JP2014192151A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電解質膜全体の水分量を最適な値に維持することができ、発電性能を向上させることを可能にする。
【解決手段】燃料電池１０を構成するカソード側セパレータ１４は、カソード電極２６の電極面との接触面積が酸化剤ガス流路３０の上流から下流に向かって小さくなり、且つ、アノード側セパレータ１６は、アノード電極２８の電極面との接触面積が燃料ガス流路３６の上流から下流に向かって小さくなる。そして、酸化剤ガス流路３０の流路断面積及び燃料ガス流路３６の流路断面積は、それぞれ上流から下流に亘って一定に設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解質膜の両面に、それぞれ電極触媒層及びガス拡散層を積層した電極が設けられる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の両側に配置されるセパレータとを備える燃料電池に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方側にアノード電極が配設され、且つ、前記電解質膜の他方の側にカソード電極が配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を有している。このＭＥＡは、一対のセパレータによって挟持されて単位セル（発電セル）が構成されている。この燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

燃料電池において、一方のセパレータには、アノード電極面に沿って燃料ガスを流す燃料ガス流路が設けられるとともに、他方のセパレータには、カソード電極面に沿って酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路とが設けられている。さらに、単位セル毎又は複数の単位セル毎に、冷却媒体を流す冷却媒体流路がセパレータ面方向に沿って設けられている。

この種の燃料電池では、酸化剤ガス流路の下流側での濃度過電圧が大きくなり、酸化剤ガスの拡散が阻害されて出力低下が惹起されるという問題がある。さらに、無加湿又は低加湿運転時には、特に酸化剤ガス流路の上流に対応する電解質膜が乾燥し易いという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池では、電解質膜を挟んだ燃料ガス流路と酸化ガス流路の流れの向きを逆向きとし、前記燃料ガス流路と前記酸化ガス流路の両方の流路断面積を流れ方向に変化させ、前記燃料ガス流路を燃料ガス流れ方向に上流から下流へ流路断面積を拡大させ、前記酸化ガス流路を酸化ガス流れ方向に上流から下流へ流路断面積を減少させたことを特徴としている。

特許第５０９８１２８号公報

ところで、上記の特許文献１では、酸化剤ガス流路の上流側において、電解質膜とセパレータとの接触面積が小さくなり易い。このため、電解質膜は、酸化剤ガス流路の上流側に対応する部位で、水分を十分に維持することができないおそれがある。従って、電解質膜全体の水分量を良好に確保することができず、発電性能が低下するという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、電解質膜全体の水分量を最適な値に維持することができ、発電性能を向上させることが可能な燃料電池を提供することを目的とする。

本発明は、電解質膜の両面に、それぞれ電極触媒層及びガス拡散層を積層した電極が設けられる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の両側に配置されるセパレータとを備え、一方のセパレータには、燃料ガスを一方の電極面に沿って供給する燃料ガス流路が形成されるとともに、他方のセパレータには、酸化剤ガスを他方の電極面に沿って前記燃料ガスと対向流に供給する酸化剤ガス流路が形成される燃料電池に関するものである。

この燃料電池では、一方のセパレータは、一方の電極面との接触面積が燃料ガス流路の上流から下流に向かって小さくなり、且つ、他方のセパレータは、他方の電極面との接触面積が酸化剤ガス流路の上流から下流に向かって小さくなっている。そして、燃料ガス流路の流路断面積及び酸化剤ガス流路の流路断面積は、それぞれ上流から下流に亘って一定に設定されている。

また、この燃料電池では、互いに隣接するセパレータ間に、セパレータ面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されるとともに、前記酸化剤ガス流路の酸化剤ガスの流通方向は、前記冷却媒体流路の前記冷却媒体の流通方向と同一方向に設定されることが好ましい。

本発明によれば、各セパレータと各電極面との接触面積は、ガス流れ方向下流側で小さく設定されている。従って、燃料ガス流路の下流側や酸化剤ガス流路の下流側でセパレータと電極面との接触部に滞留する生成水は、良好に排出されるため、排水性が向上する。しかも、各セパレータと各電極面とは、ガス流れ方向上流側の接触面積が大きく設定されている。これにより、セパレータと電極面との接触部で水分を保持することができ、電解質膜の保湿性を高めることができ、前記電解質膜の乾燥を抑制することが可能になる。

