(57)【要約】      （修正有）【課題】多孔体を反応ガス流路部に備える燃料電池における反応生成水の排水性能を向上させる燃料電池を提供する。【解決手段】セパレータ１０と発電体２０とは、積層されると、シール部材２５によって離間され、セパレータ１０と発電体２０との間には反応ガス流路が形成される。アノード側の反応ガス流路にはアノード側多孔体２４ａが配置され、酸化ガスが流れるカソード側の反応ガス流路にはカソード側多孔体２４ｃが配置されている。カソード側多孔体２４ｃはさらに、排水部としての溝部５０を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
発電体と、
前記発電体上に配置され、その内部を反応ガスが流れる多孔体と、
前記多孔体上に配置されているセパレータと、
前記多孔体または前記セパレータの少なくともいずれか一方に形成されている排水部とを備える燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記排水部は、前記反応ガスの流動方向に沿った溝状部である燃料電池。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池において、
前記溝状部は、複数の枝溝状部を備える燃料電池。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料電池において、
前記溝状部は、前記多孔体の他の部分に比べ流路抵抗が小さい部分である燃料電池。
【請求項５】
請求項２または３に記載の燃料電池において、
前記溝状部の本数は、前記反応ガス流れ方向の下流方向に向かって増大する燃料電池。
【請求項６】
請求項３または５に記載の燃料電池において、
前記枝溝状部の数は、前記反応ガス流れ方向の下流方向に向かって増大する燃料電池。
【請求項７】
請求項３に記載の燃料電池において、
前記枝溝状部の数は、前記反応ガス流れ方向の下流方向に向かって減少し、
前記溝状部の断面積は、前記反応ガス流れ方向の下流方向に向かって増大する燃料電池。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池において、
前記溝状部は、複数備えられている燃料電池。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記多孔体は第１の気孔径を有する第１の多孔体部と第１の気孔径よりも大きな第２の気孔径を有する第２の多孔体部とを備え、
前記排水部は、前記第２の多孔体部によって形成されている燃料電池。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料電池において、
前記第２の多孔体部は前記発電体側に配置され、前記第１の多孔体部は前記セパレータ側に配置されている燃料電池。
【請求項１１】
請求項９に記載の燃料電池において、
前記第２の多孔体部は前記セパレータ側に配置され、前記第１の多孔体部は前記発電体側に配置されている燃料電池。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の燃料電池において、
前記多孔体は前記燃料電池の水素極と酸素極の少なくとも一方に配置されている燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電体とセパレータとによって形成されるガス流路に多孔体を備える燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般的に、電解質層の両面に電極触媒層が形成されている膜電極接合体と、各電極接合体の両側に配置される一対のセパレータを備えている。膜電極接合体とセパレータとは、シール部材を介して、その間に反応ガスを流動させるための反応ガス流路部を備えるように積層されている。
【０００３】
ここで、電極触媒層に対する、燃料電池の反応ガス流路部を流れる反応ガスの拡散特性を向上させるため、反応ガス流路部に多孔体を配置する技術、すなわち、多孔体を反応ガス流路部として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８７３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の多孔体を反応ガス流路部として用いる技術では、電力生成時の電気化学反応に伴い膜電極接合体において発生する反応生成水の排出が円滑に行われない場合があった。特に、燃料電池に対する要求出力が高い場合には、反応生成水の生成量も増大するため、多孔体内部、すなわち、反応ガス流路部は反応生成水で満たされた状態となり、いわゆるフラッディングが発生する。