CN102687322A - 燃料电池 - Google Patents

Abstract

燃料电池包括：具有电解质膜和配置在电解质膜的两面的电极层的膜电极接合体，以及通过对金属板加工而形成的、夹着膜电极接合体配置的第1及第2分隔件。分隔件在与膜电极接合体相对的位置的外侧位置具有构成与膜电极接合体的面方向大致垂直的反应气体流路的开口。第1分隔件具有折返部分，该折返部分是形成开口的位置的至少一部分金属板以开口的膜电极接合体侧的边为弯折线向膜电极接合体侧折返而形成的。折返部分具有将反应气体流路与在折返部分和第1分隔件之间形成且与膜电极接合体的端面连通的内部流路空间连通的连通孔。第2分隔件不具有折返部分。

Description

燃料电池

技术领域

本发明涉及燃料电池。

背景技术

燃料电池通常采用交替层叠分隔件与含有膜电极接合体的发电组件的堆叠构造的方式，所述膜电极接合体的结构为在电解质膜的一个面设有阳极，在另一面设有阴极。燃料电池利用供给到膜电极接合体的反应气体（燃料气体及氧化剂气体）引起电化学反应，从而将物质所具有的化学能直接转换为电能。

供给到燃料电池的反应气体经由歧管被引导到膜电极接合体，在膜电极接合体未被利用的反应气体向歧管排出。对于反应气体从歧管向膜电极接合体导入的导入部分和从膜电极接合体向歧管导出的导出部分（以下，总称为“反应气体导出导入部”）要求兼顾确保气体流路和确保气体密封性。

公知有如下这样的反应气体导出导入部的结构：将在金属制分隔件中的形成歧管用开口的部分折返，在折返部分设置用于使歧管与内部气体流路空间连通的连通孔，从而形成反应气体导出导入部（例如参照专利文献1）。

专利文献1：日本特开2006－221905号公报

发明内容

在上述以往的技术中，需要对阳极侧分隔件及阴极侧分隔件这二者实施折返加工，因此加工工序繁杂，而且存在燃料电池的沿层叠方向尺寸增大的倾向。

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，同时兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性的燃料电池。

为了解决上述课题的至少一部分，本发明可作为以下的方式或应用例来实现。

［应用例1］一种燃料电池，包括：

膜电极接合体，其含有电解质膜和配置在所述电解质膜的两面的电极层；和

第1及第2分隔件，其通过对金属板加工而形成，以夹着所述膜电极接合体的方式配置，

所述第1及第2分隔件在与所述膜电极接合体相对的位置的外侧位置具有构成与所述膜电极接合体的面方向大致垂直的反应气体流路的开口，

所述第1分隔件具有折返部分，所述折返部分是形成所述开口的位置的至少一部分所述金属板以所述开口的所述膜电极接合体侧的边为弯折线而向所述膜电极接合体侧折返而形成，

所述折返部分具有将内部流路空间与所述反应气体流路连通的连通孔，所述内部流路空间形成在所述折返部分与所述第1分隔件之间、与所述膜电极接合体的端面连通，

所述第2分隔件不具有所述折返部分。

在该燃料电池中，在第1分隔件具有折返部分，折返部分是形成开口的位置的至少一部分金属板以开口的膜电极接合体侧的边为弯折线而向膜电极接合体侧折返而形成，折返部分与第1分隔件之间形成与膜电极接合体的端面连通的内部流路空间，在折返部分形成有将反应气体流路与内部流路空间连通的连通孔。因此，在该燃料电池，能够兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和反应气体导出导入部的气体密封性。而且，第2分隔件不具有折返部分。因此，在该燃料电池中，可抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大。

