JP2012138253A

JP2012138253A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2012138253A
Application number: JP2010289600A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Yoshizawa; 幸大吉澤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: EP2660910B1; EP2660910A4; US10381659B2; CA2824623A1; JP5682778B2; WO2012090618A1; CN103270633B; US20130288151A1; EP2660910A1; CA2824623C; CN103270633A

Abstract

【課題】リブ内を通過する発電用ガスの流速を増加させて、リブの下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させてセル電圧の向上を図ることができるようにする。
【解決手段】本発明は、電解質膜の両側にアノードとカソードとを積層したセルを配したセル構造体の両面に、二種類の発電用ガスを流通させるための流路をそれぞれ区画形成する一対のセパレータ８（９）を配し、それら各セパレータ８（９）とセル構造体との間に、少なくとも一部をポーラス化した複数のポーラスリブ２０Ａを配設している燃料電池において、上記複数のポーラスリブ２０Ａのうちの少なくとも一部のものを、各ポーラスリブ２０Ａ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させかつ規則的に配列している。
【選択図】図２

Description

本発明は、二種類の発電用ガスを流通させるためのガス流路に、少なくとも一部をポーラス化した複数のポーラスリブを配設した燃料電池に関する。

この種の燃料電池として、特許文献１に記載された構成のものが開示されている。
特許文献１に記載された燃料電池は、セパレータ基材と、このセパレータ基材上に設けられ、そのセパレータ基材の表面に発電用ガスの流路を形成し、さらに多孔質体からなる複数の突起とを備えたものであり、それらの各突起を、粒子径が０．５μｍ〜５０μｍの導電性粒子を含有し、さらに前記突起の空孔率を６５〜９０％としたものである。

特開２０１０‐１２９２９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている従来の燃料電池は、上記突起の発電用ガスの流通方向下流側に拡散することができず、また、発電用ガスを対流させられないために、触媒層を充分に機能させることが困難であるという課題が未解決のままであった。

そこで本発明は、リブ内を通過する発電用ガスの流速を増加させて、リブの下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させてセル電圧の向上を図ることができる燃料電池の提供を目的としている。

上記課題を解決するための本発明は、電解質膜の両側にアノードとカソードとを積層したセルを配したセル構成体の両面に、二種類の発電用ガスを流通させるための流路をそれぞれ区画形成する一対のセパレータを配し、それら各セパレータとセル構成体との間に、少なくとも一部をポーラス化した複数のポーラスリブを配設している燃料電池において、上記複数のポーラスリブのうちの少なくとも一部のものを、各ポーラスリブ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させて規則的に配列したことを特徴としている。

本発明によれば、ポーラスリブ内を通過する発電用ガスの流速を増加させて、ポーラスリブの発電用ガスの流通方向下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させてセル電圧の向上を図ることができる。

本発明の第一の実施形態に係る燃料電池の断面図である。一例に係るポーラスリブを配列形成した同上の燃料電池の一部をなすセパレータを示す平面図である。第一の変形例に係るポーラスリブを配列形成したセパレータを示す平面図である。第二の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図である。第二の変形例に係るポーラスリブ内外を流れる発電用ガスを可視化して示す説明図である。第三の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図である。第三の変形例に係るポーラスリブ内外を流れる発電用ガスを可視化して示す説明図である。第四の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図である。第四の変形例に係るポーラスリブ内外を流れる発電用ガスを可視化して示す説明図である。第五の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図である。第一の変形例に係る配列形態を示す説明図である。第二の変形例に係る配列形態を示す説明図である。第三の変形例に係る配列形態を示す説明図である。第六の変形例に係るポーラスリブを示す部分拡大図である。第七の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る燃料電池の断面図、図２は、一例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す平面図、図３は、第一の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す平面図である。

図１に示すように、本発明の一の実施形態に係る燃料電池Ａは、セル構造体１０の両面に、二種類の発電用ガスを流通させるためのガス流路６，７をそれぞれ区画形成するようにして一対のセパレータ８，９を配している。

セル構造体１０は、固体高分子電解質膜１の両側に、カソード２及びアノード３を接合して一体化したものである。
カソード２は、カソード触媒層２ａ及びカソードガス拡散層２ｂを備えた二層構造であり、そのうちのカソード触媒層２ａを固体高分子電解質膜１の一面に接触させている。
アノード３は、アノード触媒層３ａ及びアノードガス拡散層３ｂを備えた二層構造であり、そのうちの燃料極触媒層３ａを固体高分子電解質膜１の他面に接触させている。

