(57)【要約】【課題】乾燥時においてドライアウトの発生を防止し、ガス拡散性低下を抑制して高出力の発電性能が得られる固体高分子型燃料電池を提供する。【解決手段】電解質膜１に配置される酸化剤極の電極触媒層２ｂと燃料極の電極触媒層２ａと、酸化剤極の電極触媒層２ｂと燃料極の電極触媒層２ａにそれぞれ配置される酸化剤極のガス拡散層６ｂと燃料極のガス拡散層６ａと、酸化剤ガス流路を形成した酸化剤極のセパレータ板８ｂと、燃料ガス流路を形成した燃料極のセパレータ板８ａを備え、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを流通させ、燃料ガス流路に燃料ガスを流通させて発電を行う固体高分子型燃料電池であり、燃料ガス流路の中央から下流にかけての少なくも一部の電極触媒層２ｂとガス拡散層６ｂとの間には、保水層３ｂが設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の一方の面と他方の面にそれぞれ配置される酸化剤極の電極触媒層と燃料極の電極触媒層と、上記酸化剤極の上記電極触媒層に配置される上記酸化剤極のガス拡散層と上記燃料極の上記電極触媒層に配置される上記燃料極のガス拡散層と、上記酸化剤極の上記ガス拡散層に配置されて酸化剤ガス流路を形成した上記酸化剤極のセパレータ板と、上記燃料極の上記ガス拡散層に配置されて燃料ガス流路を形成した上記燃料極のセパレータ板と、を備え、上記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを流通させ、上記燃料ガス流路に燃料ガスを流通させて発電を行う固体高分子型燃料電池であって、
上記燃料ガス流路の中央から下流にかけての少なくも一部の上記電極触媒層と上記ガス拡散層との間には、保水層が設けられていることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
【請求項２】
上記酸化剤極の上記電極触媒層と上記酸化剤極の上記ガス拡散層との間と、上記燃料極の上記電極触媒層と上記燃料極の上記ガス拡散層との間には、それぞれ上記保水層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項３】
上記保水層を設けた部分に覆われた上記電極触媒層における触媒担持量が、全体の平均の触媒担持量よりも少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池に関し、特に電極触媒層とガス拡散層の間に保水層を有する固体高分子型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロトン伝導性を有する固体高分子膜の電解質膜を用いた固体高分子型燃料電池では、プロトン伝導性固体高分子膜を挟んでなる一対の電極（燃料極と酸素極）に、水素を含有する燃料ガスと酸素を有する酸化剤ガスとをそれぞれ供給することにより、次式で示される電気化学反応が生じて、固体高分子型燃料電池から電気エネルギーが取出される。
カソード反応（酸素極、酸化剤極）：２Ｈ+＋２ｅ-＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ
アノード反応（燃料極）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
【０００３】
この電気化学反応を行うためには、酸素極側では反応により生成する水を速やかに排出して酸素極側に酸化ガスを連続的に供給することが必要である。この生成水の排出が不十分となると、生成水が電極表面に付着して、燃料電池スタック内での水溢れ（いわゆるフラッディング）を引き起こす場合がある。このフラッディングは、電極表面に付着した水滴によって電極へのガスの拡散が阻害される現象であり、燃料電池の電圧低下や出力低下の原因となる。
【０００４】
また、プロトン伝導性の固体高分子膜が、高いプロトン伝導性を発現するためには、固体高分子膜が十分に加湿されていることが必要である。そのため、酸化ガス、燃料ガスは加湿されて供給される。固体高分子膜の含水量が不足すると、燃料電池スタック内での水不足（いわゆるドライアウト）が引き起こされる場合がある。このドライアウトは、固体高分子膜の乾燥によりプロトン伝導が阻害される現象であり、燃料電池の電圧低下や出力低下の原因となる。
【０００５】
このように、燃料電池の電極においては、加湿されたガスをプロトン伝導性の固体高分子膜に供給し、発電により生成された水をガス流路側に効率よく排出させて、電解質および電極内の水分量が発電に適した状態に保たれることが要求される。
