(57)【要約】【課題】燃料電池における発電効率の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。【解決手段】燃料電池に用いられる反応ガス流路形成部材であって、互いに連通する複数の空孔を有する第１の多孔体と、第１の多孔体に積層され、互いに連通する複数の空孔を有する第２の多孔体と、を備え、第１の多孔体と、第２の多孔体とは、縫合糸によって縫い合わされて成ることを特徴とする反応ガス流路形成部材。【選択図】図２
2009064700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に用いられる反応ガス流路形成部材であって、
互いに連通する複数の空孔を有する第１の多孔体と、
前記第１の多孔体に積層され、互いに連通する複数の空孔を有する第２の多孔体と、
を備え、
前記第１の多孔体と、前記第２の多孔体とは、縫合糸によって縫い合わされて成ることを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【請求項２】
請求項１に記載の反応ガス流路形成部材において、
前記第１の多孔体の備える前記空孔の平均空孔径は、前記第２の多孔体の備える前記空孔の平均空孔径よりも小さいことを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の反応ガス流路形成部材であって、
第１の多孔体および第２の多孔体は、互いに異なる材料により形成されていることを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の反応ガス流路形成部材であって、
前記縫合糸は、導電性を有することを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の反応ガス流路形成部材であって、
前記第１の多孔体と、前記第２の多孔体とは、所定の圧力以上の面圧が、前記第１の多孔体と、前記第２の多孔体との積層面にかかるように縫い合わされ、
前記所定の圧力は、
前記反応ガス流路形成部材が前記燃料電池に用いられた場合に、前記燃料電池を締結する締結荷重によって前記反応ガス流路形成部材の表面に生じる圧力と同じ圧力であることを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【請求項６】
発電体であって、
電解質膜と、
前記電解質膜の両面に配置される１対の電極と、
前記１対の電極の少なくともいずれか一方に配置される反応ガス流路形成部材と、
を備え、
前記反応ガス流路形成部材は、
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の反応ガス流路形成部材であり、前記第１の多孔体が、前記電極と当接するように配置されることを特徴とする発電体。
【請求項７】
燃料電池であって、
請求項６に記載の発電体と、
セパレータと、
を備え、
複数の前記発電体が、前記セパレータを介在させて積層されて成ることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
燃料電池に用いられる反応ガス流路形成部材の製造方法であって、
（ａ）互いに連通する複数の空孔を有する第１および第２の多孔体を用意する工程と、
（ｂ）前記第１の多孔体に、前記第２の多孔体を積層する工程と、
（ｃ）積層された前記第１の多孔体と、前記第２の多孔体と、を縫合糸によって縫い合わせる工程と、
を備えることを特徴とする反応ガス流路形成部材の製造方法。
【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】
水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池の中には、電解質膜と、電解質膜の両面に配置された１対の電極と、電極に当接して配置される拡散層を備える発電体を、セパレータを介在させて複数積層させた、スタック構造を有するものがある。このようなスタック構造を有する燃料電池では、燃料電池を構成する構成部品（電解質膜、電極、拡散層、セパレータ等）間の接触抵抗の増大による電池性能の低下を抑制するために、燃料電池の積層方向に、締結荷重が加えられている。例えば、燃料電池の両端にエンドプレートを備え、エンドプレートの４隅にそれぞれ、テンションロッドを貫通させ、そのテンションロッドの両端にそれぞれナットを螺合させて締め付けることにより、燃料電池の積層方向に締結加重を加える方法がある。
【０００３】
