JP5422992B2

JP5422992B2 - Fuel cell

Info

Publication number: JP5422992B2
Application number: JP2008327439A
Authority: JP
Inventors: 圭諸星
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP2010153087A

Description

この発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.

燃料電池において、反応ガスの流路として、連通する複数の孔を備える多孔体を用いる場合がある。このように、反応ガスの流路として多孔体を用いる場合に、排水性を向上させるために、多孔体内に樹脂流路壁を設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、多孔体に親水剤を塗布して、単セルの厚み方向（電解質膜の面と垂直な方向）の排水性を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。 In a fuel cell, a porous body having a plurality of communicating holes may be used as a reaction gas flow path. Thus, in the case where a porous body is used as the reaction gas flow path, a technique of providing a resin flow path wall in the porous body has been proposed in order to improve drainage (for example, see Patent Document 1). Moreover, the technique which applies a hydrophilic agent to a porous body and improves the drainage of the thickness direction (direction perpendicular | vertical to the surface of an electrolyte membrane) of a single cell is proposed (for example, refer patent document 2).

特開２００４−８７３１８号公報JP 2004-87318 A 特開２００７−２４２４１７号公報JP 2007-242417 A

例えば、複数の単セルを積層して燃料電池を構成する場合に、各単セルの電解質膜の面が重力方向と略平行になるように、燃料電池を設置する場合がある。このような場合に、特許文献１に記載されたように、多孔体内部に樹脂流路壁を設けて、ガス流路を形成しても、低負荷時には、生成水が重力方向の下部に溜まり、発電低下を引き起こすおそれがある。また、樹脂流路壁を設けることにより、反応ガスの圧損が大きくなるおそれがある。また、特許文献２に記載の技術を用いても、重力方向下部に水が溜まることを回避することができない。 For example, when a fuel cell is configured by stacking a plurality of single cells, the fuel cell may be installed so that the surface of the electrolyte membrane of each single cell is substantially parallel to the direction of gravity. In such a case, as described in Patent Document 1, even if a resin flow path wall is provided inside the porous body and the gas flow path is formed, the generated water is collected at the lower part in the gravity direction at low load. This may cause a decrease in power generation. In addition, the pressure loss of the reaction gas may increase by providing the resin flow path wall. Moreover, even if it uses the technique of patent document 2, it cannot avoid that water accumulates in the gravity direction lower part.

そこで、本発明は、上記した従来技術の課題に鑑みて、多孔体流路を備える燃料電池における排水性を向上させる技術を提供することを目的とする。 Then, in view of the subject of the above-mentioned prior art, this invention aims at providing the technique which improves the drainage property in a fuel cell provided with a porous body flow path.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］燃料電池であって、
電解質膜と、
前記電解質膜を挟持する電極層と、
連通する複数の孔を備え、前記電極層に反応ガスを供給するための多孔体流路形成部と、
前記多孔体流路形成部と当接して配置されるセパレータと、
を備え、
前記セパレータは、
前記多孔体流路形成部と対向する面に、前記多孔体流路形成部と接触する接触面が前記多孔体流路形成部よりも濡れ易い、線状の凸部を備え、
前記多孔体流路形成部は、
前記セパレータの前記凸部と接触すると共に、前記凸部以外の領域の少なくとも一部と接触する、燃料電池。 Application Example 1 A fuel cell,
An electrolyte membrane;
An electrode layer sandwiching the electrolyte membrane;
A plurality of holes communicating with each other, and a porous body flow path forming part for supplying a reactive gas to the electrode layer;
A separator disposed in contact with the porous body flow path forming portion;
With
The separator is
On the surface facing the porous body flow path forming portion, a contact surface that comes into contact with the porous flow path forming portion is provided with a linear convex portion that is more easily wetted than the porous flow path forming portion,
The porous channel forming part is
The fuel cell which contacts the said convex part of the said separator, and contacts at least one part of areas other than the said convex part.

この燃料電池によれば、凸部は、多孔体流路形成部よりも濡れ易いため、電極層で生成される生成水等の液体状の水（以下、単に「液水」という。）が、凸部に集まって、水のつらなり（パス）が形成される。そのため、線状を成す凸部を伝って水が排水されやすくなり、燃料電池の排水性が向上される。 According to this fuel cell, since the convex portion is more easily wetted than the porous body flow path forming portion, liquid water such as generated water generated in the electrode layer (hereinafter simply referred to as “liquid water”) is used. Collecting at the convex part, a formation of water (pass) is formed. Therefore, it becomes easy to drain water along the convex part which forms a line, and the drainage of the fuel cell is improved.

［適用例２］適用例１に記載の燃料電池において、
前記セパレータは、
前記反応ガスを前記多孔体流路形成部に供給する供給口と、
排ガスを前記多孔体流路形成部外に排出するための排出口と、
を備え、
前記凸部は、
前記供給口付近から前記排出口付近に向かって線状に形成されると共に、
前記排出口側の高さが、前記供給口側の高さよりも低い、燃料電池。 [Application Example 2] In the fuel cell according to Application Example 1,
The separator is
A supply port for supplying the reaction gas to the porous channel forming section;
A discharge port for discharging the exhaust gas to the outside of the porous body flow path forming portion;
With
The convex portion is
It is linearly formed from the vicinity of the supply port to the vicinity of the discharge port,
The fuel cell, wherein a height on the discharge port side is lower than a height on the supply port side.

燃料電池内の液水は、多孔体流路形成部内を通って排出される。その液水の量は、供給口から排出口に向かって、増加する。凸部の高さを、供給口側よりも排出口側の方が低くなるように構成すると、多孔体流路形成部の厚さ（高さ）が、供給口側よりも排出口側の方が厚く（高く）なるため、多孔体流路形成部内を多くの液水を流すことができるようになる。その結果、燃料電池の排水性をさらに向上させることができる。 The liquid water in the fuel cell is discharged through the porous body flow path forming part. The amount of the liquid water increases from the supply port toward the discharge port. If the height of the convex part is configured so that the discharge port side is lower than the supply port side, the thickness (height) of the porous body flow path forming part is closer to the discharge port side than the supply port side. Becomes thicker (higher), so that a large amount of liquid water can flow through the porous flow path forming portion. As a result, the drainage of the fuel cell can be further improved.

［適用例３］適用例１または２に記載の燃料電池において、
前記多孔体流路形成部は、
前記セパレータと接触する面が、前記セパレータの前記凸部による押圧力が無い状態では平面形状であり、前記燃料電池が完成された状態において、前記セパレータの前記凸部による押圧力により、前記セパレータの前記凸部以外の領域の少なくとも一部と接触する、燃料電池。 [Application Example 3] In the fuel cell according to Application Example 1 or 2,
The porous channel forming part is
The surface in contact with the separator has a planar shape when there is no pressing force by the convex portion of the separator, and when the fuel cell is completed, the surface of the separator is pressed by the pressing force by the convex portion of the separator. A fuel cell in contact with at least a part of a region other than the convex portion.

このようにすると、多孔体流路形成部において、セパレータの凸部により押し付けられた部分は、空孔径が小さくなる。多孔体流路形成部材が親水性の場合、小さい穴の方に水が集まるため、セパレータの凸部に水が集まり易くなる。その結果、燃料電池の排水性が、さらに向上される。 If it does in this way, in the porous body flow path formation part, the hole diameter will become small in the part pressed by the convex part of the separator. When the porous body flow path forming member is hydrophilic, water collects in the small holes, so that water easily collects on the convex portions of the separator. As a result, the drainage of the fuel cell is further improved.

Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の第１の実施例としての燃料電池１０の概略構成を示す説明図である。燃料電池１０は、燃料電池モジュールを、セパレータ４０を挟んで繰り返して積層することにより形成されている。また、燃料電池１０の内部には、積層方向に沿って、反応ガスとしてのアノードガスを供給するためのアノードガス供給マニホールド１１、およびアノードガスを排出するためのアノード排ガス排出マニホールド１２と、反応ガスとしてのカソードガスを供給するためのカソードガス供給マニホールド１３、およびカソードガスを排出するためのカソード排ガス排出マニホールド１４と、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給マニホールド１５、および冷却媒体を排出するための冷却媒体排出マニホールド１６と、が形成されている。 A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell 10 as a first embodiment of the present invention. The fuel cell 10 is formed by repeatedly stacking fuel cell modules with a separator 40 interposed therebetween. Further, inside the fuel cell 10, an anode gas supply manifold 11 for supplying an anode gas as a reaction gas, an anode exhaust gas discharge manifold 12 for discharging the anode gas, and a reaction gas along the stacking direction. As a cathode gas supply manifold 13 for supplying the cathode gas, a cathode exhaust gas discharge manifold 14 for discharging the cathode gas, a cooling medium supply manifold 15 for supplying the cooling medium, and for discharging the cooling medium The cooling medium discharge manifold 16 is formed.

この燃料電池１０は、図１に燃料電池１０の構成部材を分解して示すように、電解質膜を有する発電体２０、アノードガスとしての水素ガスおよびカソードガスとしての空気が流れるガス流路としての多孔体２６、２７、電気化学反応により生ずる電気を集電する隔壁としてのセパレータ４０等を備える。燃料電池１０は、セパレータ４０、多孔体２７、発電体２０、多孔体２６、セパレータ４０・・・の順に繰り返して積層し、その両端からエンドプレート７１、７２で挟んで形成されている。エンドプレート７１、７２の積層方向の内側には、実際には、インシュレータおよびターミナル等が挟まれているが、図示を省略している。なお、発電体２０と、発電体２０の両側に配置された多孔体２６、２７とが上記した１つの燃料電池モジュールを構成する。 As shown in FIG. 1 by disassembling the components of the fuel cell 10, the fuel cell 10 includes a power generation body 20 having an electrolyte membrane, a gas flow path through which hydrogen gas as an anode gas and air as a cathode gas flow. The porous bodies 26 and 27, the separator 40 as a partition which collects the electricity which arises by an electrochemical reaction, etc. are provided. The fuel cell 10 is formed by repeatedly laminating a separator 40, a porous body 27, a power generation body 20, a porous body 26, a separator 40,... And sandwiching them between end plates 71 and 72 from both ends. Insulators and terminals are actually sandwiched inside the end plates 71 and 72 in the stacking direction, but the illustration is omitted. The power generation body 20 and the porous bodies 26 and 27 disposed on both sides of the power generation body 20 constitute one fuel cell module described above.

本実施例において、燃料電池１０は、図１に示すように、セパレータ４０、多孔体２７、発電体２０、多孔体２６の各面が、重力方向（図１においてｙ軸＋方向）に平行になるように配置される。例えば、燃料電池車に積載される場合には、セパレータ４０等の各面が、重力方向に略平行になるようにして、床下や、エンジンコンパートメント内等に配置される。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, the fuel cell 10 has the separator 40, the porous body 27, the power generation body 20, and the porous body 26 parallel to the direction of gravity (the y-axis + direction in FIG. 1) It is arranged to become. For example, when loaded on a fuel cell vehicle, each surface of the separator 40 and the like is disposed under the floor, in the engine compartment, etc. so as to be substantially parallel to the direction of gravity.

なお、エンドプレート７１には、アノードガス供給マニホールド１１、アノード排ガス排出マニホールド１２、カソードガス供給マニホールド１３、カソード排ガス排出マニホールド１４、冷却媒体供給マニホールド１５、および、冷却媒体排出マニホールド１６を、それぞれ対応する配管に接続するための貫通孔が形成されている。また、エンドプレート７２にも、アノードガス供給マニホールド１１を、対応する配管に接続するための貫通孔が形成されている。 The end plate 71 corresponds to the anode gas supply manifold 11, the anode exhaust gas discharge manifold 12, the cathode gas supply manifold 13, the cathode exhaust gas discharge manifold 14, the cooling medium supply manifold 15, and the cooling medium discharge manifold 16, respectively. A through hole for connecting to the pipe is formed. The end plate 72 is also formed with a through hole for connecting the anode gas supply manifold 11 to a corresponding pipe.

発電体２０は、ＭＥＧＡ２５と、シールガスケット３０と、を備える。ＭＥＧＡ２５は、ＭＥＡ２４（ＭｅｍｂｒｎｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ：膜電極接合体）と、その両面に配置されるガス拡散層２３ａ、２３ｂと、を備える。ＭＥＡ２４は、固体高分子の電解質膜２１と、その両面に配置されるカソード２２ａと、アノード２２ｂと、を備える。 The power generator 20 includes a MEGA 25 and a seal gasket 30. The MEGA 25 includes a MEA 24 (Membrane Electrode Assembly) and gas diffusion layers 23a and 23b disposed on both sides thereof. The MEA 24 includes a solid polymer electrolyte membrane 21, a cathode 22a disposed on both surfaces thereof, and an anode 22b.

電解質膜２１は、プロトン伝導性を備え、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す固体高分子材料の薄膜であり、セパレータ４０外形よりも小さい略長方形の外形に形成されている。電極触媒層であるカソード２２ａ、アノード２２ｂは、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金などを備えている。 The electrolyte membrane 21 is a thin film of a solid polymer material that has proton conductivity and exhibits good electrical conductivity in a wet state, and is formed in a substantially rectangular outer shape smaller than the outer shape of the separator 40. The cathode 22a and the anode 22b, which are electrode catalyst layers, include a catalyst that promotes an electrochemical reaction, such as platinum.

ガス拡散層２３ａ、２３ｂは、気孔率が６０〜７０％程度のカーボン製の多孔体であり、例えば、カーボンクロスやカーボンペーパによって形成されている。こうした材料からなるガス拡散層２３ａ、２３ｂは、接合によりＭＥＡ２４と一体化されてＭＥＧＡ２５となる。なお、ガス拡散層２３ａはＭＥＡ２４のカソード側に、ガス拡散層２３ｂはアノード側に、それぞれ配置され、各ガス拡散層２３ａ、２３ｂは、供給された反応ガスをその厚み方向に拡散して、対応する電極触媒層２２ａ、２２ｂの全面に反応ガスを供給している。 The gas diffusion layers 23a and 23b are carbon porous bodies having a porosity of about 60 to 70%, and are formed of, for example, carbon cloth or carbon paper. The gas diffusion layers 23 a and 23 b made of such materials are integrated with the MEA 24 by bonding to form the MEGA 25. The gas diffusion layer 23a is disposed on the cathode side of the MEA 24, the gas diffusion layer 23b is disposed on the anode side, and each gas diffusion layer 23a, 23b diffuses the supplied reaction gas in the thickness direction to cope with it. A reactive gas is supplied to the entire surface of the electrode catalyst layers 22a and 22b.

シールガスケット３０は、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴムなど、弾性を有するゴム製の絶縁性樹脂材料からなり、ＭＥＧＡ２５の外周に射出成形され、ＭＥＧＡ２５外周の一部を厚み方向に挟むようにして、ＭＥＧＡ２５と一体的に形成されている。 The seal gasket 30 is made of an insulating resin material made of rubber, such as silicon rubber, butyl rubber, and fluorine rubber, and is injection-molded on the outer periphery of the MEGA 25. The seal gasket 30 is integrated with the MEGA 25 so that a part of the outer periphery of the MEGA 25 is sandwiched in the thickness direction. Is formed.

