JP2001202974A - Solid polymer fuel cell stack - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a solid polymer fuel cell stack, which has no retention of water inside a gas flow path, and in which power is generated in stable manner without being affected by the stack positioning angle and vibrations, etc. SOLUTION: In a solid polymer fuel cell stack adopting a latent heat cooling system, multiple fuel gas flow paths 11 formed on one plate surface of each separator 5A are arranged almost in linear shape in the vertical direction. Configuration for making water available to the fuel gas flow paths 11 is comprised of a water manifold 17 which is set through each separator 5A, a water supply channel 18 which is branched off from the water manifold 17 and set horizontal to the surface, where a oxidant gas flow path 19 has been formed, and a communicating hole 14 which communicates the water supply channel 18 with the fuel gas flow path 11, and which is set horizontally to an inlet 15 of the fuel gas flow path, and placed above the uppermost part of the water manifold 17 in the vertical direction.

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、イオン伝導性を有
する固体高分子を電解質とする固体高分子型燃料電池ス
タックに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell stack using a solid polymer having ion conductivity as an electrolyte.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、高効率のエネルギー変換装置とし
て、燃料電池が注目を集めている。燃料電池のうち電解
質としてプロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜を
用いた燃料電池は、コンパクトな構造で高出力密度が得
られ、かつ簡略なシステムで運転が可能なことから、定
置用分散電源だけでなく宇宙用や車両用などの電源とし
て注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells have attracted attention as high-efficiency energy conversion devices. Among the fuel cells, a fuel cell using a solid polymer electrolyte membrane having proton conductivity as an electrolyte has a compact structure, high power density is obtained, and can be operated with a simple system. In addition, it is attracting attention as a power source for space and vehicles.

【０００３】以下、従来の技術である固体高分子型燃料
電池スタックについて、図５〜図９を参照して説明す
る。図５は、全体の構成を示す上下方向の断面図であ
り、概略図８に示すように構成された単位電池（単位燃
料電池）７を複数個準備し、図９に示すように該各単位
電池を電気的に直列に接続し、且つ機械的に積層して構
成されたものである。Hereinafter, a conventional polymer electrolyte fuel cell stack will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a vertical sectional view showing the overall configuration. A plurality of unit cells (unit fuel cells) 7 each having a structure shown in FIG. 8 are prepared, and as shown in FIG. The battery is electrically connected in series and mechanically stacked.

【０００４】単位電池７は、図６〜図８に示す高分子膜
１と、高分子膜１の対向する面に配設した燃料極（アノ
ード：陽極：電極）２ａと酸化剤極（カソード：陰極：
電極）２ｂとからなり、高分子膜１の左右の上下方向周
縁部には複数のマニホールド４と呼ばれる幾つかの貫通
孔が形成された膜電極複合体３と、図８に示すように膜
電極複合体３の電極２ａ，２ｂに夫々当設され、燃料側
集電体及び酸化剤側集電体を兼ねると共に、燃料ガス流
路９ａ及び酸化剤ガス流路９ｂが夫々形成されたセパレ
ータ５と、高分子膜１の周縁部であって電極２ａ，２ｂ
に近接し、且つセパレータ５の周縁部との間に配設され
たパッキン６からなっている。The unit cell 7 comprises a polymer membrane 1 shown in FIGS. 6 to 8, a fuel electrode (anode: anode: electrode) 2a and an oxidant electrode (cathode: cathode) disposed on opposite surfaces of the polymer membrane 1. cathode:
8), a plurality of through-holes called a plurality of manifolds 4 are formed at the left and right peripheral edges of the polymer membrane 1 and a plurality of membrane electrodes as shown in FIG. The separator 5 is provided on the electrodes 2a and 2b of the composite body 3 and serves as both a fuel-side current collector and an oxidant-side current collector, and has a fuel gas passage 9a and an oxidant gas passage 9b, respectively. , The electrodes 2a, 2b at the periphery of the polymer film 1
, And a packing 6 disposed between the separator 5 and the periphery of the separator 5.

【０００５】高分子膜１としては、パーフルオロカーボ
ンスルホン酸膜(例えばナフィオン：商品名、デュポン
社製)などが用いられる。このような高分子膜１を白金
などの触媒を有する一対の多孔質電極（例えば東レ製カ
ーボンペーパーの片面に田中貴金属製の白金触媒を塗布
したもの）２ａ、２ｂとで高分子膜１を狭持し、膜電極
複合体３を構成する。この膜電極複合体３の厚みは概略
１ｍｍ以下（０を含まず）である。As the polymer film 1, a perfluorocarbon sulfonic acid film (for example, Nafion: trade name, manufactured by DuPont) or the like is used. The polymer film 1 is narrowed by a pair of porous electrodes 2a and 2b each having a catalyst such as platinum (for example, a carbon paper manufactured by Toray and one surface coated with a platinum catalyst made by Tanaka precious metal). To form a membrane electrode assembly 3. The thickness of the membrane electrode assembly 3 is approximately 1 mm or less (excluding 0).

【０００６】図７は膜電極複合体３を拡大した平面図で
ある。高分子膜１及び電極２ａ、２ｂのシートの形状は
通常長方形又は正方形であり、電極２ａ、２ｂの面積は
発電に必要な電流値および単位面積当たりの電流値すな
わち電流密度により決まり、概略１００ｃｍ²以上例え
ば１辺が１０ｃｍ以上の正方形の大きさである。FIG. 7 is an enlarged plan view of the membrane electrode assembly 3. Polymer film 1 and the electrodes 2a, the shape of the sheet 2b is usually rectangular or square, the area of the electrodes 2a, 2b are determined by the current value or the current density of the current value and per unit area required for power generation, schematic 100 cm ² For example, the size of the square is 10 cm or more on one side.

【０００７】高分子膜１は電極２ａ、２ｂに供給される
反応ガスの混合を防ぐ役割もあるため、その面積は通常
電極の面積より大きい。また、反応ガスが高分子膜１を
垂直方向に通過するために、高分子膜１の周縁部にマニ
ホールド４と呼ばれる幾つかの貫通孔が設けてある。Since the polymer film 1 also has a role of preventing the reaction gas supplied to the electrodes 2a and 2b from being mixed, the area of the polymer film 1 is usually larger than the area of the electrodes. Further, in order to allow the reaction gas to pass through the polymer membrane 1 in the vertical direction, several through holes called manifolds 4 are provided in the periphery of the polymer membrane 1.

【０００８】又、膜電極複合体３から電流を取り出すた
めには、反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを各電
極２ａ、２ｂにそれぞれ供給する必要がある。さらに、
同時に集電体としての機能を持った部品が各電極に隣接
した状態で存在しなければならない。この反応ガスを各
電極２ａ、２ｂに混合しないように供給し、かつ集電体
としての機能を持った部品を通常セパレータ５と呼び、
セパレータ５は電極２ａ側と電極２ｂ側に配設され、こ
れらは通常一体化されている。このセパレータ５と反応
ガスシール用のパッキン６が設置され、単位電池７を形
成する。In order to extract a current from the membrane electrode assembly 3, it is necessary to supply a fuel gas and an oxidizing gas, which are reaction gases, to the electrodes 2a and 2b, respectively. further,
At the same time, a component having a function as a current collector must be present adjacent to each electrode. A component which supplies this reaction gas to each of the electrodes 2a and 2b so as not to be mixed and has a function as a current collector is usually called a separator 5,
The separator 5 is provided on the electrode 2a side and the electrode 2b side, and these are usually integrated. The separator 5 and the packing 6 for sealing a reactive gas are installed to form a unit battery 7.

【０００９】セパレータ５には、反応ガスを各単位電池
７に供給するための供給マニホールド８ａ、又は各単位
電池７から排出するための排出マニホールド８ｂ、及び
それらを結ぶ多数の燃料ガス流路９ａ及び酸化剤ガス流
路９ｂが形成され、電極２ａ、２ｂに電池反応に必要な
燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するガス流路を形成す
る。1つの膜電極複合体３が生じる起電力は１Ｖ以下と
小さいため、複数の単位電池７を積層し電気的直列に接
続して繰り返し構造として図５のように固体高分子型燃
料電池スタック１０を構成し、起電力を高くする。The separator 5 has a supply manifold 8a for supplying a reaction gas to each unit cell 7 or a discharge manifold 8b for discharging the reaction gas from each unit cell 7, and a number of fuel gas passages 9a and 9b connecting them. An oxidizing gas passage 9b is formed to form a gas passage for supplying a fuel gas and an oxidizing gas necessary for a battery reaction to the electrodes 2a and 2b. Since the electromotive force generated by one membrane electrode assembly 3 is as small as 1 V or less, a plurality of unit cells 7 are stacked and electrically connected in series to form a solid polymer fuel cell stack 10 as shown in FIG. And increase the electromotive force.

【００１０】複数の単位電池７を積層したスタック１０
は、図５のようにその上下両端部に電流取出し板３１、
絶縁板３２、締付け板３３、締付け治具（締付けスタッ
ド３４、スプリング３５）、及び燃料ガス入口配管３
６、燃料ガス出口配管３７、酸化剤ガス入口配管３８、
酸化剤ガス出口配管３９、水入口配管４０、水出口配管
４１がそれぞれ配置される。A stack 10 in which a plurality of unit batteries 7 are stacked
Are current take-out plates 31, at both upper and lower ends, as shown in FIG.
Insulating plate 32, tightening plate 33, tightening jig (tightening stud 34, spring 35), and fuel gas inlet pipe 3
6, fuel gas outlet pipe 37, oxidant gas inlet pipe 38,
An oxidant gas outlet pipe 39, a water inlet pipe 40, and a water outlet pipe 41 are respectively provided.

