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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-02
(45)【発行日】2022-12-12
(54)【発明の名称】燃料電池セル及び燃料電池セルスタック
(51)【国際特許分類】
H01M 8/0258 20160101AFI20221205BHJP
H01M 8/0206 20160101ALI20221205BHJP
H01M 8/0228 20160101ALI20221205BHJP
H01M 8/0245 20160101ALI20221205BHJP
H01M 8/026 20160101ALI20221205BHJP
H01M 8/0265 20160101ALI20221205BHJP
H01M 8/2465 20160101ALI20221205BHJP
H01M 8/0234 20160101ALN20221205BHJP
H01M 8/0239 20160101ALN20221205BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20221205BHJP
H01M 8/1004 20160101ALN20221205BHJP
【ＦＩ】
H01M8/0258
H01M8/0206
H01M8/0228
H01M8/0245
H01M8/026
H01M8/0265
H01M8/2465
H01M8/0234
H01M8/0239
H01M8/10 101
H01M8/1004
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2019031815
(22)【出願日】2019-02-25
(65)【公開番号】P2020136218
(43)【公開日】2020-08-31
【審査請求日】2022-02-18
(73)【特許権者】
【識別番号】390032528
【氏名又は名称】株式会社エノモト
(73)【特許権者】
【識別番号】304023994
【氏名又は名称】国立大学法人山梨大学
(74)【代理人】
【識別番号】110002697
【氏名又は名称】めぶき国際特許業務法人
(74)【代理人】
【識別番号】100104709
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 誠剛
(72)【発明者】
【氏名】谷内 浩
(72)【発明者】
【氏名】那須 三紀
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 政廣
【審査官】守安 太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２０３５６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０９９３８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０２６４７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／００５３００（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０２０８４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０７２５８４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／０２
Ｈ０１Ｍ ８／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
カソードガス用セパレータと、膜電極接合体と、ガス拡散層と、アノードガス用セパレータとが積層されてなる燃料電池セルであって、前記カソードガス用セパレータは、金属板と、導電性の多孔質体を有する燃料電池用ガス供給拡散層とを有し、
前記アノードガス用セパレータは、その一方の面に配置されアノードガスの流路を規定する第１凸部及び前記一方の面とは反対側の他方の面に配置され冷媒の流路を規定する第２凸部を有する流路規定板を有し、
前記膜電極接合体は、前記燃料電池用ガス供給拡散層と前記ガス拡散層との間に配置されていることを特徴とする燃料電池セル。
【請求項2】
前記流路規定板は、金属材料からなり、前記第１凸部の裏側には、前記冷媒の流路となる第１凹部が存在し、
前記第２凸部の裏側には、前記アノードガスの流路となる第２凹部が存在することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セル。
【請求項3】
前記カソードガス用セパレータと前記膜電極接合体との間及び前記ガス拡散層と前記膜電極接合体との間のうち少なくとも一方には、マイクロポーラス層が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池セル。
【請求項4】
前記燃料電池用ガス供給拡散層は、カソードガスを流す複数のガス流路用溝をさらに有することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の燃料電池セル。
【請求項5】
前記複数のガス流路用溝は、前記燃料電池用ガス供給拡散層の一方の面において並列に、かつ、それぞれが前記カソードガスの流入側から流出側に向かってジグザグ状又は波状に形成され、平面的に見て、前記複数のガス流路用溝のうちそれぞれのガス流路用溝が外接する複数の矩形領域Ｒのうち、一のガス流路用溝が外接する第１矩形領域Ｒ１と、前記一のガス流路用溝に隣接するガス流路用溝が外接する第２矩形領域Ｒ２とがその接する領域に沿って重なっており、かつ、前記第１矩形領域Ｒ１と前記第２矩形領域Ｒ２とが重なる重なり領域Ｒ３が、前記複数のガス流路用溝の断面形状を問わず前記複数のガス流路用溝のどの深さ位置においても存在することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池セル。
【請求項6】
前記燃料電池用ガス供給拡散層には、前記複数のガス流路用溝と交差するように、前記カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたって、１又は複数のガス圧均等化用溝が形成され、前記のガス圧均等化用溝によって分割された前記重なり領域を「分割重なり領域Ｒ４」と定義したとき、前記分割重なり領域Ｒ４は、前記複数のガス流路用溝の断面形状を問わず前記複数のガス流路用溝のどの深さ位置においても存在することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池セル。
【請求項7】
前記ガス流路用溝の流入側端部の幅Ｗ１と、前記ガス流路用溝の流出側端部の幅Ｗ２とは、「Ｗ２＜Ｗ１」の関係を満たすことを特徴とする請求項５又は６に記載の燃料電池セル。
【請求項8】
前記カソードガス用セパレータにおける前記燃料電池用ガス供給拡散層は、前記燃料電池用ガス供給拡散層の一方の面に分散して配置された複数の孤立穴をさらに有し、前記孤立穴の各々は、互いに孤立して前記燃料電池用ガス供給拡散層に形成され、開口部を除く周囲が前記多孔質体に囲まれ、前記多孔質体の底を有する凹部からなることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の燃料電池セル。
【請求項9】
請求項１～８のいずれかに記載の燃料電池セルが積層されてなり、隣接する前記燃料電池セルの前記金属板と前記流路規定板とが前記第２凸部の頂上部で接していることを特徴とする燃料電池セルスタック。
【請求項10】
カソードガス用セパレータと、膜電極接合体と、ガス拡散層と、アノードガス用セパレータとが積層されてなる燃料電池セルであって、前記カソードガス用セパレータは、平板状部位を備える第１の金属板と、導電性の多孔質体を有する燃料電池用ガス供給拡散層とを有し、
前記アノードガス用セパレータは、第２の金属板を有し、
前記第２の金属板は、その一方の面に第１凸部と、前記一方の面とは反対側の他方の面に第２凸部とが配置され、
前記第１凸部は、前記他方の面において冷媒の流路となる第１凹部を形成し、
前記第２凸部は、前記一方の面においてアノードガスの流路となる第２凹部を形成し、
前記膜電極接合体は、前記燃料電池用ガス供給拡散層と前記ガス拡散層との間に配置され、
前記燃料電池用ガス供給拡散層は、前記第１の金属板と前記膜電極接合体との間に配置され、
前記ガス拡散層は、前記第２の金属板と前記膜電極接合体との間に配置され、
前記第２の金属板の前記一方の面が前記ガス拡散層側に面していることを特徴とする燃料電池セル。
【請求項11】
請求項１０に記載の燃料電池セルが積層されてなり、隣接する前記燃料電池セルの前記第１の金属板と前記第２の金属板とが前記第２凸部の頂上部で接していることを特徴とする燃料電池セルスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池セル及び燃料電池セルスタックに関する。
【背景技術】
【0002】
固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）の技術分野において、例えば、特許文献１に示すように、燃料電池用ガス（アノードガス、カソードガス）を均一に供給及び拡散させることが可能な燃料電池セルスタックが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１５／０７２５８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
燃料電池の技術分野においては、燃料電池の体積エネルギー密度の向上が求められており、それらを構成する部材を薄型化する技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の燃料電池セルは、カソードガス用セパレータと、膜電極接合体と、ガス拡散層と、アノードガス用セパレータとが積層されてなる燃料電池セルであって、前記カソードガス用セパレータは、金属板と、導電性の多孔質体を有する燃料電池用ガス供給拡散層とを有し、前記アノードガス用セパレータは、その一方の面に配置されアノードガスの流路を規定する第１凸部及び前記一方の面とは反対側の他方の面に配置され冷媒の流路を規定する第２凸部を有する流路規定板を有し、前記膜電極接合体は、前記燃料電池用ガス供給拡散層と前記ガス拡散層との間に配置されていることを特徴とする。
【0006】
あるいは、本発明の燃料電池セルは、カソードガス用セパレータと、膜電極接合体と、ガス拡散層と、アノードガス用セパレータとが積層されてなる燃料電池セルであって、前記カソードガス用セパレータは、平板状部位を備える第１の金属板と、導電性の多孔質体を有する燃料電池用ガス供給拡散層とを有し、前記アノードガス用セパレータは、第２の金属板を有し、前記第２の金属板は、その一方の面に第１凸部と、前記一方の面とは反対側の他方の面に第２凸部とが配置され、前記第１凸部は、前記他方の面において冷媒の流路となる第１凹部を形成し、前記第２凸部は、前記一方の面においてアノードガスの流路となる第２凹部を形成し、前記膜電極接合体は、前記燃料電池用ガス供給拡散層と前記ガス拡散層との間に配置され、前記燃料電池用ガス供給拡散層は、前記第１の金属板と前記膜電極接合体との間に配置され、前記ガス拡散層は、前記第２の金属板と前記膜電極接合体との間に配置され、前記第２の金属板の前記一方の面が前記ガス拡散層側に面していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明の燃料電池セルによれば、アノードガス用セパレータは、その一方の面に配置されアノードガスの流路を規定する第１凸部及び一方の面とは反対側の他方の面に配置され冷媒の流路を規定する第２凸部を有する流路規定板を有するため、燃料電池セルにおいてアノードガス用の燃料電池用ガス供給拡散層及び冷媒用の冷媒供給拡散層が存在する場合と比較して、燃料セルスタックを構成する部材である燃料電池セルを薄型化することができる。その結果、本発明の燃料電池セルは、燃料電池セルスタックとしたときに上記従来の燃料電池セルスタックよりも薄型化できる燃料電池セルとなる。
【0008】
あるいは、本発明の燃料電池セルによれば、アノードガス用セパレータにおける第２の金属板は、その一方の面に第１凸部と、一方の面とは反対側の他方の面に第２凸部とが配置され、第１凸部は、他方の面において冷媒の流路となる第１凹部を形成し、第２凸部は、一方の面においてアノードガスの流路となる第２凹部を形成するように構成されるため、燃料電池セルにおいてアノードガス用の燃料電池用ガス供給拡散層及び冷媒用の冷媒供給拡散層が存在する場合と比較して、燃料セルスタックを構成する部材である燃料電池セルを薄型化することができる。その結果、本発明の燃料電池セルは、燃料電池セルスタックとしたときに上記従来の燃料電池セルスタックよりも薄型化できる燃料電池セルとなる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０を模式的に示す正面図である。
【図2】実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０を模式的に示す側面図である。
【図3】実施形態１に係る燃料電池セル１について、アノードガス用セパレータ２６側から見た平面図である。
【図5】実施形態１におけるカソードガス用セパレータ２４を金属板３０の側から見た平面図である。
【図7】実施形態１における膜電極接合体８１を説明するために示す図である。
【図8】実施形態２におけるカソードガス用セパレータ２４ａを金属板３０の側から見た平面図である。
【図10】ガス流路用溝５５の平面構造を示す図である。
【図11】ガス流路用溝５５の平面構造及び断面構造を示す図である。
【図12】異なる深さ位置におけるガス流路用溝５５の平面構造を示す図である。
【図13】第１矩形領域Ｒ１、第２矩形領域Ｒ２及び重なり領域Ｒ３の関係を示す図である。
【図14】実施形態３におけるカソードガス用セパレータ２４ｂを金属板３０の側から見た平面図である。
【図15】実施形態４におけるカソードガス用セパレータ２４ｃを金属板３０の側から見た平面図である。
【図16】実施形態５におけるカソードガス用セパレータ２４ｄを金属板３０の側から見た平面図である。
【図18】カソードガスの流れを説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の燃料電池セル及び燃料電池セルスタックを図に示す実施形態を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、各実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。各実施形態においては、基本的な構成および特徴が同じ構成要素については、各実施形態において同じ符号を使用し、説明を省略する場合がある。発明の構成要素を表示する図は模式図であり、実際の寸法や比率を必ずしも正確に表現したものではない。
【0011】
［実施形態１］
実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０（固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ））について、以下説明する。
実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０（固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ））について、以下説明する。
【0012】
［燃料電池セルスタック］
まず、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０について説明する。
図１に、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０を模式的に示す正面図を示す。