【０００６】
そのため、固体高分子電解質型の燃料電池システムでは、外部から水分を供給して、固体高分子膜を加湿するために、燃料電池スタックに供給される酸化ガスを加湿する等、何らかの加湿手段が設けられている。自動車等の移動体の電源として燃料電池システムを適用する際には、燃料電池システムの小型化と簡素化の観点から、反応ガスの加湿手段は小型で簡素であることが好ましく、可能な限り低加湿条件下にて発電可能な燃料電池が求められる。
【０００７】
加えて、自動車等の移動体の電源として燃料電池システムを適用する際には、過渡運転時に、燃料電池システムの運転状態変化に伴い反応ガス中の相対湿度が変動することが避けられない。このため、湿度の変動の影響を受け難く安定した発電性能が得られる燃料電池の開発が求められている。
【０００８】
従来、このような反応ガスの湿度変化に対して安定した特性を得る方法として、電極触媒層を、水の排出性を高めるための造孔材を含んで構成し、かつ電極触媒層とガス拡散層との間に、水の保持性を高める保水層を設けた技術がある。
電極触媒層に造孔材を添加したことで水の排出性を高め、反応ガス中の湿度が高い条件下での発電性能を高く維持すると共に、電極触媒層とガス拡散層との間に設けた保水層により水の保持性を高め、反応ガス中の湿度が低い条件下での発電性能を向上するものであり、燃料電池へ供給する反応ガス中の湿度変動の影響を受け難く安定した発電性能を得るようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５８３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に記載の技術では、保水層を設けているため、電解質膜のドライアウト時に保水層から水を供給できるという利点を有している。しかしながら、自動車等移動体用燃料電池システムにおいては、定置電源用システム等とは異なり、高出力運転が要求されるため、電極でのガス消費量が非常に大きく、保水層を設けたことにより電極へのガスの拡散が阻害されて、ガス拡散性の阻害が大きな問題となっている。
【００１０】
このようなガス拡散性の低下分は、発熱による温度上昇を引き起こし、結果として供給ガスの相対湿度が低下する。この相対湿度の低下によって、電解質膜が乾燥してドライアウトを起こして電解質膜のプロトン伝導性が低下することによってさらに出力が下がるといった悪循環を招くこととなる。
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、乾燥時においてドライアウトの発生を防止し、ガス拡散性低下を抑制して高出力の発電性能が得られる固体高分子型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】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、燃料ガス流路の中央から下流にかけての少なくも一部の上記電極触媒層と上記ガス拡散層との間に、保水層を設けることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明の固体高分子型燃料電池は、電解質膜の一方の面と他方の面にそれぞれ配置される酸化剤極の電極触媒層と燃料極の電極触媒層と、上記酸化剤極の上記電極触媒層に配置される上記酸化剤極のガス拡散層と上記燃料極の上記電極触媒層に配置される上記燃料極のガス拡散層と、上記酸化剤極の上記ガス拡散層に配置されて酸化剤ガス流路を形成した上記酸化剤極のセパレータ板と、上記燃料極の上記ガス拡散層に配置されて燃料ガス流路を形成した上記燃料極のセパレータ板と、を備え、上記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを流通させ、上記燃料ガス流路に燃料ガスを流通させて発電を行う固体高分子型燃料電池であって、上記燃料ガス流路の中央から下流にかけての少なくも一部の上記電極触媒層と上記ガス拡散層との間には、保水層が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、乾燥時においてドライアウトの発生を防止し、かつガス拡散性低下を抑制して高出力の発電性能が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の固体高分子型燃料電池の好ましい実施形態では、上記酸化剤極の上記電極触媒層と上記酸化剤極の上記ガス拡散層との間と、上記燃料極の上記電極触媒層と上記燃料極の上記ガス拡散層との間には、それぞれ上記保水層が設けられている。
