JP2008166260A - Fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell which can improve a drainage performance in a gas passage inside the fuel cell can be improved. <P>SOLUTION: The fuel cell composed of a lamination of an electrolyte layer and a member including electrodes formed on the electrolyte layer is provide with a gas separator 25 which is laminated together with the electrolyte layer and the electrode and formed a gas passage, a space where a reaction gas to be supplied for an electro-chemical reaction passes between electrodes. Furthermore, there is provided a first water introducing portion which is arranged between the electrodes and the gas separator 25 and is connected with the electrodes so that water can move and introduces water continuously in a direction of a face of the electrodes. Moreover, there is provided in an end portion of the gas passage a gas exhausting mouth 68 at least one portion of which is open lapping on an end portion of the first water introducing portion and which introduces the reaction gas flowing in the gas passage out of the gas passage and which has a shape in which a resistance when the reaction gas flows is larger than the resistance inside the gas passage. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell.

燃料電池において電気化学反応が進行する際には、一方の電極において水が生じる。また、特に固体高分子型燃料電池では、電解質膜を湿潤状態に保つ必要があるため、燃料電池に供給するガスを加湿する場合があり、このような構成にすると、ガス中の水分がガス流路において凝縮する可能性がある。このようにガス流路内で液水が生じ得る燃料電池では、電極に対するガスの給排が液水によって妨げられることに起因する電池性能の低下を防止するために、電極に対して給排されるガスの通り道を確保すると共に、生じた液水が排出される通り道を確保することが必要である。ガスおよび水の通り道を確保する構成として、電極に近接して、疎水性を有する細孔および親水性を有する細孔を形成した多孔質の保持層を設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、疎水性の細孔によってガスの通り道が確保され、親水性の細孔によって液水の通り道が確保される。   When an electrochemical reaction proceeds in the fuel cell, water is generated at one electrode. In particular, in the polymer electrolyte fuel cell, it is necessary to keep the electrolyte membrane in a wet state, so the gas supplied to the fuel cell may be humidified. With such a configuration, moisture in the gas flows into the gas flow. May condense on the road. Thus, in a fuel cell in which liquid water can be generated in the gas flow path, the supply / discharge of gas to / from the electrode is prevented from being performed by the liquid water in order to prevent deterioration in battery performance. It is necessary to secure a passage for the generated gas and a passage for the generated liquid water to be discharged. As a configuration for ensuring the passage of gas and water, a configuration in which a porous holding layer formed with a hydrophobic pore and a hydrophilic pore is provided in the vicinity of an electrode has been proposed (for example, a patent) Reference 1). Here, a gas passage is secured by the hydrophobic pores, and a liquid water passage is secured by the hydrophilic pores.

特表２００２−５１３２００号公報Special table 2002-513200 gazette 特開２００６−１００１５５号公報JP 2006-100155 A 特開２００６−４９２０号公報JP 2006-4920 A 特開２００４−３１３２５号公報JP 2004-31325 A 特開２００５−１４１９７９号公報JP 2005-141979 A

しかしながら、このように疎水性の細孔と親水性の細孔とを設けることによってガスおよび液水の通り道を確保しても、多孔質体からの排水効率には限界があり、燃料電池の運転状態によっては、排水性が不十分となる場合があった。例えば、燃料電池の内部温度が低下したときには、飽和蒸気圧が低下するために、電極に供給されるガスが過加湿となる場合があり、このような場合には、親水性の細孔によって液水の通り道を確保するだけでは充分に排水することができない場合があった。燃料電池の内部に水が滞留すると、ガスの供給が部分的に不十分となって、電池性能が次第に低下する可能性がある。そのため、より安定した電池性能を実現するために、燃料電池においては、さらなる排水性の向上が望まれていた。   However, even if the passage of gas and liquid water is secured by providing hydrophobic pores and hydrophilic pores in this way, there is a limit to the efficiency of draining from the porous body, and the operation of the fuel cell is limited. Depending on the state, drainage may be insufficient. For example, when the internal temperature of the fuel cell decreases, the saturated vapor pressure decreases, so the gas supplied to the electrode may become excessively humidified. In such a case, the liquid is formed by hydrophilic pores. In some cases, it was not possible to drain the water sufficiently simply by securing a water passage. If water stays inside the fuel cell, the gas supply may be partially insufficient, and the cell performance may gradually deteriorate. Therefore, in order to achieve more stable battery performance, further improvement in drainage has been desired in the fuel cell.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池内部のガス流路における排水性能を向上させることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to improve drainage performance in a gas flow path inside a fuel cell.

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、電解質層と、前記電解質層上に形成された電極と、前記電解質層および前記電極と共に積層され、前記電極との間で、電気化学反応に供される反応ガスが流れるガス流路を形成するガスセパレータと、前記電極と前記ガスセパレータとの間に配置されると共に、前記電極との間で水が移動可能に接続され、前記電極の面の方向に水を導く第１の水誘導部と、前記ガス流路の端部において、少なくとも一部が前記第１の水誘導部の端部と重なって開口し、前記ガス流路を流れる反応ガスを前記ガス流路から排出するためのガス排出口であって、前記ガス流路の内部よりも、前記反応ガスが流れる際の抵抗が大きくなる形状を有するガス排出口と、を備えることを要旨とする。   In order to achieve the above object, a fuel cell of the present invention includes an electrolyte layer, an electrode formed on the electrolyte layer, a laminate together with the electrolyte layer and the electrode, and an electrochemical reaction between the electrode and the electrode. A gas separator that forms a gas flow path through which a reaction gas supplied to the gas flows, and the electrode and the gas separator, and water is movably connected between the electrode and the electrode. At least a part of the first water guiding portion that guides water in the direction of the surface and the end of the gas flow path is open to overlap with the end of the first water guiding portion, and flows through the gas flow path. A gas discharge port for discharging the reaction gas from the gas flow path, the gas discharge port having a shape in which resistance when the reaction gas flows is larger than that inside the gas flow path. Is the gist.

以上のように構成された本発明の燃料電池によれば、少なくとも一部が第１の水誘導部の端部と重なって開口するガス排出口が、ガス流路の内部よりも反応ガスが流れる際の抵抗が大きくなる形状を有するため、ガス排出口近傍において反応ガスの流速が速くなる。ここで、電極から移動した水は、第１の水誘導部によって電極の面の方向に導かれているため、反応ガスの流れによって、第１の水誘導部から、連続的に排水することができる。これにより、燃料電池内のガス流路に水が滞留することに起因して生じる不都合を抑えることができる。   According to the fuel cell of the present invention configured as described above, the reaction gas flows from the gas discharge port, which is at least partially overlapped with the end of the first water guiding portion, and is opened from the inside of the gas flow path. Since it has a shape in which the resistance at the time is increased, the flow rate of the reaction gas is increased in the vicinity of the gas discharge port. Here, since the water moved from the electrode is guided in the direction of the surface of the electrode by the first water guiding portion, it can be continuously drained from the first water guiding portion by the flow of the reaction gas. it can. Thereby, the inconvenience resulting from water stagnating in the gas flow path in the fuel cell can be suppressed.

なお、本発明の燃料電池において、電解質層上に形成された電極は、例えば電極に供給するガスの拡散性を向上させるための多孔質体から成る層であるガス拡散層を、さらに備えていても良い。また、ガス拡散層には撥水処理が施され、第１の水誘導部には親水処理が施されていても良い。   In the fuel cell of the present invention, the electrode formed on the electrolyte layer further includes, for example, a gas diffusion layer that is a layer made of a porous body for improving the diffusibility of the gas supplied to the electrode. Also good. Further, the gas diffusion layer may be subjected to a water repellent treatment, and the first water guiding portion may be subjected to a hydrophilic treatment.

本発明の燃料電池において、前記第１の水誘導部は、前記電極全体を覆って配置されていることとしても良い。このような構成とすれば、電極全体を覆って配置され、電極から水が移動する第１の水誘導部によって、電極の面方向に水を導いて排水性を高めることができる。   In the fuel cell of the present invention, the first water guiding portion may be disposed so as to cover the entire electrode. With such a configuration, the drainage can be improved by guiding the water in the surface direction of the electrode by the first water guiding portion that is disposed so as to cover the entire electrode and from which the water moves.

本発明の燃料電池において、前記第１の水誘導部は、前記ガス流路を流れる前記反応ガスが流入可能な細孔であって、少なくとも前記電極の面の方向に連通して拡がる細孔を、内部に有する第１の多孔質体によって形成されていることとしても良い。このような構成とすれば、第１の水誘導部である第１の多孔質体へと電極から伝えられた水は、第１の多孔質体に形成された細孔を介して、電極の面方向へと連続して導かれることができる。そして、ガス排出口近傍においては、流路抵抗が大きいことによって、反応ガスの流速が速められると共に、反応ガスの第１の多孔質体内への流入が促進される。そのため、反応ガスのガス流れを利用して、第１の多孔質体から連続的に排水することができる。   In the fuel cell of the present invention, the first water guiding portion is a pore into which the reaction gas flowing through the gas flow channel can flow, and at least a pore that extends in communication with the surface of the electrode. It is good also as being formed with the 1st porous body which has inside. With such a configuration, water transferred from the electrode to the first porous body serving as the first water guiding portion passes through the pores formed in the first porous body. It can be guided continuously in the plane direction. In the vicinity of the gas discharge port, the flow resistance of the reaction gas is increased, whereby the flow rate of the reaction gas is increased and the inflow of the reaction gas into the first porous body is promoted. Therefore, it is possible to continuously drain water from the first porous body using the gas flow of the reaction gas.

このような燃料電池において、前記ガス流路における前記ガス排出口側の端部は閉塞されており、前記ガス排出口は、前記第１の多孔質体の端部であることとしても良い。このような場合には、ガス排出口から排出される反応ガスは、全て、第１の多孔質体端部近傍において第１の多孔質体内へと流入し、第１の多孔質体端部から排出されることになる。そのため、第１の多孔質体からの排水を、反応ガスを利用して効率良く行なうことができる。   In such a fuel cell, an end portion on the gas discharge port side of the gas flow path may be closed, and the gas discharge port may be an end portion of the first porous body. In such a case, all of the reaction gas discharged from the gas discharge port flows into the first porous body in the vicinity of the first porous body end portion, and from the first porous body end portion. Will be discharged. Therefore, drainage from the first porous body can be efficiently performed using the reaction gas.

このような燃料電池において、前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口側の端部において、断面の一部が閉塞されていることとしても良い。このような構成とすれば、ガス流路のガス排出口におけるガスが流れる際の抵抗がさらに大きくなるため、反応ガスの流速がさらに速くなる。したがって、ガス流れを利用した第１の水誘導部からの排水性をさらに向上させることができる。   In such a fuel cell, the first porous body may be partially closed at the end on the gas discharge port side. With such a configuration, the resistance when the gas flows at the gas discharge port of the gas flow path is further increased, so that the flow rate of the reaction gas is further increased. Accordingly, it is possible to further improve the drainage performance from the first water guiding section using the gas flow.

あるいは、本発明の燃料電池において、前記ガス排出口は、前記第１の多孔質体の端部に加えて、前記ガス流路の断面の一部に対して開口することとしても良い。このような場合には、ガス排出口から排出される反応ガスは、その一部が、第１の多孔質体端部において第１の多孔質体内へと流入する。そのため、第１の多孔質体内に流入した反応ガスの流れによって、第１の多孔質体から連続して排水させることができる。   Alternatively, in the fuel cell of the present invention, the gas discharge port may open to a part of the cross section of the gas flow path in addition to the end of the first porous body. In such a case, a part of the reaction gas discharged from the gas discharge port flows into the first porous body at the end of the first porous body. Therefore, it is possible to continuously drain water from the first porous body by the flow of the reaction gas flowing into the first porous body.

本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口近傍において、他の部位よりも平均細孔径が小さく形成されていることとしても良い。このような構成とすれば、ガス排出口近傍において、第１の多孔質体内の細孔を反応ガスが通過する際の抵抗がさらに大きくなる。そのため、反応ガスが第１の多孔質体から水を引っ張る力が、より強く働くようになる。そのため、第１の多孔質体からの排水効率を向上させることができる。   In the fuel cell of the present invention, the first porous body may have an average pore diameter smaller than that of other portions in the vicinity of the gas discharge port. With such a configuration, the resistance when the reaction gas passes through the pores in the first porous body in the vicinity of the gas discharge port is further increased. Therefore, the force by which the reaction gas pulls water from the first porous body works more strongly. Therefore, the drainage efficiency from the first porous body can be improved.

あるいは、本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口近傍において、他の部位よりも平均細孔径が大きく形成されていることとしても良い。このような構成とすれば、ガス排出口近傍において、第１の多孔質体内の細孔を反応ガスが通過する際の抵抗が、より小さくなる。そのため、反応ガスが第１の多孔質体から水を引っ張る力が抑制される。したがって、第１の多孔質体からの排水過多に起因する燃料電池内部の水不足を抑制することができる。   Alternatively, in the fuel cell of the present invention, the first porous body may have an average pore diameter larger than that of other portions in the vicinity of the gas discharge port. With such a configuration, the resistance when the reaction gas passes through the pores in the first porous body in the vicinity of the gas discharge port is further reduced. Therefore, the force by which the reaction gas pulls water from the first porous body is suppressed. Therefore, water shortage inside the fuel cell due to excessive drainage from the first porous body can be suppressed.

本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口近傍において、他の部位よりも親水度が高く形成されていることとしても良い。このような構成とすれば、ガス排出口近傍において水を保持する働きが強まり、水が集まりやすくなるため、ガス排出口近傍からの排水が行なわれ易くなり、第１の多孔質体からの排水効率を向上させることができる。   In the fuel cell of the present invention, the first porous body may be formed with higher hydrophilicity in the vicinity of the gas discharge port than other portions. With such a configuration, the function of retaining water in the vicinity of the gas discharge port is strengthened, and the water is easily collected, so that drainage from the vicinity of the gas discharge port is facilitated, and the drainage from the first porous body. Efficiency can be improved.

あるいは、本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口近傍において、他の部位よりも親水度が低く形成されていることとしても良い。このような構成とすれば、第１の多孔質体において、ガス排出口近傍における保水力が相対的に低くなり、第１の多孔質体内部においてガス排出口近傍への水の集まりが抑制される。そのため、ガス排出口からの排水が抑制され、第１の多孔質体からの排水過多に起因する燃料電池内部の水不足を抑制することができる。   Alternatively, in the fuel cell of the present invention, the first porous body may be formed with a lower hydrophilicity in the vicinity of the gas discharge port than other portions. With such a configuration, in the first porous body, the water retention capacity in the vicinity of the gas discharge port is relatively low, and the collection of water in the vicinity of the gas discharge port in the first porous body is suppressed. The Therefore, drainage from the gas discharge port is suppressed, and water shortage inside the fuel cell due to excessive drainage from the first porous body can be suppressed.

本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体に形成された前記細孔は、前記電極の面方向に加えて、前記積層の方向にも連通して拡がり、前記第１の多孔質体は、前記電極上に接して、前記電極全体を覆って設けられ、前記ガス流路は、前記第１の多孔質体と前記セパレータとの間に形成されていることとしても良い。このような構成とすれば、第１の多孔質体によって電極全体が覆われているため、電極のいかなる場所で生じた水も、速やかに第１の多孔質体へと移動し、連続的に排水することができる。   In the fuel cell of the present invention, the pores formed in the first porous body expand in communication with the direction of the lamination in addition to the surface direction of the electrode, and the first porous body. Is provided on the electrode so as to cover the entire electrode, and the gas flow path may be formed between the first porous body and the separator. With such a configuration, since the entire electrode is covered with the first porous body, water generated anywhere in the electrode quickly moves to the first porous body and continuously It can be drained.

このような本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体あるいは前記セパレータは、対向する前記セパレータあるいは前記第１の多孔質体と接する複数の凸部を有し、前記ガス流路は、前記複数の凸部の間に形成される空間によって形成されることとしても良い。   In such a fuel cell of the present invention, the first porous body or the separator has a plurality of convex portions in contact with the facing separator or the first porous body, and the gas flow path is It may be formed by a space formed between the plurality of convex portions.

このような構成とすれば、ガス流路全体を、第１の多孔質体と同様の多孔質体内の細孔によって形成する場合に比べて、ガス流路における圧損を低減することができる。このように圧損の上昇を抑えることにより、反応ガスを供給のための補機損（反応ガスを供給するための装置が消費する電力）を抑え、燃料電池システム全体のエネルギ効率の低下を抑えることができる。   With such a configuration, the pressure loss in the gas flow path can be reduced as compared with the case where the entire gas flow path is formed by the pores in the porous body similar to the first porous body. In this way, by suppressing the increase in pressure loss, it is possible to suppress the loss of auxiliary equipment for supplying the reaction gas (the power consumed by the device for supplying the reaction gas) and to suppress the decrease in the energy efficiency of the entire fuel cell system. Can do.

あるいは、本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体は、前記セパレータにおける前記ガス流路を形成する面上に配置され、前記ガス流路は、前記電極と前記多孔質体との間に形成され、前記燃料電池は、さらに、前記電極と前記第１の多孔質体との間を、水が移動可能に接続する第２の水誘導部を備えることとしても良い。このような構成とすれば、電極から第１の多孔質体へと、第２の水誘導部を介して水を伝えて、ガス排出口近傍において、第１の多孔質体から連続的に排水することができる。   Alternatively, in the fuel cell of the present invention, the first porous body is disposed on a surface of the separator that forms the gas flow path, and the gas flow path is between the electrode and the porous body. The fuel cell may further include a second water guiding portion that movably connects water between the electrode and the first porous body. With such a configuration, water is transferred from the electrode to the first porous body via the second water guiding portion, and drained continuously from the first porous body in the vicinity of the gas discharge port. can do.

このような本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体は、対向する前記電極と接する複数の凸部を有し、前記ガス流路は、前記複数の凸部の間に形成される空間によって形成され、前記第２の水誘導部は、前記複数の凸部であることとしても良い。   In such a fuel cell of the present invention, the first porous body has a plurality of convex portions in contact with the opposing electrodes, and the gas flow path is formed between the plurality of convex portions. It is good also as said 2nd water guidance part being a plurality of convex parts formed by space.

このような構成とすれば、第２の水誘導部として第１の多孔質体に設けた複数の凸部によって、電極から第１の多孔質体へと水が伝えられ、ガス排出口近傍において、第１の多孔質体から連続的に排水することができる。また、ガス流路全体を、第１の多孔質体と同様の多孔質体内の細孔によって形成する場合に比べて、ガス流路における圧損を低減し、補機損に起因する燃料電池システム全体のエネルギ効率の低下を抑えることができる。   With such a configuration, water is transmitted from the electrode to the first porous body by the plurality of convex portions provided on the first porous body as the second water guiding portion, and in the vicinity of the gas discharge port. The first porous body can be continuously drained. In addition, as compared with the case where the entire gas flow path is formed by pores in the porous body similar to the first porous body, the pressure loss in the gas flow path is reduced, and the entire fuel cell system resulting from the auxiliary machine loss It is possible to suppress a decrease in energy efficiency.

このような本発明の燃料電池において、さらに、前記電極上に接して、前記電極全体を覆う第２の多孔質体を備え、前記ガス流路は、前記第１の多孔質体と前記第２の多孔質体との間に形成され、前記第２の水誘導部は、前記第１の多孔質体と前記第２の多孔質体との間を、水が移動可能に接続することとしても良い。このような構成とすれば、電極で生じた水を、速やかに第２の多孔質体に吸収することができるため、電極への反応ガスの拡散の液水による阻害を抑制して、反応ガスの利用効率を高めることができる。また、第２の多孔質体が吸収した水の一部が第１の多孔質体へと移動するため、第２の多孔質体内の水による反応ガスの電極への拡散の阻害が抑制され、ガスの利用効率を向上させて、電池性能を高めることができる。   In such a fuel cell of the present invention, the fuel cell further includes a second porous body that is in contact with the electrode and covers the entire electrode, and the gas flow path includes the first porous body and the second porous body. The second water guiding portion may be formed such that water is movably connected between the first porous body and the second porous body. good. With such a configuration, since the water generated at the electrode can be quickly absorbed by the second porous body, the inhibition of the diffusion of the reaction gas to the electrode by the liquid water is suppressed, and the reaction gas Can improve the efficiency of use. In addition, since a part of the water absorbed by the second porous body moves to the first porous body, inhibition of diffusion of the reaction gas to the electrode by the water in the second porous body is suppressed, Battery utilization efficiency can be improved by improving gas utilization efficiency.

このような燃料電池において、前記第２の多孔質体は、前記第１の多孔質体よりも薄く形成されていることとしても良い。このような構成とすれば、第１の多孔質体における保水量が増大して、第２の多孔質体から第１の多孔質体へと移動する水の量がより多くなり、第２の多孔質体内の液水に起因する、電極への反応ガスの流れの阻害を抑制することができる。   In such a fuel cell, the second porous body may be formed thinner than the first porous body. With such a configuration, the amount of water retained in the first porous body increases, the amount of water that moves from the second porous body to the first porous body increases, and the second Inhibition of the flow of the reaction gas to the electrode due to the liquid water in the porous body can be suppressed.

また、このような燃料電池において、前記第２の多孔質体は、前記第１の多孔質体よりも、平均細孔径が大きいこととしても良い。このような構成とすれば、より多くの液水が、第２の多孔質体から第１の多孔質体へと移動するようになり、第２の多孔質体内の液水に起因する、電極への反応ガスの流れの阻害を抑制することができる。   Further, in such a fuel cell, the second porous body may have an average pore diameter larger than that of the first porous body. With such a configuration, more liquid water moves from the second porous body to the first porous body, and the electrode originates from the liquid water in the second porous body. Inhibition of the flow of the reaction gas to the can be suppressed.

本発明の燃料電池において、前記第１の多孔質体は、該第１の多孔質体の基部を構成する材料から成る部材における接触角を金の接触角以下にする表面処理を、前記材料から成る多孔質体に対して施して成ることとしても良い。   In the fuel cell according to the aspect of the invention, the first porous body may be subjected to a surface treatment in which a contact angle in a member made of a material constituting the base portion of the first porous body is set to be equal to or less than a gold contact angle. It is good also as giving to the porous body which consists of.

このような構成とすれば、第１の多孔質体の表面の親水性を高めることができる。そのため、電極から伝えられた水は、局所的に滞留することなく第１の多孔質体内の細孔表面に沿ってガス排出口側へと連続して導かれる。また、細孔表面に沿って水が導かれることにより、細孔の水による閉塞が抑えられ、細孔内に形成される空間によって反応ガスの流れが確保されるため、液水の滞留に起因する電池性能の低下を抑制する効果を高めることができる。   With such a configuration, the hydrophilicity of the surface of the first porous body can be increased. Therefore, the water transmitted from the electrode is continuously led to the gas discharge port side along the pore surface in the first porous body without locally staying. Moreover, since water is guided along the surface of the pores, blockage of the pores by water is suppressed, and the flow of the reaction gas is secured by the space formed in the pores. The effect which suppresses the fall of the battery performance to perform can be heightened.

本発明の燃料電池において、前記第１の水誘導部は、前記セパレータにおける前記ガス流路を形成する面に形成された複数の溝であり、前記ガス排出口は、前記第１の水誘導部と連続して形成されると共に、前記ガス流路の断面の一部に対して開口し、前記燃料電池は、さらに、前記電極と前記第１の水誘導部との間を、水が移動可能に接続する第２の水誘導部を備えることとしても良い。   In the fuel cell of the present invention, the first water guiding portion is a plurality of grooves formed on a surface of the separator that forms the gas flow path, and the gas discharge port is the first water guiding portion. And is open to a part of the cross section of the gas flow path, and the fuel cell can further move water between the electrode and the first water guiding portion. It is good also as providing the 2nd water guidance part connected to.

このような構成とすれば、第２の水誘導部によって第１の水誘導部である複数の溝へと電極から伝えられた水は、複数の溝を介して、電極の面方向へと連続して導かれることができる。そして、ガス排出口が、ガス流路断面の一部に対して開口するため、ガス排出口においてガスが流れる際の抵抗が大きくなり、反応ガスの流速が速まる。そのため、ガス排出口近傍において流速が速められた反応ガスが複数の溝の表面を流れることによって、複数の溝から連続的に排水することができる。   With such a configuration, the water transmitted from the electrode to the plurality of grooves that are the first water guiding section by the second water guiding section continues in the surface direction of the electrode through the plurality of grooves. Can be guided. And since a gas exhaust port opens with respect to a part of gas flow path cross section, the resistance at the time of gas flowing in a gas exhaust port becomes large, and the flow velocity of a reactive gas increases. Therefore, the reaction gas whose flow velocity is increased in the vicinity of the gas discharge port flows on the surfaces of the plurality of grooves, and thus can be continuously discharged from the plurality of grooves.

