(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜と、
前記固体高分子電解質膜の両面に配置されるアノード側触媒体及びカソード側触媒体と、
前記アノード側触媒体が前記固体高分子電解質膜と向かい合う側とは反対側において、前記アノード側触媒体と向かい合わせに配置され、前記アノード側触媒体の面の中心に向けて外部から供給された燃料を誘導する燃料誘導部と、
を備え、
前記燃料誘導部は、
前記アノード側触媒体から離間して配置され、前記アノード側触媒体と向かい合わせに配置されるアノード側部材と、
前記燃料が供給される導入路と、前記導入路に接続され、前記導入路に供給された前記燃料を一時的に貯留する、底面が前記アノード側触媒体の面と平行な凹部を有する誘導路と、を備え、
前記アノード側部材は、
前記アノード側触媒体の面の中心に対応する位置に、前記凹部に貯留された燃料を誘導する連通孔を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記アノード側触媒体及び前記連通孔は複数備えられており、
前記連通孔のそれぞれは、前記アノード側触媒体のそれぞれの面の中心に対応する位置に備えられ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】
前記導入路は、前記誘導路に接続される終端口を備え、
複数の前記誘導路は、第１誘導路と、前記終端口から前記連通孔に向かう方向の長さが前記第１誘導路よりも長い第２誘導路とを備え、
前記第１誘導路は、前記第１誘導路の断面積が前記第２誘導路の断面積よりも小さ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】
前記導入路は、前記誘導路に接続される終端口を備え、
複数の前記連通孔は、第１連通孔と、前記第１連通孔と前記終端口との間の距離よりも長い距離の場所に配置される第２連通孔を備え、
前記第1連通孔は、前記第１連通孔の面積が前記第２連通孔の面積よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項５】
固体高分子電解質膜と、
前記固体高分子電解質膜の両面に配置されるアノード側触媒体及びカソード側触媒体と、
前記アノード側触媒体が前記固体高分子電解質膜と向かい合う側とは反対側において、前記アノード側触媒体と向かい合わせに配置され、前記アノード側触媒体の面の中心に向けて外部から供給された燃料を誘導する燃料誘導部と、
を備え、
前記燃料誘導部は、
前記アノード側触媒体から離間して配置され、前記アノード側触媒体と向かい合わせに配置されるアノード側部材を備え、
前記アノード側部材は、
前記アノード側触媒体の面の中心に対応する位置に連通孔を備え、
前記アノード側触媒体及び前記連通孔は複数備えられており、
前記連通孔のそれぞれは、前記アノード側触媒体のそれぞれの面の中心に対応する位置に備えられることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
前記燃料誘導部は、前記燃料が供給される導入路と、前記導入路に接続され、前記導入路に供給された前記燃料を前記連通孔に誘導する誘導路とを備え、
前記導入路は、前記誘導路に接続される終端口を備え、
複数の前記誘導路は、第１誘導路と、前記終端口から前記連通孔に向かう方向の長さが前記第1誘導路よりも長い第２誘導路とを備え、
前記第１誘導路は、前記第１誘導路の断面積が前記第２誘導路の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記燃料誘導部は、前記燃料が供給される導入路と、前記導入路に接続され、前記導入路に供給された前記燃料を前記連通孔に誘導する誘導路とを備え、
前記導入路は、前記誘導路に接続される終端口を備え、
複数の前記連通孔は、第１連通孔と、前記第１連通孔と前記終端口との間の距離よりも長い距離の場所に配置される第２連通孔を備え、
前記第1連通孔は、前記第１連通孔の面積が前記第２連通孔の面積よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項８】
固体高分子電解質膜と、
前記固体高分子電解質膜の両面に配置されるアノード側触媒体及びカソード側触媒体と、
前記アノード側触媒体が前記固体高分子電解質膜と向かい合う側とは反対側において、前記アノード側触媒体と向かい合わせに配置され、前記アノード側触媒体の面の複数個所に向けて外部から供給された燃料を誘導する燃料誘導部と、
を備え、
前記燃料誘導部は、
前記アノード側触媒体から離間して配置され、前記アノード側触媒体と向かい合わせに配置されるアノード側部材と、
前記燃料が供給される導入路と、前記導入路に接続され、前記導入路に供給された前記燃料を一時的に貯留する、底面が前記アノード側触媒体の面と平行な凹部を有する誘導路と、を備え、
前記アノード側部材は、
前記アノード側触媒体の面の複数個所のそれぞれに対応する位置に、前記凹部に貯留された燃料を誘導する連通孔を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
前記連通孔は３つ以上備えられており、
前記アノード側部材は、前記３つ以上の連通孔を通る線によって形成される多角形面を備えており、
前記アノード側部材の正面視において、前記多角形面は、前記アノード側触媒体の面の重心と重なる位置に配置されることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記燃料誘導部は、前記外部から供給された前記燃料の速度を、前記供給時よりも遅く
することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記燃料誘導部は、前記アノード側触媒体の面の法線方向に沿って、前記外部から供給
された前記燃料を誘導することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の燃料電池。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の燃料電池と、
前記燃料を前記燃料誘導部に供給する燃料供給部とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【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と、固体高分子電解質膜の両面に配置されるアノード側触媒体及びカソード側触媒体とを備える燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムであって、特に燃料電池のアノードに誘導された水素とカソード側に誘導された酸素により膜電極接合体（以下ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙと記載）が発電する燃料電池システムが知られている。【０００３】
