(57)【要約】【課題】  フラッディングの問題を解消しつつ、セル面内の温度差が生じるのを抑制し得る燃料電池を提供する。【解決手段】  ＭＥＡ１０とセパレータ２０とを有し、セパレータのＭＥＡ対向面４００に反応ガス流路４１１〜４１６が形成されるとともに、セパレータの少なくとも一部に多孔質部２５〜２７を形成して、該多孔質部の反応ガス流路背面３００に冷却用ガス流路３１１〜３１３が形成され、セパレータの残部には反応ガス流路背面に冷却水流路３２１〜３２３が形成された燃料電池１００において、少なくとも一部で、単独又は複数の冷却用ガス流路を冷却水流路が挟むように設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＡとセパレータとを有し、前記セパレータのＭＥＡ対向面に反応ガス流路が形成されるとともに、前記セパレータの少なくとも一部に多孔質部を形成して、該多孔質部の反応ガス流路背面に冷却用ガス流路が形成され、前記セパレータの残部には前記反応ガス流路背面に冷却水流路が形成された燃料電池であって、
少なくとも一部で、単独又は複数の前記冷却用ガス流路を前記冷却水流路が挟むように設けられていることを特徴とする、燃料電池。
【請求項２】
前記冷却用ガス流路と前記冷却水流路とが、互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１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、燃料電池に関し、特に面内の温度分布を均一にすることが容易な燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質膜が飽和に含水することによりその比抵抗が小さくなり、プロトン導電性を発揮する。したがって、燃料電池の発電効率を維持するためには、電解質膜の含水状態を飽和に維持することが必要であり、加湿したガスを燃料電池へ供給することにより、電解質膜の乾燥を防止する方法が採用されている。しかし、燃料電池の発電に際して生成する水は余剰のガスとともに燃料電池の外部に排出されるため、単電池内のガスに含まれる水分の量がガスの流れ方向における位置によって差異を生ずる。すなわち、下流側（出口側）における反応ガスは、上流側（入口側）に比べて、生成水に相当する量の水分を余分に含むことなる。このため、電解質膜の含水状態を飽和に維持すべく飽和状態に加湿したガスをアノード側の反応ガス流路に供給すると、出口側では水蒸気が過飽和となり、水滴と混在してしまう。このように、ガス中に液体状態の水滴が含まれることになると、水の表面張力が大きいことから、セパレータの反応ガス流路に停滞し、さらには流路をふさいでガスの流れを阻害するという問題を生じうる。換言すれば、反応ガスの供給量が不足したり、電池特性の低下をもたらしたりするおそれがある。
【０００３】
かかる問題に対して、本件特許出願人は特許文献１において、図１３に示すように、ＭＥＡ１２１と、面方向に多孔質部１２２と緻密質部１２３とを有するとともにＭＥＡ１２１対向面に反応ガス流路１２４ａ〜１２４ｆが形成されているセパレータ１２５とを備え、セパレータ下流部１２５ｂは反応ガス流路１２４ｅ、１２４ｆ背面に冷却用ガス流路１２６を有する多孔質部１２２とするとともに、その余の部分は反応ガス流路１２４ａ〜１２４ｄ背面に冷却水流路１２７ａ、１２７ｂを有する緻密質部１２３とした燃料電池１２０を開示している。この燃料電池によれば、特にフラッディングが問題となる下流部において、反応ガス流路と冷却用ガス流路との間が多孔質部により形成されているので、ガス流路下流部において発生する過剰な水は、多孔質部を介して冷却用ガス流路側に供給され、フラッディングの発生を防止するとともに、加湿された冷却用ガスを反応用のガスとして使用することにより、加湿器を設ける必要がないなどの利点がある。
【特許文献１】特願２００３−１６３４０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、流路背面に形成されている冷却系統が、下流側はガス、残部は水となっているために、ガスの部分だけ冷却性能が低く、面内で温度差が生じるおそれがあるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、フラッディングの問題を解消しつつ、セル面内の温度差が生じるのを抑制し得る燃料電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
