JP2002260708A - 燃料電池積層構造体 - Google Patents
燃料電池積層構造体Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】構造をシンプルにして反応ガスの流れを単純化
させ、かつ反応ガスの利用率を向上させた燃料電池積層
構造体に関する。 【解決手段】本発明に係る燃料電池積層構造体は、単位
セル積層体８を上流側単位セル積層体８ａと下流側単位
セル積層体８ｂとに区分けし、区分けした上流側単位セ
ル積層体８ａと下流側単位セル積層体８ｂとのそれぞれ
をケーシング５に収容して区画する隔離板９を備えると
ともに、上流側単位セル積層体８ａおよび下流側単位セ
ル積層体８ｂのそれぞれの縁端側の両側にケーシング５
の軸線と平行に入口側マニホールド１１ａ，１１ｂと出
口側マニホールド１２ａ，１２ｂとを備えた。
させ、かつ反応ガスの利用率を向上させた燃料電池積層
構造体に関する。 【解決手段】本発明に係る燃料電池積層構造体は、単位
セル積層体８を上流側単位セル積層体８ａと下流側単位
セル積層体８ｂとに区分けし、区分けした上流側単位セ
ル積層体８ａと下流側単位セル積層体８ｂとのそれぞれ
をケーシング５に収容して区画する隔離板９を備えると
ともに、上流側単位セル積層体８ａおよび下流側単位セ
ル積層体８ｂのそれぞれの縁端側の両側にケーシング５
の軸線と平行に入口側マニホールド１１ａ，１１ｂと出
口側マニホールド１２ａ，１２ｂとを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質層を挟んで
外側に燃料電極および酸化剤電極を配置するとともに、
各電極の外側にセパレータを配置して単位セルを構成
し、単位セルを軸方向に沿って列状に配置し、一つの列
状体としてまとめたスタックとしての燃料電池積層構造
体に関する。
外側に燃料電極および酸化剤電極を配置するとともに、
各電極の外側にセパレータを配置して単位セルを構成
し、単位セルを軸方向に沿って列状に配置し、一つの列
状体としてまとめたスタックとしての燃料電池積層構造
体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料の持つエネルギを電気エネル
ギに変換する装置として燃料電池がよく知られている。
燃料電池には、幾つかのタイプのものが稼動または開発
中であるが、その中でも構造がコンパクトで高出力密度
が得られ、かつ簡易な運転システムの固体高分子電解質
型燃料電池が、最近、注目されている。
ギに変換する装置として燃料電池がよく知られている。
燃料電池には、幾つかのタイプのものが稼動または開発
中であるが、その中でも構造がコンパクトで高出力密度
が得られ、かつ簡易な運転システムの固体高分子電解質
型燃料電池が、最近、注目されている。
【０００３】固体高分子電解質型燃料電池は、固体高分
子電解質層を挟み、それぞれに触媒を被着させた燃料電
極および酸化剤電極を備え、燃料電極に水素を含む燃料
ガスを、また、酸化剤電極に例えば空気等の酸化剤ガス
をそれぞれ供給して発電を行う発電機である。
子電解質層を挟み、それぞれに触媒を被着させた燃料電
極および酸化剤電極を備え、燃料電極に水素を含む燃料
ガスを、また、酸化剤電極に例えば空気等の酸化剤ガス
をそれぞれ供給して発電を行う発電機である。
【０００４】その際、水素は、燃料電極で酸化され、ま
た水素イオンは固体高分子電解質を通って酸化剤電極に
移動する。そして、酸化剤電極は、供給された酸化剤ガ
スと移動してきた水素イオンが反応して水を生成する。
た水素イオンは固体高分子電解質を通って酸化剤電極に
移動する。そして、酸化剤電極は、供給された酸化剤ガ
スと移動してきた水素イオンが反応して水を生成する。
【０００５】また、その際に発生した電子は、外部回路
を流れる間に電気エネルギとなって発電を行う。なお、
固体高分子電解質型燃料電池では、燃料電極に燃料ガス
を、また、酸化剤電極に酸化剤ガスをそれぞれ供給する
とき、各ガスを電池の作動温度に近い露点に加湿し、固
体高分子電解質の伝導性を高く維持させている。
を流れる間に電気エネルギとなって発電を行う。なお、
固体高分子電解質型燃料電池では、燃料電極に燃料ガス
を、また、酸化剤電極に酸化剤ガスをそれぞれ供給する
とき、各ガスを電池の作動温度に近い露点に加湿し、固
体高分子電解質の伝導性を高く維持させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体高分子
電解質型燃料電池も含めて従来の燃料電池プラントで
は、原燃料として、例えばクロルアルカリ製造や化学工
業での副生物として生成される純水素の使用も検討され
ているが、長期供給の安定化、コストの低価格を維持す
ることができないため、天然ガスやプロパンに専ら依存
している。このため、燃料電池プラントでは、改質器や
一酸化炭素変成器等を備え、燃料に含まれる水素をリッ
チに改質させて発電出力密度を高めるとともに、改質器
の加熱源として電池内で未反応の水素ガスを利用してい
る。
電解質型燃料電池も含めて従来の燃料電池プラントで
は、原燃料として、例えばクロルアルカリ製造や化学工
業での副生物として生成される純水素の使用も検討され
ているが、長期供給の安定化、コストの低価格を維持す
ることができないため、天然ガスやプロパンに専ら依存
している。このため、燃料電池プラントでは、改質器や
一酸化炭素変成器等を備え、燃料に含まれる水素をリッ
チに改質させて発電出力密度を高めるとともに、改質器
の加熱源として電池内で未反応の水素ガスを利用してい
る。
【０００７】しかし、未反応の水素ガスを改質器の加熱
源に使用し、エネルギの有効活用を図るにしろ、本来、
発電に直接寄与すべき水素ガスが利用されていないこと
を考えると水素ガスの利用率が悪く発電効率の低下の要
因になっていた。
源に使用し、エネルギの有効活用を図るにしろ、本来、
発電に直接寄与すべき水素ガスが利用されていないこと
を考えると水素ガスの利用率が悪く発電効率の低下の要
因になっていた。
【０００８】また、未反応の水素ガスを電池に供給する
際、例えば特開平９−２５９９１２号公報、特開平１−
２６０３８６号公報等に示されたポンプ、コンプレッ
サ、エジェクタを用いてリサイクルを図っているよう
に、一見みえるけれども、消費動力を考えると熱効率の
向上に寄与していない。
際、例えば特開平９−２５９９１２号公報、特開平１−
２６０３８６号公報等に示されたポンプ、コンプレッ
サ、エジェクタを用いてリサイクルを図っているよう
に、一見みえるけれども、消費動力を考えると熱効率の
向上に寄与していない。
【０００９】一方、反応ガスの利用率を向上させる技術
として、例えば特公昭６２−２３４３４号公報等があ
る。この技術は、列状に配置した単位セルを一つにまと
めた積層構造体を第１積層構造体と第２積層構造体とに
区分けし、第１積層構造体の単位セルの数を第２積層構
造体の単位セルの数よりも１つ以上多くする一方、各積
層構造体の反応ガスの流路幅を、その入口側よりも出口
側を狭くしたものである。
として、例えば特公昭６２−２３４３４号公報等があ
る。この技術は、列状に配置した単位セルを一つにまと