シールガスケット３０の外形は、セパレータ４０と同一の略長方形形状に形成されており、その短辺に沿って、反応ガスおよび冷却水のマニホールドを形成する貫通孔が設けられている。このマニホールド用の貫通孔は、セパレータ４０に設けられた貫通孔と同一であるため、セパレータ４０の構造とともに、後述する。 The outer shape of the seal gasket 30 is formed in a substantially rectangular shape that is the same as that of the separator 40, and a through hole that forms a manifold of reaction gas and cooling water is provided along the short side. The manifold through holes are the same as the through holes provided in the separator 40, and will be described later together with the structure of the separator 40.

こうしたマニホールド用の貫通孔の周囲には、各貫通孔を囲み、シールガスケット３０の厚み方向に凸の部位が形成されている。この凸の部位は、シールガスケット３０を挟むセパレータ４０に実質的に当接し、積層方向の所定の締結力を受け、潰れて変形する。その結果、凸の部位は、マニホールド内を流れる流体（水素ガス、空気、冷却水）の漏れを抑制するシールラインを形成する。 Around these manifold through holes, convex portions are formed in the thickness direction of the seal gasket 30 so as to surround each through hole. This convex portion substantially abuts on the separator 40 sandwiching the seal gasket 30, receives a predetermined fastening force in the stacking direction, and is crushed and deformed. As a result, the convex portion forms a seal line that suppresses leakage of fluid (hydrogen gas, air, cooling water) flowing through the manifold.

反応ガスが流れるガス流路としての多孔体２６、２７は、ＭＥＧＡ２５より小さい略長方形の外形であって、シールガスケット３０内に収まる外形の平板状に形成されている。本実施例において、多孔体２６、２７として、ステンレス鋼製の金属メッシュが用いられている。 The porous bodies 26 and 27 as gas flow paths through which the reaction gas flows are formed in a substantially rectangular outer shape smaller than the MEGA 25 and have a shape of a flat plate that fits in the seal gasket 30. In this embodiment, a metal mesh made of stainless steel is used as the porous bodies 26 and 27.

この多孔体２６、２７の気孔率は、ＭＥＧＡ２５を構成するガス拡散層２３ａ、２３ｂの気孔率よりも大きく、約７０〜８０％程度であり、ＭＥＧＡ２５に反応ガスを供給する流路として機能する。 The porosity of the porous bodies 26 and 27 is larger than the porosity of the gas diffusion layers 23 a and 23 b constituting the MEGA 25 and is about 70 to 80%, and functions as a flow path for supplying a reaction gas to the MEGA 25.

多孔体２６は、ＭＥＧＡ２５のカソード側（ＭＥＡ２４のカソード側）とセパレータ４０との間に配置され、セパレータ４０を介して供給されたカソードガス（空気）を、図に矢印で示すように、カソードガス供給マニホールド１３からカソード排ガス排出マニホールド１４へ流しつつ、ＭＥＧＡ２５のカソード側に空気を供給する。 The porous body 26 is disposed between the cathode side of the MEGA 25 (cathode side of the MEA 24) and the separator 40, and the cathode gas (air) supplied via the separator 40 is converted into a cathode gas as indicated by arrows in the figure. Air is supplied to the cathode side of the MEGA 25 while flowing from the supply manifold 13 to the cathode exhaust gas discharge manifold 14.

多孔体２７は、ＭＥＧＡ２５のアノード側（ＭＥＡ２４のアノード側）とセパレータ４０との間に配置され、セパレータ４０を介して供給されたアノードガス（水素ガス）を、図に矢印で示すように、アノードガス供給マニホールド１１からアノード排ガス排出マニホールド１２へ流しつつ、ＭＥＧＡ２５のアノード側に供給する。 The porous body 27 is disposed between the anode side of the MEGA 25 (the anode side of the MEA 24) and the separator 40, and the anode gas (hydrogen gas) supplied through the separator 40 is an anode as shown by an arrow in the figure. The gas is supplied from the gas supply manifold 11 to the anode exhaust gas discharge manifold 12 and supplied to the anode side of the MEGA 25.

つまり、多孔体２６、２７は、所定方向へ反応ガスを流すことを主目的とするため、反応ガスの流れの圧力損失を抑え、排水性を向上するよう、比較的気孔率を大きく形成している。これに対して、上述のガス拡散層２３ａ、２３ｂは、厚み方向への拡散を主目的とするため、比較的気孔率を小さく形成している。 That is, since the porous bodies 26 and 27 are mainly intended to flow the reaction gas in a predetermined direction, the porous bodies 26 and 27 are formed with a relatively large porosity so as to suppress the pressure loss of the flow of the reaction gas and improve the drainage. Yes. On the other hand, the gas diffusion layers 23a and 23b described above are mainly formed for diffusion in the thickness direction, and thus have a relatively small porosity.

こうした多孔体２６、２７を流れる反応ガスは、流れの過程でＭＥＧＡ２５に供給され、ＭＥＧＡ２５のガス拡散層２３ａ、２３ｂの作用により、各電極触媒層２２ａ、２２ｂに拡散され、反応に供される。なお、この電気化学反応は発熱反応であり、燃料電池１０を所定温度範囲で運転するため、燃料電池１０内には冷却媒体（冷却水）が供給されている。 The reaction gas flowing through the porous bodies 26 and 27 is supplied to the MEGA 25 in the course of flow, and is diffused to the electrode catalyst layers 22a and 22b by the action of the gas diffusion layers 23a and 23b of the MEGA 25, and used for the reaction. This electrochemical reaction is an exothermic reaction, and a cooling medium (cooling water) is supplied into the fuel cell 10 in order to operate the fuel cell 10 within a predetermined temperature range.

セパレータ４０は、ステンレス鋼製の三枚のプレートを積層して形成される三層積層型のセパレータである。具体的には、空気が流れる多孔体２６と接触するカソードプレート４１と、水素ガスが流れる多孔体２７と接触するアノードプレート４３と、両プレートの中間に挟まれ、主に冷却水の流路となる中間プレート４２とから構成されている。なお、三枚のプレートは、チタン、チタン合金など、導電性の他の金属材料から構成されてもよい。また、カーボン製の薄板によって構成してもよいし、それらの複合材であってもよい。 The separator 40 is a three-layer stacked separator formed by stacking three stainless steel plates. Specifically, a cathode plate 41 that is in contact with the porous body 26 through which air flows, an anode plate 43 that is in contact with the porous body 27 through which hydrogen gas flows, and a cooling water channel mainly sandwiched between the plates. And an intermediate plate 42. Note that the three plates may be made of another conductive metal material such as titanium or a titanium alloy. Moreover, you may comprise with the thin plate made from carbon, and those composite materials may be sufficient.