本実施形態においては、セパレータ８，９とセル構造体１０との間、換言すると、上記したガス流路６，７に、一例に係る複数のポーラスリブ２０Ａ，２０Ａをそれぞれ配列しており、それら全てのポーラスリブ２０Ａを、これらポーラスリブ２０Ａ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させて規則的に配列している。

まず、一例に係るポーラスリブ２０Ａは、所要のガス透過率にしかつ全体をポーラス化した多孔質金属体で形成されており、セパレータ８，９の、セル構造体１０に臨む内面８ｂ，９ｂに形成されている。

上記ポーラスリブ２０Ａは、図２に示すように、セパレータ８（９）の両側辺縁８ａ，８ａ（９ａ，９ａ）にわたる長辺２０Ａａの長さ（以下、「リブ幅」という。）をＷ１にし、かつ、発電用ガスの流通方向αにおける短辺の長さ（以下、「リブ長」という。）をＬ１とした細長い四角柱形に形成したものである。

すなわち、本実施形態においては、発電用ガスの全てがポーラスリブ２０Ａを通過するように、ポーラスリブ２０Ａを流通方向αにおいて所定の間隔をもって複数配列している。
また、ポーラスリブ２０Ａとガス流路６（７）とは、そのポーラスリブ２０Ａの体積に対するガス流路６（７）の体積の割合を１〜３としている。

なお、「所定の間隔」は、一定の間隔の他、各流通方向α上流側から下流側に向け、例えば次第に間隔が狭くなるように、また、これとは逆に次第に間隔が広くなるように配列すること等を含むものである。

上記のポーラスリブ２０Ａを上記した配列形態にすることにより、燃料電池Ａを流通する発電用ガスの全てをポーラスリブ２０Ａを通過させられるようになる。
従って、ポーラスリブ２０Ａ内を通過する発電用ガスの流速を増加させることができ、ポーラスリブ２０Ａの発電用ガスの流通方向α下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させて燃料電池Ａの電圧向上を図ることができる。

図３に示す第一の変形例に係るポーラスリブ２０Ｂは、所要のガス透過率にしかつ全体をポーラス化した多孔質金属体で形成されており、セパレータ８，９の、セル構造体１０に臨む内面８ｂ，９ｂに形成されていることは、上記ポーラスリブ２０Ａと同様である。

第一の変形例に係るポーラスリブ２０Ｂは、これの長辺２０Ｂａの長さ（以下、「リブ幅」という。）を、セパレータ８（９）の両側辺縁８ａ，８ａ（９ａ，９ａ）間を複数に分割するリブ幅Ｗ２にし、かつ、発電用ガスの流通方向αにおける短辺の長さ（以下、「リブ長」という。）をＬ２とした細長い四角柱形に形成されている。

上記ポーラスリブ２０Ｂは、符号Ｎ１〜Ｎ４で示す４列に整列されており、隣り合う各列をポーラスリブ２０Ｂのリブ幅Ｌ２よりもやや短い間隔にし、かつ、流通方向αにおいて所定の間隔をもって複数配列している。
換言すると、隣接する二つの列をなす各ポーラスリブ２０Ｂ，２０Ｂの互いに対向する端部どうしが、流通方向αにおいて所要の寸法だけ接触させていることにより互いに密着させている。

上述したポーラスリブ２０Ｂを上記した配列形態にすることにより、燃料電池Ａを流通する発電用ガスの全てをポーラスリブ２０Ｂを通過させられるようになる。
従って、ポーラスリブ２０Ｂ内を通過する発電用ガスの流速を増加させることができ、ポーラスリブ２０Ｂの発電用ガスの流通方向α下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させてセル電圧の向上を図ることができる。

図４は、第二の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図、図５は、第二の変形例に係るポーラスリブ内外を流れる発電用ガスを可視化して示す説明図、図６は、第三の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図、図７は、第三の変形例に係るポーラスリブ内外を流れる発電用ガスを可視化して示す説明図である。

図４に示す第二の変形例に係るポーラスリブ２０Ｃは、上記したセパレータ８，９とセル構造体１０との間、換言すると、上記したガス流路６，７に、それらポーラスリブ２０Ｃ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させて規則的に配列していることは、上記したポーラスリブ２０Ａ，２０Ｂと同様である。

