(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極を含む電解質膜−電極接合体、前記電極の一方に燃料ガスを供給するガス流路を有するアノード側導電性セパレータ板、および他方の電極に酸化剤ガスを供給するガス流路を有するカソード側導電性セパレータ板からなる単電池の積層体、
前記積層体を順次挟む少なくとも一対の集電板、絶縁板、および端板、
前記端板同士を締結する締結手段、並びに
前記燃料ガスの流路および酸化剤ガスの流路のそれぞれを通じて燃料ガスおよび酸化剤ガスを各単電池に供給し、排出するガス供給・排出用マニホルドを具備し、
前記集電板に接する導電性セパレータ板の前記集電板と接する面に、前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドに連通するミスト排出用の溝が形成されていることを特徴とする高分子電解質型燃料電池。
【請求項２】
前記ミスト排出用の溝の前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドと連通する部分が、前記積層体が設置される重力方向に対して前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドの下方側に偏在する請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項３】
前記ミスト排出用の溝が、親水性処理を施されている請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項４】
前記ミスト排出用の溝中に吸水材が配されている請求項１、２または３記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項５】
前記吸水材が導電性繊維または多孔体からなる請求項４記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項６】
高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極を含む電解質膜−電極接合体、前記電極の一方に燃料ガスを供給するガス流路を有するアノード側導電性セパレータ板、および他方の電極に酸化剤ガスを供給するガス流路を有するカソード側導電性セパレータ板からなる単電池の積層体、
前記積層体を順次挟む少なくとも一対の集電板、絶縁板、および端板、
前記端板同士を締結する締結手段、並びに
前記燃料ガスの流路および酸化剤ガスの流路のそれぞれを通じて燃料ガスおよび酸化剤ガスを各単電池に供給し、排出するガス供給・排出用マニホルドを具備し、
前記集電板の導電性セパレータ板と接する面に、前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドに連通するミスト排出用の溝が形成されていることを特徴とする高分子電解質型燃料電池。
【請求項７】
前記ミスト排出用の溝の前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドと連通する部分が、前記積層体が設置される重力方向に対して前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドの下方側に偏在する請求項６記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項８】
前記ミスト排出用の溝が、親水性処理を施されている請求項６記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項９】
前記ミスト排出用の溝中に吸水材が配されている請求項６、７または８記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項１０】
前記吸水材が導電性繊維または多孔体からなる請求項９記載の高分子電解質型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネレーションシステム等に使用される高分子電解質型燃料電池及びその運転方法に関する。
【０００２】
背景技術
燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと、空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜を介して電気化学的に反応させることで、電力を発生させるものである。通常、燃料電池は、単位セルを数多く重ねた積層構造が採られる。燃料電池の運転時には、電力発生と共に発熱が起こる。従って、積層電池では、単位セルの数セル毎に冷却板を設け、電池温度を一定に保つ必要がある。これは以下の理由による。
【０００３】
