JP2008130350A

JP2008130350A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2008130350A
Application number: JP2006313752A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Inui; 文彦乾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】セル積層体のマニホールド内部での水分の凍結を抑制する燃料電池を提供する。
【解決手段】発電セルとダミーセルとを積層した燃料電池において、発電セルの空気側セパレータの空気出口マニホールド３２に接する出口流路の底面は、空気出口マニホールド３２の底面３８よりも重力方向に上側とし、空気側ダミーセルのセル側セパレータ２６ｂの空気出口マニホールド３２に接する出口流路３７ａの底面は、空気出口マニホールド３２の底面３８よりも重力方向に同一位置又は下側とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池の構造に関する。

燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質の両側に触媒層と燃料側拡散層とを有する燃料側電極と、触媒層と酸化剤側拡散層とを有する酸化剤側電極とが対向して配置して構成された膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）の両側をセパレータによって挟持して構成された発電セルを複数個積層し、所定の電圧を得られるセル積層体（スタック）として構成されている。

セル積層体の一方側のセパレータには燃料ガス流路が形成され、他方側のセパレータには酸化剤ガス流路が形成される。そして、各セパレータには燃料ガス、酸化剤ガスそれぞれの流路に接続された入口マニホールドと出口マニホールドとが備えられている。各セパレータの入口マニホールドと出口マニホールドはそれぞれ同一の位置に配置され、各発電セルの積層によって積層方向に貫通するよう構成されている。

燃料ガス入口マニホールドから燃料ガス、例えば、水素が供給され、酸化剤ガス入口マニホールドから、酸化剤ガス、例えば、酸素ガスあるいは空気が供給される。燃料ガス入口マニホールドから燃料ガス流路を経て燃料側電極に供給された燃料ガス中の水素は、触媒層で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介して酸化剤側電極へと移動する。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として利用される。酸化剤側電極においては、酸化剤ガス入口マニホールドから供給された酸化剤ガス中の酸素と水素イオン、電子とが反応して水が生成される。反応によって生成された水は酸化剤ガス流路から酸化剤ガス出口マニホールドに排出される。また、未反応の水素は燃料ガス出口マニホールドに排出される。

酸化剤出口マニホールドに排出された水は燃料電池の外部に排出される。しかし、この燃料電池からの水の排出が不十分である場合には、発電セル内の酸化剤ガス流路でフラッディングを生じ酸化剤ガスの酸化剤側極への供給が阻害されて、発電力不足、電位低下が発生する場合がある。このため、発電セル内の酸化剤ガス流路から酸化剤出口マニホールドへの排水をスムーズにできるように、酸化剤出口マニホールドに接続される酸化剤ガス流路の下端部よりも酸化剤出口マニホールドの下端を重力方向に下方に延ばす方法が提案されている。これによって、酸化剤マニホールドに水を溜め、発電セルの酸化剤ガス流路から酸化剤出口マニホールドへの排水性を向上させようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、セパレータの入口、出口マニホールドの下端高さ位置を、セパレータの反応ガス流路のマニホールドヘの開口部の下端高さ位置よりも低い位置に設定し、電池反応によって生じる生成水あるいは凝縮水が、マニホールド内に滞留してもセパレータの反応ガス流路から排出することができ、電池性能の低下を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

一方、従来の燃料電池のセル積層体は、発電中に端部セルのセル電圧が低下してしまうという問題がある。この問題が発生する理由は、端部のセルには凝縮水や不純物（系の金属イオン等）が混入しやすいために、フラッディングや汚れが起こり、セル電圧の低下を引き起こすこと、および端部は外部の熱の影響を受け、冷やされやすく、フラッディングを起こしていること、等である。

