(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を生成するセルを複数有する燃料電池であって、
前記燃料電池は、両側に備えられた両側セルと、
前記両側セルの内側に備えられた内側セルと、
水を蓄える貯水部と、
前記内側セルに備えられ、一端が前記水に浸されることにより前記内側セルで発生した熱を放出する第一放熱板とを備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記両側セルは、前記両側セルで発生した熱を放出する第二放熱板を備え、
前記第二放熱板の放熱量は、前記第一放熱板の放熱量よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記第一放熱板の前記貯水部の水に接する面積が、前記第二放熱板の前記貯水部の水に接する面積より大きいことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記内側セルは複数のセルからなり、
前記複数のセルのうち中間に位置するセルの第一放熱板の放熱量が最も大きいことを特徴とする請求項２あるいは請求項３に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記セルは、空気取り込み部を有するカソード極と、アノード極を備え、
前記貯水部に蓄えられた前記水に熱を放出することで生じた水蒸気を、前記空気取り込み部に導くことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記セルは、前記カソード極と、前記アノード極と、前記アノード極に通じる水素導入部を備え、
前記貯水部に蓄えられた前記水に熱を放出することで生じた水蒸気を、前記水素導入部に導くことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記アノード極は、触媒層と、前記触媒層に接するガス拡散層と、電子導電性を有する集電板を備え、
前記集電板が放熱する機能を有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、固体高分子電解質膜を有する燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質形の燃料電池は、アノード極とカソード極を高分子固体電解質膜で仕切り、アノード極へ水素ガスを供給し、カソード極を大気に暴露することで、常温において、高い電圧で発電することができる。このとき、アノード極の触媒上で、水素がプロトンに変わり、そのプロトンが固体高分子電解質膜中を同伴水と呼ばれる水と一緒に移動し、カソード極へ達する。そのため、固体高分子電解質膜のプロトンの伝導性を維持するために固体高分子電解質膜の水分を維持することが望ましい。
【０００３】
しかしながら、燃料電池の冷却や水素の加湿を行なわないようなパッシブ型の燃料電池（セル）においては、燃料として純水素のみ供給する場合、電解質膜で必要とする水分は電解質膜の水分の濃度勾配を補間する様に移動する逆拡散水しかない。そのため、発電によって生じた熱によって、固体高分子電解質膜の温度が過度に高くなった場合、発電によって生じた生成水がカソード極において過剰に蒸発し、逆拡散水が不足する場合、固体高分子電解質膜が乾燥するため、固体高分子電解質膜のプロトン伝導性が低下し、プロトン伝導性の低下に起因する過電圧の増大によって、燃料電池の電圧が低下する。特に、複数のセルを積層して組み上げたスタックにおいては、スタックを構成する端板に接する両側セルは発電による発熱を端板より外気へ放熱することが可能であるが、スタックの端板に接していない両側以外のセルでは、両側のセルに比較すると外気へ接する比表面積が小さいため、スタックの両側に位置するセルよりも、より内側に位置するセルは熱が篭り易く、温度が高くなる傾向にある。このようにセルのスタック内の温度分布が生じることで、温度の高いセルでは、温度の低いセルに比較して、膜の水分が不足することがある。その他にも、セル温度が低い場合でも、電解質膜周辺の湿度環境によっては、電解質膜の水分が不足したりする。そのような現象はドライアップと呼ばれている。
【０００４】
このドライアップと呼ばれる現象が起きる場合は、上述した様に電圧低下のため発電を持続できない。
【０００５】
上記課題に対し特許文献１において、セルのそれぞれの温度のバラツキを低減するために、少なくとも、温度の高いセルに対して、強制的に冷却用の流体を流していた。
