(57)【要約】【課題】内部の温度差を低減できる燃料電池を提供すること。【解決手段】  膜電極接合体１３と、膜電極接合体１３に対向配置されるセパレータ１４とを備える燃料電池３において、セパレータ１４に、膜電極接合体１３に対向される表面において、膜電極接合体１３に供給される液体燃料を流すための第１流路３７が形成される第１流路形成領域Ａ１１と、第２流路３８が形成される第２流路形成領域Ａ１２とを、それぞれ、互いに独立して形成する。【選択図】図３
2015026505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体に対向配置されるセパレータと
を備え、
前記セパレータは、前記膜電極接合体に対向される表面において、前記膜電極接合体に供給される液体燃料を流すための流路が形成される複数の流路形成領域を備え、
前記複数の流路形成領域のそれぞれは、互いに独立して形成されている
ことを特徴とする、燃料電池。
【請求項２】
前記複数の流路形成領域は、第１の流路形成領域と、前記第１の流路形成領域に隣接する第２の流路形成領域とを含み、
前記セパレータは、
前記第１の流路形成領域に形成される流路に液体燃料を流入させる第１流入口と、
前記第１の流路形成領域に形成される流路から液体燃料を流出させる第１流出口と、
前記第２の流路形成領域に形成される流路に液体燃料を流入させる第２流入口と、
前記第２の流路形成領域に形成される流路から液体燃料を流出させる第２流出口と
を備え、
前記第１流入口から第１流出口へ向かう方向は、前記第２流入口から前記第２流出口へ向かう方向と反対の方向である
ことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに搭載される燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに搭載される燃料電池として、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジンなどの液体燃料を使用する固体高分子形の燃料電池が知られている。
【０００３】
例えば、膜／電極接合体と、膜／電極接合体を挟むように配置されるセパレータとを備えるアニオン交換形の固体高分子形燃料電池において、膜／電極接合体のアノードに対向するセパレータに燃料流路を形成し、カソードに対向するセパレータに空気流路を形成することが知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１６３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、特許文献１に記載の燃料電池では、セパレータは、燃料が導入される導入凹部と、燃料を排出する排出凹部とを１つずつ有しており、すべての燃料流路は、一端が導入凹部に接続され、他端が排出凹部に接続されている。すなわち、燃料流路は、１つの導入凹部から１つの排出凹部へ燃料を流通させる１系統のみ形成されている。
【０００６】
そのため、燃料流路を長く形成することができ、アノードに対して効率よく燃料を供給することができる一方、長い燃料流路を通過する間に、発電反応における反応熱で燃料が加熱されるので、燃料流路の上流部分に対応する部分と下流部分に対応する部分とで燃料電池内での温度差が拡大し、発電効率が低下する場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、内部の温度差を低減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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池は、膜電極接合体と、前記膜電極接合体に対向配置されるセパレータとを備え、前記セパレータは、前記膜電極接合体に対向される表面において、前記膜電極接合体に供給される燃料を流すための液体流路が形成される複数の流路形成領域を備え、前記複数の流路形成領域のそれぞれは、互いに独立して形成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、独立して個別に形成される複数の流路形成領域のそれぞれに流路が形成されている。
【００１０】
そのため、同じサイズのセパレータ同士を比べた場合に、１系統の流路を形成した場合よりも短い流路を複数系統形成することができる。
【００１１】
その結果、流路の上流部分に対応する部分と下流部分に対応する部分とで温度差が拡大することを抑制でき、燃料電池内部の温度差を低減できる。
【００１２】
また、本発明の燃料電池では、前記複数の流路形成領域は、第１の流路形成領域と、前記第１の流路形成領域に隣接する第２の流路形成領域とを含み、前記セパレータは、前記第１の流路形成領域に形成される流路に液体燃料を流入させる第１流入口と、前記第１の流路形成領域に形成される流路から液体燃料を流出させる第１流出口と、前記第２の流路形成領域に形成される流路に液体燃料を流入させる第２流入口と、前記第２の流路形成領域に形成される流路から液体燃料を流出させる第２流出口とを備え、前記第１流入口から第１流出口へ向かう方向は、前記第２流入口から前記第２流出口へ向かう方向と反対の方向であることが好適である。
