(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路（２０ａ、３０ａ）を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ（３０）には、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記ガス流路には、前記隔壁部に対向する前記ガス拡散層に前記反応ガスを導くガイド部（３３）が設けられており、
前記ガイド部は、前記ガス拡散層における前記ガス流路に対向する部位に形成され、前記ガス拡散層における前記ガス流路に対向する部位に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層における前記隔壁部に対向する部位へ向かう方向に転向させる少なくとも１つの突起部（３３３）を有している燃料電池セル。
【請求項２】
前記ガイド部は、前記隔壁部に形成され、前記隔壁部の壁面に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層へ向かう方向に転向させる少なくとも１つの凸部（３３１）を有している請求項１に記載の燃料電池セル。
【請求項３】
前記凸部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差すると共に、前記反応ガス流れ下流側に向かうに伴って前記ガス拡散層側に近づく傾斜部（３３１ａ）を有する請求項２に記載の燃料電池セル。
【請求項４】
前記ガイド部は、前記隔壁部に形成され、前記隔壁部の壁面に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層へ向かう方向に転向させる少なくとも１つの凹部（３３２）を有している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池セル。
【請求項５】
前記凹部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差すると共に、前記反応ガス流れ下流側に向かうに伴って前記ガス拡散層側に近づく傾斜部（３３２ａ）を有する請求項４に記載の燃料電池セル。
【請求項６】
前記突起部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差するように設けられている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池セル。
【請求項７】
反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路（２０ａ、３０ａ）を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ（３０）には、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隣り合うガス流路の流路断面積が、前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっており、
前記ガス拡散層の厚みは、前記隣り合うガス流路の流路断面積が前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなるように、前記反応ガスの流れる位置によって異なる厚みに設定されている燃料電池セル。
【請求項８】
隣り合う前記隔壁部の間における流路幅は、前記隣り合うガス流路の流路断面積が前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなるように、前記反応ガスの流れる位置によって異なる幅に設定されている請求項７に記載の燃料電池セル。
【請求項９】
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、前記反応ガスの流れ方向において前記流路断面積が異なるように構成されている請求項７または８に記載の燃料電池セル。
【請求項１０】
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隔壁部の表面粗さが前記反応ガスの流れる位置によって異なっている請求項７ないし９のいずれか１つに記載の燃料電池セル。
【請求項１１】
反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路（２０ａ、３０ａ）を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ（３０）には、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隔壁部の表面粗さが前記反応ガスの流れる位置によって異なっている燃料電池セル。
【請求項１２】
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隣り合うガス流路の流路断面積が、前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっている請求項１１に記載の燃料電池セル。
【請求項１３】
隣り合う前記隔壁部の間における流路幅は、前記隣り合うガス流路の流路断面積が前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなるように、前記反応ガスの流れる位置によって異なる幅に設定されている請求項１２に記載の燃料電池セル。
【請求項１４】
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、前記反応ガスの流れ方向において前記流路断面積が異なるように構成されている請求項１２または１３に記載の燃料電池セル。
【請求項１５】
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、前記反応ガスの流れ方向において前記隔壁部の表面粗さが異なるように構成されている請求項１０ないし１４のいずれか１つに記載の燃料電池セル。
【請求項１６】
反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータには、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記ガス流路は、前記隔壁部に対向する前記ガス拡散層に前記反応ガスを導くガイド部（３３）が設けられ、且つ、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように構成されている燃料電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型の燃料電池セルは、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）、当該膜電極接合体に含まれるガス拡散層に対向する部位に複数のガス流路が形成されたセパレータを含んで構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、ガス流路の上流と下流とを分離する隔壁の下側における液水の滞留を抑えるために、ガス拡散層の一部における反応ガスの通気抵抗を小さくする構造が開示されている。具体的には、特許文献１には、ガス流路における隔壁の下側のガス拡散層を通過する反応ガスの通気抵抗が、上流側流路または下流側流路の上流部よりも中流部の方が低く、且つ、下流部よりも中流部の方が低い構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６４４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本発明者らの検討によれば、特許文献１の如く、セパレータに形成されたガス流路を上流側と下流側とで分離する構成では、隔壁部の上流側を流れる全ての反応ガスが、隔壁部に対向するガス拡散層を介して隔壁部の下流側に流れる。
【０００６】
このような構成では、仮に、ガス拡散層における液水の滞留を抑えることができたとしても、未反応ガスのガス拡散層の通過や、異物によるガス拡散層の目詰まり等により、ガス流路における圧力損失が著しく高くなってしまう。ガス流路における圧力損失が高いと、燃料電池セルの発電時におけるエネルギ損失が増大することになり、燃料電池セルの発電効率の低下を招く要因となることから好ましくない。
【０００７】