従来、上記燃料電池システムでは、セパレータ上に形成された流路中に水素が供給されていた。【０００４】
ところが、このような流路構造では、水素が導入される導入口付近から、水素が排出される排出口付近に向かって水素の濃度分布が形成される。そしてＭＥＡ上のアノード側触媒体に供給される水素濃度が面内で不均一となることで、出力電圧のばらつきを生じさせて出力電圧を低下させるという問題があった。【０００５】
上記問題を解決するために、セパレータに複数の突起物を形成し、当該複数の突起物のパターンにより水素の濃度分布を均一化する技術が提供されている（特開２００２−１１７８７０号公報）。【０００６】
なお、上述の水素の濃度分布とは、単位体積あたりに存在する水素質量を示すものとし、以下の説明でも全て同じ意味をなすものとする。
【発明の開示】
【０００７】
ところが、上記特許文献に記載されている水素を供給するための供給機構は、従来の流路構造と同じく、アノード側触媒体の縁付近において水素が導入される導入口と水素が排出される排出口とを備えている。また、当該供給機構は、当該導入口と当該排出口との間にはアノード側触媒体の全面に水素を行渡らせる誘導路を備えている。
【０００８】
このような供給機構では、アノード側触媒体の互いに向かい合う縁付近のそれぞれに導入口と排出口とが配置されており、両者間の距離が長い。このため、導入口付近から排出口に向かって水素の濃度が次第に低くなり、アノード側触媒体上のうちの水素濃度が比較的に低い部分ではそれ以外の部分に比べて出力電圧が低下し、燃料電池全体の出力電圧を向上させることができない場合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、水素濃度分布の不均一を抑制し、出力電圧を向上させることができる燃料電池を提供することを目的とする。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る第１の特徴は、本発明の燃料電池が、固体高分子電解質膜と、その固体高分子電解質膜の両面に配置されるアノード側触媒体及びカソード側触媒体と、アノード側触媒体が固体高分子電解質膜と向かい合う側とは反対側においてアノード側触媒体と向かい合わせに配置され、アノード側触媒体の面の中心に向けて外部から供給された燃料を誘導する燃料誘導部とを備えることを要旨とする。
【００１１】
かかる特徴によれば、燃料がアノード側触媒体中心から放射状に広がることから、アノード側触媒体の縁に備えられた導入口から水素を供給するよりも、水素濃度の不均一となる領域が小さくなり、出力電圧を向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る第２の特徴は、上述の燃料誘導部が、外部から供給された燃料の速度を、供給時よりも遅くするための機構を備えることを要旨とする。
【００１３】
本発明に係る第３の特徴は、本発明の燃料電池が、アノード側触媒体の面の法線方向に沿って、外部から供給された燃料をアノード側触媒体に誘導するための機構を備えることを要旨とする。
【００１４】
本発明に係る第４の特徴は、上述の機構として、燃料誘導部が、アノード側触媒体から離間して配置され、アノード側触媒体と向かい合わせに配置されるアノード側部材を備え、このアノード側部材は、アノード側触媒体の面の中心に対応する位置に連通孔を備えることを要旨とする。
【００１５】
本発明に係る第５の特徴は、アノード側触媒体及び連通孔はそれぞれ複数備えられており、各連通孔は、アノード側触媒体のそれぞれの面の中心に対応する位置に備えることを要旨とする。
【００１６】
本発明に係る第６の特徴は、本発明の燃料電池が、アノード側触媒体及び連通孔をそれぞれ複数備え、各連通孔は、アノード側触媒体のそれぞれの面の中心に対応する位置に備えられており、上述の燃料誘導部は、燃料が供給される導入路と、導入路に接続され、導入路に供給された燃料を連通孔に誘導する誘導路とを備え、導入路は、誘導路に接続される終端口を備え、上述の複数の誘導路は、第１誘導路と、終端口から連通孔に向かう方向の長さが第1誘導路よりも長い第２誘導路とを備え、第１誘導路の断面積が第２誘導路の断面積よりも小さいことを要旨とする。
【００１７】
本発明に係る第７の特徴は、本発明の燃料電池が、アノード側触媒体及び連通孔が複数備えられ、各連通孔が、アノード側触媒体のそれぞれの面の中心に対応する位置に備えられており、燃料誘導部は、燃料が供給される導入路と、導入路に接続され、導入路に供給された燃料を連通孔に誘導する誘導路とを備え、導入路は、誘導路に接続される終端口を備え、複数の連通孔は、第１連通孔と、第１連通孔と終端口との間の距離よりも長い距離の場所に配置される第２連通孔を備え、第１連通孔の面積が第２連通孔の面積よりも小さいことを要旨とする。
【００１８】
本発明に係る第８の特徴は、本発明の燃料電池が、固体高分子電解質膜と、その固体高分子電解質膜の両面に配置されるアノード側触媒体及びカソード側触媒体と、アノード側触媒体が固体高分子電解質膜と向かい合う側とは反対側において、アノード側触媒体と向かい合わせに配置され、アノード側触媒体の面の複数個所に向けて外部から供給された燃料を誘導する燃料誘導部とを備えることを要旨とする。
【００１９】
かかる特徴によれば、連通孔が一つのときに比べて、複数の連通孔を備えた方が、全体の開口面積が大きくなる。このため、連通孔が一つのときよりも、連通孔から所から供給排出される燃料の流速が低減するため、アノード側触媒体に対してほぼ均等の圧力で燃料を吹き付けることができ、アノード側触媒体上の燃料濃度分布をより均一化させることができる。
【００２０】
本発明に係る第９の特徴は、上述の燃料誘導部が、外部から供給された燃料の速度を、供給時よりも遅くするための機構を備えることを要旨とする。
本発明に係る第１０の特徴は、アノード側触媒体の面の法線方向に沿って、外部から供給された燃料を誘導するための機構を備えることを要旨とする。
【００２１】
本発明に係る第１１の特徴は、上述の機構として、燃料誘導部が、アノード側触媒体から離間して配置され、アノード側触媒体と向かい合わせに配置されるアノード側部材を備え、アノード側部材が、アノード側触媒体の面の複数個所のそれぞれに対応する位置に連通孔を備えることを要旨とする。
【００２２】
本発明に係る第１２の特徴は、上述の連通孔が3つ以上備えられており、アノード側部材が、上述の3つ以上の連通孔を通る線によって形成される多角形面を備えており、アノード側部材の正面視において、この多角形面は、アノード側触媒体の面の重心と重なる位置に配置されることを要旨とする。
