(57)【要約】【課題】  カソードとセパレータとの間に存在する反応生成物を低減することが可能な燃料電池を提供する。【解決手段】  触媒層３２、４２及び拡散層３１、４１を備えるカソード３０並びにアノード４０と、カソード３０とアノード４０との間に配置される電解質１とを備えるＭＥＡ５の両側に、セパレータ１０、２０を具備してセル１００を構成し、セパレータ１０にはカソード３０側に流路溝１１、１１、…が刻設され、溝の山部１２、１２、…はカソードの拡散層３１に当接されている燃料電池であって、少なくとも流路１１下流側の溝の山部１２は、溝の山部１２先端に一方の開口を有し他方の開口がセパレータ１０の背側に設けられた貫通孔１５を備え、さらに貫通孔１５の内部を加圧又は減圧する、圧力変更手段５０を備えることを特徴とする、燃料電池とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒層及び拡散層を備えるカソード並びにアノードと、前記カソードと前記アノードとの間に配置される電解質とを備えるＭＥＡの両側に、セパレータを配設してセルを構成し、
前記セパレータには前記カソード側に流路溝が刻設され、前記溝の山部は前記カソードの拡散層に当接されている燃料電池であって、
少なくとも前記流路下流側の前記溝の山部は、前記溝の山部先端に一方の開口を有し他方の開口が前記セパレータの背側に設けられた貫通孔を備え、
さらに前記貫通孔の内部を加圧又は減圧する、圧力変更手段を備えることを特徴とする、燃料電池。
【請求項２】
前記圧力変更手段は、前記貫通孔内に配設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。
【請求項３】
前記圧力変更手段は、マイクロポンプであることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記圧力変更手段は、前記貫通孔外に配設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。
【請求項５】
前記貫通孔が、開閉バルブを備えることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記セルが、さらに電圧センサを備え、該電圧センサの感知する発電圧の値に応じて、当該セルに備えられた前記圧力変更手段が作動することを特徴とする、請求項２又は３に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記セルが、さらに電圧センサを備え、該電圧センサの感知する発電圧の値に応じて、当該セルに備えられた前記開閉バルブが作動することを特徴とする、請求項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、燃料電池に関し、特に燃料電池の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子電解質型燃料電池（以下において、「ＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte Fuel Cell）」と記述する。）は、各種の燃料電池の中でも、低温領域での運転が可能であるとともに、５０〜６０％の高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車の最適な動力源として注目されている。このＰＥＦＣの電解質は、陽イオン交換樹脂膜を、カチオン導電性膜として使用するものである。この導電性膜は、分子中にプロトン（水素イオン（Ｈ＋））交換基を有しており、これを飽和状態に含水させることにより、常温で２０Ω・ｃｍ以下の比抵抗を示し、プロトン導電性電解質として機能している。そして、この電解質膜の飽和含水量は、温度によって可逆的に変化する。すなわち、ＰＥＦＣの運転中においては、電解質膜からの蒸散を防止するために燃料ガス中および酸化ガス中に水蒸気の形で添加された加湿水と、カソード側における電気化学反応によって生成される水とによって常に飽和状態が維持される。
【０００３】
ところが、カソード側において生成される水が増加するか、あるいは燃料ガスおよび酸化ガスが消費されて残留ガス中の水蒸気が過飽和となって水が凝結して、水の供給が過剰となると、この電解質膜が水浸しとなり、いわゆる「フラッディング」状態となる。このフラッディング状態が発生すると、セル内のガス接触面積が減少し、更にはカソードへの酸素ガスの供給が阻害されて、ＰＥＦＣの発生電圧が低下する。この電圧低下は、ＰＥＦＣの効率の低下に繋がるため、ＰＥＦＣの高いエネルギー変換効率を維持するためには、フラッディング現象を低減することが重要である。
【０００４】
フラッディング現象を低減し、ＰＥＦＣの効率を高めることを目的とした技術が、これまでにいくつか提案されている。例えば、特許文献１には、酸化ガス通路の溝の深さを入口から出口に向けて漸増させて、排水を促進し、上記フラッディングによる障害を抑制する技術が開示されている。また特許文献２には、多孔体を用いてリブ下の水分を吸引する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１３８６９６号公報
