JP2000243419A - Solid polymer type fuel cell and its operating method - Google Patents

Solid polymer type fuel cell and its operating method

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JP2000243419A
JP2000243419A JP11040599A JP4059999A JP2000243419A JP 2000243419 A JP2000243419 A JP 2000243419A JP 11040599 A JP11040599 A JP 11040599A JP 4059999 A JP4059999 A JP 4059999A JP 2000243419 A JP2000243419 A JP 2000243419A
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water
anode
channel group
channel
fuel gas
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Withdrawn
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JP11040599A
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Japanese (ja)
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Yasunori Yoshimoto
保則 吉本
Koji Yasuo
耕司 安尾
Toru Nakaoka
透 中岡
Mitsuo Karakane
光雄 唐金
Yasuo Miyake
泰夫 三宅
Koji Nishio
晃治 西尾
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid polymer type fuel cell in which fuel gas and water can be uniformly supplied to the entire cell, closure with a meniscus of a channel hardly occurs, and cell performance cannot be degraded as a time passes even if a flow rate of the water to be supplied to channels on an anode side is set small in the solid polymer type fuel cell for allowing the fuel gas and the water to flow in the channels on the anode side for the purpose of power generation. SOLUTION: Fuel gas is supplied from a bomb 2 to a plurality of channels 400 on an anode side. A controller 9 changes over a changeover valve 5, so that water is alternately supplied from a pump 3 to a first channel group alternately selected from the channels 400 on the anode side and a second channel group alternately selected from the channels 400 on the anode side without overlapping with the first channel group.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池に関し、特に、アノード側のチャネルに燃料ガスと
水とを供給しながら発電を行う固体高分子型燃料電池に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell, and more particularly, to a polymer electrolyte fuel cell that generates power while supplying fuel gas and water to a channel on the anode side.

【０００２】[0002]

【従来の技術】燃料電池は一般的に、電解質膜を介して
カソードとアノードを対向して配したセルにおいて、カ
ソードに酸化剤としての空気を、アノードに燃料ガスを
供給し、電気化学的に反応させて発電を行うようになっ
ている。そして、実用化されている燃料電池の多くは、
リブ及びガスチャネルが形成された一対のプレート基板
でセルを挟持したものを基本ユニットとし、それを多数
積層させた構造となっている。2. Description of the Related Art In general, a fuel cell is a cell in which a cathode and an anode are arranged to face each other with an electrolyte membrane interposed therebetween. Air as an oxidizing agent is supplied to the cathode, and fuel gas is supplied to the anode. The reaction is performed to generate power. And most of the fuel cells that are put into practical use
A unit in which a cell is sandwiched between a pair of plate substrates on which ribs and gas channels are formed is used as a basic unit, and a large number of such units are stacked.

【０００３】固体高分子型の燃料電池では、電解質膜と
して固体高分子膜が用いられているが、運転時には固体
高分子膜のイオン導電性を確保するために、従来から空
気や燃料ガスを加湿して供給することにより固体高分子
膜を保湿する方法が多くとられている。また、このよう
な従来からの加湿方式に代わって、特開平５−４１２３
０号公報や特開平８−３１５８３９号公報に開示されて
いるように、アノードに対向する複数のチャネルの各々
に燃料ガスと水を供給して流通させる方式も開発されて
おり、この方式によって、アノードに対する水素の供給
と固体高分子膜の保湿に加えて電池の冷却を効率よく行
い、優れた電池特性を得ることが期待される。In a polymer electrolyte fuel cell, a polymer electrolyte membrane is used as an electrolyte membrane. However, during operation, air or fuel gas has conventionally been humidified in order to secure the ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane. There are many methods for keeping the solid polymer membrane moist by supplying it as a liquid. Further, in place of such a conventional humidification method, Japanese Patent Laid-Open No.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 0-58 and JP-A-8-315839, a method has been developed in which fuel gas and water are supplied to each of a plurality of channels opposed to the anode and made to flow therethrough. In addition to supplying hydrogen to the anode and keeping the solid polymer membrane moist, the battery is expected to be efficiently cooled to obtain excellent battery characteristics.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、固体高分子
型燃料電池において、優れた電池特性を得るためには、
セル全体に燃料ガス及び水分を行きわたらせることが必
要である。そのため、上記のようなアノード側チャネル
に燃料ガスと水とを供給する方式においては、各チャネ
ルに対して、均一的に燃料ガス及び水を分配する必要が
ある。By the way, in order to obtain excellent cell characteristics in a polymer electrolyte fuel cell,
It is necessary to spread fuel gas and moisture throughout the cell. Therefore, in the above-described method of supplying the fuel gas and the water to the anode-side channel, it is necessary to uniformly distribute the fuel gas and the water to each channel.

【０００５】しかしながら、複数のアノード側チャネル
に水を分配する際に、実際には水が供給されやすいチャ
ネルと供給されにくいチャネルが生じるため、セル全体
に水が行きわたるようにするためには、固体高分子膜の
保湿に必要な量よりもかなり過剰の水を供給しなければ
ならず、そのために、燃料ガスのアノードへの分散が妨
げられるといった問題や、水ポンプに大容量のものが必
要という問題があった。However, when water is distributed to a plurality of anode-side channels, there are actually channels that are easily supplied with water and channels that are not easily supplied. Water must be supplied in excess of the amount needed to moisturize the solid polymer membrane, which prevents the fuel gas from dispersing to the anode and requires a large water pump. There was a problem.

【０００６】これに対して、本発明者等が特願平９−１
２４２２１号で提案した固体高分子型燃料電池では、各
アノード側チャネルの入口部に燃料ガスを分配すると共
に、各アノード側チャネルの入口部に一定の形状で細孔
を開設して、その細孔から各チャネルに水を分配するよ
うにした。この固体高分子型燃料電池によれば、供給す
る水の流量が比較的小さくても、各アノード側チャネル
に水を均一的に分配することができるが、携帯用などコ
ンパクトな燃料電池を実現することが望まれていること
を考慮すると、更に水の供給量を低く抑えて装置の簡素
化及び省力化を行うことが望まれる。[0006] On the other hand, the present inventors have filed a Japanese Patent Application No.
In the polymer electrolyte fuel cell proposed in Japanese Patent No. 24221, fuel gas is distributed to the inlet of each anode channel, and pores are opened in a certain shape at the inlet of each anode channel. , Water was distributed to each channel. According to this polymer electrolyte fuel cell, even when the flow rate of supplied water is relatively small, water can be uniformly distributed to each anode-side channel, but a compact fuel cell such as a portable fuel cell is realized. In view of this, it is desired to further reduce the amount of supplied water to simplify the apparatus and save labor.

【０００７】そこで、本発明者等は、更に特願平９−２
５７３３０号において、複数本のアノード側チャネルに
燃料ガスを供給し、複数本のアノード側チャネルの中の
特定のチャネル（例えば、複数本のアノード側チャネル
の中から１本置きに選ばれたチャネル）に水を供給する
ようにした固体高分子型燃料電池を提案した。この構成
によれば、特定のチャネルだけに水を供給するので、比
較的少ない供給水量でも均一的に水を分配することがで
きる。また、複数本のアノード側チャネルの中で、特定
のチャネル以外のチャネルには燃料ガスだけが供給され
るが、特定のチャネルを流通する水が蒸発して拡散する
ので、セル全体にわたって固体高分子膜を保湿できるこ
とになる。Therefore, the present inventors have further proposed in Japanese Patent Application No.
No. 57330, a fuel gas is supplied to a plurality of anode-side channels, and a specific channel among the plurality of anode-side channels (for example, a channel selected from every other one of the plurality of anode-side channels) We proposed a polymer electrolyte fuel cell that supplies water to the fuel cell. According to this configuration, since water is supplied only to a specific channel, it is possible to uniformly distribute water even with a relatively small amount of supplied water. Of the plurality of anode-side channels, only fuel gas is supplied to channels other than the specific channel, but since water flowing through the specific channel evaporates and diffuses, the solid polymer is dispersed throughout the cell. The membrane can be moisturized.

【０００８】しかしながら、このような燃料電池におい
ても、特定のチャネルには水が連続的に流れるため、チ
ャネル終端部に水のメニスカスが形成されることによっ
てチャネルの閉塞が発生しやすく、この閉塞が生じると
燃料ガスのアノードに対する分配が不均一になリ経時的
にセル性能が低下するという問題がある。この点につい
て、上記特願平９−２５７３３０号で開示した固体高分
子型燃料電池では、チャネルの下流側に燃料ガスの抜け
道を確保することによって燃料ガスの均一的分配を維持
するようにしているが、チャネル閉塞自体を抑えること
のできる技術も望まれる。However, even in such a fuel cell, since water continuously flows in a specific channel, a meniscus of water is formed at the end of the channel, so that the channel is easily blocked. If this occurs, there is a problem in that the distribution of the fuel gas to the anode becomes uneven, and the cell performance decreases over time. In this regard, in the polymer electrolyte fuel cell disclosed in Japanese Patent Application No. 9-257330, a uniform distribution of the fuel gas is maintained by securing a passage for the fuel gas downstream of the channel. However, a technique that can suppress channel occlusion itself is also desired.

【０００９】本発明は、このような課題を鑑みてなされ
たものであって、アノード側チャネルに燃料ガス及び水
を流通させて発電する固体高分子型燃料電池において、
アノード側チャネルに供給する水の流量を小さく設定し
ても、セル全体に均一的に燃料ガス及び水分を供給する
ことが可能であって、更に、チャネルのメニスカスによ
る閉塞が生じにくく且つセル性能の経時的低下のいもの
を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is directed to a polymer electrolyte fuel cell for generating electricity by flowing fuel gas and water through an anode side channel.
Even if the flow rate of the water supplied to the anode side channel is set small, it is possible to uniformly supply the fuel gas and the moisture to the entire cell, furthermore, it is difficult for the channel to be blocked by the meniscus and the cell performance is improved. It is intended to provide a material that does not decrease with time.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、固体高分子型燃料電池において、複数本の
アノード側チャネルに燃料ガスを供給する燃料ガス供給
手段と、複数本のアノード側チャネルの中から選択され
た第１チャネル群に水を供給する第１水供給手段と、第
１チャネル群と重複することなく前記複数本のアノード
側チャネルの中から選択された第２チャネル群に水を供
給する第２水供給手段とを設け、第１水供給手段による
水供給及び第２水供給手段による水供給を交互に切り換
えながら実行させるようにした。In order to achieve the above object, according to the present invention, in a polymer electrolyte fuel cell, a fuel gas supply means for supplying fuel gas to a plurality of anode-side channels and a plurality of anode-side fuel cells are provided. A first water supply unit that supplies water to a first channel group selected from the channels, and a second channel group selected from the plurality of anode-side channels without overlapping the first channel group. A second water supply means for supplying water is provided, and the water supply by the first water supply means and the water supply by the second water supply means are executed while being alternately switched.

