(57)【要約】【課題】燃料電池において、電解質膜の乾燥による発電性能の低下を抑制する。【解決手段】燃料電池は、第１の発電部と、発電時に第１の発電部よりも高温となる第２の発電部と、発電に供する反応ガスを第１の発電部に供給する第１の反応ガス供給部と、第１の発電部において生成された生成水を含む未消費の反応ガスを、第１の発電部から排出するとともに、この生成水を含む未消費の反応ガスを第２の発電部に供給する第２の反応ガス供給部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
第１の発電部と、
発電時に前記第１の発電部よりも高温となる第２の発電部と、
発電に供する反応ガスを前記第１の発電部に供給する第１の反応ガス供給部と、
前記第１の発電部において未消費の前記反応ガスを、前記第１の発電部から排出するとともに、前記未消費の反応ガスを前記第２の発電部に供給する第２の反応ガス供給部と、
を備える燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、さらに、
前記第１の発電部、および、前記第２の発電部を冷却する冷却媒体を流すための冷却媒体流路を備え、
前記冷却媒体流路は、前記冷却媒体によって、前記第１の発電部を冷却した後に、前記第２の発電部を冷却するように形成されている、
燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池であって、
前記反応ガスは、燃料ガスと、酸化剤ガスと、を含み、
前記第１の発電部の一方の面に形成されたアノードの表面に沿って、前記燃料ガスを流すための第１の燃料ガス流路と、
前記第１の発電部の他方の面に形成されたカソードの表面に沿って、前記酸化剤ガスを流すための第１の酸化剤ガス流路と、を備え、
前記第１の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第１の発電部を挟んで略平行な方向に流れるように形成されている、
燃料電池。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池であって、
前記第１の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第１の発電部を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されている、
燃料電池。
【請求項５】
請求項３記載の燃料電池であって、
前記第１の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第１の発電部を挟んで略同一方向に流れるように形成されている、
燃料電池。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記冷却媒体流路は、前記第１の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路における前記燃料ガス、および、前記酸化剤ガスの流れ方向に対して略垂直な方向に、前記冷却媒体が流れるように形成されている、
燃料電池。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記反応ガスは、燃料ガスと、酸化剤ガスと、を含み、
前記第２の発電部の一方の面に形成されたアノードの表面に沿って、前記燃料ガスを流すための第２の燃料ガス流路と、
前記第２の発電部の他方の面に形成されたカソードの表面に沿って、前記酸化剤ガスを流すための第２の酸化剤ガス流路と、を備え、
前記第２の燃料ガス流路、および、前記第２の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第２の発電部を挟んで略平行な方向に流れるように形成されている、
燃料電池。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池であって、
前記第２の燃料ガス流路、および、前記第２の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第２の発電部を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されている、
燃料電池。
【請求項９】
請求項７記載の燃料電池であって、
前記第２の燃料ガス流路、および、前記第２の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第２の発電部を挟んで略同一方向に流れるように形成されている、
燃料電池。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記冷却媒体流路は、前記第２の燃料ガス流路、および、前記第２の酸化剤ガス流路における前記燃料ガス、および、前記酸化剤ガスの流れ方向に対して略垂直な方向に、前記冷却媒体が流れるように形成されている、
燃料電池。
【請求項１１】
請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記反応ガスは、燃料ガスと、酸化剤ガスと、を含み、
前記第１の発電部の一方の面に形成されたアノードの表面に沿って、前記燃料ガスを流すための第１の燃料ガス流路と、
前記第１の発電部の他方の面に形成されたカソードの表面に沿って、前記酸化剤ガスを流すための第１の酸化剤ガス流路と、
前記第２の発電部の一方の面に形成されたアノードの表面に沿って、前記燃料ガスを流すための第２の燃料ガス流路と、
前記第２の発電部の他方の面に形成されたカソードの表面に沿って、前記酸化剤ガスを流すための第２の酸化剤ガス流路と、を備え、
前記第１の燃料ガス流路と前記第２の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路と前記第２の酸化剤ガス流路のうちの少なくとも一方は、仕切板によって分離されている、
燃料電池。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池であって、
前記第１の燃料ガス流路と、前記第１の酸化剤ガス流路と、前記第２の燃料ガス流路と、前記第２の酸化剤ガス流路とのうちの少なくとも１つは、導電性、および、ガス拡散性を有する多孔体からなる、
燃料電池。
【請求項１３】
請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記第１の発電部と、前記第２の発電部とは、分離されている、
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガス（例えば、水素）と酸化剤ガス（例えば、酸素）との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池は、電解質膜の両面に、それぞれ、アノード、および、カソードを形成した膜電極接合体（発電体）を備えている。そして、このような燃料電池には、電解質膜として固体高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池がある。この固体高分子型燃料電池では、所望の発電性能を得るために、電解質膜を適正な湿潤状態に維持し、電解質膜のプロトン伝導性を適正に保つ必要がある。このため、電解質膜の加湿が必要となる。
【０００３】
そこで、従来、燃料電池において、電解質膜を加湿するための種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、反応ガスと冷却液の流れ方向が略同一方向にされた構造の燃料電池における内部温度分布に積極的に温度差を確保することにより、固体高分子電解質膜に対する加湿性を向上させる技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載された技術では、冷却液の流量を制御することによって、燃料電池の冷却液出口温度を冷却液入口温度よりも高温にするため、冷却液出口側の高温部分において、電解質膜が乾燥しやすくなり、燃料電池の運転状況によっては、冷却液出口側の高温部分を十分に加湿することができない場合がある。そして、この場合、燃料電池では、電解質膜の乾燥による発電性能の低下が生じる。また、上記特許文献１に記載された技術では、反応ガスと冷却液の流れ方向を略同一方向にする必要があるため、燃料電池におけるこれらの流路の設計上の自由度が低かった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池において、電解質膜の乾燥による発電性能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】
【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］燃料電池であって、第１の発電部と、発電時に前記第１の発電部よりも高温となる第２の発電部と、発電に供する反応ガスを前記第１の発電部に供給する第１の反応ガス供給部と、前記第１の発電部において未消費の前記反応ガスを、前記第１の発電部から排出するとともに、前記未消費の反応ガスを前記第２の発電部に供給する第２の反応ガス供給部と、を備える燃料電池。
【０００９】
適用例１の燃料電池において、第１の発電部、および、第２の発電部は、それぞれ、電解質膜の両面に、それぞれ、アノード、および、カソードを形成した膜電極接合体からなる。なお、単一の膜電極接合体が、第１の発電部と、第２の発電部とは、単一の膜電極接合体によって構成されるようにしてもよいし、複数の膜電極接合体によって構成されるようにしてもよい。
【００１０】
