(57)【要約】【課題】  排水性の高い多孔体を備えた燃料電池を提供する。【解決手段】  燃料電池（１００）は、膜−電極接合体（２０）と、膜−電極接合体に沿って設けられ膜−電極接合体に反応ガスを供給するための多孔体（２４）と、多孔体の膜−電極接合体と反対側に設けられ多孔体から反応ガスを排出するための排出口（４４ｂ）を備えるセパレータと、を備え、セパレータは、多孔体側に反応ガス流れ方向に沿って平面部を有し、多孔体は、反応ガスの下流側かつ排出口より上流側において、セパレータ側に比較して膜−電極接合体側の気孔率が小さくなっている低気孔率領域（Ｙ）を有する。【選択図】        図３
2009230936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜−電極接合体と、
前記膜−電極接合体に沿って設けられ、前記膜−電極接合体に反応ガスを供給するための多孔体と、
前記多孔体の前記膜−電極接合体と反対側に設けられ、前記多孔体から反応ガスを排出するための排出口を備えるセパレータと、を備え、
前記セパレータは、前記多孔体側に反応ガス流れ方向に沿って平面部を有し、
前記多孔体は、反応ガスの下流側かつ前記排出口より上流側において、前記セパレータ側に比較して前記膜−電極接合体側の気孔率が小さくなっている低気孔率領域を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記低気孔率領域においては、上流側から下流側に向かって前記多孔体の流路断面積が徐々に小さくなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記低気孔率領域は、前記膜−電極接合体の発電領域よりも下流側に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
【請求項４】
前記低気孔率領域の上流端は、前記発電領域の下流端であることを特徴とする請求項３記載の燃料電池。
【請求項５】
前記膜−電極接合体は、周縁部にシール部材を備え、
前記低気孔率領域が前記膜−電極接合体と接する領域は、前記シール部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記低気孔率領域の上流端は、前記シール部材の上流端と一致することを特徴とする請求項５記載の燃料電池。
【請求項７】
膜−電極接合体と、
前記膜−電極接合体に沿って設けられ、前記膜−電極接合体に反応ガスを供給するための多孔体と、
前記多孔体の前記膜−電極接合体と反対側に設けられ、前記多孔体の積層方向に反応ガスを排出するための排出口を備えるセパレータと、を備え、
前記セパレータは、前記多孔体側に反応ガス流れ方向に沿って平面部を有し、
前記多孔体は、前記膜−電極接合体の発電領域よりも下流側かつ前記排出口よりも上流側において、前記膜−電極接合体の発電領域に接する領域に比較して流路断面積が小さい低流路断面積領域を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
前記低流路断面積領域の流路断面積は、上流側から下流側にかけて徐々に小さくなることを特徴とする請求項７記載の燃料電池。
【請求項９】
前記低流路断面積領域の上流端は、前記発電領域の下流端であることを特徴とする請求項７または８記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記膜−電極接合体は、周縁部にシール部材を備え、
前記低流路断面積領域が前記膜−電極接合体と接する領域は、前記シール部材であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記低流路断面積領域の上流端は、前記シール部材の上流端と一致することを特徴とする請求項１０記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記セパレータの前記多孔体側表面の接触角は、９０°以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記セパレータは、前記多孔体側表面に金からなる薄膜を有することを特徴とする請求項１２記載の燃料電池。