【００１１】この構成によれば、同一時間においては第
１チャネル群及び第２チャネル群のいずれか一方にだけ
水が供給されるので、比較的少ない供給水量でも均一的
に水を分配することができる。また、第１のチャネル群
及び第２チャネル群の各々に、燃料ガスは連続して供給
される。According to this configuration, since water is supplied to only one of the first channel group and the second channel group at the same time, the water can be uniformly distributed even with a relatively small amount of supplied water. it can. Further, the fuel gas is continuously supplied to each of the first channel group and the second channel group.

【００１２】水は、第１のチャネル群及び第２チャネル
群の各々に、間欠的に供給されるが、水は各チャネルに
ある程度滞留することや、チャネル内で発生する水蒸気
は隣のチャネルにも拡散することを考慮すると、第１の
チャネル群及び第２のチャンル群の選択並びに切り換え
動作を適当に行えば、全体にわたって固体高分子膜の保
湿を行うことができる。Water is supplied intermittently to each of the first channel group and the second channel group. However, water stays in each channel to some extent, and water vapor generated in the channel is supplied to an adjacent channel. If the first channel group and the second channel group are appropriately selected and switched in consideration of the diffusion of the solid polymer film, the entire solid polymer film can be moisturized.

【００１３】そして、各アノード側チャネルに対して水
が連続的に供給されるということがないので、チャネル
のメニスカスによる閉塞も抑えることができ、水による
セル性能の経時的な劣化も低減できる。また上記目的を
達成するため本発明では、固体高分子型燃料電池におい
て、複数本のアノード側チャネルの中から選択された第
１チャネル群と、当該第１チャネル群と重複することな
く複数本のアノード側チャネルの中から選択された第２
チャネル群とに、交互に切り換えながら水を供給すると
共に、第１チャネル群と第２チャネル群とに、交互に切
り換えながら燃料ガスを供給するようにした。Since water is not continuously supplied to each anode-side channel, blockage due to the meniscus of the channel can be suppressed, and deterioration of the cell performance over time due to water can be reduced. In order to achieve the above object, according to the present invention, in a polymer electrolyte fuel cell, a first channel group selected from a plurality of anode-side channels and a plurality of first channel groups without overlapping the first channel group are provided. Second selected from anode side channel
Water is supplied to the channel group while switching alternately, and fuel gas is supplied to the first channel group and the second channel group while switching alternately.

【００１４】そして、この構成によれば、同一時間にお
いては第１チャネル群及び第２チャネル群のいずれか一
方にだけ水が供給されるので、比較的少ない供給水量で
も均一的に水を分配することができる。また、第１チャ
ネル群及び第２チャネル群の各々に、水が間欠的に供給
されると共に、燃料ガスも間欠的に供給されることにな
るが、水も燃料ガスもある程度拡散するので、第１チャ
ネル群及び第２チャンル群の選択並びに切り換え動作を
適当に行えば、セル全体にわたって均一的に燃料ガスの
供給並びに固体高分子膜の保湿を行うことができる。According to this configuration, since water is supplied to only one of the first channel group and the second channel group at the same time, the water is uniformly distributed even with a relatively small amount of supplied water. be able to. In addition, water is intermittently supplied to each of the first channel group and the second channel group, and fuel gas is also intermittently supplied. However, since both water and fuel gas diffuse to some extent, If the selection and switching operation of the first channel group and the second channel group are appropriately performed, the supply of the fuel gas and the moisturizing of the solid polymer film can be uniformly performed over the entire cell.

【００１５】そして、各アノード側チャネルに対して水
が長時間連続的に供給されるということがないので、チ
ャネルのメニスカスによる閉塞も少なくすることがで
き、水によるセル性能の劣化も低減できる。ここで、第
１チャネル群の入口に通ずる第１流通路と、第２チャネ
ル群の入口に通ずる第２流通路とを設け、この第１流通
路及び第２流通路に対して、水及び燃料ガスを交互に切
り換えて供給するようにすれば、比較的簡素な電池構成
とすることができる。Since water is not continuously supplied to each anode-side channel for a long time, clogging of the channel by meniscus can be reduced, and deterioration of cell performance due to water can be reduced. Here, a first flow path leading to the inlet of the first channel group and a second flow path leading to the inlet of the second channel group are provided, and water and fuel are supplied to the first flow path and the second flow path. If the gas is alternately switched and supplied, a relatively simple battery configuration can be obtained.

【００１６】また、上記の固体高分子型燃料電池の構造
において、複数本のアノード側チャネルが第１プレート
上において並列に形成されている場合には、第１チャネ
ル群並びに第２チャネル群の選択する際に、複数本のア
ノード側チャネルの中から１本おき或は２本おきに選択
することが、セル全体にわたって均一的に燃料ガスの供
給並びに固体高分子膜の保湿を行う上で好ましい。In the above-mentioned structure of the polymer electrolyte fuel cell, when a plurality of anode-side channels are formed in parallel on the first plate, selection of the first channel group and the second channel group is performed. At this time, it is preferable to select every other or every two channels from among the plurality of anode-side channels in order to uniformly supply the fuel gas over the entire cell and keep the solid polymer membrane moist.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕図１は、本実施
の形態に係る固体高分子型燃料電池１（以下、単に「燃
料電池１」という。）を構成するセルユニット１００の
組立図である。本図に示すように、セルユニット１００
は、長方形状の枠体１０の片面側（図１では上面側）
に、固体高分子膜２１にカソード２２及びアノード２３
を配してなるセル２０と、複数のカソード側チャネル３
１１…が平行に形成されたカソード側チャネル基板３０
とが填め込まれ、枠体１０の他面側（図１では下面側）
に、複数のアノード側チャネル４００…が平行に形成さ
れたアノード側チャネル基板４０と仕切板５０とが填め
込まれて構成されている。なお、図１において、アノー
ド２３は固体高分子膜２１の背面側にあるので破線で表
示している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] FIG. 1 shows an assembly of a cell unit 100 constituting a polymer electrolyte fuel cell 1 (hereinafter simply referred to as a "fuel cell 1") according to the present embodiment. FIG. As shown in FIG.
Is one side of the rectangular frame 10 (the top side in FIG. 1)
The cathode 22 and the anode 23 are formed on the solid polymer film 21.
And a plurality of cathode-side channels 3
Are formed in parallel on the cathode side channel substrate 30
And the other side of the frame 10 (the lower side in FIG. 1).
, An anode channel substrate 40 in which a plurality of anode channels 400 are formed in parallel and a partition plate 50 are inserted. In FIG. 1, the anode 23 is indicated by a broken line because it is on the back side of the solid polymer film 21.

【００１８】セル２０は、カソード側チャネル基板３０
とアノード側チャネル基板４０とで挟持された状態で保
持されており、アノード側チャネル４００…には、図１
の白抜き矢印で示す方向に燃料ガスが流れ、カソード側
チャネル３１１…には図１の太線矢印で示す方向に空気
が流れ、セル２０で発電がなされるようになっている。
燃料ガスとしては通常、水素を主成分とする改質ガスや
純粋な水素ガスなどが用いられる。The cell 20 includes a cathode-side channel substrate 30
And the anode-side channel substrate 40 is held between the anode-side channels 400.
The fuel gas flows in the direction shown by the white arrow, and the air flows in the cathode side channels 311... In the direction shown by the thick arrow in FIG.
As the fuel gas, a reformed gas containing hydrogen as a main component, pure hydrogen gas, or the like is usually used.

【００１９】なお、本実施形態の説明に用いる各図にお
いては、説明を簡略にするため、アノード側チャネル４
００…が７本描かれているが、通常はもっと多数のチャ
ネルが形成されている。燃料電池１は、このセルユニッ
ト１００が所定数積層され、その両端が一対の端板７
１，７２（図１では不図示、図２参照）で挟持されて構
成されている。In each of the drawings used in the description of the present embodiment, the anode side channel 4
00... Are drawn, but usually a larger number of channels are formed. In the fuel cell 1, a predetermined number of the cell units 100 are stacked, and both ends of the
1, 72 (not shown in FIG. 1, see FIG. 2).

【００２０】枠体１０は、長方形状の板体に対して、そ
の片面側（図１で上面側）の燃料ガス流通方向の中央部
に、上記のセル２０及びカソード側チャネル基板３０を
填め込むための切欠部１０１が形成され、他面側（図１
で下面側）には、アノード側チャネル基板４０及び仕切
板５０を填め込む凹部１０３が形成され、更に切欠部１
０１の中央部には、アノード側チャネル基板４０とアノ
ード２３とが接触できるように窓１０２が開設された形
状であって、プラスチック材料を射出成型することによ
り作製されたものである。The cell 10 and the cathode-side channel substrate 30 are fitted into the center of the rectangular plate on one side (the upper side in FIG. 1) in the fuel gas flow direction. Notch 101 is formed on the other side (FIG. 1).
(A lower surface side), a concave portion 103 is formed in which the anode-side channel substrate 40 and the partition plate 50 are to be inserted.
A central portion of the window 01 has a window 102 so that the anode-side channel substrate 40 and the anode 23 can come into contact with each other, and is formed by injection molding a plastic material.