図２（Ａ）は、セパレータ４０のアノードプレート４３の多孔体２７と対向する面を概略的に示す説明図である。アノードプレート４３には、アノードガス供給マニホールド１１を構成するアノードガス供給孔１１ｈと、アノード排ガス排出マニホールド１２を構成するアノード排ガス排出孔１２ｈと、その他のマニホールドを構成する貫通孔が設けられている。そして、アノードプレート４３の多孔体２７と対向する面には、アノードガス供給孔１１ｈと、アノード排ガス排出孔１２ｈとを繋ぐと共に、多孔体２７が嵌合される凹部４３ａが形成されている。図２（Ａ）において、多孔体２７を破線で示している。図示するように、多孔体２７が凹部４３ａに嵌合された状態で、燃料電池１０が完成され、アノードガスが供給されると、アノードガスは、アノードガス供給孔１１ｈから凹部４３ａを通って、多孔体２７の側面（厚み方向の面）から多孔体２７に供給される。 FIG. 2A is an explanatory view schematically showing a surface of the separator 40 facing the porous body 27 of the anode plate 43. The anode plate 43 is provided with anode gas supply holes 11h constituting the anode gas supply manifold 11, anode exhaust gas discharge holes 12h constituting the anode exhaust gas discharge manifold 12, and through holes constituting other manifolds. A surface of the anode plate 43 facing the porous body 27 is formed with a concave portion 43a that connects the anode gas supply hole 11h and the anode exhaust gas discharge hole 12h and is fitted with the porous body 27. In FIG. 2A, the porous body 27 is indicated by a broken line. As shown in the figure, when the fuel cell 10 is completed and the anode gas is supplied with the porous body 27 fitted in the recess 43a, the anode gas passes through the recess 43a from the anode gas supply hole 11h, It is supplied to the porous body 27 from the side surface (surface in the thickness direction) of the porous body 27.

さらに、凹部４３ａには、複数の線状を成す凸部４３ｂが形成されている。図示するように、凸部４３ｂは、アノードガス供給孔１１ｈ付近からアノード排ガス排出孔１２ｈ付近に向かう線状を成す。この凸部４３ｂは、凸部４３ｂが形成されない場合、すなわち、アノードプレート４３の多孔体２７と対向する面が平面の場合に、多孔体２７内を流通するアノードガス（水素）の流れに沿うように形成されている。アノードガスの流れは、例えば、圧力測定、数値計算によるシミュレーション、可視化実験等によって、把握することができる。 Furthermore, a plurality of linear convex portions 43b are formed in the concave portion 43a. As shown in the drawing, the convex portion 43b has a linear shape from the vicinity of the anode gas supply hole 11h to the vicinity of the anode exhaust gas discharge hole 12h. This convex portion 43b follows the flow of the anode gas (hydrogen) flowing through the porous body 27 when the convex portion 43b is not formed, that is, when the surface facing the porous body 27 of the anode plate 43 is a flat surface. Is formed. The flow of the anode gas can be grasped by, for example, pressure measurement, simulation by numerical calculation, visualization experiment, or the like.

図２（Ｂ）は、セパレータ４０のカソードプレート４１の多孔体２６と対向する面を概略的に示す説明図である。カソードプレート４１には、カソードガス供給マニホールド１３を構成するカソードガス供給孔１３ｈと、カソード排ガス排出マニホールド１４を構成するカソード排ガス排出孔１４ｈと、その他のマニホールドを構成する貫通孔が設けられている。そして、カソードプレート４１には、カソードガス供給孔１３ｈと、カソード排ガス排出孔１４ｈとを繋ぐと共に、多孔体２６が嵌合される凹部４１ａが形成されている。図２（Ｂ）において、多孔体２６を破線で示している。 FIG. 2B is an explanatory view schematically showing a surface of the separator 40 facing the porous body 26 of the cathode plate 41. The cathode plate 41 is provided with cathode gas supply holes 13h constituting the cathode gas supply manifold 13, cathode exhaust gas discharge holes 14h constituting the cathode exhaust gas discharge manifold 14, and through holes constituting other manifolds. The cathode plate 41 is formed with a concave portion 41a that connects the cathode gas supply hole 13h and the cathode exhaust gas discharge hole 14h and into which the porous body 26 is fitted. In FIG. 2B, the porous body 26 is indicated by a broken line.

さらに、凹部４１ａには、複数の線状を成す凸部４１ｂが形成されている。凸部４１ｂもアノードプレート４３に形成される凸部４３ｂと同様に、カソードガス供給孔１３ｈ付近からカソード排ガス排出孔１４ｈ付近に向かう線状を成す。 Furthermore, the convex part 41b which comprises several linear form is formed in the recessed part 41a. Similarly to the convex portion 43b formed on the anode plate 43, the convex portion 41b has a linear shape from the vicinity of the cathode gas supply hole 13h to the vicinity of the cathode exhaust gas discharge hole 14h.

また、本実施例において、凸部４３ｂの多孔体２７と接触する接触面４３ｂＦは平面であるため、多孔体２７よりも濡れやすい。そのため、多孔体２７内に存在する液水は、セパレータ４０側に集まりやすい。同様に、多孔体２６内に存在する液水も、セパレータ４０側に集まりやすい。 Further, in the present embodiment, the contact surface 43bF that contacts the porous body 27 of the convex portion 43b is a flat surface, and thus is more easily wet than the porous body 27. Therefore, the liquid water present in the porous body 27 tends to gather on the separator 40 side. Similarly, the liquid water present in the porous body 26 is likely to gather on the separator 40 side.

なお、本実施例において、凸部４１ｂ、４３ｂは、ステンレス鋼製の平板を圧縮することによって形成される。しかしながら、凸部４１ｂ、４３ｂの形成方法は、本実施例に限定されず、鋳造、鍛造、切削、射出、印刷、レジスト等、金属やカーボンや樹脂を形成するための種々の方法を適用することができる。 In this embodiment, the convex portions 41b and 43b are formed by compressing a flat plate made of stainless steel. However, the method for forming the convex portions 41b and 43b is not limited to this embodiment, and various methods for forming metal, carbon, and resin, such as casting, forging, cutting, injection, printing, resist, etc., are applied. Can do.

中間プレート４２には、複数のマニホールドを構成する貫通孔と、略長方形の外形を成す中間プレート４２の長辺方向に沿う複数の切欠が形成されている。その切欠の両端はそれぞれ、冷却水の流れるマニホールド用の貫通孔と連通している。こうした構造の三枚のプレートを積層して接合することで、セパレータ４０の内部には、冷却水用の流路が、形成される。 The intermediate plate 42 is formed with through holes constituting a plurality of manifolds and a plurality of notches along the long side direction of the intermediate plate 42 having a substantially rectangular outer shape. Both ends of the cutout communicate with manifold through-holes through which cooling water flows. By laminating and joining the three plates having such a structure, a flow path for cooling water is formed inside the separator 40.

図３（Ａ）は、燃料電池１０を、図２（Ａ）におけるＡ−Ａで切断した切断面を概略的に示す断面図である。図３（Ａ）では、燃料電池１０の一部である、発電体２０（ＭＥＧＡ２５）と、多孔体２７と、アノードプレート４３の切断面を図示している。図示するように、多孔体２７はアノードプレート４３に押圧されて、多孔体２７のアノードプレート４３と対向する面は、アノードプレート４３の凸部４３ｂとも凹部４３ａとも接触している。換言すると、多孔体２７は、アノードプレート４３の凹部４３ａと凸部４３ｂとに嵌合している。 FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing a cut surface of the fuel cell 10 taken along the line AA in FIG. 3A shows a cut surface of the power generator 20 (MEGA 25), the porous body 27, and the anode plate 43, which are part of the fuel cell 10. FIG. As shown in the figure, the porous body 27 is pressed by the anode plate 43, and the surface of the porous body 27 facing the anode plate 43 is in contact with the convex portion 43b and the concave portion 43a of the anode plate 43. In other words, the porous body 27 is fitted in the concave portion 43 a and the convex portion 43 b of the anode plate 43.

