(57)【要約】【課題】反応流体と空気極又は燃料極との反応の均一性を高めることができる燃料電池を提供する。【解決手段】反応領域５３，５５に対して、少なくとも流通部５２，５４及び突起部５０，５１の両方を含む単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐを設定した場合、反応領域５３，５５は、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりに突起部５０，５１が占める割合が、平面方向における各位置において一定となる領域ＷＡ１，ＷＡ２を有している。これにより、突起部５０，５１の配列パターンが反応領域５３，５５内の平面方向における位置によって異なっていても、反応領域５３，５５の平面方向の各位置において、突起部５０，５１が占める面積割合を一定にすることができる。これにより、反応領域５３，５５の平面方向の位置によらず、燃料極１３又は空気極１４に沿って反応流体が流れる流通部５２，５４の面積割合も一定にすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の一面側に配置された燃料極と前記電解質の他面側に配置された空気極とを有し、燃料と空気とを発電反応させるセル本体と、
前記セル本体を前記燃料極側又は前記空気極側から挟むように積層され、積層方向において、前記燃料極又は前記空気極と対向して、反応流体である前記燃料又は前記空気を流す流路形成部を有するインターコネクタと、を備え、
前記積層方向から見て、前記流路形成部には、前記燃料極又は前記空気極に沿って前記反応流体が流通する流通部と、前記積層方向に延びて当該積層方向と直交する平面方向に複数配列される突起部と、を有する反応領域が形成され、
前記突起部の配列パターンは、前記反応領域内の前記平面方向における位置によって異なっており、
前記反応領域に対して、少なくとも前記流通部及び前記突起部の両方を含む単位面積又は単位幅を設定した場合、
前記反応領域は、前記単位面積又は前記単位幅当たりに前記突起部が占める割合が、前記平面方向における各位置において一定となる領域を有している、燃料電池。
【請求項２】
前記燃料極側の前記反応領域における、前記単位面積又は前記単位幅当たりの前記割合と、前記空気極側の前記反応領域における、前記単位面積又は前記単位幅当たりの前記割合とは、一定である、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記平面方向における各位置において、前記単位面積又は前記単位幅当たりに前記突起部が占める前記割合が、所定の割合からの誤差１０％以内の場合、当該割合は一定であるとする、請求項１又は２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、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の燃料電池は、空気極、固体電解質体及び燃料極を積層して構成されたセル本体と、このセル本体を挟むように配置されたインターコネクタと、を備えている。セル本体の空気極に空気を供給する流路及び燃料極に対して燃料を供給する流路には複数の突起部が配列されている。このような複数の突起部によって、流路内で流体を拡散している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
突起部が一様に設けられている場合は、空気極又は燃料極に対する反応流体の流れに偏りが生じてしまうことで、反応に偏りが生じる。従って、上記従来技術においては、流路内において複数の突起部に粗密をつけて、反応流体の偏りを解消している。ここで、突起部が設けられている位置においては、空気極又は燃料極に沿って反応流体が流れないため反応が起きない。従って、上記従来技術では、流路内の位置における突起部の粗密によって、反応流体と空気極又は燃料極との反応に偏りが生じていた。従って、反応流体自体の流れの偏りを解消することを前提とし、反応流体と空気極又は燃料極との反応の均一性を更に高めることが求められていた。
【０００５】
本発明の目的は、反応流体と空気極又は燃料極との反応の均一性を高めることができる燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の燃料電池は、電解質の一面側に配置された燃料極と電解質の他面側に配置された空気極とを有し、燃料と空気とを発電反応させるセル本体と、セル本体を燃料極側又は空気極側から挟むように積層され、積層方向において、燃料極又は空気極と対向して、反応流体である燃料又は空気を流す流路形成部を有するインターコネクタと、を備え、積層方向から見て、流路形成部には、燃料極又は空気極に沿って反応流体が流通する流通部と、積層方向に延びて当該積層方向と直交する平面方向に複数配列される突起部と、を有する反応領域が形成され、突起部の配列パターンは、反応領域内の平面方向における位置によって異なっており、反応領域に対して、少なくとも流通部及び突起部の両方を含む単位面積又は単位幅を設定した場合、反応領域は、単位面積又は単位幅当たりに突起部が占める割合が、平面方向における各位置において一定となる領域を有している。
【０００７】
