JP5180946B2

JP5180946B2 - 燃料電池

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Publication number: JP5180946B2
Application number: JP2009268490A
Authority: JP
Inventors: 優小田; 康博渡邊; 秀忠小嶋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: US8409767B2; CN102082281B; US20110123898A1; JP2011113785A; CN102082281A

Description

本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層され、燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路が、前記セパレータの長手方向に沿って設けられるとともに、前記セパレータの長手方向両端には、燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔と、酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔とが、積層方向に貫通形成される燃料電池に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

上記の燃料電池では、セパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路と、カソード側電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路とが設けられている。また、セパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が、前記セパレータの面方向に沿って設けられている。

通常、燃料電池では、セパレータの積層方向に貫通する燃料ガス供給連通孔、燃料ガス排出連通孔、酸化剤ガス供給連通孔、酸化剤ガス排出連通孔、冷却媒体供給連通孔及び冷却媒体排出連通孔が、前記燃料電池の内部に設けられる、所謂、内部マニホールドを構成する場合がある。

この種の内部マニホールド型燃料電池では、起電部（電極発電面）に燃料ガスや酸化剤ガスである反応ガスを均一に供給することが困難であり、発電性能が低下するおそれがある。そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池が知られている。

この燃料電池は、図１０に示すように、セパレータ１を備えており、このセパレータ１に供給されたガスは、ガス流入部２、起電部流入部３、起電部、起電部流出部４及びガス流出部５の順に流されている。ガス流入部２から起電部流入部３に至るガス流路６には、台形フィン群７ａ、７ｂ及び７ｃが配置されている。

台形フィン群７ａ、７ｂ及び７ｃは、それぞれ多数の台形フィンを千鳥状に配列して構成されており、前記台形フィンの配列方向を種々選択している。これにより、起電部流入部３におけるガスの圧力がほぼ一定となるため、前記起電部流入部３に流入するガス流量がほぼ均一化される、としている。

特開平６−２６７５５９号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、ガス流路６には、それぞれ配列方向が選択された多数の台形フィンを千鳥状に配列して構成される台形フィン群７ａ、７ｂ及び７ｃが設けられており、構造が相当に複雑化して経済的ではないという問題がある。しかも、ガスは、台形フィン群７ａ、７ｂ及び７ｃを通って起電部流入部３から起電部に供給される際、圧力損失が増大するという問題がある。

さらに、ガスを均一分配させるため、ガス流路６を大きく設定しなければならない。従って、セパレータ面積に対する電極面の割合（面積利用率）が小さくなり、燃料電池スタック全体が大型化するという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、酸化剤ガス及び燃料ガスを各電極面内に同様の流量分布で分配することができ、発電性能を良好に向上させることが可能な燃料電池を提供することを目的とする。

本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と長方形のセパレータとが積層され、一方の電極面に沿って燃料ガスを直線状に流通させる燃料ガス流路及び他方の電極面に沿って酸化剤ガスを直線状に流通させる酸化剤ガス流路が、前記セパレータの長手方向に沿って設けられるとともに、前記セパレータの長手方向両端には、一方の両端対角位置に、前記燃料ガス流路に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給連通孔及び前記燃料ガス流路から前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出連通孔が積層方向に貫通形成され、且つ他方の両端対角位置に、前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給連通孔及び前記酸化剤ガスから前記酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出連通孔が前記積層方向に貫通形成される燃料電池に関するものである。

燃料電池では、酸化剤ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が、流路幅方向両端部側の流路幅よりも大きく設定される一方、燃料ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が、流路幅方向両端部側の流路幅よりも小さく設定されている。

また、燃料電池では、酸化剤ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が、流路幅方向両端部側の流路幅よりも大きく設定される一方、燃料ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路間隔が、流路幅方向両端部側の流路間隔よりも大きく設定されている。