【特許文献１】特開平８−１３００２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述の特許文献１の発明では、セルの周辺に、流路を配置し、流路に冷媒を流通させている。そのような構成では、セル内の電極で発生した熱を、冷媒を介して除去することができるが、セルとその周辺の湿度環境によっては、電解質膜の水分が不足する場合もあった。そのため、持続的な発電が困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、セルのそれぞれの温度のばらつきを低減することができ、ドライアップを抑制す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】
本発明の第１の特徴は、電力を生成するセルを複数有する燃料電池であって、燃料電池は、両側に備えられた両側セルと、両側セルの内側に備えられた内側セルと、水を蓄える貯水部と、内側セルに備えられ、一端が水に浸されることにより内側セルで発生した熱を放出する第一放熱板とを備えることを要旨とする。
【０００９】
かかる特徴によれば、両側セルに比べ放熱量が大きい内側セルに第一放熱板を備え、第一放熱板の一端は貯水部に蓄えられた水に浸されている。これにより、発熱量が大きい内側セルにおいて放熱することができるため、内側セルにおける固体高分子電解質膜あるいは触媒層の水分不足を抑制することができ、持続的な発電が可能となる。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、両側セルは、両側セルで発生した熱を放出する第二放熱板を備え、第二放熱板の放熱量は、第一放熱板の放熱量よりも小さいことを特徴とする。
【００１１】
かかる特徴によれば、両側セルで発生した熱を第二放熱板により放出している。内側セルよりも小さいが両側セルにおいても発熱するため、両側セルに第二放熱板を備え、両側セルで発生した熱を放出する。このとき、発熱量の大きい内側セルに備えられた第一放熱板の放熱量の方が両側セルに備えられた第二放熱板の放熱量よりも大きい構成となっている。これにより、発熱量が大きいセルの方が放熱量が大きいため、各セルの温度のばらつきを低減することができ、且つ、各セルにおける固体高分子電解質膜あるいは触媒層の水分不足を防ぐことができるため、持続的な発電が可能となる。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、第一放熱板の貯水部の水に接する面積が、第二放熱板の貯水部の水に接する面積より大きいことを要旨とする。
【００１３】
かかる特徴によれば、第一放熱板の方が、第二放熱板よりも貯水部の水に接する面積が大きい。これにより、発熱量が大きいセルにおいてより効率的に放熱することができるため、各セルの温度のばらつきを低減することができ、固体高分子電解質膜あるいは触媒層の水分不足を防ぐことができるため、持続的な発電が可能となる。
【００１４】
本発明の第４の特徴は、内側セルは複数のセルからなり、複数のセルのうち中間に位置するセルの第一放熱板の放熱量が最も大きいことを要旨とする。
【００１５】
かかる特徴によれば、発熱量が最も大きいセルにおける放熱量が最大で、発熱量が大きいセルから発熱量が小さいセルに向かうに従って、放熱量が小さくなっている。これにより、各セルの温度のばらつきを低減するとことができ、複数のセルを有する燃料電池であっても放熱効率が良く、固体高分子電解質膜あるいは触媒層の水分不足の抑制、持続的な発電が可能となる。
【００１６】
本発明の第５の特徴は、セルは、空気取り込み部を有するカソード極と、アノード極を備え、貯水部に蓄えられた水に熱を放出することで生じた水蒸気を、空気取り込み部に導くことを要旨とする。
【００１７】
かかる特徴によれば、貯水部に蓄えられた水に熱を放出することで生じた水蒸気をカソード極に備えられた空気取り込み部に導いている。これにより、固体高分子電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することができ、ドライアップを効果的に防ぐことができる。よって、持続的な発電が可能となる。
【００１８】
本発明の第６の特徴は、セルは、カソード極と、アノード極と、アノード極に通じる水素導入部を備え、貯水部に蓄えられた水に熱を放出することで生じた水蒸気を、水素導入部に導くことを要旨とする。
【００１９】
かかる特徴によれば、水素導入部に、貯水部に蓄えられた水に熱を放出することで生じた水蒸気を導いている。これにより、ドライアップを効果的に防ぐことができ、固体高分子電解質膜あるいは触媒層の水分不足を防止でき、持続的な発電が可能となる。
【００２０】
本発明の第７の特徴は、アノード極は、触媒層と、触媒層に接するガス拡散層と、電子導電性を有する集電板を備え、集電板が放熱する機能を有することを要旨とする。
【００２１】
かかる特徴によれば、アノード極に備えられた集電板が放熱機能を有している。これにより、放熱板を別途設けなくても集電板によりセルで発生した熱を放出することができ、セルの構成を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
