JP3459300B2

JP3459300B2 - 固体高分子型燃料電池

Info

Publication number: JP3459300B2
Application number: JP18157694A
Authority: JP
Inventors: 太藤川; 泰明長谷川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 2003-10-20
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JPH0845520A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体高分子型燃料電池
に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、一般的に、水
素イオン導電性の固体高分子を白金触媒を担持したカー
ボン電極で挟み込んで構成される発電素子すなわち固体
高分子−電極接合体及び各電極面にそれぞれの反応ガス
を供給するためのガス通路を画成するともに、発電素子
を両側から支持するガス分離部材とを積層した構造を有
する。そして、一方の電極に燃料ガスを供給し、他方の
電極に酸化剤ガスを供給して、燃料ガスの酸化にかかる
化学エネルギーを直接電気エネルギーに変化することに
よってエネルギーを抽出するようになっている。燃料電
池において、電解反応が生じるときには電流の発生とと
もに、カソード側に水が生成する。そして、固体高分子
型燃料電池においては、他の燃料電池と比較して動作温
度が低いため発生した水が凝縮し、ガス通路の壁面が濡
れるとともに、この壁面に次々と生成水が付着して水滴
となりこれが生長してガスの流れを阻害するようにな
る。これによって、セル内において部分的に燃料ガスと
酸化剤ガスとの電解反応が生じにくくなり燃料電池の出
力が低下するという現象が生じる。

【０００３】従来のガス通路の構成は、たとえば、米国
特許第４、９８８、５８３号公報に開示されるようにセ
ル内にガス供給口とガス排出口とを連絡する１本のガス
通路が平面視において高分子電解質膜上を蛇行するよう
に膜の全面にわたって設けられる。そして、生成した水
を通路を流通するガスの流れによりガスに同伴せしめて
ガス通路から排出するようになっている。また米国特許
第４、７６９、２９７号公報に開示されるように、カソ
ード側電極で生成した水を排出するために電極の背面側
に多孔質プレートを配置し、多孔質プレートを介して生
成した水を排出するように構成することが知られてい
る。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかし、従来の生成水排出に
係る手法では、ガス通路内の圧力損失が大きくなるとい
う問題ある。高分子電解質膜の平面視で複数のガス通路
が平行に延びるように形成するとガス流速が小さくな
り、デッドスポット（生成水がたまって電解反応が生じ
にくくなる部分）が発生し易いという欠点がある。ま
た、上記米国特許第４、９８８、５８３号公報に開示さ
れるやり方では、上記の並列ガス通路を設ける場合に比
べてガス流速が大きくなるので、生成水の排出効率は改
善することができるが、ガスが高分子電解質膜上を蛇行
させられることによって、ガスの流れ方向が大きく変え
られるので流路抵抗が大きくなる。したがって、ガスの
入口と、出口側での圧力差が大きく均一な反応が得られ
ないという問題が生じる。また、上記米国特許第４、７
６９、２９７号公報に開示される多孔質プレートを用い
る方法では、カソード側で生成した水をカソード側とア
ノード側のガス圧差によりアノード側に移動させるよう
にしているが、カソード側に酸化剤ガスの排気路を備え
ていないので、生成水が酸化剤ガスに同伴してアノード
側に水分と共に移動し、燃料ガスの混合する恐れがあ
る。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みて構成され
たもので、上記のような問題点を解消して生成水の排出
効率を改善することができ、しかもガスの圧力損失を少
なくすることができる固体高分子型燃料電池を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下のように構成される。すなわち、本発
明の固体高分子型燃料電池は、高分子電解質膜の両側に
電極構成部材を配した発電素子と、該発電素子部材を挟
んで延び両側からこれを支持し、かつ該それぞれの電極
構成部材の側から発電素子に関与するそれぞれの反応ガ
ス通路を画成する一対のガス分離部材とを備えたセルを
積層して構成される固体高分子型燃料電池において、高
分子電解質膜の平面視において、前記各セルのガス通路
が渦巻き状に形成されこの通路の一端側にガス供給口が
他端側にガス排出口が形成されたことを特徴とする。好
ましい態様では、１本の前記ガス通路が前記ガス供給口
とガス排出口とを連絡するように構成される。また、別
の態様では、複数本の前記ガス通路が前記ガス供給口と
ガス排出口とを連絡するように構成される。さらに、前
記高分子電解質膜の平面視において、高分子電解質膜の
周縁部に前記ガス供給口とガス排出口とを配置し、前記
渦巻き状のガス通路を前記高分子電解質膜の中心部にお
いて反転するように構成することもできる。