【請求項１４】
前記膜−電極接合体の電解質は、固体高分子型の電解質であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般的には水素及び酸素を燃料として電気エネルギーを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れかつ高いエネルギー効率を実現できることから、今後のエネルギー供給システムとして広く開発が進められてきている。
【０００３】
この燃料電池においては、ガス流路として機能する溝が表面に形成されたセパレータが用いられることがある。スタックを小型化・高性能化する手段として、多孔体を用いる技術が開発されている。多孔体を用いると、反応ガスの流速（差圧）に頼らずに排水することができる反面、低流速な流路構造となり、残水量が多くなってしまう。この場合、掃気に時間がかかるおそれがある。そこで、特許文献１には、下流側の多孔体の流路断面積が小さくなる技術が開示されている。特許文献１の技術では、下流側において反応ガスの流速が大きくなる。それにより、高い排水性が期待されていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、十分な排水性を得るためには流路の圧力損失が大きくなり、燃料電池の効率低下を招く。
【０００６】
本発明は、排水性の高い多孔体を備えた燃料電池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】
本発明に係る燃料電池は、膜−電極接合体と、膜−電極接合体に沿って設けられ膜−電極接合体に反応ガスを供給するための多孔体と、多孔体の膜−電極接合体と反対側に設けられ多孔体から反応ガスを排出するための排出口を備えるセパレータと、を備え、セパレータは、多孔体側に反応ガス流れ方向に沿って平面部を有し、多孔体は、反応ガスの下流側かつ排出口より上流側において、セパレータ側に比較して膜−電極接合体側の気孔率が小さくなっている低気孔率領域を有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る燃料電池においては、多孔体の下流側において流路断面積が低下することから、反応ガスの流速が増加する。それにより、セパレータ表面に滞留する水に対するせん断力が増加する。その結果、排出口からの水の排出が促進される。この場合、排出口近傍の表面エネルギーが、多孔体上流側の表面エネルギーに比較して小さくなる。それにより、表面エネルギーを安定化するために多孔体上流側の水が排出口に向かって移動する。その結果、多孔体に滞留する生成水の排出が促進される。このように低気孔率領域を設けておくことによって、多孔体に供給する反応ガスの流速を増加させなくても生成水の排出を促進することができる。
【０００９】
低気孔率領域においては、上流側から下流側に向かって多孔体の流路断面積が徐々に小さくなってもよい。この場合、排出口に向かって反応ガスの流速が大きくなる。それにより、排出口近傍の水の排出が促進される。
【００１０】
低気孔率領域は、膜−電極接合体の発電領域よりも下流側に配置されていてもよい。この場合、発電領域への反応ガスの拡散を確保することができる。
【００１１】
低気孔率領域の上流端は、発電領域の下流端であってもよい。この場合、発電領域への反応ガスの拡散量を多くすることができる。
【００１２】
膜−電極接合体は、周縁部にシール部材を備え、低気孔率領域が膜−電極接合体と接する領域は、シール部材であってもよい。この場合、発電領域への反応ガスの拡散を確保することができる。
【００１３】
低気孔率領域の上流端は、シール部材の上流端と一致してもよい。この場合、発電領域への反応ガスの拡散量を多くすることができる。
【００１４】