図２に、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０を模式的に示す側面図を示す。
まず、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０について説明する。
図１に、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０を模式的に示す正面図を示す。
図２に、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０を模式的に示す側面図を示す。
【0013】
燃料電池セルスタック２０は、燃料電池セル１（単セル）が複数積層され、隣接する燃料電池セル１の金属板３０と流路規定板９０とが後述する第２凸部９４の頂上部で接するように構成される。
【0014】
積層された燃料電池セル１の両端部には、集電板２７Ａ，２７Ｂが配設されている。
さらに集電板２７Ａ、２７Ｂの外側には、絶縁シート２８Ａ，２８Ｂを介してエンドプレート７５，７６が配置されている。燃料電池セル１の構成要素は、エンドプレート７５、７６によって両側から押圧されている。
さらに集電板２７Ａ、２７Ｂの外側には、絶縁シート２８Ａ，２８Ｂを介してエンドプレート７５，７６が配置されている。燃料電池セル１の構成要素は、エンドプレート７５、７６によって両側から押圧されている。
【0015】
なお、図１及び図２においては、カソードガス用セパレータ２４、膜電極接合体８１、ガス拡散層８８、アノードガス用セパレータ２６、集電板２７Ａ，２７Ｂ、絶縁シート２８Ａ，２８Ｂ及びエンドプレート７５，７６は、分かりやすくするために離間させて表示している。実際にはこれらは、図示された配列の順に、相互に密に接合されている。接合の方法は特に限定されない。例えば、エンドプレート７５，７６により各部材を両側から押圧することのみによって接合してもよい。また、例えば、各部材の適宜の位置を接着剤により接着したうえでエンドプレート７５，７６により各部材を両側から押圧することにより接合してもよい。当然、その他の方法により接合してもよい。カソードガス用セパレータ２４、膜電極接合体８１、ガス拡散層８８、アノードガス用セパレータ２６、集電板２７Ａ，２７Ｂ、絶縁シート２８Ａ，２８Ｂ等は、例えば、厚さが百μｍ程度から十ｍｍ程度である。これらの構成要素は、本明細書の各実施形態１における各図において厚さを誇張して描かれている。
【0016】
アノード側のエンドプレート７５の一端部にはアノードガス供給口７１Ａ、カソードガス排出口７２Ｂ及び冷媒排出口７３Ｂがそれぞれ設けられている（図２では、これらがまとめて破線で示されている。）。他方、カソード側のエンドプレート７６の一端部（エンドプレート７５の上記一端部とは反対側）には、アノードガス排出口７１Ｂ、カソードガス供給口７２Ａ及び冷媒供給口７３Ａが設けられている（図２では、これらもまとめて破線で示されている。）。これらの各供給口、各排出口にはそれぞれ対応する流体の供給管、排出管が接続されることになる。
【0017】
カソードガス用セパレータ２４及びアノードガス用セパレータ２６には、それぞれ、アノードガス供給口７１Ａに連通するアノードガス流入口６１Ａ、カソードガス排出口７２Ｂに連通するカソードガス（及び生成水）流出口６２Ｂ、及び、冷媒排出口７３Ｂに連通する冷媒流出口６３Ｂが設けられている（後述。）。また、カソードガス用セパレータ２４及びアノードガス用セパレータ２６には、それぞれ、アノードガス排出口７１Ｂに連通するアノードガス流出口６１Ｂ、カソードガス供給口７２Ａに連通するカソードガス流入口６２Ａ、及び、冷媒供給口７３Ａに連通する冷媒流入口６３Ａが設けられている（後述。）。
【0018】
アノードガス供給口７１Ａ、カソードガス供給口７２Ａ及び冷媒供給口７３Ａを通じてカソードガス、アノードガス及び冷媒が供給される。実施形態１においては、アノードガスとして水素ガスを使用し、カソードガスとして空気を用い、冷媒として水を用いた場合を例示する。
【0019】
［燃料電池セル］
次に、実施形態１に係る燃料電池セル１について説明する。燃料電池セルは、燃料電池セルスタック２０を構成する単位であり、燃料電池の基本構成物である。
図３に、実施形態１に係る燃料電池セル１について、アノードガス用セパレータ２６側から見た平面図を示す。
図４（ａ）に、図３のＡ１－Ａ１断面図を示す。図４（ｂ）に、燃料電池セル１を積層した状態を示す断面図を示す。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、見た目をわかりやすくするため、金属板（第１の金属板）３０及び流路規定板（第２の金属板）９０には断面であることを示すハッチングを施し、膜電極接合体８１の断面構造の図示は省略している。図４（ｂ）においては、第１凹部９３が冷媒の流路となることをわかりやすくするために、最上部に金属板３０を表示している。図４（ｂ）においては、カソードガスの流路となる場所（燃料電池用ガス供給拡散層４２）にはＣの符号を、アノードガスの流路となる場所（第２凹部９５）にはＡの符号を、冷媒の流路となる場所（第１凹部９３）にはＷの符号をそれぞれ表示している。
図５に、実施形態１におけるカソードガス用セパレータ２４を金属板３０の側から見た平面図を示す。なお、図５においては、金属板３０の図示は省略している。
図６に、図５のＡ２－Ａ２断面図を示す。なお、図６においては、カソードガス用セパレータ２４と膜電極接合体８１との位置関係を示すために、膜電極接合体８１が接合された状態のカソードガス用セパレータ２４を示している。図６では、膜電極接合体８１の断面構造は省略している。
次に、実施形態１に係る燃料電池セル１について説明する。燃料電池セルは、燃料電池セルスタック２０を構成する単位であり、燃料電池の基本構成物である。
図３に、実施形態１に係る燃料電池セル１について、アノードガス用セパレータ２６側から見た平面図を示す。
図４（ａ）に、図３のＡ１－Ａ１断面図を示す。図４（ｂ）に、燃料電池セル１を積層した状態を示す断面図を示す。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、見た目をわかりやすくするため、金属板（第１の金属板）３０及び流路規定板（第２の金属板）９０には断面であることを示すハッチングを施し、膜電極接合体８１の断面構造の図示は省略している。図４（ｂ）においては、第１凹部９３が冷媒の流路となることをわかりやすくするために、最上部に金属板３０を表示している。図４（ｂ）においては、カソードガスの流路となる場所（燃料電池用ガス供給拡散層４２）にはＣの符号を、アノードガスの流路となる場所（第２凹部９５）にはＡの符号を、冷媒の流路となる場所（第１凹部９３）にはＷの符号をそれぞれ表示している。
図５に、実施形態１におけるカソードガス用セパレータ２４を金属板３０の側から見た平面図を示す。なお、図５においては、金属板３０の図示は省略している。
図６に、図５のＡ２－Ａ２断面図を示す。なお、図６においては、カソードガス用セパレータ２４と膜電極接合体８１との位置関係を示すために、膜電極接合体８１が接合された状態のカソードガス用セパレータ２４を示している。図６では、膜電極接合体８１の断面構造は省略している。
【0020】
実施形態１における燃料電池セル１は、図１～図６に示すように、カソードガス用セパレータ２４と、膜電極接合体８１と、ガス拡散層８８と、アノードガス用セパレータ２６とが積層されてなる。
ここで、カソードガス用セパレータ２４は、金属板３０と、導電性の多孔質体４０を有する燃料電池用ガス供給拡散層４２とを有し、アノードガス用セパレータ２６は、その一方の面に配置されアノードガスの流路を規定する第１凸部９２及び一方の面とは反対側の他方の面に配置され冷媒の流路を規定する第２凸部９４を有する流路規定板９０を有する。膜電極接合体８１は、燃料電池用ガス供給拡散層４２とガス拡散層８８との間に配置されるよう構成される。
また、流路規定板９０は、アノードガスの流路を規定する第１凸部９２が配置された一方の面がガス拡散層８８の配置される側になる（ガス拡散層８８側に面する）ように構成される。
以下、燃料電池セル１を構成する各部材の詳細を説明する。
ここで、カソードガス用セパレータ２４は、金属板３０と、導電性の多孔質体４０を有する燃料電池用ガス供給拡散層４２とを有し、アノードガス用セパレータ２６は、その一方の面に配置されアノードガスの流路を規定する第１凸部９２及び一方の面とは反対側の他方の面に配置され冷媒の流路を規定する第２凸部９４を有する流路規定板９０を有する。膜電極接合体８１は、燃料電池用ガス供給拡散層４２とガス拡散層８８との間に配置されるよう構成される。
また、流路規定板９０は、アノードガスの流路を規定する第１凸部９２が配置された一方の面がガス拡散層８８の配置される側になる（ガス拡散層８８側に面する）ように構成される。
以下、燃料電池セル１を構成する各部材の詳細を説明する。
【0021】
［カソードガス用セパレータ］
まず、カソードガス用セパレータ２４について説明する。
カソードガス用セパレータ２４は、図５及び図６に示すように、金属板３０と、導電性の多孔質体４０を有する燃料電池用ガス供給拡散層４２とを有する。
まず、カソードガス用セパレータ２４について説明する。
カソードガス用セパレータ２４は、図５及び図６に示すように、金属板３０と、導電性の多孔質体４０を有する燃料電池用ガス供給拡散層４２とを有する。
【0022】
カソードガス用セパレータ２４は、金属板３０の一方の面（膜電極接合体８１側の面）に燃料電池用ガス供給拡散層４２が形成された構造を有する。金属板３０は、インコネル、ニッケル、金、銀及び白金のうち一以上からなる金属、またはオーステナイト系ステンレス鋼板への金属のめっきもしくはクラッド材であることが好ましい。これらの金属を用いることにより、耐食性を向上できる。
なお、本明細書では、金属板３０を「第１の金属板」とも称する。
なお、本明細書では、金属板３０を「第１の金属板」とも称する。
【0023】
カソードガス用セパレータ２４においては、金属板３０の縦方向の一端部（図５の下部）に、図５の右、中央、左の順に、カソードガス流入口６２Ａと、冷媒流入口６３Ａと、アノードガス流出口６１Ｂとが設けられている。また、他端部（図５の上部）に、図５の左、中央、右の順に、カソードガス流出口６２Ｂと、冷媒流出口６３Ｂと、アノードガス流入口６１Ａとが設けられている。
【0024】
各流入口６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、各流出口６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂ、及び、燃料電池用ガス供給拡散層４２の形成領域のそれぞれの周囲は、電子導電性又は非電子導電性の緻密枠３２によって囲まれている。カソードガス用セパレータ２４における緻密枠３２はカソードガスの漏洩を防ぐ。緻密枠３２の外面には、各流入口６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、各流出口６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂ、及び、燃料電池用ガス供給拡散層４２の形成領域を囲むように、緻密枠３２に沿って溝が形成されている。この溝内にガスケット３３（パッキン、Ｏリングなどのシール材）が配置されている。
【0025】
金属板３０の両面には、上記の各流入口６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、及び、各流出口６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂが設けられている部分を除いて、その全面に電子導電性を有する耐食層（図示せず。）が形成されている。各流入口６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、及び、各流出口６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂの内周面に耐食層が形成されていてもよい。また、金属板３０の側面及び端面に耐食層が形成されていてもよい。耐食層は、好ましくは緻密枠３２と同じ組成の緻密層であり、金属板３０の腐食を抑制する作用を有する。燃料電池セル１を組み合わせて燃料電池セルスタック２０を構成する段階で、ガスケット３３は接合される他の燃料電池用セパレータ、膜電極接合体８１、集電板２７Ａ，２７Ｂ等と密着して流体の漏洩を抑制する。
【0026】
実施形態１においては、金属板３０は、少なくとも一部に金属板３０の両面にわたって平坦な板状の平板状部位を備える。
カソードガス用セパレータ２４においては、基板としての長方形の金属板３０の一方の面における中央部に形成された平板状部位に、カソードガスを供給・拡散する燃料電池用ガス供給拡散層４２が形成されている。
また、金属板３０は、平板状の金属板に設けられた平板状部位に燃料電池用ガス供給拡散層４２が形成されており、燃料電池用ガス供給拡散層４２が形成されている部分以外の部分に、上記の各流入口６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、及び、各流出口６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂが設けられている。
なお、燃料電池用ガス供給拡散層４２には、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたって、１又は複数のガス圧均等化用溝（後述する図１４参照。）が形成されていてもよい。
カソードガス用セパレータ２４においては、基板としての長方形の金属板３０の一方の面における中央部に形成された平板状部位に、カソードガスを供給・拡散する燃料電池用ガス供給拡散層４２が形成されている。
また、金属板３０は、平板状の金属板に設けられた平板状部位に燃料電池用ガス供給拡散層４２が形成されており、燃料電池用ガス供給拡散層４２が形成されている部分以外の部分に、上記の各流入口６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ、及び、各流出口６１Ｂ，６２Ｂ，６３Ｂが設けられている。
なお、燃料電池用ガス供給拡散層４２には、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたって、１又は複数のガス圧均等化用溝（後述する図１４参照。）が形成されていてもよい。
【0027】
カソードガスとしての空気（酸素ガス及び窒素ガス）は、導電性の多孔質体４０内を拡散する。多孔質体４０は、導電材（好ましくは炭素系導電材）と高分子樹脂の混合物を含む。高分子樹脂に炭素系導電材を混合することにより、高分子樹脂に高い導電性を付与することができ、また高分子樹脂の結着性により炭素材の成型性を向上させることができる。燃料電池用ガス供給拡散層４２の流体抵抗は、多孔質体４０の気孔率と流体の流れる面の面積に依存する。気孔率が大きくなれば流体抵抗は小さくなる。流体が流れる面積が大きくなれば流体抵抗は小さくなる。およその目安としては、多孔質体４０における気孔率は、５０～８５％程度であることが好ましい。
【0028】
炭素系導電材の含有率を調整することにより、多孔質体４０の気孔率を調整することができ、ひいては、燃料電池用ガス供給拡散層４２内の移動抵抗を調整することができる。特に炭素系導電材の含有率を高くすると移動抵抗が小さくなる（気孔率が大きくなる）。逆に、炭素系導電材の含有率を低くすると移動抵抗が大きくなる（気孔率が小さくなる）。耐食層及び緻密枠３２も炭素系導電材と高分子樹脂の混合物であり、炭素系導電材の適度な含有率により、導電性を確保しつつ緻密化したものであることが好ましい。
【0029】
炭素系導電材としては特に限定されないが、例えば黒鉛、カーボンブラック、ダイヤモンド被覆カーボンブラック、炭化ケイ素、炭化チタン、カーボン繊維、カーボンナノチューブ等を用いることができる。高分子樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれも用いることができる。高分子樹脂の例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ゴム系樹脂、フラン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂等が挙げられる。