［应用例2］在应用例1记载的燃料电池中，

所述第1分隔件的所述折返部分与所述第2分隔件之间被密封材料密封。

在该燃料电池中，与将第1分隔件的折返部分和膜电极接合体之间密封的情况相比，能够在确保反应气体导出导入部的气体密封性的同时，减小膜电极接合体的面积。

［应用例3］在应用例1或应用例2记载的燃料电池中，

第1折返部分的沿着所述面方向的长度大于第2折返部分的沿着所述面方向的长度，所述第1折返部分是与构成使在所述膜电极接合体的所述第1分隔件侧的电极所利用的反应气体流动的所述反应气体流路的所述开口相邻的所述折返部分，所述第2折返部分是与构成使在所述膜电极接合体的所述第2分隔件侧的电极所利用的反应气体流动的所述反应气体流路的所述开口相邻的所述折返部分。

在该燃料电池中，尤其是能够降低在第1分隔件侧的电极所利用的反应气体的气体导出导入部中的流路阻力。

［应用例4］在应用例3记载的燃料电池中，

在与所述开口相对的位置，所述电解质膜的沿着所述面方向的长度大于所述电极层的沿着所述面方向的长度，

所述第1折返部分的长度是使得沿着与所述面方向大致垂直的方向与所述电解质膜重叠的长度，

所述第2折返部分的长度是使得沿着与所述面方向大致垂直的方向与所述电解质膜不重叠的长度。

在该燃料电池中，能够确保由第2折返部分形成的内部流路空间与第2分隔件侧的电极的连通，同时使第1折返部分与电解质膜关系为能形成良好密封的关系。

［应用例5］在应用例4记载的燃料电池中，

所述第1分隔件的所述第1折返部分与所述第2分隔件之间、所述第1分隔件的所述第1折返部分与所述电解质膜之间、所述第1分隔件的所述第2折返部分与所述第2分隔件之间、所述第1分隔件中的沿着所述面方向比所述第2折返部分靠内侧的部分与所述电解质膜之间被密封材料密封，

各所述密封材料的沿着与所述面方向大致垂直的方向的位置相同。

在该燃料电池中，通过使各密封材料的沿着与面方向大致垂直的方向的位置相同，从而能够谋求燃料电池的制造工序的简化及成本的降低。

［应用例6］在应用例1～应用例5的任一项记载的燃料电池中，

还包括分别配置在所述膜电极接合体与所述第1分隔件之间和所述膜电极接合体与所述第2分隔件之间的气体扩散层，

所述第1分隔件侧的所述气体扩散层的沿着面方向的长度，小于所述第2分隔件侧的所述气体扩散层的沿着所述面方向的长度及所述电解质膜的沿着所述面方向的长度。

在该燃料电池中，在电解质膜的未配置第1分隔件侧的气体扩散层的部分的至少一部分，配置第2分隔件侧的气体扩散层，增强了电解质膜的该部分，能够抑制由于电解质膜的破裂引起的交叉泄露的发生，并能够抑制两侧的气体扩散层直接接触而发生短路。

［应用例7］在应用例1～应用例6的任一项记载的燃料电池中，

在所述第1分隔件的与所述折返部分相对的位置，通过所述金属板的冲压加工而形成有为向从所述第1分隔件朝向所述第2分隔件的方向凸出的形状且沿着与所述弯折线大致平行的方向排列的多个第1凸部。

