(57)【要約】【課題】燃料電池の発電性能の向上を図る技術を提供する。【解決手段】燃料電池１０は、電解質膜１０２、電解質膜１０２の一方の面に設けられたカソード触媒層１０４、及び電解質膜１０２の他方の面に設けられたアノード触媒層１０６で構成される膜電極接合体１００と、電解質膜１０２とは異なる材料で構成され、カソード触媒層１０４と電解質膜１０２のアノード触媒層近傍領域１０２ａとを接続し、カソード触媒層１０４に含まれる水のアノード触媒層近傍領域１０２ａへの移動を許容する水路部１２８と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜、前記電解質膜の一方の面に設けられたカソード触媒層、及び前記電解質膜の他方の面に設けられたアノード触媒層で構成される膜電極接合体と、
前記電解質膜とは異なる材料で構成され、前記カソード触媒層と前記電解質膜のアノード触媒層近傍領域とを接続し、前記カソード触媒層に含まれる水の前記アノード触媒層近傍領域への移動を許容する水路部と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記水路部は、吸水材を有する請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記水路部は、前記膜電極接合体の側面側に配置され、水路部の側面が前記アノード触媒層近傍領域に接し、
前記水路部と前記膜電極接合体との間に介在する防水部を備える請求項１又は２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記水路部のアノード触媒層側の端面を被覆し、前記水路部を介した前記アノード触媒層側と前記カソード触媒層側との間でのガスの移動を抑制するガスシール部を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記水路部は、前記電解質膜のカソード触媒層近傍領域に接する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項６】
平面配列された複数の前記膜電極接合体と、
隣接する膜電極接合体の一方のアノード触媒層と他方のカソード触媒層とを電気的に接続するためのインターコネクタと、
前記膜電極接合体と前記インターコネクタとの間に介在する絶縁層と、を備え、
前記水路部は、前記絶縁層と前記膜電極接合体との間に設けられる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記水路部のアノード触媒層側の端面を被覆し、前記水路部を介した前記アノード触媒層と前記カソード触媒層との間のガスの移動を抑制するガスシール部を備え、
前記ガスシール部と前記絶縁層とは一体である請求項６に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記水路部は、非プロトン伝導性を有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記水路部は、前記電解質膜よりもプロトン伝導性の低いプロトン伝導性材料で構成される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の燃料電池と、
前記燃料電池のカソード触媒層側主表面に沿って送風する送風部と、を備え、
前記水路部は、前記送風部の送風方向の風下側に配置されることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池及び燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素とから電気エネルギーを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギーや運動エネルギーの過程を経ることがない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギーを有効に利用でき、環境にやさしい特性を備えるため、２１世紀を担うエネルギー供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、また大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
【０００３】
特許文献１には、平面配列された複数の膜電極接合体（セル）と、隣接する膜電極接合体の一方のアノードと他方のカソードとを接続するインターコネクタと、を備えた固体高分子形の燃料電池が開示されている。また、特許文献２には、複数のセルが平面配置されたセルスタックと、セルスタックのカソード側に配置されたメッシュ状の結露水保持材とを備えた燃料電池が開示されている。また、特許文献３には、平面的に複数配列されたセルユニットと、セルユニット間で電解質膜がアノード側に突出することで形成された水分貯留部とを備えた燃料電池が開示されている。また、特許文献４には、表面にカソードが設けられておらず電極形成領域よりも膜厚の薄い薄膜領域を含む電極非形成領域と、表面にカソードが設けられている電極形成領域とを有する電解質膜を備えた燃料電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９７２２５号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／１０５４５８号パンフレット
【特許文献３】特開２００８−２４３６９６
【特許文献４】特開２００８−２５８１４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した固体高分子形燃料電池の膜電極接合体では、例えばアノードに燃料としての水素が、カソードに酸化剤としての酸素が供給されることで起電力が生じ、発電する。その際、カソードには生成物として水が発生する。ここで、アノード触媒層及びカソード触媒層での反応は以下の通りとなる。
アノード触媒層：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
カソード触媒層：２Ｈ＋＋（１／２）Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
【０００６】