【００２１】枠体１０の燃料ガス流通方向上流部には、
水を供給するための一対のマニホールド孔１１１と溝孔
１２１、一対のマニホールド孔１１２と溝孔１２２、燃
料ガスを供給するための一対のマニホールド孔１１３と
溝孔１２３が順に開設されている。なお、各溝孔１２１
〜１２３は、アノード側チャネル４００…と直交する方
向に形成され、その両端で各マニホールド孔１１１〜１
１３と連通している。At an upstream portion of the frame body 10 in the fuel gas flow direction,
A pair of manifold holes 111 and slots 121 for supplying water, a pair of manifold holes 112 and slots 122, and a pair of manifold holes 113 and slots 123 for supplying fuel gas are opened in this order. In addition, each slot 121
To 123 are formed in a direction orthogonal to the anode-side channels 400.
And 13.

【００２２】枠体１０の燃料ガス流通方向下流部には、
未反応の燃料ガス及び水を排出するためのマニホールド
孔１１４が、アノード側チャネル４００…と直交する方
向に開設されている。固体高分子膜２１は、パーフルオ
ロカーボンスルホン酸からなる薄膜である。カソード２
２，アノード２３は、白金担持カーボンを材料とした所
定の厚みの層であって、固体高分子膜２１の中央部にホ
ットプレスにより密着成型されている。At the downstream side of the frame 10 in the fuel gas flow direction,
A manifold hole 114 for discharging unreacted fuel gas and water is formed in a direction orthogonal to the anode-side channels 400. The solid polymer film 21 is a thin film made of perfluorocarbon sulfonic acid. Cathode 2
2. The anode 23 is a layer having a predetermined thickness made of a platinum-supporting carbon material, and is tightly formed at the center of the solid polymer film 21 by hot pressing.

【００２３】カソード側チャネル基板３０は、枠体３０
０にチャネル基板３１０が填め込まれて構成されてい
る。チャネル基板３１０は、カーボン多孔体からなる平
板状の部材であって、カソード２２と対向する面（図１
で下面）に、空気を流通させるチャネル３１１が形成さ
れている。The cathode-side channel substrate 30 includes a frame 30
0 is filled with a channel substrate 310. The channel substrate 310 is a plate-like member made of a porous carbon material, and has a surface facing the cathode 22 (FIG. 1).
Channel 311 through which air flows is formed.

【００２４】枠体３００は、長方形状の平板の中央に窓
３０３が開設された形状でプラスチック材料からなり、
カソード２２側とは反対側の面（図１で上面側）に、空
気をチャネル３１１に導入するためのチャネル３０１及
び空気をチャネル３１１から導出するためのチャネル３
０２が形成されている。なお、セル２０とカソード側チ
ャネル基板３０との間にはガスケット６１が介在し、セ
ル２０と切欠部１０１との間にはガスケット６２が介在
している。The frame 300 is made of a plastic material in the shape of a rectangular flat plate with a window 303 opened in the center.
A channel 301 for introducing air into the channel 311 and a channel 3 for extracting air from the channel 311 are provided on a surface (upper side in FIG. 1) opposite to the cathode 22 side.
02 is formed. A gasket 61 is interposed between the cell 20 and the cathode-side channel substrate 30, and a gasket 62 is interposed between the cell 20 and the notch 101.

【００２５】アノード側チャネル基板４０は、枠体１０
より若干小サイズの長方形状のカーボン多孔体であっ
て、複数のアノード側チャネル４００が互いに平行に形
成されていると共にチャネル４００間にはリブ４０１が
形成されている。このアノード側チャネル基板４０は、
燃料ガス流通方向の中央に位置する中央部４０ａと、こ
の中央部４０ａから延設された上流部４０ｂ及び下流部
４０ｃからなり、中央部４０ａでは上流部４０ｂ及び下
流部４０ｃよりもリブ４０１の高さが高く設定されてい
る。そして、このリブ４０１の高い部分４０１ａが、上
記の窓１０２に填まり込んでアノード２３と電気的に接
触するようになっている。The anode-side channel substrate 40 is
It is a slightly smaller rectangular porous carbon body having a plurality of anode-side channels 400 formed in parallel with each other and ribs 401 formed between the channels 400. This anode-side channel substrate 40
It comprises a central portion 40a located at the center in the fuel gas flow direction, an upstream portion 40b and a downstream portion 40c extending from the central portion 40a, and the height of the rib 401 is higher in the central portion 40a than in the upstream portion 40b and the downstream portion 40c. Is set high. The high portion 401a of the rib 401 fits into the window 102 and makes electrical contact with the anode 23.

【００２６】なお、図１では省略しているが、カソード
２２とカソード側チャネル基板３０の間並びにアノード
２３とアノード側チャネル基板４０との間には、溌水処
理を施したカーボンペーパからなる集電体２４，２５が
介挿されている（図３，４の（ｂ）参照）。仕切板５０
は、アノード側チャネル基板４０と同等のサイズの気密
性ガラス状カーボン板であって、カソード側チャネル基
板３０とアノード側チャネル基板４０との間に介在して
配されており、両者を電気的に導通しながらカソード側
チャネル３１１…を流れる空気及びアノード側チャネル
４００…を流れる燃料ガスの混流を防止する働きをなし
ている。Although not shown in FIG. 1, between the cathode 22 and the cathode-side channel substrate 30, and between the anode 23 and the anode-side channel substrate 40, a collection of water-repellent carbon paper is provided. Electric bodies 24 and 25 are interposed (see (b) of FIGS. 3 and 4). Partition plate 50
Is an airtight glassy carbon plate having a size equivalent to that of the anode-side channel substrate 40, which is interposed between the cathode-side channel substrate 30 and the anode-side channel substrate 40. It functions to prevent mixing of air flowing through the cathode side channels 311 and fuel gas flowing through the anode side channels 400 while conducting.

【００２７】図２は、燃料電池１の全体的な構成並びに
運転動作を示す斜視図である。また図３，４は、燃料電
池１の構成及び運転動作を示す説明図であり、各図にお
いて（ａ）はセルユニット１００の上面を模式的に示す
ものであり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面を模式的に示す
ものである。なお、図３，４では、運転時における水の
流れを太線矢印、燃料ガスの流れを白抜き矢印で表示し
ており、運転時においては、図３の状態での運転される
時間帯及び図４の状態で運転される時間帯が交互に繰り
返される。FIG. 2 is a perspective view showing the overall configuration and operation of the fuel cell 1. As shown in FIG. 3 and 4 are explanatory diagrams showing the configuration and operation of the fuel cell 1. In each of the drawings, (a) schematically shows the upper surface of the cell unit 100, and (b) shows the A- It is a figure which shows the A 'cross section typically. 3 and 4, the flow of water during operation is indicated by a thick line arrow, and the flow of fuel gas is indicated by an outline arrow. The time period of operation in the state of No. 4 is alternately repeated.

【００２８】図２に示すように、運転時には、燃料電池
１は、空気の流通路（カソード側チャネル）が水平方向
に向くように配置される。図２の例では、燃料ガス供給
源としてとして水素ガスボンベ２が用いられている。燃
料ガス供給源からの燃料ガスは、マニホールド孔１１３
から各セルユニット１００に分配され、各セルユニット
１００において、溝孔１２３からアノード側チャネル基
板４０の上流部４０ｂに分配されて、アノード側チャネ
ル４００…を下流側に流れ、これによってアノード２３
に水素ガスが供給される。As shown in FIG. 2, during operation, the fuel cell 1 is arranged such that the air flow passage (cathode-side channel) faces in the horizontal direction. In the example of FIG. 2, a hydrogen gas cylinder 2 is used as a fuel gas supply source. The fuel gas from the fuel gas supply source is supplied to the manifold hole 113.
Are distributed to the respective cell units 100, in each cell unit 100, distributed to the upstream portion 40b of the anode-side channel substrate 40 from the slot 123, and flow through the anode-side channels 400 to the downstream side.
Is supplied with hydrogen gas.

【００２９】一方、図示しないファンから、チャネル３
０１…に空気が送り込まれる。この空気はカソード側チ
ャネル３１１…を流通しながらカソード２２に酸素を供
給し、チャネル３０２…から電池の外に排出される。マ
ニホールド孔１１１及びマニホールド孔１１２には、水
ポンプ３から送出される水が供給される。供給された水
は、各セルユニット１００に分配され、各セルユニット
１００において、マニホールド孔１１１あるいはマニホ
ールド孔１１２からアノード側チャネル基板４０の上流
部４０ｂに分配されて、アノード側チャネル４００…を
下流側に流れ、これによって固体高分子膜２１が保湿さ
れる。なお、詳しくは後述するが、水は切り換え弁５で
交互に切り換えながら供給される。On the other hand, from a fan (not shown), channel 3
01 ... is sent air. This air supplies oxygen to the cathode 22 while flowing through the cathode-side channels 311... And is discharged from the battery 302 through the channels 302. Water sent from the water pump 3 is supplied to the manifold holes 111 and 112. The supplied water is distributed to each cell unit 100, and in each cell unit 100, the water is distributed from the manifold hole 111 or the manifold hole 112 to the upstream portion 40 b of the anode-side channel substrate 40, and the anode-side channels 400. , Whereby the solid polymer film 21 is kept moist. As will be described in detail later, water is supplied while being alternately switched by the switching valve 5.

【００３０】アノード側チャネル４００…を通過した未
反応水素及び水は、マニホールド孔１１４を通って電池
の外に排出され、分離タンク４に流れ込む。そして、分
離タンク４で回収された水は、冷却器６で冷却されて再
び水ポンプ３から燃料電池１に供給される。水ポンプ３
の出力は、水供給用の溝孔１２１における水圧を計測し
て、この値が所定の水圧値となるように調整する。The unreacted hydrogen and water that have passed through the anode side channels 400 are discharged out of the battery through the manifold holes 114 and flow into the separation tank 4. Then, the water collected in the separation tank 4 is cooled by the cooler 6 and supplied again from the water pump 3 to the fuel cell 1. Water pump 3
Is measured by measuring the water pressure in the water supply slot 121, and is adjusted so that this value becomes a predetermined water pressure value.