以上のような燃料電池において、反応領域に対して、少なくとも流通部及び突起部の両方を含む単位面積又は単位幅を設定した場合、反応領域は、単位面積又は単位幅当たりに突起部が占める割合が、平面方向における各位置において一定となる領域を有している。これにより、突起部の配列パターンが反応領域内の平面方向における位置によって異なっていても、反応領域の平面方向の各位置において、突起部が占める（面積又は幅の）割合を一定にすることができる。これにより、反応領域の平面方向の位置によらず、燃料極又は空気極に沿って反応流体が流れる流通部の割合も一定にすることができる。従って、反応流体と空気極又は燃料極との反応の平面方向の位置による偏りを低減し、反応流体と空気極又は燃料極との反応の均一性を高めることができる。
【０００８】
燃料極側の反応領域における、単位面積又は単位幅当たりの割合と、空気極側の反応領域における、単位面積又は単位幅当たりの割合とは、一定であってよい。このように、単位面積又は単位幅当たりの割合を、燃料極側及び空気極の両方について一定とすることで、燃料極及び空気極の何れかに対する反応流体が過剰となることを抑制できる。
【０００９】
平面方向における各位置において、単位面積又は単位幅当たりに突起部が占める割合が、所定の割合からの誤差１０％以内の場合、当該割合は一定であるとしてよい。これにより、単位面積又は単位幅当たりに突起部が占める割合が誤差の範囲で変化する場合に、一定であるとみなすことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、反応流体と空気極又は燃料極との反応の均一性を高めることができる燃料電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ２−Ａ２線断面図及びＢ２−Ｂ２線断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】単位面積及び単位幅を説明するための図である。
【図６】比較例に係る燃料電池の反応領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。図１において、本実施形態の燃料電池１は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、燃料中の水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う。
【００１４】
燃料電池１は、スタック２と、このスタック２を上下方向に挟むように配置されたエンドプレート３Ａ，３Ｂとを備えている。スタック２とエンドプレート３Ａ，３Ｂとの間には、絶縁プレート４が配置されている。エンドプレート３Ａ，３Ｂ及び絶縁プレート４は、平面視正方形状を呈している。スタック２とエンドプレート３Ａ，３Ｂとは、４つのボルト５により固定されている。
【００１５】
上側のエンドプレート３Ａには、スタック２内に燃料を導入するための燃料導入管６と、スタック２内から燃料を導出するための燃料導出管７と、スタック２内に空気を導入するための空気導入管８と、スタック２内から空気を導出するための空気導出管９とが取り付けられている。燃料導入管６及び燃料導出管７は、エンドプレート３Ａにおける一方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。空気導入管８及び空気導出管９は、エンドプレート３Ａにおける他方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。
【００１６】
図２（ａ）は、図１のＡ２−Ａ２線断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ２−Ｂ２線断面図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、エンドプレート３Ａ，３Ｂ及び絶縁プレート４は省略している。
【００１７】
図２において、スタック２は、セル本体１０とインターコネクタ１１とが複数ずつ交互に積層された構造を有している。スタック２の最上層及び最下層は、インターコネクタ１１である。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ軸に基づいて説明を行う場合がある。ここでは、Ｚ軸方向がスタック２の積層方向に該当する。
【００１８】
セル本体１０は、積層方向に隣り合う２つのインターコネクタ１１間に配置されている。セル本体１０は、電解質１２と、この電解質１２の下面側に配置された燃料極（アノード）１３と、電解質１２の上面側に配置された空気極（カソード）１４とを有している。セル本体１０は、燃料と空気とを発電反応させる。
【００１９】
インターコネクタ１１は、セル本体１０を燃料極１３側及び空気極１４側から挟むように配置されている。インターコネクタ１１は、燃料極１３と対向する燃料流路形成部（流路形成部）１５と、空気極１４と対向する空気流路形成部（流路形成部）１６とを有している。燃料流路形成部１５は、燃料極１３に燃料を供給する流路を形成する。空気流路形成部１６は、空気極１４に空気を供給する流路を形成する。
【００２０】
燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６は、例えば複数の柱状または壁状の突起部５０，５１が設けられた構造を有している。突起部５０，５１は、プレス加工等によりインターコネクタ１１と一体成形されていてもよいし、流路を形作る部材を介入させて形成されていてもよい。このとき、各突起部５０，５１間の空間が燃料及び空気を流す流路となる。なお、突起部５０，５１の詳細な構成については後述する。
【００２１】
積層方向に隣り合う２つのインターコネクタ１１間におけるセル本体１０の周囲には、１対の柱状部材４０及び１対の柱状部材４１がセル本体１０を取り囲むように配置されている。各柱状部材４０は、セル本体１０を挟んで対向配置されている。各柱状部材４１は、セル本体１０を挟んで各柱状部材４０の対向方向に対して垂直な方向に対向配置されている。
【００２２】
柱状部材４０，４１は、何れも環状を呈している。柱状部材４０，４１は、燃料と空気とが混合しないように隣り合う２つのインターコネクタ１１同士を繋ぐと共に、隣り合う２つのインターコネクタ１１同士を電気的に絶縁する部材である。柱状部材４０，４１は、電気絶縁性を有する材料から構成されている。柱状部材４０の内側領域Ｓ１は、燃料が通る通路となっている。柱状部材４１の内側領域Ｓ２は、空気が通る通路となっている。また、柱状部材４０，４１とインターコネクタ１１とが接触する面には、図示しない接着剤等が設けられている。なお、インターコネクタ１１間は上述の柱状部材４０，４１で接続されていなくともよく、他の形状の部材が採用されてもよい。
【００２３】
インターコネクタ１１は、燃料導入管６から燃料を導入する燃料導入通路１７と、燃料導出管７に燃料を導出する燃料導出通路１８と、空気導入管８から空気を導入する空気導入通路１９と、空気導出管９に空気を導出する空気導出通路２０とを有している。燃料導入通路１７、燃料導出通路１８、空気導入通路１９及び空気導出通路２０は、何れも断面長穴形状を呈している。燃料導入通路１７と燃料導出通路１８とは、燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６を挟んで対向配置されている。空気導入通路１９と空気導出通路２０とは、燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６を挟んで燃料導入通路１７と燃料導出通路１８との対向方向に対して垂直な方向に対向配置されている。燃料導入通路１７、燃料導出通路１８、空気導入通路１９、及び空気導出通路２０は、Ｚ軸方向（積層方向）へ延びている。
【００２４】
また、インターコネクタ１１は、燃料導入通路１７から燃料流路形成部１５へ反応流体を流入させる燃料入口部２１と、燃料流路形成部１５から燃料導出通路１８へ反応流体を流出させる燃料出口部２２と、空気導入通路１９から空気流路形成部１６へ反応流体を流入させる空気入口部２３と、空気流路形成部１６から空気導出通路２０へ反応流体を流出させる空気出口部２４と、が形成されている。
【００２５】
燃料入口部２１は、燃料導入通路１７及び燃料流路形成部１５と連通されている。燃料出口部２２は、燃料導出通路１８及び燃料流路形成部１５と連通されている。燃料入口部２１及び燃料出口部２２は、燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料を流すための流路であり、Ｙ軸方向に延びる流路である。空気入口部２３は、空気導入通路１９及び空気流路形成部１６と連通されている。空気出口部２４は、空気導出通路２０及び空気流路形成部１６と連通されている。空気入口部２３及び空気出口部２４は、空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気を流すための流路であり、Ｘ軸方向に延びている。
【００２６】
このようなインターコネクタ１１において、燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料が流れる方向（第１の方向）はＹ軸正方向である。空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気が流れる方向（第１の方向）はＸ軸正方向である。すなわち、燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料が流れる方向と空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気が流れる方向とは、垂直に交差している。
【００２７】
燃料導入管６から燃料導入通路１７に導入された燃料は、燃料入口部２１及び燃料流路形成部１５を通ってセル本体１０の燃料極１３に供給されると共に、燃料入口部２１及び燃料導出通路１８を通って燃料導出管７に導出される。空気導入管８から空気導入通路１９に導入された空気は、空気入口部２３及び空気流路形成部１６を通ってセル本体１０の空気極１４に供給されると共に、空気出口部２４及び空気導出通路２０を通って空気導出管９に導出される。
【００２８】
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る燃料電池１の特徴部について説明する。図３は、図２（ａ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を模式的に示す概略断面図である。図４は、図２（ｂ）に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を模式的に示す概略断面図である。