【特許文献２】米国特許第５８４０４１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された技術によれば、生成水の十分な排水ができないという問題があった。また特許文献２に開示されている技術では、多孔体は量産が難しく、品質が保障できないため、均一な穴のあいた多孔体を製造して実用化するのは非常に難しいことが判明している。
【０００６】
そこで本発明は、燃料電池のカソードとセパレータとの間に存在する水を低減することが可能な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】
【０００７】
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、触媒層及び拡散層を備えるカソード並びにアノードと、カソードとアノードとの間に配置される電解質と、を備えるＭＥＡの両側に、セパレータを配設してセルを構成し、当該セパレータにはカソード側に流路溝が刻設され、当該溝の山部はカソードの拡散層に当接されている燃料電池であって、少なくとも流路下流側の溝の山部は、当該溝の山部先端に一方の開口を有し他方の開口がセパレータの背側に設けられた貫通孔を備え、さらに貫通孔の内部を加圧又は減圧する、圧力変更手段を備えることを特徴とする、燃料電池により、上記課題を解決しようとするものである。
ここで、貫通孔は、カソードの拡散層に溝の山部が当接されているセパレータにおける、流路下流側の溝の山部を含んでいれば、特に限定されず、例えば、当該流路下流側の溝の山部のみに貫通孔が設けられていても良く、溝の全ての山部に貫通孔が設けられていても良い。また、設けられる貫通孔の数は特に限定されず、フラッディングの原因となる水の除去に必要な数だけ設けることができる。一方、備えられる圧力変更手段の数は特に限定されない。なお、セパレータの素材は特に限定されるものではないが、貫通孔を容易に加工できるという観点から、金属製であることが好ましい。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、圧力変更手段により、フラッディングの原因となる水を除去することが可能になる。その結果、除去前に反応生成物が位置していた部位にも反応ガスが拡散できるようになるため、燃料電池の発電圧の低下を抑制することが可能になる。また、セパレータに貫通孔を設けることにより、多孔体を用いる場合に較べ、確実に水を除去することが可能になる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池において、圧力変更手段は、貫通孔内に配設されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃料電池において、圧力変更手段は、マイクロポンプであることを特徴とする。
ここで、マイクロポンプは、セパレータの溝の山部に設けられた貫通孔内に配設可能であれば、その形態は特に限定されるものではない。
【００１１】
請求項２又は３に記載の発明によれば、セパレータの溝の山部とカソードの拡散層との間に存在する水を、確実に除去することが可能になる。ここで、圧力変更手段により貫通孔の内部を加圧すると、当該貫通孔が設けられたセパレータの山部とカソードの拡散層との間（以下において、「位置Ａ」と記述する。）に存在する水は、当該山部と隣接する溝へと移動することにより除去される。一方、圧力変更手段により貫通孔の内部を減圧すると、位置Ａに存在していた水は当該貫通孔内へと移動することにより、除去される。これらの方法により水を除去することで、燃料電池の拡散層における反応ガスの拡散可能領域が拡大されるため、燃料電池の発電圧の低下を抑制することが可能になる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池において、圧力変更手段が貫通孔外に配設されていることを特徴とする。
ここで、圧力変更手段の配設形態は、貫通孔外に配設されていれば特に限定されるものではなく、例えば、複数の貫通孔と圧力変更手段とが流路で接続されている形態等を挙げることができる。また、備えられる圧力変更手段の数は特に限定されない。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、燃料電池内に備えられる圧力変更手段の数量を抑制することが可能になるため、燃料電池の生産コスト増加を抑制しつつ燃料電池の発電圧の低下を抑制することが可能になる。なお、当該圧力変更手段は、燃料電池内の他の手段（ガスを供給する際に用いられるコンプレッサー等）を活用しても良い。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の燃料電池において、貫通孔が、開閉バルブを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項２又は３に記載の燃料電池において、セルが電圧センサを備え、当該電圧センサの感知する発電圧の値に応じて、当該セルに備えられた圧力変更手段が作動することを特徴とする。