【００３１】一方、水素ガスの供給圧力はレギュレータ
７で調整する。この圧力は、通常１００〜８００ｍｍＨ
2Ｏ程度が適当である。また、排出される未反応水素の
圧力はレギュレータ８によって調整する。この排出圧力
は、燃料電池１における燃料利用率が９０％以上となる
ように調整する。水ポンプ３の駆動、切り換え弁５の切
り換え動作、レギュレータ７，８の調整などは、コント
ローラ９によって制御される。On the other hand, the supply pressure of the hydrogen gas is adjusted by the regulator 7. This pressure is usually 100-800 mmH
About 2 O is appropriate. The pressure of the unreacted hydrogen discharged is adjusted by the regulator 8. This discharge pressure is adjusted so that the fuel utilization rate in the fuel cell 1 becomes 90% or more. The drive of the water pump 3, the switching operation of the switching valve 5, the adjustment of the regulators 7, 8 and the like are controlled by the controller 9.

【００３２】（アノード側チャネルへ水・燃料ガスを供
給する機構についての詳細な説明）図１に示すように、
アノード側チャネルに上流部において、上記の水供給用
の溝孔１２１には分配基板１１が、水供給用の溝孔１２
２には分配基板１２が、燃料ガス供給用の溝孔１２３に
は分配基板１３が、ガスケット（不図示）を介して填め
込まれている。(Detailed Description of Mechanism for Supplying Water / Fuel Gas to Anode Channel) As shown in FIG.
In the upstream part on the anode side channel, the distribution substrate 11 is provided in the above-mentioned water supply slot 121 with the water supply slot 12.
2, the distribution board 12 is inserted into the fuel gas supply slot 123 via a gasket (not shown).

【００３３】これらの分配基板１１，１２及び１３は、
いずれも長尺状の薄板に細孔１１ａ，細孔１２ａ，細孔
１３ａが開設されたものであって、アノード側チャネル
基板４０の上流部４０ｂに接して設置されている。そし
て、分配基板１３には、すべてのアノード側チャネル４
００…に対応して細孔１３ａが開設されているのに対し
て、分配基板１１及び分配基板１２の各々には、アノー
ド側チャネル４００…全体の中から選択された第１チャ
ネル群及び第２チャネル群に対応して細孔１１ａ及び細
孔１２ａが開設されている。These distribution boards 11, 12 and 13 are:
In each case, pores 11a, pores 12a, and pores 13a are formed in a long thin plate, and are installed in contact with the upstream portion 40b of the anode-side channel substrate 40. The distribution substrate 13 includes all the anode-side channels 4.
The opening 13a is opened corresponding to the first channel group and the second channel selected from the whole anode-side channels 400 in the distribution substrate 11 and the distribution substrate 12, respectively. A pore 11a and a pore 12a are opened corresponding to the channel group.

【００３４】燃料電池１の運転時において、コントロー
ラ９が切り換え弁５を切り換え制御することによって、
水ポンプ３から送出される水は、マニホールド孔１１１
側とマニホールド孔１１２側とに切り換え供給される。
従って、図３に示されるように、切り換え弁５からマニ
ホールド孔１１１側に水が供給されている時は、第１チ
ャネル群（左から１，３，５，７番目のチャネル）には
燃料ガスと水とが供給され、第２チャネル群（左から
２，４，６番目のチャネル）には燃料ガスだけが供給さ
れる。このとき、第２チャネル群に水は供給されない
が、第１チャネル群に供給される水が蒸発して隣の第２
チャネル群にも拡散するので、固体高分子膜２１は全体
的に保湿される。このように、アノード全体への水素の
供給と固体高分子膜全体の保湿がなされる。When the fuel cell 1 is operating, the controller 9 controls the switching of the switching valve 5 so that
The water sent from the water pump 3 is supplied to the manifold hole 111
Side and the manifold hole 112 side.
Therefore, as shown in FIG. 3, when water is supplied from the switching valve 5 to the manifold hole 111 side, the fuel gas is supplied to the first channel group (the first, third, fifth and seventh channels from the left). And water are supplied, and only the fuel gas is supplied to the second channel group (the second, fourth, and sixth channels from the left). At this time, no water is supplied to the second channel group, but the water supplied to the first channel group evaporates and the adjacent second channel group evaporates.
Since the solid polymer film 21 is also diffused into the channel group, the entire solid polymer film 21 is kept moist. In this way, the supply of hydrogen to the entire anode and the moisturization of the entire solid polymer film are performed.

【００３５】逆に図４に示すように、切り換え弁５から
マニホールド孔１１２側に水が供給されている時は、第
２チャネル群に燃料ガスと水とが供給され、第１チャネ
ル群に燃料ガスだけが供給される。このときも、上記と
同様の理由で、アノード全体への水素ガスの供給と固体
高分子膜全体の保湿がなされる。ここで、アノード側チ
ャネル４００…全体の中から第１チャンル群及び第２チ
ャネル群をどのような基準に基づいて選択するか、即
ち、燃料電池１の設計に際して、アノード側チャネル４
００…中のどのチャネルに対応させて細孔１１ａ及び細
孔１２ａを形成すべきかについて、以下のように考察す
る。Conversely, as shown in FIG. 4, when water is supplied from the switching valve 5 to the manifold hole 112, fuel gas and water are supplied to the second channel group, and fuel is supplied to the first channel group. Only gas is supplied. At this time, for the same reason as described above, the supply of hydrogen gas to the whole anode and the moisturization of the whole solid polymer film are performed. Here, based on what criteria the first channel group and the second channel group are selected from the whole of the anode-side channels 400, that is, when designing the fuel cell 1, the anode-side channels 4
The channels 11a and 12a to be formed corresponding to which channel in 00... Are considered as follows.

【００３６】第１チャネル群と第２チャネル群とは互い
に重ならないように、即ち、同じチャネルに対して細孔
１１ａ及び細孔１２ａの両方が形成されることがないよ
うに選択するのがよいと考えられる。また、チャネルに
供給された水は、隣接するチャネルには良好に拡散され
るが、離れたチャネルには拡散しにくいことを考慮する
と、第１チャネル群及び第２チャネル群のいずれにおい
ても、選択されたチャネルがアノード側チャネル基板４
０の表面全体にわたって分布するように、且つチャネル
同士の間隔が離れすぎないように選択するのがよいと考
えられる。The first channel group and the second channel group are preferably selected so that they do not overlap each other, that is, so that both the pores 11a and the pores 12a are not formed in the same channel. it is conceivable that. In addition, considering that the water supplied to the channel is well diffused to the adjacent channel, but difficult to diffuse to the distant channel, the water can be selected in both the first channel group and the second channel group. Channel is the anode side channel substrate 4
It is considered good to choose such that they are distributed over the entire surface of zero and that the spacing between the channels is not too far apart.

【００３７】言い換えれば、アノード側チャネル４００
…の中から第１チャネル群を選択するときに１本おきま
たは２本おきで行い、第２チャネル群を選択するときも
１本おきまたは２本おきで行うことが望ましく、３本以
上とばして選択することは好ましくないということが言
える。このような観点から、好ましい具体例としては、
図３，４に示すように、アノード側チャネル４００…の
中から１本おきに選択したチャネル（図３，４において
左から１，３，５，７番目のチャネル）を第１チャネル
群とし、第１チャネル群以外のチャネル（図３，４にお
いて左から２，４，６番目のチャネル）すべて選択して
第２チャネル群とすることが挙げれる。In other words, the anode side channel 400
It is preferable to select the first channel group from every other channel or every other channel when selecting the second channel group, and to select the second channel group from every other channel or every two channels, and skip three or more channels. It can be said that selection is not preferred. From such a viewpoint, preferred specific examples include:
As shown in FIGS. 3 and 4, every other channel selected from the anode-side channels 400 (the first, third, fifth and seventh channels from the left in FIGS. 3 and 4) is defined as a first channel group. The second channel group may be selected by selecting all the channels other than the first channel group (the second, fourth, and sixth channels from the left in FIGS. 3 and 4).

【００３８】この他の例として、第１チャネル群として
アノード側チャネル４００…の中から２本おきに（左か
ら１，４，７番目のチャネル）選択し、第２チャネル群
として第１チャネル群以外のチャネル（左から２，３，
５，６番目のチャネル）を選択したり、或は、第２チャ
ネル群もアノード側チャネル４００…の中から２本おき
に（左から２，５番目のチャネル）選択することも挙げ
られる。As another example, every second (first, fourth, and seventh channels from the left) are selected from the anode-side channels 400 as the first channel group, and the first channel group is selected as the second channel group. Other channels (from left, 2, 3,
5th and 6th channels), or the second channel group is also selected every second (second and fifth channels from the left) from among the anode-side channels 400.

【００３９】分配基板１１，分配基板１２及び分配基板
１３の具体例としては、金属製（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ
３１６等のステンレス鋼、Ｔｉ鋼）の薄板やセラミック
ス製（Ａｌ2Ｏ3等）の薄板にエッチングで細孔を開設し
たもの、あるいはプラスチック製（ポリエステル系、Ａ
ＢＳ系、パーフェニルオキサイド系等）の薄板に細孔を
開設したものを挙げることができる。Specific examples of the distribution board 11, the distribution board 12, and the distribution board 13 are made of metal (SUS304, SUS304).
316 or other stainless steel, Ti (steel) thin plate or ceramic (Al 2 O 3 ) thin plate with pores opened by etching, or plastic (polyester, A
BS and perphenyl oxide based thin plates having pores formed therein.