これに対して、本発明者らは、ガス流路における圧力損失を抑えるために、隔壁部でガス流路の上流側と下流側を分離せず、複数のガス流路における入口側から出口側に至る反応ガスの流れが並列となるように隔壁部で複数のガス流路を仕切る構成を検討している。
【０００８】
しかしながら、単に複数のガス流路における反応ガスの流れが並列となるように隔壁部で複数のガス流路を仕切る構成とすると、隔壁部に対向するガス拡散層における液水の滞留を抑えることができない。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、反応ガスのガス流路における圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１、請求項７、請求項１１、請求項１６に記載の発明は、反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルを対象としている。
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１、請求項７、請求項１１、請求項１６に記載の発明は、電解質膜（１１）の一面にアノード（１２）、他面にカソード（１３）が接合された接合体のアノードの外側およびカソードの外側それぞれにガス拡散層（１４、１５）が配置された膜電極接合体（１０）と、ガス拡散層を介して膜電極接合体を狭持すると共に、ガス拡散層と共に反応ガスが流れる複数のガス流路（２０ａ、３０ａ）を形成する一対のセパレータ（２０、３０）と、を備える。そして、一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ（３０）に対して、複数のガス流路における入口側から出口側に至る反応ガスの流れが並列となるように複数のガス流路を仕切る隔壁部（３２）を設ける構成となっている。
【００１２】
これによると、各ガス流路における入口側から出口側に至る反応ガスの流れが並列となるように隔壁部で各ガス流路を仕切る構成を採用しているので、隔壁部でガス流路の上流側と下流側を分離する構成に比べて、ガス流路における圧力損失を低減することができる。
【００１３】
加えて、請求項１、請求項１７に記載の発明では、一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成されたガス流路に、隔壁部に対向するガス拡散層に反応ガスを導くガイド部（３３）を設ける構成としている。
【００１４】
これによると、ガス流路に対して、隔壁部に対向するガス拡散層に反応ガスを導くガイド部を設ける構成を採用しているので、隔壁部に対向するガス拡散層側に向かう反応ガスの圧力により隔壁部に対向するガス拡散層に滞留する液水を排出することが可能となる。
【００１５】
従って、反応ガスのガス流路における圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セルを実現することができる。
【００１６】
また、請求項７、請求項１１、請求項１６に記載の発明では、一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された複数のガス流路を、隣り合うガス流路の圧力が反応ガスの流れる位置によって異なるように構成している。
【００１７】
これによると、隣り合うガス流路の圧力が反応ガスの流れる位置によって異なる構成を採用しているので、隣り合うガス流路における圧力差により、圧力の低い方側へ隔壁部に対向するガス拡散層に滞留する液水を排出することが可能となる。
【００１８】
従って、反応ガスのガス流路における圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セルを実現することができる。
【００１９】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の燃料電池セルの模式的な断面図である。
【図２】第１実施形態の燃料電池セルのカソード側のセパレータの正面図である。
【図３】第１実施形態の燃料電池セルの要部を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。
【図５】第１実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の模式的な斜視図である。
【図６】図５の矢印ＶＩで示す方向の矢視図である。
【図７】図５の矢印ＶＩＩで示す方向の矢視図である。
【図８】比較例の燃料電池セルの酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図９】第１実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図１０】図５の矢印ＶＩで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図１１】図５の矢印ＶＩＩで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図１２】第２実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。
【図１３】第２実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。
【図１４】図１３の矢印ＸＩＶで示す方向の矢視図である。
【図１５】図１３の矢印ＸＶで示す方向の矢視図である。
【図１６】第２実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図１７】図１３の矢印ＸＩＶで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図１８】図１３の矢印ＸＶで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図１９】第３実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。
【図２０】第３実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。
【図２１】第３実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図２２】図２０の矢印ＸＸＩＩで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図２３】図２０の矢印ＸＸＩＩＩで示す方向から見た際の酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図２４】比較例の燃料電池セルの酸化剤ガス流路を示す模式図である。
【図２５】比較例の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。
【図２６】第４実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路を示す模式図である。
【図２７】第４実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。
【図２８】第５実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。
【図２９】第５実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。
【図３０】第５実施形態の燃料電池セルのカソード側のガス拡散層の要部を示す正面図である。
【図３１】第５実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。
【図３２】第６実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。
【図３３】第６実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。
【図３４】第６実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。
【図３５】第７実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の断面図である。
【図３６】第７実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路の斜視図である。
【図３７】図３６の矢印ＸＸＸＶＩＩで示す方向から見た酸化剤ガスの流れを示す模式図である。
