JP2002042833A - Solid polymer electrolyte type fuel cell - Google Patents

Solid polymer electrolyte type fuel cell

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JP2002042833A
JP2002042833A JP2000225289A JP2000225289A JP2002042833A JP 2002042833 A JP2002042833 A JP 2002042833A JP 2000225289 A JP2000225289 A JP 2000225289A JP 2000225289 A JP2000225289 A JP 2000225289A JP 2002042833 A JP2002042833 A JP 2002042833A
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gas
electrode layer
fuel cell
polymer electrolyte
reaction gas
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Akihiro Kabasawa
明裕 樺澤
Nobuhiko Kususe
暢彦 楠瀬
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid polymer electrolyte type fuel cell having a simple system and a compact device by providing a humidifying means without using a humidifying tank, a heating device for a pipe, and a humidifying cell conventionally. SOLUTION: This fuel cell is formed by a plurality of cells, which are provided with anode electrodes and cathode electrodes comprising catalyst electrode layers 40 and porous diffusion electrode layers 331 disposed sandwiching the solid polymer electrolyte type fuel cells, and separators 321. The separator 321 is provided with a reaction gas flow groove 50 in a part opposite to the catalyst electrode layer 40, a gas feed path 3 for feeding the reaction gas from a gas inlet manifold to the reaction gas flow groove, and a gas exhaust path 4 leading the unused reaction gas from the reaction gas flow groove to the gas outlet manifold. The diffusion electrode layer 40 is disposed opposed to the reaction gas flow groove 50, the gas feed path 3, and the gas exhaust path 4.

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】この発明は、固体高分子電解
質型燃料電池、特に、その固体高分子電解質膜を加湿す
る構造に関する。The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell, and more particularly to a structure for humidifying a solid polymer electrolyte membrane.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一般に固体高分子電解質型燃料電池の最
小発電単位であるセル（以下、単電池ともいう。）の構
成は図８のように表わされる。膜電極接合体（ＭＥＡ：
Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌ
ｙ）は、電解質膜３１の両面に貴金属（主として白金）
を含む触媒層４０（以下、触媒電極層ともいう。）を接
合して形成される。ＭＥＡの外側には多孔質の拡散層３
３（以下、拡散電極層ともいう。）があって、反応ガス
としての燃料ガスと酸化剤ガスを通過させると同時に、
電流を外部に伝える働きをする。拡散層には、ガス流通
溝を流れる反応ガスが電極に均一に拡散するように、多
孔質素材、例えば（カーボンペーパーTGPH-60：東レ
製）が用いられる。2. Description of the Related Art In general, the structure of a cell (hereinafter, also referred to as a unit cell), which is the minimum power generation unit of a solid polymer electrolyte fuel cell, is represented as shown in FIG. Membrane electrode assembly (MEA:
Membrane Electrode Assembl
y) is a noble metal (mainly platinum) on both sides of the electrolyte membrane 31
Is formed by joining together a catalyst layer 40 (hereinafter, also referred to as a catalyst electrode layer). Outside the MEA, a porous diffusion layer 3
3 (hereinafter, also referred to as a diffusion electrode layer) to allow the passage of fuel gas and oxidant gas as reaction gases,
It works to transmit current to the outside. For the diffusion layer, a porous material, for example, (carbon paper TGPH-60: manufactured by Toray) is used so that the reaction gas flowing through the gas flow groove is uniformly diffused to the electrodes.

【０００３】多孔質の拡散層３３と触媒層４０とを合わ
せて、燃料ガスが通流される側をアノード電極，酸化剤
ガスが通流される側をカソード電極という。また、広義
のＭＥＡには拡散層を含めることもある。上記両電極
を、燃料ガス流通溝および酸化剤ガス流通溝を備えたセ
パレータ３２で挟むことにより、セルが構成される。こ
のセルを多数積層したものをスタックという。[0003] Together with the porous diffusion layer 33 and the catalyst layer 40, the side through which the fuel gas flows is called the anode electrode, and the side through which the oxidizing gas flows is the cathode electrode. Further, the MEA in a broad sense may include a diffusion layer. A cell is formed by sandwiching the two electrodes with a separator 32 having a fuel gas flow groove and an oxidizing gas flow groove. A stack of many of these cells is called a stack.

【０００４】電解質膜にはフッ素系の高分子材料が最も
一般的に使用されている。代表的な市販の電解質膜には
NafionTM（米国・デュポン社製商品名）がある。これら
の電解質膜の特徴は、他の高分子電解質と比較してプロ
トン伝導性が高いことと、電解質膜が乾燥すると急激に
プロトン伝導性が低下することである。このため固体高
分子電解質型燃料電池では常に電解質膜を適当な含水状
態に制御することが求められる。通常は反応ガスを加湿
することによって電解質膜の乾燥を防止する。[0004] For the electrolyte membrane, a fluorine-based polymer material is most commonly used. Typical commercially available electrolyte membranes include
There is Nafion TM (trade name, manufactured by DuPont, USA). The features of these electrolyte membranes are that they have higher proton conductivity than other polymer electrolytes, and that the proton conductivity rapidly decreases when the electrolyte membrane dries. For this reason, in a solid polymer electrolyte fuel cell, it is required to always control the electrolyte membrane to an appropriate water-containing state. Usually, drying of the electrolyte membrane is prevented by humidifying the reaction gas.

【０００５】図９は、図８とは一部異なるセル構成の模
式的断面図である。図９に示す高分子電解質型燃料電池
においては、固体高分子の電解質膜３１の両側に、触媒
電極層４０，拡散電極層３３を配設し、これらを、ガス
流通溝５０を有するカソード側セパレータ３２ｋおよび
アノード側セパレータ３２ａで挟持し、電池単セルを構
成しているが、図９に示すセパレータの片面には、発電
反応による発熱を冷却するための冷却水流通溝６０が加
工してある。FIG. 9 is a schematic sectional view of a cell configuration partially different from FIG. In the polymer electrolyte fuel cell shown in FIG. 9, a catalyst electrode layer 40 and a diffusion electrode layer 33 are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane 31, and these are connected to a cathode separator having a gas flow groove 50. The battery unit cell is constituted by being sandwiched between the 32k and the anode-side separator 32a. A cooling water flow groove 60 for cooling heat generated by the power generation reaction is formed on one surface of the separator shown in FIG.