さらに、燃料電池は、酸化剤ガス流路と酸化剤ガス供給連通孔とを連通する酸化剤ガス導入部と、前記酸化剤ガス流路と酸化剤ガス排出連通孔とを連通する酸化剤ガス導出部とを備え、前記酸化剤ガス流路の流路幅方向中央部は、前記酸化剤ガス導入部の幅寸法を前記酸化剤ガス流路の流れ方向に投影した領域と、前記酸化剤ガス導出部の幅寸法を前記酸化剤ガス流路の流れ方向に投影した領域との間の領域であることが好ましい。

さらにまた、燃料電池では、セパレータの一方の面には、酸化剤ガス流路が形成されるとともに、前記セパレータの他方の面には、燃料ガス流路が形成されることが好ましい。

本発明によれば、酸化剤ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が、流路幅方向両端部側の流路幅よりも大きく設定される一方、燃料ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が、流路幅方向両端部側の流路幅よりも小さく設定されている。このため、簡単な構成で、酸化剤ガスの流配が電極面内でほぼ均一になるとともに、前記酸化剤ガスと燃料ガスとは、同様の流量分布で分配することができ、発電性能を良好に向上させることが可能になる。

また、本発明によれば、酸化剤ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が、流路幅方向両端部側の流路幅よりも大きく設定される一方、燃料ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路間隔が、流路幅方向両端部側の流路間隔よりも大きく設定されている。従って、簡単な構成で、酸化剤ガスの流配が電極面内でほぼ均一になるとともに、前記酸化剤ガスと燃料ガスとは、同様の流量分布で分配することができ、発電性能を良好に向上させることが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池を構成する発電ユニットの要部分解斜視説明図である。前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。前記発電ユニットを構成する第１セパレータの正面説明図である。前記発電ユニットを構成する第２セパレータの正面説明図である。酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路の流量分布の説明図である。本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する発電ユニットの要部分解斜視説明図である。前記燃料電池の、図６中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面説明図である。前記発電ユニットを構成する中間セパレータの正面説明図である。本発明の第３の実施形態に係る燃料電池を構成する発電ユニットの要部断面説明図である。従来の燃料電池を構成するセパレータの説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、発電ユニット１２を備え、複数の前記発電ユニット１２が、例えば、水平方向（矢印Ａ方向）に沿って互いに積層されてスタック（例えば、車載用燃料電池スタック）を構成する。なお、発電ユニット１２は、重力方向（矢印Ｃ方向）に積層されてもよい。

発電ユニット１２は、図１及び図２に示すように、第１セパレータ（カソード側セパレータ）１４、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１６及び第２セパレータ（アノード側セパレータ）１８を備える。第１セパレータ１４及び第２セパレータ１８は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した縦長形状の金属板により構成される。

第１セパレータ１４及び第２セパレータ１８は、平面が矩形状を有して縦長形状に構成されるとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第１セパレータ１４及び第２セパレータ１８は、例えば、カーボンセパレータにより構成してもよい。

電解質膜・電極構造体１６は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜２２と、前記固体高分子電解質膜２２を挟持するカソード側電極２４及びアノード側電極２６とを備える。

カソード側電極２４及びアノード側電極２６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２２の両面に形成される。

図１に示すように、発電ユニット１２の長辺方向（矢印Ｃ方向）の上端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔３０ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔３２ａが設けられる。

発電ユニット１２の長辺方向（矢印Ｃ方向）の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３０ｂが設けられる。酸化剤ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔３０ｂとは、発電ユニット１２の一方の対角位置に配置されるとともに、燃料ガス供給連通孔３２ａと燃料ガス排出連通孔３２ｂとは、前記発電ユニット１２の他方の対角位置に配置される。

発電ユニット１２の短辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔３４ａが設けられるとともに、前記発電ユニット１２の短辺方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔３４ｂが設けられる。