適用例１の燃料電池では、第１の反応ガス供給部から第１の発電部に反応ガスを供給し、第１の発電部において発電時に生成された生成水を含む未消費の反応ガスを、第２の反応ガス供給部から第２の発電部に供給することによって、第１の発電部よりも高温で乾燥しやすい第２の発電部を加湿することができる。したがって、本適用例の燃料電池によって、電解質膜の乾燥による発電性能の低下を抑制することができる。本適用例の燃料電池は、電解質膜が乾燥しやすくなる、いわゆる高温運転時、燃料電池の外部での反応ガスの加湿を行わずに、無加湿の反応ガスを燃料電池へ供給して発電を行う無加湿運転時に、特に有効である。
【００１１】
なお、本適用例は、反応ガスとしての燃料ガスと酸化剤ガスとのうちの少なくとも燃料ガスについて適用することが好ましい。一般に、酸化剤ガスとしては、酸素を含む空気が用いられるので、本適用例を酸化剤ガスについて適用した場合、第１の発電部において、空気中の酸素が消費されても、空気の流量の減少量は少ないため、空気の流量が減少しても、生成水による空気中の水蒸気濃度の増加は少なく、第１の発電部において生成された生成水を含む空気によって第２の発電部を加湿する効果は比較的少ない。これに対し、燃料ガスとしては、一般に、水素が用いられるので、本適用例を燃料ガスについて適用した場合には、第１の発電部において、水素が消費されるにつれて、水素の流量が減少し、生成水による水素中の水蒸気濃度が増加するため、第１の発電部において生成された生成水を含む水素によって第２の発電部を加湿する効果が大きくなるからである。ただし、燃料ガスとして、例えば、純酸素を用いる場合には、燃料ガスとして水素を用いる場合と同様に、本適用例を酸化剤ガスについて適用することは好適である。
【００１２】
また、適用例１の燃料電池では、上記特許文献１に記載された技術のように、必ずしも、反応ガスと冷却水の流れ方向を略同一方向にする必要がないため、燃料電池におけるこれらの流路の設計上の自由度を高くすることができる。
【００１３】
［適用例２］適用例１記載の燃料電池であって、さらに、前記第１の発電部、および、前記第２の発電部を冷却する冷却媒体を流すための冷却媒体流路を備え、前記冷却媒体流路は、前記冷却媒体によって、前記第１の発電部を冷却した後に、前記第２の発電部を冷却するように形成されている、燃料電池。
【００１４】
燃料電池は、発電時に、上記電気化学反応によって発熱するため、燃料電池の内部に冷却水を流すことによって、燃料電池の温度が発電に適した温度範囲内の温度になるように冷却される。
【００１５】
適用例２の燃料電池では、冷却媒体によって、第１の発電部を冷却した後に、第１の発電部における発熱によって加熱された冷却媒体によって第２の発電部を冷却するので、第２の発電部の温度は、第１の発電部の温度よりも高くなる。したがって、本適用例の燃料電池によって、冷却媒体流れ方向の温度分布に起因した第２の発電部における電解質膜の乾燥による発電性能の低下を抑制することができる。
【００１６】
［適用例３］適用例２記載の燃料電池であって、前記反応ガスは、燃料ガスと、酸化剤ガスと、を含み、前記第１の発電部の一方の面に形成されたアノードの表面に沿って、前記燃料ガスを流すための第１の燃料ガス流路と、前記第１の発電部の他方の面に形成されたカソードの表面に沿って、前記酸化剤ガスを流すための第１の酸化剤ガス流路と、を備え、前記第１の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第１の発電部を挟んで略平行な方向に流れるように形成されている、燃料電池。
【００１７】
［適用例４］適用例３記載の燃料電池であって、前記第１の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第１の発電部を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されている、燃料電池。
【００１８】
適用例４の燃料電池によって、第１の発電部のカソードで生成された生成水を、酸化剤ガスの流れによって、酸化剤ガスの流れ方向の下流側（すなわち、燃料ガスの流れ方向の上流側）に移動させるとともに、電解質膜を介して、アノード側に透過した生成水を、燃料ガスの流れによって、燃料ガスの流れ方向の下流側（すなわち、酸化剤ガスの流れ方向の上流側）に移動させることができるので、第１の発電部における電解質膜の湿潤状態の分布、および、発電分布を均一化することができる。
【００１９】
［適用例５］適用例３記載の燃料電池であって、前記第１の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第１の発電部を挟んで略同一方向に流れるように形成されている、燃料電池。
【００２０】
［適用例６］適用例３ないし５のいずれかに記載の燃料電池であって、前記冷却媒体流路は、前記第１の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路における前記燃料ガス、および、前記酸化剤ガスの流れ方向に対して略垂直な方向に、前記冷却媒体が流れるように形成されている、燃料電池。
【００２１】
適用例６の燃料電池によって、第１の発電部、および、第２の発電部の周囲の領域を効率的に利用して、燃料ガス、酸化剤ガス、冷却媒体の供給部、および、排出部を配置し、燃料電池を構成することができる。
【００２２】
［適用例７］適用例２ないし６のいずれかに記載の燃料電池であって、前記反応ガスは、燃料ガスと、酸化剤ガスと、を含み、前記第２の発電部の一方の面に形成されたアノードの表面に沿って、前記燃料ガスを流すための第２の燃料ガス流路と、前記第２の発電部の他方の面に形成されたカソードの表面に沿って、前記酸化剤ガスを流すための第２の酸化剤ガス流路と、を備え、前記第２の燃料ガス流路、および、前記第２の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第２の発電部を挟んで略平行な方向に流れるように形成されている、燃料電池。
【００２３】
［適用例８］適用例７記載の燃料電池であって、前記第２の燃料ガス流路、および、前記第２の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第２の発電部を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されている、燃料電池。
【００２４】
適用例８の燃料電池によって、第２の発電部のカソードで生成された生成水を、酸化剤ガスの流れによって、酸化剤ガスの流れ方向の下流側（すなわち、燃料ガスの流れ方向の上流側）に移動させるとともに、電解質膜を介して、アノード側に透過した生成水を、燃料ガスの流れによって、燃料ガスの流れ方向の下流側（すなわち、酸化剤ガスの流れ方向の上流側）に移動させることができるので、第２の発電部における電解質膜の湿潤状態の分布、および、発電分布を均一化することができる。
【００２５】
［適用例９］適用例７記載の燃料電池であって、前記第２の燃料ガス流路、および、前記第２の酸化剤ガス流路は、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとが、前記第２の発電部を挟んで略同一方向に流れるように形成されている、燃料電池。
【００２６】
［適用例１０］適用例７ないし９のいずれかに記載の燃料電池であって、前記冷却媒体流路は、前記第２の燃料ガス流路、および、前記第２の酸化剤ガス流路における前記燃料ガス、および、前記酸化剤ガスの流れ方向に対して略垂直な方向に、前記冷却媒体が流れるように形成されている、燃料電池。
【００２７】
適用例１０の燃料電池によって、第１の発電部、および、第２の発電部の周囲の領域を効率的に利用して、燃料ガス、酸化剤ガス、冷却媒体の供給部、および、排出部を配置し、燃料電池を構成することができる。
【００２８】
［適用例１１］適用例１または２記載の燃料電池であって、前記反応ガスは、燃料ガスと、酸化剤ガスと、を含み、前記第１の発電部の一方の面に形成されたアノードの表面に沿って、前記燃料ガスを流すための第１の燃料ガス流路と、前記第１の発電部の他方の面に形成されたカソードの表面に沿って、前記酸化剤ガスを流すための第１の酸化剤ガス流路と、前記第２の発電部の一方の面に形成されたアノードの表面に沿って、前記燃料ガスを流すための第２の燃料ガス流路と、前記第２の発電部の他方の面に形成されたカソードの表面に沿って、前記酸化剤ガスを流すための第２の酸化剤ガス流路と、を備え、前記第１の燃料ガス流路と前記第２の燃料ガス流路、および、前記第１の酸化剤ガス流路と前記第２の酸化剤ガス流路のうちの少なくとも一方は、仕切板によって分離されている、燃料電池。
【００２９】
適用例１１の燃料電池は、第１の発電部と、第２の発電部とが、単一の膜電極接合体によって構成される場合に適用される。そして、第１の燃料ガス流路と第２の燃料ガス流路とを仕切板で分離するようにすれば、第１の燃料ガス流路から第２の燃料ガス流路に燃料ガスが流れ込むのを抑制することができる。また、第１の酸化剤ガス流路と第２の酸化剤ガス流路とを仕切板で分離するようにすれば、第１の酸化剤ガス流路から第２の酸化剤ガス流路に酸化剤ガスが流れ込むのを抑制することができる。そして、上述したように、ガス流路を仕切板で分離することによって、分離されていない場合よりも、第１の発電部を流れる反応ガスの流量を確実に増大させ、第１の発電部からの生成水の持ち去り量を確実に増大させて、この生成水を、第２の発電部の加湿に有効利用することができる。
【００３０】
［適用例１２］適用例１１記載の燃料電池であって、前記第１の燃料ガス流路と、前記第１の酸化剤ガス流路と、前記第２の燃料ガス流路と、前記第２の酸化剤ガス流路とのうちの少なくとも１つは、導電性、および、ガス拡散性を有する多孔体からなる、燃料電池。
【００３１】
適用例１２の燃料電池では、上記各種ガス流路が導電性を有しているので、上記各種ガス流路を空隙で構成する場合と比較して、燃料電池の内部抵抗を低下させることができる。
【００３２】
［適用例１３］適用例１または２記載の燃料電池であって、前記第１の発電部と、前記第２の発電部とは、分離されている、燃料電池。
