(57)【要約】【課題】多孔質セパレータのシール信頼性を向上することができる燃料電池を提供する。【解決手段】電解質膜と一対の電極とからなるＭＥＡ３を狭持する面１ａにアノードガス流路５を、その裏面１ｂに純水流路７を有する多孔質のアノードセパレータ１を備える。さらに、アノードガス流路５底面から純水流路７底面までのセパレータ厚ｈを、アノードガス流路５の上流領域において他の部分より厚くする。アノードガス流路５の上流側に重なる領域Ｂにおいて、その他の領域Ｃに比べて純水流路７の深さＨを小さく設定する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と一対の電極とからなる発電層を狭持する面に反応ガス流路を、その裏面に純水流路を有する多孔質セパレータを備え、
さらに、前記反応ガス流路底面から前記純水流路底面までのセパレータ厚を、前記反応ガス流路の上流領域において他の部分より厚くすることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記純水流路の深さを、前記反応ガス流路の上流域に重なる領域において、他の部分より浅くする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記純水流路の深さを連続的に変化させる請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記反応ガス流路の上流域に重なる領域において、他の部分に比較して前記純水流路の密度が大きくなるように構成する請求項２または３に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記セパレータの前記反応ガス流路を形成した面の裏面に隣接するプレートを備え、
前記純水流路を前記セパレータと前記隣接するプレートと、の間に形成するとともに、
前記反応ガス流路の上流域に重なる領域において、前記純水流路を前記セパレータに形成した溝と前記プレートに形成した溝を組み合わせることにより構成する請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記反応ガス流路の上流域に重なる領域と、その他の領域において、前記純水流路の断面積の割合が略等しくなるように構成する請求項４または５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、燃料電池に関する。特に、多孔質セパレータを用いた固体高分子型燃料電池における、ガスの加湿や凝縮水の吸水を効果的に行う水マネジメントのための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質セパレータを使用する燃料電池は、予め水を保持したプレートにより反応ガスを遮断しつつ、セル内に導入された反応ガスを加湿する機能を有する。また、電気化学反応で発生した水、特に凝縮水を、プレート内部に吸収することでフラッディング現象を抑制させる機能を有する。そのため、セル外部からの加湿の必要が極めて少なくて済み、また、安定した発電を行う燃料電池の実現が可能となる。
【０００３】
多孔質セパレータの内部に保持された水によってプレート両面の媒体を遮断するため、電池の作動時には常にプレート内に水が保持される必要があり、プレート表裏に発生する差圧に対して、多孔質体内にある水の表面張力が上回るような細孔制御が必要になる。そこで、電池作動時の温度、プレート表裏に発生する差圧、多孔質体内の細孔径および水の接触角などにより適当な条件を設定することにより、水シールを実現している（例えば、特許文献１、参照。）。
【特許文献１】米国特許第５５０３９４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、燃料電池の発電作動時には、比較的乾燥した反応ガスが反応ガス流路に供給され、特にガス入口においては多孔質プレートの表面から多くの水が蒸発する。よって、ガス入口から一定の範囲では、気液界面がプレート表面から内部へと入り込んだ状態で平衡状態に達する。
【０００５】
特に、燃料電池スタックの容積を低減するためにセパレータの厚さを薄くした場合には、前述した水シールを発現するプレートの部位がより小さくなるため、電池の作動状態の変化や衝撃等により水シールが破られて、ガスのリークが発生する可能性がある。
【０００６】
