JP4635465B2 - Fuel cell and gas separator for fuel cell - Google Patents

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Description

この発明は、燃料電池および燃料電池用ガスセパレータに関する。   The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell gas separator.

燃料電池においては、電気化学反応の進行に伴ってカソードで水が生じ、生じた生成水はカソードに給排される酸化ガス中に気化する。そのため、酸化ガスの流路においては、生成水が凝縮して酸化ガスの流れを妨げるなどの不都合が生じるのを防止するために、生じた生成水を酸化ガスの流路から積極的に除去する構成を設けることが望ましい。なお、凝縮水の問題は、酸化ガスの流路においてのみ生じるわけではなく、アノードに供給される燃料ガスの流路においても、電解質層を介して酸化ガス流路側から混入する水蒸気や、予め燃料ガスが含有する水蒸気などに起因して生じ得る問題である。このように、凝縮水の問題は、電気化学反応に供する反応ガスの流路に共通する問題であった。   In the fuel cell, water is generated at the cathode as the electrochemical reaction proceeds, and the generated water is vaporized into the oxidizing gas supplied to and discharged from the cathode. Therefore, in the oxidizing gas flow path, the generated water is positively removed from the oxidizing gas flow path in order to prevent inconveniences such as generation water condensing and preventing the flow of the oxidizing gas. It is desirable to provide a configuration. Note that the problem of condensed water does not occur only in the oxidizing gas flow path, but also in the fuel gas flow path supplied to the anode, the water vapor mixed from the oxidizing gas flow path side through the electrolyte layer or the fuel in advance This is a problem that may occur due to water vapor contained in the gas. Thus, the problem of the condensed water is a problem common to the flow path of the reaction gas used for the electrochemical reaction.

特許文献１では、積層された単セル間に配設されたガスセパレータを貫通する貫通孔を透水性の樹脂で封孔し、ガスセパレータと電極間に形成される流路を酸化ガス流路とすることで、透水性樹脂を介して酸化ガスからの水の排出を可能にする構成が開示されている。上記ガスセパレータを介して酸化ガス流路に隣接するガス流路が、燃料ガス流路であれば、酸化ガス中の水分を利用して燃料ガスの加湿が可能となる。また、上記ガスセパレータを介して酸化ガス流路に隣接するガス流路が、酸化ガス流路に導入する前の酸化ガスが流れる流路であれば、酸化ガス中の水分を利用して、酸化ガス流路に導入する前の酸化ガスを加湿することができる。   In Patent Document 1, a through-hole penetrating a gas separator disposed between stacked single cells is sealed with a water-permeable resin, and a channel formed between the gas separator and the electrode is defined as an oxidizing gas channel. Thus, a configuration that enables discharge of water from the oxidizing gas via the water-permeable resin is disclosed. If the gas channel adjacent to the oxidizing gas channel via the gas separator is a fuel gas channel, the fuel gas can be humidified using moisture in the oxidizing gas. Further, if the gas channel adjacent to the oxidizing gas channel through the gas separator is a channel through which the oxidizing gas before being introduced into the oxidizing gas channel flows, the moisture in the oxidizing gas is used to oxidize the gas channel. The oxidizing gas before being introduced into the gas flow path can be humidified.

特開平９−２８３１５７号公報JP-A-9-283157 特表平１１−５０８７２６号公報Japanese National Patent Publication No. 11-508726

しかしながら、上記特許文献１の構成によれば、カソードで生じた生成水を透水性樹脂を介して冷却水流路側に排出する効率は、燃料電池に供給される酸化ガスの流速等の影響を受けるため、水の排出効率が不十分となる場合があった。   However, according to the configuration of Patent Document 1 described above, the efficiency of discharging the generated water generated at the cathode to the cooling water flow path via the water-permeable resin is affected by the flow rate of the oxidizing gas supplied to the fuel cell. In some cases, the water discharge efficiency is insufficient.

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、燃料電池において、ガスセパレータを介してガス流路中の水分を排出させる際に、水分排出の効率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. In a fuel cell, when water in a gas flow path is discharged through a gas separator, the efficiency of water discharge is improved. Objective.

上記目的を達成するために、本発明の第１の燃料電池は、
電解質層と、
該電解質層との間に電極を挟んで隣接し、
電気化学反応で利用する反応ガスが流れる反応ガス流路を形成する第１の面と、冷却ガスが流れる冷却ガス流路を形成する第２の面とを有すると共に、
ガス不透過な緻密部材から成る基材を備える緻密領域と、前記反応ガス流路と前記冷却ガス流路との間を連絡するように設けられた多孔質領域とを有し、
前記第１の面では、前記反応ガス流路として、前記緻密領域に形成される流路と前記多孔質領域に形成される流路とが連続して成る流路を形成するガスセパレータと、
を備え、さらに、
前記多孔質領域に形成される前記反応ガス流路において、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路に比べて、前記反応ガスの流れによる該反応ガスの流れ方向への水分の移動を抑える水分排出抑制部として、前記多孔質領域に形成される前記反応ガス流路における前記反応ガスの流速を、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路における前記反応ガスの流速に比べて低下させる流速低下部を備えることを要旨とする。 In order to achieve the above object, the first fuel cell of the present invention comprises:
An electrolyte layer;
Adjacent the electrode between the electrolyte layer,
Having a first surface that forms a reaction gas flow path through which a reaction gas used in an electrochemical reaction flows, and a second surface that forms a cooling gas flow path through which a cooling gas flows;
A dense region comprising a substrate made of gas-impermeable dense member, and a porous region provided so as to contact between the cooling gas flow path and the reaction gas channel possess,
In the first surface, as the reaction gas flow path, a gas separator that forms a flow path in which a flow path formed in the dense area and a flow path formed in the porous area are continuously formed ;
In addition,
The reaction gas flow path formed in the porous region suppresses the movement of moisture in the flow direction of the reaction gas due to the flow of the reaction gas, compared to the reaction gas flow channel formed in the dense region. and a water discharge suppression unit, wherein the porous flow rate of the reaction gas in the reaction gas flow paths formed in the region, compared to the flow velocity of the reaction gas in the reaction gas channel formed in the dense region The gist is to provide a flow velocity lowering portion to be reduced .

以上のように構成された本発明の第１の燃料電池によれば、多孔質領域に形成される反応ガス流路において、緻密領域に形成される反応ガス流路に比べて、反応ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動が抑えられるため、多孔質領域では反応ガス流路内に水分が留まりやすくなる。したがって、多孔質領域を介した反応ガス流路から冷却ガス流路への水分の移動効率を向上させることができる。このとき、反応ガス流路における反応ガスの流速を、多孔質領域では緻密領域に比べて低下させることで、多孔質領域において、反応ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動を緻密領域に比べて抑えることができる。 According to the first fuel cell of the present invention configured as described above, in the reaction gas flow path formed in the porous region, the flow of the reaction gas compared to the reaction gas flow channel formed in the dense region. Since the movement of moisture in the gas flow direction due to is suppressed, moisture tends to stay in the reaction gas flow path in the porous region. Therefore, it is possible to improve the efficiency of moisture transfer from the reaction gas channel to the cooling gas channel via the porous region. At this time, by reducing the flow rate of the reaction gas in the reaction gas flow path as compared with the dense region in the porous region, the movement of moisture in the gas flow direction due to the flow of the reaction gas in the porous region is reduced in the dense region. Can be suppressed compared to.

このような本発明の第１の燃料電池において、前記流速低下部は、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路の流路断面よりも流路断面が大きく形成された前記多孔質領域における前記反応ガス流路であることとしても良い。 In such a first fuel cell of the present invention, the flow velocity reduction portion is in the porous region having a channel cross-section formed larger than the channel cross-section of the reaction gas channel formed in the dense region. The reaction gas flow path may be used.

このように、多孔質領域の反応ガス流路を、緻密領域の反応ガス流路に比べて流路断面積を大きく形成することで、多孔質領域において、反応ガスの流速を緻密領域に比べて低下させることができる。   In this way, the reaction gas flow path in the porous region has a larger cross-sectional area than the reaction gas flow path in the dense region, so that the flow velocity of the reaction gas in the porous region is larger than that in the dense region. Can be reduced.

このような本発明の第１の燃料電池において、
前記ガスセパレータは、前記第１の面に、前記緻密領域および前記多孔質領域にわたって、前記ガス流路を形成するための凹部を有し、
前記流速低下部は、前記緻密領域に設けられた前記凹部に比べて深く形成されている前記多孔質領域に設けられた前記凹部によって形成される前記反応ガス流路であることとしても良い。 In such a first fuel cell of the present invention,
The gas separator has a recess for forming the gas flow path over the dense region and the porous region on the first surface,
The flow velocity reduction portion may be the reaction gas flow path formed by the concave portion provided in the porous region that is formed deeper than the concave portion provided in the dense region.

このような構成によれば、多孔質領域に形成される反応ガス流路が、緻密領域に形成される反応ガス流路に比べて流路断面積が大きい構成を、容易に実現することができる。   According to such a configuration, it is possible to easily realize a configuration in which the reaction gas channel formed in the porous region has a larger channel cross-sectional area than the reaction gas channel formed in the dense region. .

本発明の第２の燃料電池は、
燃料電池であって、
電解質層と、
該電解質層との間に電極を挟んで隣接し、
電気化学反応で利用する反応ガスが流れる反応ガス流路を形成する第１の面と、冷却ガスが流れる冷却ガス流路を形成する第２の面とを有すると共に、
ガス不透過な緻密部材から成る基材を備える緻密領域と、前記反応ガス流路と前記冷却ガス流路との間を連絡するように設けられた多孔質領域とを有し、
前記第１の面では、前記反応ガス流路として、前記緻密領域に形成される流路と前記多孔質領域に形成される流路とが連続して成る流路を形成するガスセパレータと、
を備え、さらに、
前記多孔質領域に形成される前記反応ガス流路において、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路に比べて、前記反応ガスの流れによる該反応ガスの流れ方向への水分の移動を抑える水分排出抑制部として、所定方向に向かう前記反応ガスの流れを、前記多孔質領域に形成される前記反応ガス流路において妨げるガス流妨害部を備えることを要旨とする。 The second fuel cell of the present invention comprises:
A fuel cell,
An electrolyte layer;
Adjacent the electrode between the electrolyte layer,
Having a first surface that forms a reaction gas flow path through which a reaction gas used in an electrochemical reaction flows, and a second surface that forms a cooling gas flow path through which a cooling gas flows;
A dense region comprising a base material composed of a gas-impermeable dense member, and a porous region provided so as to communicate between the reaction gas channel and the cooling gas channel;
In the first surface, as the reaction gas flow path, a gas separator that forms a flow path in which a flow path formed in the dense area and a flow path formed in the porous area are continuously formed;
In addition,
The reaction gas flow path formed in the porous region suppresses the movement of moisture in the flow direction of the reaction gas due to the flow of the reaction gas, compared to the reaction gas flow channel formed in the dense region. The gist of the present invention is to provide a gas flow obstructing unit that prevents the flow of the reaction gas toward a predetermined direction in the reaction gas flow path formed in the porous region as the moisture discharge suppressing unit .

このような構成とすれば、所定方向に向かう反応ガスの流れを妨げることで、反応ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動を妨げ、反応ガス流路からの水分の排出を抑えることができる。また、所定方向に向かう反応ガスの流れを妨げることで、反応ガス流路内で反応ガスの流れを攪拌することができ、発電時のガス利用率を向上させることが可能となる。   With such a configuration, by preventing the flow of the reaction gas in a predetermined direction, the movement of moisture in the gas flow direction due to the flow of the reaction gas is prevented, and the discharge of moisture from the reaction gas flow path is suppressed. Can do. Further, by preventing the flow of the reaction gas toward the predetermined direction, the flow of the reaction gas can be stirred in the reaction gas flow path, and the gas utilization rate during power generation can be improved.

このような本発明の第２の燃料電池において、
前記ガスセパレータは、前記第１の面において、前記緻密領域に、前記反応ガス流路を形成するための凹部を形成すると共に、前記多孔質領域に、前記反応ガス流路を形成して内部を前記反応ガスが通過する多孔質部を有し、
前記ガス流妨害部は、前記凹部に連続して設けられた前記多孔質部であることとしても良い。 In such a second fuel cell of the present invention,
The gas separator has a concave portion for forming the reaction gas flow channel in the dense region on the first surface, and the reaction gas flow channel is formed in the porous region to form an interior. A porous portion through which the reaction gas passes;
The gas flow obstructing part may be the porous part provided continuously to the concave part.

このような場合には、凹部によって形成される反応ガス流路を通過した反応ガスが多孔質部内を流れることで、反応ガスの流れが妨げられ、反応ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動が抑えられる。   In such a case, the reaction gas that has passed through the reaction gas flow path formed by the recess flows in the porous portion, thereby preventing the reaction gas flow, and moisture in the gas flow direction due to the reaction gas flow. Movement is suppressed.

本発明の第１または第２の燃料電池において、
前記冷却ガス流路と前記反応ガス流路とを接続し、前記冷却ガス流路を通過した冷却ガスを前記反応ガスとして前記反応ガス流路に導く接続流路をさらに備えることとしても良い。 In the first or second fuel cell of the present invention,
It is good also as a connection channel which connects the cooling gas channel and the reaction gas channel, and guides the cooling gas which passed through the cooling gas channel to the reaction gas channel as the reaction gas.

このような構成とすれば、反応ガスと同種のガスを冷却ガスとして用いることになるため、多孔質領域を介して反応ガスと冷却ガスとが混じり合うことがあっても、異種のガスが混入することに起因する不都合が生じることがない。また、上記構成によれば、予め冷却ガス流路を通過させることによって、電気化学反応に供する反応ガスを加湿することができる。したがって、本発明を固体高分子型燃料電池に適用する場合には、反応ガスが流入する流入部付近の領域において、電解質膜が乾燥するのを防止することができる。これにより、燃料電池に供給する反応ガスを加湿するための装置を不要としたり、加湿装置を小型化することが可能となる。   In such a configuration, the same kind of gas as the reaction gas is used as the cooling gas. Therefore, even if the reaction gas and the cooling gas may be mixed through the porous region, different types of gas are mixed. There is no inconvenience caused by doing this. Moreover, according to the said structure, the reaction gas used for an electrochemical reaction can be humidified by letting a cooling gas flow path pass beforehand. Therefore, when the present invention is applied to a polymer electrolyte fuel cell, it is possible to prevent the electrolyte membrane from drying in the region near the inflow portion where the reaction gas flows. As a result, it is possible to eliminate the need for a device for humidifying the reaction gas supplied to the fuel cell, and to reduce the size of the humidifier.

本発明の第１または第２の燃料電池において、前記反応ガスは、酸素を含有する酸化ガスであることとしても良い。このような構成とすれば、カソードで生じた生成水を含有する酸化ガスが流れる流路から、多孔質領域を介して、効率良く水分を排出することができる。 In the first or second fuel cell of the present invention, the reaction gas may be an oxidizing gas containing oxygen. With such a configuration, moisture can be efficiently discharged from the flow path through which the oxidizing gas containing the generated water generated at the cathode flows through the porous region.

