(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池内に反応ガスを導入する部分を簡易な構成で補強する燃料電池を提供する。【解決手段】ＭＥＡ２１の周囲に設けたシール部２７の凸部の裏側、すなわち、酸化ガス供給マニホールド２１０や燃料ガス供給マニホールドから反応ガスがＭＥＡ２１に流れ込むガス導入部６０に、シール部２７よりも剛性の高い多孔体２５，２６を配置する。こうすることにより、燃料電池をテンションプレートによって所定の押圧力で狭持したとしても、シール部２７の凸部の裏側がこの多孔体２５，２６によってバックアップされることになり、良好なシール性を確保できる。【選択図】図２
2008004494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの供給を受けて発電する発電層を有する燃料電池であって、
前記発電層の両面に配置され、内部に前記反応ガスを流通させることにより前記発電層に対して前記反応ガスを供給する導電性のガス拡散層と、
前記ガス拡散層の前記発電層が配置される面と逆側の面にそれぞれ配置され、前記発電層による発電によって生じた電流を前記ガス拡散層を介して集電するとともに、該ガス拡散層内を流れる前記反応ガスの隔壁となる第１および第２のセパレータと、
前記発電層の外周に、前記第１のセパレータに接触するように形成され、該発電層と前記第１のセパレータとの間に配置された前記ガス拡散層をシールするシール部と、
前記シール部と前記第２のセパレータとの間に配置され、前記シール部よりも剛性が高い多孔体からなり、該第２のセパレータと前記発電層との間に配置された前記ガス拡散層に対して前記反応ガスを導入するガス導入部と
を備える燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池であって、
前記ガス拡散層は、前記シール部よりも剛性が高い多孔体からなり、
前記ガス導入部は、前記発電層と前記第２のセパレータとの間に配置された前記ガス拡散層を形成する前記多孔体の一部として形成されている
燃料電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池であって、
前記ガス導入部は、前記第１および第２のセパレータ並びに前記シール部を貫いて形成された所定のマニホールドから前記反応ガスを導入するものであり、
該ガス導入部は、前記多孔体が、前記マニホールド内まで張り出されて形成されている
燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記第１のセパレータは、前記発電層と該第１のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層の端部に対して前記反応ガスの一部を供給する反応ガス供給流路を内部に備えている
燃料電池。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池であって、
前記反応ガス供給流路は、前記発電層と前記第２のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層内に前記反応ガスが流れる方向と平行の方向に、前記反応ガスの一部が流れるよう、該反応ガスの一部を、前記端部に供給する
燃料電池。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池であって、
前記反応ガス供給流路は、前記発電層と前記第２のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層内に前記反応ガスが流れる方向と、平行かつ逆の方向に、前記反応ガスの一部が流れるよう、該反応ガスの一部を、前記端部に供給する
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の内部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応ガスの一種として水素と酸素の供給を受けて発電する燃料電池の内部構造を示す文献として、例えば、下記特許文献１がある。この特許文献１には、酸化剤極と燃料極とが両面に接合された固体高分子電解質膜の周囲に、弾性体であるガスケットを射出成形により一体成形し、この電解質膜と、水素や酸素が流れる流路の形成されたセパレータとから構成されるセルを複数積層することで燃料電池を構成する構造が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０２０７２号公報