【００３３】
本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池スタックの構成：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池スタック１００の概略構成を示す斜視図である。この燃料電池スタック１００は、概ね、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に、それぞれアノード、および、カソードを接合した膜電極接合体を、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している。本実施例では、電解質膜として、固体高分子膜を用いるものとした。電解質として、固体酸化物等、他の電解質を用いるものとしてもよい。また、本実施例では、セパレータは、後述するように、３層構造を有しており、セパレータ内には、アノードに供給すべき燃料ガスとしての水素の流路や、カソードに供給すべき酸化剤ガスとしての空気の流路や、冷却水の流路が形成されている。なお、燃料電池スタック１００における膜電極接合体の積層数は、燃料電池スタック１００に要求される出力に応じて任意に設定可能である。
【００３５】
燃料電池スタック１００は、図示するように、一端から、エンドプレート１０ａ、絶縁板２０ａ、集電板３０ａ、複数のセルモジュール４０、集電板３０ｂ、絶縁板２０ｂ、エンドプレート１０ｂの順に積層することによって構成されている。本実施例では、これらは、それぞれ略矩形形状を有している。そして、燃料電池スタック１００内部には、水素や、空気や、冷却水を、それぞれ各膜電極接合体に分配して供給するための供給マニホールド（第１の水素供給マニホールド、第２の水素供給マニホールド、空気供給マニホールド、冷却水供給マニホールド）や、各膜電極接合体のアノードおよびカソードからそれぞれ排出されるアノードオフガスおよびカソードオフガスや、冷却水を集合させて燃料電池スタック１００の外部に排出するための排出マニホールド（水素排出マニホールド、アノードオフガス排出マニホールド、カソードオフガス排出マニホールド、冷却水排出マニホールド）が形成されている。
【００３６】
そして、図示するように、エンドプレート１０ａの下側長辺の内側には、下側長辺に沿って、空気供給マニホールドを構成する２つの空気供給口１２ｉ１，１２ｉ２が形成されている。本実施例では、空気供給口１２ｉ１の幅と、空気供給口１２ｉ２の幅とは、互いに等しいものとした。また、エンドプレート１０ａの上側長辺の内側には、上側長辺に沿って、カソードオフガス排出マニホールドを構成する２つのカソードオフガス排出口１２ｏ１，１２ｏ２が形成されている。本実施例では、カソードオフガス排出口１２ｏ１の幅と、カソードオフガス排出口１２ｏ２の幅とは、互いに等しいものとした。また、エンドプレート１０ａの左側短辺の内側には、左側短辺に沿って、第１の水素供給マニホールドを構成する第１の水素供給口１４ｉ１と、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給口１６ｉと、水素排出マニホールドを構成する水素排出口１４ｏ１とが形成されている。また、エンドプレート１０ａの右側短辺には、右側短辺に沿って、第２の水素供給マニホールドを構成する第２の水素供給口１４ｉ２と、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出口１６ｏと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出口１４ｏ２とが形成されている。
【００３７】
第１の水素供給口１４ｉ１には、図示しない水素タンクから、燃料ガスとしての水素が供給され、燃料電池スタック１００のアノードで未消費の水素は、水素排出口１４ｏ１から排出される。そして、水素排出口１４ｏ１から排出された未消費の水素は、図示しない配管を介して、第２の水素供給口１４ｉ２に供給され、燃料電池スタック１００のアノードから排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス排出口１４ｏ２から排出される。なお、本実施例の燃料電池スタック１００が、第１の水素供給口１４ｉ１と、水素排出口１４ｏ１と、第２の水素供給口１４ｉ２と、アノードオフガス排出口１４ｏ２とを備える理由については、後述する。
【００３８】
また、２つの空気供給口１２ｉ１，１２ｉ２には、図示しないエアコンプレッサによって圧縮された酸化剤ガスとしての酸素を含む空気が供給され、燃料電池スタック１００のカソードから排出されるカソードオフガスは、２つのカソードオフガス排出口１２ｏ１，１２ｏ２から排出される。また、冷却水供給口１６ｉには、図示しないラジエータによって冷却され、ポンプによって加圧された冷却水が供給され、燃料電池スタック１００の内部を流れて、冷却水排出口１６ｏから排出されて循環する。
【００３９】
セルモジュール４０は、膜電極接合体の周囲にシールガスケットを一体的に備えるユニットと、セパレータとによって構成されている。このセルモジュール４０については、後述する。
【００４０】
エンドプレート１０ａ，１０ｂは、剛性を確保するために、鋼等の金属によって形成されている。また、絶縁板２０ａ，２０ｂは、ゴムや、樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。また、集電板３０ａ，３０ｂは、緻密質カーボンや、銅板などのガス不透過な導電性部材によって形成されている。集電板３０ａ，３０ｂには、それぞれ出力端子３２ａ，３２ｂが設けられており、燃料電池スタック１００で発電した電力を出力可能となっている。
【００４１】
Ａ２．セルモジュールの構成：
燃料電池スタック１００を構成する各セルモジュール４０は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）の周囲にシールガスケットを配置したユニット（以下、シールガスケット一体型ＭＥＡと呼ぶ）の両面に、それぞれ、後述する金属多孔体を積層させ、これらを、後述するセパレータ４２によって挟持することによって構成されている。膜電極接合体は、電解質膜の一方の面に、カソードとして、触媒層とガス拡散層とがこの順に接合され、他方の面にアノードとして、触媒層とガス拡散層とがこの順に接合されたものである。ガス拡散層としては、例えば、カーボンクロスや、カーボンペーパ等を適用可能である。膜電極接合体のアノード、および、カソードにおいて、ガス拡散層を省略するようにしてもよい。なお、各金属多孔体は、膜電極接合体のアノード、および、カソードの表面に沿って、それぞれ、水素、および、空気を流すためのガス流路を構成する。以下、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１、金属多孔体、セパレータ４２、および、セルモジュール４０の断面構造について説明する。
【００４２】
Ａ２．１．シールガスケット一体型ＭＥＡ：
図２は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１の概略構造を示す説明図である。図２（ａ）に、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のカソード側から見た平面図を示した。また、図２（ｂ）には、図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示した。
【００４３】
図２（ａ）に示したように、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１は、矩形形状を有しており、矩形形状を有するＭＥＡ４１１の周囲に、シリコーンゴムからなるシールガスケット４１０を一体形成したものである。ＭＥＡ４１１は、図２（ｂ）に示したように、電解質膜４１１ｍの両面に、それぞれカソード４１１ｃ（カソード側触媒層４１１ｃｃ、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄ）、および、アノード４１１ａ（アノード側触媒層４１１ａｃ、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ）を接合したものである。
【００４４】
そして、シールガスケット４１０の下側長辺部のＭＥＡ４１１の近傍領域には、シールガスケット４１０の下側長辺に沿って、空気供給マニホールドを構成する２つの空気供給用貫通孔４１２ｉ１，４１２ｉ２が形成されている。シールガスケット４１０における空気供給用貫通孔４１２ｉ１，４１２ｉ２の形成位置は、エンドプレート１０ａに形成された空気供給口１２ｉ１，１２ｉ２の形成位置とそれぞれ対応している。
【００４５】
また、シールガスケット４１０の上側長辺部のＭＥＡ４１１の近傍領域には、シールガスケット４１０の上側長辺に沿って、カソードオフガス排出マニホールドを構成する２つのカソードオフガス排出用貫通孔４１２ｏ１，４１２ｏ２が形成されている。シールガスケット４１０におけるカソードオフガス排出用貫通孔４１２ｏ１，４１２ｏ２の形成位置は、エンドプレート１０ａに形成されたカソードオフガス排出口１２ｏ１，１２０２の形成位置とそれぞれ対応している。
【００４６】
また、シールガスケット４１０の左側短辺部のＭＥＡ４１１の近傍領域には、シールガスケット４１０の左側短辺に沿って、第１の水素供給マニホールドを構成する第１の水素供給用貫通孔４１４ｉ１と、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給用貫通孔４１６ｉと、水素排出マニホールドを構成する水素排出用貫通孔４１４ｏ１とが形成されている。シールガスケット４１０における第１の水素供給用貫通孔４１４ｉ１、冷却水供給用貫通孔４１６ｉ、水素排出用貫通孔４１４ｏ１の形成位置は、エンドプレート１０ａに形成された第１の水素供給口１４ｉ１、冷却水供給口１６ｉ、水素排出口１４ｏ１の形成位置とそれぞれ対応している。
