(57)【要約】【課題】燃料電池における不純物の局在化を抑制し、燃料電池の発電効率を高める。【解決手段】燃料ガスを供給して行なう運転の態様として、該供給されたほぼすべての燃料ガスを発電体で消費する燃料電池モジュール１００であって、発電体５１０と、前記発電体５１０の両面に配置されるガス流路５４０、５４５と、前記ガス流路の外側に配置されるセパレータと、前記ガス流路の内の一方のガス流路５４０に対してそれぞれ異なる方向からガスを供給する複数個のガス供給部５１７ａ、５１７ｂを備える。【選択図】図９
2009026524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを供給して行う運転の態様として、該供給されたほぼ全ての燃料ガスを発電体で消費する燃料電池モジュールであって、
発電体と、
前記発電体の両面に配置されるガス流路と、
前記ガス流路の外側に配置されるセパレータと、
前記ガス流路の内の一方のガス流路に対してそれぞれ異なる方向からガスを供給する複数個のガス供給部と、
を備える、燃料電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記ガス供給部は前記発電体の外縁部に隣接して配置されている、燃料電池モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記ガス供給部は前記発電体の中央方向に向かってガスを供給する、
燃料電池モジュール。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記発電体は互いに交差する複数の辺によって外縁が画定され、
前記複数のガス供給部のうち第１のガス供給部は、前記発電体の前記複数の辺のうち第１の辺に隣接して配置され、他のガス供給部は前記第１の辺とは異なる第２の辺に隣接して配置される、燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記第１の辺と前記第２の辺は、互いに対向している、燃料電池モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記発電体は長方形であり、
前記第１の辺及び前記第２の辺は、長辺である、燃料電池モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃料電池モジュールを積層してなる燃料電池であって、
前記燃料電池モジュールは、
燃料ガス供給マニホールド孔と、
前記燃料ガス供給マニホールド孔と前記ガス供給部とを繋ぐ連通路とを備え、
前記燃料電池は、
前記燃料ガス供給マニホールド孔によって形成されている、前記燃料電池モジュールの積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールドと、
燃料タンクと、
前記燃料タンクと前記燃料ガス供給マニホールドとを繋ぐ配管と、
前記配管に配置され前記燃料タンクから前記燃料ガス供給マニホールドに供給される燃料ガスの供給量を変化させる燃料ガス供給量調整部と、
を備える燃料電池。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池において、
燃料ガス供給マニホールドを複数備える、燃料電池。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池において、
前記複数の燃料ガス供給マニホールドごとに前記燃料ガス供給量調整部を備える、燃料電池。
【請求項１０】
請求項８に記載の燃料電池において、
前記複数の燃料ガス供給マニホールドへの配管をそれぞれ備え、
前記配管の内第１の燃料ガス供給マニホールドに接続される第１の配管の圧力損失と、第２の燃料ガス供給マニホールドに接続される第２の配管の圧力損失を異ならせている、燃料電池。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料電池において、
前記第１の配管の流路長と前記第２の配管の流路長が異なる、燃料電池、
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の燃料電池において、
前記第１の配管の管経と第２の配管の管経が異なる、燃料電池。
【請求項１３】
請求項７から請求項１２のいずれかに記載に燃料電池において、
前記燃料ガス供給量調整部を制御する制御手段を備える、燃料電池。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃料電池において、
前記制御手段は、前記複数の燃料ガス供給マニホールドへの燃料ガス供給量を異ならせるように制御する、燃料電池。
【請求項１５】
請求項７から請求項１４のいずれかに記載の燃料電池において、
前記制御手段は、燃料電池の始動時あるいは燃料電池に対する負荷の変化時に燃料ガス供給量を変化させる、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は前記燃料ガスを供給して行う運転の態様として、該供給されたほぼすべての燃料ガスを発電体で消費する燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
アノード排ガスを内部に止めて発電する燃料電池が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４３４７６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、従来技術では、カソードからリークしてきた窒素などの反応に寄与しない不純物が、燃料ガスに押されて燃料ガス供給流路の最下流部に局在化し、燃料電池の発電効率が低下する問題があった。
【０００５】
本発明は上記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、燃料電池における不純物の局在化を抑制し、燃料電池の発電効率を高め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、本発明は以下の構成を備える。
【０００７】
［適用例１］
本発明の適用例１に係る発明は、燃料ガスを供給して行う運転の態様として、該供給されたほぼ全ての燃料ガスを発電体で消費する燃料電池モジュールであって、発電体と、前記発電体の両面に配置されるガス流路と、前記ガス流路の外側に配置されるセパレータと、前記ガス流路の内の一方のガス流路に対してそれぞれ異なる方向からガスを供給する複数個のガス供給部とを備える。この適用例によれば、ガスが異なる方向からガス流路に供給されるため、窒素などの不純物の局在化を抑制し、燃料電池の発電効率を高めることができる。
【０００８】
適用例１に係る燃料電池モジュールにおいて、前記ガス供給部は前記発電体の外縁部に隣接して配置されている。この適用例によれば、発電体を効率よく使うことができる。
【０００９】
適用例１に係る燃料電池モジュールにおいて、前記ガス供給部は前記発電体の中央方向に向かってガスを供給する。この適用例によれば、複数方向からのガスがぶつかって相互に混合するので、ガスの衝突部分での窒素などの不純物の局在化を抑制できる。
【００１０】
適用例１に係る燃料電池モジュールにおいて、前記発電体は互いに交差する複数の辺によって外縁が画定され、前記複数のガス供給部のうち第１のガス供給部は、前記発電体の前記複数の辺のうち第１の辺に隣接して配置され、他のガス供給部は前記第１の辺とは異なる第２の辺に隣接して配置される。この適用例によれば、ガスの供給方向を異ならせることができる。
【００１１】
適用例１に係る燃料電池モジュールにおいて、前記第１の辺と前記第２の辺は、互いに対向している。この適用例によれば、窒素などの不純物の局在化を抑制できる。
【００１２】
適用例１に係る燃料電池モジュールにおいて、前記発電体は長方形であり、前記第１の辺及び前記第２の辺は、長辺である。この適用例によれば、燃料ガスの流路長を短くできるので、窒素などの不純物の局在化を抑制できる。
【００１３】
［適用例２］
本発明の適用例２に係る発明は、適用例１に係る燃料電池モジュールを積層してなる燃料電池である。前記燃料電池モジュールは、燃料ガス供給マニホールド孔と、前記燃料ガス供給マニホールド孔と前記ガス供給部とを繋ぐ連通路とを備える。前記燃料電池は、前記燃料ガス供給マニホールド孔によって形成されている、前記燃料電池モジュールの積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールドと、燃料タンクと、前記燃料タンクと前記燃料ガス供給マニホールドとを繋ぐ配管と、前記配管に配置され前記燃料タンクから前記燃料ガス供給マニホールドに供給される燃料ガスの供給量を変化させる燃料ガス供給量調整部とを備える。この適用例によれば、窒素などの不純物の局在化を抑制し、燃料電池の発電効率を高めることができる。
【００１４】
適用例２に係る燃料電池において、燃料ガス供給マニホールドを複数備える。この適用例によれば、燃料電池の構造が簡単になる。
【００１５】
適用例２に係る燃料電池において、前記複数の燃料ガス供給マニホールドごとに前記燃料ガス供給量調整部を備える。この適用例によれば、燃料ガス供給マニホールドごとに燃料ガスの供給量を変えることができるので、窒素などの不純物の局在化を抑制し、燃料電池の発電効率を高めることができる。
【００１６】
適用例２に係る燃料電池において、前記複数の燃料ガス供給マニホールドへの配管をそれぞれ備え、前記配管の内第１の燃料ガス供給マニホールドに接続される第１の配管の圧力損失と、第２の燃料ガス供給マニホールドに接続される第２の配管の圧力損失を異ならせている。この適用例によれば、圧力損失の差により、第１の燃料ガス供給マニホールドと第２の燃料ガス供給マニホールドに供給される燃料ガスの量を変えることができる。その結果、窒素などの不純物の局在化を抑制し、燃料電池の発電効率を高めることができる。