請求項１に記載の発明は、ＭＥＡとセパレータとを有し、セパレータのＭＥＡ対向面に反応ガス流路が形成されるとともに、セパレータの少なくとも一部に多孔質部を形成して、該多孔質部の反応ガス流路背面に冷却用ガス流路が形成され、セパレータの残部には反応ガス流路背面に冷却水流路が形成された燃料電池であって、少なくとも一部で、単独又は複数の冷却用ガス流路を冷却水流路が挟むように設けられていることを特徴とする燃料電池を提供するものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の燃料電池において、冷却用ガス流路と冷却水流路とが、互い違いに配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、少なくとも一部で、単独又は複数の冷却用ガス流路を冷却水流路が挟むように設けられているので、セル面内の温度差を小さなものにすることが容易となる燃料電池を提供することができる。また、多孔質部では反応ガス流路背面に冷却用ガス流路が設けられており、反応ガス流路内に発生した結露水を、多孔質部を介して冷却用ガス流路側に浸透させることができるので、フラッディングの発生を防止することが容易である。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、冷却性能が異なる冷却用ガス流路と冷却水流路とが互い違いに配置されているので、セル面内の温度差を小さなものにすることができる。また、多孔質部では反応ガス流路背面に冷却用ガス流路が設けられており、反応ガス流路内に発生した結露水を、多孔質部を介して冷却用ガス流路側に浸透させることができるので、多孔質部が緻密質部と交互に配置されていることとあいまって、フラッディングの発生を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に図面を参照しつつ本発明の燃料電池についてさらに具体的に説明する。なお、本発明の燃料電池は、単セル、複数セルの区別をするものではなく、単セル、複数セルのいずれであってもよい。以下に説明する図面においてはよりよい理解を得るために単セルの構造が示されている。しかし、本発明の燃料電池は下記スタック構造を備えていてもよい。
【００１０】
燃料電池のユニットセルにおける起電力は、わずか１Ｖ前後であるので、自動車等の動力源として使用する場合、使用に必要な十分な電力を得るため、ＭＥＡとセパレータとを交互にかつ直列に繰り返し積層させてモジュールを構成し、該モジュールを積層してモジュール積層体とする。さらに、このモジュール積層体におけるモジュール積層方向の両端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを配置することによりスタックを構成する。スタックをモジュール積層方向に締め付け、また、さらに、モジュール積層体の外側においてモジュール積層方向に延びる締結部材によりスタックを固定した構成を有する燃料電池とすることにより、必要な電圧及び電力を得ることができる。
【００１１】
図１は、本発明の燃料電池を面方向に直交する面に沿った断面で示す図である。図示の燃料電池１００は、中央のＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜／電極接合体）１０を狭持するように２枚のセパレータ２０、３０が配置されている。図面左側はカソード側セパレータ２０、右側はアノード側セパレータ３０を表している。以下において、カソード側セパレータ２０のＭＥＡ１０に対向する面を「ＭＥＡ対向面４００」、それとは反対側の面を「背面３００」というものとする。また、アノード側セパレータ３０のＭＥＡ１０２対向する面を「ＭＥＡ対向面６００」というものとする。
【００１２】