【００１１】電流取出し板３１には電流取出しケーブル
が配線され、外部負荷に接続される。また、スタック全
体をより均等に締付けるために、締付け板３３には剛性
が要求される。更に、高効率化を図るためにスタック１
０の周囲部に断熱材を巻く場合もある。A current extracting cable is wired to the current extracting plate 31 and connected to an external load. Further, in order to more uniformly tighten the entire stack, the tightening plate 33 is required to have rigidity. In addition, stack 1
In some cases, a heat insulating material may be wrapped around the zero.

【００１２】スタック１０には、積層された全ての単位
電池７において積層方向の反応ガス配流や水配流、温
度、湿度等の様々な条件を限りなく均等にすることが要
求される。The stack 10 is required to make various conditions such as the distribution of reactant gas and water in the stacking direction, the temperature, the humidity, and the like as uniform as possible in all the unit cells 7 stacked.

【００１３】単位電池７において生じた熱を回収するた
めの冷却手段としては、一般的には純水や不凍液等の冷
媒を流した冷却板を単位電池間に挿入する方式が一般的
であるが、近年では、燃料ガス流路９ａに予め水（純
水）を供給して燃料極２ａに供給することにより、高分
子膜１を通って燃料極２ａから酸化剤極２ｂに移動した
水と、酸化剤極２ｂにて生成した水とを蒸発させること
により冷却するいわゆる潜熱冷却方式によって、冷却板
を省略することができる構造のスタックが出願公開され
ている（例えば、特開平１−１４０５６２号公報）。As a cooling means for recovering the heat generated in the unit cells 7, a system in which a cooling plate through which a coolant such as pure water or antifreeze is flowed is generally inserted between the unit cells. In recent years, water (pure water) has been supplied to the fuel gas flow path 9a in advance and supplied to the fuel electrode 2a, so that the water has moved from the fuel electrode 2a to the oxidant electrode 2b through the polymer membrane 1, A stack having a structure in which a cooling plate can be omitted by a so-called latent heat cooling method for cooling by evaporating water generated at the oxidant electrode 2b has been published (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-140562). ).

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の潜熱
冷却方式を採用した固体高分子型燃料電池スタックにあ
っては、燃料ガス流路に水が滞留した場合、水だけでな
く燃料ガスや酸化剤ガスの配流不均一を招いて、スタッ
ク内の単位電池電圧に大きな分布が生じて安定した発電
ができないことがあった。In the polymer electrolyte fuel cell stack employing the conventional latent heat cooling system described above, when water stays in the fuel gas flow path, not only water but also fuel gas and In some cases, the distribution of the oxidizing gas was not uniform, resulting in a large distribution of the unit cell voltage in the stack, which prevented stable power generation.

【００１５】また、スタックの起動、停止時にも同様に
燃料ガス流路内に水が滞留しやすくなり、同様の問題が
生じることがあった。更に、スタック設置条件、例えば
設置角度に傾きが生じた場合や振動が生じた場合等に、
燃料ガスに供給する水の配流が不均一となり、各単位電
池の潜熱冷却量に分布が生じて安定した発電ができない
といった問題が生じることがあった。Similarly, when the stack is started and stopped, water tends to stay in the fuel gas flow path, causing the same problem. Furthermore, in the case of stack installation conditions, for example, when the installation angle is tilted or when vibration occurs,
The distribution of the water supplied to the fuel gas becomes non-uniform, and the latent heat cooling amount of each unit cell is distributed, so that there is a problem that stable power generation cannot be performed.

【００１６】そこで本発明は、ガス流路内の水の滞留が
なく、スタックの設置角度や振動等の影響を受けずに安
定した発電を行うことができる固体高分子型燃料電池ス
タックを提供することを目的としている。Accordingly, the present invention provides a polymer electrolyte fuel cell stack which does not cause water to stay in the gas flow path and can stably generate power without being affected by the stack installation angle or vibration. It is intended to be.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に対応する発明は、高分子膜の対向する
板面にそれぞれ燃料極及び酸化剤極を配設してなる膜電
極複合体と、該膜電極複合体の該燃料極に当設される板
面に燃料ガスを供給するための複数の燃料ガス流路が形
成され、該膜電極複合体とは異なる隣接の膜電極複合体
の酸化剤極に当設される板面に酸化剤ガスを供給するた
めの複数の酸化剤ガス流路が形成されたセパレータとか
らなる単位電池主構成を、複数個準備し、該各単位電池
主構成を同一方向に機械的に積層すると共に、各単位電
池主構成を、電気的に直列に接続して構成され、前記燃
料ガス流路に水を供給して該各単位電池主構成を潜熱方
式により冷却可能に構成した固体高分子型燃料電池スタ
ックにおいて、前記各セパレータの一方の板面に形成す
る複数の燃料ガス流路はそれぞれ鉛直方向でほぼ直線状
とし、前記燃料ガス流路に水を供給可能にする構成は、
前記各セパレータを貫通して設けた水マニホールドと、
前記酸化剤ガス流路の形成されている面であって前記水
マニホールドの鉛直方向最下部よりも上方に位置し、か
つ水平方向に形成された水供給溝と、該水供給溝と前記
燃料ガス流路を連通するように前記水供給溝内に複数個
等間隔に形成された連通孔からなる固体高分子型燃料電
池スタックである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a membrane comprising a polymer membrane and a fuel electrode and an oxidizer electrode disposed on opposite surfaces of the polymer membrane. An electrode assembly and a plurality of fuel gas flow paths for supplying fuel gas to a plate surface of the membrane electrode assembly provided on the fuel electrode, and an adjacent membrane different from the membrane electrode assembly Preparing a plurality of unit battery main structures each comprising a separator having a plurality of oxidizing gas channels formed therein for supplying an oxidizing gas to a plate surface provided on the oxidizing electrode of the electrode composite, Each of the unit cell main components is mechanically stacked in the same direction, and each of the unit cell main components is electrically connected in series, and water is supplied to the fuel gas passage to supply the unit cell main components. In a polymer electrolyte fuel cell stack that was configured to be coolable by latent heat, A plurality of fuel gas flow path formed on one plate surface of the separator and each substantially linear in the vertical direction, configured to allow supply water to the fuel gas channel,
A water manifold provided through each of the separators,
A water supply groove formed on the surface where the oxidant gas flow path is formed, which is located above a lowermost portion in the vertical direction of the water manifold, and formed in a horizontal direction; and the water supply groove and the fuel gas A polymer electrolyte fuel cell stack comprising a plurality of communication holes formed at equal intervals in the water supply groove so as to communicate the flow paths.

【００１８】請求項１に対応する発明によれば、水平方
向に形成されている水供給溝に供給されている水は、水
供給溝に形成されている複数の連通孔１４を介して複数
の燃料ガス流路に水供給が可能になり、かつ燃料ガス流
路内の水の滞留がなくなるので、潜熱冷却方式を採用し
た固体高分子型燃料電池スタックとして、燃料ガスに供
給した水が均一に配流され、各単位電池の電圧分布や温
度分布が均一となり、起動・停止操作やスタックの設置
角度（傾き）や振動等の設置条件に影響されることな
く、安定した発電が可能である。According to the first aspect of the present invention, the water supplied to the water supply groove formed in the horizontal direction is supplied to a plurality of communication holes 14 formed in the water supply groove. Since water can be supplied to the fuel gas flow path and water does not stay in the fuel gas flow path, the water supplied to the fuel gas can be uniformly distributed as a polymer electrolyte fuel cell stack employing a latent heat cooling method. The voltage distribution and the temperature distribution of each unit battery are made uniform, and stable power generation is possible without being affected by installation conditions such as start / stop operation, stack installation angle (tilt) and vibration.

【００１９】上記の課題を解決するために、請求項２に
対応する発明は、請求項１に記載の連通孔の孔径を０．
１ｍｍ以下（０を含まず）とする固体高分子型燃料電池
スタックである。In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 2 is directed to the communication hole according to claim 1 having a hole diameter of 0.
This is a polymer electrolyte fuel cell stack of 1 mm or less (excluding 0).

【００２０】請求項２に対応する発明によれば、前記連
通孔の直径を０．１ｍｍ以下とすることにより、各連通
孔への水の均一配流を実現するために必要な圧力損失を
前記連通孔にて得ることができるので、燃料ガスに供給
される水の量が更に均一化され、潜熱冷却方式を採用し
た固体高分子型燃料電池スタックとして、燃料ガスに供
給した水が均一に配流され、各単位電池の電圧分布や温
度分布が均一となり、起動、停止操作やスタックの設置
角度（傾き）や振動等の設置条件に影響されることな
く、安定した発電が可能である。According to the invention corresponding to claim 2, by setting the diameter of the communication hole to 0.1 mm or less, the pressure loss required for realizing the uniform distribution of water to each communication hole is reduced. Since it can be obtained at the holes, the amount of water supplied to the fuel gas is further uniformed, and the water supplied to the fuel gas is uniformly distributed as a polymer electrolyte fuel cell stack employing a latent heat cooling system. In addition, the voltage distribution and the temperature distribution of each unit battery become uniform, and stable power generation can be performed without being affected by installation conditions such as start and stop operations, stack installation angle (tilt) and vibration.

