(57)【要約】【課題】  燃料電池を速やかに昇温させる。【解決手段】  燃料電池システム６０を構成する燃料電池１００は、２つの流路端１１２ａ，１１２ｂを有する反応ガス流路１１２と、反応ガスの濃度が同一の場合に、第２の流路端１１２ｂ側での反応量が第１の流路端１１２ａ側よりも多くなるような不均構造と、を備えている。燃料電池システム６０は、反応ガスを第１の流路端１１２ａから燃料電池１００に供給し使用済みのガスを第２の流路端１１２ｂから排出する第１の運転モードと、反応ガスを第２の流路端１１２ｂから燃料電池１００に供給し使用済みのガスを第１の流路端１１２ａから排出する第２の運転モードとの２つの運転モードを有する燃料電池制御部１２０を備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
電解質を隔てて設けられた第１と第２の電極と、前記第１と第２の電極それぞれに隣接して設けられ前記燃料電池内における燃料電池反応に用いられる第１と第２の反応ガスをそれぞれ前記第１と第２の電極に供給する第１と第２の反応ガス流路と、を有する燃料電池と、
前記第１の反応ガス流路に配設された第１と第２の流路端と、
仮想的に同一濃度の第１の反応ガスによって前記第１の反応ガス流路がすべて満たされた場合に、前記第１の反応ガス流路の前記第２の流路端側での単位面積あたりの反応量が前記第１の流路端側の単位面積あたりの反応量よりも多くなるような不均構造と、
前記第１の反応ガス流路について、前記第１の反応ガスを前記第１の流路端から燃料電池に供給し、使用済みの反応ガスを前記第２の流路端から排出する第１の運転モードと、前記第１の反応ガスを前記第２の流路端から燃料電池に供給し、使用済みの反応ガスを前記第１の流路端から排出する第２の運転モードと、の２つの運転モードを有する燃料電池制御部とを備える、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、
前記不均構造は、前記第１の電極における単位面積あたりの触媒担持量が、前記第１の流路端側よりも前記第２の流路端側で多い構造である、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料電池システムであって、
前記不均構造は、前記第１の反応ガス流路について、前記第２の流路端側での流路断面積が前記第１の流路端での流路断面積よりも小さい構造である、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか記載の燃料電池システムであって、
前記第２の反応ガス流路は、第３と第４の流路端を有しており、
前記燃料電池は、仮想的に同一濃度の第２の反応ガスによって前記第２の反応ガス流路がすべて満たされた場合に、前記第２の反応ガス流路の前記第４の流路端側での単位面積あたりの反応量が前記第３の流路端側の単位面積あたりの反応量よりも多くなるような不均構造を有し、
前記燃料電池制御部は、前記第１の運転モードにおいて、前記第２の反応ガスが前記第３の流路端から燃料電池に供給され、使用済みの反応ガスが前記第４の流路端から排出されるように制御し、前記第２の運転モードにおいて、前記第２の反応ガスが前記第４の流路端から燃料電池に供給され、使用済みの反応ガスが前記第３の流路端から排出されるように制御する、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池システムであって、
前記第２の反応ガス流路についての前記不均構造は、前記第２の電極における単位面積あたりの触媒担持量が、前記第３の流路端側よりも前記第４の流路端側で多い構造である、燃料電池システム。
【請求項６】
請求項４または５記載の燃料電池システムであって、
前記第２の反応ガス流路についての前記不均構造は、前記第２の反応ガス流路について、前記第４の流路端側での流路断面積が前記第３の流路端での流路断面積よりも小さい構造である、燃料電池システム。
【請求項７】
請求項４ないし６記載の燃料電池システムであって、
前記第１と第２の反応ガス流路は、主流方向が同一であり、
前記燃料電池制御部は、前記第２の運転モードにおいて、前記第１と第２の反応ガスがそれぞれ前記第２の流路端と前記第４の流路端から燃料電池に供給され、使用済みの反応ガスがそれぞれ前記第１の流路端と前記第３の流路端から排出されるように制御する、燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の起動後、運転継続時間が所定の時間に達するまで前記第２の運転モードを実行する、燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料電池の内部温度に関するパラメータを取得するパラメータ取得部を有し、
前記燃料電池制御部は、前記パラメータによって表される前記燃料電池の内部温度が所定値以下で、かつ、運転継続時間が所定の時間以下である場合に前記第２の運転モードを実行する、燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料電池の内部温度に関するパラメータを取得するパラメータ取得部を有し、
前記燃料電池制御部は、前記パラメータによって表される前記燃料電池の内部温度が所定値以下である場合に第２の運転モードを実行する、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池を速やかに昇温させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を構成するセル内で発電量が不均一な場合、セル内で電力が消費され燃料電池の発電効率が低下する。そのため、セルに供給される反応ガスの流路に沿って燃料電池反応の触媒の担持量を増加させることにより、燃料電池のセル内で発電量を均一化することが行われている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２４５４６３号公報
【特許文献２】特開平６−２０３８６１号公報
【特許文献３】特開２０００−１４９９５２号公報
【特許文献４】特開２００２−３１３３９３号公報
【０００４】
しかしながら、反応ガスの流路に沿って燃料電池反応の触媒の担持量を増加させる燃料電池では、反応ガスの流路の上流部での触媒の担持量が少なくなる。そのため、燃料電池の起動時など燃料電池が低温の場合には、燃料電池反応が起こりにくくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を速やかに昇温させる技術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】
【０００６】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池システムは、電解質を隔てて設けられた第１と第２の電極と、前記第１と第２の電極それぞれに隣接して設けられ前記燃料電池内における燃料電池反応に用いられる第１と第２の反応ガスをそれぞれ前記第１と第２の電極に供給する第１と第２の反応ガス流路と、を有する燃料電池と、前記第１の反応ガス流路に配設された第１と第２の流路端と、仮想的に同一濃度の第１の反応ガスによって前記第１の反応ガス流路がすべて満たされた場合に、前記第１の反応ガス流路の前記第２の流路端側での単位面積あたりの反応量が前記第１の流路端側の単位面積あたりの反応量よりも多くなるような不均構造と、前記第１の反応ガス流路について、前記第１の反応ガスを前記第１の流路端から燃料電池に供給し、使用済みの反応ガスを前記第２の流路端から排出する第１の運転モードと、前記第１の反応ガスを前記第２の流路端から燃料電池に供給し、使用済みの反応ガスを前記第１の流路端から排出する第２の運転モードと、の２つの運転モードを有する燃料電池制御部とを備える、ことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、濃度が高い反応ガスが単位面積あたりの反応量の大きな領域に導入されるので、燃料電池反応が局所的に進み燃料電池の少なくとも一部の昇温速度を高めることができる。
【０００８】
前記不均構造は、前記第１の電極における単位面積あたりの触媒担持量が、前記第１の流路端側よりも前記第２の流路端側で多い構造である、ものとしても良い。
【０００９】
この構成によれば、触媒担持量の多い領域の単位面積あたりの反応量が大きくできる。
【００１０】
前記不均構造は、前記第１の反応ガス流路について、前記第２の流路端側での流路断面積が前記第１の流路端での流路断面積よりも小さい構造である、ものとしても良い。
【００１１】
この構成によれば、流路断面積が小さくされた領域の単位面積あたりの反応量が大きくできる。
【００１２】
前記第２の反応ガス流路は、第３と第４の流路端を有しており、前記燃料電池は、仮想的に同一濃度の第２の反応ガスによって前記第２の反応ガス流路がすべて満たされた場合に、前記第２の反応ガス流路の前記第４の流路端側での単位面積あたりの反応量が前記第３の流路端側の単位面積あたりの反応量よりも多くなるような不均構造を有し、前記燃料電池制御部は、前記第１の運転モードにおいて、前記第２の反応ガスが前記第３の流路端から燃料電池に供給され、使用済みの反応ガスが前記第４の流路端から排出されるように制御し、前記第２の運転モードにおいて、前記第２の反応ガスが前記第４の流路端から燃料電池に供給され、使用済みの反応ガスが前記第３の流路端から排出されるように制御する、ものとしても良い。