本発明の燃料電池において、前記ガス排出口は、水を吸収して膨張すると共に水を放出して収縮する水吸収材を、開口する壁面の一部に備えることとしても良い。このような構成とすれば、ガス排出口近傍における水分量が増加するときには、水吸収材が水を吸収して膨潤することによりガス排出口が小さくなる。このように、ガス排出口が小さくなることで、ガス排出口における流路抵抗が大きくなり、反応ガスの流速が速まるため、反応ガスによって第１の水誘導部から排出される水の量を増加させることができる。また、ガス排出口近傍における水分量が減少するときには、水吸収材が水を放出して収縮することによりガス排出口が大きくなる。このように、ガス排出口が大きくなることで、ガス排出口における流路抵抗が小さくなり、反応ガスの流速が遅くなるため、反応ガスによって第１の水誘導部から排出される水の量を減少させることができる。   In the fuel cell of the present invention, the gas discharge port may include a water absorbing material that absorbs water and expands and releases water and contracts in a part of the opening wall surface. With such a configuration, when the amount of moisture in the vicinity of the gas discharge port increases, the water absorption material absorbs water and swells, thereby reducing the gas discharge port. Thus, since the flow resistance at the gas discharge port is increased and the flow velocity of the reaction gas is increased by reducing the gas discharge port, the amount of water discharged from the first water guiding portion by the reaction gas is increased. Can be made. Further, when the amount of water in the vicinity of the gas discharge port decreases, the gas absorption port becomes larger as the water absorbing material releases water and contracts. As described above, since the gas outlet becomes larger, the flow resistance at the gas outlet becomes smaller, and the flow velocity of the reaction gas becomes slower. Therefore, the amount of water discharged from the first water guiding portion by the reaction gas is reduced. Can be reduced.

本発明の燃料電池において、前記ガス排出口の一部は、前記第１の水誘導部の端部で開口すると共に、前記ガス排出口の残りの部分は、前記第１の水誘導部との間で水が移動可能に接続された第２の多孔質体に覆われていることとしても良い。このような構成とすれば、ガス排出口から反応ガスが排出される際に、第１の水誘導部の端部に加えて、反応ガスが内部を通過する第２の多孔質体からも、排水を行なうことができる。   In the fuel cell according to the present invention, a part of the gas discharge port opens at an end of the first water guiding part, and a remaining part of the gas discharge port is connected to the first water guiding part. It is good also as being covered with the 2nd porous body to which water was connected so that movement was possible. With such a configuration, when the reaction gas is discharged from the gas discharge port, in addition to the end portion of the first water guiding portion, the second porous body through which the reaction gas passes also, Draining can be performed.

このような本発明の燃料電池において、前記第１の水誘導部は、前記ガス流路を流れる前記反応ガスが流入可能な細孔であって、少なくとも前記電極の面の方向に連通して拡がる細孔を、内部に有する第１の多孔質体によって形成されており、前記第１の多孔質体と前記第２の多孔質体とは、平均細孔径が異なることとしても良い。このような構成とすれば、反応ガスがガス排出口から排出される際には、反応ガスは、抵抗がより小さい箇所、すなわち、平均細孔径がより小さい多孔質体の内部を通過するため、排出される反応ガスの流速を速めることができる。そのため、反応ガスの流れを利用して排水する力を強め、排水効率を向上させることができる。   In such a fuel cell of the present invention, the first water guiding portion is a pore into which the reaction gas flowing through the gas flow channel can flow, and extends at least in the direction of the surface of the electrode. The first porous body has pores therein, and the first porous body and the second porous body may have different average pore diameters. With such a configuration, when the reactive gas is discharged from the gas outlet, the reactive gas passes through a portion having a smaller resistance, that is, the inside of the porous body having a smaller average pore diameter. The flow rate of the reaction gas discharged can be increased. Therefore, it is possible to increase the power of draining using the flow of the reaction gas and improve drainage efficiency.

あるいは、このような本発明の燃料電池において、前記第２の多孔質体は、平均細孔径の異なる複数の部分によって構成されていることとしても良い。このような構成とすれば、反応ガスのガス排出口からの排出時に、第２の多孔質体内を通過する際には、反応ガスは、抵抗がより小さい箇所、すなわち、平均細孔径がより小さい部分を通過する。そのため、排出される反応ガスの流速を速めることによって、反応ガスの流れを利用して排水する力を強め、排水効率を向上させることができる。   Alternatively, in the fuel cell of the present invention, the second porous body may be composed of a plurality of portions having different average pore diameters. With such a configuration, when the reaction gas passes through the second porous body when the reaction gas is discharged from the gas discharge port, the reaction gas has a smaller resistance, that is, a smaller average pore diameter. Go through the part. Therefore, by increasing the flow rate of the discharged reaction gas, it is possible to increase the power of draining using the flow of the reaction gas and improve the drainage efficiency.

本発明の燃料電池において、さらに、前記第１の水誘導部の端部に設けられ、前記第１の水誘導部との間で水が移動可能に接続されると共に、前記ガス流路へと前記反応ガスが流入するガス流入口の少なくとも一部を覆って設けられた第３の多孔質体を備えることとしても良い。このような構成とすれば、電極からの水が伝えられる第１の水誘導部から、さらに第３の多孔質体へと水が移動するため、反応ガスが第３の多孔質体を介してガス流路に流入する際に、第３の多孔質体に移動した水を用いて、反応ガスの加湿を行なうことができる。   In the fuel cell of the present invention, the fuel cell is further provided at an end portion of the first water guiding portion so that water is movable between the first water guiding portion and the gas flow path. A third porous body provided to cover at least a part of the gas inlet into which the reaction gas flows may be provided. With such a configuration, since the water moves from the first water guiding portion to which water from the electrode is transmitted to the third porous body, the reaction gas passes through the third porous body. When flowing into the gas flow path, the reaction gas can be humidified using water that has moved to the third porous body.

本発明の燃料電池は、電解質層と、前記電解質層上に形成された電極と、前記電解質層および前記電極と共に積層され、前記電極との間で、電気化学反応に供される反応ガスが流れるガス流路を形成するガスセパレータと、前記電極と前記ガスセパレータとの間に配置されると共に、前記電極との間で水が移動可能に接続され、面方向の水の保持量の差により電極の面の方向に水を導く第１の水誘導部と、前記ガス流路の端部において、ガス流路壁の少なくとも一部が前記第１の水誘導部で形成されており、前記反応ガスを前記第１の水誘導部に導くガス排出口とを備えても良い。   The fuel cell of the present invention is laminated together with an electrolyte layer, an electrode formed on the electrolyte layer, the electrolyte layer and the electrode, and a reactive gas used for an electrochemical reaction flows between the electrode and the electrode. A gas separator that forms a gas flow path is disposed between the electrode and the gas separator, and water is movably connected between the electrode and the electrode due to a difference in the amount of water retained in the surface direction. A first water guiding portion for guiding water in the direction of the surface, and at least a part of a gas flow path wall at the end of the gas flow path is formed by the first water guiding portion, and the reaction gas May be provided with a gas discharge port that leads to the first water guiding portion.

本発明の燃料電池によれば、ガス排出口のガス流路の端部において、ガス流路壁の少なくとも一部が、電極との間で水が移動可能に接続され、面方向の水の保持量の差により電極の面の方向に水を導く第１の水誘導部で形成されているので、燃料電池内部のガス流路における排水性能を向上させることができる。   According to the fuel cell of the present invention, at the end of the gas flow path of the gas discharge port, at least part of the gas flow path wall is connected to the electrode so that water can move, and the water in the surface direction is retained. Since it is formed by the first water guiding portion that guides water in the direction of the electrode surface due to the difference in amount, drainage performance in the gas flow path inside the fuel cell can be improved.

本発明の燃料電池システムは、本発明の燃料電池であって、さらに、前記反応ガスが流れる際の抵抗が前記ガス排出口よりも小さく形成されており、前記ガス流路へと前記反応ガスが流入するガス流入口を備えた燃料電池と、前記燃料電池に対して前記反応ガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部と前記燃料電池とを接続する第１の配管と、前記燃料電池に接続されて、前記燃料電池から排出された前記反応ガスが流れる第２の配管と、前記燃料電池の内部が、水分不足であるか否かを判定するドライ運転状態判定部と、前記ドライ運転状態判定部が水分不足であると判定したときには、前記ガス供給部を、前記第１の配管に代えて前記第２の配管に接続させて、前記燃料電池の内部における前記反応ガスの流れ方向が反転するように、前記第１の配管および前記第２の配管における接続状態を切り替える流路切り替え部と、を備えることを要旨とする。   The fuel cell system according to the present invention is the fuel cell according to the present invention, and further, a resistance when the reaction gas flows is formed to be smaller than the gas outlet, and the reaction gas flows into the gas flow path. A fuel cell having an inflow gas inlet, a gas supply unit that supplies the reaction gas to the fuel cell, a first pipe that connects the gas supply unit and the fuel cell, and the fuel cell A dry operation state determination unit for determining whether or not the inside of the fuel cell is deficient in moisture, and the dry operation. When the state determination unit determines that the moisture is insufficient, the gas supply unit is connected to the second pipe instead of the first pipe, and the flow direction of the reaction gas in the fuel cell is determined. To reverse And summarized in that and a passage switching unit for switching the connection state in the first pipe and the second pipe.

このような本発明の燃料電池によれば、燃料電池の内部における水分状態に応じて反応ガスの流れ方向を切り替えることにより、燃料電池内部の水分量の適正化を図ることが可能になる。すなわち、燃料電池の内部が水不足と判断されないときには、本発明の燃料電池と同じ向きに反応ガスを流すことによって、ガス流路内からの排水を促し、過剰な液水に起因する電池性能の低下を抑制することができる。また、燃料電池の内部が水不足と判断されたときには、本発明の燃料電池とは逆向きに反応ガスを流すため、本発明の燃料電池がさらに備える抵抗のより小さいガス流入口が、ガス排出口へと切り替わる。このように、ガス流路からガスが排出される際の抵抗が、より小さくなるため、ガス流路内からの排水を促進する働きが弱まり、燃料電池内部における水不足の進行を抑制することができる。   According to such a fuel cell of the present invention, it is possible to optimize the moisture content inside the fuel cell by switching the flow direction of the reaction gas according to the moisture state inside the fuel cell. That is, when it is not determined that the inside of the fuel cell is short of water, the reaction gas is flowed in the same direction as the fuel cell of the present invention to promote drainage from the gas flow path, and the battery performance is reduced due to excessive liquid water. Can be suppressed. In addition, when it is determined that the inside of the fuel cell is short of water, the reaction gas flows in the opposite direction to the fuel cell of the present invention. Switch to. Thus, since the resistance when the gas is discharged from the gas flow path becomes smaller, the function of promoting drainage from the gas flow path is weakened, and the progress of water shortage inside the fuel cell can be suppressed. .

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池内ガス流路からの排水方法などの形態で実現することが可能である。   The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in a form such as a drainage method from a gas flow path in a fuel cell.

Ａ．燃料電池の全体構成：
図１は、本発明の第１実施例である燃料電池の構成の概略を表わす分解斜視図であり、図２は、図１における２−２断面を表わす断面模式図である。本実施例の燃料電池は、単セルを複数積層したスタック構造を有しているが、図１および図２では、スタックの構成単位である単セル１０を中心にして、燃料電池の構成を表わしている。 A. Overall configuration of the fuel cell:
FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a section 2-2 in FIG. The fuel cell of the present embodiment has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked. In FIG. 1 and FIG. 2, the configuration of the fuel cell is expressed with a single cell 10 as a stack unit as a center. ing.

本実施例の燃料電池は、固体高分子型の燃料電池である。単セル１０は、電解質膜と、電解質膜上に形成された電極であるアノードおよびカソードからなる膜−電極接合体２０（以後、ＭＥＡ（Membrane-electrode assembly）２０と呼ぶ）を備える。アノードおよびカソード上には、それぞれ、ガス拡散層２１，２２が配置されている（図２参照）。また、カソード側のガス拡散層２２上には、さらに、流路形成多孔質体２３が配置されている。これらの、ＭＥＡ２０，ガス拡散層２１，２２、流路形成多孔質体２３から成る積層体は、１対のガスセパレータ２５によって挟持されている。   The fuel cell of this example is a polymer electrolyte fuel cell. The unit cell 10 includes an electrolyte membrane and a membrane-electrode assembly 20 (hereinafter referred to as MEA (Membrane-electrode assembly) 20) composed of an anode and a cathode which are electrodes formed on the electrolyte membrane. Gas diffusion layers 21 and 22 are disposed on the anode and the cathode, respectively (see FIG. 2). Further, a flow path forming porous body 23 is further disposed on the cathode-side gas diffusion layer 22. The laminate composed of the MEA 20, the gas diffusion layers 21 and 22, and the flow path forming porous body 23 is sandwiched between a pair of gas separators 25.

電解質膜は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。   The electrolyte membrane is a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine resin, and exhibits good electrical conductivity in a wet state.

アノードおよびカソードは、触媒として、例えば白金、あるいは白金合金を備えており、これらの触媒を、導電性を有する担体上に担持させることによって形成されている。より具体的には、アノードおよびカソードは、上記触媒を担持したカーボン粒子と、電解質膜を構成する高分子電解質と同様の電解質と、を含有する電極ペーストを作製し、この電極ペーストを、電解質膜上、あるいはガス拡散層２１，２２上に塗布し、乾燥・固着させることにより形成することができる。   The anode and the cathode include, for example, platinum or a platinum alloy as a catalyst, and are formed by supporting these catalysts on a conductive carrier. More specifically, for the anode and the cathode, an electrode paste containing carbon particles carrying the catalyst and an electrolyte similar to the polymer electrolyte constituting the electrolyte membrane is prepared, and the electrode paste is used as the electrolyte membrane. It can be formed by coating on the top or the gas diffusion layers 21 and 22, drying and fixing.

ガス拡散層２１，２２は、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパやカーボンクロスによって形成することができる。本実施例のガス拡散層２１，２２は、いずれも、全体として平坦な形状の薄板状部材である。このようなガス拡散層は、電気化学反応に供されるガスの流路を形成しつつ、電気化学反応に供されるガスの拡散性を向上させると共に、集電を行なう。本実施例のガス拡散層２１，２２は、さらに、撥水処理が施されている。具体的には、撥水性物質、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の微粒子が、スプレー等を用いて、上記した導電性部材の表面に塗布されている。なお、本実施例では、カソード側のガス拡散層２２は、アノード側のガス拡散層２１よりも薄く形成されている。   The gas diffusion layers 21 and 22 can be formed of a conductive member having gas permeability, such as carbon paper or carbon cloth. The gas diffusion layers 21 and 22 of the present embodiment are both thin plate members that are flat as a whole. Such a gas diffusion layer improves the diffusibility of the gas used for the electrochemical reaction and collects current while forming a flow path for the gas used for the electrochemical reaction. The gas diffusion layers 21 and 22 of this embodiment are further subjected to water repellent treatment. Specifically, a water repellent substance, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) fine particles is applied to the surface of the conductive member using a spray or the like. In this embodiment, the cathode-side gas diffusion layer 22 is formed thinner than the anode-side gas diffusion layer 21.

流路形成多孔質体２３は、ガス透過性を有する導電性部材によって形成されており、本実施例では、金メッキを施した発泡チタンによって形成している。この流路形成多孔質体２３は、ガス拡散層を構成する導電性部材よりも平均細孔径が大きく、ガスが透過する際の圧力損失が、より小さい層として形成されている。この流路形成多孔質体２３は、その内部に、面方向および厚み方向に連通する多数の細孔を備えており、これらの細孔によって形成される空間は、カソードに供給される酸化ガスの流路を形成する。   The flow path forming porous body 23 is formed of a conductive member having gas permeability. In this embodiment, the flow path forming porous body 23 is formed of foamed titanium plated with gold. This flow path forming porous body 23 is formed as a layer having an average pore diameter larger than that of the conductive member constituting the gas diffusion layer and a smaller pressure loss when the gas permeates. The flow path forming porous body 23 has a large number of pores communicating with each other in the surface direction and the thickness direction in the inside thereof, and the space formed by these pores is an oxidizing gas supplied to the cathode. A flow path is formed.

ガスセパレータ２５は、ガス不透過な導電性部材、例えば、金メッキを施したチタン部材や、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、あるいは焼成カーボンにより形成することができる。ガスセパレータ２５は、ＭＥＡ２０との間に反応ガス（水素を含有する燃料ガスあるいは酸素を含有する酸化ガス）が流れるガス流路の壁面を成す部材であって、その表面には、ガス流路を形成するための凹凸形状が形成されている。具体的には、互いに平行な複数の線状凹部である溝６２あるいは溝６３が形成されている。単セル１０内では、溝６２が形成されたガスセパレータ２５の一方の面と、流路形成多孔質体２３を配置したＭＥＡ２０の一方の面との間に、酸化ガスの流路である単セル内酸化ガス流路が形成される（図２参照）。また、溝６３が形成されたガスセパレータ２５の他方の面と、ＭＥＡ２０の他方の面との間に、燃料ガスの流路である単セル内燃料ガス流路が形成される（図２参照）。なお、本実施例では、溝６２が形成する単セル内酸化ガス流路と、溝６３が形成する単セル内燃料ガス流路とは、互いに直交している。酸化ガス流路と燃料ガス流路は平行であっても良く、酸化ガスと燃料ガスは対向して流れても良い。   The gas separator 25 can be formed of a gas-impermeable conductive member, for example, a titanium member subjected to gold plating, dense carbon that has been compressed by gas to be gas-impermeable, or baked carbon. The gas separator 25 is a member that forms a wall surface of a gas passage through which a reaction gas (a fuel gas containing hydrogen or an oxidizing gas containing oxygen) flows between the gas separator 25 and the MEA 20. A concavo-convex shape for forming is formed. Specifically, a plurality of linear recesses 62 or 63 that are parallel to each other are formed. In the single cell 10, a single cell that is a flow path of an oxidizing gas between one surface of the gas separator 25 in which the groove 62 is formed and one surface of the MEA 20 in which the flow path forming porous body 23 is disposed. An inner oxidizing gas flow path is formed (see FIG. 2). In addition, a fuel gas flow path in a single cell that is a flow path of the fuel gas is formed between the other surface of the gas separator 25 in which the groove 63 is formed and the other surface of the MEA 20 (see FIG. 2). . In this embodiment, the single-cell oxidizing gas flow path formed by the groove 62 and the single-cell fuel gas flow path formed by the groove 63 are orthogonal to each other. The oxidizing gas channel and the fuel gas channel may be parallel, and the oxidizing gas and the fuel gas may flow in opposition.

ガスセパレータ２５は、その外周近くの互いに対応する位置に、孔部８３〜８６を備えている。ガスセパレータ２５を、ＭＥＡ２０やガス拡散層２１，２２、および流路形成多孔質体２３と共に積層して燃料電池を組み立てると、積層された各セパレータの対応する位置に設けられた孔部は、互いに重なり合って、ガスセパレータの積層方向に燃料電池内部を貫通する流路を形成する。すなわち、単セル内ガス流路に対して反応ガスを供給・排出する給排ガス流路であるガスマニホールドを形成する。具体的には、溝６２と連通する孔部８３は、各単セル内酸化ガス流路に酸化ガスを分配する燃料ガス供給マニホールドを形成し、孔部８４は、各単セル内酸化ガス流路から排出されるカソード排ガスが集合する酸化ガス排出マニホールドを形成する。また、溝６３と連通する孔部８５および孔部８６は、それぞれ、燃料ガス供給マニホールドと、燃料ガス排出マニホールドを形成する。   The gas separator 25 includes holes 83 to 86 at positions corresponding to each other near the outer periphery thereof. When the fuel cell is assembled by laminating the gas separator 25 together with the MEA 20, the gas diffusion layers 21 and 22, and the flow path forming porous body 23, the holes provided at the corresponding positions of the laminated separators are mutually connected. Overlapping, a flow path that penetrates the inside of the fuel cell in the stacking direction of the gas separator is formed. That is, a gas manifold is formed which is a supply / exhaust gas flow path for supplying and discharging reaction gas to / from the single cell gas flow path. Specifically, the hole 83 communicating with the groove 62 forms a fuel gas supply manifold that distributes the oxidizing gas to each single cell oxidizing gas flow path, and the hole 84 includes each single cell oxidizing gas flow path. An oxidizing gas discharge manifold is formed in which the cathode exhaust gas discharged from the gas collects. The hole 85 and the hole 86 communicating with the groove 63 form a fuel gas supply manifold and a fuel gas discharge manifold, respectively.

ここで、ガスセパレータ２５におけるアノードと対向する側に形成される溝６３は、孔部８５と孔部８６とを連通させるように形成されている。これに対して、カソードと対向する側に形成される溝６２は、孔部８３とは連通するものの、孔部８４と連通することなく、孔部８４の手前で行き止まる形状となっている。ガスセパレータ２５におけるカソードと対向する側において、溝６２の端部と孔部８４との間の領域を、以下、流路閉塞部６５と呼ぶ。   Here, the groove 63 formed on the gas separator 25 on the side facing the anode is formed so that the hole 85 and the hole 86 communicate with each other. On the other hand, the groove 62 formed on the side facing the cathode has a shape that communicates with the hole 83 but does not communicate with the hole 84 and stops before the hole 84. A region between the end of the groove 62 and the hole 84 on the side facing the cathode in the gas separator 25 is hereinafter referred to as a flow path blocking portion 65.

ＭＥＡ２０、ガス拡散層２１，２２、および流路形成多孔質体２３は、溝６２，６３によって形成される単セル内流路全体と、さらに流路閉塞部６５と、を覆うように配置されている（図２参照）。   The MEA 20, the gas diffusion layers 21 and 22, and the flow path forming porous body 23 are disposed so as to cover the entire flow path in the single cell formed by the grooves 62 and 63 and the flow path blocking portion 65. (See FIG. 2).

また、ＭＥＡ２０の周囲は、接着剤によって形成されるシール部６６によって、ガスセパレータ２５との間でシール性が確保されている（図２参照）。すなわち、ＭＥＡ２０の周囲において、単セル内ガス流路とガスマニホールドとの連通部以外の箇所は、シール部６６が形成されている。このようなシール部６６によって、電解質膜の外周部を介した単セル内燃料ガス流路と単セル内酸化ガス流路間のガス漏れ（クロスリーク）や、単セル１０外への燃料ガスや酸化ガスの漏れ出しが防止されている。さらに、ガスセパレータに設けられた孔部８３〜８６の周囲にも、同様のシール部６６が設けられることによって、隣接するガスセパレータ２５との間でシール性が確保されている。シール部６６のようにガスシール性を確保するための構造は、接着剤以外によって形成しても良く、例えば、ガスケットによって形成しても良い。   Further, the sealing property between the MEA 20 and the gas separator 25 is secured by a seal portion 66 formed of an adhesive (see FIG. 2). That is, around the MEA 20, a seal portion 66 is formed at a location other than the communication portion between the gas flow path in the single cell and the gas manifold. By such a seal portion 66, gas leakage (cross leak) between the fuel gas flow path in the single cell and the oxidizing gas flow path in the single cell via the outer periphery of the electrolyte membrane, fuel gas to the outside of the single cell 10, Oxidizing gas leakage is prevented. Furthermore, the sealing performance between the adjacent gas separators 25 is ensured by providing a similar sealing portion 66 around the holes 83 to 86 provided in the gas separator. The structure for securing the gas sealing property like the seal portion 66 may be formed by a material other than the adhesive, for example, by a gasket.

なお、燃料電池内において、隣り合う単セル１０間、あるいは、単セル１０を所定数積層する毎に、冷媒流路を設けることとしても良い。   In the fuel cell, a coolant channel may be provided between adjacent single cells 10 or whenever a predetermined number of single cells 10 are stacked.

Ｂ．ガス流れによる排水の動作：
図３は、単セル内酸化ガス流路の端部における酸化ガスおよび水の流れを表わす断面模式図である。既述したように、孔部８３によって形成される酸化ガス供給マニホールドを流れる酸化ガスは、溝６２および流路形成多孔質体２３によって形成される単セル内酸化ガス流路へと分配される。溝６２によって形成される空間と、流路形成多孔質体２３内に形成される空間とでは、溝６２によって形成される空間の方が、ガスが流れる際の抵抗が小さいため、単セル内酸化ガス流路に分配された酸化ガスは、主として、溝６２によって形成される空間を流れる。流路形成多孔質体２３内に形成される細孔は、流路形成多孔質体２３の厚み方向にも連続して形成されているため、単セル内酸化ガス流路内を流れる酸化ガスは、流路形成多孔質体２３を厚み方向に移動して、さらにガス拡散層２２を介して、電解質膜上のカソードに供給される。 B. Operation of drainage by gas flow:
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the flow of oxidizing gas and water at the end of the oxidizing gas channel in the single cell. As described above, the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas supply manifold formed by the holes 83 is distributed to the oxidizing gas flow path in the single cell formed by the groove 62 and the flow path forming porous body 23. Among the space formed by the groove 62 and the space formed in the flow path forming porous body 23, the space formed by the groove 62 has a smaller resistance when the gas flows, so that the oxidation within the single cell is performed. The oxidizing gas distributed to the gas flow path mainly flows in the space formed by the groove 62. Since the pores formed in the flow path forming porous body 23 are continuously formed in the thickness direction of the flow path forming porous body 23, the oxidizing gas flowing in the oxidizing gas flow path in the single cell is Then, the flow path forming porous body 23 is moved in the thickness direction, and further supplied to the cathode on the electrolyte membrane via the gas diffusion layer 22.