【０００７】また、前記ガス供給口及びガス排出口のい
ずれか一方を高分子電解質膜の周縁部に他方を中心部に
配置てもよい。さらに、冷却水供給口及び冷却水排出口
を平面視において高分子電解質膜の中心部または、周縁
部に配置してもよく、ガス供給口とガス排出口をともに
平面視において高分子電解質膜の中心部に配置し、ガス
通路を中心部から外周部に渦巻き状に延設し、外周部で
反転させて中心部にもどるように構成することもでき
る。また、本発明の別の特徴によれば、高分子電解質膜
の両側に電極構成部材を配した発電素子と、該発電素子
部材を挟んで延び両側からこれ支持し、かつ該それぞれ
の電極構成部材の側から発電素子に関与するそれぞれの
反応ガス通路を画成する一対のガス分離部材とを備えた
セルを積層して構成される固体高分子型燃料電池におい
て、前記ガス通路は高分子電解質膜の平面視において複
数並設されており、前記各セルのガス通路に対してガス
を分配供給するメインガス通路と前記各セルのガス通路
との間にはガス供給マニホールドが設けられ、該ガス供
給マニホールドと各セルのガス通路とを連絡する部分に
縮小部が設けられる。

【０００８】この場合、好ましい態様では、前記各ガス
通路を仕切る通路壁が不連続であり、互いにガス通路が
連通状態になっている。本発明の別の特徴によれば、高
分子電解質膜の両側に電極構成部材を配した発電素子
と、該発電素子部材を挟むように配置される一対の気密
性ガス分離部材とを備えたセルを積層して構成される固
体高分子型燃料電池において、前記電極のうちカノード
電極と一方の前記ガス分離部材との間に反応ガス供給通
路とガス排出通路とを多孔質プレートで画成する。この
場合、好ましい態様では、前記電極とガス分離部材との
間に多孔質プレートを配置し、該多孔質プレートに該セ
ルのカソード電極面へのガス供給通路と該電極面からの
ガス排出通路とを形成する。また、前記多孔質プレート
の一方の面には前記ガス供給通路を他方の面にはガス排
出通路を形成するのが好ましい。前記多孔質プレートの
一方の面には帯状に突出する壁部によって画成されるガ
ス排出通路を構成し、多孔質プレートの他方の面には、
格子状に点在する突出部が設けられた排出通路を構成す
ることもできる。

【０００９】

【作用】本発明の固体高分子型燃料電池は、高分子電解
質膜及び両側に電極構成部材を備えた発電素子とこの両
側に配置されるガス分離部材とを含むセルを積層状態に
して構成される。そして、発電素子を含むセルを貫通す
る方向に燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却水の各セルに
供給するためのメイン通路が設けられる。そして、各セ
ルのガス通路は電極面に沿って設けられ、本発明では平
面視において渦巻き状にほぼ全面にわたって設けられ
る。このようにすることにより、セルの有効反応面積を
効果的に拡大することができる。また、ガス通路のレイ
アウト渦巻き状に設けることによって内部を流通するガ
ス流の流れ方向の変化を極力少なくすることができ、し
たがってガスの圧力損失を少なくすることができる。な
お、ガスだけでなく冷却水の流れについても圧力損失を
すくなくすることは、エネルギー効率を改善する上で好
ましい。したがって、冷却水通路についても蛇行しある
いはジグザグ状に配置せず、渦巻き状にレイアウトする
のが好ましい。蛇行するレイアウトでは、ガス流の流れ
方向が１８０度変更されるのに対して、渦巻き状にする
とガス流のながれの変更を大部分の曲がりにおいて最大
９０度に止めることができるからである。

