(57)【要約】【課題】燃料電池において、セパレータの両面から押圧力が加えられた場合のガス流路の圧縮変形を抑制する。【解決手段】単セル１００を、膜電極接合体１０のアノード側の表面に、アノード側ガス流路形成部材２０と、アノード側弾性部材４０とを、この順に積層させるとともに、膜電極接合体１０のカソード側の表面に、カソード側ガス流路形成部材３０と、カソード側弾性部材５０とを、この順に積層させ、これらの両面を、セパレータ６０、および、セパレータ７０で挟持することによって構成する。そして、アノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０が有する弾性率は、アノード側ガス流路形成部材２０や、カソード側ガス流路形成部材３０が有する弾性よりも高い弾性率を有する部材からなる。【選択図】図１
2008077906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両面に、それぞれガス拡散電極を接合してなる膜電極接合体を、セパレータによって挟持した燃料電池であって、
前記セパレータと前記ガス拡散電極との間に配置され、前記燃料電池による発電に供する反応ガスを前記ガス拡散電極に供給するためのガス流路を構成するガス流路形成部材を備え、
さらに、
前記セパレータと前記ガス流路形成部材との間に、前記ガス流路形成部材が有する弾性率よりも高い弾性率を有する弾性部材を備える、
燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記弾性部材は、前記ガス流路形成部材が有する親水性よりも高い親水性を有する、
燃料電池。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池であって、さらに、
前記弾性部材と前記ガス流路形成部材との間に、前記ガス流路形成部材が有する親水性よりも高い親水性を有する親水性部材を備える、
燃料電池。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池であって、
前記親水性部材は、ガス非透過性部材からなる、
燃料電池。
【請求項５】
請求項３または４記載の燃料電池であって、
前記弾性部材は、平板状の部材からなり、
前記親水性部材は、前記弾性部材に一体的に形成されている、
燃料電池。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記弾性部材は、吸湿性を有する部材からなり、
前記親水性部材には、前記燃料電池による発電時に生成された生成水が通過可能な貫通孔が形成されている、
燃料電池。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池であって、
前記弾性部材は、該弾性部材を主として構成する基材が有する吸湿性よりも高い吸湿性を有する高吸湿性部材を備える、
燃料電池。
【請求項８】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記弾性部材は、前記燃料電池による発電時に生成された生成水が透過可能な部材からなり、
前記ガス拡散電極が有する親水性は、前記ガス流路形成部材が有する親水性よりも低く、
前記ガス流路形成部材が有する親水性は、前記弾性部材が有する親水性よりも低く、
前記弾性部材が有する親水性は、前記セパレータの表面が有する親水性よりも低い、
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池は、プロトン伝導性を有する所定の電解質膜の両面に、それぞれガス拡散電極を接合してなる膜電極接合体を、セパレータによって挟持することによって構成される。
【０００３】
そして、このような燃料電池の内部には、各ガス拡散電極に、反応ガス、すなわち、水素、および、酸素をそれぞれ供給するためのガス流路が形成されている。このガス流路は、例えば、各セパレータに溝部を形成することによって構成されたり、セパレータとガス拡散電極との間に、金属多孔体等の導電性、および、ガス拡散性を有する部材（ガス流路形成部材）を介装することによって構成されたりする。
【０００４】
従来、このようなガス流路に関して、種々の技術が提案されている（例えば、下記特許文献１，２参照）。例えば、下記特許文献１には、ガス流路を、圧縮性で弾性の金属メッシュのサンドイッチ構造によって形成する技術が記載されている。また、下記特許文献２には、セパレータと平板状単電池（上述した膜電極接合体に相当）との間のガス流路に、導電性を有し、弾性変形可能な弾性支持体を配置する技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５１２２７８号公報
