(57)【要約】【課題】スタック下流側の燃料電池においてその燃料ガス流路に滞留する滞留水５がアノード反応層に悪影響を及ぼすことを排除する。【解決手段】膜電極接合体２１のカソード電極２３に接する空気流路２６、アノード電極２４に接する第１の燃料ガス流路２７、を備える燃料電池２０において、第１の燃料ガス流路２７の下縁部と空気流路２６の下縁部との間に第２の燃料ガス流路３１が形成され、第１の燃料ガス流路２７の下縁部と第２の燃料ガス流路３１とは水分透過性材料からなる第１の隔壁３５で離隔され、第２の燃料ガス流路３１と空気流路２６との間は気密性材料からなる第２の隔壁３３で離隔されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体のカソード電極に接する空気流路、アノード電極に接する第１の燃料ガス流路、を備える燃料電池であって、
前記第１の燃料ガス流路の下縁部と前記空気流路の下縁部との間に第２の燃料ガス流路が形成され、前記第１の燃料ガス流路の下縁部と前記第２の燃料ガス流路とは水分透過性材料からなる第１の隔壁で離隔され、前記第２の燃料ガス流路と前記空気流路との間は気密性材料からなる第２の隔壁で離隔されている、ことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記第１の燃料ガス流路と前記第２の燃料ガス流路とを離隔する第１の隔壁は前記膜電極接合体から延出した固体高分子電解質膜からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記延出した固体高分子電解質膜は、前記アノード電極の下面に沿って屈折され、前記第２の燃料ガス流路は前記膜電極接合体の下側に配置され、前記第２の隔壁は前記カソード電極の側面とほぼ面一に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池を複数積層してなる燃料電池スタックであって、
前記第１の燃料ガス流路には前記燃料電池の積層方向の一方向へ前記燃料ガスが流通され、前記第２の燃料ガス流路には前記燃料電池の積層方向の他方向へ前記燃料ガスが流通される、ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項５】
前記燃料電池の複数枚が積層されて燃料電池モジュールが形成され、該燃料電池モジュールの複数個を積層して前記燃料電池スタックが形成され、前記燃料ガスの流通方向が前記モジュール毎に互い違いにされている、ことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記膜電極接合体の一方の下隅部に前記第２の燃料ガス流路のガス入り口が形成され、他方の下隅部で前記第２の燃料ガス流路は第３の燃料ガス流路に連通し、該第３の燃料ガス流路は前記膜電極接合体の縁に沿って形成され、該第３の燃料ガス流路から前記第１の燃料ガス流路へ燃料ガスが供給され、該第１の燃料ガス流路では前記燃料ガスが前記空気流路の空気流れ方向と逆方向へ流通する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記第１のガス流路は第１の分配流路、主流路、第２の分配流路を備え、前記第１の分配流路は前記膜電極接合体の上縁に沿って配設され、前記第３の燃料ガス流路から供給される燃料ガスを前記主流路へ分配し、前記第２の分配流路は前記膜電極接合体の下縁に沿って配設され、前記主流路から排出される燃料ガスを前記第２の燃料ガス流路のガス流れと逆方向に流通する、ことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記膜電極接合体の一方の下隅部に前記第２の燃料ガス流路のガス入り口が形成され、他方の下隅部で前記第２の燃料ガス流路は第３の燃料ガス流路に連通し、該第３の燃料ガス流路は前記膜電極接合体の側縁に沿って形成され、該第３の燃料ガス流路から前記第１の燃料ガス流路へ燃料ガスが供給され、該第１の燃料ガス流路では前記燃料ガスが左右方向へ蛇行しながら上から下へ流通し、他方前記空気流路では空気が下から上へ流通する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記第１の燃料ガス流路の下縁部において前記燃料ガスは前記膜電極接合体の下縁部に沿って、かつ前記第２の燃料ガス流路のガス流れと逆方向に流通する、ことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池及び燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池１０は、図１に示すように、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１をセパレータ８で挟持した構成であり、ここに膜電極接合体１は、ナフィオン（登録商標、Nafion（ディユポン社製））等の固体高分子膜からなる電解質膜２をカソード電極３とアノード電極４で挟持してなる。