【０００４】
このような構造を有する特許文献１に記載の燃料電池では、電解質膜に一体成形されたガスケットが変形することによって、マニホールドからガス供給通路への反応ガスの流入が妨げられることを防止するため、ガスケットの突起部の裏側に蓋部を設けることにより、その構造を補強する手段が講じられている。
【０００５】
しかし、特許文献１の図１を参照すると、ガスケットの裏部に蓋部を設けたとしても、依然としてその背部には空間が存在するため、燃料電池を積層方向に狭持する押圧力によっては、ガス供給通路の入口部が潰れてしまう可能性があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、燃料電池内に反応ガスを導入する部分を簡易な構成で補強することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を踏まえ、本発明の燃料電池を次のように構成した。すなわち、
反応ガスの供給を受けて発電する発電層を有する燃料電池であって、
前記発電層の両面に配置され、内部に前記反応ガスを流通させることにより前記発電層に対して前記反応ガスを供給する導電性のガス拡散層と、
前記ガス拡散層の前記発電層が配置される面と逆側の面にそれぞれ配置され、前記発電層による発電によって生じた電流を前記ガス拡散層を介して集電するとともに、該ガス拡散層内を流れる前記反応ガスの隔壁となる第１および第２のセパレータと、
前記発電層の外周に、前記第１のセパレータに接触するように形成され、該発電層と前記第１のセパレータとの間に配置された前記ガス拡散層をシールするシール部と、
前記シール部と前記第２のセパレータとの間に配置され、前記シール部よりも剛性が高い多孔体からなり、該第２のセパレータと前記発電層との間に配置された前記ガス拡散層に対して前記反応ガスを導入するガス導入部と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の燃料電池では、第１のセパレータに接触するシール部の反対側（第２のセパレータ側）に、このシール部よりも剛性の高い多孔体を配置するものとした。そのため、燃料電池の積層方向への押圧力によってシール部が変形したとしても、その変形は、多孔体によって妨げられることになる。従って、このような構成であれば、比較的簡易な構成でガス導入部が閉塞してしまうことを抑制することが可能になる。
【０００９】
また、本発明によれば、多孔体からなるガス導入部と、発電層に反応ガスを供給するガス拡散層とを同一平面上に配置することができるため、スムーズに反応ガスを燃料電池内に導入することが可能になる。更に、このような構成であれば、発電層の端部に対して効率よく反応ガスを供給することができるので、発電層の面積利用率が向上し、発電効率を高めることが可能になる。
【００１０】
上記構成の燃料電池において、
前記ガス拡散層は、前記シール部よりも剛性が高い多孔体からなり、
前記ガス導入部は、前記発電層と前記第２のセパレータとの間に配置された前記ガス拡散層を形成する前記多孔体の一部として形成されているものとしてもよい。
【００１１】
このような構造であれば、ガス導入部とガス拡散層とを同一の部材で形成することができるため、部品点数が削減され、構造をより簡素化することが可能になる。
【００１２】
上記構成の燃料電池において、
前記ガス導入部は、前記第１および第２のセパレータ並びに前記シール部を貫いて形成された所定のマニホールドから前記反応ガスを導入するものであり、
該ガス導入部は、前記多孔体が、前記マニホールド内まで張り出されて形成されているものとしてもよい。
【００１３】
このような構成であれば、ガス導入部を形成する多孔体の製造工程における切断処理によってその端部の断面が潰れてしまったとしても、マニホールド内に張り出した平面部分から反応ガスを燃料電池内に導入することができる。従って、燃料電池製造時の歩留まりを向上させることが可能になる。
【００１４】
上記構成の燃料電池において
前記第１のセパレータは、前記発電層と該第１のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層の端部に対して前記反応ガスの一部を供給する反応ガス供給流路を内部に備えているものとしてもよい。
【００１５】
このような構成であれば、発電層の両面に効率よく反応ガスを供給することができる。
【００１６】
このような構成において、