また、多孔質セパレータでは、多孔質体内にある水の表面張力が上回るような細孔制御を行うため、均一な細孔であることが望ましいが、実際は、細孔径が異なるものが存在する場合もある。そのため、その部分からガスのリークが発生することが考えられ、また多孔質セパレータが薄いほど、細孔径の異なるものの存在によるリークの可能性が高くなる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題を鑑みて、多孔質セパレータのシール信頼性を向上することができる燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電解質膜と一対の電極とからなる発電層を狭持する面に反応ガス流路を、その裏面に純水流路を有する多孔質セパレータを備え、さらに、前記反応ガス流路底面から前記純水流路底面までのセパレータ厚を、前記反応ガス流路の上流領域において他の部分より厚くする。
【発明の効果】
【０００９】
このように、反応ガス流路底面から純水流路底面までのセパレータ厚を、反応ガス流路の上流領域において他の部分より厚くすることで、蒸発現象により気液界面がプレート内に移動しやすい上流領域で、水シールを発現する部位を多く残すことができるので、信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の実施形態について説明する。燃料電池を構成する単位セル１００の構成を図１に示す。なお、燃料電池は、一つの単位セル１００から構成してもよいし、複数の単位セル１００を積層することにより形成したスタックにより構成してもよい。
【００１１】
電解質膜、触媒層およびガス拡散層からなる電極を一体に構成した膜電極接合体（ＭＥＡ）３を用いる。ＭＥＡ３の一方の側の面には、ＭＥＡ３との間にアノードガス流路５を有するアノードセパレータ１を備える。また、ＭＥＡ３のもう一方の側の面には、ＭＥＡ３との間にカソードガス流路６を有するカソードセパレータ２を備える。ここでは、アノードガス流路５、カソードガス流路６を、アノードセパレータ１およびカソードセパレータ２のＭＥＡ３に接触するそれぞれの面１ａ、２ａに形成した溝により構成する。
【００１２】
また、アノードセパレータ１およびカソードセパレータ２を、それぞれ多孔質材により構成する。例えば、アノードセパレータ１、カソードセパレータ２を構成する多孔質プレートとして、樹脂とカーボン粉末が主成分の複合材を、成形・焼成したものを用いる。アノードセパレータ１、カソードセパレータ２は必ずしも両方多孔質である必要は無く、一方を緻密材により構成してもよい。この場合には、後述する純水流路７は、多孔質材により形成したセパレータに対してのみ形成する。また、セパレータを構成する緻密材としては、例えば、グラファイトに樹脂を含浸させて気密性を向上させたものを用いる。
【００１３】
さらに、アノードセパレータ１のアノードガス流路５を形成した面１ａの裏面１ｂに、純水流路７を構成する。同様に、カソードセパレータ２のカソードガス流路６を形成した面２ａの裏面２ｂに、純水流路７を構成する。ここでは、純水流路７を、それぞれアノードセパレータ１、カソードセパレータ２の裏面１ｂ、２ｂに形成した溝７０により構成する。
【００１４】
この純水流路７にそれぞれ純水を流通させることにより、多孔質基材により構成されたアノードセパレータ１、カソードセパレータ２に純水が含有され、アノードガス流路５、カソードガス流路６を流通する反応ガスがシールされる。また、純水流路７から、アノードセパレータ１、カソードセパレータ２を介して、アノードガス流路５、カソードガス流路６表面に移動した純水により、反応ガスの加湿が行われる。さらに、ＭＥＡ３、またはアノードガス流路５、カソードガス流路６で生じた凝縮水が、アノードセパレータ５、カソードセパレータ６に吸水され、純水流路７に回収されるので、ＭＥＡ３、アノードガス流路５、カソードガス流路６で生じるフラディングが抑制される。
【００１５】
また、アノードセパレータ１、カソードセパレータ２に隣接する冷却プレート４を備える。図１には一つの単位セル１００を示しているため、冷却プレート４はカソードセパレータ２のみに接しているが、複数の単位セル１００を積層することにより、アノードセパレータ１の裏面１ｂに隣接して冷却プレート４が配置される。冷却プレート４により、単位セル１００の冷却を行う冷媒の流通路を構成する。ここでは冷却プレート４を緻密材の二枚のプレート４ａ、４ｂにより構成し、冷却プレート４ａ、４ｂ間に冷媒の流通路であるＬＬＣ流路８を構成する。例えば、カソードセパレータ２に隣接する冷却プレート４ａの、カソードセパレータ２との接触面とは反対側の面に溝を設け、アノードセパレータ１に隣接する冷却プレート４ｂによって蓋をすることにより、ＬＬＣ流路８を構成する。なお、冷媒としてはＬＬＣを用いる。これにより、例えば燃料電池を車両等の移動体に搭載した場合にも、環境温度に係らず燃料電池の温度を調整する冷媒を流通させることができる。なお、冷却プレート４としては、例えば、長期の耐ＬＬＣ性に優れ、燃料電池運転条件下でもの問題のないガラス状カーボンを使用する。
【００１６】