【００１３】
このような構成によれば、第１流路形成領域と第２流路形成領域とにおいて、流路の上流部分と下流部分とを互いに反対側に配置することができる。
【００１４】
そのため、第１流路形成領域において生じた温度差と、第２流路形成領域において生じた温度差とを、互いに緩和することができる。
【００１５】
その結果、燃料電池内部の温度差をより低減できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃料電池内部の温度差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池を搭載した電動車両の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池の斜め上から見た分解斜視図を示す。
【図３】図３は、図２に示すセパレータを示し、図３Ａは、アノード側表面の平面図であり、図３Ｂは、カソード側表面の平面図である。
【図４】図４は、図２に示す燃料電池のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．電動車両の全体構成
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池を搭載した電動車両の概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、電動車両１は、燃料電池を動力源とする車両である。電動車両１は、燃料電池システム２を搭載している。
【００２０】
燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、動力部７とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池３は、液体燃料が直接供給されるアニオン交換形燃料電池である。燃料電池３は、電動車両１の中央下側に配置されている。
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、電動車両１において燃料電池３の後側に配置されている。燃料給排部４は、燃料タンク２１と、燃料供給ライン２３と、燃料還流ライン２４と、排気ライン２５とを備えている。
【００２１】
燃料タンク２１は、燃料成分を含む液体燃料を貯蔵する。
【００２２】
燃料成分としては、例えば、ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２）、水加ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２Ｏ）、炭酸ヒドラジン（（ＮＨ２ＮＨ２）２ＣＯ２）、塩酸ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・ＨＣｌ）、硫酸ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２ＳＯ４）、モノメチルヒドラジン（ＣＨ３ＮＨＮＨ２）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２ＮＮＨ２、ＣＨ３ＮＨＮＨＣＨ３）、カルボンヒドラジド（（ＮＨＮＨ２）２ＣＯ）などのヒドラジン類が挙げられる。これらの燃料成分は、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。これらの燃料成分のうち、好ましくは、炭素を含まない化合物、すなわち、ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどが挙げられる。ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどは、ＣＯおよびＣＯ２の生成がなく、触媒の被毒が生じないことから、耐久性の向上を図ることができ、実質的なゼロエミッションを実現することができる。
【００２３】
燃料タンク２１内の液体燃料の温度は、例えば、８０℃以下、好ましくは、６０℃以下、例えば、０℃以上である。
【００２４】
燃料供給ライン２３は、燃料タンク２１から燃料電池３へ液体燃料を供給するための配管である。燃料供給ライン２３の供給方向上流端は、燃料タンク２１の下端部に接続されている。燃料供給ライン２３の供給方向下流端は、分岐されて、燃料電池３の第１供給部８１（後述、図２参照）および第２供給部８３（後述、図２参照）のそれぞれに接続されている。燃料供給ライン２３は、ポンプ２６を備えている。
【００２５】
ポンプ２６は、燃料供給ライン２３の途中に介在されている。ポンプ２６としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。ポンプ２６は、燃料タンク２１内の液体燃料を燃料電池３に供給する。ポンプ２６は、ＥＣＵ５１（後述）に電気的に接続されている。
