CN102959780A - 高分子电解质型燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明的高分子电解质型燃料电池具备膜-电极组件（5）和隔板（6A、6B），在隔板（6A、6B）以及气体扩散层（3A、3B）的至少一个主面上形成有多个反应气体流路，多个反应气体流路在将重叠2次的反应气体流路定义为第1反应气体流路，将与电极（4A、4B）的边缘部相重叠并且与该边缘部相重叠的部分的长度大于规定的长度的反应气体流路定义为第2反应气体流路的情况下，第2反应气体流路以在该第2反应气体流路中流通的反应气体的流量小于在第1反应气体流路中流通的反应气体的流量的方式构成，或者，不存在第2反应气体流路。

Description

高分子电解质型燃料电池

技术领域

本发明涉及高分子电解质型燃料电池的构造。

背景技术

高分子电解质型燃料电池（以下称之为PEFC）是一种通过使含有氢的燃料气体与空气等的含有氧的氧化剂气体发生电化学反应从而同时产生电力和热的燃料电池。PEFC的单电池（cell）具备由高分子电解质膜以及一对气体扩散电极（阳极以及阴极）构成的MEA（Membrane—Electrode-Assembly：膜-电极组件）、垫圈、导电性的板状的隔板。

而且，PEFC一般是通过层叠多个该单电池、用端板夹持层叠的单电池的两端、并由紧固件紧固该端板和单电池从而形成的。因此，在高分子电解质膜上，在与气体扩散电极的催化剂层的外周相接触的部分附近（以下称之为高分子电解质膜的外周接触部），施加有比其它部分大的应力（紧固压）。另外，通过反复进行PEFC的启动·停止动作从而在高分子电解质膜上反复施加拉伸应力和压缩应力，特别是在高分子电解质膜的外周接触部上，这些应力较大地施加，因而存在容易产生该部分的歪斜和龟裂等的损伤的问题。

针对这样的问题，众所周知的是在遍及氧极催化剂层或者燃料极催化剂层的边缘内外的状态下设置有加强部件的固体高分子型燃料电池的单电池（例如参照专利文献1）。图21是表示专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池的单电池的概略结构的模式图。还有，在图21中省略了一部分。

如图21所示，专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池的单电池200，在氧极催化剂层202C中的高分子膜201存在侧的相反侧或者燃料极催化剂层203C中的高分子膜201存在侧的相反侧，在遍及氧极催化剂层202C或者燃料极催化剂层203C的边缘内外的状态下设置有可自由弹性变形的加强部件204,205。而且，在专利文献1中，记载了通过加强部件204,205发生弹性变形，从而即使在高分子膜201上反复施加拉伸应力和压缩应力，也可以抑制在高分子膜201的氧极边界膜部分201W和燃料极边界膜部分201W上施加应力，所以防止了在高分子膜201的氧极边界膜部分201W和燃料极边界膜部分201W上产生歪斜和龟裂等的损伤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2003-68318号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，即使是专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池的单电池，在高分子膜发生损伤而使电池性能降低的方面，还有改善的余地。

本发明是为了解决以上所述的问题而完成的发明，其目的在于，提供一种能够抑制在高分子电解质膜容易发生劣化的地方上的劣化主要因素并且能够抑制电池性能的下降的高分子电解质型燃料电池以及隔板。

解决问题的技术手段

本发明人等为了解决上述现有技术的问题，反复进行研讨，其结果，发现了以下的点。

本发明人等在对图21所表示的专利文献1的固体高分子型燃料电池的单电池200进行了耐久试验之后，从单电池200的厚度方向看时，高分子膜201的与加强部件204,205的内侧端部204E,205E相对（重叠）的部分201P的膜厚比其它部分薄。这暗示了，加强部件204,205的内侧端部204E,205E经由氧极催化剂层202C以及/或者燃料极催化剂层203C而在高分子膜201的部分201P上施加强的应力，所以部分201P的膜厚比其它部分薄，作为其结果，在部分201P上的反应气体的交叉泄露变多。即，本发明人等发现了，在专利文献1所公开的单电池200中，在高分子膜201的部分201P周边会发生反应气体的交叉泄露，并由所交叉泄露的反应气体而在氧极催化剂层202C以及/或者燃料极催化剂层203C的催化剂上生成过氧化氢，高分子膜201被由芬顿（Fenton）反应等产生的自由基（radical）攻击。其结果，高分子膜201发生劣化，从而引起电池性能的下降。

而且，本发明人等发现了，采用以下所记载的结构在达成上述本发明的目的方面是极为有效的，因此想到了本发明。

即，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池具备：膜-电极组件，具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的一对电极；隔板，被形成为板状且具有导电性；所述电极具有一个主面与所述高分子电解质膜相接触的催化剂层和气体扩散层，且从所述隔板的厚度方向看时，以其外周位于所述高分子电解质膜的外周的内侧的方式形成；所述膜-电极组件被一对所述隔板夹持；所述隔板以在厚度方向上贯通其主面的方式形成有反应气体供给歧管孔和反应气体排出歧管孔，且在与所述电极相接触的一个主面上形成有多个连接于所述反应气体供给歧管孔的沟槽状的第1连接流路和连接于所述反应气体排出歧管孔的沟槽状的第2连接流路；在所述隔板以及所述气体扩散层的至少一个主面上形成有多个一端与所述第1连接流路相连通、另一端与所述第2连接流路相连通的沟槽状的反应气体流路；所述多个反应气体流路被构成为，在将从所述隔板的厚度方向看时、在从其上游端追溯至下游端的情况下、与所述电极的边缘部重叠2次、并且与该边缘部相重叠的部分的长度为规定的长度以下的反应气体流路定义为第1反应气体流路，将在从其上游端追溯至下游端的情况下、与所述电极的边缘部相重叠、并且与该边缘部相重叠的部分的长度大于所述规定的长度的反应气体流路定义为第2发反应气体流路的情况下，所述第2反应气体流路以在该第2反应气体流路中流通的反应气体的流量小于在所述第1反应气体流路中流通的所述反应气体的流量的方式构成，或者，从所述隔板的厚度方向看时，具有包含在从其上游端追溯至下游的情况下最初与所述电极的边缘部相接触的部分的上游流路、包含在从其下游端追溯至上游的情况下最初与所述电极的边缘部相接触的部分的下游流路、以及作为除了所述上游流路和所述下游流路之外的部分的中游流路，所述中游流路与所述电极的边缘部不重叠。

如以上所述，在高分子电解质型燃料电池中，从隔板的厚度方向看时，在高分子电解质膜的与电极边缘部（特别是催化剂层边缘部）相对的部分上施加强的应力，从而使高分子电解质膜的该部分发生破裂，从而反应气体的交叉泄露量增加，并由反应副生成物即过氧化氢而生成自由基。于是，可以认为由于所生成的自由基攻击高分子电解质膜而使高分子电解质膜发生损伤并劣化，从而燃料电池的性能发生下降。

因此，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，从隔板的厚度方向看时，通过以减小在形成于隔板的与电极边缘部相重叠的部分上的第2反应气体流路中流通的反应气体的流量的方式，或者通过以不在隔板的与电极边缘相重叠的部分上形成反应气体流路的方式，从而能够减小提供给电极边缘部的反应气体的流量。由此，能够减少成为过氧化氢的原料的反应气体的交叉泄露量，并降低了由过氧化氢生成自由基。因此，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，能够提高高分子电解质膜的耐久性，并且能够抑制电池性能的降低。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第1反应气体流路也可以以在该第1反应气体流路中流通的所述反应气体的流体阻力大于在所述第2反应气体流路中流通的所述反应气体的流体阻力的方式构成。