めた積層構造体を第１積層構造体と第２積層構造体とに
区分けし、第１積層構造体の単位セルの数を第２積層構
造体の単位セルの数よりも１つ以上多くする一方、各積
層構造体の反応ガスの流路幅を、その入口側よりも出口
側を狭くしたものである。
【００１０】この技術は、各積層構造体の出口側の流路
幅を狭くし、反応ガスの濃度を高くしているので、反応
ガスの利用率を向上させることができ、発電にとって好
都合である。
幅を狭くし、反応ガスの濃度を高くしているので、反応
ガスの利用率を向上させることができ、発電にとって好
都合である。
【００１１】しかし、この構造の燃料電池では、積層構
造体に反応ガスを供給するマニホールドの構造が複雑で
あり、また、反応ガス流路を形成するセパレータの構造
も複雑になり、コスト高を招き、さらにマニホールドの
シール性を充分に確保できない等の種々の問題があっ
た。
造体に反応ガスを供給するマニホールドの構造が複雑で
あり、また、反応ガス流路を形成するセパレータの構造
も複雑になり、コスト高を招き、さらにマニホールドの
シール性を充分に確保できない等の種々の問題があっ
た。
【００１２】本発明は、このような背景技術に照らして
なされたものであり、構造をシンプルにして反応ガスの
流れを単純化させ、かつ反応ガスの利用率をより一層向
上させた燃料電池積層構造体を提供することを目的とす
る。
なされたものであり、構造をシンプルにして反応ガスの
流れを単純化させ、かつ反応ガスの利用率をより一層向
上させた燃料電池積層構造体を提供することを目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料電池積
層構造体は、上述の目的を達成するために、請求項１に
記載したように、固体高分子電解質を挟んで一側に燃料
電極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、
各電極の外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向
に沿って列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料
電池積層構造体において、前記単位セル積層体を上流側
単位セル積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、
区分けした前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位
セル積層体とのそれぞれをケーシングに収容して区画す
る隔離板を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体
および下流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側
に前記ケーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと
出口側マニホールドとを備えたものである。
層構造体は、上述の目的を達成するために、請求項１に
記載したように、固体高分子電解質を挟んで一側に燃料
電極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、
各電極の外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向
に沿って列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料
電池積層構造体において、前記単位セル積層体を上流側
単位セル積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、
区分けした前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位
セル積層体とのそれぞれをケーシングに収容して区画す
る隔離板を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体
および下流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側
に前記ケーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと
出口側マニホールドとを備えたものである。
【００１４】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、隔離板は、上流側単位セル積層体の出口側マニ
ホールドと下流側単位セル積層体の入口側マニホールド
とを連通させる通路孔を備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、隔離板は、上流側単位セル積層体の出口側マニ
ホールドと下流側単位セル積層体の入口側マニホールド
とを連通させる通路孔を備えたものである。
【００１５】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、隔離板は、カーボン材およびカーボン粉末に樹
脂を加えた混合材のうち、いずれか一方で作製したもの
である。
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、隔離板は、カーボン材およびカーボン粉末に樹
脂を加えた混合材のうち、いずれか一方で作製したもの
である。
【００１６】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、上流側単位セル積層体の出口側マニホールド、
隔離板の通路孔および下流側単位セル積層体の入口側マ
ニホールドのうち、少なくとも一方には多孔質体を収容
したものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、上流側単位セル積層体の出口側マニホールド、
隔離板の通路孔および下流側単位セル積層体の入口側マ
ニホールドのうち、少なくとも一方には多孔質体を収容
したものである。
【００１７】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、下流側単位セル積層体の入口側マニホールド
は、貯水タンクを備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、下流側単位セル積層体の入口側マニホールド
は、貯水タンクを備えたものである。
【００１８】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、上流側単位セル積層体は、下流側単位セル積層
体に較べて単位セルの枚数を多くしたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、上流側単位セル積層体は、下流側単位セル積層
体に較べて単位セルの枚数を多くしたものである。
【００１９】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電極を配
