JP4651807B2

JP4651807B2 - Fuel cell

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Publication number: JP4651807B2
Application number: JP2000345100A
Authority: JP
Inventors: 洋介藤井; 隆行小川; 英明菊池; 征治鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-11-13
Also published as: JP2002151104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池に関するものであり、特に、結露水の排出性を向上させることができる燃料電池に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子電解質膜を挟んでアノード電極とカソード電極とを対設した電解質・電極構造体をセパレータによって挟持したものを一単位とし、これらを複数積層することにより構成された固体高分子電解質型の燃料電池が開発され、種々の用途に実用化されつつある。
この種の燃料電池において、アノード電極側に供給された燃料ガス、例えば、水素ガスは、触媒電極上で水素イオン化され、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソード電極へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。カソード電極には、酸化剤ガス、例えば酸素ガスあるいは空気が供給されているために、このカソード電極において、前記水素イオン、前記電子及び酸素ガスが反応して水が生成される。
【０００３】
ここで、前記アノード電極、カソード電極に燃料ガス、酸化剤ガスを供給する場合には、供給されたガスが効率よく反応に使用されるように、電解質・電極構造体とその両側に対設されたセパレータとの間にシール部材を介在させて気密性を確保し、このセパレータ面であってシール部材で囲まれた部分に、燃料ガス、酸化剤ガスを導くためのガス流路を設けている（特許２７１１０１８号公報参照）。
【０００４】
これを図１３によって説明する。同図において１はセパレータ（例えば、アノード側セパレータ）を示している。セパレータ１の中央部には凹所２が形成され、ここに蛇行溝３が形成されている。セパレータ１の凹所２の上部左側と下部右側に反応ガスの供給開口４と排出開口５とが形成され、これら反応ガスの供給開口４と排出開口５は、各々流体入口６と流体出口７を介して前記蛇行溝３に連通している。
よって、供給開口４から供給された反応ガスは流体入口６から蛇行溝３に供給され、効率よく反応に供され、反応済みガスは流体出口７から排出開口５へと排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、反応ガスに含まれる水分や反応による生成水が凝縮した結露水が蛇行溝３を閉塞すると、この結露水はなかなか外に排出されず、その結果反応ガスが流れにくくなった部分で反応が不均一になるという問題がある。
また、低負荷域では、反応ガスの流速が相対的に低下してしまうので結露水の排水性が悪くなる。そのため、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流すと、反応ガスの利用率が低下しシステム効率が悪くなるという問題がある。
そこで、この発明は、ガス流路内の結露水の排出性を向上させ、低負荷域においてもガス利用率を高めることができる燃料電池を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟持した電解質・電極構造体（例えば、実施形態における電解質・電極構造体７）を一対のセパレータ（例えば、実施形態におけるカソード側セパレータ１０、アノード側セパレータ１１）で挟持する固体高分子型の燃料電池であって、アノード電極側のセパレータはアノード電極と対峙する方形型のガス流路表面に、アノード電極側の反応ガスを供給する２つのガス流路入口（例えば、実施形態におけるガス流路入口ＡＩＮ）の各々から、往路（例えば、実施形態における往路２９１Ａ，２９２Ａ）、折り返し部（例えば、実施形態における連絡路２８１，２８２）、復路（例えば、実施形態における復路２９１Ｂ，２９２Ｂ）を経てアノード電極側の反応ガスを排出する１つのガス流路出口（例えば、実施形態におけるガス流路出口ＡＯＵＴ）に至るＵ字型のアノード電極側のガス流路（例えば、実施形態におけるガス流路２９１，２９２）を２つ設け、カソード電極側のセパレータはカソード電極と対峙する方形型のガス流路表面に、カソード電極側の反応ガスを供給する２つのガス流路入口（例えば、実施形態におけるガス流路入口ＣＩＮ）の各々から、往路（例えば、実施形態における往路２１１Ａ，２１２Ａ）、折り返し部（例えば、実施形態における連絡路２０１，２０２）、復路（例えば、実施形態における復路２１１Ｂ，２１２Ｂ）を経てカソード電極側の反応ガスを排出する１つのガス流路出口（例えば、実施形態におけるガス流路出口ＣＯＵＴ）に至るＵ字型のカソード電極側のガス流路（例えば、実施形態におけるガス流路２１１，２１２）を２つ設け、これらアノード電極側とカソード電極側の各々２つのガス流路を復路部分を重ね合わせて前記ガス流路表面に配置し、前記各々２つのガス流路の往路部分の断面積の総和を復路部分の断面積の総和よりも大きくしたことを特徴とする燃料電池。
このように構成することで、燃料電池を運転している際に、セパレータのガス流路に結露水がたまっても、重ね合わされた復路における反応ガスの流速が増加し、これにより、ガス流路に生じる結露水を効果的に排出することができるため、セパレータのガス流路表面における均一な反応を確保できる。
また、負荷に応じて２つのＵ字型のガス流路と１つのガス流路とを使い分けて電極内の反応ガス流通面積を変化させることができるため、見かけの電極密度を適正に調整してシステム効率を高めることができる。そして、低負荷域では、１つのガス流路を使用することができるため、低負荷時に２つのガス流路を使用した場合のように、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流す必要がなく反応ガスの利用率が高まるため、その点でもシステム効率を高めることができる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した燃料電池の発明において、前記アノード電極側のセパレータのガス流路入口、出口を互いに向き合う側辺のうちの一方の側辺に設け、カソード電極側のセパレータのガス流路入口、出口を互いに向き合う側辺のうちの他方の側辺に設けたことを特徴とする。
このように構成することで、とりわけ、結露水が溜まりやすいカソード電極側のセパレータの折り返し部の結露水が電解質を透過して逆拡散しアノード電極側のセパレータのガス流路入口側に移動し、アノード電極側の反応ガスの加湿を促進させるため、その分だけ加湿のための装置を小型化することができる。
また、上記アノード電極側のセパレータの復路を重ね合わせた部位に、水分の多いカソード電極側のセパレータの復路を重ね合わせた部位が位置するため、水分が少なくなるアノード側の復路を逆拡散により十分に加湿することができる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の発明において、前記折り返し部が互いに２つのガス流路が合流するバッファー部として形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、ガス流路の一部が結露水により詰まったとしても、バッファー部を介して、結露水により詰まりを生じていない他の流路に反応ガスを導くことができるため、ガス流路が完全に詰まるのを防止できると共に反応の不均一をなくすことができる。
また、比較的結露水が溜まりやすい折り返し部がガス流路入口に近い位置に配置されることとなるため、最も加湿が必要なガス流路入口を効果的に加湿できる。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料電池の発明において、前記ガス流路が複数本の流路（例えば、実施形態における溝１８，２６）からなることを特徴とする。
このように構成することで、１つのガス流路が詰まりを生じた場合でも、他のガス流路により反応ガスの供給が可能であるため、単一のガス流路の場合に比較して信頼性が高められる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１〜図９に示すのは、この発明の第１実施形態である。
図１に示すのは、カソード側セパレータ（ガス流路板）１０であって、ステンレス鋼などの金属材料からプレス成形されたものである。カソード側セパレータ１０は後述するアノード側セパレータ（ガス流路板）１１と共に電解質・電極構造体を挟持して燃料電池を構成し、更にこれらを複数組水平方向に積層して、例えば、車両に搭載される燃料電池スタックを構成するものである。
前記カソード側セパレータ１０には、左側辺部に３つの連通孔１２Ｃａ，１３Ｃ，１２Ｃｂが、右側辺部に３つの連通孔１４Ｃａ，１５Ｃ，１４Ｃｂが各々形成されている。上側辺部と下側辺部には各々１つの連通孔１６、１７が形成されている。つまり、この実施形態はいわゆる内部マニホールドタイプである。
【００１３】
具体的にはカソード側セパレータ１０の左側辺部の上側と下側には酸化剤ガス（例えば、空気）の入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂが形成され、左側辺部の中央部には酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ｃが形成されている。一方、カソード側セパレータ１０の右側辺部の上側と下側には燃料ガス（例えば、水素）の入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂが形成され、右側辺部の中央部には燃料ガスの出口側連通孔１５Ｃが形成されている。
【００１４】
また、カソード側セパレータ１０の上側辺部には冷却液（例えば、エチレングリコール）の出口側連通孔１６、下側辺部には冷却液の入口側連通孔１７が形成されている。
そして、酸化剤ガスの各連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ，１３Ｃと、燃料ガスの各連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ，１５Ｃと、冷却液の各連通孔１７，１６とで囲まれる部位は、カソード電極と対峙し酸化剤ガスが供給される方形型のガス流路表面として構成されている。
【００１５】
ガス流路表面には横方向に直線状に延びる複数の溝（流路）１８が、数本（上から４本、５本、４本）づつ組となってプレス成形により設けられている。ここで溝１８は波板状に形成された部位のうちの凹部であり、図２に示すカソード側セパレータ１０の裏側では突条１９として形成される。
尚、各溝１８の左側の端部は、酸化剤ガスの各連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ，１３Ｃの右側縁部位置から所定間隔をおいて配置され、各溝１８の右側の端部は、燃料ガスの各連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ，１５Ｃの左側縁部位置から所定間隔をおいて配置されている。
【００１６】
図１において、燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ、出口側連通孔１５Ｃ、及び、冷却液の入口側連通孔１７、出口側連通孔１６の周囲は、各々シール部材ＣＳで取り囲まれている。
また、前記酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ、及び、出口側連通孔１３Ｃは、右側縁部以外の部分をシール部材ＣＳにより囲まれている。
即ち、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ、及び、出口側連通孔１３Ｃは、各々右側縁部においてガス流路表面と連通している。
【００１７】
前記酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａと出口側連通孔１３Ｃとの間にはシール部材ＣＳが設けられ、このシール部材ＣＳが継ぎ目なくガス流路表面の溝１８の間に延出し、溝１８の右側端部付近に至る延出部ＣＳ１を備えている。
また、前記酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃｂと出口側連通孔１３Ｃとの間にはシール部材ＣＳが設けられ、このシール部材ＣＳが継ぎ目なくガス流路表面の溝１８の間に延出し、溝１８の右側端部付近に至る延出部ＣＳ２を備えている。尚、前記シール部材ＣＳ、及び延出部ＣＳ１，ＣＳ２はインジェクション、焼き付け、接着等により取り付けられている。
ここで、前記延出部ＣＳ１，ＣＳ２が設けられる溝１８の間とは、前述したように組となって形成された溝１８の各組間を意味し、この部分はプレス成形を行わない平坦面Ｈとなっている。
【００１８】
ここで、前記延出部ＣＳ１の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＣＳとの間には連絡路２０１を形成する間隔が確保されている。また、前記延出部ＣＳ２の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＣＳとの間には連絡路２０２を形成する間隔が確保されている。尚、これら連絡路２０１，２０２は、上流側の反応ガスをまとめるバッファー部として機能している。また、入口側連通孔１２Ｃａ側の溝１８の端部はガス流路入口ＣＩＮとして構成され、前記出口側連通孔１３Ｃ側の溝１８の端部をガス流路出口ＣＯＵＴとして構成され、これらガス流路入口ＣＩＮとガス流路出口ＣＯＵＴも、バファー部として機能している。
【００１９】
その結果、カソード側セパレータ１０のガス流路表面には、前記延出部ＣＳ１を境界部分とし、連絡路２０１を折り返し部としたＵ字型のガス（酸化剤ガス）流路２１１と、前記延出部ＣＳ２を境界部分とし連絡路２０２を折り返し部としたＵ字型のガス流路２１２とが形成される。
