(57)【要約】【課題】プレートに平板を取り付けて形成したトンネル状の反応ガス流路において、隣接する反応ガス流路間でガスリークが生じないようにした燃料電池用プレートを提供する。【解決手段】平板１２の形状に対応させて、例えばアノード側プレート６に設けた凹部６ｈにシール手段であるシート材１３を介在させて平板１２を取り付け、燃料導入路６ｄ、入口側マニホールド６ｅ及び燃料ガス流路６ａの入口領域を覆ってトンネル状ガス流路を形成する。この時、平板１２の上面はアノード側プレート６の上面と面一となるようにする。前記シート材１３は両面接着シートに形成して平板１２と共に接着手段により取り付け、各燃料ガス流路６ａ間に位置するリブ６ｉの上面に密着させる。これにより、燃料ガス流路６ａの入口領域で、平板１２下で隣接する燃料ガス流路６ａ間で生じるガスリークを防止することができ、反応部へほぼ均一の燃料ガスを供給することが可能となる。【選択図】図３
2008091104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本並行に配設されたガス流路の端部に平板を取り付けてトンネル状のガス流路を形成した燃料電池用プレートにおいて、前記平板と当該平板により覆われるガス流路領域との間にシール手段を介在させ、このシール手段により前記各ガス流路内を流通する反応ガスの、平板下での隣接ガス流路へのガスリークを防止することを特徴とする燃料電池用プレート。
【請求項２】
前記シール手段はシート材から構成され、このシート材を平板とガス流路間に位置する各リブの上面に密着したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用プレート。
【請求項３】
前記シート材は、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）共重合体、スチレン−ブチレン−エチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）共重合体等を主成分としたゴム、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム等を主成分とし、粘着付与剤を配合した材料から成る両面接着シートであることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池用プレート。
【請求項４】
前記ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が３０％以内であるとき、前記シート材による各ガス流路への突出による流路断面積の減少は、流路断面積の２０％以下に抑えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の燃料電池用プレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用プレートに係るもので、特にプレートに平板を取り付けて形成されたトンネル状のガス流路において、平板下での隣接するガス流路間で反応ガスのガスリークが生じないようにした燃料電池用プレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、高分子電解質膜の片面にアノード電極、他面にカソード電極を設けて膜電極接合体（ＭＥＡ）を形成し、この膜電極接合体をプレートで挟着して単セルを構成すると共に、多数の単セルを積層一体化することにより電池スタックを形成する。
又、前記２つのプレートは膜電極接合体に接する面にそれぞれ凹溝状のガス流路が設けられ、このうちアノード電極側のプレートのガス流路には燃料ガスが流通し、カソード電極側のプレートのガス流路には酸化剤ガスが流通する。そして、この燃料ガスと酸化剤ガスとが前記高分子電解質膜を介して電気化学的反応を生じることにより発電するように構成されている。
【０００３】
上記固体高分子形燃料電池においては、発電性能を高めるために反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）がプレートの各ガス流路を均一に流れるようにする必要がある。このため、複数のガス流路の入口領域に平板（ブリッジ板又はカバープレート等と称される）を橋渡し状態に取り付けてトンネル状のガス流路を形成し、このトンネル状のガス流路部分でガスケットが流路に落ち込むことを防止することにより、各ガス流路を流れる反応ガス量を平均化して反応部へ供給することが行われている。
【０００４】
