2025-119794 燃料電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025119794

(43)【公開日】2025-08-15

(54)【発明の名称】燃料電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/86 20060101AFI20250807BHJP

   H01M 8/0258 20160101ALI20250807BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20250807BHJP

【ＦＩ】

H01M4/86 M

H01M8/0258

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024014808

(22)【出願日】2024-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 靖

【テーマコード（参考）】

5H018

5H126

【Ｆターム（参考）】

5H018AA06

5H018DD06

5H018EE03

5H018EE05

5H018HH02

5H018HH05

5H126AA08

5H126BB06

5H126DD02

5H126DD05

5H126EE05

5H126EE06

5H126EE22

5H126JJ02

(57)【要約】

【課題】加工がしやすく、ガス拡散層へのガスの拡散効率を向上できる燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料電池は、ガス拡散層と、ガス拡散層にガスを供給するガス流路を有し、ガス拡散層に面してガス拡散層と接触して配置されるセパレータと、を備え、ガス拡散層は、ガス流路をガスが流れる方向である流路方向に沿ってガス流路の一部を形成するガス流路形成部を備え、ガス流路形成部は、第１部分と、流路方向において第１部分に隣接する第２部分と、を備え、第１部分のガス流路に突出する量は、第２部分のガス流路に突出する量よりも大きい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池であって、
ガス拡散層と、
前記ガス拡散層にガスを供給するガス流路を有し、前記ガス拡散層に面して前記ガス拡散層と接触して配置されるセパレータと、を備え、
前記ガス拡散層は、前記ガス流路を前記ガスが流れる方向である流路方向に沿って前記ガス流路の一部を形成するガス流路形成部を備え、
前記ガス流路形成部は、
第１部分と、
前記流路方向において前記第１部分に隣接する第２部分と、を備え、
前記第１部分の前記ガス流路に突出する量は、前記第２部分の前記ガス流路に突出する量よりも大きい、
燃料電池。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池であって、
前記第１部分における前記ガス拡散層の圧縮率は、前記第２部分における前記ガス拡散層の圧縮率よりも低い、
燃料電池。

【請求項3】

請求項１に記載の燃料電池であって、
前記流路方向の中間位置よりも上流側の前記ガス流路形成部に占める前記第１部分の面積は、前記中間位置よりも下流側の前記ガス流路形成部に占める前記第１部分の面積よりも大きい、
燃料電池。

【請求項4】

請求項１に記載の燃料電池であって、
前記流路方向の中間位置よりも下流側の前記ガス流路形成部に占める前記第１部分の面積は、前記中間位置よりも上流側の前記ガス流路形成部に占める前記第１部分の面積よりも大きい、
燃料電池。