ここで、電圧センサは、燃料電池セルの電圧を測定可能なセンサであれば、その形態は特に限定されない。また、当該センサの配置形態も特に限定されるものではない。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、セルの発電圧が一定値以下となった場合にのみ、当該セルの貫通孔内に備えられた圧力変更手段を作動させ、水を除去することにより、発電圧の低下を改善することが可能になる。また、複数のセルを積層したスタック状の燃料電池に本発明を適用すれば、発電圧が低下したセルに備えられた圧力変更手段を作動させ、当該セルの発電圧低下をピンポイントで改善させることにより、効果的に燃料電池における発電圧の低下を改善することができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の燃料電池において、セルが電圧センサを備え、当該電圧センサの感知する発電圧の値に応じて、当該セルに備えられた開閉バルブが作動することを特徴とする。
ここで、電圧センサは、燃料電池セルの電圧を測定可能なセンサであれば、その形態は特に限定されない。また、当該センサの配置形態も特に限定されるものではない。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、セルの発電圧が一定値以下となった場合にのみ、当該セルに備えられた開閉バルブを開き、水を除去することにより、発電圧の低下を改善することが可能になる。また、複数のセルを積層したスタック状の燃料電池に本発明を適用すれば、発電圧が低下したセルに備えられた圧力変更手段を作動させ、当該セルの発電圧低下をピンポイントで改善させることにより、効果的に燃料電池における発電圧の低下を改善することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃料電池によれば、燃料電池のカソードとセパレータとの間に存在する水を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池の構成例（以下において、本構成例を「第１構成例」と記述する。）を概略的に示す図である。本発明の燃料電池は、触媒層３２、４２及び拡散層３１、４１を備えるカソード３０並びにアノード４０と、カソード３０とアノード４０との間に配置される電解質１とを備えるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）５の両側に、セパレータ１０、２０を配設してセル１００を構成し、セパレータ１０にはカソード３０側に流路溝１１、１１、…が刻設され、当該溝の山部１２、１２、…は、カソードの拡散層３１に当接されている。第１の構成例では、全ての山部１２、１２、…に貫通孔１５、１５、…が設けられ、これら全ての貫通孔１５、１５、…には、圧力変更手段５０、５０、…が備えられている。また、アノード４０と対向するように配置されるセパレータ２０は、流路溝２１、２１、…及び溝の山部２２、２２、…を備えている。ここで、圧力変更手段５０、５０、…は、当該手段５０、５０、…に備えられている配線に通電することにより、駆動する。なお、圧力変更手段５０、５０、…に備えられている配線は、図示されていない。ここに、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池とは、貫通孔内に圧力変更手段が備えられている形態をいう。
【００２１】
燃料電池のＭＥＡでは、水素と酸素とが反応する（以下において、「電気化学反応」と記述する。）ことにより、カソード３０側に水が発生する。ここで、カソードの拡散層３１が流路溝１１、１１、…と対向する部位３５、３５、…で発生した水は、流路溝１１、１１、…内を通るガスにより乾燥又は移動され得るが、拡散層３１が山部１２、１２、…と対向する部位３６、３６、…で発生した水は、ガスにより乾燥又は移動され難い。加えて、セパレータ１０は低温であるため、拡散層３１を経た水は、セパレータの山部１２、１２、…により冷やされ、部位３６、３６、…で結露しやすい。結露した水は表面張力が大きく、移動し難いため、当該部位３６、３６、…に溜まりやすい。これらの理由から、部位３６、３６、…には、電気化学反応により発生した水（以下において、「生成水」と記述する。）が溜まりやすく、従来の燃料電池では、この生成水の滞留が、フラッディングの一因となっていた。そこで、本発明の燃料電池では、カソード３０と対向するように配置されているセパレータ１０の山部１２、１２、…に貫通孔１５、１５、…を設け、これらの貫通孔１５、１５、…に備えられる圧力変更手段５０、５０、…により、生成水を除去することとした。かかる手段によって生成水を除去することによりフラッディングを防止することが可能になり、電極へのガスの供給が十分に行われて、拡散層３１内の部位３６、３６、…の近傍において従来よりも電気化学反応が行われるようになるため、燃料電池の電圧低下を低減させることが可能になる。