【００２６】
燃料還流ライン２４は、燃料電池３から燃料タンク２１へ液体燃料を還流するための配管である。燃料還流ライン２４の還流方向上流端は、分岐されて、燃料電池３の第１排出部８２（後述、図２参照）および第２排出部８４（後述、図２参照）のそれぞれに接続されている。燃料還流ライン２４の還流方向下流端は、燃料タンク２１の上端部に接続されている。燃料還流ライン２４は、気液分離器２７を備えている。
【００２７】
気液分離器２７は、燃料還流ライン２４の途中に介在されている。気液分離器２７は、液体燃料とガス（気体）とを分離する。
【００２８】
排気ライン２５は、気液分離器２７で分離されたガスを電動車両１から外へ排気するための配管である。排気ライン２５の排気方向上流端は、気液分離器２７に接続されている。排気ライン２５の排気方向下流端は、大気開放されている。なお、排気ライン２５の途中には、ガスを無害化および無臭化するための図示しない浄化装置が介在されている。
（３）空気給排部
空気給排部５は、空気供給ライン４１と、空気排出ライン４２とを備えている。
【００２９】
空気供給ライン４１は、電動車両１の外から燃料電池３へ空気を供給するための配管である。空気供給ライン４１の供給方向上流端は、大気開放されている。空気供給ライン４１の供給方向下流端は、燃料電池３の空気供給部８５（後述、図２参照）に接続されている。空気供給ライン４１は、ポンプ４３を備えている。
【００３０】
ポンプ４３は、空気供給ライン４１の途中に介在されている。ポンプ４３としては、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプが挙げられる。
【００３１】
空気排出ライン４２は、燃料電池３から電動車両１の外へ空気を排出するための配管である。空気排出ライン４２の排出方向上流端は、燃料電池３の空気排出部８６（後述、図２参照）に接続されている。空気排出ライン４２の排出方向下流端は、大気開放されている。
（４）制御部
制御部６は、ＥＣＵ５１を備えている。
【００３２】
ＥＣＵ５１は、電動車両１における電気的な制御を実行するコントロールユニット（すなわち、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
（５）動力部
動力部７は、電動車両１の前端部において、いわゆるエンジンルーム内に配置されている。動力部７は、モータ５２と、バッテリー５３とを備えている。
【００３３】
モータ５２は、燃料電池３に電気的に接続されている。モータ５２は、燃料電池３から出力される電気エネルギーを電動車両１の駆動力として機械エネルギーに変換する。モータ５２としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。
【００３４】
バッテリー５３は、燃料電池３とモータ５２との間の配線に電気的に接続されている。バッテリー５３としては、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。
２．燃料電池の詳細
図２は、図１に示す燃料電池の斜め上から見た分解斜視図を示す。図３は、図２に示すセパレータを示す。図４は、図２に示す燃料電池のＡ−Ａ断面図である。
【００３５】
燃料電池３は、図２に示すように、セルスタック１０と、１対のエンドプレート１２とを備えている。
【００３６】
セルスタック１０は、図２および図４に示すように、複数の膜電極接合体１３と、複数のセパレータ１４とが交互に積層されることにより構成されている。以下の説明において、複数の膜電極接合体１３と複数のセパレータ１４との積層方向（図２の紙面手前奥方向）を、積層方向と記載する。
【００３７】
各膜電極接合体１３は、略矩形平板形状に形成されており、電解質膜１６と、アノード電極１７と、カソード電極１８とを備えている。
【００３８】
電解質膜１６は、アニオン交換形の高分子電解質膜から形成されている。
【００３９】
アノード電極１７は、電解質膜１６の積層方向一方側（図２の紙面奥側）の表面に、薄層として積層されている。アノード電極１７は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、アノード電極１７は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。
【００４０】
カソード電極１８は、電解質膜１６の積層方向他方側（図２の紙面手前側）の表面に、薄層として積層されている。カソード電極１８は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、カソード電極１８は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。
【００４１】
各セパレータ１４は、ガス不透過性の導電性材料から略平板形状に形成されている。各セパレータ１４には、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、燃料流路形成領域Ａ１と、空気流路形成領域Ａ２とが区画されている。