【特許文献２】特開２００６−８５９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した膜電極接合体をセパレータによって挟持した燃料電池では、燃料電池のいずれかの箇所における接触抵抗の増加等による電池性能の低下を抑制したり、ガスの漏洩を抑制したりするために、セパレータの両面から押圧力が加えられる。したがって、上記特許文献に記載された技術では、ガス流路に弾性部材（「圧縮性で弾性の金属メッシュのサンドイッチ構造」や、「弾性支持体」）が用いられているため、上述した押圧力によって、ガス流路の形状が圧縮変形して、流路断面積が狭くなり、これに起因して、所望のガス流量が得られない等の不具合が発生する場合があった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池において、セパレータの両面から押圧力が加えられた場合のガス流路の圧縮変形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】
【０００８】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の燃料電池は、
電解質膜の両面に、それぞれガス拡散電極を接合してなる膜電極接合体をセパレータによって挟持した燃料電池であって、
前記セパレータと前記ガス拡散電極との間に配置され、前記燃料電池による発電に供する反応ガスを前記ガス拡散電極に供給するためのガス流路を構成するガス流路形成部材を備え、
さらに、
前記セパレータと前記ガス流路形成部材との間に、前記ガス流路形成部材が有する弾性率よりも高い弾性率を有する弾性部材を備えることを要旨とする。
【０００９】
本発明は、先述した、セパレータとガス拡散電極との間にガス流路形成部材を介装することによってガス流路が構成され、先に説明したように、セパレータの両面から押圧力が加えられるタイプの燃料電池に適用される。
【００１０】
本発明では、セパレータとガス流路形成部材との間に、ガス流路形成部材が有する弾性率よりも高い弾性率を有する弾性部材を備えるので、セパレータの両面から押圧力が加えられた場合には、弾性部材が有する弾性率よりも低い弾性率を有するガス流路形成部材は圧縮変形せずに、ガス流路形成部材が有する弾性率よりも高い弾性率を有する弾性部材が圧縮変形することになる。したがって、本発明によって、燃料電池において、セパレータの両面から押圧力が加えられた場合のガス流路の圧縮変形を抑制することができる。
【００１１】
なお、本発明は、燃料電池のアノード（水素極）側に適用するようにしてもよいし、カソード（酸素極）側に適用するようにしてもよい。また、アノード側とカソード側との双方に適用するようにしてもよい。
【００１２】
また、ガス流路形成部材として、金属多孔体等、より高い剛性を有する部材を用いることが好ましい。こうすることによって、セパレータの両面から押圧力が加えられた場合のガス流路の圧縮変形を、さらに抑制することができる。
【００１３】
上記燃料電池において、
弾性部材は、前記ガス流路形成部材が有する親水性よりも高い親水性を有するようにしてもよい。
【００１４】
膜電極接合体のガス拡散電極では、発電時に、水素と酸素との電気化学反応によって、生成水が生成される。そして、この生成水は、一般に、ガス流路を通して燃料電池の外部に排水される。
【００１５】
本発明では、ガス拡散電極からガス流路形成部材に移動した生成水を、ガス流路形成部材が有する親水性よりも高い親水性を有する弾性部材の表面に沿って流すことができるので、生成水の燃料電池の外部への排水効率を向上させることができる。したがって、フラッディング（過剰な生成水によって、ガス拡散電極への反応ガスの供給が阻害され、発電性能が低下する現象）を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の燃料電池において、さらに、
前記弾性部材と前記ガス流路形成部材との間に、前記ガス流路形成部材が有する親水性よりも高い親水性を有する親水性部材を備えるようにしてもよい。
【００１７】
こうすることによって、ガス拡散電極からガス流路形成部材に移動した生成水を、親水性部材の表面に沿って流すことができるので、生成水の燃料電池の外部への排水効率を向上させることができる。したがって、フラッディングを抑制することができる。
【００１８】
上記燃料電池において、弾性部材がガス透過性を有する場合、
前記親水性部材は、ガス非透過性部材からなるものとしてもよい。
【００１９】
こうすることによって、ガス流路形成部材に流れる反応ガスが弾性部材に透過するのを防止することができるので、反応ガスをガス拡散電極に効率よく供給し、反応ガスの利用効率を向上させることができる。
【００２０】