また、燃料電池の中には、拡散層と、セパレータとの間に、多孔体を備える燃料電池がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９３９４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
拡散層と多孔体は、共に、複数の空孔を備えるため、表面に凹凸があり、それにより、両者の間の接触面積が小さくなるため、接触抵抗が大きくなる。このように、接触抵抗が大きくなると、燃料電池は、出力電力が低減するため、発電効率が低下する。燃料電池を構成する構成部品間の接触抵抗を低減するためには、大きな締結荷重をかけることが考えられるが、締結荷重を大きくすると、エンドプレートが変形する等の問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池における発電効率の低下を抑制する技術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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］  燃料電池に用いられる反応ガス流路形成部材であって、
互いに連通する複数の空孔を有する第１の多孔体と、
前記第１の多孔体に積層され、互いに連通する複数の空孔を有する第２の多孔体と、
を備え、
前記第１の多孔体と、前記第２の多孔体とは、縫合糸によって縫い合わされて成ることを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【０００９】
この反応ガス流路形成部材によれば、第１の多孔体と第２の多孔体とは縫合糸によって縫い合わされているため、第１の多孔体と第２の多孔体との間の面圧が大きくなり、接触抵抗を低減させることができる。したがって、この反応ガス流路形成部材を燃料電池に用いれば、燃料電池の発電効率の低下を抑制することができる。
【００１０】
［適用例２］  適用例１に記載の反応ガス流路形成部材であって、
前記第１の多孔体の備える前記空孔の平均空孔径は、前記第２の多孔体の備える前記空孔の平均空孔径よりも小さいことを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【００１１】
このようにすると、例えば、第２の多孔体に反応ガスが供給される場合に、反応ガスが供給される際の流れによって、第２の多孔体内を、積層面に略平行に反応ガスが流れると共に、第１の多孔体内を拡散現象によって、積層面に略垂直に反応ガスが移動する。したがって、燃料電池に、この反応ガス流路形成部材を用いると、反応ガスを拡散させて、電極に供給することができる。
【００１２】
［適用例３］  適用例１または２に記載の反応ガス流路形成部材であって、
第１の多孔体および第２の多孔体は、互いに異なる材料により形成されていることを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【００１３】
例えば、反応ガス流路形成部材を、燃料電池に用いる場合に、第１の多孔体が電極と当接するように配置されるとすると、第１の多孔体はクッション性のあるカーボンフェルトを用い、第２の多孔体には、剛性の強い金属多孔体を用いることがある。このように、第１の多孔体と第２の多孔体が互いに異なる材料から成る場合には、特に、接触抵抗が大きくなる。しかしながら、第１の多孔体と第２の多孔体とが、縫い合わされているため、接触抵抗の低下を抑制することができる。
【００１４】
［適用例４］  適用例１ないし３のいずれか１つに記載の反応ガス流路形成部材であって、
前記縫合糸は、導電性を有することを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【００１５】
導電性を有する縫合糸を用いて、第１の多孔体と第２の多孔体とを縫合すると、燃料電池に用いられた場合に、縫合糸を通じて電気が流れるため、反応ガス流路形成部材の導電性を上げることができる。したがって、この反応ガス流路形成部材を燃料電池に用いれば、燃料電池の発電効率の低下を抑制することができる。
【００１６】
[適用例５]   適用例１または２に記載の反応ガス流路形成部材であって、
前記第１の多孔体と、前記第２の多孔体とは、所定の圧力以上の面圧が、前記第１の多孔体と、前記第２の多孔体との積層面にかかるように縫い合わされ、
前記所定の圧力は、
前記反応ガス流路形成部材が前記燃料電池に用いられた場合に、前記燃料電池を締結する締結荷重によって前記反応ガス流路形成部材の表面に生じる圧力と同じ圧力であることを特徴とする反応ガス流路形成部材。
