(57)【要約】【課題】燃料電池を大型化することなく電流密度の偏りを抑制する。【解決手段】本発明は、電解質膜（１０）の両側に配置されるガス拡散層（１１、１２）を、セパレータ（２０、３０）によって挟持して構成される燃料電池において、カソード側のセパレータ（３０）が、反応ガスをガス拡散層（１２）と接触させながら流通する第１のガス流路（３３）と、第１のガス流路（３３）の最上流部から最下流部の手前までにわたって第１のガス流路（３３）と平行に凹設され、反応ガスをガス拡散層（１２）と接触しないように流通する第２のガス流路（３４）と、第２のガス流路（３４）の下流側から第１のガス流路（３３）へ反応ガスを流通させる連通部（３５）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に配置されるガス拡散層を、第１のセパレータ及び第２のセパレータによって挟持して構成される燃料電池において、
前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータに凹設され、反応ガスを前記ガス拡散層と接触させながら流通する第１のガス流路と、
前記第１のガス流路の最上流部から最下流部の手前までにわたって前記第１のガス流路と平行に、前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータの少なくとも一方に凹設され、反応ガスを前記ガス拡散層と接触しないように流通する第２のガス流路と、
前記第２のガス流路の下流側から前記第１のガス流路へ反応ガスを流通させる連通部と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記連通部は、前記第２のガス流路と前記ガス拡散層との間を連通しており、前記第２のガス流路の下流側から前記ガス拡散層を介して前記第１のガス流路へ反応ガスを流通させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記燃料電池は、反応ガスを前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとで互いに異なる方向に流す燃料電池であり、
前記第２のガス流路は、前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータのいずれか一方に設けられ、
前記連通部は、前記第２のガス流路の下流側から前記ガス拡散層を介して前記第１のガス流路の最下流部近傍以外の部分へ反応ガスを流通させるように設けられることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記第１のガス流路のうち、前記連通部が設けられる部分に対応する部分の前記ガス拡散層への開口幅は、前記連通部が設けられていない部分に対応する部分の開口幅よりも小さいことを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータは波形プレートによって構成され、
前記第１のガス流路は、前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータと前記ガス拡散層との間に形成される流路であり、
前記第２のガス流路は、前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータの少なくとも一方と、前記少なくとも一方のセパレータの前記ガス拡散層とは反対側に密接して設けられる平板との間に形成される流路であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記第１のガス流路及び前記第２のガス流路は、前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータの少なくとも一方の前記ガス拡散層と対向する面に凹設され、
前記少なくとも一方のセパレータと前記ガス拡散層との間において、前記第１のガス流路及び前記第２のガス流路の開口部を遮蔽する平板をさらに備え、
前記平板は、前記第１のガス流路を前記ガス拡散層に開口する開口部と、前記第２のガス流路の流路方向一部を前記ガス拡散層に開口する開口部とを有することを特徴とする請求項２から４までのいずれか１項に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池において反応ガスを流通させるガス流路の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池において、固体高分子からなる電解質膜の両側のそれぞれに、電極触媒層、ガス拡散層及びガス流路を形成するセパレータを設けたセル構造のものが知られている。このような燃料電池においては、ガス流路に供給された反応ガスは、電気化学反応によって消費されるため、ガス流路下流部のガスの濃度は上流部よりも低くなる。また、ガス流路の下流側では、反応によって生じた凝縮水によって反応ガスの流れが阻害される。これにより、ガス流路下流部の電流密度は上流部より低くなり、燃料電池全体に電流密度の偏りが発生することとなる。
【０００３】
