(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池セルを複数層積層した燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、前記エンドプレート内を通り、前記燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス供給マニホールドと連通するガス導入部と、前記エンドプレート内を通り、前記燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス排出マニホールドと連通するガス排出部と、を有し、
前記エンドプレート内のガス導入部は、前記ガス供給マニホールドに面する側から前記ガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜し、
前記エンドプレート内のガス導入部の底面と前記ガス供給マニホールドの底面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの底面が前記エンドプレート内のガス導入部の底面より垂直方向上方となる段差が形成され、
前記エンドプレート内のガス導入部の上面と前記ガス供給マニホールドの上面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの上面が前記エンドプレート内のガス導入部の上面より垂直方向下方となる段差が形成され、
前記燃料電池積層体の積層方向は、前記燃料電池積層体を載置する載置面に対して平行な方向であり、前記垂直方向は、前記載置面に対して垂直な方向であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、前記エンドプレート内のガス排出部は、前記ガス排出マニホールドに面する側から前記ガス排出部を通る反応ガスの下流側に向かって下るように傾斜していることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池システムであって、前記エンドプレート内のガス排出部の底面と前記ガス排出マニホールドの底面との境界部に、前記ガス排出マニホールドの底面が前記エンドプレート内のガス排出部の底面より前記垂直方向の上方となる段差が形成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項２又は３記載の燃料電池システムであって、前記エンドプレート内のガス排出部の上面と前記ガス排出マニホールドの上面との境界部に、前記ガス排出マニホールドの上面が前記エンドプレート内のガス排出部の上面より前記垂直方向の下方となる段差が形成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関するものであり、特に、燃料電池システムの排水の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエネルギ分野では、高効率のエネルギ変換装置として燃料電池が注目されている。図１２は、一般的な燃料電池システムの構成を示す一部模式断面図である。図１２に示すように、一般的な燃料電池システムは、燃料電池セル７０を少なくとも１層以上積層した燃料電池積層体７２と、積層方向両端に設けられるエンドプレート７４ａ，７４ｂと、エンドプレート７４ａ，７４ｂを貫通し、燃料電池積層体７２に接続されるガス導入管７６及びガス排出管７８とを有する。ガス導入管７６内部のガス導入部７６ａは、燃料電池積層体７２の積層方向に貫通形成されたガス供給マニホールド８０と連通し、ガス排出管７８内部のガス排出部７８ａは、燃料電池積層体７２の積層方向に貫通形成されたガス排出マニホールド８２と連通する。
【０００３】
燃料電池セル７０のアノード極側に供給するアノードガスを水素ガス、カソード極側に供給するカソードガスを酸素ガスとした場合、燃料電池セル７０の発電時に、アノード極側では、水素イオン及び電子にする反応が行われ、水素イオンは燃料電池セル７０の電解質膜を通り、電子は外部回路を通じてカソード極側に到達する。カソード極側では、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水分を生成する反応が行われる。
【０００４】