このため、燃料電池のセル積層体の、ガス出入り側端部に、ガス流路を形成した層をもつがＭＥＡをもたず、発電に寄与しないダミーセルを配置した燃料電池のスタック構造が提案されている。このような燃料電池のセル積層体構造は、セル積層方向端部にあるガス出入り側端セルの、水によるフラッディングや不純物によるコンタミによる電圧低下を抑制できる。また、外部の温度（低温）の影響を緩和して水の凝縮を抑制でき、フラッディングを減少させることができる（例えば、特許文献３参照）。

特開２００６−６６２２５号公報特開２００５−２５９４２４号公報特開２００３−３３８３０５号公報

以上述べたように特許文献１及び２に開示された従来技術は燃料電池のセル積層体のセパレータに設けられた酸化剤ガス流路から酸化剤ガス出口マニホールドを経て燃料電池のセル積層体の外部に水分を排出する手段が開示されている。また、特許文献３に記載の従来技術にはセル積層体端部のフラッディング防止等のためにダミーセルを設けることが開示されている。

しかし、特許文献１から３に記載の従来技術を用いても、燃料電池の発電セルの反応ガス出口マニホールドに微小な水分が滞留する場合がある。特に、ガス流路の奥側にある端部セル等のように反応ガス出口マニホールドを流れるガス流量が少ない発電セルにおいては、反応ガスの流れによって微小な水分を排出することができないため、この傾向が強くなる。また、燃料電池のセル積層体の端部セル等外面に近いセルは外気の温度の影響を受けやすく、氷点下の状態になると、内部に滞留した水分が凍結する場合がある。

燃料電池のセル積層体は各発電セルの間に燃料ガス、酸化剤ガスをシールするガスケットを挟み込んで各ガスが漏れないように構成されている。このガスケットは各発電セルの周囲に取り付けられている。一方、各発電セルの中央部には、発電反応を行う膜電極アセンブリが取り付けられ、この膜電極アセンブリとガスケットとの間には各反応ガスの入口、出口マニホールドが形成されている。

燃料電池の起動の際には、先に各発電セルの中央部にある膜電極アセンブリの温度が発電反応によって上昇し、この熱が伝わることによって次第に各発電セルの周辺部の温度が上昇していく。このため、燃料電池の起動初期においては、膜電極アセンブリの配置されている中部はその温度上昇によってセル積層方向の厚みが増加する。一方周辺部は温度上昇が遅れるため、温度差によりセル積層方向に厚みの差が生じてくる。この厚みの差は上記のガスケットの反発力によってガスシールが確保され、このように燃料電池に温度差が生じても燃料電池からガスが漏れ出さないように構成されている。

しかし、端部セル等ガス流れの奥側に設けられた発電セルあるいは反応ガスの流量が少ない発電セルに設けられた反応ガス出口マニホールドに微小の水分が残留し、これが凍結した場合には、その凍結部分のガスケットは燃料電池に生ずる温度による発電セル積層方向の厚みの差を吸収することができなくなるため、他の部分のガスケットにおける熱膨張の吸収量が大きくなる。そして、他の部分のガスケットによる熱膨張の吸収ができない状態となると燃料電池内の酸化剤ガス、燃料ガスがセルの周辺部から漏れ出す場合があるという問題があった。

上記の問題は、燃料電池のセル積層体の端部等の反応ガス流量が少ない反応ガス出口マニホールドにおいて発生するものであり、特許文献１から３にはこのような問題についての開示も示唆もされていないし、問題解決のための手段の開示も示唆もされていない。

本発明の目的は、セル積層体のマニホールド内部での水分の凍結を抑制することを目的とする。

本発明の燃料電池は、膜電極アセンブリと前記膜電極アセンブリに供給される反応ガスを流す反応ガス流路と前記反応ガス流路に接続された出口マニホールドとを含む発電セルと、反応ガス流路と前記反応ガス流路に接続された出口マニホールドを含む非発電セルとを前記各出口マニホールドが貫通するように積層したセル積層体を備える燃料電池において、前記発電セルの前記出口マニホールドに接する出口流路の底面は、前記出口マニホールドの底面よりも重力方向に上側にあり、前記非発電セルの前記出口マニホールドに接する出口流路の底面は、前記出口マニホールドの底面よりも重力方向に同一位置又は下側にあること、を特徴とする。また、前記非発電セルの前記出口流路の内面は親水化処理がされていること、としても好適であるし、前記非発電セルは、前記セル積層体の積層方向の端部又は積層方向の中間に設けられることとしても好適である。