【００２０】
つまり、Ｕ字型のガス流路２１１は、入口側連通孔１２Ｃａ側のガス流路入口ＣＩＮから折り返し部である連絡路２０１までの往路２１１Ａと、前記連絡路２０１から前記出口側連通孔１３Ｃ側のガス流路出口ＣＯＵＴまでの復路２１１Ｂとで構成され、Ｕ字型のガス流路２１２は、入口側連通孔１２Ｃｂ側のガス流路入口ＣＩＮから折り返し部である連絡路２０２までの往路２１２Ａと、前記連絡路２０２から前記出口側連通孔１３Ｃ側のガス流路出口ＣＯＵＴまでの復路２１２Ｂとで構成されている。
よって、カソード側セパレータ１０のガス流路表面にはガス流路２１１とガス流路２１２の２つのガス流路が設けられ、各ガス流路２１１，２１２の復路２１１Ｂ，２１２Ｂ同志が重ね合わせて配置されることとなる。
【００２１】
一方、図２に示すのは図１のカソード側セパレータ１０を裏側から見たものである。したがって、図２の右側辺部は図１の左側辺部に、図２の左側辺部は図１の右側辺部に対応している。具体的には右側辺部の上側と下側には酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂが形成され、右側辺部の中央部には酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ｃが形成されている。また、左側辺部の上側と下側には燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂが形成され、左側辺部の中央部には燃料ガスの出口側連通孔１５Ｃが形成されている。
【００２２】
また、カソード側セパレータ１０の上側辺部には、図１と同様に冷却液の出口側連通孔１６、下側辺部には冷却液の入口側連通孔１７が形成されている。
そして、酸化剤ガスの各連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ，１３Ｃと、燃料ガスの各連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ，１５Ｃと、冷却液の各連通孔１７，１６とで囲まれる部位は、冷却液が供給される冷却面として構成されている。
【００２３】
そして、前記冷却面には図１において説明した溝１８に対応する位置に突条１９が形成されている。したがって、この突条１９も前記溝１８と同様に、数本（上から４本、５本、４本）づつ組となって形成されている。ここで突条１９は波板状に形成された部位のうちの凸部である。したがって、隣接する突条１９の間には溝２２が形成されることとなる。
尚、各突条１９の右側の端部は、酸化剤ガスの各連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ，１３Ｃの左側縁部位置から所定間隔をおいて配置され、各突条１９の左側の端部は、燃料ガスの各連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ，１５Ｃの右側縁部位置から所定間隔をおいて配置されている。
【００２４】
図２において、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ、出口側連通孔１３Ｃ、燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ、出口側連通孔１５Ｃの周囲は、各々シール部材ＲＳで取り囲まれている。
また、冷却液の出口側連通孔１６の周囲は、冷却面側の一部（図２においての左側）を切欠部Ｋ１として切除した以外の部分をシール部材ＲＳにより囲まれている。また、冷却液の入口側連通孔１７の周囲は、冷却面側の一部（図２において右側）を切欠部Ｋ２として切除した以外の部分をシール部材ＲＳにより囲まれている。
即ち、冷却液の入口側連通孔１７は前記切欠部Ｋ２において冷却面と連通しており、出口側連通孔１６は前記切欠部Ｋ１において冷却面と連通している。
【００２５】
前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａと出口側連通孔１５Ｃとの間にはシール部材ＲＳが設けられ、このシール部材ＲＳが継ぎ目なく冷却面の突条１９の間に延出し、突条１９の右側端部付近に至る延出部ＲＳ１を備えている。
また、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃｂと出口側連通孔１３Ｃとの間にはシール部材ＲＳが設けられ、このシール部材ＲＳが継ぎ目なく冷却面の突条１９の間に延出し、突条１９の左側端部付近に至る延出部ＲＳ２を備えている。尚、前記シール部材ＲＳ及び延出部ＲＳ１，ＲＳ２はインジェクション、焼き付け、接着等により取り付けられている。
ここで、前記延出部ＲＳ１，ＲＳ２が設けられる突条１９の間とは、前述したように組となって形成された突条１９の各組間を意味し、この部分はプレス成形を行わない平坦面Ｈとなっている。
【００２６】
ここで、前記延出部ＲＳ１の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＲＳとの間には連絡路２４１を形成する間隔が確保されている。また、前記延出部ＲＳ２の左側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＲＳとの間には連絡路２４２を形成する間隔が確保されている。
その結果、カソード側セパレータ１０の冷却面には、前記延出部ＲＳ２と延出部ＲＳ１とを境界部分とし２つの連絡路２４２，２４１を折り返し部とした蛇行した冷却液流路２５が形成される。
【００２７】
図３に示すのは、アノード側セパレータ１１であって、図１に示すカソード側セパレータ１０と同様にステンレス鋼などの金属材料からプレス成形され、カソード側セパレータ１０に対向する位置で電解質・電極構造体を挟持するものである。前記アノード側セパレータ１１には、前記カソード側セパレータ１０の左側辺部に対向する右側辺部に３つの連通孔１２Ａａ，１３Ａ，１２Ａｂが、また、カソード側セパレータ１０の右側辺部に対向する左側辺部に３つの連通孔１４Ａａ，１５Ａ，１４Ａｂが形成されている。また、上側辺部と下側辺部には各々１つの連通孔１６、１７が形成されている。図１のカソード側セパレータ１０と同様に内部マニホールドタイプとなっている。
【００２８】
具体的にはアノード側セパレータ１１の右側辺部の上側と下側には酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂが形成され、右側辺部の中央部には酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ａが形成されている。一方、アノード側セパレータ１１の左側辺部の上側と下側には燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂが形成され、左側辺部の中央部には燃料ガスの出口側連通孔１５Ａが形成されている。
【００２９】
また、アノード側セパレータ１１の上側辺部には冷却液の出口側連通孔１６、下側辺部には冷却液の入口側連通孔１７が形成されている。
そして、酸化剤ガスの各連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ，１３Ａと、燃料ガスの各連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ，１５Ａと、冷却液の各連通孔１７，１６とで囲まれる部位は、アノード電極と対峙し燃料ガスが供給される方形型のガス流路表面として構成されている。
【００３０】
ガス流路表面にはカソード側セパレータ１０に対応して、横方向に直線状に延びる複数の溝（流路）２６が、数本（上から４本、５本、４本）づつ組となってプレス成形により設けられている。ここで溝２６は波板状に形成された部位のうちの凹部であり、図４に示すアノード側セパレータ１１の裏側では突条２７として形成される。
尚、各溝２６の右側の端部は、酸化剤ガスの各連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ，１３Ａの左側縁部位置から所定間隔をおいて配置され、各溝２６の左側の端部は、燃料ガスの各連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ，１５Ａの右側縁部位置から所定間隔をおいて配置されている。
【００３１】
図３において、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ、出口側連通孔１３Ａ、及び、冷却液の入口側連通孔１７、出口側連通孔１６の周囲は、各々シール部材ＡＳで取り囲まれている。
また、前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ、及び、出口側連通孔１５Ａは、右側縁部以外の部分をシール部材ＡＳにより囲まれている。
即ち、燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ、及び、出口側連通孔１５Ａは、各々右側縁部においてガス流路表面と連通している。
【００３２】
前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａと出口側連通孔１５Ａとの間にはシール部材ＡＳが設けられ、このシール部材ＡＳが継ぎ目なくガス流路表面の溝２６の間に延出し、溝２６の右側端部付近に至る延出部ＡＳ１を備えている。
また、前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ａｂと出口側連通孔１５Ａとの間にはシール部材ＡＳが設けられ、このシール部材ＡＳが継ぎ目なくガス流路表面の溝２６の間に延出し、溝２６の右側端部付近に至る延出部ＡＳ２を備えている。尚、前記シール部材ＡＳ、及び延出部ＡＳ１，ＡＳ２はインジェクション、焼き付け、接着等により取り付けられている。
ここで、前記延出部ＡＳ１，ＡＳ２が設けられる溝２６の間とは、前述したように組となって形成された溝２６の各組間を意味し、この部分はプレス成形を行わない平坦面Ｈとなっている。
【００３３】
ここで、前記延出部ＡＳ１の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＡＳとの間には連絡路２８１を形成する間隔が確保されている。また、前記延出部ＡＳ２の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＡＳとの間には連絡路２８２を形成する間隔が確保されている。尚、これら連絡路２８１，２８２は、上流側の反応ガスをまとめるバッファー部として機能している。また、入口側連通孔１４Ａａ側の溝２６の端部はガス流路入口ＡＩＮとして構成され、前記出口側連通孔１５Ａ側の溝２６の端部をガス流路出口ＡＯＵＴとして構成され、これらガス流路入口ＡＩＮとガス流路出口ＡＯＵＴも、バファー部として機能している。
【００３４】
その結果、アノード側セパレータ１１のガス流路表面には、前記延出部ＡＳ１を境界部分とし、連絡路２８１を折り返し部としたＵ字型のガス（燃料ガス）流路２９１と、前記延出部ＡＳ２を境界部分とし連絡路２８２を折り返し部としたＵ字型のガス流路２９２とが形成される。
【００３５】
つまり、Ｕ字型のガス流路２９１は、入口側連通孔１４Ａａ側のガス流路入口ＡＩＮから折り返し部である連絡路２８１までの往路２９１Ａと、前記連絡路２８１から前記出口側連通孔１５Ａ側のガス流路出口ＡＯＵＴまでの復路２９１Ｂとで構成され、Ｕ字型のガス流路２９２は、入口側連通孔１２Ａｂ側のガス流路入口ＡＩＮから折り返し部である連絡路２８２までの往路２９２Ａと、前記連絡路２８２から前記出口側連通孔１５Ａ側のガス流路出口ＡＯＵＴまでの復路２９２Ｂとで構成されている。
よって、アノード側セパレータ１１のガス流路表面にはガス流路２９１とガス流路２９２の２つのガス流路が設けられ、各ガス流路２９１，２９２の復路２９１Ｂ，２９２Ｂ同志が重ね合わせて配置されることとなる。
【００３６】
一方、図４に示すのは図３のアノード側セパレータ１１を裏側から見たものである。したがって、図４の右側辺部は図３の左側辺部に、図４の左側辺部は図３の右側辺部に対応している。具体的には左側辺部の上側と下側には酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂが形成され、左側辺部の中央部には酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ａが形成されている。また、右側辺部の上側と下側には燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂが形成され、右側辺部の中央部には燃料ガスの出口側連通孔１５Ａが形成されている。
また、アノード側セパレータ１１の上側辺部には、図３と同様に冷却液の出口側連通孔１６、下側辺部には冷却液の入口側連通孔１７が形成されている。
そして、酸化剤ガスの各連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ，１３Ａと、燃料ガスの各連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ，１５Ａと、冷却液の各連通孔１７，１６とで囲まれる部位は、冷却液が供給される冷却面として構成されている。
【００３７】
そして、前記冷却面には図３において説明した溝２６に対応する位置に突条２７が形成されている。したがって、この突条２７も前記溝２６と同様に、数本（上から４本、５本、４本）づつ組となって形成されている。ここで突条２７は波板状に形成された部位のうちの凸部である。したがって、隣接する突条２７の間には溝３０が形成されることとなる。
尚、各突条２７の左側の端部は、酸化剤ガスの各連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ，１３Ａの右側縁部位置から所定間隔をおいて配置され、各突条２７の右側の端部は、燃料ガスの各連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ，１５Ａの左側縁部位置から所定間隔をおいて配置されている。
【００３８】