膜電極接合体において、アノードとカソードとの間に挟まれた電解質膜は、アノード触媒層とカソード触媒層との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。一般に、電解質膜を構成する材料としては、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すものが用いられる。また、カソード触媒層及びアノード触媒層にも、電解質膜と触媒粒子との間の良好なプロトンの伝達を実現すべく、電解質膜と同じ材料のイオン交換樹脂が含まれることがある。したがって、電解質膜、アノード触媒層及びカソード触媒層は、湿潤状態が維持されていることが望ましい。電解質膜、アノード触媒層及びカソード触媒層の乾燥が進むと、いわゆるドライアウトが発生し、燃料電池の発電性能が低下してしまう。
【０００７】
ここで、アノード触媒層からカソード触媒層にプロトンが伝達される際、プロトンとともに、アノード触媒層及び電解質膜のアノード触媒層近傍領域中の水もカソード触媒層側に移動する（電気化学浸透）。そのため、アノード触媒層と電解質膜のアノード触媒層近傍領域とは、カソード触媒層と電解質膜のカソード触媒層近傍領域とに比べて乾燥しやすかった。カソード触媒層では電気化学反応により水が生成され、この水の一部が逆拡散により電解質膜中をアノード側に移動するため、アノード側を多少は加湿することができる。しかしながら、燃料電池の発電性能のさらなる向上を図る上で、アノード側の乾燥抑制について改善の余地があった。上述の特許文献２の燃料電池では、カソードで生成された水が結露水保持材に吸収されて保持されるため、膜電極接合体のカソード側の乾燥は抑制することができたが、アノード側の乾燥抑制は不十分であった。また、特許文献３、４の燃料電池では、電解質膜で形成した水分貯留部もしくは溝部に、カソード側で生成された水を溜め、この水をアノード側の加湿に利用していた。そのため、水分貯留部もしくは溝部に水が溜まるまではアノード側の乾燥抑制効果が得られず、アノード側の乾燥を速やかに抑制したいという応答性の点で改善の余地があった。
【０００８】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池の発電性能の向上を図る技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は、燃料電池である。当該燃料電池は、電解質膜、電解質膜の一方の面に設けられたカソード触媒層、及び電解質膜の他方の面に設けられたアノード触媒層で構成される膜電極接合体と、電解質膜とは異なる材料で構成され、カソード触媒層と電解質膜のアノード触媒層近傍領域とを接続し、カソード触媒層に含まれる水のアノード触媒層近傍領域への移動を許容する水路部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料電池の発電性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。図２（Ｂ）は、実施形態１に係る燃料電池の膜電極接合体及び接続部の概略構造を示す平面図である。
【図３】図２（Ａ）の破線で囲まれた領域Ｂの拡大図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図７】実施形態２に係る燃料電池の概略構造を部分的に示す断面図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。
【図９】図９（Ａ）は、実施形態３に係る燃料電池システムを斜め上方から見た斜視図である。図９（Ｂ）は、実施形態３に係る燃料電池システムを斜め下方から見た斜視図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、実施形態３に係る燃料電池システムの筐体内部の概略構造を示す正面図である。図１０（Ｂ）は、実施形態３に係る燃料電池システムの筐体内部の概略構造を示す斜視図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、補強部を拡大した平面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＥ−Ｅ線に沿った概略断面図である。図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＦ−Ｆ線に沿った概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。図２（Ｂ）は、実施形態１に係る燃料電池の膜電極接合体及び接続部の概略構造を示す平面図である。図３は、図２（Ａ）の破線で囲まれた領域Ｂの拡大図である。なお、図２（Ｂ）では、カソード触媒層１０４を破線で表して、カソード触媒層１０４を透視した状態を示している。
【００１４】
本実施形態に係る燃料電池１０は、複数の膜電極接合体（セル）１００と、接続部１２０と、カソード用ハウジング１２と、アノード用ハウジング１４とを備える。なお、本実施形態の燃料電池１０は、５つの膜電極接合体１００を備えているが、膜電極接合体１００の数は特に限定されず、単数でも５以外の複数でもよい。
【００１５】
各膜電極接合体１００は、電解質膜１０２、電解質膜１０２の一方の面に設けられたカソード触媒層１０４、及び電解質膜１０２の他方の面に設けられたアノード触媒層１０６で構成される。カソード触媒層１０４とアノード触媒層１０６とで電解質膜１０２が挟持されることによりセルが構成される。例えば、カソード触媒層１０４には酸化剤としての空気が供給され、アノード触媒層１０６には燃料ガスとしての水素が供給される。セルは、水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。
【００１６】
電解質膜１０２は、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、アノード触媒層１０６とカソード触媒層１０４との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。電解質膜１０２は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料によって形成され、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基又はカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（デュポン社製：登録商標）１１２などが挙げられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどが挙げられる。電解質膜１０２の厚さは、例えば１０〜２００μｍである。