本発明、セル積層体のマニホールド内部での水分の凍結を抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の燃料電池の側面を示す図である。本実施形態の燃料電池は燃料側の反応ガスとして水素を用い、酸化剤側の反応ガスとして空気を用いている。図１に示すように、燃料電池１１は、高分子イオン交換膜からなる電解質の両側に触媒層と燃料側拡散層とを有する燃料側電極と、触媒層と酸化剤側拡散層とを有する酸化剤側電極とが対向して配置して構成された膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）の両側をセパレータによって挟持して構成された発電セル１３が複数個積層されて所定の電圧を得られるように構成されたセル積層体１４と、そのセル積層体１４の両側に積層された膜電極アセンブリを持たない空気側ダミーセル２６と水素側ダミーセル２８と、各ダミーセル２６，２８の両側に積層された発電電力を取り出す集電板１５，１６と、集電板の両側に積層された絶縁板１７，１８とを空気極側に積層された空気側締結板１９と水素極側に積層された水素側締結板２０とによって一体に締結して構成されている。

各発電セル１３及び各ダミーセル２６，２８にはそれぞれ各セル１３，２６，２８を貫通する空気入口マニホールド３０と空気出口マニホールド３２とが設けられている。また、空気側の集電板１５と絶縁板１７も各発電セル１３の空気入口マニホールド３０、空気出口マニホールド３２と同一形状の空気導入孔３０ａ、空気導出孔３２ａとが設けられている。各発電セル１３の各マニホールド３０，３２は略同一の大きさで同一の高さに配置され、各発電セル１３の積層によって発電セル１３の積層方向に貫通して延びた空気供給路２９と空気排出路３１を構成する。そして、空気供給路２９は集電板１５、絶縁板１７に設けられた各空気導入孔３０ａと空気側締結板１９に設けられた空気入口孔２５とに連通し、空気排出路３１は集電板１５、絶縁板１７に設けられた各空気導出孔３２ａと空気側締結板１９に設けられた空気出口孔２７とに連通している。空気側締結板１９の端面には空気入口孔２５に連通する空気入口管２１と空気出口孔２７に連通する空気出口管２３とが設けられている。ここで、積層方向は略水平方向で、空気入口マニホールド３０の側が重力方向の下側であり、空気出口マニホールド３２のある側が重力方向の上側となっている。

また、水素側も上記の空気側と同様の構成で各発電セル、各マニホールド、導入導出孔、入口出口孔が設けられている。図１ではこれらの図示は省略する。各発電セル１３及び各ダミーセル２６，２８にはそれぞれ水素入口マニホールドと水素出口マニホールドとが設けられている。また、水素側の集電板１６と絶縁板１８も各発電セル１３の水素入口マニホールド、水素出口マニホールドと同一形状の水素導入孔と水素導出孔とが設けられている。各発電セル１３の各マニホールドは略同一の大きさで同一の高さに配置され、各発電セル１３の積層によって発電セル１３の積層方向に貫通して延びた水素供給路と水素排出路とを構成する。そして、水素供給路は集電板１６、絶縁板１８に設けられた各水素導入孔と水素側締結板２０に設けられた水素入口孔とに連通し、水素排出路は集電板１６、絶縁板１８に設けられた各水素導出孔と水素側締結板２０に設けられた水素出口孔に連通している。水素側締結板２０の端面には水素入口孔に連通する水素入口管２２と水素出口孔に連通する水素出口管２４とが設けられている。