【０００６】なお、各単電池への反応ガスの分配、及び
各単電池からの排出ガスの集合に寄与するガス溜まり部
をマニホールドと呼び、このマニホールドから反応ガス
がセパレータのガス流通溝に通流される。マニホールド
の構造形式としては、後述するように二種類あり、単電
池と同一面内に形成する構造の内部マニホールド形式
と、単電池とは別の構造体として形成する外部マニホー
ルド形式とがある。A gas reservoir that contributes to the distribution of the reaction gas to each cell and the collection of the exhaust gas from each cell is called a manifold. From this manifold, the reaction gas flows through the gas flow grooves of the separator. It is. As will be described later, there are two types of structural types of the manifold, and there are an internal manifold type that is formed in the same plane as the unit cell and an external manifold type that is formed as a structure different from the unit cell.

【０００７】図１０は、前記外部マニホールド形式の模
式的斜視図を示す。単電池６０を複数個積層してなるス
タック１００の各積層面には、外部マニホールドが取り
付けられている。図中８１は、例えば燃料ガス入口マニ
ホールド、８２は酸化剤ガス入口マニホールドを示し、
対向面にそれぞれ、図示しない出口マニホールドが設け
られる。図１０におけるセパレータの燃料ガス用および
酸化剤ガス用のガス通流溝５０は、それぞれ互いに直行
するように形成され、各ガス通流溝５０に対して、反応
ガスが各マニホールドから分配供給される。FIG. 10 is a schematic perspective view of the external manifold type. An external manifold is attached to each stacking surface of the stack 100 formed by stacking a plurality of unit cells 60. In the figure, 81 is, for example, a fuel gas inlet manifold, 82 is an oxidizing gas inlet manifold,
An outlet manifold (not shown) is provided on each of the facing surfaces. The gas flow grooves 50 for the fuel gas and the oxidizing gas of the separator in FIG. 10 are formed so as to be orthogonal to each other, and the reaction gas is distributed and supplied to each gas flow groove 50 from each manifold. .

【０００８】図１１は、前記内部マニホールド形式を採
用した従来の単電池の構造を示す。図１２は、セパレー
タの正面図を示し、図１１は図１２におけるＡ−Ａ断面
を概念的に示す図である。図１１におけるガス流通溝５
０は、理解を容易にするための便宜上、図１２の断面方
向とは異なり断面方向を変更して、櫛歯状のガス流通溝
断面を示す。また、図１１は、セパレータの電極側の片
面にのみガス流通溝を形成した例を示す。FIG. 11 shows the structure of a conventional unit cell employing the internal manifold type. FIG. 12 is a front view of the separator, and FIG. 11 is a view conceptually showing an AA cross section in FIG. Gas flow groove 5 in FIG.
Numeral 0 denotes a comb-shaped gas flow groove cross section, which is different from the cross section direction of FIG. 12 for the sake of convenience for easy understanding. FIG. 11 shows an example in which a gas flow groove is formed only on one surface of the separator on the electrode side.

【０００９】図１１における単電池の構成は、図９と類
似するが、セパレータ３２がガス供給路３およびガス排
出路４を備える点で異なる。また、図１１においては、
図１２におけるマニホールド部分の図示を省略してお
り、反応ガスの流れ等に関しては、図１２により説明す
る。The configuration of the unit cell in FIG. 11 is similar to that of FIG. 9 except that the separator 32 has a gas supply path 3 and a gas discharge path 4. In FIG. 11,
The illustration of the manifold portion in FIG. 12 is omitted, and the flow of the reaction gas and the like will be described with reference to FIG.

【００１０】図１２に示すように、セパレータ３２は、
その主面を矩形となし、この矩形主面の中央部にガス流
通溝５０を形成し、このガス流通溝５０の両端隣接部分
に、図上ハッチングで示すガス供給路３とガス排出路４
とを対向して前記ガス流通溝に連通して設け、かつこの
ガス供給路３およびガス排出路４は、例えば対角線上に
設けた燃料ガス入口マニホールド１および燃料ガス出口
マニホールド２に連通させる。[0010] As shown in FIG.
The main surface is made rectangular, and a gas flow groove 50 is formed at the center of the rectangular main surface. Gas supply passages 3 and gas discharge passages 4 indicated by hatching in the drawing are provided at both ends adjacent to the gas flow grooves 50.
The gas supply channel 3 and the gas discharge channel 4 are connected to the fuel gas inlet manifold 1 and the fuel gas outlet manifold 2 provided diagonally, for example.

【００１１】異なる対角線上には、酸化剤ガス入口マニ
ホールド５および酸化剤ガス出口マニホールド６を設
け、また、前記各マニホールドの中間には、対向して冷
却水入口７および出口８を設ける。このようなセパレー
タと図１１に示す電解質膜３１，電極触媒層４０，拡散
電極層３３等を複数個同軸方向に垂直または水平方向に
積層することにより、スタックを形成する。その際、各
セパレータ間にはガスシール用の部材を適宜挿入して、
適宜の締め付け手段により機械的に固定してスタックと
する。An oxidizing gas inlet manifold 5 and an oxidizing gas outlet manifold 6 are provided on different diagonals, and a cooling water inlet 7 and an outlet 8 are provided in the middle of each of the manifolds so as to face each other. A stack is formed by laminating a plurality of such separators and the electrolyte membrane 31, the electrode catalyst layer 40, the diffusion electrode layer 33, and the like shown in FIG. At that time, a member for gas sealing is appropriately inserted between each separator,
The stack is mechanically fixed by appropriate fastening means.

【００１２】ところで、前述のように、固体高分子電解
質型燃料電池に用いられる固体高分子電解質膜は、水を
含んだ湿潤状態において高いイオン（プロトン）伝導性
を示すため、反応ガスを水で加湿することにより高い電
池特性が得られる。As described above, the solid polymer electrolyte membrane used in the solid polymer electrolyte fuel cell exhibits high ionic (proton) conductivity in a wet state containing water. High battery characteristics can be obtained by humidification.

【００１３】単電池内部の反応ガスの出口に近い部分
は、ガス中に上流側の反応で生成した水(水蒸気)が多く
含まれるので固体高分子電解質膜を湿潤状態に保つこと
は、比較的容易である。これに対し反応ガスの入口近傍
では、特に、流通する反応ガスに持ち去られる水(水蒸
気)が反応による生成水よりも多くなり、固体高分子電
解質膜が乾燥して部分的な特性低下を引き起こす。Since the gas near the outlet of the reaction gas inside the cell contains a large amount of water (steam) generated by the upstream reaction, it is relatively difficult to keep the solid polymer electrolyte membrane in a wet state. Easy. On the other hand, in the vicinity of the inlet of the reaction gas, in particular, the amount of water (steam) taken away by the flowing reaction gas becomes larger than the water produced by the reaction, and the solid polymer electrolyte membrane is dried to cause a partial deterioration in characteristics.

