(57)【要約】【課題】簡素な構成で燃料電池内の各流路の開口面積を個別に制御し、燃料電池内の全域で水分量を均一化すること。【解決手段】所定ガスの供給を受けて発電を行う複数の単位セルと、単位セルに所定ガスを供給する複数の流路２０と、複数の流路２０に対応して設けられ、流路２０内の水分を含水して膨張することで、対応する流路２０の開口面積を制御する高膨張材２２と、を備える。流路２０内の水分を含水して膨張することで、対応する流路２０の開口面積を制御するため、燃料電池スタック１０に設けられた複数の流路２０における排水量を独立して制御することができる。従って、燃料電池スタック１０に設けられた複数の流路における水分の供給状態を均一化することが可能となり、発電効率を高めることが可能となる。【選択図】図２
2007250431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定ガスの供給を受けて発電を行う複数の単位セルと、
前記単位セルに前記所定ガスを供給する複数の流路と、
前記複数の流路に対応して設けられ、前記流路内の水分を含水して膨張することで、対応する前記流路の開口面積を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記複数の流路の下流側の末端に接続され、前記複数の流路から排出された前記所定ガスが送られる出口マニホールドを備え、
前記制御手段は、前記流路と前記出口マニホールドとの接続部の近傍に設けられたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記単位セルのそれぞれに前記複数の流路が設けられ、
前記制御手段は、前記単位セルの面内の所定領域毎の前記流路に対応して設けられたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記所定領域のそれぞれにおいて前記流路の下流側の末端に設けられ、当該流路に対応する開口部を有するゲート部材を備え、
前記制御手段は、膨張して前記流路と前記ゲート部材の相対位置を可変することにより、前記開口面積を制御することを特徴とする請求項３記載の燃料電池。
【請求項５】
前記単位セルのそれぞれに前記複数の流路が設けられ、
前記制御手段は、全ての単位セルの前記複数の流路に対応して設けられ、全ての単位セルの前記複数の流路の前記開口面積を一律に制御することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池内では、発電の際に水素と酸素が反応して水が生成されるが、生成された水分が燃料電池内に滞留してフラッディングが発生すると反応効率が低下する。このため、特開２００４−３４２５９６号公報には、燃料電池において、電磁石により可動部材を移動させることにより、燃料電池内のガス流路の出口開口面積を変化させ、燃料電池内に滞留する水分を排出する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４２５９６号公報
【特許文献２】特開２００５−５２４７号公報
【特許文献３】特開２００３−３３１８８４号公報
【特許文献４】特開平１０−１７２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２００４−３４２５９６号公報に記載された方法により、電磁石の駆動力によってガス流路の開口面積を可変する場合、電磁石を駆動するエネルギーが必要となり、システムの効率低下を招来するという問題がある。
【０００５】
また、電磁石などのアクチュエータによって開口面積を可変する場合、燃料電池内には多数の流路が設けられているため、各流路の開口面積を個別に可変しようとすると、各流路毎にアクチュエータを設ける必要が生じ、燃料電池の構成が非常に複雑になるという問題がある。このため、燃料電池の大型化、重量増を招来し、また、信頼性が低下するという問題が生じる。
【０００６】
更に、滞留している水分の量に基づいて各流路の開口面積を制御しようとした場合、各流路における水分の量を検出する必要が生じ、検出のためにセンサを設ける等の構成が必要となり、構造が更に複雑化するという問題が生じる。