上述した弾性部材とガス流路形成部材との間に親水性部材を備えるいずれかの燃料電池において、
前記弾性部材は、平板状の部材からなり、
前記親水性部材は、前記弾性部材に一体的に形成されているものとしてもよい。
【００２１】
こうすることによって、燃料電池を構成する部品の部品点数を減少させることができるので、燃料電池の製造時の組み付け性を向上させ、燃料電池の製造工程を簡略化することができる。なお、さらに、セパレータと弾性部材とを一体的に形成するようにしてもよい。また、ガス流路形成部材と親水性部材とを一体的に形成するようにしてもよい。
【００２２】
上述した弾性部材とガス流路形成部材との間に親水性部材を備えるいずれかの燃料電池において、
前記弾性部材は、吸湿性を有する部材からなり、
前記親水性部材には、前記燃料電池による発電時に生成された生成水が通過可能な貫通孔が形成されているようにしてもよい。
【００２３】
上述した弾性部材とガス流路形成部材との間に親水性部材を備える燃料電池では、先述したように、生成水の排水効率が向上するため、電解質膜として固体高分子膜を用いた燃料電池では、ドライアップ（電解質膜が乾燥しすぎて発電性能が低下する現象）が生じる場合がある。
【００２４】
本発明では、生成水を親水性部材の表面に沿って流して排水するとともに、親水性部材に形成された貫通孔を通過した生成水を、吸湿性を有する弾性部材に保持したり、放出させたりすることができるので、電解質膜の過剰な乾燥を抑制し、ドライアップを抑制することができる。なお、親水性部材に形成される貫通孔のサイズや数等は、燃料電池の仕様に応じて任意に設定可能である。
【００２５】
上記燃料電池において、
前記弾性部材は、該弾性部材を主として構成する基材が有する吸湿性よりも高い吸湿性を有する高吸湿性部材を備えるようにしてもよい。
【００２６】
こうすることによって、親水性部材に形成された貫通孔を通過した生成水を、弾性部材に、より多く保持することができる。
【００２７】
本発明の燃料電池において、
前記弾性部材は、前記燃料電池による発電時に生成された生成水が透過可能な部材からなり、
前記ガス拡散電極が有する親水性は、前記ガス流路形成部材が有する親水性よりも低く、
前記ガス流路形成部材が有する親水性は、前記弾性部材が有する親水性よりも低く、
前記弾性部材が有する親水性は、前記セパレータの表面が有する親水性よりも低いようにしてもよい。
【００２８】
つまり、ガス拡散電極に隣接するガス流路形成部材が有する親水性は、ガス拡散電極が有する親水性よりも高く、ガス流路形成部材に隣接する弾性部材が有する親水性は、ガス流路形成部材が有する親水性よりも高く、弾性部材に隣接するセパレータの表面が有する親水性は、弾性部材が有する親水性よりも高い。
【００２９】
水は、より親水性が高い部位に移動する性質を有しているので、本発明によって、先述した生成水を、効率よく、ガス拡散電極からガス流路形成部材へ移動させ、さらに、ガス流路形成部材から弾性部材に移動させ、さらに、弾性部材からセパレータの表面に移動させことができる。つまり、ガス拡散電極の表面に対して垂直な方向に、生成水を速やかに移動させることができる。この結果、フラッディングを抑制することができる。
【００３０】
本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．変形例：
【００３２】
Ａ．第１実施例：
図１は、燃料電池を構成する第１実施例としての単セル１００の断面構造を模式的に示す説明図である。図示するように、この単セル１００は、膜電極接合体１０のアノード側の表面に、アノード側ガス流路形成部材２０と、アノード側弾性部材４０とを、この順に積層させるとともに、膜電極接合体１０のカソード側の表面に、カソード側ガス流路形成部材３０と、カソード側弾性部材５０とを、この順に積層させ、これらの両面を、セパレータ６０、および、セパレータ７０で挟持することによって構成されている。なお、図示は省略しているが、この単セル１００には、単セル１００のいずれかの箇所における接触抵抗の増加等による電池性能の低下を抑制したり、ガスの漏洩を抑制したりするために、セパレータ６０，７０の両面から、積層方向に押圧力が加えられている。
【００３３】
膜電極接合体１０は、プロトン伝導性を有する電解質膜１２の両面に、それぞれアノード側ガス拡散電極（水素極）１４と、カソード側ガス拡散電極（酸素極）１６とを接合したものである。本実施例では、電解質膜１２として、固体高分子型の電解質膜を用いるものとした。電解質膜１２として、他の電解質膜を用いるものとしてもよい。
【００３４】