【００１０】本発明の別の特徴においては、各セルのガ
ス供給通路とガス排出通路とを結ぶガス通路が複数列平
行して設けられるが、この場合、セルの入口のガス通路
部分すなわちマニホールドとガス通路との連絡部分にガ
ス流路断面の小さい縮小部を設ける。これによってこの
縮小部を通過する際に、流速が増大して生成水の排出効
果を生じ、生成水が流路に存在することによって、各分
岐ガス通路へのガスの流通が不均一になるといった現象
を解消することができる。さらに、別の特徴によると、
カソード側電極と密封性の高いガス分離部材との間に水
を通過させ得る多孔質プレートを配置する。これによっ
て、生成水をガス供給通路側からガス排気通路側に効果
的に逃がすことができ、デッドスポットの発生を防止す
ることができる。また、生成水がガスを同伴するが、ガ
ス供給側とガス排出側にある同種のガスが混合するだけ
であり、問題は生じない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の１実施例にかかる固体高分子型燃料電池
の１つのセルを模式的に示す斜視図であり、図２は図１
の固体高分子型燃料電池の要部を示す概略断面図であ
る。本例の固体高分子型燃料電池は、反応イオンを担持
し、この移動を生じさせて反応を行わせる高分子電解質
膜２と、この高分子電解質膜２の両側に配置される電極
構成部材３、４から構成される発電素子５と、この発電
素子５を両側から挟持するガス分離部材６、７とを含ん
で構成される電池構成体すなわちセル１を積層して構成
される。上記電極３、４は、高分子電解質膜２に両側で
ホットプレス法などを用いて接着される。本例のガス分
離部材６、７は、導電性、水密性かつ気密性の材料たと
えば、樹脂含浸カーボンやＣＦＲＰ、アモルファスカー
ボンなどで構成される。本例の構成では、燃料ガスが水
素であり、アノード電極側に通され、酸化剤ガスは空気
であり、カソード電極側に通される。カソード側には、
電極板３と多孔質プレート８がガス分離部材６との間に
配置されている。多孔質プレート８は、導電性であり、
ポーラス構造のカーボン部材などで構成することができ
る。図示の多孔質プレート８の電極面に対向する側に複
数の平行溝９が設けてあるとともに、その背面側にも複
数の平行溝１０が形成してある。したがって、図２に示
すにように多孔質プレート８の電極側と電極面とによっ
て複数の隔置した平行空間部１１が形成され、この空間
部１１はガス通路のうちガス供給通路を構成する。ま
た、多孔質プレート８の反対側とガス分離部材６とによ
って複数の平行空間部１２が形成され、この空間部はガ
ス通路のうち排出通路を構成する。また、アノード側に
もガス分離部材７と電極４との間に多孔質プレート１３
が配置されており、この多孔質プレート１３の電極側に
も複数の平行溝１４が形成されており、リブ部１３ａの
上端面が電極面に密着したとき上記の多孔質プレート８
と同様に複数の平行空間部１５が形成される。この空間
部は燃料ガスすなわち水素のガス通路を構成する。な
お、アノード側の多孔質プレート１３の背面と、ガス分
離部材７とは密着しており、ガス分離部材７によって多
孔質プレート１３を介して水素が外部に漏れるのを防止
している。

【００１２】図３を参照すると、上記ガス通路に対して
平行な面によって切断したセルの断面が示されている。
カソード側のガス通路はカソード電極面に沿って延びて
おり反応が進行するとき、水が生成する。この反応生成
水は多孔質プレートに浸透して供給路と排出路とのガス
圧の差によってガス通路の排出側に矢印で示すように漏
れ出て排出側のガス通路に侵入する。一方、酸化剤ガス
は、矢印で示すように左方にガス供給通路１１を巡って
図において上方のガス排出通路１２に導かれるようにな
っている。図４及び図５を参照すると、多孔質プレート
８の電極側面（正面）とガス分離部材側の面（背面）の
溝９、１０の形成状態が示されている。ガス通路１１の
一端は開放端になっており、この開放端を介して、ガス
通路内に導入され、閉塞端側から上方の図５に示すガス
排出通路１２に導かれる。すなわち、酸化剤ガスは図４
において下方から上方にガス通路１１を移動し、図５に
おいて上方から下方に導かれて、図５の通路の閉端側
（下端側）から排出される。また燃料ガスはアノード側
電極面上を巡って、同一平面内にあるガス排出口よりメ
イン排出通路（図示せず）に排出される。一方、生成水
は、図５に示す排出通路の下端の開放端側から排出され
る。