高分子電解質型燃料電池に使用される固体高分子電解質膜は、水分を十分に含んだ状態で機能するため、燃料ガスおよび酸化剤ガスは加湿して供給する必要がある。その際、電池温度が高くなり過ぎると、飽和蒸気圧が上昇するため高分子電解質膜中の水分が減少し、電池性能が低下する。しかし同時に、電池反応によって、酸化剤ガス側においては水が発生するので、電池温度が低くなりすぎると水蒸気の結露により、酸化剤ガスが十分に行き渡らなくなり、電池性能が低下する。したがって、燃料電池の温度は最適な温度帯に保つことが必要である。
【０００４】
一般に、単位セルを数多く重ねた燃料電池スタックと呼ばれる積層体は、膜・電極接合体と表面にガス流路を設けたセパレータ板とを交互に積層し、その両端に、発電された電力を取り出す集電板および絶縁板を配し、これらを端板によって挟持する構造がとられる。
各単位セルは、セパレータ板の内部を流れるクーラントによって冷却されて適温に保たれる。しかし、端板に近い単位セルにおいては、外気との温度差による放熱のため、他の単位セルと比較してセル温度が低くなりやすい。
【０００５】
燃料電池は、非発電時には電池反応によって発生する熱量が無いため、端板近くに位置する単位セルでは、特にセル温度が低下する。この状態で発電を開始すべく加湿された燃料ガスと酸化剤ガスを導入すると、ガス流路で結露が発生しやすい。特に、燃料電池への酸化剤ガスの入り口から遠い側の端板側のセルにおいてガス流路に結露が発生しやすい。結露が発生すると、各々のガスがセルへ行き渡りにくくなり、発電時の電圧が不安定になる現象が発生することがある。
【０００６】
また、燃料電池の発電量を定格出力よりも低く抑えている場合には、電池反応によって発生する熱量が低くなるため、同様に端板近くに位置する単位セルでは、ガス流路で結露が発生しやすい。セル積層体の中央部に位置するセルでも温度は低下し、端板近くに位置する単位セルほどではないにせよ、出力が不安定になる可能性はある。
このため、いかなる運転状態においても、あらゆる発電量において、端板近くの単位セルの出力が低下しないように温度を制御することが要請される。
【０００７】
クーラントを常時高い温度で循環させることによって、このような結露による端板近くに位置する単位セルの電圧不安定を解消することは可能である。しかし、この方法によれば、燃料電池の発電量が十分大きくて発熱量が大きい場合においてクーラントの温度が必要以上に高くなり、高分子電解質膜中の水分が減少してセルの発電能力が低下してしまう。すなわち、燃料電池の発電を開始する前段階、あるいは発電量が定格能力よりも低く設定されている状態において、前記の結露による出力不安定を回避すべく、クーラントの温度を高く設定した場合、その後発電量を増やすと、端板から十分離れた単位セルにおいては、電池反応による発熱のため電池温度が高くなりすぎ、前記の理由で当該セルの出力が低下してしまうという問題が新たに発生する。
【０００８】
また、燃料電池を長時間運転すると、端板に近い部分に結露を生じる。その結露により生じたミストがガス供給路に入って閉塞を引き起こす。そうすると、ガス供給路が閉塞されたセルとそうでないセルとの間でガス分配が不均一となる。
本発明は、端部のセルの過冷却により発生する結露水あるいはそれによるガス流路の閉塞を解消する手段を提供する。
【０００９】
発明の開示
本発明は、単電池の積層体の端部に配される集電板またはこれに接する導電性セパレータ板に、酸化剤ガスまたは燃料ガスの供給・排出路に連通するミスト排出用の溝を設け、放熱により集電板とセパレータ板との間に結露したミストを、前記溝を通して電池系外へ排出する。これにより、ミストのガス供給路への進入を防止し、長期にわたって安定した電池性能を得ることができる。
すなわち、本発明の高分子電解質型燃料電池は、
高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極を含む電解質膜−電極接合体、前記電極の一方に燃料ガスを供給するガス流路を有するアノード側導電性セパレータ板、および他方の電極に酸化剤ガスを供給するガス流路を有するカソード側導電性セパレータ板からなる単電池の積層体、
前記積層体を順次挟む少なくとも一対の集電板、絶縁板、および端板、
前記端板同士を締結する締結手段、並びに
前記燃料ガスの流路および酸化剤ガスの流路のそれぞれを通じて燃料ガスおよび酸化剤ガスを各単電池に供給し、排出するガス供給・排出用マニホルドを具備し、
前記集電板に接する導電性セパレータ板の前記集電板と接する面に、前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドに連通するミスト排出用の溝が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、