【００１７】
このような反応ガス流路形成部材が、燃料電池に用いられた場合には、締結荷重を大きくしなくても、第１の多孔体と第２の多孔体の接触抵抗を低減することができる。すなわち、大きな締結荷重をかけるために、エンドプレートの厚さを増したりすることなく、燃料電池の発電効率の低下を抑制することができる。
【００１８】
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、反応ガス流路形成部材を備える発電体、反応ガス流路形成部材を備える燃料電池、その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車両、反応ガス流路形成部材の製造方法等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
Ａ．第１の実施例：
Ａ１．燃料電池の構成：
図１は、本発明の第１の実施例としての燃料電池１００の断面を概略的に示す断面図である。図１は、後述する図４、５におけるＡ−Ａ方向の切断面を示している。本実施例の燃料電池１００は、酸化ガスとしての空気と燃料ガスとしての水素とを用いて発電を行う固体高分子型の燃料電池である。
【００２０】
燃料電池１００は、図１に示すように、シール部材一体型膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）２００の両面に、水素流路形成部材４１０、空気流路形成部材４３０（以下、まとめて反応ガス流路形成部４１０、４３０とも呼ぶ。）がそれぞれ配置され、その両面にセパレータ３００が配置されるように積層された構成を成している。図１では、複数のシール部材一体型ＭＥＡ２００、反応ガス流路形成部４１０、４３０、およびセパレータ３００が積層された部分の一部を抜き出して示しており、他は図示を省略している。
【００２１】
本実施例における水素流路形成部材４１０、空気流路形成部材４３０が、請求項における反応ガス流路形成部材に相当する。
【００２２】
燃料電池１００は、上記した各構成部品が複数積層されて成り、全体としては、図１に示すように、発電に用いられる空気を供給する空気供給マニホールド６４０と、発電に利用されなかった空気を排出する空気排出マニホールド６５０と、を備えている。また、同様に、発電に用いられる水素を供給する水素供給マニホールド(図示しない)と、発電に利用されなかった水素を排出する水素排出マニホールド(図示しない)、を備えている。
【００２３】
燃料電池１００に供給された空気は、空気供給マニホールド６４０を通って、セパレータ３００の空気供給口３４６を介して空気流路形成部材４３０に流入し、空気流路形成部材４３０内を流通しつつ、ＭＥＡ２１０に供給されて電極反応に利用される。電極反応に利用されなかった空気は、セパレータ３００の空気排出口３５６を介して空気排出マニホールド６５０に排出され、空気排出マニホールド６５０を通って燃料電池１００外へ排出される。同様に、燃料電池１００に供給された水素も、燃料電池１００内を流通して電極反応に利用され、電極反応に利用されなかった水素は燃料電池１００外へ排出される。また、セパレータ３００には、冷却水流路３２２が形成され、セパレータ内部を冷却水が流通することにより、燃料電池１００の電極反応に伴って生成される熱を取り除き、燃料電池１００の内部温度を所定の範囲内に保っている。
【００２４】
Ａ１．１．反応ガス流路形成部材の構成：
図２（ａ）、（ｂ）は、空気流路形成部材４３０の構成を説明するための説明図、図２（ｃ）は、図１におけるＢ部分を拡大して示した断面図である。水素流路形成部材４１０と空気流路形成部材４３０とは、同一の構成を成すため、空気流路形成部材４３０を例に挙げて、その構成を説明し、水素流路形成部材４１０の構成についての説明を省略する。図示するように、空気流路形成部材４３０は、拡散層４３２と、金属多孔体４３４と、が積層され（図２（ａ））、その拡散層４３２と、金属多孔体４３４とが、縫合糸４３６で縫い合わされて成る(図２（ｂ）)。
【００２５】
本実施例において、拡散層４３２と、金属多孔体４３４とは、ミシンで「本縫い」により縫い合わされている。「本縫い」とは、ミシン縫製の一般的な縫い方であり、上糸と下糸を交差させる縫い方である。
【００２６】
図３は、空気流路形成部材４３０を上方から見た平面図である。図示するように、空気流路形成部材４３０は、外形が略長方形状を成し、長方形の各辺に平行に縫合糸４３６により、縫い目が形成され、全体として、網目状の縫い目が形成されている。このようにすることによって、拡散層４３２と金属多孔体４３４とは、全体に均一に面圧がかかるようになる。