【0030】
カソードガス流入口６２Ａと多孔質体４０が形成されている領域との間には流入通路５７が形成されている。カソードガス流出口６２Ｂと多孔質体４０が形成されている領域との間には流出通路５８が形成されている。これらの流入通路５７及び流出通路５８は膜電極接合体８１又はそのフレームを支持するためのものである。したがって、カソードガスを円滑に流し、かつ膜電極接合体８１をサポートできる構造であればよい。例えば、気孔率のきわめて大きい多孔質層でもよいし、多数の支柱を配列した構造でもよい。
燃料電池用ガス供給拡散層４２における流入通路５７と面する領域には金属板３０の幅方向に沿って細長いガス流入側溝５１が形成されている。また、燃料電池用ガス供給拡散層４２における流出通路５８と面する領域にも金属板３０の幅方向に沿って細長いガス流出側溝５２が形成されている。但し、ガス流入側溝５１及びガス流出側溝５２は、これらを省略することもできる。
燃料電池用ガス供給拡散層４２における流入通路５７と面する領域には金属板３０の幅方向に沿って細長いガス流入側溝５１が形成されている。また、燃料電池用ガス供給拡散層４２における流出通路５８と面する領域にも金属板３０の幅方向に沿って細長いガス流出側溝５２が形成されている。但し、ガス流入側溝５１及びガス流出側溝５２は、これらを省略することもできる。
【0031】
燃料電池用ガス供給拡散層４２、流入通路５７、及び流出通路５８は、緻密枠３２と同じ高さ（厚さ）に形成されている。
【0032】
実施形態１における燃料電池用ガス供給拡散層４２の横幅は、これを輸送機器用の燃料電池に用いる場合には、輸送機器の種類・大きさにもよるが、例えば３０ｍｍ～３００ｍｍ程度である。燃料電池用ガス供給拡散層４２の厚さは、例えば１５０～４００μｍ程度である。実施形態１に係る燃料電池用ガス供給拡散層４２を輸送機器以外の用途（例えば定置用）の燃料電池に用いる場合には、上記のサイズに限定されるものではなく、必要とされる性能などに応じて適宜のサイズのものを用いることができる。上記のサイズについては、後述する各実施形態においても同様である。
【0033】
燃料電池セルスタック２０を運転すると、アノードガス（水素ガス）を導入する燃料極ではプロトン（Ｈ＋）が生成する。プロトンは、アノードガス用セパレータ２６から膜電極接合体８１中を拡散して酸素極側に移動し、酸素と反応して水が生成する。生成した水は、酸素極側から排出される。
【0034】
空気は、燃料電池用ガス供給拡散層４２内を平面方向に拡散しながら厚さ方向にも拡散し、燃料電池用ガス供給拡散層４２に接して設けられた膜電極接合体８１に供給され、発電反応に寄与する。発電に使用されなかったガス（未使用の酸素ガス及び窒素ガス）及び発電時に生成した水（水蒸気又は凝縮水）は多孔質体４０、ガス流出側溝５２を介して流出通路５８に流出する。流出通路５８に流出した酸素ガス、窒素ガス及び水は、最終的に流出通路５８からカソードガス流出口６２Ｂ及びカソードガス排出口７２Ｂを通って排出されていく。このとき、燃料電池用ガス供給拡散層４２の構造上、全ての水は排出されず、一部が燃料電池用ガス供給拡散層４２の多孔質体４０内に留まる。
【0035】
［カソードガス用セパレータ２４の製造方法］
一例として、耐食層、緻密枠３２、燃料電池用ガス供給拡散層４２等は等方圧加圧により形成する。たとえば熱硬化性樹脂を用いる場合（熱可塑性樹脂でもよい）、炭素系導電材粉末（及び、状況に応じて炭素繊維）、樹脂粉末及び揮発性溶剤を混錬してペースト状にする。このペーストには、耐食層、及び緻密枠用のもの、流体供給拡散層用のもの等、多数種類を用意しておく。そして、金属板３０上に、耐食層、緻密枠３２のパターン、燃料電池用ガス供給拡散層４２のパターン等を順次プリント、スタンプ、絞り出し等により形成する。各パターンの形成ごとに溶剤を揮発させる。上記のすべてのパターンが形成された金属板３０の全体を軟質の薄いゴムバックに入れ、真空に脱気した後、ゴムバックを耐圧容器に入れ、加熱流体を容器内に導入して、加熱流体で等方圧加圧して樹脂を硬化させる。緻密枠３２、燃料電池用ガス供給拡散層４２の高さ（厚さ）を最終的に同じ高さ（厚さ）にするために、樹脂硬化の際の収縮の程度に応じて、これらの各枠、壁、層等の高さ（厚さ）をパターン作製時に調整しておくことが好ましい。
一例として、耐食層、緻密枠３２、燃料電池用ガス供給拡散層４２等は等方圧加圧により形成する。たとえば熱硬化性樹脂を用いる場合（熱可塑性樹脂でもよい）、炭素系導電材粉末（及び、状況に応じて炭素繊維）、樹脂粉末及び揮発性溶剤を混錬してペースト状にする。このペーストには、耐食層、及び緻密枠用のもの、流体供給拡散層用のもの等、多数種類を用意しておく。そして、金属板３０上に、耐食層、緻密枠３２のパターン、燃料電池用ガス供給拡散層４２のパターン等を順次プリント、スタンプ、絞り出し等により形成する。各パターンの形成ごとに溶剤を揮発させる。上記のすべてのパターンが形成された金属板３０の全体を軟質の薄いゴムバックに入れ、真空に脱気した後、ゴムバックを耐圧容器に入れ、加熱流体を容器内に導入して、加熱流体で等方圧加圧して樹脂を硬化させる。緻密枠３２、燃料電池用ガス供給拡散層４２の高さ（厚さ）を最終的に同じ高さ（厚さ）にするために、樹脂硬化の際の収縮の程度に応じて、これらの各枠、壁、層等の高さ（厚さ）をパターン作製時に調整しておくことが好ましい。
【0036】
一方で、金属板３０上に耐食層を形成しておき、他方で緻密枠３２、燃料電池用ガス供給拡散層４２を形成し、最後にこれらを熱圧着して製造することもできる。このとき緻密枠３２は金属板３０上の耐食層と同時に作成してもよい。第１段階で金属板３０上に耐食層と緻密枠３２とを作成し、この後第２段階で燃料電池用ガス供給拡散層４２のペーストを金属板３０の耐食層上に順次印刷し、乾燥させた後、ロールプレス（ホットプレス）で硬化させて製造することもできる。
【0037】
または、次のような製造方法を用いることもできる。カーボンファイバー（ＣＦ）、少量の黒煙微粒子（ＧＣＢ）及び結着剤となる熱可塑性もしくは熱硬化性又は繊維状物を形成する樹脂を混錬してシート状に形成し、硬化する前のグリーンシート状態のときに、流入通路５７、流出通路５８、ガス流入側溝５１及びガス流出側溝５２に対応する形状の突起を有するスタンプ型をシートに押し当てて、流入通路５７、流出通路５８、ガス流入側溝５１及びガス流出側溝５２を形成する。最後にグリーンシートを熱処理し、これを耐食層が形成された金属板３０に接着する。
【0038】
燃料電池用ガス供給拡散層４２の移動抵抗（又は流体抵抗）は、多孔質体４０の気孔率と流体の流れる方向に直交する面の面積（各層の高さ（厚さ）と幅）に依存する。気孔率が大きくなれば移動抵抗は小さくなる。流体が流れる面積が大きくなれば移動抵抗は小さくなる（単位面積当りの移動抵抗は一定である）。おおよその目安としては、燃料電池用ガス供給拡散層の気孔率は、多孔質体４０については３０～８５％程度である。気孔率Ｐは、測定が容易な、Ｐ＝（多孔質体層中の気孔の体積）／（多孔質体層の体積）で定められる。ここで、気孔は外部に通じていない気孔を含む真の気孔である。
【0039】
なお、上記した製造方法は、後述する各実施形態に係るカソード用セパレータ（ガス流路用溝、ガス圧均等化用溝、孤立穴等を有する燃料電池用ガス供給拡散層を有するカソード用セパレータ）を製造する際にも、燃料電池用ガス供給拡散層又はその前駆体の形状を各実施形態に係るカソード用セパレータにおける燃料電池用ガス供給拡散層の形状に対応する形状とすることで、適用することができる。
【0040】
［膜電極接合体］
次に、膜電極接合体８１について説明する。
図７に、実施形態１における膜電極接合体８１を説明するための図を示す。ここで、図７（ａ）は膜電極接合体８１の平面図を、図７（ｂ）は膜電極接合体８１の正面図を、図７（ｃ）は膜電極接合体８１の側面図をそれぞれ示している。
次に、膜電極接合体８１について説明する。
図７に、実施形態１における膜電極接合体８１を説明するための図を示す。ここで、図７（ａ）は膜電極接合体８１の平面図を、図７（ｂ）は膜電極接合体８１の正面図を、図７（ｃ）は膜電極接合体８１の側面図をそれぞれ示している。
【0041】
膜電極接合体８１は、図１、図２及び図４に示すように、燃料電池用ガス供給拡散層４２とガス拡散層８８との間に配置されている。
膜電極接合体８１は、図７に示すように、電解質膜（ＰＥＭ）８２と、電解質膜８２の両面にそれぞれ配置された触媒層（ＣＬ）８５と、各触媒層８５の外側の面に配置されたマイクロポーラス層（ＭＰＬ）８３とを有する。
膜電極接合体８１は、図７に示すように、電解質膜（ＰＥＭ）８２と、電解質膜８２の両面にそれぞれ配置された触媒層（ＣＬ）８５と、各触媒層８５の外側の面に配置されたマイクロポーラス層（ＭＰＬ）８３とを有する。
【0042】
実施形態１においては、電解質膜８２とその両側に配置された触媒層８５から構成されるものを触媒コート電解質膜（Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｃｏａｔｅｄ Ｍｅｍｂｒａｍｅ：ＣＣＭ）という。
実施形態１においては、図７に示すように、カソードガス用セパレータ２４と膜電極接合体８１との間及びガス拡散層８８と膜電極接合体８１との間の両方にマイクロポーラス層８３が配置されている。マイクロポーラス層８３はカソードガス用セパレータ２４の燃料電池用ガス供給拡散層４２よりも微細な径の気孔（細孔）を有する。
実施形態１においては、図７に示すように、カソードガス用セパレータ２４と膜電極接合体８１との間及びガス拡散層８８と膜電極接合体８１との間の両方にマイクロポーラス層８３が配置されている。マイクロポーラス層８３はカソードガス用セパレータ２４の燃料電池用ガス供給拡散層４２よりも微細な径の気孔（細孔）を有する。
【0043】
なお、マイクロポーラス層８３は、カソードガス用セパレータ２４と膜電極接合体８１との間及びガス拡散層８８と膜電極接合体８１との間のうち一方に配置されていてもよい。また、マイクロポーラス層８３は、省略することもできる。
【0044】
［ガス拡散層］
次に、ガス拡散層８８について説明する。
ガス拡散層８８は、図１、図２及び図４に示すように、膜電極接合体８１とアノードガス用セパレータ２６との間に配置されている。
ガス拡散層８８は、アノードガスを拡散・供給を行うための多孔質体である。ガス拡散層８８は、例えば、カーボンペーパーからなる。また、ガス拡散層８８は、カーボンクロス、カーボンフェルト又は多孔質金属材料からなるものであってもよい。
次に、ガス拡散層８８について説明する。
ガス拡散層８８は、図１、図２及び図４に示すように、膜電極接合体８１とアノードガス用セパレータ２６との間に配置されている。
ガス拡散層８８は、アノードガスを拡散・供給を行うための多孔質体である。ガス拡散層８８は、例えば、カーボンペーパーからなる。また、ガス拡散層８８は、カーボンクロス、カーボンフェルト又は多孔質金属材料からなるものであってもよい。
【0045】
［アノードガス用セパレータ］
次に、アノードガス用セパレータ２６について説明する。
アノードガス用セパレータ２６は、図３及び図４に示すように、その一方の面に配置されアノードガスの流路を規定する第１凸部９２及び一方の面とは反対側の他方の面に配置され冷媒の流路を規定する第２凸部９４を有する流路規定板９０を有する。
流路規定板９０は、複数の第１凸部９２及び複数の第２凸部９４を有する。
「流路を規定する」とは、流体の流れを遮って流路を形成することをいう。第１凸部９２及び第２凸部９４は、流体の流れを遮断する壁であるということもできる。
次に、アノードガス用セパレータ２６について説明する。
アノードガス用セパレータ２６は、図３及び図４に示すように、その一方の面に配置されアノードガスの流路を規定する第１凸部９２及び一方の面とは反対側の他方の面に配置され冷媒の流路を規定する第２凸部９４を有する流路規定板９０を有する。
流路規定板９０は、複数の第１凸部９２及び複数の第２凸部９４を有する。
「流路を規定する」とは、流体の流れを遮って流路を形成することをいう。第１凸部９２及び第２凸部９４は、流体の流れを遮断する壁であるということもできる。
【0046】
実施形態１における流路規定板９０は、例えば、波板状の形状からなる部分を有する金属板である。
なお、本明細書では、波板状の形状からなる部分を有する金属板である流路規定板９０について「第２の金属板」とも称する。
第１凸部９２の裏側には、冷媒の流路となる第１凹部９３が存在する。
第２凸部９４の裏側には、アノードガスの流路となる第２凹部９５が存在する。
なお、図３においては、第１凸部９２及び第２凸部９４の高さ及び幅は誇張して表示している。実際には第１凸部９２及び第２凸部９４の間隔はもっと狭くてもよいし、数も多くてもよい。
なお、本明細書では、波板状の形状からなる部分を有する金属板である流路規定板９０について「第２の金属板」とも称する。
第１凸部９２の裏側には、冷媒の流路となる第１凹部９３が存在する。
第２凸部９４の裏側には、アノードガスの流路となる第２凹部９５が存在する。
なお、図３においては、第１凸部９２及び第２凸部９４の高さ及び幅は誇張して表示している。実際には第１凸部９２及び第２凸部９４の間隔はもっと狭くてもよいし、数も多くてもよい。
【0047】
あるいは、流路規定板９０は、その一方の面に第１凸部９２と、この一方の面とは反対側の他方の面に第２凸部９４とが配置され、第１凸部９２は、他方の面において冷媒の流路となる第１凹部９３を形成し、第２凸部９４は、一方の面においてアノードガスの流路となる第２凹部９５を形成するように構成される。
したがって、アノードガスの流路となる第２凹部９５の流路を横断する図３のＡ１－Ａ１断面においては、流路規定板９０は、波板状の形状となる（図４参照。）。
したがって、アノードガスの流路となる第２凹部９５の流路を横断する図３のＡ１－Ａ１断面においては、流路規定板９０は、波板状の形状となる（図４参照。）。
【0048】
実施形態１においては第１凸部９２により規定されるアノードガスの流路及び第２凸部９４により規定される冷媒の流路は、直線状である（図３参照。）。本発明においては、それぞれの凸部により規定される流路の形状は直線状に限られず、屈曲していたり曲がりくねっていたりしてもよい。
【0049】
実施形態１においては第１凸部９２により規定されるアノードガスの流路及び第２凸部９４により規定される冷媒の流路は、断面視したときに略台形形状となる（図４参照。）。本発明においては、凸部により規定される流路は、断面視したときに台形以外の多角形形状となっていてもよいし、曲線を含む形状となっていてもよい。
【0050】
実施形態１における燃料電池セル１は、図１及び図２に示すように、燃料電池セルスタック２０として用いることが前提となっている。燃料電池セル１においては冷媒の流路となる第１凹部９３は解放されているが、燃料電池セル１を積層して燃料電池セルスタック２０としたときには、第２凸部９４の頂上部が他の燃料電池セル１の金属板３０（最上部においては集電板２７Ａ）と接触する（図４（ｂ）参照。）。このため、実際の使用時には第１凹部９３は閉じた流路となる。
【0051】
アノードガス用セパレータ２６は、その周囲に、端部が第２凸部９４と同じ高さとなるように形成されているスペーサー９１を備える。スペーサー９１は、アノードガス用セパレータ２６における冷媒の漏洩を防ぐ。
なお、スペーサー９１は、第１凸部９２及び第２凸部９４のうち流路規定板９０の端部から見て凸になっている側に配置されている。実施形態１においては第２凸部９４側が流路規定板９０の端部から見て凸になっている。第１凸部９２側が流路規定板９０の端部から見て凸になっている場合には、第１凸部９２が凸となっている側にスペーサー９１が配置される。
スペーサー９１は、金属板３０と一体となっていてもよいし、別体であってもよい。スペーサー９１の代わりに、第２凸部９４と同じ高さとなるように調整された凸部を有していてもよい。
