(57)【要約】【課題】マニホールドとガス流路とを連通するスリット状の複数の連絡流路が、水などの液体によって閉塞されるのを抑制できる燃料電池セルを提供する。【解決手段】マニホールドＭ２と、ガス流路Ｇ１と、これらガス流路Ｇ１とマニホールドＭ２とを連通するスリット状の複数の連絡流路２７とを備えた燃料電池セル１。燃料電池セル１は、複数の連絡流路２７のマニホールドＭ２に隣接する端部を接続する接続部２８を備える。接続部２８は、マニホールドＭ２に連通している。【選択図】図３
2019091659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニホールドと、ガス流路と、該ガス流路と前記マニホールドとを連通するスリット状の複数の連絡流路とを備えた燃料電池セルであって、
前記複数の連絡流路の前記マニホールドに隣接する端部を接続する接続部を備え、
前記接続部は、前記マニホールドに連通していることを特徴とする燃料電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から燃料電池のセパレータ構造に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された発明は、セパレータが金属プレス成型品などの波形セパレータである場合に、各セル間における反応ガスおよび冷却水の流量のばらつきが大きくなることを課題とし、波形セパレータを使用したときの各セル間における反応ガスおよび冷却水の流量のばらつきを抑制しながらセルピッチを低減することを目的としている（同文献、第０００３−０００４段落等を参照）。
【０００３】
この目的を達成するために、特許文献１は、第１反応ガスが流れる第１マニホールドと、第２反応ガスが流れる第２マニホールドと、冷却媒体が流れる冷却媒体マニホールドとを一端に有する第１セパレータおよび第２セパレータを備えた燃料電池のセパレータ構造を開示している（同文献、請求項１等を参照）。
【０００４】
前記第１セパレータは、第１反応ガスが流れる第１反応ガス流路部と、前記第１反応ガス流路部の背面において冷却媒体が流れる第１冷却媒体流路部とを有している。前記第２セパレータは、第２反応ガスが流れる第２反応ガス流路部と、前記第２反応ガスの背面において冷却媒体が流れる第２冷却媒体流路部とを有している。
【０００５】
この従来のセパレータ構造を備えた燃料電池は、前記第１セパレータの前記第１反応ガス流路側の面と、前記第２セパレータの前記第２反応ガス流路側の面とが対向するように、電解質膜・電極構造体を挟んで構成される燃料電池セルを複数積層して構成される。また、この従来の燃料電池のセパレータ構造は、第１反応ガス配流部と、第２反応ガス配流部と、第１冷却媒体配流部と、第２冷却媒体配流部と、を備える。
【０００６】
前記第１反応ガス配流部は、前記第１セパレータの前記第１反応ガス流路側の面における前記第１マニホールドと前記第１反応ガス流路部との間に設けられ、第１反応ガスを前記第１反応ガス流路部の流路幅方向へ配流する。前記第２反応ガス配流部は、前記第２セパレータの前記第２反応ガス流路側の面における前記第２マニホールドと前記第２反応ガス流路部との間に設けられ、第２反応ガスを前記第２反応ガス流路部の流路幅方向へ配流する。
【０００７】
前記第１冷却媒体配流部は、前記第１セパレータの前記第１冷却媒体流路側の面において、前記第１反応ガス配流部の背面と前記冷却媒体マニホールドおよび前記第２マニホールドとの間に凹設され、冷却媒体を前記第１冷却媒体流路の流路幅方向へ配流する。前記第２冷却媒体配流部は、前記第２セパレータの前記第２冷却媒体流路側の面において、前記第２反応ガス配流部の背面と前記冷却媒体マニホールドおよび前記第１マニホールドとの間に凹設され、冷却媒体を前記第２冷却媒体流路の流路幅方向へ配流する。
【０００８】
前記第１反応ガス配流部と前記第２反応ガス配流部とは、前記セパレータの積層方向に対して前記第１反応ガス流路部および前記第２反応ガス流路部の流路方向にずれている。前記第１反応ガス配流部の背面は、前記第２反応ガス流路部と対向している。前記第２反応ガス配流部の背面は、前記第１冷却媒体配流部と対向している。前記冷却媒体マニホールドから供給される冷却媒体は、前記第２反応ガス配流部の背面において前記第１冷却媒体配流部を流れた後、前記第１反応ガス配流部の背面において前記第２冷却媒体流路部を流れる。