本発明の固体高分子型燃料電池の好ましい実施形態では、上記保水層を設けた部分に覆われた上記電極触媒層における触媒担持量が、全体の平均の触媒担持量よりも少ない。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。本発明の燃料電池の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。
本発明の好ましい実施例１について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明の好ましい実施例１の固体高分子型燃料電池、特にこの固体高分子型燃料電池の発電部の構成を示す上から見た平面図である。図２は、図１の固体高分子型燃料電池の発電部のＡ−Ａ１おける断面図であり、図３は図１の固体高分子型燃料電池の発電部のＢ−Ｂ１おける断面図である。
【００１６】
図１に示すように、固体高分子型燃料電池１０の発電部は、図１において左側から右側にかけて燃料ガスを流すようになっており、左側が燃料ガス入口１１であり右側が燃料ガス出口１２である。
燃料ガス入口１１側が燃料ガス流路の上流側に相当し、燃料ガス出口１２側が燃料ガス流路の下流側に相当する。燃料ガス流路は、燃料ガス入口１１側から燃料ガス出口１２側に沿って形成されている。燃料ガス入口１１と燃料ガス出口１２の中間位置は、中央部分１３である。
【００１７】
上流側の燃料ガス入口１１から中央部分１３までの区間は前半部分１４であり、中央部分１３から下流側の燃料ガス出口１２までの区間は後半部分１５である。
上流側の燃料ガス入口１１から中央部分１３までの前半部分１４は、この前半部分１４の全領域において図２のＡ−Ａ１線における断面積層構造構造を有している。中央部分１３から下流側の燃料ガス出口１２までの後半部分１５は、この後半部分１５の全領域において図３のＢ−Ｂ１線における断面積層構造を有している。
【００１８】
まず、固体高分子型燃料電池１０の発電部の上流側の燃料ガス入口１１から中央部分１３までの前半部分１４の断面積層構造について、図２を参照して説明する。
図２に示す電解質膜１は、プロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜である。この電解質膜１の一方の面と他方の面には、燃料極の電極触媒層２ａと酸化剤極の電極触媒層２ｂがそれぞれ配置されている。すなわち、燃料極の電極触媒層２ａと酸化剤極の電極触媒層２ｂは、電解質膜１を挟んで配置されている。
【００１９】
図２の燃料極側の構造について説明する。燃料極の電極触媒層２ａの外側には、燃料極のガス拡散層６ａが配置されている。この燃料極のガス拡散層６ａは、燃料極のカーボン層４ａと燃料極の基材層５ａとから構成されている。燃料極のカーボン層４ａは電極触媒層２ａに接しており、燃料極の基材層５ａは燃料極のセパレータ板８ａに接している。燃料極の電極触媒層２ａと燃料極のガス拡散層６ａとは、燃料電池の燃料極の電極７ａを形成している。
燃料極の電極７ａの基材層５ａの外側には、燃料極のセパレータ板８ａが接するようにして配置されている。燃料極のセパレータ板８ａは、燃料ガスを流通させるための燃料ガス流路２１を基材層５ａの外面とともに形成している。
【００２０】
次に、図２の酸化剤極（酸素極あるいは空気極ともいう）側の構造について説明する。酸化剤極の電極触媒層２ｂの外側には、酸化剤極のガス拡散層６ｂが配置されている。この酸化剤極のガス拡散層６ｂは、酸化剤極のカーボン層４ｂと酸化剤極の基材層５ｂとから構成されている。酸化剤極の電極触媒層２ｂと酸化剤極のガス拡散層６ｂとは、燃料電池の酸化剤極の電極７ｂを形成している。酸化剤極のカーボン層４ｂは酸化剤極の電極触媒層２ｂに接しており、酸化剤極の基材層５ｂは酸化剤極のセパレータ板８ｂに接している。
酸化剤極の電極７ｂの基材層５ｂの外側には、酸化剤極のセパレータ板８ｂが配置されている。酸化剤極のセパレータ板８ｂは、酸化ガスを流通させるための酸化ガス流路２２を基材層５ｂの外面とともに形成している。
【００２１】
本実施例１では、電解質膜１としてはデュポン社製のナフィオン膜を使用し、燃料極の電極触媒層２ａと酸化剤極の電極触媒層２ｂは、カーボン粒子に白金粒子を担持させたカーボンブラックと、高分子電解質と、アルコール溶液と、純水とを混合したスラリーを、電解質膜１の一方の面と他方の面に飛沫状にして塗布を行うことで形成した。