【００２２】
貫通孔１５、１５、…が設けられる山部１２、１２、…の位置は特に限定されないが、生成水は、ガス流路の下流側に滞留し易いため、ガス流路の下流部と隣接する山部に貫通孔を設けることが好ましい。また、設けられる貫通孔１５、１５、…の数も特に限定されるものではなく、燃料電池の電圧低下を効果的に低減するために必要な数だけ設けることができる。さらに、貫通孔を設ける方法は特に限定されないが、例えば、レーザー加工により、貫通孔を設けるべき凸部に孔を開ける方法等を挙げることができる。
【００２３】
本構成例における圧力変更手段５０、５０、…は、貫通孔１５、１５、…の内部を加圧又は減圧できる手段であり、かつ、当該貫通孔１５、１５、…内に配設可能であれば特に限定されず、例えば、マイクロポンプ等を好適に使用することができる。圧力変更手段５０、５０、…が加圧手段５０、５０、…である場合、部位３６、３６、…に存在する水は、貫通孔１５、１５、…内が加圧されることにより、当該部位３６、３６、…と隣接する流路溝１１、１１、…へと移動し、当該溝１１、１１、…内を流れるガスにより移動又は乾燥され、除去される。これに対し、圧力変更手段５０、５０、…が減圧手段５０、５０、…である場合、部位３６、３６、…に存在する水は、貫通孔１５、１５、…内が減圧されることにより、当該部位３６、３６、…と当接している山部１２、１２、…に設けられた貫通孔１５、１５、…内を移動することにより、除去される。
ここで、圧力変更手段５０、５０、…が加圧手段であるか減圧手段であるかによる差異は、部位３６、３６、…に存在する水の除去経路のみであり、各手段の配置形態は、当該手段５０、５０、…が加圧手段であるか否かを問わない。そこで、本構成例を含む以下の構成例の説明において、圧力変更手段５０、５０、…は加圧手段５０、５０、…であることを想定して記述するが、圧力変更手段５０、５０、…は加圧手段に限定されるものではない。また、便宜上、各構成例における図は、ユニットセルを想定して記載するが、本発明の燃料電池はユニットセル構造のみに限定されるものではなく、ユニットセルを積層して構成される、いわゆるスタック構造とすることもできる。
【００２４】
本構成例における加圧手段５０、５０、…の具体例として、空気等の気体を吐出する手段や水等の液体を吐出する手段等を挙げることができる。本構成例を含む以下の構成例において、貫通孔１５、１５、…内に備えられる加圧手段５０、５０、…は気体を吐出する手段（マイクロポンプ）であることを想定して記述するが、本発明の燃料電池に備えられる加圧手段は、マイクロポンプに限定されるものではない。
なお、加圧手段５０、５０、…の気体吐出形態は特に限定されない。気体吐出形態の具体例としては、それぞれの加圧手段５０、５０、…が常に気体を吐出する形態や、定期的に気体を吐出する形態等を挙げることができる。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池の他の構成例（以下において、本構成例を「第２構成例」と記述する。）を概略的に示す図である。図２において、貫通孔１５、１５、１５は、カソード３０と対抗するように配置されているセパレータ１０の山部のうち、流路溝の下流側１１、１１と隣接する山部１２、１２、１２にのみ設けられており、それぞれの貫通孔内には加圧手段５０、５０、５０が備えられている。なお、図２において、図１と同様の構成を採る部位に関しては、その説明を省略する。
本発明の燃料電池をかかる形態とし、フラッディングが発生しやすい流路溝の下流側と隣接する山部にのみ貫通孔を設け、その貫通孔内にのみ加圧手段を備えることにより、燃料電池内に配置する加圧手段の数量を抑制しつつ効果的にフラッディングを防止し、燃料電池の電圧低下を抑制することが可能になる。
【００２６】
図３は、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池の他の構成例（以下において、本構成例を「第３構成例」と記述する。）を概略的に示す図である。図３において、貫通孔１５、１５、１５は、カソード３０と対向するように配置されているセパレータ１０の山部のうち、流路溝の下流側１１、１１と隣接する山部１２、１２、１２にのみ設けられており、それぞれの貫通孔には、加圧手段５０、５０、５０が備えられている。また、第３構成例における燃料電池は、電圧センサ６０、制御装置８０、及び圧力変更手段制御器８７を備えている。本構成例において、全ての貫通孔１５、１５、…に設けられている加圧手段５０、５０、…の動作は、制御装置８０によって制御される。