【０００９】
また、前記第１反応ガス配流部と前記第１マニホールドとの間には、複数のスリット状の燃料ガス導入部が設けられている。この燃料ガス導入部の片端と前記第１マニホールドの端部とは、所定の間隔離れて配置される（同文献、第００１１段落、図２等を参照）。また、前記第２反応ガス配流部と前記第２マニホールドとの間には、複数のスリット状の酸化剤ガス導入部が設けられている。この酸化剤ガス導入部の片端と前記第２マニホールドの端部とは、所定の間隔離れて配置される（同文献、第００１４段落、図３等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２１５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記従来の燃料電池のセパレータ構造は、通常、第１反応ガス流路部と、第１反応ガスを排出するマニホールドとの間に、燃料ガス導入部と同様の複数のスリット状の燃料ガス導出部が設けられる。また、第２反応ガス流路部と、第２反応ガスを排出するマニホールドとの間に、酸化剤ガス導入部と同様に、複数のスリット状の酸化剤ガス導出部が設けられる。このような複数のスリット状のガス導出部は、たとえば、燃料電池スタックの内部の水分を排出する掃気時に、水などの液体によって閉塞されるおそれがある。
【００１２】
本発明の一態様は、マニホールドとガス流路とを連通するスリット状の複数の連絡流路が、水などの液体によって閉塞されるのを抑制できる燃料電池セルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、マニホールドと、ガス流路と、該ガス流路と前記マニホールドとを連通するスリット状の複数の連絡流路とを備えた燃料電池セルであって、前記複数の連絡流路の前記マニホールドに隣接する端部を接続する接続部を備え、前記接続部は、前記マニホールドに連通していることを特徴とする燃料電池セルである。
【００１４】
上記一態様の燃料電池セルは、たとえば、ガス流路を形成する一対のセパレータと、これら一対のセパレータの間に配置される絶縁材および膜電極ガス拡散層接合体（Membrane-Electrode-Gas Diffusion Layer Assembly：ＭＥＧＡ）とを備えている。絶縁材は、たとえば、一対のセパレータに溶着され、一対のセパレータを接合する接合材としても機能する。
【００１５】
一対のセパレータは、マニホールドを構成するマニホールド孔を有している。絶縁材は、たとえば、中央部にＭＥＧＡを配置するための開口部を有する枠状に形成され、周縁部にマニホールドを構成する複数のマニホールド開口部を有している。連絡流路は、たとえば、絶縁材の中央部の開口部と周縁部の各々のマニホールド開口部との間に形成された複数のスリット状の貫通孔または溝であり、絶縁材の中央部の開口部と周縁部のマニホールド開口部とを結ぶ方向に延びている。
【００１６】
一対のセパレータは、絶縁材およびＭＥＧＡの一方の面に沿う第１のガス流路と、絶縁材およびＭＥＧＡの他方の面に沿う第２のガス流路とを形成する。第１のガス流路の一端は、第１の反応ガスを供給する第１のマニホールドに、第１の連絡流路を介して連通している。第１のガス流路の他端は、ＭＥＧＡでの反応に使用されなかった第１の反応ガスを排出する第２のマニホールドに、第２の連絡流路を介して連通している。
【００１７】
第２のガス流路の一端は、第２の反応ガスを供給する第３のマニホールドに、第３の連絡流路を介して連通している。第２のガス流路の他端は、ＭＥＧＡでの反応に使用されなかった第２の反応ガスを排出する第４のマニホールドに、第４の連絡流路を介して連通している。なお、第１の反応ガスと第２の反応ガスとしては、たとえば、燃料ガスと酸化剤ガスが用いられる。また、燃料ガスと酸化剤ガスとしては、たとえば、水素ガスと空気が用いられる。
【００１８】