高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極を含む電解質膜−電極接合体、前記電極の一方に燃料ガスを供給するガス流路を有するアノード側導電性セパレータ板、および他方の電極に酸化剤ガスを供給するガス流路を有するカソード側導電性セパレータ板からなる単電池の積層体、
前記積層体を順次挟む少なくとも一対の集電板、絶縁板、および端板、
前記端板同士を締結する締結手段、並びに
前記燃料ガスの流路および酸化剤ガスの流路のそれぞれを通じて燃料ガスおよび酸化剤ガスを各単電池に供給し、排出するガス供給・排出用マニホルドを具備し、
前記集電板の導電性セパレータ板と接する面に、前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドに連通するミスト排出用の溝が形成されていることを特徴とする高分子電解質型燃料電池を提供する。
【００１１】
ここにおいて、前記のミスト排出用の溝の前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドと連通する部分は、単電池の積層体が設置される重力方向に対して前記燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給・排出用マニホルドの下方側に偏在することが望ましい。
前記排出用の溝は、親水性処理が施されることが望ましい。
また、ミスト排出用の溝中に吸水材を配することで、ミストの安定的な吸収を行いつつ原料ガスの無駄な排出を低減することが可能になる。さらに、その吸水材は導電性を有することが望ましい。
【００１２】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
実施の形態１
図１は、本実施の形態における高分子電解質型燃料電池を示す。
燃料電池スタック１０は、次のように構成されている。高分子電解質膜、およびこれを挟むアノードおよびカソードからなる単位セルを構成する膜・電極接合体１１と、内部にクーラントの流路２３を有する導電性セパレータ板１２とを交互に積層し、そのセル積層体の両側に、それぞれ上記と同様の膜・電極接合体３１、内部にクーラントの流路を有しない導電性セパレータ板３２を配し、その外側に各一組の集電板１３、絶縁板１４、および端板１５を配し、これらを図示しない締結具によって締結した構造をとっている。
【００１４】
セルを冷却するためのクーラントは、一方の端板に設けられた入り口２０から、絶縁板１４、集電板１３、膜・電極接合体１１、３１、およびセパレータ板１２、３２に互いに連通するように設けられた入り口側マニホールド２１から、セパレータ板１２の内部に設けられた流路２３をとおって近接するセルを冷却し、出口側マニホールド２２を経由して出口２４から燃料電池スタック１０外に排出される。セパレータ板１２の内部に設けられたクーラントの流路２３は、セパレータ板の表面に対してほぼ平行になっていて、ここを流れるクーラントによりセル温度が一定に保たれる。図示しないが、燃料電池スタック１０には、各単位セルに燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給するための各々の入り口側および出口側マニホールド並びに前記マニホールドに連通してセパレータ板のアノードおよびカソードに接する面にそれぞれ設けられたガス流路を有する。酸化剤ガスの入り口４０および出口４１は、例えば図１右側の端板１５に設けられる。また、燃料ガスの入り口および出口は図左側の端板にそれぞれ設けられる。
【００１５】
この実施の形態においては、両側の端板と、これら端板に最も近接した膜・電極接合体３１との間に、内部にクーラントの流路を持たないセパレータ板３２が配置された好ましい例が示されている。この例では、セパレータ板１２は、すべてが内部にクーラントの流路を有しているが、一部のセパレータ板１２にのみクーラントの流路を有していてもよい。通常は、規則正しく、例えば２セル毎にクーラントの流路を有するセパレータ板が配置される。
【００１６】
実施の形態２
図２は、本実施の形態における高分子電解質型燃料電池を示す。この例では、一方の端板側、すなわち酸化剤ガスの入り口４０から遠い方の、図左側の端板に近接した２つの導電性セパレータ板３２は、いずれも内部にクーラントの流路を持たない。そして、右側の端板側では、内部にクーラントの流路を持たないセパレータ板はなくしている。セパレータ板３２に挟まれたセルはアノードおよびカソードいずれの側も直接にはクーラントにより冷却されず、セパレータ板３２と１２で挟まれたセルはカソード側は直接にクーラントにより冷却されない。
【００１７】