本実施例において、凸部４３ｂの幅Ｗは、多孔体２７の平均空孔径よりも大きい。本実施例において、平均空孔径は、水銀圧入法によって計測される。凸部４３ｂの幅Ｗを多孔体２７の平均空孔径よりも大きくすると、凸部４３ｂの幅に対して複数の空孔から、多孔体２７内を流通する液水が集まる。その結果、容易に水のつらなり（パス）を作ることができる。なお、水のつらなり（パス）を、「排水パス」ともいう。 In the present embodiment, the width W of the convex portion 43 b is larger than the average pore diameter of the porous body 27. In this embodiment, the average pore diameter is measured by a mercury intrusion method. When the width W of the convex portion 43b is larger than the average pore diameter of the porous body 27, liquid water flowing through the porous body 27 gathers from the plurality of pores with respect to the width of the convex portion 43b. As a result, it is possible to easily create a path of water. The water pattern (pass) is also referred to as a “drainage pass”.

図３（Ｂ）は、燃料電池１０を、図２（Ａ）におけるＢ−Ｂで切断した切断面を概略的に示す断面図である。図３（Ｂ）では、図３（Ａ）と同様に、発電体２０（ＭＥＧＡ２５）と、多孔体２７と、アノードプレート４３の切断面を図示している。図２（Ｂ）に示すように、切断面Ｂ−Ｂは、線状を成す凸部４３ｂの端から端までを、凸部４３ｂに沿って切断している。図３（Ｂ）に示すように、凸部４３ｂは、アノードガス供給孔１１ｈ側の高さＨ１と、アノード排ガス排出孔１２ｈ側の高さＨ２とが等しい。 FIG. 3B is a cross-sectional view schematically showing a cut surface of the fuel cell 10 taken along BB in FIG. In FIG. 3B, the power generator 20 (MEGA 25), the porous body 27, and the cut surface of the anode plate 43 are illustrated as in FIG. As shown in FIG. 2 (B), the cutting plane BB cuts the end of the convex part 43b that forms a line along the convex part 43b. As shown in FIG. 3B, the height 43 of the convex portion 43b on the anode gas supply hole 11h side is equal to the height H2 on the anode exhaust gas discharge hole 12h side.

また、凸部４３ｂの高さＨ１（＝Ｈ２）は、多孔体２７の厚さＨ３の略半分である。多孔体２７において、凹部４３ａに押圧されている部分にも、アノードガスが流れるため、アノードガス流れの悪化を抑制しつつ、排水性を向上させることができる。 Further, the height H1 (= H2) of the convex portion 43b is substantially half of the thickness H3 of the porous body 27. In the porous body 27, since the anode gas also flows through the portion pressed by the recess 43a, it is possible to improve drainage while suppressing deterioration of the anode gas flow.

なお、本実施例において、カソードプレート４１側（すなわち、発電体２０と、多孔体２６と、カソードプレート４１）の断面構成も、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す断面構成と同様であるための、その説明を省略する。 In this embodiment, the cross-sectional configuration on the cathode plate 41 side (that is, the power generation body 20, the porous body 26, and the cathode plate 41) is the same as the cross-sectional configuration shown in FIGS. Therefore, the description thereof is omitted.

図４は、比較例１のセパレータ４０ｐを用いた場合の、燃料電池の排水性を概念的に示す説明図である。図４では、多孔体２７をセパレータ４０ｐと共に示している。図４において、多孔体２７は破線で表示している。比較例１の燃料電池は、セパレータ４０ｐがセパレータ４０と異なる以外は、上記した実施例の燃料電池１０と同じである。比較例１においても、上記した第１の実施例と同様に、セパレータ４０ｐの面が、重力方向と略平行になるように燃料電池が配置されるものとする。 FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing the drainage performance of the fuel cell when the separator 40p of Comparative Example 1 is used. In FIG. 4, the porous body 27 is shown together with the separator 40p. In FIG. 4, the porous body 27 is indicated by a broken line. The fuel cell of Comparative Example 1 is the same as the fuel cell 10 of the above-described embodiment except that the separator 40p is different from the separator 40. Also in the comparative example 1, as in the first embodiment described above, the fuel cell is arranged so that the surface of the separator 40p is substantially parallel to the direction of gravity.

比較例１のセパレータ４０ｐの多孔体２７と対向する面は、平滑な平面である。燃料電池の発電時、多孔体２７内には、発電の際に生成される生成水を含む液水による水のパスが形成される。水のパスが形成されると、パスに沿って、水が排水される。 The surface facing the porous body 27 of the separator 40p of Comparative Example 1 is a smooth plane. During power generation of the fuel cell, a water path is formed in the porous body 27 by liquid water including generated water generated during power generation. When the water path is formed, water is drained along the path.

しかしながら、セパレータ４０ｐの多孔体２７と対向する面は、平滑な平面であるため、水の流れる方向が制限されず、重力によって、重力方向に垂れてしまう（図４）。このように、水が重力方向に垂れると、垂れた水が溜まり、排水不良が生じる。このような現象は、特に、燃料電池が高効率（低負荷）運転を行なう場合に、生じやすい。このように、多孔体２７内に水溜りが生じると、アノードガスの供給不良が生じ、発電不良（発電量低下、発電の不安定化）を生じるおそれがある。 However, since the surface of the separator 40p facing the porous body 27 is a smooth flat surface, the direction in which water flows is not limited, and droops in the direction of gravity due to gravity (FIG. 4). Thus, when water droops in the direction of gravity, the drooping water accumulates, resulting in poor drainage. Such a phenomenon is likely to occur particularly when the fuel cell performs high efficiency (low load) operation. As described above, when a water pool is generated in the porous body 27, a supply failure of the anode gas occurs, which may cause a power generation failure (a decrease in power generation amount or a destabilization of power generation).

これに対して、本実施例の燃料電池１０では、セパレータ４０のアノードプレート４３表面に線状の凸部４３ｂが形成されている。上記したように、凸部４３ｂの接触面４３ｂＦは、多孔体２７よりも濡れやすい。また、図３（Ａ）に示すように、凸部４３ｂが多孔体２７を押圧しているため、凸部４３ｂの接触面４３ｂＦは、凹部４３ａに比べて発電体２０との距離が短くなる。 On the other hand, in the fuel cell 10 of the present embodiment, a linear protrusion 43 b is formed on the surface of the anode plate 43 of the separator 40. As described above, the contact surface 43bF of the convex portion 43b is easier to wet than the porous body 27. Further, as shown in FIG. 3A, since the convex portion 43b presses the porous body 27, the contact surface 43bF of the convex portion 43b has a shorter distance from the power generator 20 than the concave portion 43a.

したがって、液水が発電体２０から凸部４３ｂの接触面４３ｂＦに集まってくる。その結果、線状の凸部４３ｂに沿って水のつらなり（排水パス）が容易に形成される。そして、凸部４３ｂに沿って、アノードガス供給孔１１ｈ側からアノード排ガス排出孔１２ｈ側に向かって液水が移動して、アノード排ガス排出孔１２ｈを介して排出される。すなわち、凸部４３ｂによって、水の流れる方向が制限されるため、液水が重力方向に垂れて、多孔体２７の重力方向下部に水溜まりが生じることを抑制することができる。 Therefore, liquid water collects from the power generator 20 on the contact surface 43bF of the convex portion 43b. As a result, the formation of water (drainage path) is easily formed along the linear protrusions 43b. Then, the liquid water moves from the anode gas supply hole 11h side toward the anode exhaust gas discharge hole 12h side along the convex portion 43b, and is discharged through the anode exhaust gas discharge hole 12h. In other words, the direction in which water flows is limited by the convex portion 43 b, so that it is possible to prevent liquid water from dripping in the direction of gravity and causing a pool of water in the lower part of the porous body 27 in the direction of gravity.

カソードプレート４１側についても、同様である。したがって、本実施例の燃料電池１０は、比較例１の燃料電池に比較して排水性が向上され、燃料電池の発電不良を抑制することができる。 The same applies to the cathode plate 41 side. Therefore, the fuel cell 10 of the present embodiment has improved drainage compared to the fuel cell of Comparative Example 1, and can suppress power generation failure of the fuel cell.