【００１３】
この構成によれば、燃料電池反応量が大きい領域が集中するので、燃料電池の少なくとも一部の昇温速度をさらに高めることができる。
【００１４】
前記第２の反応ガス流路についての前記不均構造は、前記第２の電極における単位面積あたりの触媒担持量が、前記第３の流路端側よりも前記第４の流路端側で多い構造である、ものとしても良い。
【００１５】
この構成によっても、触媒担持量の多い領域の単位面積あたりの反応量が大きくできる。
【００１６】
前記第２の反応ガス流路についての前記不均構造は、前記第２の反応ガス流路について、前記第４の流路端側での流路断面積が前記第３の流路端での流路断面積よりも小さい構造である、ものとしても良い。
【００１７】
この構成によっても、流路断面積が小さくされた領域の単位面積あたりの反応量が大きくできる。
【００１８】
前記第１と第２の反応ガス流路は、主流方向が同一であり、前記燃料電池制御部は、前記第２の運転モードにおいて、前記第１と第２の反応ガスがそれぞれ前記第２の流路端と前記第４の流路端から燃料電池に供給され、使用済みの反応ガスがそれぞれ前記第１の流路端と前記第３の流路端から排出されるように制御する、ものとしても良い。
【００１９】
この構成によっても、燃料電池反応量が大きい領域が集中するので、燃料電池の少なくとも一部の昇温速度をさらに高めることができる。
【００２０】
前記燃料電池制御部は、前記燃料電池の起動後、運転継続時間が所定の時間に達するまで前記第２の運転モードを実行する、ものとしても良い。
【００２１】
この構成によれば、燃料電池が低温となっている起動時において、燃料電池の少なくとも一部の昇温速度が高められるので、燃料電池の起動が容易となる。
【００２２】
前記燃料電池システムは、さらに、前記燃料電池の内部温度に関するパラメータを取得するパラメータ取得部を有し、前記燃料電池制御部は、前記パラメータによって表される前記燃料電池の内部温度が所定値以下で、かつ、運転継続時間が所定の時間以下である場合に前記第２の運転モードを実行する、ものとしても良い。
【００２３】
この構成によれば、起動時に燃料電池が高温であった場合に、燃料電池が過昇温となるおそれを低減できるので、燃料電池の劣化の可能性を低減できる。
【００２４】
前記燃料電池システムは、さらに、前記燃料電池の内部温度に関するパラメータを取得するパラメータ取得部を有し、前記燃料電池制御部は、前記パラメータによって表される前記燃料電池の内部温度が所定値以下である場合に第２の運転モードを実行する、ものとしても良い。
【００２５】
この構成によれば、燃料電池が低温となった場合に、燃料電池の少なくとも一部の昇温速度が高められるので、燃料電池反応が安定して維持できる。
【００２６】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムの制御装置または制御方法、その制御装置を備えた車両、その制御装置または制御方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、等の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．第６実施例：
Ｇ．変形例：
【００２８】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての電気自動車の概略構成図である。この電気自動車（以下、単に「車両」と呼ぶ）の車輪駆動機構は、モータ２０と、減速機４０とを備えている。モータ２０は、回転軸１３を介して減速機４０に結合されている。減速機４０は、出力軸１５と、ディファレンシャルギア１６と、車軸１７とを介して車輪に結合されている。このように、モータ２０の回転は車輪１８に伝達され、また、車輪１８の回転はモータ２０に伝達される。
【００２９】
モータ２０は、ロータ２２とステータ２４を備えている。ロータ２２には、複数個の永久磁石が設けられている。ステータ２４は複数のコイルを有し、各コイルに適当な位相の交流電流が流されることにより、ロータ２２部分に回転磁界が生じる。この回転磁界と、ロータ２２に設けられた永久磁石の磁界の相互作用により、ロータ２２が回転する。また、ロータ２２に外力が加わったときは、永久磁石の磁界により、ステータ２４に設けられたコイルに電流が生じ、モータ２０は発電機として作用する。
【００３０】
本実施例の車両は直流電源として、バッテリ５０と、燃料電池システム６０とを備えている。バッテリ５０に接続されている双方向コンバータ５１は、バッテリ側の電圧を調整してバッテリ５０の充放電を制御する。双方向コンバータ５１と、燃料電池システム６０と、インバータ８０とは互いに接続され、直流電流の授受が相互に行われる。
【００３１】
インバータ８０は、双方向コンバータ５１もしくは燃料電池システム６０から供給される直流電流を、トランジスタのオン・オフにより交流電流に変換する。インバータ８０から供給される交流電流がモータ２０に伝えられることにより、回転磁界が誘起されモータ２０が回転する。また、車両の減速時には、モータ２０からの電力がインバータ８０と、双方向コンバータ５１とを介してバッテリ５０に供給され、エネルギーの回生が行われる。
【００３２】
制御ユニット７０は、シフトレバー７２と、アクセルペダル７４と、ブレーキペダル７６とから与えられた運転者からの指令に従って、車両各部を制御する。制御ユニット７０は、インバータ８０に備えられたトランジスタのオン・オフ時間等を制御することにより、モータ２０の回転速度を制御する。
【００３３】
なお、制御ユニット７０による車両の制御は、制御ユニット７０に組み込まれたメモリに記録されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。このプログラムは、制御ユニット内のＲＯＭやハードディスクなどの種々の媒体によって提供される。
【００３４】
図２は、第１実施例における燃料電池システム６０の構成を示す説明図である。この燃料電池システム６０は、燃料電池１００と、燃料ガス給排部１４０と、酸化剤ガス給排部１６０と、燃料電池制御部１２０と、燃料ガス供給部１８０と、アノードオフガス排出流路１８４と、酸化剤ガス供給部１９０と、カソードオフガス排出流路１９４とを有している。燃料電池１００は、カソード流路部１０２と、アノード流路部１０４と、カソード１０６と、アノード１０８と、電解質１１０とを備えている。なお、燃料電池１００は後述する単セルを複数積層した燃料電池スタックとして構成されているが、図２では図示の便宜上、燃料電池１００が１つの単セルで構成されているものとして簡略化されている。
【００３５】
アノード流路部１０４に導入される燃料ガスには燃料が含まれ、カソード流路部１０２に導入される酸化剤ガスには酸化剤が含まれている。これらの燃料と酸化剤は、それぞれその一部がカソード１０６とアノード１０８と電解質１１０とを介して行われる燃料電池反応により消費される。燃料電池反応により燃料濃度が低下した燃料ガスは、アノードオフガスとして燃料電池１００外に排出される。同様に、酸化剤濃度が低下した酸化剤ガスは、カソードオフガスとして燃料電池１００外に排出される。
【００３６】
アノード流路部１０４には、アノード１０８に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路１１４が設けられている。燃料ガス流路１１４の流路端１１４ａ，１１４ｂは、燃料ガス給排部１４０を介して燃料ガス供給部１８０とアノードオフガス排出流路１８４とに接続されている。
【００３７】
燃料ガス給排部１４０は、燃料ガス供給配管１４２とアノードオフガス排出配管１４４とを備えている。燃料ガス供給配管１４２は、第１の燃料ガス流路端１１４ａと燃料ガス供給部１８０とに接続されている。また、アノードオフガス排出配管１４４は、第２の燃料ガス流路端１１４ｂとアノードオフガス排出流路１８４とに接続されている。
【００３８】
燃料ガスを燃料電池１００に供給する燃料ガス供給部１８０は、燃料ガスの供給源として燃料ガスタンク１８２を備えている。燃料ガスタンク１８２から供給された燃料ガスは、燃料ガス供給部１８０内の圧力調整装置（図示しない）により圧力が適宜調節され、燃料ガス供給配管１４２を介して燃料電池１００に供給される。なお、本実施例では燃料ガスの供給源として燃料ガスタンク１８２を用いているが、燃料を貯蔵し必要に応じて取り出すことができれば燃料ガス供給源として使用できる。燃料供給源としては、例えば、原燃料を改質し燃料ガスを生成する改質器を使用することも可能である。
【００３９】
アノードオフガス排出流路１８４には、燃焼器（図示しない）が設けられている。アノードオフガス排出配管１４４を介して排出されるアノードオフガスは、燃焼器により不活性化されたのち大気中に放出される。
【００４０】
カソード流路部１０２には、カソード１０６に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路１１２が設けられている。酸化剤ガス流路１１２の流路端１１２ａ，１１２ｂは、酸化剤ガス給排部１６０を介して酸化剤ガス供給部１９０とカソードオフガス排出流路１９４とに接続されている。