在该燃料电池中，沿着与弯折线大致平行的方向排列的多个第1凸部向由折返部分形成的内部流路空间突出，因此能够提高反应气体导出导入部的气体分配性。

［应用例8］在应用例7记载的燃料电池中，

所述多个第1凸部被平坦形状的平坦部分开，所述平坦部设置在沿着从所述开口朝向所述膜电极接合体的方向排列的多个位置，

在所述平坦部配置有将所述开口在所述面方向包围而密封的密封垫片、和将所述燃料电池的外周在所述面方向包围而密封的密封垫片。

在该燃料电池中，能够使在密封垫片的密封线处的反作用力在面内相同，能够抑制反应气体的泄露，并能够抑制发生密封垫片的局部疲劳（へたり）、分隔件的变形。

［应用例9］在应用例1～应用例8的任一项记载的燃料电池中，

所述折返部分在顶端具有朝向所述第1分隔件侧弯折的顶端侧弯折部分。

在该燃料电池中，能够抑制在第1分隔件形成的折返部分由于回弹而向第2分隔件侧变形，能够抑制由于两分隔件的接触而发生短路。

［应用例10］在应用例9记载的燃料电池中，

所述顶端侧弯折部分是所述顶端侧弯折部分的顶端达到所述第1分隔件的表面的形状，并具有使气体通过的连通孔。

在该燃料电池中，能够确保由折返部分形成的内部流路空间与膜电极接合体之间的反应气体的流路，同时有效抑制折返部分由于回弹而向第2分隔件侧变形。

［应用例11］在应用例1～应用例10的任一项记载的燃料电池中，

在所述第2分隔件的沿着所述面方向的端部形成有向远离所述第1分隔件的方向弯折的端部弯折部分。

在该燃料电池中，在第2分隔件的沿着面方向的端部形成有向远离第1分隔件的方向弯折的端部弯折部分，因此能够使分隔件之间的距离变大、抑制分隔件之间发生短路，并且能够提高端部的抗弯强度，抑制端部的弯曲变形。

［应用例12］在应用例11记载的燃料电池中，

在所述第2分隔件的所述端部弯折部分的顶端形成有端部平行部分，该端部平行部分与所述面方向大致平行，且沿着与所述面方向大致垂直的方向的位置与所述第2分隔件中的除了所述端部弯折部分以外的距所述第1分隔件最远的部分的位置相同。

在该燃料电池中，在第2分隔件的端部弯折部分的顶端形成有端部平行部分，端部平行部分的沿着与面方向大致垂直的方向的位置与第2分隔件中的除了端部弯折部分以外的距第1分隔件最远的部分的位置相同，因此作为燃料电池的热压接工序时的第2分隔件侧的夹具，可以使用表面的位置精度良好、可抑制内部变形、发生翘起的平坦形状的夹具，结果，可提高燃料电池的精度。

［应用例13］在应用例12记载的燃料电池中，

所述第2分隔件在与所述膜电极接合体相对的位置具有多个第2凸部，该第2凸部用于在所述第2分隔件、和与该第2分隔件沿着与所述面方向大致垂直的方向不夹着所述膜电极接合体而相邻的所述第1分隔件之间确保供冷却介质流通的空间，

所述第2分隔件中的除了所述端部弯折部分以外的距所述第1分隔件最远的部分是所述第2凸部的最外侧部。

在该燃料电池中，利用形成于第2分隔件的第2凸部在第2分隔件与第1分隔件之间确保供冷却介质流通的空间，并且作为燃料电池的热压接工序时的第2分隔件侧的夹具，可以使用表面的位置精度良好、可抑制内部变形、发生翘起的平坦形状的夹具，可提高燃料电池的精度。

［应用例14］在应用例12记载的燃料电池中，

所述第1分隔件在与所述膜电极接合体相对的位置具有多个第2凸部，该第2凸部用于在所述第1分隔件、和与该第1分隔件沿着与所述面方向大致垂直的方向不夹着所述膜电极接合体而相邻的所述第2分隔件之间确保供冷却介质流通的空间，

在所述第1分隔件的与所述折返部分相对的位置，形成有沿着与所述面方向大致垂直的方向的位置与所述第2凸部的最外侧部的位置相同的第3凸部。

在该燃料电池中，利用形成于第1分隔件的第2凸部在第2分隔件与第1分隔件之间确保供冷却介质流通的空间，并且作为燃料电池的热压接工序时的第1分隔件侧和第2分隔件侧的夹具，可以使用表面的位置精度良好、可抑制内部变形、发生翘起的平坦形状的夹具，结果，可提高燃料电池的精度。