【００２３】
本発明に係る第１３の特徴は、このように上述した構成のいずれかに該当する燃料電池と、燃料を燃料電池の燃料誘導部に供給する燃料供給部とを備える燃料電池システムを構成することを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池の分解斜視図の一例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る燃料電池のアノード側部材の構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る燃料電池の燃料導入部材の構成を示す斜視図である。
【図５】図２におけるＦ５−Ｆ５断面における水素の流れを示す図である。
【図６】本発明に係る燃料電池における水素の流れを示す図である。
【図７】第１実施形態の第１変形例に係る燃料電池の分解斜視図の一例を示す図である。
【図８】第１実施形態の第１変形例に係る燃料電池のアノード側部材の構成を示す斜視図である。
【図９】第１実施形態の第１変形例に係る燃料電池の燃料導入部材の構成を示す斜視図である。
【図１０】図９に示した燃料導入部材の構成を示す正視図である。
【図１１】図１０におけるＡ−Ａ断面を示した断面図である。
【図１２】第１実施形態の第１変形例に係る燃料電池のアノード側部材の各連通孔から流出する水素流量を示すグラフである。
【図１３】第１実施形態の第２変形例に係る燃料電池のアノード側部材の構成を示す斜視図である。
【図１４】第１実施形態の第２変形例に係る燃料電池のアノード側部材の各連通孔から流出する水素流量を示すグラフである。
【図１５】第２実施形態に係る燃料電池のアノード側部材の構成を示す斜視図である。
【図１６】第２実施形態の第１変形例に係る燃料電池のアノード側部材の構成を示す斜視図である。
【図１７】第２実施形態の第２変形例に係る燃料電池のアノード側部材の構成を示す斜視図である。
【図１８】第３実施形態に係る燃料電池の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る燃料電池の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図面において同一の引用符号で表した構成要素は、各図面共通で同一の構成要素を示すものとする。
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る燃料電池システムの構成図を示したものである。【００２６】
図１において燃料電池システム１は、燃料供給部１００と、燃料電池２００と、制御回路３００とを備える。【００２７】
燃料供給部１００は、水素を発生させる機能を有する全ての構成が適用可能であるが、例えば水素発生物質と水素発生促進物質を混合して水素を放出する構成であってもよい。好ましくは、燃料供給部１００は、水素発生物質として水素化ホウ素ナトリウム、水素発生促進物質としてリンゴ酸水溶液をを混合して水素を放出する構成であっても良い。【００２８】
また水素発生物質と水素発生促進物質の組み合わせとしては、上述した例のほか、水素発生物質は加水分解型の金属水素化物であれば全て適用可能で、水素発生促進物質は有機酸および無機酸あるいはルテニウムなど、水素発生触媒であれば全て適用可能である。【００２９】
さらに、水素発生物質が水素化ホウ素ナトリウム水溶液で水素発生促進物質がリンゴ酸粉末というように、水素発生物質と水素発生促進物質の組み合わせは、混合することによって水素を発生する物質であれば全て適用可能である。【００３０】
また、水素発生部に用いられる反応としては、金属と塩基性あるいは酸性水溶液の組み合わせであっても良い。【００３１】
さらに水素発生部においては、アルコール、エーテル、ケトン類を水蒸気改質して水素を得るメタノール改質型や、ガソリン、灯油、天然ガスといった炭化水素を水蒸気改質して水素を得る炭化水素改質型など、加水により水素を発生する構成であれば全て適用可能である。【００３２】
さらに水素発生部の構成の変形例としては、水素吸蔵合金を用いた構成や水素を封入したボンベであっても良い。【００３３】
制御回路３００は、燃料電池２００に接続される。制御回路３００は、燃料電池２００によって供給される電圧により駆動する。【００３４】
図２は、燃料電池２００の一例を示す分解斜視図である。図２に示すように燃料電池２００は、ＭＥＡ２１０と、燃料誘導部２２０と、カソード側押さえ部材２３０と、アノード側押さえ部材２４０とを備える。また、燃料電池２００は、ＭＥＡ２１０を挟んでアノード側、カソード側にそれぞれ設置されるガス拡散部材（不図示）及び集電体（不図示）を備える。【００３５】
ＭＥＡ２１０は、固体高分子電解質膜２１１と、固体高分子電解質膜２１１の両面に設置されたカソード側触媒体２１２及びアノード側触媒体（不図示）とを備える。このアノード側触媒体は、カソード側触媒体２１２と略同形の大きさを有している。【００３６】
図２において、ＭＥＡ２１０の外形寸法は８０×６３×０．０３ｍｍであり、触媒体のサイズは、カソード、アノードいずれも７０×５３×０．０３ｍｍである。【００３７】
燃料誘導部２２０は、アノード側触媒体が固体高分子電解質膜２１１と向かい合う側とは反対側に配置され、アノード側触媒体の面の中心に向けて外部から供給された燃料を誘導する。また、燃料誘導部２２０は、外部から供給された水素の速度を、供給時よりも遅くする機能を備えていても良い。【００３８】
本実施形態における燃料誘導部２００は、ＭＥＡ２１０のアノード側触媒体側にアノード側触媒体と略平行に構成される。燃料誘導部２００は、アノード側触媒体から離間して配置され、アノード側触媒体と向かい合わせに配置されるアノード側部材２２１を備える。燃料誘導部２００は、アノード側部材２２１がアノード側触媒体と向かい合う側とは反対側に配置され、アノード側部材２２１を用いて導入された燃料を一時的に貯留する燃料導入部材２２２を備える。【００３９】
カソード側押さえ部材２３０とアノード側押さえ部材２４０とは、いずれも燃料をＭＥＡ２１０に誘導する貫通部を備え、かつＭＥＡ２１０、図示しないガス拡散部材、集電体を挟持する。【００４０】
一例として図２では、カソード側押さえ部材２３０及びアノード側押さえ部材２４０には、格子状の貫通部が形成されている。なお、貫通部は、格子状に限定される分けではなく、燃料を通す形状であればよい。【００４１】
またカソード側押さえ部材２３０とアノード側押さえ部材２４０は互いに異なる形状であっても良い。またカソード押さえ部材２３０、アノード押さえ部材２４０の材質は、プラスチックやセラミックなどの絶縁体であっても良いし、金属などの導電体であっても良い。【００４２】
また、燃料電池２００の構成として、集電体を含まない構成とすることも可能で、その場合はカソード押さえ部材２３０とアノード押さえ部材２４０は導電性を有する材質で構成される。【００４３】