【００２７】
拡散層４３２は、カーボンフェルトから成る。金属多孔体４３４は、ステンレス鋼の粉末を用いて、スラリー発泡法で作成された金属多孔体から成る。縫合糸４３６は、導電性を有する炭素繊維から成る。
【００２８】
拡散層４３２と金属多孔体４３４とが、縫合糸４３６によって締め付けられることにより、カーボンフェルトから成る拡散層４３２が変形して金属多孔体４３４と接触するため、両者の間の接触面積が増加する。そのため、両者の間の接触抵抗を、全体に均一に低減させることができる。なお、拡散層４３２、金属多孔体４３４には、網目状の縫い目を形成するために、予め、ミシン針が通過可能なように、複数の貫通孔が設けられている。それらの貫通孔にミシン針を、順次、通していくことによって、拡散層４３２と、金属多孔体４３４とが縫い合わされる。
【００２９】
拡散層４３２と、金属多孔体４３４は、共に、互いに連通する複数の空孔を有する多孔体である。そのため、図２（ｃ）に示すように、セパレータ３００とＭＥＡ２１０との間に、空気流路形成部材４３０が配置されることにより、セパレータ３００を介して供給された空気が、空気流路形成部材４３０内を流通しつつ、拡散されてＭＥＡ２１０に供給される。
【００３０】
拡散層４３２が有する空孔の平均空孔径は、金属多孔体４３４が有する空孔の平均空孔径よりも小さい。そのため、金属多孔体４３４に供給される空気は、セパレータ３００から供給される際の流れによって、金属多孔体４３４内を、拡散層４３２と金属多孔体４３４との積層面に平行な方向に、主に流れる。そして、金属多孔体４３４内の酸素濃度と、カソード２１５内の酸素濃度との差による拡散現象によって、拡散層４３２内を空気が移動して、カソード２１５に供給される(図２（ｃ）に空気の流れを矢印で示す)。
【００３１】
水素流路形成部材４１０も、上記した空気流路形成部材４３０と同様に、拡散層４１２と、金属多孔体４１４と、が積層され、その拡散層４１２と、金属多孔体４１４とが、縫合糸４１６で縫い合わされて成る。そして、図２（ｃ）に示すように、セパレータ３００とＭＥＡ２１０との間に、水素流路形成部材４１０が配置されることにより、セパレータ３００を介して供給された水素が、水素流路形成部材４１０内を流通しつつ、拡散されてＭＥＡ２１０に供給される。
【００３２】
本実施例における拡散層４１２、４３２が、請求項における第１の多孔体に、金属多孔体４１４、４３４が、請求項における第２の多孔体に、それぞれ相当する。
【００３３】
Ａ１．２．シール部材一体型ＭＥＡの構成：
図４は、シール部材一体型ＭＥＡ２００を上方から見て、概略的に示した平面図である。図示するように、シール部材一体型ＭＥＡ２００は、外形が略長方形状のＭＥＡ２１０の外周に、枠状のシール部材２２０が、ＭＥＡ２１０と一体的に形成されている。
【００３４】
ＭＥＡ２１０は、図２に示すように、電解質膜２１２の一方の面にアノード２１４が、他方の面にカソード２１５が、それぞれ積層されて成る。本実施例において、電解質膜２１２としては、フッ素系樹脂により形成された高分子電解質膜を、アノード２１４およびカソード２１５としては、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を、それぞれ用いている。
【００３５】
シール部材２２０は、シリコーンゴムを用いて射出成型により形成されている。シール部材２２０を成形する際には、シリコーンゴムを、電極２１４、２１５内部の空隙に含浸させ、いわゆるアンカー効果によりシール部材２２０と、ＭＥＡ２１０とを結合している。
【００３６】
図４に示すように、シール部材２２０には、空気供給用貫通孔２４２、空気排出用貫通孔２５２が、それぞれ３つずつ、水素供給用貫通孔２６２、水素排出用貫通孔２７２、冷却水供給用貫通孔２８２、冷却水排出用貫通孔２９２が、それぞれ１つずつ、形成されている。そして、反応ガスの漏洩を防止するためのシールラインＳＬが形成されている。
【００３７】
Ａ１．３．セパレータの構成：
図５は、セパレータ３００を上方から見て、概略的に示した平面図である。図５では、セパレータ３００を、空気流路形成部材４３０側から見て、図示している。セパレータ３００は、図１に示すように、空気流路形成部材４３０と当接するカソード対向プレート３１０と、水素流路形成部材４１０と当接するアノード対向プレート３３０と、カソード対向プレート３１０およびアノード対向プレート３３０に狭持された中間プレート３２０と、が積層された３層構造を有している。
【００３８】