図１及び図３に示すように、第１セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１６に向かう面１４ａには、酸化剤ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔３０ｂとに連なる酸化剤ガス流路３６が形成される。酸化剤ガス流路３６の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボス３８ａ、４０ａを有する入口バッファ部３８及び出口バッファ部４０が設けられる。酸化剤ガス供給連通孔３０ａと入口バッファ部３８とは、酸化剤ガス導入部４２ａを介して連通する一方、酸化剤ガス排出連通孔３０ｂと出口バッファ部４０とは、酸化剤ガス導出部４２ｂを介して連通する。

図２及び図３に示すように、酸化剤ガス流路３６は、流路幅方向（矢印Ｂ方向）中央部側に、矢印Ｃ方向に直線状に延在する複数の第１流路溝３６ａを有し、前記第１流路溝３６ａの流路幅方向両端部側に、矢印Ｃ方向に直線状に延在する複数の第２流路溝３６ｂを有する。

図２に示すように、第１流路溝３６ａの流路幅ｈ１は、第２流路溝３６ｂの流路幅ｈ２よりも大きく設定されるとともに（ｈ１＞ｈ２）、前記第１流路溝３６ａの流路間隔（ピッチ）Ｐ１と前記第２流路溝３６ｂの流路間隔（ピッチ）Ｐ２とは、同一の寸法に設定される（Ｐ１＝Ｐ２）。第１流路溝３６ａ及び第２流路溝３６ｂは、平坦面３６ｃから凹状部に成形されることにより設けられる。

図３に示すように、酸化剤ガス流路３６の流路幅方向中央部は、酸化剤ガス導入部４２ａの幅寸法を前記酸化剤ガス流路３６の流れ方向に投影した領域ａ１と、酸化剤ガス導出部４２ｂの幅寸法を前記酸化剤ガス流路３６の流れ方向に投影した領域ａ２との間の領域ａ３である。

図４に示すように、第２セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１６に向かう面１８ａには、燃料ガス供給連通孔３２ａと燃料ガス排出連通孔３２ｂとを連通する燃料ガス流路４４が形成される。燃料ガス流路４４の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボス４６ａ、４８ａを有する入口バッファ部４６及び出口バッファ部４８が設けられる。

燃料ガス供給連通孔３２ａと入口バッファ部４６とは、燃料ガス導入部５０ａを介して連通する一方、燃料ガス排出連通孔３２ｂと出口バッファ部４８とは、燃料ガス導出部５０ｂを介して連通する。

燃料ガス流路４４は、流路幅方向（矢印Ｂ方向）中央部側に、矢印Ｃ方向に直線状に延在する複数の第１流路溝４４ａを有するとともに、流路幅方向両端部側に、それぞれ矢印Ｃ方向に直線状に延在する複数の第２流路溝４４ｂを設ける。なお、流路幅方向両端部では、第２流路溝４４ｂの数が同数であることが好ましい。図２に示すように、第１流路溝４４ａの流路幅ｈ３は、第２流路溝４４ｂの流路幅ｈ４よりも小さく設定される（ｈ３＜ｈ４）。

図４に示すように、燃料ガス流路４４の流路幅方向中央部は、燃料ガス導入部５０ａの幅寸法を前記燃料ガス流路４４の流れ方向に投影した領域ａ４と、燃料ガス導出部５０ｂの幅寸法を前記燃料ガス流路４４の流れ方向に投影した領域ａ５との間の領域ａ６である。

図２に示すように、燃料ガス流路４４と酸化剤ガス流路３６とは、中央部において、流路幅ｈ１／流路幅ｈ３＞１の関係を有するとともに、その両端部において、流路幅ｈ２／流路幅ｈ４＜１の関係を有する。

第１流路溝４４ａ及び第２流路溝４４ｂは、平坦面４４ｃに形成される凹状部により構成されるとともに、前記平坦面４４ｃは、電解質膜・電極構造体１６を挟んで、第１セパレータ１４の平坦面３６ｃと対向する。