【０００７】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、簡素な構成で燃料電池内の各流路の開口面積を個別に制御し、燃料電池内の全域で水分量を均一化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、所定ガスの供給を受けて発電を行う複数の単位セルと、前記単位セルに前記所定ガスを供給する複数の流路と、前記複数の流路に対応して設けられ、前記流路内の水分を含水して膨張することで、対応する前記流路の開口面積を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記複数の流路の下流側の末端に接続され、前記複数の流路から排出された前記所定ガスが送られる出口マニホールドを備え、前記制御手段は、前記流路と前記出口マニホールドとの接続部の近傍に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記単位セルのそれぞれに前記複数の流路が設けられ、前記制御手段は、前記単位セルの面内の所定領域毎の前記流路に対応して設けられたことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、前記所定領域のそれぞれにおいて前記流路の下流側の末端に設けられ、当該流路に対応する開口部を有するゲート部材を備え、前記制御手段は、膨張して前記流路と前記ゲート部材の相対位置を可変することにより、前記開口面積を制御することを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第１又は第２の発明において、前記単位セルのそれぞれに前記複数の流路が設けられ、前記制御手段は、全ての単位セルの前記複数の流路に対応して設けられ、全ての単位セルの前記複数の流路の前記開口面積を一律に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、含水により膨張する制御手段を燃料電池内の複数の流路に対応して設け、対応する流路の開口面積を制御するため、対応する流路の排水量を個別に制御することができる。従って、燃料電池に設けられた複数の流路における水分の供給状態を均一化することが可能となり、発電効率を高めることが可能となる。
【００１４】
第２の発明によれば、流路の下流側の末端に最も水分が溜まり易いため、制御手段を流路と出口マニホールドとの接続部の近傍に設けることで、流路内の水分量に応じて精度良く開口面積を制御することが可能となる。
【００１５】
第３の発明によれば、単位セルの面内の所定領域毎の流路に対応して制御手段を設けたため、単位セルの面内の所定領域毎に流路の排水量を制御することが可能となる。
【００１６】
第４の発明によれば、単位セルの面内の所定領域において、流路の下流側の末端に、当該流路に対応する開口部を有するゲート部材を設けたため、制御手段によって流路とゲート部材の相対位置を可変することで、開口面積を制御することが可能となる。
【００１７】
第５の発明によれば、全ての単位セルに設けられた複数の流路の開口面積を一律に制御することで、全流路における排水量を一括して制御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】
【００１８】
以下、図面に基づいてこの発明の一実施形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の各実施形態にかかる燃料電池スタック１０を示す模式図である。燃料電池スタック１０は、主として燃料電池自動車などに搭載されるものである。本実施形態において、燃料電池スタック１０は、固体高分子分離膜を備えた固体高分子型の燃料電池（ＰＥＭＦＣ）であり、電解質膜、アノード、カソード、およびセパレータとから構成されるセルを複数積層して構成される。アノード、カソードの間には、水素ガスおよび酸化ガスの流路が形成されている。電解質膜は、フッ素系の固体高分子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。アノードおよびカソードは、共に炭素繊維を織成したカーボンクロスにより形成されている。また、本実施形態において、セパレータは、プレスした金属板から構成される金属セパレータである。
【００２０】
図１に示すように、燃料電池スタック１０には、カソードガス流路１２が接続されている。また、燃料電池スタック１０には、アノードガス流路（不図示）が接続されている。燃料電池スタック１０には、カソードガス流路１２から酸素を含むガス（空気）が送られ、アノードガス流路から水素が送られる。
【００２１】
燃料電池１２のアノードでは、アノードガスが送り込まれると、このアノードガス中の水素から水素イオンを生成し（Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−）、カソードは、カソードガスが送り込まれると、このカソードガス中の酸素から酸素イオンを生成し、燃料電池１２内では電力が発生する。また、これと同時にカソードにおいて、上記の水素イオンと酸素イオンとから水（生成水）が生成される（（１／２）Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ）。この水のほとんどは、燃料電池１２内で発生する熱を吸収して水蒸気となり、カソードオフガス中に含まれて排出される。