置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極の
外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿って
列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電池積層
構造体において、前記単位セル積層体を上流側単位セル
積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、区分けし
た前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位セル積層
体とのそれぞれをケーシングに収容して区画する隔離板
を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体および下
流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側に前記ケ
ーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと出口側マ
ニホールドとを備える一方、前記上流側単位セル積層体
の上流側に配置した反応ガス案内プレートの外側に反応
ガス通路室と乾燥ガス通路室とを区画する水蒸気透過膜
を備え、前記反応ガス通路室で反応ガスに含まれる水蒸
気を少なくとも一部分以上を取り除いた後の反応ガスを
前記隔離板を介して下流側単位セル積層体の入口側マニ
ホールドに供給する連絡管を備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電極を配
置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極の
外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿って
列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電池積層
構造体において、前記単位セル積層体を上流側単位セル
積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、区分けし
た前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位セル積層
体とのそれぞれをケーシングに収容して区画する隔離板
を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体および下
流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側に前記ケ
ーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと出口側マ
ニホールドとを備える一方、前記上流側単位セル積層体
の上流側に配置した反応ガス案内プレートの外側に反応
ガス通路室と乾燥ガス通路室とを区画する水蒸気透過膜
を備え、前記反応ガス通路室で反応ガスに含まれる水蒸
気を少なくとも一部分以上を取り除いた後の反応ガスを
前記隔離板を介して下流側単位セル積層体の入口側マニ
ホールドに供給する連絡管を備えたものである。
【００２０】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電極を配
置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極の
外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿って
列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電池積層
構造体において、前記単位セル積層体を上流側単位セル
積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、区分けし
た前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位セル積層
体とのそれぞれをケーシングに収容して区画する隔離板
を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体および下
流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側に前記ケ
ーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと出口側マ
ニホールドとを備える一方、前記上流側単位セル積層体
の上流側に配置した反応ガス案内プレートの外側に反応
ガス通路室と温水通路室とを区画する伝熱プレートを備
え、前記反応ガス通路室で反応ガスに含まれる水蒸気を
少なくとも一部分以上を取り除いた後の反応ガスを前記
隔離板を介して下流側単位セル積層体の入口側マニホー
ルドに供給する連絡管を備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電極を配
置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極の
外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿って
列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電池積層
構造体において、前記単位セル積層体を上流側単位セル
積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、区分けし
た前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位セル積層
体とのそれぞれをケーシングに収容して区画する隔離板
を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体および下
流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側に前記ケ
ーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと出口側マ
ニホールドとを備える一方、前記上流側単位セル積層体
の上流側に配置した反応ガス案内プレートの外側に反応
ガス通路室と温水通路室とを区画する伝熱プレートを備
え、前記反応ガス通路室で反応ガスに含まれる水蒸気を
少なくとも一部分以上を取り除いた後の反応ガスを前記
隔離板を介して下流側単位セル積層体の入口側マニホー
ルドに供給する連絡管を備えたものである。
【００２１】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、反応ガス案内プレートは、上流側単位セル積層
体の入口側マニホールドに接続する供給口と、上流側単
位セル積層体の出口側マニホールドと反応ガス通路室と