図３は、図２に示した燃料電池２００におけるアノード側部材２２１の構成を示す斜視図である。アノード側部材２２１は、板形状の部材のアノード側触媒体側に備えられた凹部２２１−１と、連通孔２２１−２と、第1排出口２２１−３とを備える。【００４４】
凹部２２１−１は、アノード側部材２２１をアノード側触媒体側から正視したときに前面から深さを持つように形成される。【００４５】
凹部２２１−１の底面はアノード側触媒体面と平行であることが好ましいが、特にこれに限定されず、例えばアノード側触媒体面に対して斜めの形状であっても良い。またキャ凹部底面の大きさは、アノード側触媒体の大きさよりも大きいことが好ましい。【００４６】
連通孔２２１−２は円形状であることが好ましい。本実施形態における連通孔２２１−２は、アノード側触媒体の中心（重心）から引かれるアノード側触媒体面の法線上に位置される。【００４７】
また連通孔２２１−２は、上述の円形状以外の形状でもよく、その場合にも、連通孔２２１−２の重心が上述の法線上に位置するように配置される。【００４８】
図３に示したアノード側部材２２１のサイズは、外形寸法が８０×７０×１．５ｍｍ、凹部２２１−１は、アノード側部材２２１の正視図に対して前面から０．５ｍｍの深さであり、寸法は７０×５３ｍｍとした。【００４９】
また連通孔２２１−２の径はφ１０ｍｍとした。【００５０】
第１排出口２２１−３は、発電時においてカソード側触媒体からアノード側触媒体に流入した水を外部へ排出するために設置される。なお、第１排出口２２１−３は、設置されなくても本発明に記載の機能を限定するものではない。【００５１】
図４は、図２に示した燃料電池２００における燃料導入部材２２２の構成を示す図である。燃料導入部材２２２は、導入路２２２−１と、誘導路２２２−２と、第２排出口２２２−３とを備える。【００５２】
導入路２２２−１は、水素を外部から導入するために設置され、外部の燃料供給部１００との接続部である導入口２２２−１ａと、後述する誘導路２２２−２側の端部である終端口２２２−１ｂとを備える。【００５３】
導入口２２２−１ａは、図４に示すように燃料導入部材２２２の正視図に対して背面から前面の方向に貫通するように設置されても良いし、側面に設置されても良い。また後述する誘導路２２２−２の領域内に設置されても良い。【００５４】
導入口２２２−１ａが誘導路２２２−２の領域外に設置された場合は、導入路２２２−１は終端口２２２−１ｂを誘導路２２２−２の正視図に対して側面に設置される。【００５５】
終端口２２２−１ｂの位置については、図４では誘導路２２２−２の正視図に対して上側面中央に設置しているが、特にこれに限定されるものではなく、誘導路２２２−２の側面であればいかなる位置に設置されても良い。【００５６】
誘導路２２２−２は、導入路２２２−１に接続され、導入路２２２−１に供給された水素を連通孔２２１−２に誘導する。本実施形態における誘導路２２２−２は、板状に形成されており、アノード側触媒体側に備えられた凹部を有する。【００５７】
当該凹部とアノード側部材２２１のアノード側触媒体とは反対側の面との間で形成される空間に水素が一時的に貯留された後に、アノード側部材２２１に設置された連通孔２２１−２へ水素が誘導される。【００５８】
ここで、導入された水素が誘導路２２２−１において一時的に貯留されるため、誘導路２２２−１を介して連通孔２２１−２から排出される水素の流速は、当該導入時の水素の流速よりも遅くなる。これにより、連通孔２２１−２から排出される水素が、アノード側触媒体に対して略均等な圧力で拡散することになる。このため、アノード側触媒体上の水素の濃度分布をより均一化することができ、燃料電池全体の出力電圧を向上させることができる。【００５９】
なお、誘導路２２２−２は、連通孔２２１−２へ水素を誘導する流路を備えていればよく、必ずしも凹部を有している必要はない。誘導路２２２−２は、例えば終端口２２２−１ｂと連通孔２２１−２とを接続するチューブや管形状であっても良い。【００６０】
第２排出口２２２−３は、アノード側部材２２１に設置された第1排出口２２１−３から排出された水をさらに外部へと誘導するために備えられている。ただし、第２排出口２２２−３は、設置されていなくても本発明に記載の機能を限定するものではない。【００６１】
図５は、図２におけるＦ５−Ｆ５断面を示した図であり、水素が流れる方向Ｄを示す図である。【００６２】
図５においてカソード側押さえ部材２３０とアノード側押さえ部材２４０は、水素の流れに関与しないので、説明の簡略化のために割愛する。【００６３】
水素は、燃料導入部材２２２に備えられた導入路２２２−１を通り、誘導路２２２−２へ導入される。さらに、水素は、誘導路２２２−２からアノード側部材２２１に設置された連通孔２２１−２を通り、ＭＥＡ２１０のアノード側触媒体へ吹き付けられる。【００６４】
図４に示した燃料導入部材２２２のサイズは、外形寸法が８０×７０×２ｍｍ、誘導路２２２−２の深さは、燃料導入部材２２２の正視図に対して前面から１ｍｍ、寸法は７０×５３ｍｍとした。【００６５】
図６は、図２に示した燃料電池の分解斜視図において水素が流れる方向Ｄを説明する図である。ＭＥＡ２１０へ達するまでの水素の流れは図５で説明したので重複を避けるために割愛する。【００６６】
ＭＥＡ２１０へ吹き付けられた水素は、図６に示すようにアノード側触媒体の表面上を放射状に拡散し、アノード側触媒体全面へ供給される。【００６７】
かかる実施形態によれば、燃料がアノード側触媒体中心から放射状に広がることから、アノード側触媒体の縁に備えられた導入口から水素を供給するよりも、水素濃度の不均一となる領域が小さくなる。その結果、出力電圧のばらつきを低減させることができ、燃料電池全体の出力電圧を向上させることができる。【００６８】
特に、図５及び図６に示すように、外部から導入された水素が、アノード側触媒体の面の法線方向に沿ってアノード側触媒体に吹き付けられるため、吹き付けられた水素は、放射状に略均等な流量でアノード側触媒体に拡散することになる。これにより、外部から導入された水素が上記法線方向に沿わないときよりも、当該水素が法線方向に沿った方が、    アノード側触媒体上の水素の濃度分布のばらつきを抑えることができ、燃料電池全体の出力電圧を向上させることができる。【００６９】
また、導入された水素が誘導路２２２−１において一時的に貯留されるため、誘導路２２２−１を介して連通孔２２１−２から排出される水素の流速は、当該導入時の水素の流速よりも遅くなる。これにより、連通孔２２１−２から排出される水素が、アノード側触媒体に対して略均等な圧力で拡散することになる。このため、アノード側触媒体上の水素の濃度分布をより均一化することができ、燃料電池全体の出力電圧を向上させることができる。【００７０】