図４において、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ、出口側連通孔１３Ａ、燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ、出口側連通孔１５Ａの周囲は、各々シール部材ＲＳで取り囲まれている。
また、冷却液の出口側連通孔１６の周囲は、冷却面側の一部（図４においての右側）を切欠部Ｋ１として切除した以外の部分をシール部材ＲＳにより囲まれている。また、冷却液の入口側連通孔１７の周囲は、冷却面側の一部（図４において左側）を切欠部Ｋ２として切除した以外の部分をシール部材ＲＳにより囲まれている。
即ち、冷却液の入口側連通孔１７は前記切欠部Ｋ２において冷却面と連通しており、出口側連通孔１６は前記切欠部Ｋ１において冷却面と連通している。
【００３９】
前記燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａと出口側連通孔１５Ａとの間にはシール部材ＲＳが設けられ、このシール部材ＲＳが継ぎ目なく冷却面の突条２７の間に延出し、突条２７の左側端部付近に至る延出部ＲＳ１を備えている。
また、酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａｂと出口側連通孔１３Ａとの間にはシール部材ＲＳが設けられ、このシール部材ＲＳが継ぎ目なく冷却面の突条２７の間に延出し、突条２７の右側端部付近に至る延出部ＲＳ２を備えている。尚、前記シール部材ＲＳ及び延出部ＲＳ１，ＲＳ２はインジェクション、焼き付け、接着等により取り付けられている。
ここで、前記延出部ＲＳ１，ＲＳ２が設けられる突条２７の間とは、前述したように組となって形成された突条２７の各組間を意味し、この部分はプレス成形を行わない平坦面Ｈとなっている。
【００４０】
ここで、前記延出部ＲＳ１の左側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＲＳとの間には連絡路３１１を形成する間隔が確保されている。また、前記延出部ＲＳ２の右側端部と、これに対向する位置に配置されたシール部材ＲＳとの間には連絡路３１２を形成する間隔が確保されている。
その結果、アノード側セパレータ１１の冷却面には、前記延出部ＲＳ２と延出部ＲＳ１とを境界部分とし２つの連絡路３１２，３１１を折り返し部とした蛇行した冷却液流路２５が形成される。
【００４１】
図５〜図９は、前記カソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ１１とにより電解質・電極構造体７を挟持して構成される燃料電池８を図２の各部において断面で示したものである。
図５は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。同図において、電解質・電極構造体７は、固体高分子電解質膜とこの固体高分子電解質膜の両側にアノード電極とカソード電極とを対設して構成されるものであり、電解質・電極構造体７をシール部材ＣＳ，ＡＳを介してカソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ１１とで挟持している。
【００４２】
この際、図１のカソード側セパレータ１０の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ及び出口側連通孔１３Ｃは、図３のアノード側セパレータ１１の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ及び出口側連通孔１３Ａに整合する。また、図１のカソード側セパレータ１０の燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ及び出口側連通孔１５Ｃは、図３のアノード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ及び出口側連通孔１５Ａに整合する。そして、このように各部が整合した状態で電解質・電極構造体７を対向するガス流路表面で挟持している。
【００４３】
また、上記電解質・電極構造体７を挟持したカソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ１１は複数組積層されるため、隣接する部分では各冷却面が対向した状態となる。つまり、図２のカソード側セパレータ１０の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ及び出口側連通孔１３Ｃは、図４のアノード側セパレータ１１の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ａａ，１２Ａｂ及び出口側連通孔１３Ａに整合する。一方、図２のカソード側セパレータ１０の燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ及び出口側連通孔１５Ｃは、図４のアノード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ及び出口側連通孔１５Ａに整合する。
【００４４】
このように積層された状態で、前記カソード側セパレータ１０と電解質・電極構造体７との間に、前述したガス（酸化剤ガス）流路２１１、２１２が形成され、アノード側セパレータ１１と電解質・電極構造体７との間に、前述したガス（燃料ガス）流路２９１，２９２が形成され、前記アノード側セパレータ１１とカソード側セパレータ１０との間に、前述した冷却液流路２５が形成される。
【００４５】
また、図５に示すように、カソード側セパレータ１０の燃料ガスの入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ及び出口側連通孔１５Ｃが、アノード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂ及び出口側連通孔１５Ａと、シール部材ＣＳによりシールされている。
図６は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。同図において、カソード側セパレータ１０の冷却面とアノード側セパレータ１１の冷却面との間に蛇行した冷却液流路２５を形成すべく、シール部材ＲＳの延出部ＲＳ１は互いに密接している。また、カソード側セパレータ１０のガス流路表面とアノード側セパレータ１１のガス流路表面の突条同志（溝２２と溝３０の裏側同志）が電解質・電極構造体７を挟持しており、また、カソード側セパレータ１０の冷却面とアノード側セパレータ１１の冷却面の溝２２、溝３０同志が対向してここに冷却液流路２５が形成されている。
【００４６】
図７は図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。カソード側セパレータ１０のガス流路表面とアノード側セパレータ１１のガス流路表面の各突条同志（溝２２と溝３０の裏側同志）が電解質・電極構造体７を挟持している状態と、カソード側セパレータ１０の冷却面とアノード側セパレータ１１の冷却面の溝２２、溝３０同志が対向して冷却液流路２５が形成されている状態を示す。
また、図８は図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。カソード側セパレータ１０のガス流路表面とアノード側セパレータ１１のガス流路表面の各溝１８，２６が電解質・電極構造体７との間にガス流路２１１，２９１を形成している状態と、カソード側セパレータ１０の冷却面とアノード側セパレータ１１の冷却面の突条１９，２７同志が密接して冷却液流路を区画している状態を示す。尚、図９は図２のＥ−Ｅ線に沿う断面図であり、各シール部材ＡＳ，ＣＳ，ＲＳが延出部ＡＳ２，ＣＳ２，ＲＳ２を含め互いに密接している状態を示す。
【００４７】
上記実施形態において、燃料電池８に酸化剤ガスが供給されると、この酸化剤ガスは、図１に示すようにカソード側セパレータ１０の酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂからカソード側セパレータ１０のガス流路表面に供給される。すると、前記延出部ＣＳ１を境界部分とし連絡路２０１を折り返し部としたＵ字型のガス流路２１１と、前記延出部ＣＳ２を境界部分とし連絡路２０２を折り返し部としたＵ字型のガス流路２１２とに酸化剤ガスが流れ、反応済みのガスは酸化剤ガスの出口側連通孔１３Ｃから排出される。
【００４８】
一方、同様に燃料電池に燃料ガスが供給されると、この燃料ガスは、図３に示すようにアノード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂからアノード側セパレータ１１のガス流路表面に供給される。すると、前記延出部ＡＳ１を境界部分とし連絡路２８１を折り返し部としたＵ字型のガス流路２９１と、前記延出部ＡＳ２を境界部分とし連絡路２８２を折り返し部としたＵ字型のガス流路２９２とに燃料ガスが流れ、反応済みのガスは燃料ガスの出口側連通孔１５Ａから排出される。
したがって、供給される燃料ガスと酸化ガスとにより、固体高分子電解質膜を介して、カソード側セパレータ１０とアノード側セレータ１１との間に電気エネルギーが発生して発電が行われる。
【００４９】
また、燃料電池に冷却液が供給されると、この冷却液は図２、図４に示すようにカソード側セパレータ１０及びアノード側セパレータ１１の冷却液の入口側連通孔１７から各セパレータ１０，１１の冷却面に供給される。すると、前記延出部ＲＳ２，ＲＳ１を境界部分とし連絡路２４２，３１２及び連絡路２４１，３１１を折り返し部とした蛇行した冷却液流路２５に冷却液が流れ、冷却液の出口側連通孔１６から排出される。これにより燃料電池を冷却することができる。
【００５０】
したがって、この実施形態においては、カソード側セパレータ１０の２つのガス流路２１１，２１２においては復路２１１Ｂ，２１２Ｂが重ね合わされ、アノード側セパレータ１１の２つのガス流路２９１，２９２においては復路２９１Ｂ，２９２Ｂが重ね合わされて配置されているため、重ね合わされた復路２９１Ｂ，２９２Ｂにおいてガス流速が増加し、その結果、ガス流路に生じる結露水を効果的に排出することができる。このため、各セパレータ１０，１１のガス流路表面が部分的に結露水により閉塞されることが無くなり均一な反応を確保できる。
【００５１】
また、前記実施形態においては、カソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ１１の双方とも、入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ、入口側連通孔１４Ａａ，１４Ａｂから連絡路２０１，２０２、連絡路２８１，２８２に至るまでの溝１８，２６数の総和（４本＋４本＝８本）に比較して、連絡路２０１，２０２、連絡路２８１，２８２から出口側連通孔１３Ｃ、出口側連通孔１５Ａに至るまでの溝１８，２６数（５本）と少なくなっているため、各反応ガスの流速を早めることができ、したがって、結露水を有効に排出することができる。尚、反応ガスの流速を増加させるためには、反応ガスが反応に供されることにより減少する分を考慮したうえで、更に、出口側の溝数を減少させる必要がある。
【００５２】
また、各セパレータ１０，１１は各々２つのガス流路２１１，２１２、ガス流路２９１，２９２を有しているため、例えば、低負荷域において一方のガス流路のみを使用するなど、負荷に応じて２つのガス流路と１つのガス流路を使い分けることができるため、見かけの電極密度を適正に調整してシステム効率を高めることができる。また、低負荷域では、１つのガス流路を使用することができるため、低負荷時に２つのガス流路を使用した場合のように、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流す必要がなく反応ガスの利用率が高まるため、その点でもシステム効率を高めることができる。
【００５３】
また、前記アノード側セパレータ１１の各ガス流路入口ＡＩＮ、出口ＡＯＵＴを一方の側辺（例えば、図３の左側辺部）に設け、カソード側セパレータ１０のガス流路入口ＣＩＮ、出口ＣＯＵＴを他方の側辺（図１の左側辺部）に設けたことにより、とりわけ、結露水が溜まりやすいカソード側セパレータ１０の折り返し部２８１，２８２の結露水が固体高分子電解質膜を透過して逆拡散しアノード側セパレータ１１のガス流路入口ＡＩＮに移動し、アノード側の反応ガスの加湿を入り口側で促進させるため、その分だけ加湿のための装置を小型化することができると共に、排水量が少なくなる分だけ排水のための付帯装置を簡素化できる。
また、上記アノード側セパレータ１１の復路２９１Ｂ，２９２Ｂを重ね合わせた部位に、水分の多いカソード側セパレータ１０の復路２１１Ｂ，２１２Ｂを重ね合わせた部位が位置するため、水分が少なくなるアノード側の復路２９１Ｂ，２９２Ｂを逆拡散により十分に加湿することができる。
【００５４】
そして、前記実施形態においては、反応ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂ等、入口側連通孔１４Ｃａ，１４Ｃｂ等が、各セパレータ１０，１１の外側寄りに設定してあるため、内側に設定した場合に比較して放熱効果が高く温度が低下し易いので、規定量の水分が供給されなくても、相対湿度を規定値に保持することが容易となるメリットがある。
【００５５】
また、カソード側セパレータ１０の連絡路２０１，２０２、アノード側セパレータ１１の連絡路２８１，２８２は、各々往路２１１Ａ，２１２Ａ、往路２９１Ａ，２９２Ａからの反応ガスをまとめるバッファー部として機能している。一方、カソード側セパレータ１０の各ガス流路入口ＣＩＮとガス流路出口ＣＯＵＴは酸化剤ガスの入口側連通孔１２Ｃａ，１２Ｃｂと出口側連通孔１３Ｃのバッファー部として機能し、アノード側セパレータ１１の各ガス流路入口ＡＩＮとガス流路出口ＡＯＵＴは、カソード側セパレータ１１の燃料ガスの入口側連通孔１４Ａａ，１４ｂと出口側連通孔１５Ａのバッファー部として機能している。
【００５６】
よって、仮に結露水により溝１８，２６が一部詰まっても、上記バッファー部として機能する部位において詰まりを生じていない溝に反応ガスを導けるため、各連絡路２０１，２０２、連絡路２８１，２８２を設けないでガス流路を連続して設けた場合に比較して有効反応面積を大きく減少させるようなことが無くなる。また、同様に、各溝１８，２６を入口側連通孔１２Ｃａ，１４Ａａ等や、出口側連通孔１３Ｃ，１５Ａ等と連続して設けた場合に比較して、有効反応面積を大きく減少させることが無くなる。