制御装置８０には、燃料電池の動作制御を実行するＣＰＵ８１と、そのＣＰＵ８１に対する記憶装置とが設けられている。ＣＰＵ８１は、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ８１に対する記憶装置は、例えば、燃料電池の動作制御に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ８２と、ＣＰＵ８１の作業領域として機能するＲＡＭ８３等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ８１が、ＲＯＭ８２に記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、本発明の燃料電池における制御装置８０が機能する。
セル１００の発電圧を検知する電圧センサ６０からの出力信号は、入力ポート８５を介して、入力信号としてＣＰＵ８１へと到達する。一方で、タイマ８４より発せられた時間に関する信号も、ＣＰＵ８１へと到達する。この入力要素からの信号、及びＲＯＭ８２に記憶されたプログラムに基づいて、例えば、セル１００の発電圧が所定値以下である場合には、出力ポート８６を介して、アクチュエータとしての圧力変更手段制御器８７に対する動作指令を制御する。圧力変更手段制御器８７は、ＣＰＵ８１から与えられた動作指令に応じて、加圧手段５０、５０、…を作動させる。
この他、図１と同様の構成を採る部位に関しては、その説明を省略する。
【００２７】
本発明の燃料電池をかかる形態とし、セル１００毎に電圧センサ６０を設けることにより、燃料電池内においてフラッディングが発生したセル１００を正確に把握することが可能になる。そのため、圧力変更手段制御器８７を介して当該セル１００に備えられている加圧手段５０、５０、…のみを作動させることにより、フラッディングを効果的に制御することが可能となる。
なお、本発明において、セル１００毎に設けられるセンサは、セル１００の発電圧の値を検知可能なものであれば、特に限定されない。
【００２８】
図４は、本発明の第２実施形態にかかる燃料電池の構成例（以下において、本構成例を「第４構成例」と記述する。）を概略的に示す図である。図４において、貫通孔１５、１５、１５は、カソード３０と対向するように配置されているセパレータ１０の山部のうち、流路溝の下流側１１、１１と隣接する山部１２、１２、１２にのみ設けられており、貫通孔外に配設されている加圧手段５５と貫通孔１５、１５、１５との間には流路が形成されている。なお、図４においても、図１と同様の構成を採る部位に関しては、その説明を省略する。
ここで、貫通孔外に配設されている加圧手段５５を備える本発明の第２実施形態において、加圧手段５５は、貫通孔１５、１５、１５との間に流路を形成できる手段であり、かつ、貫通孔１５、１５、１５内の圧力を変更可能な手段であれば、特に限定されるものではなく、例えばマイクロポンプ等を好適に使用することができる。
本発明の燃料電池をかかる形態とすることにより、燃料電池内に配置する加圧手段の数量を抑制することが可能になり、燃料電池の生産コストを抑えることが可能になる。また、フラッディングが発生しやすい流路溝の下流側と隣接する山部に貫通孔が設けられおり、当該貫通孔と加圧手段５５との間には流路が設けられていることから、フラッディングを効果的に防止することも可能である。
ここで、図４には、便宜上、加圧手段５５を一つのみ図示したが、本構成例において、加圧手段５５の数量は一つに限定されず、適宜変更可能である。また、図４において、貫通孔１５、１５、１５は、流路溝の下流側１１、１１と隣接する山部１２、１２、１２にのみ設けられているが、本発明の第二実施形態にかかる燃料電池は、設けられる貫通孔の数は特に限定されず、少なくとも流路下流側の溝の山部に貫通孔が設けられていれば、全ての山部１２、１２、…に貫通孔が設けられていてもよい。さらに、本構成例にかかる加圧手段５５の気体吐出形態は、特に限定されるものではなく、当該手段５５と通じている全ての貫通孔へ常に気体を吐出しても良く、全ての貫通孔へ定期的に吐出しても良い。
【００２９】
図５は、本発明の第２実施形態にかかる燃料電池の他の構成例（以下において、本構成例を「第５構成例」と記述する。）を概略的に示す図である。図５において、貫通孔１５、１５、１５は、カソード３０と対向するように配置されているセパレータ１０の山部のうち、流路溝の下流側１１、１１と隣接する山部１２、１２、１２にのみ設けられており、貫通孔外に配設されている加圧手段５５と貫通孔１５、１５、１５との間には流路が形成されている。一方、貫通孔１５、１５、１５の出口には、開閉バルブ７０、７０、７０が備えられ、本構成例は開閉バルブ制御器８８を有している。この他、図３と同様の構成を採る部位に関しては、その説明を省略する。
セル１００毎に設けられた電圧センサ６０が、検知した当該セル１００の発電圧の値が所定値よりも低い場合には、制御装置８０のＣＰＵ８１は、当該セル１００におけるフラッディング発生を認識し、出力ポート８６を介して、アクチュエータとしての開閉バルブ制御器８８に対する動作指令を制御する。開閉バルブ制御器８８は、ＣＰＵ８１から与えられた動作指令に応じて、開閉バルブ７０、７０、７０を開く。