【００１７】
適用例２に係る燃料電池において、前記第１の配管の流路長と前記第２の配管の流路長が異なる。この適用例によれば、配管の流路長が異なるので、配管の圧力損失を異ならせることができる。
【００１８】
適用例２に係る燃料電池において、前記第１の配管の管経と第２の配管の管経が異なる。この適用例によれば、配管の管経が異なるので、配管の圧力損失を異ならせることができる。
【００１９】
適用例２に係る燃料電池において、前記燃料ガス供給量調整部を制御する制御手段を備える。この適用例によれば、燃料ガスの供給量を変えることにより、ガス流路のガスの流れを変えることができ、窒素などの不純物の局在化を抑制できる。
【００２０】
適用例２に係る燃料電池において、前記制御手段は、前記複数の燃料ガス供給マニホールドへの燃料ガス供給量を異ならせるように制御する。この適用例によれば、各燃料ガス供給マニホールドの供給される燃料ガスの供給量を変えることにより、ガス流路のガスの流れを変えることができ、窒素などの不純物の局在化を抑制できる。
【００２１】
適用例２に係る燃料電池において、前記制御手段は、燃料電池の始動時あるいは燃料電池に対する負荷の変化時に燃料ガス供給量を変化させる。この適用例によれば、燃料電池の始動時あるいは燃料電池に対する負荷の変化時に窒素などの不純物が局在化することを抑制できる。  
【００２２】
このタイプの燃料電池は、前記燃料ガスを供給して行う運転の態様として、該供給されたほぼすべての燃料ガスを前記燃料ガス消費層で消費する態様を含む。水素または水素を含んだガスを燃料ガスとして用いる場合、燃料ガスの供給側が、電子が流れ出す側となるので、「アノード（陽極）」となる。ここで、燃料ガスのほぼすべてを消費するとは、燃料ガスの消費層から、積極的に燃料ガスを取り出して燃料ガス供給路に循環させるといった用い方をしないことを意味している。消費には、発電のための電気化学反応に用いられるだけでなく、電解質膜の反対側への透過も含まれる。また、現実に燃料電池を構成した場合に生じるリークも、消費に含ませて良い。燃料電池において、こうした燃料ガスの使い方をしながら発電することを、デッドエンド運転と呼ぶ。このとき、燃料ガスのほぼすべてを、外部に排出することなく、内部に滞留させた状態で発電に利用している運転の態様として捉えることができる。この場合、結果的には、燃料ガスが供給される燃料消費層は、一般的に、燃料ガスを外部に排出あるいは放出しない閉塞構造となる。  
【００２３】
発電体のアノード側へ燃料ガスを供給して行う燃料電池の運転を、アノードデッドエンド運転と呼ぶ。アノードデッドエンド運転では、燃料ガスのアノード側への供給を継続しつつ、アノード側からの燃料ガスの排出をしない状態で発電を継続する。結果的に、少なくとも定常発電時に供給された燃料ガスのほぼ全量をアノード側に留めて発電を行うことになる。発電体が、電解質膜の両面にアノードおよびカソードをそれぞれ接合してなる膜電極接合体を備え、アノード側に燃料ガス（多くは、水素または水素含有ガス）を供給して発電を行う場合には、アノードに供給された燃料ガスのほぼすべてを、外部に排出することなく、内部に滞留させた状態で発電に利用することになる。この場合、結果的には、燃料ガスが供給されるアノード側は、一般的に、燃料ガスを外部に排出あるいは放出しない閉塞構造となる。
【００２４】
本願明細書では、燃料ガスの消費層に供給されたほぼ総ての燃料ガスを燃料ガス消費層で消費する運転の態様を、デッドエンド運転と呼ぶが、燃料ガス消費層からの燃料ガスの循環を意図せず、燃料ガスの消費層から名目的に燃料ガスを取り出して利用する形態が加えられていたとしても、当該構成は、デッドエンド運転に含まれる。例えば、燃料消費層あるいはその上流から僅かな燃料ガスを取り出す流路を設け、取り出した燃料ガスを燃焼して補機などのプレヒートに用いる構成などを考えることができる。こうした名目的な燃料ガスの消費は、燃料ガスの取り出しを、燃料ガスの消費層もしくはその上流からとすることに格別な意味がなければ、本願明細書における「ほぼすべての燃料ガスの燃料ガス消費層で消費する」ことから除外される構成とはならない。
【００２５】
本願発明の燃料電池は、さらに、アノード極（水素極）の不純物（たとえば窒素）の分圧が、カソード極（空気極）の不純物（たとえば窒素）の分圧とつりあった状態で継続的に発電する運転状態を実現するものとして把握することもできる。ここで、「つりあった状態」とは、たとえば平衡状態を意味し、必ずしも両者の分圧が等しい状態に限られない。
【００２６】
本願発明の燃料電池は、さらに、たとえば図２８や図２９に示されるような構成をも含む。図２８の構成例は、第１の流路と第２の流路と有している。第１の流路は、第２の流路よりも上流側に配置されている。第１の流路および第２の流路は、第１の流路あるいは第２の流路よりも流れの抵抗が高い高抵抗連通部２１００ｘを介して連通している。これらの流路は、発電領域面外（燃料電池セルの外部）から燃料ガス導入口（マニホールド）を経由して燃料ガスを導入する。換言すれば、第２の流路への燃料ガスの供給は、主として高抵抗連通部２１００ｘを介して（たとえば高抵抗連通部２１００ｘのみを介して）第１の流路から導入される。
【００２７】
なお、第１の流路や第２の流路は、後述の実施例のように多孔体を利用しても形成可能であるが、たとえばシール材Ｓ１、Ｓ２の挟持（図２８）やハニカム構造材Ｈ２を使用した流路の形成（図２９）として構成してもよい。
【００２８】
高抵抗連通部２１００ｘは、たとえば図２８や図２９に示されるような複数の導入部２１１０ｘ（貫通孔）が面内方向に分散した板状部材が利用可能である。高抵抗連通部２１００ｘは、以下のうちの少なくとも一つの役割を有している。第１の役割は、「第２の流路のうち燃料ガス導入口に近接する領域への燃料ガス供給を制限する役割」である。第２の役割は、「アノード反応部に沿った第２の流路の面直方向に働くガス圧の面内の不均一を抑制する役割」である。第３の役割は、「第１の流路を面内方向に流れる燃料ガスの向きを面直方向（あるいは面に交差する方向）に変換する役割」である。
【００２９】
本願発明の燃料電池は、さらに、以下のような燃料電池システムとして把握することもできる。すなわち、この燃料電池システムは、
供給されたほぼすべての燃料ガスをアノード反応部で消費する態様を含む燃料電池システムであって
発電セル内にアノードガスを導入する導入口と、
前記導入口から供給されたアノードガスをセル面内方向に導く第１のガス流路と、
前記アノード反応部に沿って延在し、
前記第１のガス流路より流れの抵抗が高く、第１のガス流路から第２のガス流路へのアノードガスの流入を妨げつつも、セル面内方向に分布した複数の連通部を介して、第１のガス流路から第２のガス流路へアノードガスを導く高抵抗部と、
を備える。
【００３０】
本願発明の燃料電池は、さらに、以下のような構成を含む燃料電池システムとして把握することもできる。すなわち、この燃料電池システムは、
前記高抵抗部は、前記アノード反応部のうち一の領域に対応した一の連通部と、他の領域に対応した他の連通部とを有し、
前記一の領域で消費されるアノードガスは、前記高抵抗部のうち一の連通部を通過したガスの比率が、他の連通部を通過したガスの比率より高い、
あるいは、
前記高抵抗部は、前記アノード反応部のうち一の領域に対応した一の連通部と、他の領域に対応した他の連通部とを有し、
前記一の連通部を通過したアノードガスは、前記アノード反応部のうちの一の領域で消費される比率が、他の領域で消費される比率より高い
といった構成も可能である。
【００３１】
一方、カソード流路は少なくとも上記高抵抗連通部が有さないことが好ましい。さらにカソード流路は、第２の流路も設けることなく、カソード導入口から供給されたカソードガスをセル面内方向に導く第１のガス流路のみとすることが好ましい。ただし、いわゆるガス拡散層を第２の流路と捉えれば、第１および第２の流路の組み合わせとしても良い。いずれにせよ、上記高抵抗連通部をカソード極からのみ省略することにより、カソードガスの送給機の仕事量の低減およびカソード極での排水性の向上が期待でき、特に、アノード極からの排水性能が低いシステム（燃料ガスの定常的排気の無い）燃料電池システムでは好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
１．燃料電池の構成
本発明の実施例に係る燃料電池について図面を用いて説明する。図１は、本実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。
【００３３】
燃料電池１０は、モジュール１００、エンドプレート２００、集電板２１０、絶縁板２２０、テンションプレート２３０、及びボルト２４０を備える。モジュール１００は１個１個が発電ユニットとして機能する。モジュール１００の構成については後述する。燃料電池１０には複数のモジュール１００が積層して配置される。集電板２１０は積層されたモジュール１００から電力を外部に取り出すための端子（図示せず）を備える板状部材であり、積層されたモジュール１００を積層方向から挟持するように配置される。絶縁板２２０は例えばゴムや絶縁性樹脂で作られた板状部材であり、集電板２１０のモジュール１００とは反対の側に配置される。エンドプレート２００は、例えば鋼等の金属によって形成された板状部材であり、絶縁板２２０の集電板２１０とは反対の側に配置される。テンションプレート２３０は、２枚のエンドプレート２００を繋いで燃料電池１０を締結するための板状部材である。テンションプレート２３０は、各モジュール１００に所定の締結力を加えた状態で、積層方向両端のエンドプレート２００とボルト２４０により結合される。