【００１４】反応ガスを加湿する方法としては、スタッ
クの外部に設けた加湿用タンクなどで反応ガスを加湿し
てから供給する方法（外部加湿方式）や、単電池と類似
の寸法/形状の加湿セルをスタックの一部に組み込み、
加湿セルを通った反応ガスを発電部に供給する方法（内
部加湿方式）が考えられている。As a method for humidifying the reaction gas, a method for humidifying the reaction gas in a humidification tank or the like provided outside the stack and then supplying the humidified gas (external humidification method), or a method for humidifying the same size and shape as the unit cell Incorporate cells as part of the stack,
A method (internal humidification method) of supplying a reaction gas passing through a humidification cell to a power generation unit has been considered.

【００１５】例えば、外部加湿方式としては、加湿用容
器に貯留された水の中に反応ガスを散気し、水中から脱
気した反応ガスを積層燃料電池へ通流するように構成し
たもの、また、内部加湿方式としては、ガス流通溝を有
するセパレータと、加湿水流通溝を有するセパレータと
で多孔質支持体を介して水透過膜を挟持し、全体で加湿
板を構成し、加湿膜としての水透過膜を介して反応ガス
の加湿を行うように構成したもの等である。For example, as an external humidification system, a reaction gas is diffused into water stored in a humidification container, and the reaction gas degassed from the water is passed to the laminated fuel cell. In addition, as the internal humidification method, a separator having a gas circulation groove, and a separator having a humidification water circulation groove sandwich a water permeable membrane via a porous support, and constitute a humidification plate as a whole, as a humidification film And the like, in which the reaction gas is humidified via the water permeable membrane.

【００１６】[0016]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、固体高
分子電解質膜を最適な湿潤状態に保つことが重要である
が、従来の加湿方式を含めた固体高分子電解質型燃料電
池においては、下記のような問題があった。As described above, it is important to keep the solid polymer electrolyte membrane in an optimum wet state. However, in a solid polymer electrolyte fuel cell including a conventional humidification system, There were the following problems.

【００１７】前記外部加湿方式の場合には、加湿された
ガスは、配管などを経て電池に供給されるが、膜電極接
合体（MEA）に到達する途中で凝縮して水滴ができる
と、水滴がガス流通溝内に入りこんで溝を閉塞させて特
性低下を引き起こす原因となる。これを避けるために
は、配管系統を加熱するなどの凝縮防止処置が必要とな
り、システムが複雑となる問題がある。In the case of the external humidification method, the humidified gas is supplied to the battery via a pipe or the like. However, if the gas is condensed on the way to the membrane electrode assembly (MEA) to form water droplets, water droplets May enter the gas flow groove to close the groove and cause deterioration in characteristics. In order to avoid this, a condensation prevention measure such as heating of the piping system is required, and there is a problem that the system becomes complicated.

【００１８】また、前記内部加湿方式の場合には、高価
なセルと同等の構成部材を加湿セルの分だけ追加する必
要があり、コストが上昇する問題がある。Further, in the case of the internal humidification method, it is necessary to add a component equivalent to an expensive cell for the humidification cell, and there is a problem that the cost is increased.

【００１９】この発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、この発明の課題は、前述のように加湿タンク，配
管の加熱装置，加湿セルなどを用いず、システムが単純
で、装置がコンパクトとなる加湿手段を備えた固体高分
子電解質型燃料電池を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a simple system without using a humidifying tank, a piping heating device, a humidifying cell, and the like as described above. An object of the present invention is to provide a solid polymer electrolyte fuel cell provided with a humidifying unit that is compact.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、この発明においては、固体高分子電解質膜を挟ん
で配設した触媒電極層と多孔質の拡散電極層とからなる
アノード電極およびカソード電極と、セパレータとを備
えた単電池を複数個積層して成り、ガス入口マニホール
ドから前記各単電池に反応ガスを供給し、未使用反応ガ
スをガス出口マニホールドから排出する固体高分子電解
質型燃料電池において、前記セパレータは、前記触媒電
極層と対向する部分に反応ガス流通溝を有するととも
に、前記ガス入口マニホールドからの反応ガスを前記反
応ガス流通溝に供給するガス供給路と、未使用反応ガス
を前記反応ガス流通溝から前記ガス出口マニホールドに
導くガス排出路とを有し、前記拡散電極層は、前記反応
ガス流通溝、前記ガス供給路及び前記ガス排出路に対向
して配設してなるものとする（請求項１の発明）。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an anode comprising a catalyst electrode layer and a porous diffusion electrode layer provided with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween. A solid polymer electrolyte type formed by stacking a plurality of cells each having a cathode electrode and a separator, supplying a reaction gas to each of the cells from a gas inlet manifold, and discharging an unused reaction gas from a gas outlet manifold. In the fuel cell, the separator has a reaction gas flow groove in a portion facing the catalyst electrode layer, and a gas supply path for supplying a reaction gas from the gas inlet manifold to the reaction gas flow groove, A gas discharge passage for guiding a gas from the reaction gas flow groove to the gas outlet manifold, wherein the diffusion electrode layer includes the reaction gas flow groove, the gas Opposite the supply passage and the gas discharge path and made by arrangement (invention of claim 1).

【００２１】上記のように、単電池内のガス流通溝の前
段のガス供給路，もしくは後段のガス排出路に拡散電極
層を対向して設置することにより、この拡散電極層はME
Aとも接しているので、拡散電極層を介して水分がガス
供給路，排出路とMEAの間を移動し、供給ガス，排出ガ
スおよびMEAの湿度制御が可能となる。As described above, by disposing the diffusion electrode layer opposite to the gas supply path before the gas flow groove or the gas discharge path after the gas flow groove in the unit cell, the diffusion electrode layer is
Since it is also in contact with A, moisture moves between the gas supply path and the discharge path and the MEA via the diffusion electrode layer, and the humidity of the supply gas, the discharge gas and the MEA can be controlled.

