(57)【要約】【課題】本発明は、燃料電池における発電効率の低下を抑制することを目的とする。【解決手段】燃料電池は、膜電極接合体と、膜電極接合体の両側に配置され、電気化学反応に供されたガスを排出するための排出口を備えるセパレータと、膜電極接合体とセパレータとの間に配置され、多孔体からなるガス流路形成部材と、ガス流路形成部材とセパレータとの間に配置され、一部が排出口を覆うとともに、内部に排出口と連通する空隙部を備える親水性の多孔体層と、を備える。【選択図】図１
2009277385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の両側に配置され、電気化学反応に供されたガスを排出するための排出口を備えるセパレータと、
前記膜電極接合体と前記セパレータとの間に配置され、多孔体からなるガス流路形成部材と、
前記ガス流路形成部材と前記セパレータとの間に配置され、一部が前記排出口を覆うとともに、内部に前記排出口と連通する空隙部を備える親水性の多孔体層と、を備える燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記多孔体層は、前記ガス流路形成部材より親水性が高い燃料電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池はさらに、
前記膜電極接合体と前記ガス流路形成部材との間にガス拡散層を備え、
前記ガス流路形成部材は、前記ガス拡散層より撥水性が高く、重力方向に沿って立てた状態で用いられることで、付着した生成水が前記多孔体層に移動する形状を備える燃料電池。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池において、
前記ガス流路形成部材は、ラスメタルもしくはエキスパンドメタルよりなる燃料電池。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池はさらに、
前記膜電極接合体と前記ガス流路形成部材との間にガス拡散層を備え、
前記ガス流路形成部材は、前記ガス拡散層より親水性が高い燃料電池。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池において、
前記多孔体層は、前記ガス流路形成部材より気孔率が高い燃料電池。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の燃料電池において、
前記多孔体層は、前記ガス流路形成部材より細孔径が小さい燃料電池。
【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】
従来から、固体高分子型燃料電池をはじめとする燃料電池として、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）をセパレータで挟んだ燃料電池セルを複数積層したものが知られている。この燃料電池について、フラット型のセパレータを用い、セパレータとＭＥＡとの間に反応ガス（燃料ガス、酸化ガス）を流通させるための多孔体を介在させる技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８０９０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、多孔体を用いたこれらの燃料電池について、多孔体として発泡金属を用いた場合、反応ガスは排出口付近（反応ガスの流れの下流）で流速が遅くなるため、排出口付近で生成水が滞留する虞があり、また、ラスメタルを用いた場合では、生成水が移動しにくいため、同様にいわゆるフラッディングが発生し、燃料電池の発電効率が低下する虞があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされた発明であり、燃料電池における発電効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために本願発明は以下の態様を採る。
【０００７】