【００５７】
次に、第２実施形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。
前記第１実施形態がいわゆる内部マニホールドタイプであるのに対して、この実施形態は外部マニホールドタイプに適用したものである。
図１０はカソード側セパレータ（ガス流路板）６０のガス流路表面を示すものであり、第１実施形態の図１に対応している。カソード側セパレータ６０は、金属製の薄板からプレス成形により成形され、上側から４本、５本、４本を組とした横方向に延びる溝（流路）６１が１組づつ設けられている。
【００５８】
カソード側セパレータ６０には左側辺部を除いて上側辺部と下側辺部と右側辺部の端縁にシール部材ＴＳが設けられている。また、カソード側セパレータ６０の左側辺部から、前記溝６１の各組を仕切る位置に継ぎ目無く２つのシール部材ＴＳの延出部ＴＳ１，ＴＳ２が右側辺部の手前まで延出している。尚、延出部ＴＳ１，ＴＳ２の右側の端部とシール部材ＴＳとの間には、各々連絡路６５１、連絡路６５２が形成されている。尚、これら連絡路６５１，６５２は、上流側のガスをまとめるバッファー部として機能している。また、入口側連通孔６６Ｃａ側の溝６１の端部はガス流路入口ＣＩＮとして構成され、前記出口側連通孔６７Ｃ側の溝６１の端部はガス流路出口ＣＯＵＴとして構成されるが、これらガス流路入口ＣＩＮとガス流路出口ＣＯＵＴも、バファー部として機能している。
【００５９】
また、前記カソード側セパレータ６０の左側辺部には、各延出部ＴＳ１に対応する位置に、図１１に示すようなチャンネル状のマニホールド部材６２が酸化剤ガス用として３つ取り付けられている。また、反対側の右側辺部にも同様の構成のマニホールド部材６２が燃料ガス用として３つ取り付けられている。そして、カソード側セパレータ６０の上側辺部と下側辺部には、冷却液用としてのマニホールド部材６３が各々１つづつ取り付けられている。尚、各マニホールド部材６２，６３には設置部分にシール材６４が取り付けられている。
【００６０】
したがって、左側辺部の上下のマニホールド部材６２により酸化剤ガスの入口側マニホールド６６Ｃａ，６６Ｃｂが形成され、中央部のマニホールド部材６２により酸化剤ガスの出口側マニホールド６７Ｃが形成される。また、右側辺部の上下のマニホールド部材６２により燃料ガスの入口側マニホールド６８Ｃａ，６８Ｃｂが形成され、中央部のマニホールド部材６２により燃料ガスの出口側マニホールド６９Ｃが形成される。また、下側辺部のマニホールド部材６３により冷却液の入口側マニホールド７１が構成され、上側辺部のマニホールド部材６３により冷却液の出口側マニホールド７０が構成される。
【００６１】
その結果、カソード側セパレータ６０のガス流路表面には、前記延出部ＴＳ１を境界部分とし、連絡路６５１を折り返し部としたＵ字型のガス（酸化剤ガス）流路６６１と、前記延出部ＴＳ２を境界部分とし連絡路６５２を折り返し部としたＵ字型のガス流路６６２とが形成される。
つまり、Ｕ字型のガス流路６６１は、入口側連通孔６６Ｃａ側のガス流路入口ＣＩＮから折り返し部である連絡路６５１までの往路６５１Ａと、前記連絡路６５１から前記出口側連通孔６７Ｃ側のガス流路出口ＣＯＵＴまでの復路６６１Ｂとで構成され、Ｕ字型のガス流路６６２は、入口側連通孔６６Ｃｂ側のガス流路入口ＣＩＮから折り返し部である連絡路６５２までの往路６６２Ａと、前記連絡路６５２から前記出口側連通孔６７Ｃ側のガス流路出口ＣＯＵＴまでの復路６６２Ｂとで構成されている。
よって、カソード側セパレータ６０のガス流路表面にはガス流路６６１とガス流路６６２の２つのガス流路が設けられ、各ガス流路６６１，６６２の復路６６１Ｂ，６６２Ｂ同志が重ね合わせて配置されることとなる。
【００６２】
図１２は図１０のカソード側セパレータ６０の裏面の冷却面を示している。この面には前記溝６１の裏側位置に突条７２が形成されている。この冷却面には上側辺部の左側と下側辺部の右側を各々切欠部Ｋ１，Ｋ２として除いた端縁にシール部材ＴＳが設けられている。カソード側セパレータ６０の左側辺部の中央部のやや上側から、前記突条７２の各組を仕切る位置に継ぎ目無くシール部材ＴＳの延出部ＴＳ１が右側辺部の手前まで延出している。一方、カソード側セパレータ６０の右側辺部の中央部のやや下側から、前記突条７２の各組を仕切る位置に継ぎ目無くシール部材ＴＳの延出部ＴＳ２が左側辺部の手前まで延出している。
【００６３】
尚、延出部ＴＳ１の右側の端部とシール部材ＴＳとの間には連絡路６８１が形成されている。また、延出部ＴＳ２の左側の端部とシール部材ＴＳとの間には連絡路６８２が形成されている。
そして、前述したように、右側辺部には、各延出部ＴＳ１に対応する位置に、図１１に示すようなチャンネル状のマニホールド部材６２が酸化剤ガス用として３つ取り付けられている。また、反対側の左側辺部にも同様の構成のマニホールド部材６２が燃料ガス用として３つ取り付けられている。そして、カソード側セパレータ６０の上側辺部と下側辺部には、冷却液用としてのマニホールド部材６３が各々１つづつ取り付けられている。
【００６４】
よって、前記カソード側セパレータ６０の冷却面に延出部ＴＳ２，ＴＳ１を境界部分として、連絡路６８２，６８１を折り返し部とした蛇行した冷却液（エチレングリコール）流路６９が形成される。
尚、カソード側セパレータ６０についてのみ説明したが、アノード側セパレータについても、第１実施形態と同様の位置関係で各部が形成されている。
【００６５】
したがって、この第２実施形態においても、前述した第１実施形態と同等の効果を外部マニホールドタイプで得ることができる。
つまり、カソード側セパレータ６０の２つのガス流路６６１，６６２においては復路６６１Ｂ，６６２Ｂが重ね合わされ、アノード側セパレータにおいても同様に復路が重ね合わされているため、重ね合わされた復路においてガス流速が増加し、ガス流路に生じる結露水を効果的に排出することができる。よって均一な反応を確保できる。
【００６６】
また、負荷の大きさに合わせて２つのガス流路の双方、または一方のガス流路使い分けることにより、見かけの電極密度を適正に調整してシステム効率を高めることができる。また、低負荷域では、１つのガス流路を使用することができるため、低負荷時に２つのガス流路を使用した場合のように、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流す必要がなく反応ガスの利用率が高まるため、その点でもシステム効率を高めることができる。
そして、カソード側セパレータ６０のガス流路表面を流れる酸化剤ガスの折り返し側が、アノード側セパレータのガス流路表面を流れる燃料ガスの入口側に設定してあるため加湿装置を小型化することができると共に、排水量が少なくなる分だけ排水のための装置を簡素化できる。
そして、前記バッファー部、とりわけ、連絡路６５１，６５２をバッファー部として機能させることができるため、結露水が一部の溝を閉塞しても、バッファー部として機能する連絡路６５１，６５２により、反応ガスを他の溝に流すことができ、したがって、有効反応面積を大きく減少させるようなことが無くなる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、燃料電池を運転している際に、セパレータのガス流路に結露水がたまっても、重ね合わされた復路における反応ガスの流速が増加し、これにより、ガス流路に生じる結露水を効果的に排出することができるため、セパレータのガス流路表面における均一な反応を確保できる。
また、負荷に応じて２つのＵ字型のガス流路と１つのガス流路とを使い分けて電極内の反応ガス流通面積を変化させることができるため、見かけの電極密度を適正に調整してシステム効率を高めることができる。そして、低負荷域では、１つのガス流路を使用することができるため、低負荷時に２つのガス流路を使用した場合のように、結露水の排水性を維持するために必要以上の反応ガスを流す必要がなく反応ガスの利用率が高まるため、その点でもシステム効率を高めることができる。
更に、往路に対する復路における反応ガスの流速を確実に高め結露水の排水性を向上することができる。
【００７０】
請求項２に記載した発明によれば、結露水が溜まりやすいカソード電極側のセパレータの折り返し部の結露水が電解質を透過して逆拡散しアノード電極側のセパレータのガス流路入口側に移動し、アノード電極側の反応ガスの加湿を促進させるため、その分だけ加湿のための装置を小型化することができると共に排水量が少なくなる分だけ排水のための付帯装置を簡素化できる。また、上記アノード電極側のセパレータの復路を重ね合わせた部位に、水分の多いカソード電極側のセパレータの復路を重ね合わせた部位が位置するため、水分が少なくなるアノード側の復路を逆拡散により十分に加湿することができる。
【００７１】
請求項３に記載した発明によれば、ガス流路の一部が結露水により詰まったとしても、バッファー部を介して、結露水により詰まりを生じていない他の流路に反応ガスを導くことができるため、ガス流路が完全に詰まるのを防止できると共に反応の不均一をなくすことができる。
【００７２】
請求項４に記載した発明によれば、１つのガス流路が詰まりを生じた場合でも、他のガス流路により反応ガスの供給が可能であるため、単一のガス流路の場合に比較して信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態のカソード側セパレータの平面図である。
【図２】図１の裏面図である。
【図３】この発明の第１実施形態のアノード側セパレータの平面図である。
【図４】図３の裏面図である。
【図５】図２のＡ−Ａに沿う燃料電池の断面図である。
【図６】図２のＢ−Ｂに沿う燃料電池の断面図である。
【図７】図２のＣ−Ｃに沿う燃料電池の断面図である。
【図８】図２のＤ−Ｄに沿う燃料電池の断面図である。
【図９】図２のＥ−Ｅに沿う燃料電池の断面図である。
【図１０】この発明の第２実施形態のカソード側セパレータの平面図である。
【図１１】この発明の第２実施形態のマニホールド部材の斜視図である。
【図１２】図１０の裏面図である。
【図１３】従来技術の平面図である。
【符号の説明】
７電解質・電極構造体
１０カソード側セパレータ（ガス流路板）
１１アノード側セパレータ（ガス流路板）
１８，２６溝（流路）
２１１Ａ、２１２Ａ、２９１Ａ、２９２Ａ往路
２０１、２０２、２８１、２８２連絡路（折り返し部）
２１１Ｂ、２１２Ｂ、２９１Ｂ、２９２Ｂ復路
２１１、２１２、２９１、２９２ガス流路
ＣＩＮ，ＡＩＮガス流路入口
ＣＯＵＴ、ＡＯＵＴガス流路出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
 This inventionFuel cellIn particular, it can improve the drainage of condensed waterFuel cellIt is related to.
[0002]
[Prior art]
For example, a solid polymer electrolyte constructed by laminating a plurality of electrolyte / electrode structures sandwiched by separators, each having an anode electrode and a cathode electrode sandwiched between solid polymer electrolyte membranes. Type fuel cells have been developed and are being put to practical use in various applications.
In this type of fuel cell, a fuel gas, for example, hydrogen gas, supplied to the anode electrode side is hydrogen ionized on the catalyst electrode and moves to the cathode electrode through a moderately humidified solid polymer electrolyte membrane. . Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. Since the oxidant gas, for example, oxygen gas or air is supplied to the cathode electrode, the hydrogen ions, the electrons and the oxygen gas react with each other to generate water at the cathode electrode.
[0003]
Here, when supplying fuel gas and oxidant gas to the anode electrode and cathode electrode, the electrolyte / electrode structure and the both sides thereof are arranged so that the supplied gas can be used efficiently for the reaction. A sealing member is interposed between the separator and the airtightness to ensure airtightness, and a gas flow path for guiding the fuel gas and the oxidant gas is provided on a portion of the separator surface surrounded by the sealing member. (See Japanese Patent No. 2711018).
