JP4180404B2 - 燃料電池、酸化剤配流板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配流板を有する燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保護、エネルギ等の面から燃料電池が着目されている。一般に、燃料電池は、酸化剤及び燃料に基づいて発電を行うものである。燃料電池は、膜・電極接合体（以下、ＭＥＡともいう）を有する。膜・電極接合体は、イオン伝導性をもつ電解質膜と、電解質膜の厚み方向の一方側に設けられた燃料極と、電解質膜の厚み方向の他方側に設けられた酸化剤極とを有する。更に燃料電池は、燃料極に燃料を供給する燃料流路を形成する燃料配流板と、酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路を形成する酸化剤配流板とを備える。一般的には、酸化剤配流板及び燃料配流板は、ガスリークが生じないように、多孔質体ではなく緻密体で形成されている。
【０００３】
上記した燃料電池によれば、イオン伝導性をもつ電解質膜が過剰乾燥すると、電解質膜のイオン伝導性が低下する。そこで電解質膜の過剰乾燥を抑える必要がある。上記した従来の燃料電池によれば、燃料電池に供給される前の酸化剤ガスあるいは燃料をバブラー等の外部加湿装置により積極的に加湿させることが行われている。
【０００４】
また、近年、細孔をもつ多孔質体で酸化剤配流板、燃料配流板を形成した固体高分子型燃料電池も開発されている。このものによれば、液相としての水を酸化剤配流板の細孔、燃料配流板の細孔に浸透させてＭＥＡに供給すると共に、水を酸化剤配流板の細孔、燃料配流板の細孔に浸透させて細孔を封止し、細孔からのガスリークを抑えている。
【０００５】
上記したように細孔をもつ多孔質体を備えた燃料電池として、特許文献１には、燃料配流板を多孔質体で形成すると共に、酸化剤配流板を多孔質体で形成し、更に燃料配流板の裏面側に通水路を形成すると共に、酸化剤配流板の裏面側に通水路を形成した固体高分子型燃料電池が開示されている。この特許文献１によれば、各通水路の水を多孔質の燃料配流板の細孔、酸化剤配流板の細孔を介してＭＥＡ側に供給することができ、電解質膜の過剰乾燥を抑制することができる。
【０００６】
また特許文献２には、多数の細孔をもつ導電性多孔質体で親水性をもつ燃料配流板を形成すると共に、燃料配流板の裏面側には、ＭＥＡと背向する位置に、疎水性をもつ導電性多孔質体で形成した加湿水透過体を配置した固体高分子型燃料電池が開示されている。この特許文献２によれば、加湿水透過体に保持されている液相としての水は、導電性多孔質体で形成された燃料配流板の細孔を経てＭＥＡ側に浸透し、電解質の過剰乾燥を抑える。このものによれば、燃料配流板は親水性をもつので、燃料配流板の細孔には液相としての水が効率よく浸透し、細孔を封止するとされている。
【０００７】
また特許文献３、４には、空気配流板及び燃料配流板を多孔質構造とした固体高分子型燃料電池が開示されている。このものによれば、空気極側で生成した水を空気配流板にこれの方向に通過させ、空気配流板の背面側の通水路に供給する。そして燃料通路の燃料ガス圧を調整することにより、当該通水路の水を燃料配流板にこれの厚み方向に通過させて燃料通路に供給し、燃料を加湿することにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−３３８３３８号
【特許文献２】
特許番号第２９２２１３２号（特開平８−２５０１３０号公報）
【特許文献３】
米国特許公報 ５、８５３、９０９
【特許文献４】
米国特許公報 ５、７００、５９５
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した燃料電池によれば、酸化剤配流板は、ＭＥＡに背向する背向流路と、ＭＥＡに対向するように背向流路に表裏の関係で形成された反応流路との双方に酸化剤ガスを通す方式のものではない。同様に、燃料配流板は、ＭＥＡに背向する背向流路と、ＭＥＡに対向するように背向流路に表裏の関係で形成された反応流路との双方に燃料ガスを通す方式のものではない。
【００１０】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、配流板の背向流路から、その表裏の関係にある反応流路に流れる方式を採用した燃料電池及び酸化剤配流板を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料電池は、イオン伝導性を有する電解質膜と、電解質膜の厚み方向の一方の片側に設けられた酸化剤極と、電解質膜の厚み方向の他方の片側に設けられた燃料極とをもつ膜・電極接合体と、酸化剤極に対向して設けられ酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤配流板と、燃料極に対向して設けられ燃料極にガス状の燃料を供給する燃料配流板とを具備する燃料電池において、
酸化剤配流板及び燃料配流板のうちの少なくとも一方は、
膜・電極接合体に背向する背向面に形成された背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成され背向流路に連通すると共に背向流路を流れた酸化剤ガスまたは燃料が流れる反応流路とを有しており、
背向流路および反応流路は配流板において表裏の関係に設定されており、
背向流路の終部は反応流路の始部に連通しており、且つ、
酸化剤配流板の背向流路における下流領域と、酸化剤配流板の反応流路における上流領域とは、酸化剤配流板の厚み方向において互いに対向するように、酸化剤配流板の表裏の関係に設定されており、且つ、
酸化剤配流板及び／または燃料配流板のうち反応流路の少なくとも下流領域は、これの厚み方向に、液相状の水または水蒸気を含む水分を透過させる水分透過性およびガス透過性を有するように多孔質化されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る酸化剤配流板は、燃料電池の膜・電極接合体の酸化剤極に対向して設けられ酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤配流板において、
膜・電極接合体に背向する背向面に形成され酸化剤ガスが流れる背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成されると共に背向流路に連通すると共に背向流路を流れた酸化剤ガスが流れる反応流路とを有しており、
背向流路および反応流路は配流板において表裏の関係に設定されており、
背向流路の終部は反応流路の始部に連通しており、且つ、
酸化剤配流板の背向流路における下流領域と、酸化剤配流板の反応流路における上流領域とは、酸化剤配流板の厚み方向において互いに対向するように、酸化剤配流板の表裏の関係に設定されており、且つ、
酸化剤配流板の反応流路の少なくとも下流領域は、これの厚み方向に、液相状の水または水蒸気を含む水分を透過させる水分透過性およびガス透過性を有するように多孔質化されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る燃料電池、本発明に係る酸化剤配流板によれば、酸化剤配流板及び燃料配流板のうちの少なくとも一方は、膜・電極接合体に背向する背向面に形成された背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成され背向流路に連通すると共に背向流路を流れた酸化剤ガスが流れる反応流路とを有する。背向流路の終部は反応流路の始部に連通しており、且つ、配流板の反応流路の少なくとも下流領域は、これの厚み方向に、液相状の水または水蒸気を含む水分を透過させる水分透過性およびガス透過性を有するように多孔質化されている。
【００１４】
背向流路と反応流路は配流板において表裏の関係にある。そして、酸化剤ガスまたは燃料は、背向流路を流れた後に、その表裏の関係にある反応流路を流れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
・本発明によれば、酸化剤配流板及び燃料配流板のうちの少なくとも一方は、膜・電極接合体に背向する背向面に形成された背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成され背向流路に連通すると共に背向流路を流れた酸化剤ガスまたは燃料が流れる反応流路とを有する。背向とは背中合わせという意味である。対向とは向き合うという意味である。背向流路及び反応流路は配流板において表裏の関係にあり、互いに連通しており、酸化剤ガスや燃料ガスは背向流路を流れた後に反応流路を流れ、発電反応に使用される。
【００１６】
従って、酸化剤配流板は、膜・電極接合体に背向する背向面に形成され酸化剤ガスの流路入口側に繋がる背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成され背向流路に連通すると共に背向流路を流れた酸化剤ガスが流れる反応流路とを有する形態を採用できる。酸化剤ガスとしては空気などの酸素含有ガスを例示できる。
【００１７】
また、燃料配流板は、膜・電極接合体に背向する背向面に形成され燃料の流路入口側に繋がる背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成され背向流路に連通すると共に背向流路を流れた燃料が流れる反応流路とを有する形態を採用できる。燃料としては水素ガス等の水素含有ガスを例示できる。
【００１８】