【００２２】加湿された反応ガスがセルへの配管途中で
凝縮した場合、凝縮水は飛沫となってセル内に入り、ガ
ス供給路で拡散電極層と接触する。拡散電極層は多孔質
材料からなるため、毛管現象により水分を吸収し、MEA
が乾燥していればMEAに水分が移動する。MEAが過剰に濡
れている場合、乾燥ガスを供給すると、ガス供給路の拡
散電極層は乾燥しMEAから余分な水分が移動してくる。
このように、拡散電極層を介してMEAと供給ガスとの間
で水分が移動し、MEAは適度に湿潤した状態を保つこと
ができる。When the humidified reaction gas condenses on the way to the cell, the condensed water enters the cell as droplets and comes into contact with the diffusion electrode layer in the gas supply path. Since the diffusion electrode layer is made of a porous material, it absorbs moisture by capillary action,
Moisture moves to the MEA if it is dry. When the MEA is excessively wet, when a dry gas is supplied, the diffusion electrode layer in the gas supply path is dried, and excess moisture moves from the MEA.
As described above, moisture moves between the MEA and the supply gas via the diffusion electrode layer, and the MEA can be kept in an appropriately wet state.

【００２３】前記請求項１の発明の拡散電極層に関わる
実施態様としては、下記が好適である。即ち、請求項１
記載の燃料電池において、前記拡散電極層の前記ガス供
給路に対向する部分に、反応ガス加湿用の水を補給する
ための加湿水補給手段を設けたものとする（請求項２の
発明）。Preferred embodiments of the invention relating to the diffusion electrode layer of the first aspect are as follows. That is, claim 1
In the fuel cell described above, a humidifying water replenishing means for replenishing water for humidifying the reaction gas is provided in a portion of the diffusion electrode layer facing the gas supply path (the invention of claim 2).

【００２４】例えば、ガス供給路に臨む部分の拡散電極
層に、水補給路を通して水を供給することにより、ガス
供給路でこの水が蒸発しガスを加湿する。また、MEAが
乾燥しているときは拡散電極層を移動しMEAに水分を供
給することができる。For example, by supplying water to the diffusion electrode layer facing the gas supply path through a water supply path, the water evaporates in the gas supply path to humidify the gas. When the MEA is dry, the MEA can move through the diffusion electrode layer to supply water to the MEA.

【００２５】また、前記請求項１記載の燃料電池におい
て、前記拡散電極層の前記ガス排出路に臨む部分に、拡
散電極層を冷却するための拡散層冷却手段を設けたもの
とする（請求項３の発明）。Further, in the fuel cell according to the first aspect, a diffusion layer cooling means for cooling the diffusion electrode layer is provided at a portion of the diffusion electrode layer facing the gas exhaust passage. 3 invention).

【００２６】例えば、ガス排出路に対向する部分の拡散
電極層に接するセパレータの背面を冷却水で冷却するこ
とにより、この部分の拡散電極層の温度を低下させるこ
とができる。拡散電極層の温度が低いと、排出ガス中に
含まれる水蒸気が拡散電極層で凝縮し液体の水になる。
この水は、拡散電極層を通じてMEAに戻されるためMEAの
湿潤状態を保つことができる。For example, by cooling the back surface of the separator in contact with the diffusion electrode layer at the portion facing the gas discharge path with cooling water, the temperature of the diffusion electrode layer at this portion can be reduced. When the temperature of the diffusion electrode layer is low, water vapor contained in the exhaust gas condenses on the diffusion electrode layer to become liquid water.
This water is returned to the MEA through the diffusion electrode layer, so that the wet state of the MEA can be maintained.

【００２７】さらに、前記課題を解決するための異なる
手段として、請求項４の発明が好適である。即ち、固体
高分子電解質膜を挟んで配設した触媒電極層と多孔質の
拡散電極層とからなるアノード電極およびカソード電極
と、前記両電極にそれぞれ対向して設けられ、反応ガス
供給用のマニホールドに連通するガス流通溝を有するセ
パレータとを備えた単電池を複数個積層してなる固体高
分子電解質型燃料電池において、前記マニホールドの内
部に配設した多孔質体と、この多孔質体に反応ガス加湿
用の水を補給するための加湿水補給手段とを備えたもの
とする。Further, as a different means for solving the above-mentioned problem, the invention of claim 4 is preferable. That is, an anode electrode and a cathode electrode each comprising a catalyst electrode layer and a porous diffusion electrode layer disposed with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and a manifold for reactant gas supply provided opposite to each of the electrodes. In a solid polymer electrolyte fuel cell comprising a plurality of cells stacked with a separator having a gas flow groove communicating with a porous body, a porous body disposed inside the manifold and a reaction with the porous body Humidifying water replenishing means for replenishing water for gas humidification.

【００２８】また、前記請求項４の発明の拡散電極層に
関わる実施態様としては、下記が好適である。即ち、請
求項４記載の燃料電池において、前記多孔質体は樹脂ま
たはセラミックスなどの電気絶縁性材料とする（請求項
５の発明）。Further, as the embodiment relating to the diffusion electrode layer of the invention of claim 4, the following is preferable. That is, in the fuel cell according to the fourth aspect, the porous body is made of an electrically insulating material such as resin or ceramic (the invention of the fifth aspect).

【００２９】さらに、請求項４または５記載の燃料電池
において、前記多孔質体は、その細孔平均直径が１５μ
ｍから４０μｍの範囲に分布するものとし、かつ直径２
０μｍ以上の細孔が５０％以上有するものとする（請求
項６の発明）。The fuel cell according to claim 4 or 5, wherein the porous body has an average pore diameter of 15 μm.
m to 40 μm and a diameter of 2
It is assumed that pores having a diameter of 0 μm or more have 50% or more (the invention of claim 6).

【００３０】上記請求項４の発明によれば、マニホール
ド内部に設置した棒状の多孔質体には水が供給されるの
で、乾いた反応ガスは多孔質体から容易に水分の供給を
受け加湿される。マニホールドと単セルは隣接していて
移動距離が僅かであり、温度も同一ないしはマニホール
ドの方が若干低いので加湿ガス中の水分がMEAに到達す
る前に凝縮して液滴を形成する危険はない。また、棒状
の多孔質体はマニホールドの空間内部に設置するので、
加湿セルを設ける場合のようにスタック寸法は拡大しな
い。According to the fourth aspect of the present invention, since water is supplied to the rod-shaped porous body provided inside the manifold, the dry reaction gas is easily supplied with moisture from the porous body and humidified. You. Since the manifold and the single cell are adjacent to each other and move a short distance, and the temperature is the same or slightly lower in the manifold, there is no danger that the moisture in the humidified gas will condense and form droplets before reaching the MEA . In addition, since the rod-shaped porous body is installed inside the space of the manifold,
The stack size does not increase as in the case of providing a humidifying cell.