この燃料電池のセル積層数やクーラントの流路を有するセパレータ板の配置数、配置周期などは、以上の実施の形態に限定されるものではなく、またクーラントの流路はセパレータ板の表面に対して厳密に平行である必要はない。端板と、その端板の最も近くに位置する、内部にクーラントを循環させるための流路を有しないセパレータ板の数は図２のように２つであっても、またはそれ以上であっても良い。ただし、その数は、クーラントの流量やクーラントの温度、スタック発電時の電流密度や端板からの放熱量などを考慮して、内部のセルと端板近くのセルの温度ができるだけ等しくなるように設定することが望ましい。
【００１８】
クーラントの導入方向についても、実施の形態に限定されるものではない。絶縁板は、端板の一部に絶縁性を付与することで、端板と一体化することが可能である。クーラントとしては、水やフロリナート（米国３Ｍ社）などの絶縁媒体やエチレングリコールなどの不凍液を混溶した液体などを用いることができる。
【００１９】
実施の形態３
実施の形態３〜７は、結露によるミストを効率良く排出するようにして、ミストによる各セルへのガス分配の不均一化が生じないようにした燃料電池について説明する。ここに用いられる燃料電池は、実施の形態１および２で説明した構成のセパレータ板、すなわちクーラントの流路の構成を有するものを用いるのが好ましい。しかし、そのような構成を有しない燃料電池にも適用することができる。
【００２０】
図３は本実施の形態の燃料電池の平面図、図４は同正面図、図５は図３のＸ−Ｘ線断面図である。
１１０は電解質膜−電極接合体（ＭＥＡ）を表す。このＭＥＡ１１０は、高分子電解質膜１０１、これを挟む図示しない一対の電極およびこれら電極の周縁部に配されて電解質膜を挟むガスケット１０２、１０３から構成されている。このＭＥＡ１１０が導電性セパレータ板１１１を介して複数積層されて単位セルの積層体を構成している。セパレータ板１１１は、一方の面にカソードに酸化剤ガスを供給するためのガス流路１１４を有し、他方の面にアノードに燃料ガスを供給するためのガス流路１１５を有する。ここに用いたセパレータ板１１１は、カソード側セパレータ板とアノード側セパレータ板とを兼ねている。この例では、セル積層体の端部にセパレータ板１２１ａおよび１２１ｂを追加し、その外側に集電板１２８ａ、１２８ｂ、絶縁板１２７ａ、１２７ｂ、および端板１２９ａ、１２９ｂを配している。端板１２９ａと１２９ｂとは、複数のボルト１３３、それらの端部に螺合するナット１３４およびばね１３５からなる締結手段により締結されてセル積層体を締め付けている。この電池は、その外側が図示しない断熱材により覆われる。
【００２１】
セパレータ板１１１および１２１ａ、１２１ｂには、それぞれ酸化剤ガスのマニホールド穴１１２および１２２、並びに燃料ガスのマニホールド穴１１３および１２３が設けられている。ＭＥＡ１１０、集電板１２８ａ、絶縁板１２７ａおよび端板１２９ａには、前記の各マニホールド穴に連通するマニホールド穴を有する。そして、これらのマニホールド穴には、端板１２９ａに設けた酸化剤ガスの導入管１３０ａから酸化剤ガスが導入され、セパレータ板１１１のガス流路１１４からカソードに供給され、図示しない出口側マニホールド穴を経由して酸化剤ガスの排出管１３０ｂより外部へ排出される。同様に、端板１２９ａに設けた燃料ガスの導入管１３１ａから燃料ガスがマニホールド穴１１３、１２３に導入され、セパレータ板１１１のガス流路１１５からアノードに供給され、図示しない出口側マニホールド穴を経由して燃料ガスの排出管１３１ｂより外部へ排出される。
【００２２】
また、セパレータ板１１１および１２１ａ、１２１ｂには、冷却水のマニホールド穴１１６および１２６が設けられている。ＭＥＡ１１０、集電板１２８ａ、絶縁板１２７ａおよび端板１２９ａには、前記のマニホールド穴に連通するマニホールド穴を有する。そして、これらのマニホールド穴には、端板１２９ａに設けられた冷却水の導入管１３２ａより冷却水が導入され、特定の単位セルを冷却するための冷却部を流れ、出口側のマニホールド穴を経由して排出管１３２ｂより外部へ排出される。図示の例では、冷却部は省略してある。
【００２３】
さて、セパレータ板１２１ａは、セル積層体の端部のセパレータ板１１１と集電板１２８ａとの間にあり、集電板１２８ａと接する面には、酸化剤ガスのマニホールド穴１２２と連通するミスト排出用の溝１２４を有する。同様に、セル積層体の端部のセパレータ板１１１と集電板１２８ｂとの間にあるセパレータ板１２１ｂは、集電板１２８ｂと接する面には、燃料ガスのマニホールド穴１２３と連通するミスト排出用の溝１２５を有する。
【００２４】
図６および７はそれぞれセパレータ板をカソード側およびアノード側から見た正面図である。カソード側の面には、一対のマニホールド穴１１２を連絡するガス流路１１４を有し、アノード側の面には、一対のマニホールド穴１１３を連絡するガス流路１１５を有する。セパレータ板１２１ａのミスト排出用の溝１２４は、前記の酸化剤ガスの流路１１４と同様に、酸化剤ガスの一対のマニホールド穴１２２を連絡するように設けられ、セパレータ板１２１ｂのミスト排出用の溝１２５は、前記の燃料ガスの流路１１５と同様に、燃料ガスの一対のマニホールド穴１２３を連絡するように設けられる。これらの溝１２４および１２５のパターンは一例を示すにすぎず、図示のものに限定されるものではない。