【００４７】
また、シールガスケット４１０の右側短辺部のＭＥＡ４１１の近傍領域には、シールガスケット４１０の右側短辺に沿って、第２の水素供給マニホールドを構成する第２の水素供給用貫通孔４１４ｉ２と、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出用貫通孔４１６ｏと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔４１４ｏ２とが形成されている。シールガスケット４１０における第２の水素供給用貫通孔４１４ｉ２、冷却水排出用貫通孔４１６ｏ、アノードオフガス排出用貫通孔４１４ｏ２の形成位置は、エンドプレート１０ａに形成された第２の水素供給口１４ｉ２、冷却水排出口１６ｏ、アノードオフガス排出口１４ｏ２の形成位置とそれぞれ対応している。
【００４８】
また、図２（ａ），（ｂ）に示したように、シールガスケット４１０における、上述した各貫通孔、および、ＭＥＡ４１１の周囲には、シールガスケット４１０の両面にライン状の突起部を形成することによって、シールラインＳＬがそれぞれ形成されている。このシールラインＳＬによって、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１と後述するセパレータ４２とを積層したときに、上述した各貫通孔内を流れる水素や、空気や、冷却水、および、ＭＥＡ４１１の表面を流れる水素や、空気等の外部へ漏洩を抑制することができる。
【００４９】
Ａ２．２．セパレータ：
図３は、セパレータ４２の構成部品の平面図である。セパレータ４２は、それぞれ複数の貫通孔が設けられた３枚の金属製の平板、すなわち、カソード対向プレート４２ｃと、中間プレート４２ｍと、アノード対向プレート４２ａとから構成されている。そして、セパレータ４２は、中間プレート４２ｍを、カソード対向プレート４２ｃと、アノード対向プレート４２ａとによって挟み、これらをホットプレス接合することによって作製されている。本実施例では、カソード対向プレート４２ｃと、中間プレート４２ｍと、アノード対向プレート４２ａとは、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１と同一の矩形形状を有するステンレス鋼製の平板を用いるものとした。カソード対向プレート４２ｃと、中間プレート４２ｍと、アノード対向プレート４２ａとして、ステンレス鋼の代わりに、チタンやアルミニウム等、他の金属製の平板を用いるものとしてもよい。
【００５０】
図３（ａ）は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のカソード側の面と当接するカソード対向プレート４２ｃの平面図である。図中の破線で囲った矩形の領域は、先に説明したシールガスケット一体型ＭＥＡ４１におけるＭＥＡ４１１に対応する領域を表している。
【００５１】
図示するように、カソード対向プレート４２ｃには、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１に形成された各貫通孔と対応する位置に、空気供給マニホールドを構成する２つの空気供給用貫通孔４２２ｃｉ１，４２２ｃｉ２と、カソードオフガス排出マニホールドを構成する２つのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ｃｏ１，４２２ｃｏ２と、第１の水素供給マニホールドを構成する第１の水素供給用貫通孔４２４ｃｉ１と、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給用貫通孔４２６ｃｉと、水素排出マニホールドを構成する水素排出用貫通孔４２４ｃｏ１と、第２の水素供給マニホールドを構成する第２の水素供給用貫通孔４２４ｃｉ２と、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出用貫通孔４２６ｃｏと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔４２４ｃｏ２とが形成されている。これらの各貫通孔の形状は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１において、これらと対応する各貫通孔の形状と同じである。
【００５２】
また、カソード対向プレート４２ｃには、図示するように、２つの空気供給用貫通孔４２２ｃｉ１，４２２ｃｉ２近傍のＭＥＡ４１１の下端部と対向する位置にそれぞれ配置された２つの空気供給口４２２ｏｓ１，４２２ｏｓ２と、２つのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ｃｏ１，４２２ｃｏ２近傍のＭＥＡ４１１の上端部と対向する位置にそれぞれ配置された２つのカソードオフガス排出口４２２ｏｅ１，４２２ｏｅ２とが形成されている。本実施例では、２つの空気供給口４２２ｏｓ１，４２２ｏｓ２は、それぞれ２つの空気供給用貫通孔４２２ｃｉ１，４２２ｃｉ２の幅とほぼ等しい幅を有するスリット形状を有するものとした。また、２つのカソードオフガス排出口４２２ｏｅ１，４２２ｏｅ２は、それぞれ２つのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ｃｏ１，４２２ｃｏ２の幅とほぼ等しい幅を有するスリット形状を有するものとした。
【００５３】
図３（ｂ）は、中間プレート４２ｍの平面図である。図中の破線で囲った矩形の領域は、先に説明したシールガスケット一体型ＭＥＡ４１におけるＭＥＡ４１１に対応する領域を表している。
【００５４】
図示するように、中間プレート４２ｍには、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１に形成された各貫通孔と対応する位置に、空気供給マニホールドを構成する２つの空気供給用貫通孔４２２ｍｉ１，４２２ｍｉ２と、カソードオフガス排出マニホールドを構成する２つのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏ１，４２２ｍｏ２と、第１の水素供給マニホールドを構成する第１の水素供給用貫通孔４２４ｍｉ１と、水素排出マニホールドを構成する水素排出用貫通孔４２４ｍｏ１と、第２の水素供給マニホールドを構成する第２の水素供給用貫通孔４２４ｍｉ２と、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔４２４ｍｏ２とが形成されている。これらの各貫通孔の形状は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１において、これらと対応する各貫通孔の形状と同じである。また、中間プレート４２ｍには、冷却水供給マニホールドを構成する複数の冷却水流路形成用貫通孔４２６ｍも形成されている。
【００５５】
また、中間プレート４２ｍにおいて、２つの空気供給用貫通孔４２２ｍｉ１，４２２ｍｉ２には、空気供給用貫通孔４２２ｍｉ１から、カソード対向プレート４２ｃに形成された空気供給口４２２ｏｓ１に、空気を流すための複数の空気供給用流路形成部４２２ｍｉｐ１、および、空気供給用貫通孔４２２ｍｉ２から、カソード対向プレート４２ｃに形成された空気供給口４２２ｏｓ２に、空気を流すための複数の空気供給用流路形成部４２２ｍｉｐ２が、それぞれ櫛歯状に設けられている。
【００５６】
また、２つのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏ１，４２２ｍｏ２には、カソード対向プレート４２ｃに形成されたカソードオフガス排出口４２２ｏｅ１から、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏ１に、カソードオフガスを流すための複数のカソードオフガス排出用流路形成部４２２ｍｏｐ１、および、カソードオフガス排出口４２２ｏｅ２から、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏ２に、カソードオフガスを流すための複数のカソードオフガス排出用流路形成部４２２ｍｏｐ２が、それぞれ櫛歯状に設けられている。
【００５７】
また、第１の水素供給用貫通孔４２４ｍｉ１、および、第２の水素供給用貫通孔４２４ｍｉ２には、第１の水素供給用貫通孔４２４ｍｉ１から、後述するアノード対向プレート４２ａに形成された第１の水素供給口４２４ｈｓ１に、水素を流すための水素供給用流路形成部４２４ｍｉｐ１、および、第２の水素供給用貫通孔４２４ｍｉ２から、後述するアノード対向プレート４２ａに形成された第２の水素供給口４２４ｈｓ２に、水素を流すための水素供給用流路形成部４２４ｍｉｐ２が、それぞれ設けられている。
【００５８】
また、水素排出用貫通孔４２４ｍｏ１、および、アノードオフガス排出用貫通孔４２４ｍｏ２には、後述するアノード対向プレート４２ａに形成された水素排出口４２４ｈｅ１から、水素排出用貫通孔４２４ｍｏ１に、水素を流すための水素排出用流路形成部４２４ｍｏｐ１、および、後述するアノード対向プレート４２ａに形成されたアノードオフガス排出口４２４ｈｅ２から、アノードオフガス排出用貫通孔４２４ｍｏ２に、アノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出用流路形成部４２４ｍｏｐ２が、それぞれ設けられている。
【００５９】
図３（ｃ）は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のアノード側の面と当接するアノード対向プレート４２ａの平面図である。図中の破線で囲った矩形の領域は、先に説明したシールガスケット一体型ＭＥＡ４１におけるＭＥＡ４１１に対応する領域を表している。
【００６０】