を互いに連通させる連絡通路とを備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、反応ガス案内プレートは、上流側単位セル積層
体の入口側マニホールドに接続する供給口と、上流側単
位セル積層体の出口側マニホールドと反応ガス通路室と
を互いに連通させる連絡通路とを備えたものである。
【００２２】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、隔離板は、連絡管を下流側単位セル積層体の
入口側マニホールドに接続させる通路を備えたものであ
る。
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、隔離板は、連絡管を下流側単位セル積層体の
入口側マニホールドに接続させる通路を備えたものであ
る。
【００２３】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電極を
配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極
の外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿っ
て列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電池積
層構造体において、前記単位セル積層体の酸化剤電極に
水を供給して酸化剤ガスを加湿させる水循環系を備えた
ものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電極を
配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各電極
の外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に沿っ
て列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電池積
層構造体において、前記単位セル積層体の酸化剤電極に
水を供給して酸化剤ガスを加湿させる水循環系を備えた
ものである。
【００２４】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載し
たように、水循環系は、加湿用タンクとポンプを備えた
ものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載し
たように、水循環系は、加湿用タンクとポンプを備えた
ものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料電池積層
構造体の実施形態を図面および図面に付した符号を引用
して説明する。
構造体の実施形態を図面および図面に付した符号を引用
して説明する。
【００２６】図１は、本発明に係る燃料電池積層構造体
の第１実施形態を示す概念図である。
の第１実施形態を示す概念図である。
【００２７】本実施形態に係る燃料電池積層構造体は、
両端を上流側エンドプレート１と下流側エンドプレート
２とで塞ぐとともに、各エンドプレート１，２を例えば
スプリング等の弾性体３を介装させてスタッドボルト４
で固定保持する筒状のケーシング５と、この筒状のケー
シング５に収容し、例えば水素ガス等の反応ガスを上流
側エンドプレート１の入口６から下流側エンドプレート
２の出口７に向って蛇行させながら直列に流す単位セル
積層体８を備えた構成になっている。
両端を上流側エンドプレート１と下流側エンドプレート
２とで塞ぐとともに、各エンドプレート１，２を例えば
スプリング等の弾性体３を介装させてスタッドボルト４
で固定保持する筒状のケーシング５と、この筒状のケー
シング５に収容し、例えば水素ガス等の反応ガスを上流
側エンドプレート１の入口６から下流側エンドプレート
２の出口７に向って蛇行させながら直列に流す単位セル
積層体８を備えた構成になっている。
【００２８】また、燃料電池積層構造体は、単位セル積
層体８を上流側単位セル積層体８ａと下流側単位セル積
層体８ｂとに区分けするとともに、区分けした上流側単
位セル積層体８ａと下流側単位セル積層体８ｂとをケー
シング５に収容して区画する隔離板９を備えた構成にな
っている。
層体８を上流側単位セル積層体８ａと下流側単位セル積
層体８ｂとに区分けするとともに、区分けした上流側単
位セル積層体８ａと下流側単位セル積層体８ｂとをケー
シング５に収容して区画する隔離板９を備えた構成にな
っている。
【００２９】また、上流側単位セル積層体８ａと下流側
単位セル積層体８ｂとは、ともに単位セル１０をケーシ
ング５の軸ＣＬに沿って列状に配置して一つのブロック
としてまとめたものである。
単位セル積層体８ｂとは、ともに単位セル１０をケーシ
ング５の軸ＣＬに沿って列状に配置して一つのブロック
としてまとめたものである。
【００３０】また、上流側単位セル積層体８ａと下流側
単位セル積層体８ｂは、ともに縁端側の両側にケーシン
グ５の軸線ＣＬに沿って平行に入口側マニホールド１１
ａ，１１ｂと出口側マニホールド１２ａ，１２ｂとを備
えるとともに、隔離板９に設けた通路孔１３を介して上
流側単位セル積層体８ａの出口側マニホールド１２ａと
下流側単位セル積層体８ｂの入口側マニホールド１１ｂ
とを互いに連通させる構成になっている。
単位セル積層体８ｂは、ともに縁端側の両側にケーシン
グ５の軸線ＣＬに沿って平行に入口側マニホールド１１
ａ，１１ｂと出口側マニホールド１２ａ，１２ｂとを備
えるとともに、隔離板９に設けた通路孔１３を介して上
流側単位セル積層体８ａの出口側マニホールド１２ａと
下流側単位セル積層体８ｂの入口側マニホールド１１ｂ
とを互いに連通させる構成になっている。
【００３１】なお、上流側単位セル積層体８ａは、下流
側単位セル積層体８ｂに較べて単位セル１０の枚数を多
くしている。
側単位セル積層体８ｂに較べて単位セル１０の枚数を多
くしている。
【００３２】単位セル１０は、固体高分子電解質層を挟
んで両側に触媒を被覆する燃料電極および酸化剤電極を
それぞれ配置するとともに、各電極の外側に反応ガスを
流す通路溝を形成するセパレータ（ともに図示せず）を
備えた構成になっている。
んで両側に触媒を被覆する燃料電極および酸化剤電極を
それぞれ配置するとともに、各電極の外側に反応ガスを
流す通路溝を形成するセパレータ（ともに図示せず）を
備えた構成になっている。
【００３３】一方、上流側単位セル積層体８ａと下流側
単位セル積層体８ｂとをケーシング５内で区画する隔離
板９は、カーボン粉末と樹脂との混合材、カーボン材単
独、膨張黒鉛などの導電性材で作製するとともに、ケー
シング５との間にＯリング等のシール材を用いて反応ガ
スの漏洩を防止している。また、上流側単位セル積層体
８ａおよび下流側単位セル積層体８ｂのそれぞれを形成
する単位セル１８は、隣りの単位セル１０との間に導電
性のカーボン材を用いて反応ガスの漏洩を防止してい
る。
単位セル積層体８ｂとをケーシング５内で区画する隔離
板９は、カーボン粉末と樹脂との混合材、カーボン材単
独、膨張黒鉛などの導電性材で作製するとともに、ケー
シング５との間にＯリング等のシール材を用いて反応ガ