図２を参照しながら燃料電池１１の各発電セル１３及び空気側ダミーセル２６、水素側ダミーセル２８の構成について詳細に説明する。各発電セル１３は水素側セパレータ１３ａと空気側セパレータ１３ｂとの間に膜電極アセンブリ１３ｃが挟持されている。水素側セパレータ１３ａの膜電極アセンブリ側の面には水素ガスを流す水素流路３３が形成され、反対側の面には冷却水を流す冷却水流路３５が形成されている。空気側セパレータ１３ｂの膜電極アセンブリ側の面には空気を流す空気流路３４が形成されて、反対側の面には冷却水を流す冷却水流路３５が形成されている。水素側セパレータ１３ａと空気側セパレータ１３ｂとはその周辺部にガスケット６０を備えており、水素側締結板２０と空気側締結板１９との間の締結力によってガスケット６０に面圧を与えて各セパレータ１３ａ，１３ｂの間のガス及び冷却水のシールを行なうようになっている。また、空気側セパレータ１３ｂと水素側セパレータ１３ａの膜電極アセンブリ１３ｃと反対側の面は互いに密着してその間に冷却水流路３５を形成するようになっている。そして、空気側セパレータ１３ｂと水素側セパレータ１３ａの膜電極アセンブリ１３ｃと反対側の面の周辺部にもガスケット６０を備えており、このガスケット６０に面圧を与えることによって冷却水、空気、水素ガスの漏れを防止するようになっている。水素側セパレータ１３ａと空気側セパレータ１３ｂの膜電極アセンブリ１３ｃと接している山部は膜電極アセンブリ１３ｃで発電した電気の導電機能を持つようになっていることから、各セパレータ１３ａ，１３ｂはステンレス、チタン、アルミあるいはカーボン等の導電性材料によって構成されている。

燃料電池１１の空気側締結板１９の空気入口管２１から導入された空気は、空気供給路２９を通って空気側セパレータ１３ｂに設けられた空気入口マニホールド３０から空気流路３４に供給される。この空気は空気流路３４によって膜電極アセンブリ１３ｃに供給されて発電反応を生ずる。発電反応によって生成された水と余剰の空気とは空気流路３４から空気出口マニホールド３２に排出するよう構成されている。そして、空気出口マニホールド３２に排出された水と余剰の空気は空気排出路３１に沿って空気出口孔２７に導かれ、空気側締結板１９の空気出口管２３から燃料電池の外部に排出される。

燃料電池１１の水素側締結板２０の水素入口管２２から導入された水素は、水素供給路を通って水素側セパレータ１３ａに設けられた水素入口マニホールドから水素流路３３に供給される。この水素は水素流路３３によって膜電極アセンブリ１３ｃに供給されて発電反応を生ずる。余剰の水素は水素流路３３から水素出口マニホールドに排出するよう構成され、水素出口マニホールド排出された余剰の水素は水素排出路に沿って水素出口孔に導かれ、水素側締結板２０の水素出口管２４から燃料電池の外部に排出される。

空気入口管２１と空気出口管２３とを有する空気側締結板１９からセルの積層方向の一番奥側、すなわち空気排出路３１の空気の流れの上流側端には空気側ダミーセル２６が積層されている。空気側ダミーセル２６は集電板１６側に設けられた集電板側セパレータ２６ａと発電セル１３側に設けられたセル側セパレータ２６ｂを密着させて構成されたもので、各セパレータ２６ａ，２６ｂの周辺部にはガスケット６０が備えられ、空気、水素、冷却水をシールするように構成されている。集電板側セパレータ２６ａの集電板１６側の面には冷却水流路３５が形成されている。セル側セパレータ２６ｂの集電板１６側には空気流路３７が形成され、発電セル１３側には冷却水流路３５が設けられている。空気流路３７は空気入口マニホールド３０と空気出口マニホールド３２とに接続され、空気供給路２９から供給された空気を空気排出路３１に排出するように構成されている。この空気側ダミーセル２６は各セパレータ２６ａ，２６ｂの間に膜電極アセンブリ１３ｃを有していないため、発電には寄与しない非発電セルとなっている。