本例に係るポーラスリブ２０Ｃは、上記した流通方向αに直交する方向の上下流側辺２０Ｃａ，２０Ｃｂの長さ（以下、「リブ幅」という。）をＷ３、流通方向αに平行な辺２０Ｃｃ，２０Ｃｄを長さ（以下、「リブ長」という。）をＬ３にし、かつ、所要の厚みにした直方体形のものである。

本例においては、上下流側辺２０Ｃａ，２０Ｃｂのリブ幅Ｗ３を１００μｍ以下に設定しているとともに、上下流側辺２０Ｃａ，２０Ｃｂと辺２０Ｃｃ，２０Ｃｄの平均リブ幅Ｗ３とリブ長Ｌ３を概略等しくしている。換言すると、上下流側辺２０Ｃａ，２０Ｃｂと辺２０Ｃｃ，２０Ｃｄのアスペクト比を略１にしている。

また、ポーラスリブ２０Ｃとガス流路６（７）とは、そのポーラスリブ２０Ｃの体積に対するガス流路の体積の割合を１〜３とするとともに、それらの互いの頂角どうしを当接密着させて千鳥形をなすように配列している。
さらに、隣り合うポーラスリブ２０Ｃ，２０Ｃ間の流路において、上下流側辺２０Ｃｃ，２０Ｃｄの側面から流路中心Ｏまでの最短長さＱを２００μｍ以下にしている。

上述したポーラスリブ２０Ｃを上記した配列形態にすることにより、図５に示すように、燃料電池Ａを流通する発電用ガスの全てをポーラスリブ２０Ｃを通過させられるようになる。
なお、図５においては発電用ガスの流れを矢印で示し、また、それら各矢印の色を、平均流速が大きいものから小さいものにかけて、波長の大きな赤色から波長の小さな青色に割り当てて表示している。
図５から明らかなように、ポーラスリブ２０Ｃを通過する発電用ガスの平均流速は、その周囲の空間を流通する発電用ガスの平均流速よりも低いものの、ポーラスリブ２０Ｃ内を通過する発電用ガスの流速を増加させることができ、ポーラスリブ２０Ｃの発電用ガスの流通方向α下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させてセル電圧の向上を図ることができる。

図６に示す第三の変形例に係るポーラスリブ２０Ｄは、上記したセパレータ８，９とセル構造体１０との間、換言すると、上記したガス流路６，７に、それらポーラスリブ２０Ｄ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させて規則的に配列していることは、上記したポーラスリブ２０Ａ〜２０Ｃと同様である。

本例に示すポーラスリブ２０Ｄは、上記した流通方向αに直交する方向の辺２０Ｄａ，２０Ｄｂの長さ（以下、「リブ幅」という。）Ｗ４，Ｗ５（Ｗ４＜Ｗ５）とした平面視台形にしかつ所要の厚みにして形成されている。
換言すると、発電用ガスの流通方向αの上流側から下流側に向かい、発電用ガスの通過面積が増大する断面形状にしている。

また、ポーラスリブ２０Ｄとガス流路６（７）とは、そのポーラスリブ２０Ｄの体積に対するガス流路の体積の割合を１〜３とするとともに、それらの互いの頂角どうしを当接密着させて千鳥形をなすように配列している。

上述したポーラスリブ２０Ｄを上記した配列形態にすることにより、図７に示すように、燃料電池Ａを流通する発電用ガスの全てをポーラスリブ２０Ｄを通過させられるようになる。
なお、図７においては発電用ガスの流れを矢印で示し、また、それら各矢印の色を、平均流速が大きいものから小さいものにかけて、波長の大きな赤色から波長の小さな青色に割り当てて表示していることは上記した図５と同様である。
図７から明らかなように、ポーラスリブ２０Ｄを通過する発電用ガスの平均流速は、その周囲の空間を流通する発電用ガスの平均流速よりも低いものの、ポーラスリブ２０Ｄ内を通過する発電用ガスの流速を増加させることができ、ポーラスリブ２０Ｄの発電用ガスの流通方向α下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させてセル電圧の向上を図ることができる。