スの漏洩を防止している。また、上流側単位セル積層体
８ａおよび下流側単位セル積層体８ｂのそれぞれを形成
する単位セル１８は、隣りの単位セル１０との間に導電
性のカーボン材を用いて反応ガスの漏洩を防止してい
る。
【００３４】このような構成を備えた燃料電池積層構造
体において、上流側エンドプレート１の入口６に供給さ
れた例えば水素ガス等の反応ガスは、上流側単位セル積
層体８ａの入口側マニホールド１１ａからケーシング５
の軸線ＣＬに交差して単位セル１０に流れる間に化学反
応して電気エネルギを発生させ、上流側単位セル積層体
８ａの出口側のマニホールド１２ａに集められる。
体において、上流側エンドプレート１の入口６に供給さ
れた例えば水素ガス等の反応ガスは、上流側単位セル積
層体８ａの入口側マニホールド１１ａからケーシング５
の軸線ＣＬに交差して単位セル１０に流れる間に化学反
応して電気エネルギを発生させ、上流側単位セル積層体
８ａの出口側のマニホールド１２ａに集められる。
【００３５】出口側マニホールド１２ａに集められた反
応ガスは、その濃度を比較的高く維持させ、隔離板９の
通路孔１３を介して下流側単位セル積層体８ｂの入口側
マニホールド１１ｂに供給され、ここから再びケーシン
グ５の軸線ＣＬに交差して単位セル１０に流れる間に電
気エネルギを発生させ、下流側単位セル積層体８ｂの出
口側マニホールド１２ｂに集められた後、下流側エンド
プレート２の出口７から他の機器に供給される。
応ガスは、その濃度を比較的高く維持させ、隔離板９の
通路孔１３を介して下流側単位セル積層体８ｂの入口側
マニホールド１１ｂに供給され、ここから再びケーシン
グ５の軸線ＣＬに交差して単位セル１０に流れる間に電
気エネルギを発生させ、下流側単位セル積層体８ｂの出
口側マニホールド１２ｂに集められた後、下流側エンド
プレート２の出口７から他の機器に供給される。
【００３６】なお、上流側単位セル積層体８ａおよび下
流側単位セル積層体８ｂは、単位セル１０，１０間にシ
ール構造を備えるとともに、隔離板９や上流側、下流側
各エンドプレート１，２との入出口の各マニホールド１
１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの接続部分にシール構造
を備えているので、反応ガスの漏洩を確実に防止するこ
とができる。
流側単位セル積層体８ｂは、単位セル１０，１０間にシ
ール構造を備えるとともに、隔離板９や上流側、下流側
各エンドプレート１，２との入出口の各マニホールド１
１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの接続部分にシール構造
を備えているので、反応ガスの漏洩を確実に防止するこ
とができる。
【００３７】このように、本実施形態は、単位セル積層
体８を上流側単位セル積層体８ａと下流側単位セル積層
体８ｂとに区分けし、区分けした単位セル１０の枚数の
多い上流側単位セル積層体８ａと単位セル１０の枚数の
少ない下流側単位セル積層体８ｂとのそれぞれを収容す
る室を区画する隔離板９をケーシング５に設けるととも
に、各単位セル積層体８ａ，８ｂの縁端側の両側に入、
出口側マニホールド１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを
備え、入口側マニホールド１１ａ，１１ｂのそれぞれか
ら出口側マニホールド１２ａ，１２ｂのそれぞれに向っ
て反応ガスを単純化して流す構成にしたので、隔離板９
を介して上流側単位セル積層体８ａおよび下流側単位セ
ル積層体８ｂのそれぞれを流れる反応ガスの濃度をより
一層高く維持させることができ、反応ガスの利用率をよ
り一層高めて効果的な発電運転を行うことができる。
体８を上流側単位セル積層体８ａと下流側単位セル積層
体８ｂとに区分けし、区分けした単位セル１０の枚数の
多い上流側単位セル積層体８ａと単位セル１０の枚数の
少ない下流側単位セル積層体８ｂとのそれぞれを収容す
る室を区画する隔離板９をケーシング５に設けるととも
に、各単位セル積層体８ａ，８ｂの縁端側の両側に入、
出口側マニホールド１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを
備え、入口側マニホールド１１ａ，１１ｂのそれぞれか
ら出口側マニホールド１２ａ，１２ｂのそれぞれに向っ
て反応ガスを単純化して流す構成にしたので、隔離板９
を介して上流側単位セル積層体８ａおよび下流側単位セ
ル積層体８ｂのそれぞれを流れる反応ガスの濃度をより
一層高く維持させることができ、反応ガスの利用率をよ
り一層高めて効果的な発電運転を行うことができる。
【００３８】また、本実施形態は、単位セル１０，１０
間、各マニホールド１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと
隔離板９、各エンドプレート１，２との接続部分にシー
ル構造を備えているので、反応ガスの漏洩を確実に防止
して効果的な発電運転を行うことができる。
間、各マニホールド１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと
隔離板９、各エンドプレート１，２との接続部分にシー
ル構造を備えているので、反応ガスの漏洩を確実に防止
して効果的な発電運転を行うことができる。
【００３９】図２は、本発明に係る燃料電池積層構造体
の第２実施形態を示す概念図である。なお、第１実施形
態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
の第２実施形態を示す概念図である。なお、第１実施形
態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００４０】本実施形態に係る燃料電池積層構造体は、
単位セル積層体８から区分けした上流側単位セル積層体
８ａ、下流側単位セル積層体８ｂのうち、上流側単位セ
ル積層体８ａの出口側マニホールド１２ｂおよび隔離板
９の通路孔１３等に孔径０．１μｍ〜１００μｍの多孔
質体１４を収容するとともに、下流側単位セル積層体８
ｂの入口側マニホールド１１ｂに接続させて貯水タンク
１５を設けたものである。なお、他の構成部分は、第１
実施形態の構成部分と同一なので、その説明を省略す
る。
単位セル積層体８から区分けした上流側単位セル積層体
８ａ、下流側単位セル積層体８ｂのうち、上流側単位セ
ル積層体８ａの出口側マニホールド１２ｂおよび隔離板
９の通路孔１３等に孔径０．１μｍ〜１００μｍの多孔
質体１４を収容するとともに、下流側単位セル積層体８
ｂの入口側マニホールド１１ｂに接続させて貯水タンク
１５を設けたものである。なお、他の構成部分は、第１
実施形態の構成部分と同一なので、その説明を省略す
る。
【００４１】このように、本実施形態は、上流側単位セ
ル積層体８ａの出口側マニホールド１２ａに多孔質体１
４を収容し、反応中、反応ガスから生成される凝縮水を
吸収させる一方、下流側単位セル積層体８ｂの入口側マ
ニホールド１１ｂに貯水タンク１５を接続させて残った
凝縮水を吸収させるので、いわゆるフラッティングと称