本発明の第１の態様は、燃料電池を提供する。本発明の第１の態様に係る燃料電池は、膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両側に配置され、電気化学反応に供されたガスを排出するための排出口を備えるセパレータと、前記膜電極接合体と前記セパレータとの間に配置され、多孔体からなるガス流路形成部材と、前記ガス流路形成部材と前記セパレータとの間に配置され、一部が前記排出口を覆うとともに、内部に前記排出口と連通する空隙部を備える親水性の多孔体層と、を備える。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る燃料電池によれば、生成水は、多孔体層の空隙部内において排出口に移動し、排出されるため、生成水の滞留を抑制でき、発電効率の低下を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記多孔体層は、前記ガス流路形成部材より親水性が高くてもよい。この場合、ガス流路形成部材内の生成水が多孔体層に移動することができるため、発電効率の低下を抑制することができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る燃料電池はさらに、前記膜電極接合体と前記ガス流路形成部材との間にガス拡散層を備え、前記ガス流路形成部材は、前記ガス拡散層より撥水性が高く、重力方向に沿って立てた状態で用いられることで、付着した生成水が前記多孔体層に移動する形状を備えていてもよい。この場合、ガス拡散層内の生成水はガス流路形成部材を介して多孔体層に移動することができるため、発電効率の低下を抑制することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記ガス流路形成部材は、ラスメタルもしくはエキスパンドメタルであってもよい。この場合、ラスメタルもしくはエキスパンドメタルを備える燃料電池について発電効率の低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る燃料電池はさらに、前記膜電極接合体と前記ガス流路形成部材との間にガス拡散層を備え、前記ガス流路形成部材は、前記ガス拡散層より親水性が高くてもよい。この場合、ガス拡散層内の生成水は容易にガス流路形成部材へ移動できるため、ガス拡散層内での生成水の滞留を抑制でき、発電効率の低下を抑制することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記多孔体層は、前記ガス流路形成部材より気孔率が高くてもよい。この場合、ガス流路形成部材内の生成水は容易に多孔体層へ移動することができるため、発電効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
本発明の第１の態様に係る燃料電池において、前記多孔体層は、前記ガス流路形成部材より細孔径が小さくてもよい。この場合、ガス流路形成部材内の生成水は容易に多孔体層へ移動することができるため、発電効率の低下を抑制することができる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池を備える燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した移動体等の形態で実現できるほか、適宜、組み合わせたり、一部を省略して適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る燃料電池について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。
【００１７】
Ａ．第１の実施例
Ａ１．燃料電池の構成：
図１は、本発明の第１の実施例に係る燃料電池の概略構成を例示した説明図である。図２は、燃料電池セルの断面構成の概略を例示した説明図である。本実施例に係る燃料電池１００は、エンドプレート５００により複数の燃料電池セル１０を挟持したスタック構造を備える。燃料電池１００は、エンドプレート５００が備える貫通孔から水素および空気の供給を受け電気化学反応により発電する固体高分子型の燃料電池である。
【００１８】
燃料電池セル１０は、シール部材一体型ＭＥＧＡ２００の一方の側（以後、アノード側と呼ぶ）に、ガス流路形成部材４１１と多孔体層４１２が順に配置され、また、他方の側（以後、カソード側と呼ぶ）に、ガス流路形成部材４３１と多孔体層４３２が順に配置され、さらに、その両側にセパレータ３００が配置された構成を備えている。
【００１９】