なお、スペーサー９１は、第１凸部９２及び第２凸部９４のうち流路規定板９０の端部から見て凸になっている側に配置されている。実施形態１においては第２凸部９４側が流路規定板９０の端部から見て凸になっている。第１凸部９２側が流路規定板９０の端部から見て凸になっている場合には、第１凸部９２が凸となっている側にスペーサー９１が配置される。
スペーサー９１は、金属板３０と一体となっていてもよいし、別体であってもよい。スペーサー９１の代わりに、第２凸部９４と同じ高さとなるように調整された凸部を有していてもよい。
【0052】
金属板である流路規定板９０を構成する金属材料は、インコネル、ニッケル、金、銀及び白金のうち一以上からなる金属、またはオーステナイト系ステンレス鋼板への金属のめっきもしくはクラッド材であることが好ましい。これらの金属を用いることにより、耐食性を向上できる。また、流路規定板９０は、燃料電池セルスタック２０としたときに金属板３０と接触することから、流路規定板９０を構成する金属材料は、金属板３０を構成する金属材料と同じものを用いることが好ましい。
実施形態１における流路規定板９０は、例えば、プレス加工により形成することができる。
実施形態１における流路規定板９０は、例えば、プレス加工により形成することができる。
【0053】
流路規定板９０は、主に製造コストの問題から金属材料からなるものを用いることが好ましいが、金属材料以外の材料、例えば、炭素系材料又は炭素系材料と樹脂との混合材料からなるものであってもよい。
また、第１凸部９２及び第２凸部９４は、主に量産性及び製造コストの観点からプレス加工により形成することが好ましいが、プレス加工以外の形成方法、例えば、切削加工により形成してもよい。
また、第１凸部９２及び第２凸部９４は、主に量産性及び製造コストの観点からプレス加工により形成することが好ましいが、プレス加工以外の形成方法、例えば、切削加工により形成してもよい。
【0054】
以下、実施形態１に係る燃料電池セル１及び燃料電池セルスタック２０の効果について説明する。
【0055】
実施形態１に係る燃料電池セル１によれば、アノードガス用セパレータ２６は、その一方の面に配置されアノードガスの流路を規定する第１凸部９２及び一方の面とは反対側の他方の面に配置され冷媒の流路を規定する第２凸部９４を有する流路規定板９０を有するため、燃料電池セル１においてアノードガス用の燃料電池用ガス供給拡散層及び冷媒用の冷媒供給拡散層が存在する場合と比較して、燃料電池セルを薄型化することができる。その結果、実施形態１に係る燃料電池セル１は、燃料電池セルスタック２０としたときに上記従来の燃料電池セルスタックよりも薄型化できる燃料電池セルとなる。
【0056】
なお、本発明における燃料電池セルには、従来の燃料電池セルのセパレータにおける燃料電池用ガス供給拡散層及び冷媒供給拡散層に相当する部材が存在しないことになる。しかしながら、本発明の発明者らの鋭意研究の結果、アノードガス用セパレータに燃料電池用ガス供給拡散層及び冷媒供給拡散層が存在しない燃料電池セルであっても、主に以下の（１）～（４）の理由により、高い発電効率を保つことができることが判明した。
【0057】
（１）カソードガス用セパレータにおける燃料電池用ガス供給拡散層には、発電時に膜電極接合体で生成した水蒸気又は凝縮水を内部に分散させることで、水蒸気又は凝縮水を効率良く排出させることができるという効果がある。一方、アノードガス用セパレータには排水性は求められないので、この観点からはアノードガス用セパレータに燃料電池用ガス供給拡散層が存在しなくても影響はない。
【0058】
（２）冷媒の流量を増加させる等の簡単な手段により、冷媒供給拡散層が存在する場合と同等の冷却能力を担保することは容易である。なお、本発明の燃料電池セルスタックは、従来の燃料電池セルスタックよりも薄型になるにもかかわらず、１つの燃料電池セルごとに冷媒流路が存在することになる（図１、図２及び図４参照。）。このため、当該観点からも冷却能力を担保することは容易である。
【0059】
（３）アノードガスとしては通常、水素が用いられる。水素は分子量が小さいために拡散性が高く、燃料電池用ガス供給拡散層が存在しない場合でも供給・拡散についての影響が少ない。
【0060】
（４）燃料電池セルを構成する部材が減ることにより、電気抵抗を低減できる。
【0061】
以上の（１）～（４）の理由により、燃料電池セルに燃料電池用ガス供給拡散層及び冷媒供給拡散層が存在しない場合であっても高い発電効率を保つことができる。
【0062】
また、実施形態１に係る燃料電池セル１においては、カソードガス用セパレータ２４そのものに多孔質体４０を有する燃料電池用ガス供給拡散層４２が形成されていることから、カソードガスを燃料電池用ガス供給拡散層４２の全面にわたって均一に拡散できる。その結果、実施形態１に係る燃料電池セル１によれば、アノードガス側セパレータ及びカソードガス側セパレータの両方が流路規定板（波板状の金属板）である燃料電池セルと比較して、カソードガスを膜電極接合体８１の全面にわたって均一に供給でき、燃料電池の発電効率を高くすることができる。
【0063】
また、実施形態１に係る燃料電池セル１によれば、第２の金属板である流路規定板９０は、その一方の面に第１凸部９２と、この一方の面とは反対側の他方の面に第２凸部９４とが配置され、第１凸部９２は、他方の面において冷媒の流路となる第１凹部９３を形成し、第２凸部９４は、一方の面においてアノードガスの流路となる第２凹部９５を形成するように構成されるため、燃料電池セル１においてアノードガス用の燃料電池用ガス供給拡散層及び冷媒用の冷媒供給拡散層が存在する場合と比較して、燃料電池セルを薄型化することができる。その結果、実施形態１に係る燃料電池セル１は、燃料電池セルスタック２０としたときに上記従来の燃料電池セルスタックよりも薄型化できる燃料電池セルとなる。
【0064】
燃料電池セルの薄型化について別の表現で表すと、以下のようになる。実施形態１に係る燃料電池セル１においては、アノードガス用セパレータ２６としてアノードガスの流路を規定する第１凸部９２及び冷媒の流路を規定する第２凸部９４を有する流路規定板９０を用いているため、冷媒を流通させるための構造（冷媒供給拡散層）を別途用意する必要がない。このため、実施形態１に係る燃料電池セル１は、従来の燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セルよりも薄型化することができる。
【0065】
実施形態１に係る燃料電池セル１を薄型化できる別の要因として、以下の点を挙げることができる。従来の燃料電池セルスタックにおける燃料電池セルは、（１）カソードガス用セパレータ用の金属板、（２）カソードガス用ガス供給拡散層、（３）膜電極接合体、（４）アノードガス用ガス供給拡散層、（５）アノード用セパレータ用の金属板及び（６）冷媒用拡散層の６部品で構成されている。一方、実施形態１に係る燃料電池セル１は、実質的に、（１）金属板３０、（２）燃料電池用ガス供給拡散層４２（カソードガス用ガス供給拡散層）、（３）膜電極接合体、（４）ガス拡散層８８（アノードガス用ガス供給拡散層）、（５）流路規定板９０の５部品で構成されている。このように、実施形態１に係る燃料電池セル１は、従来の燃料電池セルスタックにおける燃料電池セルと比較して部品点数を少なくすることができ、その結果、薄型化することが可能となる。
【0066】
また、実施形態１に係る燃料電池セル１を、カソードガス側及びアノードガス側の両極に波板状の形状からなる部分を有する金属板を配置した燃料電池セルと比較した場合、実施形態１に係る燃料電池セル１においてはカソード側に燃料電池用ガス供給拡散層４２を有するカソードガス用セパレータ２４が配置されているため、アノード側の構造が双方同じであってもカソード側の構造を薄型化できる。この観点からも、燃料電池セル１は薄型化できることが確認できている。
【0067】
また、実施形態１に係る燃料電池セル１によれば、カソードガスの流路（燃料電池用ガス供給拡散層４２）、アノードガスの流路（第２凹部９５）及び冷媒の流路（第１凹部９３）を有するため、従来の燃料電池セルのように多種類のセパレータ等を用いる必要がなく、構造を単純化することが可能となる。
【0068】
また、実施形態１に係る燃料電池セル１によれば、流路規定板９０は、金属板からなり、第１凸部９２の裏側には、冷媒の流路となる第１凹部９３が存在し、第２凸部９４の裏側には、アノードガスの流路となる第２凹部９５が存在するため、アノードガス用セパレータ２６をプレス加工により簡易に製造できるものとすることが可能となる。
【0069】
また、実施形態１に係る燃料電池セル１によれば、カソードガス用セパレータ２４と膜電極接合体８１との間及びガス拡散層８８と膜電極接合体８１との間のうち少なくとも一方には、マイクロポーラス層８３が配置されているため、燃料電池セル１内の水分管理を行うことが可能となる。
【0070】
実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０は、実施形態１に係る燃料電池セル１が積層されてなり、隣接する燃料電池セル１の金属板３０と流路規定板９０とが第２凸部９４の頂上部で接しており、実施形態１に係る燃料電池セル１を用いるため、従来の燃料電池セルスタックよりも薄型化できる燃料電池セルスタックとなる。
【0071】
上記特許文献１には、カソードガス側及びアノードガス側の両極に燃料電池用ガス供給拡散層を配置する構造の燃料電池セルスタックが記載されている。従来の燃料電池セルスタックは、両極に波板状の形状からなる部分を有する金属板を配置する燃料電池セルスタックよりも薄型化することが可能である。しかし、従来の燃料電池セルスタックは、燃料電池用ガス供給拡散層の他に冷媒を流通させるための構造（冷媒供給拡散層）が必要となる。実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０においては、アノードガス用セパレータ２６としてアノードガスの流路を規定する第１凸部９２及び冷媒の流路を規定する第２凸部９４を有する流路規定板９０を用いているため、冷媒供給拡散層を別途用意する必要がない。このため、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０は、従来の燃料電池セルスタックよりも薄型化できる燃料セルスタックとなる。
【0072】
実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０を薄型化できる別の要因として、以下の点を挙げることができる。従来の燃料電池セルスタックにおいては、冷却まで含めて燃料電池セル単位で想定した場合、（１）カソードガス用セパレータ用の金属板、（２）カソードガス用ガス供給拡散層、（３）膜電極接合体、（４）アノードガス用ガス供給拡散層、（５）アノード用セパレータ用の金属板及び（６）冷媒用拡散層の６部品が必要となる。一方、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０においては、燃料電池セル１は、実質的に、（１）金属板３０、（２）燃料電池用ガス供給拡散層４２（カソードガス用ガス供給拡散層）、（３）膜電極接合体、（４）ガス拡散層８８（アノードガス用ガス供給拡散層）、（５）流路規定板９０の５部品で構成されている。このように、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０は、従来の燃料電池セルスタックと比較して部品点数を少なくすることができ、その結果、従来の燃料電池セルスタックよりも薄型化できる燃料電池セルスタックとなる。
【0073】
また、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０を、カソードガス側及びアノードガス側の両極に波板状の形状からなる部分を有する金属板を用いる燃料電池セルスタックと比較した場合、実施形態１に係る燃料電池セルスタック２０においてはカソード側に燃料電池用ガス供給拡散層４２を有するカソードガス用セパレータ２４を用いるため、アノード側の構造が双方同じであってもカソード側の構造を薄型化可能である。この観点からも、燃料電池セルスタック２０は薄型化できることが確認できている。
【0074】
［実施形態２］
図８に、実施形態２におけるカソードガス用セパレータ２４ａを金属板３０の側から見た平面図を示す。図８においては、カソードガス用セパレータ２４ａの流路パターンを分かり易く表すために、金属板３０の図示は省略している。後述する図１４～図１６においても同様である。
図９に、図８のＡ３－Ａ３断面図を示す。図９においては、カソードガス用セパレータ２４ａと膜電極接合体８１との位置関係を示すために、膜電極接合体８１が接合された状態のカソードガス用セパレータ２４ａを示している。膜電極接合体８１の断面構造は省略している。
図１０に、ガス流路用溝５５の平面構造を示す。
図１１に、ガス流路用溝５５の平面構造及び断面構造を示す。図１１（ａ）は平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ４－Ａ４断面図である。
図１２に、異なる深さ位置におけるガス流路用溝５５の平面構造を示す。図１２（ａ）は深さ位置Ｄ１（多孔質体４０（又はガス流路用溝５５）の表面における深さ位置）におけるガス流路用溝５５の平面構造を示し、図１２（ｂ）は深さ位置Ｄ２（ガス流路用溝５５の深さの１／２の深さ位置）におけるガス流路用溝５５の平面構造を示し、図１２（ｃ）は深さ位置Ｄ３（ガス流路用溝５５の底における深さ位置）におけるガス流路用溝５５の平面構造を示す。
図１０及び図１１において、符号５５はガス流路用溝を示し、符号５５Ａはガス流路用溝５５のうち一のガス流路用溝を示し、符号５５Ｂは一のガス流路用溝５５Ａに隣接するガス流路用溝を示す。従って、一のガス流路用溝５５Ａは、ガス流路用溝５５でもあることからガス流路用溝５５（５５Ａ）と表記することもあり、一のガス流路用溝５５Ａに隣接するガス流路用溝５５Ｂも、ガス流路用溝５５でもあることからガス流路用溝５５（５５Ｂ）という符号を付すこともある。
また、図１０中、太実線で囲まれた領域が第１矩形領域Ｒ１であり、その左右の太破線で囲まれた領域が第２矩形領域Ｒ２であり、第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なった領域が重なり領域Ｒ３であり色を濃くして示している。また、符号Ｒは複数のガス流路用溝５５のうちそれぞれのガス流路用溝が外接する矩形領域を示し、符号Ｒ１はそのうち一のガス流路用溝５５Ａが外接する第１矩形領域を示し、符号Ｒ２は一のガス流路用溝５５Ａに隣接するガス流路用溝５５Ｂが外接する第２矩形領域を示し、符号Ｒ３は第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なる重なり領域を示す。
図１１及び図１２においては、カソードガスの流れを図示している。図１１（ａ）及び図１２中、ガス流路用溝５５内の矢印はガス流路用溝５５に沿った流れであり、多孔質体４０内に記した縦方向上向きの矢印はガス流路用溝５５から多孔質体４０（ガス拡散層）中に押し出されたカソードガスの流れ（伏流ガス流れ）である。また、図１１（ｂ）中、多孔質体４０内に記した横方向及び下方向（膜電極接合体側に向かう方向）向きの矢印は、ガス流路用溝５５から多孔質体４０中に押し出されたカソードガスの流れを示す。
図１３に、第１矩形領域Ｒ１、第２矩形領域Ｒ２及び重なり領域Ｒ３の関係を示す。
図８に、実施形態２におけるカソードガス用セパレータ２４ａを金属板３０の側から見た平面図を示す。図８においては、カソードガス用セパレータ２４ａの流路パターンを分かり易く表すために、金属板３０の図示は省略している。後述する図１４～図１６においても同様である。
図９に、図８のＡ３－Ａ３断面図を示す。図９においては、カソードガス用セパレータ２４ａと膜電極接合体８１との位置関係を示すために、膜電極接合体８１が接合された状態のカソードガス用セパレータ２４ａを示している。膜電極接合体８１の断面構造は省略している。
図１０に、ガス流路用溝５５の平面構造を示す。
図１１に、ガス流路用溝５５の平面構造及び断面構造を示す。図１１（ａ）は平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ４－Ａ４断面図である。