【００２９】
図３に示すように、積層方向から見て、燃料流路形成部１５には、燃料極１３に沿って燃料が流通する流通部５２と、積層方向に延びて当該積層方向と直交する平面方向（ＸＹ平面方向）に沿って複数配列される突起部５０と、を有する反応領域５３が形成される。図４に示すように、積層方向から見て、燃料流路形成部１５には、空気極１４に沿って空気が流通する流通部５４と、積層方向に延びて当該積層方向と直交する平面方向（ＸＹ平面方向）に沿って複数配列される突起部５１と、を有する反応領域５５が形成される。反応領域５３，５５は、反応流体とセル本体１０とが接触して反応しうる可能性がある領域（突起部５０，５１を設けることで、積極的に反応しないように構成された領域も含む）を示す。あるいは、反応領域５３，５５とは、セル本体１０に形成された燃料極１３と空気極１４のいずれか面積の小さい電極の存在する領域と定義されてもよい。図３，４では、正方形で示す領域が模式的に反応領域５３，５５として示されている。また、反応領域５３，５５のうち、ハッチングが付された突起部５０，５１以外の領域が流通部５２，５４に該当する。
【００３０】
このような反応領域５３に対して、Ｙ軸方向負側（図３，４の紙面左側）からＹ軸方向正側（図３，４の紙面右側）へ向けて燃料が通過する。また、反応領域５３とセル本体１０を挟んで裏側に形成される反応領域５５（図４参照）に対しては、Ｘ軸方向負側（図３の紙面上側、図４の紙面下側）からＹ軸方向正側（図３の紙面下側、図４の紙面上側）へ向けて空気が通過する。
【００３１】
このような燃料及び空気の流れの方向に基づいて、突起部５０，５１の配列パターンは、反応領域５３，５５内の平面方向における位置によって異なっている。具体的には、燃料及び空気が交差流となる場合、燃料入口と空気出口が相対する位置、すなわちＸ軸方向負側及びＹ軸方向負側の位置（図６においてＡで示される位置）では、燃料及び空気の供給が過剰となる傾向にある。一方、逆の条件の位置、すなわちＸ軸方向正側及びＹ軸方向正側の位置（図６においてＢで示される位置）では、燃料及び空気の供給が不足する傾向にある。従って、図３（及び後述の図６（ａ））に示すように、Ｘ軸方向負側において燃料の供給量を抑制し、Ｘ軸方向正側において燃料の供給量が多くなるように、Ｘ軸方向負側からＸ軸方向正側へ向かうに従って、一つ当たりの突起部５０の断面積が大きくなっている。なお、燃料が流れる方向であるＹ軸方向に対しては、同じ大きさの突起部５０が配置されてよいが、Ｙ軸方向の位置に応じて突起部５０の大きさを変えてもよい。また、図４（及び後述の図６（ｂ））に示すように、Ｙ軸方向負側において燃料の供給量を抑制し、Ｙ軸方向正側において燃料の供給量が多くなるように、Ｙ軸方向負側からＹ軸方向正側へ向かうに従って、一つ当たりの突起部５１の断面積が大きくなっている。なお、燃料が流れる方向であるＸ軸方向に対しては、同じ大きさの突起部５１が配置されてよいが、Ｙ軸方向の位置に応じて突起部５１の大きさを変えてもよい。なお、突起部５０，５１の大きさの変化のパターンは特に限定されず、１列ずつ突起部５０，５１の大きさが変化してもよく、数列ごとに突起部５０，５１の大きさが変化してもよい。
【００３２】
上述のような反応領域５３，５５に対して、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２を設定した場合、反応領域５３，５５は、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２当たりに突起部５０，５１が占める割合が、平面方向（ＸＹ平面方向）における各位置において一定となる領域ＷＡ１，ＷＡ２を有している。本実施形態では、一つ当りの突起部５０が小さい反応領域５３のＸ軸方向正側の領域では、一つ当りの突起部５０が大きい反応領域５５のＸ軸方向負側の領域よりも、単位面積ＳＡ１当たりの突起部５０の個数が多くなるように設定されている。また、一つ当りの突起部５１が小さい反応領域５５のＹ軸方向正側の領域では、一つ当りの突起部５１が大きい反応領域５５のＹ軸方向負側の領域よりも、単位面積ＳＡ１当たりの突起部５１の個数が多くなるように設定されている。
【００３３】
なお、当該条件を満たす領域ＷＡ１，ＷＡ２は、反応領域５３，５５全体の面積（１００％）であってもよいが、１００％の面積でなくともよい。例えば、反応領域５３，５５の外縁部付近のように、突起部５０，５１を設け難い位置は、領域ＷＡ１，ＷＡ２に含まれていなくともよい。あるいは、所定の目的により、中心線ＣＬ１付近や中心線ＣＬ２付近において突起部５０，５１を部分的に形成しない場合、中心線ＣＬ１や中心線ＣＬ２付近も、領域ＷＡ１，ＷＡ２に含まれていなくともよい。ただし、領域ＷＡ１，ＷＡ２は、反応領域５３，５５全体に対して、８０％以上の面積を有していることが好ましく、９０％以上の面積を有していることが更に好ましい。
【００３４】