ここで、ガスセパレータ２５においては、孔部８４の近傍に流路閉塞部６５が設けられており、溝６２は、孔部８４の近傍で行き止まる形状となっている。そのため、溝６２が形成する空間内を流れる酸化ガスは、溝６２の端部においては、流路形成多孔質体２３内へと流れ込む。そして、単セル内酸化ガス流路内を流れる酸化ガスは全て、流路形成多孔質体２３端部で開口するガス排出口６８から、孔部８４が形成する酸化ガス排出マニホールドへと排出される。図３では、溝６２が形成する空間内を流れてガス排出口６８から排出される酸化ガスの流れを、白抜きの矢印で示している。   Here, in the gas separator 25, a flow path blocking portion 65 is provided in the vicinity of the hole portion 84, and the groove 62 has a shape that stops in the vicinity of the hole portion 84. Therefore, the oxidizing gas flowing in the space formed by the groove 62 flows into the flow path forming porous body 23 at the end of the groove 62. All of the oxidizing gas flowing in the oxidizing gas flow channel in the single cell is discharged from the gas discharge port 68 opened at the end of the flow channel forming porous body 23 to the oxidizing gas discharge manifold formed by the hole 84. . In FIG. 3, the flow of the oxidizing gas flowing in the space formed by the groove 62 and discharged from the gas discharge port 68 is indicated by a white arrow.

このように単セル内酸化ガス流路を酸化ガスが流れ、燃料電池が発電する際には、カソードにおいては、電気化学反応の進行に伴って水が生じる。ここで、ガス拡散層２２は、既述したように撥水処理が施されているため、ガス拡散層２２によって、カソードで生じた生成水の一部は電解質膜側へと押し戻されて電解質膜の湿潤状態の維持に寄与し、他の一部は流路形成多孔質体２３側へと弾かれる。流路形成多孔質体２３は、既述したように金メッキを施した発泡チタンによって形成されており、金メッキによって、表面の親水性が高められている。そのため、流路形成多孔質体２３側へと弾かれた生成水は、流路形成多孔質体２３の表面と馴染んで、流路形成多孔質体２３内に広がる。そして、燃料電池が発電して、流路形成多孔質体２３への生成水の供給が継続して行なわれることにより、流路形成多孔質体２３の内部では、細孔の表面全体が生成水の膜で覆われた状態となる。流路形成多孔質体２３内の細孔は、その厚み方向に加えて、その面方向にも連続して形成されているため、流路形成多孔質体２３内では、生成水が、厚み方向および面方向に連続して存在することになる。なお、流路形成多孔質体２３内において、生成水は上記のように細孔の表面に沿って広がるため、細孔の表面よりも中程は空間として残存し、流路形成多孔質体２３内における酸化ガスの通り道は確保される。   Thus, when the oxidizing gas flows through the oxidizing gas flow path in the single cell and the fuel cell generates power, water is generated at the cathode as the electrochemical reaction proceeds. Here, since the gas diffusion layer 22 has been subjected to the water repellent treatment as described above, a part of the generated water generated at the cathode is pushed back to the electrolyte membrane side by the gas diffusion layer 22 and the electrolyte membrane. The other part is repelled toward the flow path forming porous body 23 side. The flow path forming porous body 23 is formed of foamed titanium plated with gold as described above, and the hydrophilicity of the surface is enhanced by the gold plating. Therefore, the generated water repelled toward the flow path forming porous body 23 becomes familiar with the surface of the flow path forming porous body 23 and spreads in the flow path forming porous body 23. Then, the fuel cell generates electric power and the supply of the generated water to the flow path forming porous body 23 is continuously performed, so that the entire surface of the pores is generated water inside the flow path forming porous body 23. It will be in the state covered with the film. Since the pores in the flow path forming porous body 23 are continuously formed in the surface direction in addition to the thickness direction, in the flow path forming porous body 23, the generated water is in the thickness direction. And it exists continuously in the surface direction. In the flow path forming porous body 23, the generated water spreads along the surface of the pores as described above. The passage of oxidant gas inside is secured.

既述したように、単セル内酸化ガス流路を流れる酸化ガスは、ガス排出口６８近傍において、流路形成多孔質体２３内に潜り込んで、流路形成多孔質体２３端部で開口するガス排出口６８から排出される。すなわち、溝６２と流路形成多孔質体２３とから成る単セル内酸化ガス流路は、その出口部は、流路形成多孔質体２３の端部においてのみ開口しており、単セル内酸化ガス流路は、その出口部近傍において、他の領域に比べて流路抵抗が高まる構成となっている。このように、出口部近傍において流路抵抗が高まる、すなわち圧損が高まる形状を有しており、単セル内酸化ガス流路に供給される酸化ガス流量が確保されていると、上記出口部近傍領域では、他の領域に比べて酸化ガスの流速が速まることになる。このように、出口部において流速が高まることで、酸化ガスが単セル内酸化ガス流路から排出される際には、酸化ガスは、流路形成多孔質体２３内部の細孔表面の生成水の一部を引っ張り、ガス流れと共に酸化ガス排出マニホールド側へと導く。このように、流路形成多孔質体２３の端部において生成水の一部が引っ張られると、生成水は、流路形成多孔質体２３内の細孔表面において連続して存在するため、流路形成多孔質体２３内の生成水は、全体としてガス排出口６８側へと引き寄せられる。したがって、燃料電池が発電して、カソードにおける水生成が継続して行なわれても、酸化ガスの流速によって、ガス排出口６８から流路形成多孔質体２３端部の生成水が引っ張られることによって、流路形成多孔質体２３内からは、連続的に排水が行なわれる。図３では、流路形成多孔質体２３における水の流れを、矢印で示している。   As described above, the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas flow path in the single cell enters the flow path forming porous body 23 in the vicinity of the gas discharge port 68 and opens at the end of the flow path forming porous body 23. The gas is discharged from the gas outlet 68. That is, the oxidizing gas flow path in the single cell composed of the groove 62 and the flow path forming porous body 23 has an outlet opened only at the end of the flow path forming porous body 23, and the oxidation in the single cell is performed. The gas flow path has a configuration in which the flow path resistance is higher in the vicinity of the outlet portion than in other areas. Thus, in the vicinity of the outlet portion, the flow passage resistance is increased, that is, the pressure loss is increased, and when the flow rate of the oxidizing gas supplied to the oxidizing gas flow passage in the single cell is secured, the vicinity of the outlet portion. In the region, the flow rate of the oxidizing gas is faster than in other regions. As described above, when the oxidizing gas is discharged from the oxidizing gas channel in the single cell by increasing the flow velocity at the outlet, the oxidizing gas is generated water on the pore surface inside the channel forming porous body 23. Is pulled to the oxidizing gas discharge manifold side together with the gas flow. Thus, when a part of the generated water is pulled at the end of the flow path forming porous body 23, the generated water continuously exists on the surface of the pores in the flow path forming porous body 23. The generated water in the path forming porous body 23 is drawn toward the gas discharge port 68 as a whole. Therefore, even if the fuel cell generates power and water generation at the cathode continues, the generated water at the end of the flow path forming porous body 23 is pulled from the gas discharge port 68 by the flow rate of the oxidizing gas. The drainage is continuously performed from the inside of the flow path forming porous body 23. In FIG. 3, the flow of water in the flow path forming porous body 23 is indicated by arrows.

以上のように構成された本実施例の燃料電池によれば、流路形成多孔質体２３によってカソードで生じる水を面方向に導くと共に、単セル内酸化ガス流路を流れる酸化ガスを、流路形成多孔質体２３内に潜り込ませて排出させることによって、酸化ガスの流速を利用して、単セル内酸化ガス流路から連続的に排水することができる。したがって、単セル内酸化ガス流路に生成水が滞留することに起因して生じる不都合を抑えることができる。   According to the fuel cell of the present embodiment configured as described above, the flow path forming porous body 23 guides the water generated at the cathode in the surface direction, and allows the oxidizing gas flowing in the single cell oxidizing gas flow path to flow. By letting it sink into the path-forming porous body 23 and discharging it, the flow rate of the oxidizing gas can be used to continuously drain the oxidizing gas flow path in the single cell. Therefore, inconvenience caused by the generated water remaining in the single cell oxidizing gas flow path can be suppressed.

また、このような本実施例の燃料電池によれば、単セル内酸化ガス流路を、溝６２が形成する空間と、流路形成多孔質体２３内の細孔により形成される空間とにより形成しているため、単セル内ガス流路全体を多孔質体内の細孔により形成する場合に比べて、流路内の圧損を低減することができる。このように圧損の上昇を抑えることにより、酸化ガス供給のための補機損（例えば、酸化ガスである空気を供給するためのブロワにおける消費電力）を抑え、燃料電池システム全体のエネルギ効率の低下を抑えることができる。   Further, according to the fuel cell of this embodiment, the single-cell oxidizing gas flow path is formed by the space formed by the groove 62 and the space formed by the pores in the flow path forming porous body 23. Since it forms, the pressure loss in a flow path can be reduced compared with the case where the whole gas flow path in a single cell is formed with the pores in a porous body. By suppressing the increase in pressure loss in this way, auxiliary machinery loss for supplying oxidizing gas (for example, power consumption in a blower for supplying air as oxidizing gas) is suppressed, and the energy efficiency of the entire fuel cell system is reduced. Can be suppressed.

さらに、本実施例の燃料電池によれば、ガス拡散層２２上に配置した流路形成多孔質体２３を金メッキすることで、流路形成多孔質体２３表面の親水性を高めているため、生成水は、流路形成多孔質体２３内の細孔表面に沿って、流路形成多孔質体２３全体に広がることができる。そのため、流路形成多孔質体２３において、局所的に生成水が滞留してガス流れを妨げることが無く、滞留した生成水に起因する電池性能の低下を抑制することができる。   Further, according to the fuel cell of this example, the surface of the flow path forming porous body 23 is improved in hydrophilicity by plating the flow path forming porous body 23 disposed on the gas diffusion layer 22 with gold. The generated water can spread throughout the flow path forming porous body 23 along the surface of the pores in the flow path forming porous body 23. Therefore, in the flow path forming porous body 23, the generated water is not locally retained and the gas flow is not hindered, and the deterioration of the battery performance due to the retained generated water can be suppressed.

本実施例の燃料電池の効果を確認するために、流路閉塞部６５を有するガスセパレータ２５を備えた実施例の単セルと、流路閉塞部６５を有しないガスセパレータを備えた比較例の単セルとを作製し、両者の性能を比較した。比較例の単セルにおける単セル内酸化ガス流路と酸化ガス排出マニホールドとの接続部近傍の様子を、図３と同様に示した断面模式図を、図４に示す。比較例の単セルでは、ガスセパレータ２５に代えて、ガスセパレータ１２５を備えている。このガスセパレータ１２５では、複数の溝６２に代えて、複数の溝１６２が形成されている。複数の溝１６２は、複数の溝６２と同様に、互いに略平行に形成された複数の線状の溝であるが、ガスセパレータ１２５には流路閉塞部６５が形成されていないため、溝１６２は、実施例の溝６３と同様に、ガスマニホールドを形成する孔部８３と孔部８４とを連通させる形状となっている。また、比較例の単セルでは、単セル内酸化ガス流路から酸化ガスが排出される排出口として、ガス排出口６８に代えてガス排出口１６８が形成されている。なお、図４では、図３に示した実施例の燃料電池と共通する部分には、同じ参照番号を付した。また、上記実施例の単セルおよび比較例の単セルは、さらに、図示しない冷媒流路を備えており、冷媒水流路内を流れる冷媒の温度を調節することにより、各単セル内温度を所望の温度に保つことが可能となっている。   In order to confirm the effect of the fuel cell of this example, the unit cell of the example provided with the gas separator 25 having the flow path blocking part 65 and the comparative example including the gas separator without the flow path blocking part 65 were used. A single cell was fabricated and the performance of both was compared. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the state in the vicinity of the connecting portion between the oxidizing gas flow path in the single cell and the oxidizing gas discharge manifold in the single cell of the comparative example, as in FIG. The single cell of the comparative example includes a gas separator 125 instead of the gas separator 25. In the gas separator 125, a plurality of grooves 162 are formed instead of the plurality of grooves 62. The plurality of grooves 162 are a plurality of linear grooves formed substantially parallel to each other, like the plurality of grooves 62, but the channel separator 65 is not formed in the gas separator 125. Like the groove 63 of the embodiment, the hole 83 and the hole 84 forming the gas manifold are in communication with each other. In the single cell of the comparative example, a gas discharge port 168 is formed instead of the gas discharge port 68 as a discharge port through which the oxidizing gas is discharged from the single-cell oxidizing gas flow path. In FIG. 4, the same reference numerals are assigned to portions common to the fuel cell of the embodiment shown in FIG. 3. Further, the single cell of the above embodiment and the single cell of the comparative example further include a refrigerant flow path (not shown), and the temperature in each single cell is desired by adjusting the temperature of the refrigerant flowing in the refrigerant water flow path. It is possible to keep the temperature of

比較例の単セルでは、図４に示すように、ガスセパレータ１２５に流路閉塞部６５が形成されていないため、溝１６２が形成する空間から成る単セル内酸化ガス流路を流れた酸化ガスは、ガス排出口１６８の近傍において、特に流路形成多孔質体２３内へと潜り込むことはない。そのため、酸化ガスは、溝１６２の端部に形成されるガス排出口１６８から、酸化ガス排出マニホールドへとそのまま排出される。このとき、表面の親水度が高められた流路形成多孔質体２３では、実施例の単セルと同様に、生成水が、細孔表面に沿って流路形成多孔質体２３全体に広がる。しかしながら、酸化ガスは、ガス排出口１６８の近傍で流路形成多孔質体２３内に積極的に潜り込むことがないため、流路形成多孔質体２３内の生成水においては、実施例の単セルのように酸化ガスのガス流れによって引っ張る力が加わることがない。   In the single cell of the comparative example, as shown in FIG. 4, the gas separator 125 is not formed with the channel closing portion 65, and therefore the oxidizing gas that has flowed through the single-cell oxidizing gas channel formed by the space formed by the groove 162. Does not enter the flow path forming porous body 23 in the vicinity of the gas discharge port 168. Therefore, the oxidizing gas is discharged as it is from the gas discharge port 168 formed at the end of the groove 162 to the oxidizing gas discharge manifold. At this time, in the flow path forming porous body 23 whose surface hydrophilicity is increased, the generated water spreads along the pore surface over the entire flow path forming porous body 23 as in the single cell of the example. However, since the oxidizing gas does not actively sink into the flow path forming porous body 23 in the vicinity of the gas discharge port 168, the generated water in the flow path forming porous body 23 is the single cell of the embodiment. Thus, no pulling force is applied by the gas flow of the oxidizing gas.

上記のような実施例の単セルと比較例の単セルとを作製し、まず、第１の条件で発電を行なわせた。第１の条件とは、冷媒の出口温度を８０℃に保ち、燃料ガス（水素）および酸化ガス（空気）を、８０℃で飽和蒸気圧となるように加湿する条件である。燃料ガスおよび酸化ガスの加湿は、具体的には、加湿器としてバブラを用い、バブラ温度を８０℃に設定することによって行ない、燃料ガスおよび酸化ガスの露点温度を８０℃にした。このような第１の条件下では、実施例の単セルおよび比較例の単セルのいずれも、同等の高い性能を示した。すなわち、供給する水素量および酸素量を大過剰（発電量に対して理論的に必要とされる量の４倍）にして、発電の際の電流密度を次第に変化させると、いずれの単セルも、電流密度の広い範囲にわたって、同様の高い電圧を維持することができた。これは、いずれの単セルも、流路形成多孔質体２３として、表面の親水性が高い多孔質体を用いることで、生成水が面全体に広がって局所的に滞留することがないため、カソードへのガス拡散性が電極面全体で充分に確保された結果であると考えられる。また、８０℃という温度条件下では、実施例および比較例の単セル共に、流路形成多孔質体２３からの排水がある程度良好に行なわれるものと考えられる。ただし、実施例の単セルの方が、比較例の単セルよりも、電流密度をより高くした場合にも、より高い出力電圧を維持することができた。上記第１の条件で、電流密度を変化させたときの、実施例及び比較例の出力電圧および抵抗を調べた結果を、図５に示す。   The unit cell of the above example and the unit cell of the comparative example were manufactured, and power generation was first performed under the first condition. The first condition is a condition in which the outlet temperature of the refrigerant is kept at 80 ° C., and the fuel gas (hydrogen) and the oxidizing gas (air) are humidified so that the saturated vapor pressure is reached at 80 ° C. Specifically, the humidification of the fuel gas and the oxidizing gas was performed by using a bubbler as a humidifier and setting the bubbler temperature to 80 ° C., and the dew point temperature of the fuel gas and the oxidizing gas was set to 80 ° C. Under such a first condition, both the unit cell of the example and the unit cell of the comparative example showed equivalent high performance. That is, if the amount of hydrogen and oxygen supplied is greatly excessive (four times the theoretically required amount of power generation) and the current density during power generation is gradually changed, any single cell A similar high voltage could be maintained over a wide range of current densities. This is because any single cell uses a porous body having high surface hydrophilicity as the flow path forming porous body 23, so that the generated water does not spread locally and stay locally. This is considered to be a result that gas diffusibility to the cathode is sufficiently secured over the entire electrode surface. Moreover, under the temperature condition of 80 ° C., it is considered that drainage from the flow path forming porous body 23 is performed to a certain degree in both the single cells of the example and the comparative example. However, the single cell of the example could maintain a higher output voltage even when the current density was higher than the single cell of the comparative example. FIG. 5 shows the results of examining the output voltages and resistances of the example and the comparative example when the current density is changed under the first condition.

その後、第１の条件から第２の条件へと変更して、発電を行なわせた。第２の条件とは、冷媒の出口温度を６０℃に保ち、燃料ガスの露点温度が６０℃、酸化ガスの露点温度が８０℃となるように、バブラを用いて燃料ガスおよび酸化ガスの加湿を行う条件である。すなわち、燃料電池の運転温度をより低く設定すると共に、酸化ガスが水分過剰となる条件を設定した。このような第２の条件下で、供給する水素量は大過剰にしつつ、供給する酸素量を、大過剰である状態から次第に減少させて、一定の電流密度で発電を行なわせた。この場合には、実施例の単セルでは、供給する酸素量が理論的な必要量を超える充分量である限り、安定した電圧で発電を行なうことができた。一方、比較例の単セルでは、発電を開始した直後に電圧が急降下し、発電を行なうことができなかった。この結果から、実施例の単セルでは、ガス流速を利用した流路形成多孔質体２３からの強制的な排水を行なうことにより、流路形成多孔質体２３からの水分の気化等を利用した自然な排水が行なわれ難い低温で水分過剰な条件下であっても、良好に発電できることが確かめられた。   Thereafter, the first condition was changed to the second condition, and power generation was performed. The second condition is that the fuel gas and oxidizing gas are humidified using a bubbler so that the outlet temperature of the refrigerant is kept at 60 ° C., the dew point temperature of the fuel gas is 60 ° C., and the dew point temperature of the oxidizing gas is 80 ° C. It is a condition to perform. That is, the operating temperature of the fuel cell was set lower, and conditions were set such that the oxidizing gas would have excess water. Under such a second condition, the amount of supplied hydrogen was made excessively large, while the amount of supplied oxygen was gradually decreased from the state of being excessively large, and power generation was performed at a constant current density. In this case, in the single cell of the example, as long as the amount of oxygen supplied was a sufficient amount exceeding the theoretical required amount, power generation could be performed at a stable voltage. On the other hand, in the single cell of the comparative example, the voltage suddenly dropped immediately after the start of power generation, and power generation could not be performed. From this result, in the single cell of the example, by performing forced drainage from the flow path forming porous body 23 using the gas flow rate, the vaporization of moisture from the flow path forming porous body 23 was used. It was confirmed that power generation can be satisfactorily performed even under low water and excessive water conditions where natural drainage is difficult.

なお、比較例の単セルについては、その後単セル内を乾燥させ、改めて第１の条件で発電を行なわせたところ、当初と同等の発電性能を回復した。したがって、比較例の単セルが第２の条件下で発電を行なうことができなかったのは、流路形成多孔質体２３内に生成水が投入水が滞留してガス流れが阻害されたことが原因であると考えられる。   In addition, about the single cell of the comparative example, when the inside of the single cell was dried after that and power generation was performed on the 1st condition again, the power generation performance equivalent to the beginning was recovered. Therefore, the single cell of the comparative example could not generate power under the second condition because the generated water stayed in the flow path forming porous body 23 and the gas flow was inhibited. Is considered to be the cause.

Ｃ．第２実施例：
第１実施例では、流路形成多孔質体２３を平板状に形成して、ガスセパレータ２５の表面に、単セル内酸化ガス流路を形成するための溝６２を設けたが、異なる構成としても良い。図６は、ガスセパレータと流路形成多孔質体との凹凸関係を逆にした第２実施例の燃料電池の構成を表わす分解斜視図である。第２実施例の燃料電池は、ガスセパレータ２５に代えてガスセパレータ２２５を備え、流路形成多孔質体２３に代えて流路形成多孔質体２２３を備えている。なお、図６では、第１実施例と共通する部分には同じ参照番号を付しており、詳しい説明は省略する。 C. Second embodiment:
In the first embodiment, the flow path forming porous body 23 is formed in a flat plate shape, and the groove 62 for forming the oxidizing gas flow path in the single cell is provided on the surface of the gas separator 25. Also good. FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the fuel cell of the second embodiment in which the concave-convex relationship between the gas separator and the flow path forming porous body is reversed. The fuel cell according to the second embodiment includes a gas separator 225 instead of the gas separator 25, and a flow path forming porous body 223 instead of the flow path forming porous body 23. In FIG. 6, the same reference numerals are assigned to parts common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

ガスセパレータ２２５は、カソードと対向する側の面に、底面が平坦面である略四角形状の凹部２６１を有している。凹部２６１は、その一辺において、酸化ガス供給マニホールドを形成する孔部８３と連通すると共に、上記一辺と対向する辺は、酸化ガス排出マニホールドを形成する孔部８４と離隔している。上記対向する辺と孔部８４との間のには、線状の凸部である流路閉塞部２６５が形成されている。   The gas separator 225 has a substantially quadrangular recess 261 having a flat bottom surface on the surface facing the cathode. The recess 261 communicates with the hole 83 forming the oxidizing gas supply manifold on one side thereof, and the side facing the one side is separated from the hole 84 forming the oxidizing gas discharge manifold. Between the opposing side and the hole 84, a flow path blocking portion 265 that is a linear convex portion is formed.