【請求項5】

請求項１に記載の燃料電池であって、
前記セパレータは、互いに平行に設けられた複数の前記ガス流路を備え、
前記ガス拡散層は、互いに平行に設けられた複数の前記ガス流路形成部を備え、
各前記ガス流路形成部は、それぞれ異なる前記ガス流路の一部を形成し、
各前記ガス流路形成部が備える前記第１部分は、前記ガス拡散層の面内で前記流路方向に略直交する方向に並んでいる、
燃料電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃料電池に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、セパレータの流路に、流路の断面積が小さくなる絞り部が配置されている燃料電池が開示されている。特許文献１の技術では、流路に絞り部を配置することで、流路を流れる反応ガスのカソード拡散層への拡散効率を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２３－１０２４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ガス流路に絞り部が形成されたセパレータは形状が複雑なため、加工が難しいという問題があった。そのため、より加工がしやすく、ガス流路を流れるガスのガス拡散層への拡散効率を向上できる燃料電池が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、ガス拡散層と、前記ガス拡散層にガスを供給するガス流路を有し、前記ガス拡散層に面して前記ガス拡散層と接触して配置されるセパレータと、を備え、前記ガス拡散層は、前記ガス流路を前記ガスが流れる方向である流路方向に沿って前記ガス流路の一部を形成するガス流路形成部を備え、前記ガス流路形成部は、第１部分と、前記流路方向において前記第１部分に隣接する第２部分と、を備え、前記第１部分の前記ガス流路に突出する量は、前記第２部分の前記ガス流路に突出する量よりも大きい。
この形態の燃料電池によれば、複雑な形状のセパレータを加工する場合よりも簡単に、第１部分及び第２部分を備えるガス拡散層を加工できる。また、第１部分において、ガス流路を流れるガスのガス拡散層への拡散効率を向上できる。
（２）上記形態の燃料電池において、前記第１部分における前記ガス拡散層の圧縮率は、前記第２部分における前記ガス拡散層の圧縮率よりも低くてもよい。
この形態の燃料電池によれば、ガス流路を流れるガスのガス拡散層への拡散効率をさらに向上できる。
（３）上記形態の燃料電池において、前記流路方向の中間位置よりも上流側の前記ガス流路形成部に占める前記第１部分の面積は、前記中間位置よりも下流側の前記ガス流路形成部に占める前記第１部分の面積よりも大きくてもよい。
この形態の燃料電池によれば、ガス流路の中間位置よりも上流側の発電性能をより高めることができる。
（４）上記形態の燃料電池において、前記流路方向の中間位置よりも下流側の前記ガス流路形成部に占める前記第１部分の面積は、前記中間位置よりも上流側の前記ガス流路形成部に占める前記第１部分の面積よりも大きくてもよい。
この形態の燃料電池によれば、ガス流路の中間位置よりも下流側の発電性能をより高めることができる。
（５）上記形態の燃料電池において、前記セパレータは、互いに平行に設けられた複数の前記ガス流路を備え、前記ガス拡散層は、互いに平行に設けられた複数の前記ガス流路形成部を備え、各前記ガス流路形成部は、それぞれ異なる前記ガス流路の一部を形成し、各前記ガス流路形成部が備える前記第１部分は、前記ガス拡散層の面内で前記流路方向に略直交する方向に並んでいてもよい。
この形態の燃料電池によれば、全てのガス流路で、流路方向における、ガス拡散層へのガスの拡散効率の高い位置を揃えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】燃料電池の概略構成を示す断面図。

【図2】カソード拡散層を＋Ｚ方向から見た図。

【図3】図２に示すIII-III断面におけるカソード拡散層とカソードセパレータの断面図。

【図4】図２に示すIV-IV断面におけるカソード拡散層とカソードセパレータの断面図。

【図5】カソード拡散層の加工方法を説明する図。

【図6】第１ローラーの斜視図。

【図7】第２実施形態におけるカソード拡散層を＋Ｚ方向から見た図。

【図8】第３実施形態におけるカソード拡散層を＋Ｚ方向から見た図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
図１は、固体高分子形燃料電池である燃料電池１００の概略構成を示す断面図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を表す矢印が示されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を指し示している。向きを特定する場合には、矢印の指し示す方向である正の方向を「＋」、矢印の指し示す方向とは反対の方向である負の方向を「－」として、方向表記に正負の符号を併用する。

【0009】

燃料電池１００は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１０と、カソード拡散層５０と、アノード拡散層６０と、カソードセパレータ７０と、アノードセパレータ８０と、を備える。

【0010】

膜電極接合体１０は、電解質膜２０と、カソード触媒層３０と、アノード触媒層４０と、を備える。電解質膜２０は、固体高分子材料、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸を備えるフッ素系樹脂により形成された、プロトン伝導性を有するイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。

【0011】

カソード触媒層３０及びアノード触媒層４０は、例えば白金あるいは白金合金等の触媒を担持した導電性粒子、例えばカーボン粒子を、プロトン伝導性を有する高分子電解質で被覆して形成される。カソード触媒層３０は、電解質膜２０の一方の面に形成されており、アノード触媒層４０は、電解質膜２０の他方の面に形成されている。本実施形態では、カソード触媒層３０は電解質膜２０の＋Ｚ方向側の面に形成されており、アノード触媒層４０は電解質膜２０の－Ｚ方向側の面に形成されている。