如以上所述，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，因为多个反应气体流路（与第1反应气体流路以及第2反应气体流路一起）连接于反应气体供给歧管孔以及反应气体排出歧管孔，所以第1反应气体流路和第2反应气体流路的压力损失相同。然而，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池因为以第1反应气体流路的在流路中流通的反应气体的流体阻力大于第2反应气体流路的方式构成，所以第1反应气体流路的所流通的反应气体的流量小于第2反应气体流路。因此，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，能够提高高分子电解质膜的耐久性，并且能够抑制电池性能的降低。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第1反应气体流路也可以以其截面积小于所述第2反应气体流路的截面积的方式进行构成。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第1反应气体流路也可以以该第1反应气体流路的流路长度大于所述第2反应气体流路的流路长度的方式进行构成。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述多个反应气体流路也可以以互相并行的方式形成。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，进一步具备加强部件，所述加强部件从所述隔板的厚度方向看时可以被设置于所述高分子电解质膜的边缘部。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述加强部件也可以以其一部分与所述催化剂层的另一个主面相接触，并且，从所述隔板的厚度方向看时，与所述催化剂层相重叠的方式进行配设。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述加强部件也可以以从所述隔板的厚度方向看时，与所述催化剂层不重叠的方式进行配设。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述加强部件也可以由树脂形成。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述多个反应气体流路也可以形成于所述隔板的一个主面上。

另外，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述多个反应气体流路也可以形成于所述气体扩散层的一个主面上。

再有，在本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述多个反应气体流路也可以分别形成于所述隔板的一个主面以及所述气体扩散层的一个主面上。

本发明的上述目的、其它的目的、特征以及优点根据在参照附图的基础下的以下的优选的实施方式的详细的说明而能够明了。

发明的效果

根据本发明的高分子电解质型燃料电池，可以抑制高分子电解质膜的劣化并可以提高耐久性，另外，可以抑制燃料电池的性能下降。

附图说明

图1是示意性地表示具备本发明的实施方式1所涉及的高分子电解质型燃料电池的燃料电池堆的概略构成的立体图。

图2是示意性地表示由图1所表示的燃料电池堆中的高分子电解质型燃料电池的概略构成的截面图。

图3是表示由图2所表示的高分子电解质型燃料电池的阳极隔板的概略构成的示意图。

图4是表示由图2所表示的高分子电解质型燃料电池的阴极隔板的概略构成的示意图。

图5是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略构成的截面图。

图6是示意性地表示本实施方式2所涉及的高分子电解质型燃料电池中的变形例1的高分子电解质型燃料电池的概略构成的截面图。

图7是示意性地表示本发明的实施方式3所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略结构的截面图。

图8是表示本发明的实施方式4所涉及的隔板的概略构成的示意图。

图9是示意性地表示本发明的实施方式4所涉及的高分子电解质型燃料电池的概略构成的截面图。

图10是表示本发明的实施方式5所涉及的隔板的概略结构的示意图。

图11是表示本发明的实施方式6所涉及的隔板的概略构成的示意图。

图12是表示本发明的实施方式7所涉及的隔板的概略构成的示意图。

图13是示意性地表示本发明的实施方式8所涉及的燃料电池的概略构成的截面图。

图14是表示由图13所表示的燃料电池中的电极的概略构成的示意图。

图15是表示由图13所表示的燃料电池中的隔板的概略构成的示意图。

图16是示意性地表示本实施方式8中的变形例1的燃料电池的概略构成的截面图。

图17是示意性地表示本实施方式8中的变形例2的燃料电池的概略构成的截面图。

图18是示意性地表示本发明的实施方式9所涉及的燃料电池的概略构成的截面图。

图19是表示本发明的实施方式9所涉及的燃料电池中的电极的概略构成的示意图。

图20是示意性地表示本发明的实施方式10所涉及的燃料电池的概略构成的截面图。

图21是表示由专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池的单电池的概略构成的示意图。

符号的说明

1  高分子电解质膜

2A  阳极催化剂层

2B  阴极催化剂层

3A  阳极气体扩散层

3B  阴极气体扩散层

4A  阳极电极

4B  阴极电极

5  MEA（Membrane-Electrode-Assembly：膜-电极组件）

6A  阳极隔板

6B  阴极隔板

7  垫圈

8  燃料气体流路

8a  直线部

8b  折回部

9  氧化剂气体流路

9a  直线部

9b  折回部

10  冷却介质流路

11  第1肋部

12  第2肋部

13  加强部件

19  第1连接流路

20  第2连接流路

31  燃料气体供给歧管孔

32  燃料气体排出歧管孔

33  氧化剂气体供给歧管孔

33A  第1氧化剂气体供给歧管孔

33B  第2氧化剂气体供给歧管孔

34  氧化剂气体排出歧管孔

35  冷却介质供给歧管孔

36  冷却介质排出歧管孔

40B  边缘部

61  燃料电池堆

62  单电池层叠体

63  第1端板

64  第2端板

91  第1氧化剂气体流路

91  部分91A

91  部分91B

92  第2氧化剂气体流路

100  燃料电池

131  燃料气体供给歧管

132  燃料气体排出歧管

133  氧化剂气体供给歧管

134  氧化剂气体排出歧管

135  冷却介质供给歧管

136  冷却介质排出歧管

200  单电池

201  高分子膜

201P  部分

201W  氧极边界膜部分、燃料极边界膜部分

202C  氧极催化剂层

203C  燃料极催化剂层

204  加强部件

204E  内侧端部

205  加强部件

205E  内侧端部

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行说明。还有，在所有附图中，将相同的符号标注于相同或者相当的部分，并省略重复的说明。另外，本发明并不限定于以下所述实施方式。

（实施方式1）

[燃料电池堆的构成]

图1是示意性地表示具备本发明的实施方式1所涉及的高分子电解质型燃料电池（以下单单称之为燃料电池）的燃料电池堆的概略构成的立体图。还有，在图1中将燃料电池堆的上下方向作为图中的上下方向来加以表示。

如图1所示，本发明的实施方式1所涉及的燃料电池堆61具备：单电池层叠体62，通过具有板状的整体形状的燃料电池100在其厚度方向上层叠而成；第1以及第2端板63,64，被配置于单电池层叠体62的两端；没有图示的紧固件，在燃料电池100的层叠方向上紧固单电池层叠体62和第1以及第2端板63,64。另外，在第1端板63与单电池层叠体62之间以及在第2端板64与单电池层叠体62之间分别配设有集电板以及绝缘板，但是省略了图示。还有，板状的燃料电池100与铅垂面平行地延伸，燃料电池100的层叠方向成为水平方向。

在单电池层叠体62中的一个侧部（图面左侧的侧部：以下称之为第1侧部）的上部，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有燃料气体供给歧管131，在其下部设置有冷却介质排出歧管136。另外，在单电池层叠体62的第1侧部的配置有燃料气体供给歧管131的上部的内侧，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有氧化剂气体供给歧管133，同样地，在配置有冷却介质排出歧管136的下部的内侧，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有氧化剂气体排出歧管134。再有，在单电池层叠体62中的另一个侧部（图面右侧的侧部：以下称之为第2侧部）的上部，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有冷却介质供给歧管135，在其下部，以在该单电池层叠体62的燃料电池100的层叠方向上进行贯通的方式设置有燃料气体排出歧管132。