・本発明によれば、背向流路を流れる酸化剤ガスまたはガス状の燃料を燃料電池内において加湿する加湿要素を設けることができる。この場合、加湿要素によって、酸化剤配流板及び燃料配流板のうちの少なくとも一方の背向流路を流れる酸化剤ガスまたは燃料は、燃料電池内において加湿される。これにより反応面で発電反応を行う酸化剤ガスまたは燃料の水分が確保される。ひいては電解質の過剰乾燥が抑制される。このため、電解質のイオン伝導性が確保され、燃料電池の発電性能が良好に確保される。前記した加湿要素は燃料電池の内部で加湿するものである。加湿要素は、酸化剤配流板のうち少なくとも一部を水分透過性およびガス透過性を有するように多孔質化することにより構成されている。前記一部は、酸化剤配流板の反応流路の下流領域とする。また、酸化剤配流板の全体が多孔質化されて加湿要素を構成していても良い。場合によっては、酸化剤配流板の反応流路のうち上流領域を緻密化させることもできる。
【００１９】
本発明によれば、加湿要素は、燃料配流板のうち少なくとも一部を多孔質化することにより構成されている形態を例示できる。前記一部は、燃料配流板の反応流路の下流領域とする。また燃料配流板の全体が水分透過性およびガス透過性を有するように多孔質化されて加湿要素を構成していても良い。場合によっては、燃料配流板の反応流路のうち上流領域を緻密化させることもできる。
【００２０】
・本発明によれば、発電反応により燃料電池内で生成した生成水を燃料電池内で有効利用することにより、ＭＥＡの反応面に供給される前の酸化剤ガス及び／または燃料を燃料電池内において加湿することができる、いわば『セル内部自己加湿構造』を採用することができる。
【００２１】
・本発明によれば、酸化剤配流板の気孔率は、反応流路の下流領域が反応流路の上流領域よりも相対的に大きくされている形態を例示できる。これにより反応流路の下流領域に溜まっている水分を酸化剤配流板の厚み方向に透過させ、背向流路の酸化剤ガスを加湿させるのに有利となる。また、背向流路の酸化剤ガスの活物質を酸化剤配流板の厚み方向に透過させ、反応流路の下流領域に補給するのに有利となる。なお、反応流路の下流領域及び上流領域は、反応流路における相対的な位置を示すものである。反応流路の下流領域は、一般的には、反応流路の流路長のうち下流側半分をいう。反応流路の上流領域は、一般的には、反応流路の流路長のうち上流側半分をいう。
【００２２】
・本発明によれば、燃料配流板の気孔率は、反応流路の下流領域が反応流路の上流領域よりも相対的に大きくされている形態を例示できる。これにより反応流路の下流領域に溜まっている水分を燃料配流板の厚み方向に透過させ、背向流路の燃料を加湿させるのに有利となる。また、背向流路の燃料の活物質を燃料配流板の厚み方向に透過させ、反応流路の下流領域に補給するのに有利となる。
【００２３】
・本発明によれば、酸化剤配流板のうち膜・電極接合体に背向する側に設けら冷媒を流す冷媒配流板を有する形態を例示できる。この場合、加湿要素は、冷媒配流板のうち少なくとも一部を多孔質化することにより構成されている形態を例示できる。冷媒配流板の全体が多孔質化されて加湿要素を構成していても良い。冷媒としては冷却水または冷却ガスを例示できる。
【００２４】
・本発明によれば、上記したように酸化剤配流板は細孔を有することができる。細孔径としては適宜選択でき、０．１〜２００μｍ、０．１〜１００μｍ、殊に０．１〜３０μｍ、２〜１５μｍ、更に３〜４μｍを例示できるが、これらに限定されるものではない。酸化剤配流板の気孔率としては適宜選択できるが、体積比で１０〜９０％、１５〜６０％、殊に２０〜４０％とすることができる。但し細孔径、気孔率は上記した範囲に限定されるものではない。また上記したように燃料配流板は細孔を有することができる。細孔径としては適宜選択でき、０．１〜２００μｍ、０．１〜１００μｍ、殊に０．１〜３０μｍ、２〜１５μｍ、更に３〜４μｍを例示できるが、これらに限定されるものではない。燃料配流板の気孔率としては適宜選択できるが、体積比で１０〜９０％、１５〜６０％、殊に２０〜４０％とすることができる。但し細孔径、気孔率は上記した範囲に限定されるものではない。
【００２５】
・本発明によれば、上記したように酸化剤配流板及び／または燃料配流板は、細孔を有することができる。酸化剤配流板及び／または燃料配流板は、親水性を有していても良いし、疎水性を有していても良い。親水性を有する場合には、ＭＥＡに対向する対向面において、毛細管現象を利用すべく、酸化剤ガスの流れの下流の細孔径を相対的に小さくすると共に、酸化剤ガスの流れの上流の細孔径を相対的に大きくする形態を例示できる。この場合、細孔径を段階的にまたは連続的に変化させることができる。
【００２６】
また、酸化剤配流板及び／または燃料配流板が疎水性を有する場合には、ＭＥＡに対向する対向面において、水蒸気圧を調整すべく、酸化剤ガスの流れの下流の細孔径を相対的に大きくすると共に、酸化剤ガスの流れの上流の細孔径を相対的に小さくする形態を例示できる。この場合においても、細孔径を段階的にまたは連続的に変化させることができる。
【００２７】
・本発明によれば、酸化剤配流板の細孔径は、反応流路の下流領域から反応流路の上流領域にかけて実質的に均一である第１構成、反応流路の下流領域が反応流路の上流領域よりも相対的に小さくされている第２構成、反応流路の下流領域が反応流路の上流領域よりも相対的に大きくされている第３構成のうちのいずれかに設定されている形態を例示できる。
【００２８】
・本発明によれば、燃料配流板の細孔径は、反応流路の下流領域から反応流路の上流領域にかけて実質的に均一である第１構成、反応流路の下流領域が反応流路の上流領域よりも相対的に小さくされている第２構成、反応流路の下流領域が反応流路の上流領域よりも相対的に大きくされている第３構成のうちのいずれかに設定されている形態を例示できる。
【００２９】
・燃料電池としては、車載用、定置用、ポータブル用、家庭用、業務用等を問わない。
【００３０】
【実施例】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１を参照して説明する。図１は本実施例に係る固体高分子型燃料電池の概念図であり、電解質膜１１の厚み方向に沿った断面を模式的に示す。図１に示すように、本実施例に係る固体高分子型燃料電池のＭＥＡ１は、プロトン伝導性を有する高分子材料で形成された電解質膜１１と、電解質膜１１の厚み方向の一方側に設けられ酸化反応を行うアノードとも呼ばれる燃料極１２と、電解質膜１１の厚み方向の他方側に設けられ還元反応を行うカソードとも呼ばれる酸化剤極１５（空気極ともいう）とを有する。
【００３１】
更に、固体高分子型燃料電池は、図１に示すように、ＭＥＡ１の燃料極１２の対向するように外側に設けられ燃料極１２にガス状の燃料（一般的には水素ガス等の水素含有ガス）を流す燃料配流板４と、ＭＥＡ１の酸化剤極１５に対向するように酸化剤極１５の外側に配置され酸化剤極１５に酸化剤ガス（一般的には空気等の酸素含有ガス）を流す酸化剤配流板３とを有する。
【００３２】
図１に示すセル構造が厚み方向に多数積層されて固体高分子型燃料電池が形成される。図１ではＭＥＡ１、燃料配流板４、酸化剤配流板３等は縦方向に沿って図示されているが、図１は概念図であり、水平方向に沿って配置されていても良い。
【００３３】
図１において、ＭＥＡ１の酸化剤極１５は、多孔質性及び導電性をもつカーボン系の第１ガス拡散層１６と、触媒を主要成分とする多孔質性及び導電性をもつ第１触媒層１７とを有する。ＭＥＡ１の燃料極１２は、多孔質性及び導電性をもつカーボン系の第２ガス拡散層１３と、触媒を主要成分とする多孔質性及び導電性をもつ第２触媒層１４とを有する。触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、金、銀等のうちの少なくとも１種を例示できる。
【００３４】
酸化剤配流板３は、酸化剤／酸化剤・配流板、または、空気／空気・配流板とも呼ばれるものである。酸化剤配流板３は、これの厚み方向に透過性を有するように連通する連通孔となりうる多数の細孔をもつ多孔質体で形成されており、多孔質性及び導電性を有し、一般的にはカーボン系材料を基材とする。
【００３５】
図１に示すように、酸化剤配流板３は、ＭＥＡ１のカソード側の反応面１ｃに背向する背向面に形成された第１背向流路３１と、ＭＥＡ１のカソード側の反応面１ｃに直接対向する対向面に形成された第１反応流路３２とを有する。第１背向流路３１は酸化剤ガスの入口である第１流路入口３３に連通すると共に、第１冷媒流路５０に対面している。第１反応流路３２は酸化剤ガスの出口である第１流路出口３４に連通する。
【００３６】
図１に示すように、第１背向流路３１の終部３１ｆは、第１反応流路３２の始部３２ｓに連通するため、第１背向流路３１を流れた酸化剤ガスは、終部３１ｆ、始部３２ｓを経て第１反応流路３２に流れる。
【００３７】
本実施例によれば、図１に示すように、酸化剤配流板３の第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスを加湿する第１加湿要素Ｔ１が設けられている。第１加湿要素Ｔ１は、酸化剤配流板３のうちＭＥＡ１の反応面１ｃに対向する壁部分を多孔質化することにより構成されている。従って酸化剤配流板３には透過性を有する多数の細孔が形成されている。細孔により、酸化剤配流板３はその厚み方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）に水分透過性及びガス透過性を有する。酸化剤配流板３の細孔及び気孔率については、適宜選択できるが、例えば、０．１μｍ〜１０μｍ、気孔率は５％〜４０％とすることができる。ただし細孔径及び気孔率はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