カソード電極３には空気流路６が接続され、アノード電極４には燃料ガス流路７が接続される。各電極３，４は拡散層と反応層とを積層した構成を採る。図中符号９はシール材である。
【０００３】
膜電極接合体１では、アノード反応層における電気化学的反応により、燃料から水素イオン（Ｈ+；プロトン）と電子とが生成される。そして、プロトンは水分子を伴ったＨ3Ｏ+の形で電解質膜２内をカソード反応層に向かって移動する。また、電子は、燃料電池１０に接続された負荷を通り、カソード反応層に流れる。一方、カソード反応層においては、空気中に含まれる酸素とプロトンと電子とから水が生成される。このような電気化学的反応が連続して起こることにより、燃料電池システムは起電力を連続して発生することができる。
本件発明に関連する技術を開示する特許文献１を参照されたい。
【特許文献１】特開２００６−３４４４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記燃料電池１０はその複数毎が積層されて燃料電池スタックを構成する。このスタックにおいて、燃料電池の積層数が多くなると、燃料ガスの流通量が不均一になり、燃料ガスと酸化ガスがアノード極室内に混在する状態となりやすい。この様な状態になると、カソードに1Vを超える異常電位が発生し、カソード触媒が溶出したり担体が酸化して消失するなどによりカソード触媒層が劣化する。これを回避するため、燃料電池の積総数を数〜10枚程度を1単位として構成し、1単位毎に燃料ガスを供給する構造としている。1単位目の出口が2単位目の入口となるため、燃料ガスの流通方向は互い違いとなり、燃料ガスの流路が長くなる。その結果、スタックの上流においてアノード電極４が乾燥し易く、他方、スタックの下流においてアノード電極４が水分で飽和するおそれがある。アノード電極４の乾燥及び水分飽和はそれぞれ膜電極接合体のドライアップ及びフラッディングを引き起こし、燃料電池の出力低下の原因となるので好ましくない。
特に、スタック下流側の燃料電池では、その燃料ガス流路７の下縁側に水が溜まることがある（図１の滞留水５参照）。この滞留水５はアノード電極４の反応層への燃料ガスの供給を阻害し、発電反応に干渉する。さらに、アノード反応層、及び、カソード反応層の劣化を引き起こすため好ましくない。この問題を解決するため、水が滞留しやすい部分は反応層を形成しないという手法が提案されている（特開2007-227277)。
この発明は、スタック下流側の燃料電池においてその燃料ガス流路に滞留する滞留水５がアノード反応層に悪影響を及ぼすことを排除することを一つの課題とする。さらには、この滞留水５を用いてスタック上流側の燃料電池のドライアップを防止することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を重ねてきたところ、下記発明に想到した。即ち、
膜電極接合体のカソード電極に接する空気流路、アノード電極に接する第１の燃料ガス流路、を備える燃料電池であって、
前記第１の燃料ガス流路の下縁部と前記空気流路の下縁部との間に第２の燃料ガス流路が形成され、前記第１の燃料ガス流路の下縁部と前記第２の燃料ガス流路とは水分透過性材料からなる第１の隔壁で離隔され、前記第２の燃料ガス流路と前記空気流路との間は気密性材料からなる第２の隔壁で離隔されている、ことを特徴とする燃料電池。
【０００６】
このように構成された第１の局面の発明によれば、第１の燃料ガス流路の下縁部に滞留した水を、水分透過性の第１の隔壁を通じて、第２の燃料ガス流路へ透過させ、第２の燃料ガス流路を通過する燃料ガスを加湿することができる。
これにより、簡易な構成で効率よく滞留水を排除できる。また同時に、第２の燃料ガス流路を通過する燃料ガスを加湿できるので、この燃料ガスをスタックにおいて上流側の燃料電池へ供給することにより、そのドライアップを確実に防止できる。
【０００７】
この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、第１の局面に記載の燃料電池において、前記第１の燃料ガス流路と前記第２の燃料ガス流路とを離隔する第１の隔壁は前記膜電極接合体から延出した固体高分子電解質膜からなるものとする。