【００３４】
モジュール１００、エンドプレート２００、集電板２１０、及び絶縁板２２０には、所定の位置に開口部が形成されており、モジュール１００、エンドプレート２００、集電板２１０、及び絶縁板２２０が積層されたときに、各開口部がそれぞれつながって、積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールド１１ａ、１１ｂを形成する。なお図示していないが、同様に、酸化ガス供給マニホールド、酸化ガス排出マニホールド、冷却媒体供給マニホールド、冷却媒体排出マニホールドも形成される。
【００３５】
燃料電池１０の燃料ガス供給マニホールド１１ａ及び１１ｂには燃料ガス供給系が接続される。燃料電池１０の酸化ガス供給マニホールド（図示せず）及び酸化ガス排出マニホールド（図示せず）には、酸化ガス供給排出系が接続される。燃料電池１０の冷却媒体供給マニホールド（図示せず）及び冷却媒体排出マニホールド（図示せず）には冷却系が接続される。
【００３６】
燃料ガス供給系は、水素貯蔵容器３００、配管３０５、バルブ３１０、及び燃料ガス供給圧制御部３１５を備える。水素貯蔵容器３００は、燃料ガスである純度の高い水素を貯蔵する容器である。水素貯蔵容器３００として、例えば、水素ガスを高圧で貯蔵する容器、あるいは水素貯蔵合金を用いた容器を用いることができる。また、水素貯蔵容器３００の代わりに、例えば、アルコール、炭化水素などを原料とする改質反応によって、あるいはアルカリ金属間化合物と水との反応によって水素を発生させる水素発生装置を用いてもよい。配管３０５は水素貯蔵容器３００と燃料電池１０の燃料ガス供給マニホールド１１ａ、１１ｂとの間を繋ぐ。バルブ３１０は配管３０５上に配置される。燃料ガス供給圧制御部３１５からの制御信号はバルブ３１０に入力される。本実施例では、燃料ガス供給圧制御部３１５によりバルブ３１０の開度が制御され、燃料電池１０への燃料ガスの供給圧が制御される。なお、燃料ガスとして、加湿されていない乾燥ガスであることが好ましい。
【００３７】
なお、本実施例では、燃料電池１０は燃料ガス排出マニホールドを備えていない。燃料ガスは所定の圧力で燃料電池１０に供給され、燃料電池１０の外部に排出されない。すなわち、燃料電池１０により消費された分の燃料ガスが新たに燃料電池１０に供給される。
【００３８】
酸化ガス供給排出系は、ポンプ３３０、酸化ガス供給配管３４０、及び酸化ガス排出配管３５０を備える。ポンプ３３０は、大気中から空気を取り込んで圧縮し、燃料電池１０に送る。酸化ガス供給配管３４０は、ポンプ３３０と燃料電池の酸化ガス供給マニホールド（図示せず）を繋ぐ。酸化ガス排出配管３５０は燃料電池の酸化ガス排出マニホールド（図示せず）に排出された排ガスを大気中に放出する。
【００３９】
冷却系は、ラジエーター３６０、ポンプ３７０、配管３８０を備える。ラジエーター３６０は冷却媒体を冷却する。ポンプ３７０は、冷却媒体を循環させる。配管３８０は、冷却媒体が流れる管であり、燃料電池１０の冷却媒体供給マニホールド（図示せず）と冷却媒体排出マニホールド（図示せず）とラジエーター３６０とポンプ３７０を繋ぐ。
【００４０】
２．モジュール１００の構成
モジュール１００は、セパレータと膜電極ガス拡散層接合体（以下、「ＭＥＧＡ」という）を備える。
以下、図面を用いてセパレータの構成について説明する。セパレータは、アノード対向プレート、中間プレート、及びカソード対向プレートを備える。図２は、アノード対向プレートの形状を模式的に示す説明図である。図３は、中間プレートの形状を模式的に示す説明図である。図４は、カソード対向プレートの形状を模式的に示す説明図である。
【００４１】
アノード対向プレート４１０は、例えば、チタンのような導電性の金属材料により作られる略長方形の板状部材である。アノード対向プレート４１０にはいくつかの孔が形成されている。すなわち、アノード対向プレート４１０の第１の角部には、燃料ガス供給マニホールド１１ａを形成する燃料ガス供給マニホールド孔４１５ａが形成され、対角の角部には燃料ガス供給マニホールド孔４１５ｂが形成されている。本実施例では、燃料ガス供給マニホールド孔が対角位置に２つ設けられている。燃料ガス供給マニホールド孔４１５ａはモジュール１００が積層されると、燃料ガス供給マニホールド１１ａの一部となる。燃料ガス供給マニホールド孔４１５ｂはモジュール１００が積層されると、燃料ガス供給マニホールド１１ｂの一部となる。
【００４２】
アノード対向プレート４１０の第１の長辺に隣接して、酸化ガス供給マニホールドを形成する酸化ガス供給マニホールド孔４２０が形成され、他の長辺に隣接して酸化ガス排出マニホールドを形成する酸化ガス排出マニホールド孔４２５が形成されている。
【００４３】
酸化ガス供給マニホールド孔４２０のアノード対向プレート４１０中央側には燃料ガス供給孔４１７ａが形成され、酸化ガス排出マニホールド孔４２５のアノード対向プレート４１０中央側には燃料ガス供給孔４１７ｂが形成されている。燃料ガス供給孔４１７ａと燃料ガス供給孔４１７ｂとは、アノード対向プレート４１０の中央部を挟んで互いに対向している。燃料ガスはそれぞれの燃料ガス供給孔４１７ａと燃料ガス供給孔４１７ｂからアノード対向プレート４１０の中央方向に向かって供給される。
【００４４】
アノード対向プレート４１０の第１の短辺に隣接して、冷却媒体供給マニホールドを形成する冷却媒体供給マニホールド孔４３０が形成され、他の短辺に隣接して冷却媒体排出マニホールドを形成する冷却媒体排出マニホールド孔４３５が形成されている。
【００４５】
これらの燃料ガス供給マニホールド孔４１５ａ及び４１５ｂ、燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂ、酸化ガス供給マニホールド孔４２０及び酸化ガス排出マニホールド孔４２５、並びに冷却媒体供給マニホールド孔４３０及び冷却媒体排出マニホールド孔４３５は、例えば金型を用いたプレスにより形成される。
【００４６】
中間プレート４４０は、例えば、導電性材料でできた略長方形の板状部材である。材料として例えば、樹脂材料あるいは金属材料が用いられる。中間プレート４４０にはいくつかの孔が形成されている。すなわち、中間プレート４４０の第１の角部には、燃料ガス供給マニホールド１１ａを形成する燃料ガス供給マニホールド孔４４５ａが形成され、対角の角部には燃料ガス供給マニホールド孔４４５ｂが形成されている。
【００４７】
中間プレート４４０の第１の長辺に隣接して酸化ガス供給マニホールドを形成する酸化ガス供給マニホールド孔４５０が形成され、他の長辺に隣接して及び酸化ガス排出マニホールドを形成する酸化ガス排出マニホールド孔４５５が形成されている。
【００４８】
酸化ガス供給マニホールド孔４５０の中間プレート４４０中央側には酸化ガス供給連通孔４５０ａが形成されている。酸化ガス供給マニホールド孔４５０と酸化ガス供給連通孔４５０ａとはつながり、１つの開口部となっている。同様に、酸化ガス排出マニホールド孔４５５の中間プレート４４０中央側には酸化ガス排出連通孔４５５ａが形成されている。酸化ガス排出マニホールド孔４５５と酸化ガス排出連通孔４５５ａとはつながり、１つの開口部となっている。
【００４９】
酸化ガス供給連通孔４５０ａの中間プレート４４０中央側には長手方向に細長い燃料ガス供給連通孔４４５ｃが形成されている。燃料ガス供給連通孔４４５ｃの端部と燃料ガス供給マニホールド孔４４５ａとはつながり、燃料ガス供給マニホールド孔４４５ａと燃料ガス供給連通孔４４５ｃと合わせて１つの開口部となっている。同様に酸化ガス供給連通孔４５０ｂの中間プレート４４０中央側には長手方向に細長い燃料ガス供給連通孔４４５ｄが形成されている。燃料ガス供給連通孔４４５ｄの端部と燃料ガス供給マニホールド孔４４５ｂとはつながり、燃料ガス供給マニホールド孔４４５ｂと燃料ガス供給連通孔４４５ｄと合わせて１つの開口部となっている。燃料ガス供給連通孔４４５ｃと燃料ガス供給連通孔４４５ｄとは中間プレート４４０中央部を挟んで対向位置にある。
【００５０】
燃料ガス供給連通孔４４５ｃと燃料ガス供給連通孔４４５ｄの間には長手方向に細長い冷却媒体孔４６０が複数形成されている。冷却媒体孔４６０の両端部は冷却媒体供給マニホールドおよび冷却媒体排出マニホールドの一部となる。冷却媒体孔４６０は冷却媒体の流路となる。
【００５１】
燃料ガス供給マニホールド孔４４５ａ及び４４５ｂ、燃料ガス供給連通孔４４５ｃ及び燃料ガス供給連通孔４４５ｄ、酸化ガス供給マニホールド孔４５０及び酸化ガス排出マニホールド孔４５５、酸化ガス供給連通孔４５０ａ及び酸化ガス排出連通孔４５５ａ、並びに冷却媒体孔４６０は、例えば、中間プレート４４０が樹脂材料の場合には、射出成形により、中間プレートと同時に形成され。また、中間プレート４４０が金属材料の場合には金型を用いたプレスにより形成される。
【００５２】
カソード対向プレート４７０は、例えば、チタンのような導電性の金属材料により作られる略長方形の板状部材である。カソード対向プレート４７０にはいくつかの孔が形成されている。すなわち、カソード対向プレート４７０の第１の角部には、燃料ガス供給マニホールド１１ａを形成する燃料ガス供給マニホールド孔４７５ａが形成され、対角の角部には燃料ガス供給マニホールド孔４７５ｂが形成されている。
【００５３】
カソード対向プレート４７０第１の長辺に隣接して、酸化ガス供給マニホールドを形成する酸化ガス供給マニホールド孔４８０が形成され、他の長辺に隣接して酸化ガス排出マニホールドを形成する酸化ガス排出マニホールド孔４８５が形成されている。
【００５４】