図５に示すように、セパレータ３００を構成する３枚のプレート（カソード対向プレート３１０、アノード対向プレート３３０、中間プレート３２０）は、略長方形を成す金属薄板である。そして、セパレータ３００には、その外周部に、空気供給用貫通孔３４２、空気排出用貫通孔３５２が、それぞれ３つずつ、水素供給用貫通孔３６２、水素排出用貫通孔３７２、冷却水供給用貫通孔３８２、冷却水排出用貫通孔３９２が、それぞれ１つずつ、形成されている。
【００３９】
また、空気が流通する流路として、カソード対向プレート３１０には、空気流路形成部材４３０と接触して、空気を供給するための空気供給口３４６と、空気を排出するための空気排出口３５６と、が形成され、中間プレートには、空気供給口３４６と、空気供給用貫通孔３４２とを連通する連通路３４４と、空気排出口３５６と、空気排出用貫通孔３５２とを連通する連通路３５４と、が形成されている。
【００４０】
また、水素が流通する流路についても同様に、アノード対向プレート３３０に、水素供給口３６６、水素排出口３７６が形成され、中間プレート３２０に、連通路３６４、３７４が形成されている。
【００４１】
そして、中間プレート３２０には、冷却水流路３２２が形成され、セパレータ内部を冷却水が流通することにより、燃料電池１００の電極反応に伴って生成される熱を取り除き、燃料電池１００の内部温度を所定の範囲内に保っている。
【００４２】
Ａ２．接触抵抗について：
本実施例の効果を説明するに先立って、接触抵抗について説明する。接触抵抗とは、２物体の接触面に存在する電気抵抗をいう。接触抵抗は、主に、接触する部分の面積、酸化被膜、吸着気体の状態などで決まる。
【００４３】
例えば、２つの金属を重ねる場合、金属の表面は酸化被膜に覆われているため、酸化被膜による被膜抵抗により、接触抵抗が大きくなる。また、複数の空孔を備える多孔体を重ねる場合は、その表面に凹凸があるため、接触面積が小さくなり、その小さい接触部に電気が集中することによる集中抵抗が大きくなり、接触抵抗が大きくなる。
【００４４】
本実施例の燃料電池１００における空気流路形成部材４３０のように、カーボンフェルトから成る拡散層４３２と、ステンレス製の金属多孔体４３４とを備える場合に、仮に、縫合糸４３６で、両者が縫合されていなかったとすると、上記したように、金属多孔体４３４は、酸化被膜に覆われ、一方、カーボンフェルトは、クッション性があり、柔らかいため、その酸化被膜が破られ難く、被膜抵抗が大きくなる。また、拡散層４３２も、金属多孔体４３４も、表面に凹凸があるため、拡散層４３２と金属多孔体４３４間の接触面積が小さくなり、集中抵抗が大きくなる。そのため、空気流路形成部材４３０を、２種類の多孔体を積層して形成する場合に、このように、カーボン多孔体と金属多孔体とを用いると、特に、２つの多孔体間の接触抵抗が大きくなる。
【００４５】
Ａ３．第１の実施例の効果：
本実施例の燃料電池１００では、拡散層４３２と金属多孔体４３４とを、縫合糸４３６で縫合して成る、空気流路形成部材４３０を、用いている。そのため、拡散層４３２と金属多孔体４３４との積層面に、大きな面圧がかかる。大きな面圧がかかると、金属多孔体４３４表面の酸化被膜が破れて、被膜抵抗が低下し、また、クッション性を有する拡散層４３２が変形して金属多孔体４３４と接触するようになるため、接触面積も大きくなり、集中抵抗が低下する。そのため、拡散層４３２と金属多孔体４３４との間の接触抵抗を小さくすることができる。水素流路形成部材４１０についても同様に、拡散層４１２と金属多孔体４１４との間の接触抵抗を小さくすることができる。したがって、燃料電池１００全体の接触抵抗を小さくすることができ、燃料電池１００の発電効率の低下を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施例における燃料電池１００では、縫合糸４１６、４３６として、導電性の炭素繊維から成る糸を用いているため、縫合糸４１６、４３６を伝って、電子が移動することができるため、反応ガス流路形成部材４１０、４３０全体の導電性が上がる。したがって、燃料電池１００の発電効率の低下を抑制することができる。
【００４７】
Ｂ．第２の実施例：
Ｂ１．燃料電池の構成：
図６は、第２の実施例の燃料電池１００Ａの断面を概略的に示す断面図である。燃料電池１００Ａは、図示するように、シール部材一体型ＭＥＡ２００の両面にセパレータ３００が配置されるように積層された構成を成している。本実施例における燃料電池１００Ａは、第１の実施例と、ＭＥＡおよび反応ガス流路形成部材の構成が異なるものの、その他の構成は同一であるため、ＭＥＡおよび反応ガス流路形成部材について説明し、その他の構成の説明は、省略する。