【００２１】上記の課題を解決するために、請求項３に
対応する発明は、前記燃料ガス流路に水を供給可能にす
る構成として、前記各セパレータを貫通して設けた水マ
ニホールドと、前記酸化剤ガス流路の形成されている面
であって前記水マニホールドの鉛直方向最下部よりも上
方に位置し、かつ水平方向に形成された水供給溝と、前
記燃料ガス流路と連通するように前記水供給溝とは所定
間隔を存して複数個等間隔に形成された連通孔と、該各
連通孔と該水供給溝の間であって該各連通孔と該水供給
溝の間をそれぞれ連通するように形成され、該水供給溝
内の水を該各連通孔に導く複数の水供給流路を備えた固
体高分子型燃料電池スタックである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a water manifold provided through each of the separators, wherein the water manifold is provided so that water can be supplied to the fuel gas flow path. A surface on which an oxidizing gas flow path is formed, which is located above the lowermost portion in the vertical direction of the water manifold, and which communicates with the water supply groove formed in the horizontal direction and the fuel gas flow path. A plurality of communication holes formed at regular intervals with the water supply groove, and between each of the communication holes and the water supply groove and between each of the communication holes and the water supply groove. And a plurality of water supply channels for guiding water in the water supply grooves to the respective communication holes.

【００２２】請求項３に対応する発明によれば、潜熱冷
却方式を採用した固体高分子型燃料電池スタックにおい
て、請求項１に対応する発明における作用に加えて前記
水供給流路における圧力損失が生じるといった作用をも
たらす。According to a third aspect of the present invention, in a polymer electrolyte fuel cell stack employing a latent heat cooling system, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the pressure loss in the water supply flow path is reduced. It has the effect that it occurs.

【００２３】上記の課題を解決するために、請求項４に
対応する発明は、請求項３に記載のセパレータであって
前記水供給溝から鉛直方向上方に分岐した酸化剤ガス流
路の形成されている面に設けた水供給流路に水が流れる
駆動力に毛細管力を用いることを特徴とする固体高分子
型燃料電池スタックである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a separator according to the third aspect, wherein the oxidizing gas flow path is formed to branch vertically upward from the water supply groove. A polymer electrolyte fuel cell stack characterized in that capillary force is used as a driving force for flowing water in a water supply flow path provided on a surface provided.

【００２４】請求項４に対応する発明によれば、水供給
流路における圧力損失が生じるために供給する水の配流
が均一化し、潜熱冷却方式を採用した固体高分子型燃料
電池スタックとして、燃料ガスに供給した水が均一に配
流され、各単位電池の電圧分布や温度分布が均一とな
り、起動・停止操作やスタックの設置角度（傾き）や振
動等の設置条件に影響されることなく、安定した発電が
可能である。According to the fourth aspect of the present invention, the distribution of water to be supplied due to the occurrence of pressure loss in the water supply flow path is made uniform, and the fuel cell stack employing a latent heat cooling method is used as a fuel cell stack. The water supplied to the gas is evenly distributed, the voltage distribution and temperature distribution of each unit cell become uniform, and stable without being affected by the start / stop operation, stack installation angle (tilt), vibration and other installation conditions. Power generation is possible.

【００２５】上記の課題を解決するために、請求項５に
記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の記
燃料ガスに水を供給可能にする構成として、前記各セパ
レータを貫通して設けた水マニホールドと、前記酸化剤
ガス流路の形成されている面であって前記水マニホール
ドの鉛直方向最下部よりも上方に位置し、かつ水平方向
に形成された水供給溝と、該水供給溝と前記燃料ガス流
路を連通するように前記水供給溝内に複数個等間隔に形
成された連通孔と、前記セパレータであって前記燃料ガ
ス流路の形成されている面に形成され前記各連通孔と前
記各燃料ガス流路を連通する複数の水供給パスとからな
ることを特徴とする固体高分子型燃料電池スタックであ
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system according to any one of the first to fourth aspects, wherein water is supplied to the fuel gas. And a water supply groove formed on the surface where the oxidizing gas flow path is formed, which is located above the lowermost portion in the vertical direction of the water manifold, and is formed in the horizontal direction. And a plurality of communication holes formed at equal intervals in the water supply groove so as to communicate the water supply groove and the fuel gas flow path, and the fuel gas flow path is formed in the separator. A polymer electrolyte fuel cell stack, comprising: a plurality of water supply paths formed on a surface and communicating with the communication holes and the fuel gas flow paths.

【００２６】請求項５に対応する発明によれば、水供給
パスにおける圧力損失が生じるために供給する水の配流
が均一化し、潜熱冷却方式を採用した固体高分子型燃料
電池スタックとして、燃料ガスに供給した水が均一に配
流され、各単位電池の電圧分布や温度分布が均一とな
り、起動・停止操作やスタックの設置角度（傾き）や振
動等の設置条件に影響されることなく、安定した発電が
可能である。According to the fifth aspect of the present invention, the distribution of the supplied water is made uniform due to the occurrence of pressure loss in the water supply path, and the fuel gas stack as a polymer electrolyte fuel cell stack employing a latent heat cooling system is provided. The water supplied to the unit is evenly distributed, and the voltage distribution and temperature distribution of each unit cell become uniform, and it is stable without being affected by the installation conditions such as start / stop operation, stack installation angle (tilt) and vibration. Power generation is possible.

【００２７】上記の課題を解決するために、請求項６に
対応する発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の
セパレータであって前記燃料ガス流路が形成されている
面の各連通孔と該燃料ガス流路との間に、複数の凸部を
格子状又は千鳥状に形成した固体高分子型燃料電池スタ
ックである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a separator according to any one of the first to fifth aspects, wherein the fuel gas flow path is formed on the surface of the separator. A polymer electrolyte fuel cell stack in which a plurality of convex portions are formed in a lattice or staggered shape between each communication hole and the fuel gas flow path.

【００２８】請求項６に対応する発明によれば、凸部に
より燃料ガスに供給された水が均一に混合されやすくな
り、更に安定した発電が可能なスタックとなる。According to the sixth aspect of the present invention, the water supplied to the fuel gas is easily mixed uniformly by the projections, and a stack capable of more stable power generation is obtained.

【００２９】上記の課題を解決するために、請求項７に
対応する発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の
水マニホールドから分岐した水供給溝の溝幅を、該水マ
ニホールドから離れるにつれて狭くした固体高分子型燃
料電池スタックである。According to a seventh aspect of the present invention, a water supply groove branched from the water manifold according to any one of the first to sixth aspects is provided. This is a polymer electrolyte fuel cell stack that becomes narrower as it moves away from the fuel cell.

【００３０】上記の課題を解決するために、請求項８に
対応する発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の
連通孔のピッチを前記燃料ガス流路のピッチの倍数とし
た固体高分子型燃料電池スタックである。[0030] In order to solve the above-mentioned problem, the invention corresponding to claim 8 sets the pitch of the communication hole according to any one of claims 1 to 7 to a multiple of the pitch of the fuel gas flow path. It is a polymer electrolyte fuel cell stack.

【００３１】請求項８に対応する発明によれば、燃料ガ
ス流路内における燃料ガスと水の配流バランスが良好と
なり、潜熱冷却方式を採用した固体高分子型燃料電池ス
タックとして、燃料ガスに供給した水が均一に配流さ
れ、各単位電池の電圧分布や温度分布が均一となり、起
動・停止操作やスタックの設置角度（傾き）や振動等の
設置条件に影響されることなく、安定した発電が可能で
ある。According to the invention, the distribution of the fuel gas and the water in the fuel gas flow path is improved, and the fuel cell is supplied to the fuel gas as a polymer electrolyte fuel cell stack employing a latent heat cooling system. Water is distributed uniformly, the voltage distribution and temperature distribution of each unit battery become uniform, and stable power generation is not affected by the installation conditions such as start / stop operation, stack installation angle (tilt) and vibration. It is possible.

【００３２】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の固体高分子型燃料
電池スタックの実施の形態について、図面を参照して説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the polymer electrolyte fuel cell stack according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００３３】（第１の実施の形態）図１に本発明の第１
の実施の形態における固体高分子型燃料電池スタックの
概略構成を示す分解斜視図であり、本実施形態の前提構
成は、従来の技術で述べた固体高分子型燃料電池スタッ
クと類似している。すなわち、高分子膜の対向する板面
にそれぞれ燃料極及び酸化剤極を配設してなる膜電極複
合体と、該膜電極複合体の該燃料極に当設される板面に
燃料ガスを供給するための複数の燃料ガス流路が形成さ
れ、該膜電極複合体とは異なる隣接の膜電極複合体の酸
化剤極に当設される板面に酸化剤ガスを供給するための
複数の酸化剤ガス流路が形成されたセパレータとからな
る単位電池主構成を、複数個準備し、該各単位電池主構
成を同一方向に機械的に積層すると共に、各単位電池主
構成を、電気的に直列に接続して構成され、前記燃料ガ
ス流路に水を供給して該各単位電池主構成を潜熱方式に
より冷却可能に構成した固体高分子型燃料電池スタック
である。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a polymer electrolyte fuel cell stack according to an embodiment, and the premise of the present embodiment is similar to the polymer electrolyte fuel cell stack described in the related art. That is, a membrane electrode assembly in which a fuel electrode and an oxidizer electrode are respectively disposed on opposed plate surfaces of a polymer membrane, and fuel gas is applied to a plate surface of the membrane electrode assembly which is provided on the fuel electrode. A plurality of fuel gas flow paths for supplying the oxidizing gas are formed, and a plurality of fuel gas flow paths for supplying an oxidizing gas to a plate surface provided on an oxidizing electrode of an adjacent membrane electrode assembly different from the membrane electrode assembly are provided. A plurality of unit battery main structures each including a separator having an oxidizing gas channel formed therein are prepared, and the unit battery main structures are mechanically stacked in the same direction. The solid polymer fuel cell stack is configured in such a manner that water is supplied to the fuel gas flow path and the main structure of each unit cell can be cooled by a latent heat method.