【００１７】
カソード触媒層１０４及びアノード触媒層１０６は、それぞれイオン交換樹脂及び触媒粒子、場合によって炭素粒子を有する。カソード触媒層１０４及びアノード触媒層１０６が有するイオン交換樹脂は、触媒粒子と電解質膜１０２を接続し、両者間においてプロトンを伝達する役割を持つ。このイオン交換樹脂は、電解質膜１０２と同様の高分子材料から形成することができる。触媒金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体が挙げられる。また触媒を担持する場合には炭素粒子として、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどを用いてもよい。カソード触媒層１０４およびアノード触媒層１０６の厚さは、それぞれ、例えば１０〜４０μｍである。
【００１８】
複数の膜電極接合体１００は、平面配列されている。隣り合う膜電極接合体１００の間には接続部１２０が配置され、接続部１２０のインターコネクタ１２２を介して隣接する膜電極接合体１００が電気的に接続される。最外側に位置する２つの膜電極接合体１００ａ，１００ｂにおける、一方の膜電極接合体１００ａのアノード触媒層１０６と、他方の膜電極接合体１００ｂのカソード触媒層１０４とには、それぞれ集電体（図示せず）が接続される。なお、複数の膜電極接合体１００は、積層されたスタック構造等をとることもできる。また、本実施形態の燃料電池１０は複数のセルを有するモジュール構造をとるが、燃料電池１０は単セルであってもよい。
【００１９】
接続部１２０は、インターコネクタ１２２、第１絶縁層１２４、第２絶縁層１２６、水路部１２８、防水部１３０及びガスシール部１３２を有する。以下、図３を参照しながら、膜電極接合体１００ｂと膜電極接合体１００ｃとの間に配置された接続部１２０ａを例に取り、接続部１２０について詳細に説明する。なお、本実施形態の燃料電池１０では、複数の膜電極接合体１００と複数の水路部１２８とが一対一で対応しており、各水路部１２８は、対応する膜電極接合体１００におけるカソード触媒層１０４からアノード触媒層近傍領域１０２ａへの水移送を可能とする。図３では、膜電極接合体１００ｂと外側用接続部１４０の水路部１２８とが対応しており、膜電極接合体１００ｃと接続部１２０ａの水路部１２８とが対応している。
【００２０】
インターコネクタ１２２は、導電性材料で形成される。導電性材料としては、例えば、カーボンファイバ、グラファイトシート、カーボンペーパ、カーボン粉末等のカーボン系の材料、白金、金、ステンレス、チタン、ニッケル等の金属系の材料が挙げられる。また、インターコネクタ１２２は、ガス不透過性を有する。インターコネクタ１２２がガス不透過性を有することで、インターコネクタ１２２を介したクロスリークの発生を抑制することができる。接続部１２０ａのインターコネクタ１２２の一端（図３における下側の端部）には、膜電極接合体１００ｂのアノード触媒層１０６が接続される。接続部１２０ａのインターコネクタ１２２の他端（図３における上側の端部）には、膜電極接合体１００ｃのカソード触媒層１０４が接続される。これにより、膜電極接合体１００ｂのアノード触媒層１０６と膜電極接合体１００ｃのカソード触媒層１０４とが電気的に接続される。なお、カソード触媒層１０４及びアノード触媒層１０６は、それぞれ集電体（図示せず）を介してインターコネクタ１２２に接続されてもよい。
【００２１】
膜電極接合体１００ｂとインターコネクタ１２２との間には、第１絶縁層１２４が介在する。膜電極接合体１００ｃとインターコネクタ１２２との間には、第２絶縁層１２６が介在する。第１絶縁層１２４及び第２絶縁層１２６は、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂などの絶縁性材料により形成される。また、第１絶縁層１２４及び第２絶縁層１２６は、ガス不透過性及び防水性を有する。第１絶縁層１２４及び第２絶縁層１２６がガス不透過性を有することで、第１絶縁層１２４及び第２絶縁層１２６を介したクロスリークの発生を抑制することができる。また、第１絶縁層１２４が防水性を有することで、電解質膜１０２中の水が第１絶縁層１２４を介してインターコネクタ１２２側へ漏出することを抑制することができる。また、第２絶縁層１２６が防水性を有することで、水路部１２８中の水が第２絶縁層１２６を介してインターコネクタ１２２側へ漏出することを抑制することができる。
【００２２】
本実施形態では、膜電極接合体１００ｂのアノード触媒層１０６が、膜電極接合体１００ｂの下面側において第１絶縁層１２４を越えて接続部１２０ａのインターコネクタ１２２まで延在し、インターコネクタ１２２に接触している。また、膜電極接合体１００ｃのカソード触媒層１０４が、膜電極接合体１００ｃの上面側において第２絶縁層１２６を越えて接続部１２０ａのインターコネクタ１２２まで延在し、インターコネクタ１２２に接触している。
【００２３】
膜電極接合体１００ｂのカソード触媒層１０４は、膜電極接合体１００ｃ側の端部が電解質膜１０２と第１絶縁層１２４との境界近傍に位置する。したがって、膜電極接合体１００ｂのカソード触媒層１０４と接続部１２０ａのインターコネクタ１２２とは非接触である。また、膜電極接合体１００ｃのアノード触媒層１０６は、膜電極接合体１００ｂ側の端部が電解質膜１０２とガスシール部１３２との境界近傍に位置する。したがって、膜電極接合体１００ｃのアノード触媒層１０６と接続部１２０ａのインターコネクタ１２２とは非接触である。
【００２４】