【００１３】以上のような構造によれば、生成水を効果
的に反応部から除去することができる。固体高分子型燃
料電池を高い効率で動作させることができる。図６及び
図７を参照すると、多孔質プレートの他の例が示されて
いる。本例の多孔質プレート８の背面は図５と同様であ
るが、正面には図４のものと異なり、断面矩形の柱状の
突出部８ａが格子状に点在している。そして、図６にお
いて上端が開口端であるので、ガスは上端側から導入さ
れ、点在している突出部８ａの周囲を巡って上方に移動
し、排出通路１２の上方からから下方に導入されて図示
しない排出口を介してメイン排出通路に導かれる。図８
を参照すると、セルを構成するための積層構造の他の例
が示されている。本例では、カソード電極側の多孔質プ
レート８には電極面に対向する側にのみ平行溝が形成し
てあり、背面側はフラットに形成されている。そして、
ガス分離部材の内側すなわち多孔質プレート側に平行溝
６ａが形成されている。この構成では、図９に示すよう
に各部材が密着状態となってセルを構成したとき、多孔
質プレート８とカソード電極３とによってガス供給通路
１１が画成され、多孔質プレート８とガス分離部材６と
によってガス排出通路１２が画成される。この構成によ
っても前例と同様の効果が得られる。すなわち、多孔質
プレート８を介してカソード電極において生成された生
成水がガス排出通路側に侵入し、ガス排出通路を介して
排出される。

【００１４】以下電極面におけるガス通路のレイアウト
について説明する。図１０を参照すると、積層されるセ
ルの発電素子が含まれる部分をアノード電極側からみた
平面図が示されている。発電素子が含まれる部分は上記
したように高分子電解質膜を両側から電極構成部材で挟
み込んで構成される。本例では、矩形形状の高分子電解
質膜２が設けられこの内側に相似形状の矩形の活性領域
すなわち電極部４が設けられる。高分子電解質膜の活性
領域を越える周辺領域には、紙面に垂直に延びる方向に
設けられる燃料ガス及び酸化剤ガスのメイン通路及び冷
却水のメイン通路を通すための貫通孔１６、１７、１
８、１９、２０、２１が設けられている。メイン通路
は、供給通路及びリターン通路のそれぞれ対になってい
る必要があるので、少なくとも６つの貫通孔１６、１
７、１８、１９、２０及び２１が上記高分子電解質膜２
上に形成されることになる。本例では、燃料ガスとして
の水素、酸化剤ガスとしての空気を流通させるそれぞれ
一対のメイン通路の一部を構成する貫通口１６、１７及
び１８、１９を備えている。さらに冷却水通路のための
貫通口２０、２１が設けられる。

【００１５】図１０において、左上に水素ガスのメイン
通路であるガス通路が位置するのでこれに対応して、高
分子電解質膜には、ガス供給口１６が設けられる。そし
て、高分子電解質膜の右下の周辺領域には、排出用のメ
イン通路であるガス通路に対応するためのガス排出口１
７が設けられる。そして、本例においては、上記ガス供
給口１６とガス排出口１７とを連絡するための一本のガ
ス通路２２がアノード電極面４に沿って設けられる。本
例のガス通路はガス供給口１６から活性領域の周縁部を
通り、矩形の活性領域の各頂点の部分に対応して屈折し
渦巻き状に次第に内側に延びる。このようにして、活性
領域４の中心部に達すると、ガス通路２２は今度は周辺
部に向かって、矩形の形状に対応して屈折して渦巻きを
解く方向に延びてガス排出口１７に達する。本例のガス
通路２２のレイアウトによれば屈折部の曲がり量はほぼ
９０度であり、上記米国特許第４、９８８、５８３号公
報に開示されるようなガス通路を蛇行させるレイアウト
に比してガスの流れ方向の変更を大幅に緩和することが
できるとともに、屈曲の数も減少でき、その分ガス流の
運動量損失を低減することができ、したがって、ガスの
圧力損失を減少することができる。また、このように圧
力損失を低減できるので、排水効率が上記米国特許の構
造に比べて向上する。