【００３４】本実施の形態は、概略以下に述べる点が従
来の技術とは異なる構成であり、図２はこれを説明する
ためのもので、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ一枚のセパ
レータ５Ａの一方の板面（図６の燃料極２ａが当設する
面）及び他方の板面（図６の酸化剤極２ｂが当設する
面）を示す正面図である。The present embodiment is different from the prior art in that the following points are different from those of the prior art. FIGS. 2A and 2B are for explaining the structure, and FIGS. FIG. 7B is a front view showing one plate surface (surface on which the fuel electrode 2a of FIG. 6 is provided) and the other plate surface (surface on which the oxidant electrode 2b of FIG. 6 is provided) of 5A.

【００３５】セパレータ５Ａの一方の板面の周縁部を除
く中央部には、図２（ａ）に示すように、複数の燃料ガ
ス流路１１を形成する。この場合、各燃料ガス流路１１
は、例えば鉛直方向で直線状に形成した溝であって各々
の配列ピッチを例えば３ｍｍとしたものである。A plurality of fuel gas passages 11 are formed in a central portion of one plate surface of the separator 5A except for a peripheral portion, as shown in FIG. In this case, each fuel gas passage 11
Are, for example, grooves formed linearly in the vertical direction, and the arrangement pitch of each is, for example, 3 mm.

【００３６】また、セパレータ５Ａの他方の板面の周縁
部を除く中央部には、図２（ｂ）に示すように、複数の
酸化剤ガス流路１９を形成する。この場合、各酸化剤ガ
ス流路１９は、例えば鉛直方向でほぼＺ字状に形成した
溝である。Further, a plurality of oxidizing gas channels 19 are formed in the central portion of the other plate surface of the separator 5A except for the peripheral portion, as shown in FIG. 2 (b). In this case, each oxidant gas flow path 19 is, for example, a groove formed in a substantially Z-shape in the vertical direction.

【００３７】セパレータ５Ａの他方の板面であって酸化
剤ガス流路１９の上方には、水平方向の水供給溝１８を
形成し、さらに水供給溝１８に燃料ガス流路１１の上部
側である燃料ガス流路導入部１５と連通するように複数
の連通孔１４を等間隔に形成する。この場合、各連通孔
１４は後述する水マニホールド１７の鉛直方向最下部よ
りも上方に存在するようにする。A horizontal water supply groove 18 is formed on the other plate surface of the separator 5A above the oxidizing gas flow path 19, and is further formed in the water supply groove 18 on the upper side of the fuel gas flow path 11. A plurality of communication holes 14 are formed at regular intervals so as to communicate with a certain fuel gas flow path introduction portion 15. In this case, each communication hole 14 is provided above the lowermost portion of the water manifold 17 described later in the vertical direction.

【００３８】連通孔１４は、その一つの直径が例えば
０．１ｍｍ以下（０を除く）のものを、複数個例えば２
０個で、配列ピッチが燃料ガス流路１１の配列ピッチの
倍数例えば６ｍｍの配列ピッチに形成する。The communication holes 14 each have a diameter of, for example, 0.1 mm or less (excluding 0),
The arrangement pitch is set to a multiple of the arrangement pitch of the fuel gas flow channel 11, for example, 6 mm.

【００３９】各セパレータ５Ａの燃料ガス流路１１が形
成されている板面であって、各連通孔１４と燃料ガス流
路１１の間に、複数の凸部（リブ）１６を格子状又は千
鳥状で等間隔に形成する。A plurality of protrusions (ribs) 16 are formed in a grid or staggered manner on the plate surface of each separator 5A on which the fuel gas passage 11 is formed, and between each communication hole 14 and the fuel gas passage 11. And are formed at equal intervals.

【００４０】各セパレータ５Ａの周縁部の水平方向の一
方側［図２（ａ）の上側］及び他方側［図２（ａ）の下
側］に、それぞれ肉厚方向を貫通するように、燃料ガス
入口ガスマニホールド１２及び燃料ガス出口ガスマニホ
ールド１３を形成する。The fuel is passed through one side (upper side in FIG. 2 (a)) and the other side (lower side in FIG. 2 (a)) of the periphery of each separator 5A so as to penetrate in the thickness direction. A gas inlet gas manifold 12 and a fuel gas outlet gas manifold 13 are formed.

【００４１】各セパレータ５Ａの周縁部の垂直方向の一
方側［図２（ａ）の左側］に、水マニホールド１７及び
酸化剤ガス出口ガスマニホールド２１を形成し、また各
セパレータ５Ａの周縁部の垂直方向の他方側［図２
（ａ）の右側］の上下部に、酸化剤ガス入口ガスマニホ
ールド２０をそれぞれ形成する。A water manifold 17 and an oxidizing gas outlet gas manifold 21 are formed on one side (left side in FIG. 2A) of the periphery of each separator 5A in the vertical direction. The other side of the direction [Fig.
Oxidant gas inlet gas manifolds 20 are formed in the upper and lower portions of [right side of FIG.

【００４２】セパレータ５Ａの対向する板面には、マニ
ホールド１２、１３、１７、２０、２１並びに燃料ガス
流路１１及び酸化剤ガス流路１９の周囲には、シール用
のパッキン２２が設けてある。On the opposing plate surfaces of the separator 5A, sealing packings 22 are provided around the manifolds 12, 13, 17, 20, 21 and the fuel gas flow path 11 and the oxidizing gas flow path 19. .

【００４３】このように構成することにより、酸化剤ガ
スは酸化剤ガス入口ガスマニホールド２０から平面方向
に分岐し、続いて平面内の酸化剤ガス流路１９を流れ、
酸化剤ガス出口ガスマニホールド２１に至る。酸化剤ガ
ス流路１９の有効断面積、すなわちは膜電極複合体と電
気的に接する部分の面積は例えば２８８ｃｍ²である。With this configuration, the oxidizing gas branches off in the plane direction from the oxidizing gas inlet gas manifold 20 and then flows through the oxidizing gas flow path 19 in the plane.
The gas reaches the oxidant gas outlet gas manifold 21. The effective cross-sectional area of the oxidant gas flow path 19, that is, the area of a portion electrically contacting the membrane electrode assembly is, for example, 288 cm ² .

【００４４】以上述べた第１の実施形態によれば、水マ
ニホールド１７からの水（純水）は、セパレータ５Ａに
水平方向に形成されている水供給溝１８に供給され、水
供給溝１８に供給された水は水供給溝１８に形成されて
いる複数の連通孔１４を介して燃料ガス流路導入部１５
に導かれ、燃料ガス流路導入部１５に導かれた水は複数
の燃料ガス流路１１の上側から下側に落下供給される。
このようなことから、各燃料ガス流路１１には同一水平
位置（同一水平レベル）での水供給が可能になり、かつ
燃料ガス流路内の水の滞留がなくなる。従って、潜熱冷
却方式を採用した固体高分子型燃料電池スタックとし
て、燃料ガスに供給した水が均一に配流され、各単位電
池の電圧分布や温度分布が均一となり、起動・停止操作
やスタックの設置角度（傾き）や振動等の設置条件に影
響されることなく、安定した発電が可能である。このこ
とは、以下のような実験結果からも明らかである。According to the first embodiment described above, the water (pure water) from the water manifold 17 is supplied to the water supply groove 18 formed in the separator 5A in the horizontal direction. The supplied water is supplied through a plurality of communication holes 14 formed in the water supply groove 18 to the fuel gas flow path introduction portion 15.
The water guided to the fuel gas flow channel introducing portion 15 is supplied from the upper side to the lower side of the plurality of fuel gas flow channels 11 and supplied.
For this reason, water can be supplied to each fuel gas passage 11 at the same horizontal position (at the same horizontal level), and water does not stay in the fuel gas passage. Therefore, as a polymer electrolyte fuel cell stack employing a latent heat cooling system, the water supplied to the fuel gas is distributed uniformly, the voltage distribution and temperature distribution of each unit cell become uniform, and start / stop operations and stack installation Stable power generation is possible without being affected by installation conditions such as angle (tilt) and vibration. This is clear from the following experimental results.

【００４５】このように高分子膜（図５〜図９の１）の
対向する板面にそれぞれ燃料極２ａ及び酸化剤極２ｂを
配設してなる膜電極複合体３と、該膜電極複合体３の該
燃料極２ａに当設される板面に燃料ガスを供給するため
の燃料ガス流路１１が形成され、該膜電極複合体３とは
異なる隣接の膜電極複合体の酸化剤極２ｂに当設される
板面に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路１９
が形成されたセパレータとからなる単位電池主構成を、
複数個例えば２００個準備し、該各単位電池主構成を同
一方向に機械的に積層すると共に、各単位電池主構成
を、電気的に直列に接続して構成される固体高分子型燃
料電池スタックについて試作し、スタックを水平方向に
設置し、発電試験を行った。The membrane electrode assembly 3 in which the fuel electrode 2a and the oxidizer electrode 2b are respectively disposed on the opposite plate surfaces of the polymer membrane (1 in FIGS. 5 to 9), A fuel gas flow path 11 for supplying a fuel gas is formed on a plate surface of the body 3 provided on the fuel electrode 2a, and an oxidizer electrode of an adjacent membrane electrode assembly different from the membrane electrode assembly 3 is provided. Oxidant gas flow path 19 for supplying oxidant gas to the plate surface
The main structure of the unit battery consisting of the separator formed with
A plurality of, for example, 200 units are prepared, and the main structures of the unit cells are mechanically stacked in the same direction, and the main structures of the unit cells are electrically connected in series to form a polymer electrolyte fuel cell stack. , A stack was installed horizontally, and a power generation test was performed.