燃料配流板４は燃料／燃料・配流板とも呼ばれるものである。燃料配流板４は導電性をもつ材料（カーボン系材料）を基材とする。燃料配流板４は、ＭＥＡ１のアノード側の反応面１ｄに背向する背向面に形成された第２背向流路４１と、ＭＥＡ１の反応面１ｃに対向する対向面に形成された第２反応流路４２とを有する。第２背向流路４１は、ガス状の燃料の入口である第２流路入口４３に連通すると共に、第２冷媒流路６０に対面している。第２反応流路４２は、ガス状の燃料の出口である第２流路出口４４を有する。図１に示すように、第２背向流路４１の終部４１ｆは、第２反応流路４２の始部４２ｓに連通するため、第２背向流路４１を流れた燃料は、終部４１ｆ、始部４２ｓを経て第２反応流路４２に流れる。
【００３９】
燃料配流板４の第２背向流路４１を流れるガス状の燃料を燃料電池内において加湿する第２加湿要素Ｔ２が設けられている。第２加湿要素Ｔ２は、燃料配流板４のうちＭＥＡ１の反応面１ｃに対向する壁部分を多孔質化することにより構成されている。従って燃料配流板４には多数の細孔が形成されている。細孔により、燃料配流板４はその厚み方向（矢印Ｘ３、Ｘ４方向）に水分透過性及びガス透過性を有する。燃料配流板４の細孔及び気孔率については適宜選択できるが、例えば、細孔径は０．１μｍ〜１０μｍ、気孔率は５％〜４０％とすることができる。ただし細孔径及び気孔率はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
更に図１に示すように、酸化剤配流板３のうちＭＥＡ１の酸化剤極１５に背向する側には、第１冷媒配流板５が設けられている。第１冷媒配流板５は、固体高分子型燃料電池を冷却する冷媒（一般的に液相としての水）を流す第１冷媒流路５０を有する。第１冷媒流路５０は、酸化剤配流板３の第１背向流路３１に背向する位置に形成されている。第１冷媒配流板５は、厚み方向に透過性をもつ多数の細孔を有する多孔質体を基材としており、多孔質の酸化剤配流板３と共に第１加湿要素Ｔ１を構成する。
【００４１】
燃料配流板４のうちＭＥＡ１の燃料極１２に背向する側には、第２冷媒配流板６が設けられている。第２冷媒配流板６は、固体高分子型燃料電池を冷却する冷媒（一般的には水）を流す第２冷媒流路６０を有する。第２冷媒流路６０は、燃料配流板４の第２背向流路４１に背向する位置に形成されている。第２冷媒配流板６は、厚み方向に透過性をもつ多数の細孔を有する多孔質体を基材としており、多孔質の燃料配流板４と共に第２加湿要素Ｔ２を構成する。
【００４２】
固体高分子型燃料電池を運転する際には、燃料電池の外方に配置された酸化剤ガス搬送源９０（ファン、ポンプ、コンプレッサ等）が駆動し、酸化剤ガスが酸化剤配流板３の第１流路入口３３から酸化剤配流板３の第１背向流路３１に供給される。この酸化剤ガスは、酸化剤配流板３の第１背向流路３１に沿って流れて、第１背向流路３１の終部３１ｆから第１反応流路３２の始部３２ｓに至り、更に第１反応流路３２に沿って流れて酸化剤配流板３の第１流路出口３４から排出される。このように酸化剤ガスが酸化剤配流板３の第１反応流路３２を流れると、酸化剤ガスは酸化剤配流板３の第１反応流路３２からＭＥＡ１の酸化剤極１５の第１ガス拡散層１６、第１触媒層１７に向けて矢印Ｅ１方向（図１参照）に流入し、酸化剤ガスは発電反応に使用される。
【００４３】
更に、ガス状の燃料は、燃料搬送源９２（ファン、ポンプ、コンプレッサ等）により、燃料配流板４の第２流路入口４３から燃料配流板４の第２背向流路４１に供給される。ガス状の燃料は、燃料配流板４の第２背向流路４１に沿って流れ、第２背向流路４１の終部４１ｆから第２反応流路４２の始部４２ｓに至り、燃料配流板４の第２反応流路４２に沿って流れ、燃料配流板４の第２流路出口４４から排出される。このように燃料が燃料配流板４の第２反応流路４２を流れると、燃料は燃料配流板４の第２反応流路４２から燃料極１２の第２ガス拡散層１３及び第２触媒層１４に向けて矢印Ｅ２方向（図１参照）に流入し、燃料は発電反応に使用される。
【００４４】
発電反応によれば、燃料極１２の第２触媒層１４の触媒作用により、燃料に含まれている水素からプロトン（水素イオン）と電子（ｅ^-）とが生成される。生成されたプロトンは、ＭＥＡ１の電解質膜１１を厚み方向に透過して酸化剤極１５に至る。電子は外部導電経路を流れ、外部導電経路に装備されている負荷で電気的仕事を行った後に、酸化剤極１５に至る。酸化剤極１５では、酸化剤極１５の第１触媒層１７の触媒作用により、酸化剤極１５の酸化剤ガス（一般的に空気）とプロトンと電子とが反応して水が生成される。上記した発電反応に基づいてＭＥＡ１の酸化剤極１５側では水が生成される。
【００４５】
生成水は酸化剤配流板３の第１反応流路３２において溜まる。殊に、酸化剤ガスと共に生成水は下流に向けて流れるため、生成水は酸化剤配流板３の第１反応流路３２の下流領域に溜まる。
【００４６】
この点本実施例によれば、酸化剤配流板３は多孔質化されているため、酸化剤配流板３の第１反応流路３２において溜まった水を、酸化剤配流板３の細孔により、酸化剤配流板３を厚み方向（矢印Ｘ１方向）に毛細管現象等により浸透させて酸化剤配流板３の第１反応流路３２から第１背向流路３１に移行させることができる。このため酸化剤配流板３の裏面側の第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスを加湿させることができる。この結果、第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスが酸化剤配流板３の第１反応流路３２の始部３２ｓに到達したときには、その酸化剤ガスは既に適量に加湿されている。
【００４７】
このように加湿されている酸化剤ガスが第１反応流路３２の始部３２ｓから酸化剤配流板３の第１反応流路３２を流れて発電反応に消費されるため、電解質膜１１の過剰乾燥が抑制され、燃料電池の発電性能が良好に確保される。このように本実施例によれば、発電反応によりセル内で生成した生成水をセル内で有効利用することにより、ＭＥＡ１のカソード側の反応面１ｃに供給される前の酸化剤ガスを効率よく加湿することができ、いわば『セル内部自己加湿構造』を実現できる。
【００４８】
従って本実施例によれば、酸化剤ガスを酸化剤配流板３の第１流路入口３３に供給する前に酸化剤ガスを燃料電池の外部で加湿させる加湿操作を、低減または廃止させることができる。よって、酸化剤配流板３の第１流路入口３３に供給する前に酸化剤ガスを燃料電池の外部で加湿させる外部加湿装置を、低減または廃止させることができる。
【００４９】
殊に、発電反応で生成された水は、酸化剤ガスの流れの影響等により、酸化剤配流板３の第１反応流路３２のうち下流領域に集まり易い。このため酸化剤ガスの流れの下流領域ではフラッディング現象が生じるおそれがある。フラッディング現象とは、水がガス流路を塞いで、ＭＥＡ１に対してガスの供給が制約されることをいう。このため本実施例のように酸化剤配流板３のうち第１反応流路３２の少なくとも下流領域を多孔質化させれば、酸化剤ガスの流れの下流領域において過剰に溜まりがちの水を、酸化剤配流板３の細孔を介して、毛細管現象等により、酸化剤配流板３を厚み方向（矢印Ｘ１方向）に浸透させて酸化剤配流板３の第１背向流路３１に移行させることができる。故に、生成水が溜まりがちの酸化剤配流板３の下流領域の除湿を行うことができ、これにより酸化剤ガスの流れの下流領域におけるフラッディング現象を抑えることができる。この意味においても、酸化剤ガスの流れの下流領域における発電ムラが低減され、燃料電池の発電性能が良好に確保される。
【００５０】
本実施例によれば、図１に示すように、第１冷媒配流板５も多孔質とされており、第１冷媒配流板５の第１冷媒流路５０を流れる冷媒（一般的には水）を、毛細管現象等により、第１冷媒配流板５の厚み方向（矢印Ｍ１方向）に浸透させ、第１冷媒流路５０に対面する酸化剤配流板３の第１背向流路３１の酸化剤ガスを加湿させることもできる。
【００５１】
即ち、本実施例によれば、酸化剤配流板３の第１背向流路３１の酸化剤ガスを、第１冷媒配流板５の第１冷媒流路５０を流れる冷媒によっても、また、発電反応で生成され酸化剤配流板３の第１反応流路３２に溜まった生成水によっても加湿させることができ、加湿能力を高めることができる。
【００５２】
なお、第１冷媒流路５０を流れる冷媒の圧力を調整すれば、第１冷媒流路５０から酸化剤配流板３の第１背向流路３１に矢印Ｍ１方向に向かう水量を調整できるため、冷媒により第１背向流路３１の酸化剤ガスを加湿する加湿量を調整することができる。
【００５３】
ところで、酸化剤配流板３の第１反応流路３２を流れる酸化剤ガスでは、酸化剤配流板３の第１反応流路３２を下流に向けて進むにつれて、発電反応により活物質である酸素の濃度が次第に低下するため、発電ムラの要因となり得る。この点本実施例によれば、ガス透過性を有する酸化剤配流板３により、酸化剤配流板３の第１背向流路３１を流れる酸素濃度が高い新鮮な酸化剤ガスを、酸化剤配流板３の厚み方向（矢印Ｘ２方向）に浸透させ、酸化剤配流板３の第１背向流路３１から第１反応流路３２に補給させることも期待できる。このため、酸化剤配流板３の第１背向流路３１から第１反応流路３２へ活物質である酸素を積極的に補給させるのに有効である。
【００５４】