カソード対向プレート４７０の第１の短辺に隣接して、冷却媒体供給マニホールドを形成する冷却媒体供給マニホールド孔４９０が形成され、他の短辺に隣接して冷却媒体排出マニホールドを形成する冷却媒体排出マニホールド孔４９５が形成されている。酸化ガス供給マニホールド孔４８０のカソード対向プレート４７０中央側には酸化ガス供給孔４８２が形成され、酸化ガス排出マニホールド孔４８５のカソード対向プレート４７０中央側には酸化ガス排出孔４８７が形成されている。
【００５５】
燃料ガス供給マニホールド孔４７５ａ及び４７５ｂ、酸化ガス供給マニホールド孔４８０及び酸化ガス排出マニホールド孔４８５、酸化ガス供給孔４８２及び酸化ガス排出孔４８７、並びに冷却媒体供給マニホールド孔４９０及び冷却媒体排出マニホールド孔４９５は、例えば金型を用いたプレスにより形成される。
【００５６】
以下、図面を用いて燃料電池の断面構造について説明する。図５は、図２から図４に示すＡ−Ａ切断線の位置で燃料電池１０を切ったときの断面を模式的に示す説明図である。図６は、図２から図４に示すＢ−Ｂ切断線の位置で燃料電池１０を切ったときの断面を模式的に示す説明図である。
【００５７】
燃料電池１０のモジュール１００は、セパレータ４００と発電部５００を備える。燃料電池１０は、多数のモジュール１００が積層された構造であり、セパレータ４００と発電部５００とが交互に積層されている。本実施例では、図５に示すように中間プレート４４０からアノード対向プレート４１０までをモジュール１００の１単位としている。なお、モジュール１００は、１単位として、アノード対向プレート４１０、中間プレート４４０、及びカソード対向プレート４７０と発電部５００を一揃い備えていればよく、どこからどこまでをモジュール１００の１単位とするかは単に区切り上の問題にすぎない。
【００５８】
発電部５００は、ＭＥＧＡ５１０と多孔体５４０、５４５とフレーム５５０を備える。ＭＥＧＡ５１０は、電解質膜５１５、アノード側触媒層５２０、カソード側触媒層５２５、アノード側ガス拡散層５３０、及びカソード側ガス拡散層５３５を備える。なお、電解質膜５１５、アノード側触媒層５２０、及びカソード側触媒層５２５を合わせて膜電極接合体（ＭＥＡ）という場合もある。
【００５９】
電解質膜５１５として、固体高分子材料、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマなどのフッ素系樹脂からなるプロトン伝導性のイオン交換膜が用いられる。
【００６０】
アノード側触媒層５２０及びカソード側触媒層５２５は電解質膜５１５の両面に形成される。アノード側触媒層５２０およびカソード側触媒層５２５として、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金触媒、あるいは白金と他の金属とからなる白金合金触媒をカーボンに担持した触媒層が用いられる。なお、アノード側触媒層５２０及びカソード側触媒層５２５は平らであることが好ましい。平らであれば窒素などの不純物が溜まりにくくなるからである。
【００６１】
アノード側ガス拡散層５３０は燃料ガスを拡散するための層であり、アノード側触媒層５２０の上に配置される。アノード側ガス拡散層５３０として、例えば、ガス拡散性と電子伝導性を兼ね備えたカーボンクロスやカーボンペーパーなどが用いられる。カソード側ガス拡散層５３５は酸化ガスを拡散するための層であり、カソード側触媒層５２５の上に配置される。カソード側ガス拡散層５３５として、例えば、ガス拡散性と電子伝導性を兼ね備えたカーボンクロスやカーボンペーパーなどが用いられる。
【００６２】
多孔体５４０は燃料ガスの流路を形成するための部材であり、アノード側ガス拡散層５３０の上に配置される。多孔体５４０として例えば、ステンレス製、あるいはチタン製など金属製の多孔体を用いることができる。多孔体５４５は酸化ガスの流路を形成するための部材であり、カソード側ガス拡散層５３５の上に配置される。多孔体５４５として例えば、ステンレス製、あるいはチタン製など金属製の多孔体を用いることができる。
【００６３】
図７を用いてフレーム５５０について説明する。図７は、フレーム５５０の平面構成を模式的に示す説明図である。
【００６４】
フレーム５５０は、例えばシリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性樹脂材料によって形成された略長方形の板状部材であり、中央部にＭＥＧＡ５１０を嵌め込むための開口部５５５を有する。また、フレーム５５０には、開口部５５５の他にいくつかの孔が形成されている。すなわち、フレーム５５０の第１の角部には、燃料ガス供給マニホールド１１ａを形成する燃料ガス供給マニホールド孔５６５ａが形成され、対角の角部には燃料ガス供給マニホールド孔５６５ｂが形成されている。
【００６５】
フレーム５５０の第１の長辺に隣接して酸化ガス供給マニホールドを形成する酸化ガス供給マニホールド孔５７０が形成され、他の長辺に隣接して酸化ガス排出マニホールドを形成する酸化ガス排出マニホールド孔５７５が形成されている。
【００６６】
フレーム５５０の第１の短辺に隣接して冷却媒体供給マニホールドを形成する冷却媒体供給マニホールド孔５８０が形成され、他の短辺に隣接して冷却媒体排出マニホールドを形成する冷却媒体排出マニホールド孔５８５が形成されている。
【００６７】
開口部５５５、燃料ガス供給マニホールド孔５６５ａ及び５６５ｂ、酸化ガス供給マニホールド孔５７０及び酸化ガス排出マニホールド孔５７５、並びに冷却媒体供給マニホールド孔５８０及び冷却媒体排出マニホールド孔５８５の周囲には、シールライン５５０ａが形成されている。シールライン５５０ａは、セパレータ４００と圧着されることにより、開口部５５５、燃料ガス供給マニホールド孔５６５ａ及び５６５ｂ、酸化ガス供給マニホールド孔５７０及び酸化ガス排出マニホールド孔５７５、並びに冷却媒体供給マニホールド孔５８０及び冷却媒体排出マニホールド孔５８５から燃料電池１０の外部に反応ガスが漏れるのを抑制する。
【００６８】
フレーム５５０は、例えば射出成形により膜電極接合体と一体に成形される。
【００６９】
３．燃料電池の動作
以下、燃料ガスの流れについて説明する。燃料ガスは水素貯蔵容器３００から配管３０５を通って燃料ガス供給マニホールド１１ａ、１１ｂに供給される（図１）。このとき、バルブ３１０により燃料ガスの供給圧が調節される。
【００７０】
燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド１１ａを流れる途中で各モジュール１００の燃料ガス供給連通孔４４５ｃ方向に分かれ、各モジュールに分配される。燃料ガスは燃料ガス供給連通孔４４５ｃの中を中間プレート４４０の長手方向に移動し、アノード対向プレート４１０の燃料ガス供給孔４１７ａを通ってアノード側の多孔体５４０の中に供給される（図５、図６）。
【００７１】
燃料ガスは、多孔体５４０の中で長辺側から中央方向、すなわち矢印６００ａの方向（図７において上から下へ）に流れる。一方、燃料ガス供給マニホールド１１ｂに分配された燃料ガスも同様に、多孔体５４０の中で長辺側から中央方向、すなわち矢印６００ｂの方向（図７において下から上へ）に流れる。このとき、燃料ガス供給孔４１７ａを通って多孔体５４０に供給された燃料ガスと燃料ガス供給孔４１７ｂを通って多孔体５４０に供給された燃料ガスは、モジュール１００の中央付近でぶつかり、互いに混合する。
【００７２】
図８を用いて、本実施例に係る燃料電池１０の発電力特性について説明する。図８は、燃料電池の発電電圧の時間依存性を示すグラフである。線ａが本実施例に係る燃料電池の発電電圧の時間依存性を示すグラフである。なお、線ｂは従来の燃料電池に係る燃料電池の発電電圧の時間依存性を示すグラフである。
【００７３】
線ａに示すグラフでは、時間が経過しても、燃料電池１０の発電電圧はあまり落ちない。一方、線ｂに示すグラフでは、時間経過とともに燃料電池１０の発電電圧は急速に小さくなる。従来の燃料電池では、燃料ガスの流れは一方通行である。その結果、従来の燃料電池では、燃料電池のカソード側から膜電極接合体を通ってアノード側のガス流路にリークしてきた窒素などの不純物は、燃料ガスに押されて流れの下流に局在化し、燃料電池の発電効率が低下した。一方、本実施例に示す燃料電池１０では、図７に示すように多孔体５４０の上と下の両方から燃料ガスが供給され、多孔体の中央付近でぶつかって拡散する。その結果、窒素などの不純物も局在化せずに拡散し、燃料電池の発電効率の低下を抑制する。
【００７４】
以上、本実施例によれば、燃料ガスは燃料ガス供給孔４１７ａと燃料ガス供給孔４１７ｂの２カ所から多孔体５４０に対して、それぞれ矢印６００ａ及び６００ｂの２方向に供給されるので、窒素ガスなどの不純物が局在化しにくい。したがって、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００７５】
本実施例によれば、燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂはモジュール１００の外縁部にあるので、膜電極接合体を効率よく使うことができる。
【００７６】
本実施例によれば、燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂから供給された燃料ガスはモジュール１００の中央部でぶつかり混合するので、窒素ガスなどの不純物の局在化を抑制できる。
【００７７】
本実施例によれば、燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂはモジュールの異なる辺に隣接するので、燃料ガスの流れる方向を矢印６００ａ及び６００ｂの方向のように異ならせることができる。
【００７８】
本実施例によれば、燃料ガス供給孔４１７ａが隣接するモジュールの辺と、燃料ガス供給孔４１７ｂが隣接するモジュールの辺とは対向しているので、窒素ガスなどの不純物の局在化を抑制できる。