図示するように、アノード対向プレート４２ａには、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１に形成された各貫通孔と対応する位置に、空気供給マニホールドを構成する２つの空気供給用貫通孔４２２ａｉ１，４２２ａｉ２と、カソードオフガス排出マニホールドを構成する２つのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ａｏ１，４２２ａｏ２と、第１の水素供給マニホールドを構成する第１の水素供給用貫通孔４２４ａｉ１と、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給用貫通孔４２６ａｉと、水素排出マニホールドを構成する水素排出用貫通孔４２４ａｏ１と、第２の水素供給マニホールドを構成する第２の水素供給用貫通孔４２４ａｉ２と、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出用貫通孔４２６ａｏと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔４２４ａｏ２とが形成されている。これらの各貫通孔の形状は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１において、これらと対応する各貫通孔の形状と同じである。
【００６１】
また、アノード対向プレート４２ａには、図示するように、２つのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ａｏ１，４２２ａｏ２近傍のＭＥＡ４１１の上端部と対向する位置から所定間隔下方にそれぞれ配置された第１の水素供給口４２４ｈｓ１、および、第２の水素供給口４２４ｈｓ２と、２つの空気供給用貫通孔４２２ａｉ１，４２２ｉ２近傍のＭＥＡ４１１の下端部と対向する位置から所定間隔上方にそれぞれ配置された水素排出口４２４ｈｅ１、アノードオフガス排出口４２４ｈｅ２とが形成されている。本実施例では、第１の水素供給口４２４ｈｓ１と、第２の水素供給口４２４ｈｓ２とは、それぞれ２つのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ｃｏ１，４２２ｃｏ２の幅とほぼ等しい幅を有するスリット形状を有するものとした。また、水素排出口４２４ｈｅ１と、アノードオフガス排出口４２４ｈｅ２とは、それぞれ２つの空気供給用貫通孔４２２ｃｉ１，４２２ｃｉ２の幅とほぼ等しい幅を有するスリット形状を有するものとした。
【００６２】
図４は、セパレータ４２の平面図である。このセパレータ４２は、先に説明したように、カソード対向プレート４２ｃと、中間プレート４２ｍと、アノード対向プレート４２ａとを、ホットプレス接合することによって形成されている。ここでは、アノード対向プレート４２ａ側から見た様子を示した。
【００６３】
図から分かるように、アノード対向プレート４２ａにおいて、第１の水素供給口４２４ｈｓ１、および、第２の水素供給口４２４ｈｓ２は、中間プレート４２ｍに形成された水素供給用流路形成部４２４ｍｉｐ１，４２４ｍｉｐ２とそれぞれ重なるように形成されている。また、アノード対向プレート４２ａにおいて、水素排出口４２４ｈｅ１、および、アノードオフガス排出口４２４ｈｅ２は、中間プレート４２ｍに形成された水素排出用流路形成部４２４ｍｏｐ１、および、アノードオフガス排出用流路形成部４２４ｍｏｐ２とそれぞれ重なるように形成されている。
【００６４】
また、カソード対向プレート４２ｃにおいて、２つの空気供給口４２２ｏｓ１，４２２ｏｓ２は、中間プレート４２ｍに形成された複数の空気供給用流路形成部４２２ｍｉｐ１，４２２ｍｉｐ２の各上端部とそれぞれ重なるように形成されている。また、カソード対向プレート４２ｃにおいて、２つのカソードオフガス排出口４２２ｏｅ１，４２２ｏｅ２は、中間プレート４２ｍに形成された複数のカソードオフガス排出用流路形成部４２２ｍｏｐ１，４２２ｍｏｐ２の各下端部とそれぞれ重なるように形成されている。
【００６５】
また、中間プレート４２ｍにおいて、複数の冷却水流路形成用貫通孔４２６ｍは、それぞれ、図示した左側の端部が、アノード対向プレート４２ａに形成された冷却水供給用貫通孔４２６ａｉ、および、カソード対向プレート４２ｃに形成された冷却水供給用貫通孔４２６ｃｉと重なるとともに、図示した右側の端部が、アノード対向プレート４２ａに形成された冷却水排出用貫通孔４２６ａｏ、および、カソード対向プレート４２ｃに形成された冷却水排出用貫通孔４２６ｃｏと重なるように形成されている。
【００６６】
Ａ２．３．金属多孔体：
図５は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１の両面に積層される金属多孔体を示す説明図である。図５（ａ）にＭＥＡ４１１のアノード４１１ａの表面に積層されるアノード側金属多孔体４３ａの平面図を示した。また、図５（ｂ）に、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１におけるＭＥＡ４１１の両面に、それぞれ、アノード側金属多孔体４３ａ、および、カソード側金属多孔体４３ｃを積層させたときの、図２におけるＡ−Ａ断面図を示した。
【００６７】
図５（ａ）に示したように、アノード側金属多孔体４３ａは、ガス不透過の仕切板４３ａｓの両側に、ほぼ同じサイズを有する第１の金属多孔体４３ａ１、および、第２の金属多孔体４３ａ２をそれぞれ接合することによって構成されている。つまり、アノード側金属多孔体４３ａは、中央部に配置された仕切板４３ａｓによって、２つの領域に分離されている。アノード側金属多孔体４３ａのサイズは、ＭＥＡ４１１のサイズとほぼ同じである。また、アノード側金属多孔体４３ａの厚さは、ほぼ均一である。
【００６８】
また、平面図の図示は省略しているが、カソード側金属多孔体４３ｃは、アノード側金属多孔体４３ａと同様に、ＭＥＡ４１１とほぼ同じサイズを有している。そして、図５（ｂ）に示したように、アノード側金属多孔体４３ａとほぼ同じ厚さを有している。ただし、カソード側金属多孔体４３ｃは、アノード側金属多孔体４３ａとは異なり、仕切板を備えていない。
【００６９】
図４、および、図５（ｂ）から分かるように、発電時に、燃料電池スタック１００の外部から供給された冷却水は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のシールガスケット４１０に形成された冷却水供給用貫通孔４１６ｉを、セルモジュール４０の積層方向に流れ、セパレータ４２の内部（冷却水流路形成用貫通孔４２６ｍ）を、ＭＥＡ４１１をアノード側金属多孔体４３ａ，４３ｃを介して冷却しつつ流れ、冷却水排出用貫通孔４１６ｏ等を通じて燃料電池スタック１００の外部に排出される。そして、冷却水がセパレータ４２の内部を流れる際には、ＭＥＡ４１１の発熱により、冷却水の流れ方向の上流から下流にかけて、すなわち、冷却水供給用貫通孔４１６ｉから冷却水排出用貫通孔４１６ｏにかけて、冷却水の温度が上昇する。このため、冷却水の冷却能力が冷却水供給用貫通孔４１６ｉから冷却水排出用貫通孔４１６ｏにかけて低下し、ＭＥＡ４１１の温度が冷却水供給用貫通孔４１６ｉ側から冷却水排出用貫通孔４１６ｏ側にかけて高くなる。
【００７０】
そこで、本実施例では、便宜上、ＭＥＡ４１１を、冷却水供給用貫通孔４１６ｉ側の比較的温度が低くなる領域と、冷却水排出用貫通孔４１６ｏ側の比較的温度が高くなる領域とに分けて、ＭＥＡ４１１における冷却水供給用貫通孔４１６ｉ側の領域を低温部と呼び、冷却水排出用貫通孔４１６ｏ側を高温部と呼ぶものとする。ＭＥＡ４１１における低温部、および、高温部は、それぞれ、本発明における第１の発電部、および、第２の発電部に相当する。また、アノード側金属多孔体４３ａにおける第１の金属多孔体４３ａ１は、ＭＥＡ４１１の低温部におけるアノードの表面に沿って水素を流す流路を構成し、本発明における第１の燃料ガス流路に相当する。また、アノード側金属多孔体４３ａにおける第２の金属多孔体４３ａ２は、ＭＥＡ４１１の高温部におけるアノードの表面に沿って水素を流す流路を構成し、本発明における第２の燃料ガス流路に相当する。また、カソード側金属多孔体４３ｃは、アノード側金属多孔体４３ａのように仕切板によって分離されてはいないが、ＭＥＡ４１１の低温部、および、高温部におけるカソードの表面に沿って空気を流す流路を構成し、本発明における第１の酸化剤ガス流路、および、第２の酸化剤ガス流路に相当する。
【００７１】
なお、本実施例では、アノード側金属多孔体４３ａにおける第１の金属多孔体４３ａ１、第２の金属多孔体４３ａ２、および、カソード側金属多孔体４３ｃとして、発泡金属焼結体を用いるものとした。発泡金属焼結体の代わりに、例えば、金属メッシュや、エキスパンドメタル等、導電性、および、ガス拡散性を有する他の金属多孔体を用いるようにしてもよい。
【００７２】
Ａ２．４．燃料電池モジュールの断面構造：
図６、および、図７は、セルモジュール４０の断面構造を示す説明図である。図６に、セパレータ４２と、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１とを積層させたときの、図４におけるＡ−Ａ断面図、すなわち、セルモジュール４０における低温部の断面図を示した。また、図７に、セパレータ４２と、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１とを積層させたときの、図４におけるＢ−Ｂ断面図、すなわち、セルモジュール４０における高温部の断面図を示した。
【００７３】
図６中に矢印で示したように、セルモジュール４０の低温部において、燃料電池スタック１００の外部から供給された空気は、アノード対向プレート４２ａの空気供給用貫通孔４２２ａｉ１を通り、中間プレート４２ｍの空気供給用貫通孔４２２ｍｉ１から分岐して、空気供給用流路形成部４２２ｍｉｐ１を通り、カソード対向プレート４２ｃの空気供給口４２２ｏｓ１から、カソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給される。