［应用例15］在应用例11记载的燃料电池中，

所述第2分隔件的沿着所述面方向的端部的除所述端部弯折部分以外的部分与所述第1分隔件之间被密封材料密封。

在该燃料电池中，在第2分隔件的端部形成端部弯折部分，因此在第2分隔件与第1分隔件之间的密封部位可确保密封材料的缓冲空间，即使在分隔件之间配置了过充足量的密封材料，也不需要除去溢出密封材料的操作，能够抑制操作工序的繁杂化，同时有效地抑制在分隔件之间发生短路。

［应用例16］在应用例1～应用例15的任一项记载的燃料电池中，

还包括：

气体扩散层，其分别配置在所述膜电极接合体与所述第1分隔件之间和所述膜电极接合体与所述第2分隔件之间，和

一对多孔体流路层，其由多孔体形成，分别配置在所述气体扩散层与所述第1分隔件之间和所述气体扩散层与所述第2分隔件之间，向所述气体扩散层供给反应气体。

另外，本发明能够以各种方式实现，例如能以燃料电池、燃料电池用分隔件、燃料电池系统、这些装置或系统的制造方法等方式来实现。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例的燃料电池系统10的概略结构的说明图。

图2是表示燃料电池100的单电池140的平面结构的说明图。

图3是进一步详细表示单电池140的平面结构的说明图。

图4是表示单电池140的截面结构的说明图。

图5是表示单电池140的截面结构的说明图。

图6是表示阴极侧分隔件320的开口321附近的结构的立体图。

图7是表示第1实施例的单电池140的制造工序的流程图。

图8是表示阴极侧分隔件320的成形工序的流程图。

图9是表示阴极侧分隔件320的成形工序中在各阶段的阴极侧分隔件320的状态的说明图。

图10是表示构成第2实施例的燃料电池100的单电池140a的平面结构的说明图。

图11是表示第2实施例的单电池140a的截面结构的说明图。

图12是表示第2实施例的单电池140a的截面结构的说明图。

图13是表示第2实施例的阴极侧分隔件320的开口321附近的结构的立体图。

图14是表示构成第3实施例的燃料电池100的单电池140b的截面结构的说明图。

图15是表示构成第3实施例的燃料电池100的单电池140b的截面结构的说明图。

图16是表示构成第4实施例的燃料电池100的单电池140c的截面结构的说明图。

图17是表示构成第4实施例的燃料电池100的单电池140c的截面结构的说明图。

图18是表示构成第5实施例的燃料电池100的单电池140d的截面结构的说明图。

图19是表示构成第5实施例的燃料电池100的单电池140d的截面结构的说明图。

图20是表示构成第6实施例的燃料电池100的单电池140e的截面结构的说明图。

图21是表示构成第7实施例的燃料电池100的单电池140f的截面结构的说明图。

图22是表示构成第7实施例的燃料电池100的单电池140f的截面结构的说明图。

图23是表示构成第8实施例的燃料电池100的单电池140g的截面结构的说明图。

图24是表示构成第8实施例的燃料电池100的单电池140g的截面结构的说明图。

图25是表示第8实施例的单电池的热压接工序的状况的说明图。

图26是表示构成第9实施例的燃料电池100的单电池140h的截面结构的说明图。

图27是表示构成第9实施例的燃料电池100的单电池140h的截面结构的说明图。

图28是表示第9实施例的单电池的热压接工序的状况的说明图。

图29是表示构成变形例的燃料电池的单电池的截面结构的说明图。

具体实施方式

接着，基于实施例说明本发明的实施方式。

A．第1实施例

图1是表示本发明的第1实施例的燃料电池系统10的概略结构的说明图。燃料电池系统10包括燃料电池100。燃料电池100具有将端板110、绝缘板120、集电板130、多个单电池140、集电板130、绝缘板120和端板110依次层叠而成的堆叠构造。

从储存高压氢的储氢罐50经由断流阀51、调节器52、配管53将作为燃料气体的氢供给到燃料电池100。在燃料电池100中未利用的燃料气体（阳极废气）经由排出配管63被排出到燃料电池100的外部。另外，燃料电池系统10也可以具有使阳极废气向配管53侧再循环的再循环机构。作为氧化剂气体的空气经由气泵60及配管61被供给到燃料电池100。在燃料电池100中未利用的氧化剂气体（阴极废气）经由排出配管54被排出到燃料电池100的外部。另外，燃料气体及氧化剂气体也称作反应气体。