第２絶縁層１２６と膜電極接合体１００ｃとの間には、水路部１２８が設けられる。水路部１２８は、カソード触媒層１０４と電解質膜１０２のアノード触媒層近傍領域１０２ａとを接続し、カソード触媒層１０４に含まれる水のアノード触媒層近傍領域１０２ａへの移動を許容する機能を備える。カソード触媒層１０４に含まれる水は、例えば電気化学反応によりカソード触媒層１０４で生成された水や、電解質膜１０２からカソード触媒層１０４に移動した水等である。水路部１２８を設けることで、水を多量に含むカソード触媒層１０４から、乾燥しやすい電解質膜１０２のアノード触媒層近傍領域１０２ａへ水を移送することができ、また電解質膜１０２を介してアノード触媒層１０６へも水を移送することができる。これにより、電解質膜１０２のアノード触媒層近傍領域１０２ａ及びアノード触媒層１０６の乾燥を抑制することができる。水路部１２８の厚さ、すなわち、水路部１２８と第２絶縁層１２６との界面から水路部１２８と防水部１３０との界面までの距離は、例えば１００〜５００μｍである。ここで、アノード触媒層近傍領域１０２ａとは、例えば、電解質膜１０２の厚さ方向で電解質膜１０２を２等分する平面、すなわちカソード触媒層１０４及びアノード触媒層１０６から等距離に位置する平面（以下、適宜この平面を中心面と称する）よりもアノード触媒層１０６側の領域の少なくとも一部をいう。
【００２５】
本実施形態の水路部１２８は、吸水材を有する。吸水材としては、シリカゲル等の無機系吸水材、セルロース、レーヨン等の有機系吸水材が用いられる。なお、水路部１２８には、ガラス繊維等の基材に上記の吸水材をフィラーとして充填したものを用いてもよい。水路部１２８が吸水材を有することで、水路部１２８内において、含水量が大きい方から小さい方（湿度が高い方から低い方）に自然に水が移動する。すなわち、水路部１２８において、含水量の勾配にしたがって水が移動する。本実施形態の燃料電池１０において、カソード触媒層１０４では電気化学反応により水が生成される。そのため、含水量の勾配は、通常カソード触媒層１０４側が高く、アノード触媒層近傍領域１０２ａ側が低くなる。このように、電気化学反応の開始と同時に自然に含水量の勾配ができるため、優れた応答性を持ってカソード触媒層１０４からアノード触媒層近傍領域１０２ａへの水の移送を実施することができる。なお、水路部１２８は、第２絶縁層１２６と、後述する防水部１３０及びガスシール部１３２とで囲まれる空間によって構成されてもよい。この場合、毛細管現象等を利用して、もしくは後述する送風部による送風を利用して、カソード触媒層１０４からアノード触媒層近傍領域１０２ａへ水を移送することができる。
【００２６】
水路部１２８は、膜電極接合体１００ｃの側面側に配置される。そして、水路部１２８は、カソード触媒層１０４側の端面１２８ａ（図３における上面）がカソード触媒層１０４に接し、アノード触媒層側端部の側面１２８ｂがアノード触媒層近傍領域１０２ａに接する。水路部１２８と膜電極接合体１００ｃとの間には、略板状の防水部１３０が介在する。防水部１３０により、水路部１２８におけるカソード触媒層１０４側からアノード触媒層近傍領域１０２ａ側への水の流れをより確実に確保することができるため、水路部１２８中の水をより確実にアノード触媒層近傍領域１０２ａに到達させることができる。なお、防水部１３０は、ガス不透過性及び絶縁性を有することが好ましい。これにより、防水部１３０を介したクロスリーク及びショートの発生を抑制することができる。なお、防水部１３０は、第１絶縁層１２４及び第２絶縁層１２６と同じ材質であってもよい。
【００２７】
本実施形態の防水部１３０は、水路部１２８の側面のうち、アノード触媒層側端部の側面１２８ｂ及びカソード触媒層側端部の側面１２８ｃを除く領域に接している。すなわち、水路部１２８は、アノード触媒層側端部の側面１２８ｂが電解質膜１０２のアノード触媒層近傍領域１０２ａに接するとともに、カソード触媒層側端部の側面１２８ｃが電解質膜１０２のカソード触媒層近傍領域１０２ｂに接する。水路部１２８がカソード触媒層近傍領域１０２ｂに接することで、比較的含水量が大きいカソード触媒層近傍領域１０２ｂ中の水もアノード触媒層近傍領域１０２ａに移送することができる。そのため、アノード触媒層近傍領域１０２ａ及びアノード触媒層１０６の乾燥をより抑制することができる。また、防水部１３０は、電解質膜１０２に埋め込まれるように配置されている。したがって、防水部１３０と水路部１２８との接合面と、水路部１２８と電解質膜１０２との接合面とが同一平面上に位置する。ここで、カソード触媒層近傍領域１０２ｂとは、例えば、上述した電解質膜１０２の中心面よりもカソード触媒層１０４側の領域の少なくとも一部をいう。
【００２８】
カソード触媒層１０４、アノード触媒層近傍領域１０２ａ及びカソード触媒層近傍領域１０２ｂの少なくとも１つと水路部１２８との接触面積の調整や、水路部１２８の吸水性能の調整等により、アノード触媒層近傍領域１０２ａに移送される水量を制御することができる。これにより、アノード触媒層１０６におけるフラッディングの発生を抑制することができる。
【００２９】
水路部１２８のアノード触媒層側の端面１２８ｄ（図３における下面）は、略板状のガスシール部１３２で被覆されている。ガスシール部１３２は、水路部１２８を介したアノード触媒層１０６側とカソード触媒層１０４側との間でのガスの移動を抑制するシール部材であり、ガスシール部１３２によって水路部１２８を介したクロスリークの発生を抑制することができる。ガスシール部１３２は、絶縁性及び防水性を有することが好ましい。ガスシール部１３２が絶縁性を有することで、ショートの発生を抑制することができる。また、ガスシール部１３２が防水性を有することで、水路部１２８から後述する燃料ガス室１８への水の漏出を抑制することができる。本実施形態では、ガスシール部１３２と第２絶縁層１２６とは一体である。したがって、第２絶縁層１２６が水路部１２８を介したクロスリークの発生を抑制する機能を備えているといえる。これにより、燃料電池１０の部品点数の増大を抑制することができる。
【００３０】
水路部１２８は、電解質膜１０２とは異なる材料で構成される。ここで、水路部１２８は、非プロトン伝導性を有してもよい。これにより、水路部１２８を介して、アノード触媒層１０６からカソード触媒層１０４へプロトンが伝導されることを抑制することができ、カソード触媒層１０４からアノード触媒層近傍領域１０２ａへの水の移送が妨げられることを抑制することができる。また、水路部１２８は、電解質膜１０２よりもプロトン伝導性の低いプロトン伝導性材料であってもよい。水路部１２８を構成する材料のプロトン伝導性が電解質膜１０２よりも低ければ、発電中に水路部１２８を通るプロトンの割合が電解質膜１０２よりも小さくなる。そのため、水路部１２８を電解質膜１０２と同じプロトン伝導性を有する材料で構成した場合に比べて、カソード触媒層１０４からアノード触媒層近傍領域１０２ａへの水の移送が妨げられることを抑制することができる。