本発明の第１または第２の燃料電池において、前記多孔質領域は、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路に比べて、下流側の前記反応ガス流路を形成することとしても良い。反応ガス流路を流れる反応ガス中に水が気化することにより、反応ガス流路の下流ほど、反応ガス流路中の水分量が多くなる。したがって、含有水分量が多くなる領域に多孔質領域を設けることで、反応ガス流路からの多孔質領域を介した排水の効率を向上させることができる。 In the first or second fuel cell of the present invention, the porous region may form the reaction gas channel downstream of the reaction gas channel formed in the dense region. . When water is vaporized in the reaction gas flowing through the reaction gas channel, the amount of water in the reaction gas channel increases toward the downstream of the reaction gas channel. Therefore, by providing the porous region in the region where the water content is increased, the efficiency of drainage from the reaction gas channel through the porous region can be improved.

本発明の第１または第２の燃料電池は、さらに、
前記多孔質領域における前記冷却ガス流路の下流側に対応する領域に、前記反応ガス流路内での水分の滞留を防止する水分滞留防止部として、前記冷却ガス流路の上流側に対応する領域に形成された前記反応ガス流路に比べて流路断面積が小さく形成された前記反応ガス流路を備えることとしても良い。 The first or second fuel cell of the present invention further includes
In the porous region, the region corresponding to the downstream side of the cooling gas channel corresponds to the upstream side of the cooling gas channel as a moisture retention preventing part for preventing the retention of moisture in the reaction gas channel. It is good also as providing the said reactive gas flow path in which the flow-path cross-sectional area was formed small compared with the said reactive gas flow path formed in the area | region .

冷却ガス流路では多孔質領域を介して反応ガス流路側から水分が供給されるため、下流側ほど冷却ガスが含有する水分量が多くなり、冷却ガス流路の下流側ほど、多孔質領域を介した反応ガス流路から冷却ガス流路への水分移動の効率が低下する。したがって、上記構成とすることで、反応ガス流路において、水分移動の効率が悪い冷却ガス流路の下流側に対応する領域で水分が滞留することに起因する不都合を防止可能となる。   In the cooling gas channel, moisture is supplied from the reaction gas channel side through the porous region, so that the amount of moisture contained in the cooling gas increases toward the downstream side, and the porous region decreases toward the downstream side of the cooling gas channel. The efficiency of moisture transfer from the reaction gas channel to the cooling gas channel is reduced. Therefore, with the above-described configuration, it is possible to prevent inconvenience caused by moisture remaining in a region corresponding to the downstream side of the cooling gas channel having a low moisture transfer efficiency in the reaction gas channel.

このとき、上記構成では、冷却ガス流路の下流側に対応する領域では、冷却ガス流路の上流側に対応する領域に比べて反応ガスの流速が速くなるため、反応ガス流路内での水分の滞留を防止することができる。 At this time, in the above configuration, in the region corresponding to the downstream side of the cooling gas channel, the flow rate of the reactive gas is higher than that in the region corresponding to the upstream side of the cooling gas channel. Moisture retention can be prevented.

本発明の第１または第２の燃料電池において、
前記冷却ガス流路は、前記ガスセパレータの前記第２の面において、前記多孔質領域内に形成されており、
前記燃料電池は、さらに、
前記冷却ガス流路の上流側に比べて下流側で、前記多孔質領域を介した前記反応ガス流路から前記冷却ガス流路への水分の移動を促進する水分移動促進部として、前記冷却ガス流路の上流側よりも下流側において冷却ガスの流速を速くする冷却ガス流速調整部を備えることとしても良い。 In the first or second fuel cell of the present invention,
The cooling gas flow path is formed in the porous region on the second surface of the gas separator,
The fuel cell further includes:
The cooling gas as a moisture movement promoting part that promotes the movement of moisture from the reaction gas channel to the cooling gas channel via the porous region on the downstream side compared to the upstream side of the cooling gas channel. A cooling gas flow rate adjusting unit that increases the flow rate of the cooling gas on the downstream side of the upstream side of the flow path may be provided.

このような構成とすれば、冷却ガスが含有する水分量が多くなり、多孔質領域を介した反応ガス流路から冷却ガス流路への水分移動効率が低下する冷却ガス流路下流側において、水分移動が促進されるため、多孔質領域全体で、水分移動の効率を向上させることができる。   With such a configuration, the amount of moisture contained in the cooling gas increases, and on the downstream side of the cooling gas passage where the moisture transfer efficiency from the reaction gas passage through the porous region to the cooling gas passage decreases, Since the moisture movement is promoted, the efficiency of moisture movement can be improved in the entire porous region.

また、冷却ガス流路の下流側において上流側よりも冷却ガスの流速を速くすることで、境界層がより薄くなるため、多孔質体から冷却ガス流路への水分の気化を促進し、水分移動の効率を向上させることができる。このような冷却ガス流速調整部は、例えば、冷却ガス流路の上流側よりも下流側で、前記冷却ガス流路の冷却ガス流れ方向における流路断面積を絞ることで実現可能である。 In addition, since the boundary layer becomes thinner by increasing the flow velocity of the cooling gas at the downstream side of the cooling gas channel than at the upstream side, the vaporization of moisture from the porous body to the cooling gas channel is promoted, The efficiency of movement can be improved. Such a cooling gas flow rate adjusting unit can be realized, for example, by reducing the flow path cross-sectional area in the cooling gas flow direction of the cooling gas flow path on the downstream side of the upstream side of the cooling gas flow path.

あるいは、上記本発明の第１または第２の燃料電池において、前記冷却ガス流路は、前記ガスセパレータの前記第２の面において、前記多孔質領域内に形成されており、前記燃料電池は、前記冷却ガス流路の上流側に比べて下流側で、前記多孔質領域を介した前記反応ガス流路から前記冷却ガス流路への水分の移動を促進する水分移動促進部として、前記冷却ガス流路の下流側を形成する領域の方が上流側を形成する領域に比べて、気孔径および／または気孔率が大きい多孔質領域を、前記多孔質領域として備えることとしても良い。このような構成としても、冷却ガス流路下流側において、水分移動を促進することができる。 Alternatively, in the first or second fuel cell of the present invention, the cooling gas flow path is formed in the porous region on the second surface of the gas separator , The cooling gas as a moisture movement promoting part that promotes the movement of moisture from the reaction gas channel to the cooling gas channel via the porous region on the downstream side compared to the upstream side of the cooling gas channel. A porous region having a larger pore diameter and / or porosity than the region forming the upstream side in the region forming the downstream side of the flow path may be provided as the porous region . Even with such a configuration, moisture movement can be promoted on the downstream side of the cooling gas flow path.

あるいは、上記本発明の第１または第２の燃料電池において、前記冷却ガス流路は、前記ガスセパレータの前記第２の面において、前記多孔質領域内に形成されており、前記燃料電池は、さらに、前記冷却ガス流路の上流側に比べて下流側で、前記多孔質領域を介した前記反応ガス流路から前記冷却ガス流路への水分の移動を促進する水分移動促進部として、前記ガスセパレータの前記第２の面において前記冷却ガス流路を形成する構造であって、上流側よりも下流側における流路表面積が大きくなる前記冷却ガス流路を形成する冷却ガス流路形成部を備えることとしても良い。このように、下流側において、冷却ガス流路の流路表面積を大きくすることによっても、冷却ガス流路下流側における水分移動を促進することができる。 Alternatively, in the first or second fuel cell of the present invention, the cooling gas flow path is formed in the porous region on the second surface of the gas separator, Furthermore, as a moisture movement promoting part that promotes the movement of moisture from the reaction gas channel to the cooling gas channel via the porous region on the downstream side compared to the upstream side of the cooling gas channel, A cooling gas flow path forming section that forms the cooling gas flow path on the second surface of the gas separator and that forms the cooling gas flow path with a larger flow area on the downstream side than on the upstream side. provided may be Rukoto. As described above, it is also possible to promote moisture movement on the downstream side of the cooling gas channel by increasing the channel surface area of the cooling gas channel on the downstream side.

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、燃料電池用ガスセパレータや、燃料電池における反応ガスの加湿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 the form of a fuel cell gas separator, a method of humidifying a reaction gas in a fuel cell, or the like.

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．装置の全体構成：
図１は、本発明の第１実施例における燃料電池の概略構成を示す説明図である。本実施例の燃料電池は、発電の本体である燃料電池スタック６０と、燃料ガス供給部６２と、ブロワ６４と、冷却液循環部６１と、制御部６８と、を備えている。本実施例の燃料電池は、燃料電池スタック６０の内部構成に特徴があるが、最初に図１に基づいて全体構成について説明する。 A. First embodiment:
A-1. Overall configuration of the device:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell of the present embodiment includes a fuel cell stack 60 that is a main body of power generation, a fuel gas supply unit 62, a blower 64, a coolant circulation unit 61, and a control unit 68. The fuel cell of the present embodiment is characterized by the internal configuration of the fuel cell stack 60. First, the overall configuration will be described with reference to FIG.

燃料電池スタック６０（以下、スタック６０と呼ぶ）は、固体高分子型燃料電池であり、積層された複数の単セルによって構成されている。スタック６０内部には、複数の流体流路が設けられている。具体的には、スタック６０内部には、水素を含有する燃料ガスの流路である燃料ガス流路７０と、酸素を含有する酸化ガスの流路である酸化ガス流路７２と、冷却ガスの流路である冷却ガス流路７４と、冷却液の流路である冷却液流路７６と、が設けられている。   The fuel cell stack 60 (hereinafter referred to as the stack 60) is a polymer electrolyte fuel cell, and includes a plurality of stacked single cells. A plurality of fluid flow paths are provided inside the stack 60. Specifically, in the stack 60, a fuel gas passage 70 that is a passage for a fuel gas containing hydrogen, an oxidizing gas passage 72 that is a passage for an oxidizing gas containing oxygen, and a cooling gas passage A cooling gas flow path 74 that is a flow path and a cooling liquid flow path 76 that is a flow path of the cooling liquid are provided.

燃料ガス供給部６２は、スタック６０の燃料ガス流路７０に燃料ガスを供給するための装置である。燃料ガス供給部６２には、例えば水素吸蔵合金を備える水素タンクや水素ボンベを設けることができ、この場合には、純度の高い水素ガスを燃料ガスとしてスタック６０に供給することができる。あるいは、燃料ガス供給部６２として、改質器を設け、炭化水素系の燃料を改質して得られる水素リッチな改質ガスを燃料ガスとしてスタック６０に供給することとしても良い。スタック６０に供給された燃料ガスは、燃料ガス流路７０を通過しつつ電気化学反応に供され、残余のアノードオフガスはスタック６０外部へと排出される。   The fuel gas supply unit 62 is a device for supplying fuel gas to the fuel gas flow path 70 of the stack 60. The fuel gas supply unit 62 can be provided with, for example, a hydrogen tank or a hydrogen cylinder including a hydrogen storage alloy. In this case, high-purity hydrogen gas can be supplied to the stack 60 as a fuel gas. Alternatively, a reformer may be provided as the fuel gas supply unit 62, and a hydrogen-rich reformed gas obtained by reforming a hydrocarbon fuel may be supplied to the stack 60 as a fuel gas. The fuel gas supplied to the stack 60 is subjected to an electrochemical reaction while passing through the fuel gas flow path 70, and the remaining anode off gas is discharged to the outside of the stack 60.

ブロワ６４は、スタック６０の冷却ガス流路７４および酸化ガス流路７２に空気を供給するための装置である。すなわち、本実施例の燃料電池では、ブロワ６４から供給される空気を、スタック６０を冷却する冷却ガスとして用いると共に、酸化ガスとして用いている。ブロワ６４とスタック６０とを接続して空気流路８０が設けられており、空気流路８０を介してスタック６０に供給された空気は、まず冷却ガス流路７４を通過しつつスタック６０を冷却する。冷却ガス流路７４と酸化ガス流路７２とを接続して接続流路８２が設けられており、冷却ガス流路７４を通過した空気は、接続流路８２を介して酸化ガス流路７２に導かれて、電気化学反応に供される。残余のカソードオフガスは、スタック６０外部へと排出される。なお、空気流路８０から分岐して分岐流路８４が設けられており、分岐流路８４によって、冷却ガス流路７４を経由することなく接続流路８２へと空気が導かれる。分岐流路８４には、分岐流路８４を通過する空気量を調節するための流量調整弁６３が設けられている。したがって、ブロワ６４および流量調整弁６３を制御することで、冷却ガス流路７４を通過する空気量と、電気化学反応に供する空気量とを、それぞれ調節することができる。   The blower 64 is a device for supplying air to the cooling gas channel 74 and the oxidizing gas channel 72 of the stack 60. That is, in the fuel cell of this embodiment, the air supplied from the blower 64 is used as a cooling gas for cooling the stack 60 and as an oxidizing gas. An air flow path 80 is provided by connecting the blower 64 and the stack 60, and the air supplied to the stack 60 via the air flow path 80 first cools the stack 60 while passing through the cooling gas flow path 74. To do. A connection flow path 82 is provided by connecting the cooling gas flow path 74 and the oxidizing gas flow path 72, and the air that has passed through the cooling gas flow path 74 is transferred to the oxidation gas flow path 72 via the connection flow path 82. Guided and subjected to electrochemical reaction. The remaining cathode off gas is discharged outside the stack 60. A branch channel 84 is provided by branching from the air channel 80, and the branch channel 84 guides air to the connection channel 82 without passing through the cooling gas channel 74. The branch flow path 84 is provided with a flow rate adjusting valve 63 for adjusting the amount of air passing through the branch flow path 84. Therefore, by controlling the blower 64 and the flow rate adjustment valve 63, the amount of air passing through the cooling gas passage 74 and the amount of air used for the electrochemical reaction can be adjusted.

冷却液循環部６１は、循環ポンプ６５と熱交換器６６とを備えている。循環ポンプ６５は、スタック６０内部の冷却液流路７６と熱交換器６６との間で、スタック６０を冷却するための冷却液を循環させる。冷却液は、冷却液流路７６を通過しつつスタック６０との間で熱交換を行なって昇温し、昇温した冷却液は熱交換器６６を通過することで降温する。   The coolant circulation unit 61 includes a circulation pump 65 and a heat exchanger 66. The circulation pump 65 circulates a coolant for cooling the stack 60 between the coolant flow path 76 in the stack 60 and the heat exchanger 66. The coolant is heated by exchanging heat with the stack 60 while passing through the coolant flow path 76, and the cooled coolant is cooled by passing through the heat exchanger 66.

制御部６８は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマなどを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。制御部６８は、燃料電池で発電すべき発電量に関わる情報を取得すると共に、燃料電池各部の状態に関する情報を取得する。また、制御部６８は、取得した情報に基づいて、燃料ガス供給部６２やブロワ６４、循環ポンプ６５、流量調整弁６３等、燃料電池の各部に駆動信号を出力する。   The control unit 68 is configured as a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, a timer, and the like. The control unit 68 acquires information regarding the amount of power to be generated by the fuel cell, and acquires information regarding the state of each unit of the fuel cell. Further, the control unit 68 outputs a drive signal to each part of the fuel cell, such as the fuel gas supply unit 62, the blower 64, the circulation pump 65, and the flow rate adjustment valve 63, based on the acquired information.