この結果、膜電極接合体において発生した反応生成水は、多孔体によって吸収されにくくなり、膜電極接合体における電気化学反応効率が低下して、燃料電池出力が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされた発明であり、多孔体を反応ガス流路部に備える燃料電池における反応生成水の排水性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本願発明の第１の態様は、燃料電池を提供する。本願発明の第１の態様に係る燃料電池は、発電体と、前記発電体上に配置され、その内部を反応ガスが流れる多孔体と、前記多孔体上に配置されているセパレータと、前記多孔体または前記セパレータの少なくともいずれか一方に形成されている排水部とを備える。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る燃料電池によれば、多孔体を反応ガス流路部に備える燃料電池において、多孔体またはセパレータの少なくともいずれか一方に排水部を備えるので、反応生成水の排水性能を向上させることができる。
【０００９】
本願発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記排水部は、前記反応ガスの流動方向に沿った溝状部であっても良い。この場合には、溝状部によって反応生成水を反応ガスの流動方向へと移動させることができる。また、前記溝状部は、前記多孔体の他の部分に比べ流路抵抗が小さい部分であっても良い。多孔体において流路抵抗の小さな部分は溝状部として機能し得る。
【００１０】
本願発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記溝状部は、複数の枝溝状部を備えていても良い。この場合には、枝溝状部によって、溝状部から外れた領域における反応生成水の排出を促すことができる。
【００１１】
本願発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記溝状部の本数は、前記反応ガス流れ方向の下流方向に向かって増大しても良い。この場合には、反応ガス流れ方向の下流側に反応生成水が滞留しやすい燃料電池における反応生成水の排出を促すことができる。
【００１２】
本願発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記枝溝状部の数は、前記反応ガス流れ方向の下流方向に向かって増大しても良い。この場合には、枝溝状部によって、反応ガス流れ方向の下流側ににおける溝状部から外れた領域における反応生成水の排出を促すことができる。
【００１３】
本願発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記枝溝状部の数は、前記反応ガス流れ方向の下流方向に向かって減少し、前記溝状部の断面積は、前記反応ガス流れ方向の下流方向に向かって増大しても良い。また、前記溝状部は、複数備えられていても良い。この場合には、反応ガス流れ方向の上流側に反応生成水が滞留しやすい燃料電池における反応生成水の排出を促すことができる。
【００１４】
本願発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記多孔体は第１の気孔径を有する第１の多孔体部と第１の気孔径よりも大きな第２の気孔径を有する第２の多孔体部とを備え、前記排水部は、前記第２の多孔体部によって形成されていても良い。この場合には、第２の多孔体部を介して反応生成水を反応ガスの流動方向へと移動させることができる。
【００１５】
本願発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記第２の多孔体部は前記発電体側に配置され、前記第１の多孔体部は前記セパレータ側に配置されていても良い。あるいは、前記第２の多孔体部は前記セパレータ側に配置され、前記第１の多孔体部は前記発電体側に配置されていても良い。この場合には、セパレータ近傍における反応生成水または発電体近傍における反応生成水を排出を促すことができる。
なお、本願発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記多孔体は前記燃料電池の水素極と酸素極の少なくとも一方に配置されていても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る燃料電池について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。
