(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を挟持するアノード側セパレータ及びカソード側セパレータと、
前記カソード側セパレータの前記膜電極接合体側の面に前記カソード側セパレータの一端から他端にかけて延在して設けられ、酸化剤ガスが流通する発電用流路と、
前記カソード側セパレータの前記膜電極接合体とは反対側の面に前記カソード側セパレータの前記一端から前記他端にかけて延在して設けられ、前記発電用流路と側壁によって隔てられていて、前記酸化剤ガスが流通する冷却用流路と、を備え、
前記発電用流路の前記酸化剤ガスが供給される供給口の断面積は、前記発電用流路の前記酸化剤ガスが排出される排出口の断面積よりも小さく、
前記冷却用流路の前記酸化剤ガスが供給される供給口の断面積は、前記冷却用流路の前記酸化剤ガスが排出される排出口の断面積よりも大きく、
前記冷却用流路の幅は、前記冷却用流路を流れる前記酸化剤ガスの流通方向において狭まるように階段状に変化し、
前記発電用流路と前記冷却用流路とを隔てる前記側壁のうち前記階段状に変化する階段部に貫通孔が設けられている、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】
固体高分子形燃料電池は、電解質膜の両面に触媒電極層が設けられた膜電極接合体を、一対のセパレータで挟持した構造を有する。燃料電池の冷却方法として、冷却水を循環させる水冷式の他に、発電用に供給される酸化剤ガスを冷却に用いる空冷式が知られている。例えば、冷却用流路と発電用流路とが貫通孔で接続されると共に、冷却用流路の断面積の一部が上流から下流に向かって小さくなった空冷式の燃料電池が知られている（例えば、特許文献１）。膜電極接合体での電気化学反応によって生成された生成水は、発電用流路を流れる酸化剤ガスによってガス供給口からガス排出口に向かって移動する。このため、発電用流路のガス供給口よりも下流側で液水が過剰になり、フラッディングによる発電性能の低下が生じる場合がある。特許文献１の構成によれば、液水が過剰になる部位で空気流量を増加できるため、フラッディングを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、発電用流路の下流側では、ガス供給口側と同じ断面積であるにも関わらず流量を増加させているため、圧力損失が増大し、補機負荷が増大したり、空気流量が不足したりすることにより、燃料電池を十分に冷却できずに、発電性能が低下する場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、発電性能の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持するアノード側セパレータ及びカソード側セパレータと、前記カソード側セパレータの前記膜電極接合体側の面に前記カソード側セパレータの一端から他端にかけて延在して設けられ、酸化剤ガスが流通する発電用流路と、前記カソード側セパレータの前記膜電極接合体とは反対側の面に前記カソード側セパレータの前記一端から前記他端にかけて延在して設けられ、前記発電用流路と側壁によって隔てられていて、前記酸化剤ガスが流通する冷却用流路と、を備え、前記発電用流路の前記酸化剤ガスが供給される供給口の断面積は、前記発電用流路の前記酸化剤ガスが排出される排出口の断面積よりも小さく、前記冷却用流路の前記酸化剤ガスが供給される供給口の断面積は、前記冷却用流路の前記酸化剤ガスが排出される排出口の断面積よりも大きく、前記冷却用流路の幅は、前記冷却用流路を流れる前記酸化剤ガスの流通方向において狭まるように階段状に変化し、前記発電用流路と前記冷却用流路とを隔てる前記側壁のうち前記階段状に変化する階段部に貫通孔が設けられている、燃料電池である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発電性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施例１に係る燃料電池を構成する単セルの分解斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるカソード側セパレータを拡大した斜視図である。
【図３】図３は、比較例１に係る燃料電池を構成する単セルの分解斜視図である。