このように規定される燃料電池によれば、第１の隔壁として膜電極接合体の固体高分子電解質膜を用いるので、部品点数が削減されて燃料電池の製造コストが削減される。
【０００８】
この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、第２の局面の燃料電池において、前記延出された固体高分子電解質膜は、前記アノード電極の下面に沿って屈折され、前記第２の燃料ガス流路は前記膜電極接合体の下側に配置され、前記第２の隔壁は前記カソード電極の側面とほぼ面一に配置される。
このように規定される燃料電池によれば、第２の燃料ガス流路を膜電極接合体の下側に配置できるので、第２の燃料ガス流路を設けても燃料電池の厚さを何ら増大させることがない。
【０００９】
上記のように規定された各燃料電池は積層されて燃料電池スタックを形成することとなるが、当該スタックにおいて、第１の燃料ガス流路には、当該燃料電池の積層方向の一方向へ燃料ガスを流通させ、他方、第２の燃料ガス流路は燃料ガス源へ連結して、前記燃料電池の積層方向の他方向へ燃料ガスを流通させ、その後この燃料ガスは前記第１の燃料ガス流路へ供給される（この発明の第４の局面）。
このように規定される燃料電池スタックによれば、乾燥状態にある上流側の燃料ガス（燃料ガス源から供給される）が、湿潤状態にある第１の隔壁により加湿されるので、燃料電池スタックにおいて上流側のアノード電極の乾燥を防止できる。第１の隔壁から水分が奪われると第１の燃料ガス流路の下縁部に滞留した水分が第１の隔壁へ吸収され、もって当該滞留水も減少する。
【００１０】
滞留水は、燃料電池を数〜10枚程度の単位毎に供給する構造、すなわち燃料ガスの流通方向が互い違いになるように燃料ガス流路を形成したスタック構造において生じやすい。かかる構造の燃料電池スタックでは燃料ガスの流路が長くなるからである。換言すれば、かかる構造の燃料電池スタックにおいて第１の燃料ガス流路と第２の燃料ガス流路における燃料ガスの流通方向を相互に逆方向とすれば（この発明の第５の局面）、滞留水を効率よく削減できる。その結果、燃料電池スタックの効率が向上する。
【００１１】
この発明の第６の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面で規定される燃料電池であって、前記膜電極接合体の一方の下隅部に前記第２の燃料ガス流路のガス入り口が形成され、他方の下隅部で前記第２の燃料ガス流路は第３の燃料ガス流路に連通し、該第３の燃料ガス流路は前記膜電極接合体の縁に沿って形成され、該第３の燃料ガス流路から前記第１の燃料ガス流路へ燃料ガスが供給され、該第１の燃料ガス流路では前記燃料ガスが前記空気流路の空気流れ方向と逆方向へ流通する。
このように規定される第６の局面の燃料電池によれば、第２の燃料ガス流路を流通することにより加湿された燃料ガスが膜電極接合体において空気流れと逆方向へ流通するので、膜電極接合体毎に、燃料ガス及び空気の加湿バランスが調整される。よって、高い出力の燃料電池を提供可能となる。
【００１２】
この発明の第７の局面は次のように規定される。即ち、
第６の局面に規定の燃料電池において、前記第１のガス流路は第１の分配流路、主流路、第２の分配流路を備え、前記第１の分配流路は前記膜電極接合体の上縁に沿って配設され、前記第３の燃料ガス流路から供給される燃料ガスを前記主流路へ分配し、前記第２の分配流路は前記膜電極接合体の下縁に沿って配設され、前記主流路から排出される燃料ガスを前記第２の燃料ガス流路のガス流れと逆方向に流通させる。
このように規定される第６の局面の燃料電池によれば、第１の分配流路及び第２のガス分配流路が設けられたので、第１の燃料ガスの主流路において燃料ガスを均等に上下方向へ流通させられる。これにより、燃料電池の出力が安定しかつ高い出力が可能となる。
【００１３】
この発明の第８の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面で規定される燃料電池において、前記膜電極接合体の一方の下隅部に前記第２の燃料ガス流路のガス入り口が形成され、他方の下隅部で前記第２の燃料ガス流路は第３の燃料ガス流路に連通し、該第３の燃料ガス流路は前記膜電極接合体の側縁に沿って形成され、該第３の燃料ガス流路から前記第１の燃料ガス流路へ燃料ガスが供給され、該第１の燃料ガス流路では前記燃料ガスが左右方向へ蛇行しながら上から下へ流通し、他方前記空気流路では空気が下から上へ流通する。