【００４８】
Ｂ１．１．シール部材一体型ＭＥＡの構成：
図６に示すように、シール部材一体型ＭＥＡ２００Ａは、ＭＥＡ２１０Ａと、シール部材２２０と、を備える。ＭＥＡ２１０Ａは、電解質膜２１２の一方の面に水素流路形成部材４１０Ａが、他方の面に空気流路形成部材４３０Ａが、それぞれ積層されて成る。シール部材２２０は、ＭＥＡ２１０Ａの外周に、電解質膜２１２を挟持するように形成されている。
【００４９】
図７（ａ）、（ｂ）は、空気流路形成部材４３０Ａの構成を説明するための説明図、図７（ｃ）は、図６におけるＣ部分を拡大して示した拡大断面図である。図示するように、空気流路形成部材４３０Ａは、カソード２１５と、拡散層４３２と、金属多孔体４３４と、が積層され（図７（ａ））、そのカソード２１５と、拡散層４３２と、金属多孔体４３４とが、縫合糸４３６で縫い合わされて成る（図７（ｂ））。
【００５０】
第１の実施例の空気流路形成部材４３０は、拡散層４３２と金属多孔体４３４とが積層されているが、本実施例の空気流路形成部材４３０Ａは、さらにカソード２１５が積層されている。水素流路形成部材４１０Ａは、アノード２１４と、拡散層４１２と、金属多孔体４１４とが積層され、空気流路形成部材４３０Ａと同様に、縫合糸４１６で縫い合わされて成る。
【００５１】
電解質膜２１２の一方の面に、アノード２１４が当接するように水素流路形成部材４１０Ａを積層し、電解質膜２１２の他方の面に、カソード２１５が当接するように空気流路形成部材４３０Ａを積層し、ホットプレスをすることによって、電解質膜２１２と、水素流路形成部材４１０と、空気流路形成部材４３０Ａと、が接合され、ＭＥＡ２１０Ａが形成される（図７(ｃ)）。
【００５２】
Ｂ２．第２の実施例の効果：
本実施例の燃料電池１００Ａでは、空気流路形成部材４３０Ａにおいて、カソード２１５と、拡散層４３２と、金属多孔体４３４とが、縫合糸４３６によって縫い合わされている。したがって、カソード２１５と拡散層４３２との間の接触抵抗、拡散層４３２と金属多孔体４３４との間の接触抵抗が低減される。同様に、水素流路形成部材４１０Ａにおいて、アノード２１４と拡散層４１２との間の接触抵抗、拡散層４１２と金属多孔体４１４との間の接触抵抗が低減される。そのため、第１の実施例の燃料電池１００よりも、さらに、燃料電池１００Ａの発電効率の低下を抑制することができる。
【００５３】
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、例えば次のような変形も可能である。
【００５４】
（１）上記実施例において、反応ガス流路形成部材４１０、４３０を構成する２枚の多孔体として、カーボンフェルトと、金属多孔体を用いるものを示したが、これらに限定されない。例えば、空孔径の異なる２種類のカーボン多孔体を積層してもよいし、空孔径の等しい金属多孔体とカーボン多孔体とを積層してもよい。このような多孔体を用いた場合にも、２つの多孔体を縫合することによって、多孔体間の接触抵抗を低減することができる。
【００５５】
（２）上記実施例において、拡散層４３２として、カーボンフェルトを用いているが、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。また、金属多孔体として、スラリー発泡法で作成された発泡金属を用いているが、その代わりに、発泡焼結法等の他の方法で作成された発泡金属を用いてもよいし、金属メッシュ等を用いてもよい。
【００５６】
（３）上記実施例において、拡散層４３２と金属多孔体４３４とを、ミシンで「本縫い」により縫い合わせる空気流路形成部材４３０を示したが、縫い方は、上記実施例に限定されない。図８は、「単糸環縫い」により縫い合わされた反応ガス流路形成部材４１０Ｂ、４３０Ｂの断面を概略的に示す断面図である。「単糸環縫い」とは、ミシン縫製の一般的な縫い方であり、１本の糸で、編み物のようにループを繋ぐ縫い方である。このような縫い方により、拡散層４３２と金属多孔体４３４とを、縫い合わせても、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
（４）上記実施例において、反応ガス流路形成部材４１０、４３０は、長方形の各辺に平行に縫い目が形成され、全体として、網目状の縫い目が形成されているが、縫い目は上記実施例に限定されず、拡散層４１２（４３２）と金属多孔体４１４（４３４）とが、縫合糸４１６（４３６）によって、縫い合わされていればよい。図９、１０は、変形例の空気流路形成部材４３０Ｂ、４３０Ｃを上方から見て概略的に示した平面図である。例えば、図９に示すように、長方形の長辺に平行に複数の縫い目を形成するようにして、縫い合わせてもよい。また、図１０に示すように、拡散層４３２、金属多孔体４３４の周縁部を一周するように縫い目を形成するように、縫い合わせても良い。このようにしても、拡散層４３２、金属多孔体４３４間の接触抵抗を低減させることができる。