而且，为了冷却燃料电池100，由散热器70冷却了的冷却介质经由水泵71及配管72被供给到燃料电池100。从燃料电池100排出的冷却介质经由配管73循环到散热器70。作为冷却介质，使用例如水、乙二醇等不不冻水（不凍水）、空气等。

图2是表示燃料电池100的单电池140的平面结构的说明图。如后所述，单电池140的结构是用一对分隔件夹持着包括在电解质膜的两面分别配置有阳极及阴极而成的膜电极接合体（也称为MEA）的发电组件。

如图2所示，在燃料电池100的内部形成有：将供给到燃料电池100的作为燃料气体的氢分配给各单电池140的燃料气体供给歧管162、将供给到燃料电池100的作为氧化剂气体的空气分配给各单电池140的氧化剂气体供给歧管152、收集在各单电池140中未利用的燃料气体并将其排出到燃料电池100的外部的燃料气体排出歧管164、收集在各单电池140中未利用的氧化剂气体并将其排出到燃料电池100的外部的氧化剂气体排出歧管154。上述各歧管是沿燃料电池100的层叠方向（即与膜电极接合体的面方向大致垂直的方向）延伸的形状的反应气体流路。在燃料电池100的内部还形成有将冷却介质分配给单电池140的冷却介质供给歧管172、收集从各单电池140排出的冷却介质并将其排出到燃料电池100的外部的冷却介质排出歧管174。

图3是更详细表示单电池140的平面结构的说明图。在图3（a）放大表示单电池140中的燃料气体供给歧管162附近的部分（图2的X1部）的平面结构，在图3（b）放大表示单电池140中的氧化剂气体供给歧管152附近的部分（图2的X2部）的平面结构。此外，图4及图5是表示单电池140的截面结构的说明图。在图4（a）表示图3（a）的A1－A1截面，在图4（b）表示图3（a）的B1－B1截面，在图5（a）表示图3（b）的C1－C1截面，在图5（b）表示图3（b）的D1－D1截面。

如图4及图5所示，单电池140具有发电组件200、夹持发电组件200的一对分隔件（阴极侧分隔件320及阳极侧分隔件310）。发电组件200具有将阴极侧多孔体流路层230、阴极侧扩散层217、膜电极接合体210、阳极侧扩散层216、阳极侧多孔体流路层220依次层叠的结构。膜电极接合体210由电解质膜212、配置（涂敷）于电解质膜212的一侧的阴极215、配置（涂敷）于电解质膜212的另一侧的阳极214构成。图2中用阴影线表示单电池140的平面中的发电组件200的位置。

电解质膜212是由氟类树脂材料或烃类树脂材料形成的固体高分子膜，在湿润状态下具有良好的质子导电性。阴极215及阳极214例如包括作为催化剂的铂或由铂和其他金属构成的合金。阴极侧扩散层217及阳极侧扩散层216例如由用由碳纤维形成的丝织成的碳布、或碳纸或碳毡形成。阴极侧多孔体流路层230及阳极侧多孔体流路层220由金属多孔体等具有气体扩散性及导电性的多孔质材料形成。阴极侧多孔体流路层230及阳极侧多孔体流路层220，由于空孔率高于阴极侧扩散层217及阳极侧扩散层216，因此内部的气体流动阻力低，作为供反应气体流动的流路发挥作用。

在以下的说明中，将层叠发电组件200的各层的方向简称为“层叠方向”，将膜电极接合体210的面方向（即与层叠方向大致垂直的方向）简称为“面方向”。此外，将面方向中、与最接近燃料气体供给歧管162、氧化剂气体供给歧管152的发电组件200的各层的外周边平行的方向称为Y方向，将与Y方向大致垂直的面方向称为X方向（参照图3~图5）。