図５は、比較例２の燃料電池１０ｑの一部の断面構成を示す断面図である。図５では、図２（Ａ）におけるＡ−Ａで切断した切断面を、発電体２０（ＭＥＧＡ２５）と、多孔体２７ｑと、アノードプレート４３について、図示している。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a partial cross-sectional configuration of the fuel cell 10q of Comparative Example 2. In FIG. 5, the cut surface cut along AA in FIG. 2A is shown for the power generation body 20 (MEGA 25), the porous body 27q, and the anode plate 43.

比較例２の燃料電池１０ｑでは、多孔体２７ｑの表面は、凸部４３ｂとは接触するものの、凹部４３ａとは接触していない。すなわち、凹部４３ａと多孔体２７ｑとに囲まれる空間が形成される。燃料電池１０ｑが高効率（低負荷）運転を行なう場合、アノードガスは、抵抗の小さい上記空間を流れやすくなり、多孔体２７ｑ内を流れるアノードガスの流量が少なくなるおそれがある。液水は、多孔体２７ｑ内を流通して、排出される。また、液水は、多孔体２７ｑ内を流通するアノードガスによって生じる圧力差によって、排水される。そのため、多孔体２７ｑ内をアノードガスが流れにくいと、排水パスに生じる圧力差が小さくなり、排水性が低下するおそれがある。 In the fuel cell 10q of Comparative Example 2, the surface of the porous body 27q is in contact with the convex portion 43b but is not in contact with the concave portion 43a. That is, a space surrounded by the recess 43a and the porous body 27q is formed. When the fuel cell 10q performs high-efficiency (low load) operation, the anode gas tends to flow through the space having a small resistance, and the flow rate of the anode gas flowing through the porous body 27q may be reduced. The liquid water flows through the porous body 27q and is discharged. Further, the liquid water is drained by a pressure difference generated by the anode gas flowing through the porous body 27q. For this reason, if the anode gas does not easily flow through the porous body 27q, the pressure difference generated in the drainage path becomes small, and the drainage performance may be deteriorated.

これに対して、本実施例の燃料電池１０では、多孔体２７が、凹部４３ａに入り込んでいるため、アノードガスは、多孔体２７内を流通しやすい。したがって、比較例２の燃料電池１０ｑに比較して、多孔体２７内を流通するアノードガスによる圧力差が大きくなるため、排水性が向上される。 On the other hand, in the fuel cell 10 of the present embodiment, since the porous body 27 has entered the recess 43a, the anode gas tends to flow through the porous body 27. Therefore, compared with the fuel cell 10q of Comparative Example 2, the pressure difference due to the anode gas flowing through the porous body 27 is increased, so that drainage is improved.

Ｂ．第２の実施例：
図６は、第２の実施例におけるアノードプレート４３Ａの概略構成を示す説明図である。図６（Ａ）は、アノードプレート４３Ａの多孔体２７と対向する面を概略的に示す説明図である。本実施例のアノードプレート４３Ａは、凸部４３Ａｂの断面形状が第１の実施例と異なる以外は、第１の実施例と同様であるため、その説明は省略する。 B. Second embodiment:
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the anode plate 43A in the second embodiment. FIG. 6A is an explanatory diagram schematically showing a surface of the anode plate 43A facing the porous body 27. FIG. The anode plate 43A of this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the cross-sectional shape of the convex portion 43Ab is different from that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図６（Ｂ）は、燃料電池の一部である、発電体２０（ＭＥＧＡ２５）と、多孔体２７と、アノードプレート４３Ａを、図６（Ａ）におけるＣ−Ｃで切断した切断面を概略的に示す断面図である。本実施例のアノードプレート４３Ａにおいて、凸部４３Ａｂのアノード排ガス排出孔１２ｈ側の高さ（＝０）は、アノードガス供給孔１１ｈ側の高さＨ４よりも低い。そして、第１の実施例と同様に、多孔体２７は、アノードプレート４３Ａの凸部４３Ａｂに押圧されて表面形状が変形している。すなわち、多孔体２７の厚さ（高さ）が、アノードガス供給孔１１ｈ側よりもアノード排ガス排出孔１２ｈ側の方が厚く（高く）なる。 FIG. 6B schematically shows a cut surface obtained by cutting the power generation body 20 (MEGA 25), the porous body 27, and the anode plate 43A, which are part of the fuel cell, along CC in FIG. 6A. FIG. In the anode plate 43A of the present embodiment, the height (= 0) of the convex portion 43Ab on the anode exhaust gas discharge hole 12h side is lower than the height H4 on the anode gas supply hole 11h side. As in the first embodiment, the porous body 27 is pressed by the convex portion 43Ab of the anode plate 43A, and the surface shape is deformed. That is, the thickness (height) of the porous body 27 is thicker (higher) on the anode exhaust gas discharge hole 12h side than on the anode gas supply hole 11h side.

多孔体２７内を通って排出される液水の量は、アノードガス供給孔１１ｈからアノード排ガス排出孔１２ｈに向かって、増加する。凸部４３Ａｂの高さを、アノードガス供給孔１１ｈ側よりもアノード排ガス排出孔１２ｈ側の方が低くなるように構成すると、上記したように、多孔体２７の厚さ（高さ）が、アノードガス供給孔１１ｈ側よりもアノード排ガス排出孔１２ｈ側の方が厚く（高く）なるため、アノード排ガス排出孔１２ｈ付近において、排水しやすくなり、多孔体２７内を多くの液水を流すことができるようになる。その結果、燃料電池の排水性をさらに向上させることができる。 The amount of liquid water discharged through the porous body 27 increases from the anode gas supply hole 11h toward the anode exhaust gas discharge hole 12h. When the height of the convex portion 43Ab is configured to be lower on the anode exhaust gas discharge hole 12h side than on the anode gas supply hole 11h side, as described above, the thickness (height) of the porous body 27 is reduced to the anode. Since the anode exhaust gas discharge hole 12h side is thicker (higher) than the gas supply hole 11h side, drainage is easy in the vicinity of the anode exhaust gas discharge hole 12h, and a large amount of liquid water can flow through the porous body 27. It becomes like this. As a result, the drainage of the fuel cell can be further improved.

Ｃ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。 C. Variations:
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.

（１）セパレータに形成される凸部の形状は、上記した実施例に限定されず、種々の形状に形成することができる。例えば、図７は、変形例１、２のアノードプレート４３Ｃ、４３Ｄの概略構成を示す平面図である。変形例１のアノードプレート４３Ｃ（図７（Ａ））では、凸部４３Ｃｂの長さを、重力方向上側（アノードプレート４３Ｃの多孔体２７と対向する面を、アノードガス供給孔１１ｈと１アノード排ガス排出孔１２ｈとを通り、凹部４３ａの面積を略２等分する線によって２等分した場合に、紙面右上側）において、重力方向下側（アノードプレート４３Ｃの多孔体２７と対向する面を、アノードガス供給孔１１ｈと１アノード排ガス排出孔１２ｈとを通り、凹部４３ａの面積を略２等分する線によって２等分した場合に、紙面左下側）よりも短くなるように、形成している。多孔体内の液水は、重力方向下側に溜まりやすい。すなわち、多孔体内の液水は、重力方向上側には溜まりにくい。 (1) The shape of the convex part formed in a separator is not limited to an above-described Example, It can form in various shapes. For example, FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of anode plates 43C and 43D of the first and second modifications. In the anode plate 43C of the first modification (FIG. 7A), the length of the convex portion 43Cb is the upper side in the direction of gravity (the surface facing the porous body 27 of the anode plate 43C is the anode gas supply hole 11h and one anode exhaust gas). When passing through the discharge hole 12h and dividing the area of the recess 43a into two equal parts by a line that bisects, the lower surface in the direction of gravity (the surface facing the porous body 27 of the anode plate 43C) When passing through the anode gas supply hole 11h and the one anode exhaust gas discharge hole 12h, and the area of the recess 43a is divided into two equal parts by a line that bisects, it is formed to be shorter than the lower left side of the drawing). . Liquid water in the porous body tends to accumulate on the lower side in the direction of gravity. That is, the liquid water in the porous body is unlikely to accumulate on the upper side in the gravity direction.