ここで、酸化剤配流板３の下流側である第１反応流路３２の圧力Ｐ２は、圧損により、酸化剤配流板３の上流側である第１背向流路３１の圧力Ｐ１よりも低いのが一般的である（Ｐ２＜Ｐ１）。このためＰ２とＰ１との差圧、第１背向流路３１と第１反応流路３２との間における酸素濃度の差による拡散等に基づいて、第１背向流路３１を流れる新鮮な酸化剤ガスの酸素を、酸化剤配流板３の厚み方向（矢印Ｘ２方向）に浸透させて第１反応流路３２に補給させることを期待できる。
【００５５】
殊に、酸化剤配流板３の第１反応流路３２の最下流領域の圧力Ｐ２ａは、圧損により、酸化剤配流板３の第１背向流路３１の最上流領域の圧力Ｐ１ａよりも低いのが一般的である。このため上記した差圧、酸素濃度差による拡散等に基づいて、第１背向流路３１の最上流領域を流れる新鮮な酸化剤ガスの酸素を、酸化剤配流板３の厚み方向（矢印Ｘ２方向）に浸透させて第１反応流路３２の最下流領域（酸素濃度が最も低い領域）に補給させることを期待できる。
【００５６】
換言すると、前記したように酸化剤配流板３の第１反応流路３２における下流領域は、発電反応により活物質である酸素の濃度が低下しており、発電反応が制約を受けるおそれがある。これを避けるため本実施例の酸化剤配流板３によれば、第１反応流路３２における下流領域（酸素濃度が低い領域）は、酸化剤配流板３の断面において、第１背向流路３１の上流領域（酸素濃度が高い領域）となるべく近くなるように配置されている。この結果、多孔質で水分透過性およびガス透過性を有する酸化剤配流板３により、第１背向流路３１の上流領域を流れる新鮮な酸化剤ガスを酸化剤配流板３の厚み方向（矢印Ｘ２方向）に浸透させ、酸化剤配流板３の第１反応流路３２の下流領域に直接的に補給させることが効果的に行われ、発電ムラを抑えるのに有利となる。この意味においても、燃料電池の発電性能が良好に確保される。
【００５７】
燃料側についても同様である。即ち、本実施例によれば、燃料配流板４は水分透過性およびガス透過性を有するように多孔質化されているため、燃料配流板４の第２反応流路４２側の水を、毛細管現象等により、燃料配流板４の厚み方向（矢印Ｘ３方向）に浸透させて、第２反応流路４２から第２背向流路４１に移行させることができる。このため燃料配流板４の第２背向流路４１を流れるガス状の燃料を加湿させることができ、電解質膜１１の過剰乾燥を低減できる。従ってガス状の燃料を第２流路入口４３に供給する前に燃料を燃料電池の外部において加湿させる加湿操作を、低減または廃止することができる。よって、ガス状の燃料（燃料ガスともいう）を第２流路入口４３に供給する前に燃料電池の外部において燃料を加湿させる外部加湿装置を、低減または廃止することができる。
【００５８】
更に本実施例によれば、第２冷媒配流板６も多孔質とされており、第２冷媒配流板６の第２冷媒流路６０を流れる冷媒（一般的には水）を、毛細管現象等により、第２冷媒配流板６の厚み方向（矢印Ｍ２方向）に浸透させ、燃料配流板４の第２背向流路４１のガス状の燃料を加湿させることもできる。即ち本実施例によれば、燃料配流板４の第２背向流路４１の燃料を、第２冷媒配流板６の第２冷媒流路６０を流れる水によっても、燃料配流板４の第２反応流路４２において生成された水によっても加湿させることができる。なお、第２冷媒流路６０を流れる冷媒の圧力を調整すれば、燃料配流板４の第２背向流路４１のガス状の燃料を加湿する加湿量を調整することができる。
【００５９】
また燃料配流板４の第２反応流路４２を流れるガス状の燃料は、燃料配流板４の第２反応流路４２をこれの下流に向けて進むにつれて発電反応により活物質である水素の濃度が次第に低下する。燃料配流板４の下流側である第２反応流路４２の圧力Ｐ４は、圧損により、燃料配流板４の上流側である第２背向流路４１の圧力Ｐ３よりも低いのが一般的である（Ｐ４＜Ｐ３）。このため、第２背向流路４１及び第２背向流路４１間における差圧、水素濃度差による拡散等に基づいて、厚み方向にガス透過性を有する燃料配流板４により、第２背向流路４１を流れる新鮮なガス状の燃料の水素を、燃料配流板４の厚み方向（矢印Ｘ４方向）に浸透させて第２背向流路４１から第２反応流路４２に直接的に補給させることも期待できる。このため燃料配流板４の第２反応流路４２への活物質である水素の補給に有効である。
【００６０】
ここで、燃料配流板４の第２反応流路４２における下流領域は、発電反応により活物質である活物質である水素がかなり低下しており、燃料の下流領域では発電反応が制約を受けるおそれがある。これを避けるため本実施例に係る燃料配流板４によれば、燃料配流板４の第２反応流路４２における下流領域（水素濃度が低い領域）は、燃料配流板４の第２背向流路４１の上流領域（水素濃度が高い領域）となるべく近くなるように配置されている。この場合、多孔質でガス透過性を有する燃料配流板４により、燃料配流板４の第２背向流路４１の上流領域を流れる新鮮な燃料を燃料配流板４の厚み方向（矢印Ｘ４方向）に浸透させることができる。よって、燃料配流板４の第２背向流路４１の上流領域（水素濃度が高い領域）から、活物質である水素を燃料配流板４の第２反応流路４２の下流領域（水素濃度が低い領域）に直接的に補給させることが効果的に行われる。
【００６１】
また本実施例によれば、図１に示すように、第１冷媒流路５０の冷媒の基本流れ方向は、酸化剤配流板３の第１反応流路３２の酸化剤ガスの基本流れ方向と同じ、または、ほぼ同じとなるような関係に設定されている配置構造が採用されている。この結果、第１冷媒流路５０の冷媒の流れの下流領域は、酸化剤配流板３の第１反応流路３２の下流領域と対応する位置となる。ここで、第１冷媒流路５０の冷媒の流れの下流の温度は、受熱のため、冷媒の流れの上流の温度よりも高い。このため上記した配置構造を採用すると、酸化剤配流板３の第１反応流路３２の下流領域の温度は、第１反応流路３２の上流領域の温度に比較して高くなる傾向がある。このため、第１反応流路３２の下流領域に保持できる蒸気量を大きくでき、フラッディングの抑制に有利となる。
【００６２】
なお、上記した配置構造に必ずしも限定されるものではなく、第１冷媒流路５０の冷媒の基本流れ方向は、酸化剤配流板３の第１反応流路３２の酸化剤ガスの基本流れ方向と逆、または、ほぼ逆の関係となる配置構造としても良い。
【００６３】
本実施例によれば、燃料電池に供給される酸化剤ガスの温度が低いときには、酸化剤配流板３の第１背向流路３１を酸化剤ガスが流れるときに、第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスを燃料電池の内部において予熱することを期待できる。また燃料電池に供給される酸化剤ガスの温度が高過ぎるときには、酸化剤配流板３の第１背向流路３１を酸化剤ガスが流れるときに、第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスを予冷することを期待できる。これにより酸化剤配流板３の第１反応流路３２に供給される酸化剤ガスの適温化に有利である。
【００６４】
同様に、燃料電池に供給される燃料ガスの温度が低いときには、燃料配流板４の第２背向流路４１を燃料ガスが流れるときに、第２背向流路４１を流れる燃料ガスを燃料電池の内部で予熱することを期待できる。また燃料電池に供給される燃料ガスの温度が高過ぎるときには、燃料配流板４の第２背向流路４１を燃料ガスが流れるときに、第２背向流路４１を流れる燃料ガスを予冷することを期待できる。これにより燃料配流板４の第２反応流路４２に供給される燃料ガスの適温化に有利である。
【００６５】
上記した本実施例によれば、燃料配流板４、第１冷媒配流板５、第２冷媒配流板６は多孔質化とされているが、緻密体で形成することもできる。但し酸化剤配流板３は多孔質化する。
【００６６】
（第２実施例）
図２は本発明の第２実施例を示す。第２実施例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例においても、酸化剤配流板３Ｂは、ＭＥＡ１のカソード側の反応面１ｃに背向する背向面に形成された第１背向流路３１と、ＭＥＡ１の反応面１ｃに対向する対向面に形成され第１反応流路３２とを有する。第１加湿要素Ｔ１を構成する酸化剤配流板３Ｂは、多孔質化されているため、第１実施例と同様に、発電反応により生成されて酸化剤配流板３Ｂの第１反応流路３２に溜まった水を、酸化剤配流板３Ｂの細孔の毛細管現象等により、酸化剤配流板３Ｂを厚み方向（矢印Ｘ１方向）に浸透させ、酸化剤配流板３Ｂの第１背向流路３１に移行させることができる。このため酸化剤配流板３Ｂの第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスを加湿させることができる。この結果、第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスが酸化剤配流板３の第１反応流路３２の始部３２ｓに到達したときには、その酸化剤ガスは既に適量に加湿されている。このように本実施例によれば、発電反応により生成された生成水で酸化剤ガスを加湿する、いわば『セル内部自己加湿構造』を実現できる。
【００６７】
また本実施例においても、図２に示すように、第２加湿要素Ｔ２を構成する燃料配流板４Ｂは、多孔質化されているため、燃料配流板４Ｂの第２反応流路４２側の水を、燃料配流板４Ｂの細孔の毛細管現象等により、燃料配流板４Ｂにこれの厚み方向（矢印Ｘ３方向）に浸透させて燃料配流板４Ｂの第２背向流路４１に移行させることができる。このため燃料配流板４Ｂの第２背向流路４１を流れるガス状の燃料を加湿させることができる。
【００６８】