このように規定される第８の局面の燃料装置によれば、第２の燃料ガス流路を流通することにより加湿された燃料ガスが膜電極接合体において左右に蛇行しながら、上縁側から下縁側に向けて流通し、他方空気は下縁側から上縁側へと流通するので、膜電極接合体毎に、燃料ガス及び空気の加湿バランスが調整される。よって、高い出力の燃料電池を提供可能となる。
【００１４】
この発明の第９の局面は次のように規定される。即ち、
第８の局面に規定の燃料電池であって、前記第１の燃料ガス流路の下縁部において前記燃料ガスは前記膜電極接合体の下縁部に沿って、かつ前記第２の燃料ガス流路のガス流れと逆方向に流通する。
このように規定される第９の局面の燃料電池によれば、膜電極接合体において第１の燃料ガス流路の燃料ガス流通方向と第２の燃料ガス流路の燃料ガス流通方法とが互い違いとなり、加湿のバランスが調整される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した実施例を説明する。
図２は実施例の燃料電池２０を示す。
実施例の燃料電池２０は膜電極接合体２１、空気流路２６、第１の燃料ガス流路２７、第２の燃料ガス流路３１を備えている。図中の符号２８はセパレータ、符号２９はシール材である。符号３３は第２の燃料ガス流路３１と空気流路２６とを離隔する第２の隔壁である。
【００１６】
膜電極接合体２１は固体高分子電解質膜２２をカソード電極２３とアノード電極２４で挟持した構成である。この電解質膜２２はパーフルオロカーボンスルホン酸基を具備したフッ素樹脂（例えばナフィオン（商標名））からなるプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態において良好なプロトン導電性を発揮する。カソード電極２３、２４はカーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンフェルト等のガス透過性のある多孔質基材（拡散層）と、この拡散層の一面に形成される反応層とからなる。反応層は電解質膜２２に接し、この反応層には白金等の触媒が担持されている。
電解質膜２２は膜電極接合体２１から下方へ延出して第１の隔壁３５を構成している。即ち、電解質膜２２は膜電極接合体２１から引き出されて膜電極接合体２１の下面にそって屈折され、アノード電極の表面（側面）とほぼ面一となるように下方へ延出される。この第１の隔壁３５には反応層が積層されておらず、その一側面（図例では左側面）は第１の空気流路２７の下縁部に表出している。
【００１７】
第１の隔壁３５の右側面には第２の燃料ガス流路３１が配置されている。この第２の燃料ガス流路３１の厚さはカソード電極２３及びアノード電極２４の厚さとほぼ等しく、その結果、第２の隔壁３３がカソード電極２３の表面（側面）とほぼ面一に配置される。これにより、燃料電池として、第２の燃料ガス流路３１を備えることとなっても、その全体の厚さが増大することはない。
第２の燃料ガス流路３１と第１の燃料ガス流路２７との間には第１の隔壁３５が配置される。第２の燃料ガス流路３１と空気流路２６との間には第２の隔壁３３が配置される。第２のガス流路３１の上面及び下面はシール材２９でシールされている。
ここにシール材２９には弾性接着剤、液状ガスケット等を用いることができる。
第１の隔壁３５として、電解質膜２２の延出部分を利用したが、これは部品点数を削減するためであり、電解質膜２２と第１の隔壁とを別体かつ別部品とすることもできる。例えば、第１の隔壁３５を固体高分子電解質膜とシリカゲルや酸化チタン等の吸水多孔体との混合材料製とする。これにより、第１の燃料ガス流路側において滞留水の吸水が促進され、また第２の燃料ガス流路側において水分蒸発が促進される。また、滞留水の残留を低減することにより、凍結時の応力低減効果もある。
更には、第１の隔壁に不純物トラップ機能を持たせることもできる。例えば、電解質膜２２中のスルフォン酸基よりも第１の隔壁３５中のスルフォン酸基を高濃度とし、水分中の金属イオンを積極的に吸着させ、膜電極接合体２１の各電極の触媒が被毒されることを防止する。
第１の隔壁３５に吸着された金属イオンは、第２の燃料ガス流路へ酸性水溶液を流通させることにより除去できる。かかる金属イオンの除去作業を定期的に実行することにより、触媒の寿命が延び、ひいては燃料電池が高寿命となる。
【００１８】