シール部材一体型ＭＥＧＡ２００は、ＭＥＧＡ２１０とシール部材２２０とを備え、略長方形状のＭＥＧＡ２１０の外周に、枠状のシール部材２２０が、ＭＥＧＡ２１０と一体的に形成されている。図２に示すように、ＭＥＧＡ２１０は、電解質膜２１２の一方の面にアノード２１４、他方の面にカソード２１５を備えるＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜電極接合体）の両側にそれぞれアノード側拡散層２１６およびカソード側拡散層２１７を配置した構成を備える。
【００２０】
本実施例では、電解質膜２１２は、フッ素系樹脂により形成された高分子電解質膜により形成されている。アノード２１４およびカソード２１５は、触媒として白金および白金合金を担持したカーボン担体より形成された電極である。アノード側拡散層２１６およびカソード側拡散層２１７は、撥水加工が施されたカーボンフェルトにより形成されている。この撥水加工が施されたカーボンフェルトは、例えば、カーボンとテフロン（登録商標）を混合させた混合液を、カーボンフェルトに含浸させることにより作製することができる。なお、撥水加工は、それぞれアノード２１４もしくはカソード２１５と接触する接触面のみに施しても良いし、アノード側拡散層２１６およびカソード側拡散層２１７の全体に施しても良い。また、アノード側拡散層２１６およびカソード側拡散層２１７のいずれか一方のみに撥水加工を施してもよいし、どちらも撥水加工を施さない態様としてもよい。また、カーボンフェルトの代わりに、例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス等を用いてもよい。
【００２１】
シール部材２２０は、シリコーンゴムを用いて射出成形により形成される。シール部材２２０を成形する際には、アノード２１４、カソード２１５、アノード側拡散層２１６、およびカソード側拡散層２１７のそれぞれが内部に備える空隙部分にシリコーンゴムを含浸させ、いわゆるアンカー効果を用いてシール部材２２０と、ＭＥＧＡ２１０とを結合する。
【００２２】
カソード側のガス流路形成部材４３１は、ＭＥＧＡ２１０のカソード側拡散層２１７と接するように配置されている。ガス流路形成部材４３１は、板厚が０．１ｍｍ程度のステンレス鋼により形成されたエキスパンドメタルであり、千鳥配置の菱形貫通口を備え、接するカソード側拡散層２１７より高い撥水性を備えている。具体的には、ガス流路形成部材４３１上において液体が水玉として移動する、水滴接触角が７５〜１１５度、望ましくは１１０〜１１５度程度の撥水性を備える。本実施例では、エキスパンドメタルはステンレス鋼により形成されているが、他にチタンやチタン合金などの導電性の金属薄板でも形成できる。
【００２３】
多孔体層４３２は、ガス流路形成部材４３１とセパレータ３００との間に配置され、一部が、後述するカソード対向プレート３３０に設けられたカソードガス供給口３３６ｈおよびカソード排ガス排出口３３８ｈを覆っている。多孔体層４３２は、発泡焼結金属体等の導電性多孔体により構成されている。本実施例では、多孔体層４３２としてチタン発泡焼結金属体を用いている。チタン発泡焼結金属体は、ドクターブレード法等により作製することができる。多孔体層４３２の気孔率や細孔径については、特に定めはないが、接するガス流路形成部材４３１より高い親水性を備え、ガス流路形成部材４３１から液体が移動するように、高気孔率、また、細孔径を小さくすることが好ましい。例えば、気孔率は５０％〜９５％程度であり、細孔径が５０μｍ〜６００μｍ程度とすることが好ましい。また、後述するように、内部において液体が連結して滞留もしくは移動可能とするため、水滴接触角は０〜５０度、望ましくは０〜１０度程度となるような親水性を備えるとよい。本実施例では、発泡金属としてチタンを用いているが、他にステンレス、ニッケルもしくは銅等により作製することができる。
【００２４】
図３は、多孔体層の内部を模式的に示した説明図である。多孔体層４３２は、内部に金属体の骨格を形成している骨格部４３２ｆを備えている。この骨格部４３２ｆにより多孔体層４３２の内部には、空孔部４３２ｖが区画形成されている。空孔部４３２ｖは、多孔体層４３２の内部において連通した空間を構成し、また、多孔体層４３２がカソードガス供給口３３６ｈおよびカソード排ガス排出口３３８ｈと対向している部分において、カソードガス供給口３３６ｈおよびカソード排ガス排出口３３８ｈ内に形成された空間と連通している。空孔部４３２ｖは液体が滞留可能であり、骨格部４３２ｆは親水性を備えているため、空孔部４３２ｖ内の液体は、結合して連結した状態で滞留する。また、空孔部４３２ｖ内の液体は、後述するように空孔部４３２ｖを流路として移動する。
【００２５】