図１２に、異なる深さ位置におけるガス流路用溝５５の平面構造を示す。図１２（ａ）は深さ位置Ｄ１（多孔質体４０（又はガス流路用溝５５）の表面における深さ位置）におけるガス流路用溝５５の平面構造を示し、図１２（ｂ）は深さ位置Ｄ２（ガス流路用溝５５の深さの１／２の深さ位置）におけるガス流路用溝５５の平面構造を示し、図１２（ｃ）は深さ位置Ｄ３（ガス流路用溝５５の底における深さ位置）におけるガス流路用溝５５の平面構造を示す。
図１０及び図１１において、符号５５はガス流路用溝を示し、符号５５Ａはガス流路用溝５５のうち一のガス流路用溝を示し、符号５５Ｂは一のガス流路用溝５５Ａに隣接するガス流路用溝を示す。従って、一のガス流路用溝５５Ａは、ガス流路用溝５５でもあることからガス流路用溝５５（５５Ａ）と表記することもあり、一のガス流路用溝５５Ａに隣接するガス流路用溝５５Ｂも、ガス流路用溝５５でもあることからガス流路用溝５５（５５Ｂ）という符号を付すこともある。
また、図１０中、太実線で囲まれた領域が第１矩形領域Ｒ１であり、その左右の太破線で囲まれた領域が第２矩形領域Ｒ２であり、第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なった領域が重なり領域Ｒ３であり色を濃くして示している。また、符号Ｒは複数のガス流路用溝５５のうちそれぞれのガス流路用溝が外接する矩形領域を示し、符号Ｒ１はそのうち一のガス流路用溝５５Ａが外接する第１矩形領域を示し、符号Ｒ２は一のガス流路用溝５５Ａに隣接するガス流路用溝５５Ｂが外接する第２矩形領域を示し、符号Ｒ３は第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なる重なり領域を示す。
図１１及び図１２においては、カソードガスの流れを図示している。図１１（ａ）及び図１２中、ガス流路用溝５５内の矢印はガス流路用溝５５に沿った流れであり、多孔質体４０内に記した縦方向上向きの矢印はガス流路用溝５５から多孔質体４０（ガス拡散層）中に押し出されたカソードガスの流れ（伏流ガス流れ）である。また、図１１（ｂ）中、多孔質体４０内に記した横方向及び下方向（膜電極接合体側に向かう方向）向きの矢印は、ガス流路用溝５５から多孔質体４０中に押し出されたカソードガスの流れを示す。
図１３に、第１矩形領域Ｒ１、第２矩形領域Ｒ２及び重なり領域Ｒ３の関係を示す。
【0075】
実施形態２に係る燃料電池セルは、基本的には、実施形態１に係る燃料電池セル１と同様の構成を有するが、カソードガス用セパレータの構成が実施形態１に係る燃料電池セル１の場合と異なる。
以下、実施形態２に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）について、実施形態１に係る燃料電池セル１との差異を中心に説明する。また、実施形態１で説明した事項については適宜説明を省略する。
以下、実施形態２に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）について、実施形態１に係る燃料電池セル１との差異を中心に説明する。また、実施形態１で説明した事項については適宜説明を省略する。
【0076】
実施形態２に係る燃料電池用ガス供給拡散層４２aは、カソードガスを流す複数のガス流路用溝５５をさらに有する。
さらに詳しく説明すると、実施形態２に係る燃料電池セルにおいては、図８に示すように、カソードガス用セパレータ２４ａにおける燃料電池用ガス供給拡散層４２ａは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａの一方の面において並列に、かつ、それぞれがカソードガスの流入側から流出側に向かってジグザグ状又は波状に形成された複数のガス流路用溝５５をさらに有する。実施形態２に係る燃料電池セルにおいては、複数のガス流路用溝５５はジグザグに形成されている。
そして、図１０～図１２に示すように、平面的に見て、複数のガス流路用溝５５のうちそれぞれのガス流路用溝５５が外接する複数の矩形領域Ｒのうち、一のガス流路用溝５５（５５Ａ）が外接する第１矩形領域Ｒ１と、一のガス流路用溝５５（５５Ａ）に隣接するガス流路用溝５５（５５Ｂ）が外接する第２矩形領域Ｒ２とがその接する領域に沿って重なっており、かつ、第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なる重なり領域Ｒ３が、複数のガス流路用溝５５の断面形状を問わず複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置においても存在する。
以下、カソードガス用セパレータ２４ａについて説明する。
さらに詳しく説明すると、実施形態２に係る燃料電池セルにおいては、図８に示すように、カソードガス用セパレータ２４ａにおける燃料電池用ガス供給拡散層４２ａは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａの一方の面において並列に、かつ、それぞれがカソードガスの流入側から流出側に向かってジグザグ状又は波状に形成された複数のガス流路用溝５５をさらに有する。実施形態２に係る燃料電池セルにおいては、複数のガス流路用溝５５はジグザグに形成されている。
そして、図１０～図１２に示すように、平面的に見て、複数のガス流路用溝５５のうちそれぞれのガス流路用溝５５が外接する複数の矩形領域Ｒのうち、一のガス流路用溝５５（５５Ａ）が外接する第１矩形領域Ｒ１と、一のガス流路用溝５５（５５Ａ）に隣接するガス流路用溝５５（５５Ｂ）が外接する第２矩形領域Ｒ２とがその接する領域に沿って重なっており、かつ、第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なる重なり領域Ｒ３が、複数のガス流路用溝５５の断面形状を問わず複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置においても存在する。
以下、カソードガス用セパレータ２４ａについて説明する。
【0077】
実施形態２における燃料電池用ガス供給拡散層４２ａは、カソードガスの透過及び拡散が可能で、かつ、導電性を有するシート状の多孔質体４０と、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａの一方の面において並列に、かつ、それぞれがカソードガスの流入側から流出側に向かってジグザグ状又は波状に形成された複数のガス流路用溝５５とを有する。多孔質体４０は、ガス拡散層であるということもできる。
【0078】
そして、平面的に見て、複数のガス流路用溝５５のうちそれぞれのガス流路用溝５５が外接する複数の矩形領域Ｒのうち、一のガス流路用溝５５が外接する第１矩形領域Ｒ１と、一のガス流路用溝に隣接するガス流路用溝が外接する第２矩形領域Ｒ２とがその接する領域に沿って重なっている（図１０及び図１３参照。）。また、第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なる重なり領域Ｒ３が、複数のガス流路用溝５５の断面形状を問わず複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３においても存在する（図１１及び図１２参照。）。
【0079】
なお、本明細書において、「矩形領域」とは、複数のガス流路用溝のうちそれぞれのガス流路用溝が外接する矩形領域Ｒであるが（図１０及び１１参照。）、多孔質体４０に、複数のガス流路用溝と交差するように、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたって、１又は複数のガス圧均等化用溝が形成されている場合には（例えば、後述する図１４参照。）、当該ガス圧均等化用溝によって分割された領域に形成されるそれぞれの矩形領域Ｒに関しても、その幅及び／又は長さの違いにかかわらず、本発明の矩形領域に含まれるものとする。また、本明細書において、「伏流領域」とは、矩形領域のうちガス流路用溝５５を除いた領域のことをいい、当該伏流領域中、多くのガスは流出側に向かって最短距離の経路に沿って流れることとなる。
【0080】
また、本明細書において、「カソードガスの流入側から流出側に向かって」とは、「およそカソードガスの流れる方向に沿って」という意味であり、「カソードガスの流入側から流出側に向かう」方向は、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａ全体としてみた場合の燃料電池用ガス供給拡散層４２ａ内のガスの流れの方向である。これは、実施形態２に係る燃料電池用ガス供給拡散層４２ａのように、カソードガス流入口６２Ａとカソードガス流出口６２Ｂが金属板３０の対角線上の位置に配設されている場合に、ガス流路は上記の対角線に沿って形成されている必要はなく、実施形態２のように、「カソードガスの流入側から流出側に向かう」方向は、「燃料電池用ガス供給拡散層４２ａ全体としてみた場合の燃料電池用ガス供給拡散層４２ａ内のカソードガスの流れの方向が、図８の紙面の下から上の縦方向に向かうような場合は」、図８のように、図８の紙面の下から上の縦方向に沿ってガス流路用溝は形成されていればよいし、また、それ以外の方向に沿って形成されていてもよい。
【0081】
ここで、ガス流入側溝５１又はガス流出側溝５２に挟まれた部分に形成され、かつ、多孔質体４０端部、ガス流入側溝５１、ガス流出側溝５２のいずれか２つの隣り合う多孔質体４０端部又は溝と連通するように（換言すると、複数溝（５１，５２）及び多孔質体４０端部のいずれか２つの隣り合う多孔質体４０端部又は溝（５１，５２）の間に形成され、これら隣り合う２つの多孔質体４０端部又は溝（５１，５２）と連通するように）形成され、並列に配置された複数のガス流路用溝５５の各々について、このガス流路用溝５５が外接する矩形領域を矩形領域Ｒとしている。従って、上記のように「第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とがその接する領域に沿って重なる」ように構成する、すなわち、図１３（ａ）に示すように、ガス流路用溝（矩形領域Ｒ）の配列ピッチＬ２と、矩形領域Ｒ（第１矩形領域Ｒ１及び第２矩形領域Ｒ２）の幅Ｌとを、Ｌ２＜Ｌの関係を満たすようにすると、隣り合うジグザグ状のガス流路用溝５５の一方の谷側に他方の山側が互いの流路が重ならない程度に突き出すような構成となる。なお、多孔質体４０端部は多孔質体４０の端の近傍を含むものとする。
【0082】
実施形態２における燃料電池用ガス供給拡散層４２ａにおいては、重なり領域Ｒ３の幅Ｌ１と、矩形領域Ｒ（第１矩形領域Ｒ１及び第２矩形領域Ｒ２）の幅Ｌとが、「Ｌ１≧０．１×Ｌ」の関係を満たすことが好ましく、「Ｌ１≧０．２×Ｌ」の関係を満たすことがより好ましく、「Ｌ１≧０．３×Ｌ」の関係を満たすことがさらに好ましい（図１１参照。）。
【0083】
カソードガスとしての空気（酸素ガス及び窒素ガス）は、多孔質体４０（ガス拡散層）内を拡散する。およその目安としては、多孔質体４０の気孔率は、５０～８５％程度である。
多孔質体４０の気孔率が上記のように構成されていることから、ガス流路用溝５５の内表面を介して、ガス流路用溝５５と多孔質体４０との間のカソードガス、水蒸気、凝結水の流通が適切に行われるようになる結果、多量の燃料電池用ガスを膜電極接合体に対して均一に供給できるようになり、また、発電時に使用されなかったカソードガスや発電時に生成した水蒸気や凝結水をガス流路用溝５５の外に効率よく排出することができるようになる。その結果、ガス流路用溝５５の内表面に、金属、セラミックス、樹脂等からなるガス不透過層に微細なガス流通孔を多数開口したガス透過フィルターのようなものを形成する必要も無い。
多孔質体４０の気孔率が上記のように構成されていることから、ガス流路用溝５５の内表面を介して、ガス流路用溝５５と多孔質体４０との間のカソードガス、水蒸気、凝結水の流通が適切に行われるようになる結果、多量の燃料電池用ガスを膜電極接合体に対して均一に供給できるようになり、また、発電時に使用されなかったカソードガスや発電時に生成した水蒸気や凝結水をガス流路用溝５５の外に効率よく排出することができるようになる。その結果、ガス流路用溝５５の内表面に、金属、セラミックス、樹脂等からなるガス不透過層に微細なガス流通孔を多数開口したガス透過フィルターのようなものを形成する必要も無い。
【0084】
燃料電池用ガス供給拡散層４２ａにおける金属板３０に対向する側の面には、空隙からなる複数のガス流路用溝５５が設けられており、これら複数のガス流路用溝５５と金属板３０との隙間に複数のガス流路用溝５５が形成されている。ガス流路用溝５５は所定の間隙で複数形成されている。各ガス流路用溝５５は、流入側においてはガス流入側溝５１を介して流入通路５７と連通し、流出側においてはガス流出側溝５２を介して流出通路５８と連通している。ガス流路用溝５５の数及び構造は図示のものに限定されない。
【0085】
実施形態２における燃料電池用ガス供給拡散層４２ａは、これを輸送機器用の燃料電池に用いる場合には、輸送機器の種類・大きさにもよるが、ガス流路用溝５５の幅Ｗは例えば０．３ｍｍ～２ｍｍ程度である。ガス流路用溝５５の深さは例えば１００～３００μｍ程度であり、ガス流路用溝の底と多孔質体４０の他方の面との距離（天井厚）は例えば１００～３００μｍ程度である。ガス流路用溝５５は、図８に示すように、ジグザグ形状をなしている。すなわち、ガス流路用溝５５は、直線部５５ａと、空気の流れる方向を変える角部５５ｂとを有している。直線部５５ａの長さや、角部５５ｂの角度は図示のものに限定されない。例えば、図８においては角部５５ｂの角度はほぼ直角であるが、鋭角であってもよく、鈍角であってもよい。また、角部５５ｂは、適宜の面取り処理や丸め処理が施されていてもよい。
また、ガス流路用溝５５の流入側端部と流出側端部の形成角度のいずれもが、ガスの流入側から流出側に沿う方向（金属板３０の縦長方向）に平行となる角度になっていてもよい。さらに、ガス流路用溝５５の流入側端部と流出側端部が、端部に向かうにつれて広くなるようなテーパー状になっていてもよい。
また、ガス流路用溝５５の流入側端部と流出側端部の形成角度のいずれもが、ガスの流入側から流出側に沿う方向（金属板３０の縦長方向）に平行となる角度になっていてもよい。さらに、ガス流路用溝５５の流入側端部と流出側端部が、端部に向かうにつれて広くなるようなテーパー状になっていてもよい。
【0086】
実施形態２における燃料電池用ガス供給拡散層４２ａにおいては、図８に示すように、各直線部５５ａの長さおよび各角部５５ｂの形状はいずれも等しい。そして、上記したように、平面的に見て、複数のガス流路用溝５５のうちそれぞれのガス流路用溝が外接する複数の矩形領域（長方形領域）Ｒを定義したとき、一のガス流路用溝５５が外接する第１矩形領域Ｒ１と、一のガス流路用溝に隣接するガス流路用溝５５が外接する第２矩形領域Ｒ２とがその接する領域に沿って重なっており（図１０参照。）、かつ、第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なる重なり領域Ｒ３が、複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３においても存在する（図１１及び図１２参照。）。
【0087】
燃料電池セルスタック２０を運転すると、アノードガス（水素ガス）を導入する燃料極ではプロトン（Ｈ＋）が生成する。プロトンは、膜電極接合体８１中を拡散して酸素極側に移動し、酸素と反応して水が生成する。生成した水は、酸素極側から排出される。このとき、実施形態２における燃料電池用ガス供給拡散層４２ａを備えるカソードガス用セパレータ２４ａにおいては、カソードガス流入口６２Ａから流入した空気は流入通路５７及びガス流入側溝５１を通って、ガス流路用溝５５に流入する。ガス流入側溝５１内に流入した空気の一部はガス流路用溝５５内に入ってガス流路用溝５５から多孔質体４０内に入り、他の一部は多孔質体４０の端面から直接に多孔質体４０に入って、多孔質体４０内を拡散していく。
【0088】