【００４０】分配基板１１に開設されている各細孔１１
ａ、並びに分配基板１２に開設されている各細孔１２ａ
は、同一形状（例えば円形，楕円形，多角形）、同一の
大きさで、個数も同一である（例えば、チャネル毎に１
個づつ、２個づつ、或は３個づつ形成されている）。分
配基板１１，１２の厚さや細孔１１ａ，１２ａの孔径
は、細孔１１ａ，１２ａを水が通過するときに適度な抵
抗（圧損）が生ずるように設定することが望ましく、実
用的には、基板の厚さを１２０μｍ〜５ｍｍ、細孔１１
ａの孔径を２０μｍ〜３ｍｍの範囲内で設定することが
望ましい。Each of the pores 11 opened on the distribution substrate 11
a, and each pore 12a opened in the distribution substrate 12
Have the same shape (for example, circular, elliptical, or polygonal), the same size, and the same number (for example, 1 for each channel).
One by one, two by one, or three by one). It is desirable to set the thickness of the distribution substrates 11 and 12 and the pore diameter of the pores 11a and 12a so that an appropriate resistance (pressure loss) is generated when water passes through the pores 11a and 12a. The thickness of the substrate is 120 μm to 5 mm,
It is desirable to set the hole diameter of a in the range of 20 μm to 3 mm.

【００４１】（本実施形態の燃料電池の効果についての
説明）仮に分配基板として多孔質の基板を用いたとすれ
ば、分配基板のマニホールド孔１１１に近い部分では水
がたくさん流通し、マニホールド孔１１１から遠い部分
では水が流通しにくい。これに対して、本実施形態のよ
うに、所定の形状の細孔１１ａ，１２ａが開設された分
配基板を用いた場合、ある程度の水圧がかからないと細
孔から水が流れ出ないので、多孔質の基板を用いる場合
よりも均一的に水を分配することができる。(Explanation of the effect of the fuel cell of this embodiment) If a porous substrate is used as the distribution substrate, a large amount of water flows in a portion near the manifold hole 111 of the distribution substrate, and Water is difficult to circulate in distant parts. On the other hand, when a distribution substrate having pores 11a and 12a of a predetermined shape is used as in the present embodiment, water does not flow out of the pores unless a certain water pressure is applied. Water can be distributed more uniformly than when a substrate is used.

【００４２】更に、本実施形態では、アノード側チャネ
ル４００…の全てに対して連続的に水を供給するのでは
なく、第１チャネル群と第２チャネル群に対して交互に
供給するので、供給水量は比較的少なくても、均一的に
水を分配することができ、アノード２３の領域全体で固
体高分子膜２１を保湿することができる。また、仮にア
ノード側チャネル４００…の全て若しくは特定のチャネ
ルに対して、水が長時間連続的に供給されたとすると、
そのチャネルの終端において水のメニスカスが形成され
てチャネルの閉塞が発生しやすい。Further, in this embodiment, water is not supplied continuously to all of the anode-side channels 400, but is supplied alternately to the first channel group and the second channel group. Even if the amount of water is relatively small, water can be uniformly distributed, and the solid polymer film 21 can be kept moist throughout the anode 23 region. Further, if water is continuously supplied for a long time to all of the anode-side channels 400 or a specific channel,
A meniscus of water is formed at the end of the channel, and the channel is likely to be blocked.

【００４３】しかし、本実施形態の場合、第１チャネル
群及び第２チャネル群に交互に水が供給されるので、各
チャネルに対して水が長時間連続的に供給されるという
ことがない。従って、メニスカスによるチャネルの閉塞
も低減することができると共に、閉塞によるセル性能の
経時的低下も低減される。なお、切り換え弁５の切り換
え時間間隔をあまり長く設定すると、このような効果が
薄れると予想されるので、この切り換え時間間隔は、通
常、数秒〜数十分程度に設定するのがよいと考えれる。However, in the case of the present embodiment, since water is supplied alternately to the first channel group and the second channel group, water is not continuously supplied to each channel for a long time. Accordingly, the blockage of the channel due to the meniscus can be reduced, and the deterioration over time of the cell performance due to the blockage is also reduced. Note that if the switching time interval of the switching valve 5 is set too long, such an effect is expected to be reduced. Therefore, it is usually considered that this switching time interval should be set to several seconds to several tens of minutes. .

【００４４】また、アノード側チャネル基板４０には保
水能力があるため、第１チャネル群に水が供給される時
間帯と第２チャネル群に水が供給される時間帯との合間
に、第１チャネル群と第２チャネル群のいずれにも水が
供給されない時間帯が多少あったとしても、その時間帯
での固体高分子膜２１の保湿は十分になされるので、運
転上の問題はない。Further, since the anode-side channel substrate 40 has a water retaining ability, the first channel group is supplied with water in the interval between the time when water is supplied to the second channel group and the first channel group. Even if there is some time during which water is not supplied to either the channel group or the second channel group, the solid polymer membrane 21 is sufficiently moisturized during that time, and there is no operational problem.

【００４５】よって、コントローラ９による切り換え弁
５の切り換え動作は、それほど迅速にしなくてもよく、
切り換え弁５としては一般的な電磁切り換え弁を用いれ
ばよい。また、本実施形態では、アノード側チャネル基
板４０に親水性のカーボン多孔体を用い、アノード２３
上に配されている集電体２５は溌水処理が施されている
ので、チャネル４００の内面において、アノード側チャ
ネル基板４０の表面に対する水の接触角は、集電体２５
の表面に対する水の接触角よりも小さい。Therefore, the switching operation of the switching valve 5 by the controller 9 does not have to be so quick.
As the switching valve 5, a general electromagnetic switching valve may be used. In the present embodiment, a hydrophilic carbon porous body is used for the anode-side channel substrate 40, and the anode 23
Since the current collector 25 disposed on the upper side has been subjected to the water repellent treatment, the contact angle of water on the inner surface of the channel 400 with respect to the surface of the anode-side channel substrate 40 depends on the current collector 25
Smaller than the contact angle of water to the surface of

【００４６】従って、図３，４の（ｂ）に示すように、
チャネル４００内を水と燃料ガスとが流れるときに、液
相と気相とに分離される傾向が生じる。即ち、水が基板
４０側に引きつけられて、アノード側チャネル基板４０
側には主に水からなる液相が存在し、アノード２３（集
電体２５）側には主に燃料ガスと水蒸気からなる気相が
存在した状態で流れるので、アノード２３に対する燃料
ガスの供給が効率よくなされる。Therefore, as shown in FIG.
When water and fuel gas flow through the channel 400, a tendency to separate into a liquid phase and a gas phase occurs. That is, water is attracted to the substrate 40 side, and the anode-side channel substrate 40
A liquid phase mainly composed of water exists on the side, and a gas phase mainly composed of fuel gas and water vapor flows on the side of the anode 23 (current collector 25). Is done efficiently.

【００４７】〔実施の形態２〕本実施の形態の燃料電池
は、上記実施の形態１の燃料電池１とほぼ同様である
が、実施の形態１では、運転時において、燃料ガスはア
ノード側チャネル４００…全体に連続して供給すると共
に、水は第１チャンネル群及び第２チャネル群に対して
交互に切り換えながら供給したのに対して、本実施の形
態においては、燃料ガス及び水のいずれについても、第
１チャンネル群及び第２チャネル群に対して交互に切り
換えながら供給する点が異なっている。[Embodiment 2] The fuel cell of this embodiment is almost the same as the fuel cell 1 of Embodiment 1 described above. However, in Embodiment 1, during operation, fuel gas is supplied to the anode side channel. 400 ... Water is continuously supplied to the whole, and water is supplied while being alternately switched to the first channel group and the second channel group. On the other hand, in the present embodiment, both the fuel gas and the water are supplied. Is also supplied while alternately switching the first channel group and the second channel group.

【００４８】ここでいう第１チャネル群及び第２チャネ
ル群の意味、即ちアノード側チャネル４００…全体の中
から第１チャネル群及び第２チャネル群を選択する際の
基準は、実施の形態１で説明した通りである。以下、本
実施形態の燃料電池について、更に具体的に説明する。
図５，図６は、本実施形態の燃料電池の構成及び運転動
作を示す説明図であって、運転時には、図５の状態で運
転する時間帯及び図６の状態で運転する時間帯が交互に
繰り返される。なお、これらの図において、実施の形態
１と同様の構成要素には同一の番号が付してある。The meaning of the first channel group and the second channel group here, that is, the criterion for selecting the first channel group and the second channel group from the whole anode side channel 400... As described. Hereinafter, the fuel cell of the present embodiment will be described more specifically.
FIGS. 5 and 6 are explanatory diagrams showing the configuration and operation of the fuel cell according to the present embodiment. In operation, the time zone for operating in the state of FIG. 5 and the time zone for operating in the state of FIG. Is repeated. In these drawings, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【００４９】本実施形態の燃料電池においては、図５，
６に示すように、アノード側チャネルの上流部におい
て、枠体１０に、一対のマニホールド孔１１１と溝孔１
２１、一対のマニホールド孔１１２と溝孔１２２が順に
開設されており、溝孔１２１には分配基板１１が、溝孔
１２２には分配基板１２が、燃料ガス供給用の溝孔１２
２に分配基板１２が填め込まれており、分配基板１１及
び分配基板１２の各々には、アノード側チャネル４００
…全体の中から選択された第１チャネル群及び第２チャ
ネル群に対応して細孔１１ａ及び細孔１２ａが開設され
ている点については、実施の形態１と同様である。In the fuel cell of this embodiment, FIGS.
As shown in FIG. 6, a pair of manifold holes 111 and slots 1 are formed in the frame 10 in the upstream portion of the anode-side channel.
21, a pair of manifold holes 112 and a slot 122 are formed in this order, the distribution board 11 in the slot 121, the distribution board 12 in the slot 122, and the fuel gas supply slot 12;
2 is filled with the distribution substrate 12, and each of the distribution substrates 11 and 12 has an anode-side channel 400.
... As in the first embodiment, the pores 11a and the pores 12a are opened corresponding to the first channel group and the second channel group selected from the whole.

【００５０】ただし、実施の形態１の燃料電池１で形成
されていた燃料ガス用のマニホールド孔１１３や溝孔１
２３は形成されていない。また、本実施形態では、マニ
ホールド孔１１１につながる切り換え弁５ａとマニホー
ルド孔１１２につながる切り換え弁５ｂが設けられ、切
り換え弁５ａ，５ｂの各々に対して、燃料ガス及び水の
配管が接続されている。However, the fuel gas manifold holes 113 and the slot holes 1 formed in the fuel cell 1 according to the first embodiment are different from each other.
23 is not formed. In this embodiment, a switching valve 5a connected to the manifold hole 111 and a switching valve 5b connected to the manifold hole 112 are provided, and fuel gas and water pipes are connected to each of the switching valves 5a and 5b. .