前記平板は、例えば特許文献１に開示されているように溶着又は接着手段により取り付けられている。又、平板を取り付けたトンネル状の流路領域から外部にガスリークしないように、平板の上に粘着剤を介して樹脂フィルムとゴムからなるガスケットを貼り付ける技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−５６５８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来技術によると、セパレータにおける複数のガス流路領域の両側に溶着リブを設け、この溶着リブに平板を溶着してセパレータと平板（ブリッジ板）との間の隙間を埋めつつ、セパレータと平板とを一体化している。この場合、平板は両側部のみが溶着リブに溶着されているため、熱等の影響により当該平板の下面とガス流路間に位置するリブの上面との間に隙間が生じることがある。このような隙間が生じると、ガス流路を流れる反応ガスの一部が、隣接するガス流路にガスリークする現象が発生する。このため、トンネル状の各ガス流路を流れる反応ガスの流量が不均一となり、発電性能の低下を招くことになる。又、前記のように平板の上にガスケットを貼り付けても、トンネル状のガス流路領域における隣接ガス流路間のガスリークを防ぐことはできない。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の難点を解消するために成されたものであり、プレートに平板を取り付けて形成したトンネル状の反応ガス流路において、平板下での隣接する反応ガス流路間でガスリークが生じないようにした燃料電池用プレート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】
【０００７】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、複数本並行に配設されたガス流路の端部に平板を取り付けてトンネル状のガス流路を形成した燃料電池用プレートにおいて、前記平板と当該平板により覆われるガス流路領域との間にシール手段を介在させ、このシール手段により前記各ガス流路内を流通する反応ガスの、平板下での隣接ガス流路へのガスリークを防止することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の燃料電池用プレートにおいて、前記シール手段はシート材から構成され、このシート材を平板とガス流路間に位置する各リブの上面に密着したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の燃料電池用プレートにおいて、前記シート材は、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）共重合体、スチレン−ブチレン−エチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）共重合体等を主成分としたゴム、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム等を主成分とし、粘着付与剤を配合した材料から成る両面接着シートであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３の燃料電池用プレートにおいて、前記ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が３０％以内であるとき、前記シート材による各ガス流路への突出による流路断面積の減少は、流路断面積の２０％以下に抑えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記請求項１の発明によれば、複数本並行に配設されたガス流路の端部に平板を取り付けてトンネル状のガス流路を形成する際に、平板とセパレータとの間にシール手段を介在させる構成であるから、トンネル状の各ガス流路間を確実にガスシールすることができる。これにより、トンネル状の各ガス流路を流通する反応ガスが、平板下での隣接するガス流路へガスリークするのを防ぎ、各ガス流路を流れる反応ガスの流量をほぼ均一とすることにより発電性能の低下を抑えることができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、前記シール手段はシート材から構成され、このシート材をガス流路間に位置する各リブの上面に密着するので、このシート材を介して平板と各ガス流路間に位置するリブとの間に隙間が生じることはない。これにより、トンネル状の各ガス流路を流通する反応ガスが、平板下での隣接するガス流路へガスリークするのを確実に防止することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、前記シート材は、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）共重合体、スチレン−ブチレン−エチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）共重合体等を主成分としたゴム、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム等を主成分とし、粘着付与剤を配合した材料から成る両面接着シートで構成することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、前記ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が３０％以内である時、前記シート材による各ガス流路への突出による流路断面積の減少を流路断面積の２０％以下に抑えることにより、トンネル状の各ガス流路を流通する反応ガスの流れを阻害することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明に係る燃料電池用プレートの実施形態に付いて添付図面を参照しながら説明する。