アノード側のガス流路形成部材４１１および多孔体層４１２は、カソード側のガス流路形成部材４３１および多孔体層４３２と同様であり、ガス流路形成部材４１１は、撥水性を備えたエキスパンドメタルにより形成されている。また、多孔体層４３２は、親水性を備えた発泡金属により形成される。本実施例では、アノード側とカソード側は、同様な構成としているが、異なる構成であってもよい。
【００２６】
セパレータ３００は、図１に示すように、カソード側の多孔体層４３２と当接するカソード対向プレート３３０と、アノード側の多孔体層４１２と当接するアノード対向プレート３１０と、カソード対向プレート３３０およびアノード対向プレート３１０に狭持された中間プレート３２０と、が積層された３層構造を備える。アノード対向プレート３１０、カソード対向プレート３３０、および中間プレート３２０は、ステンレス鋼製の薄板であり、金属接合や樹脂接合することによって作製される。ステンレス鋼の代わりに、チタンやアルミニウム等、他の金属を用いるものとしてもよい。なお、これらの各プレートは、冷却水に晒されるので、耐食性の高い金属を用いることが好ましい。
【００２７】
燃料電池１００は、図２に示すように、シール部材一体型ＭＥＧＡ２００に設けられた貫通孔１０６ｓ、１０８ｓ、および、セパレータ３００に設けられた貫通孔１０６ｃ、１０８ｃがそれぞれ連通して形成されたカソードガス供給マニホールド１０６（図２下側）とカソード排ガス排出マニホールド１０８（図２上側）とを備える。また、同様に、図１に示す、シール部材一体型ＭＥＧＡ２００の貫通孔１０２ｓ、１０４ｓ、および、セパレータ３００の貫通孔１０２ｃ、１０４ｃがそれぞれ連通して形成された図示しないアノードガス供給マニホールドとアノード排ガス排出マニホールドとを備える。カソードガス供給マニホールド１０６およびカソード排ガス排出マニホールド１０８は、それぞれエンドプレート５００の貫通孔と接続され、発電に用いられるカソードガスとしての空気、および、発電に用いられた空気（後述するカソード排ガス）が流通する流路である。また、アノードガス供給マニホールドおよびアノード排ガス排出マニホールドも同様に、それぞれエンドプレート５００の貫通孔と接続され、発電に用いられるアノードガスとしての水素、および、発電に用いられなかった水素を含むガス（後述するアノード排ガス）が流通する流路である。
【００２８】
カソード対向プレート３３０は、カソードガス供給口３３６ｈとカソード排ガス排出口３３８ｈとを備える。カソードガス供給口３３６ｈおよびカソード排ガス排出口３３８ｈは、カソード側にカソードガスを供給し、また、カソード側からカソード排ガスを排出するため多孔体層４３２と対向する位置に配置されている。また、セパレータ３００は、カソード対向プレート３３０、アノード対向プレート３１０および中間プレート３２０が積層されることにより、カソードガス供給口３３６ｈとカソードガス供給マニホールド１０６とを接続するカソードガス供給用接続部１０６ｊおよび、カソード排ガス排出口３３８ｈとカソード排ガス排出マニホールド１０８とを接続するカソード排ガス排出用接続部１０８ｊを備える。燃料電池１００におけるガスの流通経路については後述する。
【００２９】
アノード対向プレート３１０は、カソード対向プレート３３０と同様に、アノードガス供給口３１２ｈとアノード排ガス排出口３１４ｈとを備える。また、セパレータ３００は、アノードガス供給口３１２ｈとアノードガス供給マニホールドとを接続する図示しないアノードガス供給用接続部、および、アノード排ガス排出口３１４ｈとアノード排ガス排出マニホールドとを接続する図示しないアノード排ガス排出用接続部を備える。
【００３０】
燃料電池１００は、図２に示すように、カソード対向プレート３３０、アノード対向プレート３１０および中間プレート３２０が積層されることにより形成された冷却水流路１１０ｐを備える。燃料電池１００は、冷却水流路１１０ｐの内部を冷却水が流通することにより、電極反応に伴って生成される熱を取り除き、内部温度を所定の範囲内に保っている。また、燃料電池１００は、冷却水流路１１０ｐに冷却水を流通させるため、シール部材一体型ＭＥＧＡ２００に貫通孔１１０ｓ、１１２ｓを備え、また、セパレータ３００に貫通孔、１１０ｃ、１１２ｃを備える。
【００３１】
Ａ２．反応ガス流通経路：