そこで、以下に示すように電流密度の偏りを抑制しようとする技術が特許文献１に開示されている。特許文献１では、燃料ガス又は酸化剤ガスを燃料電池に導入する電池入口マニホールドをガス入口部とガス出口部との２室に分け、電池入口マニホールドと対向する反対側の側面に、反応ガスを電池内へＵターンさせるリターンマニホールドを設ける。さらに、電池入口マニホールドへ反応ガスを供給するガス配管から、燃料電池内を通らずリターンマニホールドへと反応ガスをバイパスするバイパスラインを設ける。これにより、燃料電池に導入された反応ガスのうち、ガス入口部側の半面を流れた反応ガスを、リターンマニホールドによってガス出口部側の半面へ送り込むとともに、バイパスラインによってガス流路の下流部へ直接反応ガスを供給する。
【特許文献１】特開平６−１８８００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の燃料電池では、ガス流路の中間部にリターンマニホールドを設け、さらに供給ガスのバイパス通路を設ける必要があるので、燃料電池が大型化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、燃料電池を大型化することなく電流密度の偏り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】
本発明の燃料電池は、電解質膜の両側に配置されるガス拡散層を、第１のセパレータ及び第２のセパレータによって挟持して構成される燃料電池において、第１のセパレータ及び第２のセパレータに凹設され、反応ガスをガス拡散層と接触させながら流通する第１のガス流路と、第１のガス流路の最上流部から最下流部の手前までにわたって第１のガス流路と平行に、第１のセパレータ及び第２のセパレータの少なくとも一方に凹設され、反応ガスをガス拡散層と接触しないように流通する第２のガス流路と、第２のガス流路の下流側から第１のガス流路へ反応ガスを流通させる連通部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１のガス流路の最上流部から最下流部の手前までにわたって第１のガス流路と平行に第２のガス流路が設けられ、第２のガス流路の下流側から第１のガス流路へ反応ガスを流通させるので、供給された反応ガスの一部が第１のガス流路の途中に直接供給され、第１のガス流路の上下流における反応ガス濃度の平準化を図ることができる。よって、第２のガス流路は第１のガス流路と同一のセパレータ内に設けられるので、燃料電池を大型化することなく、特に高負荷時における電流密度の偏りを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
本実施形態の燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、触媒層付き電解質膜１０の両側にカソードガス拡散層１２及びアノードガス拡散層１１を配置してカソードセパレータ３０（第１のセパレータ）とアノードセパレータ２０（第２のセパレータ）とによって挟持した単位セルを複数積層して構成される。本実施形態では、カソードセパレータの構造が従来と異なる。
【００１０】
ここで、従来の燃料電池ではカソードガス流路に供給された反応ガス（酸素）は、電気化学反応によって消費されるため、ガス流路下流部の反応ガス濃度は上流部よりも低くなる。さらに、ガス流路下流側では凝縮水が発生して反応ガスの流通が阻害される。これにより、ガス流路下流側の電流密度は上流側より低くなり、この傾向は反応ガスの消費（輸送流束）が大きくなる高負荷時ほど顕著となる。なお、上記問題は反応ガスとして水素が使用されるアノード側よりカソード側で顕著となる。
【００１１】
また、電流密度が高くなるガス流路上流部では、電解質膜やガス拡散層などの温度が上昇する。これらの部材は高温になるほどより劣化が進むので、劣化防止のためにも電流密度を均一にする必要がある。そこで、本実施形態ではカソードセパレータ３０の構造を以下のようにすることで、ガス流路における電流密度の偏りを抑制する。
【００１２】
図１はカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。図２（ａ）は図１に一点鎖線で示す面Ａで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図２（ｂ）は図１に一点鎖線で示す面Ｂで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図２（ｃ）は図１に一点鎖線で示す面Ｃで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図である。
【００１３】
カソードセパレータ３０のカソードガス拡散層１２と対向する面には、第１カソードガス流路３３（第１のガス流路）がカソードガス供給口３１からカソードガス排出口３２までを連通するように設けられる。第１カソードガス流路３３は、カソードガス供給口３１から導入したカソードガスを流通し、反応に使われなかったガスや反応によって生じた生成水をカソードガス排出口３２へ排出する。
【００１４】