【0012】

カソード拡散層５０及びアノード拡散層６０は、例えば、カーボンクロスやカーボンペーパー等の気体透過性および導電性を有する材料から構成される。カソード拡散層５０は、カソード触媒層３０の電解質膜２０と接する面とは反対側の面に形成されている。アノード拡散層６０は、アノード触媒層４０の電解質膜２０と接する面とは反対側の面に形成されている。以下では、カソード拡散層５０とアノード拡散層６０を区別無く呼ぶ場合は、ガス拡散層と呼ぶ。

【0013】

カソードセパレータ７０及びアノードセパレータ８０は、ガス遮断性および電気伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼やチタン鋼などの金属部材によって形成されている。以下では、カソードセパレータ７０とアノードセパレータ８０を区別無く呼ぶ場合は、セパレータと呼ぶ。

【0014】

カソードセパレータ７０は、カソード拡散層５０のカソード触媒層３０と接する面とは反対側の面に、カソード拡散層５０に接触して配置されている。カソードセパレータ７０には、カソード拡散層５０に対向する面に開口する、複数の溝７１が設けられている。本実施形態では、複数の溝７１は、Ｙ方向に沿って互いに平行に設けられている。溝７１は、カソードセパレータ７０が有するカソードガス流路７５の一部を形成する。カソードガス流路７５には、酸化剤ガスとしての空気が供給される。カソードガス流路７５は、カソード拡散層５０に空気を供給する。

【0015】

アノードセパレータ８０は、アノード拡散層６０のアノード触媒層４０と接する面とは反対側の面に、アノード拡散層６０に接触して配置されている。アノードセパレータ８０には、アノード拡散層６０に対向する面に開口する、複数の溝８１が設けられている。本実施形態では、複数の溝８１は、Ｙ方向に沿って互いに平行に設けられている。溝８１は、アノードセパレータ８０が有するアノードガス流路８５の一部を形成する。アノードガス流路８５には、反応ガスとしての水素が供給される。アノードガス流路８５は、アノード拡散層６０に水素を供給する。以下では、カソードガス流路７５とアノードガス流路８５を区別無く呼ぶ場合は、ガス流路と呼ぶ。また、カソードガス流路７５を酸化剤ガスが流れる方向、及び、アノードガス流路８５を反応ガスが流れる方向を、流路方向と呼ぶ。本実施形態では、流路方向は、＋Ｙ方向である。

【0016】

図２は、カソード拡散層５０を＋Ｚ方向から見た図である。カソード拡散層５０は、複数のカソードガス流路形成部５１を備える。複数のカソードガス流路形成部５１は、カソード拡散層５０のカソードセパレータ７０と接触する側の面に、Ｙ方向に沿って互いに平行に設けられている。カソードガス流路形成部５１は、カソードガス流路７５の一部を形成する。具体的には、１つのカソードガス流路形成部５１と、カソードセパレータ７０に設けられた１つの溝７１とによって、１つのカソードガス流路７５が形成される。つまり、それぞれのカソードガス流路形成部５１は、それぞれ異なるカソードガス流路７５の一部を形成する。図２には、流路方向、すなわち酸化剤ガスの流れる方向が、白抜きの矢印で示されている。

【0017】

カソードガス流路形成部５１は、第１部分５２と、第２部分５３と、を備える。図２では、第１部分５２と第２部分５３を分かりやすく示すために、第１部分５２と第２部分５３にそれぞれ異なるハッチングが施されている。第２部分５３は、流路方向において第１部分５２に隣接して設けられている。図２に示す例では、カソード拡散層５０は、３つのカソードガス流路形成部５１を備え、それぞれのカソードガス流路形成部５１は、２つの第１部分５２と３つの第２部分５３を備える。それぞれのカソードガス流路形成部５１が備える第１部分５２は、カソード拡散層５０の面内で、流路方向に略直交する方向に並んでいる。図２に示す例では、それぞれのカソードガス流路形成部５１が備える第１部分５２は、Ｘ方向に並んでいる。