さらに、燃料ガス流路の流路断面積及び酸化剤ガス流路の流路断面積は、それぞれ上流から下流に亘って一定に設定されている。このため、燃料ガス流路の下流側や酸化剤ガス流路の下流側では、燃料ガスや酸化剤ガスを十分に供給することができるとともに、生成水の排水性が良好に向上する。従って、電解質膜全体の水分量を最適な値に維持するとともに、発電性能を向上させることが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。 前記燃料電池を構成するカソード側セパレータの正面説明図である。 前記カソード側セパレータの、図３中、ＩＶ−ＩＶ線断面説明図である。 前記カソード側セパレータの、図３中、Ｖ−Ｖ線断面説明図である。 前記燃料電池を構成するアノード側セパレータの正面説明図である。 前記アノード側セパレータの、図６中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面説明図である。 前記アノード側セパレータの、図６中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池の、図９中、Ｘ−Ｘ線断面説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、矢印Ａ方向（水平方向）に複数積層されて燃料電池スタックを構成する。燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と、前記電解質膜・電極構造体１２を挟持するカソード側セパレータ（他方のセパレータ）１４及びアノード側セパレータ（一方のセパレータ）１６とを備え、これらは、電極面が重力方向（矢印Ｃ方向）に沿った立位姿勢で水平方向に沿って積層される。

カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６は、カーボンセパレータにより構成される。なお、カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した薄板プレートにより構成してもよい。

図１に示すように、カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６は、縦長形状を有するとともに、長辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に向かい且つ短辺が積層方向に交差する水平方向（矢印Ｂ方向）に向かう（水平方向の積層）ように構成される。

燃料電池１０の長辺方向（矢印Ｃ方向）の一端縁部（上端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔１８ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔２０ｂとが設けられる。

燃料電池１０の長辺方向の他端縁部（下端縁部）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔２０ａと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔１８ｂとが設けられる。

燃料電池１０の短辺方向（矢印Ｂ方向）の両端縁部上方には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための２つの冷却媒体供給連通孔２２ａが設けられる。燃料電池１０の短辺方向の両端縁部下方には、冷却媒体を排出するための２つの冷却媒体排出連通孔２２ｂが設けられる。

電解質膜・電極構造体１２は、例えば、フッ素系又は炭化水素系の固体高分子電解質膜２４と、前記固体高分子電解質膜２４を挟持するカソード電極２６及びアノード電極２８とを備える。

図２に示すように、カソード電極２６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層２６ａと、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層２６ａの表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層２６ｂとを有する。アノード電極２８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層２８ａと、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層２８ａの表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層２８ｂとを有する。

ガス拡散層２６ａ、２８ａの平面寸法（表面積）は、固体高分子電解質膜２４の平面寸法（表面積）よりも小さな寸法に設定されるとともに、互いに同一の平面寸法を有する。電極触媒層２６ｂ、２８ｂの平面寸法は、ガス拡散層２６ａ、２８ａの平面寸法（表面積）よりも小さな寸法に設定されるとともに、互いに同一の平面寸法を有する。なお、電極触媒層２６ｂ、２８ｂは、ガス拡散層２６ａ、２８ａと同一の平面寸法に設定されてもよい。

また、電解質膜・電極構造体１２は、カソード電極２６の平面寸法がアノード電極２８の平面寸法よりも小さな、又は、前記カソード電極２６の平面寸法が前記アノード電極２８の平面寸法よりも大きな、所謂、段差ＭＥＡを構成してもよい。

図１及び図３に示すように、カソード側セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス排出連通孔１８ｂとを連通する酸化剤ガス流路３０が形成される。酸化剤ガス流路３０は、互いに水平方向（矢印Ｂ方向）に配列されて重力方向（矢印Ｃ方向）に延在する複数本の酸化剤ガス流路溝３０ａを有する。酸化剤ガス流路溝３０ａは、重力方向に延在する複数本の平坦部３０ｂを備える凸部間に形成されるとともに、酸化剤ガスを重力方向下方に向かって流通させる。

各酸化剤ガス流路溝３０ａは、上流である酸化剤ガス供給連通孔１８ａから下流である酸化剤ガス排出連通孔１８ｂに向かって（すなわち、重力方向下方に向かって）溝幅が連続して大きくなる形状を有する。換言すると、酸化剤ガス流路溝３０ａと矢印Ｂ方向に交互に配置される平坦部３０ｂは、カソード電極２６の電極面（電極触媒層２６ｂが設けられる領域）との接触面積が、上流から下流に向かって連続して小さくなるように設定される。