第１セパレータ１４の面１４ａと第２セパレータ１８の面１８ｂとの間には、図１に示すように、冷却媒体流路５２が形成される。冷却媒体流路５２は、冷却媒体供給連通孔３４ａと冷却媒体排出連通孔３４ｂとに連通する。

第１セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１セパレータ１４の外周端縁部を周回して第１シール部材５４が、個別に又は一体に設けられる。第２セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第２セパレータ１８の外周端縁部を周回して第２シール部材５６が、個別に又は一体に設けられる。

このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、酸化剤ガス供給連通孔３０ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガス（例えば、空気）が供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔３２ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔３４ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３０ａから第１セパレータ１４の酸化剤ガス流路３６に導入される。この酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３６に沿って矢印Ｃ方向（重力方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１６のカソード側電極２４に供給される（図１及び図３参照）。

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔３２ａから第２セパレータ１８の燃料ガス流路４４に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１６のアノード側電極２６に供給される（図１及び図４参照）。

従って、電解質膜・電極構造体１６では、カソード側電極２４に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２６に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。

次いで、電解質膜・電極構造体１６のカソード側電極２４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体１６のアノード側電極２６に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔３２ｂに排出される。

また、冷却媒体供給連通孔３４ａに供給された冷却媒体は、一方の発電ユニット１２を構成する第１セパレータ１４と、他方の発電ユニット１２を構成する第２セパレータ１８との間に形成された冷却媒体流路５２に導入される。このため、冷却媒体供給連通孔３４ａから冷却媒体流路５２に供給される冷却媒体は、矢印Ｂ方向に移動して発電ユニット１２を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３４ｂに排出される。

この場合、第１の実施形態では、図２及び図３に示すように、酸化剤ガス流路３６は、流路幅方向中央部側の第１流路溝３６ａの流路幅ｈ１が、両端部側の第２流路溝３６ｂの流路幅ｈ２よりも大きく設定されている（図５参照）。

従って、酸化剤ガス流路３６では、中央部側の流路幅ｈ１を両端部側の流路幅ｈ２よりも大きく設定することにより、前記中央部側の流量を増加させることができ、前記酸化剤ガス流路３６全域にわたって流量差を低減することが可能になる（図５参照）。これにより、低負荷での発電安定性が向上し、特に、高負荷での濃度過電圧が過大となることによる性能低下を抑制することができる。

一方、燃料ガスの流量が小さい燃料ガス流路４４では、図２及び図４に示すように、流路幅方向中央部側の第１流路溝４４ａの流路幅ｈ３が、両端部側の第２流路溝４４ｂの流路幅ｈ４よりも小さく設定されている。このため、図５に示すように、燃料ガス流路４４の全域にわたって流量差を最小限に抑制することができ、酸化剤ガス流路３６による流量分布と同様の流量分布が得られる。従って、電解質膜・電極構造体１６の発電面全域にわたって良好な発電を維持することができ、発電性能の向上が図られるという効果が得られる。

さらに、第１の実施形態では、図３に示すように、酸化剤ガス流路３６の第１流路溝３６ａは、酸化剤ガス導入部４２ａの幅寸法に対応する領域ａ１と、酸化剤ガス導出部４２ｂの幅寸法に対応する領域ａ２との間の領域ａ３に設定されている。これにより、酸化剤ガスが流れ難い中央部に対応して第１流路溝３６ａを設けることができ、酸化剤ガス流路３６全体に酸化剤ガスを均一に分配することが可能になる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池６０を構成する発電ユニット６２の要部分解斜視説明図である。

なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

発電ユニット６２は、第１セパレータ１４、第１電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１６ａ、中間セパレータ６４、第２電解質膜・電極構造体１６ｂ及び第２セパレータ１８を設ける（図６及び図７参照）。この発電ユニット６２は、所謂、間引き冷却構造を有する。