流路形成多孔質体２２３は、流路形成多孔質体２３と同様に、金メッキを施した発泡チタンによって形成された、外形が略四角形状の薄板状部材である。この流路形成多孔質体２２３には、凹部２６１に対向する側の面に、互いに略平行であって、凹部２６１の深さと略同一の高さを有する複数の線状凸部である凸条２６４が形成されている。複数の凸条２６４の間に形成される複数の溝２６２は、ガスセパレータ２２５との間に、溝６２と同様に単セル内酸化ガス流路として機能する空間を形成する。図７は、流路形成多孔質体２２３における凸条２６４が形成された側の面の様子を表わす平面図である。凸条２６４は、ガスセパレータ２２５の孔部８３に対応する側の辺から、同じく孔部８４に対応する側の辺に向かう方向を、長手方向とする。このような流路形成多孔質体２２３における孔部８４に対応する側の辺の近傍には、凸条２６４が形成されていない領域である平坦領域２６６が存在する。この平坦領域２６６は、既述した流路閉塞部２６５と略同一の幅に形成されている。また、各々の凸条２６４の長さは、ガスセパレータ２２５が有する凹部２６１における、孔部８３から流路閉塞部２６５までの長さと略同一となっている。燃料電池を組み立てる際には、流路形成多孔質体２２３を、凸条２６４の端部がガスセパレータ２２５の凹部２６１の底面に当接するように嵌め込むと共に、流路形成多孔質体２２３の平坦領域２６６を、ガスセパレータ２２５の流路閉塞部２６５へと当接させる。なお、ガスセパレータ２２５において、アノードと対向する側の面は、第１実施例のガスセパレータ２５と同様の形状を有している。   The flow path forming porous body 223 is a thin plate-like member having a substantially quadrangular outer shape formed of foamed titanium plated with gold, like the flow path forming porous body 23. The flow path forming porous body 223 has a plurality of linear protrusions that are substantially parallel to each other and have substantially the same height as the depth of the recess 261 on the surface facing the recess 261. H.264 is formed. The plurality of grooves 262 formed between the plurality of ridges 264 form a space functioning as the oxidizing gas flow path in the single cell, similar to the groove 62, between the gas separators 225. FIG. 7 is a plan view showing a state of the surface of the flow path forming porous body 223 on which the ridges 264 are formed. The ridge 264 has a longitudinal direction from the side corresponding to the hole 83 of the gas separator 225 toward the side corresponding to the hole 84. In the vicinity of the side on the side corresponding to the hole portion 84 in the flow path forming porous body 223, there is a flat region 266 that is a region where the protrusions 264 are not formed. The flat region 266 is formed to have substantially the same width as the flow path blocking portion 265 described above. In addition, the length of each protrusion 264 is substantially the same as the length from the hole 83 to the flow path blocking portion 265 in the recess 261 of the gas separator 225. When assembling the fuel cell, the flow path forming porous body 223 is fitted so that the end of the projection 264 contacts the bottom surface of the recess 261 of the gas separator 225 and the flow path forming porous body 223 is flat. The region 266 is brought into contact with the flow path blocking portion 265 of the gas separator 225. In the gas separator 225, the surface facing the anode has the same shape as the gas separator 25 of the first embodiment.

このような第２実施例の燃料電池では、流路形成多孔質体２２３に設けられた溝２６２に形成される空間、および、流路形成多孔質体２２３内の細孔に形成される空間から成る単セル内酸化ガス流路を、酸化ガスが流れる。そして、単セル内酸化ガス流路の端部では、酸化ガスの流れは、流路形成多孔質体２２３の平坦領域２６６に当接する流路閉塞部２６５に阻まれて、酸化ガスは流路形成多孔質体２２３の平坦領域２６６内へと潜り込み、酸化ガス排出マニホールドへと排出される。したがって、第２実施例の燃料電池によれば、第１実施例と同様の効果を得ることができる。   In such a fuel cell of the second embodiment, from the space formed in the groove 262 provided in the flow path forming porous body 223 and the space formed in the pores in the flow path forming porous body 223 The oxidizing gas flows through the oxidizing gas flow path in the single cell. Then, at the end of the oxidant gas flow path in the single cell, the flow of the oxidant gas is blocked by the flow path blocking part 265 that contacts the flat region 266 of the flow path forming porous body 223, and the oxidant gas forms the flow path. It sinks into the flat region 266 of the porous body 223 and is discharged to the oxidizing gas discharge manifold. Therefore, according to the fuel cell of 2nd Example, the effect similar to 1st Example can be acquired.

Ｄ．第３実施例：
第１実施例および第２実施例では、酸化ガスは、単セル内酸化ガス流路の端部において、全て流路形成多孔質体内に潜り込むこととしたが、異なる構成としても良い。図８は、第３実施例の燃料電池の構成を、図３と同様に示す断面模式図である。第３実施例の燃料電池は、第１実施例の燃料電池と類似する構成を有しているが、ガスセパレータ２５に代えてガスセパレータ３２５を備えている。なお、図８では、第１実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。 D. Third embodiment:
In the first embodiment and the second embodiment, all of the oxidizing gas enters the flow path forming porous body at the end of the oxidizing gas flow path in the single cell. However, a different configuration may be used. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the fuel cell of the third embodiment, similar to FIG. The fuel cell of the third embodiment has a configuration similar to that of the fuel cell of the first embodiment, but includes a gas separator 325 instead of the gas separator 25. In FIG. 8, the same reference numerals are assigned to portions common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

第３実施例の燃料電池が備えるガスセパレータ３２５は、ガスセパレータ２５が備える流路閉塞部６５と同様の位置に、流路閉塞部３６５を備えている。この流路閉塞部３６５は、流路閉塞部６５よりも低く形成されており、流路形成多孔質体２３に当接しない。そのため、単セル内酸化ガス流路から酸化ガスが排出されるガス排出口３６８は、流路形成多孔質体２３の端部に加えて、溝６２が形成する流路の断面の一部に対して開口するように形成されている。   The gas separator 325 included in the fuel cell according to the third embodiment includes a flow path closing portion 365 at the same position as the flow path closing portion 65 included in the gas separator 25. The flow path blocking portion 365 is formed lower than the flow path blocking portion 65 and does not contact the flow path forming porous body 23. Therefore, the gas exhaust port 368 through which the oxidizing gas is discharged from the oxidizing gas flow channel in the single cell is in addition to the end of the flow channel forming porous body 23 and part of the cross section of the flow channel formed by the groove 62. It is formed to open.

このような構成とすれば、ガス排出口３６８が、溝６２の断面の一部に対しても開口しているため、酸化ガスの一部は流路形成多孔質体２３内に潜り込むことなく排出される。しかしながら、溝６２が形成する空間に対して開口する部分は、溝６２が形成する空間の断面よりも小さい面積となっているため、酸化ガスが開口部から排出される際には、溝６２が形成する空間内を流れるときに比べて、流路抵抗が大きくなる。したがって、ガス排出口３６８近傍では、流路形成多孔質体２３内への酸化ガスの潜り込みが促進されて、流路形成多孔質体２３の端部において細孔の表面から水を引っ張る力が強められ、ガス流れを利用した連続的な排水を効率良く行なうことが可能になる。すなわち、第１実施例と同様の効果を得ることができる。このように、ガス排出口の少なくとも一部が、単セル内酸化ガス流路の端部において流路形成多孔質体２３の端部と重なって開口し、ガス排出口の近傍において、単セル内酸化ガス流路の他の領域よりも酸化ガスが流れる際の抵抗が高まる形状であるならば、同様の効果を奏することができる。   With such a configuration, since the gas discharge port 368 is also open to a part of the cross section of the groove 62, a part of the oxidizing gas is discharged without entering the flow path forming porous body 23. Is done. However, since the portion opened to the space formed by the groove 62 has an area smaller than the cross section of the space formed by the groove 62, the groove 62 is formed when the oxidizing gas is discharged from the opening. The flow path resistance is greater than when flowing in the space to be formed. Therefore, in the vicinity of the gas discharge port 368, the oxidization gas sinks into the flow path forming porous body 23 and the force for pulling water from the surface of the pores at the end of the flow path forming porous body 23 is strengthened. Thus, continuous drainage using the gas flow can be performed efficiently. That is, the same effect as the first embodiment can be obtained. In this way, at least a part of the gas discharge port opens at the end of the oxidant gas flow channel in the single cell so as to overlap with the end of the flow channel forming porous body 23, and in the vicinity of the gas discharge port, The same effect can be obtained if the resistance is greater when the oxidizing gas flows than the other regions of the oxidizing gas flow path.

第３実施例の燃料電池において、ガス排出口に、吸水性高分子材料を配置しても良い。図９は、第３実施例の変形例の燃料電池の構成を、図３と同様に示す断面模式図である。第３実施例の変形例としての燃料電池は、第３実施例の燃料電池と類似する構成を有しているが、ガスセパレータ３２５に代えてガスセパレータ４２５を備えており、ガス排出口３６８に代えてガス排出口側４６８が設けられている。なお、図９では、第３実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。   In the fuel cell of the third embodiment, a water-absorbing polymer material may be disposed at the gas outlet. FIG. 9 is a schematic sectional view showing the structure of a fuel cell according to a modification of the third embodiment, similar to FIG. The fuel cell as a modified example of the third embodiment has a configuration similar to that of the fuel cell of the third embodiment, but includes a gas separator 425 instead of the gas separator 325, and has a gas outlet 368. Instead, a gas outlet side 468 is provided. In FIG. 9, the same reference numerals are assigned to portions common to the third embodiment, and detailed description thereof is omitted.

第３実施例の変形例の燃料電池が備えるガスセパレータ４２５は、ガスセパレータ３２５と同様に、流路形成多孔質体２３とは当接しない、流路閉塞部６５よりも低く形成された流路閉塞部３６５を備えている。すなわち、単セル内酸化ガス流路から酸化ガスが排出されるガス排出口４６８は、流路形成多孔質体２３の端部に加えて、溝６２が形成する流路の断面の一部に対して開口するように形成されている。ここで、流路閉塞部３６５上には、流路形成多孔質体２３に対向する端部において、水吸収材から成る開口調節部４６７が、さらに設けられている。すなわち、ガス排出口４６８の壁面の一部は、開口調節部４６７によって形成されている。ここで、水吸収材とは、周囲の水分量が多いときには水分を吸収して膨潤すると共に、周囲の水分量が低下したときには水分を放出して収縮する材料である。このような水吸収材としては、具体的には、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドンといった吸水性高分子材料を挙げることができる。   Like the gas separator 325, the gas separator 425 provided in the fuel cell according to the modified example of the third embodiment is not in contact with the flow path forming porous body 23 and is formed with a flow path lower than the flow path closing portion 65. A blocking portion 365 is provided. That is, the gas discharge port 468 through which the oxidizing gas is discharged from the single-cell oxidizing gas flow path is not limited to the end of the flow path forming porous body 23, but to a part of the cross section of the flow path formed by the groove 62. It is formed to open. Here, an opening adjusting portion 467 made of a water absorbing material is further provided on the flow path closing portion 365 at the end facing the flow path forming porous body 23. That is, a part of the wall surface of the gas discharge port 468 is formed by the opening adjusting portion 467. Here, the water absorbing material is a material that absorbs and swells when the surrounding water content is large, and releases and contracts when the surrounding water content is reduced. Specific examples of such a water absorbing material include water-absorbing polymer materials such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, and polyvinylpyrrolidone.

このような開口調節部４６７を備えることで、開口調節部４６７近傍における水分量が増加するときには、開口調節部４６７が水を吸収して膨潤することによりガス排出口４６８が小さくなる。また、開口調節部４６７近傍における水分量が減少するときには、開口調節部４６７が水を放出して収縮することによりガス排出口４６８が大きくなる。したがって、第３実施例の変形例の燃料電池では、酸化ガス中の水分量が多いときには、ガス排出口４６８が小さくなることで、より多くの酸化ガスが流路形成多孔質体２３内に潜り込むことになる。そのため、酸化ガス中の水分量が多いときには、流路形成多孔質体２３の端部から水を引っ張る力を強めて、排水効率を高めることができる。また、酸化ガス中の水分量が少ないときには、ガス排出口４６８が大きくなることで、流路形成多孔質体２３内に潜り込む酸化ガス量が少なくなる。そのため、酸化ガス中の水分量が少ないときには、流路形成多孔質体２３の端部から水を引っ張る力が弱まり、排水が抑制される。   By providing such an opening adjusting portion 467, when the amount of water in the vicinity of the opening adjusting portion 467 increases, the opening adjusting portion 467 absorbs water and swells, thereby reducing the gas discharge port 468. In addition, when the amount of water in the vicinity of the opening adjustment portion 467 decreases, the gas discharge port 468 becomes larger as the opening adjustment portion 467 releases water and contracts. Therefore, in the fuel cell of the modified example of the third embodiment, when the amount of moisture in the oxidizing gas is large, the gas discharge port 468 becomes small, so that more oxidizing gas enters the flow path forming porous body 23. It will be. Therefore, when the amount of moisture in the oxidizing gas is large, the force for pulling water from the end portion of the flow path forming porous body 23 can be increased to increase the drainage efficiency. Further, when the amount of moisture in the oxidizing gas is small, the gas discharge port 468 becomes large, so that the amount of oxidizing gas that enters the flow path forming porous body 23 decreases. Therefore, when the amount of moisture in the oxidizing gas is small, the force for pulling water from the end of the flow path forming porous body 23 is weakened, and drainage is suppressed.

Ｅ．第４実施例：
第１実施例ないし第３実施例では、ガス拡散層２２上に重ね合わせて流路形成多孔質体２３を配置したが、異なる構成としても良い。すなわち、電極で生じた水が伝えられて、この水を電極の面方向に連続して導く第１の水誘導部を、面全体で電極と接触するように設けるのではなく、電極と離隔させて配置することとしても良い。図１０は、第４実施例の燃料電池の構成を表わす分解斜視図である。第４実施例の燃料電池は、ガスセパレータ２５に代えてガスセパレータ５２５を備え、流路形成多孔質体２３に代えて水誘導多孔質体５２３を備えている。また、図１１は、第４実施例の燃料電池における単セル内酸化ガス流路端部の様子を、図３と同様に示す断面模式図である。図１０および図１１では、第１実施例と共通する部分には同じ参照番号を付しており、詳しい説明は省略する。 E. Fourth embodiment:
In the first to third embodiments, the flow path forming porous body 23 is disposed on the gas diffusion layer 22 so as to be superposed on the gas diffusion layer 22, but different configurations may be employed. In other words, the first water guiding portion that transmits water generated in the electrode and continuously guides the water in the surface direction of the electrode is not provided so as to be in contact with the electrode over the entire surface, but separated from the electrode. It is good also as arranging. FIG. 10 is an exploded perspective view showing the configuration of the fuel cell of the fourth embodiment. The fuel cell according to the fourth embodiment includes a gas separator 525 instead of the gas separator 25, and a water induction porous body 523 instead of the flow path forming porous body 23. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the state of the end portion of the oxidizing gas flow path in the single cell in the fuel cell of the fourth embodiment, similar to FIG. In FIG. 10 and FIG. 11, the same reference numerals are given to the parts common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

ガスセパレータ５２５は、カソードと対向する側の面に、底面が平坦面である略四角形状の凹部５６１を有している。凹部５６１は、酸化ガス供給マニホールドを形成する孔部８３および酸化ガス排出マニホールドを形成する孔部８４と、連通している。なお、凹部５６１における孔部８４との接続部近傍においては、孔部８４に沿う細長い形状であり、凹部５６１の深さよりも薄く形成された薄板状部材である流路閉塞部５６５が、凹部５６１の周囲と略同一の高さになるように嵌め込まれる。これによって、凹部５６１と流路閉塞部５６５との間には、ガス排出口５６８となる空間が形成される（図１１参照）。   The gas separator 525 has a substantially rectangular recess 561 having a flat bottom surface on the surface facing the cathode. The recess 561 communicates with a hole 83 forming an oxidizing gas supply manifold and a hole 84 forming an oxidizing gas discharge manifold. In the vicinity of the connection portion of the recess 561 with the hole 84, the flow path blocking portion 565, which is a thin plate-like member that has an elongated shape along the hole 84 and is thinner than the depth of the recess 561, is formed in the recess 561. It is fitted so that it is almost the same height as the surrounding area. As a result, a space serving as a gas discharge port 568 is formed between the recess 561 and the flow path blocking portion 565 (see FIG. 11).

水誘導多孔質体５２３は、流路形成多孔質体２３と同様に、金メッキを施した発泡チタンによって形成された、外形が略四角形状の薄板状部材である。この水誘導多孔質体５２３は、一方の面は平坦に形成されており、他方の面には、互いに略平行な複数の線状凸部である凸条５６４が形成されている。水誘導多孔質体５２３の外形は、ガスセパレータ５２５の凹部５６１と略同一形状に形成されており、平坦に形成された上記一方の面が凹部５６１の底面に接触するように、凹部５６１に嵌め込まれる。このようにして燃料電池を組み立てると、カソードに対向する上記他方の面に形成された凸条５６４の端部は、ガス拡散層２２に当接すると共に、複数の凸条５６４の間に形成される複数の溝５６２は、ガス拡散層２２との間に、単セル内酸化ガス流路として機能する空間を形成する。凸条５６４は、ガスセパレータ５２５の孔部８３から孔部８４に向かう方向に対応する方向を長手方向とするが、水誘導多孔質体５２３における孔部８４に対応する側の辺の近傍には、凸条５６４が形成されていない平坦な領域が存在する。すなわち、水誘導多孔質体５２３は、図７に示した第２実施例の流路形成多孔質体２２３に形成された平坦領域２６６と同様の平坦領域５６６を有している（図１０参照）。この平坦領域５６６の厚みは、本実施例では、凹部５６１の底面と、ガスセパレータ５２５に嵌め込まれた流路閉塞部５６５との間の距離よりも薄く形成されている。そのため、本実施例のガス排出口５６８は、水誘導多孔質体５２３の端部に加えて、溝５６２が形成する空間の一部に対して開口することになる（図１１参照）。なお、図１１に示す断面は、溝５６２が形成する空間に対応する断面を表わしており、図１１では、凸条５６４は表われていない。   The water-inducing porous body 523 is a thin plate-like member having an outer shape that is substantially quadrangular and formed of foamed titanium plated with gold, like the channel-forming porous body 23. The water-induced porous body 523 has one surface formed flat, and the other surface is formed with a plurality of linear protrusions 564 that are substantially parallel to each other. The outer shape of the water-induced porous body 523 is formed in substantially the same shape as the concave portion 561 of the gas separator 525, and is fitted into the concave portion 561 so that the flat one surface is in contact with the bottom surface of the concave portion 561. It is. When the fuel cell is assembled in this manner, the end of the ridge 564 formed on the other surface facing the cathode is in contact with the gas diffusion layer 22 and is formed between the plurality of ridges 564. The plurality of grooves 562 form a space functioning as the oxidizing gas flow path in the single cell between the gas diffusion layers 22. The protrusion 564 has a longitudinal direction corresponding to the direction from the hole 83 to the hole 84 of the gas separator 525, but in the vicinity of the side corresponding to the hole 84 in the water-induced porous body 523. In addition, there is a flat region where the ridges 564 are not formed. That is, the water-induced porous body 523 has a flat region 566 similar to the flat region 266 formed in the flow path forming porous body 223 of the second embodiment shown in FIG. 7 (see FIG. 10). . In this embodiment, the thickness of the flat region 566 is thinner than the distance between the bottom surface of the recess 561 and the flow path blocking portion 565 fitted in the gas separator 525. Therefore, in addition to the edge part of the water induction | guidance | derivation porous body 523, the gas exhaust port 568 of a present Example is opened with respect to a part of space which the groove | channel 562 forms (refer FIG. 11). In addition, the cross section shown in FIG. 11 represents the cross section corresponding to the space which the groove | channel 562 forms, and the protruding item | line 564 is not represented in FIG.

このような第４実施例の燃料電池では、カソードで生じた水は、凸条５６４を伝って、ガスセパレータ５２５表面に配置された水誘導多孔質体５２３の平坦部へと伝えられ、この水誘導多孔質体５２３の平坦部において、電極の面方向へと連続して導かれる。すなわち、凸条５６４は、電極の面方向に水を連続して導く第１の水誘導部である上記平坦部へと、電極から水を伝える第２の水誘導部として機能する。このとき、溝５６２が形成する単セル内酸化ガス流路を酸化ガスが流れる際には、流路閉塞部５６５によって、ガス排出口５６８近傍において酸化ガスが流れる際の抵抗が高められる。そのため、第１ないし第３実施例と同様に、ガス排出口５６８近傍では、酸化ガスの水誘導多孔質体５２３内への潜り込みが促進される。そして、酸化ガス流れによって、水誘導多孔質体５２３内の細孔表面に連続して存在する水が引っ張られ、単セル内酸化ガス流路からの連続的な排水が行なわれる。   In the fuel cell of the fourth embodiment, the water generated at the cathode is transmitted to the flat portion of the water-induced porous body 523 disposed on the surface of the gas separator 525 through the ridge 564, and this water. In the flat part of the induction porous body 523, it is continuously guided in the surface direction of the electrode. That is, the ridge 564 functions as a second water guiding portion that transmits water from the electrode to the flat portion that is a first water guiding portion that continuously guides water in the surface direction of the electrode. At this time, when the oxidizing gas flows through the oxidizing gas channel in the single cell formed by the groove 562, the resistance when the oxidizing gas flows in the vicinity of the gas discharge port 568 is increased by the channel closing portion 565. Therefore, as in the first to third embodiments, in the vicinity of the gas discharge port 568, the stagnation of the oxidizing gas into the water-induced porous body 523 is promoted. Then, the water continuously present on the surface of the pores in the water-induced porous body 523 is pulled by the oxidizing gas flow, and the continuous drainage from the oxidizing gas flow path in the single cell is performed.

なお、第４実施例では、水誘導多孔質体５２３端部の平坦領域５６６と流路閉塞部５６５との間に空隙を設けているが、上記平坦領域５６６と流路閉塞部５６５とを当接させ、第１実施例と同様に、酸化ガスを全て水誘導多孔質体５２３内に潜り込ませることとしても良い。また、第４実施例では、水を面方向に導く第１の水誘導部と、この第１の水誘導部へと電極から水を導く第２の水誘導部とを、水誘導多孔質体５２３として一体で形成したが、両者を別体で形成しても良い。   In the fourth embodiment, a gap is provided between the flat region 566 at the end of the water-inducing porous body 523 and the flow path blocking portion 565. However, the flat region 566 and the flow path blocking portion 565 are not aligned. In the same manner as in the first embodiment, all the oxidizing gas may be allowed to sink into the water-induced porous body 523. In the fourth embodiment, the first water guiding part for guiding water in the surface direction and the second water guiding part for guiding water from the electrode to the first water guiding part are provided as a water-inducing porous body. Although formed integrally as 523, both may be formed separately.

Ｆ．第５実施例：
第１ないし第４実施例の燃料電池では、第１の水誘導部として機能する多孔質体あるいはガスセパレータ表面に設けた溝が形成する空間を流れる酸化ガスの流れを、ガス排出口近傍において流路閉塞部によって妨げて、酸化ガスを上記多孔質体内へと潜り込ませたが、異なる構成としても良い。例えば、上記溝が形成する空間の端部を、第１の水誘導部と連続して設けられた多孔質体によって塞いで、ガス排出口を形成しても良い。このような構成を、第５実施例として以下に説明する。 F. Example 5:
In the fuel cells of the first to fourth embodiments, the flow of the oxidizing gas flowing in the space formed by the porous body functioning as the first water guiding portion or the groove provided on the surface of the gas separator is made to flow near the gas discharge port. Although it was hindered by the path blockage portion and the oxidizing gas was submerged into the porous body, a different configuration may be used. For example, the gas discharge port may be formed by closing the end of the space formed by the groove with a porous body provided continuously with the first water guiding portion. Such a configuration will be described below as a fifth embodiment.

図１２は、第５実施例の燃料電池の構成を表わす分解斜視図である。第５実施例の燃料電池は、ガスセパレータ２５に代えてガスセパレータ６２５を備え、流路形成多孔質体２３に代えて流路形成多孔質体６２３を備えている。また、図１３は、第５実施例の燃料電池における単セル内酸化ガス流路端部の様子を、図３と同様に示す断面模式図である。図１２および図１３では、第１実施例と共通する部分には同じ参照番号を付しており、詳しい説明は省略する。   FIG. 12 is an exploded perspective view showing the structure of the fuel cell of the fifth embodiment. The fuel cell of the fifth embodiment includes a gas separator 625 instead of the gas separator 25, and a flow path forming porous body 623 instead of the flow path forming porous body 23. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view similar to FIG. 3 showing the state of the oxidant gas flow path end in the single cell in the fuel cell of the fifth embodiment. In FIG. 12 and FIG. 13, the same reference numerals are given to portions common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

ガスセパレータ６２５は、カソードと対向する側の面に、略平行な複数の線状凸部である凸条６６４と、凸条６６４の間に形成された溝６６２と、から成る凹凸形状が形成されている。溝６６２は、孔部８３および孔部８４と連通しており、第１実施例の溝６２と同様に、流路形成多孔質体６２３との間に、単セル内酸化ガス流路となる空間を形成する。ここで、各々の凸条５６４は、一方の端部は、孔部８３と接する位置にまで形成されているものの、他方の端部は、孔部８４と離間している。すなわち、孔部８４の近傍には、孔部８４に沿って、凸条５６４が形成されておらず溝６２と連続して形成され、底面が平坦な凹部６６６が形成されている（図１２参照）。   The gas separator 625 has a concavo-convex shape formed of a plurality of linear protrusions 664 which are substantially parallel and grooves 662 formed between the protrusions 664 on the surface facing the cathode. ing. The groove 662 communicates with the hole 83 and the hole 84, and, like the groove 62 of the first embodiment, a space serving as an oxidizing gas flow channel in the single cell between the flow channel forming porous body 623. Form. Here, each of the protrusions 564 is formed so that one end thereof is in contact with the hole 83, but the other end is separated from the hole 84. That is, in the vicinity of the hole portion 84, the convex portion 564 is not formed along the hole portion 84 but is formed continuously with the groove 62, and a concave portion 666 having a flat bottom surface is formed (see FIG. 12). ).