図１は、燃料電池スタックの構成を示す概略分解断面図であり、この場合は単セルを３個積層するものを示している。本図において、単セル１は高分子電解質膜２の片面にアノード電極３、他面にカソード電極４を接合一体化してなる膜電極接合体５を、アノード側プレート６とカソード側プレート７とで挟着して成る構成になっている。
【００１６】
アノード側プレート６は、アノード電極３に接触する面側に燃料ガス流通用の複数本の凹溝状燃料ガス流路６ａが並行して設けられ、アノード電極３に接触しない面側には冷却水流通用の複数本の凹溝状冷却水流路６ｂが並行して設けられている。複数本の凹溝状燃料ガス流路６ａのうち、後記する平板１２により覆われる入口領域の部分は、それぞれ他の領域部分に比して流路幅が若干狭く形成され、ノズル機能を持たせている。前記カソード側プレート７は、カソード電極４に接触する面側に酸化剤ガス流通用の複数本の凹溝状酸化剤ガス流路７ａが並行して設けられ、カソード電極４に接触しない面側は平面７ｂに形成されている。カソード側プレート７における酸化剤ガス流路７ａの入口領域部分も、流路幅を若干狭く形成してノズル機能を持たせている。
【００１７】
８は第１冷却プレートであり、カソード側プレート７の平面７ｂに接触する面側に冷却水流通用の複数本の凹溝状冷却水流路８ａが並行して設けられ、カソード側プレート７の平面７ｂに接触しない面側は平面８ｂに形成されている。９は第２冷却プレートであり、前記アノード側プレート６における冷却水流路６ｂの形成面に接触する面側、及びその反対の面側はいずれも平面９ａ、９ｂに形成されている。
【００１８】
そして、図１に示すように３個の単セル１を間に挟んで両側に前記第１冷却プレート８と、第２冷却プレート９とを配置し、更に内面側に集電板１０ａを取り付けた第１締付板１０と、内面側に集電板１１ａを取り付けた第２締付板１１とを両側に配置して積層し、図示を省略した通しボルトとナットにより締め付け一体化することにより電池スタックが形成される。
【００１９】
図２は、前記アノード側プレート６の平面図であり、（ａ）は燃料ガス流路６ａの形成されている面側、（ｂ）は冷却水流路６ｂの形成されている面側をそれぞれ示している。本図（ａ）において、１２は平板であり、燃料ガス流路６ａの入口領域と、燃料供給用孔６ｃに連通して凹溝状に形成された燃料導入路６ｄと、この燃料導入口６ｄの出口及び複数の燃料ガス流路６ａの入口に連通して凹溝状に形成された入口側マニホールド６ｅとを同時に覆うことができる形状に形成されている。尚、燃料導入路６ｄのほぼ前半部には、燃料供給用孔６ｃから供給される燃料ガスの流入量を規制する突条６ｆが、燃料導入路６ｄに沿って当該燃料導入路６ｄの中央部分に設けられ、入口側マニホールド６ｅのほぼ中央部分には、燃料導入路６ｄから入口側マニホールド６ｅに流入する燃料ガスを各燃料ガス流路６ａの入口に分散させる突条６ｇが設けられている。
【００２０】
上記平板１２は例えば薄い金属板又は樹脂板からなり、図３（ｂ）のように平板１２の形状に対応させてアノード側プレート６に設けた凹部６ｈに、シール手段であるシート材１３を介在させて取り付ける。
【００２１】
シート材１３は、例えばＳＩＳ共重合体、ＳＢＳ共重合体、ＳＥＢＳ等を主成分としたゴムシート、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム等の非接着シートを用いることもできるが、好ましくはＳＩＳ共重合体、ＳＢＳ共重合体、ＳＥＢＳ等を主成分としたゴム、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム等を主成分とし、粘着付与剤を配合した材料から成る両面接着シートとする。前記平板１２下での隣接ガス流路へのガスリークを、両面接着シート材と、平板１２下のガス流路面積以下の押圧面積である後記複数本の線状ガスケット（図６参照）とで防止するのに適するからである。
【００２２】
シート材１３が両面接着シートである場合は、前記アノード側プレート６に設けた凹部６ｈに落とし込むと共に、その上に平板１２を被せ、適度の圧力を掛けて平板１２と共にアノード側プレート６に接着する。この時、平板１２の上面とアノード側プレート６の上面とが面一となるようにする。
【００２３】