【００４２】
燃料流路形成領域Ａ１は、図３Ａに示すように、セパレータ１４の積層方向他方面の中央に配置されている。燃料流路形成領域Ａ１は、セパレータ１４の積層方向他方面から積層方向一方へ凹むように、膜電極接合体１３とほぼ同じ大きさの略矩形状に形成されている。燃料流路形成領域Ａ１には、仕切リブ６１と、複数の第１整流リブ６２と、複数の第２整流リブ６３と、第１供給口６５と、第１排出口６６と、第２供給口６７と、第２排出口６８とが形成されている。
【００４３】
仕切リブ６１は、燃料流路形成領域Ａ１の幅方向（上下方向および積層方向の両方と直交する方向、具体的には、図３Ａの紙面左右方向。）の中央に配置されている。仕切リブ６１は、燃料流路形成領域Ａ１の底面（積層方向他方面）から積層方向他方側へ向かって突出し、上下方向に延びている。仕切リブ６１の上下方向両端部は、燃料流路形成領域Ａ１の上下方向内周縁に連続している。仕切リブ６１は、燃料流路形成領域Ａ１を幅方向に２つに分割している。仕切リブ６１よりも幅方向一方側（図３Ａの紙面右側）の燃料流路形成領域Ａ１が第１流路形成領域Ａ１１である。仕切リブ６１よりも幅方向他方側（図３Ａの紙面左側）の燃料流路形成領域Ａ１が第２流路形成領域Ａ１２である。第１流路形成領域Ａ１１と第２流路形成領域Ａ１２とは、仕切リブ６１を介して非連続に形成されている。すなわち、第１流路形成領域Ａ１１および第２流路形成領域Ａ１２のそれぞれは、互いに独立して個別に形成されている。
【００４４】
複数の第１整流リブ６２は、第１流路形成領域Ａ１１において、互いに間隔を隔てて並列配置されている。複数の第１整流リブ６２のそれぞれは、第１流路形成領域Ａ１１の底面から積層方向他方側へ突出し、第１流路形成領域Ａ１１のすべてにわたって、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。複数の第１整流リブ６２のそれぞれの間が、それぞれ、液体燃料を流すための第１流路３７である。
【００４５】
複数の第２整流リブ６３は、第２流路形成領域Ａ１２において、互いに間隔を隔てて並列配置されている。複数の第２整流リブ６３のそれぞれは、第２流路形成領域Ａ１２の底面から積層方向他方側へ突出し、第２流路形成領域Ａ１２のすべてにわたって、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。複数の第２整流リブ６３のそれぞれの間が、それぞれ、液体燃料を流すための第２流路３８である。
【００４６】
第１供給口６５は、第１流路形成領域Ａ１１の下端部の幅方向一端部において、複数の第１整流リブ６２の下側に配置されている。第１供給口６５は、第１流路形成領域Ａ１１の底面（積層方向他方面）から積層方向一方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。
【００４７】
第１排出口６６は、第１流路形成領域Ａ１１の上端部の幅方向一端部において、複数の第１整流リブ６２の上側に配置されている。第１排出口６６は、第１流路形成領域Ａ１１の底面（積層方向他方面）から積層方向一方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。
【００４８】
第２供給口６７は、第２流路形成領域Ａ１２の上端部の幅方向他端部において、複数の第２整流リブ６３の上側に配置されている。第２供給口６７は、第２流路形成領域Ａ１２の底面（積層方向他方面）から積層方向一方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。
【００４９】
第２排出口６８は、第２流路形成領域Ａ１２の下端部の幅方向他端部において、複数の第２整流リブ６３の下側に配置されている。第２排出口６８は、第２流路形成領域Ａ１２の底面（積層方向他方面）から積層方向一方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。
【００５０】
空気流路形成領域Ａ２は、図３Ｂに示すように、セパレータ１４の積層方向一方面の中央に配置されている。空気流路形成領域Ａ２は、セパレータ１４の積層方向一方面から積層方向他方へ凹むように、膜電極接合体１３とほぼ同じ大きさの略矩形状に形成されている。空気流路形成領域Ａ２には、複数の整流リブ６４と、空気供給口６９と、空気排出口７０とが形成されている。
【００５１】
複数の整流リブ６４は、互いに左右方向に間隔を隔てて並列配置されている。複数の整流リブ６４のそれぞれは、空気流路形成領域Ａ２の底面（積層方向一方面）から積層方向一方側へ突出し、上下方向に沿って延びている。複数の整流リブ６４のそれぞれの間が、それぞれ、複数の空気流路３９である。
【００５２】
空気供給口６９は、空気流路形成領域Ａ２の上端部の幅方向中央において、複数の整流リブ６４の上側に配置されている。空気供給口６９は、空気流路形成領域Ａ２の底面（積層方向一方面）から積層方向他方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。