本発明に係る他の燃料電池は、膜−電極接合体と、膜−電極接合体に沿って設けられ膜−電極接合体に反応ガスを供給するための多孔体と、多孔体の膜−電極接合体と反対側に設けられ多孔体の積層方向に反応ガスを排出するための排出口を備えるセパレータと、を備え、セパレータは、多孔体側に反応ガス流れ方向に沿って平面部を有し、多孔体は、膜−電極接合体の発電領域よりも下流側かつ排出口よりも上流側において、膜−電極接合体の発電領域に接する領域に比較して流路断面積が小さい低流路断面積領域を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係る他の燃料電池においては、多孔体の下流側において流路断面積が低下することから、反応ガスの流速が増加する。それにより、セパレータ表面に滞留する水に対するせん断力が増加する。その結果、排出口からの水の排出が促進される。この場合、排出口近傍の表面エネルギーが、多孔体上流側の表面エネルギーに比較して小さくなる。それにより、表面エネルギーを安定化するために多孔体上流側の水が排出口に向かって移動する。その結果、多孔体に滞留する生成水の排出が促進される。このように低気孔率領域を設けておくことによって、多孔体に供給する反応ガスの流速を増加させなくても生成水の排出を促進することができる。
【００１６】
低流路断面積領域の流路断面積は、上流側から下流側にかけて徐々に小さくなってもよい。この場合、排出口に向かって反応ガスの流速が大きくなる。それにより、排出口近傍の水の排出が促進される。
【００１７】
低流路断面積領域の上流端は、発電領域の下流端であってもよい。この場合、発電領域への反応ガスの拡散量を多くすることができる。
【００１８】
膜−電極接合体は、周縁部にシール部材を備え、低流路断面積領域が膜−電極接合体と接する領域は、シール部材であってもよい。この場合、発電領域への反応ガスの拡散を確保することができる。
【００１９】
低流路断面積領域の上流端は、シール部材の上流端と一致してもよい。この場合、発電領域への反応ガスの拡散量を多くすることができる。
【００２０】
セパレータの多孔体側表面の接触角は、９０°以下であってもよい。この場合、セパレータの多孔体側表面が親水性を備える。それにより、膜−電極接合体で生成された水を吸引することができる。その結果、多孔体からの水の排出が促進される。
【００２１】
セパレータは、多孔体側表面に金からなる薄膜を有していてもよい。膜−電極接合体の電解質は、固体高分子型の電解質であってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、排水性の高い多孔体を備えた燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１００の模式的断面図である。図１（ａ）においては、複数の燃料電池１００が積層されている場合が示されている。図１（ａ）に示すように、燃料電池１００は、シールガスケット一体型ＭＥＡ（膜電極接合体）２０が２枚のセパレータ１０によって挟持された構造を有する。セパレータ１０は、カソード対向プレート１１とアノード対向プレート１３とによって、中間プレート１２が挟持された構造を有する。セパレータ１０を構成するこれら３枚のプレートは、ロウ付け、拡散接合等によって接合されている。シールガスケット一体型ＭＥＡ２０は、ＭＥＡ２１およびシール部材２２を備える。
【００２５】
図１（ｂ）は、ＭＥＡ２１の模式的断面図である。図１（ｂ）に示すように、ＭＥＡ２１は、プロトン導電性を備える電解質膜２１１の上面にアノード触媒層２１２およびガス拡散層２１３が順に形成され、下面にカソード触媒層２１４およびガス拡散層２１５が順に形成された構造を有する。アノード触媒層２１２およびカソード触媒層２１４は、触媒を担持する導電性材料からなり、例えば白金担持カーボン等からなる。ガス拡散層２１３，２１５は、ガス透過性を有する導電性材料からなり、例えばカーボンクロス、カーボンペーパ等からなる。
【００２６】
また、アノード触媒層２１２およびカソード触媒層２１４は、電解質膜２１１の周縁部においては設けられていない。発電は、アノード触媒層２１２およびカソード触媒層２１４が設けられている領域において行われる。以下、ＭＥＡ２１において、アノード触媒層２１２およびカソード触媒層２１４が設けられている領域を、発電領域Ｘと称する。