然后，在各个歧管上设置适当的配管。由此，通过适当的配管向燃料电池堆61提供燃料气体、氧化剂气体以及冷却介质以及进行排出。

[高分子电解质型燃料电池的构成]

接着，参照图2，对本发明的实施方式1所涉及的高分子电解质型燃料电池的构成进行说明。

图2是示意性地表示由图1所表示的燃料电池堆中的燃料电池的概略构成的截面图。

如图2所示，本实施方式1所涉及的燃料电池100具备MEA（Membrane-Electrode-Assembly：膜-电极组件）5、垫圈7、阳极隔板6A、以及阴极隔板6B。

MEA5具有选择性地输送氢离子的高分子电解质膜1、阳极电极4A以及阴极电极4B。高分子电解质膜1具有大致4边形（在此为矩形）的形状，在高分子电解质膜1的两个面上以位于其边缘部的内侧的方式分别设置有阳极电极4A和阴极电极4B。还有，在高分子电解质膜1的边缘部上，以在厚度方向上进行贯通的方式设置燃料气体供给歧管孔31、冷却介质供给歧管孔35等的各个歧管孔。

阳极电极4A具有：阳极催化剂层2A，被配设于高分子电解质膜1的一个主面上且含有由担载了铂类金属催化剂（电极催化剂）的碳粉末（导电性碳颗粒）构成的催化剂担载碳和附着于催化剂担载碳的高分子电解质；阳极气体扩散层3A，兼备气体通气性和导电性。阳极催化剂层2A以一个主面与高分子电解质膜1相接触的方式进行配置，在阳极催化剂层2A的另一个主面上配置有阳极气体扩散层3A。同样，阴极电极4B具有：阴极催化剂层2B，被配设于高分子电解质膜1的另一个主面上且含有由担载了铂类金属催化剂（电极催化剂）的碳粉末（导电性碳颗粒）构成的催化剂担载碳和附着于催化剂担载碳的高分子电解质；阴极气体扩散层3B，被设置于阴极催化剂层2B之上且兼备气体通气性和导电性。阴极催化剂层2B以一个主面与高分子电解质膜1相接触的方式进行配置，在阴极催化剂层2B的另一个主面上配置有阴极气体扩散层3B。

还有，在本实施方式1中，从阴极隔板6B的厚度方向看时，阳极催化剂层2A以其外端位于阳极气体扩散层3A的外端的外侧的方式（以露出的方式）进行形成，另外，阴极催化剂层2B以其外端位于阴极气体扩散层3B的外端的外侧的方式进行形成，但是，并不限定于此，阳极催化剂层2A也可以以其外端位于阳极气体扩散层3A的内侧的方式进行形成，阴极催化剂层2B也可以以其外端位于阴极气体扩散层3B的内侧的方式进行形成。

另外，在MEA5的阳极电极4A以及阴极电极4B（正确地来说是阳极气体扩散层3A以及阴极气体扩散层3B）的周围，配设有夹持高分子电解质膜1的一对氟橡胶制的甜甜圈（doughnuts）状的垫圈7。由此，能够防止燃料气体及氧化剂气体泄漏至电池外，另外，能够防止在燃料电池100内这些气体相互混合。还有，在垫圈7的边缘部上配设有由厚度方向的贯通孔构成的燃料气体供给歧管孔31、冷却介质供给歧管孔35等的各个歧管孔。

另外，以夹持MEA5和垫圈7的方式配设导电性的阳极隔板6A和阴极隔板6B。由此，MEA5被机械性地固定，在其厚度方向上层叠多个燃料电池100的时候，MEA5被电连接。还有，这些隔板6A,6B可以使用在热传导性以及导电性方面表现优异的金属、石墨或者混合了石墨和树脂的混合物，例如可以使用由注塑成型对碳粉末和粘合剂（溶剂）的混合物进行制作而得的隔板或者在钛或不锈钢制的板的表面施以镀金而得的隔板。

在阳极隔板6A的与阳极电极4A相接触的一个主面（以下称之为内面）上设置有用于使燃料气体流通的沟槽状的燃料气体流路8，另外，在另一个主面（以下称之为外面）上设置有用于使冷却介质流通的沟槽状的冷却介质流路10。同样，在阴极隔板6B的与阴极电极4B相接触的一个主面（以下称之为内面）上设置有用于使氧化剂气体流通的沟槽状的氧化剂气体流路9，另外，在另一个主面（以下称之为外面）上设置有用于使冷却介质流通的沟槽状的冷却介质流路10。

由此，分别将燃料气体以及氧化剂气体提供给阳极电极4A以及阴极电极4B，从而这些气体发生反应而产生电和热。另外，通过使水或防冻液（例如含有乙二醇的溶液）等的冷却介质流通于冷却介质流路10从而进行所产生的热的回收。

还有，可以将如以上所述构成的燃料电池100作为单电池（cell）进行使用，也可以层叠多个燃料电池100而作为燃料电池堆61进行使用。另外，在层叠燃料电池100的情况下，可以制成在每2～3个单电池上配设冷却介质流路10的构成。再有，在不将冷却介质流路10配设于单电池之间的情况下，可以使用将被夹持于2个MEA5的隔板兼作在一个主面上配设燃料气体流路8且在另一个主面上配设氧化剂气体流路9的阳极隔板6A和阴极隔板6B的隔板。

[隔板的构成]

接着，参照图2至图4，对阳极隔板6A以及阴极隔板6B进行详细的说明。

图3是表示由图2所表示的燃料电池的阳极隔板的概略构成的示意图。另外，图4是表示由图2所表示的燃料电池的阴极隔板的概略构成的示意图。还有，在图3以及图4中，将阳极隔板6A以及阴极隔板6B上的上下方向作为图中的上下方向来加以表示。另外，在图4中以阴影（hatching）表示阴极电极4B的边缘部。

首先，参照图2以及图3，对阳极隔板6A的构成进行详细的说明。

如图3所示，阳极隔板6A被形成为板状且大致四边形（在这里是矩形），在其边缘部上以在厚度方向上进行贯通的方式设置有燃料气体供给歧管孔31等的各个歧管孔。具体是在阳极隔板6A中的一个侧部（以下称之为第1侧部）的上部设置有燃料气体供给歧管孔（反应气体供给歧管孔）31，在其下部设置有冷却介质排出歧管孔36。另外，在设置有燃料气体供给歧管孔31的上部的内侧设置氧化剂气体供给歧管孔（反应气体供给歧管孔）33，同样，在设置有冷却介质排出歧管孔36的下部的内侧设置氧化剂气体排出歧管孔（反应气体排出歧管孔）34。再有，在阳极隔板6A中的另一个侧部（以下称之为第2侧部）的上部设置有冷却介质供给歧管孔35，在其下部设置有燃料气体排出歧管孔（反应气体排出歧管孔）32。

然后，如图2以及图3所示，在阳极隔板6A的内面上，沟槽状的燃料气体流路8以连结燃料气体供给歧管孔31和燃料气体排出歧管孔32的方式被形成为蜿蜒（serpentine）状。在本实施方式1中，燃料气体流路8由多个（在这里是4个）沟槽进行构成，该沟槽实质上由直线部8a和折回部8b进行构成。

具体为，构成燃料气体流路8的沟槽在水平方向上从燃料气体供给歧管孔31向第2侧部延伸一定距离，然后向下方延伸一定距离。然后，从其到达点起向第1侧部在水平方向上延伸一定距离，然后向下方延伸一定距离。然后，重复1次上述延伸图案，然后以到达燃料气体排出歧管孔32的方式向第2侧部在水平方向上进行延伸。这样的燃料气体流路8的在水平方向上进行延伸的部分构成直线部8a，向下方延伸的部分构成折回部8b。然后，如图2以及图3所示，构成燃料气体流路8的沟槽（正确地来说是直线部8a）与沟槽（正确地来说是直线部8a）之间的部分形成与阳极电极4A相接触的第1肋部11。