【００２５】
上記のように本実施の形態においては、セル積層体の端部に、追加セパレータ板１２１ａおよび１２１ｂを設け、それらの集電板と接する面に、セパレータ板１２１ａには酸化剤ガスの供給路に連通するミスト排出用の溝１２４を、またセパレータ板１２１ｂには燃料ガスの供給路に連通するミスト排出用の溝１２５をそれぞれ設けている。
【００２６】
このように構成した燃料電池では、端板１２９ａおよび１２９ｂからの放熱により酸化剤ガスおよび燃料ガス中に含まれる水分が集電板１２８ａ、１２８ｂおよび集電板に接するセパレータ板１２１ａ、１２１ｂに結露し、ミストとなることがある。しかし、そのようなミストは、セパレータ板１２１ａおよび１２１ｂの集電板との界面に形成されたミスト排出用の溝１２４および１２５からそれぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガスの排出通路を経由して外部へ排出される。従って、その近辺に位置するガス流路１１４や１１５にミストが浸入してガス流路を閉塞することがなくなり、安定したガス分配が可能になる。このように本発明によれば、電池の安定した運転が可能になり、かつ過剰な断熱構造を不要とすることができる。
【００２７】
実施例１
平均粒径が３０ｎｍのカーボンの微粉末（電気化学工業（株）製デンカブラック）に、平均粒径約３０Åの白金粒子を重量比７５：２５の割合で担持したものをカソードの触媒とし、同上のカーボン微粉末に白金−ルテニウム（白金とルテニウムの重量比５０：５０）粒子を重量比５０：５０の割合で担持したものをアノードの触媒とした。これらの触媒粉末をイソプロパノールに分散させた液に、パーフルオロカーボンスルホン酸粉末のエチルアルコール分散液を混合し、ペースト状にした。これらのカソード触媒およびアノード触媒を含むペーストを原料としてスクリーン印刷法により、それぞれ厚み２５０μｍのカーボン不織布の一方の面に触媒層を形成してカソードおよびアノードを作製した。このようにして得たカソードおよびアノードに含まれる触媒金属量は０．５ｍｇ／ｃｍ2、パーフルオロカーボンスルホン酸の量は１．２ｍｇ／ｃｍ2となるようにした。
【００２８】
これらのカソードおよびアノードを、これらの電極より一回り大きい面積を有する水素イオン伝導性高分子電解質膜の中心部の両面に、印刷した触媒層が電解質膜に接するように、ホットプレスによって接合した。ここでは、水素イオン伝導性高分子電解質として、パーフルオロカーボンスルホン酸を２５μｍの厚みに薄膜化したもの（米国デュポン社製ナフィオン１１２）を用いた。さらに、電極の外周には、電解質膜を挟んで両側に、外形がセパレータ板と同一の形状に打ち抜かれたガスケットをホットプレスによって接合し、電解質膜・電極接合体を作製した。
【００２９】
このＭＥＡを１００個用いて図３〜５に示すような燃料電池を組み立てた。また、比較例として、セパレータ板１２１ａの溝１２４およびセパレータ板１２１ｂの溝１２５をなくした電池を組み立てた。
【００３０】
これらの電池を温度７５℃に保持し、アノードに露点が７５℃となるように加温・加湿した模擬改質ガス（水素８０体積％、二酸化炭素２０体積％、一酸化炭素５０ｐｐｍ）、カソードに露点が５０℃となるように加温・加湿した空気をそれぞれ供給し、水素利用率８０％、酸素利用率５０％、電流密度０．３Ａ／ｃｍ2で運転した。中央部のセルおよび端に位置するセルの電池電圧の経時変化を調べた。本実施例の電池の特性を図１０に、比較例の電池の特性を図１１にそれぞれ示す。これらの図から明らかなように、比較例の積層電池では、端に位置するセルの電圧がある時間すぎたところで急激に低下するのに対して、本実施例の電池では、電圧低下を発生せず、ミスト排出用の溝の効果が現れた。
【００３１】
実施の形態４
図８は本実施の形態の燃料電池を図３のＸ−Ｘ線に相当する部分で切った断面図である。この燃料電池の基本構成は実施の形態１と同様であり、同じ番号は同一の構成要素を表す。
【００３２】
本実施の形態においては、セル積層体の端部のセパレータ板１１１ａおよび１１１ｂは、それぞれカソード側セパレータ板およびアノード側セパレータ板としてのみ働く。そして、これらのセパレータ板に接する集電板１２８ａおよび１２８ｂには、図で上側の面に酸化剤ガスのマニホールド穴に連通するミスト排出用の溝１２４を、下側の面に燃料ガスのマニホールド穴に連通するミスト排出用の溝１２５をそれぞれ設けている。
【００３３】