【００４１】
酸化剤ガス給排部１６０は、２つの三方弁１３４，１３６と、これらの三方弁１３４，１３６と酸化剤ガス流路１１２の流路端１１２ａ，１１２ｂと酸化剤ガス供給部１９０とカソードオフガス排出流路１９４とを相互に接続する配管１６６〜１７６と、を有している。
【００４２】
第１の酸化剤ガス給排管１６６は、第１の酸化剤ガス流路端１１２ａと第１の三方弁１３４の第１のポート１３４ａに接続されている。第１の三方弁１３４の第２のポート１３４ｂは、酸化剤ガス供給配管１７０により酸化剤ガス供給部１９０に接続されている。第２の酸化剤ガス給排管１６８は、第２の酸化剤ガス流路端１１２ｂと第２の三方弁１３６の第１のポート１３６ａに接続されている。第２の三方弁１３６の第２のポート１３６ｂは、カソードオフガス排出配管１７６によりカソードオフガス排出流路１９４に接続されている。
【００４３】
酸化剤ガス供給配管１７０は、酸化剤ガス供給部１９０と第１の三方弁１３４との間に分岐を有している。酸化剤ガス供給配管１７０から分岐した配管１７２は、第２の三方弁１３６の第３のポート１３６ｃに接続されている。カソードオフガス排出配管１７６は、カソードオフガス排出流路１９４と第２の三方弁１３６との間に分岐を有している。カソードオフガス排出配管１７６から分岐した配管１７４は、第１の三方弁１３４の第３のポート１３４ｃに接続されている。
【００４４】
酸化剤ガスを燃料電池１００に供給する酸化剤ガス供給部１９０は、酸化剤ガスの供給源として酸化剤ガス供給ポンプ１９２を備えている。酸化剤ガス供給ポンプ１９２は、酸化剤としての空気を加圧し、酸化剤ガス給排部１６０を介して燃料電池１００に供給する。また、カソードオフガス排出流路１９４は、酸化剤ガス給排部１６０を介して排出されるカソードオフガスを大気中に放出する。
【００４５】
燃料電池制御部１２０に設けられた運転時間算出部１２２は、燃料電池１００の起動時からの運転時間を算出する。燃料電池制御部１２０は、運転時間算出部１２２により算出された運転時間に基づいて第１の三方弁１３４と第２の三方弁１３６との開閉状態を適宜制御する。これらの三方弁１３４，１３６の開閉状態により、燃料電池システム６０の運転モードは、第１の運転モードと第２の運転モードのいずれかに設定される。
【００４６】
図３は、第１実施例における燃料電池システム６０の第１の運転モードの動作を示す説明図である。第１の運転モードでは、酸化剤ガス給排部１６０に設けられた２つの三方弁１３４，１３６それぞれの第３のポート１３４ｃ，１３６ｃが閉じられる。そして、２つの三方弁１３４，１３６それぞれの第２のポート１３４ｂ，１３６ｂが開かれることにより第１と第２のポートが連通する。なお、三方弁１３４，１３６の閉じられたポートは塗りつぶしで表され、三方弁１３４，１３６の開かれたポートは白抜きで表されている。
【００４７】
このとき、酸化剤ガス供給部１９０から供給される酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給配管１７０と第１の酸化剤ガス給排管１６６とを通して、第１の酸化剤ガス流路端１１２ａから燃料電池１００に供給される。燃料電池１００から排出されるカソードオフガスは、第２の酸化剤ガス給排管１６８とカソードオフガス排出配管１７６とを通して、第２の酸化剤ガス流路端１１２ｂからカソードオフガス排出流路１９４へと排出される。
【００４８】
一方、燃料ガス供給部１８０から供給される燃料ガスは、燃料ガス供給配管１４２を通して、第１の燃料ガス流路端１１４ａから燃料電池１００に供給される。燃料電池１００から排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス排出配管１４４を通して、第２の燃料ガス流路端１１４ｂからアノードオフガス排出流路１８４へと排出される。
【００４９】
このように、第１の運転モードでは、燃料ガスと酸化剤ガス（以下、これらのガスを併せて「反応ガス」とも呼ぶ）のいずれもが燃料電池１００に設けられた流路１１２，１１４の第１の流路端１１２ａ，１１４ａから供給される。また、燃料電池反応後の使用済みの反応ガスは、流路１１２，１１４の第２の流路端１１２ｂ，１１４ｂから排出される。
【００５０】
図４は、第１実施例における燃料電池システム６０の第２の運転モードの動作を示す説明図である。前述の第１の運転モードとは、２つの三方弁１３４，１３６の開閉状態が異なっている。第２の運転モードでは、酸化剤ガス給排部１６０に設けられた２つの三方弁１３４，１３６それぞれの第２のポート１３４ｂ，１３６ｂが閉じられ、第３のポート１３４ｃ，１３６ｃが開かれることにより第１と第３のポートが連通する。なお、第２の運転モードでの燃料ガス給排部１４０の動作は、第１の運転モードでの動作と同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００５１】
このとき、酸化剤ガス供給部１９０から供給される酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給配管１７０と分岐配管１７２と第２の酸化剤ガス給排管１６８とを通して、第２の酸化剤ガス流路端１１２ｂから燃料電池１００に供給される。燃料電池１００から排出されるカソードオフガスは、第１の酸化剤ガス給排管１６６と分岐配管１７４とカソードオフガス排出配管１７６とを通して、第１の酸化剤ガス流路端１１２ａからカソードオフガス排出流路１９４へと排出される。
【００５２】
第２の運転モードでは、このように２つの三方弁１３４，１３６が切り換えられることにより、酸化剤ガスが第２の酸化剤ガス流路端１１２ｂから供給され、カソードオフガスが第１の酸化剤ガス流路端１１２ａから排出される。
【００５３】
図５は、燃料電池１００を構成する単セル２００の構造を示す分解斜視図である。単セル２００は、電解質膜２１０（図２の電解質１１０に相当する）と、電解質膜２１０を両側から挟み込むアノード２１２（図２のアノード１０８に相当する）およびカソード２１４（図２のカソード１０６に相当する）と、さらにそれらを両側から挟み込む２枚のセパレータ２１６とを備えている。これらのセパレータ２１６、アノード２１２、電解質膜２１０とカソード２１４は順次積層されて、燃料電池スタックを形成する。
【００５４】
なお、電解質膜２１０としては、ナフィオン（デュポン社の商標）などのフッ素系樹脂材料で形成された良好な導電性を有するイオン交換膜である。アノード２１２とカソード２１４は、カーボンクロスなどのガス拡散性および導電性を有する材料で形成されている。このアノード２１２とカソード２１４には、白金や白金と他の金属からなる合金などが燃料電池反応の触媒として担持されている。また、セパレータ２１６は、プレス成形されたカーボンなどのガス不透性と導電性とを有する材料で形成されている。
【００５５】
セパレータ２１６の両面には、凹部２４０，２４２が形成されている。これらの凹部２４０，２４２は、その向きが互いに直交するように形成されている。凹部２４２は、アノード２１２とカソード２１４がセパレータ２１６により挟み込まれることにより、アノード２１２に接する流路（以下、「アノード流路２４２」と呼ぶ）を形成する。同様に、凹部２４０は、カソード２１４に接する流路（以下、「カソード流路２４０」と呼ぶ）を形成する。第１実施例の単セル２００では、これらのアノード流路２４２の向きとカソード流路２４０の向きは互いに直交している。
【００５６】
セパレータ２１６の周辺部には、一対の酸化剤ガス孔２２０，２２２と一対の燃料ガス孔２２４，２２６が設けられている。これらの反応ガス孔２２０〜２２６は、単セル２００が積層されることにより、対応するガス孔ごとに１つの流路である反応ガスマニホールドを形成する。以下では、これらのガス孔２２０，２２２，２２４，２２６を「ガスマニホールド」とも呼ぶ。
【００５７】
第１の酸化剤ガスマニホールド２２０は、第１の酸化剤ガス給排管１６６（図２）に接続される。第２の酸化剤ガスマニホールド２２２は、第２の酸化剤ガス給排管１６８（図２）に接続される。これらの２つの酸化剤マニホールド２２０，２２２は、セパレータ２１６に設けられた凹部を介してカソード流路２４０とそれぞれ連通している。２つの酸化剤ガスマニホールド２２０，２２２とカソード流路２４０は、図２の酸化剤ガス流路１１２に相当する。
【００５８】
第１の燃料ガスマニホールド２２４は、燃料ガス供給配管１４２（図２）に接続される。また、第２の燃料ガスマニホールド２２６は、アノードオフガス排出配管１４４（図２）に接続される。これらの２つの燃料マニホールド２２４，２２６は、セパレータ２１６に設けられた凹部を介してアノード流路２４２とそれぞれ連通している。２つの燃料ガスマニホールド２２４，２２６とアノード流路２４２は、図２の燃料ガス流路１１４に相当する。
【００５９】
アノード流路２４２とカソード流路２４０に導入された反応ガスは、それぞれの流路に接したアノード２１２とカソード２１４に供給される。アノード２１２に供給された燃料ガス中の燃料は、アノード２１２に担持された触媒の作用により酸化反応（「アノード反応」と呼ばれる）をおこす。カソード２１４に供給された酸化剤ガス中の酸化剤は、カソード２１４に担持された触媒の作用により還元反応（「カソード反応」と呼ばれる）をおこす。燃料電池反応は、これらの酸化還元反応によって生じたイオンが電解質膜２１０を介して交換されることにより進行する。