第２の隔壁３３は第２の燃料ガス流路３１と空気流路２６とを気密に隔離できればその形成材料は任意に選択可能である。この実施例ではセパレータ２８と同一材料の金属板を用いた。カーボン、または、ガスを透過しにくい材料であれば特に導電性は必要なく、樹脂板、セラミック板等を用いることもできる。
【００１９】
空気流路２６はセパレータ２８と膜電極接合体２１のカソード電極との間に形成される空間であり、図示上下方向へ空気を流通させる。空気を均等に流通させるとともに、機械的安定性を確保するため、セパレータ２８のカソード電極対向面には縦方向にリブが形成されている。
第１の燃料ガス流路２７はセパレータ２８と膜電極接合体２１のアノード電極との間に形成され、左右方向へ燃料ガスを流通させる。燃料ガスを均等に流通させるとともに、機械的安定性を確保するため、セパレータ２８のアノード電極対向面には横方方向にリブが形成されている。
第２の燃料ガス流路３１の構造は空隙で形成されているが、圧力損失の小さい網状体や、多孔体で形成しても良い。
【００２０】
かかる構成の燃料電池２０は、例えば１０枚が１セットとなって１つの燃料電池モジュールＭを構成する（図３参照）。
この燃料電池モジュールＭが複数積層されて燃料電池スタックＳとなる。この燃料電池スタックＳにおいて、相互に隣接するモジュールＭではその第１の燃料ガス流路における水素ガスは異なる方向に流通する。
【００２１】
かかる燃料電池スタックＳでは、燃料ガス源としての水素ガスタンクから燃料ガス（乾燥している）がスタック最前列（図３では下側）のモジュールＭ１の第２の燃料ガス流路３１へ導入される。その後、水素ガスは各燃料電池の第２の燃料ガス流路に沿って流れる（図３Ａの破線矢印参照）。図中符号４１はセパレータ２８に穿設された第１の貫通孔である。図３（Ａ）の上向き破線矢印で示すとおり、第２の燃料ガス流路３１を流れてきた燃料ガスはこの第１の貫通孔４１を通って燃料電池の厚さ方向へ流通される。符号４３は水素ガスを燃料電池厚さ方向へ流通させる（図３（Ｂ）の実線縦方向矢印参照）ための第２の貫通孔である。
なお、燃料電池スタックにおいて最後列（図３では上側）のモジュールＭＬでは、水素ガス用の第２の貫通孔４４がセパレータ２８の下縁まで伸ばされており、隣り合うモジュールの第１の貫通孔４１に連通している。これにより、第２の燃料ガス流路３１を流通してきた水素ガスは第２の貫通孔４４に流れ込み、第１の燃料ガス流路２７の全面へ供給される。
その後の水素ガスの流れを図３（Ｂ）の実線矢印で示す。即ち、後段のモジュールから前段のモジュールへ、モジュール毎に第１の燃料ガス流路２７を流れる方向を変えながら水素ガスは流れ（実線矢印参照）、排気される。
【００２２】
ここに、排気側の数個のモジュールにおいては、第１の燃料ガス流路２７の下縁側に水が溜まることがある（滞留水２５）。
この滞留水２５は固体高分子電解質膜からなる第１の隔壁３５を湿潤させる。この第１の隔壁３５は第２の燃料ガス流路３１に表出しているので、第２の燃料ガス流路３１を流れる水素ガスを加湿する。これにより、水素ガスタンクと燃料電池スタックとの間に別途加湿器を設ける必要がない。また、第１の燃料ガス流路へ導入する水素ガスが加湿されるので、アノード電極がドライアップすることを確実に防止できる。
第２の燃料ガス流路３１を流れる水素ガスにより第１の隔壁３５の水分が奪われると、この第１の隔壁３５が乾燥し、もって滞留水２５を吸収する。
第１の燃料ガス流路２７において水２５が滞留するおそれのある下縁部は第１の隔壁３５に対向し、アノード電極２４には接触していないので、水分によるアノード及び、カソードの反応層の触媒劣化の問題も無くなる。
【００２３】
上記において、最初に第１の燃料ガス流路２７へ水素ガスが流通するモジュールＭＬ（図示最上段のモジュールＭＬ）では、各アノード電極及びカソード電極の全面に反応層を設けて電量密度の増量を図ることが好ましい。当該モジュールＭＬを構成する燃料電池は汎用的なものであり、第２の燃料ガス流路を備えていない。
【００２４】
図４に他の実施例の燃料電池１００を示す。図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を部分的に省略する。
この実施例ではカソード側のセパレータ２８の一方の側縁部に第３の燃料ガス流路１１０を備えている。この第３の燃料ガス流路１１０はセパレータ２８の側縁部に沿って刻設された溝からなる。第３の燃料ガス流路１１０の下端は膜電極接合体の下隅部において第２の燃料ガス流路３１に連通しており、その上端は燃料ガス送り口１１３に連通している。燃料ガス送り口１１３はアノード側のセパレータ２８においても開口しており、この送り口１１３から第１の分配流路１２０へ燃料ガスが送られる。第１の分配流路１２０は第１の燃料ガス流路１２７の上縁へ低抵抗の網体を配設することにより形成される。第１の分配流路１２０へ供給された燃料ガスは第１の分配流路１２０を軸方向へ流れながら、かつその幅方向へ漏出する。これにより、第１の燃料ガス流路２７の主流路１２８へ燃料ガスが均等に分配される。