カソードセパレータ３０のガス拡散層１２と対向する面の反対側の面には、第２カソードガス流路３４（第２のガス流路）が第１カソードガス流路３３と平行にカソードセパレータ３０の中央部まで凹設される。さらに第２カソードガス流路３４の終端部には、第２カソードガス流路３４の底部から第１カソードガス流路３３までを連通するカソードガス連通孔３５（連通部）が設けられる。これにより、第２カソードガス流路３４は、カソードガス供給口３１から導入したカソードガスを反応に供することなく流通するとともに、その終端部においてカソードガス連通孔３５を通じて隣接する第１カソードガス流路３３の中間部へカソードガスを導入する。
【００１５】
また、アノードセパレータ２０には、アノードガス拡散層１１に対向する面にアノードガスを流通するアノードガス流路２１が凹設され、反対側の面には冷却水を流通する冷却水通路１３が凹設される。
【００１６】
カソードセパレータ３０の第２カソードガス流路が設けられる側には遮蔽板１４が設けられ、単位セルを積層したとき隣接するセルの第２カソードガス流路３４と冷却水通路１３とは遮蔽板１４によって互いに連通しないように隔離される。
【００１７】
なお、カソードガス供給口３１から導入したカソードガスのうち、第１カソードガス流路３３と第２カソードガス流路３４とへ分配する比率は、第１カソードガス流路３３と第２カソードガス流路３４及びカソードガス連通孔３５に相応する通気抵抗差を付与することで、燃料電池の運転条件やカソードガス拡散層１２の仕様などに応じて最適設計される。
【００１８】
以上のように本実施形態では、第１カソードガス流路３３と平行に、カソードガス拡散層１２に開口しない第２カソードガス流路３４を設け、酸素濃度の高いカソードガス（新気）をその終端部からカソードガス連通孔３５を通じて第１カソードガス流路３３に供給する構造にしたことで、カソードガスの一部が第１カソードガス流路３３の途中に直接導入されるので、第１カソードガス流路３０の上流部３３ａと下流部３３ｂとにおけるカソードガス中の酸素濃度が平準化され、特に高負荷時における電流密度の偏りを抑制することができる。
【００１９】
この結果、従来の燃料電池で発生する、カソードガス流路に供給された反応ガス（酸素）が、電気化学反応によって消費されるためにガス流路下流側の反応ガス濃度が上流部よりも低くなり、ガス流路下流側で凝縮水が発生して反応ガスの流通が阻害されることが抑制される。
【００２０】
また、ガス流路下流側の電流密度が上流側より低くなることがなくなるため、反応ガスの消費（輸送流速）が大きくなる高負荷時ほど本実施例の効果は顕著となる。とりわけ、上記効果は反応ガスとして水素が使用されるアノード側よりカソード側で顕著となる。
【００２１】
また、電流密度が高くなるガス流路上流部では、電解質膜やガス拡散層などの温度が上昇することが抑制され、これらの部材が高温になり劣化が進むことを防止できる。
【００２２】
このように、本実施形態ではカソードセパレータ３０の構造を上記のようにすることで、ガス流路における電流密度の偏りを抑制することができる。
【００２３】
また、カソードガス流路中間部のマニホールドや、カソードガスを中間マニホールドに供給するためのバイパス通路などを必要としないため、燃料電池を大型化することなく電流密度の偏りを抑制することができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図３はカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。図４（ａ）は図３に一点鎖線で示す面Ａで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図４（ｂ）は図３に一点鎖線で示す面Ｂで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図４（ｃ）は図３に一点鎖線で示す面Ｃで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図である。
【００２５】
本実施形態では、第１実施形態における燃料電池と第２カソードガス流路３４の構造が異なる。本実施形態の第２カソードガス流路３４は、第１カソードガス流路３３の上流部から第１カソードガス流路３３の最下流部まで第１カソードガス流路３３と平行に凹設される。このとき、図４（ａ）、（ｃ）に示すように第２カソードガス流路３４は、第１カソードガス流路３３の最上流部とは連通するが最下流部とは連通しないように設けられる。
【００２６】
また、第１カソードガス流路３３の下流部３３ｂに対応する第２カソードガス流路３４の中央から終端部までにかけて、カソードガス連通孔４１が複数個設けられる。カソードガス連通孔４１は、第１カソードガス流路３３と第２カソードガス流路３４の間を連通孔により直接連通するものでなく、第２カソードガス流路３４からカソードガス拡散層までを連通するように第２カソードガス流路３４の底部に設けられる。
【００２７】
これにより、図４（ｂ）に示すように第２カソードガス流路３４に導入されたカソードガスは、カソードセパレータ３０のカソードガス拡散層１２との対向面（接触面）に複数設けられたカソードガス連通孔４１を通じて、カソードガス拡散層１２内の空孔部を介して第１カソードガス流路３３に導入される。