アノードプレート４３Ｃに凸部４３Ｃｂが形成されていると、形成されていない場合に比べて、ガスが流れにくくなる。そのため、多孔体において、液水の溜まりにくい、重力方向上側の凸部４３Ｃｂの長さを短くすることにより、上記した実施例に比べて、ガスの流れを向上させることができる。また、重力方向上側に、凸部４３Ｃｂを設けない場合と比べると、燃料電池モジュールを押圧する押圧力を、面内において略一定にすることができる。そのため、例えば、ＭＥＡ２４とガス拡散層２３ｂとの剥離を低減することが可能となり、耐久性を向上させることができる。 When the convex portion 43Cb is formed on the anode plate 43C, it is difficult for the gas to flow as compared with the case where the convex portion 43Cb is not formed. Therefore, in the porous body, the flow of gas can be improved as compared with the above-described embodiment by shortening the length of the convex portion 43Cb on the upper side in the direction of gravity, which is difficult to collect liquid water. Further, as compared with the case where the convex portion 43Cb is not provided on the upper side in the gravity direction, the pressing force for pressing the fuel cell module can be made substantially constant in the plane. Therefore, for example, peeling between the MEA 24 and the gas diffusion layer 23b can be reduced, and durability can be improved.

変形例２のアノードプレート４３Ｄ（図７（Ｂ））では、重力方向下側には、上記した実施例と同様の線状の凸部４３Ｄｂが設けられ、重力方向上側には、点状の凸部４３Ｄｃが設けられている。このようにすると、ガスの流れをさらに向上させることができる。また、点状の凸部４３Ｄｃを設けることにより、重力方向上側に凸部を設けず、平滑な平面に形成する場合に比べて、燃料電池モジュールを押圧する押圧力を、面内において略一定にすることができる。 In the anode plate 43D of the second modification (FIG. 7B), a linear convex portion 43Db similar to the above-described embodiment is provided on the lower side in the gravity direction, and a dot-like convex portion is provided on the upper side in the gravity direction. A portion 43Dc is provided. In this way, the gas flow can be further improved. Further, by providing the dot-shaped convex portion 43Dc, the pressing force for pressing the fuel cell module is made substantially constant in the plane as compared with the case where the convex portion is not provided on the upper side in the gravity direction and the surface is formed on a smooth plane. can do.

図８は、変形例３、４のアノードプレート４３Ｅ、４３Ｆの概略構成を示す断面図である。アノードプレート４３Ｅ、４３Ｆにおいて、凸部４３Ｅｂ、４３Ｆｂの平面形状は、第１の実施例（図２（Ａ））と同様である。そして、図８（Ａ）、（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるＢ−Ｂ切断面を示す。変形例３のアノードプレート４３Ｅ（図８（Ａ））では、凸部４３Ｅｂの断面形状は、アノードガス供給孔側から徐々に高さが高くなり、一定の高さを保ち、アノード排ガス排出孔側に向かって、徐々に高さが低くなっている。このように、凸部４３Ｅｂの高さを徐々に変化させることにより、ガスの流れの損失を低減することができる。 FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the anode plates 43E and 43F of the third and fourth modifications. In the anode plates 43E and 43F, the planar shapes of the convex portions 43Eb and 43Fb are the same as those in the first embodiment (FIG. 2A). 8A and 8B show the BB cut surface in FIG. In the anode plate 43E of the third modification (FIG. 8A), the cross-sectional shape of the convex portion 43Eb gradually increases from the anode gas supply hole side, maintains a constant height, and is on the anode exhaust gas discharge hole side. The height is gradually getting lower. Thus, the loss of the gas flow can be reduced by gradually changing the height of the protrusion 43Eb.

また、上記した実施例２と変形例３では、凸部の高さを、直線的に変化させているが、例えば、変形例４のアノードプレート４３Ｆ（図８（Ｂ））に示すように、凸部４３Ｆｂの高さが、階段状に変化するように構成してもよい。 Moreover, in Example 2 and the modification 3 mentioned above, although the height of a convex part is changed linearly, as shown to the anode plate 43F (FIG.8 (B)) of the modification 4, for example, You may comprise so that the height of convex part 43Fb may change to step shape.

（２）上記した実施例では、多孔体２６、２７として、ステンレス鋼製の金属メッシュを用いているが、これに限定されず、内部に多数の細孔を備えた種々の導電性の多孔体を用いることができる。例えば、チタン、チタン合金等から成る発泡金属や金属メッシュ、カーボン多孔体、カーボンメッシュなどを用いてもよい。たとえば、多孔体２６、２７として、発泡金属を用いる場合には、セパレータ４０と接触する面に、セパレータ４０の凸部と嵌合する凹部を設ける構成にしてもよい。このようにしても、多孔体２６、２７が、セパレータ４０の凸部以外の領域と接触する。そして、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。 (2) In the above-described embodiment, a metal mesh made of stainless steel is used as the porous bodies 26 and 27. However, the present invention is not limited to this, and various conductive porous bodies having a large number of pores therein. Can be used. For example, a foam metal, a metal mesh, a carbon porous body, a carbon mesh, or the like made of titanium, a titanium alloy, or the like may be used. For example, when foam metal is used as the porous bodies 26 and 27, a concave portion that fits the convex portion of the separator 40 may be provided on the surface that contacts the separator 40. Even in this case, the porous bodies 26 and 27 are in contact with regions other than the convex portions of the separator 40. And the same effect as an above-mentioned Example can be acquired.

（３）上記した実施例において、反応ガス流路として、カソード側に多孔体２６、アノード側に多孔体２７を配置しているが、カソード側、アノード側のいずれか一方にのみ多孔体が配置される構成にしてもよい。 (3) In the embodiment described above, the porous body 26 is disposed on the cathode side and the porous body 27 is disposed on the anode side as the reaction gas flow path, but the porous body is disposed only on either the cathode side or the anode side. You may make it the structure made.

（４）上記した実施例において、アノードプレート４３の凸部４３ｂの高さＨ１（＝Ｈ２）は、多孔体２７の厚さＨ３の略半分に形成される例を示したが、凸部４３ｂの高さは上記した実施例に限定されない。例えば、凸部４３ｂの高さＨ１（＝Ｈ２）を、多孔体２７の厚さＨ３の略半分よりも高く形成してもよい。凸部４３ｂの高さＨ１（＝Ｈ２）は、多孔体２７の厚さＨ３から平均空孔径を引いた長さよりも短い長さ（高さ）に構成することが好ましい。このようにすると、凹部４３ａに押圧されている部分も、アノードガスの流れが確保されるため、アノードガス流れの悪化を抑制することができる。 (4) In the above-described embodiment, the example in which the height H1 (= H2) of the convex portion 43b of the anode plate 43 is formed to be approximately half of the thickness H3 of the porous body 27 is shown. The height is not limited to the embodiment described above. For example, the height H1 (= H2) of the convex portion 43b may be formed to be higher than approximately half of the thickness H3 of the porous body 27. The height H1 (= H2) of the convex portion 43b is preferably configured to be shorter (height) than the length obtained by subtracting the average pore diameter from the thickness H3 of the porous body 27. In this way, since the anode gas flow is secured also in the portion pressed by the recess 43a, the deterioration of the anode gas flow can be suppressed.