【００５３】
空気排出口７０は、空気流路形成領域Ａ２の下端部の幅方向中央において、複数の整流リブ６４の下側に配置されている。空気排出口７０は、空気流路形成領域Ａ２の底面（積層方向一方面）から積層方向他方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。
【００５４】
また、各セパレータ１４には、第１流入口の一例としての第１供給路３１、第１流出口の一例としての第１排出路３２、第２流入口の一例としての第２供給路３３、第２流出口の一例としての第２排出路３４、空気供給路３５および空気排出路３６が形成されている。
【００５５】
第１供給路３１は、第１流路３７に燃料を供給するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向一端部の下端部に配置されている。第１供給路３１は、略矩形状に貫通形成されている。第１供給路３１は、図３Ａに破線で示すように、第１流路形成領域Ａ１１の第１供給口６５に連続している。
【００５６】
第１排出路３２は、第１流路３７から燃料を排出するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向一端部の上端部に配置されている。すなわち、第１供給路３１から第１排出路３２へ向かう方向は、下側から上側へ向かう方向である。第１排出路３２は、略矩形状に貫通形成されている。第１排出路３２は、図３Ａに破線で示すように、第１流路形成領域Ａ１１の第１排出口６６に連続している。
【００５７】
第２供給路３３は、第２流路３８に燃料を供給するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向他端部の上端部に配置されている。第２供給路３３は、略矩形状に貫通形成されている。第２供給路３３は、図３Ａに破線で示すように、第２流路形成領域Ａ１２の第２供給口６７に連続している。
【００５８】
第２排出路３４は、第２流路３８から燃料を排出するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向他端部の下端部に配置されている。すなわち、第２供給路３３から第２排出路３４へ向かう方向は、上側から下側へ向かう方向であり、第１供給路３１から第１排出路３２へ向かう方向と反対の方向である。第２排出路３４は、略矩形状に貫通形成されている。第２排出路３４は、図３Ａに破線で示すように、第２流路形成領域Ａ１２の第２排出口６８に連続している。
【００５９】
空気供給路３５は、空気流路３９に空気を供給するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向中央の上端部に配置されている。空気供給路３５は、略矩形状に貫通形成されている。空気供給路３５は、図３Ｂに破線で示すように、空気流路形成領域Ａ２の空気供給口６９に連続している。
【００６０】
空気排出路３６は、空気流路３９から空気を排出するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向中央の下端部に配置されている。空気排出路３６は、略矩形状に貫通形成されている。空気排出路３６は、図３Ｂに破線で示すように、空気流路形成領域Ａ２の空気排出口７０に連続している。
【００６１】
そして、各セパレータ１４は、図４に示すように、各膜電極接合体１３を挟むように、各膜電極接合体１３の積層方向両側に対向配置されている。膜電極接合体１３の積層方向一方側に配置されたセパレータ１４において、第１流路３７および第２流路３８は、アノード電極１７に向かい合っている。膜電極接合体１３の積層方向他方側に配置されたセパレータ１４において、空気流路３９は、カソード電極１８に向かい合っている。なお、膜電極接合体１３とセパレータ１４との間には、図示しないガス拡散層が介在されている。
【００６２】
各エンドプレート１２は、図２に示すように、セルスタック１０を挟むように、燃料電池３の積層方向両端部に配置されている。各エンドプレート１２は、絶縁性の樹脂などから略平板形状に形成されている。積層方向他方側のエンドプレート１２には、第１供給部８１と、第１排出部８２と、第２供給部８３と、第２排出部８４と、空気供給部８５と、空気排出部８６とを備えている。
【００６３】
第１供給部８１は、エンドプレート１２の幅方向一端部の下端部に配置されている。第１供給部８１は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。第１供給部８１は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の第１供給路３１に連通されている。
【００６４】
第１排出部８２は、エンドプレート１２の幅方向一端部の上端部に配置されている。第１排出部８２は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。第１排出部８２は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の第１排出路３２に連通されている。