【００７４】
そして、空気供給口４２２ｏｓ１から供給された空気は、カソード側金属多孔体４３ｃ中、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄ中を拡散しつつ流れ、カソード対向プレート４２ｃのカソードオフガス排出口４２２ｏｅ１から、カソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に排出され、中間プレート４２ｍのカソードオフガス排出用流路形成部４２２ｍｏｐ１、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏ１を通って、アノード対向プレート４２ａのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ａｏ１等を通じて、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００７５】
また、図１，４、および、図６から分かるように、燃料電池スタック１００の外部から供給された水素は、アノード対向プレート４２ａの第１の水素供給用貫通孔４２４ａｉ１を通り、中間プレート４２ｍの第１の水素供給用貫通孔４２４ｍｉ１から分岐して、水素供給用流路形成部４２４ｍｉｐ１を通り、アノード対向プレート４２ａの第１の水素供給口４２４ｈｓ１から、ＭＥＡ４１１の低温部に当接する、アノード側金属多孔体４３ａにおける第１の金属多孔体４３ａ１の表面に対して垂直な方向に供給される。
【００７６】
そして、第１の水素供給口４２４ｈｓ１から供給された水素は、第１の金属多孔体４３ａ１中、および、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ中を拡散しつつ流れる。このとき、水素は、ＭＥＡ４１１の低温部におけるカソード４１１ｃで生成され、電解質膜４１１ｍを介して、ＭＥＡ４１１の低温部におけるアノード４１１ａに透過した生成水を持ち去りながら流れる。そして、この生成水を含む水素は、アノード対向プレート４２ａの水素排出口４２４ｈｅ１から、第１の金属多孔体４３ａ１の表面に対して垂直な方向に排出され、中間プレート４２ｍの水素排出用流路形成部４２４ｍｏｐ１、水素排出用貫通孔４２４ｍｏ１を通って、アノード対向プレート４２ａの水素排出用貫通孔４２４ａｏ１等を通じて、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００７７】
なお、図６から分かるように、セルモジュール４０における低温部において、水素の流路、および、空気の流路は、水素と空気とが、ＭＥＡ４１１を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されている。こうすることによって、低温部のカソード４１１ｃで生成された生成水を、空気の流れによって、空気の流れ方向の下流側（すなわち、水素の流れ方向の上流側）に移動させるとともに、電解質膜４１１ｍを介して、アノード４１１ａ側に透過した生成水を、水素の流れによって、水素の流れ方向の下流側（すなわち、空気の流れ方向の上流側）に移動させることができるので、低温部における電解質膜４１１ｍの湿潤状態の分布、および、発電分布を均一化することができる。
【００７８】
そして、ＭＥＡ４１１のアノード４１１ａから持ち去られた生成水を含む水素は、図１，４、および、図７から分かるように、アノード対向プレート４２ａの第２の水素供給用貫通孔４２４ａｉ２を通り、中間プレート４２ｍの第２の水素供給用貫通孔４２４ｍｉ２から分岐して、水素供給用流路形成部４２４ｍｉｐ２を通り、アノード対向プレート４２ａの第２の水素供給口４２４ｈｓ２から、ＭＥＡ４１１の高温部に当接する、アノード側金属多孔体４３ａにおける第２の金属多孔体４３ａ２の表面に対して垂直な方向に供給される。
【００７９】
そして、第２の水素供給口４２４ｈｓ２から供給された生成水を含む水素は、アノード側金属多孔体４３ａにおける第２の金属多孔体４３ａ２中、および、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ中を拡散しつつ流れる。このとき、生成水を含む水素は、ＭＥＡ４１１の高温部におけるアノード４１１ａを加湿しながら流れる。そして、アノード４１１ａから排出されたアノードオフガスは、アノード対向プレート４２ａのアノードオフガス排出口４２４ｈｅ２から、第２の金属多孔体４３ａ２の表面に対して垂直な方向に排出され、中間プレート４２ｍのアノードオフガス排出用流路形成部４２４ｍｏｐ２、アノードオフガス排出用貫通孔４２４ｍｏ２を通って、アノード対向プレート４２ａのアノードオフガス排出用貫通孔４２４ａｏ２等を通じて、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００８０】
なお、セルモジュール４０の高温部における空気の流れは、セルモジュール４０の低温部における流れと同様である。すなわち、燃料電池スタック１００の外部から供給された空気は、アノード対向プレート４２ａの空気供給用貫通孔４２２ａｉ２を通り、中間プレート４２ｍの空気供給用貫通孔４２２ｍｉ２から分岐して、空気供給用流路形成部４２２ｍｉｐ２を通り、カソード対向プレート４２ｃの空気供給口４２２ｏｓ２から、カソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給される。
【００８１】
そして、空気供給口４２２ｏｓ２から供給された空気は、カソード側金属多孔体４３ｃ中、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄ中を拡散しつつ流れ、カソード対向プレート４２ｃのカソードオフガス排出口４２２ｏｅ２から、カソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に排出され、中間プレート４２ｍのカソードオフガス排出用流路形成部４２２ｍｏｐ２、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏ２を通って、アノード対向プレート４２ａのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ａｏ２等を通じて、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００８２】
なお、図７から分かるように、セルモジュール４０における高温部においても、低温部と同様に、水素の流路、および、空気の流路は、水素と空気とが、ＭＥＡ４１１を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されている。こうすることによって、低温部のカソード４１１ｃで生成された生成水を、空気の流れによって、空気の流れ方向の下流側（すなわち、水素の流れ方向の上流側）に移動させるとともに、電解質膜４１１ｍを介して、アノード４１１ａ側に透過した生成水を、水素の流れによって、水素の流れ方向の下流側（すなわち、空気の流れ方向の上流側）に移動させることができるので、低温部における電解質膜４１１ｍの湿潤状態の分布、および、発電分布を均一化することができる。
【００８３】
以上説明した第１実施例の燃料電池スタック１００によれば、第１の水素供給マニホールドから、各セルモジュール４０におけるＭＥＡ４１１の低温部に水素を供給し、この低温部において発電時に生成された生成水を含む未消費の水素を、第２の水素供給マニホールドから各セルモジュール４０におけるＭＥＡ４１１の高温部に供給することによって、低温部よりも高温で乾燥しやすい高温部を加湿することができる。したがって、本実施例の燃料電池スタック１００によって、電解質膜４１１ｍの乾燥による発電性能の低下を抑制することができる。
【００８４】
Ｂ．第２実施例：
上記第１実施例では、燃料電池スタック１００を構成する各セルモジュール４０が、それぞれ、低温部と高温部とを備えるものとしたが、第２実施例では、２つの燃料電池スタックが、低温部、および、高温部を構成する。
【００８５】
図８は、第２実施例の燃料電池スタック１００Ａを示す説明図である。図示するように、燃料電池スタック１００Ａは、複数のセルモジュールを積層させた第１の燃料電池スタック１００ａと、複数のセルモジュールを積層させた第２の燃料電池スタック１００ｂとを備えている。そして、詳細な図示、および、説明は省略するが、第１の燃料電池スタック１００ａの内部には、水素供給マニホールドと、水素排出マニホールドと、空気供給マニホールドと、カソードオフガス排出マニホールドと、冷却水供給マニホールドと、冷却水排出マニホールドとが形成されている。また、第２の燃料電池スタック１００ｂには、水素供給マニホールドと、アノードオフガス排出マニホールドと、空気供給マニホールドと、カソードオフガス排出マニホールドと、冷却水供給マニホールドと、冷却水排出マニホールドとが形成されている。
【００８６】
この燃料電池スタック１００Ａにおける水素、および、アノードオフガスの流れを、図中に破線矢印で模式的に示した。また、燃料電池スタック１００Ａにおける空気、および、カソードオフガスの流れを、図中に実線矢印で模式的に示した。また、燃料電池スタック１００Ａにおける冷却水の流れを、図中に一点鎖線矢印で模式的に示した。なお、第１の燃料電池スタック１００ａ、および、第２の燃料電池スタック１００ｂの内部において、水素の流路、および、空気の流路は、水素と空気とが、膜電極接合体を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されている。こうすることによって、第１の燃料電池スタック１００ａ、および、第２の燃料電池スタック１００ｂにおける各カソードで生成された生成水を、空気の流れによって、空気の流れ方向の下流側（すなわち、水素の流れ方向の上流側）に移動させるとともに、電解質膜を介して、アノード側に透過した生成水を、水素の流れによって、水素の流れ方向の下流側（すなわち、空気の流れ方向の上流側）に移動させることができるので、電解質膜の湿潤状態の分布、および、発電分布を均一化することができる。