接続部は、たとえば、絶縁材に形成されたスリット状の貫通孔または溝であり、スリット状の複数の連絡流路を横断する方向に延び、スリット状の複数の連絡流路のマニホールドに隣接する端部を接続するとともに、マニホールドに連通している。より具体的には、接続部は、少なくとも、複数の連絡流路におけるガスの下流側の端部と、そのガス流路を流れたガスを排出するためのマニホールドとを連通する、複数の連絡流路のマニホールド側の端部に設けられる。また、接続部は、少なくとも、スリット状の複数の連絡流路におけるガスの下流側の端部を接続して、これら複数の連絡流路におけるガスの下流側の端部を互いに連通させるとともに、ガスを排出するためのマニホールドにも連通している。
【００１９】
燃料電池セルは、たとえば、複数の燃料電池セルが積層されて燃料電池スタックを構成する。燃料電池スタックによる発電中は、燃料電池スタックの内部が適度な湿潤状態に保持される。そのため、燃料電池スタックによる発電を停止させたときに、燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの内部や燃料電池スタックの管路に水分が残留し、その水分が低温環境で凍結するおそれがある。
【００２０】
燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの内部や管路で水分が凍結すると、燃料電池スタックによる発電を再開するときに、燃料ガスや酸化剤ガスなどの反応ガスの流れが阻害されて発電ができないおそれや、燃料電池セルが劣化するおそれがある。このような問題を回避するために、燃料電池スタックの発電を停止させた後に、燃料電池スタックに気体を送り込み、燃料電池スタックの運転により生じた水分を除去する掃気を行う場合がある。
【００２１】
しかし、前記従来の燃料電池のセパレータ構造は、前述のように、第１反応ガス流路部と、第１反応ガスを排出するマニホールドとの間に、燃料ガス導入部と同様の複数のスリット状の燃料ガス導出部が設けられる。また、第２反応ガス流路部と、第２反応ガスを排出するマニホールドとの間に、酸化剤ガス導入部と同様の複数のスリット状の酸化剤ガス導出部が設けられる。このような複数のスリット状のガス導出部は、たとえば水分を除去する掃気時などに、気体の下流側の端部に水などの液体が滞留して閉塞されるおそれがある。
【００２２】
これに対し、上記態様の燃料電池セルは、複数の連絡流路のマニホールドに隣接する端部を接続する接続部を備えている。さらに、接続部は、マニホールドに連通している。この場合、たとえば、水分を除去する掃気時などに、ガス流路に気体が送り込まれると、ガス流路の内部の水分が気体とともにスリット状の複数の連絡流路に流入する。このとき、水などの液体は、複数の連絡流路における気体の下流側の端部であるマニホールドに隣接する端部に到達すると、これら複数の連絡流路の端部を接続する接続部に流入し、接続部に連通するマニホールドに排出される。
【００２３】
すなわち、複数の連絡流路のマニホールドに隣接する端部を接続するとともに、マニホールドに連通する接続部によって、複数の連絡流路のマニホールドに隣接する端部における水などの液体の滞留が抑制される。したがって、上記態様の燃料電池セルによれば、マニホールドとガス流路とを連通するスリット状の複数の連絡流路が、水などの液体によって閉塞されるのを抑制できる。
【００２４】
上記態様の燃料電池セルは、前述のように、前記ガス流路を形成する一対のセパレータと、これら一対のセパレータの間に配置される絶縁材とを備え、前記一対のセパレータは、前記マニホールドを構成するマニホールド孔を有し、前記絶縁材は、前記マニホールドを構成するマニホールド開口部と、前記連絡流路および前記接続部を形成する貫通孔とを有し、前記連絡流路の延在方向において、前記絶縁材の前記マニホールド開口部に隣接する前記接続部の端縁は、前記一対のセパレータの前記マニホールド孔の開口縁の内側に位置していてもよい。
【００２５】
このような態様の燃料電池セルを積層させて燃料電池スタックを構成すると、複数の燃料電池セルの絶縁材に形成された貫通孔である接続部の少なくとも一部が、セパレータのマニホールド孔の開口縁の内側で、燃料電池セルの積層方向に隣接する。これにより、燃料電池セルの接続部に到達した水などの液体は、積層方向に互いに隣接する燃料電池セルの接続部に到達した水などの液体と結合して体積が増加し、重力によって下方へ移動しやすくなる。そのため、燃料電池セルのガス流路から排出され、スリット状の複数の連絡流路のマニホールドに隣接する端部を接続する接続部に到達した水などの液体を、マニホールドへ排出しやすくなる。したがって、マニホールドとガス流路とを連通するスリット状の複数の連絡流路が、水などの液体によって閉塞されるのを、より確実に抑制できる。