【図４】図４は、実施例２に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータを拡大した斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、実施例３に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータを拡大した斜視図、図５（ｂ）は、実施例３の変形例１に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータを拡大した斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、実施例４に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータを拡大した斜視図、図６（ｂ）は、実施例４の変形例１に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータを拡大した斜視図である。
【図７】図７は、実施例５に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータを拡大した斜視図である。
【図８】図８は、実施例６に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータを拡大した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
実施例１に係る燃料電池は、反応ガスとして燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気）との供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造を有する。実施例１の燃料電池は、例えば持ち運び可能な携帯用燃料電池である。図１は、実施例１に係る燃料電池を構成する単セル１００の分解斜視図である。図２は、図１におけるカソード側セパレータ１８ｃを拡大した斜視図である。
【００１１】
図１及び図２のように、実施例１の燃料電池を構成する単セル１００は、アノード側セパレータ１８ａ、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly）２０、及びカソード側セパレータ１８ｃ、を備える。ＭＥＧＡ２０は、例えば樹脂（エポキシ樹脂やフェノール樹脂など）からなる絶縁部材３４の内側に配置されている。ＭＥＧＡ２０及び絶縁部材３４は、アノード側セパレータ１８ａとカソード側セパレータ１８ｃとによって挟持されている。
【００１２】
カソード側セパレータ１８ｃは、ガス遮断性及び電子伝導性を有する部材によって形成されている。例えば、カソード側セパレータ１８ｃは、プレス成型による曲げ加工によって凹凸形状が形成されたステンレス鋼などの金属板からなる。カソード側セパレータ１８ｃには、厚み方向の凹凸形状によって、それぞれ空気が流れる発電用流路２２と冷却用流路２４とが形成されている。発電用流路２２は、カソード側セパレータ１８ｃのＭＥＧＡ２０側の面に設けられている。冷却用流路２４は、カソード側セパレータ１８ｃのＭＥＧＡ２０とは反対側の面に設けられている。発電用流路２２には、ＭＥＧＡ２０に供給される空気が空気供給口から空気排出口に向かって流れる。冷却用流路２４には、単セル１００を冷却する空気が空気供給口から空気排出口に向かって流れる。なお、発電用流路２２を流れる空気によっても単セル１００は冷却される。
【００１３】
発電用流路２２と冷却用流路２４とは、カソード側セパレータ１８ｃの一端から他端に第１方向に直線状に延在し、且つ、第１方向に交差する方向で交互に並んで設けられている。すなわち、発電用流路２２と冷却用流路２４とは、第１方向に交差する第２方向で側壁２６によって隔てられている。発電用流路２２は、空気供給口から空気排出口にかけてほぼ一定の深さＤを有する。言い換えると、冷却用流路２４は、空気供給口から空気排出口にかけてほぼ一定の深さＤを有する。また、発電用流路２２のピッチ間隔Ｗ１（中心間の距離）は、空気供給口から空気排出口にかけてほぼ一定である。冷却用流路２４のピッチ間隔Ｗ２（中心間の距離）も、空気供給口から空気排出口にかけてほぼ一定である。
【００１４】
発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅は空気供給口から空気排出口にかけて一定ではない。発電用流路２２の幅は、空気供給口と空気排出口との間で、空気排出口側が空気供給口側よりも広くなるように階段状に変化している。冷却用流路２４の幅は、空気供給口と空気排出口との間で、空気排出口側が空気供給口側よりも狭くなるように階段状に変化している。すなわち、発電用流路２２は空気供給口側の断面積Ｓ１が空気排出口側の断面積Ｓ１１よりも小さく、冷却用流路２４は空気供給口側の断面積Ｓ２が空気排出口側の断面積Ｓ１２よりも大きくなっている。発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が階段状に変化する階段部２８は、例えば空気排出口よりも空気供給口側寄りに位置している。ここで、階段部２８とは、発電用流路２２と冷却用流路２４とを隔てる側壁２６のうち、空気の流れ方向に直交している部分を指す。