Ａ−２．スタック６０の構成：
図２は、本実施例の燃料電池を構成する単セル１０の構成を表わす分解斜視図である。また、図３は、単セル１０を構成するセパレータ２０の様子を表わす平面図である。 A-2. Stack 60 configuration:
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the single cell 10 constituting the fuel cell of the present embodiment. FIG. 3 is a plan view showing a state of the separator 20 constituting the single cell 10.

単セル１０は、図２に示すように、膜−電極アセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）１２を、ガス拡散層１３，１４で挟持し、これらＭＥＡ１２およびガス拡散層１３，１４をさらに両側からセパレータ２０、２２によって挟持することによって構成されている（図２では、ガス拡散層１３は図示せず。図５〜７参照）。   As shown in FIG. 2, the unit cell 10 has a membrane-electrode assembly (MEA) 12 sandwiched between gas diffusion layers 13 and 14, and the MEA 12 and the gas diffusion layers 13 and 14 are further sandwiched from both sides. The gas diffusion layer 13 is not shown in FIG. 2 (see FIGS. 5 to 7).

ＭＥＡ１２は、固体高分子電解質膜の両面に触媒層を形成することによって得られる。固体高分子電解質膜は、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、湿潤状態で良好なイオン伝導性を示す。触媒層は、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金を有する層である。また、ガス拡散層１３，１４は、ガス拡散性の導電性部材、例えば炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスやカーボンペーパ、あるいは発泡金属や金属メッシュなどによって形成することができる。   The MEA 12 is obtained by forming a catalyst layer on both sides of the solid polymer electrolyte membrane. The solid polymer electrolyte membrane is a proton conductive ion exchange membrane formed of, for example, a fluororesin, and exhibits good ion conductivity in a wet state. The catalyst layer is a layer having platinum as a catalyst or an alloy made of platinum and another metal. The gas diffusion layers 13 and 14 can be formed of a gas diffusible conductive member, for example, carbon cloth or carbon paper woven with a yarn made of carbon fiber, or foam metal or metal mesh.

セパレータ２０，２２と、上記ガス拡散層に挟持されたＭＥＡ１２との間には、電気化学反応に供される反応ガスの流路が形成される。すなわち、セパレータ２０と、ガス拡散層１３を備えるＭＥＡ１２との間には、空気などの酸素を含有する酸化ガスが通過する単セル内酸化ガス流路が形成される。また、セパレータ２２と、ガス拡散層１４を備えるＭＥＡ１２との間には、水素を含有する燃料ガスが通過する単セル内燃料ガス流路が形成される。さらに、一つの単セル１０を構成するセパレータ２０と、隣接する単セル１０を構成するセパレータ２２との間には、冷却液が通過するセル間冷却液流路と、冷却ガスが通過するセル間冷却ガス流路とが形成される。このように本実施例の燃料電池では、セル間冷却液流路およびセル間冷却ガス流路が、隣り合うすべての単セル間に形成されているが、これらの冷媒流路は、複数のセル毎に形成されることとしても良い。セパレータ２０，２２は、カーボンや金属などの導電性材料によって形成されており、ガスおよび水分が透過しない緻密体と、水分（液水あるいは水蒸気）の透過を許容する多孔質体とから成る。この多孔質体の配置および構成は、本発明の要部に対応しており、後に詳しく説明する。   Between the separators 20 and 22 and the MEA 12 sandwiched between the gas diffusion layers, a reaction gas flow path for an electrochemical reaction is formed. That is, an in-single cell oxidizing gas passage through which an oxidizing gas containing oxygen such as air passes is formed between the separator 20 and the MEA 12 including the gas diffusion layer 13. Further, between the separator 22 and the MEA 12 including the gas diffusion layer 14, an in-single cell fuel gas flow path through which hydrogen-containing fuel gas passes is formed. Further, between the separator 20 constituting one single cell 10 and the separator 22 constituting the adjacent single cell 10, there is an inter-cell coolant flow path through which the coolant passes, and between the cells through which the cooling gas passes. A cooling gas flow path is formed. As described above, in the fuel cell of this embodiment, the inter-cell coolant flow path and the inter-cell cooling gas flow path are formed between all adjacent single cells. It may be formed every time. The separators 20 and 22 are made of a conductive material such as carbon or metal, and include a dense body that does not allow gas and moisture to permeate, and a porous body that allows permeation of moisture (liquid water or water vapor). The arrangement and configuration of the porous body correspond to the main part of the present invention and will be described in detail later.

図３（Ａ），（Ｂ）は、セパレータ２０を２つの面の各々から見た様子を表わす平面図である。図３（Ａ）は、図２に示すセパレータ２０において手前側に見えている面を表わす。図３に示すように、セパレータ２０は、その外周近くに８個の孔を備えている。具体的には、孔部２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂを備えている。図２に示すように、上記８個の孔部と同様の孔部は、セパレータ２２の対応する位置にも設けられており、対応する位置に設けられた孔部は、スタック６０内で重なり合って、スタック６０内部を単セル１０の積層方向に貫通する流体流路（マニホールド）を形成する。   3A and 3B are plan views showing a state in which the separator 20 is viewed from each of the two surfaces. FIG. 3A shows a surface that is visible on the near side in the separator 20 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the separator 20 has eight holes near its outer periphery. Specifically, it has holes 22a, 22b, 24a, 24b, 26a, 26b, 28a, 28b. As shown in FIG. 2, holes similar to the above eight holes are also provided at corresponding positions of the separator 22, and the holes provided at the corresponding positions overlap in the stack 60. A fluid flow path (manifold) that penetrates the stack 60 in the stacking direction of the single cells 10 is formed.

セパレータ２０の一方の面には、孔部２２ａと孔部２２ｂとを連絡すると共に、ガス拡散層１３を備えるＭＥＡ１２との間に単セル内酸化ガス流路を形成する酸化ガス流路形成部３０が設けられている（図３（Ａ）参照）。さらに、セパレータ２０の他方の面には、孔部２６ａと孔部２６ｂとを連絡すると共に、セパレータ２０と隣接するセパレータ２２との間にセル間冷却液流路を形成する冷却液流路形成部３２が設けられている。上記他方の面には、さらに、孔部２８ａと孔部２８ｂとを連絡すると共に、セパレータ２０と隣接するセパレータ２２との間にセル間冷却ガス流路を形成する冷却ガス流路形成部３４が設けられている（図３（Ｂ）参照）。 One side of the separator 20 communicates with the hole 22a and the hole 22b, and forms an oxidizing gas flow path 30 in the single cell between the MEA 12 including the gas diffusion layer 13 and the oxidizing gas flow path forming part 30. (See FIG. 3A). Further, the other surface of the separator 20 is connected to the hole portion 26a and the hole portion 26b, and a coolant flow path forming portion that forms an inter-cell coolant flow path between the separator 20 and the adjacent separator 22 is provided. 32 is provided. The other surface further has a cooling gas flow path forming portion 34 that communicates the hole 28a and the hole 28b and forms an inter-cell cooling gas flow path between the separator 20 and the adjacent separator 22. (See FIG. 3B).

接続流路８２を経由した空気は、酸化ガス供給マニホールド（孔部２２ａ）を介して、各単セル１０内の単セル内酸化ガス流路に分配され、カソードオフガスは、酸化ガス排出マニホールド（孔部２２ｂ）に集合して、スタック６０外部に導かれる。スタック６０に供給された冷却液は、冷却液供給マニホールド（孔部２６ａ）を介して、各セル間冷却液流路に分配され、冷却液排出マニホールド（孔部２６ｂ）に集合して、スタック６０外部に導かれる。スタック６０に供給された空気は、冷却ガス供給マニホールド（孔部２８ａ）を介して、各セル間冷却ガス流路に分配され、冷却ガス排出マニホールド（孔部２８ｂ）に集合して、接続流路８２に導かれる。図３には、各流体の流れの方向を矢印で示している。   The air passing through the connection channel 82 is distributed to the oxidizing gas channel in the single cell in each single cell 10 via the oxidizing gas supply manifold (hole 22a), and the cathode off-gas is supplied to the oxidizing gas discharge manifold (hole). Unit 22b) and led outside the stack 60. The coolant supplied to the stack 60 is distributed to the inter-cell coolant flow paths via the coolant supply manifold (holes 26a), and gathers in the coolant discharge manifold (holes 26b). Guided outside. The air supplied to the stack 60 is distributed to the inter-cell cooling gas flow paths via the cooling gas supply manifold (holes 28a), and gathers in the cooling gas discharge manifold (holes 28b) to be connected to the connection flow paths. 82. In FIG. 3, the direction of the flow of each fluid is indicated by arrows.

セパレータ２２には、セパレータ２０と接する一方の面において、冷却液流路形成部３２に対応する形状の冷却液流路形成部３３と、冷却ガス流路形成部３４に対応する形状の冷却ガス流路形成部３５とが形成されている（図２参照）。冷却液流路形成部３３は、隣り合う冷却液流路形成部３２と共にセル間冷却液流路を形成し、冷却ガス流路形成部３５は、隣り合う冷却ガス流路形成部３４と共にセル間冷却ガス流路を形成する。また、セパレータ２２の他方の面には、孔部２４ａと孔部２４ｂとを連絡すると共に、ガス拡散層１４を備えるＭＥＡ１２との間に単セル内燃料ガス流路を形成する燃料ガス流路形成部が設けられている（図示せず）。スタック６０に供給された燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールド（孔部２４ａ）を介して、各単セル１０内に形成される単セル内燃料ガス流路に分配され、アノードオフガスは、燃料ガス排出マニホールド（孔部２４ｂ）に集合して、スタック６０外部に導かれる。   The separator 22 has a cooling liquid flow path forming section 33 having a shape corresponding to the cooling liquid flow path forming section 32 and a cooling gas flow having a shape corresponding to the cooling gas flow path forming section 34 on one surface in contact with the separator 20. A path forming portion 35 is formed (see FIG. 2). The cooling liquid flow path forming unit 33 forms an inter-cell cooling liquid flow path together with the adjacent cooling liquid flow path forming part 32, and the cooling gas flow path forming part 35 together with the adjacent cooling gas flow path forming part 34 A cooling gas flow path is formed. In addition, the other surface of the separator 22 communicates with the hole 24a and the hole 24b, and forms a fuel gas flow path in the single cell between the MEA 12 including the gas diffusion layer 14. Are provided (not shown). The fuel gas supplied to the stack 60 is distributed to the fuel gas flow path in the single cell formed in each single cell 10 via the fuel gas supply manifold (hole 24a), and the anode off-gas is discharged from the fuel gas. Collected in the manifold (hole 24b) and guided outside the stack 60.

なお、図１では、スタック６０内にマニホールドを含んで連続して形成される流路全体を、酸化ガス流路７２、冷却液流路７６、ガス流路７４あるいは燃料ガス流路７０と表わしている。   In FIG. 1, the entire flow path formed continuously including the manifold in the stack 60 is represented as an oxidizing gas flow path 72, a cooling liquid flow path 76, a gas flow path 74, or a fuel gas flow path 70. Yes.

ここで、図２および図３では、酸化ガス流路形成部３０は、平坦な底面を有する凹部として表わしているが、酸化ガス流路形成部３０および燃料ガス流路形成部は、所定の凹凸形状を有していても良い。本実施例の酸化ガス流路形成部３０は、図４に示すように、略平行な細長い複数の凸部３６を有し、単セル内酸化ガス流路として、略平行な複数の溝状流路群を形成している。あるいは、酸化ガス流路形成部３０および燃料ガス流路形成部は、凹部の底面から突出する複数の凸部を設けることとしたり、平坦な底面をもつ凹部として形成し、この凹部内にガス拡散層をはめ込むことによって、ガス流路を形成することとしても良い。なお、冷却ガス流路形成部３４においても同様に、所定の凹凸形状を設けることとすれば良い。   Here, in FIGS. 2 and 3, the oxidizing gas flow path forming portion 30 is represented as a concave portion having a flat bottom surface, but the oxidizing gas flow path forming portion 30 and the fuel gas flow path forming portion have predetermined irregularities. It may have a shape. As shown in FIG. 4, the oxidant gas flow path forming part 30 of the present embodiment has a plurality of substantially parallel elongated protrusions 36, and a plurality of substantially parallel groove-shaped flows as oxidant gas flow paths in a single cell. A road group is formed. Alternatively, the oxidizing gas flow path forming portion 30 and the fuel gas flow path forming portion are provided with a plurality of convex portions protruding from the bottom surface of the concave portion, or formed as a concave portion having a flat bottom surface, and gas diffusion into the concave portion The gas flow path may be formed by fitting the layer. Similarly, the cooling gas flow path forming portion 34 may be provided with a predetermined uneven shape.

図５および図６は、単セル１０の内部構成を模式的に表わす断面図である。図５は、図４に示したセパレータ２０における５−５断面に対応する断面の様子を示し、図６は、図４に示したセパレータ２０における６−６断面に対応する断面の様子を示している。図５、図６のいずれも、凸部３６に平行であって、凸部３６を含まない断面を表わしている。   5 and 6 are cross-sectional views schematically showing the internal configuration of the single cell 10. 5 shows a state of a cross section corresponding to the 5-5 cross section in the separator 20 shown in FIG. 4, and FIG. 6 shows a state of a cross section corresponding to the 6-6 cross section in the separator 20 shown in FIG. Yes. Both FIG. 5 and FIG. 6 represent a cross section that is parallel to the convex portion 36 and does not include the convex portion 36.

セパレータ２０は、多孔質体によって形成される多孔質部５２を備えている。この多孔質部５２は、単セル内酸化ガス流路と冷却ガス流路とを連絡するように、セパレータ２０を貫通して設けられている。セパレータ２０において、多孔質部５２以外の部分（以下、セパレータ基部という）は、水分およびガスが不透過な緻密部材により形成されている。例えば、セパレータ基部は、バインダを混合したカーボン粉末を圧縮成形した緻密質カーボンや、プレス成形した金属板により形成することができる。多孔質部５２は、上記セパレータ基部を構成する部材と同種の材料により形成することが好ましい。例えば、セパレータ基部がカーボン製である場合には、多孔質部５２もカーボン製とすることが望ましい。カーボン多孔質体は、用いるカーボン粉末の形状やサイズ、あるいはバインダとの混合比率などを適宜選定することにより、所望の気孔率にすることができる。また、セパレータ基部が金属製である場合には、多孔質部５２は、焼結金属や金属メッシュなどの金属多孔質体により形成すればよい。セパレータ基部と、多孔質部５２とは、一体形成しても良いし、別体で形成した後に両者を結合させることとしても良い。   The separator 20 includes a porous portion 52 formed of a porous body. The porous portion 52 is provided so as to penetrate the separator 20 so as to connect the oxidizing gas channel in the single cell and the cooling gas channel. In the separator 20, a portion other than the porous portion 52 (hereinafter referred to as a separator base portion) is formed of a dense member that is impermeable to moisture and gas. For example, the separator base can be formed of dense carbon obtained by compression molding a carbon powder mixed with a binder, or a press-molded metal plate. The porous portion 52 is preferably formed of the same kind of material as the member constituting the separator base. For example, when the separator base is made of carbon, the porous portion 52 is preferably made of carbon. A carbon porous body can be made into a desired porosity by selecting suitably the shape and size of the carbon powder to be used, or a mixing ratio with a binder. When the separator base is made of metal, the porous portion 52 may be formed of a metal porous body such as a sintered metal or a metal mesh. The separator base portion and the porous portion 52 may be integrally formed, or may be combined with each other after being formed separately.