流路形成多孔質体６２３は、流路形成多孔質体２３と同様に、金メッキを施した発泡チタンによって形成され、ガスセパレータ６２５における孔部８３と孔部８４の間の領域を覆うように配置される、外形が略四角形状の薄板状部材である。この流路形成多孔質体６２３の一方の面は平坦に形成されており、ガス拡散層２２に重ね合わせて配置される。また、流路形成多孔質体６２３の他方の面には、孔部８４に近接する一辺に沿って、線状の凸部６６５が形成されている。この線状凸部６６５は、ガスセパレータ６２５における凸条６６４と略同一の高さに形成されている。流路形成多孔質体６２３とガスセパレータ６２５とを重ね合わせる際には、線状凸部６６５は、ガスセパレータ６２５表面の凹部６６６へと嵌め込まれる。これにより、ガスセパレータ６２５に設けた凸条６６４の端部は、流路形成多孔質体６２３の表面に当接し、流路形成多孔質体６２３に設けた線状凸部６６５の端部は、ガスセパレータ６２５表面の凹部６６６の底面に当接する（図１３参照）。なお、図１３に示す断面は、溝６６２が形成する空間に対応する断面を表わしており、図１３では、凸条６６４は表われていない。   The flow path forming porous body 623 is formed of gold-plated titanium foam similarly to the flow path forming porous body 23, and is disposed so as to cover the region between the hole 83 and the hole 84 in the gas separator 625. It is a thin plate member whose outer shape is substantially rectangular. One surface of the flow path forming porous body 623 is formed flat and is disposed so as to overlap the gas diffusion layer 22. Further, a linear convex portion 665 is formed on the other surface of the flow path forming porous body 623 along one side close to the hole portion 84. The linear protrusions 665 are formed at substantially the same height as the protrusions 664 in the gas separator 625. When the flow path forming porous body 623 and the gas separator 625 are overlapped, the linear convex portion 665 is fitted into the concave portion 666 on the surface of the gas separator 625. Thereby, the end of the protrusion 664 provided in the gas separator 625 is in contact with the surface of the flow path forming porous body 623, and the end of the linear protrusion 665 provided in the flow path forming porous body 623 is It contacts the bottom surface of the recess 666 on the surface of the gas separator 625 (see FIG. 13). Note that the cross section shown in FIG. 13 represents a cross section corresponding to the space formed by the groove 662, and in FIG.

このような第５実施例の燃料電池では、カソードで生じた水は、親水性を有する流路形成多孔質体６２３内の細孔表面を伝って、電極の面方向へと連続して伝えられる。ここで、溝６６２が形成する空間の端部は、流路形成多孔質体６２３に設けられた線状凸部６６５によって塞がれている。そのため、溝６６２が形成する空間を流れた酸化ガスは、多孔質体によって形成される線状凸部６６５内部の細孔が形成する空間を介して、孔部８４が形成する酸化ガス排出マニホールドへと排出される。このような、多孔質体から成る線状凸部６６５内の空間は、ガスが流れる際の抵抗が大きく、溝６６２を流れる酸化ガスが多孔質体内の細孔を通過する際には、圧損が高くなる。また、線状凸部６６５は、流路形成多孔質体６２３において一体で形成されているため、流路形成多孔質体６２３内の水は、線状凸部６６５内の細孔表面にまで連続している。そのため、線状凸部６６５内を通過して酸化ガスが排出される際には、酸化ガスの流速が速められ、酸化ガス流れによって、線状凸部６６５内の細孔表面に連続して存在する水が引っ張られて、単セル内酸化ガス流路からの連続的な排水が行なわれる。   In such a fuel cell of the fifth embodiment, the water generated at the cathode is continuously transmitted along the surface of the pores in the porous channel-forming porous body 623 having hydrophilicity in the direction of the electrodes. . Here, the end of the space formed by the groove 662 is closed by the linear convex portion 665 provided in the flow path forming porous body 623. Therefore, the oxidizing gas that has flowed through the space formed by the groove 662 passes through the space formed by the pores in the linear convex portion 665 formed by the porous body to the oxidizing gas discharge manifold formed by the hole portion 84. And discharged. Such a space in the linear protrusion 665 made of a porous body has a large resistance when the gas flows, and pressure loss occurs when the oxidizing gas flowing through the groove 662 passes through the pores in the porous body. Get higher. Moreover, since the linear convex part 665 is integrally formed in the flow path forming porous body 623, the water in the flow path forming porous body 623 continues to the pore surface in the linear convex part 665. is doing. For this reason, when the oxidizing gas is discharged through the linear convex portion 665, the flow rate of the oxidizing gas is increased and continuously exists on the pore surface in the linear convex portion 665 by the oxidizing gas flow. The water to be drawn is pulled, and continuous drainage from the oxidizing gas flow path in the single cell is performed.

第５実施例の燃料電池は、第１実施例と同様に、ガスセパレータ６２５の表面に、単セル内酸化ガス流路を形成するための溝６６２を設けたが、第２実施例と同様に、ガスセパレータと流路形成多孔質体との凹凸関係を逆にしても良い。この場合には、流路形成多孔質体６２３において、線状凸部６６５に加えて、第２実施例の凸条２６４と同様の複数の凸条を設ければ良い。   In the fuel cell of the fifth embodiment, the groove 662 for forming the oxidizing gas flow path in the single cell is provided on the surface of the gas separator 625 as in the first embodiment, but as in the second embodiment. The concavo-convex relationship between the gas separator and the flow path forming porous body may be reversed. In this case, the flow path forming porous body 623 may be provided with a plurality of protrusions similar to the protrusions 264 of the second embodiment in addition to the linear protrusions 665.

また、第５実施例では、線状凸部６６５をガスセパレータ６２５の凹部６６６の底面に当接させたが、両者の間に空隙を設け、酸化ガスの一部は、線状凸部６６５内を通過しない構成としても良い。この場合にも、ガス排出口６６８の近傍で酸化ガスが流れる際の抵抗が高まることにより、同様の効果が得られる。   Further, in the fifth embodiment, the linear convex portion 665 is brought into contact with the bottom surface of the concave portion 666 of the gas separator 625. However, a gap is provided between them, and part of the oxidizing gas is contained in the linear convex portion 665. It is good also as a structure which does not pass. Also in this case, the same effect can be obtained by increasing the resistance when the oxidizing gas flows in the vicinity of the gas discharge port 668.

また、ガス拡散層２２と面全体で接触する流路形成多孔質体６２３に代えて、第４実施例と同様に、ガスセパレータの表面に接して配設され、ガスセパレータ上で水を電極面の方向に導く水誘導多孔質体を設けることとしても良い。このような構成を、第５実施例の変形例として以下に説明する。図１４は、第５実施例の変形例としての燃料電池の構成を表わす分解斜視図である。また、図１５は、第５実施例の変形例としての燃料電池における単セル内酸化ガス流路端部の様子を、図３と同様に示す断面模式図である。図１４および図１５では、第４実施例と共通する部分には同じ参照番号を付しており、詳しい説明は省略する。第５実施例の変形例の燃料電池は、水誘導多孔質体５２３に代えて、水誘導多孔質体６３３を備えている。水誘導多孔質体６３３は、水誘導多孔質体５２３と同様に、カソードと対向する面側に、互いに略平行であって、間に溝５６２が形成された複数の凸条５６４を備える。そして、孔部８４に近接する一辺に沿って、凸条５６４と略同一の高さに形成された線状凸部６３５を備える。このような水誘導多孔質体６３３を、ガスセパレータ５２５の凹部５６１に嵌め込んで各部材を積層すると、線状凸部６３５は、カソード２２の表面に当接する。第５実施例の変形例の燃料電池は、流路閉塞部５６５は有しておらず、線状凸部６３５が形成された水誘導多孔質体６３３の端部において、孔部８４が形成する酸化ガス排出マニホールドへのガス排出口５６８を形成している。この場合にも、ガス排出口を、水誘導多孔質体との間で水が移動可能に接続する多孔質体で覆うことにより、同様の効果が得られる。   Further, instead of the flow path forming porous body 623 that is in contact with the gas diffusion layer 22 over the entire surface, it is disposed in contact with the surface of the gas separator in the same manner as in the fourth embodiment, and water is supplied to the electrode surface on the gas separator. It is good also as providing the water induction | guidance | derivation porous body guide | induced to this direction. Such a configuration will be described below as a modification of the fifth embodiment. FIG. 14 is an exploded perspective view showing the structure of a fuel cell as a modification of the fifth embodiment. FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the state of the end portion of the oxidizing gas flow path in the single cell in the fuel cell as a modification of the fifth embodiment, similar to FIG. In FIG. 14 and FIG. 15, the same reference numerals are given to portions common to the fourth embodiment, and detailed description thereof is omitted. The fuel cell of a modification of the fifth embodiment includes a water-induced porous body 633 instead of the water-induced porous body 523. Similar to the water-induced porous body 523, the water-induced porous body 633 includes a plurality of ridges 564 that are substantially parallel to each other and have grooves 562 formed therebetween on the surface facing the cathode. And the linear convex part 635 formed in the height substantially the same as the protruding item | line 564 along the one side close | similar to the hole part 84 is provided. When such a water-induced porous body 633 is fitted into the concave portion 561 of the gas separator 525 and the respective members are stacked, the linear convex portion 635 comes into contact with the surface of the cathode 22. The fuel cell of the modified example of the fifth embodiment does not have the flow path blocking portion 565, and the hole portion 84 is formed at the end portion of the water-induced porous body 633 in which the linear convex portion 635 is formed. A gas discharge port 568 to the oxidizing gas discharge manifold is formed. Also in this case, the same effect can be obtained by covering the gas discharge port with a porous body in which water is movably connected to the water induction porous body.

さらに、第５実施例では、水を面方向に導く第１の水誘導部と、ガス排出口を塞ぐ多孔質体から成る線状凸部６６５とを、流路形成多孔質体６２３として一体で形成したが、両者を別体で形成しても良い。ガス排出口の少なくとも一部を塞ぐ多孔質体が、水を面方向に導く流路形成多孔質体等の第１の水誘導部との間で、水が移動可能に接続されていれば、同様の効果を奏することができる。   Further, in the fifth embodiment, the first water guiding portion that guides water in the surface direction and the linear convex portion 665 made of a porous body that closes the gas discharge port are integrated as a flow path forming porous body 623. Although formed, both may be formed separately. If the porous body that closes at least a part of the gas discharge port is connected to the first water guiding portion such as a flow path forming porous body that guides water in the surface direction so that the water can move, Similar effects can be achieved.

また、水を面方向に導く第１の水誘導部と、ガス排出口を塞ぐ多孔質体である線状凸部との間で、平均細孔径を異ならせることとしても良い。第１の水誘導部と線状凸部の平均細孔径を異ならせると、酸化ガスがガス排出口から排出される際に、平均細孔径がより大きく流路抵抗が小さい部分を通過するようになる。したがって、酸化ガスが排出される際の流速がさらに速まり、多孔質体表面の液水を引っ張る力が強まって、単セル内酸化ガス流路からの排水性がさらに向上する。このような効果は、第１の水誘導部と線状凸部の平均細孔径を異ならせることにより得られる効果であるが、平均細孔径を異ならせる際に、第１の水誘導部の平均細孔径をより小さくするならば、第１の水誘導部における保水性を向上させることができるため、第１の水誘導部による水の誘導を利用した排水性を高めることができて望ましい。また、第５実施例のように、溝が形成する空間から成る単セル内酸化ガス流路の排出側端部を多孔質体で塞ぐ場合には、線状凸部の平均細孔径をより大きくする方が、酸化ガスがガス排出口から排出される際の圧損を抑えることができる。そのため、燃料電池への酸化ガス供給のために消費するエネルギを削減し、エネルギ効率を向上させることができる。   Further, the average pore diameter may be made different between the first water guiding portion that guides water in the surface direction and the linear convex portion that is a porous body that closes the gas discharge port. If the average pore diameters of the first water guiding portion and the linear convex portion are different, when the oxidizing gas is discharged from the gas discharge port, the average pore diameter is larger and the passage resistance is smaller. Become. Accordingly, the flow rate when the oxidizing gas is discharged is further increased, the force for pulling the liquid water on the surface of the porous body is increased, and the drainage from the oxidizing gas flow path in the single cell is further improved. Such an effect is an effect obtained by making the average pore diameters of the first water guiding part and the linear convex part different, but when making the average pore diameter different, the average of the first water guiding part If the pore diameter is made smaller, the water retention in the first water guiding part can be improved, and therefore it is desirable that the drainage using the water guidance by the first water guiding part can be improved. Further, as in the fifth embodiment, when the discharge side end of the oxidizing gas flow channel in the single cell formed of the space formed by the groove is closed with a porous body, the average pore diameter of the linear convex portion is made larger. This can suppress the pressure loss when the oxidizing gas is discharged from the gas discharge port. Therefore, the energy consumed for supplying the oxidizing gas to the fuel cell can be reduced and the energy efficiency can be improved.

また、ガス排出口を塞ぐ多孔質体である線状凸部を、平均細孔径の異なる複数の部分から成ることとしても良い。このような構成とすることで、ガス排出口から排出される酸化ガスは、平均細孔径がより大きく流路抵抗が小さい部分を主として通過するようになり、酸化ガスが排出される際の流速がさらに速まり、ガス流れを利用した単セル内酸化ガス流路からの排水性がさらに向上する。このような構成の一例を図１６に示す。図１６は、図１４に示した第５実施例の変形例としての燃料電池が備える水誘導多孔質体６３３を表わす平面図である。図１６では、水誘導体６３３の線状凸部６３５において、凸条５６４との接続箇所の近傍領域であるＡ領域と、溝５６２のガス排出口側端部の近傍領域であるＢ領域とを、それぞれ波線で囲んで示している。線状凸部６３５において、上記Ａ領域とＢ領域とで、平均細孔径を異ならせることができる。例えば、Ａ領域の方がＢ領域よりも平均細孔径を大きくすることができる。   Further, the linear convex portion, which is a porous body that closes the gas discharge port, may be composed of a plurality of portions having different average pore diameters. By adopting such a configuration, the oxidizing gas discharged from the gas discharge port mainly passes through a portion having a larger average pore diameter and a smaller flow path resistance, and the flow velocity when the oxidizing gas is discharged is increased. Further, the drainage from the oxidizing gas flow path in the single cell using the gas flow is further improved. An example of such a configuration is shown in FIG. FIG. 16 is a plan view showing a water-induced porous body 633 provided in a fuel cell as a modification of the fifth embodiment shown in FIG. In FIG. 16, in the linear convex part 635 of the water derivative 633, A area | region which is the vicinity area of the connection place with the protruding item | line 564, and B area | region which is the vicinity area | region of the gas discharge port side edge part of the groove | channel 562, Each is surrounded by a wavy line. In the linear protrusion 635, the average pore diameter can be made different between the A region and the B region. For example, the average pore diameter can be larger in the A region than in the B region.

上記のように、第１の水誘導部と線状凸部とで平均細孔径を異ならせる場合、あるいは、線状凸部を、平均細孔径の異なる複数の部分によって構成する場合には、例えば、平均細孔径を異ならせて別々に作製した多孔質体を組み合わせることによって、上記部材を作製することができる。あるいは、上記部材を構成する発泡金属を作製する際に、材料中に発泡剤を混ぜ込む場合には、用いる発泡剤の種類を部位によって異ならせることによって、細孔径を部位によって異ならせても良い。あるいは、材料中に、後の焼成工程で焼失するビーズを混ぜ込む場合には、用いるビーズの粒径を部位によって異ならせることによって、細孔径を部位によって異ならせても良い。   As described above, when the average pore diameter is made different between the first water guiding portion and the linear convex portion, or when the linear convex portion is constituted by a plurality of portions having different average pore diameters, for example, The member can be produced by combining porous bodies produced separately with different average pore diameters. Alternatively, when the foam metal constituting the member is produced, when a foaming agent is mixed into the material, the type of the foaming agent to be used may be varied depending on the region, and the pore diameter may be varied depending on the region. . Alternatively, when beads to be burned down in the subsequent firing step are mixed into the material, the pore diameter may be varied depending on the site by varying the particle size of the beads used.

Ｇ．第６実施例：
第１ないし第５実施例では、水を電極の面方向に導く多孔質体として、面全体で電極と接触する多孔質体、あるいは、電極と離隔して、ガスセパレータ面に接触して設けられた多孔質体を用いたが、両方の多孔質体を備えることとしても良い。このような構成の一例を、第６実施例として以下に説明する。第６実施例の燃料電池は、図１４に示した第５実施例の変形例の燃料電池において、水誘導多孔質体６３３に加えて、さらに、電極面（実際にはガス拡散層２２）に接して配置される第１実施例の流路形成多孔質体２３と同様の流路形成多孔質体６３７を備えている。図１７は、第６実施例の燃料電池における単セル内酸化ガス流路端部の様子を、図３と同様に示す断面模式図である。第６実施例の燃料電池では、水誘導多孔質体６３３の線状凸部６３５と凸条５６４（図示せず）は、流路形成多孔質体６３７と接している。 G. Example 6:
In the first to fifth embodiments, the porous body that guides water in the surface direction of the electrode is provided as a porous body that is in contact with the electrode over the entire surface, or in contact with the gas separator surface apart from the electrode. However, it is also possible to provide both porous bodies. An example of such a configuration will be described below as a sixth embodiment. The fuel cell of the sixth embodiment is the same as the fuel cell of the modification of the fifth embodiment shown in FIG. 14, in addition to the water-induced porous body 633, and further on the electrode surface (actually the gas diffusion layer 22). A flow path forming porous body 637 similar to the flow path forming porous body 23 of the first embodiment is provided. FIG. 17 is a schematic sectional view showing the state of the oxidizing gas flow path end portion in the single cell in the fuel cell of the sixth embodiment, similar to FIG. In the fuel cell of the sixth embodiment, the linear protrusions 635 and the protrusions 564 (not shown) of the water induction porous body 633 are in contact with the flow path forming porous body 637.

このような燃料電池では、カソードで生じた生成水の一部は、流路形成多孔質体６３７内に広がると共に、凸条５６４を介して、水誘導多孔質体６３３へと移動する。そして、流路形成多孔質体６３７および水誘導多孔質体６３３によって、水が面方向に導かれる。ガス排出口においては、多孔質体、すなわち、線状凸部６３５を備える水誘導多孔質体６３３および流路形成多孔質体６３７の端部によって、単セル内酸化ガス流路が覆われて、流路抵抗が高められているため、既述した実施例と同様に、酸化ガス流れによって多孔質体内からの排水が促進される効果が得られる。   In such a fuel cell, part of the generated water generated at the cathode spreads in the flow path forming porous body 637 and moves to the water-inducing porous body 633 via the ridges 564. Then, water is guided in the surface direction by the flow path forming porous body 637 and the water guiding porous body 633. In the gas discharge port, the oxidizing gas flow channel in the single cell is covered by the porous body, that is, the end portion of the water-induced porous body 633 and the flow path forming porous body 637 having the linear convex portion 635, Since the flow path resistance is increased, an effect of promoting drainage from the porous body by the oxidizing gas flow can be obtained as in the above-described embodiments.

さらに、第６実施例の燃料電池によれば、流路形成多孔質体６３７内の水が水誘導多孔質体６３３へと移動するため、第１実施例のように電極上に配置した流路形成多孔質体２３だけを有する場合に比べて、電極と単セル内酸化ガス流路との間に存在する液水の量を減らすことができる。そのため、酸化ガスが、液水に阻害されることなく電極へと拡散し易くなり、酸化ガスの利用効率を高めることができる。また、電極上に流路形成多孔質体６３７を設けることで、カソードで生じた水を速やかに流路形成多孔質体６３７に吸収することができるため、第５実施例のように水誘導多孔質体６３３だけを有する場合に比べて、酸化ガスが水に阻害されることなくカソードへと到達しやすくなり、酸化ガスの利用効率を高めることができる。   Furthermore, according to the fuel cell of the sixth embodiment, since the water in the flow path forming porous body 637 moves to the water induction porous body 633, the flow path disposed on the electrode as in the first embodiment. Compared with the case where only the formed porous body 23 is provided, the amount of liquid water existing between the electrode and the oxidizing gas channel in the single cell can be reduced. Therefore, the oxidizing gas can be easily diffused into the electrode without being obstructed by the liquid water, and the utilization efficiency of the oxidizing gas can be increased. Further, since the flow path forming porous body 637 is provided on the electrode, water generated at the cathode can be quickly absorbed into the flow path forming porous body 637. Compared with the case where only the material 633 is provided, the oxidizing gas can easily reach the cathode without being inhibited by water, and the utilization efficiency of the oxidizing gas can be increased.

第６実施例の燃料電池では、流路形成多孔質体６３７の厚みは、水誘導多孔質体６３３のガスセパレータ面に沿った部分の厚みよりも、薄くすることが望ましい。これにより、カソードから移動した水が、水誘導多孔質体６３３において、より多く保持されるようになり、流路形成多孔質体６３７内の液水に起因する、カソードに対する酸化ガス流れの阻害を抑制することができる。図１８は、流路形成多孔質体および水誘導多孔質体に係る構成が異なる３種類の燃料電池について、発電性能を調べた結果の一例を示す説明図である。図１８のグラフ（１）は、図１４、１５に示した第５実施例の変形例の燃料電池（水誘導多孔質体６３３の平面部分の厚みは０．６ｍｍ）の結果を示す。図１８のグラフ（２）は、第６実施例の燃料電池であって、水誘導多孔質体６３３の平面部分を流路形成多孔質体６３７よりも厚く形成した燃料電池（水誘導多孔質体６３３の平面部分の厚みは０．６ｍｍ、流路形成多孔質体６３７の厚みは０．３ｍｍ）の結果を示す。図１８のグラフ（３）は、第６実施例の燃料電池であって、水誘導多孔質体６３３の平面部分と流路形成多孔質体６３７とを同じ厚みに形成した燃料電池（水誘導多孔質体６３３の平面部分および流路形成多孔質体６３７の厚みは０．５ｍｍ）の結果を示す。   In the fuel cell of the sixth embodiment, the thickness of the flow path forming porous body 637 is preferably thinner than the thickness of the portion of the water-induced porous body 633 along the gas separator surface. As a result, a larger amount of water moved from the cathode is retained in the water-induced porous body 633, and the oxidant gas flow to the cathode is inhibited due to liquid water in the flow path forming porous body 637. Can be suppressed. FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of the result of examining the power generation performance of three types of fuel cells having different configurations relating to the flow path forming porous body and the water-induced porous body. Graph (1) in FIG. 18 shows the results of the fuel cell of the modified example of the fifth embodiment shown in FIGS. 14 and 15 (the thickness of the planar portion of the water-induced porous body 633 is 0.6 mm). Graph (2) in FIG. 18 shows the fuel cell of the sixth embodiment, in which the planar portion of the water-induced porous body 633 is formed thicker than the channel-forming porous body 637 (water-induced porous body). The thickness of the flat portion 633 is 0.6 mm, and the thickness of the flow path forming porous body 637 is 0.3 mm). A graph (3) in FIG. 18 shows the fuel cell of the sixth embodiment, in which the planar portion of the water-induced porous body 633 and the flow path-forming porous body 637 are formed with the same thickness. The thickness of the flat portion of the material body 633 and the flow path forming porous body 637 is 0.5 mm).

発電性能を調べる際には、上記した３種類の単セルを作製し、冷媒の出口温度を８０℃に保ち、燃料ガス（水素）および酸化ガス（空気）を、８０℃で飽和蒸気圧となるように加湿しつつ、大過剰の一定量を供給し、出力電流を次第に変化させて、出力電圧および抵抗を測定した。その結果、図１８に示すように、グラフ（１）よりもグラフ（２）および（３）の方が、出力電流値が大きくなっても、より高い電圧値を維持することができた。すなわち、水誘導多孔質体６３３に加えてさらに流路形成多孔質体６３７を備えることで、カソード上のガス拡散層２２から速やかに水を移動させて、カソードへのガス流れを確保することができ、電池性能が向上することが確認された。また、図１８に示すように、グラフ（３）よりもグラフ（２）の方が、出力電流値が大きくなっても、より高い電圧値を維持することができた。すなわち、水誘導多孔質体６３３を流路形成多孔質体６３７よりも厚く形成することで、ガス拡散層２２上の流路形成多孔質体６３７内に保持される水の量が削減され、カソードに対する酸化ガスの拡散性が向上して電池性能が向上することが確認された。   When investigating the power generation performance, the above three types of single cells are prepared, the outlet temperature of the refrigerant is kept at 80 ° C., and the fuel gas (hydrogen) and the oxidizing gas (air) have a saturated vapor pressure at 80 ° C. While humidifying in such a manner, a certain amount of large excess was supplied, and the output current was gradually changed to measure the output voltage and resistance. As a result, as shown in FIG. 18, the graphs (2) and (3) were able to maintain a higher voltage value than the graph (1) even when the output current value was larger. That is, in addition to the water-inducing porous body 633, the flow path forming porous body 637 is further provided, so that water can be quickly moved from the gas diffusion layer 22 on the cathode to ensure the gas flow to the cathode. It was confirmed that the battery performance was improved. Further, as shown in FIG. 18, the graph (2) was able to maintain a higher voltage value than the graph (3) even when the output current value was larger. That is, by forming the water-inducing porous body 633 thicker than the flow path forming porous body 637, the amount of water retained in the flow path forming porous body 637 on the gas diffusion layer 22 is reduced, and the cathode It was confirmed that the diffusibility of the oxidizing gas with respect to the battery improved and the battery performance improved.