前記反応ガス供給流路は、前記発電層と前記第２のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層内に前記反応ガスが流れる方向と平行の方向に、前記反応ガスの一部が流れるよう、該反応ガスの一部を、前記端部に供給するものとしてもよい。
【００１７】
このような構成であれば、発電層の両面に反応ガスが平行に流れるので、電気化学反応が生じる領域が拡大され、効率的に発電を行わせることが可能になる。
【００１８】
更に、かかる構成では、
前記反応ガス供給流路は、前記発電層と前記第２のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層内に前記反応ガスが流れる方向と平行かつ逆の方向に、前記反応ガスの一部が流れるよう、該反応ガスの一部を、前記端部に供給するものとすることができる。
【００１９】
このような構成であれば、発電層の両面に反応ガスが平行かつ逆方向に流れるので、発電層のカソード側で生成された水が、アノード側にリークした後に、再度、カソード側に移動することが促進される。この結果、発電層の湿潤状態を容易に保つことが可能になり、発電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、上述した本発明の作用・効果を一層明らかにするため、本発明の実施の形態を実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．燃料電池の概略構成：
Ｂ．燃料電池の詳細な構成：
Ｃ．シール部の構成：
Ｄ．ガスセパレータの構成：
Ｅ．効果：
Ｆ．変形例：
【００２１】
Ａ．燃料電池の概略構成：
図１は、本発明の実施例としての燃料電池１００の概略構成を示す説明図である。燃料電池１００は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池であり、単セルとガスセパレータとからなる燃料電池モジュール１１０を複数積層することで構成されている。複数の燃料電池モジュール１１０からなる積層体の両端には、集電板１２０と、絶縁板１３０と、エンドプレート１４０とがそれぞれ配置されている。両端に位置する２つのエンドプレート１４０は、テンションプレート１５０によって相互に結合されている。すなわち、燃料電池１００は、テンションプレート１５０によって、その積層方向に所定の押圧力をもって狭持される構造となっている。
【００２２】
燃料電池１００の内部には、燃料ガスとしての水素を供給するための燃料ガス供給マニホールド２００と、これを排出するための燃料ガス排出マニホールド２０５と、酸化ガスとしての酸素を含有する空気を供給するための酸化ガス供給マニホールド２１０と、これを排出するための酸化ガス排出マニホールド２１５と、冷却媒体としての水を供給する冷却媒体供給マニホールド２２０と、これを排出する冷却媒体排出マニホールド２２５とが形成されている。
【００２３】
上述した燃料ガス供給マニホールド２００には、高圧水素を貯蔵する水素タンク３００が接続されており、燃料ガス排出マニホールド２０５には、アノードオフガス排出管３１０が接続されている。また、酸化ガス供給マニホールド２１０には、圧縮空気の供給を行うコンプレッサ３２０が接続されており、酸化ガス排出マニホールド２１５には、カソードオフガス排出管３３０が接続されている。冷却媒体供給マニホールド２２０および冷却媒体排出マニホールド２２５には、冷却媒体としての水を循環させる循環ポンプ３４０とラジエータ３５０とが接続されている。
【００２４】
Ｂ．燃料電池の詳細な構成：
図２は、燃料電池１００の詳細な構成を示す説明図である。この図には、燃料電池１００の酸化ガス供給マニホールド２１０および酸化ガス排出マニホールド２１５が形成された部分の断面の一部を示している。なお、燃料ガス供給マニホールド２００や燃料ガス排出マニホールド２０５が形成された部分の断面についてもほぼ同様の構成である。
【００２５】
図２に示すように、本実施例の燃料電池１００は、単セル２０とガスセパレータ３０とが交互に積層されて構成されている。各単セル２０は、外周にシール部２７が一体成形されたＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）２１と、アノード側多孔体２５と、カソード側多孔体２６とから構成されている。
【００２６】