本実施例よれば、第１冷媒配流板５Ｂ及び第２冷媒配流板６Ｂは多孔質体ではなく、緻密体とされている。従って第１冷媒配流板５Ｂの第１冷媒流路５０を流れる冷媒（一般的には水）、第２冷媒配流板６Ｂの第２冷媒流路６０を流れる冷媒（一般的には水）より、固体高分子型燃料電池の冷却を図る。なお上記した本実施例によれば、燃料配流板４Ｂは多孔質化とされているが、緻密体で形成することもできる。但し酸化剤配流板３は多孔質化する。
【００６９】
（第３実施例）
図３は本発明の第３実施例を示す。第３実施例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例においても、第１加湿要素を構成する酸化剤配流板３Ｃは多孔質性を有しており、ＭＥＡ１のカソード側の反応面１ｃに背向する背向面に形成された第１背向流路３１と、ＭＥＡ１の反応面１ｃに対向する対向面に形成され第１反応流路３２とを有する。燃料配流板４Ｃは緻密体で形成されており、ＭＥＡ１のアノード側の反応面１ｄに背向する背向面に形成された第２背向流路４１と、ＭＥＡ１の反応面１ｄに対向する対向面に形成され第２反応流路４２とを有する。本実施例においても、発電反応により生成された生成水で酸化剤ガスを加湿する、いわば『セル内部自己加湿構造』を実現できる。なお燃料配流板４Ｃ、第１冷媒配流板５Ｃ，第２冷媒配流板６Ｃは緻密体で形成されているが、多孔質化させても良い。
【００７０】
（第４実施例）
図４は本発明の第４実施例を示す。第４実施例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例においても、第１加湿要素Ｔ１を構成する酸化剤配流板３Ｄは、ＭＥＡ１の反応面１ｃに背向する背向面に形成された第１背向流路３１と、ＭＥＡ１の反応面１ｃに対向する対向面に形成され第１反応流路３２とを有する。酸化剤配流板３Ｄは多孔質化されているため、第１実施例と同様に、酸化剤配流板３Ｄの第１反応流路３２において生成された水を、毛細管現象等により、酸化剤配流板３Ｄにこれの厚み方向（矢印Ｘ１方向）に浸透させて酸化剤配流板３Ｄの第１背向流路３１に移行させることができる。このため酸化剤配流板３の第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスを加湿させることができ、電解質膜１１の過剰乾燥を低減できる。このように本実施例においても、発電反応により生成された生成水で酸化剤ガスを加湿する、いわば『セル内部自己加湿構造』を実現できる。従って酸化剤ガスを固体高分子型燃料電池の第１流路入口３３に供給する前に酸化剤ガスを加湿させる加湿操作を、低減または廃止することができる。
【００７１】
また本実施例においても、第２加湿要素Ｔ２を構成する燃料配流板４Ｄは、多孔質化されているため、燃料配流板４Ｄの第２反応流路４２側の水を燃料配流板４を厚み方向（矢印Ｘ３方向）に浸透させて燃料配流板４Ｄの第２背向流路４１に移行させることができる。このため燃料配流板４Ｄの第２背向流路４１を流れるガス状の燃料を加湿させることができる。図４に示すように、第１冷媒配流板及び第２冷媒配流板は搭載されていない。なお、燃料配流板４Ｄは多孔質化されているが、緻密化させても良い。
【００７２】
（第１参考例）
図５は本発明の第１参考例（第５実施例は欠番とする）を示す。第１参考例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。図５に示すように、酸化剤配流板３Ｅは、ＭＥＡ１の反応面１ｃに背向する背向面に形成された第１背向流路３１と、ＭＥＡ１の反応面１ｃに対向する対向面に形成され第１反応流路３２とを有する。酸化剤配流板３Ｅは多孔質ではなく、緻密体とされている。
【００７３】
第１冷媒配流板５Ｅは第１加湿要素を構成すべく、厚み方向に透過性を有するように多孔質とされており、第１冷媒配流板５Ｅの第１冷媒流路５０を流れる冷媒（一般的に水）を第１冷媒配流板５Ｅの厚み方向（矢印Ｍ１方向）に浸透させ、酸化剤配流板３Ｅの第１背向流路３１の酸化剤ガスを加湿させることができる。このように酸化剤配流板３Ｅの第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスをセル内において加湿させることができる。従って酸化剤ガスを第１流路入口３３に供給する前に酸化剤ガスを燃料電池の外部において加湿させる加湿操作や外部加湿装置を、低減または廃止することができる。ここで、第１冷媒流路５０を流れる冷媒の圧力を調整すれば、第１冷媒流路５０の冷媒を第１冷媒配流板５Ｅの厚み方向（矢印Ｍ１方向）に浸透させる程度を調整できるため、酸化剤ガスの加湿量を調整することができる。
【００７４】
燃料配流板４Ｅは、ＭＥＡ１のアノード側の反応面１ｄに背向する背向面に形成された第２背向流路４１と、ＭＥＡ１の反応面１ｄに対向する対向面に形成され第２反応流路４２とを有する。燃料配流板４Ｅは多孔質ではなく、緻密体とされている。
【００７５】
第２冷媒配流板６Ｅは第２加湿要素を構成すべく、厚み方向に透過性を有するように多孔質とされており、第２冷媒配流板６Ｅの第２冷媒流路６０を流れる冷媒（一般的には水）を第２冷媒配流板６Ｅの厚み方向（矢印Ｍ２方向）に浸透させ、燃料配流板４Ｅの第２背向流路４１のガス状の燃料を加湿させることもできる。このように燃料配流板４Ｅの第２背向流路４１を流れるガス状の燃料を加湿させることができる。
【００７６】
（第６実施例）
第６実施例は図１を準用する。第６実施例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例によれば、第１加湿要素を構成する酸化剤配流板３Ｆは、親水性を有する多孔質体を基材として形成されている。このため酸化剤配流板３Ｆの第１反応流路３２において溜まった液相としての水を、毛細管現象等により、酸化剤配流板３Ｆを厚み方向（矢印Ｘ１方向）に積極的に浸透させ、酸化剤配流板３Ｆの第１背向流路３１に移行させることができる。このため、酸化剤配流板３Ｆの第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスを液相としての水により効果的に加湿させることができる。なお親水性は、酸化剤配流板３Ｆの材質自体により、あるいは、親水性処理を施すことにより形成できる。
【００７７】
また、第２加湿要素を構成する燃料配流板４Ｆは、親水性を有する多孔質体を基材として形成されている。このため燃料配流板４Ｆの第２反応流路４２において生成された水分を液相の水として、細孔による毛細管現象等により、燃料配流板４Ｆを厚み方向（矢印Ｘ３方向）に浸透させ、燃料配流板４Ｆの第２背向流路４１に移行させることができる。このため燃料配流板４Ｆの第２背向流路４１を流れるガス状の燃料を液相としての水により加湿させることができる。なお親水性は、燃料配流板４Ｅの材質自体により、あるいは、親水性処理を施すことにより形成できる。
【００７８】
上記したように酸化剤配流板３Ｆが親水性を有するときには、酸化剤配流板３Ｆの細孔径について、ほぼ均一としても良い。また燃料配流板４Ｆが親水性を有するときには、燃料配流板４Ｆの細孔径について、ほぼ均一としても良い。
【００７９】
また、親水性を有する酸化剤配流板３ＦのうちＭＥＡ１に対向する対向面において、つまり第１反応流路３２において、第１反応流路３２の上流から第１反応流路３２の下流に向かうにつれて細孔径を小さくできる。この場合、細孔径は例えば０．１〜１０μｍの範囲内で調整できる。細孔径が小さいと、毛細管圧を大きくでき、毛細管圧で水を酸化剤配流板３Ｆの厚み方向に透過させるのに有利である。
【００８０】
また、親水性を有する酸化剤配流板３ＦのうちＭＥＡ１に対向する対向面において、つまり第１反応流路３２において、気孔率を下流に向かうにつれて大きくなるようにできる。これにより第１反応流路３２の下流領域において矢印Ｘ１方向の水通過性、矢印Ｘ２方向のガス透過性を高めるのに有利となる。この場合、気孔率は例えば５〜４０％の範囲内で調整できる。なお燃料配流板４Ｆの細孔径、気孔率についても、酸化剤配流板３Ｆと同様にすることができる。
【００８１】
（第７実施例）
図６及び図７に示す第７実施例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例によれば、第１加湿要素を構成する酸化剤配流板３Ｇは、親水性を有する多孔質体で形成されている。ＭＥＡ１に対向する対向面において、つまり第１反応流路３２において、酸化剤配流板３Ｇの細孔径を第１反応流路３２の下流の細孔径を相対的に小さくすると共に、第１反応流路３２の上流の細孔径を相対的に大きくするように設定されている。この場合、図７の特性線Ｓ１１に示すように、第１反応流路３２の上流から第１反応流路３２の下流にかけて連続的に細孔径を小さくするように変化させることができる。また図７の特性線Ｓ１２、Ｓ１３に示すように、第１反応流路３２の上流から第１反応流路３２の下流にかけて段階的に細孔径を小さくするように変化させることができる。この場合、気孔率は例えば５〜４０％の範囲内で調整できる。
【００８２】
この場合、細孔径が小さい方が毛細管圧を大きくでき、水を酸化剤配流板３Ｇの厚み方向の奥部まで浸透させるのに有利となる。よって、酸化剤配流板３における細孔による毛細管圧は、細孔径を相対的に小さく設定している第１反応流路３２の下流領域の方が相対的に大きくなる。
【００８３】
また酸化剤配流板３Ｇについては、ＭＥＡ１に対向する対向面において、つまり第１反応流路３２において、図７の特性線Ｓ１４に示すように、第１反応流路３２の下流に向かうにつれて気孔率を次第に大きくすることができる。これにより第１反応流路３２の下流領域における矢印Ｘ１方向の水通過性、矢印Ｘ２方向のガス透過性を高めるのに有利となる。この場合、気孔率は例えば５〜４０％の範囲内で調整できる。