【００２７】
ＭＥＡ２１の上には、多孔体２３が配置されている。ＭＥＡ２１の下には、多孔体２４が配置されている。多孔体２３，２４は、ガス拡散層よりも硬い導電性材料からなり、チタン等からなる発泡金属、金属メッシュ、エキスパンドメタル等の金属多孔体からなる。それにより、多孔体２３，２４は、吸水性を備える。多孔体２３，２４は、セパレータ１０のディンプルの有無にかかわらず、厚みが略一定になるような強度を有していることが好ましい。この場合、ディンプルの有無にかかわらず、気孔率がほとんど変化しない。また、ディンプルの有無にかかわらず、拡散層に対する面圧を面内略一定にすることができる。したがって、拡散層における局所的圧縮を低減することができるため、排水性および導電性が向上する。
【００２８】
図２は、セパレータ１０およびシールガスケット一体型ＭＥＡ２０の詳細について説明するための図である。図２（ａ）はカソード対向プレート１１の模式的平面図であり、図２（ｂ）はアノード対向プレート１３の模式的平面図であり、図２（ｃ）は中間プレート１２の模式的平面図であり、図２（ｄ）はシールガスケット一体型ＭＥＡ２０の模式的平面図である。
【００２９】
カソード対向プレート１１は矩形の金属製のプレートである。この金属製プレートとしては、チタン、チタン合金、ステンレス等の表面に腐食防止のためのメッキ処理が施されたものを用いることができる。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、カソード対向プレート１１において発電領域Ｘと対向する部分は平面である。カソード対向プレート１１の外周縁部には、燃料ガス供給マニホールド４１ａ、燃料ガス排出マニホールド４１ｂ、酸化剤ガス供給マニホールド４２ａ、酸化剤ガス排出マニホールド４２ｂ、冷却媒体供給マニホールド４３ａおよび冷却媒体排出マニホールド４３ｂが形成されている。また、カソード対向プレート１１には、複数の酸化剤ガス供給口４４ａおよび複数の酸化剤ガス排出口４４ｂが形成されている。上記各マニホールド、各排出口および各供給口は、カソード対向プレート１１を厚さ方向に貫通している。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、アノード対向プレート１３は、カソード対向プレート１１と略同形状の矩形の金属製のプレートであり、カソード対向プレート１１と同様の材料から構成される。アノード対向プレート１３における発電領域Ｘは平面である。
【００３２】
カソード対向プレート１１と同様に、アノード対向プレート１３の外周縁部には、燃料ガス供給マニホールド４１ａ、燃料ガス排出マニホールド４１ｂ、酸化剤ガス供給マニホールド４２ａ、酸化剤ガス排出マニホールド４２ｂ、冷却媒体供給マニホールド４３ａおよび冷却媒体排出マニホールド４３ｂが形成されている。また、アノード対向プレート１３には、燃料ガス供給用のコモンレール４５ａおよび燃料ガス排出用のコモンレール４５ｂが形成されている。上記各マニホールドおよび上記各コモンレールは、アノード対向プレート１３を厚さ方向に貫通している。
【００３３】
図２（ｃ）に示すように、中間プレート１２は、カソード対向プレート１１と同形状の矩形の金属製プレートであり、カソード対向プレート１１と同様の材料から構成される。カソード対向プレート１１と同様に、中間プレート１２の外周縁部には、燃料ガス供給マニホールド４１ａ、燃料ガス排出マニホールド４１ｂ、酸化剤ガス供給マニホールド４２ａおよび酸化剤ガス排出マニホールド４２ｂが形成されている。
【００３４】
また、中間プレート１２には、一端が燃料ガス供給マニホールド４１ａに連通し、他端がコモンレール４５ａに連通する複数の燃料ガス供給流路４６ａが形成されている。同様に、中間プレート１２には、一端が燃料ガス排出マニホールド４１ｂに連通し、他端がコモンレール４５ｂに連通する複数の燃料ガス排出流路４６ｂが形成されている。
【００３５】