【００６０】
第１実施例の第１の運転モードでは、酸化剤ガスは第１の酸化剤ガス給排管１６６（図２）から供給され、カソードオフガスは第２の酸化剤ガス給排管１６８（図２）から排出される。そのため、酸化剤ガスは、第１の酸化剤ガスマニホールド２２０からカソード流路２４０に流入し、カソード流路２４０から第２の酸化剤ガスマニホールド２２２に流出する。このとき、酸化剤ガスの主流方向は、図５中の実線で描かれた矢印ＦＣ１で示される方向となる。
【００６１】
一方、第２の運転モードでは、酸化剤ガスは第２の酸化剤ガス給排管１６８（図２）から供給され、カソードオフガスは第１の酸化剤ガス給排管１６６（図２）から排出される。そのため、酸化剤ガスは、第２の酸化剤ガスマニホールド２２２からカソード流路２４０に流入し、カソード流路２４０から第１の酸化剤ガスマニホールド２２０に流出する。このとき、酸化剤ガスの主流方向は、図５中の破線で描かれた矢印ＦＣ２に示される方向となる。
【００６２】
第１実施例では、燃料ガスは燃料ガス供給配管１４２（図２）から供給され、アノードオフガスはアノードオフガス排出配管１４４（図２）から排出される。そのため、燃料ガスは、第１の燃料ガスマニホールド２２４からアノード流路２４２に流入し、アノード流路２４２から第２の燃料ガスマニホールド２２６に流出する。このとき、燃料ガスの主流方向は、図５中の実線で描かれた矢印ＦＡで示される方向となる。
【００６３】
図６は、第１実施例におけるカソード２１４（図５）とアノード２１２（図５）の触媒担持量分布を示す説明図である。図６（ａ）はカソード２１４をカソード流路２４０側から見た平面図であり、図６（ｄ）はアノード２１２をアノード流路２４２側から見た平面図である。図６（ａ）と図６（ｄ）の実線で描かれた矢印ＦＣ１は第１の運転モードでの酸化剤ガスの流れ方向を示しており、破線で描かれた矢印ＦＣ２は第２の運転モードでの酸化剤ガスの流れ方向を示している。また、図６（ａ）と図６（ｄ）の実線で描かれた矢印ＦＡは、燃料ガスの流れ方向を示している。
【００６４】
図６（ｂ）は、Ａ−Ａ’線（図６（ａ）の一点鎖線）上の位置とカソードの単位面積あたりの触媒担持量（以下、単に「触媒担持量」と呼ぶ）の関係を示している。また、図６（ｃ）は、Ｂ−Ｂ’線（図６（ａ）の二点鎖線）上の位置とカソードの触媒担持量の関係を示している。
【００６５】
第１実施例では、図６（ｂ）と図６（ｃ）とに示されるように、酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の下流側のカソードの触媒担持量が酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の上流側よりも多い不均構造となっている。そのため、仮に酸化剤濃度が等しい酸化剤ガスがカソード全面に供給された場合、酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の下流側（第２の酸化剤ガス流路端１１２ｂ（図２）側）でのカソード反応の反応速度は、酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の上流側（第１の酸化剤ガス流路端１１２ａ（図２）側）でのカソード反応速度よりも速くなる。
【００６６】
図６（ｅ）は、Ａ−Ａ’線（図６（ｄ）の一点鎖線）上の位置とアノードの触媒担持量の関係を示している。また、図６（ｆ）は、Ｂ−Ｂ’線（図６（ｄ）の二点鎖線）上の位置とアノードの触媒担持量の関係を示している。第１実施例でのアノードの触媒担持量は、図６（ｅ）と図６（ｆ）に示されるように、アノード全面でほぼ同一となっている。そのため、仮に燃料濃度が等しい燃料ガスがアノード全面に供給された場合、アノード反応の反応速度は、アノード全面でほぼ同一となる。
【００６７】
図７は、第１実施例において、燃料電池反応量が酸化剤ガスの流れ方向に沿って変化する様子を示す説明図である。図７の各グラフの横軸は、酸化剤ガスの流れ方向に沿ったカソード流路２４０上流端からの位置（以下、「カソード流れ方向位置」と呼ぶ）を示している。
【００６８】
図７（ａ）は、第１と第２の各運転モードにおいて、カソードの触媒担持量が酸化剤ガスの流れ方向に沿って変化する様子を示している。図７（ａ）の破線は、第１の運転モードでの触媒担持量とカソード流れ方向位置との関係を示している。また、図７（ａ）の実線は、第２の運転モードでの触媒担持量とカソード流れ方向位置との関係を示している。
【００６９】
上述のように、カソードの触媒担持量は、第１の運転モードの流れ方向ＦＣ１に沿って増加している。そのため、第１の運転モードの場合、カソードの触媒担持量は、図７（ａ）の破線で示されるように酸化剤ガスの上流から下流に向かって増加する。一方、第２の運転モードでは、酸化剤ガスの流れ方向ＦＣ２は第１の運転モードの酸化剤ガスの流れ方向ＦＣ１と反対となる。そのため、第２の運転モードの場合、カソードの触媒担持量は、図７（ａ）の実線で示されるように酸化剤ガスの上流から下流に向かって減少する。
【００７０】
図７（ｂ）は、第１の運転モードにおいて、酸化剤ガス中の酸化剤濃度と単位面積あたりの燃料電池反応の反応量（以下、単に「燃料電池反応量」とも呼ぶ）とが、酸化剤ガスの流れ方向ＦＣ１に沿って変化する様子を示している。第１の運転モードでは、酸化剤濃度の高い上流側のカソード触媒担持量が少なくなる。カソード触媒担持量が少ない上流側では、カソード反応速度が遅くなるので燃料電池反応が抑制される。そのため、酸化剤ガス中の酸化剤濃度は、図７（ｂ）の破線で示されるように緩やかに低下する。一方、酸化剤濃度が低い下流側では、カソード触媒担持量が多く燃料電池反応が促進されるので、燃料電池反応量の低下を抑えることができる。このように、カソードの触媒担持量を流れ方向ＦＣ１に沿って増加させることにより、第１の運転モードでの燃料電池反応量を、図７（ｂ）の実線で示されるように、酸化剤ガスの上流側から下流側までの領域でほぼ一定とすることができる。
【００７１】
図７（ｃ）は、第２の運転モードにおいて、酸化剤ガス中の酸化剤濃度と燃料電池反応量とが、酸化剤ガスの流れ方向ＦＣ２に沿って変化する様子を示している。第２の運転モードでは、酸化剤濃度の高い上流側のカソード触媒担持量が多くなる。カソード触媒担持量が多い上流側では、カソード反応速度が速いので燃料電池反応は急速に進行する。そのため、酸化剤ガス中の酸化剤濃度は、図７（ｃ）の破線で示されるように、上流側で急速に低下する。一方、このように酸化剤濃度が低下した下流側ではカソード触媒担持量が少ないため、下流側での燃料電池反応量は上流側での燃料電池反応量よりも少なくなる。
【００７２】
第２の運転モードでの上流側の燃料電池反応量は、燃料電池反応が集中するため第１の運転モードでの燃料電池反応量より多くなる。燃料電池反応は発熱反応であるので、第２の運転モードでの上流側の単位面積あたりの発熱量は、第１の運転モードでの単位面積あたりの発熱量よりも多くなる。そのため、燃料電池システム６０を第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。
【００７３】
図８は、第１実施例における燃料電池１００（図２）起動時の実行ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、燃料電池１００の起動時に実行される。
【００７４】
ステップＳ２０では、燃料電池制御部１２０（図２）は、燃料電池システム６０（図２）を第２の運転モードに設定する。具体的には、燃料電池制御部１２０は、酸化剤ガス給排部１６０（図２）に設けられた２つの三方弁１３４，１３６の第２のポート１３４ｂ，１３６ｂを閉じ、第３のポート１３４ｃ，１３６ｃを開けるようにこれら２つの三方弁１３４，１３６を制御する。
【００７５】
ステップＳ３０では、燃料電池制御部１２０は、燃料電池１００の起動が完了したか否かを判断する。燃料電池１００の起動が完了したか否かは、燃料電池１００の起動時からの運転時間が所定の運転時間に達したか否かで判断される。この起動時からの運転時間は、燃料電池制御部１２０に設けられた運転時間算出部１２２によって算出される。燃料電池１００の起動が未完であると判断された場合には、制御はステップＳ３０に移される。そして、燃料電池１００の起動が完了したと判断されるまでステップＳ３０が繰り返し実行される。一方、燃料電池１００の起動が完了したと判断された場合には、制御はステップＳ４０に移される。
【００７６】
なお、燃料電池１００の起動完了の判断基準となる所定の運転時間は、燃料電池システム６０が第２の運転モードで運転された場合の、燃料電池１００の昇温速度を実験等により求めることで決定できる。
【００７７】
ステップＳ４０では、燃料電池制御部１２０は、燃料電池システム６０を第１の運転モードに設定する。具体的には、燃料電池制御部１２０は、酸化剤ガス給排部１６０の２つの三方弁１３４，１３６の第３のポート１３４ｃ，１３６ｃを閉じ、第２のポート１３４ｂ，１３６ｂを開けるようにこれら２つの三方弁の１３４，１３６を制御する。