【００３１】
平面配列の最外側に位置する膜電極接合体１００ｂの側面と、カソード用ハウジング１２及びアノード用ハウジング１４の側面との間には、外側用接続部１４０が介在している。外側用接続部１４０は、第２絶縁層１２６、水路部１２８、防水部１３０及びガスシール部１３２で構成される。他方の最外側に位置する膜電極接合体１００ａの側面と、カソード用ハウジング１２及びアノード用ハウジング１４の側面との間には、第１絶縁層１２４が介在している。複数の膜電極接合体１００は、一方の最外側に位置する外側用接続部１４０の第２絶縁層１２６と他方の最外側に位置する第１絶縁層１２４とが、カソード用ハウジング１２及びアノード用ハウジング１４で挟持されることで、カソード用ハウジング１２及びアノード用ハウジング１４で形成される収容空間内に固定されている。カソード用ハウジング１２とアノード用ハウジング１４との接合部、もしくはこれらと第１絶縁層１２４及び第２絶縁層１２６との接合部には、ガスシール性を確保すべくガスケット等を配置してもよい。
【００３２】
カソード用ハウジング１２は、燃料電池１０の外装の一部を構成する部材であり、カソード触媒層１０４と対向するように配置される。カソード用ハウジング１２には、外部から空気を取り込むための複数の開口１２ａが設けられている。カソード用ハウジング１２とカソード触媒層１０４との間には、空気が流通する空気室１６が設けられている。
【００３３】
アノード用ハウジング１４は、燃料電池１０の外装の一部を構成する部材であり、アノード触媒層１０６と対向するように配置される。アノード用ハウジング１４とアノード触媒層１０６との間には、外部から供給される燃料ガスをアノード触媒層１０６へ分配する燃料ガス室１８が設けられている。例えば、アノード用ハウジング１４には燃料供給口（図示せず）が設けられ、外部の燃料カートリッジから燃料ガスが供給される。
【００３４】
本実施形態では、膜電極接合体１００の主表面と垂直な方向から見て（図２（Ｂ）参照）、各膜電極接合体１００は略矩形状であり、膜電極接合体１００の接続部１２０もしくは外側用接続部１４０と接する側面の全域に水路部１２８が延在している。これにより、水路部１２８が膜電極接合体１００の当該側面の一部に配置される場合に比べて、アノード触媒層近傍領域１０２ａのより広い範囲に水を移送することができる。なお、水路部１２８は、アノード触媒層近傍領域１０２ａへの水移送量の調節等を目的として、当該側面の一部に配置されてもよい。
【００３５】
本実施形態では、水路部１２８は接続部１２０内に設けられている。すなわち、水路部１２８は接続部１２０に組み込まれている。より詳細には、第２絶縁層１２６の厚さを薄くすることで形成されるスペースに水路部１２８を配置している。そのため、水路部１２８を設けたことによる燃料電池１０のサイズの増大を抑制することができる。なお、水路部１２８は、第１絶縁層１２４と膜電極接合体１００ｂとの間にも設けてもよい。すなわち、各膜電極接合体１００は、２つの水路部１２８で挟まれてもよい。この場合、第１絶縁層１２４の厚さを薄くすることで形成されるスペースに水路部１２８を配置する。これにより、燃料電池１０のサイズの増大を抑制しながら、アノード触媒層近傍領域１０２ａのより広い範囲に水を移送することができる。さらに、燃料電池１０のサイズの増大が許容される場合には、接続部１２０の延在方向と垂直に延在する膜電極接合体１００の側面に、水路部１２８を設けてもよい。
【００３６】
（燃料電池の製造工程）
続いて、実施形態１に係る燃料電池１０の製造方法について説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、実施形態１に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。なお、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った概略断面図である。また、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）では、燃料電池１０のうち、最外側の膜電極接合体１００ｂを含む３つの膜電極接合体１００の部分を例として示している。
【００３７】
まず、図４（Ａ）に示すように、第１絶縁層１２４、インターコネクタ１２２、ガスシール部１３２が一体的に設けられた第２絶縁層１２６、基材に吸水材を含浸させてなる水路部１２８、防水部１３０をこの順に積層する。また、防水部１３０の両側に圧着用スペーサ２００を配置する。そして、プレス機を用いて、積層体を加熱圧着する。加熱圧着後、圧着用スペーサ２００を取り外す。これにより、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、接続部１２０が形成される。
【００３８】
次に、図５（Ａ）に示すように、接続部１２０を所定の間隔をあけて台座２１０上に配置する。本実施形態では、ガスシール部１３２が台座２１０と接するように接続部１２０を配置している。接続部１２０の配列の一方の最外側には、外側用接続部１４０が配置される。外側用接続部１４０は、ガスシール部１３２が一体的に設けられた第２絶縁層１２６、基材に吸水材を含浸させてなる水路部１２８、及び防水部１３０の積層体であり、接続部１２０と同様の工程で製造される。接続部１２０の配列の他方の最外側には、第１絶縁層１２４が配置される（図２（Ａ）参照）。
【００３９】
次に、図５（Ｂ）に示すように、接続部１２０で挟まれた空間にナフィオンなどのイオン交換体を含む電解質溶液を塗布し、電解質溶液を乾燥させて電解質膜１０２を形成する。
【００４０】
次に、図５（Ｃ）に示すように、電解質膜１０２、接続部１２０及び外側用接続部１４０で構成される板状体の一方の主表面に、カソードスラリー１０３を塗布し、乾燥させる。カソードスラリー１０３は、水路部１２８が露出する側の主表面に塗布される。また、板状体の他方の主表面に、アノードスラリー１０５を塗布し、乾燥させる。アノードスラリー１０５は、ガスシール部１３２が露出する側の主表面に塗布される。
【００４１】