燃料極の基材層５ａと酸化剤極の基材層５ｂは、ともに東レ株式会社製カーボンペーパを基材として用い、撥水化処理を施した。撥水化処理は、カーボンペーパ基材をフッ素樹脂分散液と水との混合液中に浸漬後に、オーブン内にて乾燥して行なった。
【００２２】
燃料極のカーボン層４ａは、カーボンブラック粒子と、フッ素樹脂分散液と、純水を混合したスラリーとを、基材層５ａの一方の表面に塗布して乾燥させた後、焼成して形成した。同様にして、酸化剤極のカーボン層４ｂは、カーボンブラック粒子と、フッ素樹脂分散液と、純水を混合したスラリーとを、基材層５ｂの一方の表面に塗布して乾燥させた後、焼成して形成した。
【００２３】
このようにして形成したガス拡散層６ａ、６ｂと電解質膜１と電極触媒層２ａ、２ｂの接合体は、ホットプレスに載せて、ホットプレスにより接合して一体化した。
さらに、電解質膜１、電極触媒層２ａ、２ｂ、ガス拡散層６ａ、６ｂを接合して一体化した膜−電極接合体を用いて、ガス拡散層６ａ、６ｂの両側をセパレータ板８ａ、８ｂで挟み、燃料電池の単電池を得た。
【００２４】
次に、図１に示す固体高分子型燃料電池１０の発電部の中央部分１３から下流側の燃料ガス入口１２からまでの後半部分１５の断面積層構造について、図３を参照して説明する。
実施例１の特徴的な点としては、図３に示す酸化剤極側の断面積層構造は、図２に示す酸化剤極側の断面積層構造と比較すると、次に説明する保水層３ｂを除いては、同様に構成されていることである。すなわち、酸化剤極の保水層３ｂが、酸化剤極のガス拡散層６ｂのカーボン層４ｂと電極触媒層２ｂの間に設けられている。
【００２５】
この酸化剤極の保水層３ｂは、カーボンブラック粒子、高分子電解質、アルコール溶液、水とを混合した親水性のスラリーを、先に基材層５ｂの表面に形成したカーボン層４ｂの表面に塗布して、乾燥させて形成した。
このように、本実施例１の構成では、燃料ガス流路の中央部分１３から燃料ガス出口１２に至る燃料ガス流路の下流にかけての少なくとも一部の電極触媒層とガス拡散層との間、すなわちに酸化剤極側のガス拡散層６ｂのカーボン層４ｂと酸化剤極側の電極触媒層２ｂの間に保水層３ｂが設けられたことにより、ドライアウトを抑制することができる。実施例１では、燃料極側のガス拡散層６ａのカーボン層４ａと燃料極側の電極触媒層２ａの間には、保水層は設けられていない。
【００２６】
ドライアウトとは、燃料電池の反応によって、燃料極から酸化剤極へ電気浸透水と呼ばれる水移動が起こり、燃料極側が乾く現象である。つまり、燃料極の上流では水が存在していても下流側では水が不足して、電解質膜の乾燥が起こるために、実際に保水層が必要となるのは燃料ガスの下流側となる。このため、実施例１のように図１の中央部分１３から下流側の燃料ガス出口１２（後半部分１５）にのみ保水層３ｂを設けることによって、電気浸透水の拡散性の阻害を最小限に抑えて、ドライアウトを抑制することが可能となる。
【００２７】
次に、本発明の好ましい実施例２について、図４〜図６を参照して説明する。
図４は、本発明の好ましい実施例２の固体高分子型燃料電池、特にこの固体高分子型燃料電池の発電部の構成を示す上から見た平面図である。図５は、図４の固体高分子型燃料電池の発電部のＡ−Ａ１おける断面図であり、図６は図４の固体高分子型燃料電池の発電部のＢ−Ｂ１おける断面図である。
【００２８】
図４〜図６に示す本実施例２の構成要素が、図１〜図３に示す本実施例１の対応する構成要素と同じである箇所には同じ符号を記して、その説明を用いる。
図１〜図３に示す本実施例１の固体高分子型燃料電池１０において特徴的なのは、酸化剤極の保水層３ｂが、ガス拡散層６ｂのカーボン層４ｂと電極触媒層２ｂの間に設けられていることである。
【００２９】
これに対して、図４〜図６に示す本実施例２の固体高分子型燃料電池１０において、特徴的なのは、図６に示すように、燃料極の保水層３ａが、ガス拡散層６ａのカーボン層４ａと電極触媒層２ａの間に設けられているとともに、酸化剤極の保水層３ｂが、ガス拡散層６ｂのカーボン層４ｂと電極触媒層２ｂの間に設けられていることである。つまり、図４に示す燃料ガス流路の中央部分１３から下流側の燃料ガス出口１２にかけては、燃料極側と酸化剤極側のいずれにも保水層３ａ，３ｂを保持した領域を設けている。
図５に示すように、実施例２では図４の燃料ガス入り口１１から中央部分１３にかけては、保水層は設けられていない。実施例２の作製方法は実施例１と同様のため、ここでは説明を省く。
【００３０】
実施例２においては、燃料ガスの下流側では保水層を一方の極側とともに対極側にも同様に設けることによって、燃料ガス流路の中央部分から燃料ガス出口における保水層による保水効果をより確実にもたらすことができる。