電力を生成するセルを複数有する燃料電池において、セルのそれぞれの温度のばらつきを低減し、ドライアップを抑制する燃料電池を提供することができる。
【００２３】
電力を生成するセルを複数有する燃料電池において、セルの発電中に、両側セルと、内側セルの温度差のバラツキを低減すると同時に、固体高分子電解質膜の水分の不足を抑制することができた。さらに、受動的（パッシブ、補器無し）な動力を用いずに上記課題が解決できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の固体高分子電解質形燃料電池の単セルの構成図を示す。
【００２５】
燃料電池は、水素（図示しない）と大気中の酸素４４を用いて発電を行い、生成物として水４５を生じる。燃料電池は、水素と酸素から効率よく電気エネルギーに変換できるが、同時に、熱を生じる。この熱を利用して、生成物の水４５を電極から蒸発させることができるが、過剰に発熱した場合、固体高分子電解質膜１や触媒層の水分が過剰に蒸発し、消失する。この消失した水分を補うため、燃料電池で生じた熱を熱の流れ４６に従い貯水部４７へ放熱することで、水蒸気を生成し、その水蒸気４８を少なくとも触媒層と触媒層に接するガス拡散層と電子導電性に優れた集電板で構成される燃料電池のアノード極４０へ供給することで、アノード室の水蒸気圧を高めることによって、固体高分子電解質膜１や触媒層に水分が不足することを防ぐ。
【００２６】
この固体高分子電解質形燃料電池では、水素を、予め貯蔵した水素吸蔵合金やボンベを用いることで得ることができる。さらに、有機物や無機物を原料として、これらを改質することで水素を得ることができる。
【００２７】
ここで、この固体高分子電解質形燃料電池に水素を供給する際は、燃料電池６０のアノード極４０に供給する。
【００２８】
この固体高分子電解質形燃料電池には、イオン伝導性の樹脂からなる固体高分子電解質膜１の一方の面に触媒反応や水素ガス拡散と集電を行うアノード極４０と他方の面に触媒反応や生成物や酸素の拡散と集電を行うカソード極４１を配置する。さらに、カソード極側とアノード極側に配置した端板（図示しない）から荷重をかけて固体高分子電解質膜１を挟持する。上述した端板を用いて挟持する場合、電気的に絶縁した状態でボルト（図示しない）を用いて締結することもできる。
【００２９】
本発明の燃料電池で用いる固体高分子電解質膜１は、常温で、プロトン伝導性を示す樹脂であり、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（商標）などのパーフルオロ樹脂膜や炭化水素系のエンジニアリングプラスチックにプロトン伝導性を付与する官能基を付加した膜を用いることが出来る。
【００３０】
カソード極４１ 、及び、アノード極４０で用いる触媒反応層は白金を担持したカーボンを触媒として用いることができる。また、白金に限らず各種合金や酸化物を触媒層に用いる事が出来る。
【００３１】
アノード極４０ 、及び、カソード極４１の少なくとも一方に、ガス拡散と化学的に安定で、電気伝導性の優れた炭素繊維を紙状に加工したカーボンファイバーペーパーや織物のカーボンクロスを用いることが出来る。
【００３２】
図２は、本発明に基づく、放熱板を接続した燃料電池の断面図を示す。燃料電池は、固体高分子電解質膜１、触媒層とガス拡散層をそれぞれ備えたアノード電極２、アノード極の集電板３、集電板に接続する導電部４、アノード枠５、触媒層とガス拡散層をそれぞれ備えたカソード極６、カソード極集電板７、スペーサと集電板に接続する導電部８、カソード極へ空気を取り込む構造を有したカソード枠９、アノード極ガスケット１０、マニホールドのガスケット１１、貯水部１２を有することができる。図中にGで示す矢印は、重力の方向を示す。ここで、集電板に接続する導電部４は、アノード枠５と一体に形成されていても良いし、アノード集電板３に形成されていても良い。また、アノード枠５とアノード集電板３で囲まれる空間を水素や水蒸気が拡散することができる。図２において、燃料電池のアノード集電板３に放熱板３１を設けてあり、放熱板３１の一端が貯水部１２に達している状態を示す。このとき、貯水部１２に水がある際に、放熱板３１の一端が水に接することができる。放熱板の材質は、金属板（ステンレススチール、Ｃｕ、Ａｌなど）以外にも、グラファイトシートや熱伝導性樹脂などを用いることができる。
【００３３】
さらに、放熱板の材質の表面には、防錆のための被覆や接触抵抗を低減するための被覆を施すことができる。
【００３４】
図３において、図２の変形例を示す。図２で示した放熱板３１の代わりにアノード極集電板３２が放熱機能を有し、アノード極集電板３２の一端が貯水部１２に達するような構成となっている。このような構成により、アノード極集電板３２から燃料電池において発生した熱を放出することができる。これにより、別途放熱板を設ける必要がないため、燃料電池の構成を簡素化することができる。
【００３５】
図４に、本発明の発電セルを複数個、積層した場合の燃料電池スタックの構造の断面図を示す。