本発明の燃料電池をかかる形態とし、セル１００毎に電圧センサ６０を設けることにより、燃料電池内においてフラッディングが発生したセル１００を正確に把握することが可能になる。したがって、開閉バルブ制御器８８を介して当該セル１００に備えられている開閉バルブ７０、７０、７０のみを開くことにより、フラッディングを効果的に制御することが可能となる。
【００３０】
図６は、本発明の第３構成例における加圧方法の一例を示すフローチャートである。電圧センサ６０がセル１００の発電圧値を検知すると（ステップＳ１）、まず、検知したセル１００の発電圧値が所定値以下であるか否かが判断される（ステップＳ２）。ステップＳ２において肯定判断された場合には、セル１００に備えられたマイクロポンプ５０により貫通孔内が加圧され（ステップＳ３）、その後、ステップＳ１へと戻り、上記手順が実施される。一方、ステップＳ２において否定判断された場合には、引き続き、燃料電池システム（エンジン）が停止しているか否かが判断され（ステップＳ４）、ステップＳ４において肯定判断された場合には、マイクロポンプ５０が停止する（ステップＳ５）。一方、ステップＳ４において否定判断された場合には、ステップＳ１へと戻り、マイクロポンプ５０の作動が継続される。
【００３１】
図７は、本発明の燃料電池の他の構成例を概略的に示す図である。図７において、カソード３０と対向するように配置されているセパレータ１０の山部のうち、流路溝の下流側１１、１１と隣接する山部１２、１２、１２にのみ貫通孔１５、１５、１５が設けられ、これらの貫通孔１５、１５、１５には、減圧手段たるマイクロポンプ５０、５０、５０が備えられている。また、本構成例の燃料電池には、気液分離手段９０が設けられており、気液分離手段９０は、マイクロポンプ５０、５０、５０により吸引された反応生成物等から水を分離する。こうして分離された水は、その後、アノードガス加湿手段９１によって、水素タンクから供給される水素ガスをアノードへ供給する供給路９２へと運ばれ、電解質１を加湿する。
本構成例において、気液分離手段９０は、減圧手段であるマイクロポンプ５０、５０、５０により吸引された流体から水を取り出せる手段であれば、その形態は特に制限されない。また、アノードガス加湿手段９１は、気液分離手段９０により取り出された水を供給路９２へと移動できる手段であれば、その形態は特に制限されず、例えば、通常の流路であっても良い。さらに、図７は、本発明の第２構成例に気液分離手段９０を加えた構成を示しているが、気液分離手段９０を備える構成は、これに限定されず、他の構成例における加圧手段を減圧手段とした構成にも適用可能である。これらの構成例のうち、本発明の第２実施形態にかかる構成に気液分離手段９０が設けられる場合には、図７とは異なり、貫通孔以外の部位に位置する減圧手段５５とアノードガス供給路９２との間に、気液分離手段９０が設けられる。
本発明の燃料電池をかかる構成とすることにより、減圧手段により吸引した水を、電解質１の加湿手段として利用することが可能となるため、フラッディングの防止による燃料電池の効率向上と、電解質の加湿による燃料電池の効率向上との双方を達成することが可能となる。
【実施例１】
【００３２】
図８に、本発明の第２構成例にかかる燃料電池耐久試験（実施例）結果と、セパレータの凸部に貫通孔を設けない燃料電池耐久試験（比較例）結果とをあわせて示す。本発明の燃料電池によりフラッディングを防止した結果、本発明の燃料電池は、従来の燃料電池よりも、電圧の低下を低減できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における燃料電池の構成例を示す図である。
【図２】本発明における燃料電池の構成例を示す図である。
【図３】本発明における燃料電池の構成例を示す図である。
【図４】本発明における燃料電池の構成例を示す図である。
【図５】本発明における燃料電池の構成例を示す図である。
【図６】反応物除去方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明における燃料電池の構成例を示す図である。
【図８】本発明における実施例の結果を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  電解質
５  ＭＥＡ
１０、２０  セパレータ
１１、２１  流路溝
１２、２２  山部
３０  カソード
３１、４１  拡散層
３２、４２  触媒層
４０  アノード
１５  貫通孔
３０  カソード
４０  アノード
５０、５５  圧力変更手段
６０  センサ
７０  バルブ
１００  セル
【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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