【００１５】
側壁２６内の階段部２８に、発電用流路２２と冷却用流路２４とを連通させる貫通孔３０が設けられている。貫通孔３０は、冷却用流路２４を流れる空気の流通方向に直交して設けられている。この貫通孔３０によって、空気供給口から空気排出口に向かって冷却用流路２４を流れる空気の一部は、発電用流路２２に流れ込むようになる。
【００１６】
アノード側セパレータ１８ａは、ガス遮断性及び電子伝導性を有する部材によって形成され、例えばカーボンを圧縮してガス不透過とした緻密性カーボンなどのカーボン部材やステンレス鋼などの金属部材によって形成されている。アノード側セパレータ１８ａには孔ａ１、ａ２が設けられ、絶縁部材３４には孔ｓ１、ｓ２が設けられ、カソード側セパレータ１８ｃの両側に設けられた絶縁部材３６には孔ｃ１、ｃ２が設けられている。孔ａ１、ｓ１、ｃ１は連通し、水素を供給する供給マニホールドを画定する。孔ａ２、ｓ２、ｃ２は連通し、水素を排出する排出マニホールドを画定する。アノード側セパレータ１８ａのＭＥＧＡ２０側の面には、供給マニホールドから排出マニホールドに向かって直線状に延在し、ＭＥＧＡ２０に供給される水素が流れる水素流路３２が設けられている。水素流路３２は、発電用流路２２及び冷却用流路２４と交差（例えば直交）している。
【００１７】
ＭＥＧＡ２０は、電解質膜１２、アノード触媒層１４ａ、カソード触媒層１４ｃ、アノードガス拡散層１６ａ、及びカソードガス拡散層１６ｃを備える。電解質膜１２の一方の面にアノード触媒層１４ａが設けられ、他方の面にカソード触媒層１４ｃが設けられている。これにより、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１０が形成されている。電解質膜１２は、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂材料又は炭化水素系樹脂材料で形成された固体高分子膜であり、湿潤状態において良好なプロトン伝導性を有する。アノード触媒層１４ａ及びカソード触媒層１４ｃは、電気化学反応を進行する触媒（例えば白金や白金−コバルト合金）を担持したカーボン粒子（例えばカーボンブラック）と、スルホン酸基を有する固体高分子であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有するアイオノマーと、を含む。
【００１８】
ＭＥＡ１０の両側にアノードガス拡散層１６ａ及びカソードガス拡散層１６ｃが配置されている。アノードガス拡散層１６ａ及びカソードガス拡散層１６ｃは、ガス透過性及び電子伝導性を有する部材によって形成されており、例えばカーボンクロスやカーボンペーパなどの多孔質カーボン製部材によって形成されている。なお、ＭＥＡ１０とアノードガス拡散層１６ａとの間及びＭＥＡ１０とカソードガス拡散層１６ｃとの間に、ＭＥＡ１０内に含まれる水分量の調整を目的とした撥水層を備えていてもよい。撥水層は、アノードガス拡散層１６ａ及びカソードガス拡散層１６ｃと同じく、ガス透過性及び電子伝導性を有する部材によって形成され、例えばカーボンクロスやカーボンペーパなどの多孔質カーボン製部材によって形成される。ただし、撥水層は、アノードガス拡散層１６ａ及びカソードガス拡散層１６ｃと比べて、多孔質カーボン製部材の細孔が小さい。
【００１９】
ここで、実施例１に係る燃料電池の効果を説明するに当たり、比較例１に係る燃料電池について説明する。図３は、比較例１に係る燃料電池を構成する単セル５００の分解斜視図である。図３のように、比較例１の燃料電池を構成する単セル５００は、カソード側セパレータ１８ｃの発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が、空気供給口から空気排出口にかけて一定となっている。すなわち、発電用流路２２の断面積は空気供給口から空気排出口にかけて一定になっている。冷却用流路２４の断面積も空気供給口から空気排出口にかけて一定になっている。また、発電用流路２２と冷却用流路２４とを隔てる側壁２６に貫通孔は設けられていない。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００２０】