カソード側において、カソードガスの流通する経路について説明する。図２に示すように、燃料電池１００に供給されたカソードガスは、カソードガス供給マニホールド１０６を流通し、セパレータ３００のカソードガス供給用接続部１０６ｊを介してカソードガス供給口３３６ｈからカソード側へ供給される。供給されるカソードガスは、多孔体層４３２を透過してガス流路形成部材４３１側に流入し、ガス流路形成部材４３１が備える空隙内を流通する。ガス流路形成部材４３１の空隙内を流通するカソードガスは、菱形貫通口等により拡散されつつ、カソード側拡散層２１７へ流入し、カソード側拡散層２１７の内部でさらに拡散され、カソード２１５と接触して電極反応に供される。
【００３２】
多孔体層４３２およびガス流路形成部材４３１は、カソード排ガス排出口３３８ｈを覆うように配置されているため、電極反応に利用されなかった空気を含むカソード排ガスは、ガス流路形成部材４３１側から多孔体層４３２を透過してカソード排ガス排出口３３８ｈに移動する。カソード排ガス排出口３３８ｈに移動したカソード排ガスは、カソード排ガス排出用接続部１０８ｊを介してカソード排ガス排出マニホールド１０８に排出され、カソード排ガス排出マニホールド１０８を通って燃料電池１００の外部へ排出される。
【００３３】
本実施例では、アノード側もカソード側と同様に、アノードガス供給口３１２ｈから流入したアノードガスは、多孔体層４１２を透過してガス流路形成部材４１１内を流通し、アノード２１４と接触して電気化学反応に供される。また、多孔体層４１２およびガス流路形成部材４１１は、アノード排ガス排出口３１４ｈを覆うように配置されているため、電極反応に利用されなかった水素を含むアノード排ガスは、多孔体層４１２を透過してアノード排ガス排出口３１４ｈに移動し、燃料電池１００の外部に排出される。
【００３４】
Ａ３．排水構造：
本発明に係る燃料電池１００は、カソード側において、電極反応により生じた生成水を含むカソード内の水（以後、単に生成水と呼ぶ）をカソード排ガス排出口３３８ｈから排出する。ここでは、生成水がカソード排ガス排出口３３８ｈから排出される態様について説明する。図４は、図２のＸ１部を拡大した説明図である。図中の矢印は、生成水の移動方向を示している。図５は、図４のＸ２部を拡大した説明図である。図６は、セパレータおよび多孔体層を平面的に示した説明図である。図６では、セパレータ３００のカソード対向プレート３３０上に多孔体層４３２が配置された状態が示されており、カソードガス供給口３３６ｈとカソード排ガス排出口３３８ｈの位置が破線で示されている。
【００３５】
図４に示すように、ガス流路形成部材４３１は、エキスパンドメタルの菱形貫通口を形成するストランド部４３１ｓを備える。ストランド部４３１ｓは、重力によりストランド部４３１ｓ上の水滴が多孔体層４３２に移動するような勾配をもつ形状を備え、また、撥水性を備えている。電解質膜２１２およびカソード２１５から生じる生成水は、カソード側拡散層２１７に移動し、カソード側拡散層２１７のガス流路形成部材４３１と接触している接触面上から湧出した後、ストランド部４３１ｓに付着して水玉状となり、ストランド部４３１ｓ上を多孔体層４３２側に移動する。多孔体層４３２は、親水性を備えているため、ストランド部４３１ｓから移動した生成水は、多孔体層４３２の空孔部４３２ｖに移動し滞留する。なお、ストランド部４３１ｓの形状は重力の方向と密接に関連しているため、燃料電池１００の配置体勢に基づいて決定される。
【００３６】
図５に示すように、多孔体層４３２内の生成水は、既述のとおり、空孔部４３２ｖが連通した空間を構成しているため、空孔部４３２ｖ内の生成水がそれぞれ結合して連結した状態で滞留している。カソード排ガス排出口３３８ｈから排出されるカソード排ガスが、多孔体層４３２を通過する際に、空孔部４３２ｖに滞留している生成水をカソード排ガス排出口３３８ｈ側へ押し出す。そのため、空孔部４３２ｖに滞留している生成水の一部は、カソード排ガス排出口３３８ｈから排出される。また、空孔部４３２ｖ内の生成水は、排出された生成水と連結しているため、一部の生成水が排出される際に近傍の生成水をカソード排ガス排出口３３８ｈ方向に引っ張る。その結果、図６に示すように、多孔体層４３２内の生成水は、空孔部４３２ｖを流路としてカソード排ガス排出口３３８ｈ付近へ順次移動し、カソード排ガス排出口３３８ｈ付近において、カソード排ガスの排出に伴い、カソード排ガス排出口３３８ｈから排出される。
【００３７】
アノード側においても、アノード側に存在する水を同様の方法によりアノード排ガス排出口３１４ｈから排出することができる。
【００３８】