水素入口管２２と水素出口管２４とを有する水素側締結板２０からセルの積層方向の一番奥側、すなわち水素排出路の水素の流れの上流側端には水素側ダミーセル２８が積層されている。水素側ダミーセル２８は集電板１５側に設けられた集電板側セパレータ２８ａと発電セル１３側に設けられたセル側セパレータ２８ｂを密着させて構成されたもので、各セパレータ２８ａ，２８ｂの周辺部にはガスケット６０が備えられ、空気、水素、冷却水をシールするように構成されている。集電板側セパレータ２８ａの集電板１５側の面には冷却水流路３５が形成されている。セル側セパレータ２８ｂの集電板１５側には水素流路３６が形成され、発電セル１３側には冷却水流路３５が設けられている。水素流路３６は水素入口マニホールドと水素出口マニホールドとに接続され、水素供給路から供給された水素を水素排出路に排出するように構成されている。この水素側ダミーセル２８は各セパレータ２８ａ，２８ｂの間に膜電極アセンブリ１３ｃを有していないため、発電には寄与しない非発電セルとなっている。

各ダミーセル２６，２８は図２に示すように各集電板１５，１６の間に配置されている場合には、各膜電極アセンブリ１３ｃで発電した電気を集電板１５，１６に導電することが必要になることから発電セル１３の各セパレータと同様、ステンレス、チタン、アルミあるいはカーボン等の導電性材料によって構成されるが、各ダミーセル２６，２８が各集電板１５，１６の外側に配置される場合には、樹脂などの絶縁性材料であってもかまわない。

図３（ａ）に発電セルの空気側セパレータ１３ｂの空気流路面を示す。図中の矢印は空気の流れを示す。空気側セパレータ１３ｂの周辺部には、空気供給路２９を形成する空気入口マニホールド３０と、空気排出路３１を形成する空気出口マニホールド３２とが配置されている。そして、空気側セパレータ１３ｂの中央部表面には、多数の折れ曲がり流路によって構成された空気流路３４が形成されている。また、周辺部には水素供給路を形成する水素入口マニホールド４０と水素排出路を形成する水素出口マニホールド４２と、冷却水供給路を形成する冷却水入口マニホールド５０と冷却水排出路を形成する冷却水出口マニホールド５２とが配置されている。

図３（ｂ）に発電セルの空気側セパレータ１３ｂの空気流路３４の空気出口マニホールド３２に接する出口流路３４ａの拡大部を示す。図３（ｂ）に示すように、空気出口マニホールド３２に接する出口流路３４ａの底面は、空気出口マニホールド３２の底面３８よりも重力方向で上側になるように形成されている。発電反応によって空気流路３４の中に生成された水は、空気の流れに沿って空気流路３４を出口流路３４ａに向かって流れてくる。そして、水は出口流路３４ａから空気出口マニホールド３２に向かって重力方向下向きに流れ、空気出口マニホールド３２の底面３８に流れ込む。そして、空気出口マニホールド３２を貫通して形成されている空気排出路３１に沿って燃料電池１１の外部に排出される。このように、空気流路３４の内部に生成された水は、空気出口マニホールド３２の底面３８に向かって下向きに流れ込んでいくことから、空気流路３４の中で生成された水の空気流路３４から空気出口マニホールド３２への流れが阻害されることが抑制される。このため、空気流路３４の内部でフラッディングを生じて空気の流れが阻害されることが抑制される。