【図３８】第７実施形態の燃料電池セルの酸化剤ガス流路内の圧力を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００２２】
また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。
【００２３】
以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
【００２４】
（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。図１に示す燃料電池セル１は、発電装置として機能する燃料電池を構成する。燃料電池セル１、反応ガスである酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを出力する。本実施形態の燃料電池セル１は、固体高分子電解質型の燃料電池（ＰＥＦＣ）を構成する。
【００２５】
燃料電池セル１は、膜電極接合体１０、および膜電極接合体１０を狭持すると共に、膜電極接合体１０に含まれるガス拡散層１４、１５と共に反応ガスが流れる複数のガス流路２０ａ、３０ａを形成する一対のセパレータ２０、３０を備えている。
【００２６】
膜電極接合体１０は、電解質膜１１の一面にアノード触媒層１２、他面にカソード触媒層１３が接合された接合体のアノード触媒層１２の外側およびカソード触媒層１３の外側それぞれにガス拡散層１４、１５が配置される構造となっている。
【００２７】
電解質膜１１は、含水性を有する炭化フッ素経や炭化水素系などの高分子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜で構成されている。電解質膜１１としては、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示すイオン交換膜が採用されている。
【００２８】
各触媒層１２、１３は、それぞれ電極を構成している。各触媒層１２、１３は、図示しないが白金粒子等の触媒作用を発揮する物質、当該物質を担持する担持カーボン、担持カーボンを被覆するアイオノマー（電解質ポリマー）で構成されている。
【００２９】
ガス拡散層１４、１５は、反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスを各触媒層１２、１３へ拡散させるものであり、ガス透過性および電子伝導性を有する部材で構成されている。具体的には、ガス拡散層１４、１５は、カーボンペーパー、カーボンクロス等のカーボン多孔質材や、金属メッシュや発砲金属等の金属多孔質材によって構成されている。
【００３０】
セパレータ２０、３０は、例えば、ガスが透過しない導電性を有する基材で構成されている。アノード側のセパレータ２０には、ガス拡散層１４に対向する部位に、燃料ガスである水素が流れるガス流路として複数の燃料ガス流路２０ａが形成されている。本実施形態の燃料ガス流路２０ａは、カソード側のセパレータ３０におけるガス拡散層１５に対向する部位に形成された複数の溝状の流路で構成されている。なお、図示しないが、アノード側のセパレータ２０には、燃料ガス流路２０ａが形成された面の背面側に、燃料電池セル１を冷却する冷却水が流れる冷却水流路が形成されている。
【００３１】
また、カソード側のセパレータ３０には、ガス拡散層１５に対向する部位に、酸化剤ガスである空気が流れるガス流路として複数の酸化剤ガス流路３０ａが形成されている。本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、カソード側のセパレータ３０におけるガス拡散層１５に対向する部位に形成された複数の溝状の流路で構成されている。なお、図示しないが、カソード側のセパレータ３０には、酸化剤ガス流路３０ａが形成された面の背面側に、燃料電池セル１を冷却する冷却水が流れる冷却水流路が形成されている。
【００３２】
ここで、図２は、カソード側のセパレータ３０に形成された酸化剤ガス流路３０ａの正面図である。なお、図２は、膜電極接合体１０側からカソード側のセパレータ３０を見た図である。
【００３３】
図２に示すように、本実施形態のカソード側のセパレータ３０には、その外周部の左下側に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給穴３１ａ、および外周部の右上側に酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出穴３１ｂが形成されている。
【００３４】
カソード側のセパレータ３０には、酸化剤ガス供給穴３１ａと酸化剤ガス排出穴３１ｂとの間に、複数の酸化剤ガス流路３０ａが形成されている。本実施形態のカソード側のセパレータ３０には、複数の酸化剤ガス流路３０ａにおける入口側から出口側に至る酸化剤ガスの流れが並列となるように、各酸化剤ガス流路３０ａを仕切る隔壁部３２が設けられている。
【００３５】
本実施形態では、複数の酸化剤ガス流路３０ａのうち、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａが隔壁部３２によって分離されている。本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａそれぞれは、入口側の酸化剤ガス供給穴３１ａと出口側の酸化剤ガス排出穴３１ｂの双方に連通している。なお、隔壁部３２は、膜電極接合体１０側の上面がカソード側のガス拡散層１５に接触している。
【００３６】
また、図示しないが、アノード側のセパレータ２０には、その外周部の左上側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給穴、および外周部の右下側に燃料ガスを排出する燃料ガス排出穴が形成されている。
【００３７】
アノード側のセパレータ２０には、燃料ガス供給穴と燃料ガス排出穴との間の中央部に、複数の燃料ガス流路２０ａが形成されている。本実施形態の各燃料ガス流路２０ａは、酸化剤ガス流路３０ａと同様に、入口側から出口側に至る燃料ガスの流れが並列となるように、各燃料ガス流路２０ａが隔壁部で仕切られている。
【００３８】
燃料電池セル１には、燃料ガスおよび酸化剤ガスのガスシール性を確保するために、燃料電池セル１における最外周部に、図示しないガスケット等のシール部材が配設されている。
【００３９】
このように構成される燃料電池セル１では、燃料ガス流路２０ａに燃料ガスが供給され、酸化剤ガス流路３０ａに酸化剤ガスが供給されると、以下の式１、式２に示す電気化学反応により電気エネルギを出力する。
【００４０】
（アノード）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−               ・・・（式１）
（カソード）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ  ・・・（式２）
上述の式２で示すように、膜電極接合体１０のカソード側では、電気化学反応により生成水が生ずる。この生成水の大半は、未反応の酸化剤ガスと共に酸化剤ガス流路３０ａを流れて、酸化剤ガス排出穴３１ｂから排出される。
【００４１】
ところが、カソード側のガス拡散層１５のうち、隔壁部３２に対向する部位は、隔壁部３２が抵抗となることで、酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に比べて、酸化剤ガスが流れ難い。
【００４２】
このため、図３に示すように、カソード側のガス拡散層１５のうち、隔壁部３２に対向する部位では、液水が滞留し易くなる。このようにガス拡散層１５に液水が滞留すると、カソード触媒層１３への酸化剤ガスの供給が阻害され、燃料電池セル１の発電効率の低下を招くことから好ましくない。
【００４３】
そこで、本実施形態では、図４〜図７に示すように、カソード側のセパレータ３０に形成された酸化剤ガス流路３０ａに対して、隔壁部３２に対向するガス拡散層１５に反応ガスである酸化剤ガスを導くガイド部３３を設ける構成としている。
【００４４】