【００８７】
図中に一点鎖線矢印で示したように、冷却水は、第１の燃料電池スタック１００ａに形成された冷却水供給マニホールドから第１の燃料電池スタック１００ａに供給され、冷却水排出マニホールドから排出される。このとき、第１の燃料電池スタック１００ａに形成された冷却水排出マニホールドから排出された冷却水の温度は、第１の燃料電池スタック１００ａの各セルモジュールを冷却することによって上昇している。そして、この温度が上昇した冷却水は、第２の燃料電池スタック１００ｂに形成された冷却水供給マニホールドから第２の燃料電池スタック１００ｂに供給され、冷却水排出マニホールドから排出される。したがって、第２の燃料電池スタック１００ｂの温度は、第１の燃料電池スタック１００ａの温度よりも高くなる。つまり、燃料電池スタック１００Ａにおいて、第１の燃料電池スタック１００ａ、および、第２の燃料電池スタック１００ｂは、それぞれ、本発明における第１の発電部（低温部）、および、第２の発電部（高温部）に相当する。
【００８８】
そして、図中に破線矢印で示したように、水素は、第１の燃料電池スタック１００ａに形成された水素供給マニホールドから第１の燃料電池スタック１００ａの各アノードに供給され、第１の燃料電池スタック１００ａにおける発電で未消費の水素は、水素排出マニホールドから排出される。このとき、水素排出マニホールドから排出された水素には、第１の燃料電池スタック１００ａにおける発電時に生成された生成水が含まれている。そして、この生成水を含む未消費の水素は、第２の燃料電池スタック１００ｂに形成された水素供給マニホールドから第２の燃料電池スタック１００ｂの各アノードに供給されて、各アノードを加湿しつつ流れ、アノードオフガスは、アノードオフガス排出マニホールドから排出される。
【００８９】
また、図中に実線矢印で示したように、空気は、第１の燃料電池スタック１００ａ、および、第２の燃料電池スタック１００ｂに形成された空気供給マニホールドから、それぞれ、第１の燃料電池スタック１００ａ、および、第２の燃料電池スタック１００ｂの各カソードに供給され、カソードオフガスは、第１の燃料電池スタック１００ａ、および、第２の燃料電池スタック１００ｂに形成されたカソードオフガス排出マニホールドから、それぞれ排出される。
【００９０】
以上説明した第２実施例の燃料電池スタック１００Ａによれば、低温部としての第１の燃料電池スタック１００ａに水素を供給し、この第１の燃料電池スタック１００ａにおいて発電時に生成された生成水を含む未消費の水素を、高温部としての第２の燃料電池スタック１００ｂに供給することによって、第１の燃料電池スタック１００ａが備える膜電極接合体よりも高温で乾燥しやすい第２の燃料電池スタック１００ｂの膜電極接合体を加湿することができる。したがって、本実施例の燃料電池スタック１００Ａによって、電解質膜の乾燥による発電性能の低下を抑制することができる。
【００９１】
Ｃ．第３実施例：
上記第２実施例の燃料電池スタック１００Ａでは、第１の発電部（低温部）としての第１の燃料電池スタック１００ａと、第２の発電部（高温部）としての第２の燃料電池スタック１００ｂを、直列に接続するものとしたが、第３実施例では、１つの燃料電池スタックの内部で、第１の発電部としてのブロックと、第２の発電部としてのブロックとを備える。
【００９２】
図９は、第３実施例の燃料電池スタック１００Ｂを示す説明図である。図示するように、燃料電池スタック１００Ｂは、複数のセルモジュールを積層させた第１ブロック１００Ｂ１と、複数のセルモジュールを積層させた第２ブロック１００Ｂ２とを備えており、第１ブロック１００Ｂ１と、第２ブロック１００Ｂ２とは、分離板５０によって分離されている。そして、詳細な図示、および、説明は省略するが、第１ブロック１００Ｂ１の内部には、水素供給マニホールドと、水素排出マニホールドと、空気供給マニホールドと、空気排出マニホールドと、冷却水供給マニホールドと、冷却水排出マニホールドとが形成されている。また、第２ブロック１００Ｂ２には、水素供給マニホールドと、アノードオフガス排出マニホールドと、空気供給マニホールドと、カソードオフガス排出マニホールドと、冷却水供給マニホールドと、冷却水排出マニホールドとが形成されている。
【００９３】
この燃料電池スタック１００Ｂにおける水素、および、アノードオフガスの流れを、図中に破線矢印で模式的に示した。また、燃料電池スタック１００Ｂにおける空気、および、カソードオフガスの流れを、図中に実線矢印で模式的に示した。また、燃料電池スタック１００Ｂにおける冷却水の流れを、図中に一点鎖線矢印で模式的に示した。なお、第１ブロック１００Ｂ１、および、第２ブロック１００Ｂ２の内部において、水素の流路、および、空気の流路は、水素と空気とが、膜電極接合体を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されている。こうすることによって、第１ブロック１００Ｂ１、および、第２ブロック１００Ｂ２における各カソードで生成された生成水を、空気の流れによって、空気の流れ方向の下流側（すなわち、水素の流れ方向の上流側）に移動させるとともに、電解質膜を介して、アノード側に透過した生成水を、水素の流れによって、水素の流れ方向の下流側（すなわち、空気の流れ方向の上流側）に移動させることができるので、電解質膜の湿潤状態の分布、および、発電分布を均一化することができる。
【００９４】
図中に一点鎖線矢印で示したように、冷却水は、第１ブロック１００Ｂ１に形成された冷却水供給マニホールドから第１ブロック１００Ｂ１に供給され、冷却水排出マニホールドから排出される。このとき、第１ブロック１００Ｂ１に形成された冷却水排出マニホールドから排出された冷却水の温度は、第１ブロック１００Ｂ１の各セルモジュールを冷却することによって上昇している。そして、この温度が上昇した冷却水は、分離板５０の内部に形成された流路を流れて、第２ブロック１００Ｂ２に形成された冷却水供給マニホールドから第２ブロック１００Ｂ２に供給され、冷却水排出マニホールドから排出される。したがって、第２ブロック１００Ｂ２の温度は、第１ブロック１００Ｂ１の温度よりも高くなる。つまり、燃料電池スタック１００Ｂにおいて、第１ブロック１００Ｂ１、および、第２ブロック１００Ｂ２は、それぞれ、本発明における第１の発電部（低温部）、および、第２の発電部（高温部）に相当する。
【００９５】
そして、図中に破線矢印で示したように、水素は、第１ブロック１００Ｂ１に形成された水素供給マニホールドから第１ブロック１００Ｂ１の各アノードに供給され、第１ブロック１００Ｂ１における発電で未消費の水素は、水素排出マニホールドから排出される。このとき、水素排出マニホールドから排出された水素には、第１ブロック１００Ｂ１における発電時に生成された生成水が含まれている。そして、この生成水を含む未消費の水素は、分離板５０の内部に形成された流路を流れて、第２ブロック１００Ｂ２に形成された水素供給マニホールドから第２ブロック１００Ｂ２の各アノードに供給され、各アノードを加湿しつつ流れ、アノードオフガスは、アノードオフガス排出マニホールドから排出される。
【００９６】
また、図中に実線矢印で示したように、空気は、第１ブロック１００Ｂ１に形成された空気供給マニホールドから第１ブロック１００Ｂ１の各カソードに供給され、第１ブロック１００Ｂ１における未消費の酸素を含む空気は、空気排出マニホールドから排出される。このとき、空気排出マニホールドから排出された空気には、第１ブロック１００Ｂ１における発電時に生成された生成水が含まれている。そして、この生成水を含む未消費の酸素を含む空気は、分離板５０の内部に形成された流路を流れて、第２ブロック１００Ｂ２に形成された空気供給マニホールドから第２ブロック１００Ｂ２の各カソードに供給され、各カソードを加湿しつつ流れ、カソードオフガスは、カソードオフガス排出マニホールドから排出される。
【００９７】
以上説明した第３実施例の燃料電池スタック１００Ｂによれば、低温部としての第１ブロック１００Ｂ１に、水素、および、空気を供給し、この第１ブロック１００Ｂ１において発電時に生成された生成水を含む未消費の水素、および、空気を、高温部としての第２ブロック１００Ｂ２に供給することによって、第１ブロック１００Ｂ１が備える膜電極接合体よりも高温で乾燥しやすい第２ブロック１００Ｂ２の膜電極接合体を加湿することができる。したがって、本実施例の燃料電池スタック１００Ｂによって、電解質膜の乾燥による発電性能の低下を抑制することができる。
【００９８】
Ｄ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００９９】
Ｄ１．変形例１：
上記第１実施例では、本発明の燃料電池を、燃料電池スタック１００における各セルモジュール４０のアノード側に適用した場合、すなわち、ＭＥＡ４１１の低温部で未消費の水素を高温部に供給する場合について説明したが、本発明は、これに限られない。アノード、および、カソードの少なくとも一方に適用するようにすればよい。すなわち、低温部で未消費の酸素を含む空気を、一旦、燃料電池スタック１００から排出し、カソードで生成された生成水を含む空気を、セルモジュール４０におけるＭＥＡ４１１の高温部に供給するようにしてもよい。ただし、本発明は、発電に供する反応ガスとしての燃料ガス（水素）と酸化剤ガス（空気）とのうちの少なくとも燃料ガスについて適用することが好ましい。一般に、酸化剤ガスとしては、酸素を含む空気が用いられるので、本発明を酸化剤ガスについて適用した場合、第１の発電部（低温部）において、空気中の酸素が消費されても、空気の流量の減少量は少ないため、空気の流量が減少しても、生成水による空気中の水蒸気濃度の増加は少なく、第１の発電部（低温部）において生成された生成水を含む空気によって第２の発電部（高温部）を加湿する効果は比較的少ない。これに対し、燃料ガスとしては、一般に、水素が用いられるので、本発明を燃料ガスについて適用した場合には、第１の発電部（低温部）において、水素が消費されるにつれて、水素の流量が減少し、生成水による水素中の水蒸気濃度が増加するため、第１の発電部（低温部）において生成された生成水を含む水素によって第２の発電部（高温部）を加湿する効果が大きくなるからである。