さらに、中間プレート１２には、一端が酸化剤ガス供給マニホールド４２ａに連通し、他端が酸化剤ガス供給口４４ａに連通する複数の燃料ガス供給流路４６ａが形成されている。同様に、中間プレート１２には、一端が酸化剤ガス排出マニホールド４２ｂに連通し、他端が酸化剤ガス排出口４４ｂに連通する複数の酸化剤ガス排出流路４７ｂが形成されている。また、中間プレート１２には、一端が冷却媒体供給マニホールド４３ａに連通し、他端が冷却媒体排出マニホールド４３ｂに連通する複数の冷却媒体流路４８が形成されている。上記各流路は、中間プレート１２を厚さ方向に貫通している。
【００３６】
図２（ｄ）に示すように、シールガスケット一体型ＭＥＡ２０は、ＭＥＡ２１の外周縁部にシール部材２２が接合された構造を有する。シール部材２２は、絶縁性およびシール性を有し、例えばシリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム等の樹脂材料から構成される。シール部材２２は、金型のキャビティにＭＥＡ２１の外周端部を臨ませて、上記樹脂材料を射出成形することによって作製される。この方法によれば、ＭＥＡ２１とシール部材２２とが隙間なく接合される。それにより、冷却媒体、酸化剤ガスおよび燃料ガスの接合部からの漏出を防止することができる。
【００３７】
カソード対向プレート１１と同様に、シール部材２２には、燃料ガス供給マニホールド４１ａ、燃料ガス排出マニホールド４１ｂ、酸化剤ガス供給マニホールド４２ａ、酸化剤ガス排出マニホールド４２ｂ、冷却媒体供給マニホールド４３ａおよび冷却媒体排出マニホールド４３ｂが形成されている。シール部材２２は、上面および下面に当接する２枚のセパレータ１０をシールしている。また、シール部材２２は、ＭＥＡ２１の外周と各マニホールドの外周との間をシールしている。
【００３８】
続いて、燃料電池１００の発電時の動作の概要について説明する。まず、水素を含有する燃料ガスが燃料ガス供給マニホールド４１ａに供給される。この燃料ガスは、燃料ガス供給流路４６ａおよびコモンレール４５ａを介して、多孔体２３に供給される。その後、燃料ガスは、多孔体２３を流動しつつ、アノード側のガス拡散層２１３に供給される。燃料ガス中の水素は、アノード触媒層２１２においてプロトンに変換される。変換されたプロトンは電解質膜２１１を伝導し、カソード触媒層２１４に到達する。
【００３９】
一方、酸化剤ガス供給マニホールド４２ａには、酸素を含有する酸化剤ガスが供給される。この酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給流路４７ａを介して、多孔体２４に供給される。その後、酸化剤ガスは、多孔体２４を流動しつつ、カソード側のガス拡散層２１５に供給される。カソード触媒層２１４においては、酸化剤ガス中の酸素とプロトンとから水が発生するとともに電力が発生する。発生した電力は、セパレータ１０を介して回収される。また、多孔体２４が吸水性を有することから、発電に伴って生成された水は、多孔体２４においてセパレータ１０側に滞留しやすい傾向にある。
【００４０】
冷却媒体供給マニホールド４３ａには冷却水等の冷却媒体が供給される。この冷却媒体は、冷却媒体流路４８を流動して燃料電池１００を冷却する。それにより、燃料電池１００の温度を適切な温度に調整することができる。なお、冷却媒体流路４８を流動した冷却媒体は、冷却媒体排出マニホールド４３ｂを介して外部に排出される。
【００４１】
また、発電に用いられなかった酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出流路４７ｂおよび酸化剤ガス排出マニホールド４２ｂを介して外部に排出される。発電に用いられなかった燃料ガスは、コモンレール４５ｂ、燃料ガス排出流路４６ｂおよび燃料ガス排出マニホールド４１ｂに流動する。
【００４２】