アノードセパレータ１に隣接して緻密質材により構成した冷却プレート４を配置することにより、アノードセパレータ１の裏面１ｂに形成した純水流路７に蓋をする。同様に、カソードセパレータ２に隣接して緻密質材により構成した冷却プレート４を配置することにより、カソードセパレータ２の裏面２ｂに形成した純水流路７に蓋をする。つまり、純水流路７を通って単位セル１００に供給される純水は、隣接する単位セル１００間を移動することはなく、単位セル１００内のみを移動する。
【００１７】
さらに、積層面の外縁に沿ってアノードセパレータ１、カソードセパレータ２間に図示しないガスケットを備え、単位セル１００に供給された反応ガスを各電極内にシールする。
【００１８】
次に、アノードセパレータ１の構成について詳しく説明する。アノードセパレータ１の積層面の構成を図２に示す。図２（ａ）には、ＭＥＡ３に接する面１ａの平面図を、図２（ｂ）には、その裏面１ｂの平面図を示す。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、ＭＥＡ３に対峙する面には、燃料ガス、例えば水素ガスを流通するアノードガス流路５を構成する。ここでは、表面１ａに複数の並列した折り返し形状の溝を設けることによりアノードガス流路５を構成する。なお、アノードガス流路５は、ストレート形状、蛇行形状、インターディジデント（櫛型）形状等、様々な形状とすることができる。
【００２０】
また、燃料電池を積層方向に貫通し、各単位セル１００内ではアノードガス流路５の入口側に連通する水素ガス入口マニホールド２１と、アノードガス流路５の出口に連通する水素ガス出口マニホールド２２を備える。水素ガス入口マニホールド２１を積層方向に流通する水素ガスが、各単位セル１００のアノードガス流路５に分配され、反応領域において発電反応に用いられた後、水素ガス出口マニホールド２２を通って回収される。
【００２１】
さらに、図１に示したカソードセパレータ２に構成したカソードガス流路６に流通する酸化剤ガス、例えば空気を流通する空気入口マニホールド２３、カソードガス流路６から空気を回収する空気出口マニホールド２４を備える。空気入口マニホールド２３、空気出口マニホールド２４は、ともに燃料電池を積層方向に貫通し、カソードガス流路６に連通する。
【００２２】
アノードセパレータ１のＭＥＡ３に対峙する面１ａの裏面１ｂには、図２（ｂ）に示すように純水流路７を備える。純水流路７は、アノードセパレータ１の裏面１ｂに形成した溝７０により構成する。純水流路７を複数の並列した流路により構成する。ここでは、反応領域に沿ってストレート形状に構成された流路により純水流路７を構成するが、この限りではない。例えば、折り返し形状、蛇行形状等としてもよい。また、純水流路７を、アノードガス流路５と略平行に構成するが、この限りではない。
【００２３】
また、燃料電池を積層方向に貫通し、純水流路７の入口側に連通する純水入口マニホールド２６と、純水入口マニホールド２６から複数の並列する純水流路７に純水を分配する分配部２７を備える。さらに、燃料電池を積層方向に貫通し、純水流路７の出口側に連通する純水出口マニホールド２５と、各純水流路７から純水を回収し、純水出口マニホールド２５に排出する回収部２８を備える。
【００２４】
純水は、純水入口マニホールド２６を通って各単位セル１００に導入され、分配部２７において各純水流路７に分配される。純水流路７を流通する際に、流通する純水の一部がアノードセパレータ１内に浸透し、また、一部の純水がアノードセパレータ１から回収される。純水流路７を流通した純水は、回収部２８を介して純水出口マニホールド２５に集められ、燃料電池から排出される。
【００２５】
次に、アノードセパレータ１に構成する純水流路７の形状の詳細を、図３を用いて説明する。図３（ａ）には、図２（ｂ）と同様に、アノードセパレータ１の裏面１ｂの平面図を、図３（ｂ）には、アノードセパレータ１のＡ−Ａ断面を示す。なお、図３（ａ）に示す領域Ｂは、反対側の面１ａに形成するアノードガス流路５の上流領域に重なる領域、領域Ｃはアノードガス流路５の下流領域に重なる領域である。ここでは、領域Ｂを、アノードガス流路５の入口から折り返し部までに重なる領域、領域Ｃをアノードガス流路５の折り返し部分から出口までに重なる領域としているがこの限りではない。
【００２６】
アノードガス流路５の上流領域に重なる領域Ｂに構成する純水流路７の深さＨｂを、下流領域に重なる領域Ｃに重なる領域に構成する純水流路７の深さＨｃより小さくした。ここでは、例えば領域Ｂにおける純水流路７の深さＨｂを、領域Ｃにおける純水流路７の深さＨｃの約半分とする。これにより、領域Ｂにおけるアノードセパレータ１を構成するプレートの薄肉部の厚さｈｂが、領域Ｃにおける厚さｈｃより大きく設定される。
【００２７】