【０１００】
Ｄ２．変形例２：
上記第１実施例では、セルモジュール４０におけるＭＥＡ４１１の低温部、および、高温部において、水素の流路、および、空気の流路は、水素と空気とが、ＭＥＡ４１１を挟んで互いに略対向する方向に流れるように形成されているものとしたが、本発明は、これに限られない。ＭＥＡ４１１の低温部、および、高温部において、水素の流路、および、空気の流路は、それぞれ、任意に設定可能である。例えば、水素の流路、および、空気の流路は、水素と空気とが、ＭＥＡ４１１を挟んで略同一方向に流れるように形成されているものとしてもよい。
【０１０１】
また、上記第１実施例では、セルモジュール４０において、水素、および、空気を、セルモジュール４０の短辺方向に流すものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、セルモジュール４０において、水素、および、空気を、セルモジュール４０の長辺方向に流すものとしてもよい。
【０１０２】
Ｄ３．変形例３：
上記第１実施例では、セルモジュール４０において、冷却水の流路は、水素、および、空気の流れ方向に対して略垂直な方向に、冷却水が流れるように形成されているものとしたが、本発明は、これに限られない。ただし、上記第１実施例のように、水素、および、空気の流れ方向を略平行方向とし、冷却水の流れ方向を、水素、および、空気の流れ方向に対して略垂直な方向とすることによって、セルモジュール４０における各種ガスや、冷却水の供給口、および、排出口を効率よく配置することができる。
【０１０３】
Ｄ４．変形例４：
上記第１実施例では、ガス流路として、金属多孔体を用いるものとしたが、本発明は、これに限られない。シールガスケット一体型ＭＥＡ４１を挟持するセパレータに、溝、および、リブを設けて、ガス流路を形成するようにしてもよい。ただし、ガス流路として、金属多孔体を用いることによって、溝、および、リブによってガス流路を形成する場合と比較して、セルモジュール４０の内部抵抗を低下させることができる。また、ガス流路の形状は、ＭＥＡ４１１の表面に沿って、ガスがほぼ直線的に流れるストレート型としてもよいし、蛇行して流れるサーペンタイン型としてもよい。
【０１０４】
Ｄ５．変形例５：
上記第１実施例では、アノード側金属多孔体４３ａは、仕切板４３ａｓを備えるものとしたが、これを省略するようにしてもよい。ただし、仕切板４３ａｓを備えることによって、ＭＥＡ４１１の低温部に供給された水素が高温部に流れ込んだり、高温部に供給された水素が低温部に流れ込んだりするのを抑制することができる。そして、アノード側金属多孔体４３ａが仕切板４３ａｓを備えない場合よりも、低温部を流れる水素の流量を確実に増大させ、低温部からの生成水の持ち去り量を確実に増大させて、この生成水を、高温部の加湿に有効利用することができる。
【０１０５】
また、上記第１実施例では、アノード側金属多孔体４３ａにおいて、仕切板４３ａｓは、中央部に配置されているものとしたが、仕切板４３ａｓの位置は、任意に設定可能である。アノード側金属多孔体４３ａにおける仕切板４３ａｓの配置位置を変更した場合には、これに応じて、セパレータ４２における各種貫通孔の形状や配置位置を変更すればよい。
【０１０６】
また、上記第１実施例では、アノード側金属多孔体４３ａが仕切板４３ａｓを備えるものとしたが、カソード側金属多孔体４３ｃにも同様の仕切板を備えるようにしてもよい。
【０１０７】
Ｄ６．変形例６：
上記実施例では、燃料電池スタックを、冷却水の流れ方向の上流から下流にかけての温度分布に応じて、低温部と高温部とに区分するものとしたが、本発明は、これに限られない。燃料電池スタックにおける発電分布に起因する温度分布に応じて、低温部と高温部とに区分するものとしてもよい。
【０１０８】
Ｄ７．変形例７：
上記実施例では、燃料電池スタックは、その温度分布に応じて、低温部と高温部との２つの部位を備えるものとしたが、本発明は、これに限られない。燃料電池における温度分布に応じて、３つ以上の部位に区分するようにしてもよい。そして、燃料電池において、比較的低温の部位で生成された生成水を、反応ガスによって持ち去り、この生成水を含む反応ガスを、比較的高温で乾燥しやすい部位に供給し、反応ガスに含まれる生成水によって、比較的高温で乾燥しやすい部位を加湿するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池スタック１００の概略構成を示す斜視図である。
【図２】シールガスケット一体型ＭＥＡ４１の概略構造を示す説明図である。
【図３】セパレータ４２の構成部品の平面図である。
【図４】セパレータ４２の平面図である。
【図５】シールガスケット一体型ＭＥＡ４１の両面に積層される金属多孔体を示す説明図である。
【図６】セルモジュール４０（低温部）の断面構造を示す説明図である。
【図７】セルモジュール４０（高温部）の断面構造を示す説明図である。
【図８】第２実施例の燃料電池スタック１００Ａを示す説明図である。
【図９】第３実施例の燃料電池スタック１００Ｂを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１００...燃料電池スタック
１０ａ，１０ｂ...エンドプレート
１２ｉ１，１２ｉ２...空気供給口
１２ｏ１，１２ｏ２...カソードオフガス排出口
１４ｉ１...第１の水素供給口
１４ｉ２...第２の水素供給口
１４ｏ１...水素排出口
１４ｏ２...アノードオフガス排出口
１６ｉ...冷却水供給口
１６ｏ...冷却水排出口
２０ａ，２０ｂ...絶縁板
３０ａ，３０ｂ...集電板
３２ａ，３２ｂ...出力端子
４０...セルモジュール
４１...シールガスケット一体型ＭＥＡ
４１０...シールガスケット
４１２ｉ１...空気供給用貫通孔
４１２ｏ１...カソードオフガス排出用貫通孔
４１４ｉ１...第１の水素供給用貫通孔
４１４ｉ２...第２の水素供給用貫通孔
４１４ｏ１...水素排出用貫通孔
４１４ｏ２...アノードオフガス排出用貫通孔
４１６ｉ...冷却水供給用貫通孔
４１６ｏ...冷却水排出用貫通孔
４１１...ＭＥＡ
４１１ｍ...電解質膜
４１１ａ...アノード
４１１ａｃ...アノード側触媒層
４１１ａｄ...アノード側ガス拡散層
４１１ｃ...カソード
４１１ｃｃ...カソード側触媒層
４１１ｃｄ...カソード側ガス拡散層
４２...セパレータ
４２ｃ...カソード対向プレート
４２２ｃｉ１，４２２ｃｉ２...空気供給用貫通孔
４２２ｃｏ１，４２２ｃｏ２...カソードオフガス排出用貫通孔
４２４ｃｉ１...第１の水素供給用貫通孔
４２４ｃｏ１...水素排出用貫通孔
４２４ｃｉ２...第２の水素供給用貫通孔
４２４ｃｏ２...アノードオフガス排出用貫通孔
４２６ｃｉ...冷却水供給用貫通孔
４２６ｃｏ...冷却水排出用貫通孔
４２２ｏｓ１，４２２ｏｓ２...空気供給口
４２２ｏｅ１，４２２ｏｅ２...カソードオフガス排出口
４２ｍ...中間プレート
４２２ｍｉ１，４２２ｍｉ２...空気供給用貫通孔
４２２ｍｉｐ１，４２２ｍｉｐ２...空気供給用流路形成部
４２２ｍｏ１，４２２ｍｏ２...カソードオフガス排出用貫通孔
４２２ｍｏｐ１，４２２ｍｏｐ２...カソードオフガス排出用流路形成部
４２４ｍｉ１...第１の水素供給用貫通孔
４２４ｍｉｐ１...水素供給用流路形成部
４２４ｍｏ１...水素排出用貫通孔
４２４ｍｏｐ１...水素排出用流路形成部
４２４ｍｉ２...第２の水素供給用貫通孔
４２４ｍｉｐ２...水素供給用流路形成部
４２４ｍｏ２...アノードオフガス排出用貫通孔
４２４ｍｏｐ２...アノードオフガス排出用流路形成部
４２６ｍ...冷却水流路形成用貫通孔
４２ａ...アノード対向プレート
４２２ａｉ１，４２２ａｉ２...空気供給用貫通孔
４２２ａｏ１，４２２ａｏ２...カソードオフガス排出用貫通孔
４２４ａｉ１...第１の水素供給用貫通孔
４２４ａｏ１...水素排出用貫通孔
４２４ａｉ２...第２の水素供給用貫通孔
４２４ａｏ２...アノードオフガス排出用貫通孔
４２６ａｉ...冷却水供給用貫通孔
４２６ａｏ...冷却水排出用貫通孔
４２４ｈｓ１...第１の水素供給口
４２４ｈｅ１...水素排出口
４２４ｈｓ２...第２の水素供給口
４２４ｈｅ２...アノードオフガス排出口
４３ａ...アノード側金属多孔体
４３ａ１...第１の金属多孔体
４３ａ２...第２の金属多孔体
４３ａｓ...仕切板
４３ｃ...カソード側金属多孔体
５０...分離板
１００Ａ...燃料電池スタック
１００ａ...第１の燃料電池スタック
１００ｂ...第２の燃料電池スタック
１００Ｂ...燃料電池スタック
１００Ｂ１...第１ブロック
１００Ｂ２...第２ブロック
ＳＬ...シールライン
【図１】
2009231082.tif 000003
【図２】
2009231082.tif 000004
【図３】
2009231082.tif 000005
【図４】
2009231082.tif 000006
【図５】
2009231082.tif 000007
【図６】
2009231082.tif 000008
【図７】
2009231082.tif 000009
【図８】
2009231082.tif 000010
【図９】
2009231082.tif 000011