する凝縮水の滞留を少なくさせて反応ガスの流れを良好
にさせることができ、反応ガス濃度を高く維持させて反
応ガスの利用率をより一層高めることができる。
ル積層体８ａの出口側マニホールド１２ａに多孔質体１
４を収容し、反応中、反応ガスから生成される凝縮水を
吸収させる一方、下流側単位セル積層体８ｂの入口側マ
ニホールド１１ｂに貯水タンク１５を接続させて残った
凝縮水を吸収させるので、いわゆるフラッティングと称
する凝縮水の滞留を少なくさせて反応ガスの流れを良好
にさせることができ、反応ガス濃度を高く維持させて反
応ガスの利用率をより一層高めることができる。
【００４２】図３は、本発明に係る燃料電池積層構造体
の第３実施形態を示す概念図である。なお、第１実施形
態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
の第３実施形態を示す概念図である。なお、第１実施形
態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００４３】本実施形態に係る燃料電池積層構造体は、
単位セル積層体８を上流側単位セル積層体８ａと下流側
単位セル積層体８ｂとに区分けし、区分けした上流側単
位セル積層体８ａと下流側単位セル積層体８ｂとを収容
する室を区画する隔離板９をケーシング５に設けるとと
もに、上流側単位セル積層体８ａの上流側に、例えば水
素ガス等の反応ガスの供給口１６を備えた反応ガス案内
プレート１７と、この反応ガス案内プレート１７の外側
に設けられた反応ガス通路室１８と乾燥ガス通路室１９
とを区画する水蒸気透過膜２０を備えたものである。な
お、水蒸気透過膜２０は、イオン交換膜または多孔質の
高分子膜であってもよい。
単位セル積層体８を上流側単位セル積層体８ａと下流側
単位セル積層体８ｂとに区分けし、区分けした上流側単
位セル積層体８ａと下流側単位セル積層体８ｂとを収容
する室を区画する隔離板９をケーシング５に設けるとと
もに、上流側単位セル積層体８ａの上流側に、例えば水
素ガス等の反応ガスの供給口１６を備えた反応ガス案内
プレート１７と、この反応ガス案内プレート１７の外側
に設けられた反応ガス通路室１８と乾燥ガス通路室１９
とを区画する水蒸気透過膜２０を備えたものである。な
お、水蒸気透過膜２０は、イオン交換膜または多孔質の
高分子膜であってもよい。
【００４４】また、本実施形態に係る燃料電池積層構造
体は、第１実施形態と同様に、上流側単位セル積層体８
ａおよび下流側単位セル積層体８ｂの縁端側の両側にケ
ーシング５の軸線ＣＬに沿って平行な入口側マニホール
ド１１ａ，１１ｂと出口側マニホールド１２ａ，１２ｂ
とをそれぞれ設けたものである。なお、他の構成部分
は、第１実施形態の構成部分と同一なので、説明を省略
する。
体は、第１実施形態と同様に、上流側単位セル積層体８
ａおよび下流側単位セル積層体８ｂの縁端側の両側にケ
ーシング５の軸線ＣＬに沿って平行な入口側マニホール
ド１１ａ，１１ｂと出口側マニホールド１２ａ，１２ｂ
とをそれぞれ設けたものである。なお、他の構成部分
は、第１実施形態の構成部分と同一なので、説明を省略
する。
【００４５】このような構成を備えた燃料電池積層構造
体において、供給口１６を介して反応ガス案内プレート
１７に案内された例えば水素ガス等の反応ガスは、上流
側単位セル積層体８ａの入口側マニホールド１１ａから
ケーシング５の軸線ＣＬに交差して単位セル１０に流れ
る間に化学反応させて電気エネルギを発生させ、上流側
単位セル積層体８ａの出口側マニホールド１２ａに集め
られる。
体において、供給口１６を介して反応ガス案内プレート
１７に案内された例えば水素ガス等の反応ガスは、上流
側単位セル積層体８ａの入口側マニホールド１１ａから
ケーシング５の軸線ＣＬに交差して単位セル１０に流れ
る間に化学反応させて電気エネルギを発生させ、上流側
単位セル積層体８ａの出口側マニホールド１２ａに集め
られる。
【００４６】出口側マニホールド１２ａに集められた反
応ガスは、反応ガス案内プレート１７の連絡通路２１を
介して反応ガス通路室１８に集められ、ここで水蒸気の
一部ほ水蒸気透過膜２０を介して乾燥ガス室１９に供給
し、例えば空気等の乾燥ガスに混合させ、系外ブローさ
せる。
応ガスは、反応ガス案内プレート１７の連絡通路２１を
介して反応ガス通路室１８に集められ、ここで水蒸気の
一部ほ水蒸気透過膜２０を介して乾燥ガス室１９に供給
し、例えば空気等の乾燥ガスに混合させ、系外ブローさ
せる。
【００４７】一部の水蒸気を分離させた反応ガスは、連
絡管２１ａおよび隔離板９の通路２２を介して下流側単
位セル積層体８ｂの入口側マニホールド１１ｂに集めら
れた後、ここから再びケーシング５の軸線ＣＬに交差し
て単位セル１０に流れる間に電気エネルギを発生させ、
下流側単位セル積層体８ｂの出口側マニホールド１２ｂ
に集められた後、下流側エンドプレート２の出口７から
他の機器に供給される。
絡管２１ａおよび隔離板９の通路２２を介して下流側単
位セル積層体８ｂの入口側マニホールド１１ｂに集めら
れた後、ここから再びケーシング５の軸線ＣＬに交差し
て単位セル１０に流れる間に電気エネルギを発生させ、
下流側単位セル積層体８ｂの出口側マニホールド１２ｂ
に集められた後、下流側エンドプレート２の出口７から
他の機器に供給される。
【００４８】このように、本実施形態は、第１実施形態
と同様に、単位セル積層体８を上流側単位セル積層体８
ａと下流側単位セル積層体８ｂとに区分けし、区分けし
た単位セル１０の枚数の多い上流側単位セル積層体８ａ
と単位セル１０の枚数の少ない下流側単位セル積層体８
ｂとのそれぞれを収容する室を区画する隔離板９をケー
シング５に設けるとともに、各単位セル積層体８ａ，８
ｂの縁端側の両側に入・出口側マニホールド１１ａ，１
１ｂ，１２ａ，１２ｂを備え、入口側マニホールド１１
ａ，１１ｂのそれぞれから出口側マニホールド１２ａ，
１２ｂのそれぞれに向って反応ガスを単純化して流す一
方、上流側単位セル積層体８ａの上流側に反応ガス案内
プレート１７を設け、この反応ガス案内プレート１７の
外側に反応ガス通路室１８と乾燥ガス通路室１９とを区
画する水蒸気透過膜２０を設け、乾燥ガス通路室１９を
流れる乾燥ガスで上流側単位セル積層体８ａの出口側マ
ニホールド１２ａからの反応ガス通路室１８に流れる反
応ガスを乾燥させ、反応ガスの含まれる水蒸気の一部を
取り除くので、フラッティングを防止して反応ガスを良
好に流すことができ、反応ガスの利用率をより一層高め
て効果的な発電運転を行うことができる。
と同様に、単位セル積層体８を上流側単位セル積層体８
ａと下流側単位セル積層体８ｂとに区分けし、区分けし
た単位セル１０の枚数の多い上流側単位セル積層体８ａ
と単位セル１０の枚数の少ない下流側単位セル積層体８
ｂとのそれぞれを収容する室を区画する隔離板９をケー
シング５に設けるとともに、各単位セル積層体８ａ，８
ｂの縁端側の両側に入・出口側マニホールド１１ａ，１
１ｂ，１２ａ，１２ｂを備え、入口側マニホールド１１
ａ，１１ｂのそれぞれから出口側マニホールド１２ａ，
１２ｂのそれぞれに向って反応ガスを単純化して流す一
方、上流側単位セル積層体８ａの上流側に反応ガス案内