【００３１】また、前記請求項５の発明のように、多孔
質体を電気絶縁性材料とすることにより、多孔質体によ
る単電池間の短絡を防止することができる。Further, by using a porous body made of an electrically insulating material, it is possible to prevent a short circuit between cells due to the porous body.

【００３２】さらに、前記請求項６の発明によれば、多
孔質体の細孔における水の保持性能が最適となり、多孔
質内での水の移動速度が低下して長さ方向で水分量の不
均一が生ずることなく、多孔質内での水の移動とガスへ
の水分供給が好適に行えるため、スタック全体に偏りの
ない加湿ガスを供給することが可能となる。Further, according to the invention of claim 6, the water retention performance in the pores of the porous body is optimized, the movement speed of water in the porous body is reduced, and the water content in the length direction is reduced. Since the movement of water in the porous body and the supply of moisture to the gas can be suitably performed without causing unevenness, it is possible to supply the humidified gas without bias to the entire stack.

【００３３】[0033]

【発明の実施の形態】図面に基づき、この発明の実施例
について以下にのべる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００３４】図１は、請求項１の発明に関わる実施例で
あって、図１１に相当する単電池の模式的断面図を示
す。図１１と同一部材には同一番号を付して説明を省略
する。図１と図１１との相違点は、図１においては、拡
散電極層３３１を、ガス供給路３およびガス排出路４に
臨むように延長して設け、セパレータ３２１も前記延長
部分を設置し易いように拡散電極層との接触部を変更し
た点である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a unit cell corresponding to FIG. 11, which is an embodiment according to the first aspect of the present invention. The same members as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The difference between FIG. 1 and FIG. 11 is that, in FIG. 1, the diffusion electrode layer 331 is provided so as to extend toward the gas supply path 3 and the gas discharge path 4, and the separator 321 is also easy to install the extension part. That is, the contact portion with the diffusion electrode layer is changed as described above.

【００３５】上記構成によれば、反応ガスは，まずガス
供給路３に入り拡散電極層３３１と接触する。反応ガス
に凝縮水が飛沫となって含まれる場合、凝縮水は拡散電
極層３３１に吸収され、拡散電極層を通してMEAに移動
する。従って、凝縮水がガス流通溝に入り込み、溝を閉
塞することはない。また、逆に反応ガスが乾燥している
場合、拡散層を通してMEAから移動してきた生成水が拡
散層で蒸発し、反応ガスを加湿するため、MEAが反応ガ
スにより乾燥することはない。According to the above configuration, the reaction gas first enters the gas supply path 3 and comes into contact with the diffusion electrode layer 331. When the reaction gas contains condensed water as droplets, the condensed water is absorbed by the diffusion electrode layer 331 and moves to the MEA through the diffusion electrode layer. Therefore, the condensed water does not enter the gas flow groove and does not close the groove. Conversely, when the reaction gas is dry, the generated water that has moved from the MEA through the diffusion layer evaporates in the diffusion layer and humidifies the reaction gas, so that the MEA is not dried by the reaction gas.

【００３６】図２は、請求項２の発明に関わる実施例で
あって、拡散電極層３３１のガス供給路３に臨む部分に
加湿水補給手段としての加湿水補給路６５を付加したセ
ルの模式断面図を示す。この加湿水補給路は、セパレー
タ３２２を貫通して設けられ、加湿水補給路を通して拡
散電極層３３１に供給された水は、ガス供給路３で蒸発
し反応ガスを加湿する。また、MEAが乾燥しているとき
は、拡散電極層３３１を移動しMEAに水分を供給するこ
とができる。補給する水として、燃料電池冷却水を用い
る場合には、セル温度と同程度の温水を供給することが
でき、反応ガスを加湿する際のエネルギー損失を少なく
することができる。FIG. 2 shows an embodiment according to the second aspect of the present invention, in which a humidification water supply path 65 as humidification water supply means is added to a portion of the diffusion electrode layer 331 facing the gas supply path 3. FIG. The humidification water supply path is provided to penetrate the separator 322, and the water supplied to the diffusion electrode layer 331 through the humidification water supply path evaporates in the gas supply path 3 to humidify the reaction gas. Further, when the MEA is dry, it is possible to move the diffusion electrode layer 331 to supply water to the MEA. When fuel cell cooling water is used as the replenishing water, it is possible to supply hot water at a temperature substantially equal to the cell temperature, and it is possible to reduce energy loss when humidifying the reaction gas.

【００３７】図３は、請求項３の発明に関わる実施例で
あって、拡散電極層３３１のガス排出路４に臨む部分の
近傍に、拡散電極層を冷却するための拡散層冷却手段と
しての拡散層冷却水路６６を付加したセルの模式断面図
を示す。この拡散層冷却水路６６は、セパレータ３２３
を貫通して設けられ、拡散電極層に接するセパレータの
背面を冷却水で冷却することにより、拡散電極層３３１
の温度を低下させることができる。拡散電極層の温度が
低いと、排出ガス中に含まれる水蒸気が拡散電極層で凝
縮し液体の水となる。この水は、拡散電極層を通じてME
Aに戻されるためMEAの湿潤状態を保つことができる。FIG. 3 shows an embodiment according to the third aspect of the present invention, in which a diffusion layer cooling means for cooling the diffusion electrode layer 331 is provided near a portion of the diffusion electrode layer 331 facing the gas exhaust passage 4. A schematic sectional view of a cell to which a diffusion layer cooling water channel 66 is added is shown. The diffusion layer cooling water channel 66 is connected to the separator 323.
The back surface of the separator, which is provided to pass through the diffusion electrode layer and is in contact with the diffusion electrode layer, is cooled with cooling water, so that the
Can be lowered. When the temperature of the diffusion electrode layer is low, the water vapor contained in the exhaust gas condenses on the diffusion electrode layer to become liquid water. This water is added to the ME through the diffusion electrode layer.
Since it is returned to A, the MEA can be kept wet.

【００３８】図４は、請求項４の発明に関わる実施例で
あって、内部マニホールド形式を採用した燃料電池スタ
ックの概念的な一部切欠斜視図を示す。FIG. 4 is an embodiment according to the fourth aspect of the present invention, and is a conceptual partially cutaway perspective view of a fuel cell stack employing an internal manifold type.