还有，在本实施方式1中，燃料气体流路8由多个（在这里是4个）沟槽进行形成，但是，并不限定于此，也可以将1个沟槽形成于阳极隔板6A的内面并作为燃料气体流路8。

接着，参照图2以及图4，对阴极隔板6B的构成进行详细的说明。

如图2以及图4所示，阴极隔板6B被形成为板状且大致四边形（这里是矩形），在其边缘部上以在厚度方向上进行贯通的方式设置有燃料气体供给歧管孔31等的各个歧管孔。还有，各个歧管孔的配置因为与阳极隔板6A相同，所以在此省略其详细的说明。

在阴极隔板6B的内面上形成有第1连接流路19、第2连接流路20以及氧化剂气体流路9。第1连接流路19的一端被连接于氧化剂气体供给歧管孔33。第2连接流路20的一端被连接于氧化剂气体排出歧管孔34。第1连接流路19以及第2连接流路20由多个（在这里是15个）沟槽进行构成，并以在上下方向上延伸的方式进行形成。还有，第1连接流路19的另一端从阴极隔板6B的厚度方向看时作为与阴极电极4B（正确地来说是阴极气体扩散层3B）的外周相重叠的部分。同样，第2连接流路20的另一端从阴极隔板6B的厚度方向看时作为与阴极电极4B（正确地来说是阴极气体扩散层3B）的外周相重叠的部分。

氧化剂气体流路9由多个（在这里是15个）沟槽进行构成，该多个沟槽以连结第1连接流路19和第2连接流路20的方式被形成为直线状。然后，多个氧化剂气体流路9以互相并行的方式进行形成。在此，所谓互相并行，是指多个氧化剂气体流路互相并列地设置。即，是指在多个氧化剂气体流路中特定1个氧化剂气体流路并沿着该特定的氧化剂气体流路设置其它的氧化剂气体流路。

换言之，是指以多个氧化剂气体流路9从其上游端向下游端作为整体在各个流路中流通的氧化剂气体的流动方向一致的方式设置多个氧化剂气体流路9。因此，多个氧化剂气体流路9没有必要从其上游端到下游端为止完全并列地设置，多个氧化剂气体流路9也可以具有未互相并列地设置的部分。还有，在本实施方式1中，以互相并行的方式形成氧化剂气体流路9，但是并不限定于此，也可以以不互相并行的方式形成氧化剂气体流路9。

另外，燃料气体流路8和氧化剂气体流路9以成为所谓并行流的方式进行构成。在此，所谓并行流，是指燃料气体流路8和氧化剂气体流路9从燃料电池100的厚度方向看时宏观上（作为整体）以氧化剂气体和燃料气体的从上游向下游的整体的流动的方向互相一致的方式进行构成。还有，构成氧化剂气体流路9的沟槽与沟槽之间的部分形成与阴极电极4B相接触的第2肋部12。

另外，如图4所示，氧化剂气体流路9具有第1氧化剂气体流路（第1反应气体流路）91和第2氧化剂气体流路（第2反应气体流路）92。第1氧化剂气体流路91从阴极隔板6B的厚度方向看时以在从其上游端追溯至下游端的情况下与阴极电极4B的边缘部40B相重叠2次，并且与阴极电极4B的边缘部40B相重叠的部分的长度成为规定的长度L以下的方式进行形成。

更为详细的是，在本实施方式1中，第1氧化剂气体流路91从阴极隔板6B的厚度方向看时以具有在从其上游端追溯至下游的情况下最初与阴极电极4B相接触的部分91A以及在从其下游端追溯至上游的情况下最初与阴极电极4B相接触的部分91B，并且部分91A和部分91B的长度之和成为规定的长度L以下的方式进行形成。

在此，阴极电极4B的边缘部40B是指阴极电极4B的外端与从该外端向内侧离开规定的距离N的部分之间的区域。换言之，阴极电极4B的边缘部40B是指距阴极电极4B的外端的宽度为规定的距离N的区域。规定的距离N从抑制高分子电解质膜1的劣化的观点出发优选为5mm以下，更加优选为3mm以下。另外，阴极电极4B的边缘部40B从抑制高分子电解质膜1的劣化的观点出发其面积优选为阴极电极4B的面积的1/5以下，更加优选为1/10以下。

再有，规定的长度L优选为阴极电极4B的边缘部40B的宽度的长度（规定的距离N）的2倍以上并且5倍以下。即，规定的长度L从抑制高分子电解质膜1的劣化的观点出发优选为6mm以上并且25mm以下。还有，阴极电极4B的外端因为反应气体的电化学反应在阴极催化剂层2B上进行，所以优选将阴极催化剂层2B的外端作为基准。

另一方面，第2氧化剂气体流路92从阴极隔板6B的厚度方向看时以与阴极电极4B的边缘部40B相重叠并且与阴极电极4B的边缘部40B相重叠的部分的长度大于规定的长度L的方式进行形成。

而且，第2氧化剂气体流路92以在该第2氧化剂气体流路92中流通的氧化剂气体的流量小于在第1氧化剂气体流路91中流通的氧化剂气体的流量的方式进行构成。具体是，以在第2氧化剂气体流路92中流通的氧化剂气体的流体阻力大于在第1氧化剂气体流路91中流通的氧化剂气体的流体阻力的方式构成。换言之，在本发明中，可以以接近于阴极电极4B的最外端的一对氧化剂气体流路9中的至少一个氧化剂气体流路9的所流通的氧化剂气体的流量小于其它的氧化剂气体流路9的方式构成。

如以上所述，第1氧化剂气体流路91以及第2氧化剂气体流路92，各自的上游端通过第1连接流路19而连接于氧化剂气体供给歧管孔33。另外，第1氧化剂气体流路91以及第2氧化剂气体流路92，各自的下游端通过第2连接流路20而被连接于氧化剂气体排出歧管孔34。因此，第1氧化剂气体流路91中的上游端与下游端之间的压力损失和第2氧化剂气体流路92中的上游端与下游端之间的压力损失相同。然而，因为第2氧化剂气体流路92其流体阻力大于第1氧化剂气体流路91，所以在该第2氧化剂气体流路92中流通的氧化剂气体的流量变小。

更为详细的是，第2氧化剂气体流路92以其截面积小于第1氧化剂气体流路91的截面积的方式构成。在本实施方式1中，第2氧化剂气体流路92的宽度以小于第1氧化剂气体流路9的宽度的方式构成。在此，所谓氧化剂气体流路9的截面积，是指相对于氧化剂气体的流通的方向垂直的方向上的截面积。另外，所谓氧化剂气体流路9的宽度，是指在与阴极隔板6B的厚度方向相垂直的方向上并且相对于氧化剂气体的流通的方向垂直的方向上的宽度。

还有，在本实施方式1中，多个氧化剂气体流路9中的位于最外侧的一对流路分别构成第2氧化剂气体流路92，但是并不限定于此，也可以以仅使位于最外侧的一对流路中的一个流路的流量小于其它的流路的方式形成（即，也可以仅有一个流路构成第2氧化剂气体流路92）。