セパレータ２０では、多孔質体によって形成される多孔質部５２は、冷却ガス流路形成部３４が形成される領域全体に配設されている。ここで、図５および図６では、冷却ガス流路形成部３４が、幅の等しい複数の平行な溝を備える凹凸形状を有する様子を表わしている。セパレータ２０において多孔質部５２が配設される領域は、図２および図３では、多孔質領域５３として、破線で囲んで示している。以下の説明では、セパレータ２０において多孔質部５２が配設される領域だけでなく、スタック６０全体で、多孔質部５２が配設される領域に対応する領域を多孔質領域５３と呼ぶ。また、スタック６０において、セパレータ基部が配設される領域に対応する領域であって、多孔質領域５３以外の領域を、緻密領域と呼ぶ。   In the separator 20, the porous portion 52 formed by the porous body is disposed over the entire region where the cooling gas flow path forming portion 34 is formed. Here, FIGS. 5 and 6 show a state in which the cooling gas flow path forming portion 34 has an uneven shape including a plurality of parallel grooves having the same width. In FIG. 2 and FIG. 3, the region where the porous portion 52 is disposed in the separator 20 is surrounded by a broken line as the porous region 53. In the following description, not only the region where the porous portion 52 is disposed in the separator 20 but also the region corresponding to the region where the porous portion 52 is disposed in the entire stack 60 is referred to as a porous region 53. In the stack 60, a region corresponding to a region where the separator base is disposed and other than the porous region 53 is referred to as a dense region.

図５および図６では、酸化ガス流路形成部３０において、ガス拡散層１３を備えるＭＥＡ１２と、セパレータ２０表面との間に、単セル内酸化ガス流路４０が形成される様子が示されている。また、図５および図６では、セパレータ２０，２２が備える孔部２２ａによって酸化ガス供給マニホールド４４が形成され、セパレータ２０，２２が備える孔部２２ｂによって酸化ガス排出マニホールド４６が形成され、これらのマニホールドが単セル内酸化ガス流路４０と連通している様子が示されている。多孔質部５２が配設された多孔質領域５３は、単セル内酸化ガス流路４０における下流側領域、すなわち、単セル内酸化ガス流路４０における酸化ガス排出マニホールド４６との接続部の近傍領域となっている。   FIGS. 5 and 6 show a state in which the oxidizing gas channel 40 in the single cell is formed between the MEA 12 including the gas diffusion layer 13 and the surface of the separator 20 in the oxidizing gas channel forming unit 30. Yes. 5 and 6, the oxidizing gas supply manifold 44 is formed by the holes 22a provided in the separators 20, 22, and the oxidizing gas discharge manifold 46 is formed by the holes 22b provided in the separators 20, 22. Is shown communicating with the oxidizing gas flow path 40 in the single cell. The porous region 53 in which the porous portion 52 is disposed is a downstream region in the single-cell oxidizing gas flow channel 40, that is, in the vicinity of a connection portion with the oxidizing gas discharge manifold 46 in the single-cell oxidizing gas flow channel 40. It is an area.

図５および図６に示すように、単セル１０においては、酸化ガス流れの下流領域である多孔質領域５３と、上流領域である緻密領域とで、単セル内酸化ガス流路４０の深さ（凸部３６間に形成される溝の深さ）が異なっている。図５および図６では、緻密領域における単セル内酸化ガス流路４０の深さを「ａ」、多孔質領域５３における単セル内酸化ガス流路４０の深さを「ｂ」あるいは「ｃ」と表わしているが、ａ＜ｂ、ａ＜ｃが成り立つ。さらに、多孔質領域５３においても、単セル内酸化ガス流路４０の深さが場所によって異なっており、ｂ＞ｃが成り立つ。すなわち、セパレータ２０の多孔質領域５３には、より深い単セル内酸化ガス流路を形成する領域と、より浅い単セル内酸化ガス流路を形成する領域とが設けられている。より深い単セル内酸化ガス流路４０を形成する領域は、多孔質領域５３において孔部２８ａ（冷却ガス供給マニホールド）よりの半分の領域であり、以下、冷却ガス上流領域５０と呼ぶ。また、より浅い単セル内酸化ガス流路４０を形成する領域は、多孔質領域５３において孔部２８ｂ（冷却ガス排出マニホールド）よりの半分の領域であり、以下、冷却ガス下流領域５４と呼ぶ（図３（Ａ）参照）。なお、図３（Ａ）では、多孔質領域５３を二等分して、冷却ガス上流領域５０と冷却ガス下流領域５４とを設けたが、本実施例および後述する実施例において、冷却ガス上流領域５０と冷却ガス下流領域５４とは、必ずしも等しい大きさとする必要はない。図４に示すように、セパレータ２０が形成する単セル内酸化ガス流路４０は、互いに幅の等しい平行な溝状流路であるため、深い流路が形成される領域ほど、流路断面積が大きく（単位流路断面積当たりのガス流量が少なく）なる。すなわち、緻密領域よりも多孔質領域５３の方が単セル内酸化ガス流路の流路断面積が大きく、多孔質領域５３内では、冷却ガス上流領域５０の方が、冷却ガス下流領域５４よりも単セル内酸化ガス流路の流路断面積が大きい。   As shown in FIGS. 5 and 6, in the single cell 10, the depth of the oxidizing gas flow path 40 in the single cell is divided into the porous region 53 that is the downstream region of the oxidizing gas flow and the dense region that is the upstream region. The depth of the groove formed between the convex portions 36 is different. 5 and 6, the depth of the oxidizing gas channel 40 in the single cell in the dense region is “a”, and the depth of the oxidizing gas channel 40 in the single cell in the porous region 53 is “b” or “c”. However, a <b and a <c hold. Furthermore, also in the porous region 53, the depth of the oxidizing gas flow path 40 in the single cell differs depending on the location, and b> c is established. That is, the porous region 53 of the separator 20 is provided with a region for forming a deeper in-single cell oxidizing gas flow channel and a region for forming a shallower in-single cell oxidizing gas flow channel. The region where the deeper single-cell oxidizing gas flow path 40 is formed is a half region of the porous region 53 than the hole 28a (cooling gas supply manifold), and is hereinafter referred to as a cooling gas upstream region 50. Further, the region where the shallower single-cell oxidizing gas flow path 40 is formed is a half region of the porous region 53 from the hole 28b (cooling gas discharge manifold), and is hereinafter referred to as a cooling gas downstream region 54 ( (See FIG. 3A). In FIG. 3A, the porous region 53 is divided into two equal parts to provide the cooling gas upstream region 50 and the cooling gas downstream region 54. In this embodiment and the embodiments described later, the cooling gas upstream region is provided. The region 50 and the cooling gas downstream region 54 do not necessarily have the same size. As shown in FIG. 4, the oxidizing gas flow path 40 in the single cell formed by the separator 20 is a parallel groove-shaped flow path having the same width. (The gas flow rate per unit channel cross-sectional area is small). That is, the porous region 53 has a larger cross-sectional area of the oxidizing gas flow channel in the single cell than the dense region, and the cooling gas upstream region 50 is more in the porous region 53 than the cooling gas downstream region 54. Also, the channel cross-sectional area of the oxidizing gas channel in the single cell is large.

図７は、図４に示した５−５断面および６−６断面に平行であって、凸部３６を含む断面を表わしている。このように、凸部３６を含む断面では、冷却ガス上流領域５０であるか冷却ガス下流領域５４であるかに関わらず、共通する構造を示す。すなわち、ガス拡散層１３に接する凸部３６を、緻密領域ではセパレータ基部が形成し、多孔質領域５３では多孔質部５２が形成する。   FIG. 7 shows a cross section including the convex portion 36 that is parallel to the 5-5 cross section and the 6-6 cross section shown in FIG. Thus, the cross section including the convex portion 36 shows a common structure regardless of whether it is the cooling gas upstream region 50 or the cooling gas downstream region 54. That is, the convex portion 36 in contact with the gas diffusion layer 13 is formed by the separator base portion in the dense region, and the porous portion 52 is formed in the porous region 53.

なお、図５および図６では、セパレータ２２の燃料ガス流路形成部において、ガス拡散層１４を備えるＭＥＡ１２と、セパレータ２２表面との間に、単セル内燃料ガス流路４２が形成される様子が示されている。セパレータ２２において、ＭＥＡ１２と対向する面と反対側の面には、セパレータ２０と同様に、冷却ガス流路形成部３５と冷却液流路形成部３３の形状に対応する所定の凹凸形状が設けられている。本実施例のセパレータ２２は、全体が、セパレータ２０のセパレータ基部と同様の緻密部材によって形成されている。なお、図５および図６に示すように、セパレータ２０のセパレータ基部では、冷却ガス流路形成部３４および冷却液流路形成部３２の周りにおいて、Ｏリングなどのシール部材３８が配設されており、セル間冷却ガス流路およびセル間冷却液流路をシールしている。   5 and 6, the fuel gas flow path 42 in the single cell is formed between the MEA 12 including the gas diffusion layer 14 and the surface of the separator 22 in the fuel gas flow path forming portion of the separator 22. It is shown. In the separator 22, a predetermined uneven shape corresponding to the shape of the cooling gas flow path forming portion 35 and the cooling liquid flow path forming portion 33 is provided on the surface opposite to the surface facing the MEA 12, similarly to the separator 20. ing. The separator 22 of this embodiment is entirely formed of a dense member similar to the separator base of the separator 20. As shown in FIGS. 5 and 6, in the separator base portion of the separator 20, a sealing member 38 such as an O-ring is disposed around the cooling gas flow path forming portion 34 and the cooling liquid flow path forming portion 32. The inter-cell cooling gas flow path and the inter-cell cooling liquid flow path are sealed.

Ａ−３．水分授受の動作：
燃料電池では、電気化学反応の進行に伴ってカソードで水が生じる。本実施例の燃料電池では、セパレータ２０において、単セル内酸化ガス流路４０の下流側に相当する領域に多孔質部５２を設けることで、多孔質部５２を介して、単セル内酸化ガス流路４０内の水分をセル間冷却ガス流路へと排出可能にしている。ここで、単セル内酸化ガス流路４０内を通過する酸化ガス中の水分量が飽和蒸気圧を下回っているときには、単セル内酸化ガス流路４０から多孔質部５２を介して冷却ガス流路へと移動する水分は、水蒸気の状態で移動する。これに対して、単セル内酸化ガス流路４０を通過する酸化ガス中の水分量が多く、水が凝縮する場合には、凝縮水が多孔質部５２に一旦吸収された後に、この多孔質部５２から冷却ガス流路内に気化することによって、水分授受が行なわれる。 A-3. Moisture transfer behavior:
In a fuel cell, water is generated at the cathode as the electrochemical reaction proceeds. In the fuel cell according to the present embodiment, the separator 20 is provided with the porous portion 52 in the region corresponding to the downstream side of the single-cell oxidizing gas flow path 40, so that the oxidizing gas in the single cell is provided via the porous portion 52. The water in the flow path 40 can be discharged to the inter-cell cooling gas flow path. Here, when the amount of water in the oxidizing gas passing through the single-cell oxidizing gas channel 40 is lower than the saturated vapor pressure, the cooling gas flow from the single-cell oxidizing gas channel 40 through the porous portion 52 is performed. Moisture moving to the road moves in the state of water vapor. On the other hand, when the amount of water in the oxidizing gas passing through the single-cell oxidizing gas channel 40 is large and the water condenses, the porous portion 52 once absorbs the condensed water, and then the porous Moisture is transferred by vaporizing from the portion 52 into the cooling gas flow path.

本実施例の燃料電池において、単セル内酸化ガス流路４０内の凝縮水は、多孔質部５２において、毛管吸引力によって容易に内部に取り込まれ、セル間冷却ガス流路側に移動する。また、このように凝縮水が多孔質部５２に吸収される場合には、多孔質部５２が凝縮水を吸収することによってガスシールされ、単セル内酸化ガス流路４０とセル間冷却ガス流路との間でガスが混じり合うのが抑えられる。なお、このような酸化ガスからの水分の取り込みおよびセル間冷却ガス流路側への水分移動を促進するために、多孔質部５２は、親水処理を施して親水性を高めることが望ましい。例えば、多孔質部５２をカーボン製の多孔質体によって形成する場合には、このカーボン多孔質体を過酸化水素水中で煮沸処理して、カーボン表面に水酸基（−ＯＨ基）を導入することにより、容易に親水性を付与することができる。   In the fuel cell of this embodiment, the condensed water in the single-cell oxidizing gas channel 40 is easily taken into the porous portion 52 by the capillary suction force and moves to the inter-cell cooling gas channel side. Further, when the condensed water is absorbed in the porous portion 52 in this way, the porous portion 52 is gas-sealed by absorbing the condensed water, and the single-cell oxidizing gas flow path 40 and the inter-cell cooling gas flow are Gas mixing with the road is suppressed. In order to promote such moisture uptake from the oxidizing gas and moisture transfer to the inter-cell cooling gas flow path side, the porous portion 52 is desirably subjected to a hydrophilic treatment to increase the hydrophilicity. For example, when the porous portion 52 is formed of a carbon porous body, the carbon porous body is boiled in hydrogen peroxide water to introduce hydroxyl groups (—OH groups) on the carbon surface. It is possible to easily impart hydrophilicity.

本実施例の燃料電池では、多孔質領域５３に形成される単セル内酸化ガス流路４０の流路断面積が、緻密領域に形成される単セル内酸化ガス流路４０の流路断面積よりも大きくなるように、セパレータ２０の酸化ガス流路形成部３０が形成されている。これにより、単セル内酸化ガス流路４０を通過する酸化ガスは、下流側である多孔質領域５３を通過するときの方が、上流側である緻密領域を通過するときよりも流速が遅くなる。酸化ガスの流速が遅いほど、酸化ガスの流れによって単セル内酸化ガス流路４０内の液水が外部に排出される動作が抑えられる。また、酸化ガスの流速が遅いほど、カソードで生じた生成水が酸化ガス中に気化する効率が低くなる。したがって、酸化ガスの流速が遅いほど、単セル内酸化ガス流路４０内に水分が留まり易くなる。このように、緻密領域に形成された単セル内酸化ガス流路よりも深く形成された多孔質領域５３内の単セル内酸化ガス流路は、酸化ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動を、単セル内酸化ガス流路の形状によって抑える水分排出抑制部として機能する。   In the fuel cell of the present embodiment, the cross-sectional area of the oxidizing gas channel 40 in the single cell formed in the porous region 53 is the sectional area of the oxidizing gas channel 40 in the single cell formed in the dense region. The oxidizing gas flow path forming part 30 of the separator 20 is formed so as to be larger than that. As a result, the flow rate of the oxidizing gas passing through the single-cell oxidizing gas flow path 40 is slower when passing through the porous region 53 on the downstream side than when passing through the dense region on the upstream side. . The slower the flow rate of the oxidizing gas, the more the operation of discharging the liquid water in the oxidizing gas channel 40 in the single cell to the outside by the flow of the oxidizing gas is suppressed. Further, the slower the flow rate of the oxidizing gas, the lower the efficiency with which the generated water generated at the cathode is vaporized into the oxidizing gas. Therefore, the lower the flow rate of the oxidizing gas, the easier the moisture stays in the oxidizing gas flow path 40 in the single cell. As described above, the oxidizing gas flow channel in the single cell in the porous region 53 formed deeper than the oxidizing gas flow channel in the single cell formed in the dense region has moisture in the gas flow direction due to the flow of the oxidizing gas. Functions as a moisture discharge suppression unit that suppresses the movement of the gas by the shape of the oxidizing gas flow path in the single cell.