【００３９】この実施例においては、図１２により説明
した構成と同様に、燃料ガス、酸化剤ガスともセルと同
一面内に形成された内部マニホールドから供給/排出さ
れる。燃料ガス入口マニホールド１には、図示しない改
質装置から水素を主成分とする燃料ガスが流入してお
り、酸化剤ガス入口マニホールド３には、図示しない空
気圧縮機（コンプレッサー）から空気が流入している。
スタック長手方向の略全体にわたって、酸化剤ガス入口
マニホールド３の中央には、棒状の多孔質体５５が配設
されており、この棒状の多孔質体５５はその両端が、ス
タック締め付け用の端板７１の部分で水供給用のチュー
ブ６７と、図示しない水供給用の接続部材を介して接続
されている。In this embodiment, similarly to the configuration described with reference to FIG. 12, both the fuel gas and the oxidizing gas are supplied / discharged from an internal manifold formed in the same plane as the cell. Fuel gas containing hydrogen as a main component flows from a reformer (not shown) into the fuel gas inlet manifold 1, and air flows from an air compressor (compressor) not shown into the oxidant gas inlet manifold 3. ing.
A rod-shaped porous body 55 is disposed at the center of the oxidant gas inlet manifold 3 over substantially the entire length of the stack, and both ends of the rod-shaped porous body 55 have end plates for stack tightening. A portion 71 is connected to a water supply tube 67 via a water supply connection member (not shown).

【００４０】酸化剤ガス入口マニホールド３の中で、乾
燥した空気は水を含んだ棒状の多孔質体５５と接触して
加湿された後、各単電池６０のガス流通溝へと流入して
反応（発電）に使われる。In the oxidizing gas inlet manifold 3, the dried air comes into contact with the rod-shaped porous body 55 containing water and is humidified, and then flows into the gas circulation groove of each cell 60 to react. Used for (power generation).

【００４１】本実施例では原燃料の改質時に水蒸気が多
く発生するため、燃料ガス入口マニホールド１には加湿
用の多孔質体を設置していないが、燃料ガスの準備方法
によっては、燃料ガス入口マニホールド１にも加湿用の
多孔質体を、適宜設置できる。In this embodiment, since a large amount of water vapor is generated during the reforming of the raw fuel, no porous material for humidification is installed in the fuel gas inlet manifold 1. A porous body for humidification can be appropriately installed in the inlet manifold 1 as well.

【００４２】なお、本実施例では多孔質体５５はアルミ
ナを主成分とするセラミックスを用いるが、ガラスや樹
脂などを主成分とするものでも良い。また、前述のよう
に、多孔質体は、その細孔平均直径が１５μｍから４０
μｍの範囲に分布するものとし、かつ直径２０μｍ以上
の細孔が５０％以上有するものが好ましい。In this embodiment, the porous body 55 is made of ceramics mainly composed of alumina, but may be composed mainly of glass or resin. Further, as described above, the porous body has an average pore diameter of 15 μm to 40 μm.
It is preferable that the pores have a diameter of 20 μm or more and 50% or more.

【００４３】図５は、図４と同様に請求項４の発明に関
わる実施例であるが、図４とは異なる実施例を示す。本
実施例では、燃料ガス入口マニホールド１には、図示し
ない水素ボンベから水素ガスが、酸化剤ガス入口マニホ
ールド５には、図示しない酸素ボンベから酸素が、それ
ぞれ減圧弁を通じて流入している。部番２，６，７，８
の各マニホールド等は、図１２と同等であるので、説明
を省略する。本実施例では純水素と純酸素の利用で供給
ガスの流量が少ないため、マニホールドが偏平状となっ
ており、その内部に設置されている多孔質体５６は板状
のものが使用される。このように、マニホールドの形状
に合わせて薄板、三角柱状など様々な形状の多孔質体を
用いることができる。FIG. 5 shows an embodiment according to the fourth aspect of the present invention similarly to FIG. 4, but shows an embodiment different from FIG. In this embodiment, hydrogen gas flows from a hydrogen cylinder (not shown) into the fuel gas inlet manifold 1, and oxygen flows from an oxygen cylinder (not shown) into the oxidant gas inlet manifold 5 through a pressure reducing valve. Part number 2,6,7,8
Since the respective manifolds and the like are the same as those in FIG. 12, the description is omitted. In this embodiment, since the flow rate of the supply gas is small due to the use of pure hydrogen and pure oxygen, the manifold has a flat shape, and the porous body 56 provided inside the manifold is a plate-like one. As described above, porous bodies having various shapes such as a thin plate and a triangular prism can be used according to the shape of the manifold.

【００４４】図６は、図４とはさらに異なる実施例を示
す。本実施例は、外部マニホールド形式のスタックの斜
視図を示し、図１０の構成と略同等であるが、多孔質体
５７を酸化剤ガス入口マニホールド８２内に設けた点が
異なる。燃料ガス入口マニホールド８１には、下部より
水素を主成分とする燃料ガスが図示しない改質装置から
流入しており、酸化剤ガス入口マニホールド８２には、
図示しない空気圧縮機（コンプレッサー）から空気が流
入している。発電中は多孔質体５７に水が適量供給され
るように構成される。FIG. 6 shows an embodiment different from FIG. This embodiment shows a perspective view of a stack of an external manifold type, which is substantially the same as the configuration of FIG. 10, except that a porous body 57 is provided in an oxidant gas inlet manifold 82. A fuel gas containing hydrogen as a main component flows into the fuel gas inlet manifold 81 from a reformer (not shown) from below, and the oxidizing gas inlet manifold 82
Air is flowing from an air compressor (compressor) not shown. During power generation, a suitable amount of water is supplied to the porous body 57.

【００４５】なお図６において、多孔質体５７を中空管
状とし、酸化剤ガスをこの中空部から多孔質体を経由し
て、酸化剤ガス入口マニホールドの空間へ導入するよう
にすることもできる。いずれにせよ、マニホールド内部
において、多孔質体に含まれる水が放出されることによ
り、マニホールド内部のガス加湿がシンプルに実施可能
であれば、この技術思想の範囲内で、多孔質体の形状や
設置場所等は、様々な変形があり得る。In FIG. 6, the porous body 57 may be formed as a hollow tube, and the oxidizing gas may be introduced into the space of the oxidizing gas inlet manifold from the hollow portion via the porous body. In any case, the water contained in the porous body is released inside the manifold, and if the gas humidification inside the manifold can be simply performed, the shape and the shape of the porous body are within the scope of this technical idea. The installation location and the like can have various modifications.