【００２６】
上記一態様の燃料電池セルにおいて、前記スリット状の複数の連絡流路の断面積を変化させてもよい。これにより、スリット状の複数の前記連絡流路を流れる気体の流速を変化させることができ、気体を接続部の鉛直方向の下方へ集約させることができる。すなわち、掃気時の気体を鉛直方向の下方へより多く集中させ、接続部からより効果的に水などの液体を排出することができる。したがって、マニホールドとガス流路とを連通するスリット状の複数の連絡流路が、水などの液体によって閉塞されるのを、より確実に抑制できる。
【００２７】
上記一態様の燃料電池セルにおいて、前記接続部は、鉛直方向における下端部が前記マニホールド開口部に接続されていてもよい。これにより、燃料電池セルの接続部に到達した水などの液体は、重力によって鉛直方向の下方へ流れ、接続部の鉛直方向における下端部からマニホールド開口部へ排出される。したがって、接続部からより効果的に水などの液体を排出することができ、マニホールドとガス流路とを連通するスリット状の複数の連絡流路が、水などの液体によって閉塞されるのを、より確実に抑制できる。
【００２８】
上記一態様の燃料電池セルにおいて、前記接続部は、鉛直方向における上端部と下端部が前記マニホールド開口部に接続されていてもよい。これにより、燃料電池セルの接続部に到達した水などの液体が重力によって鉛直方向の下方へ流れるときに、マニホールド開口部から接続部の上端部へ気体が導入され、水などの液体がより円滑に接続部を流れて接続部の鉛直方向における下端部からマニホールド開口部へ排出される。したがって、接続部からより効果的に水などの液体を排出することができ、マニホールドとガス流路とを連通するスリット状の複数の連絡流路が、水などの液体によって閉塞されるのを、より確実に抑制できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様によれば、マニホールドとガス流路とを連通するスリット状の複数の連絡流路が、水などの液体によって閉塞されるのを抑制可能な燃料電池セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池セルの平面図。
【図２】図１に示す燃料電池セルのマニホールドの近傍における拡大斜視図。
【図３】図１に示す燃料電池セルのマニホールドの近傍における拡大平面図。
【図４】図３のIV−IV線に沿う燃料電池セルの模式的な拡大断面図。
【図５】従来の燃料電池セルのマニホールドの近傍における拡大斜視図。
【図６】図５に示す従来の燃料電池セルのマニホールドの近傍における平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明に係る燃料電池セルの実施の形態を説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池セル１の平面図である。図２および図３は、それぞれ、図１に示す燃料電池セル１のマニホールドＭ２の近傍における拡大斜視図と、拡大平面図である。図４は、図３のIV−IV線に沿う燃料電池セル１の模式的な拡大断面図である。
【００３３】
本実施形態の燃料電池セル１は、たとえば、第１のガス流路Ｇ１と第２のガス流路（図示省略）を形成する一対のセパレータ１０，１０と、これら一対のセパレータ１０，１０の間に配置される絶縁材２０および膜電極ガス拡散層接合体（Membrane-Electrode-Gas Diffusion Layer Assembly：ＭＥＧＡ）３０とを備えている。
【００３４】
一対のセパレータ１０，１０は、マニホールドＭ１〜Ｍ６を構成する複数のマニホールド孔１１〜１６を有している。セパレータ１０は、たとえば、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、プレス成形したステンレス鋼やチタンなどの金属部材など、ガス遮断性および電子伝導性を有する素材によって作られている。
【００３５】