【００２２】
図１に示すように、燃料電池スタック１０には、カソードオフガス流路１４が接続されている。また、燃料電池スタック１０には、アノードオフガス流路が接続されている。燃料電池スタック１０内のカソードで反応した後のガスは、カソードオフガスとして、カソードオフガス流路１４から排出される。また、アノードで反応した後のガスは、アノードオフガスとして、アノードオフガス流路から排出される。
【００２３】
図１に示すように、カソードガス流路１２は、燃料電池スタック１０の内部に設けられた入口側マニホールド１６と接続されている。また、カソードオフガス流路１４は、燃料電池スタック１０の内部に設けられた出口側マニホールド１８と接続されている。入口側マニホールド１６及び出口側マニホールド１８は、単位セルの積層方向に延在している。
【００２４】
入口側マニホールド１６と出口側マニホールド１８の間には、各単位セルへカソードガスを供給するための流路２０が設けられている。入口側マニホールド１６へ送られたカソードガスは、流路２０から各単位セルのカソードへ送られる。そして、反応後のカソードガスは、カソードオフガスとして出口側マニホールド１８へ送られ、更にカソードオフガス流路１４へ送られて、燃料電池スタック１０の外部に排出される。
【００２５】
同様に、燃料電池スタック１０には、アノードガスの入口側マニホールドと出口側マニホールドが設けられている。アノードガスは、入口側マニホールドから各単位セルのアノードへ送られ、出口側マニホールド１８を経由して、アノードオフガス流路から排出される。
【００２６】
図２は、燃料電池スタック１０内の流路２０と、出口側マニホールド１８との接続部を詳細に示す模式図である。ここで、図２（Ａ）は、図１中に一点鎖線で囲まれた領域Ａの内部構造を拡大して示す模式図である。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、流路２０はカソードと隣接して設けられており、流路２０を流れるカソードガスはカソードへ供給される。流路２０の下流の末端では、流路２０と出口側マニホールド１８とが接続されており、反応後のカソードオフガスは流路２０から出口側マニホールド１８へ流れる。
【００２８】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中の矢印Ｂ方向から流路２０を見た状態を示している。すなわち、図２（Ｂ）は、単位セルの積層方向から流路２０を見た状態を示している。単位セルは積層方向と直交する方向（単位セルの面方向）に広がりを有しているため、図２（Ｂ）に示すように、単位セルの面方向に複数の流路２０が設けられており、単位セルの面内の全域にカソードガスが供給されるように構成されている。単位セルの面方向において、隣接する流路２０は仕切り板２４によって仕切られている。
【００２９】
流路２０の末端には、高膨潤材２２が設けられている。図２（Ａ）に示すように、高膨潤材２２は、セパレータ側の壁面２０ａとカソード側の壁面２０ｂに挟まれるようにして配置されている。また、図２（Ｂ）に示すように、高膨潤材２２は、仕切り板２４の末端に仕切り板２４と同程度の厚みで設けられている。従って、高膨潤材２２によって流路２０を流れるカソードガスの流れが阻害されないように構成されている。
【００３０】
図２（Ａ）において、流路２０の壁面２０ａは、金属セパレータの一部であって、金属板から構成されている。また、図２（Ｂ）に示す仕切り板２４も金属セパレータの一部である。
【００３１】
高膨潤材２２は、含水膨張材であって、水分を含んで膨張する特性を有している。高膨潤材２２は、ナイロン等の含水膨張率の高い樹脂、発泡ウレタン等の樹脂多孔質体、吸水性ポリマー等から構成されている。このため、流路２０内で水分が多くなると、水分が高膨潤材２２に吸収され、高膨潤材２２が膨張する。
【００３２】
高膨潤材２２は流路２０の壁面２０ａ，２０ｂに挟まれているため、高膨潤材２２が膨張すると、壁面２０ａを構成する金属セパレータが撓み、壁面２０ａの位置が図２（Ａ）中の矢印Ｃ方向へ移動する。これにより、流路２０の末端において、開口面積が拡大する。
【００３３】
従って、流路２０内の水分が多くなると、自律的に流路２０の開口面積が拡大し、圧力損失が低下するため、流路２０を流れるカソードガスの流量（ストイキ比）が増加する。すなわち、高膨潤材２２は、流路断面積を調整し、圧力損失を調整する機能を有している。これにより、流路２０内に滞留する水分を出口側マニホールド１８へ排出することが可能となる。従って、流路２０内の水分の滞留によって反応効率が低下してしまうことを抑止できる。
【００３４】