【００６５】
第２供給部８３は、エンドプレート１２の幅方向他端部の上端部に配置されている。第２供給部８３は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。第２供給部８３は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の第２供給路３３に連通されている。
【００６６】
第２排出部８４は、エンドプレート１２の幅方向他端部の下端部に配置されている。第２排出部８４は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。第２排出部８４は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の第２排出路３４に連通されている。
【００６７】
空気供給部８５は、エンドプレート１２の幅方向中央の上端部に配置されている。空気供給部８５は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。空気供給部８５は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の空気供給路３５に連通されている。
【００６８】
空気排出部８６は、エンドプレート１２の幅方向中央の下端部に配置されている。空気排出部８６は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。空気排出部８６は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の空気排出路３６に連通されている。
３．発電動作
次いで、燃料電池３の発電動作について説明する。
【００６９】
電動車両１が作動されると、図１に示すように、ＥＣＵ５１の制御により、燃料供給ライン２３のポンプ２６、および、空気供給ライン４１のポンプ４３が駆動される。
【００７０】
燃料供給ライン２３のポンプ２６が駆動すると、燃料タンク２１内の液体燃料は、燃料供給ライン２３を介して燃料電池３の第１供給部８１（図２参照）および第２供給部８３（図２参照）に供給される。
【００７１】
第１供給部８１に供給された液体燃料は、図３および図４に示すように、第１供給路３１内を積層方向一方側へ流れるとともに、第１供給口６５から第１流路形成領域Ａ１１内に流入し、アノード電極１７の積層方向一方面と接触しながら第１流路３７内を下側から上側へ流れて、第１排出口６６および第１排出路３２を順次介して第１排出部８２（図２参照）から燃料還流ライン２４（図１参照）へ排出される。
【００７２】
また、第２供給部８３に供給された液体燃料は、第２供給路３３内を積層方向一方側へ流れるとともに、第２供給口６７から第２流路形成領域Ａ１２内に流入し、アノード電極１７の積層方向一方面と接触しながら第２流路３８内を上側から下側へ流れて、第２排出口６８および第２排出路３４を順次介して第２排出部８４（図２参照）から燃料還流ライン２４（図１参照）へ排出される。
【００７３】
また、図１に示すように、空気供給ライン４１のポンプ４３が駆動すると、電動車両１の外部から空気が取り込まれ、空気供給ライン４１を介して燃料電池３の空気供給部８５（図２参照）に供給される。
【００７４】
空気供給部８５に供給された空気は、図３および図４に示すように、空気供給路３５内を積層方向一方側へ流れるとともに、空気供給口６９から空気流路形成領域Ａ２内に流入し、カソード電極１８の積層方向他方面と接触しながら空気流路３９内を上側から下側へ流れて、空気排出口７０および空気排出路３６を順次介して空気排出部８６から空気排出ライン４２（図１参照）へ排出される。
【００７５】
すると、燃料電池３では、燃料成分が、例えば、ヒドラジンである場合には、下記反応式（１）〜（３）で表される反応が生じ、発電が行なわれる。
（１）  Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード電極１７での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−  （カソード電極１８での反応）
（３）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ  （燃料電池３全体での反応）
これらの反応により、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）が消費されるとともに、水（Ｈ２Ｏ）および窒素ガス（Ｎ２）が生成され、起電力（４ｅ−）が発生される。発生した起電力は、セルスタック１０から取り出され、図示しないインバータにより三相交流電力に変換された後、モータ５２に供給され、電動車両１の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。なお、機械エネルギーに変換されなかった余剰の電力は、バッテリー５３に蓄電される。