【００１７】
・第１の実施例：
図１〜図６を参照して第１の実施例に係る燃料電池について説明する。図１は第１の実施例に係る積層されてなる燃料電池を模式的に示す説明図である。図２は発電体の一部を隠れ線にて示し、燃料電池をセパレータから見た平面図である。図３は図２に示す燃料電池を３−３切断線にて切断した断面図である。図４は図２に示す燃料電池を４−４切断線にて切断した断面図である。図５は第１の実施例に係る燃料電池の作用を説明するための模式図である。図６は第１の実施例に係る燃料電池に用いられる多孔体の平面図である。
【００１８】
燃料電池の構成：
第１の実施例に係る燃料電池２００は、セパレータ１０と発電体２０とが交互に積層される積層体として構成されている。燃料電池２００が実際に用いられる際には、積層体の両端部には、エンドプレート等が配置されるが、本実施例では説明を簡単にするために、図１に示す模式図を用い、詳細な構成については説明を省略する。
【００１９】
セパレータ１０は、その外周部に、燃料ガス供給マニホールド形成孔１０１ａ、燃料ガス排出マニホールド形成孔１０１ｂ、酸化ガス供給マニホールド形成孔１０２ａ、酸化ガス排出マニホールド形成孔１０２ｂ、冷却液供給マニホールド形成孔１０３ａ、冷却液排出マニホールド形成孔１０３ｂを備えている。各マニホールド形成孔１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂ、１０３ａおよび１０３ｂは、積層された際に、それぞれ、燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス供給マニホールド、酸化ガス排出マニホールド、冷却液供給マニホールドおよび冷却液排出マニホールドを形成する。
【００２０】
各ガスマニホールド形成孔１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａおよび１０２ｂと、発電体２０内部のガス流路とは、図示しない連通路によって連通されている。本実施例では、燃料ガスとして、例えば、水素ガス、水素含有ガスが用いられ、酸化ガスとして、空気が用いられる。これら反応ガスは、加湿された後に各ガスマニホールド形成孔１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａおよび１０２ｂに供給されても良い。
【００２１】
セパレータ１０と発電体２０とは、図２に示すように組み合わせられる。すなわち、本実施例においては、発電体２０は、セパレータ１０の略中央に配置され、発電体２０が備えるシール部材によってシールラインＳＬが形成される。この結果、発電体２０はシールラインＳＬによって大気に対して封止される。
【００２２】
図３および図４を参照して、セパレータ１０および発電体２０の構成について詳述する。本実施例におけるセパレータは、３枚の金属板、例えば、ステンレス鋼からなるアノード側セパレータ構成部材１１、中間セパレータ構成部材１２およびカソード側セパレータ構成部材１３が組み合わされて形成されている。すなわち、３種類の金属製プレートが組み合わされることによって、従来のアノードセパレータおよびカソードセパレータの機能が提供される。
【００２３】
本実施例において用いられるアノード側セパレータ構成部材１１およびカソード側セパレータ構成部材１３は、その表面上に、ガス流路が形成されていない表面が平滑なフラットセパレータである。中間セパレータ構成部材１２は、冷却液を流動させるための冷却液流路を形成する複数の冷却液流路形成部１２１を有しているが、冷却液流路形成部１２１はプレス加工等による打ち抜きによって形成することができる。
【００２４】
発電体２０は、いわゆる膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）であり、本実施例では、電解質層２１、アノード側触媒電極層２２ａ、カソード側触媒電極層２２ｃおよびアノード側ガス拡散層２３ａ、およびカソード側ガス拡散層２３ｃを備えている。なお、発電体２０は、電解質層２１および各触媒電極層２２ａ、２２ｃのみを備えていても良い。
【００２５】
本実施例の燃料電池２００は、例えば、固体高分子型燃料電池であり、電解質層２１は、固体高分子電解質膜、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸を含むフッ素系樹脂からなるプロトン伝導性のイオン交換膜によって形成することができる。
【００２６】