【００７９】
本実施例によれば、１つの燃料ガス供給マニホールドから１つの燃料ガス供給孔に燃料ガスが供給されるので、１つの燃料ガス供給マニホールドから複数の燃料ガス供給孔に配管する必要がなく、燃料電池の構造が簡単になる。
【００８０】
変形例１：
変形例１について図面を用いて説明する。図９は変形例１に係る燃料電池フレームを模式的に示す説明図である。本実施例と同じ機能のものについては同じ符号を付し、本実施例と異なる点について説明し、共通する点については説明を省略する。
【００８１】
変形例１に係る燃料電池は、本実施例に係る燃料電池と燃料ガス供給孔４１７ａ、４１７ｂの配置が異なる。すなわち、変形例１では燃料ガス供給孔４１７ａはアノード対向プレート４１０の第１の短辺に隣接して配置され、燃料ガス供給孔４１７ｂはアノード対向プレート４１０の他の短辺に隣接して配置される（図示せず）。
【００８２】
変形例１では、燃料ガス供給孔４１７ａから供給された燃料ガスは、多孔体５４０の中で短辺側から中央方向、すなわち矢印６００ａの方向（図９において左から右へ）に流れる。一方、燃料ガス供給孔４１７ｂから供給された燃料ガスも同様に、多孔体５４０の中で短辺側から中央方向、すなわち矢印６００ｂの方向（図９において右から左へ）に流れる。このとき、燃料ガス供給孔４１７ａを通って多孔体５４０に供給された燃料ガスと燃料ガス供給孔４１７ｂを通って多孔体５４０に供給された燃料ガスは、モジュール１００の中央付近でぶつかり、互いに混合する。
【００８３】
変形例１によっても、燃料ガスは矢印６００ａ及び６００ｂの２方向に供給されるので、窒素ガスなどの不純物が局在化しにくい。したがって、燃料電池の発電効率を向上させることができる。
【００８４】
なお、本実施例と変形例１とを比較した場合、本実施例の方が燃料電池の発電電圧の低下が起こりにくく、好ましい。変形例１に係る燃料電池では、燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂが隣接する辺はモジュール１００の短辺なので、燃料ガスが流れる流路長が長いのに対し、本実施例に係る燃料電池では、燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂが隣接する辺はモジュールの長辺なので、燃料ガスが流れる流路長が短い。その結果、本実施例の方が窒素ガスなどの不純物の局在化を抑制し易く、燃料電池の発電効率を向上できる。
【００８５】
変形例２：
図１０を用いて、変形例２に係る燃料電池について説明する。図１０は変形例２に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。変形例２は本実施例と燃料ガス供給系が異なるのみなので、異なる点のみ説明する。なお、本実施例と同じ機能のものについては同じ符号を付している。本実施例では、配管３０５は、バルブ３１０と燃料電池１０の間で分岐しているが、変形例２では、分岐３０５ａと燃料電池１０の間にバルブ３１０ａと３１０ｂがある点で異なる。変形例２によれば、燃料ガス供給マニホールド１１ａと１１ｂに供給する燃料ガスの量をそれぞれ制御できるので、窒素ガスなどの不純物の局在化を抑制できる。
【００８６】
図１１を用いて、変形例２に係る燃料電池の動作について説明する。図１１は、変形例２に係る燃料電池の動作を模式的に示す説明図である。
【００８７】
（ａ）燃料ガス供給圧制御部３１５は、バルブ３１０ａを開け、バルブ３１０ｂを閉じる。燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド１１ａに供給され、燃料ガス供給マニホールド１１ｂには供給されない。燃料ガスの流れは図１１（ａ）に示すように矢印６００ａの方向となる。このとき、窒素などの不純物は、多孔体５４０の燃料ガス供給マニホールド孔５６５ｂ側に局在化する。
【００８８】
（ｂ）次に、燃料ガス供給圧制御部３１５は、バルブ３１０ａを閉じ、バルブ３１０ｂを開ける。燃料ガスは、ＭＥＧＡの燃料ガス供給マニホールド孔５６５ａ側で消費される。一方、燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド孔５６５ｂから多孔体５４０に供給される。その結果、窒素などの不純物は、図１１（ｂ）に示すように燃料ガスに押されて多孔体５４０の燃料ガス供給マニホールド孔５６５ｂ近傍から燃料ガス供給マニホールド孔５６５ａの方向に移動すると共に拡散する。
【００８９】
（ｃ）しばらくすると、窒素などの不純物は、図１１（ｃ）に示すように、多孔体５４０の燃料ガス供給マニホールド孔５６５ａ側に局在化する。
【００９０】
（ｄ）燃料ガス供給圧制御部３１５は、バルブ３１０ａを開け、バルブ３１０ｂを閉じる。燃料ガスは、ＭＥＧＡの燃料ガス供給マニホールド孔５６５ｂ側で消費される。一方、燃料ガスは燃料ガス供給マニホールド孔５６５ａから多孔体５４０に供給される。その結果、窒素などの不純物は、図１１（ｄ）に示すように燃料ガスに押されて多孔体５４０の燃料ガス供給マニホールド孔５６５ａ近傍から燃料ガス供給マニホールド孔５６５ｂの方向に移動すると共に拡散する。
【００９１】
以後、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）を繰り返す。
以上のように、変形例２によれば、それぞれの燃料ガス供給マニホールド１１ａと１１ｂに供給される燃料ガスの供給量を変化させることにより、窒素などの不純物の局在化をさらに抑制できる。その結果、燃料電池の発電効率を向上させることができる。なお、バルブ３１０ａまたは３１０ｂを閉じる場合に、完全に閉じずに燃料ガスを少量流すようにしてもよい。大量の燃料ガスの供給と少量の燃料ガスの供給が交互に行われるので、窒素などの不純物の局在化を抑制できる。
【００９２】
変形例３：
図１２を用いて変形例３について説明する。図１２は変形例３に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。変形例３は本実施例と燃料ガス供給系が異なるのみなので、異なる点のみ説明する。なお、本実施例と同じ機能のものについては同じ符号を付すとともに、説明及び図面への記載を省略する。変形例３では、配管３０５が分岐した後、燃料ガス供給マニホールド１１ａ及び１１ｂに至たるまでの配管３０５ｂ及び３０５ｃの長さが異なっている。すなわち変形例３では、配管３０５ｂの方が配管３０５ｃより短い。すなわち、配管３０５ｂにおける圧力損失と配管３０５ｃにおける圧力損失が異なる。その結果、バルブ３１０の開閉により生じる圧力波動に対する遅延が異なるので、単一のバルブ３１０の開閉により燃料ガスを脈動させることができ、窒素などの不純物の局在化を抑制できる。
【００９３】
変形例４：
図１３を用いて変形例４について説明する。図１３は変形例４に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。変形例４は本実施例と燃料ガス供給系が異なるのみなので、異なる点のみ説明する。なお、本実施例と同じ機能のものについては同じ符号を付すとともに一部図面を省略する。変形例４では、配管３０５が分岐した後、燃料ガス供給マニホールド１１ａ及び１１ｂに至るまでの配管３０５ｄ及び３０５ｅの太さが異なっている。すなわち変形例４では、配管３０５ｄの方が配管３０５ｅより太い。すなわち、配管３０５ｄにおける圧力損失と配管３０５ｅにおける圧力損失が異なる。その結果、バルブ３１０の開閉により生じる圧力波動に対する遅延が異なるので、単一のバルブ３１０の開閉により燃料ガスを脈動させることができ、窒素などの不純物の局在化を抑制できる。
【００９４】
変形例５：
図１４を用いて変形例５について説明する。図１４は変形例５に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。変形例５は、実施例と燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂの位置が異なる。すなわち、本実施例では、燃料ガス供給孔４１７ａと燃料ガス供給孔４１７ｂは、長手方向に走る２等分線に対して互いに線対称位置にあるが、変形例５では、長手方向にずれ、長手方向に走る２等分線に対して互いに線対称位置にはない。その結果、燃料ガスは、ずれて当たるため、窒素などの不純物の局在化が起こりにくい。
【００９５】
変形例６：
本実施例では、燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂは、所定の間隔で並ぶ複数の孔であるが、例えば、複数の孔を一纏めにして１つの細長い孔としてもよい。燃料ガス供給孔４１７ａ及び燃料ガス供給孔４１７ｂを通るときの通気抵抗を減らすことができる。
【００９６】
変形例７：
本実施例では、セパレータ４００として３層セパレータを例にとり説明したが、セパレータ４００の構成および形状は他の任意の構成および形状とすることが可能である。例えば、表面に溝が形成された形状のカーボン製セパレータを用いてもよい。
【００９７】
変形例８：
本実施例では、燃料ガスの供給量を異ならせるタイミングについては説明していなかったが、例えば、燃料電池の始動時に燃料ガスの供給量を異ならせてもよい。燃料電池の始動時には、燃料ガス供給マニホールド１１ａ、１１ｂにカソード側から膜電極接合体を通ってリークしてきた窒素などの不純物が拡散している。この状態で燃料ガスを供給すると窒素などの不純物が燃料ガスにより押されて局在化し易いが、供給量を変化させながら燃料ガスを供給することにより、ガス流路内の燃料ガスの流れを変化させ、窒素などの不純物の局在化を抑制できる。なお、始動時の窒素量に応じて燃料ガスの供給量を変えてもよい、また、始動時の窒素量に応じて燃料電池１０への負荷の接続タイミングを変えてもよい。