絶縁材２０は、たとえば、熱溶着が可能な可撓性を有するフィルム状の部材に打ち抜き加工を施すことによって、中央部にＭＥＧＡ３０を配置するための開口部２０ａを有する枠状に形成されている。絶縁材２０は、たとえば、一対のセパレータ１０，１０に溶着され、一対のセパレータ１０，１０を接合する接合材としても機能する。
【００３６】
絶縁材２０は、周縁部にマニホールドＭ１〜Ｍ６を構成する複数のマニホールド開口部２１〜２６を有し、たとえば、中央部の開口部２０ａと周縁部のマニホールド開口部２１〜２４の各々との間に、スリット状の複数の連絡流路２７を有している。なお、図１においては、絶縁材２０の中央部の開口部２０ａと周縁部のマニホールド開口部２１，２２の各々とを連通する連絡流路２７のみを破線で示している。連絡流路２７は、絶縁材２０の周縁部に形成された複数のスリット状の貫通孔または溝であり、絶縁材２０の周縁部のマニホールド開口部２１，２２から中央部の開口部２０ａへ向けて放射状に延びている。
【００３７】
一対のセパレータ１０，１０のうち、表面側の一方のセパレータ１０は、絶縁材２０およびＭＥＧＡ３０の一方の面に沿う第１のガス流路Ｇ１を形成し、裏面側の他方のセパレータ１０は、絶縁材およびＭＥＧＡ３０の他方の面に沿う第２のガス流路（図示省略）を形成する。なお、図１においては、一方のセパレータ１０によって形成される第１のガス流路Ｇ１のみを破線で示し、第２のガス流路の図示を省略している。
【００３８】
第１のガス流路Ｇ１の一端は、第１の反応ガスを供給する第１のマニホールドＭ１に、第１の連絡流路２７を介して連通している。第１のガス流路Ｇ１の他端は、ＭＥＧＡ３０での反応に使用されなかった第１の反応ガスを排出する第２のマニホールドＭ２に、第２の連絡流路２７を介して連通している。
【００３９】
また、図示を省略するが、一対のセパレータ１０，１０のうち、裏面側の他方のセパレータ１０によって形成される第２のガス流路の一端は、第２の反応ガスを供給する第３のマニホールドＭ３に、第１の連絡流路２７と同様の第３の連絡流路を介して連通している。第２のガス流路の他端は、ＭＥＧＡ３０での反応に使用されなかった第２の反応ガスを排出する第４のマニホールドＭ４に、第２の連絡流路２７と同様の第４の連絡流路を介して連通している。
【００４０】
なお、第１の反応ガスおよび第２の反応ガスとしては、たとえば、燃料ガスおよび酸化剤ガスが用いられる。また、燃料ガスおよび酸化剤ガスとしては、たとえば、水素ガスおよび空気が用いられる。
【００４１】
本実施形態の燃料電池セル１は、少なくとも、スリット状の複数の連絡流路２７のマニホールドＭ２，Ｍ４に隣接する端部を接続する接続部２８を備え、この接続部２８がマニホールドＭ２，Ｍ４に連通していることを最大の特徴としている。
【００４２】
接続部２８は、たとえば、絶縁材２０に形成されたスリット状の貫通孔または溝であり、スリット状の複数の連絡流路２７を横断する方向に延び、スリット状の複数の連絡流路２７のマニホールドＭ２に隣接する端部を接続するとともに、マニホールドＭ２に連通している。
【００４３】
より具体的には、接続部２８は、少なくとも、ガス流路Ｇ１におけるガスの下流側の端部と、そのガス流路Ｇ１を流れたガスを排出するためのマニホールドＭ２とを連通する複数の連絡流路２７の、マニホールドＭ２側の端部に設けられる。また、接続部２８は、少なくとも、スリット状の複数の連絡流路２７におけるガスの下流側の端部を接続して、これら複数の連絡流路２７におけるガスの下流側の端部を互いに連通させるとともに、ガスを排出するためのマニホールドＭ２にも連通している。
【００４４】
図４に示すように、燃料電池セル１は、第１のガス流路Ｇ１と第２のガス流路（図示省略）を形成する一対のセパレータ１０，１０と、これら一対のセパレータ１０，１０の間に配置される絶縁材２０とを備えている。一対のセパレータ１０，１０は、マニホールドＭ２を構成するマニホールド孔１２，１２を有している。
【００４５】
絶縁材２０は、マニホールドＭ２を構成するマニホールド開口部２２と、連絡流路２７および接続部２８を形成する貫通孔とを有している。図４に示す例では、連絡流路２７の延在方向において、絶縁材２０のマニホールド開口部２２に隣接する接続部２８の端縁２８ａが、一対のセパレータ１０，１０のマニホールド孔１２，１２の開口縁の内側に位置している。
【００４６】