純水流路７の深さの変更は、流路断面積の減少による純水循環の圧損変化や、必要供給量などにも依存する。これに加えて、アノードセパレータ１を構成する多孔質プレート内に存在する細孔の平均半径、すなわち電池運転条件下で水シールを発現するサイズの細孔が、純水流路７の底面とアノードガス流路５の底面間のプレートの薄肉部に確率的に少なくとも一つ含まれるように設定する。これにより、水素ガス入口マニホールド２１から導入された水素ガスにより、多孔質プレート内で水の蒸発が起こり、気液界面の移動が生じた際にも、アノードガス流路５側と純水流路７側の差圧に耐え得る水シールの信頼性を向上することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、純水流路７の深さを、アノードガス流路５の上流領域に重なる領域Ｂで半分としたため、純水入口マニホールド２６から導入された純水が均等に複数の並列した純水流路７に配流されがたい。そこで、純水入口マニホールド２６と純水流路７との途中に構成する分配部２７において、適当な手段を用いて配流調整を行うのが好ましい。
【００２９】
例えば、分配部２７の深さを変化させることにより、二種類の異なる深さを有する純水流路７全てに、ほぼ同量の純水が供給されるようにする。すなわち、純水入口マニホールド２６に連通する分配部２７を、領域Ｂに構成した純水流路７に連通する領域Ｄで、領域Ｃに構成した純水流路７に連通する領域Ｅよりも深く構成した。
【００３０】
純水の等分配性は、セル内の温度分布などが影響する可能性があるが、基本的には加湿で消費される量から凝縮水の回収量を差し引いた量以上の純水が供給されることが重要となる。そこで、蒸発が盛んに行われる領域Ｂに形成した純水流路７に優先的に純水を供給しするように分配部２７を構成することが望ましい。
【００３１】
なお、ここではアノードセパレータ１に構成した純水流路７について説明したが、カソードセパレータ２に構成する純水流路７についても同様の形状とすることができる。
【００３２】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００３３】
電解質膜と一対の電極とからなるＭＥＡ３を狭持する面１ａ（２ａ）にアノードガス流路５（カソードガス流路６）を、その裏面１ｂ（２ｂ）に純水流路７を有する多孔質のアノードセパレータ１（カソードセパレータ２）を備える。さらに、アノードガス流路５（カソードガス流路６）底面から純水流路７底面までのセパレータ厚ｈを、アノードガス流路５（カソードガス流路６）の上流領域において他の部分より厚くする。これにより、アノードガス流路５(カソードガス流路６)表面からの水の蒸発が盛んな上流領域において、水の蒸発現象により気液界面がプレート内に移動した場合でも、水シールを発現する部位が多く残るので水シール性の信頼性を向上することができる。
【００３４】
ここでは、純水流路７の深さＨを、アノードガス流路５（カソードガス流路６）の上流域に重なる領域Ｂにおいて他の部分より浅くする。これにより、電池の性能を変えることなく、上流域におけるアノードガス流路５（カソードガス流路６）底面から純水流路７底面までを厚くすることができる。
【００３５】
次に、第２の実施形態について説明する。単位セル１００を、第１の実施形態と同様に構成する。アノードセパレータ１に構成した純水流路７の詳細を、図４を用いて説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３６】
第１の実施形態と同様に、アノードガス流路５の上流領域に重なる領域Ｂには、比較的浅い純水流路７を構成する。ここでは、領域Ｂに形成した純水流路７の深さＨｂが、領域Ｃに形成した純水流路７の深さＨｃの半分となるように構成する。
【００３７】
また、領域Ｂに沿って流通する純水量と、領域Ｃに沿って流通する純水量を均等化するため、領域Ｃに比較して領域Ｂの純水流路７の密度が大きくなるように構成する。ここでは領域Ｂと領域Ｃの面積を同じとしているので、領域Ｂに、領域Ｃに構成する純水流路７よりも多くの純水流路７を構成する。
【００３８】
これにより、領域Ｂに構成する純水流路７の総断面積と、領域Ｃに構成する純水流路７の総断面積と、が均等化される。特に、各領域Ｂ、Ｃで、単位面積当たりに構成される純水流路７の断面積の大きさが等しくなるように構成することが好ましい。例えば、深さをＨｂ：Ｈｃ＝１：２とした場合には、純水流路７の数を、領域Ｃに対して領域Ｂで略２倍となるように構成するのが好ましい。その結果、領域Ｂにおいて、純水流路７の深さを低減することにより生じる流路断面の減少に伴う純水の圧損上昇を抑制することができ、流通する純水量を均等化することができる。