この接着によって、シート材１３の下面側は図３（ｂ）のように各燃料ガス流路６ａ間に位置するリブ６ｉの上面にそれぞれ密着し、且つ凹部６ｈの外周部底面及び側面に密着する。これにより、各燃料ガス流路６ａの入口領域を通過する燃料ガスが、平板１２下での隣接する燃料ガス流路６ａにガスリークするのを防止することができる。尚、プレート及び平板（シート材は不要）を、熱可塑性樹脂を主成分とする材料で形成し、当該平板を溶着手段によりプレートに取り付けて、ガスリークを防止したトンネル状のガス流路を構成することも可能である。熱可塑性樹脂としては、例えばポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリアミド、非結晶ポリエステル、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルファイド、液晶ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド等を挙げることができる。又、溶着手段としては、例えば熱板溶着、レーザー溶着、超音波溶着、赤外線溶着等を用いることができる。
【００２４】
前記取り付け時の適度の加圧によって、シート材１３の下面側のうち各燃料ガス流路６ａに対向する部分が図４（ｂ）のように各燃料ガス流路６ａ内にほぼ均一に突出する。このシート材１３の突出量は、図４（ａ）のように燃料ガス流路６ａの流路断面積Ｗの２０％以下に抑える。ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が３０％以内である時、シート材１３の突出量が２０％を超えると、突出量のばらつきによる影響が大きくなるため、ガス流量を平均化して供給することが困難になる。ここでガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が３０％である時、突出による流路断面積の減少が０％の場合の圧力損失Ｐ０を１００とした場合、
Ｐ０＝（平板下でのガス流路の圧力損失）＋（その他部分でのガス流路の圧力損失）
＝３０＋７０
＝１００
平板下でのガス流路の突出による流路断面積の減少が２０％生じた時の圧力損失Ｐ１は、
Ｐ１≒（平板下でのガス流路の圧力損失）＋（その他部分でのガス流路の圧力損失）
≒３０×｛１００／（１００−２０）｝２＋７０
≒１１７
大よそ１７％圧力損失が上昇することになる。
圧力損失が１７％上昇した時の、燃料電池の燃料利用率及び空気利用率を考えると、
通常の燃料利用率７０％⇒圧力損失が１７％上昇した場合７０％×１．１７＝８２％
通常の空気利用率５０％⇒圧力損失が１７％上昇した場合５０％×１．１７＝５９％
になり約１０％の誤差が生じる。この約１０％の振れは安定した発電上、限界の数値であるので突出量は２０％に抑える必要がある。
【００２５】
図２（ａ）において、各燃料ガス流路６ａの入口領域から反応部へ供給される燃料ガスは、反応部において電気化学的反応に使用される。一部の燃料ガスは未反応のままアノード側プレート６の出口領域に形成された出口側マニホールド６ｊに流入すると共に、合流してその下の燃料導出路６ｋを通って燃料排出用孔６ｌに排出される。各燃料ガス流路６ａの出口領域、出口側マニホールド６ｊ及び燃料導出路６ｋを覆う平板１４を前記と同様のシート材（図略）を介在させて取り付けることが、ガスリークの防止にとって好ましい。尚、出口側マニホールド６ｊ及び燃料導出路６ｋにも、ガス整流用の突起６ｒ及び突条６ｓがそれぞれ形成されている。
【００２６】
又、アノード側プレート６の上部には酸化剤供給用孔６ｍと冷却水供給用孔６ｎが形成され、下部には酸化剤排出用孔６ｐと冷却水排出用孔６ｑが形成されている。
【００２７】
図２（ｂ）はアノード側プレート６の反対側の面を示す平面図であり、前記冷却水供給用孔６ｎから供給される冷却水を流通する前記複数の冷却水流路６ｂが並設されている。
そして、各冷却水流路６ｂを流れた冷却水は、前記冷却水排出用孔６ｑに排出される。
【００２８】
図５は、前記カソード側プレート７の平面図であり、（ａ）酸化剤ガス流路７ａの形成されている面側、（ｂ）はその反対の平面７ｂ側をそれぞれ示している。本図（ａ）において、１５は平板であり、酸化剤ガス流路７ａの入口領域と、酸化剤供給用孔７ｃに連通して凹溝状に形成された酸化剤導入路７ｄと、この酸化剤導入口７ｄの出口及び複数の酸化剤ガス流路７ａの入口に連通して凹溝状に形成された入口側マニホールド７ｅとを同時に覆うことができる形状に形成されている。尚、酸化剤導入路７ｄのほぼ前半部には、酸化剤供給用孔７ｃから供給される酸化剤ガスの流入量を規制する複数の突条７ｆが、酸化剤導入路７ｄに沿って間隔をあけて並設され、入口側マニホールド７ｅのほぼ中央部分には、酸化剤導入路７ｄから入口側マニホールド７ｅに流入する酸化剤ガスを各酸化剤ガス流路７ａの入口に分散させる突条７ｇが設けられている。
【００２９】