燃料電池セル７０に供給されるアノードガス、カソードガスは、燃料電池セル７０の電解質膜にイオン伝導性を付与するため、燃料電池システムに備えられる加湿器により加湿される。しかし、燃料電池積層体７２に供給されるアノードガス、カソードガスの温度は、発電時の燃料電池積層体７２の温度より低いため、エンドプレート７４ａ，７４ｂ内のガス導入部７６ａの温度は低下する。そうすると、エンドプレート７４ａ，７４ｂ内のガス導入部７６ａを通るアノードガス、カソードガスは凝縮し、凝縮水が発生する場合がある。また、燃料電池積層体７２に供給されるエンドプレート７４ａ，７４ｂが、熱伝導率の良い金属板等により構成されている場合には、アノードガス、カソードガスがエンドプレート内のガス導入部７６ａ、ガス排出部７８ａを通る際、放熱による影響で凝縮し、凝縮水が発生する場合がある。特に、エンドプレート７４ａ，７４ｂ内のガス導入部７６ａで発生した凝縮水は、ガス導入部７６ａを流れるアノードガス又はカソードガスにより燃料電池積層体７２内に流入し易い。
【０００５】
ガス導入部（又はガス排出部）で発生した凝縮水が、燃料電池積層体７２内に流入すると、アノードガス又はカソードガスの供給が妨げられ、電圧低下等の発電性能が低下する場合がある。
【０００６】
例えば、特許文献１には、ガス供給マニホールド及びガス排出マニホールドのうち少なくとも１つのマニホールドを反応ガスの進行方向に向かって低位となるように傾斜配置させた燃料電池が提案されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献２には、一方のエンドプレートから単位セルの積層方向に貫通して形成されたガス供給マニホールドと、他方のエンドプレートからガス供給マニホールドまで貫通し、ガス供給マニホールド内に溜まった凝縮水を外部に排出するための排水路とを有し、ガス供給マニホールドの底面を排水路に向かって下るように傾斜させた燃料電池が提案されている。
【０００８】
また、例えば、特許文献３には、水を一時貯留する水溜まり部と、マニホールドから水溜まり部に向かって下るように傾斜させた傾斜部とをエンドプレート内に設けた燃料電池が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１４６３０３号公報
【特許文献２】特開２００７−１４１６３９号公報
【特許文献３】特開２００３−１７８７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１，２の燃料電池では、燃料電池積層体のマニホールドで発生した凝縮水の排水性を向上させるものであり、燃料電池積層体へ供給されるガス導入部で発生した凝縮水が、燃料電池内に流入することを抑制することは困難である。
【００１１】
また、特許文献３の燃料電池では、エンドプレート内に、水溜まり部、水溜まり部に向かって傾斜していく傾斜部が形成されているため、燃料電池の構成が複雑となる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、少なくともガス導入部で発生した凝縮水が燃料電池内に流入することを簡易な構成で抑制することができる燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、燃料電池セルを少なくとも１層以上積層した燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、前記エンドプレート内を通り、前記燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス供給マニホールドと連通するガス導入部と、前記エンドプレート内を通り、前記燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス排出マニホールドと連通するガス排出部と、を有し、前記エンドプレート内のガス導入部は、前記ガス供給マニホールドに面する側から前記ガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜している。
【００１４】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス導入部の底面と前記ガス供給マニホールドの底面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの底面が前記エンドプレート内のガス導入部の底面より垂直方向上方となる段差が形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス導入部の上面と前記ガス供給マニホールドの上面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの上面が前記エンドプレート内のガス導入部の上面より垂直方向下方となる段差が形成されていることが好ましい。