【００３９】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第１の実施形態とは異なる効果のみを説明する。
【００４０】
アノードガス流路５（カソードガス流路６）の上流域に重なる領域Ｂにおいて、他の部分に比較して純水流路７の密度が大きくなるように構成する。このように、流路深さＨを減少させた分、純水流路７の本数を増やすことで、もともとの流路総断面積を一定にさせることができる。その結果、領域Ｂに沿って多くの純水を流通させることができ、純水の供給不足によりガスリークが生じるのを防ぐことができる。
【００４１】
特に、アノードガス流路５（カソードガス流路６）の上流域に重なる領域Ｂと、その他の領域Ｃにおいて、純水流路７の断面積の割合が略等しくなるように構成する。これにより、純水をくまなくプレート面内に巡らせることができ、特に水の供給が必要とされる上流領域で純水が不足するのを抑制することができる。
【００４２】
次に、第３の実施形態について説明する。単位セル１００を、第１の実施形態と同様に構成する。アノードセパレータ１に構成した純水流路７の詳細を、図５を用いて説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４３】
アノードガス流路５の上流側領域に重なる領域Ｂに構成する純水流路７の深さに傾斜を設ける。アノードガス流路５の入口近傍に重なる領域、つまり分配部２７の近傍の最上流部で最も小さい深さＨｂとなり、純水流通方向に沿って徐々に溝深さＨが増大するように構成する。アノードガス流路５の上流領域の下流端、ここでは折り返し部分に重なる領域において、純水流路７の深さＨが領域Ｃと同等の深さＨｃとなるように構成する。なお、ここでは折り返し部分に重なる領域は、回収部２８近傍となる。
【００４４】
なお、アノードガス流路５に導入された反応ガスの加湿は、入口から数センチまでである程度の加湿が完了するため、流路深さＨを浅くすることにより、アノードセパレータ１を構成するプレート薄肉部の厚さｈを増大させるのは、この範囲のみとしてもよい。つまり、予め燃料電池に導入される反応ガスの湿度や、供給量などの作動条件を設定しておき、その場合に、水が激しく蒸発する区間を要素実験などにより確認することにより、純水流路７の深さＨの傾斜を設定することができる。
【００４５】
また、図５には、入口からの連続的な傾斜を示しているがこの限りではない。例えば、上述したような蒸発の激しい最上流領域に重なる部分のみ一定の深さＨｂとし、それ以降は流路深さＨが増す方向で傾斜がつくように構成しても良い。
【００４６】
なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、分配部２７の深さを変化させることにより純水配流を均等化したり、第２の実施形態と同様に、領域Ｂの純水流路７を増大することで、流路断面を均等化することにより純水配流を均等化してもよい。
【００４７】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第１の実施液体とは異なる効果のみを説明する。
【００４８】
純水流路７の深さＨを連続的に変化させる。これにより、蒸発の激しさに応じてプレート厚さｈを確保することができる。このとき、必要以上に純水流路７の深さＨを小さく設定するのを抑制することができるため、純水流路７の断面が低減されることによる圧損増大を抑制することができる。
【００４９】
例えば、蒸発の激しい領域についてはプレート厚ｈが小さくなるように設定し、それよりアノードガス流路５の下流側に重なる領域については、徐々に深さＨを増大する。これにより、ガスリークを防ぎシール性の信頼を向上することができるとともに、領域Ｂにおける純水流路７の圧損増大を抑制することができる。
【００５０】
次に、第４の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５１】
単位セル１００の構成を図６に示す。第１〜第３の実施形態と同様に、領域Ｂにおいて、純水流路７の深さＨｂが、その他の部分の深さＨｃより浅くなるように構成する。この深さを低減した領域Ｂにおいて、アノードセパレータ１の純水流路７を形成した面１ｂに隣接して配置される緻密材より成る冷却プレート４の表面に、純水流路７に対峙する位置に溝７１を設ける。つまり、アノードセパレータ１の表面に形成した純水流路７を構成する溝７０の断面積が小さくなる領域Ｂにおいて、その溝７０に対向する位置に断面積を補う溝７１を構成する。これにより、溝７０が比較的大きい深さＨｃに構成されている領域Ｃにおける純水流路７の断面積と、溝７０が比較的小さい深さＨｂに構成されている領域Ｂにおける純水流路７の断面積を均一化することができる。
【００５２】