【００４６】図７は、前記この発明の実施例になる燃料
電池に関し、スタック電圧の経時変化を試験し、燃料電
池の安定性に関して従来技術と比較した結果を示す。図
７の縦軸は、スタック電圧Ｖを示し、横軸は運転経過時
間（分）を示す。試験用スタックのセル積層数は２０
個、運転電流密度は、0.6A/cm2(70℃)とした。FIG. 7 shows the results of comparing the stack voltage with time with respect to the fuel cell according to the embodiment of the present invention and comparing the stability of the fuel cell with the prior art. The vertical axis in FIG. 7 indicates the stack voltage V, and the horizontal axis indicates the elapsed operation time (minutes). The number of cells in the test stack is 20
The operating current density was 0.6 A / cm 2 (70 ° C.).

【００４７】図中、実線（Ａ）で示す本発明の実施例に
おいては、経時的な電圧変化は見られなかった。これに
対し従来技術のうち加湿を行わない一点鎖線（Ｃ）で示
すスタックでは、運転開始後すぐに電圧が低下しはじ
め、徐々に電圧低下が拡大していった。また、加湿タン
クを用いて外部加湿を行った破線（Ｂ）で示すスタック
では，急激な電圧低下は生じていないものの、間欠的に
電圧の低下（変動）が認められた。これは、加湿水の一
部が凝集して液滴をつくりガス流路を閉塞していること
に起因するものと考えられる。In the example of the present invention shown by the solid line (A), no time-dependent voltage change was observed. On the other hand, in the stack shown by the dashed-dotted line (C) in which humidification is not performed in the conventional technology, the voltage began to decrease immediately after the start of operation, and the voltage decrease gradually increased. Further, in the stack shown by the broken line (B) in which external humidification was performed using the humidification tank, the voltage was intermittently reduced (fluctuation) although no sharp voltage reduction occurred. This is considered to be due to the fact that a part of the humidifying water aggregates to form droplets and block the gas flow path.

【００４８】この結果から明らかなように、この発明を
適用した燃料電池は、反応ガス入口近傍での乾燥を防止
できると共に、液滴の発生も防止して電池電圧を安定さ
せるのに優れていることがわかる。As is apparent from the results, the fuel cell to which the present invention is applied is excellent in preventing drying near the inlet of the reaction gas and preventing generation of liquid droplets and stabilizing the cell voltage. You can see that.

【００４９】[0049]

【発明の効果】上記のとおり、この発明によれば、固体
高分子電解質膜を挟んで配設した触媒電極層と多孔質の
拡散電極層とからなるアノード電極およびカソード電極
と、セパレータとを備えた単電池を複数個積層して成
り、ガス入口マニホールドから前記各単電池に反応ガス
を供給し、未使用反応ガスをガス出口マニホールドから
排出する固体高分子電解質型燃料電池において、前記セ
パレータは、前記触媒電極層と対向する部分に反応ガス
流通溝を有するとともに、前記ガス入口マニホールドか
らの反応ガスを前記反応ガス流通溝に供給するガス供給
路と、未使用反応ガスを前記反応ガス流通溝から前記ガ
ス出口マニホールドに導くガス排出路とを有し、前記拡
散電極層は、前記反応ガス流通溝、前記ガス供給路及び
前記ガス排出路に対向して配設してなるものとするか、
あるいは、固体高分子電解質膜を挟んで配設した触媒電
極層と多孔質の拡散電極層とからなるアノード電極およ
びカソード電極と、前記両電極にそれぞれ対向して設け
られ、反応ガス供給用のマニホールドに連通するガス流
通溝を有するセパレータとを備えた単電池を複数個積層
してなる固体高分子電解質型燃料電池において、前記マ
ニホールドの内部に配設した多孔質体と、この多孔質体
に反応ガス加湿用の水を補給するための加湿水補給手段
とを備えたものとすることにより、従来のように、加湿
タンク，配管の加熱装置，加湿セルなどを用いず、シス
テムが単純で、装置がコンパクトとなる加湿手段を備
え、かつMEAの湿潤状態を常に最適に保つことができ、
高いセル電圧を得ることのできる固体高分子電解質型燃
料電池を提供することが可能となる。As described above, according to the present invention, an anode electrode and a cathode electrode each comprising a catalyst electrode layer and a porous diffusion electrode layer provided with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and a separator are provided. In a solid polymer electrolyte fuel cell comprising a plurality of stacked cells, supplying a reaction gas to each of the cells from a gas inlet manifold, and discharging an unused reaction gas from a gas outlet manifold, the separator comprises: A reaction gas flow groove is provided at a portion opposed to the catalyst electrode layer, and a gas supply path that supplies a reaction gas from the gas inlet manifold to the reaction gas flow groove, and an unused reaction gas flows from the reaction gas flow groove. A gas discharge passage leading to the gas outlet manifold, wherein the diffusion electrode layer is provided in the reaction gas circulation groove, the gas supply passage, and the gas discharge passage. Or it shall be made by arrangement with,
Alternatively, an anode electrode and a cathode electrode composed of a catalyst electrode layer and a porous diffusion electrode layer disposed with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and a manifold for reactant gas supply provided opposite to each of the electrodes. In a solid polymer electrolyte fuel cell formed by stacking a plurality of cells each including a separator having a gas flow groove communicating with a porous body, a porous body disposed inside the manifold, and a reaction with the porous body By providing humidification water replenishing means for replenishing water for gas humidification, the system is simple and does not use a humidification tank, a piping heating device, a humidification cell, etc. as in the conventional case. Is equipped with humidifying means that is compact, and can always keep the wet state of the MEA optimal,
It is possible to provide a solid polymer electrolyte fuel cell capable of obtaining a high cell voltage.

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

【図１】請求項１の発明の実施例に関わる単電池の模式
的断面図FIG. 1 is a schematic sectional view of a unit cell according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１とは異なる実施例に関わる単電池の模式的
断面図FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a unit cell according to an embodiment different from FIG.

【図３】図１とはさらに異なる実施例に関わる単電池の
模式的断面図FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a unit cell according to an embodiment different from FIG.

【図４】請求項４の発明の実施例に関わるスタックの概
念的な一部切欠斜視図FIG. 4 is a conceptual partially cutaway perspective view of a stack according to an embodiment of the invention of claim 4;

【図５】図４とは異なる実施例に関わるスタックの概念
的斜視図FIG. 5 is a conceptual perspective view of a stack according to an embodiment different from FIG. 4;

【図６】図４とはさらに異なる実施例に関わるスタック
の概念的斜視図FIG. 6 is a conceptual perspective view of a stack according to an embodiment different from FIG. 4;

【図７】スタック電圧の安定性に関して、この発明と従
来技術とを比較して示す図FIG. 7 is a diagram showing a comparison between the present invention and the prior art regarding the stability of the stack voltage.