以上説明した第１の実施例に係る燃料電池１００によれば、多孔体層４３２は親水性を有し、内部に、連通した空間を構成する空孔部４３２ｖを備え、また、カソード排ガス排出口３３８ｈを覆っているため、発電効率の低下を抑制することができる。具体的には、空孔部４３２ｖの内部において、空間が連通し、また親水性を備えているため、生成水が連結して滞留することができ、一部の生成水の排出に伴い、空孔部４３２ｖ内の生成水が空孔部４３２ｖを流路としてカソード排ガス排出口３３８ｈに移動することができる。また、空孔部４３２ｖは、カソード排ガス排出口３３８ｈ内に形成された空間と連通するとともに、多孔体層４３２がカソード排ガス排出口３３８ｈを覆っているため、カソード排ガスが多孔体層４３２を通過してカソード排ガス排出口３３８ｈから排出される際に、生成水が一緒に排出され、生成水の滞留を抑制することができる。
【００３９】
第１の実施例に係る燃料電池１００によれば、多孔体層４３２は、ガス流路形成部材４３１より親水性が高いため、燃料電池の発電効率の低下を抑制できる。具体的には、カソード２１５もしくはカソード側拡散層２１７内の生成水は、ガス流路形成部材４３１を介して、親水性の高い多孔体層４３２に容易に移動するため、カソード２１５もしくはカソード側拡散層２１７内に生成水が滞留することを抑制でき、生成水が反応ガスの流通を阻害することを抑制できる。
【００４０】
第１の実施例に係る燃料電池１００によれば、ガス流路形成部材４３１は、カソード側拡散層２１７より撥水性が高く、カソード側拡散層２１７内の生成水が重力により多孔体層４３２に移動するような形状に形成されているため、燃料電池の発電効率の低下を抑制することができる。具体的には、生成水は、ガス流路形成部材４３１上において、カソード側拡散層２１７側から多孔体層４３２側に移動するため、カソード２１５もしくはカソード側拡散層２１７内に生成水が滞留することを抑制でき、生成水が反応ガスの流通を阻害することを抑制できる。
【００４１】
第１の実施例に係る燃料電池１００によれば、ガス流路形成部材４３１としてラスメタルもしくはエキスパンドメタルを用いた燃料電池であっても、発電効率の低下を抑制することができる。具体的には、ラスメタルもしくはエキスパンドメタル内において、生成水がカソード排ガス排出口３３８ｈ側へ移動することが容易でない場合でも、生成水は、多孔体層４３２に移動し、さらに、多孔体層４３２においてカソード排ガス排出口３３８ｈ側に移動できるため、生成水の排出が容易にでき、発電効率の低下を抑制できる。
【００４２】
第１の実施例に係る燃料電池１００によれば、アノード側においてもカソード側と同様の構成とすることにより、アノード側に存在する水を排出することができる。
【００４３】
Ｂ．第２の実施例
Ｂ１．燃料電池の構成：
第２の実施例では、ガス流路形成部材は撥水性ではなく親水性を備える燃料電池について説明する。第２の実施例において、第１の実施例と同一の符号を付した構成要素は、第１の実施例の構成要素と同一の構造、機能を備える。
【００４４】
第２の実施例では、カソード側において、ガス流路形成部材４３１に親水性を備えたエキスパンドメタルを用いる。カソード側拡散層２１７内の生成水が容易にガス流路形成部材４３１へ移動するように、ガス流路形成部材４３１は、カソード側拡散層２１７より高い親水性を備えている。具体的には、ガス流路形成部材４３１は、カソード側拡散層２１７より細孔径が小さく、気孔率が高い。
【００４５】
また、ガス流路形成部材４３１内の生成水が容易に多孔体層４３２へ移動するように、ガス流路形成部材４３１は、多孔体層４３２より低い親水性を備えている。具体的には、多孔体層４３２より細孔径が大きく、気孔率が低い。本実施例では、親水性の高低は、細孔径と気孔率により調整をおこなっているが、これ以外の方法により調整をおこなってもよい。また細孔径もしくは気孔率のいずれか一方のみにより調整をおこなってもよい。アノード側も、カソード側と同様に、アノード側拡散層２１６より高い親水性を備え、かつ、多孔体層４１２より低い親水性を備えるガス流路形成部材４１１を備える構成としてもよい。また、カソード側と異なる構成であってもよい。
【００４６】
第２の実施例に係るカソード側において、生成水は、カソード側拡散層２１７からガス流路形成部材４３１を介して多孔体層４３２に移動する。多孔体層４３２に移動した生成水は、空孔部４３２ｖに滞留する。カソード排ガス排出口３３８ｈから排出されるカソード排ガスが、多孔体層４３２を透過する際に、空孔部４３２ｖに滞留している生成水が一緒に排出される。この排出により、生成水は、連動してカソード排ガス排出口の３３８ｈ方向へ移動する。