図８に示すように、中間セパレータ６４の第１電解質膜・電極構造体１６ａに向かう面６４ａには、燃料ガス供給連通孔３２ａと燃料ガス排出連通孔３２ｂとを連通する燃料ガス流路６６が形成される。燃料ガス流路６６は、燃料ガス流路４４と同様に、領域ａ６に設けられる直線状の複数の第１流路溝６６ａと、領域ａ４、ａ５にそれぞれ設けられる直線状の複数の第２流路溝６６ｂとを有する。なお、流路幅方向両端部では、第２流路溝６６ｂの数が同数であることが好ましい。

図６に示すように、中間セパレータ６４の第２電解質膜・電極構造体１６ｂに向かう面６４ｂには、酸化剤ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔３０ｂとを連通する酸化剤ガス流路６８が形成される。酸化剤ガス流路６８は、酸化剤ガス流路３６と同様に、領域ａ１に設けられる直線状の複数の第１流路溝６８ａと、領域ａ２、ａ３にそれぞれ設けられる直線状の複数の第２流路溝６８ｂとを有する。なお、流路幅方向両端部では、第２流路溝６８ｂの数が同数であることが好ましい。

図７に示すように、中間セパレータ６４では、酸化剤ガス流路６８の第１流路溝６８ａの流路幅ｈ１が、第２流路溝６８ｂの流路幅ｈ２よりも大きく設定される一方、燃料ガス流路６６の第１流路溝６６ａの流路幅ｈ３が、第２流路溝６６ｂの流路幅ｈ４よりも小さく設定されている。

このため、第２の実施形態では、簡単な構成で、酸化剤ガスの流配が電極面内でほぼ均一になるとともに、前記酸化剤ガス及び燃料ガスを各電極面内に同様の流量分布で分配することができ、発電性能を良好に向上させることが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図９は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池８０を構成する発電ユニット８２の要部断面説明図である。

発電ユニット８２は、第１セパレータ（カソード側セパレータ）８４、電解質膜・電極構造体１６及び第２セパレータ（アノード側セパレータ）８６を備える。なお、発電ユニット８２は、第２の実施形態に係る発電ユニット６２と同様に、間引き冷却構造を採用してもよい。

第１セパレータ８４は、電解質膜・電極構造体１６に向かう面に、酸化剤ガス流路８８を設ける。酸化剤ガス流路８８は、領域ａ３に配設される複数の直線状の第１流路溝８８ａと、両端部の領域ａ１、ａ２に設けられる複数の直線状の第２流路溝８８ｂとを有する。第１流路溝８８ａの流路幅ｈ１は、第２流路溝８８ｂの流路幅ｈ２よりも大きく設定される。

第２セパレータ８６の電解質膜・電極構造体１６に向かう面には、燃料ガス流路９０が形成される。燃料ガス流路９０は、領域ａ６に配設される複数の直線状の第１流路溝９０ａと、両端部側の領域ａ４、ａ５に配設される複数の直線状の第２流路溝９０ｂとを有する。

第１流路溝９０ａの流路幅ｈ３は、第２流路溝９０ｂの流路幅ｈ４と同一寸法に設定されるとともに、前記第１流路溝９０ａの流路間隔Ｐ３は、第２流路溝９０ｂの流路間隔Ｐ４よりも大きく設定される。電解質膜・電極構造体１６を挟んで、第１流路溝８８ａ、９０ａが互いに対向するとともに、第２流路溝８８ｂと、９０ｂが互いに対向する。

このように構成される第３の実施形態では、酸化剤ガス流路８８は、中央部側の第１流路溝８８ａの流路幅ｈ１が、両端部側の第２流路溝８８ｂの流路幅ｈ２よりも大きく設定されている。一方、燃料ガス流路９０は、中央部側の第１流路溝９０ａと両端部側の第２流路溝９０ｂとは、同一の流路幅ｈ３、ｈ４（ｈ３＝ｈ４）に設定されるとともに、前記第１流路溝９０ａの流路間隔Ｐ３が、前記第２流路溝９０ｂの流路間隔Ｐ４よりも大きく設定されている。