【００１６】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス排出部は、前記ガス排出マニホールドに面する側から前記ガス排出部を通る反応ガスの下流側に向かって下るように傾斜していることが好ましい。
【００１７】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス排出部の底面と前記ガス排出マニホールドの底面との境界部に、前記ガス排出マニホールドの底面が前記エンドプレート内のガス排出部の底面より垂直方向上方となる段差が形成されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記燃料電池システムにおいて、前記エンドプレート内のガス排出部の上面と前記ガス排出マニホールドの上面との境界部に、前記ガス排出マニホールドの上面が前記エンドプレート内のガス排出部の上面より垂直方向下方となる段差が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃料電池積層体の積層方向両端に設けられるエンドプレートと、エンドプレート内を通り、燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス供給マニホールドと連通するガス導入部と、燃料電池積層体の積層方向に貫通形成されたガス排出マニホールドと連通するガス排出部と、を有する燃料電池システムであって、エンドプレート内のガス導入部をガス供給マニホールドに面する側からガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜し、エンドプレート内のガス導入部の底面とガス供給マニホールドの底面との境界部に、前記ガス供給マニホールドの底面がエンドプレート内のガス導入部の底面より垂直方向上方となる段差を形成し、エンドプレート内のガス導入部の上面とガス供給マニホールドの上面との境界部に、ガス供給マニホールドの上面がエンドプレート内のガス導入部の上面より垂直方向下方となる段差を形成することにより、少なくともガス導入部で発生した凝縮水が燃料電池内に流入することを簡易な構成で抑制することができる燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す模式側面図である。図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式斜視図である。図１，２に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池セル１０が複数積層された燃料電池積層体１２と、燃料電池積層体１２の積層方向両端に設けられるエンドプレートとしての金属板１４及び絶縁板１６と、カソードガス導入管１８と、カソードガス排出管２０と、アノードガス導入管２２と、アノードガス排出管２４と、加湿器（Ａ）２６と、加湿器Ｂ（不図示）と、締め付け具２８とを有する。燃料電池積層体１２は、燃料電池セル１０を２０個積層したものであるが、燃料電池セル１０の積層数は、少なくとも１個以上であればよい。
【００２２】
エンドプレートは、必ずしも金属板１４及び絶縁板１６である必要はなく、絶縁コートされた金属板であってもよい。金属板１４は、プレッシャープレートであれば特に制限されるものではなく、例えば、アルミ板、ステンレス板等が用いられ、絶縁板１６は、例えば、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂板等が用いられるが、上記これらに限定されるものではない。
【００２３】
締め付け具２８は、締め付けボルト３０、固定台３２を備える。固定台３２に燃料電池積層体１２を設置し、締め付けボルト３０の締め付けにより、燃料電池積層体１２に所定の締め付け圧が掛かり、各燃料電池セル１０が固定される。
【００２４】
加湿器（Ａ）２６は、カソードガス導入管１８及びカソードガス排出管２０に接続され、不図示の加湿器Ｂは、アノードガス導入管２２及びアノードガス排出管２４に接続されている。
【００２５】
本実施形態に用いられる加湿器は、燃料電池積層体１２に供給されるアノードガス、カソードガスの加湿を行うものであれば、加熱方式、超音波方式、気化方式、バブラ方式、水蒸気交換方式等種々の方式を採用することができる。本実施形態では、湿潤ガス（燃料電池積層体１２から排出される反応ガス）に含有している水分を水蒸気交換膜により吸水し乾燥ガス（燃料電池積層体１２へ供給される反応ガス）に水分を供給する水蒸気交換方式加湿器を例として説明する。水蒸気交換膜は、湿潤ガスから水分を吸水し、乾燥ガスに水分を供給させるものである。