次に、図６（Ａ）に示すように、レーザー照射等によりカソードスラリー１０３及びアノードスラリー１０５の所定領域を除去して、カソード触媒層１０４及びアノード触媒層１０６を形成する。なお、カソード触媒層１０４及びアノード触媒層１０６は、カソードスラリー１０３及びアノードスラリー１０５の塗布前に、所定領域にマスキング材を配置し、カソードスラリー１０３及びアノードスラリー１０５を塗布した後にマスキング材を除去することで形成してもよい。
【００４２】
次に、図６（Ｂ）に示すように、カソード触媒層１０４側にカソード用ハウジング１２を設け、アノード触媒層１０６側にアノード用ハウジング１４を設ける。以上の工程により、燃料電池１０が製造される。
【００４３】
以上説明したように、実施形態１に係る燃料電池１０は、電解質膜１０２、カソード触媒層１０４及びアノード触媒層１０６で構成される膜電極接合体１００と、カソード触媒層１０４と電解質膜１０２のアノード触媒層近傍領域１０２ａとを接続し、カソード触媒層１０４に含まれる水のアノード触媒層近傍領域１０２ａへの移動を許容する水路部１２８とを備える。これにより、カソード触媒層１０４、及び電解質膜１０２のカソード触媒層近傍領域１０２ｂに比べて乾燥しやすいアノード触媒層１０６、及び電解質膜１０２のアノード触媒層近傍領域１０２ａの乾燥を抑制することができる。そのため、燃料電池１０の発電性能の向上を図ることができる。
【００４４】
（実施形態２）
実施形態２に係る燃料電池１０は、接続部１２０の構造及び製造方法を除き、実施形態１に係る燃料電池１０の構成及び製造方法と共通する。以下、実施形態２に係る燃料電池１０について実施形態１と異なる構成を中心に説明する。なお、実施形態１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。図７は、実施形態２に係る燃料電池の概略構造を部分的に示す断面図である。なお、図７は、図２（Ａ）の破線で囲まれた領域Ｂに対応する。
【００４５】
実施形態２に係る燃料電池１０において、防水部１３０は、水路部１２８に埋め込まれるように配置されている。したがって、防水部１３０と電解質膜１０２との接合面と、水路部１２８と電解質膜１０２との接合面（すなわち側面１２８ｂ，１２８ｃ）とが同一平面上に位置する。ガスシール部１３２には、ガスシール部１３２と同質の材料からなる延長部１３４が接続される。延長部１３４は、水路部１２８のアノード触媒層１０６側の端面１２８ｄと、アノード触媒層１０６との間に介在し、ガスシール部１３２及び延長部１３４によって水路部１２８を介したクロスリークとショートの発生とが抑制される。なお、ガスシール部１３２と延長部１３４とは一体であってもよい。
【００４６】
図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は、実施形態２に係る燃料電池の製造方法を示す工程図である。なお、ここでは実施形態１に係る燃料電池の製造方法と異なる、接続部１２０の製造工程のみについて説明する。
【００４７】
まず、図８（Ａ）に示すように、第１絶縁層１２４、インターコネクタ１２２、ガスシール部１３２が一体的に設けられた第２絶縁層１２６をこの順に積層する。またガスシール部１３２上に延長部１３４を積層し、延長部１３４と所定の間隔をあけて第２絶縁層１２６上に防水部１３０を積層する。そして、プレス機を用いて、積層体を加熱圧着する。これにより、図８（Ｂ）に示すように、複合体１１９が形成される。
【００４８】
次に、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示すように、複合体１１９における、第２絶縁層１２６、防水部１３０及びガスシール部１３２で囲まれた空間１２７に吸水材を充填して、水路部１２８を形成する。吸水材は、防水部１３０及び延長部１３４の上面と同じ高さになるまで充填される。これにより、接続部１２０が形成される。以降は、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す工程が実施されて燃料電池１０が得られる。
【００４９】
以上説明した実施形態２に係る燃料電池１０によれば、水路部１２８のカソード触媒層１０４側の端面１２８ａの面積を大きくすることができるため、水路部１２８とカソード触媒層１０４との接触面積を実施形態１よりも大きくする設計が可能となる。そのため、カソード触媒層１０４からアノード触媒層近傍領域１０２ａへの水の移送量をより増やすことができる。
【００５０】
（実施形態３）
実施形態３は、上述した実施形態１又は２に係る燃料電池１０を搭載した燃料電池システムである。実施形態１又は２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００５１】
図９（Ａ）は、実施形態３に係る燃料電池システムを斜め上方から見た斜視図である。図９（Ｂ）は、実施形態３に係る燃料電池システムを斜め下方から見た斜視図である。図１０（Ａ）は、実施形態３に係る燃料電池システムの筐体内部の概略構造を示す正面図である。図１０（Ｂ）は、実施形態３に係る燃料電池システムの筐体内部の概略構造を示す斜視図である。なお、図１０（Ａ）では、燃料電池１０の膜電極接合体１００と水路部１２８とを模式的に示している。
【００５２】
燃料電池システム１は、筐体３００、複数の燃料電池１０、燃料収容部３３０、燃料供給部３３２、送風部３４０、整流部３５０及び制御部３７０を備える。本実施形態の燃料電池システム１は、燃料の供給にポンプなどの補機を使用しないパッシブ型の燃料電池システムである。筐体３００は、複数の燃料電池１０、燃料収容部３３０、燃料供給部３３２、送風部３４０、整流部３５０及び制御部３７０を持ち運びに容易な形態でコンパクトに収容している。図９（Ａ）に示すように、筐体３００の大部分は一体的に形成されているが、便宜的に主に基部３１０と突出部３２０とに分けられる。
【００５３】
基部３１０は直方体形状であり、底面の長手方向両端部に机などの設置面に載置するための脚部３１２が設けられている。基部３１０の底面には吸気口３１４が設けられており、吸気口３１４を介して外気が基部３１０の中に取り込まれる。基部３１０の底面は、吸気口３１４が設けられている領域が脚部３１２に対して凹部になっており、脚部３１２が設置面に接した状態で、設置面と吸気口３１４との間に隙間が生じるようになっている。これにより、筐体３００を設置面に載置した状態で、基部３１０の底面から外気を取り込むことができる。吸気口３１４の数および位置は、後述する送風部３４０の形態に応じて適宜設定される。