ＭＥＡ２１は、電解質膜２２の両面に触媒電極層２３（アノードおよびカソード）を形成してなり、本実施例では、さらに、その両面にカーボン多孔質層２４が形成されている。このＭＥＡ２１は、本願の「発電層」に対応する。電解質膜２２は、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す固体高分子材料の薄膜であり、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂から成るプロトン伝導性のイオン交換膜によって形成されている。触媒電極層２３は、電気化学反応を促進する触媒であり、白金や白金を含有する合金によって形成されている。カーボン多孔質層２４は、例えば、カーボンクロスやカーボンペーパなどの導電性およびガス透過性を有する多孔質素材により形成されている。
【００２７】
ＭＥＡ２１の両面にはガス拡散層として、アノード側多孔体２５とカソード側多孔体２６とが配置されている。多孔体２５，２６は、導電性およびガス透過性を有する多孔質の部材であり、例えば、チタンなどの金属からなる発泡金属焼結体や、球状あるいは繊維状の微小な金属を焼結させた焼結体によって形成されている。カソード側多孔体２６は、酸化ガス供給マニホールド２１０を通じて供給された空気をＭＥＡ２１のカソードに供給し、アノード側多孔体２５は、燃料ガス供給マニホールド２００（図示せず）を通じて供給された水素を、ＭＥＡ２１のアノードに供給する。多孔体２５，２６は、ＭＥＡ２１の面方向に沿って反応ガスを流すことを目的としているため、ＭＥＡ２１の両面に配置されたカーボン多孔質層２４よりも内部空隙率が高く形成されている。なお、多孔体２５，２６は、シール部２７よりも高い剛性を有する部材である。
【００２８】
ＭＥＡ２１は、その外周部にシール部２７を一体的に備えている。シール部２７の一部には、貫通孔４１や貫通孔４２が形成されている。貫通孔４１は、ガスセパレータ３０に設けられた貫通孔５１とともに、酸化ガス供給マニホールド２１０を形成し、貫通孔４２は、ガスセパレータ３０に設けられた貫通孔５２とともに酸化ガス排出マニホールド２１５を形成する。シール部２７の貫通孔４１や貫通孔４２の周囲には、隣接するガスセパレータ３０に接触するように複数の凸部が設けられている。シール部２７は、シリコンゴムやブチルゴム、フッ素ゴムなどの弾性を有する絶縁性樹脂材料によって形成されている。このシール部２７は、図１に示したテンションプレート１５０によって積層方向に押圧力が加えられることにより、図２内に一点鎖線で示したシールラインＳＬの位置で隣接するガスセパレータ３０に密着され、ガスシール性が実現される。シール部２７は、例えば、シール部２７を形成する金型のキャビティ内にＭＥＡ２１の外周部が収まるようにＭＥＡ２１を配設し、上記樹脂材料を射出成形することによってＭＥＡ２１に一体形成することができる。
【００２９】
図２に示すように、上述したカソード側多孔体２６の一部は、シール部２７の凸部の裏側を通り、貫通孔４１の位置まで延伸されている。以下の説明では、この延伸された部分を「ガス導入部６０」と呼ぶ。このような構造によれば、酸化ガス供給マニホールド２１０を流れる空気が、シール部２７の凸部の裏側のガス導入部６０を通って、カソード側多孔体２６に流入することになる。なお、図２には、酸化ガス供給マニホールド２１０と酸化ガス排出マニホールド２１５とが形成された部分の断面を示しているが、燃料ガス供給マニホールド２００や燃料ガス排出マニホールド２０５が形成された部分も同様の構造である。そのため、燃料ガス供給マニホールド２００を流れる水素は、アノード側多孔体２５が燃料ガス供給マニホールド２００まで延伸されて形成されたガス導入部を通って、アノード側多孔体２５に流入することになる。
【００３０】
ガスセパレータ３０は、多孔体２５，２６を流れる反応ガスの隔壁となる金属製の板状部材である。このガスセパレータ３０は、単セル２０の発電によって生じた電流を集電する働きも有する。ガスセパレータ３０は、中間プレート３４と、アノード側多孔体２５に接するアノード側プレート３１と、カソード側多孔体２６に接するカソード側プレート３３とを備えており、中間プレート３４が、アノード側プレート３１とカソード側プレート３３とによって挟持される構造を採っている。中間プレート３４には、櫛状の切り欠きが設けられており、これによって、冷媒流路３２が形成されている。冷媒流路３２には、冷却媒体供給マニホールド２２０（図示せず）から、燃料電池１００を冷却するための水が供給される。ガスセパレータ３０の端部には、シール部２７の貫通孔４１，４２に対応する位置に、酸化ガス供給マニホールド２１０や酸化ガス排出マニホールド２１５を構成する貫通孔５１，５２が形成されている。図２において、ＭＥＡ２１のアノード側（図の向かって左側）に配置されたガスセパレータ３０が本願の第１のセパレータに対応し、ＭＥＡ２１のカソード側（図の向かって右側）に配置されたガスセパレータ３０が第２のセパレータに対応する。