続いて、ＭＥＡ２１と多孔体２４とカソード対向プレート１１との関係について説明する。図３（ａ）は、ＭＥＡ２１、多孔体２４およびカソード対向プレート１１の拡大断面図である。図３（ａ）に示すように、多孔体２４には、多孔体２４の平均気孔率よりも低い気孔率を有する低気孔率部２４１を備える。低気孔率部２４１は、多孔体２４を構成する多孔体材料を用いて気孔率を低下させて作製してもよく、多孔体材料に樹脂等を注入して作製してもよい。多孔体２４において、酸化剤ガスの流動方向における低気孔率部２４１が配置されている領域を、低気孔率領域Ｙと称する。なお、気孔率が低下すると流路断面積が低下することから、低気孔率領域Ｙのことを、低流路断面積領域と称することもできる。
【００４３】
低気孔率部２４１は、多孔体２４の下流側かつ酸化剤ガス排出口４４ｂよりも上流側において、ＭＥＡ２１側に配置されている。なお、図３（ａ）に示すように、低気孔率部２４１は、酸化剤ガス排出口４４ｂよりも下流側にも配置されていてもよい。本実施形態においては、酸化剤ガス排出口４４ｂ付近において、ＭＥＡ２１側の流路断面積が低下する。それにより、酸化剤ガス排出口４４ｂ付近において、カソード対向プレート１１側の酸化剤ガスの流速が増加する。その結果、多孔体２４のカソード対向プレート１１表面に滞留する水に対するせん断力が増加する。以上のことから、図３（ｂ）に示すように、酸化剤ガス排出口４４ｂからの水の排出が促進される。
【００４４】
この場合、酸化剤ガス排出口４４ｂ近傍の表面エネルギー（Ｕ出口）が、多孔体２４内部（上流）の表面エネルギー（Ｕ内部）に比較して小さくなる。それにより、図３（ｃ）に示すように、表面エネルギーを安定化するために多孔体２４内部の水が酸化剤ガス排出口４４ｂに向かって移動する。その結果、多孔体２４に滞留する生成水の排出が促進される。このように低気孔率領域Ｙを設けておくことによって、多孔体２４に供給する酸化剤ガスの流速を増加させなくても生成水の排出を促進することができる。また、低気孔率領域Ｙは多孔体２４の一部にだけ設けられていればよいので、多孔体２４の構成の複雑化が抑制されるとともに、多孔体２４全体の圧力損失の増大を抑制することができる。
【００４５】
また、滞留水の排出が促進されることから、電解質膜２１１から溶出するフッ素に起因するフッ酸の濃縮が抑制される。その結果、電解質膜２１１周辺の部材の劣化を抑制することができる。
【００４６】
酸化剤ガス排出口４４ｂからの水の排出を促進するためには、低気孔率領域Ｙは、酸化剤ガス排出口４４ｂ近傍に配置されていることが好ましい。例えば、低気孔率領域Ｙは、発電領域Ｘよりも下流側かつ酸化剤ガス排出口４４ｂよりも上流側に配置されていることが好ましい。この場合、発電領域Ｘへのガス拡散を確保しつつ、酸化剤ガス排出口４４ｂからの水の排出を促進することができる。また、発電領域Ｘへのガス拡散を最大限確保しつつ酸化剤ガスの流速を向上させるためには、低気孔率領域Ｙの上流端は、発電領域Ｘの下流端と一致すればよい。
【００４７】
また、シール部材２２が発電領域Ｘの下流端まで設けられている場合には、低気孔率領域Ｙは、シール部材２２が設けられている箇所に配置されていてもよい。この場合においても、発電領域Ｘへのガス拡散を確保しつつ、酸化剤ガス排出口４４ｂからの水の排出を促進することができる。また、発電領域Ｘへのガス拡散を最大限確保しつつ酸化剤ガスの流速を向上させるためには、低気孔率領域Ｙの上流端は、シール部材２２の上流端と一致すればよい。
【００４８】
なお、滞留水の移動を促進するには、表面エネルギー差（Ｕ内部−Ｕ出口）を大きくすることが好ましい。したがって、カソード対向プレート１１の親水性が高い方がよい。この場合、カソード対向プレート１１のＭＥＡ２１側表面の接触角は、９０°以下であることが好ましい。例えば、カソード対向プレート１１のＭＥＡ２１側表面に金めっき等の金薄膜を形成することによって、カソード対向プレート１１のＭＥＡ２１側表面の接触角を９０°以下にすることができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る多孔体２４ａの形態について示す図である。多孔体２４ａは、低気孔率部２４１の配置箇所が異なる点で、多孔体２４と異なっている。図４（ａ）に示すように、低気孔率部２４１は、多孔体２４ａの下流側において、多孔体２４ａの気孔率が酸化剤ガス排出口４４ｂに向かって徐々に低下するように配置されていてもよい。