【００４７】
アノード側においても、アノード側に存在する水を同様の方法によりアノード排ガス排出口３１４ｈから排出することができる。
【００４８】
第２の実施例に係る燃料電池１００によれば、ガス流路形成部材４３１は親水性を備えていても、燃料電池における発電効率の低下を抑制することができる。具体的には、生成水は親水性の違いにより、カソード側拡散層２１７からガス流路形成部材４３１を介して多孔体層４３２に移動するため、カソード２１５もしくはカソード側拡散層２１７内に生成水が滞留することを抑制でき、生成水が反応ガスの流通を阻害することを抑制できる。
【００４９】
第２の実施例に係る燃料電池１００によれば、燃料電池１００の体勢にこだわらず、燃料電池における発電効率の低下を抑制することができる。具体的には、第１の実施例では、ガス流路形成部材４３１のストランド部４３１ｓは、重力により生成水を多孔体層４３２に移動させる形状を備えているため、ガス流路形成部材４３１の体勢が所定となるように燃料電池１００を配置する必要があるが、第２の実施例では生成水の移動は親水性によるため、燃料電池１００の体勢に関係なく燃料電池における発電効率の低下を抑制することができる。
【００５０】
Ｃ．変形例
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような実施も可能である。
【００５１】
Ｃ１．変形例１：
本実施例では、カソード側のガス流路形成部材４３１および多孔体層４３２と、アノード側のガス流路形成部材４１１および多孔体層４１２とを同様の構成としたが、異なる構成であってもよい。アノード側は、必ずしもガス流路形成部材４１１と多孔体層４１２とを備える必要はなく、また、いずれか一方を備えない態様や、両方とも備えない態様であっても実施可能である。このような態様であっても発電効率の低下を抑制することができる。
【００５２】
Ｃ２．変形例２：
本実施例では、ガス流路形成部材としてエキスパンドメタルを用いているが、パンチングメタルやラスメタル等、生成水の面内方向の移動が容易でない種々の部材であっても発電効率の低下を抑制することができる。
【００５３】
Ｃ３．変形例３
本実施例では、ＭＥＧＡ２１０として、アノード側拡散層２１６およびカソード側拡散層２１７を備えているが、これらの一方もしくは両方を備えないＭＥＡであっても実施可能である。また、ＭＥＧＡ２１０は、電解質膜２１２、アノード２１４、アノード側拡散層２１６、カソード２１５、カソード側拡散層２１７のほかに、さらに異なる層を積層したものであってもよい。
【００５４】
Ｃ４．変形例４
本実施例では、多孔体層として発泡金属を用いているが、生成水が内部において連結して滞留でき、また、流路が形成されて生成水が移動可能であれば金属粒子の塗布等他のものであってもよい。
【００５５】
Ｃ５．変形例５
燃料電池１００がスタック構造を有する場合、一部の燃料電池セル１０に、上記実施例を適用し、他の燃料電池セル１０には、従来のものを用いる構成としてもよい。このようにしても、発電効率の低下を抑制することができる。
【００５６】
以上本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施例に係る燃料電池の概略構成を例示した説明図である。
【図２】燃料電池セルの断面構成の概略を例示した説明図である。
【図３】多孔体層の内部を模式的に示した説明図である。
【図４】図２のＸ１部を拡大した説明図である。
【図５】図４のＸ２部を拡大した説明図である。
【図６】セパレータおよび多孔体層を平面的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…燃料電池セル
１００…燃料電池
１０６…カソードガス供給マニホールド
１０８…カソード排ガス排出マニホールド
２１２…電解質膜
２１４…アノード
２１５…カソード
２１６…アノード側拡散層
２１７…カソード側拡散層
２００…シール部材一体型ＭＥＧＡ
２１０…ＭＥＧＡ
２２０…シール部材
３００…セパレータ
３１０…アノード対向プレート
３２０…中間プレート
３３０…カソード対向プレート
４１１，４３１…ガス流路形成部材
４１２，４３２…多孔体層
【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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