図４及び図５に示すように、各平坦部３０ｂの上流側の幅寸法ｈ１_UPは、前記平坦部３０ｂの下流側の幅寸法ｈ１_downに比べて幅広に構成される（ｈ１_UP＞ｈ１_down）。

酸化剤ガス流路溝３０ａの上流側の幅寸法ｈ２_upは、前記酸化剤ガス流路溝３０ａの下流側の幅寸法ｈ２_downに比べて幅狭に構成される（ｈ２_up＜ｈ２_down）。酸化剤ガス流路溝３０ａの上流側の深さ（厚さ方向の凹部深さ）寸法Ｄ１_upは、前記酸化剤ガス流路溝３０ａの連続して幅寸法が大きくなる下流側の深さ寸法Ｄ１_downに比べて大きく設定される（Ｄ１_up＞Ｄ１_down）。すなわち、酸化剤ガス流路溝３０ａの流路断面積は、上流から下流に亘って一定に設定される。

図３に示すように、酸化剤ガス流路３０の入口近傍と出口近傍とには、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３２ａと出口バッファ部３２ｂとが設けられる。入口バッファ部３２ａと酸化剤ガス供給連通孔１８ａとは、複数本の入口接続通路３４ａにより連通する。出口バッファ部３２ｂと酸化剤ガス排出連通孔１８ｂとは、複数本の出口接続通路３４ｂにより連通する。

図６に示すように、アノード側セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス排出連通孔２０ｂとを連通する燃料ガス流路３６が形成される。燃料ガス流路３６は、互いに水平方向（矢印Ｂ方向）に配列されて重力方向（矢印Ｃ方向）に延在する複数本の燃料ガス流路溝３６ａを有する。燃料ガス流路溝３６ａは、重力方向に延在する複数本の平坦部３６ｂ間に形成されるとともに、燃料ガスを重力方向上方（又は反重力方向）に向かって流通させる。酸化剤ガス流路３０の酸化剤ガスと燃料ガス流路３６の燃料ガスとは、流通方向が反対である対向流に設定される。

各燃料ガス流路溝３６ａは、上流である燃料ガス供給連通孔２０ａから下流である燃料ガス排出連通孔２０ｂに向かって（すなわち、重力方向上方に向かって）溝幅が連続して大きくなる形状を有する。換言すると、燃料ガス流路溝３６ａと矢印Ｂ方向に交互に配置される平坦部３６ｂは、アノード電極２８の電極面（電極触媒層２８ｂが設けられる領域）との接触面積が、上流から下流に向かって連続して小さくなる。

図７及び図８に示すように、各平坦部３６ｂの上流側の幅寸法ｈ３_UPは、前記平坦部３６ｂの下流側の幅寸法ｈ３_downに比べて幅広に構成される（ｈ３_UP＞ｈ３_down）。

燃料ガス流路溝３６ａの上流側の幅寸法ｈ４_upは、前記燃料ガス流路溝３６ａの下流側の幅寸法ｈ４_downに比べて幅狭に構成される（ｈ４_up＜ｈ４_down）。燃料ガス流路溝３６ａの上流側の深さ（厚さ方向の凹部深さ）寸法Ｄ２_upは、前記燃料ガス流路溝３６ａの連続して幅寸法が大きくなる下流側の深さ寸法Ｄ２_ownに比べて大きく設定される（Ｄ２_up＞Ｄ２_own）。すなわち、燃料ガス流路溝３６ａの流路断面積は、上流から下流に亘って一定に設定される。図２に示すように、カソード電極２６側の凸部（平坦部３０ｂ）とアノード電極２８側の凸部（平坦部３６ｂ）とは、電解質膜・電極構造体１２を挟んで対向する位置に配置される。

図６に示すように、燃料ガス流路３６の入口近傍と出口近傍とには、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３８ａと出口バッファ部３８ｂとが設けられる。入口バッファ部３８ａと燃料ガス供給連通孔２０ａとは、複数本の入口接続通路４０ａにより連通する。出口バッファ部３８ｂと燃料ガス排出連通孔２０ｂとは、複数本の出口接続通路４０ｂにより連通する。