【００７８】
通常、燃料電池１００の起動時は、燃料電池１００の温度が燃料電池１００の運転に適した温度（以下、「運転温度」と呼ぶ）よりも低くなっている。第１実施例では、上述のように燃料電池システム６０が制御されることにより、燃料電池１００の起動時には燃料電池システム６０が第２の運転モードで運転される。第２の運転モードでは、燃料電池１００内部の昇温速度が局所的に高められるため、燃料電池１００の一部は第１の運転モードで運転された場合よりも速やかに運転温度に到達する。このように、速やかに運転温度に到達する領域が生じるので、燃料電池１００の起動は容易となる。
【００７９】
Ｂ．第２実施例：
図９は、第２実施例における燃料電池システム６０ａの構成を示す説明図である。第１実施例の燃料電池システム６０とは、燃料ガス給排部１４１の構成と酸化剤ガス給排部１６１の構成とが異なっている。なお、他の構成については第１実施例とほぼ同一であるので、ここではその説明を省略する。
【００８０】
燃料ガス給排部１４１は、２つの三方弁１３０，１３２と、これらの三方弁１３０，１３２と燃料ガス流路１１４の流路端１１４ａ，１１４ｂと燃料ガス供給部１８０とアノードオフガス排出流路１８４を相互に接続する配管１４６〜１５６と、を有している。
【００８１】
第１の燃料ガス給排管１４６は、第１の燃料ガス流路端１１４ａと第１の三方弁１３０の第１のポート１３０ａに接続されている。第１の三方弁１３０の第２のポート１３０ｂは、燃料ガス供給配管１５０により燃料ガス供給部１８０に接続されている。第２の燃料ガス給排管１４８は、第２の燃料ガス流路端１１４ｂと第２の三方弁１３２の第１のポート１３２ａに接続されている。第２の三方弁１３２の第２のポート１３２ｂは、アノードオフガス排出配管１５６によりアノードオフガス排出流路１８４に接続されている。
【００８２】
燃料ガス供給配管１５０は、燃料ガス供給部１８０と第１の三方弁１３０との間に分岐を有している。燃料ガス供給配管１５０から分岐した配管１５２は、第２の三方弁１３２の第３のポート１３２ｃに接続されている。アノードオフガス排出配管１５６は、アノードオフガス排出流路１８４と第２の三方弁１３２との間に分岐を有している。アノードオフガス排出配管１５６から分岐した配管１５４は、第１の三方弁１３０の第３のポート１３０ｃに接続されている。
【００８３】
燃料ガス給排部１４１に設けられた２つの三方弁１３０，１３２は、第１実施例の２つの三方弁１３４，１３６（図２）と同様に、燃料電池制御部１２０によりその開閉状態が制御される。これらの三方弁１３０，１３２の開閉状態により、燃料電池システム６０ａは、燃料ガスが第１の燃料ガス流路端１１４ａから第２の燃料ガス流路端１１４ｂに流れる第１の運転モードと、燃料ガスの流れ方向が反転した第２の運転モードとのいずれかに設定される。
【００８４】
酸化剤ガス給排部１６１は、酸化剤ガス供給配管１６２とカソードオフガス排出配管１６４とを備えている。酸化剤ガス供給配管１６２は、第１の酸化剤ガス流路端１１２ａと酸化剤ガス供給部１９０とに接続されている。また、カソードオフガス排出配管１６４は、第２の酸化剤ガス流路端１１２ｂとカソードオフガス排出流路１９４とに接続されている。このように、第２実施例では、酸化剤ガスの流れ方向は第１の酸化剤ガス流路端１１２ａから第２の酸化剤ガス流路端１１２ｂに向かう方向となる。
【００８５】
図１０は、第２実施例におけるカソード２１４（図５）とアノード２１２（図５）の触媒担持量分布を示す説明図である。図１０（ａ）はカソード２１４をカソード流路２４０側から見た平面図であり、図１０（ｄ）はアノード２１２をアノード流路２４２側から見た平面図である。図１０（ａ）と図１０（ｄ）の実線で描かれた矢印ＦＣは酸化剤ガスの流れ方向を示している。また、図１０（ａ）と図１０（ｄ）の実線で描かれた矢印ＦＡ１は、第１の運転モードでの燃料ガスの流れ方向を示しており、破線で描かれた矢印ＦＡ２は第２の運転モードでの燃料ガスの流れ方向を示している。
【００８６】
図１０（ｂ）は、Ａ−Ａ’線（図１０（ａ）の一点鎖線）上の位置とカソードの触媒担持量の関係を示している。また、図１０（ｃ）は、Ｂ−Ｂ’線（図１０（ａ）の二点鎖線）上の位置とカソードの触媒担持量の関係を示している。第２実施例でのカソードの触媒担持量は、図１０（ｂ）と図１０（ｃ）に示されるように、カソード全面でほぼ同一となっている。そのため、仮に酸化剤濃度が等しい酸化剤ガスがカソード全面に供給された場合、カソード反応速度は、カソード全面でほぼ同一となる。
【００８７】
図１０（ｅ）は、Ａ−Ａ’線（図１０（ｄ）の一点鎖線）上の位置とアノード触媒担持量の関係を示している。また、図１０（ｆ）は、Ｂ−Ｂ’線（図１０（ｄ）の二点鎖線）上の位置とアノードの触媒担持量の関係を示している。
【００８８】
第２実施例では、図１０（ｅ）と図１０（ｆ）とに示されるように、燃料ガス流れ方向ＦＡ１の下流側のアノードの触媒担持量が燃料ガス流れ方向ＦＡ１の上流側よりも多い不均構造となっている。そのため、仮に燃料濃度が等しい燃料ガスがアノード全面に供給された場合、燃料ガス流れ方向ＦＡ１の下流側（第２の燃料ガス流路端１１４ｂ（図９）側）でのアノード反応速度は、燃料ガス流れ方向ＦＡ１の上流側（第１の燃料ガス流路端１１４ａ（図９）側）でのアノード反応速度よりも速くなる。
【００８９】
第１実施例の場合と同様に、燃料電池反応量は、燃料ガスの流れ方向に沿って変化する。第１の運転モードではアノードの触媒担持量が流れ方向ＦＡ１に沿って増加しているので、燃料電池反応量は燃料ガスの上流側から下流側までの領域でほぼ一定となる。一方、第２の運転モードでは、燃料濃度の高い上流側のアノード触媒担持量が多いので、燃料ガスの上流側での燃料電池反応は急速に進行する。そのため、燃料電池システム６０ａを第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。
【００９０】
このように、燃料電池システム６０ａを第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。そのため、燃料電池１００の一部は第１の運転モードで運転された場合よりも速やかに運転温度に到達する。第２実施例においても、燃料電池１００には速やかに運転温度に到達する領域が生じるので、燃料電池１００の起動は容易となる。
【００９１】
Ｃ．第３実施例：
図１１は、第３実施例における燃料電池システム６０ｂの構成を示す説明図である。第３実施例の燃料電池システム６０ｂは、燃料ガス給排部１４０が第２実施例の燃料ガス給排部１４１に置き換えられている点で第１実施例の燃料電池システム６０と異なっている。なお、他の構成については第１実施例および第２実施例とほぼ同一であるので、ここではその説明を省略する。
【００９２】
第３実施例の燃料電池システム６０ｂでは、燃料電池制御部１２０が４つの三方弁１３０〜１３６の開閉状態を同時に変化させる。これらの三方弁１３０〜１３６の開閉状態が切り換えられることにより、反応ガスが流路１１２，１１４の第１の流路端１１２ａ，１１４ａから供給される第１の運転モードと、反応ガスが流路１１２，１１４の第２の流路端１１２ｂ，１１４ｂから供給される第２の運転モードとのいずれかに設定される。
【００９３】
図１２は、第３実施例におけるカソード２１４（図５）とアノード２１２（図５）の触媒担持量分布を示す説明図である。図１２（ａ）はカソード２１４をカソード流路２４０側から見た平面図であり、図１２（ｄ）はアノード２１２をアノード流路２４２側から見た平面図である。図１２（ａ）と図１２（ｄ）の実線で描かれた矢印ＦＣ１，ＦＡ１は第１の運転モードでの反応ガスの流れ方向を示している。また、図１２（ａ）と図１２（ｄ）の破線で描かれた矢印ＦＣ２，ＦＡ２は、第２の運転モードでの反応ガスの流れ方向を示している。
【００９４】
図１２（ｂ）は、Ａ−Ａ’線（図１２（ａ）の一点鎖線）上の位置とカソードの触媒担持量の関係を示している。また、図１２（ｃ）は、Ｂ−Ｂ’線（図６（ａ）の二点鎖線）上の位置とカソードの触媒担持量の関係を示している。
【００９５】
第３実施例では、図１２（ｂ）と図１２（ｃ）とに示されるように、酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の下流側のカソードの触媒担持量が酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の上流側よりも多い不均構造となっている。そのため、仮に酸化剤濃度が等しい酸化剤ガスがカソード全面に供給された場合、酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の下流側（第２の酸化剤ガス流路端１１２ｂ（図１１）側）でのカソード反応速度は、酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の上流側（第１の酸化剤ガス流路端１１２ａ（図１１）側）でのカソード反応速度よりも速くなる。
【００９６】
図１２（ｅ）は、Ａ−Ａ’線（図１０（ｄ）の一点鎖線）上の位置とアノード触媒担持量の関係を示している。また、図１２（ｆ）は、Ｂ−Ｂ’線（図１２（ｄ）の二点鎖線）上の位置とアノードの触媒担持量の関係を示している。