なお、図示は省略するが、燃料電池セル１において、スリット状の複数の連絡流路２７の断面積を変化させ、複数の連絡流路２７を流れる気体の流速を変化させるように構成してもよい。
【００４７】
また、図３に示す燃料電池セル１において、スリット状の複数の連絡流路２７のマニホールドＭ２に隣接する端部に設けられた接続部２８は、鉛直方向Ｖにおける下端部がマニホールド開口部２２に接続されている。より具体的には、接続部２８は、鉛直方向Ｖにおける下端部が、絶縁材２０に設けられた溝または貫通孔である接続路２９を介して、マニホールド開口部２２に接続されている。なお、接続部２８は、鉛直方向Ｖにおける上端部と下端部が、たとえば、接続路２９を介して、マニホールド開口部２２に接続されていてもよい。
【００４８】
以下、本実施形態の燃料電池セル１の作用について、従来の燃料電池セルとの対比に基づいて説明する。
【００４９】
本実施形態の燃料電池セル１は、たとえば、複数の燃料電池セル１が積層されて燃料電池スタックを構成する。燃料電池スタックによる発電中には、たとえば、個々の燃料電池セル１に対して、第１のマニホールドＭ１を介して燃料ガスが供給され、第３のマニホールドＭ３を介して酸化剤ガスが供給される。
【００５０】
第１のマニホールドＭ１を介して燃料電池セル１に供給された燃料ガスは、第１の連絡流路２７を介して第１のガス流路Ｇ１の一端に流入し、第１のガス流路Ｇ１の他端に向けて流れる過程で、ＭＥＧＡ３０における酸化剤ガスとの反応に使用される。第３のマニホールドＭ３に供給された酸化剤ガスは、第３の連絡流路を介して第２のガス流路の一端に流入し、第２のガス流路の他端に向けて流れる過程で、ＭＥＧＡ３０における燃料ガスとの反応に使用される。
【００５１】
ＭＥＧＡ３０における酸化剤ガスとの反応に使用されず、第１のガス流路Ｇ１の他端に到達した燃料ガスは、スリット状の複数の第２の連絡流路２７の流入し、スリット状の複数の連絡流路２７の第２のマニホールドＭ２に隣接する端部を接続する接続部２８に到達する。接続部２８に到達した燃料ガスは、その接続部２８に連通する第２のマニホールドＭ２に排出される。
【００５２】
ＭＥＧＡ３０における燃料ガスとの反応に使用されず、第２のガス流路の他端に到達した酸化剤ガスは、スリット状の複数の第４の連絡流路の流入し、スリット状の複数の連絡流路の第４のマニホールドＭ４に隣接する端部を接続する接続部に到達する。接続部に到達した酸化剤ガスは、その接続部に連通する第４のマニホールドＭ４に排出される。
【００５３】
このように、燃料電池スタックによる発電中には、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応によって水が発生し、燃料電池スタックの内部が適度な湿潤状態に保持される。そのため、燃料電池スタックによる発電を停止させたときに、燃料電池スタックを構成する燃料電池セル１の内部や燃料電池スタックの管路に水分が残留し、その水分が低温環境で凍結するおそれがある。
【００５４】
燃料電池スタックを構成する燃料電池セル１の内部や管路で水分が凍結すると、燃料電池スタックによる発電を再開するときに、燃料ガスや酸化剤ガスなどの反応ガスの流れが阻害されて発電ができないおそれや、燃料電池セル１が劣化するおそれがある。このような問題を回避するために、燃料電池スタックの発電を停止させた後に、燃料電池スタックに気体を送り込み、燃料電池スタックの運転により生じた水分を除去する掃気を行う場合がある。
【００５５】
図５および図６は、それぞれ、図２および図３に相当する、従来の燃料電池セル１ＸのマニホールドＭＸの近傍における拡大斜視図および拡大平面図である。従来の燃料電池のセパレータ構造は、第１反応ガス流路部ＧＸと、第１反応ガスを排出するマニホールドＭＸとの間に、複数のスリット状の導出部２７Ｘが設けられる。このような複数のスリット状のガス導出部２７Ｘは、たとえば水分を除去する掃気時などに、気体の下流側の端部に水などの液体が滞留して閉塞されるおそれがある。
【００５６】
これに対し、本実施形態の燃料電池セル１は、複数の連絡流路２７のマニホールドＭ２に隣接する端部を接続する接続部２８を備えている。さらに、接続部２８は、マニホールドＭ２に連通している。そのため、水分を除去する掃気時などに、ガス流路Ｇ１に気体が送り込まれると、ガス流路Ｇ１の内部の水分が気体とともにスリット状の複数の連絡流路２７に流入する。このとき、水などの液体は、複数の連絡流路２７における気体の下流側の端部であるマニホールドＭ２に隣接する端部に到達すると、これら複数の連絡流路２７の端部を接続する接続部２８に流入し、接続部２８からマニホールドＭ２に排出される。