【００２５】
第１の燃料ガス流路２７の下縁には第２の分配流路１３０が備えられる。この第２の分配流路１３０も低抵抗の網体からなり、主流路１２８を矢印のように流れてきた燃料ガスが膜電極接合体の下縁に沿って流れて燃料ガス排出口１４０から排出される。
第２の燃料ガス流路３１へのガス導入口である貫通孔４１の近傍に排出口１４０が設けられる。これにより、第２の燃料ガス流路３１と第２の分配流路１３０とが第１の隔壁３５を介して対向した位置となり、かつ、第２の燃料ガス流路３１の燃料ガス流れ方向と第２の分配流路１３０の燃料ガス流れ方向とが逆方向となり、燃料ガスの湿度バランスが向上する。
図４において、符号１５０は冷却水流路である。
【００２６】
この実施例の燃料電池によれば、貫通孔４１から導入された燃料ガスは、第２の燃料ガス流路３１→第３の燃料ガス流路１１０→燃料ガス送り口１１３→第１の分配流路１２０→主流路１２８→第２の分配流路１３０→燃料ガス排出口１４０のように膜電極接合体２１を面内方向に巡回する。これにより、湿度を帯びた排出間際の燃料ガスと乾燥状態にある導入直後の燃料ガスとが隔壁３５を介して対向し、更には、空気流れを燃料ガスの流れと逆方向とすることにより、膜電極接合体の湿度がバランスされる。
【００２７】
この発明の他の実施例の燃料電池２００を図５に示す。なお、図４と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この燃料電池２００では、第３の燃料ガス流路１１０へ連通する燃料ガス送り口２１３を長孔として、この送り口２１３から第１の燃料ガス流路２２７へ燃料ガスが横方向へ吹き込まれる。第１の燃料ガス流路２２７には堰部材２２１が互い違いに設けられている。即ち、第１の燃料ガス流路２２７の各側縁から複数の堰部材がくし状に延設され、上から下へ蛇行する流路を形成する。これにより、送り口２１３から第１の燃料ガス流路２２７へ導入された燃料ガスは左右へ蛇行しながら、順次降下し、排出口１４０から排出される。第１の燃料ガス流路２２７において最終段（下縁部）は、第１の隔壁３５を介して第２の燃料ガス流路３１と対向し、かつ当該最終段における燃料ガスの流れ方向は第２の燃料ガス流路３１のガス流れ方向と反対方向となる。
このように構成された燃料電池２００によれば、貫通孔４１から導入された燃料ガスは、第２の燃料ガス流路３１→第３の燃料ガス流路１１０→燃料ガス送り口２１３→第１の燃料ガス流路２２７→排出口１４０のように膜電極接合体２１を面内方向に巡回する。これにより、湿度を帯びた排出間際の燃料ガスと乾燥状態にある導入直後の燃料ガスとが第１の隔壁３５を介して対向し、更には、空気流れを燃料ガスの流れと逆方向とすることにより、膜電極接合体の湿度がバランスされる。
【００２８】
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来例の燃料電池の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施例の燃料電池の構成を示す。
【図３】この発明の実施例の燃料電池セルにおける燃料ガス（水素ガス）の流通経路を示す。
【図４】この発明の他の実施例の燃料電池の構成を示す。
【図５】この発明の他の実施例の燃料電池の構成を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１、２１  膜電極接合体
２、２２  電解質膜
３、２３  カソード電極
４、２４  アノード電極
５、２５  滞留水
６、２６  空気流路
７、２７、２２７  第１の燃料流路
８、２８  セパレータ
９、２９  シール材
１０、２０、１００、２００  燃料電池
３１  第２の燃料ガス流路
３３  第２の隔壁
３５  第１の隔壁
１１０  第３の燃料ガス流路
【図１】
2009218200.tif 000003
【図２】
2009218200.tif 000004
【図３】
2009218200.tif 000005
【図４】
2009218200.tif 000006
【図５】
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