また、高膨張材２２が膨張して開口面積が拡大した流路２０において、水分量が低下して流路２０が乾き気味になった場合は、高膨張材２２から水分が排出されて高膨張材２２が収縮する。従って、壁面２０ａを構成する金属セパレータの弾性によって流路２０の開口面積が縮小され、水分の排出量が低下する。これにより、流路２０が過度に乾いてしまうことを抑止できる。
【００３５】
このように、高膨張材２２における含水量は、周囲の水分の分圧によって定まり、流路２０に水分が滞留して分圧が高くなると、高膨張材２２における含水量が多くなり、高膨張材２２の膨張によって流路２０の開口面積が増加する。一方、流路２０の水分が乾き、分圧が低下すると、高膨張材２２から水分が排出され、高膨張材２２が縮小して流路２０の開口面積が減少する。
【００３６】
流路２０において、カソードオフガスに含まれる水分は下流へ移動するため、流路２０の末端において最も水分が滞留し易くなる。従って、高膨張材２２を流路２０の下流に設けることで、水分の滞留状態を精度良く検知することが可能となる。なお、高膨張材２２の配置はこれに限定されるものではなく、流路２０の上流側の末端、若しくは流路２０の長手方向の中間部に高膨張材２２を設けても良い。
【００３７】
燃料電池スタック１０内には、積層された各単位セル毎に流路２０が設けられており、また、図２（Ｂ）で説明したように、各単位セルの面方向に複数の流路２０が設けられている。これらの多数の流路２０においては、単位セルの積層位置、入口側マニホールド１６、出口側マニホールド１８からの距離、単位セルの面内における流路２０の位置、などの要因によって圧力損失が異なり、各流路２０における水分の滞留状態にはバラツキが生じる。また、各流路２０における水分の滞留状態のバラツキは、例えば異物の混入などの経年変化によっても発生する。
【００３８】
本実施形態の構成によれば、全ての流路２０の末端に高膨潤材２２を設けているため、各流路２０において水分の滞留状態にバラツキが生じる場合であっても、水分の滞留状態に応じて高膨潤材２２が膨張して開口面積を調整するため、水分が滞留し易い流路２０では水分の排出量を多くし、水分が滞留し難い流路２０では水分の排出量を少なくすることができる。従って、各流路２０の圧力損失を自律的に均一化することができ、各流路２０における水分の滞留状態を均一化することが可能となる。これにより、水分の多いフラッディング気味の流路２０では圧力損失を低下させることでカソードガス流量が増加し、排水を促進することができるため、各流路２０に供給される水分の量を均一にすることができ、耐フラッディング性を向上することができる。
【００３９】
これにより、各単位セルにおいて、カソードガスの反応効率を均一化することが可能となり、各単位セルの発電効率を均一化することができる。従って、一部の単位セルでの水分の滞留に起因して燃料電池スタック１０の出力が低下してしまうことを確実に抑止することが可能となる。
【００４０】
以上説明したように実施の形態１によれば、燃料電池スタック１０内のカソードガスの流路２０の出口に高膨潤材２２を設けたため、各流路２０における水分の滞留状態に応じて、各流路２０の開口面積を自律的に制御することが可能となる。従って、各流路２０における水分の量を均一化することができ、カソードガスの反応効率を均一化することができる。これにより、水分の滞留に起因して燃料電池スタック１０の発電効率が低下してしまうことを抑止できる。
【００４１】
なお、実施の形態１では、各流路２０に高膨潤材２２を設けた例を示したが、例えば水分が滞留し易い流路２０のみに高膨潤材２２を設けるなど、特定の流路２０のみに高膨潤材２２を設けても良い。
【００４２】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２の燃料電池スタック１０の全体構成は、図１で説明したものと同様である。
【００４３】
図３は、実施の形態２の構成において、単位セルの積層方向から任意の単位セルに設けられたカソードガスの流路２０を見た状態を示す図であって、１つの単位セルの面内における流路２０の構成を示している。図３に示すように、流路２０は、入口側マニホールド１６と出口側マニホールド１８の間に設けられている。
【００４４】
図３に示すように、単位セルの面内は、一点鎖線で囲まれた領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の４つの領域に分けられている。そして、領域Ｄ１において、流路２０の末端には、ゲート部材２６が設けられている。同様に、領域Ｄ２、領域Ｄ３、領域Ｄ４のそれぞれにおいて、流路２０の末端には、ゲート部材２８、ゲート部材３０、ゲート部材３２がそれぞれ設けられている。
【００４５】
各ゲート部材２６，２８，３０，３２には、流路２０に対応する位置に開口部２６ａ，２８ａ，３０ａ，３２ａが設けられている。また、各ゲート部材２６，２８，３０，３２は、流路２０が延在する方向に対して直交する方向に移動可能に構成されている。