アノード側セパレータ１６の面１６ｂとカソード側セパレータ１４の面１４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔２２ａ、２２ａと冷却媒体排出連通孔２２ｂ、２２ｂとに連通する冷却媒体流路４２が形成される（図１参照）。冷却媒体流路４２は、電解質膜・電極構造体１２の電極面に亘って冷却媒体を流通させる。冷却媒体流路４２の入口近傍と出口近傍とには、それぞれ入口バッファ部４４ａと出口バッファ部４４ｂとが設けられる。

入口バッファ部４４ａと冷却媒体供給連通孔２２ａとは、複数本の入口接続通路４６ａにより連通する。出口バッファ部４４ｂと冷却媒体排出連通孔２２ｂとは、複数本の出口接続通路４６ｂにより連通する。

カソード側セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、このカソード側セパレータ１４の外周端縁部を周回して第１シール部材（例えば、ガスケット等）４８が一体成形又は個別に配置される。アノード側セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このアノード側セパレータ１６の外周端縁部を周回して第２シール部材（例えば、ガスケット等）５０が一体成形又は個別に配置される。第１シール部材４８及び第２シール部材５０としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。

このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、酸化剤ガス供給連通孔１８ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔２０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、一対の冷却媒体供給連通孔２２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔１８ａからカソード側セパレータ１４の酸化剤ガス流路３０に導入される。図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３０に沿って矢印Ｃ方向下方（重力方向下方）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のカソード電極２６に供給される。

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔２０ａからアノード側セパレータ１６の燃料ガス流路３６に供給される。燃料ガスは、図６に示すように、燃料ガス流路３６に沿って矢印Ｃ方向上方（重力方向上方）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のアノード電極２８に供給される（図１参照）。

従って、電解質膜・電極構造体１２では、カソード電極２６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。

次いで、電解質膜・電極構造体１２のカソード電極２６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体１２のアノード電極２８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、一対の冷却媒体供給連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、図１に示すように、カソード側セパレータ１４及びアノード側セパレータ１６間の冷却媒体流路４２に導入される。冷却媒体は、一旦矢印Ｂ方向内方に沿って流動した後、矢印Ｃ方向下方（重力方向下方）に移動して電解質膜・電極構造体１２を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｂ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体排出連通孔２２ｂに排出される。

この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、カソード側セパレータ１４の面１４ａには、酸化剤ガス流路３０が設けられている。酸化剤ガス流路３０には、酸化剤ガス流路溝３０ａと平坦部３０ｂとが矢印Ｂ方向に交互に設けられている。そして、各平坦部３０ｂは、カソード電極２６の電極面との接触面積が、酸化剤ガス流路３０の上流から下流に向かって（重力方向下方に向かって）小さくなるように設定されている。

従って、酸化剤ガス流路３０の下流側でカソード側セパレータ１４とカソード電極２６の電極面との接触部に滞留する生成水は、良好に排出されるため、排水性が向上する。

しかも、カソード側セパレータ１４の平坦部３０ｂとカソード電極２６の電極面とは、酸化剤ガス流れ方向上流側の接触面積が、下流側の接触面積よりも大きく設定されている。これにより、カソード側セパレータ１４とカソード電極２６の電極面との接触部で水分を保持することができ、酸化剤ガス流路３０の上流側に対応する固体高分子電解質膜２４の保湿性を高めることができ、前記固体高分子電解質膜２４の乾燥を抑制することが可能になる。

さらに、酸化剤ガス流路３０の流路断面積は、上流から下流に亘って一定に設定されている。このため、酸化剤ガス流路３０の下流側では、発電により酸化剤ガスが消費した分を補って前記酸化剤ガスを十分に供給することができるとともに、生成水の排水性が良好に向上する。従って、固体高分子電解質膜２４全体の水分量を最適な値に維持するとともに、発電性能を向上させることが可能になるという効果が得られる。

一方、図６に示すように、アノード側セパレータ１６の面１６ａには、燃料ガス流路３６が設けられている。燃料ガス流路３６は、燃料ガス流路溝３６ａと平坦部３６ｂとが矢印Ｂ方向に交互に設けられており、酸化剤ガス流路３０と同様に構成されている。これにより、アノード側セパレータ１６では、上記のカソード側セパレータ１４と同様の効果が得られる。

