(57)【要約】【課題】反応ガスのガスリークを防止する燃料電池を提供する。【解決手段】本発明は、固体高分子形燃料電池において、単セル２のセパレータ８、９は、ＭＥＡ７側の面８Ｃ、９Ｃに反応ガス流路８Ａ、９Ａと、ＭＥＡ側の面と反対側の面８Ｄ、９Ｄに冷媒流路８Ｂ、９Ｂを形成し、少なくとも一部に多孔質材を設けたセパレータであり、反応ガス流路と冷媒流路との間を隔てる部位８Ｅ、９Ｅに用いる第１の多孔質材は、発電時の反応ガスと冷媒との差圧に応じて設定されるバブルポイント圧を備え、反応ガス流路と隣接する他の単セルの反応ガス流路との間を隔てる部位８Ｆ、９Ｆに用いる第２の多孔質材は、第１の多孔質材より大きいバブルポイント圧を備えた燃料電池である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子膜の電解質層の両面に電極層を配置する膜・電極接合体と、その膜・電極接合体の両外面に配置されたセパレータとを有する単セルを積層して形成され、そのセパレータに反応ガスを流通させて発電を行う燃料電池において、
前記単セルのセパレータは、前記膜・電極接合体側の面に前記反応ガスを流通可能な反応ガス流路と、前記膜・電極接合体側の面と反対側の面に冷媒を流通可能な冷媒流路とを形成し、少なくともその一部に多孔質材を設けたセパレータであり、
前記反応ガス流路と前記冷媒流路との間を隔てる部位に用いる第１の多孔質材は、前記燃料電池発電時の反応ガスと冷媒との差圧に応じて設定されるバブルポイント圧を備え、
前記反応ガス流路と隣接する他の単セルの反応ガス流路との間を隔てる部位に用いる第２の多孔質材は、前記第１の多孔質材より大きいバブルポイント圧を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記セパレータは、略波形の断面形状に形成され、前記膜・電極接合体側の面が前記膜・電極接合体との間で前記反応ガス流路を画成し、前記膜・電極接合体側の面と反対側の面が他の単セルのセパレータと接触して前記冷媒流路を画成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３】
前記第２の多孔質材は、前記反応ガス流路に面する領域の孔径が他の領域より小さく構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記第２の多孔質材は、その孔部を埋めて用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第２の多孔質材は、前記反応ガス流路に面する領域に親水処理を施すことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記第２の多孔質材の厚さは、前記第１の多孔質材の厚さより厚いことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記冷媒流路を画成する前記セパレータの接触面の少なくとも一方に、前記冷媒流路に開口する溝を設け、この溝内から冷媒が前記第２の多孔質材内に透過することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記反応ガス流路の断面形状を一組の長さの異なる対辺が平行な台形形状に形成し、対辺の前記膜・電極接合体側の一辺の長さを他辺の長さより長く設定したことを特徴とする請求項２または７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、電解質膜の両側に夫々電極触媒層を設けた電解質膜・電極接合体（以下「ＭＥＡ」という）と、ＭＥＡを両側から挟持するセパレータとからなる単セルを積層して構成される燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池の一例として、特許文献１に示すものがある。この燃料電池は、前述の通りＭＥＡと、ＭＥＡを挟持するように配置されるセパレータとを有し、セパレータのＭＥＡに対向する面にＭＥＡに供給される燃料ガスや酸化剤ガスである反応ガスが流通する反応ガス流路が形成される。また、ＭＥＡに対向しない背面に燃料電池を冷却するための冷媒が流通する冷媒流路が形成される。さらにセパレータの一部に多孔質部を設け、多孔質部に形成された反応ガス流路の背面側にＭＥＡで生成された生成水が蒸発したガスを流通する冷却用ガス流路が形成される。