【００３６】
本スタックにおいては、各セルの基本構成は、図３に示した構造と同様である。特に、複数個、積層した場合の燃料電池スタックにおいて、積層方向の両端に集電とガスの配管を兼ねた端板を配置する。本スタックセルで発電した電気は端板に接する位置からリード（図示しない）で取り出し、アプリケーションで利用するものとする。その際、燃料電池の出力はアプリケーションの需要に応じで運転状況を変化させるように制御できると共に、電圧や電力に変換する回路を有することができる。
【００３７】
この端板に接するセルを両側セル５２と呼び、両側セルに挟まれたセルを内側セル５３と呼ぶ。本実施例では、内側セルの個数を１個としたが、本発明において、内側セルの個数に制限はない。水素４２は端板５０側または、端板５１側の何れか一方のマニホールド（図示しない）または、両方のマニホールド（図示しない）から同時に供給することができる。
【００３８】
ここで、貯水部１３とはセルの底部の空間である。内側セル５３に備えられた集電板の機能を有する放熱板３４の一端が貯水部１３に貯蔵した水に接する様に、配置する。これより、内側セル５３に接するアノード極の放熱板３４のみが、水に伝熱することで、放熱することができる。
【００３９】
なお、本実施例においては、内側セルに放熱板を備えていればよく、両側セルは放熱板を備えていても備えていなくてもよい。
【００４０】
本発明の実施例では、両側セルよりも内側セルにおける放熱板から外部への伝熱量を大きくさせることによって、各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。
【００４１】
なお、本発明の実施形態１では、図４に示すように、セルを複数個積層した場合について説明したが、セルの配置は積層に限られることはなく、各セルの固体高分子電解質膜がほぼ同一平面に配置されるように、セルを複数個配置してもよい。
（実施の形態２）
図５に、本発明の発電セルを複数個、積層した場合の燃料電池スタックの構造の断面図を示す。
【００４２】
ここで、両側セル５２に備えられた放熱板３３、内側セル５３に備えられた放熱板３４の一端が貯水部１３に貯蔵した水に接する様に、配置する。この時、内側セル５３に備えられたアノード放熱板３４は、両側セル５２に備えられたアノード集電板の機能を有する放熱板３３よりも、放熱量が大きいことを特徴とする。                              
【００４３】
具体的には、内側セル５３に備えられたアノード放熱板３４が、両側セル５２に備えられたアノード集電板の機能を有する放熱板３３よりも貯水部１３に貯蔵されている水に接する幾何学的表面積が大きいことを意味する。または、幾何学面積以外にも、放熱板の比表面積による違い、材料の熱伝導度の違いなどにより、伝熱量を変化させることができる。内側セル５３に備えられた放熱板３４の放熱量が、両側セル５２に備えられた放熱板３３の放熱量よりも大きくなる構成であればよい。それ以外の構成は、上述した実施の形態１と同様である。
【００４４】
本発明の実施例では、内側セルに備えられた放熱板から放熱すると同時に両側セルに備えられた放熱板からも放熱することで、より効果的にセルのそれぞれの温度のばらつきを低減することが可能となり、実施例１よりも燃料電池全体で発生した熱量を効率的に放出でき、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。
【００４５】
なお、本発明の実施形態２においても、セルの配置は積層に限られることはなく、各セルの固体高分子電解質膜がほぼ同一平面に配置されるように、セルを複数個配置してもよいことは言うまでもない。
（実施の形態３）
図６に、本発明の発電セルを複数個、積層した場合の燃料電池スタックの構造の断面図を示す。
【００４６】
ここで、放熱板３３、放熱板３４、または、放熱板３７の一端が貯水部１３に貯蔵した水に接する様に、配置する。この時、中間に位置するセル５４に備えられたアノード集電板の機能を有する放熱板３７は燃料電池のスタックで最も放熱する能力が大きく、中間セルから両側セルに向かって徐々に放熱量が低減する様に、放熱量を調整する。例えば、中間に位置するセル５４に備えられたアノード集電板の機能を有する放熱板３７、セル５３に備えられたアノード集電板の機能を有する放熱板３４、セル５２に備えられたアノード集電板の機能を有する放熱板３３の順に、徐々に貯水部１３の水に伝える伝熱能力が低減することを特徴とする。
【００４７】
それ以外の構成は、上述した実施の形態２と同様である。
【００４８】
この様に、中間に位置するセル５４に備えられたアノード集電板の機能を有する放熱板３７は燃料電池のスタックで最も放熱する能力が大きく、中間セルから両側セルに向かって徐々に放熱量が低減する様に、放熱量を調整することによって各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。よって、持続的な発電が可能となった。