各触媒電極層２２ａ、２２ｃは、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金、あるいは白金と他の金属からなる合金を含む。各触媒電極層２２ａ、２２ｃは電解質層２１の表面に塗布されることによって形成されても良く、あるいは、各ガス拡散層２３ａ、２３ｃに触媒金属を担持させることによって、各ガス拡散層２３ａ、２３ｃと一体に形成されても良い。
【００２７】
各ガス拡散層２３ａ、２３ｃは、各触媒電極層２２ａ、２２ｃ上に配置され、導電性及びガス透過性を有する部材によって構成されている。各ガス拡散層２３ａ、２３ｃとしては、例えば、カーボン製多孔体を用いることができ、本実施例ではカーボンペーパを用いている。各ガス拡散層２３ａ、２３ｃは、各触媒電極層２２ａ、２２ｃへの反応ガスの拡散特性を向上させると共に、後述するアノード側多孔体２４ａおよびカソード側多孔体２４ｃに起因する各触媒電極層２２ａ、２２ｃの損傷を抑制または防止するために用いられる。
【００２８】
発電体２０の周縁部にはシール部材２５が一体に形成されている。シール部材２５は弾性および電気的な絶縁性を有する樹脂材料であり、例えば、射出成型によって発電体２０の周縁部と一体に形成される。シール部材２５は、シールラインＳＬを形成するための突状部を備えている。
【００２９】
セパレータ１０と発電体２０が組み合わされると、すなわち、交互に積層されると、発電体２０が有するシール部材２５によって、セパレータ１０と発電体２０とは離間され、セパレータ１０と発電体２０との間には空間が区画形成される。この空間は、反応ガスが流れる反応ガス流路（内部ガス流路）を形成する。本実施例では、燃料ガスが流れるアノード側の反応ガス流路にはアノード側多孔体２４ａが配置され、酸化ガスが流れるカソード側の反応ガス流路にはカソード側多孔体２４ｃが配置されている。すなわち、本実施例では、アノード側多孔体２４ａおよびカソード側多孔体２４ｃが反応ガス流路として機能している。
【００３０】
各多孔体２４ａ、２４ｃは、カーボン製多孔体、発泡金属体によって形成され、無数の気孔を有している。各多孔体２４ａ、２４ｃを備えることによって、専ら発電体２０と平行な主たるガス流動方向へと流れる反応ガス流を、主たるガス流動方向と交差する方向、すなわち、各ガス拡散層２３ａ、２３ｃおよび各触媒電極層２２ａ、２２ｃへと導くことができる。この結果、反応ガス流の拡散特性を向上し、燃料電池２００の発電効率を向上させることができる。
【００３１】
本実施例における多孔体２４ｃはさらに、排水部としての溝部５０を備えている。溝部５０は、カソード側セパレータ構成部材１３と接触する側のカソード側多孔体２４ｃ表面に、反応ガス流動方向に沿って、複数本形成されている（図４参照）。溝部５０は多孔体２４ｃにおいて、多孔体２４ｃの他の部分よりも流路抵抗が小さい部位である。
【００３２】
溝部５０の作用について図５および図６を参照して説明する。燃料電池２００の運転時には、電池反応に伴って発電体２０では反応生成水ＷＤが生成される。通常運転時には、発電体２０において発生した反応生成水ＷＤは、ガス拡散層２３ａ、２３ｃを介して多孔体２４ａ、２４ｃに吸収され、反応ガス流によって多孔体２４ａ、２４ｃ内部を反応ガス流れ方向の下流方向に向かって搬送される。この結果、多孔体２４ａ、２４ｃ内部には、吸収された反応生成水ＷＤが滞ることはなく、新たに発電体２０において発生した反応生成水は、順次、多孔体２４ａ、２４ｃによって吸収される。
【００３３】
しかしながら、燃料電池２００の高出力時には、発電体２０において発生する反応生成水量も増大するため、多孔体２４ａ、２４ｃ内部は反応生成水ＷＤによって満たされる。したがって、新たに発電体２０において発生した反応生成水は、多孔体２４ａ、２４ｃによって吸収されなくなり、ガス拡散層２２ａ、２２ｃは反応生成水ＷＤによって満たされてしまう。反応生成水ＷＤによって満たされたガス拡散層２２ａ、２２ｃのガス拡散特性は低下するため、結果として、燃料電池２００の発電効率も低下してしまう。なお、燃料電池２００の出力を下げた場合にも、多孔体２４ａ、２４ｃを流れる反応ガス量が低減されるため、同様にして反応生成水の排水不良の問題が発生する。
【００３４】
これに対して、本実施例では、反応生成水がより多く発生するカソード側多孔体２４ｃには、複数の溝５０が形成されている。溝部５０は、例えば、切削加工あるいはプレス加工によって、あるいは、発泡金属によって多孔体を形成する際に溝部を有する金型を用いることによって形成することができる。溝部５０の流動抵抗（圧損）は、多孔質部と比較して低いので、多孔質部では流動が滞る反応生成水ＷＤも、溝部５０では順次円滑に下流方向に向かって流れることができる。したがって、カソード側多孔体２４ｃに吸収された反応生成水ＷＤは、多孔質部を介して溝部５０を流れ、円滑、速やかに、ガス流れ方向の下流方向に向かって搬送され、酸化排出ガスマニホールドを介して燃料電池２００外部へと排出される。