また、ポーラスリブ２０Ｄを発電用ガスの流通方向αの上流側から下流側に向かい、発電用ガスの通過面積が増大する断面形状にしているので、そのポーラスリブ２０Ｄを通過する発電用ガスに指向性を持たせることができる。
さらに、そのポーラスリブ２０Ｄ内を斜めに通過させることにより、ガス流路に対して透過率が低いポーラスリブであっても発電用ガスの通過流速を高めることができる。

図８は、第四の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図、図９は、第四の変形例に係るポーラスリブ内外を流れる発電用ガスを可視化して示す説明図、図１０は、第五の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図である。

図８に示す第四の変形例に係るポーラスリブ２０Ｅは、上記したセパレータ８，９とセル構造体１０との間、換言すると、上記したガス流路６，７に、それらポーラスリブ２０Ｅ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させて規則的に配列していることは、上記したポーラスリブ２０Ａ〜２０Ｄと同様である。

本例に係るポーラスリブ２０Ｅは、上記した流通方向αに直交する方向の上下流側辺２０Ｅａ，２０Ｅｂのリブ幅をＷ６にし、流通方向αに平行な辺２０Ｅｃ，２０Ｅｄをリブ長をＬ６にし、かつ、所要の厚みにした直方体形のものである。

本例に係るポーラスリブ２０Ｅは、上下流側辺２０Ｅａ，２０Ｅｂのリブ幅Ｗ６を１００μｍ以下に設定しているとともに、上下流側辺２０Ｅａ，２０Ｅｂと辺２０Ｅｃ，２０Ｅｄの平均リブ幅とリブ長を概略等しくしている。

また、ポーラスリブ２０Ｅとガス流路６（７）とは、そのポーラスリブ２０Ｅの体積に対するガス流路の体積の割合を１〜３としているとともに、それらの互いの頂角どうしを所要の間隙ｔだけ離間させて千鳥形をなすように配列している。
具体的には、上記した間隙ｔを、各ポーラスリブ２０Ｅのリブ幅Ｗ６よりも小さく設定している。

上述したポーラスリブ２０Ｅを上記した配列形態にすることにより、燃料電池Ａを流通する発電用ガスのほとんどをポーラスリブ２０Ｅを通過させられるようになる。
なお、図９においては発電用ガスの流れを矢印で示し、また、それら各矢印の色を、平均流速が大きいものから小さいものにかけて、波長の大きな赤色から波長の小さな青色に割り当てて表示していることは上記図５，７と同様である。
図９から明らかなように、ポーラスリブ２０Ｅを通過する発電用ガスの平均流速は、その周囲の空間を流通する発電用ガスの平均流速よりも低いものの、ポーラスリブ２０Ｅ内を通過する発電用ガスの流速を増加させることができ、ポーラスリブ２０Ｅの発電用ガスの流通方向α下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させてセル電圧の向上を図ることができる。

図１０に示す第五の変形例に係るポーラスリブ２０Ｆは、上記したセパレータ８，９とセル構造体１０との間、換言すると、上記したガス流路６，７に、それらポーラスリブ２０Ｅ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させて規則的に配列していることは、上記したポーラスリブ２０Ａ〜２０Ｅと同様である。

本例に係るポーラスリブ２０Ｆは、上記した流通方向αに直交する方向の上下流側辺２０Ｆａ，２０Ｆｂのリブ幅をＷ７にし、当該流通方向αに平行な辺２０Ｆｃ，２０Ｆｄをリブ長をＬ７にし、かつ、所要の厚みにした直方体形のものである。

本例に係るポーラスリブ２０Ｆは、上下流側辺２０Ｆａ，２０Ｆｂのリブ幅Ｗ７を１００μｍ以下に設定しているとともに、ポーラスリブ２０Ｆとガス流路６（７）とは、そのポーラスリブ２０Ｆの体積に対するガス流路の体積の割合を３を超えて設定している。これにより、当該割合を１〜３にしたときに比べて、壊れにくくすることができる。

さらに、本例に係るポーラスリブ２０Ｆは、これらの互いの頂角どうしを所要の間隙ｔだけ離間させて千鳥形をなすように配列している。
具体的には、上記した間隙ｔを、各ポーラスリブ２０Ｆのリブ幅Ｗ７よりも小さく設定している。

図１１は、第一の変形例に係る配列形態を示す説明図である。
第一の変形例に係る配列形態は、発電用ガスの流通方向αの上流側半部に、上述したポーラスリブ２０Ａ（２０Ｂ〜２０Ｆ）を千鳥状に配列するとともに、当該下流側半部に、そのポーラスリブ２０Ａ〜２０Ｆ（２０Ｂ〜２０Ｆ）を流通方向αに平行にし、かつ、互いに一定の間隔をおいて配列した構成のものである。