【００４６】この場合の標準運転条件として、反応ガス
に水素ガス／空気、反応ガス圧力１ａｔａ、電流密度
０．２Ａ／ｃｍ²、燃料ガス利用率（Uf）７０％、酸化
剤ガス利用率（Uox）４０％と設定した。そして合わせ
て、スタックの起動・停止操作を２時間毎に３度繰り返
すこととした。As the standard operating conditions in this case, the reaction gas is hydrogen gas / air, the reaction gas pressure is 1 ata, the current density is 0.2 A / cm ² , the fuel gas utilization rate (Uf) 70%, and the oxidizing gas utilization rate (Uox) ) Set at 40%. In addition, the start / stop operation of the stack is repeated three times every two hours.

【００４７】この時、２００の単位電池の電圧は平均電
圧±１％以下であった。At this time, the voltage of the 200 unit batteries was less than the average voltage ± 1%.

【００４８】また、No.1、10、20、30、・・・190、200
の酸化剤極側の膜電極複合体中心部に熱電対を挿入して
温度を測定したところ、全ての単位電池において温度は
平均温度±１％以下であった。また、起動・停止操作を
繰り返しても、スタック電圧は再現性があり、安定して
いた。No. 1, 10, 20, 30,... 190, 200
When a thermocouple was inserted into the center of the membrane electrode assembly on the oxidant electrode side and the temperature was measured, the average temperature was ± 1% or less in all the unit batteries. The stack voltage was reproducible and stable even when the start / stop operation was repeated.

【００４９】又、燃料ガスへの水供給に関して、も同一
水平レベルでの水供給が可能になり、スタックの起動・
停止操作を繰り返しても燃料ガス流路内の水の滞留がな
くなり、燃料ガス流路内における燃料ガスと水が均一に
混合されるようになった。Further, regarding the water supply to the fuel gas, the water supply at the same horizontal level becomes possible, and the starting and stacking of the stack can be performed.
Even if the stop operation is repeated, the water in the fuel gas flow path does not stay, and the fuel gas and the water in the fuel gas flow path are uniformly mixed.

【００５０】さらに、スタックの起動・停止操作を繰り
返しても燃料ガスに供給した水が均一に配流され、各単
位電池の電圧分布や温度分布が均一となり、電圧に再現
性があり安定していた。Further, even when the start / stop operation of the stack was repeated, the water supplied to the fuel gas was distributed uniformly, and the voltage distribution and temperature distribution of each unit cell became uniform, and the voltage was reproducible and stable. .

【００５１】また、各連通孔１４の直径を０．１ｍｍ以
下（０を含まず）とすることにより、各連通孔１４への
水の均一配流を実現するために必要な圧力損失を各連通
孔１４にて得ることができるので、燃料ガスに供給され
る水の量が更に均一化され、潜熱冷却方式を採用した固
体高分子型燃料電池スタックとして、燃料ガスに供給し
た水が均一に配流され、各単位電池の電圧分布や温度分
布が均一となり、起動、停止操作やスタックの設置角度
（傾き）や振動等の設置条件に影響されることなく、安
定した発電が可能である。Further, by setting the diameter of each communication hole 14 to 0.1 mm or less (not including 0), the pressure loss necessary for realizing uniform distribution of water to each communication hole 14 is reduced. 14, the amount of water supplied to the fuel gas is further uniformed, and the water supplied to the fuel gas is uniformly distributed as a polymer electrolyte fuel cell stack employing a latent heat cooling system. In addition, the voltage distribution and the temperature distribution of each unit battery become uniform, and stable power generation can be performed without being affected by installation conditions such as start and stop operations, stack installation angle (tilt) and vibration.

【００５２】さらに、燃料ガス流路１１の側面の連通孔
１４の鉛直方向下部に、格子状又は千鳥状に配置された
凸部１６を形成することにより、潜熱冷却方式を採用し
た固体高分子型燃料電池スタックにおいて、燃料ガスに
供給される水が均一に混合される。Further, by forming protrusions 16 arranged in a lattice or in a staggered manner in a vertically lower portion of the communication hole 14 on the side surface of the fuel gas flow path 11, a solid polymer type employing a latent heat cooling system is formed. In the fuel cell stack, water supplied to the fuel gas is uniformly mixed.

【００５３】また、連通孔１４の配列ピッチは、燃料ガ
ス流路１１の配列ピッチの倍数になっているので、潜熱
冷却方式を採用した固体高分子型燃料電池スタックにお
いて、燃料ガス流路内における燃料ガスと水の配流バラ
ンスが良好となる。Further, since the arrangement pitch of the communication holes 14 is a multiple of the arrangement pitch of the fuel gas passages 11, in the polymer electrolyte fuel cell stack employing the latent heat cooling system, the arrangement pitch in the fuel gas passages is reduced. The distribution balance of fuel gas and water is improved.

【００５４】（第２の実施の形態）図３は本発明の第２
の実施の形態における固体高分子型燃料電池スタックを
説明するためのセパレータを示す図であり、（ａ）及び
（ｂ）は、図２と同様にそれぞれ一枚のセパレータ５Ａ
の一方の板面（燃料ガス流路１１の形成されている面）
及び他方の板面（酸化剤ガス流路１９の形成されている
面）を示す正面図である。(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a separator for describing a polymer electrolyte fuel cell stack according to the embodiment. FIGS. 4A and 4B show a single separator 5A as in FIG.
One surface (surface on which the fuel gas passage 11 is formed)
FIG. 7 is a front view showing the other plate surface (the surface on which the oxidizing gas flow path 19 is formed).

【００５５】本実施の形態は、図２の実施の形態と同様
に、各セパレータ５Ａの一方の板面に形成する複数の燃
料ガス流路１１をそれぞれ鉛直方向でほぼ直線状とし、
図２の実施の形態とは次の点が異なる。In the present embodiment, similarly to the embodiment of FIG. 2, a plurality of fuel gas passages 11 formed on one plate surface of each separator 5A are substantially linear in the vertical direction, respectively.
The following points are different from the embodiment of FIG.

【００５６】すなわち、燃料ガス流路１１に水を供給可
能にする構成は、各セパレータ５Ａを貫通して設けた水
マニホールド１７と、酸化剤ガス流路１９の形成されて
いる面であって水マニホールド１７の鉛直方向最下部よ
りも上方に位置し、かつ水平方向に形成された水供給溝
１８と、燃料ガス流路１１と連通するように水供給溝１
８とは所定間隔を存して複数個等間隔に形成された連通
孔１４と、該各連通孔１４と該水供給溝１８の間であっ
て該各連通孔１４と該水供給溝１８の間をそれぞれ連通
するように形成され、該水供給溝１８内の水を該各連通
孔１４に導く複数の水供給流路２４とからなる。That is, the configuration that enables water to be supplied to the fuel gas flow path 11 is a water manifold 17 provided through each separator 5A and a water The water supply groove 18 is located above the lowermost portion in the vertical direction of the manifold 17 and is formed in the horizontal direction.
8 is a plurality of communication holes 14 formed at equal intervals at a predetermined interval, between each of the communication holes 14 and the water supply groove 18, and between each of the communication holes 14 and the water supply groove 18. A plurality of water supply channels 24 are formed so as to communicate with each other, and guide the water in the water supply grooves 18 to the respective communication holes 14.

【００５７】この場合、水供給溝１８の溝幅を、水マニ
ホールド１７から離れるにつれて狭くするようにしたも
のであり、これ以外の構成は図２と同一である。In this case, the width of the water supply groove 18 is made narrower as the distance from the water manifold 17 increases, and the other structure is the same as that of FIG.

【００５８】このように構成することにより、水供給溝
１８内の圧力分布が、図２の実施の形態に比べて均一化
し、各連通孔１４からの燃料ガスへの水の配流が更に均
一となる。With such a configuration, the pressure distribution in the water supply groove 18 is made uniform as compared with the embodiment of FIG. 2, and the distribution of water to the fuel gas from each communication hole 14 is made more uniform. Become.

【００５９】具体的には燃料ガス流路１１は、例えば配
列ピッチを３ｍｍ、燃料ガス流路１１の本数を４０本と
し、各々を鉛直方向の直線状（ストレートフロー）であ
り、上方の燃料ガス入口ガスマニホールド１２から下方
の燃料ガス出口ガスマニホールド１３に至っている。More specifically, the fuel gas flow path 11 has, for example, an arrangement pitch of 3 mm, the number of the fuel gas flow paths 11 is 40, and each fuel gas flow path 11 has a vertical straight line (straight flow). An inlet gas manifold 12 leads to a fuel gas outlet gas manifold 13 below.

【００６０】そして、連通孔１４の配列ピッチを、燃料
ガス流路１１の配列ピッチの倍数例えば６mm、配列個数
２０個、孔の直径を０．１ｍｍで、燃料ガス流路導入部
１５に水平に並んでいる。The arrangement pitch of the communication holes 14 is a multiple of the arrangement pitch of the fuel gas flow paths 11, for example, 6 mm, the number of the arrangement is 20 and the diameter of the holes is 0.1 mm. Lined up.