【００４６】
各領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のそれぞれにおいて、最も外側に位置する流路２０には、高膨潤材２２が設けられている。領域Ｄ１において、高膨潤材２２は、一端がゲート部材２６側に位置し、他端が金属セパレータなどの固定部材に設けられた当接面側に位置している。同様に、領域Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のそれぞれにおいて、各高膨潤材２２は、一端が各ゲート部材２８，３０，３２側に位置し、他端が金属セパレータなどの固定部材側に位置している。
【００４７】
図４は、領域Ｄ１において、高膨潤材２２が設けられた部位の近傍を詳細に示す模式図である。ここで、図４（Ａ）は、高膨潤材２２に含まれる水分が比較的少ない場合を示している。また、図４（Ｂ）は、高膨潤材２２に水分が含まれて、高膨潤材２２が膨張した状態を示している。
【００４８】
図４（Ａ）に示すように、高膨潤材２２に含まれる水分が比較的少ない場合は、ゲート部材２６に設けられた開口部２６ａと流路２０の位置が完全に一致しておらず、流路２０の開口面積が開口部２６ａによって縮小されている。
【００４９】
一方、図４（Ｂ）に示すように、高膨潤材２２が膨張すると、ゲート部材２６が図４（Ｂ）中の矢印Ｅ方向に移動し、流路２０と開口部２６ａの位置が一致する。これにより、図４（Ａ）の場合に比べて流路２０の末端の開口面積が増加する。
【００５０】
単位セルの面内においては、外側に位置する流路２０ほど温度が低下しており、水蒸気の発生が抑制されるため、流路２０内に滞留する水分が多くなる。このため、各領域Ｄ１〜Ｄ４において、最も外側に位置する流路２０に高膨張材２２を設けることで、各領域Ｄ１〜Ｄ４において、敏感に水分の滞留状態を検知することが可能となる。そして、高膨潤材２２が膨張する場合は、膨張した高膨潤材２２が設けられた領域Ｄ１〜Ｄ４内において水分が滞留し易い状態であり、高膨張材２２の膨張によってゲート部材２６，２８，３０，３２が駆動されるため、その領域における排水量を増加することができる。
【００５１】
領域Ｄ１の端部の流路２０を流れるカソードガスに多くの水分が含まれる場合は、高膨潤材２２が膨張し、ゲート部材２６が図４（Ｂ）中に示す矢印Ｅ方向に移動する。これにより、水分が滞留し易い状態と考えられる領域Ｄ１内において、各流路２０の開口面積を一律に増加させることができ、領域Ｄ１内に属する各流路２０からの水分の排出を促進することができる。従って、領域Ｄ１内において、水分の滞留により反応効率が低下してしまうことを抑止でき、発電効率を向上することが可能となる。
【００５２】
領域Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４においても同様に、最も外側に位置する流路２０を流れるカソードガスに多くの水分が含まれる場合は、各領域Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４毎にゲート部材２８，３０，３２の位置が制御され、各領域Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４毎に水分の排出量が自律的に制御される。
【００５３】
これにより、単位セルの面内において、水分の滞留が多い領域の圧力損失を低下させることができ、カソードガス流量（ストイキ比）を増加することができる。従って、フラッディングが生じている領域の水分排出量を増加することができ、単位セルの面内の全域において、各領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４毎に水分の供給状態を均一化することが可能となる。
【００５４】
図３及び図４の例では、単位セルの面内で直線状に設けられた流路２０を例示しているが、単位セルの面内で屈曲している流路に適用することも可能である。例えば、単位セルの面内でＵ字形状に屈曲する流路が設けられている場合、屈曲部に水分が溜まり易いため、屈曲部に高膨張材２２を設けることが望ましい。これにより、最も水分が溜まり易い部位において水分の滞留状態を検知することができ、滞留状態に基づいて単位セル面内の各流路の排水量を最適に制御することが可能である。
【００５５】
以上説明したように実施の形態２によれば、単位セルの面内において、各領域Ｄ１〜Ｄ４毎に水分の排出量を制御することができる。従って、各領域Ｄ１〜Ｄ４毎に水分の供給状態を均一化することができ、結果として、単位セルの面内において水分の供給状態を均一化することができる。従って、燃料電池スタック１０の発電効率が低下してしまうことを確実に抑止することが可能となる。