「発電用ガスの流通方向αの上流側半部に、上述したポーラスリブ２０Ｃ（２０Ｄ〜２０Ｆ）を千鳥状に配列」したことには、ポーラスリブ２０Ｃ（２０Ｄ〜２０Ｆ）を千鳥状に配置し、かつ、互いに隣り合うポーラスリブ２０Ｃ（２０Ｄ〜２０Ｆ）どうしを密着させた配列形態、及びポーラスリブ２０Ｃ（２０Ｄ〜２０Ｆ）を千鳥状に配置し、かつ、互いに隣り合うポーラスリブ２０Ｃ（２０Ｄ〜２０Ｆ）どうしを所要の間隔をもって離間させた配列形態の双方を含む。

この配列形態によれば、千鳥状にした配列をガス流路の一部にだけ形成したので、圧力損失を低減させることができ、また、圧力損失を低減できる結果、補機負荷を低減させることができ、従って、燃料電池Ａの出力を向上させられる。

図１２は、第二の変形例に係る配列形態を示す説明図である。
第二の変形例に係る配列形態は、発電用ガスの流通方向αの上流側半部に、ポーラスリブを千鳥状に配置し、かつ、互いに隣り合うポーラスリブどうしを密着させた配列形態、当該下流側半部に、ポーラスリブ２０Ａ（２０Ｂ〜２０Ｆ）を千鳥状に配置し、かつ、互いに隣り合うポーラスリブ２０Ａ（２０Ｂ〜２０Ｆ）どうしを所要の間隔をもって離間させた配列形態としたものである。

この配列形態によれば、千鳥状の配設をガス流路の一部に形成したので、圧力損失を低減させることができ、また、圧力損失を低減できる結果、補機負荷を低減させることができ、従って、燃料電池Ａの出力を向上させられる。
また、上流側半部での電気抵抗を低減させ、下流側半部での酸素抵抗を低減させられるとともに、液水の排出を行なうことができる。

図１３は、第三の変形例に係る配列形態を示す説明図である。
第三の変形例に係る配列形態は、発電用ガスの流通方向αの上流側半部に、ガス透過率の小さなポーラスリブ２０Ｇどうしを密着させて千鳥状にした配列形態、当該下流側半部に、上流側半部に配列したポーラスリブ２０Ｇよりも大きな透過率のポーラスリブ２０Ｈどうしを密着させて千鳥状にした配列形態としたものである。

なお、発電用ガスの流通方向αの上流側半部に、ガス透過率の小さなポーラスリブ２０Ｇどうしを離間させて千鳥状にした配列形態、当該下流側半部に、上流側半部に配列したポーラスリブよりも大きな透過率のポーラスリブ２０Ｈどうしを離間させて千鳥状にした配列形態としてもよい。

図１４は、第六の変形例に係るポーラスリブを示す部分拡大図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

第六の変形例に係るポーラスリブ２０Ｉは、ガス透過率がセル構造体１０側からセパレータ８，９に向けて異ならせたものである。
具体的には、セル構造体１０側の基端側半部２０Ｉａをポーラス化し、先端側半部２０Ｉｂをソリッド化したものである。
この構成により、ポーラスリブ２０Ｉの電気抵抗を低減させることができ、これにより、抵抗過電圧を低減させて、燃料電池Ａの電圧を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
図１５は、第七の変形例に係るポーラスリブと、このポーラスリブの配列形態を示す部分斜視図である。
図１５に示す第七の変形例に係るポーラスリブ２０Ｊは、上記したセパレータ８，９とセル構造体１０との間、換言すると、上記したガス流路６，７に、それらポーラスリブ２０Ｊ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させて規則的に配列していることは、上記したポーラスリブ２０Ａ〜２０Ｉと同様である。

本例に係るポーラスリブ２０Ｊは、上記した流通方向αに直交する方向の辺２０Ｊａ，２０Ｊｂの長さ（以下、「リブ幅」という。）Ｗ８，Ｗ９（Ｗ８＜Ｗ９）とし、かつ、辺２０Ｊａ，２０Ｊｂ間の長さＬ８にした平行平面視台形にするとともに、所要の厚みにして形成されている。