【００９８】
変形例９：
本実施例では、アノード側ガス拡散層５３０と多孔体５４０とに分けているが、両者が一体の構造であってもよい。燃料ガスが流れる点においては同じだからである。なお、カソード側についても同様である。
【００９９】
変形例１０：
本実施例では、燃料ガス供給マニホールドを２つ有しているが、例えば、燃料ガス供給マニホールドを１つとし、コモンレールにより複数の燃料ガス供給孔に燃料ガスを供給してもよい。これによっても、２方向から燃料ガスを供給できる。
【０１００】
変形例１１：
本実施例では、燃料ガス排出マニホールドを設けていないが、例えば、燃料ガス排出マニホールドと、燃料ガス排出マニホールドに接続される排気管と、前記排気管上に配置されるバルブを備えていてもよい。これにより、非定常時に燃料ガスを少量排気できる。
【０１０１】
変形例１２：
上述した実施例では、アノードに供給された燃料ガスが、ほぼ全量、アノードで消費される構造を採用しているが、係る構造での運転が可能としているアノードへの燃料供給の流路構成としては、種々の構成が採用可能である。代表的な流路構成として、ここでは、上述した構成（以下、「シャワー流路タイプ」と呼ぶ）の他、櫛歯型の構成や循環型の構成などを挙げることができる。まず、シャワー流路タイプの変形例から説明する。
【０１０２】
燃料ガス流路の第１変形例：
図１５は、燃料ガス流路の第１変形例の構成を示す説明図である。燃料ガス流路の第１変形例は、上述の実施例のシャワー板に相当する分散板２１００が膜電極接合体２０００と一体として形成された構成を有している。膜電極接合体２０００は、水素側電極２２００と電解質膜２３００とを有している。また、分散板２１００には、所定間隔で多数の細孔（オリフィス）２１１０が設けられている。
【０１０３】
図１６は、分散板２１００の機能を説明する説明図である。燃料ガスは、分散板２１００によって水素ガスを消費する水素側電極２２００から隔離された上流側の流路で分配される。上流側の流路で分配された燃料ガスは、分散板２１００に設けられた細孔２１１０を通って、燃料ガス消費層である水素側電極２２００に局所的に供給される。つまり、本変形例では、燃料ガスは、細孔２１１０の存在位置に対応する部位の水素側電極２２００に直接的に供給される。こうした局所的な燃料ガスの供給を実現する構成としては、例えば、燃料ガスが、水素側電極２２００の他の領域を経由することなく、燃料ガスを消費する部位に直接供給する経路を有する構成、あるいは水素側電極２２００の面外の離れた方向（好ましくは水素側電極２２００から隔離された流路）から水素側電極２２００に向かって、主として垂直な方向に燃料ガスを供給する構成なども採用可能である。一方、水素側電極２２００は、窒素の滞留が発生しにくい形状とすればよい。例えば、平滑な面（フラットな面）から構成し、電解質膜２３００側に凹部などを有しない形状とすればよい。
【０１０４】
分散板２１００の細孔２１１０の径およびピッチは、実験的に定めることができるが、例えば所定の運転状態（たとえば定格運転状態）において、細孔２１１０を通過する燃料ガスの流速が窒素ガスの拡散による逆流を十分に抑制できるようにしても良い。係る条件が成立するように、細孔２１１０における十分な流速あるいは十分な圧力損失が発生するように、細孔２１１０の間隔と流路断面積を設定すればよい。たとえば、固体高分子型燃料電池では、分散板２１００の開口率を１％程度以下とすることで、十分な流速あるいは十分な圧力損失が発生することが確認された。開口率とは、分散板２１００の開口面積を分散板２１００の全面積で除した割合である。このような開口率は、循環型の燃料ガス流路と比較すると１桁から２桁程度少ないため、循環型の燃料ガス流路にコンプレッサを用いて燃料ガスの流量を確保する構成とは本質的に異なっている。本実施例および変形例では、燃料タンクからの高圧水素を直接（あるいは所定の高圧圧力まで調圧弁で調圧した状態で）、燃料電池に導くことにより、開口率の低い構造でも十分な燃料ガスを確保している。
【０１０５】
燃料ガス流路の第２変形例：
次に、上述のシャワー流路タイプの他の構成例について説明する。図１７は、燃料ガス流路の第２変形例の構成を示す説明図である。この変形例では、水素側電極２２００と電解質膜２３００とを備えた膜電極接合体２２０１上に配置される分散板２１０１を、緻密な多孔体を用いて実現している。分散板２１０１の多孔体の開口率は、十分な流速あるいは十分な圧力損失が発生するように選択されている。細孔を用いた場合には、細孔毎に、いわば離散化して、燃料ガスが局所的に供給されるのに対して、多孔体を用いた場合には、連続的に燃料ガスを供給することができるという利点を有している。また燃料ガスの水素側電極２２００への供給が一層均一化されるという利点も得られる。緻密な多孔体は、カーボン粉を焼結することによって製造しても良いし、カーボン分や金属粉を、バインド剤を用いて固めることにより製造することも可能である。多孔は、連続多孔体であれば良く、厚さ方向への連続性を確保して面方向の連続性を確保しない異方性を備えたものとしても良い。多孔体の開口率については、変形例１と同様に決定すればよい。
【０１０６】
燃料ガス流路の第３変形例：
次に燃料ガス流路の第３変形例について説明する。図１８は、プレスメタルを用いて構成された分散板２１０２を示す説明図、図１９は、そのＣ−Ｃ断面を示す模式図である。分散板２１０２は、分散板２１０２の上流側の流路を形成するための突部２１０２ｔを備え、この突部２１０２ｔの側面には細孔２１１２が形成されている。この分散板２２０２は、電解質膜２３００の両側に水素側電極２２００と酸素側電極２４００とを備えた膜電極接合体２２０２の水素側電極２２００側に配置されており、図１９に示したように、突部２１０２ｔを利用して、分散板２１０２の上流側の流路を一体に形成している。燃料ガスは、この突部２１０２ｔの側面に形成された細孔２１１２を介して、水素側電極２２００に供給される。
【０１０７】
係る構成によれば、分散板２１０２をプレス加工により容易に形成することができるうえ、分散板２１０２上流の流路を簡易に形成できるという利点も得られる。細孔２１１２を通過した燃料ガスは、突部２１０２ｔ内部の空間を経て、水素側電極２２００に到るので、分散性を十分に確保することができる。細孔２１１２は、プレス加工に拠って形成しても良いし、突部２１０２ｔの形成の前工程または後工程において、放電加工など、他の手法により形成しても良い。細孔２１１２による開口率については、変形例１と同様に決定すればよい。
【０１０８】
燃料ガス流路の第４変形例：
次に、燃料ガス流路第４変形例について説明する。図２０は、分散板２０１４ｈｍの内部に、流路を形成した構成例を示す説明図である。この変形例の分散板２０１４ｈｍは、長方形の形状の分散板２０１４ｈｍの短手方向に形成された複数の流路２１４２ｎと、この流路２１４２ｎから、分散板２０１４ｈｍの厚さ方向に設けられ、図示しない水素電極側に開披した多数の細孔２１４３ｎとを備える。分散板２０１４ｈｍは、電解質膜２３００の両側に水素側電極（図示せず）と酸素側電極２４００とを備えた膜電極接合体２２０３の水素側電極側に配置されており、分散板２０１４ｈｍを介して、燃料ガスの供給を受ける。係る構成に拠れば、各細孔２１４３ｎまでの流路を、個別に用意できるという利点が得られる。なお、図２０では、細孔２１４３ｎの配置は千鳥状としたが、格子状であってもよいし、ある程度ランダムに配置しても良い。
【０１０９】
燃料ガス流路の第５変形例：
次に、燃料ガス流路の第５変形例について説明する。図２１は、パイプを使用して分散板２０１４ｈｐを形成した例を示す説明図である。分散板２０１４ｈｐは、図２１に示したように、矩形のフレーム２１４０を備え、その短手方向に亘って、中空の多数のパイプ２１３０を備えている。このパイプ２１３０の表面には、複数の細孔２１４１ｎが形成されている。この分散板２０１４ｈｐは、水素側電極２２００とで電解質膜２３００とを備えた膜電極接合体２２０４の水素側電極２２００上に設置される。分散板２０１４ｈｐのフレーム２１４０に用意されたガス流入口から燃料ガスを供給すると、燃料ガスは、分散板２０１４ｈｐの各パイプ２１３０の内部を通り、細孔２１４１ｎから、水素側電極２２００へと分配される。係る構成によれば、燃料ガスを均一に分散できるのに加えて、分散板２０１４ｈｐを構成するのに細孔２１４１ｎを除いて穴加工を行なう必要がないという利点が得られる。細孔２１４１ｎは、水素側電極２２００側に向けて配置して良いし、反対側に向けて配置してもよい。後者の場合には、燃料ガスの分散性は一層改善される。
【０１１０】
以上説明したように、燃料ガスを水素側電極２２００に分散させつつ導く構造であれば、種々の構成を採用することができる。分散板としては、多孔体やプレスメタルに限られず、燃料ガスを分配しつつ水素側電極２２００に導くように構成されていればよい。
【０１１１】
燃料ガス流路の第６変形例：
図２２は、いわゆる分岐流路タイプの燃料ガス流路を用いた構成例を示す模式図である。図示する燃料ガス流路は、上述した実施例のアノード側の多孔体５４０に代えて用いられる流路形成部材５０００に、櫛歯状に形成されている。具体的には、ガス流路は、燃料ガスを導入する主流路５０１０、この主流路から分岐し、主流路５０１０とは交差する方向に形成された複数本の副流路５０２０、この副流路から更に櫛歯状に分岐する櫛歯流路５０３０から形成されている。主流路５０１０および副流路５０２０は、先端の櫛歯流路５０３０と比べて流路断面積を十分に確保しているので、流路形成部材５０００の面内の圧力分布は、多孔体５４０と同程度もしくはそれ以下となっている。
【０１１２】