【００５８】
（５）上記第１の実施例の燃料電池１００では、ＭＥＡ２１０の両面に、水素流路形成部材４１０と、空気流路形成部材４３０と、をそれぞれ配置しているが、このような構成に限定されない。例えば、ＭＥＡ２１０のカソード側にのみ空気流路形成部材４３０を配置して、アノード側には、金属多孔体４１４のみを配置するようにしてもよい。カソード側は、電極反応により水が生成されるため、その生成水を吸い上げて排出するために、拡散層４３２が必要であるが、アノード側では水が生成されないため、そのような必要がない。したがって、アノード側には拡散層を配置せず、金属多孔体４１４のみを配置するようにしてもよい。このようにしても、拡散層４３２、金属多孔体４３４間の接触抵抗を低減させることができるため、燃料電池の発電効率の低下を抑制することができる。
【００５９】
（６）上記実施例において、縫合糸４１６、４３６として導電性の炭素繊維から成る糸を用いたが、縫合糸は、これに限定されない。例えば、金属糸であってもよいし、また、導電性のない樹脂性の糸等であってもよい。このような糸を用いて縫合しても、拡散層４１２と、金属多孔体４１４との間の接触抵抗を低減させることができる。
【００６０】
（７）上記第１の実施例において、空気流路形成部材４３０は、拡散層４３２と、金属多孔体４３４とが、縫合糸４３６によって縫合されて成るものを示したが、例えば、拡散層４３２と金属多孔体４３４との間に、さらに、多孔体（例えば、金属メッシュ等の導電性シート）を備えるようにしてもよい。このようにしても、それららの多孔体間の接触抵抗を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施例としての燃料電池１００の断面を概略的に示す断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）空気流路形成部材４３０の構成を説明するための説明図、（ｃ）図１におけるＢ部分を拡大して示した断面図である。
【図３】空気流路形成部材４３０を上方から見た平面図である。
【図４】シール部材一体型ＭＥＡ２００を上方から見て概略的に示した平面図である。
【図５】セパレータ３００を上方から見て概略的に示した平面図である。
【図６】第２の実施例の燃料電池１００Ａの断面を概略的に示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）空気流路形成部材４３０Ａの構成を説明するための説明図、（ｃ）図６におけるＣ部分を拡大して示した拡大断面図である。
【図８】「単糸環縫い」により縫い合わされた反応ガス流路形成部材４１０Ｂ、４３０Ｂの断面を概略的に示す断面図である。
【図９】変形例の水素流路形成部材４３０Ｂを上方から見て概略的に示した平面図である。
【図１０】変形例の水素流路形成部材４３０Ｃを上方から見て概略的に示した平面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００、１００Ａ…燃料電池
２１２…電解質膜
２１４…アノード
２１５…カソード
２２０…シール部材
２４２…空気供給用貫通孔
２５２…空気排出用貫通孔
２６２…水素供給用貫通孔
２７２…水素排出用貫通孔
２８２…冷却水供給用貫通孔
２９２…冷却水排出用貫通孔
３００…セパレータ
３１０…カソード対向プレート
３２０…中間プレート
３２２…冷却水流路
３３０…アノード対向プレート
３４２…空気供給用貫通孔
３４４、３５４、３６４、３７４…連通路
３４６…空気供給口
３５２…空気排出用貫通孔
３５６…空気排出口
３６２…水素供給用貫通孔
３６６…水素供給口
３７２…水素排出用貫通孔
３７６…水素排出口
３８２…冷却水供給用貫通孔
３９２…冷却水排出用貫通孔
４１０、４１０Ａ、４１０Ｂ…水素流路形成部材
４１２、４３２…拡散層
４１４、４３４…金属多孔体
４１６、４３６…縫合糸
４３０、４３０Ａ…空気流路形成部材
６４０…空気供給マニホールド
６５０…空気排出マニホールド
２００、２００Ａ…シール部材一体型ＭＥＡ
ＳＬ…シールライン
【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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