また、第６実施例の燃料電池において、流路形成多孔質体６３７を構成する多孔質体の平均細孔径は、水誘導多孔質体６３３を構成する多孔質体の平均細孔径よりも、大きくすることが望ましい。流路形成多孔質体６３７の細孔径を大きくすることにより、流路形成多孔質体６３７を介した、単セル内酸化ガス流路からカソードへの酸化ガスの拡散性が、より確保し易くなる。また、液水は、細孔径がより小さい多孔質体の内部へと移動するため、上記のように水誘導多孔質体６３３の平均細孔径を小さくすることにより、流路形成多孔質体６３７から水誘導多孔質体６３３への液水の移動を促進することができる。そのため、単セル内酸化ガス流路からカソードへの酸化ガスの拡散性がさらに高まり、電池性能を向上させることができる。   In the fuel cell of the sixth embodiment, the average pore diameter of the porous body constituting the flow path forming porous body 637 is larger than the average pore diameter of the porous body constituting the water-derived porous body 633. It is desirable to do. By increasing the pore diameter of the flow path forming porous body 637, it becomes easier to ensure the diffusibility of the oxidizing gas from the oxidizing gas flow path in the single cell to the cathode via the flow path forming porous body 637. . In addition, since the liquid water moves to the inside of the porous body having a smaller pore diameter, by reducing the average pore diameter of the water-induced porous body 633 as described above, The movement of liquid water to the water-induced porous body 633 can be promoted. Therefore, the diffusibility of the oxidizing gas from the oxidizing gas channel in the single cell to the cathode is further increased, and the battery performance can be improved.

さらに、上記のように流路形成多孔質体６３７と水誘導多孔質体６３３との平均細孔径を異ならせる場合には、ガス排出口においては、排出される酸化ガスは、細孔径が大きく流路抵抗が小さい部分を通過するため、細孔径が大きな部分におけるガス流速が速まることにより、ガス流れを利用した排水の効率をさらに向上させることができる。なお、排水性向上の効果を得るためであれば、多孔質体の平均細孔径を異ならせる組み合わせは、上記した組み合わせに限られない。水誘導多孔質体６３３の平面部分におけるガス排出口側の端部と、線状凸部６３５と、流路形成多孔質体６３７におけるガス排出口側の端部と、の平均細孔径が異なっていればよい。すなわち、ガス排出口を覆う多孔質体において、平均細孔径の分布が不均一であれば、細孔径の大きな部分を通過する酸化ガスの流速を速めて、排水性を向上させることができる。   Further, when the average pore diameters of the flow path forming porous body 637 and the water-inducing porous body 633 are made different as described above, the oxidizing gas discharged from the gas outlet has a large pore diameter. Since the passage resistance passes through a small portion, the gas flow rate in the portion having a large pore diameter increases, so that the efficiency of drainage using the gas flow can be further improved. In addition, as long as the effect of improving drainage is obtained, the combination that varies the average pore diameter of the porous body is not limited to the above combination. The average pore diameters of the end portion on the gas discharge port side in the plane portion of the water-induced porous body 633, the linear convex portion 635, and the end portion on the gas discharge port side in the flow path forming porous body 637 are different. Just do it. That is, in the porous body covering the gas discharge port, if the distribution of the average pore diameter is not uniform, the flow rate of the oxidizing gas passing through the portion having a large pore diameter can be increased to improve drainage.

Ｈ．第７実施例；
第１ないし第６実施例のように、単セル内酸化ガス流路において水を電極面方向に導く第１の水誘導部と、流路抵抗が高められたガス排出口を備える燃料電池を用いて、酸化ガスの流れ方向を切り替えることにより、燃料電池内部の水分量の適正化を図ることが可能になる。このような燃料電池システムを、第７実施例として以下に説明する。 H. A seventh embodiment;
As in the first to sixth embodiments, a fuel cell is used that includes a first water guiding portion that guides water in the direction of the electrode surface in the oxidizing gas flow path in the single cell, and a gas discharge port with increased flow resistance. Thus, it is possible to optimize the moisture content inside the fuel cell by switching the flow direction of the oxidizing gas. Such a fuel cell system will be described below as a seventh embodiment.

図１９は、第７実施例の燃料電池システム４０の概略構成を表わすブロック図である。燃料電池システム４０は、燃料電池４２と、水素タンク４１と、ブロワ４３と、制御部４７と、を備える。燃料電池４２は、第１ないし第６実施例で説明したいずれかの燃料電池とすることができる。水素タンク４１は、水素ガスが貯蔵されると共に、燃料電池４２における既述した燃料ガス供給マニホールドへと配管で接続されており、燃料電池に対して燃料ガスである水素を供給する。なお、本実施例は、酸化ガス流路の切り替えに特徴があるため、燃料ガス流路についての詳しい説明は省略する。ブロワ４３は、空気を取り込んで、取り込んだ空気を酸化ガスとして燃料電池４２に供給する。ブロワ４３には、酸化ガス流路５０が接続されている。酸化ガス流路５０は、三方弁であるバルブ４４を介して、酸化ガス流路５１、５２に分岐している。酸化ガス流路５１は、バルブ４５を介して、酸化ガス流路５３、５６に分岐している。酸化ガス流路５２は、バルブ４６を介して、酸化ガス流路５４、５５に分岐している。酸化ガス流路５３は、燃料電池４２における既述した酸化ガス供給マニホールドに接続しており、酸化ガス流路５４は、燃料電池４２における既述した酸化ガス排出マニホールドに接続している。また、酸化ガス流路５５、５６は、大気中に解放されている。   FIG. 19 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system 40 of the seventh embodiment. The fuel cell system 40 includes a fuel cell 42, a hydrogen tank 41, a blower 43, and a control unit 47. The fuel cell 42 can be any one of the fuel cells described in the first to sixth embodiments. The hydrogen tank 41 stores hydrogen gas and is connected by piping to the fuel gas supply manifold described above in the fuel cell 42 to supply hydrogen as fuel gas to the fuel cell. In addition, since the present Example has the characteristics in switching of an oxidizing gas flow path, detailed description about a fuel gas flow path is abbreviate | omitted. The blower 43 takes in air and supplies the taken air as an oxidizing gas to the fuel cell 42. An oxidant gas flow path 50 is connected to the blower 43. The oxidizing gas channel 50 is branched into oxidizing gas channels 51 and 52 via a valve 44 that is a three-way valve. The oxidizing gas channel 51 branches into the oxidizing gas channels 53 and 56 via the valve 45. The oxidizing gas channel 52 is branched into oxidizing gas channels 54 and 55 via the valve 46. The oxidizing gas flow channel 53 is connected to the oxidizing gas supply manifold described above in the fuel cell 42, and the oxidizing gas flow channel 54 is connected to the oxidizing gas discharge manifold described above in the fuel cell 42. Moreover, the oxidizing gas flow paths 55 and 56 are open to the atmosphere.

制御部４７は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および、各種の信号を入出力する入出力ポート等を備える。この制御部４７は、燃料電池４２に対する負荷要求に係る信号や、後述するドライ運転情報に係る信号を取得すると共に、これらに基づいて、既述したブロワ４３やバルブ４４〜４６等に対して駆動信号を出力する。   The control unit 47 is configured as a logic circuit centered on a microcomputer, and includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port for inputting and outputting various signals, and the like. The control unit 47 acquires a signal related to a load request to the fuel cell 42 and a signal related to dry operation information described later, and drives the blower 43 and the valves 44 to 46 described above based on these signals. Output a signal.

ここで、制御部４７が取得するドライ運転情報とは、燃料電池４２の内部が、水分過剰となり易い状態であるか、水分不足となり易い状態であるかを判定するための情報である。このようなドライ運転情報としては、例えば、燃料電池４２の内部温度や、燃料電池４２における抵抗値（内部抵抗）、あるいは燃料電池４２からの出力電圧を挙げることができる。燃料電池４２の内部温度は、燃料電池４２の内部、あるいは、燃料電池４２の内部温度を反映する箇所、例えば燃料電池４２から酸化ガスが排出される流路に温度センサを設けることにより検出できる。燃料電池４２の内部抵抗や出力電圧は、燃料電池４２が接続される配線に、電流計や電圧計を配置することで検出可能になる。内部抵抗は、具体的には、例えば交流インピーダンス法により求めることができる。   Here, the dry operation information acquired by the control unit 47 is information for determining whether the inside of the fuel cell 42 is in a state where water tends to be excessive or is likely to be insufficient. Examples of such dry operation information include the internal temperature of the fuel cell 42, the resistance value (internal resistance) in the fuel cell 42, and the output voltage from the fuel cell 42. The internal temperature of the fuel cell 42 can be detected by providing a temperature sensor in the fuel cell 42 or a location that reflects the internal temperature of the fuel cell 42, for example, a flow path through which the oxidizing gas is discharged from the fuel cell 42. The internal resistance and output voltage of the fuel cell 42 can be detected by arranging an ammeter or a voltmeter in the wiring to which the fuel cell 42 is connected. Specifically, the internal resistance can be obtained by, for example, an AC impedance method.

制御部４７のＣＰＵは、上記ドライ運転情報を取得して、例えば、燃料電池４２の内部温度や内部抵抗が基準値以下のとき、あるいは、燃料電池４２の出力電圧が基準値を上回るときには、燃料電池４２の内部が、水分過剰となり易い状態（ウエット運転状態）であると判定する。また、燃料電池４２の内部温度や内部抵抗が基準値を上回るとき、あるいは、燃料電池４２の出力電圧が基準値以下のときには、燃料電池４２の内部が、水分不足となり易い状態（ドライ運転状態）であると判定する。   The CPU of the control unit 47 obtains the dry operation information, for example, when the internal temperature or internal resistance of the fuel cell 42 is below a reference value or when the output voltage of the fuel cell 42 exceeds the reference value, the fuel It is determined that the inside of the battery 42 is in a state in which moisture is likely to be excessive (wet operation state). Further, when the internal temperature or internal resistance of the fuel cell 42 exceeds the reference value, or when the output voltage of the fuel cell 42 is lower than the reference value, the inside of the fuel cell 42 is likely to be deficient in moisture (dry operation state). It is determined that

ウエット運転状態であると判定すると、制御部４７のＣＰＵは、バルブ４４〜４６に駆動信号を出力して、燃料電池４２における酸化ガスの流れの向きを、第１ないし第６実施例で説明した向きにする。すなわち、バルブ４４〜４６が制御されることで、酸化ガス流路５２、５６への酸化ガスの流入が遮断されて、酸化ガスは、酸化ガス流路５０、５１、５３を介して、燃料電池４２の酸化ガス供給マニホールドへと導かれる。そして、燃料電池４２の酸化ガス排出マニホールドから排出された酸化ガスは、酸化ガス流路５４、５５を介して、大気中へと放出される。   When it is determined that it is in the wet operation state, the CPU of the control unit 47 outputs a drive signal to the valves 44 to 46, and the direction of the oxidizing gas flow in the fuel cell 42 has been described in the first to sixth embodiments. Orient. That is, by controlling the valves 44 to 46, the inflow of the oxidizing gas into the oxidizing gas passages 52 and 56 is blocked, and the oxidizing gas flows into the fuel cell via the oxidizing gas passages 50, 51 and 53. 42 to the oxidizing gas supply manifold. Then, the oxidizing gas discharged from the oxidizing gas discharge manifold of the fuel cell 42 is released into the atmosphere via the oxidizing gas passages 54 and 55.

これに対して、ドライ運転状態であると判定すると、制御部４７のＣＰＵは、バルブ４４〜４６に駆動信号を出力して、燃料電池４２における酸化ガスの流れの向きを、第１ないし第６実施例で説明した向きと逆向きにする。すなわち、バルブ４４〜４６が制御されることで、酸化ガス流路５１、５５への酸化ガスの流入が遮断されて、酸化ガスは、酸化ガス流路５０、５２、５４を介して、燃料電池４２の、実施例で説明した酸化ガス排出マニホールドへと導かれる。この場合には、燃料電池４２からは、実施例で説明した酸化ガス供給マニホールドから酸化ガスが排出され、排出された酸化ガスは、酸化ガス流路５３、５６を介して、大気中に放出される。   On the other hand, if it is determined that it is in the dry operation state, the CPU of the control unit 47 outputs a drive signal to the valves 44 to 46 to change the direction of the oxidizing gas flow in the fuel cell 42 to the first to sixth. The direction is opposite to that described in the embodiment. That is, by controlling the valves 44 to 46, the inflow of the oxidizing gas into the oxidizing gas passages 51, 55 is blocked, and the oxidizing gas flows through the oxidizing gas passages 50, 52, 54 through the fuel cell. 42 to the oxidizing gas discharge manifold described in the embodiment. In this case, the oxidizing gas is discharged from the fuel cell 42 from the oxidizing gas supply manifold described in the embodiment, and the discharged oxidizing gas is released into the atmosphere via the oxidizing gas passages 53 and 56. The

以上のように構成された第７実施例の燃料電池システム４０によれば、第１ないし第６実施例の燃料電池を備えて、燃料電池内における酸化ガスの流れの向きを切り替えることによって、燃料電池内における水分量の適正化を容易に図ることが可能になる。すなわち、ウエット運転状態と判定されるときには、実施例と同様の向きに酸化ガスを流すことによって、既述したように単セル内酸化ガス流路からの連続排水を促進し、水分過剰に起因する問題の発生を抑制することができる。また、ドライ運転状態と判定されるときには、燃料電池の内部で、実施例とは逆向きに酸化ガスを流すことによって、単セル内酸化ガス流路からの排水を抑制することができる。すなわち、単セル内酸化ガス流路における酸化ガスの流れ方向を逆にする場合には、単セル内酸化ガス流路から酸化ガスが排出される際に流路抵抗が増大することがなく、ガス流れを利用した多孔質体内からの排水が行なわれ難くなり、燃料電池内におけるドライ状態の進行を抑制することができる。さらに、実施例で説明したガス排出口が酸化ガスの流入口になり、酸化ガスが単セル内酸化ガス流路に流入する際には、ガス排出口を覆う多孔質体内を通過するため、多孔質体内の水によって、流入する酸化ガスを加湿することができる。これにより、燃料電池内におけるドライ状態の進行を抑える効果をさらに高めることができる。   According to the fuel cell system 40 of the seventh embodiment configured as described above, the fuel cell of the first to sixth embodiments is provided, and the fuel cell system 40 is configured to switch the direction of the oxidizing gas flow in the fuel cell. It becomes possible to easily optimize the moisture content in the battery. That is, when the wet operation state is determined, the oxidizing gas is allowed to flow in the same direction as in the embodiment, thereby promoting the continuous drainage from the oxidizing gas flow path in the single cell as described above and resulting from excess moisture. The occurrence of problems can be suppressed. Further, when it is determined that the fuel cell is in the dry operation state, drainage from the oxidizing gas flow path in the single cell can be suppressed by flowing the oxidizing gas in the direction opposite to that of the embodiment inside the fuel cell. That is, when the flow direction of the oxidizing gas in the single-cell oxidizing gas flow path is reversed, the flow resistance does not increase when the oxidizing gas is discharged from the single-cell oxidizing gas flow path. Drainage from the porous body using the flow becomes difficult to perform, and the progress of the dry state in the fuel cell can be suppressed. Further, the gas outlet described in the embodiment serves as an oxidizing gas inlet, and when the oxidizing gas flows into the oxidizing gas flow path in the single cell, it passes through the porous body covering the gas outlet, The flowing oxidizing gas can be humidified by the water in the substance. Thereby, the effect of suppressing the progress of the dry state in the fuel cell can be further enhanced.

Ｉ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 I. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

Ｉ１．変形例１：
第１ないし第５実施例では、単セル内酸化ガス流路において水を面方向に導く第１の水誘導部を構成する親水性多孔質体として、金メッキを施した発泡チタンを用いたが、異なる多孔質体を用いても良い。燃料電池内部の環境で充分な耐食性を示し、多孔質基材（実施例ではチタン）よりも親水性が高い（接触角が小さい）材料によって表面を被覆することで、親水性の高い第１の水誘導部を得ることができる。あるいは、多孔質基材として、金属多孔質体に代えてカーボン多孔質体を用い、このカーボン多孔質体を酸処理して表面を粗げると共に親水基である水酸基を導入して、第１の水誘導部となる親水性多孔質体を作製しても良い。このとき、カーボン多孔質体に対して、さらにプラズマ処理を行なっても良い。第１の水誘導部を構成する多孔質体は、例えば、この第１の多孔質体の基部を構成する材料から成る部材における接触角を、金の接触角以下にする表面処理を、上記した材料から成る多孔質体に対して施して形成することで、充分な親水性を有する多孔質体とすることができる。 I1. Modification 1:
In the first to fifth examples, as the hydrophilic porous body constituting the first water guiding portion for guiding water in the surface direction in the oxidizing gas flow channel in the single cell, the foamed titanium plated with gold is used. Different porous bodies may be used. The surface of the fuel cell has sufficient corrosion resistance and is coated with a material having a higher hydrophilicity (small contact angle) than the porous base material (titanium in the embodiment). A water guiding part can be obtained. Alternatively, as the porous substrate, a carbon porous body is used in place of the metal porous body, the carbon porous body is acid-treated to roughen the surface, and a hydroxyl group which is a hydrophilic group is introduced to form a first You may produce the hydrophilic porous body used as the water guide part. At this time, plasma treatment may be further performed on the carbon porous body. For example, the porous body constituting the first water guiding portion has the surface treatment described above in which the contact angle in the member made of the material constituting the base of the first porous body is set to be equal to or less than the contact angle of gold. A porous body having sufficient hydrophilicity can be obtained by forming the porous body made of a material.

なお、第１の水誘導部となる親水性多孔質体の性質は、内部の細孔表面に連続した水の層を形成可能であって、多孔質体の表面に水を垂らすと、直ちに、あるいは１０秒以内程度のうちに水を吸収する性質ということができる。あるいは、第１の水誘導部となる多孔質体の含水量が飽和状態である場合に、多孔質体の一端に吸水性物質（例えば、吸水性の不織布）を接触させると、多孔質体の他端に滴下した水滴が連続的に吸収される性質ということができる。このような親水性多孔質体は、平均細孔径が０．１〜２００μｍであれば良く、好ましくは１〜８０μｍであればよい。   The property of the hydrophilic porous body serving as the first water guiding part is that a continuous water layer can be formed on the surface of the internal pores, and when water is dropped on the surface of the porous body, immediately, Or it can be said that it absorbs water within about 10 seconds. Alternatively, when the water content of the porous body serving as the first water guiding portion is saturated, when a water-absorbing substance (for example, a water-absorbing nonwoven fabric) is brought into contact with one end of the porous body, It can be said that the water droplet dripped at the other end is continuously absorbed. Such a hydrophilic porous body may have an average pore diameter of 0.1 to 200 μm, preferably 1 to 80 μm.

Ｉ２．変形例２：
水を面方向に導く第１の水誘導部を形成する親水性多孔質体は、その細孔径を、多孔質体全体で均一に形成するのではなく、ガス排出口近傍において、他の領域よりも細孔径を小さくしても良い。このような構成とすることで、ガス排出口近傍において、酸化ガスが通過する際の抵抗がさらに大きくなるため、細孔表面に連続して存在する水をガスが引っ張る力が、より強く働くようになる。また、上記構成とすることで、第１の水誘導部において、ガス排出口近傍領域における保水力を、他の領域よりも高めることができるため、単セル内酸化ガス流路内の水が、ガス排出口近傍へと集まりやすくなる。そのため、ガス排出口を介した第１の水誘導部からの排水効率を向上させることができる。また、第１の水誘導部を構成する多孔質体において、ガス排出口近傍の平均細孔径のみをより小さくするため、第１の水誘導部全体の平均細孔径を小さくする場合に比べて、ガス流路全体の圧損の上昇を抑えることができる。したがって、酸化ガスを供給するための補機損を抑え、システム効率の低下を抑制することができる。このような構成は、特に、燃料電池の内部が水分過剰となり易い運転状態（ウエット運転状態）で燃料電池を運転する場合に、過剰な液水に起因する問題の発生を抑制できて望ましい。なお、既述した第７実施例では、燃料電池の発電中に、ウエット運転状態とドライ運転状態とに状態が変動する場合を問題にしていたが、ここでいうウエット運転状態は、燃料電池が発電中に、常に水分過剰となり易いような場合を指している。例えば、比較的低い状態（例えば６０℃）で燃料電池の発電を行なう場合を挙げることができる。 I2. Modification 2:
The hydrophilic porous body forming the first water guiding portion that guides water in the surface direction does not form the pore diameter uniformly in the entire porous body, but in the vicinity of the gas discharge port, from other regions. Also, the pore diameter may be reduced. By adopting such a configuration, the resistance when the oxidizing gas passes in the vicinity of the gas outlet is further increased, so that the force of the gas pulling water continuously existing on the pore surface works more strongly. become. In addition, in the first water guiding portion, the water retention capacity in the gas discharge port vicinity region can be increased as compared with other regions by the above configuration, so that the water in the single cell oxidizing gas flow path is Easier to gather near the gas outlet. Therefore, the drainage efficiency from the first water guiding part through the gas discharge port can be improved. Further, in the porous body constituting the first water guiding part, in order to reduce only the average pore diameter in the vicinity of the gas discharge port, compared with the case of reducing the average pore diameter of the entire first water guiding part, An increase in pressure loss of the entire gas channel can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress the loss of auxiliary equipment for supplying the oxidizing gas and suppress the reduction in system efficiency. Such a configuration is particularly desirable when the fuel cell is operated in an operation state (wet operation state) in which the inside of the fuel cell is likely to have excessive moisture, thereby preventing the occurrence of problems due to excessive liquid water. In the seventh embodiment described above, the problem is that the state varies between the wet operation state and the dry operation state during the power generation of the fuel cell. It refers to the case where moisture tends to always be excessive during power generation. For example, a case where power generation of a fuel cell is performed in a relatively low state (for example, 60 ° C.) can be given.

上記構成とは逆に、燃料電池の内部が水分不足となり易い運転状態（ドライ運転状態）で燃料電池を運転する場合には、第１の水誘導部を形成する親水性多孔質体における細孔径を、ガス排出口近傍において、他の領域よりも大きくしても良い。このような構成とすれば、第１の水誘導部のガス排出口近傍領域において、他の領域に比べて保水力が低下して、ガス排出口近傍へと液水が集まりにくくなる。また、ガス排出口近傍において、酸化ガスが通過する際の抵抗の上昇が抑制されるため、ガス流れを利用して単セル内酸化ガス流路から排水する力が弱まる。そのため、単セル内酸化ガス流路からの排水を抑制することができる。上記ドライ運転状態としては、例えば、燃料電池に供給するガス（燃料ガスおよび／または酸化ガス）を加湿しない運転状態を採用する場合を挙げることができる。   Contrary to the above configuration, when the fuel cell is operated in an operation state (dry operation state) where the inside of the fuel cell is likely to be deficient in moisture, the pore diameter in the hydrophilic porous body forming the first water guiding portion May be larger than other regions in the vicinity of the gas outlet. With such a configuration, in the vicinity of the gas discharge port of the first water guiding portion, the water holding power is reduced as compared with other regions, and the liquid water is less likely to gather near the gas discharge port. Further, since the increase in resistance when the oxidizing gas passes is suppressed in the vicinity of the gas discharge port, the force of draining from the oxidizing gas flow path in the single cell using the gas flow is weakened. Therefore, drainage from the oxidizing gas channel in the single cell can be suppressed. Examples of the dry operation state include a case where an operation state in which the gas (fuel gas and / or oxidizing gas) supplied to the fuel cell is not humidified is employed.

上記のように、第１の水誘導部を親水性多孔質体によって形成する場合には、ガス排出口近傍領域と他の領域との間で平均細孔径を異ならせることによって、酸化ガス流れを利用して単セル内酸化ガス流路から連続排水する際の排水効率を調節し、単セル内の水分量を適正化することが可能になる。   As described above, when the first water guide portion is formed of a hydrophilic porous body, the oxidizing gas flow is changed by changing the average pore diameter between the region near the gas outlet and the other region. By utilizing this, it is possible to adjust the drainage efficiency when continuously draining from the oxidizing gas flow path in the single cell, and to optimize the water content in the single cell.