プレート１７を設け、この反応ガス案内プレート１７の
外側に反応ガス通路室１８と乾燥ガス通路室１９とを区
画する水蒸気透過膜２０を設け、乾燥ガス通路室１９を
流れる乾燥ガスで上流側単位セル積層体８ａの出口側マ
ニホールド１２ａからの反応ガス通路室１８に流れる反
応ガスを乾燥させ、反応ガスの含まれる水蒸気の一部を
取り除くので、フラッティングを防止して反応ガスを良
好に流すことができ、反応ガスの利用率をより一層高め
て効果的な発電運転を行うことができる。
【００４９】なお、本実施形態は、上流側単位セル積層
体８ａの上流側に設けた反応ガス案内プレート１７の外
側に、水蒸気透過膜２０を介装させて反応ガス通路室１
８と乾燥ガス通路室１９とを設けたが、この例に限ら
ず、例えば、図４に示すように、反応ガス案内プレート
１７の上流側に、伝熱プレート２３を介装させて反応ガ
ス通路室１８と温水通路室２４とを設け、温水通路室２
４を流れる温水で反応ガス通路室１８を流れる反応ガス
に含まれる水蒸気の一部を蒸発させてもよい。
体８ａの上流側に設けた反応ガス案内プレート１７の外
側に、水蒸気透過膜２０を介装させて反応ガス通路室１
８と乾燥ガス通路室１９とを設けたが、この例に限ら
ず、例えば、図４に示すように、反応ガス案内プレート
１７の上流側に、伝熱プレート２３を介装させて反応ガ
ス通路室１８と温水通路室２４とを設け、温水通路室２
４を流れる温水で反応ガス通路室１８を流れる反応ガス
に含まれる水蒸気の一部を蒸発させてもよい。
【００５０】図５は、本発明に係る燃料電池積層構造体
に適用する水供給装置の実施形態を示す概略系統図であ
る。
に適用する水供給装置の実施形態を示す概略系統図であ
る。
【００５１】従来、燃料電池は、燃料電極に供給する燃
料ガスと酸化剤電極に供給する酸化剤ガスとの両方を加
湿させて化学反応を促進させていた。
料ガスと酸化剤電極に供給する酸化剤ガスとの両方を加
湿させて化学反応を促進させていた。
【００５２】しかし、燃料ガスに含まれる水素ガスの利
用率を高めると、燃料電極の出口側の水素ガス濃度が低
くなり、いわゆるフラッティング現象が発生し、燃料電
極に供給する燃料ガスの流れが悪くなり、発電効率を低
下させる要因になっていた。
用率を高めると、燃料電極の出口側の水素ガス濃度が低
くなり、いわゆるフラッティング現象が発生し、燃料電
極に供給する燃料ガスの流れが悪くなり、発電効率を低
下させる要因になっていた。
【００５３】本実施形態は、このような点を考慮してな
されたもので、図５に示すように、固体高分子電解質２
５を挟んで両側に燃料電極２６と酸化剤電極２７とを配
置するとともに、これらの外側にセパレータ（図示せ
ず）を配置した単位セルを列状に配置した単位セル積層
体８のうち、酸化剤用セパレータに供給する、例えば空
気等の酸化剤ガスのみを加湿させる水循環系２８を設け
たものである。
されたもので、図５に示すように、固体高分子電解質２
５を挟んで両側に燃料電極２６と酸化剤電極２７とを配
置するとともに、これらの外側にセパレータ（図示せ
ず）を配置した単位セルを列状に配置した単位セル積層
体８のうち、酸化剤用セパレータに供給する、例えば空
気等の酸化剤ガスのみを加湿させる水循環系２８を設け
たものである。
【００５４】この水循環系２８は、加湿水用タンク２
９、ポンプ３０を備え、酸化剤電極２７に供給する酸化
剤ガスに水を加えて加湿させるようになっている。な
お、燃料電極２６には、燃料供給装置３１から減圧弁３
２を介して燃料ガスが供給される。
９、ポンプ３０を備え、酸化剤電極２７に供給する酸化
剤ガスに水を加えて加湿させるようになっている。な
お、燃料電極２６には、燃料供給装置３１から減圧弁３
２を介して燃料ガスが供給される。
【００５５】酸化剤ガスが加湿されると、酸素ガスは充
分に湿分を含んだまま固体高分子電解質２５を経て燃料
電極２６に移動し、ここで水素ガスと反応し、その際に
生成した電子で発電を行う。
分に湿分を含んだまま固体高分子電解質２５を経て燃料
電極２６に移動し、ここで水素ガスと反応し、その際に
生成した電子で発電を行う。
【００５６】このように、本実施形態は、酸化剤電極２
７に水循環系２８からの水を供給して酸化剤ガスのみを
加湿させ、燃料電極２６側の燃料ガスと反応させて発電
を行うので、フラッティングの発生を防止して燃料ガス
に含まれる水素ガス濃度を高く維持することができ、水
素ガスの利用率を高くした効率の高い発電を行うことが
できる。
７に水循環系２８からの水を供給して酸化剤ガスのみを
加湿させ、燃料電極２６側の燃料ガスと反応させて発電
を行うので、フラッティングの発生を防止して燃料ガス
に含まれる水素ガス濃度を高く維持することができ、水
素ガスの利用率を高くした効率の高い発電を行うことが
できる。
【００５７】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る燃料
電池積層構造体は、反応ガスの流れを単純化させる手段
を設けるとともに、反応ガスに含まれる湿分を取り除い
て反応ガス中に含まれる水素ガスの濃度を高く維持させ
る手段を備えたので、反応ガスの利用率をより一層向上
させて効率のよい発電を行うことができる。
電池積層構造体は、反応ガスの流れを単純化させる手段
を設けるとともに、反応ガスに含まれる湿分を取り除い
て反応ガス中に含まれる水素ガスの濃度を高く維持させ
る手段を備えたので、反応ガスの利用率をより一層向上
させて効率のよい発電を行うことができる。
【００５８】また、本発明に係る燃料電池積層構造体
は、酸化剤電極側に水供給手段を備え、酸化剤ガスにの
み加湿しているので、燃料ガスとの反応の際、生成する
凝縮水を少なくしてフラッティングの発生を防止するこ
とができ、反応ガスの流れを良好にさせて効率のよい発
電を行うことができる。
は、酸化剤電極側に水供給手段を備え、酸化剤ガスにの
み加湿しているので、燃料ガスとの反応の際、生成する
凝縮水を少なくしてフラッティングの発生を防止するこ
とができ、反応ガスの流れを良好にさせて効率のよい発
電を行うことができる。
【図１】本発明に係る燃料電池積層構造体の第１実施形
態を示す概念図。
態を示す概念図。
【図２】本発明に係る燃料電池積層構造体の第２実施形
態を示す概念図。
態を示す概念図。
【図３】本発明に係る燃料電池積層構造体の第３実施形
態を示す概念図。
態を示す概念図。
【図４】本発明に係る燃料電池積層構造体の第４実施形
態を示す概念図。
態を示す概念図。
【図５】本発明に係る燃料電池積層構造体に適用する水
供給装置の実施形態を示す概略系統図。
供給装置の実施形態を示す概略系統図。
１ 上流側エンドプレート ２ 下流側エンドプレート ３ 弾性体 ４ スタッドボルト ５ ケーシング ６ 入口 ７ 出口 ８ 単位セル積層体 ８ａ 上流側単位セル積層体 ８ｂ 下流側単位セル積層体 ９ 隔離板 １０ 単位セル １１ａ，１１ｂ 入口側マニホールド １２ａ，１２ｂ 出口側マニホールド １３ 通路孔 １４ 多孔質体 １５ 貯水タンク １６ 供給口 １７ 反応ガス案内プレート １８ 反応ガス通路室 １９ 乾燥ガス通路室 ２０ 水蒸気透過膜 ２１ 連絡通路 ２１ａ 連絡管 ２２ 通路 ２３ 伝熱プレート ２４ 温水通路室 ２５ 固体高分子電解質 ２６ 燃料電極 ２７ 酸化剤電極 ２８ 水循環系 ２９ 加湿用タンク ３０ ポンプ ３１ 燃料供給装置 ３２ 減圧弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10