ドライアウトは、燃料極側で発生するため燃料極側に保水層を設けた場合に効果があるだけでなく、水生成がある燃料極側に保水層を設けることでも酸化剤極で生成した水を燃料極へ逆拡散させることができ、ドライアウトを抑制することができる。もちろんいずれか一方の極側に保水層を設けることでドライアウト防止効果を得られるが、実施例２のように両極にそれぞれ保水層３ａ，３ｂを設けることにより、さらに確実にドライアウト防止効果が得られる。
【００３１】
次に、本発明の好ましい実施例３について、図７〜図９を参照して説明する。
図７は、本発明の好ましい実施例３の固体高分子型燃料電池、特にこの固体高分子型燃料電池の発電部の構成を示す上から見た平面図である。図８は、図７の固体高分子型燃料電池の発電部のＡ−Ａ１おける断面図であり、図９は図７の固体高分子型燃料電池の発電部のＢ−Ｂ１おける断面図である。
【００３２】
図７〜図９に示す本実施例３の構成要素が、図１〜図３に示す本実施例１の対応する構成要素と同じである場合には、同じ符号を記して、その説明を用いる。
図１〜図３に示す本実施例１の固体高分子型燃料電池１０において特徴的なのは、すでに説明したように酸化剤極の保水層３ｂが、酸化剤極のガス拡散層６ｂのカーボン層４ｂと酸化剤極の電極触媒層２ｂの間に設けられていることである。
【００３３】
これに対して、図７〜図９に示す本実施例３の固体高分子型燃料電池１０において、特徴的なのは、図９に示すように、燃料極の保水層３ａが、ガス拡散層６ａのカーボン層４ａと電極触媒層２ａの間に設けられていることである。つまり、図７に示す燃料ガス流路の中央部分１３から下流側の燃料ガス出口１２にかけては、燃料極側だけに保水層３ａを保持した領域を設けている。実施例３が実施例２と異なるのは、酸化剤極側の保水層は取り除かれていることである。実施例３では、図７の燃料ガス入り口１１から中央部分１３では。図８に示すように保水層は設けられていない。
【００３４】
実施例３では、図８に示すＡ−Ａ１断面における実施例２における燃料極の電極触媒層２ａの触媒担持量と比較して、図９に示すＢ−Ｂ１断面における燃料極の電極触媒層２ａの触媒担持量が１／５となるようにスラリーを作製して、電解質膜１の表面に塗布している。つまり、図９の保水層３ａに重なる部分の燃料極の電極触媒層２ａの触媒担持量が、全体の平均の触媒担持量よりも小さくすることによって、電気浸透水が減少し、燃料極（アノード）のドライアウトを抑制することができる。
【００３５】
電気浸透水は電流密度にほぼ比例して流れるため、ドライアウトし易い燃料ガス流路の中央部分から燃料ガス出口までの下流側では、電極触媒層２ａの触媒担持量を減らすことで、電流密度が下がり、保水層に保持している水を急激に消費するのを抑制する。これによって、固体高分子型燃料電池は、長時間にわたりドライアウトすることなく安定した発電を得ることが可能となる。
【００３６】
次に、本実施例１〜３の効果を確認するために、比較例１の燃料電池と比較例２の燃料電池を作製した。比較例１と比較例２は、ともに燃料ガス入口から燃料ガス出口に至るまでの断面積層構造は均一に作製した。
比較例１の燃料電池の断面積層構造は、図１０を用いて説明する。図１０の比較例１は、図２に示す本発明の実施形態１のＡ−Ａ１における断面積層構造と同一の断面積層構造を持ち、燃料ガス入口から燃料ガス出口に至るまでの断面構成は同一とした。比較例１の断面積層構造の作製方法は、本実施例１のＡ−Ａ１線における断面積層構造の作製と同様に行った。
【００３７】
比較例２の燃料電池の断面積層構造は、図１１を用いて説明する。図１１の比較例２は、図３に示す本発明の実施形態１のＢ−Ｂ１断面の断面積層構造と同一の断面積層構造を持ち、比較例１と同様に、燃料ガス入口から燃料ガス出口に至るまでの断面構成は同一とした。保水層４０は、燃料ガス入口から燃料ガス出口に至るまで均一に設けられている。比較例２の断面積層構造の作製方法は、実施例１のＢ−Ｂ１線における断面積層構造の作製と同様に行った。
【００３８】
このようにして形成された実施例１〜３と比較例１，２の燃料電池の単電池について、特性評価を以下の指標にて行った。
特性評価の指標は、ドライアウトの抑制（耐ドライアウト性）を評価するものであり、セル温度８０℃、燃料極／空気極供給ガスの相対湿度３０／３０％ＲＨ、電流密度１．０Ａ／ｃｍ２におけるセル電圧である。セル電圧が高いほど、ドライアウトが抑制されていると考えることができる。
【００３９】
評価結果は図１２に示す。図１の縦軸にはセル電圧を示している。図１２において、本実施例１〜３は、比較例１〜２と比べて高い電圧性能を示した。