これにより、酸化剤ガスの流配が電極面内でほぼ均一になるとともに、前記酸化剤ガスと燃料ガスとは、同様の流量分布で分配することができる（図５参照）。従って、簡単な構成で、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。

１０、６０、８０…燃料電池１２、６２、８２…発電ユニット
１４、１８、６４、８４、８６…セパレータ
１６、１６ａ、１６ｂ…電解質膜・電極構造体
２２…固体高分子電解質膜２４…カソード側電極
２６…アノード側電極３０ａ…酸化剤ガス供給連通孔
３０ｂ…酸化剤ガス排出連通孔３２ａ…燃料ガス供給連通孔
３２ｂ…燃料ガス排出連通孔３４ａ…冷却媒体供給連通孔
３４ｂ…冷却媒体排出連通孔３６、６８、８８…酸化剤ガス流路
３６ａ、３６ｂ、４４ａ、４４ｂ、６６ａ、６６ｂ、６８ａ、６８ｂ、８８ａ、８８ｂ、９０ａ、９０ｂ…流路溝
３８、４６…入口バッファ部４０、４８…出口バッファ部
４２ａ…酸化剤ガス導入部４４、６６、９０…燃料ガス流路
５０ａ…燃料ガス導入部５０ｂ…燃料ガス導出部
５２…冷却媒体流路

Claims

電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と長方形のセパレータとが積層され、一方の電極面に沿って燃料ガスを直線状に流通させる燃料ガス流路及び他方の電極面に沿って酸化剤ガスを直線状に流通させる酸化剤ガス流路が、前記セパレータの長手方向に沿って設けられるとともに、前記セパレータの長手方向両端には、一方の両端対角位置に、前記燃料ガス流路に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給連通孔及び前記燃料ガス流路から前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出連通孔が積層方向に貫通形成され、且つ他方の両端対角位置に、前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給連通孔及び前記酸化剤ガスから前記酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出連通孔が前記積層方向に貫通形成される燃料電池であって、
前記酸化剤ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が流路幅方向両端部側の流路幅よりも大きく設定される一方、
前記燃料ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が流路幅方向両端部側の流路幅よりも小さく設定されることを特徴とする燃料電池。
電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と長方形のセパレータとが積層され、一方の電極面に沿って燃料ガスを直線状に流通させる燃料ガス流路及び他方の電極面に沿って酸化剤ガスを直線状に流通させる酸化剤ガス流路が、前記セパレータの長手方向に沿って設けられるとともに、前記セパレータの長手方向両端には、一方の両端対角位置に、前記燃料ガス流路に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給連通孔及び前記燃料ガス流路から前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出連通孔が積層方向に貫通形成され、且つ他方の両端対角位置に、前記酸化剤ガス流路に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給連通孔及び前記酸化剤ガスから前記酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出連通孔が前記積層方向に貫通形成される燃料電池であって、
前記酸化剤ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路幅が流路幅方向両端部側の流路幅よりも大きく設定される一方、
前記燃料ガス流路は、流路幅方向中央部側の流路間隔が流路幅方向両端部側の流路間隔よりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池。
請求項１又は２記載の燃料電池において、前記酸化剤ガス流路と前記酸化剤ガス供給連通孔とを連通する酸化剤ガス導入部と、
前記酸化剤ガス流路と前記酸化剤ガス排出連通孔とを連通する酸化剤ガス導出部と、
を備え、
前記酸化剤ガス流路の流路幅方向中央部は、前記酸化剤ガス導入部の幅寸法を前記酸化剤ガス流路の流れ方向に投影した領域と、前記酸化剤ガス導出部の幅寸法を前記酸化剤ガス流路の流れ方向に投影した領域との間の領域であることを特徴とする燃料電池。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記セパレータの一方の面には、前記酸化剤ガス流路が形成されるとともに、
前記セパレータの他方の面には、前記燃料ガス流路が形成されることを特徴とする燃料電池。