カソード側セパレータ２０は面方向（図の上下方向）に、緻密質部２１〜２４と多孔質部２５〜２７が交互に配置されている。緻密質部２１〜２４は焼成カーボン材や耐食性金属材料にて形成されている。また、多孔質部２５〜２７は、ポーラスに形成されたカーボン、あるいはメッキ法、発泡法等により製造される発泡金属、あるいは焼結金属などを材料として使用することができる。
【００１３】
ＭＥＡ対向面４００には、反応ガス流路４１１〜４１６が形成されている。この流路には通常、酸素（Ｏ２）を含んだエアが流通される。一方、背面３００側には、冷却用ガス流路３１１〜３１３と、冷却水流路３２１〜３２３とが形成されている。冷却用ガス流路３１１〜３１３には通常エアが流通される。冷却水流路には、水や、低温においても流動性を保持するＬＬＣ（ロングライフクーラント）が流通される。
【００１４】
反応ガス流路４１１、４１３、及び４１５の背面側には、冷却用ガス流路３１１、３１２、及び３１３がそれぞれ対応する位置に配置され、これらは多孔質部２５、２６、及び２７に設けられている。一方、反応ガス流路４１２、４１４、及び４１６の背面側には、冷却水流路３２１、３２２、及び３２３がそれぞれ対応する位置に配置され、これらは緻密質部２２、２３、及び、２４に形成されている。
【００１５】
アノード側セパレータ３０のＭＥＡ対向面６００には、反応ガス流路６１１〜６１６が形成されている。反応ガス流路６１１〜６１６には通常水素（Ｈ２）を含んだガスが流通される。
【００１６】
このように構成された本発明の燃料電池１００は、反応ガス流路４１１、４１３、及び４１５、並びにそれらの背面側の対応する位置に配置された、冷却用ガス流路３１１、３１２、及び３１３が多孔質部２５、２６、及び２７に形成されているので、反応ガス流路４１１、４１３、及び４１５内に発生した過剰な反応生成水を多孔質部２５〜２７内を浸透させて、冷却用ガス流路３１１、３１２、及び３１３側に移動することができる。したがってフラッディングの発生による発電効率の低下を未然に防ぐことができる。また、冷却能力の異なる冷却用ガス流路３１１、３１２、及び３１３と、冷却水流路３２１、３２２、及び３２３とが交互に配置されているので、面内の温度分布を均一なものとすることができる。
【００１７】
以下に流路形状の異なる二つの実施形態にかかる燃料電池１００Ｅ、及び１００Ｂを例にとって本発明をさらに詳しく説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図２は、第１実施形態にかかる燃料電池１００Ｅを概念的に示す分解斜視図である。この図においては、紙面奥側からアノード側セパレータ３０、ＭＥＡ１０、及びカソード側セパレータ２０の順に表されている。カソード側セパレータ２０は、背面３００及びＭＥＡ対向面４００を明確に示すために直方体形状に表されているが、実際の形状は厚みの薄い板状である。また、ＭＥＡ対向面４００は、図示の視点からは、セパレータ２０の背面側にあたり、本来図には現れないものであるが、あたかもセパレータ２０の材料が透明であるかのように背面側を透かして見せている。背面３００とＭＥＡ対向面４００との位置関係が容易に把握されるようにするためである。以下に説明する図面及び説明においても、セパレータ２０のＭＥＡ対向面４００は、このような視点から表されているものとする。
【００１９】
ＭＥＡ１０は、中央の電解質膜を挟んで紙面手前側にはカソード、紙面奥側にはアノードが配置されている。アノード及びカソードはそれぞれ電解質膜側に触媒層、その外側に拡散層を備えている。そしてこれら拡散層の外側面にそれぞれアノード側セパレータ３０、及びカソード側セパレータ２０が当接されている。なお、図では電解質膜、触媒層、拡散層の図示は省略され、これらが一体となったＭＥＡ（膜／電極接合体）１０として表されている。
【００２０】
ＭＥＡ１０、及び各セパレータ２０、３０には、燃料電池１００Ｅのセル積層方向に貫通する孔５１〜５７が各部材の両側部（図の左右側部）に設けられている。図の左側部には、エア供給孔５１、エア排出孔５２、冷却水排出孔５３、及び水素供給孔５４が設けられている。右側部には冷却水供給孔５５、エアターン部５６、及び水素排出孔５７がそれぞれに設けられている。セパレータ２０、３０の面上に形成された各流路には、これらの孔のいずれかから、エア、水素、冷却水が供給され、これらはまた他の孔のいずれかから排出される。
