設する様子を概略的に示す説明図である。電位計測用電極部２００は、ＭＥＧＡ１５０とは別に準備される。まず、図２に概略視して示した個数分の区画体２０３を、配設ピッチ等を再現して図５の（Ａ）欄に示すようにプレスシートＰＳの表面に形成する。その後、区画体２０３の内部領域に、（Ｂ）欄に示すように電位計測部触媒層２０１の形成領域２０１ｈを残して、電位計測部ガス拡散層２０２を形成する。次いで、（Ｃ）欄に示すように触媒ペーストを上記の形成領域２０１ｈに塗布する。ペーストが乾燥すると、（Ｄ）欄に示すように電位計測部触媒層２０１が形成され、図２に示した個数分の電位計測用電極部２００が、図２に示した配設ピッチ等を確保して、プレスシートＰＳに点在・形成される。こうして電位計測用電極部２００を配設済みのプレスシートＰＳを図示しない押圧ローラーにより、ＭＥＧＡ１５０に向けて搬送する。ＭＥＧＡ１５０は、図２に示した電位計測用電極部２００の個数分の凹所ＳＨを、図６に示すように、カソード拡散層１５６の側に形成された状態であり、この凹所ＳＨは、図２に示した配設ピッチ等を確保して形成されている。そして、凹所ＳＨの形成済みのＭＥＧＡ１５０をバックシートＢＳで保持した状態で、図６に示すように、プレスシートＰＳから凹所ＳＨに電位計測用電極部２００を押圧して嵌め込む。これにより、電位計測用電極部２００を図２に示すように配設したＭＥＧＡ１５０が得られる。
【００２５】
電位計測用セル１１０Ａを得るに当たっては、電位計測用電極部２００を配設済みのＭＥＧＡ１５０に導通ライン２０４をセットする。具体的には、導通ライン２０４を、ライン先端の計測端子部２０５が電位計測用電極部２００における電位計測部ガス拡散層２０２に位置するようにセットし、導通ライン２０４については、電池外部に延びた状態とする。導通ライン２０４をセット済みの状態で、ＭＥＧＡ１５０を導通ライン２０４ごとアノードセパレータ１３０とカソードセパレータ１４０とで挟持する。これにより、電位計測用セル１１０Ａが得られるので、複数の電位計測用セル１１０Ａと燃料電池セル１１０とを、エンドプレート１７０Ｆとエンドプレート１７０Ｅとの間に積層して、燃料電池１００を得る。なお、導通ライン２０４を予めカソードセパレータ１４０にセットしておき、導通ライン２０４をセット済みのカソードセパレータ１４０でＭＥＧＡ１５０を挟持してもよい。
【００２６】
以上説明した本実施形態の燃料電池１００は、以下に説明する効果を奏する。燃料電池１００が電位計測用に有する第１実施形態の電位計測用セル１１０Ａは、電位計測用電極部２００とこれを取り囲むカソード側の周囲電極とを区画体２０３で絶縁区画するので、電位計測用電極部２００とカソード側周囲電極との間の絶縁領域を間隙としない。これにより、電位計測用電極部２００における膜部位である電位計測部触媒層２０１の変形を抑制できる。また、電位計測用電極部２００の絶縁区画を図る区画体２０３は、撥水性の多孔質材であることから、区画体２０３自体に水分を滞留させないようにすると共に、カソード側周囲電極から区画体２０３を経た電位計測部ガス拡散層２０２および電位計測部触媒層２０１への空気拡散を阻害しない。これらの結果、電位計測用電極部２００を有する第１実施形態の電位計測用セル１１０Ａを備えた燃料電池１００によれば、電位計測部触媒層２０１の変形抑制と電位計測用電極部２００への空気の拡散供給の確保とにより、導通ライン２０４を用いた電位計測の精度低下を抑制できる。より具体的に説明すると、電位計測用電極部２００における電位計測部ガス拡散層２０２への空気供給が不十分であると、電位計測計２１０で計測される電位計測部触媒層２０１とカソードセパレータ１４０との間の電位差は、設計上規定されるセル基準電位差より大きくなる。これに対し、第１実施形態の電位計測用セル１１０Ａで計測した電位計測部触媒層２０１とカソードセパレータ１４０との間の電位差はセル基準電位差とほぼ等しくなった。このことは、電位計測用電極部２００への空気の拡散供給が確保されているから、導通ライン２０４を用いた電位計測の精度低下を抑制できることを意味する。
【００２７】
本実施形態の燃料電池１００は、電位計測用セル１１０Ａをエンドプレート１７０Ｆおよびエンドプレート１７０Ｅの近くに配設すると共に、電位計測用電極部２００を水素ガス流路１２４の末端周域に配設した。よって、次の利点がある。
【００２８】