単位面積ＳＡ１，ＳＡ２は、反応領域５３，５５に対して任意の位置に設定される基準面積である。単位面積ＳＡ１，ＳＡ２は、反応領域５３，５５中のＸＹ方向におけるどの位置に設定したとしても、少なくとも流通部５２，５４及び突起部５０，５１の両方を含む。なお、図３，４では、反応領域５３，５５の四隅にのみ単位面積ＳＡ１，ＳＡ２が示されているが、これらの位置の間の位置にも単位面積ＳＡ１，ＳＡ２は設定される。単位面積ＳＡ１，ＳＡ２内に含まれる突起部５０，５１の一つ当たりの大きさや、配列パターンは、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２が設定された反応領域５３，５５内の位置によって異なる。しかし、そのような大きさや配列パターンの違いに関わらず、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２当たりに突起部５０，５１が占める割合がＸＹ平面方向における各位置において一定となる。
【００３５】
単位面積ＳＡ１，ＳＡ２が小さすぎる場合、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２に含まれる突起部５０，５１の配置によって、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２内で突起部５０，５１が占める面積の割合が変化する場合がある。従って、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２は、ある程度の大きさに設定されることにより、突起部５０，５１の占める割合が、低くなりすぎることを抑制できる。なお、図３に示すＸ軸方向正側の領域や、図４に示すＹ軸方向正側の領域のように一つ当たりの突起部５０，５１が小さい場合に比して、図３に示すＸ軸方向負側の領域や、図４に示すＹ軸方向負側の領域のように一つ当たりの突起部５０，５１が大きい領域の方が、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２に含まれる突起部５０，５１の配置による、面積割合の変化が起こり易くなる。例えば、反応領域５３，５５の中で最大面積を有する突起部５０，５１が形成されている領域（図３に示すＸ軸方向負側の端部付近の領域や、図４に示すＹ軸方向負側の端部付近の領域）においては、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２が、当該領域のどの位置に配置されていたとしても、少なくとも一つの突起部５０，５１の全体を含む程度の大きさに設定されていることが好ましい。
【００３６】
ここで、図５を参照して、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２の設定について更に詳細に説明する。図５（ａ）に示す例では、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２は一辺の長さがｐの正方形となっている。また、突起部５０，５１の断面は直径ｄの正円となっている。当該図では、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２の四隅が四方の突起部５０，５１の中心に設置されている状態が示されている。この場合、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２当たりに突起部５０，５１が占める面積の割合は、半径ｄ／２の円の面積２つ分を単位面積ＳＡ１，ＳＡ２（ｐ２）で割った値となる。このとき、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２の面積は、最大面積を有する突起部５０，５１の面積のｎ倍の大きさであってよい。また、この場合、「ｎ＞５」と設定する。領域ＷＡ１，ＷＡ２に対して、全体の突起部５０，５１が占める割合が３０〜４０％であるとすると、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２が、最大面積の突起部５０，５１の面積の５倍より大きければ、面積割合が低く算出されることを抑制できる。なお、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２の上限は、例えば、全体の面積の５０％と設定してよい。
【００３７】
なお、図５（ｂ）のように、突起部５０，５１が、反応流体の流れに対して延びると共に、当該流れに垂直に離間するように配列されるパターンであってもよい。この場合、反応領域５３，５５に対して、少なくとも流通部５２，５４及び突起部５０，５１の両方を含む単位幅（大きさはｐ）を設定する。単位幅ｐは、平面方向において、反応流体の流れと垂直に延びている。反応領域５３，５５は、単位幅ｐ当たりに突起部５０，５１が占める割合が、平面方向における各位置において一定となる領域を有している。図５（ｂ）では、単位幅ｐの中に、幅ｄの突起部５０，５１が一つ含まれ、流通部５２，５４を構成する流路が一つ含まれる。従って、突起部５０，５１が占める割合は、「ｄ／ｐ」で示される。ただし、単位幅ｐの中に複数の突起部５０，５１が含まれてよい。単位幅ｐを設定した場合、突起部５０，５１の幅をｄとしたら、単位幅ｐは、幅ｄのｎ倍であってよい。また、この場合、「ｎ＞５」と設定する。
【００３８】