【００２１】
図３は、第１実施形態にかかる燃料電池１００Ｅのカソード側セパレータ２０の背面３００を示す図である。背面３００には、冷却用ガス流路３１０と、冷却水流路３２０とが形成されている。冷却用ガス流路３１０は、エア供給孔５１に一端側が通じる流路が３本の流路３１１、３１２、及び３１３に分岐されてそれぞれの流路が図の右方向に延設され、セパレータ２０の中央右寄り側においてそれぞれに貫通孔３２４、３２５、及び３２６へと通じている。また、冷却水流路３２０は、冷却水供給孔５５に一端側が通じる流路が３本の流路３２１、３２２、及び３２３に分岐されてそれぞれの流路が図の左方向に延設され、セパレータ２０の中央左寄り側においてそれぞれに貫通孔３２７、３２８、及び３２９へと通じている。貫通孔３２４〜３２６、及び３２７〜３２９は、セパレータ２０の背面３００側からＭＥＡ対向面４００側へと貫通されている。
【００２２】
冷却用ガス流路３１１〜３１３はそれぞれ少なくとも一部が、多孔質部２５、２６、及び２７に形成されている。図示の第１実施形態にかかる燃料電池１００Ｅでは、多孔質部２５〜２７は、冷却用ガス流路３１１〜３１３の部分のみに配設され、その余の部分は緻密質により形成されている。
【００２３】
なお、背面３００の両側部には孔５１〜５７が設けられているが、これらについては既に説明したので、ここでは図面に同一参照符号を付してそれらの説明は省略する。以降において説明するＭＥＡ対向面４００、及びアノード側セパレータ３０のＭＥＡ対向面６００においても同様とする。
【００２４】
図４は、第１実施形態にかかる燃料電池１００Ｅのカソード側セパレータ２０のＭＥＡ対向面４００を示す図である。また図５（Ｂ）は、図３における５I−５I線、及び５II−５II線に沿った断面を合成してセパレータ表裏に冷却用ガス流路３１１と、反応ガス流路４１１とが形成されている部位の断面を示す図である。ＭＥＡ対向面４００には、反応ガス流路４１０が設けられている。本実施形態の燃料電池１００Ｅでは、反応ガス（エア）は、背面３００において冷却用ガスとして使用されたエアが使用される。すなわち、背面３００側の冷却用ガス流路３１１、３１２、及び３１３（図３参照）を流通されてきた冷却用エアは、貫通孔３２４、３２５、及び３２６を通過してＭＥＡ対向面４００の流路３３０に至る。流路３３０は、エアターン部５６に導かれ、そこで流路３３２に切り返される。そして流路３３２は、流路３３０を迂回するようにセパレータ２０の上部に至り、そこで図の左方向に延設される６本の流路４１１〜４１６に分岐されている。
【００２５】
セパレータ２０の左寄り側において流路４１１〜４１６は再び１本の流路４１７に合流される。流路４１７は、後述する冷却水流路３３１を迂回しつつエア排出孔５２へと導かれている。ＭＥＡ対向面４００における６本の反応ガス流路４１１〜４１６のうち、３本の流路４１１、４１３、及び４１５の少なくとも一部は、多孔質部２５、２６、及び２７に設けられている。一方、他の３本の流路４１２、４１４、及び４１６は、緻密質部に設けられている。図１〜４を参照して明らかな通り、カソード側セパレータ２０において、ＭＥＡ対向面４００に形成されている反応ガス流路４１１、４１３、及び４１５のセパレータ背面側に、背面３００に形成されている冷却用ガス流路３１１、３１２、及び３１３が配置されている。したがって、反応ガス流路４１１、４１３、及び４１５内に発生した過剰な結露水は、多孔質部２５〜２７内を浸透して、冷却用ガス流路３１１、３１２、及び３１３側に移動することができ、フラッディングの発生による発電効率の低下を未然に防ぐことができる。また、冷却用ガスが反応ガス流路側から供給された水分により加湿され、この冷却用ガスがＭＥＡ対向面４００側に反応ガス（エア）として供給されるので、反応ガスの加湿器を省略、又は、能力を小さなものとすることが可能である。
【００２６】