（実施の形態４）
図７は、本発明の固体高分子電解質形燃料電池の単セルの構成図を示す。
【００４９】
燃料電池で生じた熱を熱の流れ４６に従い貯水部４７へ放熱することで、水蒸気を生成する。このとき、水素は水素の流れ４２に従い、貯水部４７を介して、アノード極４０に供給する。水素を、貯水部４７を介してアノード極４０に供給する場合、貯水部４７で生成した水蒸気と水素を同時に供給することができる。貯水部４７に水素を導入する際は、貯水部４７に貯水した水の水面に噴きつけながら供給しても良いが、貯水部４７に貯水した水をバブリングしながら供給することがさらに望ましい。この構成によって、燃料電池のアノード極４０に、水素と水蒸気を同時に供給することが可能となる。それ以外の構成は、上述した実施の形態２と同様である。
【００５０】
これによって、各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、貯水部４７で生成した高い濃度の水蒸気と水素を同時に燃料電池のアノード極４０に供給することで、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。よって、持続的な発電が可能となった。
（実施の形態５）
図８は、本発明の固体高分子電解質形燃料電池の断面図を示す。
【００５１】
アノード極集電板の機能を有する両側セル向けの放熱板３５と、アノード極集電板の機能を有する内側セル向けの放熱板３６は、一端は燃料電池のアノード室と配管１５により接続した貯水部１４に貯蔵された水に浸される。貯水部１４内の水に浸された放熱板３５および放熱板３６の放熱によって、水が加熱され、水蒸気を生成し、燃料電池のアノードの水分の不足を抑制することが可能となる。このとき、水素供給源より、水素の流れ４９に示す様に貯水部１４を介さず、直接燃料電池に、水素を供給する。それ以外の構成は、上述した実施の形態２と同様である。
【００５２】
これによって、各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、貯水部１４で生成した高い濃度の水蒸気を燃料電池のアノード極に供給することで、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。よって、持続的な発電が可能となった。
（実施の形態６）
図９は、本発明の固体高分子電解質形燃料電池の断面図を示す。
【００５３】
アノード極集電板の機能を有する両側セル向けの放熱板３５と、アノード極の集電板の機能を有する内側セル向けの放熱板３６は、一端は燃料電池のアノード室と配管１５により接続した貯水部１４に貯蔵された水に浸される。貯水部１４内の水に浸された放熱板３５および放熱板３６の放熱によって、水が加熱され、水蒸気を生成し、燃料電池のアノードの水分の不足を抑制することが可能となる。このとき、水素源から水素を貯水部１４に供給することで、貯水部１４で生成した水蒸気によって、水素を加湿した状態で、セルに供給することが出来る。それ以外の構成は、上述した実施の形態２と同様である。
【００５４】
これによって、各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。よって、持続的な発電が可能となった。
（実施の形態７）
図１０は、本発明の固体高分子電解質形燃料電池の断面図を示す。
【００５５】
アノード極放熱板３４、およびアノード極放熱板３５の少なくとも貯水部１４の水に接する部分を電気的に絶縁する被覆３８を施した。この被覆によって、各セルのアノード極同士を電気的に分離し、貯水部の水を介して、電気的に短絡することを防ぐことが出来た。さらに、アノード極放熱板３４、とアノード極放熱板３５の被覆の厚さを変えることで、貯水部の水への放熱量を変えることができる。それ以外の構成は、上述した実施の形態２と同様である。
【００５６】
これによって、各放熱板の放熱量に変化を持たせる方法が簡便になり、放熱量に変化を持たせる際も放熱板を配置する場所に応じて、放熱板の大きさを変える必要がなくなり、あらかじめ用意する放熱板の部品点数が削減できるメリットが生まれるばかりではなく、各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。よって、持続的な発電が可能となった。
（実施の形態８）
図１１は、本発明の固体高分子電解質形燃料電池の断面図を示す。
【００５７】
図１１では、カソード極側に放熱板を有しており、カソード極両側セル向けの放熱板６１と、カソード極内側セル向けの放熱板６２はそれぞれ集電板の機能を有し、その一端を燃料電池のアノード室と配管１５により接続した貯水部１４に貯蔵される水に浸した。貯水部１４内の水に浸された放熱板６１および放熱板６２の放熱によって、水が加熱され、水蒸気を生成し、燃料電池のアノードの水分の不足を抑制することが可能となった。このとき、水素源から水素を貯水部１４に供給することで、貯水部１４で生成した水蒸気によって、水素を加湿した状態で、セルに供給することが出来る。それ以外の構成は、上述した実施の形態２と同様である。