本実施形態では、ガイド部３３を、酸化剤ガス流路３０ａの底壁面３２１の両側に立設する一対の側壁面３２２、３２３の一方の側壁面３２２に形成された凸部３３１で構成している。本実施形態では、隔壁部３２の側壁面３２２に形成した凸部３３１により、隔壁部３２の側壁面３２２に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５における隔壁部３２に対向する部位に向かう方向に転向させる構成となっている。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態の凸部３３１は、隔壁部３２の側壁面３２２から酸化剤ガス流路３０ａ側に突出すると共に、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって延びるリブで構成されている。
【００４６】
本実施形態の凸部３３１は、図５に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向、すなわち、酸化剤ガスの流れ方向に複数形成されている。そして、本実施形態の凸部３３１は、酸化剤ガスの流れ方向に相対する面が斜めに傾斜している。
【００４７】
具体的には、凸部３３１は、図６、図７に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向（ガス流れ方向）に対して交差すると共に、酸化剤ガス流れ下流側（反応ガス流れ下流側）に向かうに伴ってガス拡散層１５側に近づく傾斜部３３１ａを有する。本実施形態の傾斜部３３１ａは、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって真っ直ぐ延びる平面で構成されている。なお、傾斜部３３１ａは、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって湾曲した曲面で構成してもよい。
【００４８】
次に、本実施形態の燃料電池セル１の酸化剤ガス流路３０ａにおける酸化剤ガスの流れについて、比較例となる酸化剤ガス流路３０Ｒにおける酸化剤ガスの流れを踏まえて説明する。
【００４９】
図８は、比較例の酸化剤ガス流路３０Ｒにおける酸化剤ガスの流れを示す図である。図８に示す酸化剤ガス流路３０Ｒは、ガイド部３３を設けていない点が本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａと相違している。
【００５０】
比較例の酸化剤ガス流路３０Ｒの場合、図８に示すように、酸化剤ガス流路３０Ｒを流れる酸化剤ガスは、ガス拡散層１５Ｒの酸化剤ガス流路３０Ｒに対向する部位に流れるものの、ガス拡散層１５Ｒの隔壁部３２Ｒに対向する部位に殆ど流れない。
【００５１】
このため、ガス拡散層１５Ｒでは、隔壁部３２Ｒに対向する部位に液水が滞留し、カソード触媒層１３Ｒへの酸化剤ガスの供給が阻害される。この結果、燃料電池セル１における発電効率が低下してしまう。
【００５２】
これに対して、本実施形態では、図９に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの壁面に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向が、ガイド部３３によりガス拡散層１５側に向かう方向に転向されることで、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に流れる。
【００５３】
具体的には、ガイド部３３を構成する凸部３３１の上流側、すなわち、凸部３３１の傾斜部３３１ａで流れ方向を転向した酸化剤ガスは、凸部３３１の傾斜部３３１ａに沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。また、図１０、図１１に示すように、ガイド部３３を構成する凸部３３１で壁面から剥離し、再び壁面に付着した酸化剤ガスも、下流側の凸部３３１の傾斜部３３１ａに沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。
【００５４】
ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水は、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる酸化剤ガスの圧力により酸化剤ガス流路３０ａに押し出される。これにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。
【００５５】
以上説明した本実施形態の燃料電池セル１では、各酸化剤ガス流路３０ａにおける入口側から出口側に至る酸化剤ガスの流れが並列となるように隔壁部３２で各酸化剤ガス流路３０ａを仕切る構成を採用している。このため、隔壁部３２で酸化剤ガス流路３０ａの上流側と下流側を分離する構成に比べて、酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減することができる。
【００５６】
加えて、本実施形態の燃料電池セル１では、酸化剤ガス流路３０ａに対して、隔壁部３２に対向するガス拡散層１５に酸化剤ガスを導くガイド部３３を設ける構成を採用している。このため、隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に向かう酸化剤ガスの圧力により隔壁部３２に対向するガス拡散層１５に滞留する液水を排出することが可能となる。
【００５７】
このように、本実施形態の構成によれば、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができる。この結果、燃料電池セル１の発電効率の向上を図ることができる。
【００５８】
具体的には、本実施形態では、ガイド部３３を隔壁部３２の壁面に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５へ向かう方向に転向させる凸部３３１で構成している。これによれば、隔壁部３２に形成した凸部３３１により隔壁部３２の壁面に沿って流れる酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に効率よく流すことができる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、凸部３３１に対して、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に対して交差すると共に、酸化剤ガス流れ下流側に向かうに伴ってガス拡散層１５側に近づく傾斜部３３１ａを設ける構成としている。これによれば、凸部３３１付近における酸化剤ガスの流通抵抗を抑えつつ、酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に流すことが可能となる。これにより、酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失の低減を図ることができる。
【００６０】
ここで、本実施形態では、一対のセパレータ２０、３０のうち、カソード側のセパレータ３０に形成された酸化剤ガス流路３０ａに対してガイド部３３を設ける例について説明したが、これに限定されない。
【００６１】
上述の式１、式２で示す電気化学反応では、アノード側にて生成水が生じないが、カソード側の生成水が電解質膜１１を透過してアノード側に侵入することがある。このため、アノード側においても、カソード側と同様に、アノード側のガス拡散層１４における各燃料ガス流路２０ａを仕切る隔壁部に対向する部位に液水が滞留してしまうことがある。
【００６２】
そこで、酸化剤ガス流路３０ａだけでなく、アノード側のセパレータ２０に形成された燃料ガス流路２０ａに対して、酸化剤ガス流路３０ａに設けたガイド部３３と同様の構成を設ける構造にしてもよい。
【００６３】
また、本実施形態の如く、一対のセパレータ２０、３０のうち、カソード側のセパレータ３０に形成された酸化剤ガス流路３０ａに対してガイド部３３を設けことが望ましいが、これに限定されない。例えば、酸化剤ガス流路３０ａではなく、燃料ガス流路２０ａに対してガイド部３３を設ける構成にしてもよい。なお、これらのことは、以降の実施形態においても同様である。
【００６４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１２〜図１８を参照して説明する。本実施形態では、ガイド部３３を凸部３３１ではなく、凹部３３２で構成している点が第１実施形態と相違している。
【００６５】
図１２に示すように、本実施形態では、ガイド部３３を、一対の側壁面３２２、３２３の一方の側壁面３２２に形成された凹部３３２で構成している。本実施形態では、隔壁部３２の側壁面３２２に形成した凹部３３２により、隔壁部３２の側壁面３２２に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５における隔壁部３２に対向する部位に向かう方向に転向させる構成となっている。