次に、冷却水について、ＭＥＡ対向面４００における流れを、図４、及び図５（Ａ）を参照しつつ説明する。図５（Ａ）は、図３における５I−５I線、及び５II−５II線に沿った断面を合成して、冷却水流路が形成されている部位の断面を示す図である。上記の通り背面３００側において、流路３２１〜３２３から貫通孔３２７〜３２９へと導かれた（図３参照）冷却水は、ＭＥＡ対向面４００側に導かれ、貫通孔３２７〜３２９から流路３３１を介して、冷却水排出孔５３へと流通される。図１〜４を参照して明らかな通り、カソード側セパレータ２０において、３本の冷却水流路３２１〜３２３と、３本の冷却用ガス流路３１１〜３１３とは、それぞれ交互に配置されている。一方、冷却水による冷却能力と、冷却用ガスによる冷却能力とは、水とガス（エア）との熱容量を比較すれば大きな差が存在するのは明白である。このように、冷却能力の異なる冷却用ガス流路３１１〜３１３と、冷却水流路３２１〜３２３とが交互に配置されているので、面内の温度分布を均一なものとすることができる。かくして燃料電池１００Ｅの発電効率が高く保たれる。
【００２７】
図６は、第１実施形態にかかる燃料電池１００Ｅのアノード側セパレータ３０のＭＥＡ対向面６００を示す図である。ＭＥＡ対向面６００には水素ガスを反応面内に流通させるための反応ガス流路６１０が設けられている。反応ガス流路６１０は、水素供給孔５４に一端側が通じており、セパレータ３０の面内で６本の流路６１１〜６１６に分岐した後再び１本の流路に合流されて、水素排出孔５７へと導かれている。
【００２８】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態にかかる燃料電池１００Ａを概念的に示す分解斜視図である。この図においても、第１実施形態の燃料電池１００Ｅと同様に、紙面奥側からアノード側セパレータ３０Ａ、ＭＥＡ１０Ａ、及びカソード側セパレータ２０Ａの順に表されている。カソード側セパレータ２０Ａの実際の形状は厚みの薄い板状である。
【００２９】
ＭＥＡ１０Ａは、中央の電解質膜を挟んで紙面手前側にはカソード、紙面奥側にはアノードが配置されている。アノード及びカソードはそれぞれ電解質膜側に触媒層、その外側に拡散層を備えている。そしてこれら拡散層の外側面にそれぞれカソード側セパレータ２０Ａ、及びアノード側セパレータ３０Ａが当接されている。なお、図では電解質膜、触媒層、拡散層が一体となったＭＥＡ（膜／電極接合体）１０Ａとして表されている。
【００３０】
ＭＥＡ１０Ａ、及び各セパレータ２０Ａ、３０Ａには、燃料電池１００Ａのセル積層方向に貫通する孔５１Ａ〜５７Ａが各部材の両側部（図の左右側部）に設けられている。図の左側部には、エア供給孔５１Ａ、エア排出孔５２Ａ、冷却水排出孔５３Ａ、及び水素供給孔５４Ａが設けられている。右側部にはエアターン部５６Ａ、冷却水供給孔５５Ａ、及び水素排出孔５７Ａがそれぞれに設けられている。セパレータ２０Ａ、３０Ａの面上に形成された各流路には、これらの孔のいずれかから、エア、水素、冷却水が供給され、これらはまた他の孔のいずれかから排出される。
【００３１】
図８は、第２実施形態にかかる燃料電池１００Ａのカソード側セパレータ３０Ａの背面３００Ａを示す図である。図９は、第２実施形態にかかる燃料電池１００Ａのカソード側セパレータ３０ＡのＭＥＡ対向面４００Ａを示す図である。また図１０（Ａ）は、図８における１０I−１０I線、及び１０II−１０II線に沿った断面を合成して、冷却水流路が形成されている部位の断面を示す図、図１０（Ｂ）は、図８における１０II−１０II線に沿った断面を合成してセパレータ表裏に冷却用ガス流路３１１Ａと、反応ガス流路４１１Ａとが形成されている部位の断面を示す図である。以下にこれらの図を参照しつつ、カソード側セパレータ３０Ａにおける冷却用ガス、反応ガス（エア）、及び冷却水の流れについて説明する。
【００３２】
図８に示されるように、背面３００Ａには、冷却用ガス流路３１０Ａと、冷却水流路３２０Ａとが形成されている。冷却用ガス流路３１０Ａは、エア供給孔５１Ａに一端側が通じる流路が３本の流路３１１Ａ、３１２Ａ、及び３１３Ａに分岐されてそれぞれの流路が図の右方向に延設され、セパレータ２０Ａの中央右寄り側において再び１本の流路となって、エアターン部５６Ａへと導かれている。エアターン部５６Ａに供給された冷却用ガスは、図９に示されるＭＥＡ対向面４００Ａの反応ガス流路４１０Ａ（４１１Ａ〜４１６Ａ）へと導かれている。本実施形態の燃料電池１００Ａにおいても、反応ガス（エア）は、背面３００Ａにおいて、冷却用ガスとして使用されたエアが使用される。