【００５８】
これによって、発熱の大きなカソード極側の熱を放熱することが可能となった。さらに、カソード極の放熱量を変化させることで各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。よって、持続的な発電が可能となった。
（実施の形態９）
図１２は、本発明の固体高分子電解質形燃料電池の単セルの構成図を示す。
【００５９】
水素は水素の流れ４２に従いアノード極４０に供給される。燃料電池で生じた熱を熱の流れ４６に従い貯水部４７へ放出する。さらに、水蒸気を生成させ、貯水部４７で生成した水蒸気を、カソード極４１の空気取り込み部に供給することができる。前記カソード極は外気に開放されており、この空気取り込み部はカソード極の一端に接する様に配置する。この構成によって、燃料電池６０で生じた熱を放出すると同時に、水蒸気をカソード極４１に供給することで、固体高分子電解質膜１の加湿が可能となる。それ以外の構成は、上述した実施の形態１と同様である。
【００６０】
これによって、カソード極の熱を放出することが可能となった。さらに、各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。よって、持続的な発電が可能となった。
（実施の形態１０）
図１３は、本発明の固体高分子電解質形燃料電池の単セルの構成図を示す。
【００６１】
貯水部４７で生成した水蒸気を、水素の流れ４２に従いアノード極４０に水素を供給する水素導入部に供給する。水素導入部はアノード極の一端に接する様に配置する。カソード極は、アノード極よりも発熱量が大きく、カソード極から積極的に放熱することが、燃料電池の冷却に効果的である。さらに、カソード極の熱を利用しつつ、乾燥しやすいアノード極の触媒層に対して直接加湿し、電解質膜を湿潤させることが望ましい。それ以外の構成は、上述した実施形態の９と同様である。この構成によって、カソード極水素導入部の熱を放出することが可能となり、各セルの温度のばらつきを低減すると同時に、電解質膜あるいは触媒層で不足する水分を供給することが可能となった。よって、持続的な発電が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
複数のセルで構成された燃料電池、特に、固体高分子電解質膜を有する燃料電池において、発電時の発熱により、電極の温度が不均一となり、固体高分子電解質膜の水分量も不均質になる。この時、電極の温度分布を低減し、不足する水分を補うことに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】固体高分子電解質形燃料電池の単セルの構成図
【図２】放熱板を接続した単セルの断面図
【図３】放熱機能を有する集電板を備える単セルの断面図
【図４】セルの積層構造の断面図
【図５】セルの積層構造の断面図
【図６】セルの積層構造の断面図
【図７】固体高分子電解質形燃料電池の単セルの構成図
【図８】水受け部を分離した単セルの断面図
【図９】水受け部を分離した単セルの断面図
【図１０】セルの積層構造の断面図
【図１１】セルの積層構造の断面図
【図１２】固体高分子電解質形燃料電池の単セルの構成図
【図１３】固体高分子電解質形燃料電池の単セルの構成図
【符号の説明】
【００６４】
１  固体高分子電解質膜
２  アノード電極
３  アノード極集電板
４  アノード導電部
５  アノード枠
６  カソード極
７  カソード極集電板
８  カソード導電部
９  カソード枠
１０  アノード極ガスケット
１１  カソード極ガスケット
１２  貯水部
１３  貯水部
１４  貯水部
１５  貯水部と燃料電池スタックを接続する配管
３１  放熱板
３２  アノード極集電板
３３  両側セル向けのアノード極集電板
３４  内側セル向けのアノード極集電板
３５  両側セル向けのアノード極集電板
３６  内側セル向けのアノード極集電板
３７  中間セル向けのアノード極集電板
３８  被覆
４０  アノード極
４１  カソード極
４２  水素の流れ
４３  水素供給源
４４  空気中の酸素
４５  水
４６  熱の流れ
４７  貯水部
４８  水素を含む水蒸気の流れ
４９  水素の流れ
５０  負極端板
５１  正極端板
５２  両側セル
５３  内側セル
５４  中間に位置するセル
６０  燃料電池
６１  放熱板
６２  放熱板
６３  水蒸気の流れ
【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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