換言すると、発電用ガスの流通方向αの上流側から下流側に向かい、発電用ガスの通過面積が増大する断面形状にしている。
また、本例においては、ポーラスリブ２０Ｊの互いの頂角どうしを当接密着させて千鳥形をなすように配列している。
さらに、上下流側辺２０Ｊａ，２０Ｊｂのリブ幅Ｗ８を１００μｍ以下に設定しているとともに、それら上下流側辺２０Ｊａ，２０Ｊｂと辺２０Ｃｃ，２０Ｃｄのアスペクト比を略３を超えて設定している。これにより、当該割合を１〜３にしたときに比べて、壊れにくくすることができる。

上述したポーラスリブ２０Ｊを上記した配列形態にすることにより、燃料電池Ａを流通する発電用ガスの全てをポーラスリブ２０Ｊを通過させられるようになる。
従って、ポーラスリブ２０Ｊ内を通過する発電用ガスの流速を増加させることができ、ポーラスリブ２０Ｊの発電用ガスの流通方向α下流側への酸素拡散性を向上させられるとともに、抵抗過電圧を低減させてセル電圧の向上を図ることができる。

また、ポーラスリブ２０Ｊを発電用ガスの流通方向αの上流側から下流側に向かい、発電用ガスの通過面積が増大する断面形状にしているので、そのポーラスリブ２０Ｊを通過する発電用ガスに指向性を持たせることができる。
さらに、そのポーラスリブ２０Ｊ内を斜めに通過させることにより、ガス流路に対して透過率が低いポーラスリブであっても発電用ガスの通過流速を高めることができる。

・上述した実施形態においては、ポーラスリブをセパレータの、セル構造体に臨む内面に配列形成した例について説明したが、セル構造体側に配設形成してもよい。

・外形を異ならせた２種類以上のポーラスリブを、発電用ガスの流通方向の上流側から下流側にかけて混在させて配列した構成にしてもよい。

１電解質膜
２カソード
３アノード
６，７ガス流路
８，９セパレータ
１０セル構造体
２０Ａ〜２０Ｆポーラスリブ
α 発電用ガスの流通方向

Claims

電解質膜の両側にアノードとカソードとを積層したセル構造体の両面に、二種類の発電用ガスを流通させるためのガス流路をそれぞれ区画形成する一対のセパレータを配し、それら各セパレータとセル構造体との間に、少なくとも一部をポーラス化した複数のポーラスリブを配設している燃料電池において、
上記複数のポーラスリブのうちの少なくとも一部のものを、各ポーラスリブ内を通過する発電用ガスの通過量が増加するように互いに連係させかつ規則的に配列したことを特徴とする燃料電池。
上記ポーラスリブの少なくとも一部のものを千鳥状に配置するとともに、互いに隣り合うポーラスリブどうしを密着させて配列していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
上記ポーラスリブの少なくとも一部のものを千鳥状に配置するとともに、互いに隣り合うポーラスどうしを所要の間隔をもって配列していることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。
上記所要の間隔を、各ポーラスリブのリブ幅よりも小さくしていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。
上記ポーラスリブの体積に対するガス流路の体積の割合を１〜３にしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池。
上記ポーラスリブの平均リブ幅とリブ長を概略等しくしていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池。
上記ポーラスリブのリブ幅を、発電用ガスの流通方向の上流側から下流側にかけて増加させていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池。
請求項２〜７のいずれか１項に記載のポーラスリブを、発電用ガスの流通方向の上流側に配置していることを特徴とする燃料電池。
互いに所要の間隔をもって配列したポーラスリブを、発電用ガスの流通方向の上流側又は下流に配置し、かつ、互いに密着させて配列したポーラスリブを、発電用ガスの流通方向の下流側又は上流に配置したことを特徴とする請求項１，４〜７のいずれか１項に記載の燃料電池。
発電用ガスの流通方向に沿い、ガス透過率を異ならせたポーラスリブを配列していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池。
発電用ガスの流通方向の上流側から下流側に向い、次第にガス透過率を大きくしたポーラスリブを配列していることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池。
上記ポーラスリブは、このガス透過率がセル構造体側からセパレータに向けて異ならせたものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料電池。
外形を異ならせた２種類以上のポーラスリブを、発電用ガスの流通方向の上流側から下流側にかけて混在させて配列したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の燃料電池。