ここで、ＬＬＣを流通するＬＬＣ流路８を構成する冷却プレート４は、一枚２ｍｍ以下と厚さを抑えるため、緻密材に形成する溝７１の深さには限度がある。このため、第２の実施形態と同様に領域Ｂにおける純水流路７の本数を増大したり、第３の実施形態と同様に必要部分のみ深さを低減するのが好ましい。
【００５３】
このように構成することで、図７に示すように、蒸発が激しく、気液平衡界面がアノードセパレータ１内部に形成されやすい領域Ｂにおいては、シール機能を果たすプレートの肉厚を大きくすることにより、プレート中の細孔ばらつきに依らずシール性を維持することができる。
【００５４】
なお、特に反応ガスの加湿によって水の蒸発が激しいアノードガス流路５の最上流領域において、できるだけ純水と多孔質プレートが接触する部分を増大するように構成してもよい。例えば、図６（ｂ）に示すように、アノードセパレータ１を構成する多孔質プレートに形成した溝７０の幅よりも、冷却プレート４に形成した溝７１の幅を大きく構成する。これにより、溝７１の開口部で一部の水が溝７０間に形成されたリブ７２に接触するので、多孔質プレート内への純水の浸透がスムーズになる。その結果、多孔質プレートへの純水の移動が遅れることにより、ガスリークが生じるのを抑制することができる。また、純水流路７を構成する溝７１の幅を大きくすることで、流通する純水流量を増大することができ、純水不足が生じるのを避けることができる。
【００５５】
次に本実施形態の効果について説明する。以下、第１の実施形態とは異なる効果のみを説明する。
【００５６】
アノードセパレータ１（カソードセパレータ２）のアノードガス流路５（カソードガスりゅうろ６）を形成した面１ａ（２ａ）の裏面１ｂ（２ｂ）に隣接する冷却プレート４を備える。純水流路７をアノードセパレータ１（カソードセパレータ２）と隣接する冷却プレート４と、の間に形成するとともに、アノードガス流路５（カソードガス流路６）の上流域に重なる領域Ｂにおいて、純水流路７をアノードセパレータ１（カソードセパレータ２）に形成した溝７０と冷却プレート４に形成した溝７１を組み合わせることにより構成する。これにより、溝７０の深さＨを低減した領域Ｂにおいて、純水流路７の断面積を補うことができるので、純水の循環を適切に行うことができる。
【００５７】
このとき、アノードガス流路５（カソードガス流路６）の上流域に重なる領域Ｂと、その他の領域Ｃにおいて、純水流路７の断面積の割合が略等しくなるように構成する。これにより、領域Ｂを流通する純水が低減するのを抑制することができ、ガス加湿に必要な水を供給するとともに、水不足によるガスリークが生じるのを抑制することができる。
【００５８】
なお、本発明は、上記発明を実施するための最良の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記第の技術思想の範囲内で様々な変更を為し得ることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、多孔質プレートを用いた固体高分子型燃料電池に適用することができる。特に、小型化が望まれる移動体用の燃料電池に適用することで、適切な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態に用いる燃料電池の単位セルの構成図である。
【図２】第１の実施形態に用いるアノードセパレータの平面図である。
【図３】第１の実施形態に用いる純水流路の形状を示す図である。
【図４】第２の実施形態に用いる純水流路の形状を示す図である。
【図５】第３の実施形態に用いる純水流路の形状を示す図である。
【図６】第４の実施形態に用いる燃料電池の単位セルの構成図である。
【図７】第４の実施形態における純水の状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    アノードセパレータ（セパレータ）
２    カソードセパレータ（セパレータ）
３    膜電極接合体（ＭＥＡ）（発電層）
４    冷却プレート（隣接するプレート）
５    アノードガス流路（反応ガス流路）
６    カソードガス流路（反応ガス流路）
７    純水流路
８    ＬＬＣ流路
２７  分配部
領域Ｂ・・・ガス流路の上流領域に重なる領域
領域Ｃ・・・ガス流路の下流領域に重なる領域
Ｈ・・・純水流路の深さ
ｈ・・・多孔質プレートの薄肉部の厚さ
【図１】
2005158435.tif 000003
【図２】
2005158435.tif 000004
【図３】
2005158435.tif 000005
【図４】
2005158435.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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