【００６１】各水供給流路２４は、それぞれ毛細管現象
により毛細管力が発生するように、水供給流路２４の代
表直径は０．２ｍｍとなっており、各水供給流路２４に
より発生する毛細管力は水供給溝１８に満たされた水を
各連通孔１４に駆動するように作用するようになってい
る。Each of the water supply passages 24 has a representative diameter of 0.2 mm so that a capillary force is generated by a capillary phenomenon. The force acts so as to drive the water filled in the water supply groove 18 to each communication hole 14.

【００６２】各連通孔１４の下方であって燃料ガス流路
１１の間に、燃料ガスに供給される水が均一に混合され
るように、複数の凸部１６が格子状又は千鳥状に形成さ
れている。A plurality of projections 16 are formed in a lattice or staggered manner below each communication hole 14 and between the fuel gas passages 11 so that the water supplied to the fuel gas is uniformly mixed. Have been.

【００６３】水マニホールド１７の上部から水平に分岐
した水供給溝１８が酸化剤ガス流路１９と同一平面に成
型され、連通孔１４に２０本の水供給流路２４を介して
繋がっている。水供給流路２４の代表直径は０．２ｍｍ
であり、水供給溝１８に満たされた水が毛細管力により
それぞれ連通孔１４に至る。水供給溝１８は、水マニホ
ールド１７から離れるにつれて幅が狭くなっている。ま
た、酸化剤ガスは酸化剤ガス入口ガスマニホールド２０
から平面方向に分岐し、平面内の各酸化剤ガス流路１９
をＺ字状に鉛直方向に流れ、酸化剤ガス出口ガスマニホ
ールド２１に至る。ガス流路が成型されており膜電極複
合体と電気的に接する部分である有効断面積は288cm²で
ある。また、マニホールドや有効部分、外形部分の周囲
部にはシール用のパッキン２２が設けてあり、セパレー
タと一体化されている。A water supply groove 18 branched horizontally from the upper part of the water manifold 17 is formed on the same plane as the oxidizing gas flow path 19, and is connected to the communication hole 14 via 20 water supply flow paths 24. The representative diameter of the water supply channel 24 is 0.2 mm
The water filled in the water supply groove 18 reaches the communication hole 14 by the capillary force. The width of the water supply groove 18 decreases as the distance from the water manifold 17 increases. The oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas inlet gas manifold 20.
From the oxidizing gas flow path 19 in the plane
Flows in the Z-shape in the vertical direction, and reaches the oxidant gas outlet gas manifold 21. The effective cross-sectional area where the gas flow path is formed and is in electrical contact with the membrane electrode assembly is 288 cm ² . Further, a seal packing 22 is provided around the manifold, the effective portion, and the outer portion, and is integrated with the separator.

【００６４】このセパレータと膜電極複合体２３（電極
面積288cm²、図示せず）が隣接した形の繰り返し構造
で、図２のような膜電極複合体数（単位電池数）が２０
０の固体高分子型燃料電池スタックを試作し、スタック
の設置角度を水平方向から１０°程度に傾けて設置し、
発電試験を行った。標準運転条件として、反応ガスに水
素ガス/空気、反応ガス圧力1ata、電流密度0.2A/cm²、
燃料ガス利用率（Uf）70%、酸化剤ガス利用率（Uox）40
%と設定した。The separator and the membrane electrode assembly 23 (electrode area 288 cm ² , not shown) are adjacent to each other in a repetitive structure, and the number of membrane electrode assemblies (unit cells) as shown in FIG.
0, and the stacking angle of the stack is set to about 10 ° from the horizontal direction.
A power generation test was performed. As standard operating conditions, the reaction gas was hydrogen gas / air, the reaction gas pressure was 1 ata, the current density was 0.2 A / cm ² ,
Fuel gas utilization rate (Uf) 70%, oxidant gas utilization rate (Uox) 40
% Was set.

【００６５】このとき、各単位電池の電圧は平均電圧±
１％以下であった。また、No.1、10、20、30、・・・19
0、200の酸化剤極側の膜電極複合体中心部に熱電対を挿
入して温度を測定したところ、全ての単位電池において
温度は平均温度±１％以下であった。また、スタック設
置角度に影響を受けることなく、安定した電圧を示して
いた。At this time, the voltage of each unit battery is equal to the average voltage ±
It was less than 1%. No. 1, 10, 20, 30, ... 19
When a thermocouple was inserted into the center of the membrane electrode assembly on the oxidant electrode side of 0 or 200, and the temperature was measured, the average temperature was ± 1% or less in all the unit batteries. In addition, a stable voltage was shown without being affected by the stack installation angle.

【００６６】このように燃料ガスへの水供給に関して、
水供給流路２４における毛細管現象を有効利用できるよ
うになり、スタック設置角度に影響を受けず、燃料ガス
流路内の水の滞留も生じなかった。また、燃料ガス流路
内における燃料ガスと水が均一に混合されるようにな
り、更に水供給溝１８内の圧力分布が均一化した。As described above, regarding the water supply to the fuel gas,
Capillary phenomena in the water supply channel 24 can be used effectively, and the stack installation angle is not affected, and water does not stay in the fuel gas channel. Further, the fuel gas and the water in the fuel gas flow path are uniformly mixed, and the pressure distribution in the water supply groove 18 is further uniformed.

【００６７】この結果、スタック設置角度に影響を受け
ることなく、燃料ガスに供給した水が均一に配流され、
各単位電池の電圧分布や温度分布が均一となり、安定し
た発電が可能であった。As a result, the water supplied to the fuel gas is uniformly distributed without being affected by the stack installation angle.
The voltage distribution and temperature distribution of each unit battery became uniform, and stable power generation was possible.

【００６８】以上述べた第２の実施の形態（図３の構
成）は、前述した第１の実施の形態の全てに適用でき
る。The second embodiment (the configuration shown in FIG. 3) described above can be applied to all of the first embodiments.

【００６９】（第３の実施の形態）図４は本発明の第３
の実施の形態における固体高分子型燃料電池スタックを
説明するためのセパレータを示す図であり、（ａ）及び
（ｂ）は、図２と同様にそれぞれ一枚のセパレータ５Ａ
の一方の板面（燃料ガス流路１１の形成されている面）
及び他方の板面（酸化剤ガス流路１９の形成されている
面）を示す正面図である。(Third Embodiment) FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a separator for describing a polymer electrolyte fuel cell stack according to the embodiment. FIGS. 4A and 4B show a single separator 5A as in FIG.
One surface (surface on which the fuel gas passage 11 is formed)
FIG. 7 is a front view showing the other plate surface (the surface on which the oxidizing gas flow path 19 is formed).

【００７０】本実施の形態は、図２の実施の形態と同様
に、各セパレータ５Ａの一方の板面に形成する複数の燃
料ガス流路１１をそれぞれ鉛直方向でほぼ直線状とし、
図２の実施の形態とは次の点が異なる。In the present embodiment, similarly to the embodiment of FIG. 2, the plurality of fuel gas passages 11 formed on one plate surface of each separator 5A are each made substantially linear in the vertical direction.
The following points are different from the embodiment of FIG.

【００７１】すなわち、燃料ガス流路１１に水を供給可
能にする構成は、各セパレータ５Ａ本実施の形態は、図
２の実施の形態において、各セパレータ５Ａを貫通して
設けた水マニホールド１７と、各セパレータ５Ａの酸化
剤ガス流路１９の形成されている面であって水マニホー
ルド１７の鉛直方向最下部よりも上方に位置し、かつ水
平方向に形成された水供給溝１８と、該水供給溝１８と
燃料ガス流路１１を連通するように水供給溝１８内に複
数個等間隔に形成された連通孔１４と、セパレータ５Ａ
であって燃料ガス流路１１の形成されている面に形成さ
れ各連通孔１４と各燃料ガス流路１１を連通する例えば
複数の溝からなる複数の水供給パス２５とからなってい
る。That is, the structure that enables water to be supplied to the fuel gas flow path 11 is the same as that of the embodiment shown in FIG. 2 except that the water manifold 17 provided through each separator 5A in the embodiment of FIG. A water supply groove 18 formed on the surface of each separator 5A on which the oxidizing gas flow path 19 is formed, above the lowermost portion of the water manifold 17 in the vertical direction, and formed in the horizontal direction; A plurality of communication holes 14 formed at equal intervals in the water supply groove 18 so as to communicate the supply groove 18 with the fuel gas flow path 11;
The fuel gas flow path 11 has a plurality of water supply paths 25 formed on the surface where the fuel gas flow path 11 is formed, and a plurality of water supply paths 25 formed of, for example, a plurality of grooves communicating the fuel gas flow paths 11.

【００７２】各連通孔１４より例えばおよそ２ｃｍ下が
った位置と燃料ガス流路１１の間であって、各連通孔１
４燃料ガスに供給される水が均一に混合されるように、
複数の凸部１６が格子状又は千鳥状に形成されている。
これ以外の点は、図２と同一である。The position between the fuel gas flow path 11 and the position about 2 cm lower than each communication hole 14, for example,
4 so that the water supplied to the fuel gas is evenly mixed
The plurality of convex portions 16 are formed in a lattice shape or a staggered shape.
The other points are the same as those in FIG.