【００１６】図１１は図１０のレイアウトの変形例であ
って、本例では、ガス通路２２の屈折部をなくし湾曲部
を設けてガス通路２２の方向を変えるようにしている。
このようにすることによって、湾曲部は、屈曲部よりも
圧力損失を低く抑えることができるので、図１１の場合
よりも圧力損失をさらに低減することができる。このよ
うにガスの圧力損失を減少することによって、均一な圧
力での反応を生じさせることができ、燃料電池の出力効
率を向上させることができる。また、上記の説明では、
燃料ガスのガス通路の発電素子上におけるレイアウトに
ついてのみ説明したが、酸化剤ガスのガス通路について
も同様にレイアウトすることが好ましい。酸化剤ガスと
して、空気を用いる場合には、ポンプによって加圧する
必要があるため、上記のように圧力損失を低減するよう
に構成するとポンプの動力損失を低減することができる
ので、全体としての燃料電池の効率を改善することがで
きる。図１２を参照すると、さらに別の実施例にかかる
ガス通路２２のレイアウトが示されている。本例の構成
では、複数のガス通路を並列的に設けられて、ガス供給
口１６とガス排出口１７を連絡している。このように、
複数のガス通路２２を並列的に設けることによって上記
図１０、図１１に示す１本のガス通路２２を設ける場合
に比べて流路長さを減少することができ、圧力損失を少
なくすることができる。したがって、大容量のガスを流
通させる必要のある燃料電池の場合に好適である。

【００１７】図１３を参照すると、さらに他のガス通路
のレイアウトの例が示されている。本例の場合、ガス通
路２２のメイン通路の供給通路または排出通路のいずれ
か一方が活性領域の内側の中心部に設けられている。そ
して、本例では単一のガス通路が高分子電解質膜の周縁
部に設けられたガス供給口と中心部に設けられたガス排
出口とを連絡するように活性領域の周辺部から矩形形状
に倣って屈折しつつ次第に中心部に向かって渦巻き状に
延びている。このように構成することにより、ガス供給
口１６及びガス排出口１７の両方を活性領域の外側の高
分子電解質膜の周辺領域に設ける場合に比べて、ガス通
路の長さを短くできるとともに、屈曲の数を減少できる
ので、流路の圧力損失を減少させることができる。さら
に、図１４に示す例では、図１３のようにガス供給口１
６またはガス排出口１７の一方を高分子電解質膜の周辺
領域に、他方をその中心部に設けるようにした場合にお
いて、さらに、複数の平行するガス通路２２によってガ
ス供給口１６とガス排出口１７を連絡するようにしてい
る。このように構成することにより、図１３の場合比し
て、ガス通路の長さを短くすることができ、圧力損失を
さらに低減することができる。