（５）上記した実施例において、多孔体２７は、表面が略平面形状のものを例示した。そして、燃料電池１０が完成されたときに、セパレータ４０の凸部４３ｂの押圧力によって、多孔体２７の表面形状が変形されて、セパレータ４０の凹部４３ａに、多孔体２７が入り込むように、燃料電池１０を、形成している。しかしながら、多孔体の表面形状は、上記した実施例に限定されず、多孔体は、セパレータの凸部と接触すると共に、セパレータの凸部以外の部分の少なくとも一部に接触するように構成されればよい。例えば、多孔体のセパレータと対向する面に、セパレータの凸部、凹部と嵌合する凹凸を形成してもよい。このようにしても、上記した実施例と同様の効果を得ることができる。 (5) In the above-described embodiment, the porous body 27 has a surface having a substantially planar shape. When the fuel cell 10 is completed, the surface shape of the porous body 27 is deformed by the pressing force of the convex portion 43b of the separator 40, and the porous body 27 enters the concave portion 43a of the separator 40. A battery 10 is formed. However, the surface shape of the porous body is not limited to the above-described embodiment, and the porous body is configured to be in contact with the convex portion of the separator and at least a part of the portion other than the convex portion of the separator. That's fine. For example, the surface of the porous body facing the separator may be formed with unevenness that fits with the protrusions and recesses of the separator. Even if it does in this way, the effect similar to an above-mentioned Example can be acquired.

（６）燃料電池における各マニホールドを構成する貫通孔の配置は、上記した実施例に限定されない。また、セパレータの多孔体と対向する面の形状も上記した実施例に限定されない。例えば、上記した実施例において、アノードプレート４３には、凹部４３ａが形成されているが、凹部４３ａを備えない構成にしてもよい。また、上記した実施例において、反応ガスは多孔体の側面（厚さ方向の面）から供給される構成を例示したが、多孔体のセパレータと対向する面から反応ガスが供給されるように、セパレータに供給孔を設けてもよい。 (6) The arrangement of the through holes constituting each manifold in the fuel cell is not limited to the above-described embodiment. Further, the shape of the surface of the separator facing the porous body is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the anode plate 43 has the recess 43a, but the anode plate 43 may not have the recess 43a. In the above-described embodiment, the reaction gas is supplied from the side surface (surface in the thickness direction) of the porous body, but the reaction gas is supplied from the surface facing the separator of the porous body. A supply hole may be provided in the separator.

第１の実施例としての燃料電池１０の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fuel cell 10 as a 1st Example. セパレータ４０の多孔体２６、２７と対向する面を概略的に示す説明図である。4 is an explanatory view schematically showing a surface of a separator 40 facing a porous body 26, 27. FIG. 燃料電池１０を、図２（Ａ）におけるＡ−Ａ、Ｂ−Ｂで切断した切断面を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the cut surface which cut | disconnected the fuel cell 10 by AA and BB in FIG. 2 (A). 比較例１のセパレータ４０ｐを用いた場合の燃料電池の排水性を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the drainage property of the fuel cell at the time of using the separator 40p of the comparative example 1. FIG. 比較例２の燃料電池１０ｑの一部の断面構成を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing a partial cross-sectional configuration of a fuel cell 10q of Comparative Example 2. FIG. 第２の実施例におけるアノードプレート４３Ａの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the anode plate 43A in a 2nd Example. 変形例１、２のアノードプレート４３Ｃ、４３Ｄの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the anode plates 43C and 43D of the modifications 1 and 2. FIG. 変形例３、４のアノードプレート４３Ｅ、４３Ｆの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the anode plates 43E and 43F of the modifications 3 and 4. FIG.

Explanation of symbols

１０、１０ｑ…燃料電池
１１…アノードガス供給マニホールド
１１ｈ…アノードガス供給孔
１２…アノード排ガス排出マニホールド
１２ｈ…アノード排ガス排出孔
１３…カソードガス供給マニホールド
１３ｈ…カソードガス供給孔
１４…カソード排ガス排出マニホールド
１４ｈ…カソード排ガス排出孔
１５…冷却媒体供給マニホールド
１６…冷却媒体排出マニホールド
２０…発電体
２１…電解質膜
２２ａ…カソード
２２ｂ…アノード
２３ａ、２３ｂ…ガス拡散層
２４…ＭＥＡ
２６、２７、２７ｑ…多孔体
３０…シールガスケット
４０、４０ｐ…セパレータ
４１…カソードプレート
４１ａ…凹部
４１ｂ…凸部
４２…中間プレート
４３、４３Ａ、４３Ｃ、４３Ｄ、４３Ｅ、４３Ｆ…アノードプレート
４３ａ…凹部
４３ｂ、４３Ａｂ、４３Ｃｂ、４３Ｄｂ、４３Ｅｂ、４３Ｄｃ、４３Ｆｂ…凸部
４３ｂＦ…接触面
７１…エンドプレート
７２…エンドプレート DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10q ... Fuel cell 11 ... Anode gas supply manifold 11h ... Anode gas supply hole 12 ... Anode exhaust gas discharge manifold 12h ... Anode exhaust gas discharge hole 13 ... Cathode gas supply manifold 13h ... Cathode gas supply hole 14 ... Cathode exhaust gas discharge manifold 14h ... Cathode exhaust gas discharge hole 15 ... cooling medium supply manifold 16 ... cooling medium discharge manifold 20 ... power generation body 21 ... electrolyte membrane 22a ... cathode 22b ... anode 23a, 23b ... gas diffusion layer 24 ... MEA
26, 27, 27q ... porous body 30 ... seal gasket 40, 40p ... separator 41 ... cathode plate 41a ... concave portion 41b ... convex portion 42 ... intermediate plate 43, 43A, 43C, 43D, 43E, 43F ... anode plate 43a ... concave portion 43b , 43Ab, 43Cb, 43Db, 43Eb, 43Dc, 43Fb ... convex part 43bF ... contact surface 71 ... end plate 72 ... end plate

Claims

A fuel cell,
An electrolyte membrane;
An electrode layer sandwiching the electrolyte membrane;
A plurality of holes communicating with each other, and a porous body flow path forming part for supplying a reactive gas to the electrode layer;
A separator disposed in contact with the porous body flow path forming portion;
With
The separator is
On the surface facing the porous body flow path forming portion, a contact surface that comes into contact with the porous flow path forming portion is provided with a linear convex portion that is more easily wetted than the porous flow path forming portion,
The porous channel forming part is
Contact with the convex portion of the separator, and contact with at least a part of the region other than the convex portion,
The convex portion is formed in a curved shape that represents the streamlines based on the flow of the reaction gas the envisaged when the convex portion was not formed in the separator, flowing through the porous channel forming portion A fuel cell.

The fuel cell according to claim 1,
The separator is
A supply port for supplying the reaction gas to the porous channel forming section;
A discharge port for discharging the exhaust gas to the outside of the porous body flow path forming portion;
With
The convex portion is
It is linearly formed from the vicinity of the supply port to the vicinity of the discharge port,
The fuel cell, wherein a height on the discharge port side is lower than a height on the supply port side.

The fuel cell according to claim 1 or 2,
The porous channel forming part is
The surface in contact with the separator has a planar shape when there is no pressing force by the convex portion of the separator, and when the fuel cell is completed, the surface of the separator is pressed by the pressing force by the convex portion of the separator. A fuel cell in contact with at least a part of a region other than the convex portion.