この流路形成部材５０００は、カーボンや金属などを用いて形成することができる。カーボンを用いる場合は、型を用いてカーボン粉を高温または低温で焼結することにより、図２２に示した流路を備えた流路形成部材５０００を得ることができる。金属を用いる場合には、金属プレートから溝を削り出すことにより、同様の流路を備えた流路形成部材５０００を形成しても良いし、あるいはプレス加工により、図示する流路を備えた流路形成部材５０００を得ても良い。なお、流路形成部材５０００は、単品として設ける必要はなく、他の部材、例えばセパレータと一体に形成することも可能である。
【０１１３】
なお、この流路形成部材５０００は、多孔体５４０に代えて用いてもよいが、多孔体５４０およびアノード側ガス拡散層５３０ごと代替してもよい。この場合には、櫛歯流路５０３０を十分に細い流路とし、副流路５０２０から、いわば毛細血管のように細かくかつ多数に分岐させておけばよい。また、図２２では、主流路５０１０を流路形成部材５０００の一縁部に沿って設けたが、流路形成部材５０００面内の燃料ガスの圧力差を小さくするために、主流路５０１０を複数の縁部に設けて、副流路５０２０の長さを短くしたり、あるいは主流路５０１０を流路形成部材の中心に設けて、副流路５０２０を主流路５０１０の左右に配置しても良い。同様に、櫛歯流路５０３０は、副流路５０２０の両側に設けても差し支えない。さらに、図２３に示すように、主流路５０１０、副流路５０２０、及び櫛歯流路５０３０からなるガス流路系を複数備えていてもよい。図２３は、複数のガス流路系を用いた場合の構成図である。この場合、いずれかのガス流路系において、主流路５０１０、副流路５０２０、及び櫛歯流路５０３０の少なくともいずれかで他の流路系の主流路５０１０、副流路５０２０、及び櫛歯流路５０３０と交わるようにしてもよい。
【０１１４】
燃料ガス流路の第７変形例：
次に、図２４に基づいて、サーペンタイン型の流路構成について説明する。図２４は、流路が葛籠折れの形状をとっているサーペンタイン型流路を備えた流路形成部材の構成例を模式的に示す模式図である。図２４（Ａ）は、燃料ガスの流路が単一のタイプの流路形成部材５１００を例示し、図２４（Ｂ）は、燃料ガス流路が複数本統合されたタイプの流路形成部材５２００を例示している。
【０１１５】
図示するように、図２４（Ａ）に例示した流路形成部材５１００は、燃料ガスの流路を囲う外壁のうち対向する外壁５１１０，５１１５から、内側に向けて交互に延長された複数の流路壁５１２０を備える。流路壁５１２０で区切られた部分が連続する流路となっている。この一端に流入口５１５０が形成されており、燃料ガスはここから流路に供給される。この流路形成部材５１００は、図２２の流路形成部材５０００と同様、上述した実施例の多孔体８４０に代えて用いられる。
【０１１６】
図２４（Ｂ）は、このサーペンタイン型流路が、複数本の流路の束として構成された例を示している。この場合、外壁５２１０および５２１５から内側に向けて交互に延長された複数の流路壁５２２０の間に、外壁５２１０，５２１５とは連設されていない仕切壁５２３０，５２４０が設けられている。また、流路の入り口には、流入口５２５０が形成されている。流入口５２５０から流入した燃料ガスは、仕切壁５２３０，５２４０を備えた幅広のサーペンタイン型流路を流れて、流路形成部材５２００の面方向にくまなく行き渡る。この流路形成部材５２００は、図２２の流路形成部材５０００と同様、上述した実施例の多孔体５４０に代えて用いられる。
【０１１７】
図２４に示した流路形成部材５１００，５２００は、図２２に示した櫛歯型の流路を備えた流路形成部材５０００と同様に、カーボンや金属から形成される。その形成方法も同様である。これらの流路形成部材５１００，５２００は、単品として設ける必要はなく、他の部材、例えばセパレータと一体に形成することも可能である。
【０１１８】
なお、図２５に示すように、サーペンタイン型流路の両端からガスが供給されるように構成してもよい。図２５はサーペンタイン型流路の両端からガスが供給された例を示す説明図である。
【０１１９】
燃料ガス流路の第８変形例：
図２６は、燃料ガスの供給形態の変形例の一つとして、循環路タイプの燃料電池６０００の内部構成を模式的に示す説明図である。図示するように、本変形例の燃料電池６０００では、アノード側セパレータ６２００に、燃料ガス流路となる凹部６２２０と燃料ガス入口ポート６２１０と規制板６２３０とが設けられている。燃料ガス流路となる凹部６２２０は、アノード側セパレータ６２００の膜電極接合体のアノード６１００と対向する領域に亘って形成されている。アノード側セパレータ６２００における燃料ガス入口ポート６２１０には、ノズル６３００が、凹部６２２０に向けて燃料ガスを噴出可能に取り付けられている。このノズル６３００から燃料ガスを噴出することによって、燃料ガス入口ポート６２１０から、凹部６２２０内に燃料ガスが供給される。規制板６２３０は、燃料ガスの流れ方向を規制する部材であり、ノズル６３００の近傍から、凹部６２２０の中心付近に向けて、凹部６２２０の底面から立設されている。規制板６２３０のノズル６３００に近い側の端部は、ノズル６３００の側面形状に合わせて湾曲され、ノズル６３００との間で通路Ａを形成している。
【０１２０】
このような燃料電池６０００では、燃料ガス入口ポート６２１０から供給された燃料ガスが、ノズル６３００の噴射孔６３２０から燃料ガス流路（凹部６２２０）内に噴射されると、この燃料ガスは、アノード側セパレータ６２００の凹部６２２０の内側壁、および、規制板６２３０によって流れ方向が規制され、図中に白抜き矢印で示したように、アノード６１００の表面に沿って、図示した上流側から下流側に流れる。このとき、ノズル６３００から噴出する高速の燃料ガスによって生じるエゼクタ効果により、下流側の燃料ガスおよび不純物ガスを含む流体は、規制板６２３０の一方の端部とノズル６３００との間の隙間（通路Ａ）から吸引され、上流側に循環する。こうすることによって、燃料ガス流路、および、アノード６１２０表面における上記流体の滞留を抑制することができる。
【０１２１】
なお、上記燃料ガス流路の第８変形例の燃料電池６０００では、エゼクタ効果を利用して、上記流体をアノード６１００の表面に沿った方向に循環させるものとしたが、燃料電池の内部において、アノードの表面に沿った方向に上記流体を循環させることが可能な構造であれば、他の構成を用いても良い。例えば、燃料電池６０００において、ノズル６３００や規制板６２３０の代わりに、アノード側セパレータ６２００や、アノード６１００の面内等、燃料ガス流路となり得る部位に、整流板を設けるようにし、この整流板、および燃料ガスの流れによって、上記流体をアノード６１００の表面に沿った方向に循環させるようにしてもよい。あるいは凹部６２２０などのガス流路に、微小なアクチュエータ（例えばマイクロマシン）を循環路に沿って組み込んで、燃料ガスの循環を起こさせる構造としても良い。このほか、凹部６２２０内に温度差を設けて対流を利用して循環を起こさせる構成も考えられる。
【０１２２】
また、図２７に示すように、ノズルを複数備え、規制板６２３０、ノズル６３００ａ、６３００ｂを点対称位置に配置してもよい。図２７はノズルを点対称位置に配置した例を示す説明図である。ノズル６３００ａから噴出する高速の燃料ガスによって生じるエゼクタ効果により、ノズル６３００ｂから噴出したガスの下流側の燃料ガスおよび不純物ガスを含む流体は、規制板６２３０の一方の端部とノズル６３００ａとの間の隙間（通路Ａ）から吸引され、ノズル６３００ａから噴出する燃料ガスの上流側に流れる。ノズル６３００ｂから噴出する高速の燃料ガスによって生じるエゼクタ効果により、ノズル６３００ａから噴出したガスの下流側の燃料ガスおよび不純物ガスを含む流体は、規制板６２３０の一方の端部とノズル６３００ｂとの間の隙間（通路Ｂ）から吸引され、ノズル６３００ｂから噴出する燃料ガスの上流側に流れる。こうすることによって、燃料ガス流路、および、アノード６１２０表面における上記流体の滞留を抑制することができる。
【０１２３】
変形例１３：
上記実施例の燃料電池において、カソード側の酸化ガス供給流路を、一層のカソード側の多孔体５４５によって形成しているが、酸化ガスの供給路の構成はこれに限られるものではない。例えば、酸化ガス供給流路を、リブを用いて、ストレート型若しくはサーペンタイン型に形成してもよいし、複数のディンプルを用いて形成してもよい。このようにすれば、簡易な構成で酸化ガス供給流路を形成することができる。燃料電池全体の構成や使用条件などに合わせて適切な構成を採用すればよい。
【０１２４】
変形例１４：
つぎに、上記実施例の燃料電池の始動時制御について説明する。変形例の燃料電池では、始動時において、アノード側の燃料ガス流路に燃料ガスの供給が開始され、所定の時間ＴＡ経過後、初めて負荷を接続し、燃料電池から電流を取り出している。このようにすれば、燃料電池の発電終了後にカソード側からアノード側にリークし滞留しているリークガス（窒素ガスまたは不活性ガス）は、所定の時間ＴＡの間に、燃料ガスの圧力で、カソード側に押し返され、リークガス滞留量が減少してから負荷が接続されることになる。したがって、アノード側触媒層５２０において、燃料電池の始動時に燃料ガスが欠乏した状態で運転されるという事態の発生を抑制することができる。なお、この場合の「始動」とは、燃料電池に反応ガス（燃料ガスおよび酸化ガス）を供給すると共に、燃料電池に負荷を接続することをいう。燃料電池の停止時にリークガスがアノード側に滞留するのは、燃料ガスの供給が停止された結果、アノード側の燃料ガス圧力が低下するためである。特にアノードデッドエンドの構成を採用した場合、燃料ガスの供給によるリークガスの排出路への排出が期待できない。したがって、燃料ガスの供給を開始してから、負荷を接続するまでに十分な時間ＴＡを確保することは有効である。