【００１８】図１５に示す例では、ガス供給口１６及び
ガス排出口１７の両方をすべて中心部に設けた例であ
る。この場合には、高分子電解質膜２の周辺部のぎりぎ
りの位置まで電極面４を設けて活性領域として活用する
ことができ、有効反応面積を増大することができる。こ
の構成は、同じ大きさの外形を有するセルを用いても周
辺領域にメイン通路のためのガス供給口１６及びガス排
出口１７を設ける構成に比べて、活性領域を大きくとる
ことができるので燃料電池をコンパクトにすることがで
きる。さらにこの場合において、図１６に示すように複
数の並列的なガス通路を設けてこれによってガス供給口
１６とガス排出口１７とを連絡することにより、ガス通
路長さを減少せしめることができ、大容量のガスを通過
させることができる。つぎに、さらに他の実施例にかか
るガス通路の構成について説明する。図１７を参照する
と、発電素子の部分に接合するガス分離板６の平面図が
示されており、本例の構成では、細長く水平方向にのび
る矩形状の断面を有するガス供給口２３が、ガス分離板
６の上部に設けられる。本例の構造では燃料電池のセル
の積層方向は紙面に垂直の方向であり図１７の上下方向
は燃料電池の上下方向に一致する。そして多孔質プレー
トの下部にはガス排出口２４が設けられる。ガス供給口
の周辺部には図示しない発電素子の高分子電解質膜の面
に沿って延びるガスチャンバ用の溝２５が設けられ、こ
のガスチャンバ用溝から下方に複数のガス通路を構成す
る溝２６が平行して延びている。各ガス通路は上記の多
孔質プレートに設けられるリブすなわち上記溝を画成す
る突出部２７によって分離されている。このリブは上記
ガス分離板６が発電素子と組み合わされるときに、電極
面に密着する部分である。上記複数のリブ２７は下方の
ガス排出口の付近まで延びている。リブによって上下方
向に平行に延びる複数のガス通路用溝２８が画成され
る。そして、該ガス通路用溝の上端とガスチャンバ用溝
２５とは上記の細いガス通路用溝２６すなわち縮小部で
連結されている。本例の活性領域はガス通路用溝２８の
上端からリブ２７の下端の付近まで延びている。

【００１９】図１８及び図１９を参照すると、縮小部２
６の断面とガス通路用溝２８の断面が示されており、幅
はガス通路用溝２８が大きく、深さは同じかガス通路用
溝２８が深く構成されており、流路断面はガス通路用溝
が大幅に大きくなるように構成されている。このように
上部のガス供給口２３からのガスチャンバ用溝２５を介
してガス通路用溝２８に通じる部分を流路の小さい縮小
部２６で連絡したので、ガスのメイン通路から各セルの
ガス通路に分配されるガスの流速を高めることができ、
この部分に詰まりが生じることによって、各ガス通路へ
の分配が不均一になったりすることを防止することがで
きる。すなわち、各ガス通路への導入部での流速を高め
ることによりメイン供給通路からガス通路へのガスの均
一な分配性を確保することができる。また、上記のよう
な構造にすることによって反応生成水及び加湿同伴水の
排水を効果的に行なうことができる。図２０には、図１
７の多孔質プレートの溝の構成の変形例が示されてお
り、ガス通路用溝２８は複数の縮小部２６で連結されて
いる。本例においても図１７の構造の場合と同様の効果
を得ることができ、特にリブ２７の面積をより少なくす
ることができるので有効反応面積を増大することができ
る。

【００２０】さらに図２１に示す例では、ガス分離板６
のリブ２７を断面矩形の柱形状にしたので、リブ断面積
を減少せしめて有効反応面積を更に確保することができ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ガス通路
の多孔質プレートをガス分離部材と電極面との間に配置
することにより反応生成水及び加湿同伴水の排水効果を
有効に高めることができるのでデッドスポットを防止し
て、燃料電池の出力効率の高水準に維持することができ
る。また、ガス通路のレイアウトを渦巻き状にしたので
ガス通路の曲がりの数及び曲がり量を従来の構造に比べ
て大幅に減少せしめることができ、ガスの圧力損失をす
くなくして極力均一な圧力状態で燃料ガスと酸化剤ガス
との反応を促進することができ、ポンプ効率を低減しつ
つ燃料電池の出力効率を高めることができる。さらに、
別の特徴によれば、ガス供給口から活性領域にあるガス
通路へのガスの導入部において極力高いガス流速を確保
するようにしたので、各ガス通路への分配の均一性を確
保するとともに、反応生成水及び加湿同伴水の排除効率
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例にかかる固体高分子型燃料電
池のセルを構成する場合に積層構造を示す分解斜視図、