【００３１】
Ｃ．シール部の構成：
図３および図４は、シール部２７の詳細な構成を示す説明図である。このうち、図３は、カソード側プレート３３に接する面の構造を示しており、図４は、アノード側プレート３１に接する面の構造を示している。図２に示したＭＥＡ２１の断面は、図３および図４に示したＡ−Ａ線おける断面に相当する。
【００３２】
図３および図４に示すように、シール部２７の外形は、略四角形状であり、中心部にＭＥＡ２１が配置されている。ＭＥＡ２１の周囲には、矩形状の貫通孔が複数設けられている（貫通孔４１〜４６）。これらの貫通孔４１〜４６は、ガスセパレータ３０および単セル２０を積層したときに、燃料電池内部を積層方向に貫通し、所定の流体が流れるマニホールドの一部を形成する。詳しくは、貫通孔４１は、酸化ガスとしての空気が流れる酸化ガス供給マニホールド２１０を形成し、貫通孔４２は、カソードオフガスを排出する酸化ガス排出マニホールド２１５を形成する。また、貫通孔４３は、燃料ガスとしての水素が流れる燃料ガス供給マニホールド２００を形成し、貫通孔４４は、アノードオフガスを排出する燃料ガス排出マニホールド２０５を形成する。貫通孔４５は、冷却媒体としての水が流れる冷却媒体供給マニホールド２２０を形成し、貫通孔４６は、この水を排出する冷却媒体排出マニホールド２２５を形成する。
【００３３】
図２に示したようにシール部２７は貫通孔４１等の周囲に凸部を有している。図３および図４には、この凸部を「シールラインＳＬ」と付した太線で示している。
【００３４】
図３に示すように、シール部２７のカソード側プレート３３に接する面においては、貫通孔４３、貫通孔４４、貫通孔４５、貫通孔４６の周囲には隙間無くシールラインＳＬが形成されている。そのため、燃料ガスとしての水素や冷却媒体としての水が、図３に示した面、すなわち、ＭＥＡ２１のカソード側に流入することはない。
【００３５】
これに対して、図３に示した貫通孔４１および貫通孔４２の周囲には、ＭＥＡ２１側の方向に対してのみシールラインＳＬが設けられていない。従って、貫通孔４１からは、空気がＭＥＡ２１のカソード側の面に沿って流入し、カソードから排出される空気が、カソードオフガスとして、貫通孔４２を通って外部に排出されることになる。貫通孔４１から流入した空気は、カソード側多孔体２６内を流れるため、図３には、このカソード側多孔体２６の外形を破線によって示している。図示するように、カソード側多孔体２６の上下端は、ＭＥＡ２１の形状を超えて、貫通孔４１および貫通孔４２に向かって延伸されている。こうして延伸された部分が、図２に示したガス導入部６０に相当する。
【００３６】
一方、図４に示すように、シール部２７のアノード側プレート３１に接する面においては、貫通孔４１、貫通孔４２、貫通孔４５、貫通孔４６の周囲には隙間無くシールラインＳＬが形成されている。そのため、酸化ガスとしての空気や冷却媒体としての水が、図３に示した面、すなわち、ＭＥＡ２１のアノード側に流入することはない。
【００３７】
これに対して、図４に示した貫通孔４３および貫通孔４４の周囲には、ＭＥＡ２１側の方向に対してのみシールラインＳＬが設けられていない。従って、貫通孔４３からは、水素がＭＥＡ２１のアノード側の面に沿って流入し、アノードに供しきれなかった水素やカソードから透過した不純物が、アノードオフガスとして貫通孔４４を通って排出されることになる。貫通孔４３から流入した水素は、アノード側多孔体２５を流れるため、図４には、このアノード側多孔体２５の外形を破線によって示している。図示するように、アノード側多孔体２５の一部は、貫通孔４３および貫通孔４４に向かって延伸されている。
【００３８】
Ｄ．ガスセパレータの構成：
図５および図６は、ガスセパレータ３０の詳細な構成を示す説明図である。このうち、図５は、アノード側プレート３１およびカソード側プレート３３の平面構造を示し、図６は、中間プレート３４の平面構造を示している。
【００３９】
図５に示すように、アノード側プレート３１とカソード側プレート３３とには、図３や図４に示したＭＥＡ２１の貫通孔４１〜４６に対応する位置に、貫通孔５１〜５６が形成されている。これらの貫通孔によって、各種マニホールドが形成される。
【００４０】