比較例１では、発電用流路２２の断面積が空気供給口から空気排出口にかけて一定であるため、発電用流路２２を流れる空気の流量も空気供給口から空気排出口にかけて一定である。ＭＥＡ１０で生成された生成水は、発電用流路２２を流れる空気によって空気供給口側から空気排出口側に向かって移動する。発電用流路２２を流れる空気の流量が空気供給口から空気排出口にかけて一定の場合では、空気供給口側ではＭＥＧＡ２０に触れる空気によってＭＥＡ１０から生成水が持ち去られてＭＥＡ１０が乾燥する場合がある。空気排出口側では空気供給口側から移動してきた生成水によってＭＥＡ１０内の液水が過多になる場合がある。つまり、空気供給口側ではＭＥＡ１０の乾燥による発電性能の低下が生じ、空気排出口側ではＭＥＡ１０内の液水過多によるフラッディングによって発電性能の低下が生じる場合がある。なお、空気供給口側でのＭＥＡ１０の乾燥を抑制するために供給する空気量を少なくすると、空気排出口側でのフラッディングによる発電性能の低下や空気の供給量不足による発電性能の低下を引き起こす。例えば、携帯用燃料電池のような発電量が比較的小さいがために供給される空気量が比較的少ない燃料電池では、空気排出口側における液水の排出が難しいため、空気排出口側でフラッディングによる発電性能の低下が起こり易い。
【００２１】
一方、実施例１によれば、図２のように、発電用流路２２は空気供給口側の断面積が下流側の断面積よりも小さく、冷却用流路２４は空気供給口側の断面積が下流側の断面積よりも大きい。そして、発電用流路２２と冷却用流路２４とを隔てる側壁２６に貫通孔３０が設けられている。発電用流路２２の空気供給口側の断面積を小さくすることで、空気供給口側においてＭＥＧＡ２０に触れる空気量を少なくすることができ、空気によるＭＥＡ１０からの液水の持ち去りを抑制することができる。よって、空気供給口側におけるＭＥＡ１０の乾燥を抑制することができ、空気供給口側における発電性能の低下を抑制することができる。また、発電用流路２２の下流側の断面積を大きくし、且つ、貫通孔３０を設けて冷却用流路２４から発電用流路２２に空気が流れ込むようにすることで、流路全体の圧力損失の増大を抑制しながら発電用流路２２の下流側を流れる空気の流量を多くすることができる。これにより、発電用流路２２の下流側においてＭＥＧＡ２０に触れる空気量を多くすることができ、ＭＥＡ１０からの液水の排出を促進することができる。よって、発電用流路２２の下流側におけるＭＥＡ１０内の液水が過多になることを抑制することができ、発電用流路２２の下流側における発電性能の低下を抑制することができる。
【００２２】
また、実施例１によれば、図１のように、発電用流路２２と冷却用流路２４とは、発電用空気及び冷却用空気の流れ方向である第１方向に交差する第２方向に並んで設けられている。これにより、冷却用流路２４をカソード触媒層１４ｃの近くに配置することができるため、冷却効率を良好にすることができる。
【００２３】
また、実施例１によれば、図２のように、発電用流路２２の幅は空気の流通方向で広がるように階段状に変化し、冷却用流路２４の幅は空気の流通方向で狭まるように階段状に変化している。貫通孔３０は、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が階段状に変化する階段部２８に空気の流通方向に直交して設けられている。これにより、冷却用流路２４から発電用流路２２への空気の流れをスムーズにすることができる。
【００２４】
また、実施例１によれば、カソード側セパレータ１８ｃは凹凸形状をした金属板からなる。これにより、カソード側セパレータ１８ｃを簡素な構造とすることができ、生産性の向上や製造コストの低減ができる。なお、カソード側セパレータ１８ｃは、例えばカーボンを圧縮してガス不透過とした緻密性カーボンなどのカーボン部材で形成されていてもよい。
【実施例２】
【００２５】
図４は、実施例２に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータ１８ｃを拡大した斜視図である。図４のように、実施例２の単セルのカソード側セパレータ１８ｃでは、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が３段階で変化している。すなわち、発電用流路２２及び冷却用流路２４の断面積が３段階で変化している。発電用流路２２の断面積は、空気供給口側で最も小さく、次いで空気供給口と空気排出口との間で小さく、空気排出口側では最も大きくなっている。冷却用流路２４の断面積は、空気供給口側で最も大きく、次いで空気供給口と空気排出口との間で大きく、空気排出口側では最も小さくなっている。貫通孔３０は、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅を変化させる２箇所の階段部２８ａ、２８ｂの両方の側壁２６に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００２６】