【図２】図１のセルの断面図、

【図３】図２と直交する方向のセルの断面図、

【図４】多孔質プレートの正面の平面図、

【図５】多孔質プレートの背面の平面図、

【図６】多孔質プレートの他の構造に係る正面の平面
図、

【図７】図６の多孔質プレートの背面の平面図、

【図８】他の積層構造にかかるセルの分解斜視図、

【図９】図８のセルの断面図、

【図１０】ガス通路のレイアウトを示す平面図、

【図１１】ガス通路のさらに異なるレイアウトを示す平
面図、

【図１２】ガス通路のさらに異なるレイアウトを示す平
面図、

【図１３】ガス通路のさらに異なるレイアウトを示す平
面図、

【図１４】ガス通路のさらに異なるレイアウトを示す平
面図、

【図１５】ガス通路のさらに異なるレイアウトを示す平
面図、

【図１６】ガス通路のさらに異なるレイアウトを示す平
面図、

【図１７】多孔質プレートのガスチャンバ、縮小部及び
ガス通路を構成する溝及びリブを示す平面図、

【図１８】多孔質プレートの縮小部を示す断面図、

【図１９】多孔質プレートのガス通路を示す断面図、

【図２０】多孔質プレートのガスチャンバ、縮小部及び
ガス通路を構成する溝及びリブの他の構成を示す平面
図、

【図２１】多孔質プレートのガスチャンバ、縮小部及び
ガス通路を構成する溝及びリブの他の構成を示す平面図
である。

【符号の説明】

１セル、２高分子電解質膜、３、４電極、５発電素子、６、７ガス分離部材、８多孔質プレート９、１０溝１１ガス供給通路、１２ガス供給通路、１３多孔質プレート、１４溝、１５ガス通路、１６、１７ガス供給口、ガス排出口、１８、１９ガス供給口、ガス排出口、２０、２１冷却水供給口、冷却水排出口、２２ガス通路、２３、２４ガス供給口、ガス排出口、２５ガスチャンバ用溝、２６縮小部、２７リブ、２８ガス通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−215780（ＪＰ，Ａ) 特開平５−251097（ＪＰ，Ａ) 特開平２−168568（ＪＰ，Ａ) 特開平３−205763（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−279574（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−136471（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 8/02 H01M 8/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子電解質膜の両側に電極構成部材を
配した発電素子と、該発電素子部材を挟んで延び両側か
らこれ支持し、かつ該それぞれの電極構成部材の側から
発電素子に関与するそれぞれの反応ガス通路を画成する
一対のガス分離部材とを備えたセルを積層して構成され
る固体高分子型燃料電池において、前記ガス通路は高分子電解質膜の平面視において複数並
設されており、前記各セルのガス通路に対してガスを分
配供給するメインガス通路と前記各セルのガス通路との
間にはガス供給マニホールドが設けられ、該ガス供給マ
ニホールドと各セルのガス通路とを連絡する部分に縮小
部が設けられており、前記高分子電解質膜の平面視において、前記各セルのガ
ス通路が渦巻き状に形成され、この通路の一端側にガス
供給口が、他端側にガス排出口が形成されており、前記高分子電解質膜の平面視において、高分子電解質膜
の周縁部に前記ガス供給口とガス排出口とを配置し、前
記渦巻き状のガス通路を前記高分子電解質膜の中心部に
おいて反転していることを特徴とする固体高分子型燃料
電池。
【請求項２】高分子電解質膜の両側に電極構成部材を
配した発電素子と、該発電素子部材を挟んで延び両側か
らこれ支持し、かつ該それぞれの電極構成部材の側から
発電素子に関与するそれぞれの反応ガス通路を画成する
一対のガス分離部材とを備えたセルを積層して構成され
る固体高分子型燃料電池において、前記ガス通路は高分子電解質膜の平面視において複数並
設されており、前記各セルのガス通路に対してガスを分
配供給するメインガス通路と前記各セルのガス通路との
間にはガス供給マニホールドが設けられ、該ガス供給マ
ニホールドと各セルのガス通路とを連絡する部分に縮小
部が設けられており、前記高分子電解質膜の平面視において、前記各セルのガ
ス通路が渦巻き状に形成され、この通路の一端側にガス
供給口が、他端側にガス排出口が形成されており、ガス供給口とガス排出口をともに平面視において高分子
電解質膜の中心部に配置し、ガス通路を中心部から外周
部に渦巻き状に延設し、外周部で反転させて中心部にも
どるように構成したことを特徴とする固体高分子型燃料
電池。