本実施例では、アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０は、それぞれ金属多孔体からなり、それぞれガス流路を形成している。アノード側ガス流路形成部材２０には、燃料ガスとしての水素が流され、カソード側ガス流路形成部材３０には、酸化剤ガスとしての酸素を含む空気が流される。アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０として、金属多孔体の代わりに、導電性、および、ガス拡散性を有する他の部材を用いるものとしてもよい。
【００３５】
なお、アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０は、それぞれセパレータ６０，７０の両面から加えられる押圧力に対して圧縮変形しない程度に、十分に高い剛性を有している。また、本実施例では、アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０には、親水処理が施されている。アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０における接触角としては、例えば、６０度〜９０度の値が設定される。
【００３６】
また、本実施例では、アノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０として、それぞれカーボンクロスを用いるものとした。このカーボンクロスが有する弾性率は、金属多孔体、つまり、アノード側ガス流路形成部材２０やカソード側ガス流路形成部材３０が有する弾性率よりも高い。アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０として、カーボンクロスの代わりに、導電性、および、アノード側ガス流路形成部材２０や、カソード側ガス流路形成部材３０が有する弾性よりも高い弾性率を有する他の部材を用いるものとしてもよい。また、アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０としては、例えば、導電性を有するフェルトや、金属製のスプリングを用いることができる。なお、本実施例では、アノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０にも、親水処理が施されている。アノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０における接触角としては、例えば、３０度〜６０度の値が設定される。
【００３７】
セパレータ６０，７０としては、カーボンや、金属など、導電性を有する種々の材料を適用可能である。なお、本実施例では、セパレータ６０、および、セパレータ７０の膜電極接合体１０側の表面にも、親水処理が施されている。セパレータ６０、および、セパレータ７０の表面における接触角としては、例えば、０度〜３０度の値が設定される。
【００３８】
本実施例の単セル１００では、先に説明したように、カソード側ガス流路形成部材３０、カソード側弾性部材５０、セパレータ７０の表面には、それぞれ親水処理が施されている。そして、各親水処理は、カソード側ガス流路形成部材３０が有する親水性が、これに隣接するカソード側ガス拡散電極１６が有する親水性よりも高く、カソード側弾性部材５０が有する親水性が、これに隣接するカソード側ガス流路形成部材３０が有する親水性よりも高く、セパレータ７０の表面が有する親水性が、これに隣接するカソード側弾性部材５０が有する親水性よりも高くなるように施されている。水は、より親水性が高い部位に移動する性質を有している。したがって、上述したように、カソード側ガス流路形成部材３０、カソード側弾性部材５０、セパレータ７０の表面に親水処理を施すことによって、発電時に、カソード反応によってカソード側ガス拡散電極１６で生成された生成水を、カソード側ガス拡散電極１６からカソード側ガス流路形成部材３０に速やかに移動させ、さらに、カソード側ガス流路形成部材３０からカソード側弾性部材５０に速やかに移動させ、さらに、カソード側弾性部材５０からセパレータ７０の表面に速やかに移動させることができる。この結果、単セル１００のカソード側でのフラッディングを抑制することができる。
【００３９】
また、アノード側ガス流路形成部材２０、アノード側弾性部材４０、セパレータ６０の表面にも、親水処理が施されている。そして、各親水処理は、アノード側ガス流路形成部材２０が有する親水性が、これに隣接するアノード側ガス拡散電極１４が有する親水性よりも高く、アノード側弾性部材４０が有する親水性が、これに隣接するアノード側ガス流路形成部材２０が有する親水性よりも高く、セパレータ６０の表面が有する親水性が、これに隣接するアノード側弾性部材４０が有する親水性よりも高くなるように施されている。したがって、発電時に、カソード反応によってカソード側ガス拡散電極１６で生成され、電解質膜１２を介してアノード側ガス拡散電極１４に透過した生成水を、アノード側ガス拡散電極１４からアノード側ガス流路形成部材２０に速やかに移動させ、さらに、アノード側ガス流路形成部材２０からアノード側弾性部材４０に速やかに移動させ、さらに、アノード側弾性部材４０からセパレータ６０の表面に速やかに移動させることができる。この結果、単セル１００のアノード側でのフラッディングを抑制することができる。