[0004]
This will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a separator (for example, an anode side separator). A recess 2 is formed in the center of the separator 1, and a meandering groove 3 is formed here. A reaction gas supply opening 4 and a discharge opening 5 are formed on the upper left side and the lower right side of the recess 2 of the separator 1, and the reaction gas supply opening 4 and the discharge opening 5 respectively have a fluid inlet 6 and a fluid outlet 7. Via the meandering groove 3.
Therefore, the reaction gas supplied from the supply opening 4 is supplied from the fluid inlet 6 to the meandering groove 3 and efficiently used for the reaction, and the reacted gas is discharged from the fluid outlet 7 to the discharge opening 5.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
 However, in the above-described prior art, when the condensed water in which the moisture contained in the reaction gas or the water generated by the reaction is condensed closes the meandering groove 3, the condensed water is not easily discharged to the outside, and as a result, the reaction gas hardly flows. There is a problem that the reaction becomes uneven in the part.
 Moreover, in the low load region, the flow rate of the reaction gas is relatively lowered, so that the drainage of condensed water is deteriorated. Therefore, if a reaction gas more than necessary is flowed in order to maintain the drainage of condensed water, there is a problem that the utilization rate of the reaction gas is lowered and the system efficiency is deteriorated.
 Therefore, the present invention can improve the drainage of condensed water in the gas flow path and increase the gas utilization rate even in a low load region.Fuel cellIs to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problem,Claim1In the invention described in the above, the electrolyte / electrode structure (for example, the electrolyte / electrode structure 7 in the embodiment) in which the electrolyte is sandwiched between the anode electrode and the cathode electrode is used as a pair of separators (for example, the cathode-side separator 10 in the embodiment, Sandwiched by the anode separator 11)Solid polymer typeA fuel cell,The separator on the anode electrode side is supplied from each of two gas channel inlets (for example, the gas channel inlet AIN in the embodiment) for supplying the reaction gas on the anode electrode side to the surface of the rectangular gas channel facing the anode electrode. The reaction gas on the anode electrode side is passed through the forward path (for example, the forward paths 291A and 292A in the embodiment), the return portion (for example, the communication paths 281 and 282 in the embodiment), and the return path (for example, the return paths 291B and 292B in the embodiment). Two U-shaped anode electrode side gas flow paths (for example, gas flow paths 291 and 292 in the embodiment) leading to one gas flow path outlet to be discharged (for example, gas flow path outlet AOUT in the embodiment) are provided. The separator on the cathode electrode side supplies the reaction gas on the cathode electrode side to the surface of the rectangular gas channel facing the cathode electrode. From each of the two gas flow path inlets (for example, the gas flow path inlet CIN in the embodiment), the forward path (for example, the forward paths 211A and 212A in the embodiment), the folded portion (for example, the communication paths 201 and 202 in the embodiment), U-shaped cathode electrode side leading to one gas flow path outlet (for example, gas flow path outlet COUT in the embodiment) that discharges the reaction gas on the cathode electrode side through the return path (for example, the return paths 211B and 212B in the embodiment) Gas flow paths (for example, the gas flow paths 211 and 212 in the embodiment) are provided, two each of these on the anode electrode side and the cathode electrode sideThe gas flow path is overlaid on the surface of the gas flow path with the return path overlapped., The sum of the cross-sectional areas of the forward path portions of the two gas flow paths is larger than the sum of the cross-sectional areas of the return path portions.The fuel cell characterized by the above-mentioned.
 With this configuration, when the fuel cell is operating, even if condensed water accumulates in the separator gas flow path, the flow rate of the reaction gas in the overlapped return path increases. As a result, it is possible to effectively discharge the dew condensation water generated in the separator, so that a uniform reaction on the gas flow path surface of the separator can be ensured.
 2 depending on the loadOneU-shaped gas flow path and 1OneSince the reactive gas flow area in the electrode can be changed by using different gas flow paths, the apparent electrode density can be appropriately adjusted to increase the system efficiency. And in the low load range, 1OneBecause there is no need to flow more reaction gas than necessary to maintain the drainage of condensed water, as in the case of using two gas flow paths at low load, the reaction gas can be used. Since the usage rate of the system increases, the system efficiency can also be increased in this respect.
[0008]
 According to a second aspect of the present invention, there is provided the fuel cell invention according to the first aspect, wherein the gas channel inlet and outlet of the separator on the anode electrode side are provided.Of the sides facing each otherProvided on one side, the gas flow inlet and outlet of the separator on the cathode electrode sideOf the sides facing each otherIt is provided on the other side.
 By configuring in this way, in particular, the dew condensation water in the folded portion of the separator on the cathode electrode side where dew condensation water tends to accumulate passes through the electrolyte and diffuses back to the gas channel inlet side of the separator on the anode electrode side, Since the humidification of the reaction gas on the anode electrode side is promoted, the humidification apparatus can be downsized accordingly.
 In addition, since the part where the return path of the separator on the cathode electrode side with a high moisture content is superimposed on the part where the return path of the separator on the anode electrode side is overlapped, the return path on the anode side where the moisture content is reduced is sufficient by back diffusion. Can be humidified.
[0009]
 Claim3The invention described in claim 11Or claims2In the fuel cell invention described above, the folded portion isTwo gas flow paths join each otherIt is formed as a buffer part.
 With this configuration, even if a part of the gas flow path is clogged with condensed water, the reaction gas can be guided to another flow path that is not clogged with condensed water through the buffer section. The gas flow path can be prevented from being completely clogged, and the reaction non-uniformity can be eliminated.
 In addition, since the folded portion where condensation water is likely to accumulate is disposed at a position close to the gas flow path inlet, the gas flow path inlet requiring the most humidification can be effectively humidified.
[0010]
 Claim4The invention described in claim 11~ Claim3In the fuel cell invention according to any one of the above, the gas flow path includes a plurality of flow paths (for example, the grooves 18 and 26 in the embodiment).
 By configuring in this way, even when one gas flow path is clogged, the reaction gas can be supplied by another gas flow path, so that it is more reliable than a single gas flow path. Sexuality is enhanced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 9 show a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a cathode side separator (gas flow path plate) 10 that is press-molded from a metal material such as stainless steel. The cathode separator 10 constitutes a fuel cell by sandwiching an electrolyte / electrode structure together with an anode separator (gas flow path plate) 11 to be described later, and a plurality of these are stacked in the horizontal direction and mounted on a vehicle, for example. The fuel cell stack is configured.
The cathode separator 10 is formed with three communication holes 12Ca, 13C, 12Cb on the left side and three communication holes 14Ca, 15C, 14Cb on the right side. One communication hole 16, 17 is formed in each of the upper side portion and the lower side portion. That is, this embodiment is a so-called internal manifold type.
[0013]
Specifically, oxidant gas (for example, air) inlet-side communication holes 12Ca and 12Cb are formed on the upper and lower sides of the left side of the cathode separator 10, and the oxidant gas is formed in the center of the left side. 13C of exit side communication holes are formed. On the other hand, fuel gas (for example, hydrogen) inlet-side communication holes 14Ca and 14Cb are formed on the upper and lower sides of the right side of the cathode-side separator 10, and the fuel gas outlet-side communication is formed at the center of the right side. A hole 15C is formed.
[0014]
Further, an outlet side communication hole 16 for a coolant (for example, ethylene glycol) is formed in the upper side portion of the cathode side separator 10, and an inlet side communication hole 17 for the coolant is formed in the lower side portion.
The portion surrounded by the communication holes 12Ca, 12Cb, 13C for the oxidant gas, the communication holes 14Ca, 14Cb, 15C for the fuel gas, and the communication holes 17, 16 for the coolant is opposed to the cathode electrode. It is configured as a rectangular gas flow path surface to which an oxidant gas is supplied.
[0015]
A plurality of grooves (channels) 18 extending linearly in the lateral direction are provided on the surface of the gas channel in pairs (four, five, four from the top) by press molding. Here, the groove 18 is a concave portion of the corrugated portion, and is formed as a ridge 19 on the back side of the cathode-side separator 10 shown in FIG.
The left end of each groove 18 is disposed at a predetermined distance from the right edge position of each communicating hole 12Ca, 12Cb, 13C of the oxidant gas, and the right end of each groove 18 is the fuel gas. These communication holes 14Ca, 14Cb, and 15C are arranged at a predetermined interval from the left edge position.
[0016]
In FIG. 1, the fuel gas inlet side communication holes 14Ca and 14Cb, the outlet side communication hole 15C, and the periphery of the coolant inlet side communication hole 17 and the outlet side communication hole 16 are each surrounded by a seal member CS. .
Further, the inlet side communication holes 12Ca and 12Cb and the outlet side communication hole 13C for the oxidant gas are surrounded by a seal member CS at portions other than the right edge.
That is, the inlet side communication holes 12Ca and 12Cb and the outlet side communication hole 13C for the oxidant gas communicate with the gas flow path surface at the right edge portion.
[0017]
A seal member CS is provided between the inlet side communication hole 12Ca and the outlet side communication hole 13C of the oxidant gas, and the seal member CS extends seamlessly between the grooves 18 on the surface of the gas flow path. An extending portion CS1 that extends to the vicinity of the right end portion is provided.
Further, a seal member CS is provided between the inlet side communication hole 12Cb and the outlet side communication hole 13C of the oxidant gas, and this seal member CS extends seamlessly between the grooves 18 on the surface of the gas flow path. An extending part CS 2 reaching the vicinity of the right end of the groove 18 is provided. The seal member CS and the extending portions CS1 and CS2 are attached by injection, baking, bonding, or the like.
Here, between the grooves 18 provided with the extending portions CS1 and CS2 means between the groups of the grooves 18 formed as a set as described above, and this portion is flat without press forming. It becomes surface H.
[0018]
Here, the space | interval which forms the communication path 201 is ensured between the right side edge part of the said extension part CS1, and the sealing member CS arrange | positioned in the position facing this. In addition, an interval for forming the communication path 202 is secured between the right end portion of the extension portion CS2 and the seal member CS disposed at a position facing the extension portion CS2. The communication paths 201 and 202 function as a buffer unit that collects upstream reaction gases. The end of the groove 18 on the inlet side communication hole 12Ca side is configured as a gas flow path inlet CIN, and the end of the groove 18 on the outlet side communication hole 13C side is configured as a gas flow path outlet COUT. The passage inlet CIN and the gas passage outlet COUT also function as a buffer part.
[0019]
As a result, a U-shaped gas (oxidant gas) flow path 211 having the extending portion CS1 as a boundary portion and a connecting path 201 as a folded portion is formed on the gas flow path surface of the cathode-side separator 10; A U-shaped gas flow path 212 is formed with the exit CS2 as a boundary portion and the communication path 202 as a folded portion.
[0020]
 That is, the U-shaped gas flow path 211 includes the outward path 211A from the gas flow path inlet CIN on the inlet side communication hole 12Ca side to the communication path 201 that is the folded portion, and the communication path 201 to the outlet side communication hole 13C side. The U-shaped gas flow path 212 includes a return path 211B from the gas flow path inlet CIN on the inlet side communication hole 12Cb side to the communication path 202 which is a folded portion. , And a return path 212B from the communication path 202 to the gas flow path outlet COUT on the outlet side communication hole 13C side.
 Therefore, two gas channels 211 and 212 are provided on the gas channel surface of the cathode separator 10.OneGas flow paths are provided, and the return paths 211B and 212B of the gas flow paths 211 and 212 are arranged to overlap each other.
[0021]
On the other hand, FIG. 2 shows the cathode side separator 10 of FIG. 1 viewed from the back side. 2 corresponds to the left side of FIG. 1, and the left side of FIG. 2 corresponds to the right side of FIG. Specifically, the oxidant gas inlet side communication holes 12Ca and 12Cb are formed on the upper side and the lower side of the right side part, and the oxidant gas outlet side communication hole 13C is formed in the center part of the right side part. Yes. Fuel gas inlet side communication holes 14Ca and 14Cb are formed on the upper side and the lower side of the left side part, and a fuel gas outlet side communication hole 15C is formed in the center part of the left side part.