Ｉ３．変形例３：
第１の水誘導部を形成する親水性多孔質体において、ガス排出口近傍において、他の領域よりも、表面の親水度を高めることとしても良い。このような構成とすることで、ガス排出口近傍において水を保持する働きを強めることができるため、ガス排出口近傍からの排水が行なわれ易くなり、第１の水誘導部からの排水効率を向上させることができる。このような構成は、特に、上記変形例２で説明したウエット運転状態で燃料電池を運転する場合に、過剰な液水に起因する問題の発生を抑制できて望ましい。 I3. Modification 3:
In the hydrophilic porous body forming the first water guiding portion, the hydrophilicity of the surface may be increased in the vicinity of the gas discharge port as compared with other regions. By adopting such a configuration, it is possible to strengthen the function of holding water in the vicinity of the gas discharge port, so that drainage from the vicinity of the gas discharge port is easily performed, and the drainage efficiency from the first water guiding portion is improved. Can be improved. Such a configuration is particularly desirable when the fuel cell is operated in the wet operation state described in Modification 2 above, because the occurrence of problems due to excessive liquid water can be suppressed.

例えば、カーボンは、親水化の際の親水化時間を変える（ＯＨ−基の数を変える）ことで親水度、すなわち部材表面のぬれ性を変更することができる。そのため、第１の水誘導部をカーボン多孔質体によって形成する場合には、領域によって親水化時間を変更して他の領域よりもガス排出口近傍の親水度を高めることによって、すなわち、他の領域からガス排出口近傍にかけての親水度を傾斜させて高めることによって、第１の水誘導部からの排出効率を向上させることができる。   For example, the hydrophilicity of carbon, that is, the wettability of the member surface, can be changed by changing the hydrophilic time during hydrophilicization (changing the number of OH-groups). Therefore, when the first water guiding portion is formed of a carbon porous body, by changing the hydrophilization time depending on the region and increasing the hydrophilicity in the vicinity of the gas outlet than other regions, By increasing the hydrophilicity from the region to the vicinity of the gas outlet, the efficiency of discharging from the first water guiding portion can be improved.

あるいは、第１の水誘導部を形成する親水性多孔質体において、ガス排出口近傍と他の領域とで、表面粗さを異ならせることによって、ガス排出口近傍の親水度を高めても良い。表面粗さとは、第１の水誘導部表面の微細な凹凸状態を指しており、表面粗さが粗いほど、表面における親水性が向上し、多孔質体における保水力が増す。例えば、第１ないし第６実施例のように、第１の水誘導部を形成する親水性多孔質体を、金メッキを施した発泡チタンによって構成する場合には、金メッキを施す際の条件や方法を異ならせることにより、メッキした表面における微細な凹凸の状態を、領域によって異ならせることができる。あるいは、第１の水誘導部を形成する親水性多孔質体を、カーボン製の多孔質体によって構成する場合には、カーボン多孔質体に対して変形例１で説明した酸処理を施す際に、酸処理の強度、例えば酸処理の時間を異ならせることにより、多孔質体表面における微細な凹凸状態を、領域によって異ならせることができる。また、第１の水誘導部を形成する親水性多孔質体の表面に対して、物理的に微細な傷を付けるための機械的な処理を施すことによって、表面における微細な凹凸状態を変更させても良い。この場合には、傷を付る量を異ならせることによって、多孔質体表面における微細な凹凸状態を、領域によって異ならせることができる。上記のような方法により、第１の水誘導部を形成する多孔質体において、ガス排出口近傍の表面粗さを、他の領域よりも粗くすれば良い。   Alternatively, in the hydrophilic porous body forming the first water guiding portion, the hydrophilicity in the vicinity of the gas discharge port may be increased by making the surface roughness different between the vicinity of the gas discharge port and other regions. . The surface roughness refers to a fine uneven state on the surface of the first water guiding portion. As the surface roughness is rougher, the hydrophilicity on the surface is improved, and the water retention power in the porous body is increased. For example, as in the first to sixth embodiments, when the hydrophilic porous body forming the first water guiding portion is made of foamed titanium plated with gold, conditions and methods for performing gold plating By making these different, the state of fine irregularities on the plated surface can be made different depending on the region. Alternatively, when the hydrophilic porous body that forms the first water guiding portion is constituted by a carbon porous body, when the acid treatment described in Modification 1 is performed on the carbon porous body. By changing the acid treatment strength, for example, the acid treatment time, the fine uneven state on the surface of the porous body can be varied depending on the region. In addition, the surface of the hydrophilic porous body forming the first water guiding portion is subjected to mechanical treatment for physically scratching, thereby changing the fine uneven state on the surface. May be. In this case, the fine uneven state on the surface of the porous body can be varied depending on the region by varying the amount of damage. In the porous body forming the first water guiding portion, the surface roughness in the vicinity of the gas discharge port may be made rougher than other regions by the method as described above.

上記構成とは逆に、上記変形例２で説明したドライ運転状態で燃料電池を運転する場合には、第１の水誘導部を形成する親水性多孔質体において、ガス排出口近傍において、他の領域よりも表面の親水度を低くすることとすれば良い。第１の水誘導部のガス排出口近傍の親水度を相対的に低くするには、既述したように、第１の水誘導部をカーボン多孔質体により構成する場合には、親水化の処理時間を変更すればよい。あるいは、ガス排出口近傍の表面粗さを、他の領域よりも滑らかにしても良く、第１の水誘導部をカーボン多孔質体によって構成する場合には、例えば、酸処理の条件を領域によって異ならせればよい。また、第１の水誘導部を、金メッキを施した発砲チタンにより形成する場合には、メッキ処理を施す際の条件や方法を異ならせればよい。あるいは、第１の水誘導部を構成する多孔質体に対して、物理的に微細な傷を付ける際の付ける傷の量を異ならせることによって、表面粗さを滑らかにすれば良い。このような構成とすれば、第１の水誘導部のガス排出口近傍領域において、他の領域に比べて保水力が低下して、ガス排出口近傍へと液水が集まりにくくなり、単セル内酸化ガス流路からの排水を抑制することができる。そのため、特に、上記変形例２で説明したドライ運転状態で燃料電池を運転する場合には、燃料電池内の水分不足に起因する問題の発生を抑制することができる。   Contrary to the above configuration, when the fuel cell is operated in the dry operation state described in the second modification, in the hydrophilic porous body forming the first water guiding portion, in the vicinity of the gas outlet, The hydrophilicity of the surface may be made lower than that of the region. In order to relatively reduce the degree of hydrophilicity in the vicinity of the gas outlet of the first water guiding portion, as described above, when the first water guiding portion is formed of a carbon porous body, What is necessary is just to change processing time. Alternatively, the surface roughness in the vicinity of the gas discharge port may be made smoother than in other regions. When the first water guiding portion is formed of a carbon porous body, for example, the acid treatment conditions may be varied depending on the region. It only has to be different. Moreover, what is necessary is just to change the conditions and method at the time of performing a plating process, when forming the 1st water guidance | induction part by the foaming titanium which gave gold plating. Or what is necessary is just to make surface roughness smooth by making the quantity of the damage | wound attached when making a fine fine scratch physically differ with respect to the porous body which comprises a 1st water guidance | induction part. With such a configuration, the water retention power in the region near the gas discharge port of the first water guiding portion is lower than that in the other regions, so that liquid water is less likely to gather near the gas discharge port. Drainage from the inner oxidizing gas channel can be suppressed. Therefore, in particular, when the fuel cell is operated in the dry operation state described in the second modification, it is possible to suppress the occurrence of a problem due to insufficient moisture in the fuel cell.

Ｉ４．変形例４：
第１および第２実施例のように、単セル内酸化ガス流路となる空間の端部を流路閉塞部によって塞ぎ、ガス排出口近傍における酸化ガスの流れを、第１の水誘導部である多孔質体の内部に導く場合に、上記多孔質体のガス排出口側の端部の一部を、さらに閉塞させることとしても良い。図２０は、このような変形例５の燃料電池における単セル内酸化ガス流路端部の様子を、図３と同様に示す断面模式図である。図２０では、第１実施例と共通する部分には同じ参照番号を付しており、詳しい説明は省略する。 I4. Modification 4:
As in the first and second embodiments, the end of the space that becomes the oxidizing gas flow path in the single cell is closed by the flow blocking part, and the flow of the oxidizing gas in the vicinity of the gas discharge port is changed by the first water guiding part. When leading to the inside of a certain porous body, a part of the end of the porous body on the gas discharge port side may be further closed. FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing the state of the end portion of the oxidizing gas flow path in the single cell in the fuel cell of Modification 5 like that shown in FIG. In FIG. 20, the same reference numerals are given to the portions common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

図２０に示す燃料電池は、ガス排出口６８を構成する流路形成多孔質体２３の端部において、さらに、上記流路形成多孔質体２３端部の一部に、排出口狭窄部７６５を備えている。排出口狭窄部７６５は、流路形成多孔質体２３の端部の一部において、例えば、多孔質体内に形成される細孔にポリマを充填することによって形成することができる。充填するポリマとしては、例えばポリエチレンを用いることができ、１２０℃以上に加熱して溶解させたポリエチレンを、多孔質体表面から塗り込めば良い。あるいは、酸化ガス排出マニホールドを形成する孔部８４に沿って配置するシール部材で、流路形成多孔質体２３の端部の一部を覆うことによって、排出口狭窄部７６５を形成しても良い。このように、第１の水誘導部である多孔質体におけるガス排出口側の端部の断面の一部を塞ぐことで、酸化ガスが単セル内酸化ガス流路から排水される際の流路抵抗を、さらに高めることができる。したがって、多孔質体内の水をガス流れによって引っ張る力を強め、ガス流れを利用した排水性を、さらに高めることができる。   The fuel cell shown in FIG. 20 has a discharge port narrowing portion 765 at the end of the flow path forming porous body 23 constituting the gas discharge port 68 and further at a part of the end of the flow path forming porous body 23. I have. The outlet narrowing portion 765 can be formed, for example, by filling the pores formed in the porous body with a polymer at a part of the end portion of the flow path forming porous body 23. As the polymer to be filled, for example, polyethylene can be used, and polyethylene dissolved by heating to 120 ° C. or higher may be applied from the surface of the porous body. Alternatively, the exhaust port constriction 765 may be formed by covering a part of the end of the flow path forming porous body 23 with a seal member disposed along the hole 84 forming the oxidizing gas discharge manifold. . Thus, the flow when oxidizing gas is drained from the oxidizing gas flow path in the single cell by closing a part of the cross section of the end portion on the gas discharge port side in the porous body that is the first water guiding portion. The road resistance can be further increased. Therefore, the force which pulls the water in a porous body with a gas flow can be strengthened, and the drainage using the gas flow can be further enhanced.

Ｉ５．変形例５：
第１ないし第５実施例では、単セル内酸化ガス流路となる空間を形成するために、ガスセパレータや流路形成多孔質体、あるいは水誘導多孔質体の表面に、互いに略平行な複数の溝を設けたが、異なる形状の凹凸構造を設けても良い。ガス流路を形成する凹凸構造は、酸化ガス供給マニホールドと酸化ガス排出マニホールドとを連通させることができる形状であればよい。例えば、酸化ガスを直進させるのではなく、途中でガスの流れ方向を変更させる折れ曲がり部を有するガス流路を形成する形状としても良い。あるいは、ガスセパレータや流路形成多孔質体、あるいは水誘導多孔質体の表面に、所定の間隔を置いて配置する複数の突起を設け、突起の間に形成される空間によって、単セル内酸化ガス流路を形成しても良い。異なる形状であっても、単セル内酸化ガス流路の出口部において、第１の水誘導部と重なる形状であって流路抵抗が高くなる形状のガス排出口が形成されていれば、実施例と同様の効果が得られる。 I5. Modification 5:
In the first to fifth embodiments, in order to form a space that becomes the oxidizing gas flow path in the single cell, a plurality of substantially parallel to each other is formed on the surface of the gas separator, the flow path forming porous body, or the water-inducing porous body. However, a concavo-convex structure having a different shape may be provided. The concavo-convex structure forming the gas flow path may be any shape that allows the oxidizing gas supply manifold and the oxidizing gas discharge manifold to communicate with each other. For example, it is good also as a shape which forms the gas flow path which has the bending part which changes the gas flow direction on the way instead of making oxidizing gas go straight. Alternatively, a plurality of protrusions arranged at predetermined intervals are provided on the surface of a gas separator, a flow path forming porous body, or a water-inducing porous body, and oxidation within a single cell is performed by a space formed between the protrusions. A gas flow path may be formed. Even if the shape is different, if the gas discharge port is formed at the outlet of the oxidizing gas flow path in the single cell so as to overlap with the first water guiding part and increase the flow resistance, The same effect as the example can be obtained.

Ｉ６．変形例６：
第１ないし第５実施例では、ガスセパレータや流路形成多孔質体、あるいは水誘導多孔質体の表面に、複数の凸条および溝から成る凹凸形状を形成して、親水性多孔質体内の細孔以外に酸化ガスが流れる空間を確保している。このように、酸化ガスを導く空間を形成すると共に、ＭＥＡ２０とガスセパレータとの間の集電を確保するために、上記した凹凸形状の形成に代えて、エキスパンドメタルなどのスペーサを用いても良い。 I6. Modification 6:
In the first to fifth embodiments, the surface of the gas separator, the flow path forming porous body, or the water-inducing porous body is formed with a concavo-convex shape including a plurality of ridges and grooves, In addition to the pores, a space for the oxidizing gas to flow is secured. As described above, in order to form a space for guiding the oxidizing gas and secure current collection between the MEA 20 and the gas separator, a spacer such as an expanded metal may be used instead of the above-described uneven shape formation. .

例えば第１実施例の流路形成多孔質体２３と同様に平坦な流路形成多孔質体と、第２実施例のガスセパレータ２２５と同様に底面が平坦な凹部を有するガスセパレータとを組み合わせ、これらの間に、１枚または複数枚のエキスパンドメタルなどのスペーサを配置することができる。このような構成とすれば、エキスパンドメタルのメッシュの形状や細かさ、あるいは配置するエキスパンドメタルの枚数などを適宜設定することにより、第１実施例と同様に、酸化ガス流路全体の圧損を抑える効果を得ることが可能になる。また、エキスパンドメタルなどのスペーサによって、ガスセパレータと電極との間の集電性を確保することができる。   For example, a flat flow path forming porous body similar to the flow path forming porous body 23 of the first embodiment, and a gas separator having a concave portion with a flat bottom surface similar to the gas separator 225 of the second embodiment, One or a plurality of spacers such as expanded metal can be disposed between them. With such a configuration, by appropriately setting the shape and fineness of the expanded metal mesh or the number of expanded metals to be arranged, the pressure loss of the entire oxidizing gas flow path is suppressed as in the first embodiment. An effect can be obtained. Moreover, the current collection between a gas separator and an electrode can be ensured by a spacer such as an expanded metal.

あるいは、第４実施例において、ガスセパレータ５２５の凹部５６１に嵌め込む水誘導多孔質体５２３に代えて、凸条５６４を有しない平板状の水誘導多孔質体を用い、この水誘導多孔質体とガス拡散層２２との間に、上記したエキスパンドメタルなどのスペーサを配置しても良い。この場合には、用いるエキスパンドメタルには、親水性を高める処理を施せば良く、例えば、金メッキを施したチタンによってエキスパンドメタルを形成すればよい。また、エキスパンドメタルのメッシュの細かさは、電極面全体から均等に水を伝えることができるように、充分に細かく設定することが望ましい。このような構成では、エキスパンドメタルなどのスペーサは、水を面方向に導く第１の水誘導部へと、電極から水を伝える第２の水誘導部として機能する。   Alternatively, in the fourth embodiment, instead of the water induction porous body 523 fitted in the recess 561 of the gas separator 525, a flat water induction porous body having no protrusion 564 is used, and this water induction porous body is used. A spacer such as the above-mentioned expanded metal may be disposed between the gas diffusion layer 22 and the gas diffusion layer 22. In this case, the expanded metal to be used may be subjected to a treatment for increasing hydrophilicity. For example, the expanded metal may be formed of titanium plated with gold. Further, the fineness of the expanded metal mesh is desirably set to be sufficiently fine so that water can be evenly transmitted from the entire electrode surface. In such a configuration, a spacer such as an expanded metal functions as a second water guiding portion that transmits water from the electrode to the first water guiding portion that guides water in the surface direction.

Ｉ７．変形例７：
第１ないし第５実施例では、水を面方向に連続して導く第１の水誘導部として、親水性多孔質体を用いたが、異なる構成としても良い。図２１は、親水性多孔質体とは異なる第１の水誘導部を備える燃料電池の構成の一例を示す分解斜視図である。図２１において、実施例の燃料電池と共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。 I7. Modification 7:
In the first to fifth embodiments, the hydrophilic porous body is used as the first water guiding portion that continuously guides water in the surface direction. However, a different configuration may be used. FIG. 21 is an exploded perspective view showing an example of the configuration of a fuel cell including a first water guiding portion different from the hydrophilic porous body. In FIG. 21, the same reference numerals are assigned to portions common to the fuel cell of the embodiment, and detailed description is omitted.

図２１の燃料電池は、ガスセパレータ７２５を備えている。このガスセパレータ７２５は、図１０に示す第４実施例のガスセパレータ５２５と類似する構成を有しているが、底面が平坦な凹部５６１に代えて、底面全体に、孔部８３と孔部８４とを結ぶ互いに略平行な複数の溝７２３が形成された凹部７６１を備えている。また、この凹部７６１の底面と、ガス拡散層２２との間には、上記底面およびガス拡散層２２と接するように、既述した変形例５と同様の１枚または複数枚のエキスパンドメタル７６７が配置される。なお、図２１では、１枚のエキスパンドメタル７６７を配置する様子を示している。   The fuel cell in FIG. 21 includes a gas separator 725. The gas separator 725 has a configuration similar to that of the gas separator 525 of the fourth embodiment shown in FIG. 10, but instead of the concave portion 561 having a flat bottom surface, the hole 83 and the hole 84 are formed on the entire bottom surface. Is provided with a recess 761 formed with a plurality of grooves 723 substantially parallel to each other. Further, between the bottom surface of the recess 761 and the gas diffusion layer 22, one or a plurality of expanded metals 767 similar to the above-described modification 5 are in contact with the bottom surface and the gas diffusion layer 22. Be placed. FIG. 21 shows a state in which one expanded metal 767 is arranged.

ここで、ガスセパレータ７２５は、その表面に対して、親水性を高める処理が施されている。例えば、ガスセパレータ７２５をチタンによって形成し、その表面を金メッキすればよい。ガスセパレータ７２５表面に形成された溝７２３は、水が存在する場合に、表面張力によって、溝に沿って連続的に水を保持可能な幅に形成されている。なお、ガスセパレータ７２５の表面に対する親水化処理は、溝７２３の表面に対してのみ行なっても良い。ただし、溝７２３以外の領域においては、導電性を損なうことなく耐食性を確保する必要がある。そのため、本実施例では、溝７２３においては親水性を高め、それ以外の領域においては導電性を損なうことなく耐食性を高めるために、ガスセパレータ７２５の表面全体に対して金メッキを施している。また、エキスパンドメタル７６７も、その表面に対して親水性を高める処理が施されており、例えば、エキスパンドメタル７６７をチタンによって形成し、その表面を金メッキすればよい。   Here, the gas separator 725 is subjected to a treatment for increasing hydrophilicity on the surface thereof. For example, the gas separator 725 may be formed of titanium and the surface thereof may be gold-plated. The groove 723 formed on the surface of the gas separator 725 is formed to have a width capable of continuously holding water along the groove by surface tension when water is present. Note that the hydrophilic treatment on the surface of the gas separator 725 may be performed only on the surface of the groove 723. However, in a region other than the groove 723, it is necessary to ensure corrosion resistance without impairing conductivity. Therefore, in this embodiment, the entire surface of the gas separator 725 is plated with gold in order to increase the hydrophilicity in the groove 723 and increase the corrosion resistance without impairing the conductivity in other regions. The expanded metal 767 is also subjected to a treatment for increasing hydrophilicity on the surface thereof. For example, the expanded metal 767 may be formed of titanium and the surface thereof may be plated with gold.

図２２は、このような変形例の燃料電池の単セル内酸化ガス流路の端部における酸化ガスおよび水の流れを、図３と同様に表わす断面模式図である。なお、図２２では、ガス拡散層２２とガスセパレータ７２５の間に配置されるエキスパンドメタル７６７の記載は省略している。このような燃料電池が発電する際には、カソードで生じた水は、エキスパンドメタル７６７の表面を伝って、ガスセパレータ７２５の凹部７６１側へと導かれる。そして、凹部７６１の底面に形成された溝７２３へと導かれ、溝７２３内に沿って広がる。単セル内酸化ガス流路の端部は、流路閉塞部５６５が配置されることによって、流路断面積が狭められ、ガスが流れる際の抵抗が大きくなる形状となっており、ガス排出口７６８として開口している。このガス排出口７６８は、溝７２３の端部と重なって開口しているため、溝７２３の端部近傍の表面において、流速が速められた酸化ガスの流れによって水が引っ張られて、酸化ガス流れと共にガス排出口７６８から水が排出される。   FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing the flow of oxidizing gas and water at the end of the oxidizing gas flow path in the single cell of the fuel cell of such a modification as in FIG. In FIG. 22, the description of the expanded metal 767 disposed between the gas diffusion layer 22 and the gas separator 725 is omitted. When such a fuel cell generates electric power, water generated at the cathode is guided to the concave portion 761 side of the gas separator 725 through the surface of the expanded metal 767. Then, it is guided to the groove 723 formed on the bottom surface of the recess 761 and spreads along the groove 723. The end portion of the oxidizing gas flow channel in the single cell has a shape in which the flow passage cross-sectional area is narrowed by the flow passage blocking portion 565 being arranged, and the resistance when the gas flows is increased. 768 is open. Since the gas discharge port 768 is opened so as to overlap with the end portion of the groove 723, water is pulled by the flow of the oxidizing gas whose flow velocity is increased on the surface in the vicinity of the end portion of the groove 723. At the same time, water is discharged from the gas discharge port 768.

このような燃料電池においては、ガスセパレータ７２５の表面に形成した複数の溝７２３は、水を面方向へと連続して導く第１の水誘導部として働く。また、エキスパンドメタル７６７は、電極で生じた水を、第１の水誘導部である溝７２３へと導く第２の水誘導部として働く。これにより、実施例と同様に、酸化ガスの流速を利用して単セル内酸化ガス流路から連続的に排水する同様の効果が得られる。   In such a fuel cell, the plurality of grooves 723 formed on the surface of the gas separator 725 serve as a first water guiding portion that continuously guides water in the surface direction. The expanded metal 767 functions as a second water guiding portion that guides the water generated at the electrode to the groove 723 that is the first water guiding portion. Thereby, similarly to the embodiment, the same effect can be obtained that drains continuously from the oxidizing gas flow path in the single cell by using the flow rate of the oxidizing gas.

なお、このような変形例６の構成に、第３実施例の変形例の構成を組み合わせても良い。すなわち、図２２の流路閉塞部５６５において、図９の流路閉塞部３６５に設けた水吸収材から成る開口調節部４６７を設け、ガス流路中の水分量に応じて、ガス排出口７６８の大きさを変更可能にしても良い。   In addition, you may combine the structure of the modification of 3rd Example with the structure of such a modification 6. FIG. That is, the channel closing portion 565 in FIG. 22 is provided with an opening adjusting portion 467 made of a water absorbing material provided in the channel closing portion 365 in FIG. It may be possible to change the size of.

Ｉ８．変形例８：
電極の面方向に連続して水を導く第１の水誘導部を備える本発明の燃料電池において、単セル内酸化ガス流路へと酸化ガスが流入するガス流入口の少なくとも一部を覆う多孔質体をさらに設けることとしても良い。このような多孔質体を、第１の水誘導部との間で水が移動可能になるように配置すれば、この多孔質体内に酸化ガスを通過させることによって、単セル内酸化ガス流路へと流入する酸化ガスの加湿を行なうことが可能になる。 I8. Modification 8:
In the fuel cell of the present invention having the first water guiding portion that continuously guides water in the surface direction of the electrode, the porous cell covers at least a part of the gas inlet into which the oxidizing gas flows into the oxidizing gas flow channel in the single cell. It is good also as providing a mass. If such a porous body is arranged so that water can move between the porous body and the first water guiding portion, the oxidizing gas flow path in the single cell can be obtained by allowing the oxidizing gas to pass through the porous body. It becomes possible to humidify the oxidizing gas flowing into the water.