如图4及图5所示，在与燃料气体供给歧管162、氧化剂气体供给歧管152相对的位置，电解质膜212的沿X方向的长度比构成发电组件200的其他层（阳极214、阴极215）的长度长。即，若从燃料电池100的层叠方向观察发电组件200，电解质膜212比其他层向X方向突出。在图3（a）及（b）用阴影线表示单电池140的平面中的电解质膜212与其他层（阳极214、阴极215）的位置。为了提高耐久性、处理性，可以在电解质膜212的突出部分设置PEN等形成的保护层。

阴极侧分隔件320及阳极侧分隔件310是将金属板加工而形成。在阴极侧分隔件320，在比与膜电极接合体210相对的位置靠面方向外侧的位置，如图4（a）及图4（b）所示那样形成有构成燃料气体供给歧管162的开口321，并如图5（a）及图5（b）所示那样形成有构成氧化剂气体供给歧管152的开口323。

图6是表示阴极侧分隔件320的开口321附近的结构的立体图。如图4及图6所示，在阴极侧分隔件320的与用于构成燃料气体供给歧管162的开口321相邻的位置形成有折返部分322。如后面详述，折返部分322是这样形成的：将作为阴极侧分隔件320的材料的金属板中的形成开口321的位置的至少一部分金属板，以开口321的膜电极接合体210侧的边为弯折线，向沿着单电池140的层叠方向（朝向阳极侧分隔件310）、且沿着X方向（朝向膜电极接合体210）的内侧方向折返。

如图4（a）及图4（b）所示，折返部分322由与面方向大致垂直的（与层叠方向大致平行的）垂直部分和与面方向大致平行的平行部分构成。折返部分322的平行部分的沿着层叠方向的位置是比电解质膜212的位置稍靠阴极侧的位置。在折返部分322的平行部分与沿着层叠方向同折返部分322的平行部分相对的阴极侧分隔件320的部分之间，形成有内部流路空间350。此外，在折返部分322的垂直部分形成有用于将燃料气体供给歧管162和内部流路空间350连通的多个连通孔326。多个连通孔326沿Y方向相互隔开预定间隔地并列配置。

在沿着层叠方向与折返部分322的平行部分相对的阴极侧分隔件320的位置形成多个向自阴极侧分隔件320朝阳极侧分隔件310的方向凸的形状（即向内部流路空间350突出的形状）的凸部324。多个凸部324以沿着Y方向的位置不与连通孔326重叠的方式沿着Y方向相互隔开预定间隔地并列配置。各凸部324具有沿X方向延伸的大致长方形形状的平面。各凸部324的与面方向大致平行的部分的沿着层叠方向的位置是，与折返部分322的平行部分相邻的位置。

同样，如图5（a）及图5（b）所示，在阴极侧分隔件320的与用于构成氧化剂供给歧管152的开口323相邻的位置形成有折返部分325。折返部分325是这样形成的：将作为阴极侧分隔件320的材料的金属板中的形成开口323的位置的至少一部分金属板，以开口323的膜电极接合体210侧的边为弯折线，向沿着单电池140的层叠方向且沿着X方向的内侧方向折返。折返部分325由与面方向大致垂直的垂直部分和与面方向大致平行的平行部分构成。折返部分325的平行部分的沿着层叠方向的位置，与折返部分322同样，是比电解质膜212的位置稍靠阴极侧的位置，是在与电解质膜212之间确保用于密封的微小空间的位置。在折返部分325的平行部分与沿着层叠方向同折返部分325的平行部分相对的阴极侧分隔件320的部分之间，形成有内部流路空间360。在折返部分325的垂直部分形成有用于将氧化剂气体供给歧管152和内部流路空间360连通的多个连通孔326。多个连通孔326沿Y方向相互隔开预定间隔地并列配置。