【００３５】
以上説明したとおり、第１の実施例に係る燃料電池２００によれば、反応ガス流路として機能するカソード側多孔体２４ｃに排水部としての、複数の溝部５０を備えているので、発電体２０において発生し、カソード側多孔体２４ｃに吸収された反応生成水ＷＤを円滑かつ迅速に燃料電池２００の外部へと排出することができる。
【００３６】
したがって、燃料電池２００の高出力時に反応生成水量が増大しても、あるいは、高出力運転から定常運転へと切り替えられた後に反応生成水が貯まりやすい状況にあっても、反応生成水によるガス拡散層２２ｃのガス拡散特性の低下を抑制または防止することができる。したがって、反応生成水に起因する燃料電池２００の発電効率の低下を抑制または防止することができる。
【００３７】
また、上記のように反応生成水が貯まった、あるいは、貯まりやすい状況であっても、供給ガス圧力を上昇させる、いわゆる掃気処理を行うことなく、反応生成水を排出することができる。この結果、掃気処理が不要となるので、掃気処理に伴う出力変動を伴うことなく、安定した電力供給を行うことができる。
【００３８】
・溝部の変形例：
図７〜１１を参照して溝部５０の変形例について説明する。図７は多孔体に形成される溝部の第１の変形例を示す説明図である。図８は多孔体に形成される溝部の第２の変形例を示す説明図である。図９は多孔体に形成される溝部の第３の変形例を示す説明図である。図１０は多孔体に形成される溝部の第４の変形例を示す説明図である。図１１は多孔体に形成される溝部の第５の変形例を示す説明図である。
【００３９】
図７に示す第１の変形例では、反応ガス流れ方向の下流側における溝部５０の本数が反応ガス流れ方向の上流側における溝部５０の本数よりも多い。この第１の変形例によれば、下流側における反応生成水の滞留が顕著となる構成において、反応生成水の円滑かつ迅速な排水を実現することができる。
【００４０】
図８に示す第２の変形例では、各溝部５０は複数の枝溝部５０１を備えている。また、反応ガス流れ方向の下流側における枝溝部５０１の本数が反応ガス流れ方向の上流側における枝溝部５０１の本数よりも多い。この第２の変形例によれば、枝溝部５０１を介してカソード側多孔体２４ｃのより多くの領域から反応生成水を溝部５０に導くことができる。また、下流側における反応生成水の滞留が顕著となる構成において、反応生成水の円滑かつ迅速な排水を実現することができる。なお、枝溝部５０１の増大の態様は、反応ガス流れ方向の上流側から下流側に向かって順次、増大する態様であっても良い。
【００４１】
図９に示す第３の変形例では、反応ガス流れ方向の下流側における溝部５０の本数が反応ガス流れ方向の上流側における溝部５０の本数よりも多い。また、各溝部５０は反応ガス流れ方向の下流側に向かって本数が増大する枝溝部５０１を有している。第３の変形例によれば、下流側における反応生成水の滞留が顕著となる構成において、反応生成水の円滑かつ迅速な排水を実現することができる。また、枝溝部５０１を介してカソード側多孔体２４ｃのより多くの領域から反応生成水を溝部５０に導くことができる。なお、枝溝部５０１の増大の態様は、反応ガス流れ方向の上流側から下流側に向かって順次、増大する態様であっても良い。
【００４２】
図１０に示す第４の変形例では、反応ガス流れ方向の上流側から下流側に向かって溝部５３が集合して溝部５２を形成し、溝部５２が集合して溝部５１を形成し、溝部５１が集合して溝部５０を形成している。また、各溝部の溝幅は、溝部５３、５２、５１、５０となるに連れて太くなる。第４の変形例における溝部は、葉脈状であると言うことができる。この第４の変形例によれば、上流側における反応生成水の滞留が顕著となる構成において、反応生成水の円滑かつ迅速な排水を実現することができる。
【００４３】
図１１に示す第５の変形例では、各溝部５０の反応ガス流れ方向の上流側に複数の枝溝部５０１が備えられている。この第５の変形例によれば、上流側における反応生成水の滞留が顕著となる構成において、反応生成水の円滑かつ迅速な排水を実現することができる。また、枝溝部５０１を介してカソード側多孔体２４ｃのより多くの領域から反応生成水を溝部５０に導くことができる。
【００４４】
・第１の実施例の変形例：
・第１の変形例：