【００８４】
上記した本実施例によれば、酸化剤配流板３Ｇの第１反応流路３２の下流領域に溜まった生成水を、酸化剤配流板３Ｇの厚み方向（矢印Ｘ１方向）に浸透させて第１背向流路３１に移行させるのに有利となる。このため酸化剤配流板３Ｇの下流領域における除湿機能が確保され、酸化剤配流板３Ｇの下流領域におけるフラッディング現象を抑えるのに有利となる。
【００８５】
また、第２加湿要素を構成する燃料配流板４Ｇが親水性を有する。この場合、ＭＥＡ１に対向する対向面において、第２反応流路４２の下流の細孔径を相対的に小さくすると共に、第２反応流路４２の上流の細孔径を相対的に大きくするように設定されている。この場合、図７の特性線Ｓ１１に示すように、第２反応流路４２の上流から第２反応流路４２の下流にかけて連続的に細孔径を小さくなるように変化させることができる。また図７の特性線Ｓ１２、Ｓ１３に示すように、第２反応流路４２の上流から第２反応流路４２の下流にかけて段階的に細孔径を小さくなるように変化させることができる。よって、燃料配流板４Ｇにおける細孔による毛細管圧は、細孔径を相対的に小さく設定している第２反応流路４２の下流領域の方が相対的に大きくなる。この結果、第２反応流路４２の下流領域に溜まった水を、燃料配流板４Ｇの厚み方向（矢印Ｘ３方向）に浸透させて第２背向流路４１に浸透させるのに有利となる。
【００８６】
また燃料配流板４Ｇの気孔率については、ＭＥＡ１に対向する対向面において、つまり第２反応流路４２において、図７の特性線Ｓ１４に示すように、第２反応流路４２の上流から第２反応流路４２の下流に向かうにつれて、気孔率を次第に大きくすることができる。この場合、気孔率は例えば０．１〜１０μｍの範囲内で調整できる。
【００８７】
（第８実施例）
第８実施例は図１を準用する。第８実施例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。第１加湿要素を構成する酸化剤配流板３Ｈは、疎水性（撥水性）を有する多孔質体を基材として形成されている。このため酸化剤配流板３Ｈの第１反応流路３２において溜まった水分（水蒸気）を、酸化剤配流板３Ｈを厚み方向（矢印Ｘ１方向）に拡散させ、酸化剤配流板３Ｈの第１背向流路３１に移行させることができる。このため酸化剤配流板３Ｈの第１背向流路３１を流れる酸化剤ガスを水蒸気により加湿させるのに有利となる。なお疎水性は、酸化剤配流板３Ｈの材質自体により、あるいは、疎水性処理を施すことにより形成できる。
【００８８】
また、第２加湿要素を構成する燃料配流板４Ｈは、疎水性（撥水性）を有する多孔質体を基材として形成されている。このため、燃料配流板４Ｈの第２反応流路４２において生成された水分（水蒸気）を、細孔を経て、燃料配流板４Ｈの厚み方向（矢印Ｘ３方向）に拡散させ、燃料配流板４Ｈの第２背向流路４１に移行させることができる。このため燃料配流板４Ｈの第２背向流路４１を流れるガス状の燃料を水蒸気により加湿させるのに有利となる。なお疎水性は、燃料配流板４Ｈの材質自体により、あるいは、疎水性処理を施すことにより形成できる。上記したように酸化剤配流板３Ｈが疎水性を有するときには、酸化剤配流板３Ｈの細孔径について、ほぼ均一としても良い。また燃料配流板４Ｈが疎水性を有するときには、燃料配流板４Ｈの細孔径について、ほぼ均一としても良い。
【００８９】
上記した説明では、疎水性にした酸化剤配流板３Ｈ、燃料配流板４Ｈについて細孔径をほぼ均一とした場合について説明した。しかしこれに限らず、疎水性にした酸化剤配流板３Ｈ、疎水性にした燃料配流板４Ｈについては、ＭＥＡ１に対向する対向面において、つまり、第１反応流路３２の下流に向かうにつれて細孔径を相対的に大きくなるようにでき、また、気孔率を第１反応流路３２の下流に向かうにつれて相対的に大きくなるようにすることもできる。この場合、気孔率は例えば５〜４０％の範囲内で調整でき、気孔率は例えば０．１〜１０μｍの範囲内で調整できる。
【００９０】
（第９実施例）
図８、図９は第９実施例を示す。第９実施例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。第１加湿要素を構成する酸化剤配流板３Ｋは、疎水性を有する多孔質体を基材とする。そして、ＭＥＡ１に対向する対向面において、酸化剤配流板３Ｋの細孔径について第１反応流路３２の下流の細孔径を相対的に大きくすると共に、第１反応流路３２の上流の細孔径を相対的に小さくするように設定されている。この場合、図９の特性線Ｓ２１に示すように、第１反応流路３２の上流から第１反応流路３２の下流にかけて連続的に細孔径を大きくするように変化させることができる。また図９の特性線Ｓ２２、Ｓ２３に示すように、第１反応流路３２の上流から第１反応流路３２の下流にかけて段階的に細孔径を大きくなるように変化させることができる。なお細孔径は０．１〜１０μｍの範囲内で調整できる。
【００９１】
また疎水性をもつ酸化剤配流板３Ｋについて、ＭＥＡ１に対向する対向面において、図９の特性線Ｓ２４に示すように第１反応流路３２の下流に向かうにつれて気孔率を増加させることができる。これにより第１反応流路３２の下流領域における矢印Ｘ１方向の水通過性、矢印Ｘ２方向のガス透過性を高めるのに有利となる。なお気孔率は例えば５〜４０％の範囲内で調整できる。
【００９２】
この場合、下記に示すKelvinの式によれば、疎水性の場合には、細孔径が大きい方が水蒸気圧を小さくでき、水蒸気を凝縮させて液相としての水を生成し易くなり、従って、液相としての水を酸化剤配流板３Ｋにこれの厚み方向（矢印Ｘ１方向）に透過させて第１背向流路３１に浸透させるのに有利となる。この結果、酸化剤配流板３Ｋの第１反応流路３２の下流領域に溜まった液相状の生成水を、酸化剤配流板３Ｋの厚み方向（矢印Ｘ１方向）に浸透させて第１背向流路３１に移行させるのに有利となる。このため酸化剤配流板３Ｋの下流領域におけるフラッディング現象を抑えるのに有利となる。なお、第１冷媒配流板５、第２冷媒配流板６による強制冷却機能も上記凝縮に寄与する。
【００９３】
なお、数式１で示されるKelvinの式は、細孔における水蒸気分圧を示す。ここで、Ｐは細孔内における液体の平衡蒸気圧、Ｐｏはその温度における液体の飽和蒸気圧、σはその液体の表面張力、Ｍはその液体の分子モル質量、θはその液体の接触角、ρはその液体の密度、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度を示す。一般的には、親水性はθが０〜９０度以下とされ、疎水性はθが９０度越え〜１８０度とされる。
【００９４】
【数１】

【００９５】
Kelvinの式によれば、細孔の内壁面が疎水性である場合には、θが９０度越え〜１８０度とされるため、cosθは負の値となり（cosθ＜０）、ＰはＰｏよりも大きくなる（Ｐ＞Ｐｏ）。Kelvinの式によれば、細孔の内壁面が疎水性である場合には、細孔径ｒが大ければ大きいほど、細孔の水蒸気分圧Ｐは小さくなる。また、細孔径ｒが小さければ小さいほど、細孔の水蒸気分圧Ｐは大きくなる。
【００９６】
また、図８に示すように、第２加湿要素を構成する燃料配流板４Ｋは、疎水性を有す多孔質体で形成されている。この場合、ＭＥＡ１に対向する対向面において、燃料配流板４Ｋの細孔径について第２反応流路４２の下流の細孔径を相対的に大きくすると共に、第２反応流路４２の上流の細孔径を相対的に小さくするように設定することができる。この場合、図９の特性線Ｓ２１に示すように、第２反応流路４２の上流から第２反応流路４２の下流にかけて連続的に細孔径を大きくなるように変化させることができる。また図９の特性線Ｓ２２、Ｓ２３に示すように、第２反応流路４２の上流から第２反応流路４２の下流にかけて段階的に細孔径を大きくなるように変化させることができる。この結果、燃料の第２反応流路４２の下流領域に溜まった液相としての水を、燃料配流板４Ｋの厚み方向（矢印Ｘ３方向）に浸透させて第２背向流路４１に移行させるのに有利となる。このため燃料配流板４Ｋの下流流領域におけるフラッディング現象を抑えるのに有利となる。なお前記した第２実施例〜第４実施例に係る酸化剤配流板３、燃料配流板４についても、疎水性を施す形態としても良い。
【００９７】
（第１０実施例）
図１０及び図１１は第１０実施例を示す。第１０実施例は図８に示す実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。第１加湿要素を構成する酸化剤配流板３Ｒは疎水性（撥水性）を有する多孔質体を基材として形成されている。第２加湿要素を構成する燃料配流板４Ｒは、疎水性（撥水性）を有する多孔質体を基材として形成されている。そして図８に示す実施例に対して細孔径の大小関係を逆の関係にしている。即ち、図１１の特性線Ｓ１１’,Ｓ１２’,Ｓ１３’に示すように、ＭＥＡ１に対向する対向面において、酸化剤配流板３Ｒの細孔径について第１反応流路３２の下流の細孔径を相対的に小さくすると共に、第１反応流路３２の上流の細孔径を相対的に大きくするように設定している。
【００９８】
上記したKelvinの式によれば、細孔が小さい方が細孔内の水蒸気分圧を大きくできる。このため、酸化剤配流板３Ｒの第１反応流路３２において生成された水分が蒸気化した水蒸気の拡散を利用して、酸化剤配流板３Ｒの第１背向流路３１の酸化剤ガスを加湿させることができる。燃料配流板４Ｒについても同様とされている。
【００９９】
（第１１実施例）
図１２は第１１実施例を示す。第１１実施例は第１実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。但し、酸化剤配流板３Ｐにおいて第１反応流路３２の下流側は多孔質とされているものの、第１反応流路３２の上流側は多孔質ではなく緻密体とされている。緻密体とすれば、その部分の強度、導電性、集電性を高めるのに有利となる。燃料配流板４Ｐも同様の構造にできる。