在沿着层叠方向与折返部分325的平行部分相对的阴极侧分隔件320的位置形成多个向自阴极侧分隔件320朝阳极侧分隔件310的方向凸的形状（即向内部流路空间360突出的形状）的凸部324。多个凸部324以沿着Y方向的位置不与连通孔326重叠的方式沿着Y方向相互隔开预定间隔地并列配置。各凸部324具有沿X方向延伸的大致长方形形状的平面。各凸部324的与面方向大致平行的部分的沿着层叠方向的位置是，与折返部分325的平行部分相邻的位置。

在以下的说明中，将阴极侧分隔件320的与用于构成燃料气体供给歧管162的开口321相邻的折返部分322也称为燃料气体侧折返部分322，将阴极侧分隔件320的与用于构成氧化剂气体供给歧管152的开口323相邻的折返部分325也称为氧化剂气体侧折返部分325。本实施例的燃料气体侧折返部分322相当于本发明的第2折返部分，本实施例的氧化剂气体侧折返部分325相当于本发明的第1折返部分。本实施例的凸部324相当于本发明的第1凸部。

如图4（a）及图4（b）所示，燃料气体侧折返部分322的平行部分的沿着X方向的长度是沿着层叠方向不与电解质膜212重叠的长度。与此相对，如图5（a）及图5（b）所示，氧化剂气体侧折返部分325的平行部分的沿着X方向的长度是沿着层叠方向与电解质膜212重叠的长度。即，燃料气体侧折返部分322的平行部分的沿X方向的长度小于氧化剂气体侧折返部分325的平行部分的沿X方向的长度。在图3（a）及（b）用阴影线表示单电池140的平面中的燃料气体侧折返部分322的平行部分及氧化剂气体侧折返部分325的平行部分的位置。

在阴极侧分隔件320，还在与电解质膜212的突出部分相对的位置，形成有向自阴极侧分隔件320朝阳极侧分隔件310的方向凸的凸部327（参照图4（a）及（b））。凸部327的与面方向大致平行的部分的沿着层叠方向的位置是与燃料气体侧折返部分322的平行部分大致相同的位置。在凸部327的沿着层叠方向的外侧填充有填充材料430。在与氧化剂气体侧折返部分325相对的位置不形成凸部327（参照图5（a）及（b））。

在阴极侧分隔件320，在包围开口321的除了形成燃料气体侧折返部分322一侧以外的三方的位置及包围开口323的除了形成氧化剂气体侧折返部分325一侧以外的三方的位置，形成向自阴极侧分隔件320朝阳极侧分隔件310的方向凸的凸部329（参照图3~图5）。凸部329的与面方向大致平行的部分的沿着层叠方向的位置与折返部分322及325的平行部分大致相同。

如图4及图5所示，在阳极侧分隔件310，与阴极侧分隔件320同样，在比与膜电极接合体210相对的位置靠面方向外侧的位置形成有构成燃料气体供给歧管162的开口311，并形成有构成氧化剂气体供给歧管152的开口313。此外，在阳极侧分隔件310的自与阴极侧分隔件320的燃料气体侧折返部分322相对的位置向面方向外侧，形成有向自阳极侧分隔件310朝阴极侧分隔件320的方向凸的形状的凸部312。凸部312的与面方向大致平行的部分的沿着层叠方向的位置是在与燃料气体侧折返部分322及凸部329的与面方向大致平行的部分之间确保用于密封的微小空间的位置。此外，在阳极侧分隔件310的自与阴极侧分隔件320的氧化剂气体侧折返部分325相对的位置向面方向外侧，形成有向自阳极侧分隔件310朝阴极侧分隔件320的方向凸的形状的凸部315。凸部315的与面方向大致平行的部分的沿着层叠方向的位置是在与氧化剂气体侧折返部分325及凸部329的与面方向大致平行的部分之间确保用于密封的微小空间的位置。

另外，在阳极侧分隔件310没有如阴极侧分隔件320那样形成折返部分322及325。第1实施例的阴极侧分隔件320相当于本发明的第1分隔件，第1实施例的阳极侧分隔件310相当于本发明的第2分隔件。