[0022]
Further, the outlet side communication hole 16 for the coolant is formed in the upper side portion of the cathode side separator 10, and the inlet side communication hole 17 for the coolant is formed in the lower side portion as in FIG.
Then, the coolant is supplied to the portion surrounded by the communication holes 12Ca, 12Cb, 13C of the oxidant gas, the communication holes 14Ca, 14Cb, 15C of the fuel gas, and the communication holes 17, 16 of the coolant. It is configured as a cooling surface.
[0023]
And the protrusion 19 is formed in the said cooling surface in the position corresponding to the groove | channel 18 demonstrated in FIG. Therefore, the ridges 19 are also formed in groups of several (four from the top, five, four) as in the groove 18. Here, the protrusion 19 is a convex portion of the portion formed in a corrugated plate shape. Therefore, a groove 22 is formed between adjacent protrusions 19.
The right end of each protrusion 19 is disposed at a predetermined interval from the position of the left edge of each communicating hole 12Ca, 12Cb, 13C of the oxidizing gas, and the left end of each protrusion 19 is The fuel gas communication holes 14Ca, 14Cb, and 15C are disposed at predetermined intervals from the right side edge positions.
[0024]
In FIG. 2, the periphery of the oxidant gas inlet side communication holes 12Ca and 12Cb, the outlet side communication hole 13C, the fuel gas inlet side communication holes 14Ca and 14Cb, and the outlet side communication hole 15C are each surrounded by a seal member RS. Yes.
Further, the periphery of the coolant outlet side communication hole 16 is surrounded by a seal member RS except for a part cut out on the cooling surface side (left side in FIG. 2) as a notch K1. Further, the periphery of the coolant inlet side communication hole 17 is surrounded by a seal member RS except for a part cut out on the cooling surface side (the right side in FIG. 2) as a notch K2.
That is, the inlet side communication hole 17 for the coolant is in communication with the cooling surface at the notch K2, and the outlet side communication hole 16 is in communication with the cooling surface at the notch K1.
[0025]
A seal member RS is provided between the fuel gas inlet side communication hole 14Ca and the outlet side communication hole 15C, and the seal member RS extends seamlessly between the protrusions 19 on the cooling surface. An extending portion RS1 reaching the vicinity of the right end portion is provided.
Further, a seal member RS is provided between the inlet side communication hole 12Cb and the outlet side communication hole 13C of the oxidant gas, and this seal member RS extends seamlessly between the protrusions 19 on the cooling surface. 19 is provided with an extending portion RS2 reaching the vicinity of the left end portion. The seal member RS and the extending portions RS1 and RS2 are attached by injection, baking, bonding or the like.
Here, between the ridges 19 provided with the extending portions RS1 and RS2 means between the ridges 19 formed as a set as described above, and this portion is press-formed. There is no flat surface H.
[0026]
Here, the space | interval which forms the connection path 241 is ensured between the right side edge part of the said extension part RS1, and the sealing member RS arrange | positioned in the position facing this. Moreover, the space | interval which forms the connection path 242 is ensured between the left side edge part of the said extension part RS2, and the sealing member RS arrange | positioned in the position facing this.
As a result, a meandering coolant flow path 25 is formed on the cooling surface of the cathode separator 10 with the extension portion RS2 and the extension portion RS1 as a boundary portion and the two communication paths 242 and 241 as folded portions. The
[0027]
FIG. 3 shows an anode-side separator 11, which is press-molded from a metal material such as stainless steel like the cathode-side separator 10 shown in FIG. 1, and has an electrolyte / electrode structure at a position facing the cathode-side separator 10. It sandwiches the body. The anode separator 11 has three communication holes 12Aa, 13A, 12Ab on the right side facing the left side of the cathode separator 10, and the left side facing the right side of the cathode separator 10. Three communication holes 14Aa, 15A, 14Ab are formed in the part. In addition, one communication hole 16 and 17 is formed in each of the upper side portion and the lower side portion. Similar to the cathode-side separator 10 in FIG.
[0028]
Specifically, oxidant gas inlet-side communication holes 12Aa and 12Ab are formed on the upper and lower sides of the right side of the anode separator 11, and an oxidant gas outlet-side communication hole is formed in the center of the right side. 13A is formed. On the other hand, fuel gas inlet side communication holes 14Aa and 14Ab are formed on the upper and lower sides of the left side portion of the anode separator 11, and a fuel gas outlet side communication hole 15A is formed in the center portion of the left side portion. ing.
[0029]
Further, an outlet side communication hole 16 for the coolant is formed in the upper side portion of the anode separator 11, and an inlet side communication hole 17 for the coolant is formed in the lower side portion.
The portion surrounded by the communication holes 12Aa, 12Ab, 13A for the oxidant gas, the communication holes 14Aa, 14Ab, 15A for the fuel gas, and the communication holes 17, 16 for the coolant is opposed to the anode electrode. It is configured as a rectangular gas flow path surface to which fuel gas is supplied.
[0030]
Corresponding to the cathode-side separator 10, a plurality of grooves (flow channels) 26 extending linearly in the horizontal direction are formed on the surface of the gas flow channel in groups of four (four, five, four) from the top. Provided by press molding. Here, the groove 26 is a concave portion of the corrugated portion, and is formed as a ridge 27 on the back side of the anode-side separator 11 shown in FIG.
The right end of each groove 26 is disposed at a predetermined interval from the left edge position of each communicating hole 12Aa, 12Ab, 13A of the oxidant gas, and the left end of each groove 26 is the fuel gas. These communication holes 14Aa, 14Ab, and 15A are arranged at predetermined intervals from the right edge portion position.
[0031]
In FIG. 3, the oxidant gas inlet side communication holes 12Aa and 12Ab, the outlet side communication hole 13A, and the periphery of the coolant inlet side communication hole 17 and the outlet side communication hole 16 are each surrounded by a seal member AS. Yes.
Further, the fuel gas inlet side communication holes 14Aa, 14Ab and the outlet side communication hole 15A are surrounded by a seal member AS at portions other than the right edge.
In other words, the fuel gas inlet side communication holes 14Aa and 14Ab and the outlet side communication hole 15A communicate with the gas flow path surface at the right edge.
[0032]
A seal member AS is provided between the fuel gas inlet side communication hole 14Aa and the outlet side communication hole 15A. The seal member AS seamlessly extends between the grooves 26 on the surface of the gas flow path. An extending portion AS1 reaching the vicinity of the right end portion is provided.
Further, a seal member AS is provided between the fuel gas inlet side communication hole 14Ab and the outlet side communication hole 15A, and this seal member AS extends seamlessly between the grooves 26 on the surface of the gas flow path. 26 is provided with an extending portion AS2 that reaches the vicinity of the right end portion of 26. The seal member AS and the extending portions AS1 and AS2 are attached by injection, baking, bonding, or the like.
Here, between the grooves 26 provided with the extending portions AS1 and AS2 means between the groups of the grooves 26 formed as a set as described above, and this portion is flat without press forming. It becomes surface H.
[0033]
Here, the space | interval which forms the connection path 281 is ensured between the right side edge part of the said extension part AS1, and the sealing member AS arrange | positioned in the position facing this. In addition, a space for forming the communication path 282 is secured between the right end portion of the extension portion AS2 and the seal member AS disposed at a position facing the extension portion AS2. The communication paths 281 and 282 function as a buffer unit for collecting upstream reaction gases. Further, the end of the groove 26 on the inlet side communication hole 14Aa side is configured as a gas flow path inlet AIN, and the end of the groove 26 on the outlet side communication hole 15A side is configured as a gas flow path outlet AOUT. The passage inlet AIN and the gas passage outlet AOUT also function as a buffer part.
[0034]
As a result, a U-shaped gas (fuel gas) flow path 291 having the extending portion AS1 as a boundary portion and a connecting passage 281 as a folded portion on the gas flow path surface of the anode-side separator 11, and the extending portion A U-shaped gas flow path 292 is formed with the portion AS2 as a boundary portion and the communication path 282 as a folded portion.
[0035]
 That is, the U-shaped gas flow path 291 includes the outward path 291A from the gas flow path inlet AIN on the inlet side communication hole 14Aa side to the communication path 281 that is the turn-back portion, and the communication path 281 to the outlet side communication hole 15A side. The U-shaped gas flow path 292 includes an outward path 292A from the gas flow path inlet AIN on the inlet side communication hole 12Ab side to the communication path 282 which is a folded portion. And a return path 292B from the communication path 282 to the gas flow path outlet AOUT on the outlet side communication hole 15A side.
 Therefore, two gas channels 291 and 292 are provided on the surface of the gas channel of the anode separator 11.OneGas flow paths are provided, and the return paths 291B and 292B of the gas flow paths 291 and 292 are arranged to overlap each other.
[0036]
On the other hand, FIG. 4 shows the anode side separator 11 of FIG. 3 viewed from the back side. 4 corresponds to the left side of FIG. 3, and the left side of FIG. 4 corresponds to the right side of FIG. Specifically, the oxidant gas inlet side communication holes 12Aa and 12Ab are formed on the upper side and the lower side of the left side part, and the oxidant gas outlet side communication hole 13A is formed in the center part of the left side part. Yes. Fuel gas inlet side communication holes 14Aa and 14Ab are formed above and below the right side portion, and a fuel gas outlet side communication hole 15A is formed at the center portion of the right side portion.
Further, similarly to FIG. 3, an outlet side communication hole 16 for the coolant is formed in the upper side portion of the anode side separator 11, and an inlet side communication hole 17 for the coolant is formed in the lower side portion.
Then, the coolant is supplied to the portion surrounded by the communication holes 12Aa, 12Ab, and 13A for the oxidant gas, the communication holes 14Aa, 14Ab, and 15A for the fuel gas, and the communication holes 17 and 16 for the coolant. It is configured as a cooling surface.
[0037]
And the protrusion 27 is formed in the said cooling surface in the position corresponding to the groove | channel 26 demonstrated in FIG. Accordingly, the ridges 27 are also formed in groups of several (four from the top, five, four) similarly to the groove 26. Here, the protrusion 27 is a convex portion of the portion formed in a corrugated plate shape. Therefore, a groove 30 is formed between adjacent protrusions 27.
The left end of each protrusion 27 is disposed at a predetermined interval from the right edge position of each communicating hole 12Aa, 12Ab, 13A of the oxidant gas, and the right end of each protrusion 27 is The fuel gas communication holes 14 Aa, 14 Ab, and 15 A are arranged at predetermined intervals from the left side edge positions.
[0038]
In FIG. 4, the periphery of the oxidant gas inlet side communication holes 12Aa and 12Ab, the outlet side communication hole 13A, the fuel gas inlet side communication holes 14Aa and 14Ab, and the outlet side communication hole 15A are each surrounded by a seal member RS. Yes.
Further, the periphery of the coolant outlet side communication hole 16 is surrounded by a seal member RS except for a part cut out on the cooling surface side (the right side in FIG. 4) as a notch K1. Further, the periphery of the coolant inlet side communication hole 17 is surrounded by a seal member RS except for a part cut out on the cooling surface side (left side in FIG. 4) as a notch K2.
That is, the inlet side communication hole 17 for the coolant is in communication with the cooling surface at the notch K2, and the outlet side communication hole 16 is in communication with the cooling surface at the notch K1.
[0039]
A seal member RS is provided between the fuel gas inlet side communication hole 14 Aa and the outlet side communication hole 15 A, and the seal member RS extends seamlessly between the protrusions 27 on the cooling surface. An extending portion RS1 reaching the vicinity of the left end portion is provided.
Further, a seal member RS is provided between the inlet side communication hole 12Ab and the outlet side communication hole 13A of the oxidant gas, and this seal member RS extends seamlessly between the protrusions 27 on the cooling surface. 27 is provided with an extending portion RS2 that reaches the vicinity of the right end portion of 27. The seal member RS and the extending portions RS1 and RS2 are attached by injection, baking, bonding or the like.