【００２８】
なお、カソードガス供給口３１から導入したカソードガスのうち、第１カソードガス流路３３と第２カソードガス流路３４とへ分配する比率は、第１実施形態と同様に、第１カソードガス流路３３と第２カソードガス流路３４及びカソードガス連通孔４１に相応する通気抵抗差を付与することで、燃料電池の運転条件やカソードガス拡散層１２の仕様などに応じて最適設計される。
【００２９】
以上のように本実施形態では、第２カソードガス流路３４に導入された酸素濃度の高いカソードガス（新気）を、カソードガス連通孔４１からカソードガス拡散層を通じて第１カソードガス流路３３に供給するので、第１実施形態と同様に、第１カソードガス流路３０の上流部３３ａ及び下流部３３ｂにおけるカソードガス中の酸素濃度の平準化を図れ、高負荷時における電流密度の偏りを抑制することができる。
【００３０】
また、第２カソードガス流路３４から第１カソードガス流路の下流部３３ｂに供給されるカソードガスは、第２カソードガス流路３４と第１カソードガス流路の下流部３３ｂとの間に配置されたカソードガス拡散層１２内を強制対流するので、カソードガス拡散層１２に併設された触媒層に高い酸素濃度のカソードガスを供給することができ、第１カソードガス流路３３内の酸素濃度の低下や凝縮水の影響を受けることなく発電性能を向上させることができる。
【００３１】
さらに、カソードガス拡散層１２内を強制対流するカソードガスには反応によって生じる生成水（凝縮水）が含まれないため、カソードガス拡散層１２内、特にカソードガスの対流流速が低くなる部位への凝縮水の滞留による発電性能の低下を防止することができる。またこれにより、凝縮水の滞留によって等量比を大きく上回るカソードガスを供給する必要はないので、ガス供給装置の消費エネルギーの増大や、電解質膜及び触媒層の乾燥による燃料電池システム全体としての正味出力の低下を防止することができる。
【００３２】
（第３実施形態）
図５はカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。図６（ａ）は図５に一点鎖線で示す面Ａで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図６（ｂ）は図５に一点鎖線で示す面Ｂで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図６（ｃ）は図５に一点鎖線で示す面Ｃで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図である。
【００３３】
本実施形態の燃料電池は、アノードガスとカソードガスとが相互に異なる方向に流通するいわゆる対向流タイプの燃料電池であり、第２カソードガス流路３４の構造が第２実施形態と異なる。本実施形態の第２カソードガス流路３４は、第１カソードガス流路３３の最下流部３３ｃまでではなく、その手前の下流部３３ｂまで凹設される。さらに、カソードガス連通孔４１は第１カソードガス流路３３の中央から下流部３３ｂの終端部までにかけて設けられる。
【００３４】
これにより、第２カソードガス流路３４を流れるカソードガスは、第２カソードガス流路３４の下流部３３ｂ、すなわちアノードガス流路２１の最上流部を除く上流部において、カソードガス連通孔４１及びカソードガス拡散層１２内の空孔部を介して第１カソードガス流路３３に導入される。
【００３５】
以上のように本実施形態によれば、第２カソードガス流路３４及びカソードガス連通孔４１を第１カソードガス流路３３の最下流部３３ｃには設けないので、アノードガス流路２１の入口部である最上流部と対向するカソード極のカソードガス拡散層１２内にはカソードガスの強制対流が発生することがなく、アノードガス流路２１に十分な加湿がなされていない反応ガスが供給されても、対流によって引き起こされる電解質膜１０や触媒層１０の乾燥を抑制でき、発電性能の悪化を抑制することができる。
【００３６】
（第４実施形態）
図７はカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。図８（ａ）は図７に一点鎖線で示す面Ａで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図８（ｂ）は図７に一点鎖線で示す面Ｂで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図８（ｃ）は図７に一点鎖線で示す面Ｃで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図である。
【００３７】
本実施形態では、第２実施形態に示す燃料電池に対して、第１カソードガス流路３３の構造が異なる。本実施形態の第１カソードガス流路３３は、下流部３３ｂの流路幅が上流部３３ａの流路幅より狭くなるように構成される。
【００３８】
ここで、カソードガスを主にガス拡散層内の拡散によって輸送する第１カソードガス流路上流部３３ａでは、カソードガスを触媒層１０により均一に輸送するためには、カソードセパレータ３０とカソードガス拡散層１２との間の電気抵抗が大きく増大しない範囲で、第１カソードガス流路３３のカソードガス拡散層１２に対する開口幅を拡げることが発電性能上望ましい。