図９に示すように、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池６０は、カソード側セパレータ１４、第１電解質膜・電極構造体１２ａ、中間セパレータ６２、第２電解質膜・電極構造体１２ｂ及びアノード側セパレータ１６を備える。燃料電池６０は、第１電解質膜・電極構造体１２ａと第２電解質膜・電極構造体１２ｂとの間に冷却媒体流路が設けられていない、所謂、間引き冷却構造が採用されている。なお、各セル冷却構造を採用する第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

第１電解質膜・電極構造体１２ａ及び第２電解質膜・電極構造体１２ｂは、それぞれ、所謂、段差ＭＥＡを構成し、アノード電極２８の平面寸法がカソード電極２６の平面寸法よりも大きな（又は、小さな）寸法に設定される。固体高分子電解質膜２４は、アノード電極２８と同一の平面寸法に設定される。

カソード側セパレータ１４、アノード側セパレータ１６及び中間セパレータ６２は、カーボンセパレータにより構成される。中間セパレータ６２の第１電解質膜・電極構造体１２ａに向かう面６２ａには、燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス排出連通孔２０ｂとを連通する燃料ガス流路３６が形成される。燃料ガス流路３６は、互いに水平方向（矢印Ｂ方向）に配列されて重力方向（矢印Ｃ方向）に延在する複数本の燃料ガス流路溝（図示せず）を有する。面６２ａ側は、アノード側セパレータ１６の面１６ａ側と同様に構成される。

中間セパレータ６２の第２電解質膜・電極構造体１２ｂに向かう面６２ｂには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス排出連通孔１８ｂとを連通する酸化剤ガス流路３０が形成される。酸化剤ガス流路３０は、互いに水平方向（矢印Ｂ方向）に配列されて重力方向（矢印Ｃ方向）に延在する複数本の酸化剤ガス流路溝（図示せず）を有する。面６２ｂ側は、カソード側セパレータ１４の面１４ａ側と同様に構成される。

このように構成される第２実施形態では、所謂、間引き冷却構造であっても、固体高分子電解質膜２４全体の水分量を最適な値に維持するとともに、発電性能を向上させることが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

１０、６０…燃料電池
１２、１２ａ、１２ｂ…電解質膜・電極構造体
１４…カソード側セパレータ １６…アノード側セパレータ
１８ａ…酸化剤ガス供給連通孔 １８ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
２０ａ…燃料ガス供給連通孔 ２０ｂ…燃料ガス排出連通孔
２２ａ…冷却媒体供給連通孔 ２２ｂ…冷却媒体排出連通孔
２４…固体高分子電解質膜 ２６…カソード電極
２６ａ、２８ａ…ガス拡散層 ２６ｂ、２８ｂ…電極触媒層
２８…アノード電極 ３０…酸化剤ガス流路
３０ａ…酸化剤ガス流路溝 ３０ｂ、３６ｂ…平坦部
３６…燃料ガス流路 ３６ａ…燃料ガス流路溝
４２…冷却媒体流路 ６２…中間セパレータ

Claims (2)

1. 電解質膜の両面に、それぞれ電極触媒層及びガス拡散層を積層した電極が設けられる電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の両側に配置されるセパレータとを備え、一方のセパレータには、燃料ガスを一方の電極面に沿って供給する燃料ガス流路が形成されるとともに、他方のセパレータには、酸化剤ガスを他方の電極面に沿って前記燃料ガスと対向流に供給する酸化剤ガス流路が形成される燃料電池であって、
   前記一方のセパレータは、前記一方の電極面との接触面積が前記燃料ガス流路の上流から下流に向かって小さくなり、且つ、前記他方のセパレータは、前記他方の電極面との接触面積が前記酸化剤ガス流路の上流から下流に向かって小さくなるとともに、
   前記燃料ガス流路の流路断面積及び前記酸化剤ガス流路の流路断面積は、それぞれ上流から下流に亘って一定に設定されることを特徴とする燃料電池。
2. 請求項１記載の燃料電池において、互いに隣接するセパレータ間に、セパレータ面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されるとともに、
   前記酸化剤ガス流路の前記酸化剤ガスの流通方向は、前記冷却媒体流路の前記冷却媒体の流通方向と同一方向に設定されることを特徴とする燃料電池。

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