【００２６】
図３（イ），（ロ）は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。図３（イ），（ロ）に示すように、燃料電池積層体１２は、積層方向に貫通形成されたカソードガス供給マニホールド３４、カソードガス排出マニホールド３６、アノードガス供給マニホールド３８、アノードガス排出マニホールド４０を有する。
【００２７】
図３（イ），（ロ）に示すように、カソードガス導入管１８、カソードガス排出管２０、アノードガス導入管２２及びアノードガス排出管２４は、エンドプレート（金属板１４及び絶縁板１６）を貫通して、燃料電池積層体１２に接続されている。
【００２８】
カソードガス導入管１８内部のカソードガス導入部１８ａは、燃料電池積層体１２のカソードガス供給マニホールド３４と連通し、カソードガス排出管２０内部のカソードガス排出部２０ａは、カソードガス排出マニホールド３６と連通している。アノードガス導入管２２内部のアノードガス導入部２２ａは、アノードガス供給マニホールド３８と連通し、アノードガス排出管２４内部のアノードガス排出部２４ａは、アノードガス排出マニホールド４０と連通している。
【００２９】
各導入管及び排出管の構成等は必ずしも上記に限定されるものではない。図４（イ），（ロ）は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。図４（イ），（ロ）に示すように、カソードガス導入管１８、カソードガス排出管２０、アノードガス導入管２２及びアノードガス排出管２４はエンドプレート（金属板１４及び絶縁板１６）に接続されている。このような場合、カソードガス供給マニホールド３４と連通するカソードガス導入部１８ａ、カソードガス排出マニホールド３６と連通するカソードガス排出部２０ａ、アノードガス供給マニホールド３８と連通するアノードガス導入部２２ａ、アノードガス排出マニホールド４０と連通するアノードガス排出部２４ａが、エンドプレートに直接形成される。
【００３０】
また、エンドプレートに形成されたカソードガス導入部１８ａはカソードガス導入管１８のカソードガス導入部１８ａと、エンドプレートに形成されたカソードガス排出部２０ａはカソードガス排出管２０のカソードガス排出部２０ａと連通し、エンドプレートに形成されたアノードガス導入部２２ａはアノードガス導入管２２のアノードガス導入部２２ａと、エンドプレートに形成されたアノードガス排出部２４ａはアノードガス排出管２４のアノードガス排出部２４ａと連通する。
【００３１】
図５は、参考例として、図３（イ）の点線枠Ｒにおける燃料電池システムの一部模式断面図である。図５に示すように、エンドプレート（金属板１４及び絶縁板１６）内のカソードガス導入部１８ａは、カソードガス供給マニホールド３４に面する側（図５に示す点線Ａ）からカソードガス導入部１８ａを通るカソードガスの上流側に向かって（図４に示す矢印Ｂ）下るように傾斜している。エンドプレート内のカソードガス導入部１８ａの傾斜とは、カソードガス導入部１８ａの上面及び下面（側面も）がカソードガス供給マニホールド３４に面する側からカソードガスの上流側に向かって下るように傾斜していることを意味する。エンドプレート内のアノードガス導入部２２ａも同様である。
【００３２】
本参考例では、エンドプレート内のカソードガス導入部１８ａ又はアノードガス導入部２２ａのうち少なくともいずれか一方が、ガス供給マニホールドに面する側からガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜していればよい。しかし、カソードガスとして空気が使用される場合、反応効率の点で、空気は、アノードガス（例えば、水素等）より多く燃料電池積層体１２に供給される。そのため、カソードガス導入部１８ａに流れるカソードガスの流速は、アノードガス導入部２２ａに流れるアノードガスの流速より早い。したがって、カソードガス導入部１８ａに凝縮水が発生すると、流速の早いカソードガスに流され、燃料電池積層体１２内に流入し易い。したがって、エンドプレート内のカソードガス導入部１８ａが、ガス供給マニホールドに面する側からガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜していることが好ましい。
【００３３】