上記のように、本実施例の燃料電池によれば、多孔質領域５３では、緻密領域に比べて、酸化ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動が抑えられる。したがって、多孔質領域５３では、単セル内酸化ガス流路４０内に水分がより多く留まるようになり、単セル内酸化ガス流路４０内の水分のより多くが、多孔質部５２を介して冷却ガス流路側へと移動可能となる。そのため、多孔質部５２を介した単セル内酸化ガス流路４０から冷却ガス流路側への水分移動効率を向上させることができる。特に本実施例では、セル間冷却ガス流路を通過した冷却ガスを酸化ガスとして用いているため、単セル内酸化ガス流路４０から冷却ガス流路への水分移動効率を向上させることで、単セル内酸化ガス流路４０に供給する酸化ガスの湿度をより高くすることが可能となる。したがって、電解質膜の水分不足を防止可能となる。   As described above, according to the fuel cell of the present embodiment, in the porous region 53, the movement of moisture in the gas flow direction due to the flow of the oxidizing gas is suppressed compared to the dense region. Therefore, in the porous region 53, more moisture remains in the single-cell oxidizing gas flow channel 40, and more of the moisture in the single-cell oxidizing gas flow channel 40 passes through the porous portion 52. It becomes possible to move to the cooling gas flow path side. Therefore, it is possible to improve the moisture transfer efficiency from the oxidizing gas flow channel 40 in the single cell to the cooling gas flow channel side through the porous portion 52. In particular, in this embodiment, since the cooling gas that has passed through the inter-cell cooling gas flow path is used as the oxidizing gas, by improving the moisture transfer efficiency from the single-cell oxidizing gas flow path 40 to the cooling gas flow path, It becomes possible to make the humidity of the oxidizing gas supplied to the oxidizing gas flow path 40 in the single cell higher. Therefore, it is possible to prevent water shortage in the electrolyte membrane.

また、本実施例の燃料電池では、多孔質領域５３において、冷却ガス下流領域５４に形成される単セル内酸化ガス流路４０の方が、冷却ガス上流領域５０に形成される単セル内酸化ガス流路４０に比べて、流路断面積が小さくなるように形成されている。これにより、冷却ガス下流領域５４を通過する酸化ガスの方が、冷却ガス上流領域５０を通過する酸化ガスに比べて、流速が速くなる。酸化ガスの流速をより速くすることで、単セル内酸化ガス流路内の冷却ガス下流領域では、冷却ガス上流領域に比べて、酸化ガスの流れによってガスの流れ方向へ水分が移動する効率が向上する。このように、本実施例では、冷却ガス上流領域よりも浅く形成された冷却ガス下流領域の単セル内酸化ガス流路は、酸化ガスの流れによって水分を移動させ、水分が滞留するのを防止する水分滞留防止部として機能する。ここで、セル間冷却ガス流路を通過する冷却ガスは、多孔質部５２を介して単セル内酸化ガス流路４０から供給される水分によって加湿されるため、セル間冷却ガス流路の下流側ほど冷却ガスの湿度は高くなる。冷却ガスの湿度が高いほど、多孔質部５２を介した単セル内酸化ガス流路４０からセル間冷却ガス流路への水分の移動効率は低くなる。流路断面積を小さくして酸化ガスの流速をより速くした冷却ガス下流領域５４は、このように、多孔質部５２を介した水分の移動効率が低い領域である。 Further, in the fuel cell of the present embodiment, in the porous region 53, the single-cell oxidizing gas flow path 40 formed in the cooling gas downstream region 54 is more oxidized in the single cell formed in the cooling gas upstream region 50. Compared to the gas flow path 40, the flow path cross-sectional area is formed smaller. Thereby, the flow rate of the oxidizing gas passing through the cooling gas downstream region 54 is higher than that of the oxidizing gas passing through the cooling gas upstream region 50. By making the flow rate of the oxidizing gas faster, the efficiency of moving the moisture in the gas flow direction by the flow of the oxidizing gas in the downstream region of the cooling gas in the single-cell oxidizing gas flow path is higher than in the upstream region of the cooling gas. improves. As described above, in this embodiment, the oxidizing gas flow path in the single cell in the downstream region of the cooling gas formed shallower than the upstream region of the cooling gas moves the moisture by the flow of the oxidizing gas and prevents the moisture from staying. Functions as a moisture retention prevention unit. Here, since the cooling gas passing through the inter-cell cooling gas flow path is humidified by the moisture supplied from the oxidizing gas flow path 40 in the single cell via the porous portion 52, the cooling gas downstream of the inter-cell cooling gas flow path. The humidity of the cooling gas increases toward the side. The higher the humidity of the cooling gas, the lower the efficiency of moisture transfer from the intra-single cell oxidizing gas flow channel 40 to the inter-cell cooling gas flow channel via the porous portion 52. The cooling gas downstream region 54 in which the flow path cross-sectional area is reduced and the flow rate of the oxidizing gas is increased is thus a region where the efficiency of moisture movement through the porous portion 52 is low.

上記のように本実施例の燃料電池によれば、多孔質領域５３全体としては、多孔質部５２を介した水分移動の効率を向上させると共に、多孔質領域５３内で水分移動の効率が比較的悪くなる一部の領域においてフラッディングが生じることによる電池性能の低下を防止できる。   As described above, according to the fuel cell of this example, the porous region 53 as a whole improves the efficiency of moisture movement through the porous portion 52 and compares the efficiency of moisture movement within the porous region 53. It is possible to prevent a decrease in battery performance due to flooding occurring in a part of the region that becomes bad.

Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、酸化ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動を抑える水分排出抑制部として、多孔質領域５３では緻密領域に比べて流路が深く形成された単セル内酸化ガス流路４０を設けたが、異なる構成としても良い。以下に、第２実施例として、多孔質領域５３では緻密領域に比べて流路断面積が大きくなると共に、第１実施例とは異なる形状の単セル内酸化ガス流路を備える燃料電池について説明する。第２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するため、共通する部分には同じ参照番号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。 B. Second embodiment:
In the first embodiment, as a moisture discharge suppressing portion that suppresses the movement of moisture in the gas flow direction due to the flow of oxidizing gas, the oxidizing gas in the single cell in which the flow path is formed deeper in the porous region 53 than in the dense region. Although the flow path 40 is provided, a different configuration may be used. Hereinafter, as a second embodiment, a description will be given of a fuel cell having a cross-sectional area of the porous region 53 that is larger than that of the dense region and having an in-single cell oxidizing gas flow channel having a shape different from that of the first embodiment. To do. Since the fuel cell of the second embodiment has a configuration similar to that of the fuel cell of the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different configurations are described.

図８は、第２実施例の燃料電池が備えるセパレータ１２０の構成を表わす平面図である。セパレータ１２０は、第１実施例のセパレータ２０に代えて用いられ、ＭＥＡ１２との間に単セル内酸化ガス流路を形成するための酸化ガス流路形成部１３０が設けられている。酸化ガス流路形成部１３０は、緻密領域においては、第１実施例の凸部３６と同様に略平行な複数の溝状流路群を形成するための細長い複数の凸部１３６を有している。また、酸化ガス流路形成部１３０は、多孔質領域５３においては、断面四角形の凸部であって、四角形の幅（一辺の長さ）が上記凸部１３６の幅と同様の長さである複数の凸部１３７が設けられている。複数の凸部１３７は、格子状に配設されており、格子を構成する列のそれぞれが、各凸部１３６の延長線上に配置するように設けられている。   FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the separator 120 included in the fuel cell of the second embodiment. The separator 120 is used in place of the separator 20 of the first embodiment, and an oxidizing gas flow path forming unit 130 for forming an oxidizing gas flow path in the single cell is provided between the separator 120 and the MEA 12. In the dense region, the oxidizing gas flow path forming portion 130 has a plurality of elongated convex portions 136 for forming a plurality of groove-shaped flow channel groups substantially parallel to the convex portion 36 of the first embodiment. Yes. Further, the oxidizing gas flow path forming part 130 is a convex part having a square cross section in the porous region 53, and the width (length of one side) of the square is the same length as the width of the convex part 136. A plurality of convex portions 137 are provided. The plurality of convex portions 137 are arranged in a lattice shape, and each column constituting the lattice is provided so as to be arranged on an extension line of each convex portion 136.

このような場合にも、単セル内酸化ガス流路４０の流路断面積を、多孔質領域５３では緻密領域よりも大きくすることができるため、多孔質領域５３における酸化ガスの流速をより遅くし、第１実施例と同様の効果を得ることができる。   Even in such a case, since the cross-sectional area of the oxidizing gas channel 40 in the single cell can be made larger in the porous region 53 than in the dense region, the flow rate of the oxidizing gas in the porous region 53 is made slower. In addition, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

Ｃ．第３実施例：
図９は、第３実施例の燃料電池が備えるセパレータ２２０の構成を表わす平面図である。第３実施例の燃料電池は、第１および第２実施例の燃料電池と類似する構成を有するため、共通する部分には同じ参照番号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。セパレータ２２０は、第１実施例のセパレータ２０に代えて用いられ、ＭＥＡ１２との間に単セル内酸化ガス流路を形成するための酸化ガス流路形成部２３０が設けられている。酸化ガス流路形成部２３０は、緻密領域においては、第２実施例と同様の複数の凸部１３６を有している。また、酸化ガス流路形成部２３０は、多孔質領域５３においては、第２実施例の凸部１３７と同様の形状の凸部を略９０度回転させた向きの複数の凸部２３７を、凸部１３６が形成する流路から流れてきた酸化ガスの流れ（図９中に矢印で示す）を妨げる位置に、規則的に設けた形状を有している。このように複数の凸部２３７を配設することで、単セル内酸化ガス流路４０の流路断面積を、多孔質領域５３において緻密領域よりも大きくしている。 C. Third embodiment:
FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the separator 220 provided in the fuel cell of the third embodiment. Since the fuel cell of the third embodiment has a configuration similar to that of the fuel cells of the first and second embodiments, common portions are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different configurations are described. . The separator 220 is used in place of the separator 20 of the first embodiment, and an oxidizing gas flow path forming unit 230 for forming an oxidizing gas flow path in the single cell is provided between the separator 220 and the MEA 12. The oxidizing gas flow path forming part 230 has a plurality of convex parts 136 similar to those in the second embodiment in the dense region. Further, in the porous region 53, the oxidant gas flow path forming unit 230 forms a plurality of convex portions 237 in a direction in which convex portions having the same shape as the convex portions 137 of the second embodiment are rotated by approximately 90 degrees. It has a shape that is regularly provided at a position that hinders the flow of oxidizing gas (indicated by an arrow in FIG. 9) flowing from the flow path formed by the portion 136. By disposing the plurality of convex portions 237 in this way, the cross-sectional area of the oxidizing gas flow channel 40 in the single cell is made larger in the porous region 53 than in the dense region.

このような構成としても、単セル内酸化ガス流路の流路断面積を、多孔質領域５３では緻密領域よりも大きくすることにより、多孔質領域５３における酸化ガスの流速をより遅くし、第１実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第３実施例の燃料電池では、緻密領域から流れてきた酸化ガスの流れを、多孔質体によって形成した凸部２３７によって妨げるため、酸化ガスが運ぶ水分（特に液水）を、多孔質体によって形成する凸部２３７によって捉えることが可能となる。したがって、単セル内酸化ガス流路内で、酸化ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動を抑える効果を高めることができる。また、第３実施例の燃料電池によれば、緻密領域から流れてきた酸化ガスの流れを凸部２３７によって妨げるため、単セル内酸化ガス流路を流れる酸化ガスの流れを攪拌することができ、カソードへの酸素の供給が促進され、発電時のガス利用率を向上させることが可能となる。   Even in such a configuration, the flow area of the oxidizing gas channel in the single cell is made larger in the porous region 53 than in the dense region, so that the flow rate of the oxidizing gas in the porous region 53 is further reduced. The same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, in the fuel cell of the third embodiment, since the flow of the oxidizing gas flowing from the dense region is blocked by the convex portion 237 formed by the porous body, the moisture (particularly liquid water) carried by the oxidizing gas is made porous. It can be captured by the convex portion 237 formed by the body. Therefore, it is possible to enhance the effect of suppressing the movement of moisture in the gas flow direction due to the flow of the oxidizing gas within the single cell oxidizing gas flow path. Further, according to the fuel cell of the third embodiment, the flow of the oxidizing gas flowing from the dense region is blocked by the convex portion 237, so that the flow of the oxidizing gas flowing through the oxidizing gas flow path in the single cell can be stirred. The supply of oxygen to the cathode is promoted, and the gas utilization rate during power generation can be improved.

Ｄ．第４実施例：
図１０は、第４実施例の燃料電池が備えるセパレータ３２０の構成を表わす平面図である。また、図１１は、セパレータ３２０を備える単セルの内部構成を模式的に表わす断面図である。第４実施例の燃料電池は、第１および第２実施例の燃料電池と類似する構成を有するため、共通する部分には同じ参照番号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。セパレータ３２０は、第１実施例のセパレータ２０に代えて用いられ、ＭＥＡ１２との間に単セル内酸化ガス流路を形成するための酸化ガス流路形成部３３０が設けられている。酸化ガス流路形成部３３０は、緻密領域においては、第２実施例と同様の複数の凸部１３６を有している。また、酸化ガス流路形成部３３０は、多孔質領域５３においては、流路を形成するための凹部構造を有しておらず、凹凸形状を有しない多孔質体から成る多孔流路部３３７を備えている。この多孔流路部３３７を構成する多孔質体は、緻密領域に形成される単セル内酸化ガス流路の流路断面積よりも、実質的な流路断面積が大きくなる（単位断面積当たりの流量が少なくなる）ような、充分に大きな多孔率および細孔径を有している。また、セパレータ３２０は、多孔質領域５３において、セル間冷却ガス流路側には、第１実施例と同様の多孔質部５２を備えている。本実施例のセパレータ３２０では、多孔流路部３３７を構成する多孔質体は、多孔質部５２を構成する多孔質体よりも大きな多孔率および細孔径を有している。 D. Fourth embodiment:
FIG. 10 is a plan view showing the configuration of a separator 320 provided in the fuel cell of the fourth embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the internal configuration of a single cell including the separator 320. Since the fuel cell of the fourth embodiment has a configuration similar to that of the fuel cells of the first and second embodiments, common portions are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different configurations are described. . The separator 320 is used in place of the separator 20 of the first embodiment, and is provided with an oxidizing gas flow path forming unit 330 for forming an in-single cell oxidizing gas flow path with the MEA 12. The oxidizing gas flow path forming part 330 has a plurality of convex parts 136 similar to those in the second embodiment in the dense region. Further, the oxidizing gas flow path forming part 330 does not have a concave structure for forming a flow path in the porous region 53, and a porous flow path part 337 made of a porous body having no uneven shape. I have. The porous body constituting the porous channel portion 337 has a substantial channel cross-sectional area larger than the channel cross-sectional area of the oxidizing gas channel in the single cell formed in the dense region (per unit cross-sectional area). The porosity and the pore diameter are sufficiently large. Further, the separator 320 includes a porous portion 52 similar to that in the first embodiment on the inter-cell cooling gas flow path side in the porous region 53. In the separator 320 of this example, the porous body constituting the porous flow path portion 337 has a larger porosity and pore diameter than the porous body constituting the porous portion 52.