【００７３】具体的には、燃料ガス流路１１の配列ピッ
チは３ｍｍ、流路本数４０本、鉛直方向のストレートフ
ローであり、上方の燃料ガス入口ガスマニホールド１２
から下方の燃料ガス出口マニホールド１３に至ってい
る。More specifically, the arrangement pitch of the fuel gas passages 11 is 3 mm, the number of the passages is 40, and the flow is a straight flow in the vertical direction.
To the fuel gas outlet manifold 13 below.

【００７４】連通孔１４は配列ピッチが６ｍｍ、個数が
２０個、孔の直径が０．５ｍｍで、燃料ガス流路導入部
１５に水平に並んでいる。The communication holes 14 have an arrangement pitch of 6 mm, a number of 20 holes, a diameter of the holes of 0.5 mm, and are arranged horizontally in the fuel gas flow channel introduction portion 15.

【００７５】このような構成のセパレータ５Ａと膜電極
複合体２３（電極面積２８８ｃｍ^２図示せず）が隣接し
た単位電池主構成の繰り返し構造で、図１のような膜電
極複合体数（単位電池数）が２００個の固体高分子型燃
料電池スタックを試作し、スタックを水平方向に設置
し、発電試験を行った。標準運転条件として、反応ガス
に水素ガス/空気、反応ガス圧力1ata、電流密度0.2A/cm
²、燃料ガス利用率（Uf）70%、酸化剤ガス利用率（Uo
x）40%と設定した。また、スタックに間欠的に振動を与
え、その時の電圧の挙動をモニターした。[0075] In the repeating structure having such a configuration the separator 5A and the membrane electrode assembly 23 (electrode area 288cm ² not shown) of adjacent unit batteries principal structure, the membrane electrode assembly number (unit cells as in FIG. 1 Prototypes of 200 polymer electrolyte fuel cell stacks (numbers) were prepared, the stacks were set horizontally, and a power generation test was performed. As standard operating conditions, the reaction gas is hydrogen gas / air, the reaction gas pressure is 1ata, and the current density is 0.2A / cm.
^2. Fuel gas utilization rate (Uf) 70%, oxidant gas utilization rate (Uo)
x) Set to 40%. In addition, the stack was vibrated intermittently, and the behavior of the voltage at that time was monitored.

【００７６】このとき、２００個の単位電池の電圧は平
均電圧±1%以下であった。また、No.1、10、20、30、・
・・190、200の酸化剤極側の膜電極複合体中心部に熱電
対を挿入して温度を測定したところ、全ての単位電池に
おいて温度は平均温度±1%以下であった。また、間欠的
な振動を繰り返しても、スタック電圧は常に安定してい
た。At this time, the voltage of the 200 unit batteries was less than the average voltage ± 1%. In addition, No. 1, 10, 20, 30, ...
································································································································································· Measured by inserting a thermocouple into the center of the membrane electrode assembly. In addition, the stack voltage was always stable even if the intermittent oscillation was repeated.

【００７７】以上述べた第３の実施の形態によれば、燃
料ガスへの水供給に関して、水供給パス２５での圧力損
失が増え、スタックに間欠的に振動を与えても影響を受
けず、燃料ガス流路１１内の水の滞留も生じず、また、
燃料ガス流路１１内における燃料ガスと水が混合される
ようになった。According to the third embodiment described above, regarding the water supply to the fuel gas, the pressure loss in the water supply path 25 increases, and the fuel is not affected even if the stack is intermittently vibrated. No stagnation of water in the fuel gas flow path 11 occurs, and
The fuel gas and water in the fuel gas passage 11 are mixed.

【００７８】この結果、スタックに間欠的に振動を与え
ても、燃料ガスに供給した水が均一に配流され、各単位
電池の電圧分布や温度分布が均一となり、安定した発電
が可能となる。As a result, even if the stack is intermittently vibrated, the water supplied to the fuel gas is uniformly distributed, the voltage distribution and the temperature distribution of each unit cell become uniform, and stable power generation becomes possible.

【００７９】（変形例）図３の構成のうち、水供給溝１
８は、水マニホールド１７から離れるにつれて幅が狭く
なっている構成については、第１及び第３の実施の形態
のいずれにも適用できる。(Modification) In the configuration shown in FIG.
8 can be applied to any of the first and third embodiments with respect to a configuration in which the width decreases as the distance from the water manifold 17 increases.

【００８０】[0080]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、ガス流路
内の水の滞留がなく、スタックの設置角度や振動等の影
響を受けずに安定した発電を行うことができる固体高分
子型燃料電池スタックを提供することができる。According to the present invention described above, there is no water retention in the gas flow path, and a solid polymer type capable of performing stable power generation without being affected by the stack installation angle, vibration, or the like. A fuel cell stack can be provided.

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

【図１】本発明の第１の実施の形態における固体高分子
型燃料電池スタックを示す分解斜視図。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a polymer electrolyte fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１のセパレータを説明するための正面図。FIG. 2 is a front view for explaining the separator of FIG. 1;

【図３】本発明の第２の実施の形態における固体高分子
型燃料電池スタックのセパレータを示す正面図。FIG. 3 is a front view showing a separator of a polymer electrolyte fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第３の実施の形態における固体高分子
型燃料電池スタックのセパレータを示す正面図。FIG. 4 is a front view showing a separator of a polymer electrolyte fuel cell stack according to a third embodiment of the present invention.

【図５】従来の固体高分子型燃料電池スタックの概略構
成を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional polymer electrolyte fuel cell stack.

【図６】図５の膜電極複合体を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the membrane electrode assembly of FIG.

【図７】図５の膜電極複合体を拡大して示す平面図。FIG. 7 is an enlarged plan view showing the membrane electrode assembly of FIG. 5;

【図８】図５の固体高分子型燃料電池スタックの単位電
池の概略構成を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a schematic configuration of a unit cell of the polymer electrolyte fuel cell stack of FIG. 5;

【図９】図５の固体高分子型燃料電池スタックの要部を
示す断面図。9 is a cross-sectional view showing a main part of the polymer electrolyte fuel cell stack of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…高分子膜 ２ａ…燃料極（電極） ２ｂ…酸化剤極（電極） ２ａ，２ｂ…電極 ３…膜電極複合体 ４…マニホールド ５…セパレータ ５Ａ…セパレータ ６…パッキン ７…単位電池 ８ａ…供給マニホールド ８ｂ…排出マニホールド ９ａ…燃料ガス流路 ９ｂ…酸化剤ガス流路 １０…固体高分子型燃料電池スタック １１…燃料ガス流路 １２…燃料ガス入口ガスマニホールド １３…燃料ガス出口ガスマニホールド １４…連通孔 １５…燃料ガス流路導入部 １６…凸部 １７…水マニホールド １８…水供給溝 １９…酸化剤ガス流路 ２０…酸化剤ガス入口ガスマニホールド ２０…酸化剤ガス入口ガスマニホールド ２１…酸化剤ガス出口ガスマニホールド ２２…パッキン ２３…膜電極複合体 ２４…水供給流路 ２５…水供給パス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polymer membrane 2a ... Fuel electrode (electrode) 2b ... Oxidizer electrode (electrode) 2a, 2b ... Electrode 3 ... Membrane electrode assembly 4 ... Manifold 5 ... Separator 5A ... Separator 6 ... Packing 7 ... Unit battery 8a ... Supply Manifold 8b Exhaust manifold 9a Fuel gas passage 9b Oxidant gas passage 10 Solid polymer fuel cell stack 11 Fuel gas passage 12 Fuel gas inlet gas manifold 13 Fuel gas outlet gas manifold 14 Communication Hole 15: fuel gas flow path introduction part 16 ... convex part 17 ... water manifold 18 ... water supply groove 19 ... oxidizing gas gas flow path 20 ... oxidizing gas inlet gas manifold 20 ... oxidizing gas inlet gas manifold 21 ... oxidizing gas Outlet gas manifold 22 packing 23 membrane electrode assembly 24 water supply channel 25 water supply path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 知沢 洋 神奈川県川崎市川崎区浮島町４番１号 株 式会社東芝電力・産業システム技術開発セ ンター内 (72)発明者 堀 美知郎 神奈川県川崎市川崎区浮島町４番１号 株 式会社東芝電力・産業システム技術開発セ ンター内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CC08 CC10 HH04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hiroshi Chisawa 4-1 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture In the Toshiba Electric Power & Industrial System Technology Development Center (72) Inventor Michiro Hori Kanagawa 4-1 Fukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi F-term in the Toshiba Electric Power & Industrial Systems Technology Development Center (reference) 5H026 AA06 CC03 CC08 CC10 HH04