【００３９】
また、カソードガスを主にガス拡散層内の強制対流によって輸送する第１カソード流路下流部３３ｂでは、第１カソードガス流路３３のカソードガス拡散層１２に対する開口幅を狭くして、カソードガス拡散層１２内におけるカソードガスの対流流速を確保することが望ましい。
【００４０】
したがって、第１カソードガス流路３３のカソードガス拡散層１２に対する開口幅を、第１カソードガス流路上流部３３ａでは下流部３３ｂより広くし、第１カソードガス流路下流部３３ｂでは上流部３３ａより狭くする。
【００４１】
以上のように本実施形態では、第１カソードガス流路３３のカソードガス拡散層１２に対する開口幅を、カソードガスを主にガス拡散層内の拡散によって輸送する上流部３３ａでは比較的広く、カソードガスを主にガス拡散層内の強制対流によって輸送する下流部３３ｂでは比較的狭く構成するので、第１カソードガス流路３３の上流部３３ａ及び下流部３３ｂの双方の領域でより良好な発電性能を得ることができ、セル全体での発電性能を向上させるとともに、電流密度の偏りを抑制することができる。
【００４２】
（第５実施形態）
本実施形態の燃料電池は、第１実施形態の燃料電池においてセパレータを波形セパレータに置き換えたものである。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第１実施形態の図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応する単セルの断面図である。すなわち、図９（ａ）は第１カソードガス流路３３の最上流部における単セルの断面を示し、図９（ｂ）は第１カソードガス流路３３の中央における単セルの断面を示し、図９（ｃ）は第１カソードガス流路３３の最下流部における単セルの断面を示す。
【００４３】
波形セパレータを用いた一般的な燃料電池においては、隣接するセル間のアノード波形セパレータ５０とカソード波形セパレータ６０との間に冷却水流路を形成するが、本実施形態ではその間に遮蔽板１４を挟み込んでいる。これにより、カソード波形セパレータ６０と遮蔽板１４との間に形成された空間が第２カソードガス流路３４となり、アノード波形セパレータ５０と遮蔽板１４との間に形成された空間が冷却水流路１３となる。
【００４４】
また、カソード波形セパレータ６０とカソードガス拡散層１２との間に形成される空間は第１カソードガス流路３３となり、アノード波形セパレータ５０とアノードガス拡散層１１との間に形成される空間はアノードガス流路２１となる。
【００４５】
第１カソードガス流路３３の中央部におけるカソード波形セパレータ６０には、図９（ｂ）に示すようにカソードガス連通孔６１が設けられる。カソードガス連通孔６１は、カソード波形セパレータ６０のカソードガス拡散層１２及び遮蔽板１４のいずれにも接触しない面に配置され、第１カソードガス流路３３と第２カソードガス流路３４とを連通している。
【００４６】
第２カソードガス流路３４のカソードガス連通孔６１が設けられる部分より下流側には、図９（ｃ）に示すように閉塞部材が設けられており、第２カソードガス流路３４はカソードガス排出口３２には直接連通しない構造となっている。これにより第２カソードガス流路３４を流れるカソードガスはカソードガス連通孔６１より下流側には流れず、すべてカソードガス連通孔６１から第１カソードガス流路３３へと流れる。
【００４７】
以上のように本実施形態では、カソード波形セパレータ６０の両側に第１カソードガス流路３３及び第２カソードガス流路３４を形成できるので、単セルあたりの積層方向厚さを遮蔽用のプレート分のみ増加するだけでほとんど増加させることなく、第１実施形態と同様に電流密度の偏りを抑制することができる。
【００４８】
（第６実施形態）
本実施形態では、カソードガス連通孔が第５実施形態と異なる。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第２実施形態の図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応する図である。すなわち、図１０（ａ）は第１カソードガス流路３３の最上流部における単セルの断面を示し、図１０（ｂ）は第１カソードガス流路３３の中央における単セルの断面を示し、図１０（ｃ）は第１カソードガス流路３３の最下流部における単セルの断面を示す。
【００４９】
本実施形態のカソードガス連通孔６３は、カソード波形セパレータ６０のカソードガス拡散層１２との接触面に配置されている。また、カソードガス連通孔６３は第２実施形態と同様にカソードガスの流れ方向に沿って複数設けられる。これにより、第２カソードガス流路３４を流れるカソードガスはカソードガス連通孔６３からカソードガス拡散層１２を通して第１カソードガス流路３３へと導入される。
【００５０】
以上のように本実施形態では、カソード波形セパレータ６０の両側に第１カソードガス流路３３及び第２カソードガス流路３４を形成できるので、単セルあたりの積層方向厚さを遮蔽用のプレート分のみ増加するだけでほとんど増加させることなく、第２実施形態と同様に電流密度の偏りを抑制することができる。