Here, between the ridges 27 provided with the extending portions RS1 and RS2 means between the pairs of the ridges 27 formed as a set as described above, and this part is press-molded. There is no flat surface H.
[0040]
Here, the space | interval which forms the communication path 311 is ensured between the left side edge part of the said extension part RS1, and the sealing member RS arrange | positioned in the position facing this. Moreover, the space | interval which forms the connection path 312 is ensured between the right side edge part of the said extension part RS2, and the sealing member RS arrange | positioned in the position facing this.
As a result, a meandering coolant flow path 25 is formed on the cooling surface of the anode separator 11 with the extension portion RS2 and the extension portion RS1 as a boundary portion and the two communication paths 312 and 311 as folded portions. The
[0041]
5 to 9 show a fuel cell 8 configured by sandwiching the electrolyte / electrode structure 7 between the cathode-side separator 10 and the anode-side separator 11 in cross-section in each part of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the figure, an electrolyte / electrode structure 7 is constructed by arranging a solid polymer electrolyte membrane and an anode electrode and a cathode electrode on both sides of the solid polymer electrolyte membrane. 7 is sandwiched between the cathode side separator 10 and the anode side separator 11 via the seal members CS and AS.
[0042]
At this time, the oxidant gas inlet side communication holes 12Ca and 12Cb and the outlet side communication hole 13C of the cathode side separator 10 of FIG. 1 are connected to the oxidant gas inlet side communication holes 12Aa and 12Ab of the anode side separator 11 of FIG. Align with the outlet side communication hole 13A. Further, the fuel gas inlet side communication holes 14Ca and 14Cb and the outlet side communication hole 15C of the cathode side separator 10 of FIG. 1 are connected to the fuel gas inlet side communication holes 14Aa and 14Ab and the outlet side communication hole of the anode side separator 11 of FIG. Align with hole 15A. The electrolyte / electrode structure 7 is sandwiched between the opposing gas flow path surfaces in a state where the respective parts are aligned in this manner.
[0043]
In addition, since a plurality of cathode side separators 10 and anode side separators 11 sandwiching the electrolyte / electrode structure 7 are laminated, the cooling surfaces face each other at adjacent portions. That is, the oxidant gas inlet side communication holes 12Ca and 12Cb and the outlet side communication hole 13C of the cathode side separator 10 of FIG. 2 are the oxidant gas inlet side communication holes 12Aa and 12Ab and the outlet of the anode side separator 11 of FIG. Align with the side communication hole 13A. On the other hand, the fuel gas inlet side communication holes 14Ca and 14Cb and the outlet side communication hole 15C of the cathode side separator 10 of FIG. 2 are connected to the fuel gas inlet side communication holes 14Aa and 14Ab and the outlet side communication hole of the anode side separator 11 of FIG. Align with hole 15A.
[0044]
In the laminated state, the gas (oxidant gas) flow paths 211 and 212 are formed between the cathode-side separator 10 and the electrolyte / electrode structure 7, and the anode-side separator 11 and the electrolyte / electrode structure are formed. The gas (fuel gas) flow paths 291 and 292 are formed between the electrode structure 7 and the coolant flow path 25 is formed between the anode-side separator 11 and the cathode-side separator 10. The
[0045]
Further, as shown in FIG. 5, the fuel gas inlet side communication holes 14Ca and 14Cb and the outlet side communication hole 15C of the cathode side separator 10 are the fuel gas inlet side communication holes 14Aa and 14Ab and the outlet side of the anode side separator 11, respectively. It is sealed by the communication hole 15A and the seal member CS.
6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In the figure, the extending portions RS1 of the seal member RS are in close contact with each other so as to form a meandering coolant flow path 25 between the cooling surface of the cathode side separator 10 and the cooling surface of the anode side separator 11. Further, protrusions on the surface of the gas flow path of the cathode side separator 10 and the surface of the gas flow path of the anode side separator 11 (the back side of the groove 22 and the groove 30) sandwich the electrolyte / electrode structure 7, The cooling surface 25 of the cooling surface of the cathode-side separator 10 and the cooling surface of the anode-side separator 11 are opposed to each other.
[0046]
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. Each of the protrusions on the surface of the gas flow path of the cathode side separator 10 and the surface of the gas flow path of the anode side separator 11 (the back side of the grooves 22 and 30) sandwiches the electrolyte / electrode structure 7, and the cathode The cooling liquid flow path 25 is shown in which the cooling surface of the side separator 10 and the grooves 22 and 30 of the cooling surface of the anode side separator 11 face each other.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. A state in which the grooves 18 and 26 on the gas flow path surface of the cathode-side separator 10 and the gas flow path surface of the anode-side separator 11 form gas flow paths 211 and 291 between the electrolyte and electrode structure 7; A state in which the protrusions 19 and 27 on the cooling surface of the cathode-side separator 10 and the cooling surface of the anode-side separator 11 are in close contact with each other to partition the coolant flow path is shown. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line E-E in FIG. 2 and shows a state in which the seal members AS, CS, RS are in close contact with each other including the extended portions AS2, CS2, RS2.
[0047]
In the above embodiment, when an oxidant gas is supplied to the fuel cell 8, the oxidant gas is supplied from the inlet side communication holes 12Ca and 12Cb of the oxidant gas of the cathode side separator 10 as shown in FIG. It is supplied to the surface of 10 gas flow paths. Then, a U-shaped gas flow path 211 having the extending portion CS1 as a boundary portion and a communication path 201 as a folded portion, and a U-shaped gas channel 211 having the extending portion CS2 as a boundary portion and the communication path 202 as a folded portion. The oxidant gas flows into the gas flow path 212, and the reacted gas is discharged from the oxidant gas outlet side communication hole 13C.
[0048]
On the other hand, when fuel gas is similarly supplied to the fuel cell, the fuel gas flows from the inlet side communication holes 14Aa and 14Ab of the anode side separator 11 to the gas flow path of the anode side separator 11 as shown in FIG. Supplied to the surface. Then, a U-shaped gas flow path 291 having the extended portion AS1 as a boundary portion and a communication path 281 as a folded portion, and a U-shaped gas flow path 291 having the extension portion AS2 as a boundary portion and a communication path 282 as a folded portion. The fuel gas flows into the gas flow path 292, and the reacted gas is discharged from the fuel gas outlet side communication hole 15A.
Therefore, electric energy is generated by the supplied fuel gas and oxidant gas between the cathode separator 10 and the anode serator 11 through the solid polymer electrolyte membrane to generate electric power.
[0049]
When the coolant is supplied to the fuel cell, the coolant is supplied from the inlet side communication holes 17 of the coolant on the cathode separator 10 and the anode separator 11 as shown in FIGS. Supplied to the cooling surface. Then, the coolant flows into the meandering coolant channel 25 having the extending portions RS2 and RS1 as the boundary portion and the connecting paths 242 and 312 and the connecting channels 241 and 311 as the folded portions, and the coolant outlet side communication hole 16 is provided. Discharged from. Thereby, the fuel cell can be cooled.
[0050]
 Therefore, in this embodiment, 2 of the cathode-side separator 10OneIn the gas flow paths 211 and 212, the return paths 211B and 212B are overlapped, and the anode side separator 11 2 is overlapped.OneIn the gas flow paths 291 and 292, the return paths 291B and 292B are arranged so as to overlap each other, so that the gas flow velocity increases in the overlapped return paths 291B and 292B, and as a result, the dew condensation water generated in the gas flow paths is effectively removed. Can be discharged. For this reason, the gas flow path surfaces of the separators 10 and 11 are not partially blocked by condensed water, and a uniform reaction can be ensured.
[0051]
In the embodiment, both the cathode separator 10 and the anode separator 11 reach the communication paths 201 and 202 and the communication paths 281 and 282 from the inlet communication holes 12Ca and 12Cb and the inlet communication holes 14Aa and 14Ab. Compared to the total number of the grooves 18 and 26 (4 + 4 = 8), the communication paths 201 and 202, the communication paths 281 and 282, the outlet side communication hole 13C, and the outlet side communication hole 15A. Since the number of grooves 18 and 26 is small (five), the flow rate of each reaction gas can be increased, and therefore dew condensation water can be discharged effectively. In order to increase the flow rate of the reaction gas, it is necessary to further reduce the number of grooves on the outlet side in consideration of the amount that the reaction gas decreases as it is subjected to the reaction.
[0052]
 Moreover, each separator 10 and 11 is 2 each.OneThe gas flow paths 211 and 212 and the gas flow paths 291 and 292 are used, so that, for example, only one of the gas flow paths is used in a low load range.One1 gas flow path and 1OneTherefore, it is possible to increase the system efficiency by appropriately adjusting the apparent electrode density. In the low load range, 1OneBecause there is no need to flow more reaction gas than necessary to maintain the drainage of condensed water, as in the case of using two gas flow paths at low load, the reaction gas can be used. Since the usage rate of the system increases, the system efficiency can also be increased in this respect.
[0053]
Further, each gas flow path inlet AIN and outlet AOUT of the anode side separator 11 is provided on one side (for example, the left side in FIG. 3), and the gas flow path inlet CIN and outlet COUT of the cathode side separator 10 are connected to the other side. In particular, the dew condensation water of the folded portions 281 and 282 of the cathode-side separator 10 where the dew condensation water easily collects permeates and reversely diffuses through the solid polymer electrolyte membrane. Since it moves to the gas flow path inlet AIN of the anode side separator 11 and accelerates humidification of the reaction gas on the anode side on the inlet side, the humidification device can be reduced in size and the amount of drainage is reduced accordingly. The incidental device for drainage can be simplified by the amount.
Further, since the portion where the return passages 211B and 212B of the cathode side separator 10 with a high amount of water are overlapped with the portion where the return passages 291B and 292B of the anode side separator 11 are overlapped, the return passage 291B on the anode side where the water content decreases. , 292B can be sufficiently humidified by despreading.
[0054]
And in the said embodiment, since the inlet side communication holes 12Ca, 12Cb, etc. of the reaction gas, the inlet side communication holes 14Ca, 14Cb, etc. are set closer to the outside of the separators 10, 11, they are set inside. Compared to the above, since the heat dissipation effect is high and the temperature is likely to decrease, there is an advantage that it is easy to maintain the relative humidity at a specified value even if a specified amount of moisture is not supplied.
[0055]
Further, the communication paths 201 and 202 of the cathode side separator 10 and the communication paths 281 and 282 of the anode side separator 11 function as a buffer unit for collecting reaction gases from the forward paths 211A and 212A and the forward paths 291A and 292A, respectively. On the other hand, each gas flow path inlet CIN and gas flow path outlet COUT of the cathode side separator 10 function as a buffer part for the inlet side communication holes 12Ca, 12Cb and the outlet side communication hole 13C for the oxidant gas. The gas flow path inlet AIN and the gas flow path outlet AOUT function as buffer portions for the fuel gas inlet side communication holes 14Aa, 14b and the outlet side communication hole 15A of the cathode side separator 11.
[0056]
Therefore, even if the grooves 18 and 26 are partially clogged with dew condensation water, the reaction gas can be guided to the groove that is not clogged at the portion functioning as the buffer portion. The effective reaction area is not greatly reduced as compared with the case where the gas flow path is continuously provided without providing the gas. Similarly, the effective reaction area can be greatly reduced as compared with the case where the grooves 18 and 26 are provided continuously with the inlet side communication holes 12Ca and 14Aa and the outlet side communication holes 13C and 15A. Disappear.
[0057]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
Whereas the first embodiment is a so-called internal manifold type, this embodiment is applied to an external manifold type.
FIG. 10 shows the gas flow path surface of the cathode-side separator (gas flow path plate) 60, and corresponds to FIG. 1 of the first embodiment. The cathode-side separator 60 is formed by press-molding from a metal thin plate, and is provided with a set of grooves (flow paths) 61 extending in the lateral direction, each having four, five, and four from the upper side.