【００６６】
本実施形態の凹部３３２は、隔壁部３２の側壁面３２２に設けられ、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって延びる溝状の窪みで構成されている。また、本実施形態の凹部３３２は、図１３に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に複数形成されている。そして、本実施形態の凹部３３２は、酸化剤ガスの流れ方向に相対する面が斜めに傾斜している。
【００６７】
具体的には、凹部３３２は、図１４、図１５に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に対して交差すると共に、酸化剤ガス流れ下流側に向かうに伴ってガス拡散層１５側に近づく傾斜部３３２ａを有する構成となっている。本実施形態の傾斜部３３２ａは、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって真っ直ぐ延びる平面で構成されている。なお、傾斜部３３２ａは、底壁面３２１側からガス拡散層１５側に向かって湾曲した曲面で構成してもよい。
【００６８】
次に、本実施形態の燃料電池セル１の酸化剤ガス流路３０ａにおける酸化剤ガスの流れについて、図１６〜図１８を参照して説明する。本実施形態では、図１６に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの壁面に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向が、ガイド部３３によりガス拡散層１５側に向かう方向に転向されることで、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に流れる。
【００６９】
具体的には、ガイド部３３を構成する凹部３３２の傾斜部３３２ａで流れ方向を転向した酸化剤ガスは、凹部３３２の傾斜部３３２ａに沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。また、図１７、図１８に示すように、ガイド部３３を構成する凹部３３２で壁面から剥離し、再び壁面に付着した酸化剤ガスも、下流側の凹部３３２の傾斜部３３２ａに沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。
【００７０】
ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水は、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる酸化剤ガスの圧力により酸化剤ガス流路３０ａに押し出され、酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなる。
【００７１】
以上説明した本実施形態の燃料電池セル１では、第１実施形態と同様の基本構成を採用している。従って、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができ、燃料電池セル１の発電効率の向上を図ることができる。
【００７２】
具体的には、本実施形態では、ガイド部３３を隔壁部３２の壁面に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５へ向かう方向に転向させる凹部３３２で構成している。これによれば、隔壁部３２に形成した凹部３３２により隔壁部３２の壁面に沿って流れる酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に効率よく流すことができる。
【００７３】
さらに、本実施形態では、凹部３３２に対して、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に対して交差すると共に、酸化剤ガス流れ下流側に向かうに伴ってガス拡散層１５側に近づく傾斜部３３２ａを設ける構成としている。これによれば、凹部３３２付近における酸化剤ガスの流通抵抗を抑えつつ、酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に流すことが可能となる。これにより、酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失の低減を図ることができる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１９〜図２３を参照して説明する。本実施形態では、ガイド部３３をガス拡散層１５に設けた突起部３３３で構成している点が第１実施形態と相違している。
【００７５】
図１９に示すように、本実施形態では、ガイド部３３を、ガス拡散層１５における酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に形成された突起部３３３で構成している。本実施形態では、ガス拡散層１５に形成した突起部３３３により、ガス拡散層１５における酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５における隔壁部３２に対向する部位へ向かう方向に転向させる構成となっている。
【００７６】
本実施形態の突起部３３３は、ガス拡散層１５における酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に設けられ、一対の側壁面３２２、３２３の間を横断するように延びるリブで構成されている。
【００７７】
また、本実施形態の突起部３３３は、図２０に示すように、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に複数形成されている。そして、本実施形態の突起部３３３は、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向、すなわち、酸化剤ガスの流れ方向に交差するように設けられている。具体的には、各突起部３３３は、互いに並列となるように、酸化剤ガスの流れ方向に交差するように配列されている。
【００７８】
次に、本実施形態の燃料電池セル１の酸化剤ガス流路３０ａにおける酸化剤ガスの流れについて、図２１を参照して説明する。図２１に示すように、本実施形態では、ガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向が、ガイド部３３により隔壁部３２側に向かう方向に転向されることで、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に流れる。具体的には、ガイド部３３を構成する突起部３３３で流れ方向を転向した酸化剤ガスは、図２２、図２３に示すように、突起部３３３に沿ってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる。
【００７９】
ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水は、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる酸化剤ガスの圧力により酸化剤ガス流路３０ａに押し出され、酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなる。
【００８０】
以上説明した本実施形態の燃料電池セル１では、第１実施形態と同様の基本構成を採用している。従って、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができ、燃料電池セル１の発電効率の向上を図ることができる。
【００８１】
具体的には、本実施形態では、ガイド部３３をガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向を隔壁部３２側へ向かう方向に転向させる突起部３３３で構成している。これによれば、ガス拡散層１５に形成した突起部３３３によりガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に流すことができる。
【００８２】