図４（ａ）に空気側ダミーセル２６のセル側セパレータ２６ｂに形成された空気流路３７を示す。また、図４（ｂ）にセル側セパレータ２６ｂの空気流路３７の空気出口マニホールド３２に接する出口流路３７ａの拡大部を示す。図中の矢印は空気の流れを示す。基本的な流路構成は空気側セパレータ１３ｂと同様であるが、図４（ｂ）に示すように、空気出口マニホールド３２に接する出口流路３７ａの底面は、空気出口マニホールド３２の底面３８よりも重力方向で下側になるように形成されている。空気側ダミーセル２６は発電反応を行なわない非発電セルであることから、発電反応によって空気流路３７の中に水は生成されず、空気入口マニホールド３０から流れ込んだ空気がそのまま空気出口マニホールド３２から排出される。空気出口マニホールド３２に排出された空気は空気側セパレータ１３ｂの空気出口マニホールド３２に排出された水をその流れに乗せて出口側に押し流していく。また、出口流路３７ａの内面は親水化処理が施してあることから、内面の水が排出されやすくなっている。

以上説明したように、本実施形態の燃料電池１１は動作中には空気流路３４，３７を流れる空気によって流路内の水は出口マニホールド３２から空気排出路３１に向かって排出されている。しかし、空気供給路２９及び空気排出路３１の内部の空気流量は、空気側締結板１９に近い側ほど多く、空気側締結板１９から積層方向に向かって奥側になるほど、つまり空気排出路３１の空気の流れの上流側になるほどその流量は減少し、その流れによって水を押し流す力が弱くなってくる。このため、奥側、つまり空気排出路３１の空気の流れの上流側のセルでは、空気排出路３１の内部の水を燃料電池１１の外部に完全に排出することができず、空気排出路３１の底面、あるいは空気出口マニホールド３２の底面３８に微小な水が滞留する。

図５は燃料電池１１の空気排出路３１の空気側ダミーセル２６周りを示す断面図である。図１から４で説明した部分には同様の符号を用い説明は省略する。図５に示すように、燃料電池１１の運転が停止されて空気の流れがなくなると、この微小な滞留水は空気出口マニホールド３２の底面３８から重力方向下側になっている空気側ダミーセル２６の空気流路３７の出口流路３７ａの底面に向かって逆に流れようとする。そして、出口流路３７ａの内面は親水化処理がされていることから、少ない流動力でも水は出口流路３７ａから空気流路３７に入り込んで、空気側ダミーセル２６の空気流路３７の中に貯留されることとなる。これによって、空気排出路３１の底部に水が滞留することを抑制することができ、外気温度が低下した場合でもセル積層体１４の空気排出路３１内部、あるいは空気出口マニホールド３２の底面３８での水分の凍結を抑制することができるという効果を奏する。

そして、外気温度が低下して燃料電池１１の温度が氷点下となって、空気側ダミーセル２６の空気流路３７に入り込んだ滞留水が凍結しても、空気側ダミーセル２６には膜電極アセンブリ１３ｃが備えられていないことから凍結によって発電性能の低下を招くことが無くなる。また、空気側ダミーセル２６の空気流路３７が凍結によって閉塞を起こしても膜電極アセンブリ１３ｃへの供給空気量が減少して発電性能の低下を招くこともない。更に、凍結が発生する部位が空気排出路３１よりも燃料電池１１の中央部に近いことから、発電反応による膜電極アセンブリ１３ｃの温度上昇によって早く解凍温度に達することができるという効果を奏する。

上記の本発明の実施形態は、空気側ダミーセル２６のセル側セパレータ２６ｂに設けられた空気流路３７の出口流路３７ａの底面が、空気出口マニホールド３２の底面３８よりも重力方向に下側になっていることとして説明したが、重力方向下側でなく同一の位置に構成されていてもよい。また、水素側ダミーセル２８のセル側セパレータ２８ｂに設けられた水素流路３６の出口流路の底面が水素出口マニホールド４２の底面よりも重力方向に下側又は同一の位置になっていることとしても良いし、空気側、水素側双方のダミーセルの空気、水素の各出口流路が各出口マニホールド３２，４２よりも重力方向下側又は同一の位置となっているように構成してもよい。また、本実施形態では出口流路３７ａの内面に親水化処理をすることとして説明したが、空気流路３７の内面全てにわたって親水化処理をしても良い。