さらに、燃料導入部材２２２に備えられた導入口２２２−１ａがひとつでも上記効果が得られるため、燃料電池システム全体を容易に小型化することができ、体積出力密度を向上させることもできる。【００７１】
また、微細な流路構造を不要とするため、加工の容易性も同時に実現することができる。
（第１変形例）
第１実施形態では、一のアノード側触媒体の面の中心に対して水素が吹き付けられている。これに対し、第１変更例では、複数のアノード触媒体の面のそれぞれの中心に対して水素が吹き付けられている点で相違する。以下、第１変更例について詳細に説明する。【００７２】
図７は、本発明に係る燃料電池の第１実施形態の第１変形例を示す図である。【００７３】
燃料電池４００は、ＭＥＡ４１０と、燃料誘導部４２０と、カソード側押さえ部材４３０と、アノード側押さえ部材４４０とを備える。ＭＥＡ４１０のアノード側、カソード側にそれぞれには、図示しないガス拡散部材、集電体が配置される。【００７４】
図７において燃料電池４００は、ＭＥＡ４１０を挟んで一対のカソード側触媒体とアノード側触媒体とを３つ備えている。燃料電池４００は、それぞれ一対のカソード側触媒体とアノード側触媒体とを備える単位燃料電池（以下、「セル」と呼ぶ）の集合体である。【００７５】
ＭＥＡ４１０は、固体高分子電解質膜４１１の両面のうちの一方の面に設置されたカソード側触媒体４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃと、他方の面に配置されたカソード側触媒体４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃとそれぞれ略同形の図示しない３つのアノード側触媒体とを備える。【００７６】
図７において、ＭＥＡ４１０の外形寸法は８０×６３×０．０３ｍｍであり、触媒体のサイズは、カソード、アノードいずれも２０×５３×０．０３ｍｍである。【００７７】
燃料誘導部４２０は、第１実施形態と同様にアノード側部材４２１と燃料導入部材４２２とを備える。【００７８】
カソード側押さえ部材４３０、アノード側押さえ部材４４０については、図２に示した第１実施形態におけるカソード側押さえ部材２３０、アノード側押さえ部材２４０と同様の構造、機能を有するため、重複を避けるために詳細な説明は割愛する。【００７９】
また図示しないガス拡散部材、集電体は、カソード側、アノード側いずれもＭＥＡ４１０に設置された各触媒体と略同形であることが好ましい。【００８０】
図８は、図７に示した燃料電池４００におけるアノード側部材４２１の構成を示す図である。【００８１】
アノード側部材４２１は、図３に示した第１実施形態におけるアノード側部材２２１と同様に、凹部４２１−１と、第１連通孔４２１−２ｂ，第２連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃと、第１排出口４２１−３とを備える。【００８２】
上述の凹部４２１−１の深さ、形状については、第１実施形態における凹部２２１−１と同様であるが、図８に示すように、アノード側部材４２１の強度を補強し、かつ水素リッチガスの拡散を阻害しない形状の凸部が備えられていても良い。【００８３】
第１排出口４２１−３については、第１実施形態における第１排出口２２１−３と同様の構造、機能を有するため、重複を避けるために詳細な説明は割愛する。【００８４】
第１連通孔４２１−２ｂ、第２連通孔４２１−２ａ、４２１−２ｃは、いずれもその形状の重心が、それぞれ対応するアノード側触媒体の中心から引かれるアノード側触媒体面の法線上に位置される。【００８５】
図８に示したアノード側部材４２１のサイズは、外形寸法、凹部２２１−１の深さが第１実施形態と同様であり、第１連通孔４２１−２ｂ、第２連通孔４２１−２ａ、４２１−２ｃの径はいずれもφ６ｍｍとした。【００８６】
図９は、図７に示した燃料電池４００における燃料導入部材４２２の構成を示す図である。燃料導入部材４２２は、導入路４２２−１と、誘導路４２２−２と、第２排出口４２２−３とを備える。【００８７】
導入路４２２−１は、水素を外部から導入するために設置され、外部の燃料供給部１００との接続部である導入口４２２−１ａと、後述する誘導路４２２−２側の端部である終端口４２２−１ｂとを備える。【００８８】
導入口４２２−１ａ、終端口４２２−１ｂについては、第１実施形態の基本例における導入口２２２−１ａ、終端口２２２−１ｂと同様の構造、機能を有するため、重複を避けるために詳細な説明は割愛する。【００８９】
また第２排出口４２２−３についても同様の理由で詳細な説明は割愛する。【００９０】
誘導路４２２−２については、図１０、図１１を用いてさらに詳細に説明する。【００９１】
図９に示した燃料導入部材４２２のサイズは、第１実施形態における燃料導入部材２２２と略同形とした。【００９２】
図１０は、図９に示した燃料導入部材４２２に対して、アノード側触媒体の方向から見た正視図である。また図１１は、図１０におけるＡ−Ａ断面を示した図である。【００９３】
図１０において、第１連通孔４２１−２ｂ、第２連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃは、いずれもアノード側部材４２１と燃料導入部材４２２とが組み合わされた場合において、アノード側触媒体の方向から燃料導入部材４２２を見たときの第１連通孔４２１−２ｂ，第２連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃの位置を示す。【００９４】
また、終端口４２２−１ｂから第１連通孔４２１−２ｂに向けて流れる水素の流路長は、Ｌ２として示される。終端口４２２−１ｂから第２連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃに向けて流れる水素の流路長は、それぞれＬ１，Ｌ３として示される。【００９５】
さらに図９における誘導路４２２−２内に凸部が配置されることにより、第１連通孔４２１−２ｂ、第２連通孔４２１−２ａ、４２１−２ｃにそれぞれ対応する誘導路４２２−２２、４２２−２１、４２２−２３が形成される。なお、誘導路４２２−２２は、第１誘導路を構成する。誘導路４２２−２１，４２２−２３は、第２誘導路を構成する。【００９６】
誘導路４２２−２１，４２２−２３は、終端口４２２−１ｂから連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃに向かう方向の長さＬ１，Ｌ３が誘導路４２２−２２の長さＬ２よりも長い。具体的には、図１０、図１１においてＬ１＝Ｌ３＞Ｌ２の関係が成立する。【００９７】
図１１におけるＳ１、Ｓ２、Ｓ３はそれぞれ誘導路４２２−２１、４２２−２２、４２２−２３の誘導路４２２−２の下側面の断面を示す。【００９８】