空気は、多孔質体４０内を平面方向に拡散しながら厚さ方向にも拡散し、多孔質体４０に接して設けられた膜電極接合体８１に供給され、発電反応に寄与する。発電に使用されなかったガス（未使用の酸素ガス及び窒素ガス）及び発電時に生成した水（水蒸気又は凝縮水）は多孔質体４０、ガス流路用溝５５、ガス流出側溝５２を介して流出通路５８に流出する。流出通路５８に流出した酸素ガス、窒素ガス及び水は、最終的に流出通路５８からカソードガス流出口６２Ｂ及びカソードガス排出口７２Ｂを通って排出されていく。このとき、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａの構造上、全ての水は排出されず、一部が多孔質体４０内に留まる。
【0089】
実施形態２に係る燃料電池セルは、実施形態１に係る燃料電池セルが有する効果に加えて、以下の効果を有する。
【0090】
実施形態２に係る燃料電池セルによれば、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａは、カソードガスを流す複数のガス流路用溝５５を有することから、従来よりもカソードガスの移動抵抗が減少し、膜電極接合体８１に対して従来よりも多量のカソードガスを供給できる。
【0091】
また、実施形態２に係る燃料電池セルによれば、複数のガス流路用溝５５が燃料電池用ガス供給拡散層４２ａの一方の面に形成されていることから、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａの他方の面に配設される膜電極接合体８１に対するカソードガスの供給は必ず多孔質体４０を介して行われるので、複数のガス流路が多孔質体４０の一方の面から他方の面にかけて開口されている場合よりもカソードガスを膜電極接合体８１に対して均一に供給できる。
また、実施形態２に係る燃料電池セルによれば、複数のガス流路用溝５５が燃料電池用ガス供給拡散層４２ａの一方の面においてそれぞれがカソードガスの流入側から流出側に向かってジグザグ状又は波状に形成されていることから、ガス流路用溝５５中のガス流れに限らず上流側流路と下流通路とを短絡して伏流するガス流れ（伏流ガス流れ）が形成されるため、多孔質体４０に供給されるカソードガスの供給経路が面内に広く分散するようになり、複数のガス流路用溝がガスの流入側から流出側に向かって直線状に形成されている場合よりもカソードガスを膜電極接合体８１に対して均一に供給できる。
また、実施形態２に係る燃料電池セルによれば、複数のガス流路用溝５５が燃料電池用ガス供給拡散層４２ａの一方の面においてそれぞれがカソードガスの流入側から流出側に向かってジグザグ状又は波状に形成されていることから、ガス流路用溝５５中のガス流れに限らず上流側流路と下流通路とを短絡して伏流するガス流れ（伏流ガス流れ）が形成されるため、多孔質体４０に供給されるカソードガスの供給経路が面内に広く分散するようになり、複数のガス流路用溝がガスの流入側から流出側に向かって直線状に形成されている場合よりもカソードガスを膜電極接合体８１に対して均一に供給できる。
【0092】
また、実施形態２に係る燃料電池セルによれば、複数のガス流路用溝５５のうち一のガス流路用溝５５Ａが外接する第１矩形領域Ｒ１においては、当該一のガス流路用溝５５Ａ中を流れるカソードガスの一部が多孔質体４０に入り込んでいわゆる伏流領域が第１矩形領域Ｒ１中に形成され、また、上記の一のガス流路用溝５５Ａに隣接するガス流路用溝５５Ｂ中を流れるカソードガスの一部が多孔質体４０に入り込んでいわゆる伏流領域が第２矩形領域Ｒ２中に形成され、これらの第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とがその接する領域に沿って重なっていることから（図１０及び図１１参照。）、多孔質体４０に供給されるカソードガスの供給経路が面内に隙間無く分散するようになるため、カソードガスを膜電極接合体８１に対してより一層均一に供給できる。
【0093】
また、実施形態２に係る燃料電池セルによれば、第１矩形領域Ｒ１と第２矩形領域Ｒ２とが重なる重なり領域Ｒ３が、複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３においても存在することから（図１１及び図１２参照。）、多孔質体４０に供給されるカソードガスの供給経路がガス流路用溝５５のどの深さ位置Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３においても面内に隙間無く分散するようになるため、カソードガスを膜電極接合体８１に対してより一層均一に供給できる。
【0094】
その結果、実施形態２に係る燃料電池セルは、従来よりも多量のカソードガスを膜電極接合体８１に対して均一に供給できるようになることから、従来よりも発電効率を高くできる燃料電池セルとなる。
【0095】
また、実施形態２に係る燃料電池セルは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａが上記のような特徴を有することから、発電に使用されなかったカソードガス（酸素ガス、窒素ガス）を、多孔質体４０及びガス流路用溝５５を介してガス流路用溝５５外に効率良く排出できるようになるため、また、伏流領域においては伏流ガス流れに押し出される形で発電に使用されなかったカソードガス（酸素ガス、窒素ガス）をガス流路用溝５５外に効率良く排出できるようになるため、従来よりもカソードガスの移動抵抗が低く保つこと、ひいては、反応ガス濃度を高く保つことが可能となり、従来よりも発電効率を高くできる、燃料電池セルとなる。
【0096】
また、実施形態２に係る燃料電池セルは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａが上記のような特徴を有することから、発電時に膜電極接合体８１で生成した水蒸気又は凝縮水を、多孔質体４０及びガス流路用溝５５を介してガス流路用溝５５外に効率良く排出できるようになるため、また、伏流領域においては伏流ガス流れに押し出される形で水蒸気又は凝縮水をガス流路用溝５５外に効率良く排出できるようになるため、従来よりも排水性に優れた燃料電池セルとなる。
【0097】
また、実施形態２に係る燃料電池セルによれば、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａにおいて、重なり領域Ｒ３の幅Ｌ１と、矩形領域の幅Ｌとが、「Ｌ１≧０．１×Ｌ」の関係を満たすことから、燃料電池用ガス供給拡散層４２ａに占める重なり領域Ｒ３の平面面積割合を大きくすることができ、カソードガスを膜電極接合体８１に対してより一層均一に供給できる。
【0098】
［実施形態３］
図１４は、実施形態３におけるカソードガス用セパレータ２４ｂを金属板３０の側から見た平面図である。図１４において、符号Ｒ４は後述する「分割重なり領域」を示す。
実施形態３に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）は、基本的には、実施形態２に係る燃料電池セルと同様の構成を有するが、カソードガス用セパレータにおいて、ガス流路用溝に加えてガス圧均等化用溝が形成されている点が実施形態２に係る燃料電池セルの場合と異なる。
すなわち、実施形態３におけるカソードガス用セパレータにおいては、図１４に示すように、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｂには、複数のガス流路用溝５５と交差するように、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたって、１本のガス圧均等化用溝５６が形成されている。また、当該ガス圧均等化用溝５６によって分割された重なり領域を「分割重なり領域Ｒ４」と定義したとき、分割重なり領域Ｒ４が、複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置においても存在する。
なお、ガス圧均等化用溝５６は、複数本形成されていてもよい。
図１４は、実施形態３におけるカソードガス用セパレータ２４ｂを金属板３０の側から見た平面図である。図１４において、符号Ｒ４は後述する「分割重なり領域」を示す。
実施形態３に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）は、基本的には、実施形態２に係る燃料電池セルと同様の構成を有するが、カソードガス用セパレータにおいて、ガス流路用溝に加えてガス圧均等化用溝が形成されている点が実施形態２に係る燃料電池セルの場合と異なる。
すなわち、実施形態３におけるカソードガス用セパレータにおいては、図１４に示すように、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｂには、複数のガス流路用溝５５と交差するように、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたって、１本のガス圧均等化用溝５６が形成されている。また、当該ガス圧均等化用溝５６によって分割された重なり領域を「分割重なり領域Ｒ４」と定義したとき、分割重なり領域Ｒ４が、複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置においても存在する。
なお、ガス圧均等化用溝５６は、複数本形成されていてもよい。
【0099】
実施形態３に係る燃料電池セルは、実施形態２に係る燃料電池セルが有する効果に加えて、以下の効果を有する。
すなわち、実施形態３に係る燃料電池セルによれば、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｂにおけるガス圧均等化用溝５６の作用により、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたってカソードガスの供給量を均等にできる。また、分割重なり領域Ｒ４が、複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置においても存在することから、多孔質体４０に供給されるカソードガスの供給経路が隙間無く分散するため、カソードガスを膜電極接合体８１に対してより一層均一に供給できる。
すなわち、実施形態３に係る燃料電池セルによれば、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｂにおけるガス圧均等化用溝５６の作用により、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたってカソードガスの供給量を均等にできる。また、分割重なり領域Ｒ４が、複数のガス流路用溝５５のどの深さ位置においても存在することから、多孔質体４０に供給されるカソードガスの供給経路が隙間無く分散するため、カソードガスを膜電極接合体８１に対してより一層均一に供給できる。
【0100】
なお、実施形態３における燃料電池用ガス供給拡散層４２ｂにおいては、ガス流路用溝５５の深さと、ガス圧均等化用溝５６の深さを等しくしている。このためガス流路用溝５５とガス圧均等化用溝５６とを同じ製造工程でかつ単純な構造の金型を用いて形成することが可能となることから、ガス圧均等化用溝５６を形成することによる製造コストの上昇を抑制できるという効果をも有する。
【0101】
［実施形態４］
図１５は、実施形態４におけるカソードガス用セパレータ２４ｃを金属板３０の側から見た平面図である。
実施形態４に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）は、基本的には実施形態２に係る燃料電池セルと同様の構成を有するが、ガス流路用溝５５の構成が実施形態２に係る燃料電池セルの場合と異なる。
すなわち、実施形態４における燃料電池用ガス供給拡散層４２ｃにおいては、図１５に示すように、ガス流路用溝５５が、ガス流路用溝５５の流入側端部の幅Ｗ１と、ガス流路用溝５５の流出側端部の幅Ｗ２とが、「Ｗ２＜Ｗ１」の関係を満たすような構成を有する。
実施形態４においては、ガス流路用溝５５の幅Ｗは、ガスの流入側から流出側に向かって徐々に狭くなっている。
図１５は、実施形態４におけるカソードガス用セパレータ２４ｃを金属板３０の側から見た平面図である。
実施形態４に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）は、基本的には実施形態２に係る燃料電池セルと同様の構成を有するが、ガス流路用溝５５の構成が実施形態２に係る燃料電池セルの場合と異なる。
すなわち、実施形態４における燃料電池用ガス供給拡散層４２ｃにおいては、図１５に示すように、ガス流路用溝５５が、ガス流路用溝５５の流入側端部の幅Ｗ１と、ガス流路用溝５５の流出側端部の幅Ｗ２とが、「Ｗ２＜Ｗ１」の関係を満たすような構成を有する。
実施形態４においては、ガス流路用溝５５の幅Ｗは、ガスの流入側から流出側に向かって徐々に狭くなっている。
【0102】
なお、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｃには、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたって、１又は複数のガス圧均等化用溝が形成されていてもよい。
【0103】
実施形態４に係る燃料電池セルは、実施形態２に係る燃料電池セルが有する効果に加えて、以下の効果を有する。
すなわち、実施形態４に係る燃料電池用ガス供給拡散層４２ｃによれば、ガス流路用溝５５中のガス流の線速度が流出端部側で高くなることから、流路間の多孔質中のガスの伏流割合が高くなり、より一層多量のカソードガスを均等に多孔質体４０に送り込むことが可能となり、流出側の領域においても、いわゆる伏流領域におけるカソードガス濃度の低下を抑制することができる。
また、反応生成物として生じ下流に向かって増加する水蒸気又は凝縮水を効果的に排出できる。
すなわち、実施形態４に係る燃料電池用ガス供給拡散層４２ｃによれば、ガス流路用溝５５中のガス流の線速度が流出端部側で高くなることから、流路間の多孔質中のガスの伏流割合が高くなり、より一層多量のカソードガスを均等に多孔質体４０に送り込むことが可能となり、流出側の領域においても、いわゆる伏流領域におけるカソードガス濃度の低下を抑制することができる。
また、反応生成物として生じ下流に向かって増加する水蒸気又は凝縮水を効果的に排出できる。
【0104】
［実施形態５］
図１６は、実施形態５におけるカソードガス用セパレータ２４ｄを金属板３０の側から見た平面図である。
図１７は、図１６のＡ５－Ａ５断面図である。図１７においては、カソードガス用セパレータ２４ｄと膜電極接合体８１との位置関係を示すために、膜電極接合体８１が接合された状態のカソードガス用セパレータ２４ｄを示している。また、膜電極接合体８１の断面構造は省略している。
図１８は、カソードガスの流れを説明するために示す図である。図１８（ａ）は図１６のＢ部を拡大した平面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。
図１６は、実施形態５におけるカソードガス用セパレータ２４ｄを金属板３０の側から見た平面図である。
図１７は、図１６のＡ５－Ａ５断面図である。図１７においては、カソードガス用セパレータ２４ｄと膜電極接合体８１との位置関係を示すために、膜電極接合体８１が接合された状態のカソードガス用セパレータ２４ｄを示している。また、膜電極接合体８１の断面構造は省略している。
図１８は、カソードガスの流れを説明するために示す図である。図１８（ａ）は図１６のＢ部を拡大した平面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。
【0105】
なお、カソードガス用セパレータ２４ｄには符号１５５で示す孤立穴が複数形成されているが、図１６においては図を見易くするために、一部の孤立穴にのみ符号を付して他の孤立穴に符号を付すのを省略する。また、図１６～図１８においては、孤立穴を示す符号１５５の後に（５５１）～（５５３）のカッコ付きの符号を示す場合があるが、カッコ内の符号は、各孤立穴の相対位置関係に関する説明の便宜上示しており、特定の位置にある孤立穴を示すものではない。また、図１８においては、矢印でカソードガスの流れを示すが、太い矢印で流入側から流出側に向かうカソードガスの全体的な流れを示し、細い矢印で孤立穴１５５から多孔質体４０（ガス拡散部）中に押し出されたカソードガスの流れ（伏流ガス流れ）を示す。