【００９７】
第３実施例では、図１２（ｅ）と図１２（ｆ）とに示されるように、燃料ガス流れ方向ＦＡ１の下流側のアノードの触媒担持量が燃料ガス流れ方向ＦＡ１の上流側よりも多い不均構造となっている。そのため、仮に燃料濃度が等しい燃料ガスがアノード全面に供給された場合、燃料ガス流れ方向ＦＡ１の下流側（第２の燃料ガス流路端１１４ｂ（図１１）側）でのアノード反応速度は、燃料ガス流れ方向ＦＡ１の上流側（第１の燃料ガス流路端１１４ａ（図１１）側）でのアノード反応速度よりも速くなる。
【００９８】
第１および第２実施例の場合と同様に、燃料電池反応量は、反応ガスの流れ方向に沿って変化する。第１の運転モードではアノードの触媒担持量が流れ方向ＦＡ１に沿って増加し、カソードの触媒担持量が流れ方向ＦＣ１に沿って増加しているので、燃料電池反応量は反応ガスの上流側から下流側までの領域でほぼ一定となる。一方、第２の運転モードでは、燃料濃度の高い上流側のアノード触媒担持量が多く、酸化剤濃度の高い上流側のカソード触媒担持量が多いので、反応ガスの上流側での燃料電池反応は急速に進行する。そのため、燃料電池システム６０ｂを第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。
【００９９】
このように、燃料電池システム６０ｂを第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。そのため、燃料電池１００の一部は第１の運転モードで運転された場合よりも速やかに運転温度に到達する。第３実施例においても、燃料電池１００には速やかに運転温度に到達する領域が生じるので、燃料電池１００の起動は容易となる。
【０１００】
なお、第３実施例では、カソード触媒担持量の多い領域とアノードの触媒担持量の多い領域とが重複する部分が存在する。この重複部分での燃料電池反応は、カソード反応速度とアノード反応速度とがともに多くなるため、第１または第２実施例の燃料電池反応が集中する領域よりも多くなる。そのため、第３実施例は、昇温速度が第１または第２実施例よりも高めることができるので、好ましい。一方、第１または第２実施例は、第３実施例よりも燃料電池システムがより単純となる点で好ましい。
【０１０１】
Ｄ．第４実施例：
図１３は、第４実施例における燃料電池１００を構成する単セル２００ａの構造を示す分解斜視図である。第３実施例の単セル２００（図５）とは、セパレータ２１６ａに形成された凹部の形状と、セパレータ２１６ａに設けられた反応ガス孔２２０ａ〜２２６ａの形状と配置とが異なっている。なお、他の構成や機能については第３実施例とほぼ同一であるので、ここではその説明を省略する。
【０１０２】
セパレータ２１６ａの両面には、凹部２４０ａ，２４２ａが形成されている。これらの凹部２４０ａ，２４２ａは、第３実施例のセパレータ２１６（図５）と異なり、その向きが互いに平行となるように形成されている。そのため、セパレータ２１６ａの凹部２４０ａ，２４２ａによって形成されるアノード流路２４２ａの向きとカソード流路２４０ａの向きは、互いに平行となる。
【０１０３】
セパレータ２１６ａの周辺部には、一対の酸化剤ガス孔２２０ａ，２２２ａと一対の燃料ガス孔２２４ａ，２２６ａが設けられている。これらのガス孔２２０ａ，２２２ａ，２２４ａ，２２６ａは、単セル２００ａが積層されることによりガスマニホールドを形成する。第１の酸化剤ガスマニホールド２２０ａは第１の酸化剤ガス給排管１６６（図１１）に接続され、第２の酸化剤ガスマニホールド２２２ａは第２の酸化剤ガス給排管１６８（図１１）に接続される。また、第１の燃料ガスマニホールド２２４ａは第１の燃料ガス給排管１４６（図１１）に接続され、第２の燃料ガスマニホールド２２６ａは、第２の燃料ガス給排管１４８（図１１）に接続される。
【０１０４】
第４実施例の第１の運転モードでは、酸化剤ガスは第１の酸化剤ガス給排管１６６から供給され、カソードオフガスは第２の酸化剤ガス給排管１６８から排出される。そのため、酸化剤ガスの主流方向は、図１３中の実線で描かれた矢印ＦＣ１で示される方向となる。また、燃料ガスは第１の燃料ガス給排管１４６から供給され、アノードオフガスは第２の燃料ガス給排管１４８から排出される。そのため、燃料ガスの主流方向は、図１３中の実線で描かれた矢印ＦＡ１で示されるように、酸化剤ガスの主流方向ＦＣ１と同じ方向となる。
【０１０５】
一方、第２の運転モードでは、酸化剤ガスは第２の酸化剤ガス給排管１６８から供給され、カソードオフガスは第１の酸化剤ガス給排管１６６から排出される。そのため、酸化剤ガスの主流方向は、図１３中の破線で描かれた矢印ＦＣ２で示される方向となる。また、燃料ガスは第２の燃料ガス給排管１４８から供給され、アノードオフガスは第１の燃料ガス給排管１４６から排出される。そのため、燃料ガスの主流方向は、図１３中の破線で描かれた矢印ＦＡ２で示されるように、酸化剤ガスの主流方向ＦＣ２と同じ方向となる。
【０１０６】
図１４は、第４実施例におけるカソード２１４（図１３）とアノード２１２（図１３）の触媒担持量分布を示す説明図である。図１４（ａ）はカソード２１４をカソード流路２４０ａ側から見た平面図であり、図１４（ｄ）はアノード２１２をアノード流路２４２ａ側から見た平面図である。図１４（ａ）と図１４（ｄ）の実線で描かれた矢印ＦＣ１，ＦＡ１は第１の運転モードでの反応ガスの流れ方向を示している。また、図１４（ａ）と図１４（ｄ）の破線で描かれた矢印ＦＣ２，ＦＡ２は、第２の運転モードでの反応ガスの流れ方向を示している。
【０１０７】
図１４（ｂ）は、Ａ−Ａ’線（図１４（ａ）の一点鎖線）上の位置とカソードの触媒担持量の関係を示している。また、図１４（ｃ）は、Ｂ−Ｂ’線（図１４（ａ）の二点鎖線）上の位置とカソードの触媒担持量の関係を示している。
【０１０８】
第４実施例においても、図１４（ｂ）と図１４（ｃ）とに示されるように、酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の下流側のカソードの触媒担持量が酸化剤ガス流れ方向ＦＣ１の上流側よりも多い不均構造となっている。また、図１４（ｅ）と図１４（ｆ）とに示されるように、燃料ガス流れ方向ＦＡ１の下流側のアノードの触媒担持量が燃料ガス流れ方向ＦＡ１の上流側よりも多くなっている。
【０１０９】
第３実施例の場合と同様に、燃料電池反応量は、反応ガスの流れ方向に沿って変化する。第１の運転モードではアノードの触媒担持量が流れ方向ＦＡ１に沿って増加し、カソードの触媒担持量が流れ方向ＦＣ１に沿って増加しているので、燃料電池反応量は反応ガスの上流側から下流側までの領域でほぼ一定となる。一方、第２の運転モードでは、燃料濃度の高い上流側のアノード触媒担持量が多く、酸化剤濃度の高い上流側のカソード触媒担持量が多いので、反応ガスの上流側での燃料電池反応は急速に進行する。そのため、燃料電池システム６０ｂを第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。
【０１１０】
このように、燃料電池システム６０ｂを第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。そのため、燃料電池１００の一部は第１の運転モードで運転された場合よりも速やかに運転温度に到達する。第４実施例においても、燃料電池１００には速やかに運転温度に到達する領域が生じるので、燃料電池１００の起動は容易となる。
【０１１１】
なお、第４実施例では、カソード触媒担持量の多い領域とアノード触媒担持量の多い領域とがほぼ同じ部分に位置している。そのため、カソードとアノードの触媒担持量がともに多くなっている領域は、第３実施例の場合より大きくなる。一方、燃料電池反応が集中する領域での燃料電池反応量は、第３実施例の場合と同等である。そのため、第４実施例は、燃料電池１００の昇温速度を第３実施例よりも高めることができるので、より好ましい。
【０１１２】
また、第４実施例では、図１４に示されるようにカソードとアノードの触媒担持量が、いずれも反応ガスの流れ方向に沿って変化するものとしているが、カソードもしくはアノードのいずれか一方の触媒担持量が反応ガスの流れ方向に沿って変化するものとしても良い。この場合、第１および第２実施例と同様に、燃料電池システムの構成がより単純となる点で好ましい。
【０１１３】
Ｅ．第５実施例：
図１５は、第５実施例における燃料電池１００を構成する単セル２００ｂの構造を示す分解斜視図である。第１実施例の単セル２００（図５）とは、セパレータ２１６ｂに形成された凹部の形状と、セパレータ２１６ｂに設けられた酸化剤ガス孔２２０ｂ，２２２ｂの形状と配置とが異なっている。また、ここでは図示を省略するが、燃料電池反応の触媒は、アノード２１２とカソード２１４のそれぞれ全面に均一に担持されている。なお、他の構成や機能については第１実施例とほぼ同一であるので、ここではその説明を省略する。
【０１１４】
セパレータ２１６ｂのカソード２１４側には、葛折状の凹部２４０ｂが形成されている。また、セパレータ２１６ｂのアノード２１２側には、第１実施例のセパレータ２１６（図５）と同様に凹部２４２が形成されている。葛折状の凹部２４０ｂの幅は、第１の酸化剤ガス孔２２０ｂ側から第２の酸化剤ガス孔２２２ｂ側に向かって徐々に狭くなる不均構造とされている。そのため、カソード流路２４０ｂの断面積は、第１の酸化剤ガス孔２２０ｂ側で第２の酸化剤ガス孔２２２ｂ側よりも大きくなる。