図１２において本実施例１〜３が、比較例１と比べて高い値のセル電圧を示すのは、燃料ガス流路の中央部分から下流側の燃料ガス出口にかけての少なくも一部の電極触媒層とガス拡散層との間に保水層が設けられていることで、ドライアウトを抑制できたことによるものと考えられる。
また、本実施例１〜３と比較例２とを比べた場合には、図１１に示す比較例２には、燃料ガス入口から燃料ガス出口に至るまでの全域に渡り保水層４０が設けられているために、ドライアウトに対しては比較例２が効果的であるが、全域に保水層４０を設けたことによりガス拡散性が低下したために、結果としては実施例１〜３の方が比較例２よりも、セル電圧は高くなっていると考えられる。
【００４０】
このように、本実施例１〜３は、ドライアウトを防ぎ、かつガス拡散性を低下させないために有効であることが示された。
本発明の実施例では、燃料ガス流路の中央から下流にかけての少なくとも一部の電極触媒層とガス拡散層との間に保水層が設けられたことにより、ドライアウトを抑制することができる。この中央から下流部分にのみに保水層を設けることによって、拡散性の阻害を最小限に抑え、ドライアウトを抑制することが可能となる。本発明の実施例では、燃料電池内での乾燥や水溢れによる電気出力低下を防止する。
【００４１】
本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
図示の各実施形態では、保水層は燃料ガス流路の燃料ガス入口１１から燃料ガス出口１２の中央にある中央部分１３から下流側である燃料ガス出口１２まで配置されているが、この中央部分１３は、燃料ガス流路の中央位置だけに限らず、燃料ガス入口１１や燃料ガス出口１２側に少しずれた位置であっても、もちろんかまわない。
図示した固体高分子型の燃料電池は、複数スタックすることにより、燃料電池スタックを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１を示す燃料電池の発電部の構成を示す平面図である。
【図２】図１の本発明の実施例１における燃料ガス流路の上流側のＡ−Ａ１線での断面図である。
【図３】図１の本発明の実施例１における燃料ガス流路の下流側のＢ−Ｂ１線での断面図である。
【図４】本発明の実施例２を示す燃料電池の発電部の構成を示す平面図である。
【図５】図４の本発明の実施例２における燃料ガス流路の上流側のＡ−Ａ１線での断面図である。
【図６】図４の本発明の実施例２における燃料ガス流路の下流側のＢ−Ｂ１線での断面図である。
【図７】本発明の実施例３を示す燃料電池の発電部の構成を示す平面図である。
【図８】図７の本発明の実施例３における燃料ガス流路の上流側のＡ−Ａ１線での断面図である。
【図９】図７の本発明の実施例３における燃料ガス流路の下流側のＢ−Ｂ１線での断面図である。
【図１０】通常の比較例１を示す燃料電池の発電部の構成を示す断面図である。
【図１１】通常の比較例２を示す燃料電池の発電部の構成を示す断面図である。
【図１２】実施例１〜３および比較例１〜２の性能評価結果例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    固体高分子膜を用いた電解質膜
２ａ  燃料極の電極触媒層
２ｂ  酸化剤極の電極触媒層
３ａ  燃料極の保水層
３ｂ  酸化剤極の保水層
４ａ  燃料極のカーボン層
４ｂ  酸化剤極のカーボン層
５ａ  燃料極の基材層
５ｂ  酸化剤極の基材層
６ａ  燃料極のガス拡散層
６ｂ  酸化剤極のガス拡散層
７ａ  燃料極の電極
７ｂ  酸化剤極の電極
８ａ  燃料極のセパレータ板    
８ｂ  酸化剤極のセパレータ板  
１０  固体高分子型燃料電池
１１  燃料ガス入口
１２  燃料ガス出口
１３  中央部分
１４  前半部分（上流側）
１５  後半部分（下流側）
２１  燃料ガス流路
２２  酸化ガス流路
【図１】
2007172902.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007172902.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007172902.tif 000008
【図７】
2007172902.tif 000009
【図８】
2007172902.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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