【0106】
実施形態５に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）は、基本的には、実施形態１に係る燃料電池セル１と同様の構成を有するが、カソードガス用セパレータの構成が実施形態１に係る燃料電池セル１の場合と異なる。
以下、実施形態５に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）について、実施形態１に係る燃料電池セル１との差異を中心に説明する。また、実施形態１で説明した事項については適宜説明を省略する。
以下、実施形態５に係る燃料電池セル（全体は図示せず。）について、実施形態１に係る燃料電池セル１との差異を中心に説明する。また、実施形態１で説明した事項については適宜説明を省略する。
【0107】
【0108】
カソードガス用セパレータ２４ｄは、図１６及び図１７に示すように、基板としての長方形の金属板３０の一方の面における中央部に、上流側から下流側に向かってカソードガス（燃料電池用ガス）が流れてカソードガスを供給・拡散する燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄが形成されている。燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄは、使用時に上流側から下流側に向かってカソードガスが流れる燃料電池用ガス供給拡散層であって、カソードガスを透過、拡散し、導電性を有する多孔質体４０を有する。また、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄは、多孔質体４０の一方の面に分散して配置された複数の孤立穴１５５も有する。孤立穴１５５の各々は、互いに孤立して燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄに形成され、開口部を除く周囲が多孔質体４０（ガス拡散部）に囲まれ、多孔質体４０の底を有する凹部からなる。また、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄは、一方の面の流入側の隅部に位置するガス流入側溝５１と一方の面の流出側の隅部に位置するガス流出側溝５２とを有する（図１６参照）。なお、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄは、必要に応じて、カソードガスの流入側から流出側に向かう方向に直交する幅方向全体にわたって形成されているガス圧均等化用溝や、カソードガスの流入側又は流出側から中央部方向に向かって延びるバイパス用溝を有していてもよい。
【0109】
以降、上流側から下流側に向かう流れ方向（カソードガスの流入口６２Ａが設けられている側の辺からカソードガスの流出口６２Ｂが設けられている辺に向かう方向，図１６では符号Ｙの矢印の方向）をＹ方向とし、平面的にＹ方向に直交する幅方向（図１６では符号Ｘの矢印の方向）をＸ方向として説明する。
【0110】
ガス流入側溝５１は、平面的に見て、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの流入側の隅部において幅方向一杯に延びた細い矩形状の溝部分（段差部分）を有する。また、ガス流入側溝５１は、孤立穴１５５に対応するように矩形状の溝部分（段差部分）からＹ方向流出側に分岐する複数の分岐溝部分（分岐段差部分）を有していてもよい。例えば、図１６には、矩形状の溝部分（段差部分）から円形の孤立穴１５５を切り取った形状でＹ方向流出側に分岐する複数の分岐溝部分（分岐段差部分）が描かれている。ガス流入側溝５１は、所定の深さで形成されている。
【0111】
ガス流出側溝５２は、平面的に見て、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの流出側の隅部において幅方向一杯に延びた細い矩形状の溝部分（段差部分）を有する。また、ガス流出側溝５２は、孤立穴１５５に対応するように矩形状の溝部分（段差部分）からＹ方向流入側に分岐する複数の分岐溝部分（分岐段差部分）を有していてもよい。例えば、図１６には、矩形状の溝部分（段差部分）から円形の孤立穴１５５を切り取った形状でＹ方向流入側に分岐する複数の分岐溝部分（分岐段差部分）が描かれている。ガス流出側溝５２は、ガス流入側溝５１と同じ深さで形成されている。
【0112】
実施形態５における燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおいては、孤立穴１５５が、多孔質体４０の一方の面の所望の範囲にわたって分散して配置されている。各孤立穴１５５は、所定の規則性を備えた形状が好ましく、各孤立穴１５５の重心位置が、所定の規則性を備えて燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の面に配置されていることが好ましい。ここで、所望の範囲とは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の面に形成された孤立穴のうち、外側の孤立穴１５５の重心位置を結んだ閉曲線に囲まれる範囲（図１６では符号Ｒａで示す二点鎖線に囲まれる範囲)である。所望の範囲は、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の表面積の６０％以上をカバーしていればよく、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上カバーしていればよい。所望の範囲は、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の面の全面にわたって分散配置するようにしてもよい。また、孤立穴１５５が分散して配置されているというのは、Ｘ方向及びＹ方向に等ピッチで並んで配置されている場合だけを意味するものではなく、所望の範囲においてそれほど偏ることなく点在して配置されていることを意味する。
【0113】
孤立穴１５５は、所望の範囲の面積（燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の面に形成された孤立穴１５５のうち、外側の孤立穴１５５の重心位置を結んだ閉曲線に囲まれる範囲の平面的な投影範囲の面積）をＳ１とし、複数の孤立穴１５５の合計面積（複数の孤立穴１５５を構成する全ての孤立穴について、それぞれの孤立穴１５５の平面的な投影面積を合計した面積）をＳ２としたとき、「０．９×Ｓ１≧Ｓ２≧０．１×Ｓ１」の関係を満たすように配置されていることが好ましい。
【0114】
また、各孤立穴１５５は、全て同じ形状、大きさとしてもよいし、形状のみ同じにしてその大きさを変えてもよい。なお、少なくとも所望の範囲において、孤立穴１５５は、規則性をもたせて配置されていることが好ましい。
【0115】
また、孤立穴１５５の底の形状は、膜電極接合体８１あるいは電解質膜８２に対し平行に平坦でも、場所によってその深さが異なるようにしてもよい。
【0116】
各孤立穴１５５は、幅が変化している形状であってもよく、例えば平面的に見て円形、楕円、菱形、三角形などとしてもよい。各孤立穴１５５は、ガス流入側溝５１及びガス流出側溝５２と同じ深さ、且つ一定の深さで形成してもよい。各孤立穴１５５は、内表面に多孔質体４０（ガス拡散部）が露出している。
このように、複数の孤立穴１５５が円形、楕円、菱形、三角形などのように幅が変化するような構成をとれば、カソードガスを二次元的に広げて供給することも可能となる。
このように、複数の孤立穴１５５が円形、楕円、菱形、三角形などのように幅が変化するような構成をとれば、カソードガスを二次元的に広げて供給することも可能となる。
【0117】
また、孤立穴１５５として、平面的に見て幅が一定の平面形状（例えば、長方形）である孤立穴を用いてもよい。このような構成とすることにより、特に燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄ（多孔質体４０）の平面形状が矩形の場合に、孤立穴１５５を燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄ（多孔質体４０）の一方の面の全体にわたって配置しやすくできる。
また、、孤立穴１５５として、途中で曲がっている孤立穴を用いてもよい。途中で曲がっている孤立穴１５５の形状としては、例えば、Ｌ字、Ｕ字、Ｃ字、円弧などの形状を挙げることができる。
さらに、孤立穴１５５は、下流側にいくに従って平面的に見た面積が段階的に小さくなるように形成されていてもよい。このような構成とすることにより、下流側にいくに従って減っていくカソードガスの流量に対応するようになるため、上流側と下流側とのカソードガスの濃度がより均一になり、カソードガスを効率よく拡散できる。
また、、孤立穴１５５として、途中で曲がっている孤立穴を用いてもよい。途中で曲がっている孤立穴１５５の形状としては、例えば、Ｌ字、Ｕ字、Ｃ字、円弧などの形状を挙げることができる。
さらに、孤立穴１５５は、下流側にいくに従って平面的に見た面積が段階的に小さくなるように形成されていてもよい。このような構成とすることにより、下流側にいくに従って減っていくカソードガスの流量に対応するようになるため、上流側と下流側とのカソードガスの濃度がより均一になり、カソードガスを効率よく拡散できる。
【0118】
孤立穴１５５は、複数の孤立穴１５５のうちの一の孤立穴１５５（５５１）と一の孤立穴１５５（５５１）の下流側に近接する孤立穴１５５（５５２，５５３）との位置関係に規則性をもたせて配置されていることが好ましい。孤立穴１５５は、図１６に示すように、複数の孤立穴１５５のうちの一の孤立穴５５１から下流側に位置する孤立穴１５５のうち、一の孤立穴５５１からＸ方向に沿った距離が最も短い孤立穴１５５（すなわち孤立穴５５１の重心位置と近接する孤立穴１５５の重心位置とを結ぶベクトルのＸ方向成分の絶対値が最も小さい（当該絶対値がゼロの場合ももちろん含む）孤立穴１５５を第１近接孤立穴５５２とし、一の孤立穴５５１からＸ方向に沿った距離が二番目に短い孤立穴１５５（すなわち孤立穴５５１の重心位置と近接する孤立穴１５５の重心位置とを結ぶベクトルのＸ方向成分の絶対値が二番目に小さい孤立穴１５５）を第２近接孤立穴５５３としたとき、一の孤立穴５５１と第１近接孤立穴５５２との間の距離であって、一の孤立穴５５１の開口部と第１近接孤立穴５５２の開口部との間の最短距離である第１間隔Ｌ１ａと、一の孤立穴５５１と第２近接孤立穴５５３との間の距離であって、一の孤立穴５５１の開口部と第２近接孤立穴５５３の開口部との間の最短距離である第２間隔Ｌ２ａとは、図１６に示すように、「Ｌ２ａ≦Ｌ１ａ」の関係を満たすようにするとよい。すなわち、一の孤立穴５５１には、Ｙ方向に並ぶ（Ｘ方向に沿った距離が最も短い）第１近接孤立穴５５２と隣の列（両隣の列）に位置する第２近接孤立穴５５３とが近接しているが、カソードガスが一の孤立穴５５１から第２近接孤立穴５５３に移動する際に多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離は、一の孤立穴５５１から第１近接孤立穴５５２に移動する際に多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離よりも短くなるようにする。このようにすると、一の孤立穴５５１から押し出されたカソードガスは、第１近接孤立穴５５２よりも第２近接孤立穴５５３に向かって流れやすくなる。このため、一の孤立穴５５１から押し出されたカソードガスが、第１近接孤立穴５５２に向かうよりも第２近接孤立穴５５３に多く向かうことでより広く拡散するようになる。よって、カソードガスを多孔質体４０全体にわたって均一に拡散させることができる。
【0119】
また、第１間隔Ｌ１ａと第２間隔Ｌ２ａとは、図１６に示すように、さらに「Ｌ１ａ＜２×Ｌ２ａ」の関係を満たすようにしてもよい。すなわち、一の孤立穴５５１と第２近接孤立穴５５３との間隔が第２近接孤立穴５５３と第１近接孤立穴５５２との間隔とを同じにして、カソードガスが一の孤立穴５５１から直接第１近接孤立穴５５２に移動する際に多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離を、一の孤立穴５５１から第２近接孤立穴５５３を経由して第１近接孤立穴５５２に移動する際に多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離よりも短くする。このようにすると、カソードガスが一の孤立穴５５１から直接第１近接孤立穴５５２に移動する際に多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離（第１間隔Ｌ１ａ）は、カソードガスが一の孤立穴５５１から第２近接孤立穴５５３を経由して第１近接孤立穴５５２に移動する際に多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離（２×第２間隔Ｌ２ａ）より短くなる。このため、一の孤立穴５５１から直接第１近接孤立穴５５２に向かうカソードガスの流れが極端に少なくなることはなく、多孔質体４０全体にわたってバランス良くカソードガスを拡散させることができる。
【0120】
なお、「Ｌ２ａ≦Ｌ１ａ」の関係、及び、「Ｌ１ａ＜２×Ｌ２ａ」の関係を満たす場合には、孤立穴間のＸ方向のピッチ及びＹ方向のピッチの値については、これらの、「Ｌ２ａ≦Ｌ１ａ」の関係、及び、「Ｌ１ａ＜２×Ｌ２ａ」の関係を満たす範囲で、適宜設定すればよい。
【0121】
実施形態５に係る燃料電池セルにおける燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおいては、所望の範囲の面積（燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の面に形成された孤立穴１５５のうち、外側の孤立穴１５５の重心位置を結んだ閉曲線に囲まれる範囲の平面的な投影範囲の面積）Ｓ１と複数の孤立穴の合計面積Ｓ２とが「０．９×Ｓ１≧Ｓ２≧０．１×Ｓ１」の関係を満たすように配置されていることが好ましい理由は以下の通りである。
すなわち、上記のＳ２が上記のＳ１の１０％以上である場合には、カソードガスが所望の範囲を流れる際の移動抵抗を十分に小さくできるため、膜電極接合体８１に対して従来よりも多量のカソードガスを供給できるからである。また、Ｓ２がＳ１の９０％以下である場合には、カソードガスが所望の範囲内を拡散しながら伏流する領域を最低限確保できるため、カソードガスを所望の範囲内において均一に拡散させやすくできるからである。なお、より多量のカソードガスを供給するという観点からは、多孔質体４０（ガス拡散部）の面積Ｓ１と複数の孤立穴１５５の合計面積Ｓ２とは、「Ｓ２≧０．２×Ｓ１」の関係を満たすことがより好ましく、「Ｓ２≧０．３×Ｓ１」の関係を満たすことがより一層好ましい。また、所望の範囲内において拡散させるという観点からは、「０．８×Ｓ１≧Ｓ２」の関係を満たすことがより好ましく、「０．７×Ｓ１≧Ｓ２」の関係を満たすことがより一層好ましい。
すなわち、上記のＳ２が上記のＳ１の１０％以上である場合には、カソードガスが所望の範囲を流れる際の移動抵抗を十分に小さくできるため、膜電極接合体８１に対して従来よりも多量のカソードガスを供給できるからである。また、Ｓ２がＳ１の９０％以下である場合には、カソードガスが所望の範囲内を拡散しながら伏流する領域を最低限確保できるため、カソードガスを所望の範囲内において均一に拡散させやすくできるからである。なお、より多量のカソードガスを供給するという観点からは、多孔質体４０（ガス拡散部）の面積Ｓ１と複数の孤立穴１５５の合計面積Ｓ２とは、「Ｓ２≧０．２×Ｓ１」の関係を満たすことがより好ましく、「Ｓ２≧０．３×Ｓ１」の関係を満たすことがより一層好ましい。また、所望の範囲内において拡散させるという観点からは、「０．８×Ｓ１≧Ｓ２」の関係を満たすことがより好ましく、「０．７×Ｓ１≧Ｓ２」の関係を満たすことがより一層好ましい。
【0122】