さらに、本実施形態では、酸化剤ガス流路３０ａの延在方向に対して交差するように突起部３３３を配置している。これによれば、ガス拡散層１５に形成した突起部３３３によりガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスを隔壁部３２に対向するガス拡散層１５側に効率よく流すことができる。
【００８３】
ここで、本実施形態では、ガイド部３３をガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向を隔壁部３２側へ向かう方向に転向させる突起部３３３で構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に溝部を形成し、当該溝部によって、ガス拡散層１５の酸化剤ガス流路３０ａに対向する部位に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向を隔壁部３２側へ向かう方向に転向させてもよい。
【００８４】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図２４〜図２７を参照して説明する。本実施形態では、隣り合うガス流路の圧力を反応ガスの流れる位置によって異なる構成としている点が第１実施形態と相違している。なお、本実施形態では、第１実施形態のガイド部３３が廃止されている。
【００８５】
図２４は、比較例となる従来の酸化剤ガス流路３０Ｒを示している。なお、図２４では、上段側に酸化剤ガス流路３０Ｒの正面図を示し、下段側に酸化剤ガス流路３０Ｒの断面図を示している。このことは、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａを示す図２６においても同様である。
【００８６】
図２４に示すように、比較例の酸化剤ガス流路３０Ｒは、隣り合う酸化剤ガス流路３０Ｒの流路幅Ｗｒ、および流路高さＨｒが同様に構成されており、その流路断面積が酸化剤ガスの流れ方向において一様となっている。このため、図２５に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０Ｒの圧力（流路内圧力）に差が殆ど生じない。
【００８７】
これに対して、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力が酸化剤ガスの流れる位置によって異なるように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしている。
【００８８】
図２６に示すように、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さＨを同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅を変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしている。
【００８９】
具体的には、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、酸化剤ガスの流れ方向において、狭い流路幅Ｗｓと広い流路幅Ｗｌとが交互となるように構成されている。すなわち、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う隔壁部３２の間における流路幅が、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる幅に設定されている。
【００９０】
さらに、各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの一方が狭い流路幅Ｗｓとなる位置で、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの他方が広い流路幅Ｗｌとなるように構成されている。なお、本実施形態では、酸化剤ガス流路３０ａ全体の流路の容積が、従来と同様となるように、狭い流路幅Ｗｓが従来の流路幅Ｗｒよりも小さく（Ｗｓ＜Ｗｒ）、広い流路幅Ｗｌが従来の流路幅Ｗｒよりも大きくなっている（Ｗｌ＞Ｗｒ）。
【００９１】
本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、図２７に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、狭い流路幅Ｗｓとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力が、広い流路幅Ｗｌとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力（流路内圧力）に比べて低下する。すなわち、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの間に圧力差が生ずる構成となっている。
【００９２】
本実施形態では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力差により、圧力が低い方の酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。これにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。
【００９３】
その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の燃料電池セル１は、各酸化剤ガス流路３０ａにおける入口側から出口側に至る酸化剤ガスの流れが並列となるように隔壁部３２で各酸化剤ガス流路３０ａを仕切る構成を採用している。このため、隔壁部３２で酸化剤ガス流路３０ａの上流側と下流側を分離する構成に比べて、酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減することができる。
【００９４】
加えて、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力が酸化剤ガスの流れる位置によって異なる構成を採用している。このため、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力差により、圧力の低い方側へ隔壁部３２に対向するガス拡散層１５に滞留する液水を排出することが可能となる。
【００９５】
このように、本実施形態の構成によっても、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができる。この結果、燃料電池セル１の発電効率の向上を図ることができる。
【００９６】
ここで、本実施形態では、一対のセパレータ２０、３０のうち、カソード側のセパレータ３０の隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を異なるように構成する例について説明したが、これに限定されない。
【００９７】
第１実施形態で説明したように、アノード側においても、カソード側と同様に、アノード側のガス拡散層１４における各燃料ガス流路２０ａを仕切る隔壁部に対向する部位に液水が滞留してしまうことがある。
【００９８】
このため、酸化剤ガス流路３０ａだけでなく、アノード側のセパレータ２０の隣り合う燃料ガス流路２０ａの圧力を異なるように構成してもよい。なお、このことは、以降の実施形態においても同様である。
【００９９】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図２８〜図３１を参照して説明する。本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅を同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さを変更している点が第４実施形態と相違している。
【０１００】
図２８に示すように、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅を同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしている。
【０１０１】