【特許文献１】特開２００４−２４１３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の燃料電池では多孔質部にはＭＥＡで電気化学反応により生成された生成水以外に液体が供給されないため、生成水が蒸発して多孔質部が乾燥した場合に、反応ガスが多孔質部を透過することになる。このため、反応ガス流路から冷却用ガス流路を通じて反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスが外部へ漏洩するガスリークが生じる虞がある。
【０００４】
そこで、本発明では、単セルの冷却能力を維持しつつ、反応ガス流路間のガスリークを防止する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】
【０００５】
本発明は、電解質膜・電極接合体と、セパレータとを有する単セルを積層した燃料電池において、単セルのセパレータが膜・電極接合体側の面に反応ガスを流通可能な反応ガス流路と、膜・電極接合体側の面と反対側の面に冷媒を流通可能な冷媒流路とを形成し、少なくともその一部に多孔質材を設けたセパレータであり、反応ガス流路と冷媒流路との間を隔てる部位に用いる第１の多孔質材は、燃料電池発電時の反応ガスと冷媒との差圧に応じて設定されるバブルポイント圧を備え、反応ガス流路と隣接する他の単セルの反応ガス流路との間を隔てる部位に用いる第２の多孔質材は、第１の多孔質材より大きいバブルポイント圧を備えたことを特徴とする燃料電池である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、燃料電池発電時の反応ガスと冷媒との差圧に応じて設定されるバブルポイント圧を備えた第１の多孔質材により反応ガス流路と冷媒流路との間を隔てたので、冷媒が反応ガス側へと透過して燃料電池の潜熱冷却を可能とすることができる。一方、第１の多孔質材より大きいバブルポイント圧を備えた第２の多孔質材により反応ガス流路と隣接する他の単セルの反応ガス流路との間を隔てたので、反応ガス流路間での反応ガスの透過を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の燃料電池を図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は単セルを積層して構成する燃料電池スタックの斜視図、図２は単セルの分解斜視図である。
【０００９】
図１において、単セルを積層して構成する燃料電池スタック１は、複数の単セル２を積層した積層端の外側に、集電板３および絶縁層４、さらにその外側に、エンドプレート５をこの順に積層配置して構成している。前記両エンドプレート５同士は各四隅においてテンションプレート６が架け渡され、これらテンションプレート６の端部が各々エンドプレート５にボルト６Ａにより固定されることにより、単セル２の積層方向に所定の圧縮力（締結荷重）を加えるようにしている。
【００１０】
前記単セル２は、図２に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜７Ａ及びこれを両面から挟んだ一対の電極触媒層７Ｂからなる膜・電極接合体７と、このＭＥＡ７の電極触媒層７Ｂに積層して導電性を備えるガス拡散層を夫々介在させて、その外側から挟持する一対のセパレータ８、９と、で構成している。一対のセパレータ８、９は、例えば、ステンレス等の金属材料を基材とする導電体で形成される。
【００１１】
前記一対のセパレータ８、９の一方を構成するアノードセパレータ８は、後述するように、ＭＥＡ７と隣接して積層される板面にＭＥＡ７の対応する電極触媒層７Ｂに水素ガス（Ｈ2）等のアノードガス（以下では「燃料ガス」という）を供給するための燃料ガス流路８Ａを備え、背面に燃料電池冷却用の冷却媒体（冷却水等であり、以下では「冷媒」という）を流すための冷媒流路８Ｂを備える。
【００１２】
また、他方を構成するカソードセパレータ９は、後述するように、ＭＥＡ７と隣接して積層される板面（図中の背面側）にＭＥＡ７の対応する電極触媒層７Ｂに空気（Ｏ2）等のカソードガス（以下では「酸化剤ガス」という）を供給するための酸化剤ガス流路９Ａを備えると共に、ＭＥＡ７と対面しない側（図中の正面側）に、隣接して積層される隣の単セル２におけるアノードセパレータ８の背面側との間に燃料電池冷却用の冷媒を流すための冷媒流路９Ｂを備える。