この燃料電池においては、セパレータ板１１１ａと集電板１２８ａとの間および集電板１２８ｂと絶縁板１２７ｂとの間に生じる水分のミストは、それぞれ集電板１２８ａおよび１２８ｂの溝１２５から燃料ガスの排出路を通じて外部へ排出される。また、集電板１２８ａと絶縁板１２７ａとの間およびセパレータ板１１１ｂと集電板１２８ｂとの間に生じる水分のミストは、集電板１２８ａおよび１２８ｂの溝１２４から酸化剤ガスの排出路を通じて外部へ排出される。
【００３４】
実施の形態５
図９は本実施の形態の燃料電池を図３のＸ−Ｘ線に相当する部分で切った断面図である。この燃料電池の基本構成は実施の形態３と同様であり、同じ番号は同一の構成要素を表す。
【００３５】
本実施の形態では、ミスト排出用の溝は、そのマニホールド穴に連通する部分が、電池の設置位置において重力方向に対してマニホールド穴の下方側に偏在するように構成されている。すなわち、燃料ガスの排出路に連なるセパレータ板１１１ａの右側の面の溝１１５ａおよびセパレータ板１２１ｂの左側の面の溝１２５ｂは、それらのマニホールド穴に連通する部分が重力方向に対してマニホールド穴の下方側に偏在するようにしている。図７のセパレータ板１１１における燃料ガスの流路１１５は、マニホールド穴１１３に連通する部分は、マニホールド穴の上下にほぼ均等に配列されている。この流路に相当する溝１１５ａおよび１２５ｂをマニホールド穴の下方側に偏在するようにしたのである。また、酸化剤ガスの排出路に連なるセパレータ板１２１ａの右側の面の溝１２４ａおよびセパレータ板１１１ｂの左側の面の溝１１４ｂについても、それらのマニホールド穴に連通する部分が重力方向に対してマニホールド穴の下側に偏在するようにされている。
【００３６】
このような構成によると、端板からの放熱によりガス中に含まれる水分が集電板及び集電板に接するセパレータ板に結露しミストとなっても、重力方向下向きに配置されたミスト排出用の溝から重力により集められたミストが効率よく排出される。
【００３７】
実施の形態６
本実施の形態では、上記のような構成の電池において、ミスト排出用の溝に、あらかじめポリウレタン系樹脂（東亜合成化学（株）製、商品名Ｍ１２１０）からなる親水性塗膜を光重合法により設ける。結露水のミストは、この親水性塗膜表面を伝って、ミスト排出用の溝に留まることなく、効率よく排出される。
【００３８】
ミスト排出用の溝を親水性処理するには、他にポリビニルアルコール、ポリエステル系樹脂（日本化薬（株）製）、２−ヒドロキシルアクリレート樹脂、牛血清アルブミン（ＢＳＡ）、ポリグルタミン酸、シリカゲルなどを用いることもできる。導電性セパレータ板がカーボン系材料からなる場合は、サンドブラスト処理によりミスト排出用の溝の内面を粗面化処理したもの、集電板に形成されたミスト排出用の溝の内面にチタンをコーティングし、酸素雰囲気下４００℃で１時間加熱処理して表面に酸化チタン被膜を形成したものなども同様の効果が得られた。
【００３９】
実施の形態７
本実施の形態では、上記のような構成の電池において、ミスト排出用の溝に、ポリエステルの織布を吸水材として挿入する。結露により発生したミストは、ミスト排出用の溝の吸水材に吸水されるので、効率よく溝に集められ、酸化剤ガスまたは燃料ガスの圧力により排出される。
【００４０】
吸水材には、ポリエチレンテレフタレート、レーヨン、ナイロン、それらの混紡繊維を主成分とするものなどを用いることもできる。
また、カーボン、ステンレス鋼、またはチタンの繊維または多孔体を吸水材に用いると、前記のような吸水材の効果に加え、集電板とセパレータ板との接触抵抗が低減されるため、電池性能が向上する効果も得られる。
【００４１】
産業上の利用の可能性
以上のように本発明によれば、セル積層体内にミストを生じても容易にそれを除き、性能を回復することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における高分子電解質型燃料電池スタックを示す正面図である。
【図２】  本発明の他の実施の形態における高分子電解質型燃料電池スタックを示す正面図である。
【図３】    実施の形態３の燃料電池の平面図である。
【図４】  同電池の正面図である。
【図５】  図３のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】  同電池のセパレータ板のカソード側の正面図である。
【図７】  同セパレータ板のアノード側の正面図である。
【図８】  実施の形態４の燃料電池の縦断面図である。
【図９】  実施の形態５の燃料電池の縦断面図である。
【図１０】  実施の形態６の電池の特定セルの電圧の経時変化を示す図である。
【図１１】  比較例の電池の特定セルの電圧の経時変化を示す図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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