上記平板１５は前記平板１２、１４と同様に薄い金属板又は樹脂板からなり、図示は省略したが平板１５の形状に対応させてカソード側プレート７に設けた凹部に、シール手段である両面接着シートからなるシート材１３を介在させて接着手段により取り付ける。この時、平板１５の上面はカソード側プレート７の上面と面一となるようにする。
【００３０】
前記と同様に、接着によってシート材１３の下面側は各酸化剤ガス流路７ａ間に位置するリブの上面にそれぞれ密着し、且つ凹部の外周部底面及び側面に密着する。これにより、各酸化剤ガス流路７ａの入口領域を通過する酸化剤ガスが、平板下での隣接する酸化剤ガス流路７ａにガスリークするのを防止することができる。
【００３１】
この場合も、接着時の適度の加圧によって、シート材１３の下面側のうち各酸化剤ガス流路７ａに対向する部分が各酸化剤ガス流路７ａ内にほぼ均一に突出する。ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が３０％以内である時、シート材１３の突出量は、酸化剤ガス流路７ａの流路断面積の２０％以下に抑える。シート材１３の突出量が２０％を超えると、突出量のばらつきによる影響が大きくなるため、ガス流量を平均化して供給することが困難になる。
【００３２】
図５（ａ）において、各酸化剤ガス流路７ａの入口領域から反応部へ供給される酸化剤ガスは、反応部において電気化学的反応に使用される。一部の酸化剤ガスは未反応のままカソード側プレート７の出口領域に形成された出口側マニホールド７ｈに流入すると共に、合流してその下の酸化剤導出路７ｉを通って酸化剤排出用孔７ｊに排出される。各酸化剤ガス流路７ａの出口領域、出口側マニホールド７ｈ及び酸化剤導出路７ｉを覆う平板１６を前記と同様のシート材１３を介在させて取り付けることが、ガスリークの防止にとって好ましい。
【００３３】
又、カソード側プレート７の上部には燃料供給用孔７ｋと冷却水供給用孔７ｌが形成され、これらは前記アノード側プレート６の燃料供給用孔６ｃと冷却水供給用孔６ｎにそれぞれ位置が対応しており、下部には燃料排出用孔７ｍと冷却水排出用７ｎが形成され、これらは前記アノード側プレート６の燃料排出用孔６ｌと冷却水排出用孔６ｑにそれぞれ位置が対応している。
【００３４】
図５（ｂ）はカソード側プレート７の反対側の面を示す平面図であり、この面は平面７ｂに形成されて前記第１冷却プレート８の冷却水流路８ａ面、又はアノード側プレート６の冷却水流路６ｂ面が接面する。
【００３５】
前記第２冷却プレート９は、前記のように両面とも平面９ａ、９ｂに形成され、一方の平面９ａに対して前記アノード側プレート３の冷却水流路６ｂ面が接面する。図示は省略したが、第１冷却プレート８及び第２冷却プレート９は、いずれも燃料供給用孔、燃料排出用孔、酸化剤供給用孔、酸化剤排出用孔、冷却水供給用孔及び冷却水排出用孔がそれぞれ前記アノード側プレート３及びカソード側プレート７の各孔に対応する位置に形成されている。又、これらの各孔は、前記第１の締付板１０及び第２の締付板１１においても同様に形成されている。これにより、電池スタックが形成されると、燃料供給用孔、燃料排出用孔、酸化剤供給用孔、酸化剤排出用孔、冷却水供給用孔及び冷却水排出用孔は、それぞれ電池スタックの積層方向に連結してトンネル状の流通孔が構成される。
【００３６】
電池スタックを構成する際に、各プレート間には反応ガス及び冷却水が電池スタックの外部に漏れ出ないようにするためガスケットを介在して締め付けられる。図６は、ガスケットの一例を示すもので、（ａ）は前記アノード側プレート６の燃料ガス流路６ａ面側に介在されるガスケット１７、（ｂ）はアノード側プレート６の冷却水流路６ｂ面側に介在されるガスケット１８を示している。
【００３７】
ガスケット１７は、燃料供給用孔６ｃ、平板１２、１４の外周輪郭部、燃料ガス流路６ａ、燃料排出用孔６ｌ、酸化剤供給用孔６ｍ、酸化剤排出用孔６ｐ、冷却水供給用孔６ｎ、冷却水排出用孔６ｑをそれぞれ取り囲むようにして設けられている。又、平板１２、１４の上面に位置させて複数の横線部１７ａ、１７ｂが設けられているため、これらの横線部１７ａ、１７ｂによって平板１２、１４が押圧される。これにより、薄い平板１２、１４に対する締め付け保持力を維持することができる。平板１２下での隣接ガス流路へのガスリークを、両面接着シートと平板１２下のガス流路面積以下の押圧面積である複数本の線状ガスケットである横線部１７ａにて防止することができる。
【００３８】
又、ガスケット１８は、冷却水供給用孔６ｎ、冷却水導入路、冷却水流路６ｂ、冷却水出口側マニホールド、冷却水排出用孔６ｑ、燃料供給用孔６ｃ、燃料排出用孔６ｌ、酸化剤供給用孔６ｍ、酸化剤排出用孔６ｐそれぞれ取り囲むようにして設けられている。
【００３９】
ガスケット１７、１８は電池スタックを締め付けて形成する際に、位置ずれが生じないように予めアノード側プレート６の面にそれぞれ接着しておくことが好ましい。このうち、ガスケット１８はアノード側プレート６の冷却水流路６ｂ面側に接着しないで、図７に示すように冷却水流路６ｂ面側に接面する前記アノード側プレート７の平面７ｂ側、又は前記第２冷却プレート９の平面９ａ側に接着するようにしても良い。又、図１に示すように各プレートの間には、プレートの外周縁部に沿って突条のシール材１９を介在させることが好ましい。