【００４０】
以上説明した第１実施例の単セル１００では、先に説明したように、アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０は、セパレータ６０，７０の両面から加えられる押圧力に対して圧縮変形しない程度に、十分に高い剛性を有しており、これらが有する弾性率は、アノード側弾性部材４０やカソード側弾性部材５０が有する弾性率よりも低い。そして、単セル１００は、セパレータ６０とアノード側ガス流路形成部材２０との間に、アノード側ガス流路形成部材２０が有する弾性率よりも高い弾性率を有するアノード側弾性部材４０を備えており、また、セパレータ７０とカソード側ガス流路形成部材３０との間に、カソード側ガス流路形成部材３０が有する弾性率よりも高い弾性率を有するカソード側弾性部材５０を備えている。したがって、セパレータ６０，７０の両面から押圧力が加えられた場合には、アノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０は圧縮変形せずに、アノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０が圧縮変形することになる。つまり、第１実施例の単セル１００を適用した燃料電池によれば、セパレータ６０，７０の両面から押圧力が加えられた場合のガス流路の圧縮変形を抑制することができる。
【００４１】
Ｂ．第２実施例：
図２は、燃料電池を構成する第２実施例としての単セル１００Ａの断面構造を模式的に示す説明図である。図示するように、この単セル１００Ａの基本的な構成は、第１実施例の単セル１００とほぼ同じである。
【００４２】
ただし、単セル１００Ａでは、アノード側ガス流路形成部材２０とアノード側弾性部材４０との間に、アノード側ガス流路形成部材２０が有する親水性よりも高い親水性を有するアノード側親水性部材４２を備えている。また、カソード側ガス流路形成部材３０と、カソード側弾性部材５０との間に、カソード側ガス流路形成部材３０が有する親水性よりも高い親水性を有するカソード側親水性部材５２を備えている。
【００４３】
こうすることによって、アノード側ガス拡散電極１４、および、カソード側ガス拡散電極１６から、それぞれアノード側ガス流路形成部材２０、および、カソード側ガス流路形成部材３０に移動した生成水を、アノード側親水性部材４２、および、カソード側親水性部材５２の表面に沿って流すことができるので、生成水の単セル１００Ａの外部への排水効率を向上させることができる。したがって、単セル１００Ａにおけるフラッディングを抑制することができる。
【００４４】
また、本実施例では、アノード側親水性部材４２、および、カソード側親水性部材５２は、それぞれガス非透過性部材からなるものとした。
【００４５】
こうすることによって、アノード側ガス流路形成部材２０に流れる水素がアノード側弾性部材４０に透過するのを防止することができるので、水素をアノード側ガス拡散電極１４に効率よく供給し、水素の利用効率を向上させることができる。また、カソード側ガス流路形成部材３０に流れる空気がカソード側弾性部材５０に透過するのを防止することができるので、空気に含まれる酸素をカソード側ガス拡散電極１６に効率よく供給し、酸素の利用効率を向上させることができる。
【００４６】
なお、本実施例では、アノード側弾性部材４０とアノード側親水性部材４２、および、カソード側弾性部材５０とカソード側親水性部材５２は、それぞれ一体成形されるものとした。これらは、アノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０の表面に、例えば、金箔を貼り付けたり、Ｔｉ−Ａｕメッキを施したりすることによって可能である。
【００４７】
こうすることによって、単セル１００Ａを構成する部品の部品点数を減少させ、単セル１００Ａの製造工程を簡略化することができる。さらに、セパレータ６０とアノード側弾性部材４０、および、セパレータ７０とカソード側弾性部材５０を一体的に形成するようにしてもよい。
【００４８】
以上説明した第２実施例の単セル１００Ａを適用した燃料電池によっても、第１実施例と同様に、単セル１００Ａが、アノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０を備えているので、セパレータ６０，７０の両面から押圧力が加えられた場合のガス流路の圧縮変形を抑制することができる。