【図８】従来の燃料電池のセル構成を示す斜視図FIG. 8 is a perspective view showing a cell configuration of a conventional fuel cell.

【図９】従来の単電池の模式的断面図FIG. 9 is a schematic sectional view of a conventional unit cell.

【図１０】従来の燃料電池のスタック構成を示す模式的
斜視図FIG. 10 is a schematic perspective view showing a stack configuration of a conventional fuel cell.

【図１１】従来の図９とは異なる内部マニホールド形式
の単電池の模式的断面図FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a unit cell of an internal manifold type different from the conventional one shown in FIG. 9;

【図１２】図１１の単電池におけるセパレータの正面図12 is a front view of a separator in the unit cell of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，８１：燃料ガス入口マニホールド、２：燃料ガス出
口マニホールド、３：ガス供給路、４：ガス排出路、
５，８２：酸化剤ガス入口マニホールド、６：酸化剤ガ
ス出口マニホールド、３１：電解質膜、３２，３２１，
３２２，３２３：セパレータ、３３，３３１：拡散電極
層、４０：触媒電極層、５０：ガス流通溝、５５，５
６，５７：棒状の多孔質体、６５：加湿水補給路、６
６：拡散層冷却水路、６７：水供給用のチューブ。1, 81: fuel gas inlet manifold, 2: fuel gas outlet manifold, 3: gas supply path, 4: gas discharge path,
5, 82: oxidant gas inlet manifold, 6: oxidant gas outlet manifold, 31: electrolyte membrane, 32, 321,
322, 323: separator, 33, 331: diffusion electrode layer, 40: catalyst electrode layer, 50: gas flow groove, 55, 5
6, 57: rod-shaped porous body, 65: humidification water supply path, 6
6: diffusion layer cooling channel, 67: tube for water supply.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 固体高分子電解質膜を挟んで配設した触
媒電極層と多孔質の拡散電極層とからなるアノード電極
およびカソード電極と、セパレータとを備えた単電池を
複数個積層して成り、ガス入口マニホールドから前記各
単電池に反応ガスを供給し、未使用反応ガスをガス出口
マニホールドから排出する固体高分子電解質型燃料電池
において、 前記セパレータは、前記触媒電極層と対向する部分に反
応ガス流通溝を有するとともに、前記ガス入口マニホー
ルドからの反応ガスを前記反応ガス流通溝に供給するガ
ス供給路と、未使用反応ガスを前記反応ガス流通溝から
前記ガス出口マニホールドに導くガス排出路とを有し、 前記拡散電極層は、前記反応ガス流通溝、前記ガス供給
路及び前記ガス排出路に対向して配設されたことを特徴
とする固体高分子電解質型燃料電池。1. A unit cell comprising an anode electrode and a cathode electrode each comprising a catalyst electrode layer and a porous diffusion electrode layer provided with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and a plurality of unit cells each comprising a separator. In a solid polymer electrolyte fuel cell in which a reaction gas is supplied to each of the unit cells from a gas inlet manifold and an unused reaction gas is discharged from a gas outlet manifold, the separator reacts with a portion facing the catalyst electrode layer. With a gas flow groove, a gas supply path for supplying a reaction gas from the gas inlet manifold to the reaction gas flow groove, and a gas discharge path for guiding unused reaction gas from the reaction gas flow groove to the gas outlet manifold. Wherein the diffusion electrode layer is disposed so as to face the reaction gas flow groove, the gas supply path, and the gas discharge path. Body polymer electrolyte fuel cell. 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池において、前記
拡散電極層の前記ガス供給路に対向する部分に、反応ガ
ス加湿用の水を補給するための加湿水補給手段を設けた
ことを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。2. The fuel cell according to claim 1, wherein a humidification water replenishing means for replenishing water for humidifying the reaction gas is provided at a portion of the diffusion electrode layer facing the gas supply path. Polymer electrolyte fuel cell. 【請求項３】 請求項１記載の燃料電池において、前記
拡散電極層の前記ガス排出路に対向する部分に、拡散電
極層を冷却するための拡散層冷却手段を設けたことを特
徴とする固体高分子電解質型燃料電池。3. The fuel cell according to claim 1, wherein a diffusion layer cooling means for cooling the diffusion electrode layer is provided in a portion of the diffusion electrode layer facing the gas exhaust passage. Polymer electrolyte fuel cell. 【請求項４】 固体高分子電解質膜を挟んで配設した触
媒電極層と多孔質の拡散電極層とからなるアノード電極
およびカソード電極と、前記両電極にそれぞれ対向して
設けられ、反応ガス供給用のマニホールドに連通するガ
ス流通溝を有するセパレータとを備えた単電池を複数個
積層してなる固体高分子電解質型燃料電池において、前
記マニホールドの内部に配設した多孔質体と、この多孔
質体に反応ガス加湿用の水を補給するための加湿水補給
手段とを備えたことを特徴とする固体高分子電解質型燃
料電池。4. An anode electrode and a cathode electrode comprising a catalyst electrode layer and a porous diffusion electrode layer disposed with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and a reaction gas supply provided opposite to both electrodes. A solid polymer electrolyte fuel cell comprising a stack of a plurality of cells each including a separator having a gas flow groove communicating with a manifold for use in a porous body disposed inside the manifold, A solid polymer electrolyte fuel cell, comprising: humidifying water replenishing means for replenishing the body with water for humidifying a reaction gas. 【請求項５】 請求項４記載の燃料電池において、前記
多孔質体は樹脂またはセラミックスなどの電気絶縁性材
料からなることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池。5. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 4, wherein said porous body is made of an electrically insulating material such as resin or ceramic. 【請求項６】 請求項４または５記載の燃料電池におい
て、前記多孔質体は、その細孔平均直径が１５μｍから
４０μｍの範囲に分布するものとし、かつ直径２０μｍ
以上の細孔が５０％以上有するものとしたことを特徴と
する固体高分子電解質型燃料電池。6. The fuel cell according to claim 4, wherein the porous body has an average pore diameter ranging from 15 μm to 40 μm and a diameter of 20 μm.
A solid polymer electrolyte fuel cell, wherein the above pores have 50% or more.
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