Claims (12)
- 【請求項１】 固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電
極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各
電極の外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に
沿って列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電
池積層構造体において、前記単位セル積層体を上流側単
位セル積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、区
分けした前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位セ
ル積層体とのそれぞれをケーシングに収容して区画する
隔離板を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体お
よび下流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側に
前記ケーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと出
口側マニホールドとを備えたことを特徴とする燃料電池
積層構造体。 - 【請求項２】 隔離板は、上流側単位セル積層体の出口
側マニホールドと下流側単位セル積層体の入口側マニホ
ールドとを連通させる通路孔を備えたことを特徴とする
請求項１記載の燃料電池積層構造体。 - 【請求項３】 隔離板は、カーボン材およびカーボン粉
末に樹脂を加えた混合材のうち、いずれか一方で作製し
たことを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池積
層構造体。 - 【請求項４】 上流側単位セル積層体の出口側マニホー
ルド、隔離板の通路孔および下流側単位セル積層体の入
口側マニホールドのうち、少なくとも一方には多孔質体
を収容したことを特徴とすると請求項１記載の燃料電池
積層構造体。 - 【請求項５】 下流側単位セル積層体の入口側マニホー
ルドは、貯水タンクを備えたことを特徴とする請求項１
記載の燃料電池積層構造体。 - 【請求項６】 上流側単位セル積層体は、下流側単位セ
ル積層体に較べて単位セルの枚数を多くしたことを特徴
とする請求項１記載の燃料電池積層構造体。 - 【請求項７】 固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電
極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各
電極の外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に
沿って列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電
池積層構造体において、前記単位セル積層体を上流側単
位セル積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、区
分けした前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位セ
ル積層体とのそれぞれをケーシングに収容して区画する
隔離板を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体お
よび下流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側に
前記ケーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと出
口側マニホールドとを備える一方、前記上流側単位セル
積層体の上流側に配置した反応ガス案内プレートの外側
に反応ガス通路室と乾燥ガス通路室とを区画する水蒸気
透過膜を備え、前記反応ガス通路室で反応ガスに含まれ
る水蒸気を少なくとも一部分以上を取り除いた後の反応
ガスを前記隔離板を介して下流側単位セル積層体の入口
側マニホールドに供給する連絡管を備えたことを特徴と
する燃料電池積層構造体。 - 【請求項８】 固体高分子電解質を挟んで一側に燃料電
極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、各
電極の外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向に
沿って列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料電
池積層構造体において、前記単位セル積層体を上流側単
位セル積層体と下流側単位セル積層体とに区分けし、区
分けした前記上流側単位セル積層体と前記下流側単位セ
ル積層体とのそれぞれをケーシングに収容して区画する
隔離板を備えるとともに、前記上流側単位セル積層体お
よび下流側単位セル積層体のそれぞれの縁端側の両側に
前記ケーシングの軸線と平行に入口側マニホールドと出
口側マニホールドとを備える一方、前記上流側単位セル
積層体の上流側に配置した反応ガス案内プレートの外側
に反応ガス通路室と温水通路室とを区画する伝熱プレー
トを備え、前記反応ガス通路室で反応ガスに含まれる水
蒸気を少なくとも一部分以上を取り除いた後の反応ガス
を前記隔離板を介して下流側単位セル積層体の入口側マ
ニホールドに供給する連絡管を備えたことを特徴とする
燃料電池積層構造体。 - 【請求項９】 反応ガス案内プレートは、上流側単位セ
ル積層体の入口側マニホールドに接続する供給口と、上
流側単位セル積層体の出口側マニホールドと反応ガス通
路室とを互いに連通させる連絡通路とを備えたことを特
徴とする請求項７または８記載の燃料電池積層構造体。 - 【請求項１０】 隔離板は、連絡管を下流側単位セル積
層体の入口側マニホールドに接続させる通路を備えたこ
とを特徴とする請求項７または８記載の燃料電池積層構
造体。 - 【請求項１１】 固体高分子電解質を挟んで一側に燃料
電極を配置し、他側に酸化剤電極を配置するとともに、
各電極の外側にセパレータを配置した単位セルを軸方向
に沿って列状に配置して単位セル積層体に構成した燃料
電池積層構造体において、前記単位セル積層体の酸化剤
用セパレータに水を供給して酸化剤ガスを加湿させる水
循環系を備えたことを特徴とする燃料電池積層構造体。 - 【請求項１２】 水循環系は、加湿用タンクとポンプを
備えたことを特徴とする請求項１１記載の燃料電池積層
構造体。
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