【0018】

図３は、図２に示すIII-III断面における、カソード拡散層５０とカソードセパレータ７０の断面図である。図４は、図２に示すIV-IV断面における、カソード拡散層５０とカソードセパレータ７０の断面図である。図３は、第１部分５２を含む位置での断面図であり、図４は、第２部分５３を含む位置での断面図である。図３及び図４に示すように、第１部分５２のカソードガス流路７５へ突出する量は、第２部分５３のカソードガス流路７５へ突出する量よりも大きい。ここで、カソードガス流路７５へ突出する量とは、カソード拡散層５０とカソードセパレータ７０が接触する面を基準面Ｓとしたときの、基準面Ｓの位置と、最も＋Ｚ方向側に位置する第１部分５２または第２部分５３の位置との、Ｚ方向における距離である。ガス流路へ突出することを、ガス流路へのたわみ込みとも呼ぶ。

【0019】

図５は、カソード拡散層５０の加工方法を説明する図である。図６は、図５に示す第１ローラー１１０の斜視図である。カソード拡散層５０は、例えば、２つのローラーでカーボンクロス等のカソード拡散層５０の材料を圧縮することで加工される。図５に示す第１ローラー１１０及び第２ローラー１２０は、Ｘ方向に沿う軸線を有する円筒形状のローラーである。カソード拡散層５０は、Ｚ方向において第１ローラー１１０と第２ローラー１２０の間に配置されており、第１ローラー１１０及び第２ローラー１２０の回転に伴って、第１ローラー１１０及び第２ローラー１２０に対して相対的に－Ｙ方向へ移動する。第１ローラー１１０には、その外周面にＸ方向に沿う溝１１１が設けられている。第２ローラー１２０の外周面には、溝は設けられていない。第１ローラー１１０と第２ローラー１２０によってカソード拡散層５０が圧縮されることで、カソード拡散層５０には、圧縮率の異なる低圧縮部１３１と高圧縮部１３２が形成される。低圧縮部１３１は、高圧縮部１３２よりもカソード拡散層５０の圧縮率が低い部分である。低圧縮部１３１は、カソード拡散層５０の、第１ローラー１１０の溝１１１と接触する部分に、Ｘ方向に沿って形成される。高圧縮部１３２は、カソード拡散層５０の、第１ローラー１１０の溝１１１と接触しない部分に形成される。低圧縮部１３１は、図２に示すカソードガス流路形成部５１の第１部分５２に対応し、高圧縮部１３２は、カソードガス流路形成部５１の第２部分５３に対応する。すなわち、第１部分５２におけるカソード拡散層５０の圧縮率は、第２部分５３におけるカソード拡散層５０の圧縮率よりも低い。

【0020】

ここで、カソード拡散層５０の圧縮率が高いとは、カソード拡散層５０の潰れの程度が大きいことを意味し、カソード拡散層５０の圧縮率が低いとは、カソード拡散層５０の潰れの程度が小さいことを意味する。例えば、カソード拡散層５０が、カーボン繊維を樹脂バインダで結着させた素材から構成されている場合、圧縮率が高い部分はカーボン繊維間の隙間が少なく、圧縮率が低い部分はカーボン繊維間の隙間が多い。すなわち、圧縮率が高い部分はガスの透過性が低く、圧縮率が低い部分はガスの透過性が高い。

【0021】

アノード拡散層６０は、複数のアノードガス流路形成部を備える。アノードガス流路形成部は、カソード拡散層５０のカソードガス流路形成部５１と同様に、アノード拡散層６０に形成されている。アノードガス流路形成部の形状は、カソードガス流路形成部５１と同様であるため、図示を省略する。