【０１１５】
セパレータ２１６ｂの周辺部には、一対の酸化剤ガス孔２２０ｂ，２２２ｂと一対の燃料ガス孔２２４，２２６が設けられている。これらのガス孔２２０ｂ，２２２ｂ，２２４，２２６は、単セル２００ａが積層されることによりガスマニホールドを形成する。第１の酸化剤ガスマニホールド２２０ｂは第１の酸化剤ガス給排管１６６（図２）に接続され、第２の酸化剤ガスマニホールド２２２ｂは第２の酸化剤ガス給排管１６８（図２）に接続される。また、第１の燃料ガスマニホールド２２４は燃料ガス供給配管１４２（図２）に接続され、第２の燃料ガスマニホールド２２６は、アノードオフガス排出配管１４４（図２）に接続される。
【０１１６】
第５実施例の第１の運転モードでは、酸化剤ガスは第１の酸化剤ガス給排管１６６から供給され、カソードオフガスは第２の酸化剤ガス給排管１６８から排出される。そのため、酸化剤ガスの主流方向は、図１５中の実線で描かれた矢印ＦＣ１ａで示される方向となる。また、第２の運転モードでは、酸化剤ガスは第２の酸化剤ガス給排管１６８から供給され、カソードオフガスは第１の酸化剤ガス給排管１６６から排出される。そのため、酸化剤ガスの主流方向は、図１５中の破線で描かれた矢印ＦＣ２ａで示される方向となる。なお、カソード流路２４０ｂ中での酸化剤ガスは、葛折状のカソード流路２４０ｂに沿って流れるが、ここではその主流方向を矢印ＦＣ１ａ，ＦＣ２ａで表している。
【０１１７】
一方、燃料ガスは燃料ガス供給配管１４２から供給され、アノードオフガスはアノードオフガス排出配管１４４から排出される。そのため、燃料ガスの主流方向は、図１５中の実線で描かれた矢印ＦＡで示される方向となる。
【０１１８】
図１６は、第５実施例において、燃料電池反応量が酸化剤ガスの流れ方向に沿って変化する様子を示す説明図である。図１６の各グラフの横軸は、酸化剤ガスの流れ方向に沿ったカソード流路２４０ｂ（図１５）上流端からの位置（以下、「カソード流れ方向位置」と呼ぶ）を示している。
【０１１９】
図１６（ａ）は、第１と第２の各運転モードにおいて、酸化剤ガスの流速が酸化剤ガスの流れ方向に沿って変化する様子を示している。図１６（ａ）の破線は、第１の運転モードでの酸化剤ガス流速とカソード流れ方向位置との関係を示している。また、図１６（ａ）の実線は、第２の運転モードでの酸化剤ガス流速とカソード流れ方向位置との関係を示している。
【０１２０】
上述のように、カソード流路２４０ｂの断面積は、第１の運転モードの流れ方向に沿って減少している。そのため、第１の運転モードの場合、酸化剤ガスの流速は、図１６（ａ）の破線で示されるように酸化剤ガスの上流から下流に向かって増加する。一方、第２の運転モードでは、酸化剤ガスの流れ方向は第１の運転モードの酸化剤ガスの流れ方向と反対となる。そのため、第２の運転モードの場合、酸化剤ガスの流速は、図１６（ａ）の実線で示されるように酸化剤ガスの上流から下流に向かって減少する。このように、カソード流路２４０ｂ中の酸化剤ガスの流速が変化すると、燃料電池反応量が変化する。燃料電池反応量は、カソード流路２４０ｂ中の酸化剤ガスの流速が増加するに従って多くなる。
【０１２１】
図１６（ｂ）は、第１の運転モードにおいて、酸化剤ガス中の酸化剤濃度と燃料電池反応とが、酸化剤ガスの流れ方向に沿って変化する様子を示している。第１の運転モードでは、酸化剤濃度の高い上流側の酸化剤ガス流速が遅いので、上流側での燃料電池反応が抑制される。そのため、酸化剤ガス中の酸化剤濃度は、図１６（ｂ）の破線で示されるように緩やかに低下する。一方、酸化剤濃度が低い下流側では、酸化剤ガス流速が速く燃料電池反応が促進されるので、燃料電池反応量の低下を抑えることができる。このように、カソード流路２４０ｂの断面積を流れ方向に沿って減少させることにより、第１の運転モードでの燃料電池反応量を、図１６（ｂ）の実線で示されるように、酸化剤ガスの上流側から下流側までの領域でほぼ一定とすることができる。
【０１２２】
図１６（ｃ）は、第２の運転モードにおいて、酸化剤ガス中の酸化剤濃度と燃料電池反応量とが、酸化剤ガスの流れ方向に沿って変化する様子を示している。第２の運転モードでは、酸化剤濃度の高い上流側の酸化剤ガス流速が速いので、上流側での燃料電池反応は急速に進行する。そのため、酸化剤ガス中の酸化剤濃度は、図１６（ｃ）の破線で示されるように、上流側で急速に低下する。一方、このように酸化剤濃度が低下した下流側では酸化剤ガス流速が遅いため、下流側での燃料電池反応量は上流側での燃料電池反応量よりも少なくなる。そのため、燃料電池システム６０を第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。
【０１２３】
このように、燃料電池システム６０を第２の運転モードで運転することにより、燃料電池１００内部の昇温速度を局所的に高めることができる。そのため、燃料電池１００の一部は第１の運転モードで運転された場合よりも速やかに運転温度に到達する。第５実施例においても、速やかに運転温度に到達する領域が生じるので、燃料電池１００の起動は容易となる。
【０１２４】
なお、第５実施例では、第１実施例と異なり燃料電池反応量を酸化剤ガスの流速を変化させることにより変化させている。酸化剤ガスの流速は、セパレータ２１６ｂ（図１５）に形成された凹部２４０ｂ（図１５）の形状で決定される。そのため、第５実施例は、第１実施例のように触媒担持量を変化させるよりも燃料電池反応量の制御が容易となる点で第１実施例よりも好ましい。
【０１２５】
また、第５実施例では、カソード流路２４０ｂの断面積のみが第１の運転モードでの酸化剤ガスの上流から下流に向かって小さくなるよう変化させているが、カソード流路２４０ｂとアノード流路２４２との少なくとも一方の断面積が同様に変化させるようにしても良い。この場合、燃料電池システム６０は、流路の断面積が変化させられている反応ガスそれぞれの流れ方向が第１と第２の運転モードで反転するように適宜構成される。
【０１２６】
さらに、第５実施例では、カソード触媒担持量とアノード触媒担持量はそれぞれカソードとアノードの全面で均一であるものとしているが、アノード触媒担持量を第１の運転モードでの燃料ガスの流れ方向に沿って増加させるものとしても良い。この場合、第４実施例と同様に第２の運転モードにおいてカソード反応速度が速い領域とアノード反応速度が速い領域がほぼ同じ位置とされるのが好ましい。
【０１２７】
Ｆ．第６実施例：
図１７は、第６実施例における燃料電池システム６０ｃの構成を示す説明図である。第６実施例では、燃料電池システム６０ｃが燃料電池１００に接続された温度計１１６を備えている。また、燃料電池制御部１２０ａは、温度計１１６から燃料電池の温度を表すパラメータを取得する温度パラメータ取得部１２４を備えている。なお、他の構成や機能については第１実施例の燃料電池システム６０（図２）とほぼ同一であるので、ここではその説明を省略する。
【０１２８】
温度計１１６は、燃料電池１００のを構成する単セルを積層した燃料電池スタックに取り付けられた温度計である。なお、温度計１１６としては、燃料電池１００の温度が測定できれば良く、例えば熱電対や測温抵抗体等を用いることができる。
【０１２９】
温度計１１６の出力は、燃料電池制御部１２０ａに設けられた温度パラメータ取得部１２４に供給される。そして、温度パラメータ取得部１２４は、温度計１１６の出力から燃料電池１００の温度を表すパラメータ（以下、「温度パラメータ」と呼ぶ）を取得する。
【０１３０】
燃料電池制御部１２０ａは、温度パラメータ取得部１２４により取得された温度パラメータと運転時間算出部１２２により算出された運転時間とに基づいて第１の三方弁１３４と第２の三方弁１３６との開閉状態を適宜制御する。これらの三方弁１３４，１３６の開閉状態により、燃料電池システム６０ｃの運転モードは、第１の運転モードと第２の運転モードのいずれかに設定される。
【０１３１】
図１８は、第６実施例における燃料電池１００（図１７）起動時の実行ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、燃料電池１００の起動時に実行される。
【０１３２】
ステップＳ１０では、燃料電池制御部１２０ａ（図１７）は、燃料電池１００の温度が所定値以下であるか否かを判断する。具体的には、燃料電池制御部１２０ａは、温度パラメータ取得部１２４が取得した温度パラメータによって表される燃料電池温度（以下、「温度実測値」と呼ぶ）を所定の温度設定値と比較する。そして、温度実測値が所定の温度設定値以下の場合、燃料電池システム６０ｃ（図１７）の運転モードを切り換えるため、制御がＳ２０に移される。一方、温度実測値が所定の温度設定値よりも大きい場合、この起動ルーチンは終了する。
【０１３３】
なお、所定の温度設定値は、燃料電池システム６０ｃを第２の運転モードで運転することが可能な温度上限値とされる。このような温度上限値は、例えば、第２の運転モードでの燃料電池１００内の最高温度が電解質膜等の耐熱温度を超えるような温度実測値を実験等で求めることで決定できる。
【０１３４】