図６は、参考例として、図３（イ）の点線枠Ｒにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。エンドプレート内のカソードガス導入部１８ａは、カソードガス供給マニホールド３４に面する側からカソードガス導入部１８ａを通るカソードガスの上流側に向かって下るように傾斜していれば、図６に示すように、例えば、エンドプレート内のカソードガス導入部１８ａの一部に平坦部を有していてもよい。エンドプレート内のアノードガス導入部２２ａも同様である。
【００３４】
上記これらの構成によって、反応ガスが、エンドプレート内のガス導入部を通る際に、放熱等の影響を受けることによって、エンドプレート内のガス導入部に凝縮水が発生しても、燃料電池積層体１２内に流入することを抑制することができる。
【００３５】
また、カソードガス導入部１８ａの傾斜は、研削、金型等により形成することができる。また、図５，６に示すように、エンドプレート内のカソードガス導入管１８（エンドプレート内のカソードガス排出管２０、アノードガス導入管２２、アノードガス排出管２４も同様）の外部形状は、燃料電池積層体１２に接続する際の位置決めを容易にすることができる点で、エンドプレートの端部から燃料電池積層体１２に向かって幅が細くなるような段差が形成されていることが好ましい。アノードガス導入管２２、カソードガス排出管２０、アノードガス排出管２４も同様である。このような段差は、研削、金型等により形成される。ガス導入管、ガス排出管が嵌挿されるエンドプレートも同様に、研削、金型等により段差が形成される。
【００３６】
本参考例では、エンドプレート内のガス導入部が、上記のように傾斜していれば、エンドプレート以外のガス導入部は、必ずしも傾斜等する必要はないが、凝縮した水滴が落下するように垂直方向下方に形成されることが好ましい。
【００３７】
図７は、図３（イ）の点線枠Ｒにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。図７に示すように、エンドプレート内のカソードガス導入部底面１８ｂとカソードガス供給マニホールド底面３４ａとの境界部に、カソードガス供給マニホールド底面３４ａがエンドプレート内のカソードガス導入部底面１８ｂより垂直方向上方となる段差４２ａが形成されていることが好ましい。また、図７に示すように、エンドプレート内のカソードガス導入部上面１８ｃとカソードガス供給マニホールド上面３４ｂとの境界部に、カソードガス供給マニホールド上面３４ｂがエンドプレート内のカソードガス導入部上面１８ｃより垂直方向下方となる段差４２ｂが形成されていることが好ましい。図７に示すように、段差４２ａ，４２ｂが両方形成されていることが好ましいが、少なくともいずれか一方であってもよい。上記段差は、エンドプレート内のガス導入部に発生した凝縮水がガス供給マニホールド内へ流入することを抑制する防壁となる。
【００３８】
本実施形態では、エンドプレート内のカソードガス導入部１８ａについて説明したが、図３（ロ）に示すエンドプレート内のアノードガス導入部２２ａも図５，６において説明した傾斜及び図７において説明した段差を有することが好ましい。また、本実施形態におけるエンドプレート内のガス導入部の傾斜角度、段差幅は、特に制限されるものではない。
【００３９】
図８は、本実施形態で用いられる燃料電池セルの構成の一例を示す模式断面図である。図８に示すように、本実施形態で用いられる燃料電池セル１０は、膜−電極アッセンブリ４４と、膜−電極アッセンブリ４４を介して配置される一対の燃料電池用セパレータとしてのアノード極セパレータ４６、カソード極セパレータ４８とを備える。膜−電極アッセンブリ４４は、電解質膜５０と、電解質膜５０を挟持するアノード極５２及びカソード極５４とを備えている。また、アノード極セパレータ４６とカソード極セパレータ４８との間には、燃料電池セパレータ同士を接着する接着剤５６が設けられている。
【００４０】
図９（イ）は、本実施形態に用いられるアノード極セパレータの構成の一例を示す模式平面図であり、図９（ロ）は、本実施形態に用いられるカソード極セパレータの構成の一例を示す模式平面図である。
【００４１】
図９（イ），（ロ）に示すように、アノード極セパレータ４６及びカソード極セパレータ４８はそれぞれ、反応ガス流路としてのアノードガス流路５８又はカソードガス流路６０、カソードガス供給マニホールド孔６２、カソードガス排出マニホールド孔６４、アノードガス供給マニホールド孔６６、アノードガス排出マニホールド孔６８を備える。
【００４２】