【0022】

複数のアノードガス流路形成部は、図２に示すカソードガス流路形成部５１と同様に、アノード拡散層６０のアノードセパレータ８０と接触する側の面に、Ｙ方向に沿って互いに平行に設けられている。アノードガス流路形成部は、アノードガス流路８５の一部を形成する。それぞれのアノードガス流路形成部は、それぞれ異なるアノードガス流路８５の一部を形成する。アノードガス流路形成部は、第１部分５２と、第２部分５３と、を備える。それぞれのアノードガス流路形成部が備える第１部分５２は、アノード拡散層６０の面内で、流路方向に略直交する方向に並んでいる。アノードガス流路形成部の、第１部分５２のアノードガス流路８５へ突出する量は、第２部分５３のアノードガス流路８５へ突出する量よりも大きい。また、アノード拡散層６０は、カソード拡散層５０と同様に加工される。第１部分５２におけるアノード拡散層６０の圧縮率は、第２部分５３におけるアノード拡散層６０の圧縮率よりも低い。以下では、カソードガス流路形成部５１とアノードガス流路形成部を区別無く呼ぶ場合は、ガス流路形成部と呼ぶ。

【0023】

以上で説明した第１実施形態における燃料電池１００によれば、ガス拡散層は、ガス流路の一部を形成するガス流路形成部を備え、ガス流路形成部は、第１部分５２と第２部分５３を備える。第１部分５２のガス流路へ突出する量は、第２部分５３のガス流路へ突出する量よりも大きい。そのため、ガス流路を流れるガスの、第１部分５２における圧力損失が、第２部分５３における圧力損失よりも大きくなり、ガス拡散層へのガスの潜り込みが第１部分５２において促進される。したがって、ガス流路を流れるガスのガス拡散層への拡散効率を、第１部分５２において高めることができる。また、ガス拡散層は、溝を有する第１ローラー１１０と溝を有さない第２ローラー１２０でガス拡散層の材料を圧縮することで加工される。そのため、複雑な形状のセパレータを加工する場合よりも簡単に、ガス流路を流れるガスのガス拡散層への拡散効率の高い燃料電池１００を作成できる。

【0024】

また、本実施形態では、第１部分５２におけるガス拡散層の圧縮率は、第２部分５３におけるガス拡散層の圧縮率よりも低い。そのため、ガス流路を流れるガスの、第１部分５２におけるガス拡散層へのガスの透過性は、第２部分５３におけるガス拡散層へのガスの透過性よりも高い。したがって、ガス流路を流れるガスのガス拡散層への拡散効率をより高めることができる。

【0025】

また、本実施形態では、セパレータは、互いに平行に設けられた複数のガス流路を備え、ガス拡散層は、互いに平行に設けられた複数のガス流路形成部を備え、各ガス流路形成部は、それぞれ異なるガス流路の一部を形成している。それぞれのガス流路形成部が備える第１部分５２は、ガス拡散層の面内で流路方向に略直交する方向に並んでいる。そのため、全てのガス流路で、流路方向における、ガス拡散層へのガスの拡散効率の高い位置を揃えることができる。

【0026】

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態では、ガス流路形成部が備える第１部分５２と第２部分５３の位置が、第１実施形態と異なる。ガス流路形成部以外の燃料電池１００の各部の構成は、第１実施形態と同じである。

【0027】

図７は、第２実施形態におけるカソード拡散層５０ｂを＋Ｚ方向から見た図である。第２実施形態では、カソードガス流路形成部５１ｂの第１部分５２及び第２部分５３は、流路方向の中間位置Ｃよりも上流側のカソードガス流路形成部５１ｂに占める第１部分５２の面積が、中間位置Ｃよりも下流側のカソードガス流路形成部５１ｂに占める第１部分５２の面積よりも大きくなるように設けられている。ここで、中間位置Ｃとは、流路方向においてカソードガス流路形成部５１ｂを等分する位置である。流路方向の上流側は、中間位置Ｃよりも－Ｙ方向側であり、流路方向の下流側は、中間位置Ｃよりも＋Ｙ方向側である。カソードガス流路形成部５１ｂが複数の第１部分５２を備える場合、第１部分５２の面積とは、全ての第１部分５２の面積の合計を意味する。なお、第１部分５２及び第２部分５３は、中間位置Ｃよりも上流側のカソードガス流路形成部５１ｂにおける第１部分５２の密度が、中間位置Ｃよりも下流側のカソードガス流路形成部５１ｂにおける第１部分５２の密度よりも高くなるように設けられていてもよい。