【０１００】
（製造例）
上記した多孔質な酸化剤配流板３、燃料配流板４は次のように形成できる。即ち、カーボン系材料（天然黒鉛、人造黒鉛等）とバインダ（熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂）と消失可能な造孔材（セルロース系有機質材）とを混合した混合材料を用いる。この混合材料を成形型のキャビティ型面でプレス成形して成形体とし、その成形体を焼成温度（例えば５００〜６００℃）において焼成し、成形体の造孔材を消失させることにより、多数の細孔をもつ酸化剤配流板３、燃料配流板４を形成することができる。細孔径を上流領域から下流領域にかけて変化させるには、造孔材のサイズを上流領域から下流領域にかけて変化させることにより行い得る。造孔材のサイズが大きいと、細孔径が大きくなる。造孔材のサイズが小さいと、細孔径が小さくなる。細孔径としては１〜１００μｍ、２〜３０μｍ、２〜１５μｍ、殊に３〜４μｍとすることができる。気孔率としては体積比で１０〜９０％、１５〜６０％、殊に２０〜４０％とすることができる。
【０１０１】
酸化剤配流板３に疎水性を与える疎水性物質としては、フッ素原子、ＣＦ₂、ＣＦ₃基、ＣＨ₃基、ＣＨ₂基等を有するものが挙げられ、フッ素、フッ素樹脂（ＰＴＦＦ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ等）、フッ化黒鉛、疎水性カーボン、シラン化合物、パラフィン等を例示できる。疎水処理を行う改質ガスとしては、フッ素ガス、あるいは、フッ素ガスと不活性ガス（窒素等）とを主要成分とするガスを用いることができる。親水処理としては、親水性物質を液状媒体（水、アルコール等）に溶解または分散させた溶液を用い、その溶液と酸化剤配流板３とを接触させることにより行い得る。親水性物質としては、過酸化水素水、二酸化珪素の粉末、酸化アルミニウムの粉末等を例示することができ、その表面に水酸基やカルボキシル基等の親水性の官能基を多量に含むものを例示することができる。更に、吸水性の樹脂である、デンプン・アクリル酸共重合体、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール等を用いることもできる。また、イオン交換樹脂、吸水性多糖類を親水性物質として例示できる。いずれもその構造内に、水酸基、カルボキシル基、アルデヒド基、アミノ基、スルホ基等の親水性の官能基のうちの少なくとも１種を有するものを例示することができる。
【０１０２】
（酸化剤配流板３の形態例）
上記した第１実施例に係る酸化剤配流板３について加湿の観点からみると、酸化剤ガスが第１背向流路３１に流れるにつれて、第１背向流路３１の流路の全領域またはほぼ全領域において加湿が行われる。従って、第１背向流路３１における加湿があまり進行していない上流領域Ｕ１（UP）の湿度と、加湿が進行した第１背向流路３１における下流領域Ｄ１（DOWN）の湿度とを比較すると、第１背向流路３１における下流領域Ｄ１の湿度は、第１背向流路３１における上流領域Ｕ１の湿度よりも高いという特性がある。
【０１０３】
また酸化剤配流板３の第１反応流路３２についてみると、酸化剤ガスが第１背向流路３１を経て第１反応流路３２における上流領域Ｕ２に到達した時点において、酸化剤ガスは既に加湿が完了していることが好ましい。このため上記した事情を勘案すると、第１背向流路３１における下流領域Ｄ１と、第１反応流路３２における上流領域Ｕ２とを、酸化剤配流板３の表裏の関係においてできるだけ接近させることが好ましい。このようにすれば、第１反応流路３２における上流領域Ｕ２の湿度を高めることができ、第１反応流路３２の始端から発電反応を良好に確保できる。
【０１０４】
このため図１３〜図１５に示す各形態を採用できる。図１３〜図１５に示すように、矢印は酸化剤ガスの基本的流れ方向を示し、酸化剤配流板３は辺３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有する。酸化剤配流板３は第１背向流路３１及び第１反応流路３２を表裏の関係で有する。１００は第１背向流路３１及び第１反応流路３２を流れる酸化剤ガスを案内させる案内突起である。１０２は新鮮な空気を酸化剤配流板３の第１背向流路３１に導入する空気導入マニホルドである。１０６は酸化剤配流板３の第１反応流路３２を流れて発電に消費された空気オフガスを導出させる空気導出マニホルドである。１０８は新鮮なガス状の燃料を第２背向流路４１に導入する燃料導入マニホルドである。１１２は第２反応流路４２を流れて発電に消費された燃料オフガスを導出させる燃料導出マニホルドである。５００は第１冷媒流路５０、第２冷媒流路６０に冷媒を供給する冷媒導入マニホルド、５０１は第１冷媒流路５０、第２冷媒流路６０から吐出された冷媒を導出させる冷媒導出マニホルドを示す。
【０１０５】
図１３〜図１５に示す各形態によれば、第１背向流路３１における加湿が進行した下流領域Ｄ１と、第１反応流路３２における上流領域Ｕ２とを、酸化剤配流板３の表裏の関係となるように設定している。あるいは、それに近い関係となるように接近させている。この結果、酸化剤ガスの加湿についてみると、酸化剤ガスが第１背向流路３１を経て、第１反応流路３２における上流領域Ｕ２に到達した時点において、酸化剤ガスは既に加湿が完了している。
【０１０６】
（その他）
その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想を把握できる。
（付記項１）燃料電池の膜・電極接合体の燃料極に対向して設けられ燃料極に燃料を供給する燃料配流板において、膜・電極接合体に背向する背向面に形成された背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成され背向流路に連通すると共に背向流路が流れた燃料が流れる反応流路とを有することを特徴とする燃料配流板。
（付記項２）付記項１において、燃料配流板の反応流路のうちの少なくとも下流領域が多孔質化されていることを特徴とする燃料配流板。
（付記項３）酸化剤配流板の第１背向流路における下流領域と、酸化剤配流板の第１反応流路における上流領域とは、酸化剤配流板の表裏の関係に設定されていることを特徴とする酸化剤配流板。
（付記項４）燃料配流板の第２背向流路における下流領域と、燃料配流板の第２反応流路における上流領域とは、燃料配流板の表裏の関係に設定されていることを特徴とする燃料配流板。
（付記項５）膜・電極接合体の酸化剤極に対向して設けられ酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤配流板において、膜・電極接合体に背向する背向面に形成され酸化剤ガスが流れる背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成され前記背向流路に連通すると共に前記背向流路を流れた酸化剤ガスが流れる反応流路とを有し、対向面において平均細孔径は、酸化剤ガスの流れの上流と下流とで異なるように設定されていることを特徴とする酸化剤配流板。
（付記項６）イオン伝導性を有する電解質膜と、電解質膜の厚み方向の一方の片側に設けられた酸化剤極と、電解質膜の厚み方向の他方の片側に設けられた燃料極とをもつ膜・電極接合体と、
酸化剤極に対向して設けられ酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤配流板と、
燃料極に対向して設けられ燃料極に燃料を供給する燃料配流板とを具備する燃料電池において、
酸化剤配流板及び燃料配流板のうちの少なくとも一方は、
膜・電極接合体に背向する背向面に形成された背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成され背向流路に連通すると共に背向流路を流れた酸化剤ガスまたは燃料が流れる反応流路と、背向流路の少なくとも一部と反応流路の少なくとも一部とを連通させる多孔質部分とを有しており、更に、
前記背向流路を流れる酸化剤ガスに含まれている活物質、または、燃料に含まれている活物質を、多孔質部分の細孔を介して反応流路に補給するような構成とされていることを特徴とする燃料電池。この場合、背向流路を流れる新鮮な酸化剤ガスに含まれている活物質、または、新鮮な燃料に含まれている活物質を、酸化剤配流板の厚み方向に透過させ、多孔質部分の細孔を介して、反応流路に補給することができる。
【０１０７】
（付記項７）付記項６において、多孔質部分は、反応流路の少なくとも下流領域に設けられていることを特徴とする燃料電池。
【０１０８】
（付記項８）燃料電池の膜・電極接合体の酸化剤極に対向して設けられ前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤配流板において、膜・電極接合体に背向する背向面に形成され酸化剤ガスが流れる背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成されると共に背向流路に連通すると共に背向流路を流れた酸化剤ガスが流れる反応流路と、背向流路の少なくとも一部と反応流路の少なくとも一部とを連通させる多孔質部分とを有しており、更に、
前記背向流路を流れる酸化剤ガスに含まれている活物質を、多孔質部分の細孔を介して反応流路に補給するような構成とされていることを特徴とする酸化剤配流板。
【０１０９】