図１２および図１３を参照して第１の実施例に係る燃料電池の変形例について説明する。図１２は図２に示す３−３切断線にて第１の変形例に係る燃料電池を切断した断面図である。図１３は図２に示す４−４切断線にて第１の変形例に係る燃料電池を切断した断面図である。第１および第２の変形例に係る燃料電池は、溝部５０をカソード側セパレータ構成部材１３に形成した点で、第１の実施例に係る燃料電池２００と異なり、各構成部材は第１の実施例に係る燃料電池と同様であるから同一の符号を付すことでその説明を省略する。
【００４５】
第２の変形例におけるカソード側セパレータ構成部材１３は、第１の実施例に係るカソード側多孔体２４ｃに形成されていた溝部５０を備えている。溝部５０は、例えば、カソード側セパレータ構成部材１３に対して切削加工、エッチング加工を施すことにより、形成される。
【００４６】
第２の変形例に係る燃料電池によれば、溝部５０の流動抵抗は、カソード側多孔体２４ｃの流動抵抗よりも低いので、カソード側多孔体２４ｃに吸収された反応生成水ＷＤは、カソード側セパレータ構成部材１３に形成された溝部５０を介して燃料電池の外部へと排出される。すなわち、従来、カソード側セパレータ構成部材１３と接触していたため、圧損の低い流路として機能し得なかったカソード側セパレータ構成部材１３とカソード側多孔体２４ｃとの間の微少隙間が溝部５０によって拡張され、反応生成水を排出するための排水部として機能することができる。また、溝部５０は第１の実施例における溝部の変形例として説明した各態様を取ることができる。
【００４７】
・第２および第３の変形例：
図１４および図１５を参照して第２および第３の変形例に係る燃料電池について説明する。図１４は図２に示す３−３切断線にて第２の変形例に係る燃料電池を切断した断面図である。図１５は図２に示す３−３切断線にて第３の変形例に係る燃料電池を切断した断面図である。第２および第３の変形例に係る燃料電池は、溝部５０がカソード側多孔体２４ｃおよびカソード側セパレータ構成部材１３に加えて、アノード側多孔体２４ａおよびアノード側セパレータ構成部材１１にも形成されている点で、第１の実施例に係る燃料電池２００と異なり、各構成部材は第１の実施例に係る燃料電池と同様であるから同一の符号を付すことでその説明を省略する。また、溝部５０は、第１の実施例における溝部５０の変形例として説明した各態様を取ることができる。
【００４８】
一般的には、反応生成水はカソード側において多く発生することが知られているが、アノード側においても、カソード側において発生した反応生成水が電解質層を透過することによって、あるいは、加湿されている燃料ガスに起因する水分によって、アノード側多孔体２４ａにも水分が滞留する場合がある。第２および第３の変形例によれば、アノード側多孔体２４ａおよびアノード側セパレータ構成部材１１にも溝部５０が形成されているので、アノード側多孔体２４ａに滞留する水分を、迅速かつ円滑に燃料電池の外部へ排出することができる。なお、アノード側多孔体２４ａおよびアノード側セパレータ構成部材１１のみに溝部５０が形成されていても良い。
【００４９】
・第２の実施例：
図１６を参照して第２の実施例に係る燃料電池について説明する。図１６は第２の実施例に係る燃料電池の断面を模式的に示す説明図である。第２の実施例に係る燃料電池では、溝部５０に代えて、気孔径が異なる多孔体を二層組み合わせて用いた排水部を備えている。例えば、第１のアノード側多孔体３０ａの気孔径は第２のアノード側多孔体３１ａの気孔径よりも小さく、第１のカソード側多孔体３０ｃの気孔径は第２のカソード側多孔体３１ｃの気孔径よりも小さい。
【００５０】
この結果、各第１の多孔体３０ａ、３０ｃに吸収された反応生成水は、より流動抵抗の低い各第２の多孔体３１ａ、３１ｃを、ガス流れ方向の下流方向に向かって搬送される。したがって、第２の実施例に係る燃料電池によっても、反応生成水の滞留に起因する燃料電池の発電効率の低下を抑制または防止することができる。
【００５１】
第２の実施例に係る燃料電池によれば、多孔体に対して切削加工を施して溝部を形成する必要がなく、比較的容易に排水部を得ることができる。
【００５２】
なお、多孔体の気孔径の大きさに代えて、気孔率（空隙率）を変えても良い。また、多孔体は更に複層化されていても良い。さらに、多孔体を複層化することなく、ガス流れ方向の下流側における気孔径を大きくし、反応生成水の下流側への移動を促すようにしても良い。またさらに、多孔体内部にガス流れ方向の上流側から下流側にかけて略連続する複数の大気孔径部を形成し、内部流路として用いても良い。この場合には、大気孔径部は流路抵抗の低い溝部として機能する。
【００５３】
・第３の実施例：