すなわち、背面３００Ａ側の冷却用ガス流路３１１Ａ、３１２Ａ、および３１３Ａ（図８参照）を流通されてきた冷却用エアは、セパレータ２０Ａの厚さ方向に貫通するエアターン部５６に導かれ、ＭＥＡ対向面４００Ａ側に至る。そこでエアターン部５６Ａから流路３２８Ａへと切り返される。そして流路３２８Ａは、後述する冷却水流路３３１Ａを迂回するようにセパレータ２０Ａの上部に至り、そこで図の左方向に延設される６本の流路４１１Ａ〜４１６Ａに分岐されている。さらに、セパレータ２０Ａの左寄り側において６本の流路４１１Ａ〜４１６Ａは再び１本の流路４１７Ａとして合流される。流路４１７Ａは、後述する冷却水流路３２７Ａを迂回しつつエア排出孔５２Ａへと導かれている。
【００３３】
次に、第２実施形態にかかる燃料電池１００Ａの冷却水の流れを説明する。図９に示されている冷却水供給孔５３Ａに通じる冷却水流路３２７Ａは３本に分岐されて、それらの先端が貫通孔３２４Ａ、３２５Ａ、３２６Ａへと通じている。これらの貫通孔３２４Ａ〜３２６Ａは、カソード側セパレータ２０Ａの厚さ方向に貫通されており、これら貫通孔を通過して冷却水はＭＥＡ対向面４００Ａ側から背面３００Ａ側へと導かれる。図８に示される通り、貫通孔３２４Ａ〜３２６Ａに導かれた冷却水は、背面３００Ａ側に形成された３本の流路３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａへと導かれている。流路３２１Ａ〜３２３Ａは、図の右方向に延設されており、その先端が貫通孔３２８Ａ、３２９Ａ、３３０Ａに導かれている。これらの貫通孔３２８Ａ〜３３０Ａも、カソード側セパレータ２０Ａの厚さ方向に貫通されており、これら貫通孔を介して冷却水は背面３００Ａ側から再びＭＥＡ対向面４００Ａ側へと戻される。再び図９を参照して、ＭＥＡ対向面４００Ａ側において、貫通孔３２８Ａ〜３３０Ａを通過してきた冷却水は、３本に分岐した流路３３１Ａに導かれる。流路３３１Ａは１本の流路となって、冷却水排出孔５５Ａへと至る。なお、背面３００Ａ、ＭＥＡ対向面４００Ａの両側部には孔５１Ａ〜５７Ａが設けられているが、これらについては既に説明したので、ここでは図面に同一参照符号を付してそれらの説明は省略する。以降において説明するアノード側セパレータ３０ＡのＭＥＡ対向面６００Ａにおいても同様とする。
【００３４】
冷却用ガス流路３１１Ａ〜３１３Ａはそれぞれ少なくとも一部が、多孔質部２５Ａ、２６Ａ、及び２７Ａに形成されている。図示の第２実施形態にかかる燃料電池１００Ａでは、多孔質部２５Ａ〜２７Ａは、冷却用ガス流路３１１Ａ〜３１３Ａの部分のみに配設され、その余の部分は緻密質により形成されている。ＭＥＡ対向面４００Ａにおける６本の反応ガス流路４１１Ａ〜４１６Ａのうち、３本の流路４１１Ａ、４１３Ａ、及び４１５Ａの少なくとも一部は、多孔質部２５Ａ、２６Ａ、及び２７Ａに設けられている。一方、他の３本の流路４１２Ａ、４１４Ａ、及び４１６Ａは、緻密質部に設けられている。図１、及び図７〜１０を参照しても明らかな通り、カソード側セパレータ２０Ａにおいて、ＭＥＡ対向面４００Ａに形成されている反応ガス流路４１１Ａ、４１３Ａ、及び４１５Ａのセパレータ背面側に、背面３００Ａに形成されている冷却用ガス流路３１１Ａ、３１２Ａ、及び３１３Ａが配置されている。したがって、反応ガス流路４１１Ａ、４１３Ａ、及び４１５Ａ内に発生した過剰な反応生成水を、多孔質部２５Ａ〜２７Ａ内を浸透させて、冷却用ガス流路３１１Ａ、３１２Ａ、及び３１３Ａ側に移動させることができ、フラッディングの発生による発電効率の低下を未然に防ぐことができる。また、冷却用ガスが反応ガス流路側から供給された水分により加湿され、この冷却用ガスがＭＥＡ対向面４００Ａ側に反応ガス（エア）として供給されるので、反応ガスの加湿器を省略、又は、能力を小さなものとすることも可能である。
【００３５】
次に、冷却水について、図１及び図７〜１０を参照して明らかな通り、カソード側セパレータ２０Ａにおいて、３本の冷却水流路３２１Ａ〜３２３Ａと、３本の冷却用ガス流路３１１Ａ〜３１３Ａとは、それぞれ交互に配置されている。冷却能力の異なる冷却用ガス流路３１１Ａ〜３１３Ａと、冷却水流路３２１Ａ〜３２３Ａとが交互に配置されているので、面内の温度分布を均一なものとすることができる。もって燃料電池１００Ａの発電効率を高く保つことができる。