【００５０】
本実施形態においては、カソード対向プレート１１側において、酸化剤ガス排出口４４ｂに向かって多孔体２４の流路断面積が徐々に低下する。この場合、多孔体２４の下流側において酸化剤ガスの流速が増加する。それにより、酸化剤ガス排出口４４ｂ付近の滞留水の排出が促進される。その結果、表面エネルギー差（Ｕ内部−Ｕ出口）が大きくなって、多孔体２４ａ全体の滞留水の排出が促進される。
【００５１】
また、図４（ｂ）に示すように、シール部材２２が発電領域Ｘの下流端まで設けられている場合には、低気孔率領域Ｙは、シール部材２２が設けられている箇所に配置されていてもよい。この場合においても、発電領域Ｘへのガス拡散を確保しつつ、酸化剤ガス排出口４４ｂからの水の排出を促進することができる。また、発電領域Ｘへのガス拡散を最大限確保しつつ酸化剤ガスの流速を向上させるためには、低気孔率領域Ｙの上流端は、シール部材２２の上流端と一致すればよい。
【００５２】
なお、上記各実施形態において、低気孔率部２４１を設ける代わりに、発電領域Ｘよりも下流側の多孔体２４の厚みを小さくしてもよい。この場合、発電領域Ｘよりも下流側の多孔体２４の流路断面積が低下する。それにより、酸化剤ガス排出口４４ｂ近傍において、酸化剤ガスの流速を増加させることができる。
【００５３】
また、上記各実施形態においては、カソード側の多孔体に低気孔率領域が設けられていたが、それに限られない。アノード側に水が滞留する場合には、アノード側の多孔体の排出口近傍に低気孔率領域を設けることによって、アノード側の多孔体に滞留する水の排出が促進される。
【実施例】
【００５４】
以下、上記実施の形態に係る燃料電池を作製し、その特性を調べた。
【００５５】
（実施例）
実施例においては、第２の実施形態に係る多孔体２４ａを備える燃料電池１００を作製した。発電領域Ｘの下流端と低気孔率領域Ｙの上流端とが一致するように、低気孔率部２４１を配置した。
（↑  実験に用いた燃料電池の低気孔率領域の位置をご確認ください。）
【００５６】
（比較例）
比較例においては、低気孔率部２４１を備えない他は実施例と同様の構造を持つ燃料電池を用意した。
【００５７】
（分析）
実施例および比較例に係る燃料電池を発電させた。発電時の燃料電池の温度を７０℃とし、電流密度を０．２Ａ／ｃｍ２とし、発電時間を１時間とした。その後、多孔体における残水量を測定した。その結果を、図５に示す。図５に示すように、比較例に係る燃料電池においては、多孔体における残水量は、２０ｍｇ／ｃｍ２となった。これに比較して、実施例に係る燃料電池においては、多孔体における残水量は、１２ｍｇ／ｃｍ２となった。これは、実施例に係る燃料電池においては酸化剤ガス排出口４４ｂからの水の排出が促進されたからであると考えられる。
【００５８】
以上のように、低気孔率領域Ｙを設けることによって、多孔体２４に供給する酸化剤ガスの流速を大きくしなくても、酸化剤ガス排出口４４ｂからの水の排出が促進されることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池を説明するための図である。
【図２】セパレータおよびシールガスケット一体型ＭＥＡの詳細について説明するための図である。
【図３】ＭＥＡと多孔体とカソード対向プレートとの関係について説明するための図である。
【図４】第２の実施形態に係る多孔体の形態について示す図である。
【図５】多孔体における残水量の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  セパレータ
１１  カソード対向プレート
２０  シールガスケット一体型ＭＥＡ
２１  ＭＥＡ
２２  シール部材
２３，２４  多孔体
４４ｂ  酸化剤ガス排出口
１００  燃料電池
２４１  低気孔率部
Ｘ  発電領域
Ｙ  低気孔率領域
【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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