【００５４】
また、基部３１０の上面は、長手方向に沿った一方の辺に沿った領域Ｍと、長手方向に沿った他方の辺に沿った領域Ｎに分けられている（図９（Ａ）参照）。領域Ｍには、２組の排気口３１６ａ、３１６ｂが設けられている。また、領域Ｎには、領域Ｍと同様に２組の排気口（図示せず）が設けられている。
【００５５】
突出部３２０は、領域Ｍと領域Ｎに挟まれた領域において、基部３１０の上方に突出している。筐体３００は、側面方向から見ると逆Ｔ字形状になっている。突出部３２０の一方の側（領域Ｍの側）には、領域Ｍ側に設けられた燃料電池１０の設置領域に応じた開口部３１８ｍ、３１８ｎ、３１８ｏ及び３１８ｐが設けられている。同様に、突出部３２０の他方の側（領域Ｎの側）には、領域Ｎ側に設けられた燃料電池１０の設置領域に応じた開口部３１８ｍ’、３１８ｎ’、３１８ｏ’及び３１８ｐ’が設けられている。
【００５６】
以下、突出部３２０の領域Ｍの側を例に取り、筐体３００についてより詳細に説明する。開口部３１８ｍ、３１８ｎ、３１８ｏ及び３１８ｐは、２×２のマトリクス状に配置されており、開口部３１８ｍ、開口部３１８ｏはそれぞれ排気口３１６ａ、排気口３１６ｂの近傍に配置されている。開口部３１８ｎは開口部３１８ｍの上方に位置している。また、開口部３１８ｐは開口部３１８ｏの上方に位置している。開口部３１８ｍと開口部３１８ｎとの間、及び開口部３１８ｏと開口部３１８ｐとの間には、補強部３０１ａが設けられている。言い換えると補強部３０１ａは、排気口３１６ａ、３１６ｂからの送風方向（図９（Ａ）中の矢印Ｘの方向）と直交する方向に延在している。補強部３０１ａを設けることで、燃料電池１０を筐体３００内により安定に保持することができる。なお、補強部３０１ａの詳細については後述する。
【００５７】
開口部３１８ｍと開口部３１８ｏとの間、及び開口部３１８ｎと開口部３１８ｐとの間に補強部３０１ｂが設けられている。言い換えると、補強部３０１ｂは、排気口３１６ａ、３１６ｂからの送風方向に沿って延在している。補強部３０１ｂを設けることで、補強部３０１ａと同様に、燃料電池１０を筐体３００内により安定に保持することができる。
【００５８】
突出部３２０の中には、複数の燃料電池１０、燃料収容部３３０、燃料供給部３３２が収容されている。
【００５９】
燃料収容部３３０には水素吸蔵合金が収容されている。水素吸蔵合金は、水素の吸蔵と、吸蔵した水素の放出とが可能であり、例えば、希土類系のＭｍＮｉ4.32Ｍｎ0.18Ａｌ0.1Ｆｅ0.1Ｃｏ0.3（Ｍｍはミッシュメタル）である。なお、水素吸蔵合金は、これに限定されず、例えばＬａ−Ｎｉ系等の他の希土類系の合金、Ｔｉ−Ｍｎ系合金、Ｔｉ−Ｆｅ系合金、Ｔｉ−Ｚｒ系合金、Ｍｇ−Ｎｉ系合金、Ｚｒ−Ｍｎ系合金等であってもよい。具体的には、水素吸蔵合金としてＬａＮｉ５合金、Ｍｇ２Ｎｉ合金、Ｔｉ１＋ｘＣｒ２−ｙＭｎｙ（ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝０〜１．０）合金などを挙げることができる。水素吸蔵合金は、上述した水素吸蔵合金の粉末にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）デイスパージョンなどの結着剤を混合し、プレス機で圧縮成形した圧縮成形体（ペレット）とすることができる。必要に応じて、圧縮成形後に焼結処理がなされていてもよい。また、水素吸蔵合金は、ペレット形状ではなく、水素吸蔵合金の粉末が燃料収容空間に充填されたものであってもよい。水素吸蔵合金の形状は、特に限定されない。
【００６０】
燃料収容部３３０の両主表面にそれぞれ燃料電池１０が配設されている。本実施形態では、燃料収容部３３０の両主表面に、それぞれ、筐体３００の突出部３２０に設けられた４つの開口部３１８と重なるように４つの燃料電池１０が平面配列されている。燃料電池１０は、上述の実施形態１もしくは実施形態２に係る燃料電池である。なお、本実施形態では、後述するカソード保護層４００が４つの燃料電池１０のカソード用ハウジングを構成している。
【００６１】
燃料電池１０は、カソード触媒層１０４側の主表面が燃料電池システム１の外部側を向くように配置されている。カソード触媒層１０４側に配置されたカソード保護層４００は、平板状の部材で形成されており、カソード用ハウジング１２と同様に複数の開口４０１を有する（図１１（Ａ）参照）。これらの開口４０１によりカソード触媒層１０４と燃料電池外部との間の通気性が得られている。カソード保護層４００の材料は特に限定されないが、例えば、アルマイト処理したアルミニウムやポリアクリレートなどの絶縁体が挙げられる。カソード保護層４００とカソード触媒層１０４との間には、気液分離膜（図示せず）が設けられてもよい。
【００６２】
本実施形態では、燃料電池１０のカソード触媒層１０４側の主表面が外側を向いている。したがって、送風部３４０により送風される燃料電池１０の主表面は、カソード触媒層１０４側の主表面である。そのため、送風部３４０によって、酸化剤ガスとしての空気の供給と、燃料電池１０冷却用の空気の供給とを達成することができる。燃料電池１０のカソード触媒層１０４側の主表面には、温度検出部（図示せず）が設けられている。温度検出部により燃料電池１０の温度が測定され、温度検出部で得られた燃料電池１０の温度情報が後述する制御部３７０に送信される。
【００６３】
燃料供給部３３２は、水素供給路およびレギュレータ（ともに図示せず）を主な構成として備える。水素供給路は、一端が燃料収容部３３０の出口と連通し、他端が燃料電池１０のアノード触媒層１０６側と連通している。水素供給路の途中にレギュレータが設けられている。レギュレータにより、水素吸蔵合金から水素が放出される際に、燃料電池１０に供給される水素の圧力が低減される。これにより、燃料電池１０のアノード触媒層１０６が保護される。
【００６４】
基部３１０には、主に送風部３４０、整流部３５０及び制御部３７０が収容されている。
【００６５】