第４実施例の燃料電池においても、単セル内酸化ガス流路の流路断面積を、多孔質領域５３において緻密領域全体よりも大きくすることにより、多孔質領域５３における酸化ガスの流速をより遅くし、第１実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第４実施例の燃料電池では、緻密領域から流れてきた酸化ガスの流れを、多孔質体によって形成した多孔流路部３３７によって妨げるため、酸化ガスが運ぶ水分（特に液水）を、多孔流路部３３７によって捉えることが可能となる。したがって、単セル内酸化ガス流路において、酸化ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動を抑える効果を高めることができる。また、第４実施例の燃料電池によれば、緻密領域から所定の向きに流れてきた酸化ガスの流れを多孔流路部３３７によって妨げるため、単セル内酸化ガス流路を流れる酸化ガスの流れを攪拌することができ、カソードへの酸素の供給が促進されるため、発電時のガス利用率を向上させることが可能となる。   Also in the fuel cell of the fourth embodiment, the flow rate of the oxidizing gas in the porous region 53 is further increased by making the cross-sectional area of the oxidizing gas flow channel in the single cell larger than the entire dense region in the porous region 53. The effect similar to that of the first embodiment can be obtained by slowing down. Furthermore, in the fuel cell of the fourth embodiment, since the flow of the oxidizing gas flowing from the dense region is blocked by the porous flow path portion 337 formed by the porous body, the moisture (particularly liquid water) carried by the oxidizing gas is It can be captured by the porous channel portion 337. Therefore, the effect of suppressing the movement of moisture in the gas flow direction due to the flow of the oxidizing gas in the oxidizing gas flow path in the single cell can be enhanced. Further, according to the fuel cell of the fourth embodiment, the flow of the oxidizing gas flowing in the predetermined direction from the dense region is blocked by the porous flow path portion 337, so that the flow of the oxidizing gas flowing through the single cell oxidizing gas flow path. Since the supply of oxygen to the cathode is promoted, the gas utilization rate during power generation can be improved.

なお、緻密領域に形成される単セル内酸化ガス流路の形状は、略平行な複数の溝状流路群以外の形状でも良い。また、セパレータ３２０において、単セル内酸化ガス流路を形成する多孔流路部３３７と多孔質部５２とでは多孔率および細孔径を異ならせることとしたが、同様の多孔質によって多孔流路部３３７と多孔質部５２とを形成することとしても良い。少なくとも単セル内酸化ガス流路を形成する側において、緻密領域よりも多孔質領域５３で単セル内酸化ガス流路の流路断面積が大きくなるような多孔率および／または細孔径を、多孔流路部３３７が有していればよい。ただし、単セル内酸化ガス流路４０とセル間冷却ガス流路とを隔てる多孔質部５２の多孔率および／または細孔径を充分に小さくして、単セル内酸化ガス流路４０からセル間冷却ガス流路へと酸化ガスが移動することに起因する酸化ガス利用率の低下を抑えることが望ましい。   The shape of the oxidizing gas flow path in the single cell formed in the dense region may be a shape other than a plurality of substantially parallel groove-shaped flow path groups. Further, in the separator 320, the porous channel portion 337 and the porous portion 52 that form the oxidizing gas flow channel in the single cell are made different in porosity and pore diameter. 337 and the porous portion 52 may be formed. At least on the side where the oxidizing gas flow path in the single cell is formed, the porosity and / or the pore diameter is such that the flow sectional area of the oxidizing gas flow path in the single cell is larger in the porous region 53 than in the dense region. The flow path part 337 should just have. However, the porosity and / or the pore diameter of the porous portion 52 that separates the intra-single cell oxidizing gas flow channel 40 and the inter-cell cooling gas flow channel are sufficiently reduced so that the inter-single cell oxidizing gas flow channel 40 and the inter-cell It is desirable to suppress a decrease in the oxidizing gas utilization rate due to the oxidizing gas moving to the cooling gas flow path.

Ｅ．第５実施例：
図１２，１３は、第５実施例の燃料電池が備える単セルの内部構成を模式的に表わす断面図である。第５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するため、共通する部分には同じ参照番号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。第５実施例の燃料電池は、セパレータ２０に代えてセパレータ４２０を備えている。セパレータ４２０は、セパレータ２０における多孔質部５２に代えて、多孔質部４５２を備えている。また、セパレータ４２０は、セパレータ２０と同様に、幅が等しく略平行な複数の溝状流路群を形成する凹凸形状として、複数の凸部３６を備えている。図１２は、図５に対応する断面における様子を表わし、図１３は、図６に対応する断面における様子を表わす。すなわち、図１２は、凸部３６に平行であり凸部３６を含まない断面であって、冷却ガス上流領域５０を通過する断面の様子を表わす。また、図１３は、同じく凸部３６に平行であり凸部３６を含まない断面であって、冷却ガス下流領域５４を通過する断面の様子を表わす（図３（Ａ）および図４参照）。 E. Example 5:
12 and 13 are cross-sectional views schematically showing the internal structure of a single cell included in the fuel cell of the fifth embodiment. Since the fuel cell of the fifth embodiment has a configuration similar to that of the fuel cell of the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different configurations are described. The fuel cell according to the fifth embodiment includes a separator 420 instead of the separator 20. The separator 420 includes a porous portion 452 instead of the porous portion 52 in the separator 20. Further, like the separator 20, the separator 420 includes a plurality of convex portions 36 as a concavo-convex shape that forms a plurality of groove-like channel groups having the same width and substantially parallel. 12 shows a state in the cross section corresponding to FIG. 5, and FIG. 13 shows a state in the cross section corresponding to FIG. That is, FIG. 12 shows a cross section that is parallel to the convex portion 36 and does not include the convex portion 36 and that passes through the cooling gas upstream region 50. FIG. 13 shows a cross section that is parallel to the convex portion 36 and does not include the convex portion 36 and that passes through the cooling gas downstream region 54 (see FIGS. 3A and 4).

本実施例の燃料電池では、第１実施例と同様に、単セル内酸化ガス流路４０の深さが、緻密領域に比べて多孔質領域５３の方が深く形成されている。すなわち、緻密領域の単セル内酸化ガス流路４０の深さが「ａ」であり、多孔質領域５３の単セル内酸化ガス流路４０の深さが「ｄ」とすると、ａ＜ｄが成り立つ。これにより、緻密領域よりも多孔質領域５３において酸化ガスの流速が遅くなる。したがって、第１実施例と同様に、多孔質領域５３において、酸化ガスの流れによるガスの流れ方向への水分移動を抑え、多孔質部５２を介した単セル内酸化ガス流路４０から冷却ガス流路側への水分移動効率を向上させることができる。なお、第５実施例では、単セル内酸化ガス流路４０の深さを、多孔質領域５３で均一としているが、第１実施例と同様に、冷却ガス上流領域５０と冷却ガス下流領域５４とで異ならせてもよい。   In the fuel cell of the present embodiment, as in the first embodiment, the depth of the oxidizing gas flow path 40 in the single cell is formed deeper in the porous region 53 than in the dense region. That is, when the depth of the oxidizing gas channel 40 in the single cell in the dense region is “a” and the depth of the oxidizing gas channel 40 in the single cell in the porous region 53 is “d”, a <d It holds. Thereby, the flow rate of the oxidizing gas is slower in the porous region 53 than in the dense region. Therefore, as in the first embodiment, in the porous region 53, the moisture movement in the gas flow direction due to the flow of the oxidizing gas is suppressed, and the cooling gas is supplied from the oxidizing gas flow path 40 in the single cell via the porous portion 52. It is possible to improve the moisture transfer efficiency to the flow path side. In the fifth embodiment, the depth of the oxidizing gas flow path 40 in the single cell is made uniform in the porous region 53, but the cooling gas upstream region 50 and the cooling gas downstream region 54 are the same as in the first embodiment. And may be different.

さらに、本実施例の燃料電池では、セル間冷却ガス流路の深さが、冷却ガス上流領域５０に比べて冷却ガス下流領域５４の方が浅く形成されている。すなわち、冷却ガス上流領域５０においてセル間冷却ガス流路を形成する溝深さを「ｅ」、冷却ガス下流領域５４においてセル間冷却ガス流路を形成する溝深さを「ｆ」とすると、ｅ＞ｆが成り立つ。ここで、多孔質部４５２に形成される冷却ガス流路形成部は、第１実施例と同様に、幅の等しい複数の平行な溝を備える凹凸形状を有するため、浅い流路が形成される領域ほど、流路断面積が小さく（単位流路断面積当たりのガス流量が多く）なる。このように、冷却ガス上流領域５０よりも冷却ガス下流領域５４の方が、セル間冷却ガス流路の流路断面積が小さいため、冷却ガス下流領域５４の方が冷却ガスの流速が速くなる。したがって、冷却ガス下流領域５４におけるセル間冷却ガス流路では、冷却ガスの流速を速くすることで境界層をより薄くして、多孔質部４５２内からセル間冷却ガス流路への水分の気化を促進することができる。既述したように、冷却ガスは下流側ほど湿度が高く、冷却ガス下流領域５４では冷却ガス上流領域５０よりも多孔質部４５２から冷却ガス中に水が気化する効率が低下する。本実施例では冷却ガス下流領域５４において多孔質部４５２から冷却ガス中への水の気化を促進することで、多孔質部４５２から冷却ガス中への水の気化効率を、多孔質部４５２全体で確保可能としている。このように、セル間冷却ガス流路は、上流側よりも下流側で冷却ガス流路の冷却ガス流れ方向における流路断面積を絞る流路面積絞り部として働くことで、上流側よりも下流側において冷却ガスの流速を速くする冷却ガス流量調整部として働く。これにより、セル間冷却ガス流路は、上流側よりも下流側で単セル内酸化ガス流路４０からセル間冷却ガス流路への水分の移動を促進する水分移動促進部として機能する。   Furthermore, in the fuel cell of the present embodiment, the cooling gas flow path between cells is formed shallower in the cooling gas downstream region 54 than in the cooling gas upstream region 50. That is, when the groove depth forming the inter-cell cooling gas flow path in the cooling gas upstream region 50 is “e” and the groove depth forming the inter-cell cooling gas flow path in the cooling gas downstream region 54 is “f”, e> f holds. Here, since the cooling gas flow path forming portion formed in the porous portion 452 has an uneven shape including a plurality of parallel grooves having the same width as in the first embodiment, a shallow flow path is formed. As the region is larger, the flow path cross-sectional area is smaller (the gas flow rate per unit flow path cross-sectional area is larger). As described above, the cooling gas downstream region 54 has a smaller cross-sectional area of the inter-cell cooling gas flow channel than the cooling gas upstream region 50, so that the cooling gas downstream region 54 has a higher flow velocity of the cooling gas. . Therefore, in the inter-cell cooling gas flow path in the cooling gas downstream region 54, the boundary layer is made thinner by increasing the flow speed of the cooling gas, and the moisture is evaporated from the porous portion 452 to the inter-cell cooling gas flow path. Can be promoted. As described above, the cooling gas has higher humidity on the downstream side, and the cooling gas downstream region 54 is less efficient in vaporizing water from the porous portion 452 into the cooling gas than the cooling gas upstream region 50. In this embodiment, by promoting the vaporization of water from the porous portion 452 into the cooling gas in the cooling gas downstream region 54, the vaporization efficiency of the water from the porous portion 452 into the cooling gas is increased. Can be secured. In this way, the inter-cell cooling gas flow path functions as a flow path area restricting section that narrows the flow cross-sectional area in the cooling gas flow direction of the cooling gas flow path on the downstream side rather than the upstream side, so On the side, it functions as a cooling gas flow rate adjusting unit that increases the flow rate of the cooling gas. Thereby, the inter-cell cooling gas flow path functions as a water movement promoting part that promotes the movement of water from the intra-single cell oxidizing gas flow path 40 to the inter-cell cooling gas flow path on the downstream side of the upstream side.

なお、本実施例では、多孔質部４５２表面に設けた凹凸形状によって、冷却ガス上流領域５０と冷却ガス下流領域５４との間で冷却ガスの流速を異ならせたが、異なる構成としても良い。例えば、セパレータ４２０に隣接してセパレータ４２０との間にセル間冷却ガス流路を形成するセパレータ２２において、セル間冷却ガス流路を形成するための凹凸形状を、冷却ガス上流領域５０と冷却ガス下流領域５４とで異ならせて、流速を変化させることとしても良い。   In the present embodiment, the flow velocity of the cooling gas is made different between the cooling gas upstream region 50 and the cooling gas downstream region 54 by the uneven shape provided on the surface of the porous portion 452, but different configurations may be adopted. For example, in the separator 22 that forms the inter-cell cooling gas flow path adjacent to the separator 420 and adjacent to the separator 420, the uneven shape for forming the inter-cell cooling gas flow path is changed to the cooling gas upstream region 50 and the cooling gas. It is also possible to change the flow velocity by making it different from the downstream region 54.

Ｆ．第６実施例：
セル間冷却ガス流路の上流側よりも下流側の領域で、単セル内酸化ガス流路４０からセル間冷却ガス流路への水分の移動を促進するために、第５実施例とは異なる構成の水分移動促進部を設けることもできる。一例である第６実施例として、冷却ガス上流領域５０よりも冷却ガス下流領域５４の方が、多孔率および／または細孔径が大きく形成された多孔質部を備えるセパレータを、第１実施例のセパレータ２０に代えて用いることができる。これにより、冷却ガス下流領域５４では、冷却ガス上流領域５０よりも、多孔質部を介した単セル内酸化ガス流路４０からセル間冷却ガス流路への水分移動が促進され、第５実施例と同様の効果を得ることができる。 F. Example 6:
This is different from the fifth embodiment in order to promote the movement of moisture from the intra-single-cell oxidizing gas flow channel 40 to the inter-cell cooling gas flow channel in a region downstream from the upstream side of the inter-cell cooling gas flow channel. It is also possible to provide a moisture transfer promoting part having the configuration. As a sixth example which is an example, a separator having a porous portion in which the cooling gas downstream region 54 has a larger porosity and / or pore diameter than the cooling gas upstream region 50 is used. It can replace with the separator 20 and can be used. Thereby, in the cooling gas downstream region 54, the water movement from the intra-single cell oxidizing gas flow channel 40 to the inter-cell cooling gas flow channel via the porous portion is promoted more than in the cooling gas upstream region 50, and the fifth embodiment The same effect as the example can be obtained.