【００１３】
なお、各セパレータ８、９の挟持するＭＥＡ７に対向する面８Ｃ、９Ｃを表面、対向しない面８Ｄ、９Ｄを裏面と定義する。
【００１４】
ガス拡散層により拡散されて各電極触媒層７Ｂに供給された酸化剤ガス及び、燃料ガスは、単セル２のＭＥＡ７内において電気化学反応を生じさせて起電力を発生させる。また、前記電気化学反応は発熱反応であり、前記アノードセパレータ８およびカソードセパレータ９の裏面９Ｄに設けた冷媒流路８Ｂ、９Ｂに燃料電池冷却用の冷媒を流すことにより冷却する。
【００１５】
また、前記各単セル２を構成するＭＥＡ７、アノードセパレータ８およびカソードセパレータ９には、燃料ガス流路８Ａ、酸化剤ガス流路９Ａおよび冷媒流路８Ｂ、９Ｂの入口および出口に夫々独立して連通するマニホールド形成用の貫通孔１１Ａ〜１３Ａが形成されている。図は入口マニホールド用の貫通孔のみを記載しているが、出口マニホールド用の貫通孔も図示しない反対側の端部に備える。また、燃料電池スタック１を構成する集電板３および絶縁層４、および一方に配置したエンドプレート５にも、図示しないが同様に、燃料ガス流路８Ａ、酸化剤ガス流路９Ａおよび冷媒流路８Ｂ、９Ｂの入口および出口に夫々独立して連通するマニホールド形成用の貫通孔が形成されている。
【００１６】
そして、これらが、燃料電池スタック１として積層された際には、これら貫通孔１１Ａ〜１３Ａ（および出口マニホールド用の貫通孔）が重ね合わせられて、燃料ガス流通用の入口マニホールド１１（および出口マニホールド）、酸化剤ガス流通用の入口マニホールド１３（および出口マニホールド）、及び冷媒の入口マニホールド１２（および出口マニホールド）がセル積層方向に貫通形成される。これら入口マニホールド１１〜１３（および出口マニホールド）は各セパレータ８、９およびＭＥＡ７に貫通孔１１Ａ〜１３Ａ（および出口マニホールド用の貫通孔）を設けてこれを積層した際に入口マニホールド１１〜１３（および出口マニホールド）とする内部マニホールド方式で構成される。
【００１７】
図３は、本発明の第１の実施形態を説明する燃料電池スタック１の積層方向での流路断面図を示し、ＭＥＡ７を挟持して対向する一対のセパレータ８、９の断面形状は略波形に成形される。波形に成形されたアノードセパレータ８のＭＥＡ７側に突出する凸部８Ｅの表面８ＣはＭＥＡ７に接触して、アノードに燃料ガスを供給するための燃料ガス流路８ＡがＭＥＡ７との間で画成される。一方、凸部８Ｅの裏面８Ｄ側には冷媒を流すための冷媒流路８Ｂが形成される。アノードセパレータ８の凹部８Ｆは隣接する単セル２のカソードセパレータ９の凹部９Ｆに接触し、冷媒流路８Ｂ、９Ｂが一つの冷媒流路として区画される。なお、各セパレータ８、９の凹凸は、ＭＥＡ７側を凸側と定義する。また、本実施形態では、セパレータの断面形状を略波形として説明したが、これに限らず、平板の両側に溝を加工して反応ガス流路及び冷媒流路としたセパレータであってもよい。
【００１８】
同じく波形に成形されたカソードセパレータ９の凸部９Ｅの表面９Ｃは、ＭＥＡ７に接触して、カソードに酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路９ＡがＭＥＡ７との間で画成される。一方、凸部９Ｅの裏面９Ｄ側には冷媒を流すための冷媒流路９Ｂが形成される。カソードセパレータ９の凹部９Ｆは隣接する単セル２のアノードセパレータ８の凹部８Ｆに接触する。
【００１９】
一対のセパレータ８、９は、カーボン製、金属製（金属不織布や金属粒子の焼結体などを含む）、導電性樹脂製、およびこれらの組み合わせにより構成されるのが一般的である。しかしながら、燃料電池スタック１の作動温度に応じた耐熱性や耐スチーム性、導電性、耐酸性および燃料電池スタック１の運転環境下に対する耐腐食性を備えた材料であればこれ以外の材料を用いても良いことは言うまでもない。
【００２０】
各セパレータ８、９の凸部８Ｅ、９Ｅと凹部８Ｆ、９Ｆは、燃料電池スタック１の運転時に各セパレータ８、９に供給される反応ガスと冷媒との間に生じる差圧に基づいて設定されるバブルポイント圧を備えた気液透過可能な多孔質材で構成されている。バブルポイント圧については後述する。また、燃料電池スタック１の運転時に各セパレータ８、９に供給される反応ガスと冷媒との間に生じる差圧とは、差圧を一定に制御する制御が実施される場合にはその目標圧であり、差圧一定制御が実施されない場合には、例えば運転時の最大差圧である。