図１７を参照して第３の実施例に係る燃料電池について説明する。図１７は第３の実施例に係る燃料電池の断面を模式的に示す説明図である。第１および第２の実施例では、３種類の金属板から構成されるセパレータを有する燃料電池を用いているが、第３の実施例では、例えば、カーボン繊維から構成される１枚セパレータを用いた燃料電池を用いる。第３の実施例に係る燃料電池では、アノード側セパレータ１５ａとカソード側セパレータ１５ｃは、シール部材２６を介して積層され、シール部材２６の厚みによって確保される空間には発電体２０が配置される。また、アノード側セパレータ１５ａとカソード側セパレータ１５ｃはその略中央部に凹部を有しており、凹部には多孔体２４ａ、２４ｃが備えられている。
【００５４】
第３の実施例に係る燃料電池においても、アノード側セパレータ１５ａとカソード側セパレータ１５ｃまたはアノード側多孔体２４ａとカソード側多孔体２４ｃのいずれか一方に、溝部５０が形成されており、各多孔体２４ａ、２４ｃに吸収された反応生成水は、溝部５０を介して、燃料電池の外部へと迅速且つ円滑に排出される。
【００５５】
・その他の実施例：
（１）上記各実施例では、一対のセパレータ１０と発電体２０からなる単位電池が積層された例を用いて説明したが、単位電池単独であっても同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
（２）上記各実施例、変形例では、種々の排水部の態様について説明したが、反応ガス流路に多孔体を備える燃料電池において、セパレータまたは多孔体のいずれか一方に排水部が備えられていれば、上記各実施例、変形例において述べた作用効果を得ることができる。
【００５７】
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施例に係る積層されてなる燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図２】発電体の一部を隠れ線にて示し、燃料電池をセパレータから見た平面図である。
【図３】図２に示す燃料電池を３−３切断線にて切断した断面図である。
【図４】図２に示す燃料電池を４−４切断線にて切断した断面図である。
【図５】第１の実施例に係る燃料電池の作用を説明するための模式図である。
【図６】第１の実施例に係る燃料電池に用いられる多孔体の平面図である。
【図７】多孔体に形成される溝部の第１の変形例を示す説明図である。
【図８】多孔体に形成される溝部の第２の変形例を示す説明図である。
【図９】多孔体に形成される溝部の第３の変形例を示す説明図である。
【図１０】多孔体に形成される溝部の第４の変形例を示す説明図である。
【図１１】多孔体に形成される溝部の第５の変形例を示す説明図である。
【図１２】図２に示す３−３切断線にて第１の変形例に係る燃料電池を切断した断面図である。
【図１３】図２に示す４−４切断線にて第１の変形例に係る燃料電池を切断した断面図である。
【図１４】図２に示す３−３切断線にて第２の変形例に係る燃料電池を切断した断面図である。
【図１５】図２に示す３−３切断線にて第３の変形例に係る燃料電池を切断した断面図である。
【図１６】第２の実施例に係る燃料電池の断面を模式的に示す説明図である。
【図１７】第３の実施例に係る燃料電池の断面を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…セパレータ
１０１ａ…燃料ガス供給マニホールド形成孔
１０１ｂ…燃料ガス排出マニホールド形成孔
１０２ａ…酸化ガス供給マニホールド形成孔
１０２ｂ…酸化ガス排出マニホールド形成孔
１０３ａ…冷却液供給マニホールド形成孔
１０３ｂ…冷却液排出マニホールド形成孔
１１…アノード側セパレータ構成部材
１２…中間セパレータ構成部材
１３…カソード側セパレータ構成部材
１５ａ…アノード側セパレータ
１５ｃ…カソード側セパレータ
１２１…冷却液流路形成部
２０…発電体
２１…電解質層
２２ａ…アノード側触媒電極層
２２ｃ…カソード側触媒電極層
２３ａ…アノード側ガス拡散層
２３ｃ…カソード側ガス拡散層
２４ａ…アノード側多孔体
２４ｃ…カソード側多孔体
２５、２６…シール部材
３０ａ…第１のアノード側多孔体
３１ａ…第２のアノード側多孔体
３０ｃ…第１のカソード側多孔体
３１ｃ…第２のカソード側多孔体
２００…燃料電池
ＳＬ…シールライン
５０、５１、５２、５３…溝部
５０１…枝溝部
【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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