【００５１】
（第７実施形態）
本実施形態の燃料電池は第２実施形態の燃料電池と同様であるが、カソードセパレータの構造が異なる。図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第２実施形態の図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応する図である。すなわち、図１１（ａ）は第１カソードガス流路３３の最上流部における単セルの断面を示し、図１１（ｂ）は第１カソードガス流路３３の中央における単セルの断面を示し、図１１（ｃ）は第１カソードガス流路３３の最下流部における単セルの断面を示す。
【００５２】
本実施形態では、カソードセパレータ７０のカソードガス拡散層１２に対向する面には、第１カソードガス流路３３及び第２カソードガス流路３４が平行かつ交互に凹設され、カソードセパレータ７０とカソードガス拡散層１２との間には、スリット付き平板１５が設けられる。スリット付き平板１５は、一部にスリット７１、７２（開口部）を有し、第１カソードガス流路３３をガス拡散層１２に開口させ、また第２カソードガス流路３４のガス流路方向の一部のみをガス拡散層１２に開口させる。
【００５３】
第１カソードガス流路３３の上流部では図１１（ａ）に示すように、スリット付き平板１５は第１カソードガス流路３３と対向する位置で、第１カソードガス流路３３の流路溝の開口幅と同一幅のスリット７１を有する。
【００５４】
第１カソードガス流路３３の中央では図１１（ｂ）に示すように、スリット付き平板１５のスリット７１の幅は第１カソードガス流路３３の開口幅よりも狭くなるように設定される。また、第２カソードガス流路３４に対向する位置にも、第２カソードガス流路３４の開口幅よりも狭い幅のスリット７２が、スリット付き平板１５に設けられる。これにより、第２カソードガス流路３４を流れるカソードガスはスリット付き平板１５のスリット７２からカソードガス拡散層１２を通して第１カソードガス流路３３へ導入される。
【００５５】
第１カソードガス流路３３の最下流部では図１１（ｃ）に示すように、第２実施形態と同様に第２カソードガス流路３４は設けられず、スリット付き平板１５には第１カソードガス流路３３と同一幅のスリット７１が設けられる。
【００５６】
以上のように本実施形態では、第１カソードガス流路３３及び第２カソードガス流路３４をカソードセパレータ７０の一方の側に平行に設け、両流路３３、３４に対向するようにスリット付き平板１５を設けるので、第１カソードガス流路３３及び第２カソードガス流路３４のカソードガス拡散層１２への開口形状の製造上やコスト上の制約が少なく、その形状を自由度高く設計することができる。よって、第１カソードガス流路３３のカソードガス拡散層１２への開口形状を性能要求に応じて最適化することができ、発電性能をさらに向上させることができる。
【００５７】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【００５８】
例えば、上述の実施形態では本発明をカソードガス流路に適用したものについて説明したが、アノードガス流路のみに適用してもよいし、アノードガス流路とカソードガス流路の両方に適用してもよい。
【００５９】
また、上述の実施形態では固体高分子形燃料電池を例示して説明してきたが、その他の燃料電池に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態におけるカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】第２実施形態におけるカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】第３実施形態におけるカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】第４実施形態におけるカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。
【図８】図７の断面図である。
【図９】第５実施形態における単セルの断面図である。
【図１０】第６実施形態における単セルの断面図である。
【図１１】第７実施形態における単セルの断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  触媒層付き電解質膜
１１  アノードガス拡散層（ガス拡散層）
１２  カソードガス拡散層（ガス拡散層）
２０、５０  アノードセパレータ（第２のセパレータ）
３０、６０、７０  カソードセパレータ（第１のセパレータ）
３３  第１カソードガス流路（第１のガス流路）
３４  第２カソードガス流路（第２のガス流路）
３５、４１、６１、６３  カードガス連通孔（連通部）
７１、７２  スリット（開口部）
【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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