【００２１】
本発明を適用する燃料電池スタック１では、セパレータの少なくとも一部を多孔質材で構成するため、潜熱冷却方式を用いて単セル２の冷却を行うことができる。つまり、潜熱冷却のために蒸発する冷媒が冷媒流路８Ｂ、９Ｂから多孔質材で構成された多孔質部を透過して反応ガス流路８Ａ、９Ａ側へ供給され、各セパレータ８、９の反応ガス流路側表面から蒸発し、燃料電池スタック１を冷却する。
【００２２】
またセパレータ８、９の多孔質部（すなわち、凸部８Ｅ、９Ｅと凹部８Ｆ、９Ｆ）の内部に液体、つまり冷媒および／または生成水を含浸することで、燃料電池スタック１内を流通する燃料ガスあるいは酸化剤ガスの反応ガスが外部へ漏洩しないようにシールすることができる。ここで、燃料電池スタック１の運転中に、多孔質材に含浸された液体が反応ガスの圧力で押されて多孔質材から抜け出すことでガスシール性がなくなるため、反応ガスの圧力によりガスシール性が低下して他流路へ流入しないように多孔質材の特性を決定する。多孔質材の特性は、バブルポイント圧に基づいて設定され、バブルポイント圧BpPとは、液体が含浸された多孔質材から液体を抜け出させるために必要なガス圧のことであり、毛細管圧力と同義で下式で表される。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
ここで、γは液体の表面張力(N/m)、θは液体の接触角(度)、Ｒは孔半径(m)である。多孔質材の物性の指標としてはバブルポイント圧の他に気孔率や孔径などが挙げられるが、例えば、気孔率を管理した場合、同じ気孔率であってもそもそも孔径が異なる可能性があり、その場合には多孔質部に要求する液体量を保持することができない。また、孔径を管理した場合は、式（１）から明らかなようにバブルポイント圧を決定する１因子ではあるが、同じ孔径であっても接触角、つまり親水性の度合いによってバブルポイント圧が変わるため、多孔質材の物性の指標としては不十分である。
【００２５】
したがって、バブルポイント圧が高いほど、多孔質部で冷媒が抜け出しにくい、言い換えるとガスシール性が維持できることになる。そこで、本実施形態では、各セパレータ８、９の凸部８Ｅ、９Ｅに用いられる第１の多孔質材のバブルポイント圧を燃料電池スタック１運転時の反応ガスと冷媒との間の差圧より大きく設定し、かつ、隣接する単セル２のアノードセパレータ８の凹部８Ｆとカソードセパレータ９の凹部９Ｆに用いられる第２の多孔質材のバブルポイント圧を前述の第１の多孔質材のバブルポイント圧より高く設定する。このように設定することにより、凹部８Ｆ、９Ｆの第２多孔質材内に保持された液体を反応ガスにより押し出すために必要とされる反応ガス圧、すなわちバブルポイント圧が凸部８Ｅ、９Ｅの第１多孔質材のバブルポイント圧より高くなることで、反応ガスは、凹部８Ｆ、９Ｆを透過して異種のガスが流通する反応ガス流路内にリークすることがない。このため、凹部８Ｆ、９Ｆ内の冷媒保持性が向上するとともに、隣接する単セル２間の燃料ガスと酸化剤ガスの相互のリークを防止することができる。
【００２６】
以下、多孔質部のバブルポイント圧を高くする手法の一例を示す。第１に、アノードセパレータ８とカソードセパレータ９が接触する凹部８Ｆ、９Ｆの孔径を低減することである。孔径を低減する方法としては成膜技術が利用できる。部分めっきや半導体微細加工技術に用いられる蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などを用いることで対象部位の孔径を制御することが可能である。この場合、成膜に用いる物質に親水性の高い物質を用いて親水処理を施せば、バブルポイント圧をさらに増加することができる。第２に、バブルポイント圧が無限大、つまり孔が完全に埋まるまで成膜する方法である。この場合、前述の成膜技術以外に溶媒に溶解させた高分子材料等を多孔質内に含浸、固化する方法もある。これらの場合、隣接する単セル２間の反応ガスのリーク流路を物理的に遮断することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では各セパレータ８、９の一部に多孔質部を設けたが、少なくともいずれか一方、特にカソードセパレータ９に多孔質部を設けることが有効である。本実施形態が適用される燃料電池スタック１では冷媒が電気化学反応により生じた反応熱により昇温され反応ガス側に蒸発することで単セル２の冷却を行っている。冷媒の蒸発量は反応ガスの流量に依存しており、例えば空気中の酸素を酸化剤ガスとして利用する場合では発電に必要とされる量よりも多くの反応ガスを供給することも可能であり、酸化剤ガスの供給量により単セル２を所定の温度に制御することが可能となる。