本実施形態では、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりに突起部５０，５１が占める割合が、平面方向における各位置において一定となるが、ここでの「一定」とは完全に一定である必要はなく、ある程度の誤差は許容される。例えば、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりに突起部５０，５１が占める割合が、所定の割合からの誤差１０％以内の場合、当該割合は一定であるとする。例えば、基準となる「所定の割合」が４０％である場合、４０±１０％の範囲であれば誤差の範囲内とする。なお、基準となる「所定の割合」は特に限定されない。
【００３９】
また、燃料極１３側の反応領域５３における、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりの割合と、空気極１４側の反応領域５５における、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりの割合とは、一定であってよい。ただし、各面積割合は、一定でなくともよい。
【００４０】
次に、本実施形態に係る燃料電池１の作用・効果について説明する。
【００４１】
ここで、図６は、比較例に係る燃料電池の反応領域５３，５５の突起部５０，５１の配列パターンの概略構成を示す図である。比較例に係る燃料電池では、本実施形態に係る燃料電池１と同様、燃料が燃料極１３に対して均一に供給され、空気が空気極１４に対して均一に供給されるように、突起部５０，５１の大きさが位置によって異なるように設定されている。しかしながら、突起部５０，５１が大きい位置と小さい位置における、突起部５０，５１の面積割合が平面方向における位置によって異なっている。従って、流路内の位置によって、反応流体と空気極１４又は燃料極１３との反応に偏りが生じるという問題が生じ得る。
【００４２】
本実施形態に係る燃料電池１では、図６の比較例と同様、空気極１４又は燃料極１３に対して反応流体が均一に供給されるように突起部５０，５１の配列パターンを設定している。また、反応領域５３，５５に対して、少なくとも流通部５２，５４及び突起部５０，５１の両方を含む単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐを設定した場合、反応領域５３，５５は、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりに突起部５０，５１が占める割合が、平面方向における各位置において一定となる領域ＷＡ１，ＷＡ２を有している。これにより、突起部５０，５１の配列パターンが反応領域５３，５５内の平面方向における位置によって異なっていても、反応領域５３，５５の平面方向の各位置において、突起部５０，５１が占める割合（面積割合、又は幅割合）を一定にすることができる。これにより、反応領域５３，５５の平面方向の位置によらず、燃料極１３又は空気極１４に沿って反応流体が流れる流通部５２，５４の割合も一定にすることができる。従って、反応流体と空気極１４又は燃料極１３との反応の平面方向の位置による偏りを低減し、反応の均一性を高めることができる。また、圧損が一部で大きくなりすぎることも抑制できる。
【００４３】
平面方向における各位置において、燃料極１３側の反応領域５３における、単位面積ＳＡ１又は単位幅ｐ当たりの割合（面積割合、又は幅割合）と、空気極１４側の反応領域５５における、単位面積ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりの割合とは、一定である。このように、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりの割合を、燃料極１３側及び空気極１４側の両方について一定とすることで、燃料極１３及び空気極１４の何れかに対する反応流体が過剰となることを抑制できる。
【００４４】
単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりに突起部５０，５１が占める割合が、所定の割合からの誤差１０％以内の場合、当該割合は一定である。これにより、単位面積ＳＡ１，ＳＡ２又は単位幅ｐ当たりに突起部５０，５１が占める割合が誤差の範囲で変化する場合に、一定であるとみなすことができる。
【００４５】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、突起部の配列パターンは、上述の実施形態に限定されるものではなく、反応領域の平面方向における位置によって異なるものであれば、あらゆる配列パターンを採用してもよい。例えば、突起部は円形状に限らず楕円形やひし形のような形状を採用してよい。また、溝形状も長さ方向に幅が除変するパターンを採用してよい。
【００４７】
また、単位面積の形状は正方形に限らず長方形や円形等、あらゆる形状を採用してよい。また、突起部の断面形状も特に限定されず、矩形等のあらゆる形状を採用してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…燃料電池、１０…セル本体、１１…インターコネクタ、１２…電解質、１３…燃料極、１４…空気極、１５…燃料流路形成部、１６…空気流路形成部、５０，５１…突起部、５２，５４…流通部、５３，５５…反応領域。
【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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