【００３６】
図１１は、第２実施形態にかかる燃料電池１００Ａのアノード側セパレータ３０ＡのＭＥＡ対向面６００Ａを示す図である。ＭＥＡ対向面６００Ａには水素ガスを反応面内に流通させるための反応ガス流路６１０Ａが設けられている。反応ガス流路６１０Ａは、水素供給孔５４Ａに一端側が通じており、セパレータ３０Ａの面内で６本の流路６１１Ａ〜６１６Ａに分岐した後、再び１本の流路に合流されて、水素排出孔５７Ａへと導かれている。
【００３７】
図１２は、燃料電池のカソード側セパレータの背面側に形成された流路に関する本発明の変形例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）に示される各図はセパレータ上に形成された冷却水流路（斜線が施された部分）と冷却用ガス流路（無地の部分）のパターンを示すものである。なおこれらの図においては多孔質部の図示は省略されている。いずれの場合にも、単独又は複数の冷却用ガス流路を冷却水流路が挟むように設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の燃料電池を面方向に直交する面に沿った断面で示す図である。
【図２】第１実施形態にかかる燃料電池を概念的に示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態にかかる燃料電池のカソード側セパレータの反応ガス流路背面側の面を示す図である。
【図４】第１実施形態にかかる燃料電池のカソード側セパレータの反応ガス流路側の面を示す図である。
【図５】図３における５I−５I線、及び５II−５II線に沿った断面を合成して示す図である。（Ａ）は冷却水流路が形成されている部位の断面を表し、（Ｂ）はセパレータ表裏に冷却用ガス流路と、反応ガス流路とが形成されている部位の断面を示す。
【図６】第１実施形態にかかる燃料電池のアノード側セパレータの反応ガス流路側の面を示す図である。
【図７】第２実施形態にかかる燃料電池を概念的に示す分解斜視図である。
【図８】第２実施形態にかかる燃料電池のカソード側セパレータの反応ガス流路背面側の面を示す図である。
【図９】第２実施形態にかかる燃料電池のカソード側セパレータの反応ガス流路側の面を示す図である。
【図１０】図８における１０I−１０I線、及び１０II−１０II線に沿った断面を示す図である。（Ａ）は冷却水流路が形成されている部位の断面を表し、（Ｂ）はセパレータ表裏に冷却用ガス流路と、反応ガス流路とが形成されている部位の断面を示す。
【図１１】第２実施形態にかかる燃料電池のアノード側セパレータの反応ガス流路側の面を示す図である。
【図１２】燃料電池のカソード側セパレータの背面側に形成された流路に関する変形例を示す図である。
【図１３】従来の燃料電池を面方向に直交する面に沿った断面で示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０、１０Ａ  ＭＥＡ
２０、２０Ａ  カソード側セパレータ
３０、３０Ａ  アノード側セパレータ
２１、２２、２３、２４  緻密質部
２５、２６、２７、２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ  多孔質部
１００、１００Ａ、１００Ｅ  燃料電池
３００、３００Ａ  背面
３１１、３１２、３１３、３１１Ａ、３１２Ａ、３１３Ａ  冷却用ガス流路
３２１、３２２、３２３、３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ  冷却水流路
４００、４００Ａ  ＭＥＡ対向面（カソード側）
４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６  反応ガス流路（カソード側）
６００、６００Ａ  ＭＥＡ対向面（アノード側）
６１１、６１２、６１３、６１４、６１５、６１６  反応ガス流路（アノード側）
【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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