誘導路４２２−２２は、誘導路４２２−２２の断面積Ｓ２が誘導路４２２−２１，４２２−２３の断面積Ｓ１，Ｓ３よりも小さい。具体的には、図１０、図１１において、Ｓ１＝Ｓ３＞Ｓ２の関係がある。【００９９】
また、誘導路４２２−２１，４２２−２２，４２２−２３は、上述の関係式が満たされればよく、水素の流路が形成されていればよい。例えば、誘導路４２２−２１，４２２−２２，４２２−２３は、終端口２２２−１ｂと各連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｂ，４２１−２ｃとを接続する管状のチューブであっても良い。【０１００】
次に、図７に示す燃料誘導部４２０を備えた燃料電池４００に水素を導入させたときのシミュレーション結果について説明する。【０１０１】
燃料電池４００においては、発電時にアノード側触媒体で水素が消費されるので、水素流動については、時間当たりに一定量がアノード側触媒体面から外部に流出する、というモデルでシミュレーションを行った。【０１０２】
シミュレーションでは、純水素が６．８２５Ｅ−８［ｋｇ／ｓ］の流量で導入された。【０１０３】
燃料導入部材４２２の終端口４２２−１ｂから導入された水素は、誘導路４２２−２を通り、アノード側部材４２１の第１連通孔４２１−２ｂ、第２連通孔４２１−２ａ、４２１−２ｃを通り、アノード側触媒体へ供給される。【０１０４】
図１２は第１連通孔４２１−２ｂ，第２連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃから流出する水素流量をそれぞれシミュレーションにより求めたものである。【０１０５】
図１２より本発明の構造により連通孔の孔径が等しくても各連通孔からの流量は誤差３．５％でほぼ等しいことが確認された。【０１０６】
また３つのセルの出力電圧はほぼ等しくなった。具体的には、第１連通孔４２１−２ｂ、第２連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃに対応するセルの出力電圧が、それぞれ０．６１５Ｖ、０．６２２５Ｖ、０．６２１Ｖであり、誤差は１．２％であった。【０１０７】
ここで、誘導路４２２−２２の長さＬ２は、終端口４２２−１ｂから連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃまでの長さ（Ｌ１，Ｌ３）よりも短い。このため、仮に、誘導路４２２−２２、誘導路４２２−２１，４２２−２３の断面積が全て等しい場合には、終端口４２２１−１ｂから排出された水素の多くは、第２連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃよりも、第１連通孔４２１−２ｂに誘導され易くなる。この場合には、第１連通孔４２１−２ｂ、第２連通孔４２１−２ａ，４２１−２ｃのそれぞれから排出される水素の量は大きくばらつくことになる。【０１０８】
ところが、本変更例では、誘導路４２２−２２の断面積Ｓ２は、誘導路４２２−２１，４２２−２３の断面積（Ｓ１，Ｓ３）よりも小さい。これにより、水素の多くが誘導路４２２−２２に流れ難くなり、略等しい量の水素が誘導路４２２−２１〜４２２−２３のそれぞれに分散して流れ易くなるため、アノード側触媒体のそれぞれに対して吹付けられる水素の量を略等しくすることができる。【０１０９】
また、アノード側触媒体のそれぞれに対して吹付けられる水素の量が略等しくなるため、アノード側触媒体のそれぞれに対応する出力電圧のばらつきを低減することができる。さらに、アノード側触媒体のそれぞれの出力電圧が他の出力電圧に対して極端に低くなることがないため、燃料電池全体の出力電圧を向上させることができる。
（第２変形例）
第１変更例では、アノード側触媒体のそれぞれに対応する連通孔は全て等しい大きさを有している。これに対し、第２変更例では、アノード側触媒体のそれぞれに対応する連通孔は全て等しくない点で相違する。以下、第２変更例について詳細に説明する。【０１１０】
図１３は、本発明に記載の燃料電池の第１実施形態の第２変形例におけるアノード側部材４２１Ａの構成を示す図である。【０１１１】
アノード側部材４２１Ａは、図７に示す平面複数電極構造のＭＥＡ４１０に対応するアノード側部材であり、図８に示すアノード側部材４２１の変形例である。【０１１２】
本変更例では、図４に示す燃料導入部材２２２が用いられる。終端口２２２−１ｂからアノード側部材４２１Ａに備えられた第１連通孔４２１−５ｂ、第２連通孔４２１−５ａ、４２１−５ｃまでの長さは、それぞれＬｂ、Ｌａ、Ｌｃとして示される。第１変更例と同様に、Ｌａ＝Ｌｃ＞Ｌｂの関係が成り立つ。【０１１３】
さらに第１連通孔４２１−５ｂの孔径φＤｂと第２連通孔４２１−５ａ、４２１−５ｃの孔径φＤａ、φＤｃの間には、Ｄａ＝Ｄｃ＞Ｄｂの関係が成り立つ。【０１１４】
図１３に示す第１実施形態の第２変形例においては、Ｄａ＝Ｄｃ＝４ｍｍ、Ｄｂ＝２ｍｍとした。【０１１５】
次に、アノード側部材４２１Ａと燃料導入部材２２２からなる燃料誘導部を備えた燃料電池に、水素を導入させたときのシミュレーション結果について説明する。【０１１６】
第１実施形態の第１変形例に対して行った計算と同じく、純水素が６．８２５Ｅ−８［ｋｇ／ｓ］の流量で導入された。水素流動の経路については、第１変形例と同様であるので割愛する。【０１１７】
図１４は第１連通孔４２１−５ｂ、第２連通孔４２１−５ａ，４２１−５ｃから流出する水素流量をそれぞれシミュレーションにより求めたものである。【０１１８】
図１４に示すように、第１実施形態の第２変形例の構造により各連通孔からの流量は誤差２％でほぼ等しいことが確認された。【０１１９】
シミュレーションの妥当性と、水素流量のばらつきと出力電圧のばらつきとの相関については、第１実施形態の第１変形例で確認済みであるので、重複を避けるために割愛する。【０１２０】
ここで、第１連通孔４２１−５ｂは、第２連通孔４２１−５ａ、４２１−５ｃよりも、終端口２２２−１ｂの近くに配置されている。このため、仮に、第１連通孔４２１−５ｂ、第２連通孔４２１−５ａ、４２１−５ｃの大きさが全て等しい場合には、終端口２２２−１ｂから排出された水素の多くは、第２連通孔４２１−５ａ、４２１−５ｃよりも、第１連通孔４２１−５ｂに誘導され易くなる。この場合には、第１連通孔４２１−５ｂ、第２連通孔４２１−５ａ、４２１−５ｃのそれぞれから排出される水素の量は大きくばらつくことになる。【０１２１】
ところが、本変更例では、第１連通孔４２１−５ｂの大きさは、第２連通孔４２１−５ａ、４２１−５ｃの大きさよりも小さい。これにより、水素の多くが第１連通孔４２１−５ｂから排出され難くなり、略等しい量の水素が第１連通孔４２１−５ｂ、第２連通孔４２１−５ａ、４２１−５ｃから分散して排出されることになる。このため、アノード側触媒体のそれぞれに対して吹付けられる水素の量を略等しくすることができる。【０１２２】