エンドプレート１７０Ｆやエンドプレート１７０Ｅの近くは、外気による冷却が進むので、カソード側から電解質膜１５１を介してアノード側に透過してきた水蒸気のフラッディングが起き易く、水素が欠乏しやすい。また、水素ガス流路１２４の末端側は、上流側の流路各部位における燃料電池セル１１０での水素消費が進むので、やはり、水素が欠乏しやすい。こうした水素欠乏は、水素と酸素の電気化学反応の進行を妨げるので、電位低下が起き得る。本実施形態の燃料電池１００は、電位計測用セル１１０Ａを水素が欠乏しやすい箇所に配置した上で、電位計測用セル１１０Ａにおいて、電位計測用電極部２００を水素が欠乏しやすい箇所に配置するので、電位計測計２１０による電位計測により、水素欠乏の有無を高精度に検出可能とする。
【００２９】
本実施形態の燃料電池１００は、電位計測用セル１１０Ａの水素ガス通過に際しての圧損を他の燃料電池セル１１０より高くしたため、電位計測用セル１１０Ａでは、供給される水素流量が少なくなり、水素が欠乏しやすい。よって、電位計測用セル１１０Ａに設けた電位計測計２１０による電位計測を介した水素欠乏の有無精度をより高めることができる。
【００３０】
本実施形態の燃料電池１００は、電位計測用セル１１０Ａに電位計測用電極部２００と共に組み込む導通ライン２０４を薄様状のフィルムケーブルとしたので、ケーブル組み込み部位においてカソード拡散層１５６や電位計測部ガス拡散層２０２に不用意な面圧を掛けない。これにより、電位計測用電極部２００の電位計測部ガス拡散層２０２における空気拡散を阻害しないようにできる。また、導通ライン２０４を撥水性のフィルムケーブルとしたので、フィルムケーブル形態の導通ライン２０４への水分付着を抑制できるので、導通ライン２０４の周囲における空気拡散を阻害しないようにできる。
【００３１】
本実施形態の燃料電池１００は、電位計測用セル１１０Ａと燃料電池セル１１０をスタック状に積層した状態で積層方向に加圧・保持する際の保持圧力を調整することで、電位計測用電極部２００における電位計測部ガス拡散層２０２とカソード拡散層１５６とが同じ厚みになるようにした。よって、電位計測部ガス拡散層２０２とカソード拡散層１５６とで厚みが異なることに起因した空気拡散性の悪化を回避できる。
【００３２】
図７は、第２実施形態の電位計測用電極部２００Ａを図４相当に平面視して概略的に示す説明図である。図８は、図７における８−８線に沿って電位計測用電極部２００Ａの要部構成をその周辺と共に断面視して概略的に示す説明図である。
【００３３】
第２実施形態の電位計測用電極部２００Ａは、第１実施形態における電位計測用電極部２００の区画体２０３を周方向に区画して形成している点に特徴がある。図７と図８に示す電位計測用電極部２００Ａは、カソード電極１５３と同一の触媒電極層とされた電位計測部触媒層２０１にカソード拡散層１５６と同一の導電性多孔質材から形成された電位計測部ガス拡散層２０２を積層して備え、この積層体を、弧状で絶縁性の複数の第１区画体パーツ２０３ａと第２区画体パーツ２０３ｂで取り囲み、この区画体両パーツで周囲電極から絶縁されている。
【００３４】
第１区画体パーツ２０３ａのそれぞれは、区画体２０３と同様、フッ素系の樹脂から形成された多孔質材であって、撥水性と通気性に加え、絶縁性を有する。第２区画体パーツ２０３ｂのそれぞれは、絶縁性を備えた親水性部材、例えば絶縁性の樹脂表面に親水性処理を施した親水性部材であり、電位計測用電極部２００Ａの周囲のカソード拡散層１５６および電位計測用電極部２００Ａの電位計測部ガス拡散層２０２に発生した結露や、電解質膜１５１（図３参照）を透過した水（生成水）を捕捉する。親水性の第２区画体パーツ２０３ｂは、図７に示す４ピッチに限らず、２ピッチや３ピッチ、５ピッチ等で第１区画体パーツ２０３ａに連続してもよい。このように第１区画体パーツ２０３ａと第２区画体パーツ２０３ｂを用いて第１実施形態における電位計測用電極部２００の区画体２０３を区画・形成することで、電位計測用電極部２００Ａの絶縁領域の一部領域を撥水性の多孔質材たる第１区画体パーツ２０３ａとできる。上記した電位計測用電極部２００Ａを有する電位計測用セル１１０Ａを備えた燃料電池１００によれば、撥水性の多孔質材である第１区画体パーツ２０３ａでの空気の拡散供給の確保と、親水性部材である第２区画体パーツ２０３ｂでの水分捕捉を介した電位計測部触媒層２０１への空気の拡散供給の確保とにより、導通ライン２０４を用いた電位計測の精度低下を抑制できる。
【００３５】
図９は、第３実施形態の電位計測用電極部２００Ｂの要部構成を図８相当に断面視して概略的に示す説明図である。