【００５１】切り換え弁５ａ，切り換え弁５ｂは、例え
ば電磁三方弁であって、運転時には、コントローラ９で
切り換え弁５ａ及び切り換え弁５ｂを切り換え制御する
ことによって、このマニホールド孔１１１及びマニホー
ルド孔１１２に対して、燃料ガスと水とを交互に切り換
え供給するようになっている。これによって、第１チャ
ンネル群及び第２チャネル群に対して、燃料ガス及び水
が、交互に切り換えながら供給されることになる。即
ち、図５のように、切り換え弁５ａからマニホールド孔
１１１に水が供給されると共に、切り換え弁５ｂからマ
ニホールド孔１１２に燃料ガスが供給される時間帯に
は、第１チャンネル群に水が、第２チャネル群に燃料ガ
スが供給される。一方、図６のように、切り換え弁５ａ
からマニホールド孔１１１に燃料ガスが供給されると共
に、切り換え弁５ｂからマニホールド孔１１２に水が供
給される時間帯には、第１チャンネル群に燃料ガスが、
第２チャネル群に水が供給される。The switching valve 5a and the switching valve 5b are, for example, electromagnetic three-way valves. During operation, the controller 9 controls the switching of the switching valve 5a and the switching valve 5b so that the manifold hole 111 and the manifold hole 112 can be controlled. Thus, the fuel gas and the water are alternately switched and supplied. Thus, the fuel gas and the water are supplied to the first channel group and the second channel group while being alternately switched. That is, as shown in FIG. 5, water is supplied to the manifold hole 111 from the switching valve 5a, and water is supplied to the first channel group during a time period in which fuel gas is supplied from the switching valve 5b to the manifold hole 112. Fuel gas is supplied to the second channel group. On the other hand, as shown in FIG.
The fuel gas is supplied to the first channel group during a time period in which the fuel gas is supplied to the manifold hole 111 from the valve and water is supplied to the manifold hole 112 from the switching valve 5b.
Water is supplied to the second group of channels.

【００５２】このように本実施形態では、燃料ガスも第
１チャネル群及び第２チャネル群に切換供給されるが、
燃料ガス中の水素は分散性が良好なため、隣接するチャ
ネルにも良好に拡散される。従って、アノード２３の全
体にわたって水素が行きわたることになる。本実施形態
においても、実施の形態１と同様、所定の形状の細孔１
１ａ，１２ａが開設された分配基板が用いているので、
均一的に水を分配することができ、且つ第１チャネル群
と第２チャネル群に対して交互に供給するので、供給水
量は比較的少なくても均一的に水を分配することがで
き、アノード２３の領域全体で固体高分子膜２１を保湿
することができる。また、第１チャネル群及び第２チャ
ネル群に交互に水が供給されるので、メニスカスによる
チャネルの閉塞も低減することができると共に、閉塞に
よるセル性能の経時的低下も低減できる。As described above, in this embodiment, the fuel gas is also switched and supplied to the first channel group and the second channel group.
Since hydrogen in the fuel gas has good dispersibility, it is also well diffused into adjacent channels. Therefore, hydrogen is distributed throughout the anode 23. Also in the present embodiment, like the first embodiment, the pores 1 having a predetermined shape are formed.
Since the distribution board provided with 1a and 12a is used,
Since water can be uniformly distributed and alternately supplied to the first channel group and the second channel group, water can be uniformly distributed even if the amount of supplied water is relatively small. The solid polymer film 21 can be moisturized in the entire region 23. In addition, since water is alternately supplied to the first channel group and the second channel group, blockage of the channel due to meniscus can be reduced, and cell performance over time due to blockage can be reduced.

【００５３】また、チャネル４００内を気液混合物が流
れるときに、液相と気相とが分離される傾向が生じ、ア
ノード２３に対する燃料ガスの供給が効率よくなされる
のも、実施の形態１と同様である。実施の形態１と比較
すると、本実施の形態では、燃料ガスの切り換え機構の
構成が多少複雑ではあるが、枠体１０にマニホールド孔
１１３や溝孔１２３がないため、電池構造はより簡素に
なっている。Also, in the first embodiment, when the gas-liquid mixture flows through the channel 400, the liquid phase and the gas phase tend to be separated, and the fuel gas is efficiently supplied to the anode 23. Is the same as Compared to the first embodiment, in the present embodiment, the configuration of the fuel gas switching mechanism is somewhat complicated, but since the frame body 10 does not have the manifold holes 113 and the slot holes 123, the battery structure is simpler. ing.

【００５４】なお、実施の形態１と同様に、本実施形態
においても、第１チャネル群に水が供給され第２チャネ
ル群に燃料ガスが供給される時間帯と、第２チャネル群
に水が供給され第１チャネル群に燃料ガスが供給される
時間帯との合間に、第１チャネル群と第２チャネル群の
いずれにも燃料ガスが供給され水が供給されない時間帯
があったとしても、その時間帯での固体高分子膜２１の
保湿は十分になされるので、運転上の問題はない。As in the first embodiment, also in the present embodiment, the time period during which water is supplied to the first channel group and the fuel gas is supplied to the second channel group, and the water is supplied to the second channel group. Between the time when the fuel gas is supplied to the first channel group and the time when the fuel gas is supplied to both the first channel group and the second channel group and the water is not supplied, Since the solid polymer film 21 is sufficiently moisturized during that time, there is no operational problem.

【００５５】（変形例などについて）上記実施の形態
１，２では、水の供給切り換え並びに燃料ガスの供給切
り換えは、第１チャネル群と第２チャネル群との間で行
う例を示したが、アノード側チャネル４００…の中から
第１〜第３チャネル群を選択して、第１〜第３チャネル
群に順に水や燃料ガスを切り換え供給することも可能で
ある。(Regarding Modifications) In the first and second embodiments, the example in which the switching of the water supply and the switching of the fuel gas supply are performed between the first channel group and the second channel group has been described. It is also possible to select the first to third channel groups from among the anode side channels 400, and to switch and supply water or fuel gas to the first to third channel groups in order.

【００５６】この場合、例えば、アノード側チャネル４
００…の中から、第１チャネル群は左から１，４，７番
目のチャネル、第２チャネル群は左から２，５番目のチ
ャネル、第３チャネル群は左から３，６番目というよう
に、各チャネル群を選択する際に２本おきにチャネルを
選択すればよい。また、上記実施の形態１，２では、ア
ノード側チャネル基板４０にカーボン多孔体を用いる例
を示したが、この基板は、カーボン材料と樹脂をモール
ド成形することにより作製することもできる。ただし、
モールド成形により製造したカーボン板は緻密で保水力
に乏しい傾向にあるので、アノード側チャネル４００の
内面に親水性材料を敷設することによって保水性を確保
することが好ましい。In this case, for example, the anode side channel 4
00, the first channel group is the first, fourth and seventh channels from the left, the second channel group is the second and fifth channels from the left, the third channel group is the third and sixth channels from the left, and so on. When selecting each channel group, it is sufficient to select every third channel. Further, in the first and second embodiments, an example in which a carbon porous body is used for the anode-side channel substrate 40 has been described. However, this substrate can also be manufactured by molding a carbon material and a resin. However,
Since the carbon plate manufactured by molding tends to be dense and poor in water retention ability, it is preferable to lay a hydrophilic material on the inner surface of the anode-side channel 400 to secure water retention.

【００５７】また、上記実施の形態では、カソード側チ
ャネル基板３０とアノード側チャネル基板４０とは、別
体であったが、例えばカーボンプレートを切削して作製
したバイポーラプレートを用いて、同様に実施すること
も可能である。また、上記実施の形態では、未反応水素
および水はマニホールド孔１１４を通って電池の外に排
出されているが、特願平９−２５７３３０号で開示して
いる、チャネル下流側に燃料ガス専用排出流路を確保す
る構成と併用してもよい。In the above-described embodiment, the cathode-side channel substrate 30 and the anode-side channel substrate 40 are separate bodies. However, the same applies to a bipolar plate made by cutting a carbon plate. It is also possible. In the above embodiment, the unreacted hydrogen and water are discharged out of the battery through the manifold hole 114. However, as disclosed in Japanese Patent Application No. 9-257330, the fuel gas You may use together with the structure which secures a discharge flow path.

【００５８】[0058]

【実施例】〔実施例１〕実施の形態１に基づいて、以下
の仕様でセルユニットを１６個セル積層させた燃料電池
を作製した。 電極面積 ： １００ｃｍ2 固体高分子膜 ： パーフルオロカーボンスルホン酸膜 アノード ： Ｐｔ−Ｒｕを担持したカーボン カソード ： Ｐｔを担持したカーボン 分配基板１１，１２：厚さ０．１５ｍｍのＳＵＳ３１６
に孔径０．２ｍｍの細孔を開設したもの。EXAMPLES Example 1 A fuel cell in which 16 cell units were stacked with the following specifications based on Embodiment 1 was manufactured. Electrode area: 100 cm 2 Solid polymer membrane: Perfluorocarbon sulfonic acid membrane Anode: Pt-Ru supported carbon Cathode: Pt supported carbon Distribution substrates 11, 12: SUS316 having a thickness of 0.15 mm
With a pore size of 0.2 mm.

【００５９】〔実施例２〕実施の形態２に基づいて、セ
ルユニットを１６個セル積層させた燃料電池を作製し
た。仕様は実施例１と同様である。 〔比較例〕本比較例の燃料電池は、上記実施例２と同様
の構成であるが、分配基板１１及び分配基板１２の各々
には、全てのアノード側チャネル４００…に対して細孔
が形成され、切り換え機構はなく、マニホールド孔１１
１には連続的に水が供給され、マニホールド孔１１２に
は連続的に燃料ガスが供給されるようになっている。Example 2 A fuel cell in which 16 cell units were stacked based on Embodiment 2 was manufactured. The specifications are the same as in the first embodiment. [Comparative Example] The fuel cell of this comparative example has the same configuration as that of the above-mentioned Example 2, but the distribution substrates 11 and 12 each have pores formed in all the anode side channels 400. There is no switching mechanism and manifold hole 11
1 is continuously supplied with water, and the manifold holes 112 are continuously supplied with fuel gas.