また、アノード側触媒体のそれぞれに対して吹付けられる水素の量が略等しくなるため、アノード側触媒体のそれぞれに対応する出力電圧のばらつきを低減することができる。さらに、アノード側触媒体のそれぞれの出力電圧が他の出力電圧に対して極端に低くなることがないため、燃料電池全体の出力電圧を向上させることができる。
［第２実施形態］
第１実施形態における燃料誘導部は、一のアノード側触媒体の面の中心に向けて水素を導入している。これに対し、第２実施形態における燃料誘導部は、一のアノード側触媒体の面の複数個所に向けて水素を誘導している点で相違する。以下、第２実施形態について詳細に説明する。【０１２３】
図１５は、本発明に記載の燃料電池の第２実施形態におけるアノード側部材２２１Ａの構成を示す図である。【０１２４】
アノード側部材２２１Ａは、図２に示す燃料電池２００におけるアノード側部材２２１を変形したものである。アノード側部材２２１Ａは、アノード側触媒体が配置される側に凹部２２１−１を備える。凹部２２１−１内には、複数の連通孔２２１−４ａ、２２１−４ｂ、２２１−４ｃが形成されている。【０１２５】
アノード側部材２２１Ａは、上述の３つの連通孔を通る線によって形成される三角形面２２１−５（多角形面）を備える。カソード側からアノード側部材２２１Ａを見た正面視において、三角形面２２１−５は、アノード側触媒体の面と重なる位置に配置される。【０１２６】
本実施形態では、上述の３つの連通孔は、アノード側触媒体面の法線であり且つアノード側触媒体の中心（重心）を通る法線が、三角形面２２１−５の内側を通るように配置される。【０１２７】
かかる特徴によれば、連通孔が一つのときに比べて、複数の連通孔を備えた方が、全体の開口面積が大きくなる。これにより、連通孔が一つのときよりも、連通孔から排出される水素の流速が低減されるため、アノード側触媒体に対してほぼ均等な圧力で水素を吹き付けることができ、アノード側触媒体上の水素の濃度分布をより均一化させることができる。【０１２８】
また、カソード側からアノード側部材２２１Ａを見た正面視において、三角形面２２１−５が、アノード側触媒体の面の重心（中心）と重なる位置に配置される。このため、連通孔のそれぞれから排出される水素を、アノード側触媒体の面に対してより均等な圧力で吹付けることができる。【０１２９】
なお、連通孔２２１−４ａ、２２１−４ｂ、２２１−４ｃの孔径は、任意のサイズとして良いが、全て略同形の円形状であることが好ましい。また上述の法線は三角形面２２１−５の外接円の中心を通過してもよい。【０１３０】
なお、本実施形態において、連通孔は３つ設置されているが、２つであっても良く、その場合、２つの連通孔の中心間距離の中点を上述の法線が通ることが好ましい。【０１３１】
なお、本実施形態における燃料導入部材は、第１実施形態で説明した燃料導入部材２２２のように単一の誘導路を備えた構造としても良い。また、本実施形態における燃料導入部は、連通孔ごとに誘導路を備え、誘導路の断面積と導入口から各連通孔までの距離との関係が、第１実施形態の第１変形例で説明した関係であることが好ましい。
（第１変形例）
第２実施形態では、アノード側部材２２１Ａは、３つの連通孔を通る線によって形成される三角形面２２１−５を備える。これに対し、第１変更例では、アノード側部材２２１Ｂは、４つの連通孔を通る線によって形成される四角形面２２１−７を備える点で相違する。以下、第１変更例について詳細に説明する。【０１３２】
図１６は、第２実施形態の第１変形例におけるアノード側部材２２１Ｂの構成を示す図である。【０１３３】
アノード側部材２２１Ｂは、連通孔２２１−６ａ、２２１−６ｂ、２２１−６ｃ、２２１−６ｄを備える。【０１３４】
カソード側からアノード側部材２２１Ｂを見た正面視において、四角形面２２１−７は、アノード側触媒体の面と重なる位置に配置される。【０１３５】
本変更例では、上述の４つの連通孔は、アノード側触媒体面の法線であり且つアノード側触媒体の中心（重心）を通る法線が、四角形面２２１−７の内側を通るように配置される。【０１３６】
連通孔２２１−６ａ、２２１−６ｂ、２２１−６ｃ、２２１−６ｄの孔径は、任意のサイズとしてよいが、全て略同形の円形状であることが好ましい。また上述の法線は、四角形面２２１−７の重心を通過しても良い。【０１３７】
さらに本実施形態の変形例において、連通孔は４つ設置されているが、５つ以上であっても良い。連通孔が５つ以上ある場合にも、当該連通孔の位置関係は、上述と同様であるため、詳細な説明は省略する。【０１３８】
また連通孔の中心を全て結ぶと、頂角が１８０度以上の点を有する多角形面ができる場合は、他の全ての頂角が１８０度以下で、かつ全ての連通孔を内包する任意の多角形面の重心が、上述の法線を通るように各連通孔が配置されることが好ましい。【０１３９】
本実施形態の変形例における燃料導入部材の誘導路の形状については第２実施形態と同様であるので重複を避け、詳細な説明は割愛する。【０１４０】
かかる特徴によれば、連通孔が一つのときに比べて、複数の連通孔を備えた方が、全体の開口面積が大きくなる。これにより、連通孔が一つのときよりも、連通孔から排出される水素の流速が低減されるため、アノード側触媒体に対してほぼ均等な圧力で水素を吹き付けることができ、アノード側触媒体上の水素の濃度分布をより均一化させることができる。【０１４１】
特に、連通孔が４つ備えられているため、連通孔が３つ備えられているときよりも、連通孔から排出される水素を、アノード側触媒体に対してより均等な圧力で吹付けることができる。
（第２変形例）
第２実施形態では、一のアノード側触媒体の面の複数個所に向けて水素が誘導されている。これに対し、第２変更例では、複数のアノード側触媒体の面のそれぞれの複数個所に向けて水素が誘導されている点で相違する。以下、第２変更例について詳細に説明する。【０１４２】
図１７は、第２実施形態の第２変形例におけるＭＥＡ４１０とアノード側部材４２１Ｂとの構成を示す図である。【０１４３】
アノード側部材４２１Ｂは、ＭＥＡ４１０に配置されているアノード側触媒体のそれぞれに３つずつ対応するように、９つの連通孔４２１−４ａ、４２１−４ｂ、４２１−４ｃ、４２１−４ｄ、４２１−４ｅ、４２１−４ｆ、４２１−４ｇ、４２１−４ｈ、４２１−４ｉを備える。【０１４４】
図１７においては、ＭＥＡ４１０を介してカソード側触媒体４１２ａと向かい合うアノード側触媒体に対応して、連通孔４２１−４ａ、４２１−４ｄ、４２１−４ｇが備えられる。【０１４５】
ＭＥＡ４１０を介してカソード側触媒体４１２ｂと向かい合うアノード側触媒体に対応して、連通孔４２１−４ｂ、４２１−４ｅ、４２１−４ｈが備えられる。【０１４６】