実施例２によれば、発電用流路２２の幅が変化する複数の階段部２８ａ、２８ｂが設けられ、貫通孔３０は複数の階段部２８ａ、２８ｂそれぞれに設けられている。これにより、発電用流路２２を細分化した各領域に適切な空気量を流すことができる。
【実施例３】
【００２７】
図５（ａ）は、実施例３に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータ１８ｃを拡大した斜視図、図５（ｂ）は、実施例３の変形例１に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータ１８ｃを拡大した斜視図である。図５（ａ）のように、実施例３の単セルのカソード側セパレータ１８ｃでは、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が変化する階段部２８の近傍であって、階段部２８よりも空気の流れに対して前段側の側壁２６に貫通孔３０が設けられている。貫通孔３０は空気の流通方向に平行に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００２８】
実施例３では、貫通孔３０は階段部２８の近傍に設けられている。冷却用流路２４の断面積は階段部２８で小さくなるため、冷却用流路２４を流れてきた空気は階段部２８近傍で滞り、その結果、階段部２８近傍の圧力が上昇するようになる。この冷却用流路２４内の圧力が上昇した階段部２８の近傍に貫通孔３０を設けることで、冷却用流路２４から発電用流路２２へと空気を流すことができる。なお、上述の記載から明らかなように、階段部２８の近傍とは、冷却用流路２４内の空気の流れが滞って圧力が上昇する範囲であり、冷却用流路２４内の圧力が発電用流路２２内の圧力よりも高くなる範囲である。
【００２９】
なお、実施例３では、貫通孔３０は、階段部２８よりも空気の流れに対して前段側の側壁２６に設けられている場合を例に示したがこれに限られない。図５（ｂ）のように、貫通孔３０は、階段部２８よりも空気の流れに対して後段側であって、階段部２８近傍の側壁２６に設けられていてもよい。また、貫通孔３０は、後述する実施例５と同様に、階段部２８よりも前段側及び後段側の両方に設けられていてもよい。
【実施例４】
【００３０】
図６（ａ）は、実施例４に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータ１８ｃを拡大した斜視図、図６（ｂ）は、実施例４の変形例１に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータ１８ｃを拡大した斜視図である。図６（ａ）のように、実施例４の単セルのカソード側セパレータ１８ｃでは、発電用流路２２の幅は、空気排出口側が空気供給口側よりも広くなるように傾斜して変化（テーパ状に変化）している。冷却用流路２４の幅は、空気排出口側が空気供給口側よりも狭くなるように傾斜して変化（テーパ状に変化）している。貫通孔３０は、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が傾斜して変化する傾斜部４０に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００３１】
実施例４によれば、発電用流路２２の幅は空気の流通方向において広がるように傾斜して変化し、冷却用流路２４の幅は空気の流通方向において狭まるように傾斜して変化している。貫通孔３０は、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が傾斜して変化する傾斜部４０に設けられている。この場合でも、冷却用流路２４から発電用流路２２へと空気を流すことができる。
【００３２】
なお、実施例４では、空気供給口から空気排出口までの全領域にわたって、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が傾斜して変化する場合を例に示したがこれに限られない。図６（ｂ）のように、空気供給口と空気排出口との間の一部の領域において、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が傾斜して変化している場合でもよい。
【００３３】