図６に示すように、中間プレート３４の中央部には、櫛状の切り欠き部Ｃが設けられている。この切り欠き部Ｃの上下幅は、アノード側プレート３１およびカソード側プレート３３の貫通孔５５，５６の上下幅と略同一であり、その左右幅は、アノード側プレート３１（およびカソード側プレート３３）の貫通孔５５と貫通孔５６とを結ぶ幅に一致している。
【００４１】
この中間プレート３４を、アノード側プレート３１とカソード側プレート３３とで狭持してガスセパレータ３０を構成すると、水素や空気は、貫通孔５１〜５４のいずれかを通ってこのガスセパレータ３０を単に通過するのに対して、アノード側プレート３１またはカソード側プレート３３から貫通孔５５を通って流入した水は、中間プレート３４の切り欠き部Ｃを流れて、反対側の貫通孔５６を通じて排出されることになる。このような構造のガスセパレータ３０によれば、内部を通る水によって効率的に燃料電池１００を冷却することができる。
【００４２】
Ｅ．効果：
以上で説明した本実施例の燃料電池１００では、図２に示したように、ＭＥＡ２１の周囲に設けたシール部２７の凸部の裏側、すなわち、酸化ガス供給マニホールド２１０や燃料ガス供給マニホールド２００から反応ガスがＭＥＡ２１に流れ込むガス導入部６０に、シール部２７よりも剛性の高い多孔体２５，２６を配置するものとした。そのため、燃料電池１００をテンションプレート１５０等によって所定の押圧力で狭持したとしても、シール部２７の凸部の裏側がこの多孔体２５，２６によってバックアップされることになり、良好なシール性を確保することができる。
【００４３】
また、本実施例では、ガス拡散層としての多孔体２５，２６とガス導入部６０とが一体的に形成されているため、燃料電池１００の部品点数が削減される。さらに、このような構造であれば、ガス導入部とガス拡散層とを同一平面上に配置できるため、各マニホールドを通じてスムーズに反応ガスを燃料電池内部に導入することができる。加えて、ＭＥＡ２１の面積よりも、ガス導入部の面積分だけ多孔体２５，２６の面積を大きく形成することができるため、ＭＥＡ２１の面積利用率が向上し、発電効率を高めることが可能になる。
【００４４】
Ｆ．変形例：
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこのような実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以下のような変形が可能である。
【００４５】
（Ｆ１）変形例１：
図７は、燃料電池１００の第１の変形例を示す説明図である。この変形例における燃料電池１００は、カソード側多孔体２６の端部が、酸化ガス供給マニホールド２１０内および酸化ガス排出マニホールド２１５内まで張り出しているものとした。もちろん、アノード側多孔体２５の端部についても、燃料ガス供給マニホールド２００内および燃料ガス排出マニホールド２０５内まで張り出しているものとする。このような構成であれば、多孔体２５，２６の製造工程における切断処理によって、その端部が潰れてしまったとしても、マニホールド内に張り出した平面部分によって、反応ガスをＭＥＡ２１に良好に供給することができる。
【００４６】
（Ｆ２）変形例２：
図８は、燃料電池１００の第２の変形例を示す説明図である。図８の左側には、本変形例における単セル２０とガスセパレータ３０ｂの断面を示しており、図の右側には、ガスセパレータ３０ｂを構成するアノード側プレート３１ｂの平面図を示している。
【００４７】
図８の左側に示すように、本変形例では、ガスセパレータ３０ｂの内部に、冷媒流路３２だけではなく、水素が流れる水素流路３６が形成されている。また、図の右側に示すように、ガスセパレータ３０ｂを構成するアノード側プレート３１ｂには、アノード側多孔体２５の端部に対して水素を供給するための供給孔３７が直線状に複数配置されている。また、このアノード側プレート３１ｂには、アノードオフガスを排出するための排出孔３８が、供給孔３７と同様に、直線状に複数配置されている。
【００４８】
図９は、本変形例におけるアノード側プレート３１ｂの概略構造を示す説明図である。図示するように、本変形例では、アノード側プレート３１ｂには、アノード側多孔体２５に対して水素を供給するための供給孔３７と、アノード側多孔体２５からアノードオフガスを排出するための排出孔３８とが、それぞれ酸化ガス供給マニホールド２１０を構成する貫通孔５１（および貫通行５２）と平行に直線状に配置されている。
【００４９】