このような燃料電池とする場合には、例えば、図１２に示した第５実施例の燃料電池が備える流路形成多孔質体６２３に設けた線状の凸部６６５と同様の線状の凸部を、流路形成多孔質体において、ガス供給側である孔部８３に近接する一辺に沿って設ければ良い。この場合には、ガスセパレータにおいては、図１２に示した第５実施例のガスセパレータ６２５の孔部８４に沿って設けた凹部６６６と同様の凹部を、孔部８３に沿って設ければ良い。   In the case of such a fuel cell, for example, a linear protrusion similar to the linear protrusion 665 provided in the flow path forming porous body 623 provided in the fuel cell of the fifth embodiment shown in FIG. The portion may be provided along one side close to the hole 83 on the gas supply side in the flow path forming porous body. In this case, in the gas separator, a recess similar to the recess 666 provided along the hole 84 of the gas separator 625 of the fifth embodiment shown in FIG. .

図２３は、このような変形例の燃料電池の単セル内酸化ガス流路のガス流入側端部における酸化ガスおよび水の流れを、図３と同様に表わす断面模式図である。なお、図２３では、実施例と共通する部分には同じ参照番号を付しており、詳しい説明は省略する。このような燃料電池が発電する際には、カソードで生じた水は、金メッキによって親水性が高められた発泡金属等から成る流路形成多孔質体８２３内の細孔表面に沿って電極の面方向に広がる。このように流路形成多孔質体８２３内で水が広がると、広がった水は、流路形成多孔質体８２３と一体で設けられ、孔部８３に近接する一辺に沿って設けた親水性を有する線状の凸部８６５にも導かれる。そのため、孔部８３が形成する酸化ガス供給マニホールドから単セル内酸化ガス流路へと酸化ガスが流入する際に、酸化ガスが凸部８６５内を通過する際には、凸部８６５内へと導かれた水によって酸化ガスを加湿することができる。   FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing the flow of the oxidizing gas and water at the gas inflow side end of the oxidizing gas flow path in the single cell of the fuel cell of such a modification as in FIG. In FIG. 23, the same reference numerals are assigned to portions common to the embodiment, and detailed description is omitted. When such a fuel cell generates power, the water generated at the cathode is the surface of the electrode along the pore surface in the flow path forming porous body 823 made of a foam metal or the like whose hydrophilicity is enhanced by gold plating. Spread in the direction. When the water spreads in the flow path forming porous body 823 in this way, the spread water is provided integrally with the flow path forming porous body 823 and has hydrophilicity provided along one side close to the hole 83. It is also guided to the linear convex portion 865 having. Therefore, when the oxidizing gas flows from the oxidizing gas supply manifold formed by the hole 83 into the oxidizing gas flow path in the single cell, when the oxidizing gas passes through the protruding portion 865, it enters the protruding portion 865. Oxidizing gas can be humidified by the guided water.

図２３では、凸部８６５は、単セル内酸化ガス流路へと酸化ガスが流入するガス流入口全体を覆うこととしたが、溝６２によって形成される単セル内酸化ガス流路の端部の一部は、酸化ガス供給マニホールドに開放されていても良い。また、凸部８６５は、第１の水誘導部である流路形成多孔質体８２３と一体で形成することとしたが、別体で形成しても良く、第１の水誘導部との間で水が移動可能に接続されていればよい。なお、図２３では、図１２に示した第５実施例と同様の燃料電池が備える流路形成多孔質体に凸部８６５を設けたが、他の実施例において、第１の水誘導部から水を伝えられて、単セル内酸化ガス流路に流入する酸化ガスを加湿する同様の多孔質体を設けることとしても良い。   In FIG. 23, the convex portion 865 covers the entire gas inlet into which the oxidizing gas flows into the single-cell oxidizing gas flow path, but the end of the single-cell oxidizing gas flow path formed by the groove 62 May be open to the oxidizing gas supply manifold. The convex portion 865 is formed integrally with the flow path forming porous body 823 which is the first water guiding portion, but may be formed separately and between the first water guiding portion and the first water guiding portion. It is only necessary that the water is movably connected. In FIG. 23, the convex portion 865 is provided on the flow path forming porous body provided in the fuel cell similar to that of the fifth embodiment shown in FIG. 12, but in other embodiments, the first water guiding portion It is also possible to provide a similar porous body that can transmit water and humidify the oxidizing gas flowing into the oxidizing gas flow path in the single cell.

Ｉ９．変形例９：
第１ないし第７実施例、および上記変形例１ないし９では、カソードとガスセパレータとの間で電極の面方向に水を導く第１の水誘導部を、電極全体を覆うように配置しているが、電極上の一部の領域だけを覆うように配置しても良い。例えば、図２１に示した変形例８の燃料電池において、第１の水誘導部としてガスセパレータ表面に形成した溝７２３を、電極が重なる範囲全体にわたって形成するのではなく、例えば、酸化ガス排出マニホールドを形成する孔部８４に近い半分の領域だけに形成することとしても良い。電極と重なる領域の少なくとも一部において、ガス排出口へと面方向に水を導く第１の水誘導部を設けるならば、電極から第１の水誘導部へと移動した水をガス流れを利用して排水することによる同様の効果を得ることができる。 I9. Modification 9:
In the first to seventh embodiments and the first to ninth modifications, the first water guiding portion that guides water in the surface direction of the electrode between the cathode and the gas separator is disposed so as to cover the entire electrode. However, it may be arranged so as to cover only a part of the region on the electrode. For example, in the fuel cell of Modification 8 shown in FIG. 21, the groove 723 formed on the surface of the gas separator as the first water guiding portion is not formed over the entire range where the electrodes overlap. It is good also as forming in only the half area | region near the hole 84 which forms this. If at least a part of the region overlapping with the electrode is provided with a first water guiding portion that guides water in the surface direction to the gas outlet, the gas flow is used for the water that has moved from the electrode to the first water guiding portion. Thus, the same effect can be obtained by draining.

Ｉ１０．変形例１０：
実施例では、単セル内酸化ガス流路側において、電極で生じた水を面方向に導く第１の水誘導部を設けると共に、少なくとも一部が第１の水誘導部と重なって開口するガス排出口において、酸化ガスが流れる際の抵抗が大きくなる形状にして、第１の水誘導部からの連続的な排水を可能にしている。カソードは、電気化学反応に伴って水が生じるため、排水性を向上させることによる効果が大きいが、同様の構成を、単セル内酸化ガス流路側に代えて単セル内燃料ガス流路側に設けても良く、双方に設けても良い。少なくともいずれか一方の単セル内ガス流路において、このような構成を設けることで、設けた側のガス流路における排水性を向上させることができる。 I10. Modification 10:
In the embodiment, on the side of the oxidizing gas flow path in the single cell, a first water guiding portion for guiding water generated by the electrode in the surface direction is provided, and at least a part of the gas exhaust opening overlapping the first water guiding portion is opened. At the outlet, the resistance when the oxidizing gas flows is increased to enable continuous drainage from the first water guiding portion. The cathode produces water due to the electrochemical reaction, so it has a great effect by improving the drainage. However, the same structure is provided on the fuel gas flow path side in the single cell instead of the oxidation gas flow path side in the single cell. You may provide in both. By providing such a configuration in at least one of the gas flow paths in the single cell, it is possible to improve drainage in the gas flow path on the provided side.

第１実施例の燃料電池の概略構成を表わす分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing schematic structure of the fuel cell of 1st Example. 図１における２−２断面を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the 2-2 cross section in FIG. 酸化ガスおよび水の流れを表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the flow of oxidizing gas and water. 比較例の単セルを表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the single cell of a comparative example. 燃料電池の発電性能を調べた結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having investigated the electric power generation performance of the fuel cell. 第２実施例の燃料電池の構成を表わす分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the fuel cell of 2nd Example. 流路形成多孔質体２２３を表わす平面図である。5 is a plan view showing a flow path forming porous body 223. FIG. 第３実施例の燃料電池を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the fuel cell of 3rd Example. 第３実施例の変形例の燃料電池を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the fuel cell of the modification of 3rd Example. 第４実施例の燃料電池の構成を表わす分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the fuel cell of 4th Example. 第４実施例の燃料電池を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the fuel cell of 4th Example. 第５実施例の燃料電池の構成を表わす分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the fuel cell of 5th Example. 第５実施例の燃料電池の構成を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the structure of the fuel cell of 5th Example. 第５実施例の変形例の構成を表わす分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the modification of 5th Example. 第５実施例の変形例の構成を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the structure of the modification of 5th Example. 水誘導多孔質体６３３を表わす平面図である。6 is a plan view showing a water-induced porous body 633. FIG. 第６実施例の燃料電池の構成を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the structure of the fuel cell of 6th Example. 燃料電池の発電性能を調べた結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having investigated the electric power generation performance of the fuel cell. 燃料電池システム４０の概略構成を表わすブロック図である。2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fuel cell system 40. FIG. 変形例５の燃料電池の構成を表わす断面模式図である。10 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a fuel cell according to Modification 5. FIG. 変形例の燃料電池の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the fuel cell of a modification. 変形例の燃料電池を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the fuel cell of a modification. 変形例の燃料電池を表わす断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the fuel cell of a modification.

符号の説明Explanation of symbols

１０…単セル
２０…ＭＥＡ
２１，２２…ガス拡散層
２３，２２３，６２３…流路形成多孔質体
２５，１２５，２２５，３２５，４２５，５２５，６２５，７２５…ガスセパレータ
４０…燃料電池システム
４１…
４２…燃料電池
４３…ブロワ
４４〜４６…バルブ
４７…制御部
５０〜５６…酸化ガス流路
６２，６３，１６２，２６２，５６２，６６２…溝
６５，２６５，３６５，５６５…流路閉塞部
６６…シール部
６８，１６８，３６８，４６８，５６８，６６８，７６８…ガス排出口
８３〜８６…孔部
２６１，５６１，７６１…凹部
２６４，５６４，６６４…凸条
２６６…平坦領域
４６７…開口調節部
５２３，６３３…水誘導多孔質体
５６６…平坦領域
６６５，６３５…線状凸部
６６６…凹部
７２３…溝
７６５…排出口狭窄部
７６７…エキスパンドメタル
８２３…流路形成多孔質体
８６５…凸部 10 ... Single cell 20 ... MEA
21, 22 ... Gas diffusion layer 23, 223, 623 ... Porous body 25, 125, 225, 325, 425, 525, 625, 725 ... Gas separator 40 ... Fuel cell system 41 ...
42 ... Fuel cell 43 ... Blower 44-46 ... Valve 47 ... Control part 50-56 ... Oxidizing gas flow path 62, 63, 162, 262, 562, 662 ... Groove 65, 265, 365, 565 ... Flow path blocking part 66 ... seal part 68, 168, 368, 468, 568, 668, 768 ... gas exhaust port 83-86 ... hole part 261, 561, 761 ... concave part 264, 564, 664 ... convex line 266 ... flat region 467 ... opening adjustment part 523, 633 ... water-induced porous body 566 ... flat region 665, 635 ... linear convex portion 666 ... concave portion 723 ... groove 765 ... outlet narrowed portion 767 ... expanded metal 823 ... flow path forming porous body 865 ... convex portion

Claims (28)

燃料電池であって、
電解質層と、
前記電解質層上に形成された電極と、
前記電解質層および前記電極と共に積層され、前記電極との間で、電気化学反応に供される反応ガスが流れるガス流路を形成するガスセパレータと、
前記電極と前記ガスセパレータとの間に配置されると共に、前記電極との間で水が移動可能に接続され、前記電極の面の方向に水を導く第１の水誘導部と、
前記ガス流路の端部において、少なくとも一部が前記第１の水誘導部の端部と重なって開口し、前記ガス流路を流れる反応ガスを前記ガス流路から排出するためのガス排出口であって、前記ガス流路の内部よりも、前記反応ガスが流れる際の抵抗が大きくなる形状を有するガス排出口と
を備える燃料電池。 A fuel cell,
An electrolyte layer;
An electrode formed on the electrolyte layer;
A gas separator which is laminated together with the electrolyte layer and the electrode and forms a gas flow path between which the reaction gas supplied to the electrochemical reaction flows;
A first water guiding portion which is disposed between the electrode and the gas separator and is connected to move water between the electrode and guides water in the direction of the surface of the electrode;
A gas discharge port for discharging at least part of the end of the gas flow path to overlap with the end of the first water guiding section and discharging the reaction gas flowing through the gas flow path from the gas flow path A fuel cell comprising: a gas discharge port having a shape in which resistance when the reaction gas flows is larger than that in the gas flow path. 請求項１記載の燃料電池であって、
前記第１の水誘導部は、前記電極全体を覆って配置されている
燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein
The first water guiding portion is disposed so as to cover the entire electrode. 請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記第１の水誘導部は、前記ガス流路を流れる前記反応ガスが流入可能な細孔であって、少なくとも前記電極の面の方向に連通して拡がる細孔を、内部に有する第１の多孔質体によって形成されている
燃料電池。 The fuel cell according to claim 1 or 2,
The first water guiding portion is a first pore having a pore into which the reaction gas flowing through the gas flow channel can flow and which extends in the direction of at least the surface of the electrode. A fuel cell formed by a porous body. 請求項３記載の燃料電池であって、
前記ガス流路における前記ガス排出口側の端部は閉塞されており、
前記ガス排出口は、前記第１の多孔質体の端部である
燃料電池。 The fuel cell according to claim 3, wherein
The gas discharge port side end of the gas flow path is closed,
The gas discharge port is an end of the first porous body. Fuel cell. 請求項４記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口側の端部において、断面の一部が閉塞されている
燃料電池。 The fuel cell according to claim 4, wherein
The first porous body has a cross section partially closed at an end portion on the gas discharge port side. 請求項３記載の燃料電池であって、
前記ガス排出口は、前記第１の多孔質体の端部に加えて、前記ガス流路の断面の一部に対して開口する
燃料電池。 The fuel cell according to claim 3, wherein
The gas discharge port opens to a part of a cross section of the gas flow path in addition to an end portion of the first porous body. 請求項３ないし６いずれか記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口近傍において、他の部位よりも平均細孔径が小さく形成されている
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 3 to 6,
The first porous body is formed in the vicinity of the gas discharge port and has an average pore diameter smaller than that of other portions. 請求項３ないし６いずれか記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口近傍において、他の部位よりも平均細孔径が大きく形成されている
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 3 to 6,
The fuel cell according to claim 1, wherein the first porous body has an average pore diameter larger than that of other portions in the vicinity of the gas discharge port. 請求項３ないし８いずれか記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口近傍において、他の部位よりも親水度が高く形成されている
燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 3 to 8,
The first porous body is formed with higher hydrophilicity in the vicinity of the gas discharge port than other parts. 請求項３ないし８いずれか記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体は、前記ガス排出口近傍において、他の部位よりも親水度が低く形成されている
燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 3 to 8,
The first porous body is formed with a lower hydrophilicity in the vicinity of the gas discharge port than other parts. 請求項３ないし１０いずれか記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体に形成された前記細孔は、前記電極の面方向に加えて、前記積層の方向にも連通して拡がり、
前記第１の多孔質体は、前記電極上に接して、前記電極全体を覆って設けられ、
前記ガス流路は、前記第１の多孔質体と前記セパレータとの間に形成されている
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 3 to 10, wherein
The pores formed in the first porous body expand in communication with the stacking direction in addition to the surface direction of the electrode,
The first porous body is provided on the electrode so as to cover the entire electrode,
The gas flow path is formed between the first porous body and the separator. 請求項１１記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体あるいは前記セパレータは、対向する前記セパレータあるいは前記第１の多孔質体と接する複数の凸部を有し、
前記ガス流路は、前記複数の凸部の間に形成される空間によって形成される
燃料電池。 The fuel cell according to claim 11, wherein
The first porous body or the separator has a plurality of convex portions in contact with the opposing separator or the first porous body,
The gas flow path is formed by a space formed between the plurality of convex portions. 請求項３ないし１０いずれか記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体は、前記セパレータにおける前記ガス流路を形成する面上に配置され、
前記ガス流路は、前記電極と前記多孔質体との間に形成され、
前記燃料電池は、さらに、前記電極と前記第１の多孔質体との間を、水が移動可能に接続する第２の水誘導部を備える
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 3 to 10, wherein
The first porous body is disposed on a surface of the separator that forms the gas flow path,
The gas flow path is formed between the electrode and the porous body,
The fuel cell further includes a second water guiding unit that movably connects water between the electrode and the first porous body. 請求項１３記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体は、対向する前記電極と接する複数の凸部を有し、
前記ガス流路は、前記複数の凸部の間に形成される空間によって形成され、
前記第２の水誘導部は、前記複数の凸部である
燃料電池。 The fuel cell according to claim 13, wherein
The first porous body has a plurality of convex portions in contact with the opposing electrodes,
The gas flow path is formed by a space formed between the plurality of convex portions,
The second water guiding portion is the plurality of convex portions. 請求項１３または１４記載の燃料電池であって、さらに、
前記電極上に接して、前記電極全体を覆う第２の多孔質体を備え、
前記ガス流路は、前記第１の多孔質体と前記第２の多孔質体との間に形成され、
前記第２の水誘導部は、前記第１の多孔質体と前記第２の多孔質体との間を、水が移動可能に接続する
燃料電池。 15. The fuel cell according to claim 13 or 14, further comprising:
A second porous body in contact with the electrode and covering the entire electrode;
The gas flow path is formed between the first porous body and the second porous body,
The second water guiding section connects water between the first porous body and the second porous body so that water can move. 請求項１５記載の燃料電池であって、
前記第２の多孔質体は、前記第１の多孔質体よりも薄く形成されている
燃料電池。 The fuel cell according to claim 15, wherein
The second porous body is formed thinner than the first porous body. Fuel cell. 請求項１５または１６記載の燃料電池であって、
前記第２の多孔質体は、前記第１の多孔質体よりも、平均細孔径が大きい
燃料電池。 The fuel cell according to claim 15 or 16, wherein
The second porous body has a larger average pore diameter than the first porous body. 請求項３ないし１７いずれか記載の燃料電池であって、
前記第１の多孔質体は、該第１の多孔質体の基部を構成する材料から成る部材における接触角を金の接触角以下にする表面処理を、前記材料から成る多孔質体に対して施して成る
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 3 to 17,
The first porous body is subjected to a surface treatment for making a contact angle in a member made of a material constituting the base of the first porous body equal to or less than a contact angle of gold with respect to the porous body made of the material. A fuel cell. 請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記第１の水誘導部は、前記セパレータにおける前記ガス流路を形成する面に形成された複数の溝であり、
前記ガス排出口は、前記第１の水誘導部と連続して形成されると共に、前記ガス流路の断面の一部に対して開口し、
前記燃料電池は、さらに、前記電極と前記第１の水誘導部との間を、水が移動可能に接続する第２の水誘導部を備える
燃料電池。 The fuel cell according to claim 1 or 2,
The first water guiding portion is a plurality of grooves formed on a surface of the separator that forms the gas flow path,
The gas discharge port is formed continuously with the first water guiding portion, and opens to a part of a cross section of the gas flow path.
The fuel cell further includes a second water guiding unit that movably connects water between the electrode and the first water guiding unit. 請求項６または１９記載の燃料電池であって、
前記ガス排出口は、水を吸収して膨張すると共に水を放出して収縮する水吸収材を、開口する壁面の一部に備える
燃料電池。 The fuel cell according to claim 6 or 19, wherein
The gas discharge port is provided with a water absorbing material that absorbs water and expands and releases water and contracts in a part of the opening wall. Fuel cell. 請求項１ないし３いずれか記載の燃料電池であって、
前記ガス排出口の一部は、前記第１の水誘導部の端部で開口すると共に、前記ガス排出口の残りの部分は、前記第１の水誘導部との間で水が移動可能に接続された第２の多孔質体に覆われている
燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 1 to 3,
A part of the gas discharge port opens at an end of the first water guide part, and water can move between the remaining part of the gas discharge port and the first water guide part. A fuel cell covered with a connected second porous body. 請求項２１記載の燃料電池であって、
前記第１の水誘導部は、前記ガス流路を流れる前記反応ガスが流入可能な細孔であって、少なくとも前記電極の面の方向に連通して拡がる細孔を、内部に有する第１の多孔質体によって形成されており、
前記第１の多孔質体と前記第２の多孔質体とは、平均細孔径が異なる
燃料電池。 The fuel cell according to claim 21, wherein
The first water guiding portion is a first pore having a pore into which the reaction gas flowing through the gas flow channel can flow and which extends in the direction of at least the surface of the electrode. Formed by a porous body,
The first porous body and the second porous body have different average pore diameters. 請求項２１または２２記載の燃料電池であって、
前記第２の多孔質体は、平均細孔径の異なる複数の部分によって構成されている
燃料電池。 The fuel cell according to claim 21 or 22,
The second porous body is composed of a plurality of portions having different average pore diameters. 請求項１ないし２３いずれか記載の燃料電池であって、さらに、
前記第１の水誘導部の端部に設けられ、前記第１の水誘導部との間で水が移動可能に接続されると共に、前記ガス流路へと前記反応ガスが流入するガス流入口の少なくとも一部を覆って設けられた第３の多孔質体を備える
燃料電池。 24. The fuel cell according to claim 1, further comprising:
A gas inlet that is provided at an end of the first water guiding portion and is connected to the first water guiding portion so that water can move and the reaction gas flows into the gas flow path. A fuel cell comprising a third porous body provided to cover at least a part of the fuel cell. 請求項１ないし２４いずれか記載の燃料電池であって、
前記第１の水誘導部には、親水処理が施されている燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 1 to 24,
A fuel cell in which the first water guiding portion is subjected to a hydrophilic treatment. 請求項２５記載の燃料電池であって、
前記電極はさらに、撥水処理が施されたガス拡散層を備える
燃料電池。 26. The fuel cell according to claim 25, wherein
The electrode further includes a gas diffusion layer subjected to water repellent treatment. 燃料電池であって、
電解質層と、
前記電解質層上に形成された電極と、
前記電解質層および前記電極と共に積層され、前記電極との間で、電気化学反応に供される反応ガスが流れるガス流路を形成するガスセパレータと、
前記電極と前記ガスセパレータとの間に配置されると共に、前記電極との間で水が移動可能に接続され、面方向の水の保持量の差により電極の面の方向に水を導く第１の水誘導部と、
前記ガス流路の端部において、ガス流路壁の少なくとも一部が前記第１の水誘導部で形成されており、前記反応ガスを前記第１の水誘導部に導くガス排出口と
を備える燃料電池。 A fuel cell,
An electrolyte layer;
An electrode formed on the electrolyte layer;
A gas separator which is laminated together with the electrolyte layer and the electrode and forms a gas flow path between which the reaction gas supplied to the electrochemical reaction flows;
The first electrode is disposed between the electrode and the gas separator and movably connected to the electrode, and guides water in the direction of the surface of the electrode due to a difference in water retention amount in the surface direction. The water induction part of
At the end of the gas flow path, at least a part of the gas flow path wall is formed by the first water guiding part, and includes a gas discharge port for guiding the reaction gas to the first water guiding part. Fuel cell. 燃料電池システムであって、
請求項１ないし２７いずれか記載の燃料電池であって、さらに、前記反応ガスが流れる際の抵抗が前記ガス排出口よりも小さく形成されており、前記ガス流路へと前記反応ガスが流入するガス流入口を備えた燃料電池と、
前記燃料電池に対して前記反応ガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部と前記燃料電池とを接続する第１の配管と、
前記燃料電池に接続されて、前記燃料電池から排出された前記反応ガスが流れる第２の配管と、
前記燃料電池の内部が、水分不足であるか否かを判定するドライ運転状態判定部と、
前記ドライ運転状態判定部が水分不足であると判定したときには、前記ガス供給部を、前記第１の配管に代えて前記第２の配管に接続させて、前記燃料電池の内部における前記反応ガスの流れ方向が反転するように、前記第１の配管および前記第２の配管における接続状態を切り替える流路切り替え部と
を備える燃料電池システム。 A fuel cell system,
28. The fuel cell according to any one of claims 1 to 27, wherein a resistance when the reaction gas flows is formed smaller than the gas discharge port, and the reaction gas flows into the gas flow path. A fuel cell with a gas inlet;
A gas supply unit for supplying the reaction gas to the fuel cell;
A first pipe connecting the gas supply unit and the fuel cell;
A second pipe connected to the fuel cell and through which the reaction gas discharged from the fuel cell flows;
A dry operation state determination unit for determining whether the inside of the fuel cell is deficient in water;
When the dry operation state determination unit determines that the moisture is insufficient, the gas supply unit is connected to the second pipe instead of the first pipe, and the reaction gas inside the fuel cell is connected. A fuel cell system comprising: a flow path switching unit that switches a connection state in the first pipe and the second pipe so that a flow direction is reversed.
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