[0058]
The cathode separator 60 is provided with a seal member TS at the edges of the upper side, the lower side and the right side except for the left side. In addition, from the left side portion of the cathode separator 60, the extending portions TS1 and TS2 of the two seal members TS are extended to just before the right side portion at positions where the groups of the grooves 61 are partitioned. Note that a communication path 651 and a communication path 652 are formed between the right end of the extending portions TS1 and TS2 and the seal member TS, respectively. The communication paths 651 and 652 function as a buffer unit that collects upstream gas. Further, the end of the groove 61 on the inlet side communication hole 66Ca side is configured as a gas flow path inlet CIN, and the end of the groove 61 on the outlet side communication hole 67C side is configured as a gas flow path outlet COUT. The gas flow path inlet CIN and the gas flow path outlet COUT also function as a buffer part.
[0059]
Further, three channel-like manifold members 62 as shown in FIG. 11 are attached to the left side portion of the cathode separator 60 for the oxidant gas at positions corresponding to the extending portions TS1. Further, three manifold members 62 having the same configuration are attached to the right side portion on the opposite side for fuel gas. Then, one manifold member 63 for cooling liquid is attached to each of the upper side portion and the lower side portion of the cathode side separator 60. A seal material 64 is attached to each manifold member 62, 63 at the installation portion.
[0060]
Therefore, the inlet side manifolds 66Ca and 66Cb for the oxidant gas are formed by the upper and lower manifold members 62 on the left side, and the outlet side manifold 67C for the oxidant gas is formed by the manifold member 62 at the center. The upper and lower manifold members 62 on the right side portion form fuel gas inlet side manifolds 68Ca and 68Cb, and the central manifold member 62 forms a fuel gas outlet side manifold 69C. The lower side manifold member 63 constitutes a coolant inlet side manifold 71, and the upper side manifold member 63 constitutes a coolant outlet side manifold 70.
[0061]
 As a result, a U-shaped gas (oxidant gas) channel 661 having the extending portion TS1 as a boundary portion and a connecting channel 651 as a folded portion on the surface of the gas channel of the cathode-side separator 60, and the extending portion. A U-shaped gas flow path 662 is formed with the exit portion TS2 as a boundary portion and the communication path 652 as a folded portion.
 That is, the U-shaped gas flow path 661 includes an outward path 651A from the gas flow path inlet CIN on the inlet side communication hole 66Ca side to the communication path 651 that is a turn-back portion, and the communication path 651 to the outlet side communication hole 67C side. The U-shaped gas flow channel 662 includes a return path 661B from the gas flow path inlet CIN on the inlet side communication hole 66Cb side to the communication path 652 that is a folded portion. , And a return path 662B from the communication path 652 to the gas flow path outlet COUT on the outlet side communication hole 67C side.
 Therefore, the gas channel 661 and the gas channel 662 are formed on the gas channel surface of the cathode separator 60.OneGas flow paths are provided, and the return paths 661B and 662B of the gas flow paths 661 and 662 are arranged to overlap each other.
[0062]
FIG. 12 shows a cooling surface on the back surface of the cathode separator 60 of FIG. On this surface, a protrusion 72 is formed at the back side of the groove 61. The cooling surface is provided with a seal member TS at the edge of the left side of the upper side and the right side of the lower side as the notches K1 and K2. The extending part TS1 of the sealing member TS extends from the slightly upper side of the central part of the left side of the cathode separator 60 to the position of partitioning each set of the ridges 72 to just before the right side. On the other hand, from the slightly lower side of the central portion of the right side portion of the cathode side separator 60, the extending portion TS2 of the sealing member TS extends to the front of the left side portion seamlessly at a position that partitions each set of the protrusions 72. Yes.
[0063]
A communication path 681 is formed between the right end of the extension part TS1 and the seal member TS. Further, a communication path 682 is formed between the left end portion of the extending portion TS2 and the seal member TS.
As described above, three channel-shaped manifold members 62 for oxidant gas as shown in FIG. 11 are attached to the right side portion at positions corresponding to the extending portions TS1. Also, three manifold members 62 having the same configuration are attached to the left side portion on the opposite side for fuel gas. Then, one manifold member 63 for cooling liquid is attached to each of the upper side portion and the lower side portion of the cathode side separator 60.
[0064]
Therefore, a meandering coolant (ethylene glycol) flow path 69 is formed on the cooling surface of the cathode-side separator 60 with the extending portions TS2 and TS1 as the boundary portions and the connecting paths 682 and 681 as the folded portions.
Although only the cathode-side separator 60 has been described, the anode-side separator is also formed with each part in the same positional relationship as in the first embodiment.
[0065]
 Therefore, also in the second embodiment, an effect equivalent to that of the first embodiment described above can be obtained with the external manifold type.
 That is, 2 of the cathode-side separator 60OneIn the gas flow paths 661 and 662, the return paths 661B and 662B are overlapped. In the anode separator, the return paths are similarly overlapped. Therefore, the gas flow rate is increased in the overlapped return path, and condensed water is generated in the gas flow path. Can be effectively discharged. Therefore, a uniform reaction can be ensured.
[0066]
 Also, 2 according to the load sizeOneBy properly using both or one of the gas flow paths, the apparent electrode density can be appropriately adjusted to increase the system efficiency. In the low load range, 1OneBecause there is no need to flow more reaction gas than necessary to maintain the drainage of condensed water, as in the case of using two gas flow paths at low load, the reaction gas can be used. Since the usage rate of the system increases, the system efficiency can also be increased in this respect.
 And since the return side of the oxidant gas flowing on the gas flow path surface of the cathode side separator 60 is set to the inlet side of the fuel gas flowing on the gas flow path surface of the anode side separator, the humidifier can be downsized. At the same time, the device for drainage can be simplified by the amount of drainage.
 And since the said buffer part, especially the connection path 651,652 can be functioned as a buffer part, even if condensed water obstruct | occludes a part of groove | channel, reaction is performed by the communication path 651,652 which functions as a buffer part. The gas can be flowed to the other groove, so that the effective reaction area is not greatly reduced.
[0068]
【The invention's effect】
 As described above, according to the invention described in claim 1,When the fuel cell is operating, even if condensed water accumulates in the gas flow path of the separator, the flow rate of the reaction gas in the overlapped return path increases, thereby effectively reducing the condensed water generated in the gas flow path. Since it can discharge | emit, the uniform reaction in the gas flow path surface of a separator is securable.
In addition, since the reaction gas flow area in the electrode can be changed by properly using two U-shaped gas flow paths and one gas flow path according to the load, the apparent electrode density is adjusted appropriately. System efficiency can be increased. And since one gas flow path can be used in the low load region, more than necessary reaction is required to maintain the drainage of condensed water as in the case of using two gas flow paths at low load. Since it is not necessary to flow gas and the utilization rate of the reaction gas is increased, the system efficiency can also be improved in this respect.
Furthermore, the flow rate of the reaction gas in the return path with respect to the forward path can be reliably increased, and the drainage of condensed water can be improved.
[0070]
 Claim2According to the invention described in the above, the condensed water in the folded portion of the separator on the cathode electrode side on which the condensed water tends to accumulate passes through the electrolyte and diffuses back to the gas channel inlet side of the separator on the anode electrode side. Since the humidification of the reaction gas on the side is promoted, the apparatus for humidification can be reduced in size, and the incidental device for drainage can be simplified by the amount corresponding to the decrease in the amount of drainage. In addition, since the part where the return path of the separator on the cathode electrode side with a high moisture content is superimposed on the part where the return path of the separator on the anode electrode side is overlapped, the return path on the anode side where the moisture content is reduced is sufficient by back diffusion. Can be humidified.
[0071]
 Claim3According to the invention described in the above, even if a part of the gas flow path is clogged with the dew condensation water, the reaction gas can be guided to the other flow path not clogged with the dew condensation water through the buffer unit. The gas flow path can be prevented from being completely clogged, and the reaction non-uniformity can be eliminated.
[0072]
 Claim4According to the invention described in (1), even when one gas flow path is clogged, the reaction gas can be supplied by another gas flow path, so that it is more reliable than a single gas flow path. Sexuality is enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a cathode separator according to a first embodiment of the present invention.
2 is a rear view of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a plan view of an anode separator according to the first embodiment of the present invention.
4 is a rear view of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the fuel cell along AA in FIG. 2;
6 is a cross-sectional view of the fuel cell taken along line BB in FIG.
7 is a cross-sectional view of the fuel cell along CC in FIG. 2. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the fuel cell taken along line DD of FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the fuel cell taken along line EE of FIG.
FIG. 10 is a plan view of a cathode separator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view of a manifold member according to a second embodiment of the present invention.
12 is a rear view of FIG.
FIG. 13 is a plan view of the prior art.
[Explanation of symbols]
7 Electrolyte / electrode structure
10 Cathode side separator (gas flow path plate)
11 Anode separator (gas flow path plate)
18, 26 groove (flow path)
211A, 212A, 291A, 292A Outbound
201, 202, 281, 282 Communication path (turn-back part)
211B, 212B, 291B, 292B
211, 212, 291, 292 Gas flow path
CIN, AIN Gas channel inlet
COUT, AOUT Gas channel outlet

Claims

電解質をアノード電極とカソード電極とで挟持した電解質・電極構造体を一対のセパレータで挟持する固体高分子型の燃料電池であって、アノード電極側のセパレータはアノード電極と対峙する方形型のガス流路表面に、アノード電極側の反応ガスを供給する２つのガス流路入口の各々から、往路、折り返し部、復路を経てアノード電極側の反応ガスを排出する１つのガス流路出口に至るＵ字型のアノード電極側のガス流路を２つ設け、カソード電極側のセパレータはカソード電極と対峙する方形型のガス流路表面に、カソード電極側の反応ガスを供給する２つのガス流路入口の各々から、往路、折り返し部、復路を経てカソード電極側の反応ガスを排出する１つのガス流路出口に至るＵ字型のカソード電極側のガス流路を２つ設け、これらアノード電極側とカソード電極側の各々２つのガス流路を復路部分を重ね合わせて前記ガス流路表面に配置し、前記各々２つのガス流路の往路部分の断面積の総和を復路部分の断面積の総和よりも大きくしたことを特徴とする燃料電池。 A polymer electrolyte fuel cell in which an electrolyte / electrode structure having an electrolyte sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode is sandwiched between a pair of separators, the separator on the anode electrode side being a rectangular gas flow facing the anode electrode A U-shape extending from each of the two gas flow path inlets supplying the reaction gas on the anode electrode side to the road surface to one gas flow path outlet for discharging the reaction gas on the anode electrode side through the forward path, the folded portion, and the return path. Two anode gas-side gas flow paths are provided, and the cathode electrode-side separator is formed on the surface of a square-shaped gas flow path facing the cathode electrode at the two gas flow path inlets for supplying the cathode electrode-side reaction gas. Two U-shaped cathode electrode side gas flow paths are provided from each to the one gas flow path outlet through which the reaction gas on the cathode electrode side is exhausted through the forward path, the turn-back portion, and the return path. Each of the two gas flow paths on the node electrode side and the cathode electrode side is arranged on the surface of the gas flow path with the return path portions overlapped, and the total cross-sectional area of the forward path portion of each of the two gas flow paths is determined by cutting the return path portion. A fuel cell characterized in that it is larger than the total area.

前記アノード電極側のセパレータのガス流路入口、出口を互いに向き合う側辺のうちの一方の側辺に設け、カソード電極側のセパレータのガス流路入口、出口を互いに向き合う側辺のうちの他方の側辺に設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。The anode electrode side separator gas flow path inlet and outlet are provided on one side of the side facing each other , and the cathode electrode side separator gas flow path inlet and outlet on the other side of the side facing each other. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is provided on a side.

前記折り返し部が互いに２つのガス流路が合流するバッファー部として形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein the folded portion is formed as a buffer portion where two gas flow paths merge with each other.

前記ガス流路が複数本の流路からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas flow path comprises a plurality of flow paths.