【００６０】従って、本比較例では、運転中に水及び燃
料ガスの両方が全てのアノード側チャネル４００…に対
して連続して供給される。 〔実験１〕実施例１、２及び比較例の電池を用いて、以
下の条件で、供給する冷却水の量を変化させながら運転
し、平均セル電圧（ｍＶ）を測定した。Accordingly, in this comparative example, both water and fuel gas are continuously supplied to all the anode side channels 400... During operation. [Experiment 1] The batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example were operated under the following conditions while changing the amount of supplied cooling water, and the average cell voltage (mV) was measured.

【００６１】 電流密度 ： ０．５Ａ／ｃｍ2 燃料ガス ： Ｈ2／ＣＯ2（８０／２０：流量比） 酸化剤 ： 空気 燃料ガス利用率 ： ６０％ 酸化ガス利用率 ： １５％ 図７は、この実験結果を示すものであって、セルユニッ
ト当たりの冷却水量と平均セル電圧（ｍＶ）との関係を
表わした特性図である。Current density: 0.5 A / cm 2 Fuel gas: H 2 / CO 2 (80/20: flow rate ratio) Oxidizer: air Fuel gas utilization rate: 60% Oxidation gas utilization rate: 15% FIG. 7 is a characteristic diagram showing the results of the experiment and showing the relationship between the amount of cooling water per cell unit and the average cell voltage (mV).

【００６２】図７から明らかなように、比較例の電池で
は、冷却水量が２０ｃｃ・ｍｉｎ-1・ｃｅｌｌ-1程度の
狭い範囲では高いセル電圧が得られているが、冷却水量
がこの範囲より小さいところではセル電圧がかなり小さ
くなり、冷却水量がこの範囲より大きいところでもセル
電圧がかなり小さくなっている。これに対して、実施例
１及び実施例２の電池では、広範囲の冷却水量において
高いセル電圧が保たれている。As is clear from FIG. 7, in the battery of the comparative example, a high cell voltage was obtained in a narrow range of the cooling water amount of about 20 cc · min −1 · cell −1, but the cooling water amount was higher than this range. The cell voltage is considerably smaller where the cooling water is larger than this range. On the other hand, in the batteries of Example 1 and Example 2, a high cell voltage is maintained over a wide range of cooling water amount.

【００６３】この理由として、比較例の電池では、水の
供給用の分配基板における細孔の数が多いので、冷却水
量が小さいところではアノード側チャネルの全体にわた
って水が供給されず、固体高分子膜全体の保湿ができな
いのに対して、実施例１，２の電池においては、水の供
給用の分配基板における細孔の数が少ないので、冷却水
量が小さくてもアノード側チャネルの全体にわたって水
が供給されること、並びに、比較例の電池では、各アノ
ード側チャネルに連続的に水が供給されるので、冷却水
量が大きいと、チャネルが水のメニスカスで閉塞しやす
いのに対して、実施例１，２の電池においては、各アノ
ード側チャネルに連続的に水が供給されることがないの
で、冷却水量が大きくてもチャネルの閉塞は発生しにく
いためと考えられる。The reason for this is that in the battery of the comparative example, since the number of pores in the distribution board for supplying water is large, water is not supplied over the entire anode-side channel where the amount of cooling water is small, and the solid polymer While the entire membrane cannot be moisturized, the batteries of Examples 1 and 2 have a small number of pores in the distribution substrate for supplying water, so that even if the amount of cooling water is small, water is distributed over the entire anode-side channel. Is supplied, and in the battery of the comparative example, since water is continuously supplied to each anode-side channel, when the cooling water amount is large, the channel is likely to be clogged with the meniscus of water. In the batteries of Examples 1 and 2, since water is not continuously supplied to each anode-side channel, it is considered that the channel is hardly clogged even if the amount of cooling water is large. .

【００６４】〔実験２〕実施例１，２及び比較例の電池
を、冷却水量を以下のように適量にコントロールしなが
ら、上記実験１と同様の条件で連続運転させ、セル電圧
（ｍＶ）の経時的変化を測定した。 実施例１の電池：２０ｃｃ・ｍｉｎ-1・ｃｅｌｌ-1の水
を第１チャネル群と第２チャネル群に５分間隔にて切り
換えて供給。[Experiment 2] The batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example were continuously operated under the same conditions as in Experiment 1 while controlling the cooling water amount to an appropriate amount as described below, and the cell voltage (mV) was reduced. The change over time was measured. Battery of Example 1: 20 cc · min −1 · cell −1 of water is supplied to the first channel group and the second channel group at an interval of 5 minutes.

【００６５】実施例２の電池：２０ｃｃ・ｍｉｎ-1・ｃ
ｅｌｌ-1の水を第１チャネル群と第２チャネル群に５分
間隔にて切り換えて供給。ただし、５分間の切り換え間
に１分間の第１チャネル群と第２チャネル群（全チャネ
ル）に燃料ガスだけを流すインターバルを設ける。 比較例の電池：２０ｃｃ・ｍｉｎ-1・ｃｅｌｌ-1の水を
全チャネルに連続供給。Battery of Example 2: 20 cc · min −1 · c
The water of ell -1 is supplied to the first channel group and the second channel group by switching at intervals of 5 minutes. However, an interval for flowing only the fuel gas to the first channel group and the second channel group (all channels) for one minute is provided between the switching for five minutes. Battery of Comparative Example: Water of 20 cc · min −1 · cell −1 was continuously supplied to all channels.

【００６６】図８は、この実験結果を示すものであっ
て、運転時間と平均セル電圧（ｍＶ）との関係を表わし
た特性図である。図８から明らかなように、比較例の電
池と比べて、実施例１，２の電池では、経時的なセル電
圧の低下が小さい。これは、比較例の電池では、各チャ
ネルに水が連続的に供給されるので、セル性能が経時的
に低下しやすいのに対して、実施例１，２の電池では、
各チャネルに水が長時間連続的に供給されることがない
ので、セル性能が低下しにくいためと考えられる。FIG. 8 shows the results of this experiment and is a characteristic diagram showing the relationship between the operating time and the average cell voltage (mV). As is clear from FIG. 8, the batteries of Examples 1 and 2 show a smaller decrease in cell voltage over time than the batteries of Comparative Example. This is because, in the batteries of the comparative examples, since water is continuously supplied to each channel, the cell performance tends to decrease with time. On the other hand, in the batteries of Examples 1 and 2,
This is probably because the water is not continuously supplied to each channel for a long time, so that the cell performance does not easily decrease.

【００６７】[0067]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体高分
子型燃料電池は、複数本のアノード側チャネルに燃料ガ
スを供給する燃料ガス供給手段と、複数本のアノード側
チャネルの中から選択された第１チャネル群に水を供給
する第１水供給手段と、第１チャネル群と重複すること
なく前記複数本のアノード側チャネルの中から選択され
た第２チャネル群に水を供給する第２水供給手段とを設
け、第１水供給手段による水供給及び第２水供給手段に
よる水供給を交互に切り換えながら実行させるようにし
た。As described above, in the polymer electrolyte fuel cell of the present invention, the fuel gas supply means for supplying the fuel gas to the plurality of anode-side channels and the fuel gas supply means selected from the plurality of anode-side channels are selected. A first water supply unit for supplying water to the first channel group, and a second water supply unit for supplying water to a second channel group selected from the plurality of anode-side channels without overlapping the first channel group. Two water supply means are provided, and the water supply by the first water supply means and the water supply by the second water supply means are executed while being alternately switched.

【００６８】或は、第１チャネル群に水を供給する第１
水供給手段と、第１チャネル群に燃料ガスを供給する第
１燃料ガス供給手段と、第２チャネル群に水を供給する
第２水供給手段と、第２チャネル群に燃料ガスを供給す
る第２燃料ガス供給手段とを設け、第１水供給手段によ
る水供給及び第２水供給手段による水供給を交互に切り
換えて実行させると共に、第１燃料ガス供給手段による
燃料ガス供給及び第２燃料ガス供給手段による燃料ガス
供給を交互に切り換えて実行させるようにした。Alternatively, the first channel for supplying water to the first channel group
A water supply unit, a first fuel gas supply unit that supplies fuel gas to the first channel group, a second water supply unit that supplies water to the second channel group, and a second water supply unit that supplies fuel gas to the second channel group. (2) a fuel gas supply means is provided to alternately execute water supply by the first water supply means and water supply by the second water supply means, and the fuel gas supply and the second fuel gas are provided by the first fuel gas supply means. The fuel gas supply by the supply means is alternately switched and executed.

【００６９】そして、これによって、比較的少ない供給
水量でも、固体高分子膜全体にわたって保湿を行うこと
ができると共に、各アノード側チャネルに対して水が連
続的に供給されるということがないので、チャネルのメ
ニスカスによる閉塞も少なくすることができ、閉塞によ
るセル性能の経時的低下もなくすことができる。以上の
点において、本発明の燃料電池並びに運転方法は、従来
よりも経済的であって優れた電池特性が得られるという
ことができる。With this, even with a relatively small amount of supplied water, moisture can be retained throughout the solid polymer membrane, and water is not continuously supplied to each anode-side channel. Occlusion of the channel due to meniscus can be reduced, and cell performance over time due to occlusion can be prevented. In view of the above, it can be said that the fuel cell and the operation method of the present invention are more economical than the conventional one and can obtain excellent cell characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】実施の形態に係る燃料電池を構成するセルユニ
ットの組立図である。FIG. 1 is an assembly diagram of a cell unit constituting a fuel cell according to an embodiment.