【００４９】
Ｃ．第３実施例：
図３は、燃料電池を構成する第３実施例としての単セル１００Ｂの構造を模式的に示す説明図である。図３（ａ）に単セル１００Ｂの断面構造を示し、図３（ｂ），（ｃ）には、後述するアノード側親水性部材４２Ｂ、および、カソード側親水性部材５２Ｂの平面図をそれぞれ示した。図３（ａ）に示したように、この単セル１００Ｂの基本的な構成は、第２実施例の単セル１００Ａと同じである。
【００５０】
ただし、単セル１００Ｂでは、第２実施例の単セル１００Ａにおけるアノード側親水性部材４２、および、カソード側親水性部材５２の代わりに、アノード側親水性部材４２Ｂ、および、カソード側親水性部材５２Ｂを備えている。これらは、第２実施例と同様に、それぞれアノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０に一体形成されている。
【００５１】
そして、図３（ｂ）に示したように、アノード側親水性部材４２Ｂには、複数の貫通孔４２ｈが形成されている。また、図３（ｃ）に示したように、カソード側親水性部材５２Ｂにも、複数の貫通孔５２ｈが形成されている。これは、以下の理由による。
【００５２】
先に説明した第２実施例の単セル１００Ａでは、アノード側親水性部材４２、および、カソード側親水性部材５２を備えることによって、生成水の排水効率を向上させている。このため、第２実施例の単セル１００Ａでは、電解質膜１２が乾燥しすぎて、ドライアップが生じる場合がある。そこで、本実施例では、アノード側親水性部材４２Ｂ、および、カソード側親水性部材５２Ｂに、複数の貫通孔４２ｈ、および、貫通孔５２ｈをそれぞれ形成することによって、生成水を、アノード側親水性部材４２Ｂ、および、カソード側親水性部材５２Ｂの表面に沿って流してそれぞれ排水するとともに、アノード側親水性部材４２Ｂ、および、カソード側親水性部材５２Ｂに形成された貫通孔４２ｈ、および、貫通孔５２ｈを通過した生成水を、それぞれ吸湿性を有するカーボンクロスからなるアノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０に保持したり、放出させたりすることを可能としている。したがって、本実施例の単セル１００Ｂによれば、さらに、電解質膜１２の過剰な乾燥を抑制し、ドライアップを抑制することができる。なお、アノード側親水性部材４２Ｂ、および、カソード側親水性部材５２Ｂにそれぞれ形成される貫通孔４２ｈ、および、貫通孔５２ｈのサイズや数等は、単セル１００Ｂの仕様に応じて任意に設定可能である。
【００５３】
以上説明した第３実施例の単セル１００Ｂを適用した燃料電池によっても、第１実施例、および、第２実施例と同様に、単セル１００Ｂが、アノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０を備えているので、セパレータ６０，７０の両面から押圧力が加えられた場合のガス流路の圧縮変形を抑制することができる。
【００５４】
Ｄ．第４実施例：
図４は、燃料電池を構成する第４実施例としての単セル１００Ｃの断面構造を模式的に示す説明図である。図示するように、この単セル１００Ａの基本的な構成は、第１実施例の単セル１００とほぼ同じである。
【００５５】
ただし、単セル１００Ｃでは、第３実施例の単セル１００Ｂにおけるアノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０の代わりに、アノード側弾性部材４０Ｃ、および、カソード側弾性部材５０Ｃを備えている。そして、アノード側弾性部材４０Ｃ、および、カソード側弾性部材５０Ｃは、先に説明したアノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０と同様に、主としてカーボンクロスを基材と構成されており、アノード側弾性部材４０Ｃ、および、カソード側弾性部材５０Ｃは、それぞれカーボンクロスが有する吸湿性よりも高い吸湿性を有する高吸湿性部材を内部に備えている。この高吸湿性部材としては、例えば、含水吸収ポリマや、親水性繊維、吸湿性繊維等を用いることができる。
【００５６】
こうすることによって、アノード側親水性部材４２Ｂ、および、カソード側親水性部材５２Ｂに形成された貫通孔４２ｈ、および、貫通孔５２ｈをそれぞれ通過した生成水を、アノード側弾性部材４０Ｃ、および、カソード側弾性部材５０Ｃに、第３実施例におけるアノード側弾性部材４０、および、カソード側弾性部材５０よりも多く保持することができる。
【００５７】