【００３６】
第３実施形態の電位計測用電極部２００Ｂは、第１実施形態における電位計測用電極部２００の区画体２０３を厚み方向に区画して形成している点に特徴がある。図９に示すように、電位計測用電極部２００Ｂは、カソード電極１５３と同一の触媒電極層とされた電位計測部触媒層２０１にカソード拡散層１５６と同一の導電性多孔質材から形成された電位計測部ガス拡散層２０２を積層して備え、この積層体を、シート状で撥水性の複数の第１区画体パーツ２０３ａと親水性の第２区画体パーツ２０３ｂを積層して取り囲み、この区画体両パーツで周囲電極から絶縁されている。シート状の第１区画体パーツ２０３ａと第２区画体パーツ２０３ｂを積層した第３実施形態の電位計測用電極部２００Ｂを有する電位計測用セル１１０Ａを備えた燃料電池１００によっても、既述した第２実施形態と同様、親水性部材である第２区画体パーツ２０３ｂでの水分捕捉を介した電位計測部触媒層２０１への空気の拡散供給の確保ができることから、導通ライン２０４を用いた電位計測の精度低下を抑制できる。また、第３実施形態の電位計測用電極部２００Ｂを有する電位計測用セル１１０Ａを備えた燃料電池１００によれば、シート状の第１区画体パーツ２０３ａと第２区画体パーツ２０３ｂの積層で済むことから、電位計測用電極部２００Ｂの製造が簡略化する。親水性でシート状の第２区画体パーツ２０３ｂは、図９に示すように第１区画体パーツ２０３ａと同じ厚みあることに限らず、第１区画体パーツ２０３ａより薄くして、第１区画体パーツ２０３ａの占有領域を第２区画体パーツ２０３ｂの占有領域より広く確保してもよい。
【００３７】
図１０は、第４実施形態の電位計測用電極部２００Ｃの要部構成を図４相当に平面視して概略的に示す説明図である。第４実施形態の電位計測用電極部２００Ｃは、フィルムケーブル状の導通ライン２０４におけるフィルム部に貫通孔２０４ｈを列状に備える点に特徴がある。導通ライン２０４は、フィルム厚に対して幅が広いものの、列状の複数の貫通孔２０４ｈによりフィルム厚方向に空気透過を起こす。よって、貫通孔２０４ｈを有する導通ライン２０４を用いた第４実施形態の電位計測用電極部２００ＢＣ有する電位計測用セル１１０Ａを備えた燃料電池１００によれば、導通ライン２０４をフィルムケーブルとしたことによる空気拡散性の悪化を回避できる。
【００３８】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００３９】
既述した実施形態では、電位計測用電極部２００をＭＥＧＡ１５０におけるカソード拡散層１５６に配設したが、アノード拡散層１５５に電位計測用電極部２００を配設してもよい。
【００４０】
既述した実施形態では、導通ライン２０４を撥水性のフィルムケーブルとしたが、導通ライン２０４を、撥水性を有しない薄様状のフィルムケーブルとしたり、導線を絶縁被覆したラインケーブルとしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１００…燃料電池
１１０…燃料電池セル
１１０Ａ…電位計測用セル
１１６…供給用マニホールド
１１６ｈ…供給孔
１１７…排出用マニホールド
１１７ｈ…排出孔
１１８…供給用マニホールド
１１８ｈ…供給孔
１１９…排出用マニホールド
１１９ｈ…排出孔
１２０ｈ…供給孔
１２１ｈ…排出孔
１２３…発電領域
１２４…水素ガス流路
１２５…空気流路
１２６…冷却水流路
１３０…アノードセパレータ
１４０…カソードセパレータ
１４５…接着シール
１５０…ＭＥＧＡ（膜電極ガス拡散層接合体）
１５１…電解質膜
１５２…アノード電極
１５３…カソード電極
１５４…ＭＥＡ（膜電極接合体）
１５５…アノード拡散層
１５６…カソード拡散層
１６０Ｅ…ターミナルプレート
１６０Ｆ…ターミナルプレート
１６５Ｅ…絶縁板
１６５Ｆ…絶縁板
１７０Ｅ…エンドプレート
１７０Ｆ…エンドプレート
２００、２００Ａ〜２００Ｃ…電位計測用電極部
２０１…電位計測部触媒層
２０１ｈ…形成領域
２０２…電位計測部ガス拡散層
２０３…区画体
２０３ａ…第１区画体パーツ
２０３ｂ…第２区画体パーツ
２０４…導通ライン
２０４ｈ…貫通孔
２０５…計測端子部
２１０…電位計測計
ＢＳ…バックシート
ＰＳ…プレスシート
ＳＨ…凹所
【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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