（付記項９）燃料電池の膜・電極接合体の酸化剤極に対向して設けられ前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する燃料配流板において、膜・電極接合体に背向する背向面に形成され酸化剤ガスが流れる背向流路と、膜・電極接合体に対向する対向面に形成されると共に背向流路に連通すると共に背向流路を流れた酸化剤ガスが流れる反応流路と、背向流路の少なくとも一部と反応流路の少なくとも一部とを連通させる多孔質部分とを有しており、更に、背向流路を流れる酸化剤ガスに含まれている活物質を、多孔質部分の細孔を介して反応流路に補給するような構成とされていることを特徴とする燃料配流板。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、配流板の背向流路から、その表裏の関係にある反応流路に流れる方式を採用した燃料電池及び酸化剤配流板を提供することができる。本発明によれば、燃料電池の内部の水を有効利用することにより、ＭＥＡに背向する背向面に形成された背向流路において酸化剤ガス及び／または燃料を燃料電池内において加湿することができる燃料電池を提供できる。いわば、『セル内部自己加湿構造』を実現できる。このため、燃料電池に供給される前の酸化剤ガス及び／または燃料を加湿させる加湿装置の低減または廃止を図ることができる。
【０１１１】
殊に、酸化剤配流板が多孔質化されている場合には、発電反応により酸化剤極において生成した生成水を有効利用することにより、ＭＥＡに背向する背向流路を流れる酸化剤ガスを燃料電池内において加湿することができる燃料電池を提供できる。
【０１１２】
本発明によれば、燃料電池に供給される酸化剤ガスや燃料の温度が低いときには、酸化剤ガスや燃料が配流板の背向流路を流れるとき、背向流路を流れる酸化剤ガスや燃料を燃料電池の内部で予熱することを期待できる。また燃料電池に供給される酸化剤ガスや燃料の温度が高過ぎるときには、配流板の背向流路を酸化剤ガスや燃料が流れるときに、背向流路を流れる酸化剤ガスや燃料を予冷することを期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図２】第２実施例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図３】第３実施例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図４】第４実施例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図５】第１参考例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図６】第７実施例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図７】第７実施例に係り、酸化剤配流板の上流端から下流端にかけて細孔径の変化を示すグラフである。
【図８】第９実施例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図９】第９実施例に係り、酸化剤配流板の上流端から下流端にかけて細孔径の変化を示すグラフである。
【図１０】第１０実施例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図１１】第１０実施例に係り、酸化剤配流板の上流端から下流端にかけて細孔径の変化を示すグラフである。
【図１２】第１１実施例に係り、燃料電池の概念を模式的に示す断面図である。
【図１３】酸化剤配流板の形態１を示す図である。
【図１４】酸化剤配流板の形態２を示す図である。
【図１５】酸化剤配流板の形態３を示す図である。
【符号の説明】
図中、１はＭＥＡ、１１は電解質膜、１２は燃料極、１５は酸化剤極、３は酸化剤配流板、３１は第１背向流路、３２は第１反応流路、３３は第１流路入口、３４は第２流路出口、４は燃料配流板、４１は第２背向流路、４２は第２反応流路、４３は第２流路入口、４４は第２流路出口、５は第１冷媒配流板、５０は第１冷媒流路、６は第２冷媒配流板、６０は第２冷媒流路、Ｔ１は第１加湿要素、Ｔ２は第２加湿要素を示す。

Claims (12)

1. イオン伝導性を有する電解質膜と、前記電解質膜の厚み方向の一方の片側に設けられた酸化剤極と、前記電解質膜の厚み方向の他方の片側に設けられた燃料極とをもつ膜・電極接合体と、
   前記酸化剤極に対向して設けられ前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤配流板と、
   前記燃料極に対向して設けられ前記燃料極にガス状の燃料を供給する燃料配流板とを具備する燃料電池において、
   前記酸化剤配流板及び前記燃料配流板のうちの少なくとも一方は、
   前記膜・電極接合体に背向する背向面に形成された背向流路と、前記膜・電極接合体に対向する対向面に形成され前記背向流路に連通すると共に前記背向流路を流れた酸化剤ガスまたは燃料が流れる反応流路とを有しており、
   前記背向流路および前記反応流路は前記配流板において表裏の関係に設定されており、
   前記背向流路の終部は前記反応流路の始部に連通しており、且つ、
   前記酸化剤配流板の前記背向流路における下流領域と、前記酸化剤配流板の前記反応流路における上流領域とは、前記酸化剤配流板の厚み方向において互いに対向するように、前記酸化剤配流板の表裏の関係に設定されており、且つ、
   前記酸化剤配流板及び／または前記燃料配流板のうち前記反応流路の少なくとも下流領域は、これの厚み方向に、液相状の水または水蒸気を含む水分を透過させる水分透過性およびガス透過性を有するように多孔質化されていることを特徴とする燃料電池。
2. 請求項１において、更に、前記酸化剤配流板及び／または燃料配流板に対して、前記膜・電極接合体に背向する側に設けられ冷媒を流す冷媒配流板を具備しており、
   前記冷媒配流板はこれの厚み方向に透過性を有するように多孔質化され、前記冷媒配流板を流れる冷媒を前記背向流路に供給することを特徴とする燃料電池。
3. 請求項１または請求項２において、前記反応流路の下流領域は、前記厚み方向に多孔質化されており、且つ、前記反応流路の上流領域は緻密化されていることを特徴とする燃料電池。
4. 請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項において、前記酸化剤配流板の気孔率は、前記反応流路の下流領域が前記反応流路の上流領域よりも相対的に大きくされていることを特徴とする燃料電池。
5. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、前記酸化剤配流板の細孔径は、前記反応流路の下流領域から前記反応流路の上流領域にかけて実質的に均一である第１構成にされていることを特徴とする燃料電池。
6. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、前記酸化剤配流板の細孔径は、前記反応流路の下流領域が前記反応流路の上流領域よりも相対的に小さくされている第２構成にされていることを特徴とする燃料電池。
7. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項において、前記酸化剤配流板の細孔径は、前記反応流路の下流領域が前記反応流路の上流領域よりも相対的に大きくされている第３構成にされていることを特徴とする燃料電池。
8. 燃料電池の膜・電極接合体の酸化剤極に対向して設けられ前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤配流板において、
   前記膜・電極接合体に背向する背向面に形成され酸化剤ガスが流れる背向流路と、前記膜・電極接合体に対向する対向面に形成されると共に前記背向流路に連通すると共に前記背向流路を流れた酸化剤ガスが流れる反応流路とを有しており、
   前記背向流路および前記反応流路は前記配流板において表裏の関係に設定されており、
   前記背向流路の終部は前記反応流路の始部に連通しており、且つ、
   前記酸化剤配流板の前記背向流路における下流領域と、前記酸化剤配流板の前記反応流路における上流領域とは、前記酸化剤配流板の厚み方向において互いに対向するように、前記酸化剤配流板の表裏の関係に設定されており、且つ、
   前記酸化剤配流板の前記反応流路の少なくとも下流領域は、これの厚み方向に、液相状の水または水蒸気を含む水分を透過させる水分透過性およびガス透過性を有するように多孔質化されていることを特徴とする酸化剤配流板。
9. 請求項８において、前記酸化剤配流板の気孔率は、前記反応流路の下流領域が前記反応流路の上流領域よりも相対的に大きくされていることを特徴とする酸化剤配流板。
10. 請求項８または請求項９において、前記酸化剤配流板の細孔径は、前記反応流路の下流領域から前記反応流路の上流領域にかけて実質的に均一である第１構成にされていることを特徴とする酸化剤配流板。
11. 請求項８または請求項９において、前記酸化剤配流板の細孔径は、前記反応流路の下流領域が前記反応流路の上流領域よりも相対的に小さくされている第２構成にされていることを特徴とする酸化剤配流板。
12. 請求項８または請求項９において、前記酸化剤配流板の細孔径は、前記反応流路の下流領域が前記反応流路の上流領域よりも相対的に大きくされている第３構成にされていることを特徴とする酸化剤配流板。

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