另外，在本实施方式1中，在阴极电极4B的边缘部40B中的第1侧部侧的边缘部40B上形成1个第2氧化剂气体流路92，在第2侧部侧的边缘部40B上形成1个第2氧化剂气体流路92，但是并不限定于此，可以将多个第2氧化剂气体流路92形成于第1侧部侧的边缘部40B，另外，也可以将多个第2氧化剂气体流路92形成于第2侧部侧的边缘部40B。

另外，在本实施方式1中，多个氧化剂气体流路9仅由第1氧化剂气体流路91和第2氧化剂气体流路92构成，但是也可以将不相当于第1氧化剂气体流路91和第2氧化剂气体流路92的流路形成于阴极隔板6B的内面上。

[燃料电池的作用效果]

接着，参照图1至图4，对本实施方式1所涉及的燃料电池100的作用效果进行说明。

如以上所述，可以认为在燃料电池100中，从阴极隔板6B的厚度方向看时高分子电解质膜1的与阴极电极4B（阳极电极4A）的边缘部（特别是阴极催化剂层2B（阳极催化剂层2A）的边缘部）相对的部分容易发生损伤、劣化，由此，燃料电池100的性能降低。

然而，在本实施方式1所涉及的燃料电池100中，从该阴极隔板6B的厚度方向看时，通过减小在形成于阴极隔板6B中的与阴极电极4B的边缘部40B相重叠的部分上的第2氧化剂气体流路92中流通的氧化剂气体的流量，从而能够减小提供给阴极电极4B的边缘部40B的氧化剂气体的流量。由此，从阴极隔板6B的厚度方向看时，在高分子电解质膜1的与边缘部40B相重叠的部分中，能够减少反应气体（在这里特别是氧化剂气体）的交叉泄露量，并且能够减少从过氧化氢生成自由基。因此，在本实施方式1所涉及的燃料电池100中，能够提高高分子电解质膜1的耐久性，并且能够抑制电池性能的降低。

还有，在本实施方式1中，将燃料气体流路8形成为蜿蜒状，但是并不限定于此，也可以如氧化剂气体流路9那样形成为直线状。另外，将氧化剂气体流路9形成为直线状，但是并不限定于此，也可以如燃料气体流路8那样形成为蜿蜒状。

（实施方式2）

图5是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池的概略构成的截面图。

如图5所示，本发明的实施方式2所涉及的燃料电池100其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池100相同，但是在进一步具备加强部件13这一点上有所不同。具体为加强部件13以被夹持于高分子电解质膜1和垫圈7的方式配设于高分子电解质膜1与垫圈7之间。

加强部件13从阴极隔板6B的厚度方向看时被形成为大致矩形并且被形成为甜甜圈状。另外，加强部件13从阴极隔板6B的厚度方向看时以其内周端位于阳极催化剂层2A或者阴极催化剂层2B的外端的内侧的方式进行配设。换言之，加强部件13从阴极隔板6B的厚度方向看时以加强部件13的内周部分与阳极催化剂层2A或者阴极催化剂层2B的外周部分互相重叠的方式进行配设。

再有，加强部件13以其一部分与阳极催化剂层2A或者阴极催化剂层2B的另一个主面相接触的方式进行配设。换言之，加强部件13以其一部分搁在阳极催化剂层2A或者阴极催化剂层2B的另一个主面上的方式进行配置。

而且，加强部件13与阳极催化剂层2A或者阴极催化剂层2B从阴极隔板6B的厚度方向看时因为以互相重叠的方式进行配设，所以如以上所述，会有高分子电解质膜1的与加强部件13的内周相对（重叠）的部分发生劣化的担忧。因此，在本实施方式2中，阴极电极4B的边缘部40B优选从阴极隔板6B的厚度方向看时以包含加强部件13的内周的方式进行定义。因此，阴极电极4B的边缘部40B优选从阴极隔板6B的厚度方向看时被定义为加强部件13的内周端与从该加强部件13的内周端向内侧离开规定的距离N的部分之间的区域。还有，规定的距离N从抑制高分子电解质膜1的劣化的观点出发优选为5mm以下，更加优选为3mm以下。

即，在本发明中，在燃料电池100具备加强部件13的情况下，从阴极隔板6B的厚度方向看时，阴极电极4B的边缘部40B在加强部件13与阳极催化剂层2A或者阴极催化剂层2B以其一部分重叠的方式进行配设的情况下被定义为加强部件13的内周端与从该加强部件13的内周端向内侧离开规定的距离N的部分之间的区域。另外，从阴极隔板6B的厚度方向看时，在加强部件13与阳极催化剂层2A或者阴极催化剂层2B以互相不重叠的方式进行配设的情况下，阴极电极4B的边缘部40B被定义为阴极电极4B的外端与从该外端向内侧离开规定的距离N的部分之间的区域。

即使是如以上所述方式构成的本实施方式2所涉及的燃料电池100，也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

[变形例1]

接着，对本实施方式2所涉及的燃料电池100的变形例进行说明。

图6是示意性地表示在本实施方式2中的变形例1的燃料电池的概略构成的截面图。

如图6所示，在本变形例1的燃料电池100中，以阳极催化剂层2A的外端从阴极隔板6B的厚度方向看时位于阳极气体扩散层3A的外端的内侧的方式进行形成，同样，以阴极催化剂层2B的外端位于阴极气体扩散层3B的外端的内侧的方式进行形成。于是，加强部件13从阴极隔板6B的厚度方向看时以与阳极催化剂层2A或者阴极催化剂层2B互相不重叠的方式进行配设。

即使是如以上所述方式构成的本变形例1的燃料电池100，也能够取得与实施方式2所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

（实施方式3）

图7是示意性地表示本发明的实施方式3所涉及的燃料电池的概略构成的截面图。

如图7所示，本发明的实施方式3所涉及的燃料电池100其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池100相同，但是氧化剂气体流路9的第2氧化剂气体流路92的构成不同。具体为，第2氧化剂气体流路92以其深度小于第1氧化剂气体流路91的深度的方式进行形成。由此，第2氧化剂气体流路92相比于第1氧化剂气体流路91，能够减小其截面积。即，第2氧化剂气体流路92相比于第1氧化剂气体流路91，能够减小其流通的氧化剂气体的流量。

即使是如以上所述方式构成的本实施方式3所涉及的燃料电池100，也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

（实施方式4）

图8是表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池中的隔板的概略构成的示意图，图9是示意性地表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池的概略构成的截面图。还有，在图8中将隔板中的上下方向作为图中的上下方向进行表示，并且以阴影表示电极的边缘部。

如图8以及图9所示，本发明的实施方式4所涉及的燃料电池100其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池100相同，但是在不设置氧化剂气体流路9的第2氧化剂气体流路92这一点上有所不同。即，在本实施方式4所涉及的隔板中，从隔板的厚度方向看时，多个氧化剂气体流路9具有在从其上游端追溯至下游的情况下包含最初与阴极电极4B的边缘部40B相接触的部分91A的上游流路90a、在从其下游端追溯至上游的情况下包含最初与阴极电极4B的边缘部40B相接触的部分91B的下游流路90b、以及除了上游流路90a以及下游流路90b之外的部分即中游流路90c，中游流路90c以与阴极电极4B的边缘部40B不重叠的方式构成。在此，使一端为位于氧化剂气体流路9的上游端且从阴极隔板6B的厚度方向看时与阴极电极4B相重叠的部分，使另一端为满足式：L1≦{（1/3）×L2}的部分，上游流路90a是指它们之间的部分。还有，在以上所述式中，L1表示氧化剂气体流路9的上游流路90a的流路长度，L2表示氧化剂气体流路9的全流路长度。另外，使一端为位于氧化剂气体流路9的下游端且从阴极隔板6B的厚度方向看时与阴极电极4B相重叠的部分，使另一端为满足式：L3≦{（1/3）×L2}的部分，下游流路90b是指它们之间的部分。还有，在以上所述式中，L3表示氧化剂气体流路9的下游流路90b的流路长度。