Ｇ．第７実施例：
上流側よりも下流側で単セル内酸化ガス流路４０からセル間冷却ガス流路への水分の移動を促進するために、さらに異なる水分移動促進部を設けた構成を、第７実施例として以下に説明する。第７実施例の燃料電池において、第１実施例のセパレータ２０に代えて用いるセパレータが備える多孔質部は、冷却ガス上流領域５０よりも、冷却ガス下流領域５４の方が、セル間冷却ガス流路を形成する側の表面積が大きく形成されている。これにより、冷却ガス下流領域５４では、冷却ガス上流領域５０よりも、多孔質部からセル間冷却ガス流路への水分の気化が促進され、第５実施例と同様の効果を得ることができる。ここで、セパレータが備える多孔質部において、セル間冷却ガス流路を形成する側の表面積を調節するには、例えば多孔質部をプレス成形する場合には、プレスに用いる金型に凹凸形状を形成することで、プレスと同時に所望の表面積を有する凹凸形状に表面を加工することができる。あるいは、多孔質部を成形後に、機械加工によって所望の表面積を有する凹凸形状に加工することとしても良い。 G. Seventh embodiment:
In order to promote the movement of moisture from the oxidant gas flow path 40 in the single cell to the inter-cell cooling gas flow path on the downstream side of the upstream side, a configuration in which a different moisture movement promoting portion is provided as a seventh embodiment. This will be described below. In the fuel cell of the seventh embodiment, the porous portion provided in the separator used in place of the separator 20 of the first embodiment is such that the cooling gas downstream region 54 has a lower inter-cell cooling gas flow than the cooling gas upstream region 50. The surface area on the side forming the path is formed large. Thus, in the cooling gas downstream region 54, the vaporization of moisture from the porous portion to the inter-cell cooling gas flow channel is promoted more than in the cooling gas upstream region 50, and the same effect as in the fifth embodiment can be obtained. . Here, in the porous part provided in the separator, in order to adjust the surface area on the side where the inter-cell cooling gas flow path is formed, for example, when the porous part is press-molded, an uneven shape is formed on the mold used for the press. By forming, the surface can be processed into a concavo-convex shape having a desired surface area simultaneously with pressing. Alternatively, after forming the porous portion, it may be processed into a concavo-convex shape having a desired surface area by machining.

なお、セパレータの多孔質領域を構成する多孔質部において、第５ないし第７実施例に示したそれぞれの水分移動促進部の構成を、複数組み合わせて設け、冷却ガス下流領域５４において多孔質部を介したセル間冷却ガス流路への水分移動をさらに促進しても良い。   In the porous portion constituting the porous region of the separator, a plurality of combinations of the water movement promoting portions shown in the fifth to seventh embodiments are provided in combination, and the porous portion is provided in the cooling gas downstream region 54. Moisture movement to the inter-cell cooling gas flow path may be further promoted.

Ｅ．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。 E. Variations:
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.

Ｅ１．変形例１（多孔質体の配置に関する変形例）：
第１ないし第７実施例では、多孔質部を備える多孔質領域５３は、単セル内酸化ガス流路４０の下流側領域に設けているが、他の領域であっても良い。酸化ガスは、単セル内酸化ガス流路４０を通過しつつ生成水の含有量を次第に増やすため、含水量の多い酸化ガスが流れる下流に多孔質領域を設けることで、単セル内酸化ガス流路４０からセル間冷却ガス流路への多孔質部を介した水分移動を効果的に行なわせることができる。しかしながら、他の領域に多孔質領域を設けても良く、本発明を適用することで、多孔質領域において単セル内酸化ガス流路４０からセル間冷却ガス流路へと多孔質体を介して水分移動させる効率を向上させることができる。 E1. Modification 1 (Modification regarding arrangement of porous body):
In the first to seventh embodiments, the porous region 53 including the porous portion is provided in the downstream region of the oxidizing gas flow channel 40 in the single cell, but may be another region. In order to gradually increase the content of generated water while the oxidizing gas passes through the single-cell oxidizing gas flow path 40, a porous region is provided downstream of the oxidizing gas having a high water content so that the oxidizing gas flow in the single-cell Moisture movement from the passage 40 to the inter-cell cooling gas passage through the porous portion can be effectively performed. However, a porous region may be provided in another region, and by applying the present invention, the single-cell in-cell oxidizing gas channel 40 is passed through the porous body from the intra-cell cooling gas channel in the porous region. The efficiency of moving moisture can be improved.

第１ないし第７実施例の燃料電池では、緻密領域は、ガス不透過なセパレータ基部によって構成したが、緻密領域を構成するセパレータ基部上であって、単セル内酸化ガス流路４０を形成する表面に、多孔質体を配設することとしても良い。単セル内酸化ガス流路４０を形成する表面に多孔質体を配設すれば、単セル内酸化ガス流路４０内の水分は、表面に配設した多孔質体に容易に取り込まれて流路内の特定箇所に留まることなく単セル内酸化ガス流路４０内に広がる。そのため、生成水によって単セル内酸化ガス流路４０が塞がれるのを防止することができる。セパレータ基部が、単セル内酸化ガス流路４０を形成する表面に多孔質体を備えていても、多孔質領域においてのみ、単セル内酸化ガス流路４０とセル間冷却ガス流路とが多孔質体を介して連絡されていればよい。単セル内酸化ガス流路４０内の多孔質領域において、酸化ガスの流れによるガスの流れ方向への水分の移動を、緻密領域に比べて抑える水分排出抑制部を備えるならば、実施例と同様の効果が得られる。   In the fuel cells of the first to seventh embodiments, the dense region is constituted by the gas-impermeable separator base, but on the separator base constituting the dense region, the oxidizing gas flow path 40 in the single cell is formed. A porous body may be provided on the surface. If a porous body is disposed on the surface forming the oxidizing gas flow path 40 in the single cell, the water in the oxidizing gas flow path 40 in the single cell is easily taken into the porous body disposed on the surface and flows. It spreads in the oxidizing gas flow path 40 in the single cell without staying at a specific place in the path. Therefore, it is possible to prevent the generated water from blocking the oxidizing gas channel 40 in the single cell. Even if the separator base is provided with a porous body on the surface forming the single-cell oxidizing gas flow channel 40, the single-cell oxidizing gas flow channel 40 and the inter-cell cooling gas flow channel are porous only in the porous region. It suffices to be informed via a physical body. In the porous region in the oxidizing gas flow path 40 in the single cell, if a moisture discharge suppression unit that suppresses the movement of moisture in the gas flow direction due to the flow of the oxidizing gas as compared with the dense region is provided, the same as in the embodiment. The effect is obtained.

第１ないし第７実施例では、多孔質領域全体を多孔質体によって形成したが、異なる構成としても良い。例えば、単セル内酸化ガス流路４０を形成するための複数の凸部３６（図４参照）は緻密質で形成し、単セル内酸化ガス流路４０とセル間冷却ガス流路とを隔てる部分だけを多孔質体によって形成することとしても良い。多孔質領域５３において、凸部３６も多孔質体で形成することにより、単セル内酸化ガス流路４０内に水分を留める効率を向上させることができて望ましいが、上記のように多孔質領域の一部を緻密質により形成することも可能である。 In the first to seventh embodiments, the entire porous region is formed of a porous body, but a different configuration may be used. For example, the plurality of protrusions 36 (see FIG. 4) for forming the single-cell oxidant gas flow path 40 are densely formed, and the single-cell oxidant gas flow path 40 and the inter-cell cooling gas flow path are formed. It is good also as forming only a part to separate with a porous body. In the porous region 53, it is desirable that the convex portion 36 is also formed of a porous body, so that the efficiency of retaining moisture in the single-cell oxidizing gas flow path 40 can be improved, but as described above, the porous region 53 It is also possible to form a part of the substrate with a high density.

Ｅ２．変形例２（冷却ガスに関する変形例）：
第１ないし第７実施例では、セル間冷却ガス流路を通過した冷却ガスを酸化ガスとして単セル内酸化ガス流路４０に供給しているが、セル間冷却ガス流路と単セル内酸化ガス流路とには、独立して空気が供給されることとしても良い。あるいは、多孔質部を介してセル間冷却ガス流路側へと水分を移動させる水分源となる酸化ガス（電気化学反応に供する反応ガス）と同種のガスを冷却ガスとして用いる代わりに、異種のガスを冷却ガスとして用いても良い。この場合には、反応ガスに混入しても電気化学反応に影響を与えないガスを冷却ガスとして選択することが望ましい。また、冷却ガス圧を反応ガス圧よりも低くするならば、冷却ガスが反応ガスに混入するのを効果的に防止できる。 E2. Modification 2 (Modification regarding cooling gas):
In the first to seventh embodiments, the cooling gas that has passed through the inter-cell cooling gas channel is supplied as the oxidizing gas to the intra-cell oxidizing gas channel 40, but the inter-cell cooling gas channel and the intra-cell oxidizing gas are supplied. Air may be independently supplied to the gas flow path. Alternatively, instead of using a gas of the same type as an oxidizing gas (reactive gas used for electrochemical reaction) as a moisture source for moving moisture to the inter-cell cooling gas flow path side through the porous portion, a different gas is used. May be used as a cooling gas. In this case, it is desirable to select a gas that does not affect the electrochemical reaction even if mixed in the reaction gas as the cooling gas. Further, if the cooling gas pressure is made lower than the reaction gas pressure, it is possible to effectively prevent the cooling gas from being mixed into the reaction gas.

また、第１ないし第７実施例では、多孔質領域には冷却ガスを流し、緻密領域には冷却液を流して燃料電池の冷却を行なっているが、多孔質領域に冷却ガスが流れ、反応ガス流路から冷却ガス流路へと多孔質部を介して水分が移動可能であれば異なる構成としても良い。実施例の構成では、酸化ガス中の酸素濃度が高く電気化学反応がより活発に進行する上流領域である緻密領域を、液体を用いて冷却することによって、冷却効率を向上させているが、冷媒として冷却ガスだけを用いることとしても良い。   In the first to seventh embodiments, the cooling gas is supplied to the porous region and the cooling liquid is supplied to the dense region to cool the fuel cell. However, the cooling gas flows to the porous region and the reaction is performed. A different configuration may be used as long as moisture can move from the gas flow path to the cooling gas flow path via the porous portion. In the configuration of the example, the cooling efficiency is improved by cooling the dense region, which is the upstream region where the oxygen concentration in the oxidizing gas is high and the electrochemical reaction proceeds more actively, using a liquid. As an alternative, only the cooling gas may be used.

Ｅ３．変形例３（発明を適用するガス流路に関する変形例）：
第１ないし第７実施例では、単セル内酸化ガス流路４０とセル間冷却ガス流路との間に配設されるガスセパレータに多孔質部を配設しているが、単セル内燃料ガス流路４２とセル間冷却ガス流路との間に配設されるガスセパレータに、同様の多孔質部を配設しても良い。電気化学反応で利用する反応ガスである燃料ガスの流路において本発明を適用すれば、単セル内燃料ガス流路内の水分を冷却ガス流路側に排出する際に、単セル内燃料ガス流路内の水分を多孔質部を介して冷却ガス流路側に移動させる効率を向上させることができる。なお、この場合には、冷却ガスとしては、単セル内燃料ガス流路に供給する前の燃料ガスを用いることが望ましい。すなわち、排水の対象となる反応ガスと同種のガスを冷却ガスとして用いることが望ましい。 E3. Modification 3 (Modification regarding the gas flow path to which the invention is applied):
In the first to seventh embodiments, the porous portion is disposed in the gas separator disposed between the single-cell oxidizing gas flow path 40 and the inter-cell cooling gas flow path. A similar porous portion may be disposed in the gas separator disposed between the gas flow path 42 and the inter-cell cooling gas flow path. When the present invention is applied to the flow path of the fuel gas that is a reaction gas used in the electrochemical reaction, the fuel gas flow in the single cell is discharged when the water in the fuel gas flow path in the single cell is discharged to the cooling gas flow path side. The efficiency of moving the moisture in the channel to the cooling gas channel side through the porous part can be improved. In this case, as the cooling gas, it is desirable to use the fuel gas before being supplied to the fuel gas passage in the single cell. That is, it is desirable to use the same kind of gas as the reaction gas to be drained as the cooling gas.

あるいは、セパレータ２０とセパレータ２２との両方に、実施例の多孔質部と同様の多孔質部を設けることとしても良い。このような構成とすれば、単セル内酸化ガス流路４０と単セル内燃料ガス流路４２の両方において、多孔質部を介して冷却ガスに水分を移動させる効率を向上させる同様の効果を得ることができる。このとき、冷却ガス圧を、燃料ガス圧および酸化ガス圧よりも充分に低くすれば、燃料ガスと酸化ガスとが混じり合うことを防止可能となる。   Or it is good also as providing the porous part similar to the porous part of an Example in both the separator 20 and the separator 22. FIG. With such a configuration, the same effect of improving the efficiency of transferring moisture to the cooling gas via the porous portion in both the single-cell oxidizing gas flow channel 40 and the single-cell fuel gas flow channel 42 can be obtained. Obtainable. At this time, if the cooling gas pressure is sufficiently lower than the fuel gas pressure and the oxidizing gas pressure, it is possible to prevent the fuel gas and the oxidizing gas from being mixed.

Ｅ４．変形例４：
第１ないし第７実施例では、セル間冷却ガス流路と単セル内酸化ガス流路４０とを接続する接続流路８２を設けているが、この接続流路８２は、例えば、燃料電池の積層方向端部の一方において、冷却ガス排出マニホールド端部と酸化ガス供給マニホールド端部とを接続して形成することができる。あるいは、燃料電池を構成するスタック内で、各セル面内において、接続流路８２を設けることも可能である。 E4. Modification 4:
In the first to seventh embodiments, the connection flow path 82 that connects the inter-cell cooling gas flow path and the single-cell oxidizing gas flow path 40 is provided. One end of the stacking direction can be formed by connecting the cooling gas discharge manifold end and the oxidizing gas supply manifold end. Alternatively, the connection flow path 82 can be provided in each cell plane in the stack constituting the fuel cell.

Ｅ５．変形例５：
第１ないし第７実施例では、燃料電池は固体高分子型燃料電池としたが、異なる種類の燃料電池に適用することも可能である。セパレータを含む部材を積層して構成する燃料電池であって、発電中に反応ガス流路中の水分量が増加し、燃料電池を冷却するために冷却ガスを用いる燃料電池であれば、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。特に、多孔質部を介して供給された水分を含有した冷却ガスを反応ガスとして用いる構成を、湿潤状態で用いる電解質層を備える燃料電池に適用する場合には、電解質層の水分不足を防止する効果が得られる。 E5. Modification 5:
In the first to seventh embodiments, the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell, but it can also be applied to different types of fuel cells. The present invention is a fuel cell configured by stacking members including a separator, the amount of water in the reaction gas channel being increased during power generation, and a fuel cell that uses a cooling gas to cool the fuel cell. The same effect can be obtained by applying. In particular, when applying a configuration in which a cooling gas containing moisture supplied through the porous portion is used as a reaction gas to a fuel cell including an electrolyte layer used in a wet state, the moisture shortage of the electrolyte layer is prevented. An effect is obtained.