【００２８】
また、バブルポイント圧を高くすることで冷媒保持性を向上することを記載したが、冷媒保持性を向上する手法として、各セパレータ８、９の凹部８Ｆ、９Ｆの積層方向の厚さを厚く形成してもよい。この場合には、凹部８Ｆ、９Ｆの厚さが厚くなることで保水量を増大して冷媒保持性を向上できる。
【００２９】
本実施形態では、燃料電池スタック１を構成する単セル２の各セパレータ８、９の少なくとも一部に多孔質材からなる多孔質部を設け、多孔質材は、隣接する反応ガス流路と冷媒流路とを隔てる凸部８Ｅ、９Ｅ、及び隣接する反応ガス流路間を隔てる凹部８Ｆ、９Ｆに設けられ、凹部８Ｆ、９Ｆの第２多孔質材のバブルポイント圧が凸部８Ｅ、９Ｅの第１多孔質材のバブルポイント圧より高く設定される。
【００３０】
このため、冷媒が各セパレータ８、９の凸部８Ｅ、９Ｅの第１多孔質材を透過して反応ガス流路８Ａ、９Ａ内で蒸発し、燃料電池スタック１の熱を吸熱し、所定温度に制御することができる。また、各反応ガス流路８Ａ、９Ａを流れる反応ガスの圧力が上昇すると、各セパレータ８、９の多孔質部を反応ガスが透過してガスリークの虞が生じるが、本実施形態では、凹部８Ｆ、９Ｆの第２多孔質材のバブルポイント圧が凸部８Ｅ、９Ｅの第１多孔質材のバブルポイント圧より高く設定するため、反応ガスは各セパレータ８、９の第１多孔質材から冷媒流路８Ｂ、９Ｂ内へ流れ込みやすくなり、異なる種類間での反応ガスの混入、つまり燃料ガスが酸化剤ガス内へリークする、またはその逆が生じることを防止することができる。
【００３１】
なお、仮に多孔質部の通気抵抗を変化させたとしても透過ガス量が変化するだけでガスリークが起きることに変わりはない。また、多孔質部の両側に同種のガスを流す場合、例えば空気を流す場合、ガスリークの問題が生じないが生成水だけの蒸発による冷却では冷却能力が不十分である。
【００３２】
図４に示す燃料電池スタック１の積層方向での流路断面図を用いて第２の実施形態を説明する。
【００３３】
この実施形態では、各セパレータ８、９の凹部８Ｆ、９Ｆのバブルポイント圧を、各セパレータ８、９の凸部８Ｅ、９Ｅのバブルポイント圧より高く設定することは第１の実施形態と同様である。本実施形態では、各セパレータ８、９の表面８Ｃ、９Ｃ側もしくは各セパレータ８、９の板厚方向の中点の集合からなる平面よりＭＥＡ側の領域の少なくとも一部の流体が流通する孔径を、隣接セルのアノードセパレータ８とカソードセパレータ９の裏面８Ｄ、９Ｄ側もしくは前記中点の集合からなる平面より裏面８Ｄ、９Ｄ側の領域の孔径より小さくする。このように、各セパレータ８、９の凹部８Ｆ、９ＦのＭＥＡ７に対向する表面側の孔径を裏面側の孔径より小さく設定することで、アノードセパレータ８の凹部８Ｆとカソードセパレータ９の凹部９Ｆが接触するセパレータ部位内部の冷媒の透過性を変えることなく、当部位のバブルポイント圧のみを増加することができる。なお、孔径を変化させる代わりに、表面側の領域に親水処理を施して液体の接触角度を小さくし、バブルポイント圧を増加させてもよい。
【００３４】
前述のように、多孔質材からなるセパレータ８、９は液体を含浸することでガスシール性を発揮するため、多孔質部に液体を保持することが重要である。加えて、潜熱冷却方式の燃料電池スタック１においては、セパレータ８、９の表面８Ｃ、９Ｃから蒸発する冷媒を順次冷媒流路８Ｂ、９Ｂから表面８Ｃ、９Ｃへ供給することがガスリークを防止する上で重要であり、セパレータ８、９の多孔質部内部の流体抵抗は低いほうが好ましい。仮に多孔質材の孔径を内部まで一様に低下する場合、セパレータ内部の流体抵抗が増加するため、前記ガスシールのために多孔質材内部へ冷媒を供給するときに多孔質材内部の冷媒の移動を妨げるため好ましくない。
【００３５】
そこで、本実施形態では、図４に示すように各セパレータ８、９の凹部８Ｆ、９Ｆの板厚方向の一部、例えば表面８Ｃ、９Ｃ側の孔径を裏面８Ｄ、９Ｄ側の孔径に対し減少させることで、裏面８Ｄ、９Ｄ側の孔径の大きい領域で多孔質部の液体流動性を維持しつつ、表面８Ｃ、９Ｃ側の孔径を小さくすることでバブルポイント圧を増加することができる。これは隣り合う冷媒経路間の距離が長くなり、反応ガス経路を冷却しにくい状況において有効である。