ＭＥＡ４１０を介してカソード側触媒体４１２ｃと向かい合うアノード側触媒体に対応して、連通孔４２１−４ｃ、４２１−４ｆ、４２１−４ｉが備えられる。【０１４７】
なお、本変更例では、一のアノード側触媒体に対応する３つの連通孔は、一列に配置されているが、これに限定されないのは勿論のことである。例えば、一のアノード側触媒体に対応する３つの連通孔は、上述した図１５に示すような位置に備えられていても良い。【０１４８】
なお、３つの連通孔は、等間隔に直線上に配置されていてもよい。また、等間隔に備えられた複数の連通孔のうち、中央の連通孔は、上述の法線が通る位置に備えられるのが好ましい。【０１４９】
以上のように、複数のアノード側触媒体の面の複数個所に向けて外部から供給された燃料を誘導することにより、各セル内のアノード側触媒体面内の燃料濃度分布をより均一化させることができるとともに、各セル間の燃料供給量を均一化させることもできる。これにより、各セル間の出力電圧のばらつきを低減し、燃料電池全体の出力電圧を向上させることができる。
［第３実施形態］
図１８は、本発明に記載の燃料電池の第３実施形態の構成を示す図である。【０１５０】
図１８において燃料電池５００は、ＭＥＡ２１０と、燃料誘導部５１０と、図示しないカソード押さえ部材及びアノード押さえ部材と、図示しないガス拡散部材と、集電体とを備える。【０１５１】
ＭＥＡ２１０は、固体高分子電解質膜２１１と、その両面に配置されるカソード側触媒体２１２と、図示しないアノード側触媒体とを備える。【０１５２】
また燃料誘導部５１０は、アノード側部材５１１と燃料導入部材５１２とを備える。【０１５３】
第１実施形態、第２実施形態においては、燃料導入部材は、アノード側触媒体が固体高分子電解質膜２１１と向かい合う側とは反対側において、アノード側部材を介してアノード側部材と平行に配置されている。【０１５４】
これに対し、本実施形態においては、燃料導入部材５１２は、アノード側部材５１１と隣接する任意の場所に設置可能である。具体的には、燃料導入部材５１２は、アノード側部材５１１と燃料導入部材５１２とが略面一となるような位置に備えられる。【０１５５】
アノード側部材５１１は、第１板材５１１−１と、供給口５１１−２と、導入路５１１−３と、接続口５１１−４とを備える。【０１５６】
供給口５１１−２は、アノード側触媒体へ水素を供給する。供給口５１１−２は、貫通しておらず、第１板材５１１−１がアノード側触媒体と向かい合う側に形成された開口である。供給口５１１−２は、アノード側触媒体面の法線上に配置され、且つアノード側触媒体の中心を通る線上に配置される。【０１５７】
導入路５１１−３は、接続口５１１−４から導入された水素を供給口５１１−２に誘導する。導入路５１１は、第１板材５１１−１の面方向に沿って管状に形成されている。接続口５１１−４は、燃料導入部材５１２と接続される。【０１５８】
なお、供給口５１１−２は、図１８に示すように単一のアノード側触媒体に対して一つだけ備えられていても良いし、複数備えられていても良い。【０１５９】
なお、複数の供給口が備えられる場合は、接続口５１１−４からの距離の近い供給口５１１−２Ａに対しては、供給口５１１−２Ａに接続される導入路５１１−３Ａの断面積が小さく、接続口５１１−４からの距離の遠い供給口５１１−２Ｂに対しては、供給口５１１−２Ｂに接続される導入路５１１−３Ｂの断面積を大きくするのが好ましい。【０１６０】
または、接続口５１１−４から各供給口までの導入路断面積を一定にして、接続口５１１−４からの距離の近い供給口５１１−２Ａの面積を小さくし、接続口５１１−４からの距離の遠い供給口５１１−２Ｂの面積を大きくしても良い。【０１６１】
燃料導入部材５１２は、第２板材５１２−１と、誘導路５１２−２と、導入口５１２−３とを備える。【０１６２】
導入口５１２−３は、外部の燃料供給部１００と接続され、誘導路５１２−２へ水素を供給する。【０１６３】
導入口５１２−３は、第２板材５１２−１の任意の位置に備えられる。また、導入口５１２−３は、いずれの形状を有していても良い。導入口５１２−３は、アノード側部材５１１と燃料導入部材５１２を接続するときに、その接続面の法線とは異なる軸方向に開ける構成が好ましい。【０１６４】
なお、誘導路５１２−２は、第２板材５１２−１に設けられた空間であり、水素供給の際にバッファとして作用しても良い。すなわち、誘導路５１２−２は、導入された水素の速度を、当該導入時よりも遅くするように構成されていても良い。【０１６５】
以上のような構成とすることで、燃料導入部材５１２の位置を任意に設定することができ、燃料導入部材５１２のレイアウトの自由度を向上させることができると共に、燃料電池の薄型化に寄与することができる。
［その他の実施形態］
本発明の一例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、各実施形態における具体的構成等は、適宜設計変更可能である。【０１６６】
また、各実施形態及び各変更例の具体的構成のそれぞれは、組み合わせることが可能である。さらに、実施形態の作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、実施形態に記載されたものに限定されるものではない。【０１６７】
上述した全ての実施形態において、燃料は水素に限られず、メタノール水溶液など、ＭＥＡの触媒体上でプロトンと電子を取り出すことのできる燃料ならば全て適用可能である。【０１６８】
さらに上述した全ての実施形態の効果として、特に燃料電池に出口の無いデッドエンド構造では、発電に必要な水素のみ供給されることとなるため、従来技術（フロー構造）では導入口近傍の水素濃度がアノード側触媒体上の導入口からの最遠部の水素濃度に比べて高くなるのに対し、本発明に記載の構造により、より均一な水素濃度分布を実現することができ、燃料電池全体の出力向上に寄与することができる。【０１６９】
なお、本実施形態においてデットエンド構造とは、燃料誘導部において導入された燃料をアノード側触媒体にのみ誘導する構造であり、当該水素を外部に誘導させない構造である。一方、フロー構造とは、燃料誘導部において導入された燃料をアノード側触媒体に誘導するのみならずに、外部にも誘導する構造である。
【産業上の利用の可能性】
【０１７０】
本発明に係る燃料電池によれば、水素濃度分布の不均一を抑制し、出力電圧を向上させることができる。
【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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【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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