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 高分子膜の対向する板面にそれぞれ燃料
極及び酸化剤極を配設してなる膜電極複合体と、該膜電
極複合体の該燃料極に当設される板面に燃料ガスを供給
するための複数の燃料ガス流路が形成され、該膜電極複
合体とは異なる隣接の膜電極複合体の酸化剤極に当設さ
れる板面に酸化剤ガスを供給するための複数の酸化剤ガ
ス流路が形成されたセパレータとからなる単位電池主構
成を、複数個準備し、該各単位電池主構成を同一方向に
機械的に積層すると共に、各単位電池主構成を、電気的
に直列に接続して構成され、前記燃料ガス流路に水を供
給して該各単位電池主構成を潜熱方式により冷却可能に
構成した固体高分子型燃料電池スタックにおいて、 前記各セパレータの一方の板面に形成する複数の燃料ガ
ス流路はそれぞれ鉛直方向でほぼ直線状とし、 前記燃料ガス流路に水を供給可能にする構成は、前記各
セパレータを貫通して設けた水マニホールドと、前記酸
化剤ガス流路の形成されている面であって前記水マニホ
ールドの鉛直方向最下部よりも上方に位置し、かつ水平
方向に形成された水供給溝と、該水供給溝と前記燃料ガ
ス流路を連通するように前記水供給溝内に複数個等間隔
に形成された連通孔からなることを特徴とする固体高分
子型燃料電池スタック。1. A membrane electrode assembly having a fuel electrode and an oxidant electrode disposed on opposite plate surfaces of a polymer membrane, respectively. A plurality of fuel gas flow paths for supplying fuel gas are formed, and the oxidant gas is supplied to a plate surface provided on an oxidant electrode of an adjacent membrane electrode assembly different from the membrane electrode assembly. A plurality of unit battery main configurations each comprising a separator having a plurality of oxidant gas flow paths formed therein are prepared, and each of the unit battery main configurations is mechanically stacked in the same direction. A polymer electrolyte fuel cell stack configured so as to be electrically connected in series and configured to supply water to the fuel gas flow path to cool each unit cell main structure by a latent heat method; The fuel gas channels formed on one plate surface of The fuel gas flow path is configured to be substantially linear, and the configuration that enables water to be supplied to the fuel gas flow path includes a water manifold provided through each of the separators and a surface on which the oxidizing gas flow path is formed. A water supply groove located above the lowermost portion of the water manifold in the vertical direction and formed in the horizontal direction, and a plurality of water supply grooves in the water supply groove so as to communicate the water supply groove and the fuel gas flow path. A polymer electrolyte fuel cell stack comprising communication holes formed at equal intervals. 【請求項２】 前記連通孔の直径を０．１ｍｍ以下（０
を含まず）とすることを特徴とする請求項１に記載の固
体高分子型燃料電池スタック。2. The communication hole having a diameter of 0.1 mm or less (0
The polymer electrolyte fuel cell stack according to claim 1, wherein: 【請求項３】 高分子膜の対向する板面にそれぞれ燃料
極及び酸化剤極を配設してなる膜電極複合体と、該膜電
極複合体の該燃料極に当設される板面に燃料ガスを供給
するための複数の燃料ガス流路が形成され、該膜電極複
合体とは異なる隣接の膜電極複合体の酸化剤極に当設さ
れる板面に酸化剤ガスを供給するための複数の酸化剤ガ
ス流路が形成されたセパレータとからなる単位電池主構
成を、複数個準備し、該各単位電池主構成を同一方向に
機械的に積層すると共に、各単位電池主構成を、電気的
に直列に接続して構成され、前記燃料ガス流路に水を供
給して該各単位電池主構成を潜熱方式により冷却可能に
構成した固体高分子型燃料電池スタックにおいて、 前記各セパレータの一方の板面に形成する複数の燃料ガ
ス流路はそれぞれ鉛直方向でほぼ直線状とし、 前記燃料ガス流路に水を供給可能にする構成は、前記各
セパレータを貫通して設けた水マニホールドと、前記酸
化剤ガス流路の形成されている面であって前記水マニホ
ールドの鉛直方向最下部よりも上方に位置し、かつ水平
方向に形成された水供給溝と、前記燃料ガス流路と連通
するように前記水供給溝とは所定間隔を存して複数個等
間隔に形成された連通孔と、該各連通孔と該水供給溝の
間であって該各連通孔と該水供給溝の間をそれぞれ連通
するように形成され、該水供給溝内の水を該各連通孔に
導く複数の水供給流路とからなることを特徴とする固体
高分子型燃料電池スタック。3. A membrane electrode assembly in which a fuel electrode and an oxidizer electrode are respectively disposed on opposing plate surfaces of a polymer membrane, and a membrane electrode assembly provided on the plate surface of the membrane electrode assembly which is provided on the fuel electrode. A plurality of fuel gas flow paths for supplying fuel gas are formed, and the oxidant gas is supplied to a plate surface provided on an oxidant electrode of an adjacent membrane electrode assembly different from the membrane electrode assembly. A plurality of unit battery main configurations each comprising a separator having a plurality of oxidant gas flow paths formed therein are prepared, and each of the unit battery main configurations is mechanically stacked in the same direction. A polymer electrolyte fuel cell stack configured so as to be electrically connected in series and configured to supply water to the fuel gas flow path to cool each unit cell main structure by a latent heat method; The fuel gas channels formed on one plate surface of The fuel gas flow path can be supplied with water, a water manifold provided through each of the separators, and a surface on which the oxidizing gas flow path is formed. A plurality of water supply grooves, which are located above the lowermost portion in the vertical direction of the water manifold and are formed in a horizontal direction, and a plurality of water supply grooves at predetermined intervals so as to communicate with the fuel gas flow path. Communication holes formed at equal intervals, between the communication holes and the water supply grooves, and formed so as to communicate between the communication holes and the water supply grooves, respectively; And a plurality of water supply channels for guiding the water to each of the communication holes. 【請求項４】 前記各水供給流路は、前記水供給溝内の
水が前記各連通孔に流れる際の駆動力となる毛細管力を
発生するものである請求項３に記載の固体高分子型燃料
電池スタック。4. The solid polymer according to claim 3, wherein each of the water supply flow paths generates a capillary force that serves as a driving force when water in the water supply groove flows into each of the communication holes. Type fuel cell stack. 【請求項５】 高分子膜の対向する板面にそれぞれ燃料
極及び酸化剤極を配設してなる膜電極複合体と、該膜電
極複合体の該燃料極に当設される板面に燃料ガスを供給
するための複数の燃料ガス流路が形成され、該膜電極複
合体とは異なる隣接の膜電極複合体の酸化剤極に当設さ
れる板面に酸化剤ガスを供給するための複数の酸化剤ガ
ス流路が形成されたセパレータとからなる単位電池主構
成を、複数個準備し、該各単位電池主構成を同一方向に
機械的に積層すると共に、各単位電池主構成を、電気的
に直列に接続して構成され、前記燃料ガス流路に水を供
給して該各単位電池主構成を潜熱方式により冷却可能に
構成した固体高分子型燃料電池スタックにおいて、 前記各セパレータの一方の板面に形成する複数の燃料ガ
ス流路はそれぞれ鉛直方向でほぼ直線状とし、 前記燃料ガス流路に水を供給可能にする構成は、前記各
セパレータを貫通して設けた水マニホールドと、前記酸
化剤ガス流路の形成されている面であって前記水マニホ
ールドの鉛直方向最下部よりも上方に位置し、かつ水平
方向に形成された水供給溝と、該水供給溝と前記燃料ガ
ス流路を連通するように前記水供給溝内に複数個等間隔
に形成された連通孔と、前記セパレータであって前記燃
料ガス流路の形成されている面に形成され前記各連通孔
と前記各燃料ガス流路を連通する複数の水供給パスとか
らなることを特徴とする固体高分子型燃料電池スタッ
ク。5. A membrane electrode assembly in which a fuel electrode and an oxidizer electrode are respectively disposed on opposite plate surfaces of a polymer membrane, and a membrane electrode assembly provided with a fuel electrode and an oxidant electrode, A plurality of fuel gas flow paths for supplying fuel gas are formed, and the oxidant gas is supplied to a plate surface provided on an oxidant electrode of an adjacent membrane electrode assembly different from the membrane electrode assembly. A plurality of unit battery main configurations each comprising a separator having a plurality of oxidant gas flow paths formed therein are prepared, and each of the unit battery main configurations is mechanically stacked in the same direction. A polymer electrolyte fuel cell stack configured so as to be electrically connected in series and configured to supply water to the fuel gas flow path to cool each unit cell main structure by a latent heat method; The fuel gas channels formed on one plate surface of The fuel gas flow path is configured to be substantially linear, and the configuration that enables water to be supplied to the fuel gas flow path includes a water manifold provided through each of the separators and a surface on which the oxidizing gas flow path is formed. A water supply groove positioned above the lowermost portion of the water manifold in the vertical direction, and formed in a horizontal direction, and a plurality of water supply grooves in the water supply groove so as to communicate the water supply groove and the fuel gas flow path. From communication holes formed at equal intervals, and a plurality of water supply paths which are formed on the surface of the separator where the fuel gas flow passages are formed and communicate the communication holes and the fuel gas flow passages. A polymer electrolyte fuel cell stack, comprising: 【請求項６】 前記セパレータであって前記燃料ガス流
路が形成されている面の各連通孔と該燃料ガス流路との
間に、複数の凸部を格子状又は千鳥状に形成したことを
特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の固体高
分子型燃料電池スタック。6. A plurality of projections are formed in a lattice or staggered manner between each communication hole of the surface of the separator on which the fuel gas flow path is formed and the fuel gas flow path. The polymer electrolyte fuel cell stack according to claim 1, wherein: 【請求項７】 前記水マニホールドから分岐した水供給
溝の溝幅を、該水マニホールドから離れるにつれて狭く
したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記
載の固体高分子型燃料電池スタック。7. The solid polymer fuel according to claim 1, wherein the width of the water supply groove branched from the water manifold is reduced as the distance from the water manifold increases. Battery stack. 【請求項８】 前記連通孔のピッチは前記燃料ガス流路
のピッチの倍数としたことを特徴とする請求項１〜７の
いずれか一つに記載の固体高分子型燃料電池スタック。8. The polymer electrolyte fuel cell stack according to claim 1, wherein the pitch of the communication holes is a multiple of the pitch of the fuel gas flow path.