如以上所述，在本实施方式4所涉及的燃料电池100中，因为在阴极电极4B中的边缘部40B的第1侧部侧的部分以及第2侧部侧的部分上未设置第2氧化剂气体流路92，所以在边缘部40B的该部分上不提供氧化剂气体。因此，从阴极隔板6B的厚度方向看时，在高分子电解质膜1中的与边缘部40B的第1侧部侧的部分以及第2侧部侧的部分相对的部分上能够更加减小交叉泄漏量，并且更加降低了从过氧化氢生成自由基。因此，在本实施方式4所涉及的燃料电池100中，能够提高高分子电解质膜1的耐久性，并且能够抑制电池性能的下降。

（实施方式5）

图10是表示本发明的实施方式5所涉及的燃料电池中的隔板的概略构成的示意图。还有，在图10中将隔板中的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，且以阴影表示电极的边缘部。

如图10所示，本发明的实施方式5所涉及的燃料电池100中的隔板（在这里是阴极隔板6B）其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池100中的隔板（在这里是阴极隔板6B）相同，但是第2氧化剂气体流路92的构成不同。具体为，第2氧化剂气体流路92以其截面积与第1氧化剂气体流路91相同的方式构成，但是以其流路的长度大于第1氧化剂气体流路91的方式进行构成。在本实施方式5中，第2氧化剂气体流路92从阴极隔板6B的厚度方向看时被形成为蜿蜒状。

由此，能够使在第2氧化剂气体流路92中流通的氧化剂气体的流量小于在第1氧化剂气体流路91中流通的氧化剂气体的流量。因此，即使是本实施方式5所涉及的燃料电池100，也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

（实施方式6）

图11是表示本发明的实施方式6所涉及的燃料电池中的隔板的概略构成的示意图。还有，在图11中将隔板中的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，且以阴影表示电极的边缘部。

如图11所示，本发明的实施方式6所涉及的燃料电池100中的隔板（在这里是阴极隔板6B）其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池100中的隔板（在这里是阴极隔板6B）相同，但是在多个氧化剂气体流路9被形成为蜿蜒状这一点上有所不同。具体为多个氧化剂气体流路9与实施方式1所涉及的燃料电池100的燃料气体流路8相同地形成，实质上由直线部9a和折回部9b构成。

而且，多个氧化剂气体流路9具有第1氧化剂气体流路91和第2氧化剂气体流路92，第2氧化剂气体流路92以其截面积小于第1氧化剂气体流路91的截面积的方式（在这里是以其流路的宽度变小的方式）构成。

还有，在本实施方式6中，在第2氧化剂气体流路92的流路的所有部分中，以使其截面积小于第1氧化剂气体流路91的方式构成，但是并不限定于此，也可以从阴极隔板6B的厚度方向看时以使第2氧化剂气体流路92中的与阴极电极4B的边缘部40B相重叠的部分的截面积小于第1氧化剂气体流路91，其它的部分的截面积与第1氧化剂气体流路91相同的方式进行构成。

另外，在本实施方式6中，第2氧化剂气体流路92以其流路的宽度小于第1氧化剂气体流路91的流路的宽度的方式构成，但是并不限定于此，例如也可以如实施方式3那样以其流路的深度小于第1氧化剂气体流路91的流路的深度的方式进行构成。

再有，在本实施方式6中，第1氧化剂气体流路91与第2氧化剂气体流路92均被形成为蜿蜒状，但是只要是在第2氧化剂气体流路92中流通的氧化剂气体的流量小于在第1氧化剂气体流路91中流通的氧化剂气体的流量，则其流路的形状没有限定。例如，可以将第1氧化剂气体流路91形成为直线（straight）状，并将第2氧化剂气体流路92形成为蜿蜒状，另外，例如也可以如以上所述实施方式5的第2氧化剂气体流路92那样进一步使第2氧化剂气体流路92的直线部9a以及/或者折回部9b弯曲地行进并以使其流路的长度大于第1氧化剂气体流路91的流路的长度的方式形成。

即使是如以上所述方式构成的本实施方式6所涉及的燃料电池100，也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

（实施方式7）

图12是表示本发明的实施方式7所涉及的燃料电池中的隔板的概略构成的示意图。还有，在图12中将隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，且以阴影表示电极的边缘部。

如图12所示，本发明的实施方式7所涉及的燃料电池中的隔板（在这里是阴极隔板6B）其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池中的隔板（在这里是阴极隔板6B）相同，但是在设置有将氧化剂气体提供给第1氧化剂气体流路91的歧管（孔）和将氧化剂气体提供给第2氧化剂气体流路92的歧管（孔）这一点上有所不同。具体为，将第1氧化剂气体供给歧管孔33A设置于阴极隔板6B的上部，且在该第1氧化剂气体供给歧管孔33A与燃料气体供给歧管孔31之间以及在第1氧化剂气体供给歧管孔33A与冷却介质供给歧管孔35之间分别设置第2氧化剂气体供给歧管孔33B。

而且，第1氧化剂气体流路91的上游端与第1氧化剂气体供给歧管孔33A相连接，其下游端与氧化剂气体排出歧管孔34相连接。另一方面，第2氧化剂气体流路92的上游端与第2氧化剂气体供给歧管孔33B相连接，其下游端与氧化剂气体排出歧管孔34相连接。

还有，在此情况下，从在第2氧化剂气体流路92中流通的氧化剂气体的流量小于在第1氧化剂气体流路91中流通的氧化剂气体的流量的观点出发，优选提供给第2氧化剂气体流路92的氧化剂气体的压力为提供给第1氧化剂气体流路91的氧化剂气体的压力以下。

即，优选第2氧化剂气体供给歧管孔33B（连接第2氧化剂气体供给歧管孔33B而形成的第2氧化剂气体供给歧管）内的压力为第1氧化剂气体供给歧管孔33A（连接第1氧化剂气体供给歧管孔33A而形成的第1氧化剂气体供给歧管）内的压力以下。

换言之，优选提供给第2氧化剂气体供给歧管孔33B（在第2氧化剂气体供给歧管孔33B中流通）的氧化剂气体的流量为提供给第1氧化剂气体供给歧管孔33A（在第1氧化剂气体供给歧管孔33A中流通）的氧化剂气体的流量以下。

另外，在本实施方式7中，第2氧化剂气体流路92以其流路的宽度小于第1氧化剂气体流路91的流路的宽度的方式进行构成，但是并不限定于此，例如，也可以如实施方式3那样以其流路的深度小于第1氧化剂气体流路91的流路的深度的方式进行构成。

再有，在本实施方式7中，将氧化剂气体流路9形成为直线状，但是并不限定于此。例如，可以如实施方式5那样将第1氧化剂气体流路91形成为直线状并将第2氧化剂气体流路92形成为蜿蜒状，另外，也可以如实施方式6那样将氧化剂气体流路9（第1氧化剂气体流路91以及第2氧化剂气体流路92一起）形成为蜿蜒状。

即使是如以上所述方式构成的本实施方式7所涉及的燃料电池100，也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