本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａに対向するガス拡散層１５を変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さを変更している。本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａに対向するガス拡散層１５は、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる厚みに設定されている。具体的には、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａに対向するガス拡散層１５には、厚みの薄い薄肉部１５ａと、厚みの大きい厚肉部１５ｂとが設けられている。なお、薄肉部１５ａの厚みＴｓは、厚肉部１５ｂの厚みＴｌよりも小さくなっている（Ｔｓ＜Ｔｌ）。
【０１０２】
さらに、本実施形態では、図２９、図３０に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、一方に対向するガス拡散層１５の薄肉部１５ａとなる位置で、他方に対向するガス拡散層１５の厚肉部１５ｂとなるとなるように構成されている。
【０１０３】
これにより、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さが、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる高さとなり、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積が酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとなる。
【０１０４】
具体的には、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、酸化剤ガスの流れ方向において、低い流路高さＨｓと高い流路高さＨｌとが交互となるように構成されている。さらに、各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの一方が低い流路高さＨｓとなる位置で、他方が高い流路高さＨｌとなるように構成されている。なお、本実施形態では、酸化剤ガス流路３０ａ全体の流路の容積が、従来と同様となるように、狭い流路高さＨｓが従来の流路高さＨｒよりも小さく（Ｈｓ＜Ｈｒ）、高い流路高さＨｌが従来の流路高さＨｒよりも大きくなっている（Ｈｌ＞Ｈｒ）。
【０１０５】
本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、図３１に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、低い流路高さＨｓとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力が、高い流路高さＨｌとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力に比べて低下する。すなわち、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの間に圧力差が生ずる構成となっている。
【０１０６】
本実施形態では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力差により、圧力が低い方の酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。これにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。
【０１０７】
その他の構成は、第４実施形態と同様である。本実施形態の燃料電池セル１によれば、第４実施形態と同様に、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができる。
【０１０８】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図３２〜図３４を参照して説明する。本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅、流路高さを同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの側壁面３２２の表面粗さを変更している点が第４実施形態と相違している。
【０１０９】
図３２に示すように、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅や流路高さを同様としている。すなわち、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積が同等となっている。
【０１１０】
本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力が酸化剤ガスの流れる位置によって異なるように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの表面粗さが、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっている。
【０１１１】
図３３に示すように、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、酸化剤ガスの流れ方向において、表面粗さの小さい部位Ｒｓと表面粗さの大きい部位Ｒｌとが交互となるように構成されている。さらに、各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの一方が表面粗さの小さい部位Ｒｓとなる位置で、他方が表面粗さの大きい部位Ｒｌとなるように構成されている。なお、表面粗さの大小の比較は、算術平均粗さや、十点平均粗さ等により比較している。
【０１１２】
本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、図３４に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、酸化剤ガス流路３０ａにおける表面粗さの大きい部位Ｒｌの圧力が、表面粗さの小さい部位Ｒｓの圧力に比べて低下する。すなわち、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの間に圧力差が生ずる構成となっている。
【０１１３】
本実施形態では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力差により、圧力が低い方の酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。これにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。
【０１１４】
その他の構成は、第４実施形態と同様である。本実施形態の燃料電池セル１によれば、第４実施形態と同様に、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留を抑えることが可能な燃料電池セル１を実現することができる。
【０１１５】
（第７実施形態）
次に、第７実施形態について、図３５〜図３８を参照して説明する。本実施形態では、酸化剤ガス流路３０ａにガイド部３３を設けると共に、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる構成としている点が上述の実施形態と相違している。
【０１１６】
本実施形態では、図３５、図３６に示すように、本実施形態では、ガイド部３３を、一対の側壁面３２２、３２３の一方の側壁面３２２に形成された凹部３３２で構成している。本実施形態では、隔壁部３２の側壁面３２２に形成した凹部３３２により、隔壁部３２の側壁面３２２に沿って流れる酸化剤ガスの流れ方向をガス拡散層１５における隔壁部３２に対向する部位に向かう方向に転向させる構成となっている。なお、本実施形態の凹部３３２の形状については、第２実施形態と同様であることから説明を省略する。
【０１１７】
さらに、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力が酸化剤ガスの流れる位置によって異なるように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積が、酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしている。
【０１１８】