燃料電池セル１０を積層する際に、隣接するアノード極セパレータ４６及びカソード極セパレータ４８のカソードガス供給マニホールド孔６２を重ね合わせ、また、カソードガス排出マニホールド孔６４を重ね合わせることにより、図３（イ）に示すような、積層方向に連通したカソードガス供給マニホールド３４、カソードガス排出マニホールド３６がそれぞれ形成される。同様に、アノードガス供給マニホールド孔６６を重ね合わせ、また、アノードガス排出マニホールド孔６８を重ね合わせることにより、図３（ロ）に示すような、積層方向に連通したアノードガス供給マニホールド３８、アノードガス排出マニホールド４０がそれぞれ形成される。
【００４３】
次に、燃料電池システムの反応ガスの流れについて説明する。不図示の加湿器Ｂにより加湿されたアノードガスは、図３（ロ）に示すアノードガス導入部２２ａを通り、エンドプレート（金属板１４、絶縁板１６）を介して燃料電池積層体１２のアノードガス供給マニホールド３８に導入され、各燃料電池セル１０に供給される。燃料電池セル１０に供給されたアノードガスは、図９（イ）に示すアノードガス供給マニホールド孔６６を介してアノードガス流路５８を通り、燃料電池セル１０の発電に利用される。発電に利用されなかったアノードガスは、アノードガス流路５８から、アノードガス排出マニホールド孔６８を介して、図３（ロ）に示すアノードガス排出マニホールド４０、アノードガス排出部２４ａを通り、不図示の加湿器Ｂに導入される。
【００４４】
カソードガスも同様に、図１に示す加湿器（Ａ）２６により加湿されたカソードガスが、図３（イ）に示すカソードガス導入部１８ａを通り、エンドプレートを介して燃料電池積層体１２のカソードガス供給マニホールド３４に導入され、各燃料電池セル１０に供給される。燃料電池セル１０に供給されたカソードガスは、図９（ロ）に示すカソードガス供給マニホールド孔６２を介してカソードガス流路６０を通り、燃料電池セル１０の発電に利用される。発電に利用されなかったカソードガスは、カソードガス流路６０から、カソードガス排出マニホールド孔６４を介して、図３（イ）に示すカソードガス排出マニホールド３６、カソードガス排出部２０ａを通り、加湿器（Ａ）２６に導入される。
【００４５】
加湿器（Ａ）２６，加湿器Ｂによるアノードガス、カソードガスの加湿方法の一例を説明する。燃料電池積層体から排出された水分を含んだカソードガス（湿潤ガス）が加湿器（Ａ）２６に導入される。加湿器（Ａ）２６に導入された湿潤ガスは、加湿器Ａ（２６）内の水蒸気交換膜の一方の面に接触し、湿潤ガス中の水分が水蒸気交換膜内に吸水され、蓄えられる。一方で、燃料電池積層体に供給されるカソードガス（乾燥ガス）が加湿器（Ａ）２６に導入される。加湿器（Ａ）２６に導入された乾燥ガスが、水蒸気交換膜のもう一方の面に接触することによって、水蒸気交換膜内に蓄えられている水分が乾燥ガスに供給され、加湿される。アノードガスの加湿も、加湿器Ｂにより、上記と同様に行われる。
【００４６】
図１０（イ），（ロ）は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。凝縮水が燃料電池積層体１２内に流入することを効果的に抑制することができる点で、図１０（イ），（ロ）に示すように、エンドプレート内のカソードガス排出部２０ａ及びアノードガス排出部２４ａのうち少なくともいずれか一方は、ガス排出マニホールドに面する側からガス排出部を通る反応ガスの下流側に向かって下るように傾斜していることが好ましい。
【００４７】
図１１は、図１０（イ）の点線枠Ｒにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。図１１に示すようにカソードガス排出部２０ａ（アノードガス排出部２４ａも同様）も、エンドプレート内のカソードガス排出部底面２０ｂとカソードガス排出マニホールド底面３６ａとの境界部に、カソードガス排出マニホールド底面３６ａがエンドプレート内のカソードガス排出部底面２０ｂより垂直方向上方となる段差４２ａが形成されていることが好ましい。また、図１１に示すように、エンドプレート内のカソードガス排出部上面２０ｃとカソードガス排出マニホールド上面３６ｂとの境界部に、カソードガス排出マニホールド上面３６ｂがエンドプレート内のカソードガス排出部上面２０ｃより垂直方向下方となる段差４２ｂが形成されていることが好ましい。図１１に示すように、段差４２ａ，４２ｂが両方形成されていることが好ましいが、少なくともいずれか一方であってもよい。
【００４８】
燃料電池システムのその他の構成について説明する。本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータ（アノード極セパレータ４６、カソード極セパレータ４８）は、金属系セパレータ、カーボン系セパレータ等特に制限されるものではない。
【００４９】