本実施形態では、空気側ダミーセル２６のセル側セパレータ２６ｂには空気入口マニホールド３０と空気出口マニホールド３２とを接続する空気流路３７を備え、この空気流路３７の中に微小な滞留水を貯留することとして説明したが、上記の微小な滞留水を内部に貯留することができれば空気流路３７は空気入口マニホールド３０と空気出口マニホールド３２とを接続する流路でなく、空気出口マニホールド３２に接続されたチャンバ形状のものであっても良い。

本実施形態においては、ダミーセルは空気側ダミーセル２６、水素側ダミーセル２８がそれぞれ発電セル１３を積層したセル積層体１４の端部に設けられたとして説明したが、これらのダミーセルは端部に限られず、セル積層体１４の中間に積層されるように構成しても良い。また、ダミーセルは両側の２箇所に限られず、反応ガスの流量少なく、微量な水分が滞留する可能性のある場所に２箇所以上設けることとしても好適である。

本発明に係る実施形態における燃料電池の側面を示す図である。本発明に係る実施形態における燃料電池の側断面を示す図である。本発明に係る実施形態における空気側セパレータの空気流路と空気出口マニホールドを示す説明図である。本発明に係る実施形態における燃料電池の空気側ダミーセルのセル側セパレータの空気流路と空気出口マニホールドを示す説明図である。本発明に係る実施形態における燃料電池の空気排出路と空気出口マニホールドの周りの断面を示す拡大図である。

符号の説明

１１燃料電池、１３発電セル、１３ａ水素側セパレータ、１３ｂ空気側セパレータ、１３ｃ膜電極アセンブリ、１４セル積層体、１５，１６集電板、１７，１８絶縁板、１９空気側締結板、２０水素側締結板、２１空気入口管、２２水素入口管、２３空気出口管、２４水素出口管、２５空気入口孔、２６空気側ダミーセル、２６ａ集電板側セパレータ、２６ｂセル側セパレータ、２７空気出口孔、２８水素側ダミーセル、２８ａ集電板側セパレータ、２８ｂセル側セパレータ、２９空気供給路、３０空気入口マニホールド、３０ａ空気導入孔、３１空気排出路、３２空気出口マニホールド、３２ａ空気導出孔、３３，３６水素流路、３４，３７空気流路、３４ａ，３７ａ出口流路、３５冷却水流路、３８底面、４０水素入口マニホールド、４２水素出口マニホールド、５０冷却水入口マニホールド、５２冷却水出口マニホールド、６０ガスケット。

Claims

膜電極アセンブリと前記膜電極アセンブリに供給される反応ガスを流す反応ガス流路と前記反応ガス流路に接続された出口マニホールドとを含む発電セルと、反応ガス流路と前記反応ガス流路に接続された出口マニホールドを含む非発電セルとを前記各出口マニホールドが貫通するように積層したセル積層体を備える燃料電池において、
前記発電セルの前記出口マニホールドに接する出口流路の底面は、前記出口マニホールドの底面よりも重力方向に上側にあり、
前記非発電セルの前記出口マニホールドに接する出口流路の底面は、前記出口マニホールドの底面よりも重力方向に同一位置又は下側にあること、
を特徴とする燃料電池。
請求項１に記載の燃料電池において、
前記非発電セルの前記出口流路の内面は親水化処理がされていること
を特徴とする燃料電池。
請求項１又は２に記載の燃料電池において、
前記非発電セルは、前記セル積層体の積層方向の端部又は積層方向の中間に設けられること
を特徴とする燃料電池。