【図２】実施の形態１に係る燃料電池の全体的な構成並
びに運転動作を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the overall configuration and operation of the fuel cell according to Embodiment 1.

【図３】実施の形態１に係る燃料電池の構成及び運転動
作を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration and an operation of the fuel cell according to Embodiment 1.

【図４】実施の形態１に係る燃料電池の構成及び運転動
作を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration and an operation of the fuel cell according to Embodiment 1.

【図５】実施の形態２に係る燃料電池の構成及び運転動
作を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration and an operation of the fuel cell according to Embodiment 2.

【図６】実施の形態２に係る燃料電池の構成及び運転動
作を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration and an operation of the fuel cell according to Embodiment 2.

【図７】実験１の結果を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing the results of Experiment 1.

【図８】実験２の結果を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the results of Experiment 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 固体高分子型燃料電池 ３ 水ポンプ ４ 分離タンク ５ 切り換え弁 ５ａ，５ｂ 切り換え弁 ６ 冷却器 ９ コントローラ １０ 枠体 １１，１２，１３ 分配基板 １１ａ，１２ａ，１３ａ 細孔 ２０ セル ２１ 固体高分子膜 ２２ カソード ２３ アノード ２４，２５ 集電体 ３０ カソード側チャネル基板 ４０ アノード側チャネル基板 １１１，１１２，１１３，１１４ マニホールド孔 ４００ アノード側チャネル Reference Signs List 1 solid polymer fuel cell 3 water pump 4 separation tank 5 switching valve 5a, 5b switching valve 6 cooler 9 controller 10 frame body 11, 12, 13 distribution board 11a, 12a, 13a pore 20 cell 21 solid polymer membrane Reference Signs 22 cathode 23 anode 24, 25 current collector 30 cathode channel substrate 40 anode channel substrate 111, 112, 113, 114 manifold hole 400 anode channel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中岡 透 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 唐金 光雄 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 三宅 泰夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CC08 5H027 AA06 CC06 MM09 MM16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toru Nakaoka 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Mitsuo Karane 2-chome Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5-5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Miyake 2-5-5 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi-shi, Osaka (72) Inventor Koji Nishio Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka 2-5-5 Sanyo Electric Co., Ltd. F term (reference) 5H026 AA06 CC03 CC08 5H027 AA06 CC06 MM09 MM16

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 固体高分子膜にカソード及びアノードが
配されてなるセルを、前記アノードに対向して複数本の
アノード側チャネルが形成された第１プレートと、前記
カソードに対向してカソード側チャネルが形成された第
２プレートとで挟持してなる固体高分子型燃料電池であ
って、 前記複数本のアノード側チャネルに燃料ガスを供給する
燃料ガス供給手段と、 前記複数本のアノード側チャネルの中から選択された第
１チャネル群と、当該第１チャネル群と重複することな
く前記複数本のアノード側チャネルの中から選択された
第２チャネル群とに、交互に切り換えながら水を供給す
る水切換供給手段とを備えることを特徴とする固体高分
子型燃料電池。1. A cell in which a cathode and an anode are arranged on a solid polymer membrane, a first plate in which a plurality of anode-side channels are formed facing the anode, and a cathode side facing the cathode. A polymer electrolyte fuel cell sandwiched between a second plate having channels formed therein, comprising: a fuel gas supply unit configured to supply a fuel gas to the plurality of anode-side channels; and the plurality of anode-side channels. And water is supplied to the first channel group selected from among the first channel group and the second channel group selected from the plurality of anode-side channels without overlapping with the first channel group while alternately switching. A polymer electrolyte fuel cell, comprising: water switching supply means. 【請求項２】 前記固体高分子型燃料電池は、 前記第１チャネル群の各入口に通ずる細孔を有する第１
マニホールドと、前記第２チャネル群の各入口に通ずる
細孔を有する第２マニホールドとを備え、 前記水切換供給手段は、 前記第１マニホールド及び第２マニホールドに水を交互
に切り換えながら供給することにより、第１チャネル群
及び第２チャネル群への水の切換供給を行うことを特徴
とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池。2. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the polymer electrolyte fuel cell includes a first channel group having pores communicating with respective inlets.
A second manifold having pores communicating with the respective inlets of the second channel group, wherein the water switching supply unit supplies water to the first manifold and the second manifold while alternately switching the water. 2. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein switching supply of water to the first channel group and the second channel group is performed. 【請求項３】 固体高分子膜にカソード及びアノードが
配されてなるセルを、前記アノードに対向して複数本の
アノード側チャネルが形成された第１プレートと、前記
カソードに対向してカソード側チャネルが形成された第
２プレートとで挟持してなる固体高分子型燃料電池であ
って、 前記複数本のアノード側チャネルの中から選択された第
１チャネル群と、当該第１チャネル群と重複することな
く前記複数本のアノード側チャネルの中から選択された
第２チャネル群とに、交互に切り換えながら水を供給す
る水切換供給手段と、 前記第１チャネル群と前記第２チャネル群とに、交互に
切り換えながら燃料ガスを供給する燃料ガス切換供給手
段とを備えることを特徴とする固体高分子型燃料電池。3. A cell in which a cathode and an anode are arranged on a solid polymer membrane, a first plate in which a plurality of anode-side channels are formed facing the anode, and a cathode side facing the cathode. A polymer electrolyte fuel cell sandwiched by a second plate having channels formed therein, wherein the first channel group selected from the plurality of anode-side channels overlaps with the first channel group. A water switching supply means for supplying water while alternately switching to a second channel group selected from the plurality of anode-side channels without performing the first channel group and the second channel group. And a fuel gas switching / supplying means for supplying a fuel gas while switching alternately. 【請求項４】 前記固体高分子型燃料電池は、 前記第１チャネル群の各入口に通ずる細孔を有する第１
マニホールドと、前記第２チャネル群の各入口に通ずる
細孔を有する第２マニホールドとを備え、 前記水切換供給手段は、 前記第１マニホールド及び第２マニホールドに水を交互
に切り換えながら供給することにより、第１チャネル群
及び第２チャネル群への水の切換供給を行い、 前記燃料ガス切換供給手段は、 前記第１枚ニホールド及び第２マニホールドに、交互に
切り換えながら燃料ガスを供給することにより、第１チ
ャネル群及び第２チャネル群への燃料ガスの切換供給を
行うことを特徴とする請求項３記載の固体高分子型燃料
電池。4. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the polymer electrolyte fuel cell has a first channel having a pore communicating with each inlet of the first channel group.
A second manifold having pores communicating with the respective inlets of the second channel group, wherein the water switching supply unit supplies water to the first manifold and the second manifold while alternately switching the water. Performing switching supply of water to the first channel group and the second channel group, and the fuel gas switching supply unit supplies fuel gas to the first manifold and the second manifold while alternately switching. 4. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 3, wherein fuel gas is switched and supplied to the first channel group and the second channel group. 【請求項５】 前記複数本のアノード側チャネルは、 第１プレート上において並列に形成されており、 前記第１チャネル群及び第２チャネル群の各々は、 前記複数本のアノード側チャネルの中から１本おき或は
２本おきに選択されたチャネルからなることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載の固体高分子型燃料電
池。5. The plurality of anode-side channels are formed in parallel on a first plate, and each of the first channel group and the second channel group is selected from among the plurality of anode-side channels. The polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 4, comprising a channel selected every other or every two channels. 【請求項６】 固体高分子膜にカソード及びアノードが
配されてなるセルを、前記アノードに対向して複数本の
アノード側チャネルが形成された第１プレートと、前記
カソードに対向してカソード側チャネルが形成された第
２プレートとで挟持してなる固体高分子型燃料電池を運
転する方法であって、 前記複数本のアノード側チャネルに燃料ガスを供給しな
がら、 前記複数本のアノード側チャネルの中から選択された第
１チャネル群に水を供給する第１水供給ステップと、前
記第１チャネル群と重複することなく前記複数本のアノ
ード側チャネルの中から選択された第２チャネル群に水
を供給する第２水供給ステップとを、交互に切り換えて
実行させることを特徴とする固体高分子型燃料電池の運
転方法。6. A cell in which a cathode and an anode are arranged on a solid polymer membrane, a first plate in which a plurality of anode-side channels are formed facing the anode, and a cathode side facing the cathode. A method for operating a polymer electrolyte fuel cell sandwiched by a second plate having a channel formed therein, wherein the plurality of anode-side channels are supplied while supplying fuel gas to the plurality of anode-side channels. A first water supply step of supplying water to a first channel group selected from the group consisting of: and a second water group selected from the plurality of anode-side channels without overlapping with the first channel group. A method for operating a polymer electrolyte fuel cell, wherein the second water supply step of supplying water is alternately executed. 【請求項７】 固体高分子膜にカソード及びアノードが
配されてなるセルを、前記アノードに対向して複数本の
アノード側チャネルが形成された第１プレートと、前記
カソードに対向してカソード側チャネルが形成された第
２プレートとで挟持してなる固体高分子型燃料電池を運
転する方法であって、 前記複数本のアノード側チャネルの中から選択された第
１チャネル群に水を供給すると共に前記第１チャネル群
と重複することなく前記複数本のアノード側チャネルの
中から選択された第２チャネル群に燃料ガスを供給する
第１供給ステップと、前記第１チャネル群に燃料ガスを
供給すると共に前記第２チャネル群に水を供給する第２
供給ステップとを、交互に切り換えて実行させることを
特徴とする固体高分子型燃料電池の運転方法。7. A cell in which a cathode and an anode are arranged on a solid polymer membrane, a first plate in which a plurality of anode-side channels are formed facing the anode, and a cathode side facing the cathode. A method for operating a polymer electrolyte fuel cell sandwiched between a second plate having channels formed therein, wherein water is supplied to a first channel group selected from the plurality of anode-side channels. A first supply step of supplying a fuel gas to a second channel group selected from the plurality of anode-side channels without overlapping with the first channel group; and supplying a fuel gas to the first channel group. And supplying water to the second channel group.
A method for operating a polymer electrolyte fuel cell, wherein the supplying step and the supplying step are alternately performed.
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