以上説明した第４実施例の単セル１００Ｃを適用した燃料電池によっても、第１ないし第３実施例と同様に、単セル１００Ｃが、アノード側弾性部材４０Ｃ、および、カソード側弾性部材５０Ｃを備えているので、セパレータ６０，７０の両面から押圧力が加えられた場合のガス流路の圧縮変形を抑制することができる。
【００５８】
Ｅ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００５９】
Ｅ１．変形例１：
上記各実施例では、単セル１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、それぞれアノード側弾性部材と、カソード側弾性部材との双方を備えるものとしたが、これらのうちのいずれか一方を備えるようにしてもよい。
【００６０】
Ｅ２．変形例２：
上記第１実施例では、アノード側ガス流路形成部材２０、カソード側ガス流路形成部材３０、アノード側弾性部材４０、カソード側弾性部材５０、セパレータ６０の表面、および、セパレータ７０の表面に、先に説明した親水処理を施すものとしたが、本発明は、これに限られず、各部材に親水処理を施さなくてもよい。
【００６１】
Ｅ３．変形例３：
上記第２実施例では、単セル１００Ａは、アノード側親水性部材４２と、カソード側親水性部材５２との双方を備えるものとしたが、これらのうちのいずれか一方を備えるようにしてもよい。
【００６２】
Ｅ４．変形例４：
上記第２実施例では、アノード側弾性部材４０とアノード側親水性部材４２、および、カソード側弾性部材５０とカソード側親水性部材５２をそれぞれ一体成形するものとしたが、これらの代わりに、アノード側ガス流路形成部材２０とアノード側親水性部材４２、および、カソード側ガス流路形成部材３０とカソード側親水性部材５２をそれぞれ一体成形するようにしてもよい。また、アノード側弾性部材４０とアノード側親水性部材４２、および、カソード側弾性部材５０とカソード側親水性部材５２は、別体としてもよい。
【００６３】
また、アノード側ガス流路形成部材２０とアノード側弾性部材４０との間にアノード側親水性部材４２を備える代わりに、アノード側弾性部材４０を、アノード側ガス流路形成部材２０が有する親水性よりも高い親水性を有する部材によって形成するようにしてもよい。また、カソード側ガス流路形成部材３０とカソード側弾性部材５０との間にカソード側親水性部材５２を備える代わりに、カソード側弾性部材５０を、カソード側ガス流路形成部材３０が有する親水性よりも高い親水性を有する部材によって形成するようにしてもよい。
【００６４】
Ｅ５．変形例５：
上記第３実施例では、単セル１００Ｂは、アノード側親水性部材４２Ｂと、カソード側親水性部材５２Ｂとの双方を備えるものとしたが、これらのうちのいずれか一方を備えるようにしてもよい。
【００６５】
また、上記第３実施例では、アノード側親水性部材、および、カソード側親水性部材として、それぞれ貫通孔４２ｈ、および、貫通孔５２ｈが形成されたアノード側親水性部材４２Ｂ、および、カソード側親水性部材５２Ｂを用いるものとしたが、これらの代わりに、例えば、親水性を有する材料からなる金属メッシュ等を用いるようにしてもよい。
【００６６】
Ｅ６．変形例６：
上記第４実施例では、単セル１００Ｃは、アノード側弾性部材４０Ｃと、カソード側弾性部材５０Ｃとの双方を備えるものとしたが、これらのうちのいずれか一方を備えるようにしてもよい。
【００６７】
Ｅ７．変形例７：
上記各実施例では、本発明を単セルに適用した場合を一例に説明したが、単セルを複数積層したスタック構造を有する燃料電池に適用するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】燃料電池を構成する第１実施例としての単セル１００の断面構造を模式的に示す説明図である。
【図２】燃料電池を構成する第２実施例としての単セル１００Ａの断面構造を模式的に示す説明図である。
【図３】燃料電池を構成する第３実施例としての単セル１００Ｂの構造を模式的に示す説明図である。
【図４】燃料電池を構成する第４実施例としての単セル１００Ｃの断面構造を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…単セル
１０…膜電極接合体
１２…電解質膜
１４…アノード側ガス拡散電極
１６…カソード側ガス拡散電極
２０…アノード側ガス流路形成部材
３０…カソード側ガス流路形成部材
４０，４０Ｃ…アノード側弾性部材
４２，４２Ｂ…アノード側親水性部材
４２ｈ…貫通孔
５０，５０Ｃ…カソード側弾性部材
５２，５２Ｂ…カソード側親水性部材
５２ｈ…貫通孔
６０，７０…セパレータ
【図１】
2008077906.tif 000003
【図２】
2008077906.tif 000004
【図３】
2008077906.tif 000005
【図４】
2008077906.tif 000006