【０１２５】
変形例１５：
燃料電池の始動時において、燃料ガスの供給量および電気的な負荷を接続するまでの所定の時間ＴＡのうち少なくとも一方を、燃料電池の運転開始時におけるリークガス滞留量に基づいて決定する構成とすることも可能である。このリークガス滞留量は、例えば、燃料電池において前回の起動終了時から今回の始動時までの燃料電池停止期間や燃料電池の温度から推定するようにしてもよい。燃料電池の温度は、例えば、燃料電池を冷却する冷媒の温度等に基づいて検出することができる。このようにすれば、燃料電池の始動時間の短縮化を実現しつつ、アノード側の燃料ガス流路におけるリークガス滞留量を減少させることができる。
【０１２６】
また、燃料電池の始動時に負荷を接続するタイミングを、アノード側の水素濃度に基づいて決定しても良い。上記実施例の燃料電池において、水素濃度センサをアノード側の燃料ガス流路内の所定部位に取り付け、始動時において、アノード側の燃料ガス流路に燃料ガスの供給が開始された後、水素濃度センサから検出される水素濃度値を監視する。水素濃度値が、所定の閾値より高くなった場合に、電気的な負荷を接続するものとすれば、アノード側触媒層５２０において、水素欠乏運転となることを抑制することができる。このほか、アノード側の圧力や温度から、電気的な負荷の接続のタイミングを求める構成なども可能である。
【０１２７】
上記実施例、変形例についての説明では、発電体として膜電極接合体を用いた固体高分子型の燃料電池を例に取り説明したが、本発明が利用可能な燃料電池の種類はこれに限られない。本発明は、例えば、リン酸型、固体酸化物型、溶融炭酸塩型など固体高分子型以外の燃料電池にも利用可能であることはいうまでもない。
【０１２８】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本実施例に係る燃料電池の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】アノード対向プレートの形状を模式的に示す説明図である。
【図３】中間プレートの形状を模式的に示す説明図である。
【図４】カソード対向プレートの形状を模式的に示す説明図である。
【図５】図２から図４に示すＡ−Ａ切断線の位置で燃料電池１０を切ったときの断面を模式的に示す説明図である。
【図６】図２から図４に示すＢ−Ｂ切断線の位置で燃料電池１０を切ったときの断面を模式的に示す説明図である。
【図７】フレーム５５０の平面構成を模式的に示す説明図である。
【図８】燃料電池の発電電圧の時間依存性を示すグラフである。
【図９】変形例１に係る燃料電池のフレーム５５０の構成及び燃料ガスの流れを示す説明図である。
【図１０】変形例２に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図１１】変形例２に係る燃料電池の動作を模式的に示す説明図である。
【図１２】変形例３に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図１３】変形例４に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図１４】変形例５に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図１５】燃料ガス流路の第１変形例の構成を示す説明図である。
【図１６】分散板２１００の機能を説明する説明図である。
【図１７】燃料ガス流路の第２変形例の構成を示す説明図である。
【図１８】プレスメタルを用いて構成された分散板２１０２を示す説明図
【図１９】プレスメタルを用いて構成された分散板２１０２のＣ−Ｃ断面を示す模式図である。
【図２０】分散板２０１４ｈｍの内部に、流路を形成した構成例を示す説明図である。
【図２１】パイプを使用して分散板２０１４ｈｐを形成した例を示す説明図である。
【図２２】いわゆる分岐流路タイプの燃料ガス流路を用いた構成例を示す模式図である。
【図２３】複数のガス流路系を用いた場合の構成図である。
【図２４】流路が葛籠折れの形状をとっているサーペンタイン型流路を備えた流路形成部材の構成例を模式的に示す模式図である。
【図２５】サーペンタイン型流路の両端からガスが供給された例を示す説明図である。
【図２６】循環路タイプの燃料電池６０００の内部構成を模式的に示す説明図である。
【図２７】ノズルを点対称位置に配置した例を示す説明図である。
【図２８】他の構成例（その１）を示す説明図である。
【図２９】他の構成例（その２）を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１０…燃料電池
１１ａ…燃料ガス供給マニホールド
１１ｂ…燃料ガス供給マニホールド
１００…モジュール
２００…エンドプレート
２１０…集電板
２２０…絶縁板
２３０…テンションプレート
２４０…ボルト
３００…水素貯蔵容器
３０５…配管
３０５ａ…分岐
３０５ｂ…配管
３０５ｃ…配管
３０５ｄ…配管
３０５ｅ…配管
３１０…バルブ
３１０ａ…バルブ
３１０ｂ…バルブ
３１５…燃料ガス供給圧制御部
３３０…ポンプ
３４０…酸化ガス供給配管
３５０…酸化ガス排出配管
３６０…ラジエーター
３７０…ポンプ
３８０…配管
４００…セパレータ
４１０…アノード対向プレート
４１５ａ…燃料ガス供給マニホールド孔
４１５ｂ…燃料ガス供給マニホールド孔
４１７ａ…燃料ガス供給孔
４１７ｂ…燃料ガス供給孔
４２０…酸化ガス供給マニホールド孔
４２５…酸化ガス排出マニホールド孔
４３０…冷却媒体供給マニホールド孔
４３５…冷却媒体排出マニホールド孔
４４０…中間プレート
４４５ｃ方向…燃料ガス供給連通孔
４４５ａ…燃料ガス供給マニホールド孔
４４５ｂ…燃料ガス供給マニホールド孔
４４５ｃ…燃料ガス供給連通孔
４４５ｄ…燃料ガス供給連通孔
４５０…酸化ガス供給マニホールド孔
４５０ａ…酸化ガス供給連通孔
４５０b…酸化ガス供給連通孔
４５５…酸化ガス排出マニホールド孔
４５５ａ…酸化ガス排出連通孔
４６０…冷却媒体孔
４７０…カソード対向プレート
４７５ａ…燃料ガス供給マニホールド孔
４７５ｂ…燃料ガス供給マニホールド孔
４８０…酸化ガス供給マニホールド孔
４８２…酸化ガス供給孔
４８５…酸化ガス排出マニホールド孔
４８７…酸化ガス排出孔
４９０…冷却媒体供給マニホールド孔
４９５…冷却媒体排出マニホールド孔
５００…発電部
５１５…電解質膜
５２０…アノード側触媒層
５２５…カソード側触媒層
５３０…アノード側ガス拡散層
５３５…カソード側ガス拡散層
５４０…多孔体
５４５…多孔体
５５０…フレーム
５５０ａ…シールライン
５５５…開口部
５６５ａ…燃料ガス供給マニホールド孔
５６５ｂ…燃料ガス供給マニホールド孔
５７０…酸化ガス供給マニホールド孔
５７５…酸化ガス排出マニホールド孔
５８０…冷却媒体供給マニホールド孔
５８５…冷却媒体排出マニホールド孔
６００ａ…矢印
６００ｂ…矢印
８４０…多孔体
２０００…膜電極接合体
２０１４ｈｍ…分散板
２０１４ｈｐ…分散板
２１００…分散板
２１０１…分散板
２１０２…分散板
２１１０…細孔
２１１２…細孔
２１３０…パイプ
２１４０…フレーム
２１４１ｎ…細孔
２１４２ｎ…流路
２１４３ｎ…細孔
２２００…水素側電極
２２０１…膜電極接合体
２２０２…膜電極接合体
２２０３…膜電極接合体
２２０４…膜電極接合体
２３００…電解質膜
２４００…酸素側電極
５０００…流路形成部材
５０１０…主流路
５０２０…副流路
５０３０…櫛歯流路
５１００…流路形成部材
５１１０…外壁
５１２０…流路壁
５１５０…流入口
５２００…流路形成部材
５２１０…外壁
５２２０…流路壁
５２３０…仕切壁
５２５０…流入口
６０００…燃料電池
６１００…アノード
６２００…アノード側セパレータ
６２１０…燃料ガス入口ポート
６２２０…凹部
６２３０…規制板
６３００…ノズル
６３００ａ…ノズル
６３００ｂ…ノズル
６３２０…噴射孔
【図１】
2009026524.tif 000003
【図２】
2009026524.tif 000004
【図３】
2009026524.tif 000005
【図４】
2009026524.tif 000006
【図５】
2009026524.tif 000007
【図６】
2009026524.tif 000008
【図７】
2009026524.tif 000009
【図８】
2009026524.tif 000010
【図９】
2009026524.tif 000011
【図１０】
2009026524.tif 000012
【図１１】
2009026524.tif 000013
【図１２】
2009026524.tif 000014
【図１３】
2009026524.tif 000015
【図１４】
2009026524.tif 000016
【図１５】
2009026524.tif 000017
【図１６】
2009026524.tif 000018
【図１７】
2009026524.tif 000019
【図１８】
2009026524.tif 000020
【図１９】
2009026524.tif 000021
【図２０】
2009026524.tif 000022
【図２１】
2009026524.tif 000023
【図２２】
2009026524.tif 000024
【図２３】
2009026524.tif 000025
【図２４】
2009026524.tif 000026
【図２５】
2009026524.tif 000027
【図２６】
2009026524.tif 000028
【図２７】
2009026524.tif 000029
【図２８】
2009026524.tif 000030
【図２９】
2009026524.tif 000031