【0028】

アノードガス流路形成部の第１部分５２及び第２部分５３は、カソードガス流路形成部５１ｂの第１部分５２及び第２部分５３と同様に、流路方向の中間位置よりも上流側のアノードガス流路形成部に占める第１部分５２の面積が、流路方向の中間位置よりも下流側のアノードガス流路形成部に占める第１部分５２の面積よりも大きくなるように設けられている。アノードガス流路形成部の図示は省略する。アノードガス流路形成部が複数の第１部分５２を備える場合、第１部分５２の面積とは、全ての第１部分５２の面積の合計を意味する。なお、第１部分５２及び第２部分５３は、中間位置よりも上流側のアノードガス流路形成部における第１部分５２の密度が、中間位置よりも下流側のアノードガス流路形成部における第１部分５２の密度よりも高くなるように設けられていてもよい。

【0029】

カソードガス流路７５の上流側は、下流側と比べて酸素濃度が高く、反応ガスと酸化剤ガスの電気化学反応で生成される生成水の量が少ないため、下流側よりも発電性能が高い。第２実施形態の燃料電池１００によれば、流路方向の中間位置Ｃよりも上流側のカソードガス流路形成部５１ｂに占める第１部分５２の面積が、中間位置Ｃよりも下流側のカソードガス流路形成部５１ｂに占める第１部分５２の面積よりも大きいため、カソードガス流路７５の中間位置Ｃよりも上流側の発電性能をより高めることができる。

【0030】

アノードガス流路８５の上流側は、下流側と比べて水素濃度が高いため、下流側よりも発電性能が高い。第２実施形態の燃料電池１００によれば、流路方向の中間位置よりも上流側のアノードガス流路形成部に占める第１部分５２の面積が、流路方向の中間位置よりも下流側のアノードガス流路形成部に占める第１部分５２の面積よりも大きいため、アノードガス流路８５の中間位置よりも上流側の発電性能をより高めることができる。

【0031】

Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態では、ガス流路形成部が備える第１部分５２と第２部分５３の位置が、第１実施形態と異なる。ガス流路形成部以外の燃料電池１００の各部の構成は、第１実施形態と同じである。

【0032】

図８は、第３実施形態におけるカソード拡散層５０ｃを＋Ｚ方向から見た図である。第３実施形態では、カソードガス流路形成部５１ｃの第１部分５２及び第２部分５３は、流路方向の中間位置Ｃよりも下流側のカソードガス流路形成部５１ｃに占める第１部分５２の面積が、中間位置Ｃよりも上流側のカソードガス流路形成部５１ｃに占める第１部分５２の面積よりも大きくなるように設けられている。カソードガス流路形成部５１ｃが複数の第１部分５２を備える場合、第１部分５２の面積とは、全ての第１部分５２の面積の合計を意味する。なお、第１部分５２及び第２部分５３は、中間位置Ｃよりも上流側のカソードガス流路形成部５１ｃにおける第１部分５２の密度が、中間位置Ｃよりも下流側のカソードガス流路形成部５１ｃにおける第１部分５２の密度よりも高くなるように設けられていてもよい。

【0033】

アノードガス流路形成部の第１部分５２及び第２部分５３は、カソードガス流路形成部５１ｃの第１部分５２及び第２部分５３と同様に、流路方向の中間位置よりも下流側のアノードガス流路形成部に占める第１部分５２の面積が、流路方向の中間位置よりも上流側のアノードガス流路形成部に占める第１部分５２の面積よりも大きくなるように設けられている。アノードガス流路形成部の図示は省略する。アノードガス流路形成部が複数の第１部分５２を備える場合、第１部分５２の面積とは、全ての第１部分５２の面積の合計を意味する。なお、第１部分５２及び第２部分５３は、中間位置よりも上流側のアノードガス流路形成部における第１部分５２の密度が、中間位置よりも下流側のアノードガス流路形成部における第１部分５２の密度よりも高くなるように設けられていてもよい。