【００５７】
すなわち、複数の連絡流路２７のマニホールドＭ２に隣接する端部を接続するとともに、マニホールドＭ２に連通する接続部２８によって、複数の連絡流路２７のマニホールドＭ２に隣接する端部における水などの液体の滞留が抑制される。したがって、本実施形態の燃料電池セル１によれば、マニホールドＭ２とガス流路Ｇ１とを連通するスリット状の複数の連絡流路２７が、水などの液体によって閉塞されるのを抑制できる。
【００５８】
さらに、図４に示す例では、燃料電池セル１の連絡流路２７の延在方向において、絶縁材２０のマニホールド開口部２２に隣接する接続部２８の端縁２８ａが、一対のセパレータ１０，１０のマニホールド孔１２，１２の開口縁の内側に位置している。この場合、燃料電池セル１を積層させて燃料電池スタックを構成すると、複数の燃料電池セル１の絶縁材２０に形成された貫通孔である接続部２８の少なくとも一部が、セパレータ１０のマニホールド孔１２の開口縁の内側で、燃料電池セル１の積層方向に隣接する。
【００５９】
これにより、燃料電池セル１の接続部２８に到達した水などの液体は、積層方向に互いに隣接する燃料電池セル１の接続部２８に到達した水などの液体と結合して体積が増加し、重力によって下方へ移動しやすくなる。そのため、燃料電池セル１のガス流路Ｇ１から排出され、スリット状の複数の連絡流路２７のマニホールドに隣接する端部を接続する接続部２８に到達した水などの液体を、マニホールドＭ２へ排出しやすくなる。したがって、マニホールドＭ２とガス流路Ｇ１とを連通するスリット状の複数の連絡流路２７が、水などの液体によって閉塞されるのを、より確実に抑制できる。
【００６０】
また、燃料電池セル１において、スリット状の複数の連絡流路２７の断面積を変化させ、複数の連絡流路２７を流れる気体の流速を変化させるように構成されている場合には、気体を接続部２８の鉛直方向Ｖの下方へ集約させることができる。すなわち、掃気時の気体を鉛直方向Ｖの下方へより多く集中させ、接続部２８からより効果的に水などの液体を排出することができる。したがって、マニホールドＭ２とガス流路Ｇ１とを連通するスリット状の複数の連絡流路２７が、水などの液体によって閉塞されるのを、より確実に抑制できる。
【００６１】
さらに、図３に示す例では、燃料電池セル１において、接続部２８の鉛直方向Ｖにおける下端部がマニホールド開口部２２に接続されている。この場合、燃料電池セル１の接続部２８に到達した水などの液体は、重力によって鉛直方向Ｖの下方へ流れ、接続部２８の鉛直方向Ｖにおける下端部からマニホールド開口部２２へ排出される。したがって、接続部２８からより効果的に水などの液体を排出することができ、マニホールドＭ２とガス流路Ｇ１とを連通するスリット状の複数の連絡流路２７が、水などの液体によって閉塞されるのをより確実に抑制できる。
【００６２】
なお、接続部２８は、鉛直方向Ｖにおける上端部と下端部がマニホールド開口部２２に接続されていてもよい。この場合、燃料電池セル１の接続部２８に到達した水などの液体が重力によって鉛直方向Ｖの下方へ流れるときに、マニホールド開口部２２から接続部２８の上端部へ気体が導入され、水などの液体がより円滑に接続部２８を流れて接続部２８の鉛直方向Ｖにおける下端部からマニホールド開口部２２へ排出される。したがって、接続部２８からより効果的に水などの液体を排出することができ、マニホールドＭ２とガス流路Ｇ１とを連通するスリット状の複数の連絡流路２７が、水などの液体によって閉塞されるのを、より確実に抑制できる。
【００６３】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１    燃料電池セル
２７  連絡流路
２８  接続部
Ｇ１  ガス流路
Ｍ２  マニホールド
【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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