図１０は、ガスセパレータ３０ｂを構成する中間プレート３４ｂの概略構造を示す説明図である。中間プレート３４ｂには、図９に示した供給孔３７や排出孔３８に対応した位置に、水素流路３６を構成する貫通孔が設けられている。供給孔３７に対応する貫通孔は、燃料ガス供給マニホールド２００を構成する貫通孔５３に対応する位置まで幅が確保されている。また、排出孔３８に対応する貫通孔は、燃料ガス排出マニホールド２０５を構成する貫通孔５４に対応する位置まで幅が確保されている。
【００５０】
図１１は、ガスセパレータ３０ｂを構成するカソード側プレート３３ｂの概略構造を示す説明図である。図示するように、カソード側プレート３３ｂには、図９に示したような供給孔３７や排出孔３８は特に設けられてなく、各種マニホールドを構成する貫通孔５１〜５６のみが形成されている。
【００５１】
図９ないし図１１に示した各プレートを積層すれば、図８に示したように、内部に冷媒流路３２と水素流路３６とを有するガスセパレータ３０ｂが構成される。
【００５２】
以上で説明した第２の変形例によれば、ＭＥＡ２１を挟んで水素と酸素を平行に流すことが可能になる。特に、水素と酸素とを、図８に示すように、逆方向から平行に流せば、電気化学反応に伴ってカソード側に発生した水が、酸化ガス排出マニホールド２１５に向かって進行するうちに、ＭＥＡ２１を介して、アノード側に徐々にリークしていく。すると、アノード側にリークした水は、空気と逆方向に進行する水素によって、酸化ガス供給マニホールド２１０側に運ばれ、こうして酸化ガス供給マニホールドまで戻された水が、また、カソード側に流れることになる。つまり、本変形例の構成によれば、空気の加湿をそれほど必要とすることなく、ＭＥＡ２１の湿潤状態を良好に保つことが可能になる。よって、発電効率が向上することになる。
【００５３】
なお、本変形例では、ガスセパレータ３０内の流路に水素を流してこれをアノード側多孔体２５に供給するものとしたが、この流路に酸素を流してこれをカソード側多孔体２６に供給する構成としてもよい。
【００５４】
（Ｆ３）変形例３：
上述した実施例では、ＭＥＡ２１に一体成形されるシール部２７は、弾性を有する素材によって形成されており、テンションプレート１５０による積層方向への押圧力によって、このシール部２７が隣接するガスセパレータ３０に当設され、ガスシール性を発揮するものとした。しかし、シール部２７は、このような押圧力によらず、所定の接着剤によって、隣接するガスセパレータ３０に接着されるものとしてもよい。この場合には、シール部２７は特に弾性を有する必要はなく、ゴム以外の他の絶縁材料によって形成されるものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】燃料電池１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池１００の詳細な構成を示す断面図である。
【図３】シール部２７の詳細な構成を示す説明図である。
【図４】シール部２７の詳細な構成を示す説明図である。
【図５】ガスセパレータ３０の詳細な構成を示す説明図である。
【図６】ガスセパレータ３０の詳細な構成を示す説明図である。
【図７】燃料電池１００の第１の変形例を示す説明図である。
【図８】燃料電池１００の第２の変形例を示す説明図である。
【図９】アノード側プレート３１ｂの概略構造を示す説明図である。
【図１０】中間プレート３４ｂの概略構造を示す説明図である。
【図１１】カソード側プレート３３ｂの概略構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
２０…単セル
２１…ＭＥＡ
２２…電解質膜
２３…触媒電極層
２４…カーボン多孔質層
２５…アノード側多孔体
２６…カソード側多孔体
２７…シール部
３０…ガスセパレータ
３１…アノード側プレート
３２…冷媒流路
３３…カソード側プレート
３４…中間プレート
３６…水素流路
３７…供給孔
３８…排出孔
６０…ガス導入部
１００…燃料電池
１１０…燃料電池モジュール
１２０…集電板
１３０…絶縁板
１４０…エンドプレート
１５０…テンションプレート
２００…燃料ガス供給マニホールド
２０５…燃料ガス排出マニホールド
２１０…酸化ガス供給マニホールド
２１５…酸化ガス排出マニホールド
２２０…冷却媒体供給マニホールド
２２５…冷却媒体排出マニホールド
３００…水素タンク
３１０…アノードオフガス排出管
３２０…コンプレッサ
３３０…カソードオフガス排出管
３４０…循環ポンプ
３５０…ラジエータ
【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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