【００４０】
本発明に係る燃料電池用プレートは上記のように構成され、これらのプレートを包含する電池スタックに反応ガスが供給され、各単セル１において電気化学的反応が生じて発電され、前記第１締付板１０の集電板１０ａ及び第２締付板１１の集電板１１ａから直流電力を取り出すことができる。即ち、電池スタックに供給される反応ガスは各単セル１に分配供給され、燃料ガスは前記アノード側プレート６の燃料ガス流路６ａを流通すると共に、酸化剤ガスはカソード側プレート７の酸化剤ガス流路７ａを流通し、前記高分子電解質膜２を介して電気化学的反応により発電が行われる。又、電池スタックには冷却水が供給され、発電に伴う電池スタックの温度上昇を抑え、これにより電池スタックを適温に保持する。
【００４１】
この発電において、アノード側プレート６の燃料ガス入口領域は、前記のようにシート材１３及び平板１２を取り付けることでトンネル状に形成され、シート材１３が各燃料ガス流路６ａ間に位置するリブ６ｉの上面に密着固定されているため、隣接する燃料ガス流路６ａにガスリークすることはない。これにより、各燃料ガス流路６ａを流れる燃料ガス量を平均化することができる。又、燃料ガス入口領域は燃料ガス流路６ａの開口断面積が狭小に形成されているため、ノズル機能によって燃料ガスの流れを速くする。これにより、燃料ガス入口領域から反応部に対して燃料ガスの供給をほぼ均一に且つ円滑に流すことができる。
【００４２】
又、カソード側プレート７の酸化剤ガス入口領域も同様に、シート材１３及び平板１５を取り付けることでトンネル状に形成され、シート材が各酸化剤ガス流路７ａ間に位置するリブの上面に密着固定されているため、隣接する酸化剤ガス流路７ａにガスリークすることはない。これにより、各酸化剤ガス流路７ａを流れる酸化剤ガス量を平均化することができる。又、酸化剤ガス入口領域は酸化剤ガス流路７ａの開口断面積が狭小に形成されているため、ノズル機能によって酸化剤ガスの流れを速くする。これにより、酸化剤ガス入口領域から反応部に対して酸化剤ガスの供給をほぼ均一に且つ円滑に流すことができる。
【００４３】
このようにして、各単セル１での反応部には燃料ガス及び酸化剤ガスが均一に且つ円滑に供給されるため、発電性能の低下を抑えることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、燃料電池用プレートに適用することができ、この燃料電池用プレートを用いた燃料電池スタックを構成することで発電性能の優れた燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】燃料電池スタックの構成を示す概略分解断面図であり、この場合は単セルを３個積層するものを示している。
【図２】本発明に係る燃料電池用プレートの実施形態を示すアノード側プレートの平面図であり、（ａ）は燃料ガス流路の形成されている面側、（ｂ）は冷却水流路の形成されている面側をそれぞれ示している。
【図３】（ａ）は図２における燃料ガス入口領域を拡大して示す概略平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【図４】（ａ）はシール材を接着する前の状態を示す概略断面図、（ｂ）は平板と共にシール材を接着した後の状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る燃料電池用プレートの実施形態を示すカソード側プレートの平面図であり、（ａ）は酸化剤ガス流路の形成されている面側、（ｂ）はその反対の平面側をそれぞれ示している。
【図６】プレート間に介在させるガスケットの一例を示す平面図であり、（ａ）はアノード側プレートの燃料ガス流路面側に介在されるガスケット、（ｂ）はアノード側プレートの冷却水流路面側に介在されるガスケットを示している。
【図７】プレート間に介在させるガスケットの他例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  単セル
２  高分子電解質膜
３  アノード電極
４  カソード電極
５  膜電極接合体
６  アノード側プレート
６ａ  燃料ガス流路
６ｂ  冷却水流路
７  カソード側プレート
７ａ  酸化剤ガス流路
７ｂ  平面
８  第１冷却プレート
８ａ  冷却水流路
８ｂ  平面
９  第２冷却プレート
１０  第１締付板
１０ａ  集電板
１１  第２締付板
１１ａ  集電板
１２、１４、１５、１６  平板
１３  シート材
１７、１８  ガスケット
１９  シール材
【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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