多孔質体４０（ガス拡散部）は、導電性を有し、細かな空隙が形成されている。多孔質体４０（ガス拡散部）は、平面的に見て略矩形状をしている。多孔質体４０（ガス拡散部）は、気体や液体をこの空隙を通して伏流させるのに適した気孔率で形成されている。詳細は後述する。
【0123】
なお、実施形態５に係る燃料電池セルの説明において、「伏流」とは、ガス流入側溝５１、各孤立穴１５５、ガス圧均等化用溝及びバイパス用溝等から多孔質体４０中に押し出されたカソードガス（伏流ガス）の流れをいう。
図１６のように、図１６の紙面の下から上のＹ方向に沿って孤立穴１５５は整列されていればよいし、また、それ以外の方向に沿って整列されていてもよい。
図１６のように、図１６の紙面の下から上のＹ方向に沿って孤立穴１５５は整列されていればよいし、また、それ以外の方向に沿って整列されていてもよい。
【0124】
さらに、カソードガス用セパレータ２４ｄに関して詳しく説明する。
およその目安としては、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおいては、多孔質体４０の気孔率は、５０～８５％程度である。
多孔質体４０の気孔率が上記のように構成されていることから、孤立穴１５５の内表面を介して、孤立穴１５５と多孔質体４０との間のカソードガス、水蒸気、凝結水の流通が適切に行われるようになる結果、多量のカソードガスを膜電極接合体８１に対して均一に供給できるようになり、また、発電時に使用されなかったカソードガスや発電時に生成した水蒸気や凝結水を孤立穴１５５外に効率よく排出することができるようになる。その結果、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおいては、孤立穴１５５は、孤立穴１５５の内表面に金属、セラミックス、樹脂等からなるガス不透過層に微細なガス流通孔を多数開口したガス透過フィルターのようなものを形成する必要が無く、内表面に多孔質体４０が露出するよう構成されている。
およその目安としては、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおいては、多孔質体４０の気孔率は、５０～８５％程度である。
多孔質体４０の気孔率が上記のように構成されていることから、孤立穴１５５の内表面を介して、孤立穴１５５と多孔質体４０との間のカソードガス、水蒸気、凝結水の流通が適切に行われるようになる結果、多量のカソードガスを膜電極接合体８１に対して均一に供給できるようになり、また、発電時に使用されなかったカソードガスや発電時に生成した水蒸気や凝結水を孤立穴１５５外に効率よく排出することができるようになる。その結果、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおいては、孤立穴１５５は、孤立穴１５５の内表面に金属、セラミックス、樹脂等からなるガス不透過層に微細なガス流通孔を多数開口したガス透過フィルターのようなものを形成する必要が無く、内表面に多孔質体４０が露出するよう構成されている。
【0125】
燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおける金属板３０に対向する側の面には、空隙からなる複数の孤立穴１５５が設けられており、これら複数の孤立穴１５５と金属板３０との隙間に複数のガス流路が形成されている。孤立穴１５５は前述したような配置で複数形成されている。各孤立穴１５５は、多孔質体４０（ガス拡散部）を伏流して流入してきたカソードガスを、移動抵抗を減らして広げて再び多孔質体４０（ガス拡散部）に流出させることで、強制伏流により拡散させる。孤立穴１５５の数及び構造は図示のものに限定されない。
【0126】
実施形態５における燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄは、これを輸送機器用の燃料電池に用いる場合には、輸送機器の種類・大きさにもよるが、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの横幅は例えば３０ｍｍ～３００ｍｍ程度である。孤立穴１５５の幅は例えば０．３ｍｍ～２ｍｍ程度である。多孔質体４０の厚さは例えば１５０～４００μｍ程度であり、孤立穴１５５の深さは例えば１００～３００μｍ程度であり、孤立穴１５５の底と多孔質体４０の他方の面との距離（天井厚）は例えば１００～３００μｍ程度である。実施形態５における燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄを輸送機器以外の用途（例えば定置用）の燃料電池に用いる場合には、上記のサイズに限定されるものではなく、必要とされる性能などに応じて適宜のサイズのものを用いることができる。
【0127】
実施形態５に係る燃料電池スタックを運転すると、上記のような構造を有する燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄを有するカソードガス用セパレータ２４ｄにおいては、カソードガス流入口６２Ａから流入した空気は流入通路５７及びガス流入側溝５１から多孔質体４０（ガス拡散部）に入り、伏流した空気は、孤立穴１５５を経由することで移動抵抗が大きい多孔質体４０内を通過する距離を減らせるため、孤立穴１５５間を渡り進むようにして流出側に向かう。孤立穴１５５に流入した空気は、孤立穴１５５内に広がり、孤立穴１５５の内表面から再び多孔質体４０（ガス拡散部）に押し出されて強制伏流させられてさまざまな方向に拡散する。
【0128】
カソードガス（空気）が孤立穴１５５間を渡り進むようにして流出側に向かうことを図１６及び図１８（ａ）を参照してさらに詳しく説明すると、孤立穴１５５は空洞であり空気の移動抵抗が多孔質体４０（ガス拡散部）よりも小さくなるため、空気は、多孔質体４０（ガス拡散部）を通過するよりも孤立穴１５５を通過しようとする。このため、一の孤立穴５５１から多孔質体４０（ガス拡散部）に平面方向に押し出された空気は、下流側に近接する第１近接孤立穴５５２又は第２近接孤立穴５５３に向かって伏流する。特に、第１間隔Ｌ１ａと第２間隔Ｌ２ａとが「Ｌ１ａ≦Ｌ２ａ」の関係を満たす場合には、一の孤立穴５５１から第２近接孤立穴５５３までの多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離（第２間隔Ｌ２ａ）が第１近接孤立穴５５２までの多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離（第１間隔Ｌ１ａ）と同じ又はより短くなり、一の孤立穴５５１から押し出されたカソードガスの多くは、Ｘ方向にずれて第２近接孤立穴５５３に向かって伏流する。第２近接孤立穴５５３に流入したカソードガスは、再び多孔質体４０（ガス拡散部）に押し出され、同様にして、第２近接孤立穴５５３に隣接する孤立穴１５５に向けて伏流する。このような繰り返しにより、空気が孤立穴１５５間を渡り進むようにして流出側に向かう。
【0129】
また、第１間隔Ｌ１ａと第２間隔Ｌ２ａとが「Ｌ１ａ＜２×Ｌ２ａ」の関係をさらに満たす場合には、一の孤立穴５５１から直接第１近接孤立穴５５２までの多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離（第１間隔Ｌ１ａ）が一の孤立穴５５１から第２近接孤立穴５５３を経由して第１近接孤立穴５５２までの多孔質体４０（ガス拡散部）を通過する距離（２×第２間隔Ｌ２ａ）より短くなり、カソードガスの一部は、一の孤立穴５５１から直接第１近接孤立穴５５２に向かうルートで伏流する。
【0130】
また、図１８（ｂ）に示すように、カソードガスは、多孔質体４０（ガス拡散部）内を平面方向に拡散しながら厚さ方向にも拡散し、多孔質体４０（ガス拡散部）に接して設けられた膜電極接合体８１に供給され、発電反応に寄与する。発電に使用されなかったガス（未使用の酸素ガス及び窒素ガス）及び発電時に生成した水（水蒸気又は凝縮水）は多孔質体４０（ガス拡散部）、孤立穴１５５、ガス流出側溝５２を介して流出通路５８に流出する。流出通路５８に流出した酸素ガス、窒素ガス及び水は、最終的に流出通路５８からカソードガス流出口６２Ｂ及びカソードガス排出口７２Ｂを通って排出されていく。このとき、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの構造上、全ての水は排出されず、一部が多孔質体４０（ガス拡散部）内に留まる。
【0131】
実施形態５に係る燃料電池セルは、実施形態１に係る燃料電池セルが有する効果に加えて、以下の効果を有する。
【0132】
実施形態５に係る燃料電池セルによれば、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおいて複数の孤立穴１５５が燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の面に配置されていることから、カソードガスが孤立穴１５５を流れる際に多孔質体４０（ガス拡散部）を伏流するよりも移動抵抗が小さくスムーズに流れるため、膜電極接合体８１に対して従来よりも多量のカソードガスを供給できる。
【0133】
また、実施形態５に係る燃料電池セルによれば、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにおいて複数の孤立穴１５５が燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の面に形成されていることから、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの他方の面に配設される膜電極接合体８１に対するカソードガスの供給は必ず多孔質体４０を介して行われるため、複数のガス流路が燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄの一方の面から他方の面にかけて形成されている場合よりもカソードガスを膜電極接合体８１に対して均一に供給できる。
【0134】
また、孤立穴１５５の周囲が多孔質体４０で囲まれていることから、カソードガスは下流側の孤立穴１５５には必ず多孔質体４０を通って進行するため、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄにガス流路が流入側から流出側まで繋がるように形成されている場合よりも、カソードガスを多孔質体４０全体にわたって均一に拡散させることができる。
【0135】
その結果、実施形態５に係る燃料電池セルは、多量のカソードガスを膜電極接合体８１に対して均一に供給できるようになることから、燃料電池の発電効率を高くできる。
【0136】
また、実施形態５に係る燃料電池セルは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄが上記のような特徴を有することから、発電に使用されなかったカソードガス（酸素ガス、窒素ガス）を、多孔質体４０（ガス拡散部）及び孤立穴１５５を介して効率良く燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄ外に排出できるようになるため、従来よりもカソードガスの移動抵抗が低く、ひいては、反応ガス濃度を高く保つことになり、従来よりも燃料電池の発電効率を高くできる燃料電池セルとなる。
【0137】
また、実施形態５に係る燃料電池セルは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄが上記のような特徴を有することから、発電時に膜電極接合体８１で生成した水蒸気または凝集水を、多孔質体４０（ガス拡散部）及び孤立穴１５５を介して効率良く燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄ外に排出できるようになるため、従来よりも排水性に優れた燃料電池セルとなる。
【0138】
実施形態５に係る燃料電池セルは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄが上記のような特徴を有することから、発電時に膜電極接合体で生成した水（水蒸気又は凝縮水）を、多孔質体４０及び孤立穴１５５を介して孤立穴１５５外に効率良く排出できるようになる。また、伏流領域においては伏流ガス流れに押し出される形で水を孤立穴１５５外に効率良く排出できるようになる。
【0139】
また、実施形態５に係る燃料電池セルは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄが上記のような特徴を有することから、発電に使用されなかったカソードガスを、多孔質体４０（ガス拡散部）及び孤立穴１５５を介して効率良く回収できるようになるため、従来よりも燃料電池の発電効率をより一層高くできる燃料電池セルとなる。さらにまた、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄが上記のような特徴を有することから、発電時に膜電極接合体８１で生成した水蒸気又は凝集水を、多孔質体４０及び孤立穴１５５を介して効率良く回収できるようになるため、従来よりも排水性に優れた燃料電池セルとなる。
【0140】
実施形態５に係る燃料電池セルは、燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄが上記のような特徴を有することから、発電に使用されないカソードガスを多孔質体４０及び孤立穴１５５を介して効率良く排出できるようになるため、従来よりもカソードガスの移動抵抗を低くでき、従来よりも燃料電池の発電効率をより一層高くできる、燃料電池セルとなる。
【0141】
実施形態５に係る燃料電池セルは、カソードガス用セパレータ２４ｄが、金属板３０と、金属板３０の一方の面に配設された燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄとを備える燃料電池用セパレータであって、当該燃料電池用ガス供給拡散層４２ｄは、複数の孤立穴１５５が金属板３０側に位置するように金属板３０に対して配置されており、孤立穴１５５と金属板３０とでガス流路が構成されていることから、従来よりも燃料電池の発電効率を高くでき、さらには、従来よりも排水性に優れた、燃料電池セルとなる。
【0142】
以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【符号の説明】
【0143】
１…燃料電池セル、２０…燃料電池セルスタック、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…カソードガス用セパレータ、２６…アノードガス用セパレータ、２７Ａ，２７Ｂ…集電板、２８Ａ，２８Ｂ…絶縁シート、３０…金属板、３２…緻密枠、３３…ガスケット、４０…多孔質体、４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ…燃料電池用ガス供給拡散層、５１…ガス流入側溝、５２…ガス流出側溝、５５，５５Ａ，５５Ｂ…ガス流路用溝、５５ａ…直線部、５５ｂ…角部、５６…ガス圧均等化用溝、５７…流入通路、５８…流出通路、６１Ａ…アノードガス流入口、６１Ｂ…アノードガス流出口、６２Ａ…カソードガス流入口、６２Ｂ…カソードガス流出口、６３Ａ…冷媒流入口、６３Ｂ…冷媒流出口、７１Ａ…アノードガス供給口、７１Ｂ…アノードガス排出口、７２Ａ…カソードガス供給口、７２Ｂ…カソードガス排出口、７３Ａ…冷媒供給口、７３Ｂ…冷媒排出口、７５，７６…エンドプレート、８１…膜電極接合体、８２…電解質膜、８３…マイクロポーラス層、８５…触媒層、８８…ガス拡散層、９０…流路規定板、９１…スペーサー、９２…第１凸部、９３…第１凹部、９４…第２凸部、９５…第２凹部、１５５…孤立穴、５５１…一の孤立穴、５５２…第１近接孤立穴、５５３…第２近接孤立穴、Ｌ…重なり領域の幅、Ｌ２…配列ピッチ、Ｌ１ａ…第１間隔、Ｌ２ａ…第２間隔、Ｒ…矩形領域、Ｒ１…第１矩形領域、Ｒ２…第２矩形領域、Ｒ３…重なり領域、Ｒ４…分割重なり領域、Ｒａ…外側の孤立穴の重心位置を結んだ閉曲線に囲まれる範囲
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】