（实施方式8）

图13是示意性地表示本发明的实施方式8所涉及的燃料电池的概略构成的截面图。图14是表示由图13所表示的燃料电池中的电极的概略构成的示意图。图15是表示由图13所表示的燃料电池中的隔板的概略构成的示意图。

还有，在图14中将隔板的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，且以阴影表示电极的边缘部。另外，在图15中将电极的上下方向作为图中的上下方向来加以表示。

如图13至图15所示，本发明的实施方式8所涉及的燃料电池100其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池100相同，但是在氧化剂气体流路9被设置于阴极电极4B的阴极气体扩散层3B这一点上有所不同。另外，在本实施方式8所涉及的燃料电池100中，第1连接流路19以及第2连接流路20的形状与实施方式1所涉及的燃料电池100不同。

具体为，氧化剂气体流路9被设置于阴极气体扩散层3B的与阴极隔板6B相接触的主面（以下称之为外面）上。氧化剂气体流路9以从阴极气体扩散层3B的上端向下端进行延伸的方式被形成为直线状。而且，阴极气体扩散层3B的外面上的氧化剂气体流路9与氧化剂气体流路9之间的部分构成第2肋部12。

另外，阴极气体扩散层3B不使用现有的燃料电池中的气体扩散层所使用的浸渍了树脂的碳纤维的基材，而是由含有粘合剂树脂和导电性颗粒的薄片所构成。作为粘合剂树脂，例如可以列举氟树脂，作为导电性颗粒，例如可以列举由碳构成的颗粒。

作为氟树脂，可以列举PTFE（聚四氟乙烯）、FEP（四氟乙烯-六氟丙烯共聚物）、PVDF（聚偏氟乙烯）、ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）、PCTFE（聚氯三氟乙烯）、PFA（四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物）等，从耐热性、拨水性以及耐药品性的观点出发优选为PTFE。作为PTFE的原料，可以列举分散体（dispersion）以及粉末状的形状，但是从操作性的观点出发优选分散体。

另外，作为碳材料，可以列举石墨、炭黑、活性炭等，可以单独使用这些材料，另外，也可以组合多个材料进行使用。另外，作为上述碳材料的原料形态，可以是粉末状、纤维状、粒状等的任意的形状。

于是，从取得作为粘合剂的功能的观点出发，优选在阴极气体扩散层3B中含有5重量%以上的粘合剂树脂，从简化用于使阴极气体扩散层3B为均匀的厚度的压延工艺时的条件的观点出发，优选含有50重量%以下的粘合剂树脂。另外，从与以上所述相同的观点出发，更加优选含有10～30重量%的量。

还有，在阴极气体扩散层3B中除了粘合剂树脂以及导电性颗粒之外还可以含有分散溶剂、表面活性剂等。作为分散溶剂，可以列举水、甲醇以及乙醇等的醇类、乙二醇等的二元醇类。另外，作为表面活性剂，可以列举聚氧化乙烯烷基醚等的非离子类、氧化烷基胺（alkylamineoxide）等的两性离子类。另外，分散溶剂量、表面活性剂量可以根据构成阴极气体扩散层3B的导电性颗粒的材料（碳材料）、粘合剂树脂（氟树脂）的种类、粘合剂树脂（氟树脂）与导电性颗粒（碳）的配合比等进行适当选择。一般是分散溶剂量、表面活性剂量越多则粘合剂树脂（氟树脂）和导电性颗粒（碳）越容易均匀分散，但是会有流动性变高且难以薄片化的趋势。

在此，对阴极气体扩散层3B的制造方法进行说明。

阴极气体扩散层3B是通过在对含有粘合剂树脂和导电性颗粒的混合物进行混炼、挤压、压延之后，进行烧成从而制造的。具体为，在将导电性颗粒即碳和分散溶剂、表面活性剂投入到搅拌·混炼机中之后，进行混炼并进行粉碎·造粒，从而使碳分散于分散溶剂中。接着，进一步将粘合剂树脂即氟树脂投入到搅拌·混炼机中，进行搅拌以及混炼，从而分散碳和氟树脂。对所获得的混炼物实施压延而形成薄片，进行烧成来除去分散溶剂、表面活性剂，从而制造出形成阴极气体扩散层3B的薄片。于是，在如以上所述方式进行制造的薄片的主面上由适当的方法（例如，使用压制机等的成型和使用切削机等的切削）形成成为氧化剂气体流路9的沟槽，从而制得阴极气体扩散层3B。还有，表面活性剂可以根据导电性颗粒的材料（碳材料）、分散溶剂的种类进行适当选择，另外，也可以不使用表面活性剂。

还有，以如上所述方式进行制造的阴极气体扩散层3B虽然其多孔度低于现有的燃料电池中的气体扩散层所使用的浸渍了树脂的碳纤维的基材，但是以成为反应气体（氧化剂气体）能够充分地移动的程度的多孔度的方式构成。因此，即使是如以上所述制造方法进行制造的阴极气体扩散层3B，也能够充分地完成作为气体扩散层的任务。

另外，如图14所示，第1连接流路19从阴极隔板6B的厚度方向看时以其另一端位于阴极气体扩散层3B的上端的下方的方式并且以在上下方向上进行延伸的方式加以形成。同样，第2连接流路20从阴极隔板6B的厚度方向看时以其另一端位于阴极气体扩散层3B的下端的上方的方式并且以在上下方向上进行延伸的方式加以形成。

由此，在层叠阴极气体扩散层3B和阴极隔板6B的时候，氧化剂气体流路9的上游端与第1连接流路19相连通，并且氧化剂气体流路9的下游端与第2连接流路20相连通。因此，从氧化剂气体供给歧管孔33经由第1连接流路19将氧化剂气体提供给氧化剂气体流路9。于是，在氧化剂气体流路9中流通的氧化剂气体通过第2连接流路20而被排出至氧化剂气体排出歧管孔34。

即使是如以上所述方式构成的本实施方式8所涉及的燃料电池100，也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

[变形例1]

接着，对本实施方式8所涉及的燃料电池100的变形例进行说明。

图16是示意性地表示本实施方式8中的变形例1的燃料电池的概略构成的截面图。

如图16所示，本变形例1的燃料电池100其基本构成与实施方式8所涉及的燃料电池100相同，但是在第2氧化剂气体流路92被设置于阴极隔板6B这一点上有所不同。

即使是如以上所述方式构成的本变形例1的燃料电池100，也能够取得与实施方式8所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

[变形例2]

图17是示意性地表示本实施方式8中的变形例2的燃料电池的概略构成的截面图。

如图17所示，本变形例2的燃料电池100其基本构成与实施方式8所涉及的燃料电池100相同，但是在第1氧化剂气体流路91被设置于阴极隔板6B这一点上有所不同。

即使是如以上所述方式构成的本变形例2的燃料电池100，也能够取得与实施方式8所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

（实施方式9）

图18是示意性地表示本发明的实施方式9所涉及的燃料电池的概略构成的截面图，图19是表示本发明的实施方式9所涉及的燃料电池中的电极的概略构成的示意图。还有，在图19中将电极的上下方向作为图中的上下方向来加以表示，且以阴影表示电极的边缘部。

如图18以及图19所示，本发明的实施方式9所涉及的燃料电池100其基本构成与实施方式8所涉及的燃料电池100相同，但是在未设置氧化剂气体流路9的第2氧化剂气体流路92这一点上有所不同。即，在本实施方式9所涉及的隔板中，从隔板的厚度方向看时，多个氧化剂气体流路9具有包含在从其上游端追溯至下游的情况下最初与阴极电极4B的边缘部40B相接触的部分91A的上游流路90a、包含在从其下游端追溯至上游的情况下最初与阴极电极4B的边缘部40B相接触的部分91B的下游流路90b、以及除了上游流路90a以及下游流路90b之外的部分即中游流路90c，中游流路90c以与阴极40B的边缘部40B不重叠的方式构成。