なお、実施例４においては、貫通孔３０は、冷却用流路２４を流れる空気の流通方向に沿って傾斜部４０に複数設けられている場合が好ましい。これにより、冷却用流路２４を流れる空気を複数の貫通孔３０を介して少しずつ発電用流路２２に流すことができる。
【実施例５】
【００３４】
図７は、実施例５に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータ１８ｃを拡大した斜視図である。図７のように、実施例５の単セルのカソード側セパレータ１８ｃでは、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が変化する傾斜部４０の近傍であって、傾斜部４０よりも空気の流れに対して前段側及び後段側の側壁２６に貫通孔３０が設けられている。貫通孔３０は空気の流通方向に平行に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００３５】
実施例５では、貫通孔３０は傾斜部４０の近傍に設けられている。実施例３と同様に、傾斜部４０の近傍では冷却用流路２４内の圧力が上昇することから、傾斜部４０の近傍に貫通孔３０を設けることで、冷却用流路２４から発電用流路２２へと空気を流すことができる。なお、傾斜部４０の近傍とは、実施例３の階段部２８の近傍と同じく、冷却用流路２４内の空気の流れが滞って圧力が上昇する範囲であり、冷却用流路２４内の圧力が発電用流路２２内の圧力よりも高くなる範囲である。
【００３６】
なお、実施例５では、貫通孔３０は傾斜部４０よりも前段側及び後段側の両方に設けられている場合を例に示したがこれに限られない。実施例３と同様に、傾斜部４０の後段側にのみ設けられていてもよいし、実施例３の変形例１と同様に、傾斜部４０の前段側にのみ設けられていてもよい。
【実施例６】
【００３７】
図８は、実施例６に係る燃料電池を構成する単セルのカソード側セパレータ１８ｃを拡大した斜視図である。図８のように、実施例６の単セルのカソード側セパレータ１８ｃでは、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が３段階で変化している。発電用流路２２の断面積は、空気供給口側及び空気排出口側で小さく、空気供給口と空気排出口との中間部で大きくなっている。冷却用流路２４の断面積は、空気供給口側及び空気排出口側で大きく、空気供給口と空気排出口との中間部で小さくなっている。貫通孔３０ａ、３０ｂが、発電用流路２２及び冷却用流路２４の幅が変化する２箇所の階段部２８ａ、２８ｂの側壁２６に設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００３８】
実施例６のように、発電用流路２２の空気排出口側の断面積が小さくなっていてもよい。この場合でも、発電用流路２２の空気供給口側の断面積が小さいことで、空気供給口側においてＭＥＧＡ２０に触れる空気量を少なくすることができ、空気供給口側においてＭＥＡ１０が乾燥することを抑制できる。また、空気供給口側よりも下流側の断面積を大きくし、且つ、貫通孔３０ａを設けて冷却用流路２４から発電用流路２２に空気が流れ込むようにすることで、発電用流路２２の下流側を流れる空気の流量を多くすることができ、下流側においてＭＥＡ１０内の液水が過多になることを抑制できる。よって、発電性能の低下を抑制することができる。
【００３９】
また、実施例６によれば、発電用流路２２の幅が狭くなる階段部２８ｂにも貫通孔３０ｂが設けられている。これにより、発電用流路２２の空気排出口側の断面積が小さい場合でも、発電用流路２２を流れる空気が階段部２８ｂの貫通孔３０ｂを介して冷却用流路２４に流れるため、発電用流路２２の断面積が大きい部分を流れる空気の流量を多くすることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  膜電極接合体
１２  電解質膜
１４ａ  アノード触媒層
１４ｃ  カソード触媒層
１６ａ  アノードガス拡散層
１６ｃ  カソードガス拡散層
１８ａ  アノード側セパレータ
１８ｃ  カソード側セパレータ
２０  膜電極ガス拡散層接合体
２２  発電用流路
２４  冷却用流路
２６  側壁
２８〜２８ｂ  階段部
３０〜３０ｂ  貫通孔
３２  水素流路
３４、３６  絶縁部材
４０  傾斜部
１００、５００  単セル
【図１】
0006604261.tif 000002
【図２】
0006604261.tif 000003
【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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