第１実施例における燃料電池の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fuel cell in 1st Example. 単セル１０の構成を表わす分解斜視図である。2 is an exploded perspective view showing a configuration of a single cell 10. FIG. セパレータ２０の様子を表わす平面図である。3 is a plan view showing a state of a separator 20. FIG. 略平行な複数の溝状流路群を形成するセパレータ２０を表わす平面図である。It is a top view showing the separator 20 which forms the substantially parallel groove-shaped flow path group. 単セル１０の内部構成を模式的に表わす断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing an internal configuration of a single cell 10. FIG. 単セル１０の内部構成を模式的に表わす断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing an internal configuration of a single cell 10. FIG. 単セル１０の内部構成を模式的に表わす断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing an internal configuration of a single cell 10. FIG. セパレータ１２０の構成を表わす平面図である。3 is a plan view illustrating a configuration of a separator 120. FIG. セパレータ２２０の構成を表わす平面図である。3 is a plan view illustrating a configuration of a separator 220. FIG. セパレータ３２０の構成を表わす平面図である。3 is a plan view illustrating a configuration of a separator 320. FIG. 第４実施例の単セルの内部構成を模式的に表わす断面図である。It is sectional drawing which represents typically the internal structure of the single cell of 4th Example. 第５実施例の単セルの内部構成を模式的に表わす断面図である。It is sectional drawing which represents typically the internal structure of the single cell of 5th Example. 第５実施例の単セルの内部構成を模式的に表わす断面図である。It is sectional drawing which represents typically the internal structure of the single cell of 5th Example.

符号の説明Explanation of symbols

１０…単セル
１２…ＭＥＡ
１３，１４…ガス拡散層
２０，２２，１２０，２２０，３２０，４２０…セパレータ
２２ａ，２２ｂ…孔部
２４ａ，２４ｂ…孔部
２６ａ，２６ｂ…孔部
２８ａ，２８ｂ…孔部
３０，１３０，２３０，３３０…酸化ガス流路形成部
３２，３３…冷却液流路形成部
３４，３５…冷却ガス流路形成部
３６…凸部
３８…シール部材
４０…単セル内酸化ガス流路
４２…単セル内燃料ガス流路
４４…酸化ガス供給マニホールド
４６…酸化ガス排出マニホールド
５０…冷却ガス上流領域
５２，４５２…多孔質部
５３…多孔質領域
５４…冷却ガス下流領域
６０…燃料電池スタック
６１…冷却液循環部
６２…燃料ガス供給部
６３…流量調整弁
６４…ブロワ
６５…循環ポンプ
６６…熱交換器
６８…制御部
７０…燃料ガス流路
７２…酸化ガス流路
７４…冷却ガス流路
７６…冷却液流路
８０…空気流路
８２…接続流路
８４…分岐流路
１３６，１３７，２３７…凸部
３３７…多孔流路部 10 ... Single cell 12 ... MEA
13, 14 ... Gas diffusion layer 20, 22, 120, 220, 320, 420 ... Separator 22a, 22b ... Hole 24a, 24b ... Hole 26a, 26b ... Hole 28a, 28b ... Hole 30, 130, 230, 330 ... Oxidizing gas flow path forming part 32, 33 ... Coolant liquid flow path forming part 34, 35 ... Cooling gas flow path forming part 36 ... Convex part 38 ... Sealing member 40 ... In-single cell oxidizing gas flow path 42 ... Inside single cell Fuel gas flow path 44 ... Oxidizing gas supply manifold 46 ... Oxidizing gas discharge manifold 50 ... Cooling gas upstream region 52, 452 ... Porous portion 53 ... Porous region 54 ... Cooling gas downstream region 60 ... Fuel cell stack 61 ... Coolant circulation Unit 62 ... Fuel gas supply unit 63 ... Flow rate adjustment valve 64 ... Blower 65 ... Circulation pump 66 ... Heat exchanger 68 ... Control unit 70 ... Fuel gas flow path 72 ... Oxidation gas flow path 74 ... Cooling gas flow path 76 ... Cooling liquid flow path 80 ... Air flow path 82 ... Connection flow path 84 ... Branch flow path 136, 137, 237 ... Projection 337 ... Porous flow path section

Claims (14)

燃料電池であって、
電解質層と、
該電解質層との間に電極を挟んで隣接し、
電気化学反応で利用する反応ガスが流れる反応ガス流路を形成する第１の面と、冷却ガスが流れる冷却ガス流路を形成する第２の面とを有すると共に、
ガス不透過な緻密部材から成る基材を備える緻密領域と、前記反応ガス流路と前記冷却ガス流路との間を連絡するように設けられた多孔質領域とを有し、
前記第１の面では、前記反応ガス流路として、前記緻密領域に形成される流路と前記多孔質領域に形成される流路とが連続して成る流路を形成するガスセパレータと、
を備え、さらに、
前記多孔質領域に形成される前記反応ガス流路において、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路に比べて、前記反応ガスの流れによる該反応ガスの流れ方向への水分の移動を抑える水分排出抑制部として、前記多孔質領域に形成される前記反応ガス流路における前記反応ガスの流速を、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路における前記反応ガスの流速に比べて低下させる流速低下部を備える燃料電池。 A fuel cell,
An electrolyte layer;
Adjacent the electrode between the electrolyte layer,
Having a first surface that forms a reaction gas flow path through which a reaction gas used in an electrochemical reaction flows, and a second surface that forms a cooling gas flow path through which a cooling gas flows;
A dense region comprising a base material composed of a gas-impermeable dense member, and a porous region provided so as to communicate between the reaction gas flow channel and the cooling gas flow channel,
In the first surface, as the reaction gas flow path, a gas separator that forms a flow path in which a flow path formed in the dense area and a flow path formed in the porous area are continuously formed;
In addition,
The reaction gas flow path formed in the porous region suppresses the movement of moisture in the flow direction of the reaction gas due to the flow of the reaction gas, compared to the reaction gas flow channel formed in the dense region. As a moisture discharge suppression unit, the flow rate of the reaction gas in the reaction gas channel formed in the porous region is reduced as compared with the flow rate of the reaction gas in the reaction gas channel formed in the dense region. A fuel cell including a flow velocity reduction unit. 請求項１記載の燃料電池であって、
前記流速低下部は、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路の流路断面よりも流路断面が大きく形成された前記多孔質領域における前記反応ガス流路である
燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein
The flow velocity reduction portion is the reaction gas channel in the porous region in which a channel cross section is formed larger than a channel cross section of the reaction gas channel formed in the dense region. 請求項２記載の燃料電池であって、
前記ガスセパレータは、前記第１の面に、前記緻密領域および前記多孔質領域にわたって、前記ガス流路を形成するための凹部を有し、
前記流速低下部は、前記緻密領域に設けられた前記凹部に比べて深く形成されている前記多孔質領域に設けられた前記凹部によって形成される前記反応ガス流路である
燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein
The gas separator has a recess for forming the gas flow path over the dense region and the porous region on the first surface,
The flow velocity reduction portion is the reaction gas flow path formed by the recess provided in the porous region that is formed deeper than the recess provided in the dense region. 燃料電池であって、
電解質層と、
該電解質層との間に電極を挟んで隣接し、
電気化学反応で利用する反応ガスが流れる反応ガス流路を形成する第１の面と、冷却ガスが流れる冷却ガス流路を形成する第２の面とを有すると共に、
ガス不透過な緻密部材から成る基材を備える緻密領域と、前記反応ガス流路と前記冷却ガス流路との間を連絡するように設けられた多孔質領域とを有し、
前記第１の面では、前記反応ガス流路として、前記緻密領域に形成される流路と前記多孔質領域に形成される流路とが連続して成る流路を形成するガスセパレータと、
を備え、さらに、
前記多孔質領域に形成される前記反応ガス流路において、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路に比べて、前記反応ガスの流れによる該反応ガスの流れ方向への水分の移動を抑える水分排出抑制部として、所定方向に向かう前記反応ガスの流れを、前記多孔質領域に形成される前記反応ガス流路において妨げるガス流妨害部を備える燃料電池。 A fuel cell,
An electrolyte layer;
Adjacent the electrode between the electrolyte layer,
Having a first surface that forms a reaction gas flow path through which a reaction gas used in an electrochemical reaction flows, and a second surface that forms a cooling gas flow path through which a cooling gas flows;
A dense region comprising a base material composed of a gas-impermeable dense member, and a porous region provided so as to communicate between the reaction gas channel and the cooling gas channel;
In the first surface, as the reaction gas flow path, a gas separator that forms a flow path in which a flow path formed in the dense area and a flow path formed in the porous area are continuously formed;
In addition,
The reaction gas flow path formed in the porous region suppresses the movement of moisture in the flow direction of the reaction gas due to the flow of the reaction gas, compared to the reaction gas flow channel formed in the dense region. A fuel cell comprising a gas flow obstructing unit that prevents a flow of the reaction gas toward a predetermined direction in the reaction gas flow path formed in the porous region as a moisture discharge suppressing unit. 請求項４記載の燃料電池であって、
前記ガスセパレータは、前記第１の面において、前記緻密領域に、前記反応ガス流路を形成するための凹部を形成すると共に、前記多孔質領域に、前記反応ガス流路を形成して内部を前記反応ガスが通過する多孔質部を有し、
前記ガス流妨害部は、前記凹部に連続して設けられた前記多孔質部である
燃料電池。 The fuel cell according to claim 4, wherein
The gas separator has a concave portion for forming the reaction gas flow channel in the dense region on the first surface, and the reaction gas flow channel is formed in the porous region to form an interior. A porous portion through which the reaction gas passes;
The gas flow obstructing part is the porous part provided continuously in the concave part. 請求項１ないし５いずれか記載の燃料電池であって、
前記冷却ガス流路と前記反応ガス流路とを接続し、前記冷却ガス流路を通過した冷却ガスを前記反応ガスとして前記反応ガス流路に導く接続流路をさらに備える
燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 1 to 5,
A fuel cell further comprising: a connection channel that connects the cooling gas channel and the reaction gas channel and guides the cooling gas that has passed through the cooling gas channel to the reaction gas channel as the reaction gas. 請求項１ないし６いずれか記載の燃料電池であって、
前記反応ガスは、酸素を含有する酸化ガスである
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 6,
The reaction gas is an oxidizing gas containing oxygen. 請求項１ないし７いずれか記載の燃料電池であって、
前記多孔質領域は、前記緻密領域に形成される前記反応ガス流路に比べて、下流側の前記反応ガス流路を形成する
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 7,
The porous region forms the reaction gas channel on the downstream side as compared with the reaction gas channel formed in the dense region. 請求項１ないし８いずれか記載の燃料電池は、さらに、
前記多孔質領域における前記冷却ガス流路の下流側に対応する領域に、前記反応ガス流路内での水分の滞留を防止する水分滞留防止部として、前記冷却ガス流路の上流側に対応する領域に形成された前記反応ガス流路に比べて流路断面積が小さく形成された前記反応ガス流路を備える
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 8, further comprising:
In the porous region, the region corresponding to the downstream side of the cooling gas channel corresponds to the upstream side of the cooling gas channel as a moisture retention preventing part for preventing the retention of moisture in the reaction gas channel. A fuel cell comprising the reactive gas flow channel having a flow channel cross-sectional area smaller than the reactive gas flow channel formed in a region. 請求項１ないし９いずれか記載の燃料電池であって、
前記冷却ガス流路は、前記ガスセパレータの前記第２の面において、前記多孔質領域内に形成されており、
前記燃料電池は、さらに、
前記冷却ガス流路の上流側に比べて下流側で、前記多孔質領域を介した前記反応ガス流路から前記冷却ガス流路への水分の移動を促進する水分移動促進部として、前記冷却ガス流路の上流側よりも下流側において冷却ガスの流速を速くする冷却ガス流速調整部を備える
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 9 ,
The cooling gas flow path is formed in the porous region on the second surface of the gas separator,
The fuel cell further includes:
The cooling gas as a moisture movement promoting part that promotes the movement of moisture from the reaction gas channel to the cooling gas channel via the porous region on the downstream side compared to the upstream side of the cooling gas channel. A fuel cell comprising a cooling gas flow rate adjustment unit that increases a flow rate of cooling gas on the downstream side of the upstream side of the flow path. 請求項１０記載の燃料電池であって、
前記冷却ガス流速調整部は、前記冷却ガス流路の上流側よりも下流側において、前記冷却ガス流路の冷却ガス流れ方向における流路断面積を絞る流路面積絞り部である
燃料電池。 The fuel cell according to claim 10, wherein
The cooling gas flow rate adjustment unit is a channel area throttle unit that throttles a channel cross-sectional area in the cooling gas flow direction of the cooling gas channel on the downstream side of the upstream side of the cooling gas channel. 請求項１ないし９いずれか記載の燃料電池であって、
前記冷却ガス流路は、前記ガスセパレータの前記第２の面において、前記多孔質領域内に形成されており、
前記燃料電池は、
前記冷却ガス流路の上流側に比べて下流側で、前記多孔質領域を介した前記反応ガス流路から前記冷却ガス流路への水分の移動を促進する水分移動促進部として、前記冷却ガス流路の下流側を形成する領域の方が上流側を形成する領域に比べて、気孔径および／または気孔率が大きい前記多孔質領域を備える
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 9 ,
The cooling gas flow path is formed in the porous region on the second surface of the gas separator,
The fuel cell is,
Downstream than on the upstream side of the pre-Symbol cooling gas flow path, as a moisture transfer-promoting portion that promotes the movement of moisture into the cooling gas flow path from said porous the reactant gas flow path through the area, the cooling A fuel cell comprising the porous region in which a region forming a downstream side of a gas flow path has a larger pore diameter and / or porosity than a region forming an upstream side. 請求項１ないし９いずれか記載の燃料電池であって、
前記冷却ガス流路は、前記ガスセパレータの前記第２の面において、前記多孔質領域内に形成されており、
前記燃料電池は、さらに、
前記冷却ガス流路の上流側に比べて下流側で、前記多孔質領域を介した前記反応ガス流路から前記冷却ガス流路への水分の移動を促進する水分移動促進部として、前記ガスセパレータの前記第２の面において前記冷却ガス流路を形成する構造であって、上流側よりも下流側における流路表面積が大きくなる前記冷却ガス流路を形成する冷却ガス流路形成部を備える
燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 9 ,
The cooling gas flow path is formed in the porous region on the second surface of the gas separator,
The fuel cell further includes:
The gas separator as a moisture movement promoting part that promotes the movement of moisture from the reaction gas channel to the cooling gas channel via the porous region on the downstream side compared to the upstream side of the cooling gas channel. And a cooling gas flow path forming portion for forming the cooling gas flow path having a flow path surface area on the downstream side larger than that on the upstream side. battery. 第１の面および第２の面を有し、電解質層および電極を形成する部材と共に積層されて燃料電池を形成する燃料電池用ガスセパレータであって、
ガス不透過な緻密部材から成る基材を備える緻密部と、
前記第１の面および第２の面の間で水分の移動を許容するように配設された多孔質部と、
前記緻密部と前記多孔質部にわたって前記第１の面上に前記電極との間で流体流路を形成すると共に、前記多孔質部に形成される前記流体流路の流路断面積が、前記緻密部に形成される前記流体流路の流路断面積よりも大きくなる形状を有する流路形成部と
を備えるセパレータ。 A gas separator for a fuel cell that has a first surface and a second surface and is laminated together with a member that forms an electrolyte layer and an electrode to form a fuel cell,
A dense portion including a base material composed of a gas impermeable dense member;
A porous portion arranged to allow movement of moisture between the first surface and the second surface;
A fluid channel is formed between the electrode on the first surface over the dense part and the porous part, and a channel cross-sectional area of the fluid channel formed in the porous part is And a flow path forming part having a shape that is larger than the flow path cross-sectional area of the fluid flow path formed in the dense part.
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