【００７６】
このとき、第１流路３７および第２流路３８を流れる液体燃料は、上記反応式（１）〜（３）の反応における反応熱により加熱される。具体的には、燃料供給ライン２３から第１流路３７および第２流路３８に供給される液体燃料の温度と、第１流路３７および第２流路３８から燃料還流ライン２４に排出される液体燃料の温度との温度差は、例えば、１０℃以下、好ましくは、５℃以下であり、例えば、１℃以上である。
【００７７】
すると、セルスタック１０は、液体燃料の流れ方向における下流側において、液体燃料の流れ方向における上流側よりも加熱される。具体的には、セルスタック１０は、第１排出部８２および第２排出部８４の近傍において、第１供給部８１および第２供給部８３の近傍よりも加熱される。
【００７８】
また、燃料排出口１２Ｂから燃料還流ライン２４に排出された液体燃料は、気液分離器２７において、ガス（上記式（１）の反応において生成する窒素ガス（Ｎ２）や、副生するアンモニア（ＮＨ３）など）と分離されて、燃料タンク２１に還流される。
【００７９】
なお、燃料タンク２１内の液体燃料は、上記反応式（１）〜（３）の反応における反応熱により加熱された液体燃料が還流されることにより加熱されるが、燃料タンク２１内の液体燃料は、その温度が上記した上限値を超過しないように、図示しないラジエータなどの冷却装置により冷却されている。
４．作用効果
この燃料電池３によれば、図３Ａに示すように、第１流路形成領域Ａ１１および第２流路形成領域Ａ１２がそれぞれ独立して個別に形成されており、第１流路形成領域Ａ１１に第１流路３７が形成されるとともに、第２流路形成領域Ａ１２に第２流路３８が形成されている。
【００８０】
そのため、第１流路３７および第２流路３８を、同じサイズのセパレータに１系統の流路を形成した場合よりも短い２つの独立した個別の系統の流路として形成することができる。
【００８１】
これにより、第１流路３７および第２流路３８のそれぞれを流れる液体燃料は、同じサイズのセパレータに形成される１系統の流路内を流れる場合よりも、発電反応の反応熱の影響を受けにくく、加熱されにくい。
【００８２】
その結果、第１流路３７および第２流路３８の上流部分に対応する部分と下流部分に対応する部分とで温度差が拡大することを抑制でき、燃料電池３内部の温度差を低減できる。
【００８３】
これにより、所定の温度以下に冷却された液体燃料が燃料タンク２１から燃料電池３に供給されると、供給された液体燃料によって、燃料電池３を均一に冷却することができる。
【００８４】
そのため、燃料電池３を冷却する構成、具体的には、燃料電池３に冷却水を流す経路や、冷却水を循環させる循環システム（ポンプ、配管など）を別途設けることなく、燃料電池３を冷却することができ、燃料電池３を小型化することができる。
【００８５】
また、この燃料電池によれば、図３Ａに示すように、第１流路形成領域Ａ１１において、第１流路３７の上流側端部を下側に配置し、第１流路３７の下流側端部を上側に配置している。一方、第２流路形成領域Ａ１２において、第２流路３８の上流側端部を上側に配置し、第２流路３８の下流側端部を下側に配置している。
【００８６】
これにより、第１流路３７内における液体燃料と、第２流路３８内における液体燃料とを反対方向に流す、すなわち、向流させることができる。
【００８７】
そのため、第１流路形成領域Ａ１１の上端部と下端部との温度差と、第２流路形成領域Ａ１２の上端部と下端部との温度差とを、互いに緩和することができる。
【００８８】
その結果、燃料電池３内部の温度差をより低減できる。
５．変形例
上記した実施形態では、第１流路形成領域Ａ１１と第２流路形成領域Ａ１２との２つの流路形成領域を設けたが、流路形成領域の個数は特に限定されず、例えば、３つ設けることもできる。
【００８９】
また、上記した実施形態では、第１流路形成領域Ａ１１と第２流路形成領域Ａ１２とを左右に並べて配置し、第１流路形成領域Ａ１１において液体燃料を下側から上側へ流し、第２流路形成領域Ａ１２において液体燃料を上側から下側へ流しているが、液体燃料を流す方向は特に限定されず、例えば、第１流路形成領域Ａ１１と第２流路形成領域Ａ１２とを上下に並べて配置し、第１流路形成領域Ａ１１において液体燃料を幅方向一方から幅方向他方へ流し、第２流路形成領域Ａ１２において液体燃料を幅方向他方から幅方向一方へ流すこともできる。
【符号の説明】
【００９０】
３      燃料電池
１３    膜電極接合体
１４    セパレータ
３１    第１供給路
３２    第１排出路
３３    第２供給路
３４    第２排出路
３７    第１流路
３８    第２流路
Ａ１１  第１流路形成領域
Ａ１２  第２流路形成領域
【図１】
2015026505.tif 000003
【図２】
2015026505.tif 000004
【図３】
2015026505.tif 000005
【図４】
2015026505.tif 000006