本実施形態に用いられる膜−電極アッセンブリ４４を構成する電解質膜５０は、電子伝達性を有さずプロトン伝導性を有するものであれば特に制限されるものではない。例えば、パーフルオロスルホン酸系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜等が挙げられる。
【００５０】
また、膜−電極アッセンブリ４４を構成するアノード極５２及びカソード極５４はそれぞれ、触媒層と拡散層とを備える。
【００５１】
拡散層は反応ガスの拡散性が高い材料であれば特に制限されるものではない。例えば、カーボンクロス、カーボンペーパ等の多孔質カーボン材料等が挙げられる。
【００５２】
触媒層は、例えば、白金、ルテニウム等の金属触媒を担持したカーボンとパーフルオロスルホン酸系の電解質等とを混合して拡散層、又は電解質膜上に成膜したものである。上記カーボンとしては、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック等が用いられる。
【００５３】
このように、本実施形態に係る燃料電池システムは、エンドプレート内のガス導入部が、ガス供給マニホールドに面する側からガス導入部を通る反応ガスの上流側に向かって下るように傾斜していることにより、少なくともガス導入部で発生した凝縮水が燃料電池内に流入することを簡易な構成で抑制することができる。
【００５４】
上記本実施形態に係る燃料電池セル及び燃料電池積層体は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す模式側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。
【図５】参考例として、図３（イ）の点線枠Ｒにおける燃料電池システムの一部模式断面図である。
【図６】参考例として、図３（イ）の点線枠Ｒにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。
【図７】図３（イ）の点線枠Ｒにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。
【図８】本実施形態で用いられる燃料電池セルの構成の一例を示す模式断面図である。
【図９】本実施形態に用いられる燃料電池用セパレータの構成の一例を示す模式平面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る燃料電池システムの一部模式断面図である。
【図１１】図１０（イ）の点線枠Ｒにおける燃料電池システムの他の一例を示す一部模式断面図である。
【図１２】一般的な燃料電池システムの構成を示す一部模式断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  燃料電池システム、１０，７０  燃料電池セル、１２，７２  燃料電池積層体、１４  金属板、１６  絶縁板、１８  カソードガス導入管、１８ａ  カソードガス導入部、１８ｂ  カソードガス導入部底面、１８ｃ  カソードガス導入部上面、２０  カソードガス排出管、２０ａ  カソードガス排出部、２０ｂ  カソードガス排出部底面、２０ｃ  カソードガス排出部上面、２２  アノードガス導入管、２２ａ  アノードガス導入部、２４  アノードガス排出管、２４ａ  アノードガス排出部、２８  締め付け具、３０  ボルト、３２  固定台、３４  カソードガス供給マニホールド、３４ａ  カソードガス供給マニホールド底面、３４ｂ  カソードガス供給マニホールド上面、３６  カソードガス排出マニホールド、３６ａ  カソードガス排出マニホールド底面、３６ｂ  カソードガス排出マニホールド上面、３８  アノードガス供給マニホールド、４０  アノードガス排出マニホールド、４２ａ，４２ｂ  段差、４４  膜−電極アッセンブリ、４６  アノード極セパレータ、４８  カソード極セパレータ、５０  電解質膜、５２  アノード極、５４  カソード極、５６  接着剤、５８  アノードガス流路、６０  カソードガス流路、６２  カソードガス供給マニホールド孔、６４  カソードガス排出マニホールド孔、６６  アノードガス供給マニホールド孔、６８  アノードガス排出マニホールド孔、７４ａ，７４ｂ  エンドプレート、７６  ガス導入管、７６ａ  ガス導入部、７８  ガス排出管、７８ａ  ガス排出部、８０  ガス供給マニホールド、８２  ガス排出マニホールド。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図８】
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