【００５６】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２の燃料電池スタック１０の全体構成は、図１で説明したものと同様である。
【００５７】
図５は、実施の形態３において、流路２０と出口側マニホールド１８との接続部を詳細に示す模式図である。図５は、図１に一点鎖線で囲まれた領域Ｆの内部構造を拡大して示す模式図である。図５に示すように、各単位セルの流路２０と出口側マニホールド１８との接続部には、ゲート部材３４が設けられている。ゲート部材３４は、単位セルの積層方向へ延在するように設けられている。
【００５８】
ゲート部材３４には、流路２０に対応する位置に開口部３４ａが設けられている。また、ゲート部材３４は、単位セルの積層方向に移動可能に構成されている。
【００５９】
単位セルの積層方向において、最も端部に位置する流路２０には、高膨潤材２２が設けられている。高膨潤材２２は、一端がゲート部材３４側に位置し、他端が金属セパレータなどの固定部材に設けられた当接面側に位置している。
【００６０】
高膨潤材２２に含まれる水分が比較的少ない場合は、ゲート部材３４に設けられた開口部３４ａと流路２０の位置が完全に一致しておらず、流路２０の開口面積が開口部３４ａによって縮小されている。
【００６１】
高膨潤材３４が膨張すると、ゲート部材３４が図５の矢印Ｇ方向に移動し、流路２０と開口部３４ａの位置が一致する。これにより、流路２０の末端の開口面積が増加する。
【００６２】
実施の形態２と同様に、燃料電池スタック１０において、外側に位置する流路２０ほど温度が低下しており、水蒸気の発生が抑制されるため、流路２０内に滞留する水分が多くなる。従って、単位セルの積層方向において最も外側に位置する流路２０に設けられた高膨潤材２２が膨張する場合は、燃料電池スタック１０の全域において流路２０に水分が滞留し易い状態であると判別できる。
【００６３】
以上のような構成によれば、単位セルの積層方向において最も端部に位置する流路２０で水分が滞留する場合は、全ての単位セルの流路２０において、一律に開口面積が大きくなる方向へゲート部材３４が移動する。これにより、各単位セルに設けられた流路２０の圧力損失を低下させることができ、カソードガス流量（ストイキ比）を増加することができる。従って、各単位セルに設けられた流路２０において、水分排出量を増加することができ、耐フラッディング性能を向上することができる。
【００６４】
以上説明したように実施の形態３によれば、各単位セルに設けられた流路２０において、端部に設けられた流路２０の水分量に基づいて、各単位セルの流路２０の排水量を自律的かつ一律に制御することができる。従って、流路２０に水分が滞留している状況下では、各単位セルの流路２０の排水量を増加することができ、耐フラッディング性能を向上することができる。
【００６５】
なお、上述した各実施形態において、流路２０に高膨潤材２２を設ける代わりに、カソードとセパレータ等を接着する接着剤の材料として高膨潤材を用いても良い。この場合においても、水分の多い単位セルでは、接着材が膨張して流路２０の開口面積を増加させるため、各流路２０における排水を促進することができる。
【００６６】
また、上述した各実施形態では、燃料電池スタック１０内のカソードガスの流路２０に高膨張材２２を設けた例を示したが、アノードガスの流路に高膨張材２２設けても良い。これにより、アノードガスの流路においても、水分の供給を均一化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の各実施形態にかかる燃料電池スタックを示す模式図である。
【図２】燃料電池スタック内の流路と、出口側マニホールドとの接続部を詳細に示す模式図である。
【図３】実施の形態２の構成において、単位セルの積層方向から任意の単位セルに設けられたカソードガスの流路を見た状態を示す模式図である。
【図４】図３に示す領域Ｄ１において、高膨潤材が設けられた部位の近傍を詳細に示す模式図である。
【図５】実施の形態３において、流路と出口側マニホールドとの接続部を詳細に示す模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  燃料電池スタック
１８  出口マニホールド
２０  流路
２２  高膨張材
２６，２８，３０，３２  ゲート部材
【図１】
2007250431.tif 000003
【図２】
2007250431.tif 000004
【図３】
2007250431.tif 000005
【図４】
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【図５】
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