制御部３７０は、基部３１０の底面をなす部材に搭載されている。制御部３７０は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、メモリ等を有し、送風部３４０の動作を制御する。例えば、制御部３７０は、温度検出部によって測定された温度が所定の高温になったとき、送風部３４０による送風を開始させる。
【００６６】
制御部３７０の上方に送風部３４０が設置されている。送風部３４０は、燃料電池１０のカソード触媒層１０４側の主表面に対して直交する方向から送風を行う。本実施形態では、送風部３４０として旋回流を発生させる送風機３４２が基部３１０の長手方向に２組並設されている。具体的には、送風機３４２は軸流ファン（プロペラファン）である。一方の送風機３４２で発生した風は、領域Ｍ側の排気口３１６ａ、領域Ｎ側において突出部３２０を対称軸として排気口３１６ａと線対称の位置にある排気口の両方に送風される。また、他方の送風機３４２で発生した風は、領域Ｍ側の排気口３１６ｂ、領域Ｎ側において突出部３２０を対称軸として排気口３１６ｂと線対称の位置にある排気口の両方に送風される。このように、一つの送風機で、燃料収容部３３０の両主表面にそれぞれ設けられた燃料電池１０への送風を担うことにより構成を簡単化し、燃料電池システム１をコンパクト化及び省電力化を図ることができる。
【００６７】
整流部３５０は送風部３４０の上方に設けられている。整流部３５０は、送風部３４０から送出された風の方向を燃料電池１０のカソード触媒層１０４側の主表面に向くように角度を付ける。具体的には、送風部３４０によって生じた旋回流を燃料電池１０のカソード触媒層１０４側の主表面に向けて反射する形状を持つ整流板３５２を有する。
【００６８】
送風部３４０は、燃料電池１０のカソード触媒層１０４側の主表面に沿って送風する。図１０（Ａ）では、矢印Ｘが風を表している。燃料電池１０は、水路部１２８の延在方向が送風部３４０の送風方向と略直行するように配置される。すなわち、膜電極接合体１００の直列接続方向と送風部３４０の送風方向とが平行である。また、膜電極接合体１００と水路部１２８との各組み合わせＺ（例えば、図３に示す膜電極接合体１００ｂと外側用接続部１４０の水路部１２８との組み合わせ、及び膜電極接合体１００ｃと接続部１２０ａの水路部１２８との組み合わせ）において、膜電極接合体１００が送風部３４０の風上側に配置され、水路部１２８が送風部３４０の送風方向の風下側に配置される。これにより、送風部３４０の送風によって、カソード触媒層１０４に含まれる水を水路部１２８に移動させることができる。なお、送風により風上側の膜電極接合体１００の水が隣接する接続部１２０を越えて風下側の膜電極接合体１００に到達することでショートが発生することを防ぐために、インターコネクタ１２２をカソード触媒層１０４よりも上方に突出させたり、接続部１２０の端面にカソード触媒層１０４よりも上方に突出する堤防部を設けたりしてもよい。
【００６９】
図１１（Ａ）は、補強部３０１ａ、補強部３０１ｂを拡大した概略平面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＥ−Ｅ線に沿った概略断面図である。図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。なお、図１１（Ａ）及び図１１（Ｃ）では、矢印Ｘが風を表している。
【００７０】
補強部３０１ａの肉厚は、補強部３０１ｂの肉厚より薄くなっており、燃料電池１０側に補強部３０１ｂが凸となり、燃料電池１０と反対側（外側）では補強部３０１ａと補強部３０１ｂとの間に段差がないように設計されている。これにより、補強部３０１ａとカソード保護層４００との間に風Ｘの通り道となる流路４１０が形成されている。これによれば、送風部３４０から送出された風が流路４１０を通ることにより、補強部３０１ａで遮られることなく、送風部３４０からみて補強部３０１ａの背後の領域を含む開口部３１８ｎ、３１８ｐに向かうことができる。したがって、燃料電池１０のカソード触媒層１０４側の主表面全体に均一な風量で送風することができるため、場所による温度のばらつきを低減することができ、ひいては、燃料電池１０による発電を安定化させることができる。
【００７１】
なお、補強部３０１ａ，３０１ｂを同一の肉厚とし、補強部３０１ａと補強部３０１ｂとが交差する領域において、補強部３０１ａが補強部３０１ｂの上（補強部３０１ｂの方が補強部３０１ａより燃料電池１０側）に位置するように配置してもよい。この場合、補強部３０１ａとカソード保護層４００との間に、補強部３０１ｂの厚さと同等な流路４１０を形成することができる。
【００７２】
以上説明した燃料電池システム１によれば、燃料電池１０のカソード触媒層１０４に空気を供給するための送風を利用して、カソード触媒層１０４に含まれる水を水路部１２８に移動させることができる。これにより、カソード触媒層１０４からアノード触媒層近傍領域１０２ａへ効率的に水を移送することができる。
【００７３】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００７４】
上述の実施形態１〜３では、水路部１２８のアノード触媒層側端部の側面１２８ｂがアノード触媒層近傍領域１０２ａに接し、水路部１２８とアノード触媒層１０６とは非接触であるが、水路部１２８が水の流通が可能で且つガス不透過性を備えるものであれば、側面１２８ｂはアノード触媒層近傍領域１０２ａに加えてアノード触媒層１０６に接してもよく、また、アノード触媒層１０６のみに接してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１  燃料電池システム、  １０  燃料電池、  １００  膜電極接合体、  １０２  電解質膜、  １０２ａ  アノード触媒層近傍領域、  １０２ｂ  カソード触媒層近傍領域、  １０４  カソード触媒層、  １０６  アノード触媒層、  １２２  インターコネクタ、  １２４  第１絶縁層、  １２６  第２絶縁層、  １２８  水路部、  １３０  防水部、  １３２  ガスシール部、  ３４０  送風部。
【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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【図１１】
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