【0034】

第３実施形態の燃料電池１００によれば、流路方向の中間位置Ｃよりも下流側のカソードガス流路形成部５１ｃに占める第１部分５２の面積が、中間位置Ｃよりも上流側のカソードガス流路形成部５１ｃに占める第１部分５２の面積よりも大きい。そのため、カソードガス流路７５の中間位置Ｃよりも下流側の発電性能をより高めることができる。

【0035】

また、本実施形態では、流路方向の中間位置よりも下流側のアノードガス流路形成部に占める第１部分５２の面積が、流路方向の中間位置よりも上流側のアノードガス流路形成部に占める第１部分５２の面積よりも大きい。そのため、アノードガス流路８５の中間位置よりも下流側の発電性能をより高めることができる。

【0036】

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ－１）上記実施形態では、第１部分５２におけるガス拡散層の圧縮率は、第２部分５３におけるガス拡散層の圧縮率よりも低い。これに対して、第１部分５２におけるガス拡散層の圧縮率は、第２部分５３におけるガス拡散層の圧縮率より低くなくてもよい。

【0037】

（Ｄ－２）上記実施形態では、セパレータは複数のガス流路を備え、ガス拡散層は複数のガス流路形成部を備える。これに対して、セパレータは少なくとも１つのガス流路を備えていればよい。また、ガス拡散層は少なくとも１つのガス流路形成部を備えていればよい。

【0038】

（Ｄ－３）上記実施形態では、複数のガス流路は、互いに平行に設けられている。また、複数のガス流路形成部は、互いに平行に設けられている。これに対して、ガス流路とガス流路形成部は、セパレータとガス拡散層が接触することでガス流路を形成するように設けられていればよく、複数のガス流路は互いに平行に設けられていなくてもよいし、複数のガス流路形成部は互いに平行に設けられていなくてもよい。

【0039】

（Ｄ－４）第１実施形態では、ガス流路形成部は、２つの第１部分５２と３つの第２部分５３を備える。これに対して、ガス流路形成部は、少なくとも１つの第１部分５２と、少なくとも１つの第２部分５３を備えればよい。

【0040】

（Ｄ－５）上記実施形態では、カソード拡散層５０とアノード拡散層６０の両方が、第１部分５２及び第２部分５３を備えるガス流路形成部を備える。これに対して、カソード拡散層５０とアノード拡散層６０のいずれか一方のみが、第１部分５２及び第２部分５３を備えるガス流路形成部を備えてもよい。例えば、カソード拡散層５０のみが第１部分５２及び第２部分５３を備えるカソードガス流路形成部５１を備える場合、アノード拡散層６０のアノードガス流路形成部の、アノードガス流路８５に突出する量は、流路方向の位置によらず一定でもよい。

【0041】

（Ｄ－６）上記実施形態では、ガス拡散層は、２つのローラーでカーボンクロス等のガス拡散層の材料を圧縮することで加工される。これに対して、ガス拡散層は、第１部分５２のガス流路に突出する量が、第２部分５３のガス流路に突出する量よりも大きくなるように加工されればよく、その加工方法は上述した方法に限定されない。

【0042】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0043】

１０…膜電極接合体、２０…電解質膜、３０…カソード触媒層、４０…アノード触媒層、５０，５０ｂ，５０ｃ…カソード拡散層、５１，５１ｂ，５１ｃ…カソードガス流路形成部、５２…第１部分、５３…第２部分、６０…アノード拡散層、７０…カソードセパレータ、７１…溝、７５…カソードガス流路、８０…アノードセパレータ、８１…溝、８５…アノードガス流路、１００…燃料電池、１１０…第１ローラー、１１１…溝、１２０…第２ローラー、１３１…低圧縮部、１３２…高圧縮部、Ｃ…中間位置、Ｓ…基準面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】