ステップＳ２０では、燃料電池制御部１２０ａは、燃料電池システム６０ｃを第２の運転モードに設定する。具体的には、燃料電池制御部１２０ａは、酸化剤ガス給排部１６０（図１７）に設けられた２つの三方弁１３４，１３６の第２のポート１３４ｂ，１３６ｂを閉じ、第３のポート１３４ｃ，１３６ｃを開けるようにこれら２つの三方弁１３４，１３６を制御する。
【０１３５】
ステップＳ３０では、燃料電池制御部１２０ａは、燃料電池１００の起動が完了したか否かを判断する。燃料電池１００の起動が未完であると判断された場合には、制御はステップＳ３２に移される。一方、燃料電池１００の起動が完了したと判断された場合には、制御はステップＳ４０に移される。なお、ステップＳ３０の動作については第１実施例における起動時の実行ルーチン（図８）のステップＳ３０とほぼ同一であるのでここではその説明を省略する。
【０１３６】
ステップＳ３２では、燃料電池制御部１２０ａは、燃料電池１００の温度が所定値以下であるか否かを判断する。ステップＳ１０と同様に、燃料電池制御部１２０ａは、温度パラメータ取得部１２４が取得した温度実測値を所定の温度設定値と比較する。そして、温度実測値が所定の温度設定値よりも大きい場合、燃料電池システム６０ｃの運転モードを切り換えるため、制御がＳ４０に移される。一方、温度実測値が所定の温度設定値以下の場合、制御はステップＳ３０に移される。
【０１３７】
ステップＳ４０では、燃料電池制御部１２０ａは、燃料電池システム６０ｃを第１の運転モードに設定する。具体的には、燃料電池制御部１２０ａは、酸化剤ガス給排部１６０の２つの三方弁１３４，１３６の第３のポート１３４ｃ，１３６ｃを閉じ、第２のポート１３４ｂ，１３６ｂを開けるようにこれら２つの三方弁の１３４，１３６を制御する。
【０１３８】
このように、燃料電池システム６０ｃが制御されることにより、第１実施例と同様に燃料電池１００の起動は容易となる。さらに、第６実施例は、燃料電池１００の温度が高い場合に、燃料電池１００内の最高温度が電解質膜等の耐熱温度を超えて燃料電池１００が劣化するおそれが低減できるので、第１実施例よりも好ましい。一方、第１実施例は、第６実施例よりも制御が容易である点で好ましい。
【０１３９】
なお、第６実施例では、温度計１１６が燃料電池スタックに取り付けられ燃料電池１００の温度を測定しているが、燃料電池１００の温度を表すパラメータが取得できればよい。例えば、燃料電池１００の温度を表すパラメータとしては、冷却水の温度や燃料電池付近の気温などを用いることができる。
【０１４０】
また、第６実施例では、燃料電池１００の運転モードの設定は、燃料電池１００の運転時間と温度とに基づいて行われているが、ステップＳ３０を省略し燃料電池１００の温度のみによって運転モードが設定されるものとしても良い。この場合、図１８の実行ルーチンは、起動時だけでなく所定の時間間隔ごとに実行されるものとしても良い。このようにすれば、燃料電池１００での発電量が低下して燃料電池１００の温度が低下した場合であっても燃料電池反応を安定に維持できる。
【０１４１】
第６実施例では、運転モード切換の基準である温度設定値として第２の運転モードでの運転が可能な温度上限値としているが、温度設定値としては第２の運転モードでの運転が適当であるか否かが判断できる値であればよい。このような温度設定値としては、例えば、燃料電池反応での生成水が凍結するような温度実測値（略０℃）とすることができる。
【０１４２】
Ｇ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１４３】
Ｇ１．変形例１：
上記各実施例では、燃料電池反応の触媒をアノード２１２（図５）とカソード２１４（図５）とのそれぞれに担持しているが、アノード２１２と電解質膜２１０（図５）との間と、カソード２１４と電解質膜２１０との間とのそれぞれに触媒を担持した触媒層を設けても良い。この場合、単セル２００（図５）は、触媒層の厚さを一定とし、触媒層の体積あたりの触媒担持量を変化させることにより不均構造とすることができる。また、触媒層の体積あたりの触媒担持量を一定とし、触媒層の厚さを変化させることによっても単セル２００を不均構造とすることができる。
Ｇ２．変形例２：
上記各実施例では、燃料電池スタックを構成するすべての単セルが不均構造を有しているが、燃料電池スタックの一部のセルが不均構造を有するものとしても良い。このようにしても、第２の運転モードでは燃料電池１００（図２）内で局所的に昇温速度が高められるため、燃料電池１００の一部は第１の運転モードで運転された場合よりも速やかに運転温度に到達する。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の一実施例としての電気自動車の概略構成図。
【図２】第１実施例における燃料電池システム６０の構成を示す説明図。
【図３】第１実施例における燃料電池システム６０の第１の運転モードの動作を示す説明図。
【図４】第１実施例における燃料電池システム６０の第２の運転モードの動作を示す説明図。
【図５】燃料電池１００を構成する単セル２００の構造を示す分解斜視図。
【図６】第１実施例におけるカソード２１４とアノード２１２の触媒担持量分布を示す説明図。
【図７】第１実施例において、燃料電池反応量が酸化剤ガスの流れ方向に沿って変化する様子を示す説明図。
【図８】第１実施例における燃料電池１００起動時の実行ルーチンのフローチャート。
【図９】第２実施例における燃料電池システム６０ａの構成を示す説明図。
【図１０】第２実施例におけるカソード２１４とアノード２１２の触媒担持量分布を示す説明図。
【図１１】第３実施例における燃料電池システム６０ｂの構成を示す説明図。
【図１２】第３実施例におけるカソード２１４とアノード２１２の触媒担持量分布を示す説明図。
【図１３】第４実施例における燃料電池１００を構成する単セル２００ａの構造を示す分解斜視図。
【図１４】第４実施例におけるカソード２１４とアノード２１２の触媒担持量分布を示す説明図。
【図１５】第５実施例における燃料電池１００を構成する単セル２００ｂの構造を示す分解斜視図
【図１６】第５実施例において、燃料電池反応量が酸化剤ガスの流れ方向に沿って変化する様子を示す説明図。
【図１７】第６実施例における燃料電池システム６０ｃの構成を示す説明図。
【図１８】第６実施例における燃料電池１００起動時の実行ルーチンのフローチャート。
【符号の説明】
【０１４５】
１３…回転軸
１５…出力軸
１６…ディファレンシャルギア
１７…車軸
１８…車輪
２０…モータ
２２…ロータ
２４…ステータ
４０…減速機
５０…バッテリ
５１…双方向コンバータ
６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ…燃料電池システム
７０…制御ユニット
７２…シフトレバー
７４…アクセルペダル
７６…ブレーキペダル
８０…インバータ
１００…燃料電池
１０２…カソード流路部
１０４…アノード流路部
１０６…カソード
１０８…アノード
１１０…電解質
１１２…酸化剤ガス流路
１１２ａ，１１２ｂ…酸化剤ガス流路端
１１４…燃料ガス流路
１１４ａ，１１４ｂ…燃料ガス流路端
１１６…温度計
１２０，１２０ａ…燃料電池制御部
１２２…運転時間算出部
１２４…温度パラメータ取得部
１３０，１３２…三方弁
１３４，１３６…三方弁
１４０，１４１…燃料ガス給排部
１４２，１５０…燃料ガス供給配管
１４４，１５６…アノードオフガス排出配管
１４６，１４８…燃料ガス給排管
１５２，１５４…分岐配管
１６０，１６１…酸化剤ガス給排部
１６２，１７０…酸化剤ガス供給配管
１６４，１７６…カソードオフガス排出配管
１６６，１６８…酸化剤ガス給排管
１７２，１７４…分岐配管
１８０…燃料ガス供給部
１８２…燃料ガスタンク
１８４…アノードオフガス排出流路
１９０…酸化剤ガス供給部
１９２…酸化剤ガス供給ポンプ
１９４…カソードオフガス排出流路
２００，２００ａ，２００ｂ…単セル
２１０…電解質膜
２１２…アノード
２１４…カソード
２１６，２１６ａ，２１６ｂ…セパレータ
２２０，２２０ａ，２２０ｂ…酸化剤ガス孔
２２２，２２２ａ，２２２ｂ…酸化剤ガス孔
２２４，２２４ａ…燃料ガス孔
２２６，２２６ａ…燃料ガス孔
２４０，２４０ａ，２４０ｂ…凹部
２４２，２４２ａ…凹部
【図１】
2005197057.tif 000003
【図２】
2005197057.tif 000004
【図３】
2005197057.tif 000005
【図４】
2005197057.tif 000006
【図５】
2005197057.tif 000007
【図６】
2005197057.tif 000008
【図７】
2005197057.tif 000009
【図８】
2005197057.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005197057.tif 000012
【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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【図１８】
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