【００３６】
以下に多孔質材内の孔径を変化させる手法の一例を示す。
【００３７】
第１は、第１の実施形態と同じく成膜技術を用いる方法である。ただし、セパレータ８、９の表面８Ｃ、９Ｃ側の孔径を減少させるため表面８Ｃ、９Ｃ側から成膜する必要がある。第２は、図５に示すように金属メッシュもしくは金属不織布などの線材からなる孔径の異なる板材を積層して多孔質材を製造する方法である。この場合、バブルポイント圧が最も大きい層、つまり孔径の小さい層をセパレータ８、９の表面８Ｃ、９Ｃ側に位置するように積層する。ただし、別途補強層を必要とする場合はバブルポイント圧が最も大きい層がセパレータ表面８Ｃ、９Ｃに位置する必要はない。第３は、金属粒子を焼結したりカーボン粒子を樹脂バインダで硬化させるなどの粒子を基材として用いる多孔質材を製造する方法である。この場合も、例えばセパレータ成型時に基材となる粒子の径をセパレータの厚さ方向に制御することでセパレータ表面８Ｃ、９Ｃの孔径を減少することができる。
【００３８】
図６に示す燃料電池スタック１の積層方向での流路断面図を用いて第３の実施形態を説明する。
【００３９】
この実施形態で、各セパレータ８、９の凹部８Ｆ、９Ｆのバブルポイント圧を、各セパレータ８、９の凸部８Ｅ、９Ｅのバブルポイント圧より高く設定することは第１の実施形態と同様である。この実施形態では、アノードセパレータ８とカソードセパレータ９が接触する各凹部８Ｆ、９Ｆの裏面８Ｄ、９Ｄに細溝１５を設けた点に特徴を有する。さらに、おのおのの細溝１５の少なくとも一端は積層時に冷媒流路８Ｂ、９Ｂに開口する構造とする。なお、細溝１５はアノードセパレータ８とカソードセパレータ９の少なくとも一方に設けられていればよい。これにより、冷媒が冷媒流路８Ｂ、９Ｂから細溝１５に入り込み、細溝１５から凹部８Ｆ、９Ｆ内へと含浸する。したがって、冷媒が凹部８Ｆ、９Ｆ内へと含浸する際に、冷媒の移動量を低減して、流体抵抗を低減することができるため凹部８Ｆ、９Ｆ内の冷媒の移動が容易となり保水性が向上する。
【００４０】
また図７に示すように、各セパレータ８、９の反応ガス流路８Ａ、９Ａの断面形状を一組の長さの異なる対辺がＭＥＡ７の面に平行な台形形状に形成し、対辺のＭＥＡ７側の一辺の長さ（流路幅）Ｘ１を凹部８Ｆ、９Ｆ側の他辺の長さ（流路幅）Ｘ２より長く設定するようにしてもよい。このように、反応ガス流路８Ａ、９Ａにおいて、凹部８Ｆ、９Ｆ側の流路幅をＭＥＡ側の流路幅より短く設定することによっても、アノードセパレータ８とカソードセパレータ９の凹部８Ｆ、９Ｆの冷媒の移動が容易となり保水性が向上する。
【００４１】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃料電池を積層して構成される燃料電池スタックの斜視図。
【図２】同じく単セルの分解斜視図。
【図３】燃料電池スタック１の積層方向での流路断面図。
【図４】燃料電池スタック１の積層方向での他の流路断面図。
【図５】多孔質材の製造方法の一例を示す図。
【図６】燃料電池スタック１の積層方向での他の流路断面図。
【図７】燃料電池スタック１の積層方向での他の流路断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１    燃料電池スタック
２    単セル
７    膜・電極接合体（ＭＥＡ）
７Ａ    電解質膜
７Ｂ    電極触媒層
８    アノードセパレータ
８Ａ    燃料ガス流路（反応ガス流路）
８Ｂ    冷媒流路
８Ｃ    表面
８Ｄ    裏面
８Ｅ    凸部
８Ｆ    凹部
９    カソードセパレータ
９Ａ    酸化剤ガス流路（反応ガス流路）
９Ｂ    冷媒流路
９Ｃ    表面
９Ｄ    裏面
９Ｅ    凸部
９Ｆ    凹部
１５    細溝
【図１】
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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２】
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