本実施形態では、図３７に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａにおける凹部３３２の形成位置を変更している。具体的には、本実施形態の酸化剤ガス流路３０ａは、酸化剤ガスの流れ方向において、狭い流路幅Ｗｓと広い流路幅Ｗｌとが交互となるように構成されている。さらに、各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの一方が狭い流路幅Ｗｓとなる位置で、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの他方が広い流路幅Ｗｌとなるように構成されている。これにより、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積が酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっている。
【０１１９】
本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、図３８に示すように、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａのうち、狭い流路幅Ｗｓとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力が、広い流路幅Ｗｌとなる酸化剤ガス流路３０ａの圧力に比べて低下する。すなわち、本実施形態の各酸化剤ガス流路３０ａでは、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの間に圧力差が生ずる構成となっている。
【０１２０】
本実施形態の燃料電池セル１では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、ガイド部３３によってガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位付近に流れる酸化剤ガスの圧力により、酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。
【０１２１】
さらに、本実施形態の燃料電池セル１では、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に滞留する液水が、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力差により、圧力が低い方の酸化剤ガス流路３０ａ側に押し出される。
【０１２２】
これらにより、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位に液水が酸化剤ガス流路３０ａを介して排出される。この結果、ガス拡散層１５の隔壁部３２に対向する部位にも酸化剤ガスが供給され易くなるので、燃料電池セル１における発電効率が向上する。
【０１２３】
その他の構成は、前述の実施形態と同様である。本実施形態の燃料電池セル１によれば、前述の実施形態と同様に、酸化剤ガスの酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減しつつ、ガス拡散層１５における液水の滞留をより確実に抑えることが可能となる。
【０１２４】
ここで、本実施形態では、ガイド部３３を第２実施形態で説明した凹部３３２で構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ガイド部３３を第１実施形態で説明した凸部３３１で構成したり、第３実施形態で説明した突起部３３３で構成したりしてもよい。
【０１２５】
また、本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅を変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとする例について説明したが、これに限定されない。
【０１２６】
例えば、第５実施形態の如く、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路高さを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路断面積を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさとしてもよい。
【０１２７】
また、第６実施形態の如く、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの表面粗さを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる大きさなる構成としてもよい。
【０１２８】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。
【０１２９】
上述の第１〜第３実施形態の如く、ガイド部３３を複数の凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３で構成することが望ましいが、これに限定されず、ガイド部３３を少なくとも１つの凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３で構成してもよい。
【０１３０】
上述の第１〜第３実施形態では、ガイド部３３を凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３で構成する例について説明したが、凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３のうち、２つ以上を組み合わせてガイド部３３を構成してもよい。
【０１３１】
上述の第４〜第６実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅、流路高さ、表面粗さの１つを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を異なる大きさとなるように構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの流路幅、流路高さ、表面粗さのうち、２つ以上を変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａの圧力を酸化剤ガスの流れる位置で異なる大きさとなるように構成してもよい。
【０１３２】
ここで、酸化剤ガス流路３０ａには、酸化剤ガスに加えて、発電時に生ずる生成水が流れる。そして、酸化剤ガス流路３０ａの出口側には、入口側で生ずる生成水が流れ込むことから、酸化剤ガス流路３０ａでは、入口側に比べて出口側の方が、液水の滞留が生じ易い傾向がある。
【０１３３】
このため、例えば、ガイド部３３を構成する凸部３３１、凹部３３２、突起部３３３を酸化剤ガス流路３０ａの出口側に限定して設ける構成としてもよい。これによれば、ガイド部３３を設けることに伴う酸化剤ガス流路３０ａにおける圧力損失を低減することができる。
【０１３４】
また、例えば、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａにおける出口側において、流路幅、流路高さ、表面粗さを変更することで、隣り合う酸化剤ガス流路３０ａにおける出口側の圧力を酸化剤ガスの流れる位置で異なる大きさとなるように構成してもよい。
【０１３５】
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【０１３６】
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
【０１３７】
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
【符号の説明】
【０１３８】
１０        膜電極接合体
１１        電解質膜
１２        アノード触媒層（アノード）
１３        カソード触媒層（カソード）
１４、１５  ガス拡散層
２０、３０  セパレータ
３０ａ      酸化剤ガス流路
３２        隔壁部
３３        ガイド部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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