如以上所述，在本实施方式9所涉及的燃料电池100中，在阴极电极4B中的边缘部40B的第1侧部侧的部分以及第2侧部侧的部分上因为未设置有第2氧化剂气体流路92，所以不会将氧化剂气体提供给边缘部40B的该部分。因此，从阴极隔板6B的厚度方向看时，在高分子电解质膜1的与边缘部40B的第1侧部侧的部分以及第2侧部侧的部分相对的部分上能够进一步减少交叉泄漏量，并且进一步降低了从过氧化氢生成自由基。因此，在本实施方式9所涉及的燃料电池100中，能够提高高分子电解质膜1的耐久性，并且能够抑制电池性能的降低。

（实施方式10）

图20是示意性地表示本发明的实施方式10所涉及的燃料电池的概略构成的截面图。

如图20所示，本发明的实施方式10所涉及的燃料电池100其基本构成与实施方式1所涉及的燃料电池100相同，但是在氧化剂气体流路9被设置于阴极气体扩散层3B以及阴极隔板6B的两者这一点上有所不同。具体为，被设置于阴极气体扩散层3B的氧化剂气体流路9（以下称之为GDL侧氧化剂气体流路9）和被设置于阴极隔板6B的氧化剂气体流路9（以下称之为隔板侧氧化剂气体流路9）从阴极隔板6B的厚度方向看时以互相重叠的方式进行形成。

即使是如以上所述方式构成的本实施方式10所涉及的燃料电池100，也能够取得与实施方式1所涉及的燃料电池100相同的作用效果。

还有，在本实施方式10中，GDL侧氧化剂气体流路9和隔板侧氧化剂气体流路9从阴极隔板6B的厚度方向看时以互相重叠的方式进行形成，但是并不限定于此。只要是以氧化剂气体分别在GDL侧氧化剂气体流路9和隔板侧氧化剂气体流路9中流通的方式构成，那么也可以以从阴极隔板6B的厚度方向看时GDL侧氧化剂气体流路9和隔板侧氧化剂气体流路9具有互相不重叠的部分的方式进行形成。

另外，在本实施方式10中，制成了将第2氧化剂气体流路92设置于阴极气体扩散层3B和阴极隔板6B的两者的结构，但是并不限定于此。例如，也可以制成将第2氧化剂气体流路92仅设置于阴极气体扩散层3B的结构。另外，也可以制成将第2氧化剂气体流路92仅设置于阴极隔板6B的结构。再有，也可以制成不将第2氧化剂气体流路92设置于阴极气体扩散层3B以及阴极隔板6B的两者的结构。

还有，在上述实施方式1～10（包括变形例）中，制成仅将阴极隔板6B作为本发明所涉及的隔板使用的结构，但是并不限定于此，可以制成仅将阳极隔板6A作为本发明所涉及的隔板使用的结构，另外，也可以制成将阳极隔板6A以及阴极隔板6B的两者作为本发明所涉及的隔板使用的结构。

另外，在获得本发明的作用效果的范围内，第2反应气体流路（第2氧化剂气体流路92）的一部分的截面积也可以以大于第1反应气体流路（第1氧化剂气体流路91）的截面积的方式进行形成。

根据以上说明，对于本领域技术人员来说，本发明的众多的改良和其他的实施方式是显而易见的。因此，上述说明应该仅作为例示而解释，以向本领域技术人员提示实行本发明的最佳的方式的目的而被提供。只要是不脱离本发明的主旨，能够实质性地变更其构造以及/或者功能的细节。另外，由上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合能够形成各种各样的发明。

产业上的利用可能性

本发明的高分子电解质型燃料电池因为能够抑制高分子电解质膜的劣化并且能够提高耐久性，另外，能够抑制燃料电池的性能降低，所以在燃料电池的技术领域中是有用的。

Claims (12)

1.一种高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

具备：

膜-电极组件，具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的一对电极；以及

隔板，形成为板状，且具有导电性，

所述电极具有一个主面与所述高分子电解质膜相接触的催化剂层和气体扩散层，且以从所述隔板的厚度方向看时，其外周位于所述高分子电解质膜的外周的内侧的方式形成，

所述膜-电极组件被一对所述隔板夹持，

所述隔板以在厚度方向上贯通其主面的方式形成有反应气体供给歧管孔和反应气体排出歧管孔，且在与所述电极相接触的一个主面上形成有多个连接于所述反应气体供给歧管孔的沟槽状的第1连接流路和连接于所述反应气体排出歧管孔的沟槽状的第2连接流路，

在所述隔板以及所述气体扩散层的至少一个主面上形成有多个一端与所述第1连接流路相连通、另一端与所述第2连接流路相连通的沟槽状的反应气体流路，

所述多个反应气体流路被构成为，

将如下反应气体流路定义为第1反应气体流路：从所述隔板的厚度方向看时，在从其上游端追溯至下游端的情况下，与所述电极的边缘部重叠2次，并且与该边缘部相重叠的部分的长度为规定的长度以下，

将如下反应气体流路定义为第2反应气体流路：在从其上游端追溯至下游端的情况下，与所述电极的边缘部重叠，并且与该边缘部相重叠的部分的长度大于所述规定的长度，

在此情况下，所述第2反应气体流路以在该第2反应气体流路中流通的反应气体的流量小于在所述第1反应气体流路中流通的所述反应气体的流量的方式构成，

或者，从所述隔板的厚度方向看时，具有包含在从其上游端追溯至下游的情况下最初与所述电极的边缘部相接触的部分的上游流路、包含在从其下游端追溯至上游的情况下最初与所述电极的边缘部相接触的部分的下游流路、以及作为除了所述上游流路和所述下游流路之外的部分的中游流路，所述中游流路与所述电极的边缘部不重叠。

2.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述第2反应气体流路以在该第2反应气体流路中流通的所述反应气体的流体阻力大于在所述第1反应气体流路中流通的所述反应气体的流体阻力的方式构成。

3.如权利要求1或者2所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述第2反应气体流路以其截面积小于所述第1反应气体流路的截面积的方式构成。

4.如权利要求1～3中的任意一项所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述第2反应气体流路以该第2反应气体流路的流路长度大于所述第1反应气体流路的流路长度的方式构成。

5.如权利要求1～4中的任意一项所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述多个反应气体流路以互相并行的方式形成。

6.如权利要求1～5中的任意一项所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

还具备加强部件，

从所述隔板的厚度方向看时，所述加强部件设置于所述高分子电解质膜的边缘部。

7.如权利要求6所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述加强部件被配设成，其一部分与所述催化剂层的另一个主面相接触，并且，从所述隔板的厚度方向看时，与所述催化剂层相重叠。

8.如权利要求6所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述加强部件被配设成，从所述隔板的厚度方向看时，与所述催化剂层不重叠。

9.如权利要求6所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述加强部件由树脂形成。

10.如权利要求1～9中的任意一项所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述多个反应气体流路形成于所述隔板的一个主面上。

11.如权利要求1～9中的任意一项所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述多个反应气体流路形成于所述气体扩散层的一个主面上。

12.如权利要求1～9中的任意一项所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于：

所述多个反应气体流路分别形成于所述隔板的一个主面以及所述气体扩散层的一个主面上。

Images