如图4（a）及（b）所示，阴极侧分隔件320的燃料气体侧折返部分322的平行部分与阳极侧分隔件310的凸部312之间（图中的R2部分）被密封材料420密封。阴极侧分隔件320的凸部327与电解质膜212之间（图中的R1部分）被密封材料410密封。如图5（a）及（b）所示，阴极侧分隔件320的氧化剂气体侧折返部分325的平行部分与阳极侧分隔件310的凸部315之间、及氧化剂气体侧折返部分325的平行部分与电解质膜212之间（图中的R3部分）被密封材料440密封。而且，阴极侧分隔件320的凸部329与阳极侧分隔件310的凸部312及315之间被密封材料450密封。各密封材料发挥在密封部位的密封功能和防止短路功能。作为密封材料例如可使用粘结剂、热塑性树脂。如图4所示，各密封材料410、420、440、450的沿着层叠方向的位置大致相同。

在图3~图5中表示了单电池140的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也相同。即，在单电池140的燃料气体排出歧管164附近形成有构成燃料气体排出歧管164的开口，在该开口的旁边形成有金属板的一部分向膜电极接合体210的方向折返而成的折返部分322。在折返部分322形成有将燃料气体排出歧管164和在折返部分322与阴极侧分隔件320之间形成的内部流路空间连通的连通孔。此外，在单电池140的氧化剂气体排出歧管154附近形成有构成氧化剂气体排出歧管154的开口，在该开口旁边形成有金属板的一部分向膜电极接合体210的方向折返而成的折返部分325。在折返部分325形成有将氧化剂气体排出歧管154和在折返部分325与阴极侧分隔件320之间形成的内部流路空间连通的连通孔。

如图4及图5所示，为了在层叠多个单电池140时形成图2及图3所示的在面方向包围发电组件200及各歧管用开口的密封线SL，在单电池140配置密封垫片500。密封垫片500是通过注塑成形而形成。密封垫片500具有凸部502。在层叠多个单电池140时，配置在某单电池140的密封垫片500的凸部502与相邻的其他单电池140的阳极侧分隔件310的凸部312及315的表面紧贴而形成密封线SL。在单电池140平面上的密封垫片500及凸部502的配置是使得形成图2及图3所示的密封线SL、并且在图4及图5所示的截面中与凸部324及凸部329重叠的配置。

在阳极侧分隔件310中的与膜电极接合体210相对的位置形成有多个微凹部（dimple）319。层叠多个单电池140时，微凹部319的层叠方向最外侧的表面与沿着层叠方向相邻的其他单电池140的阴极侧分隔件320的表面接触。由此，在2个单电池140之间（即，在阳极侧分隔件310与同该阳极侧分隔件310不夹着膜电极接合体210地相邻的阴极侧分隔件320之间）形成沿着面方向连续的空间。该空间与图2所示的冷却介质供给歧管172及冷却介质排出歧管174连通，用作冷却介质的流路。微凹部319相当于本发明的第2凸部。

在图4（a）及（b）中如箭头所示，被供给到燃料气体供给歧管162的作为燃料气体的氢经由连通孔326被导入内部流路空间350。内部流路空间350与发电组件200的阳极侧端面（与面方向大致垂直的面）连通。因此，被导入内部流路空间350的燃料气体一边在阳极侧多孔体流路层220流动一边被供给到阳极侧扩散层216及阳极214。在发电组件200中未利用的燃料气体经由在燃料气体排出歧管164侧形成的未图示的内部流路空间而排出到燃料气体排出歧管164。

在图5（a）及（b）中箭头所示，被供给到氧化剂气体供给歧管152的作为氧化剂气体的空气经由连通孔326被导入内部流路空间360。内部流路空间360与发电组件200的阴极侧的端面连通。因此，被导入内部流路空间360的氧化剂气体一边在阴极侧多孔体流路层230流动一边被供给到阴极侧扩散层217及阴极215。在发电组件200中未利用的氧化剂气体经由在氧化剂气体排出歧管154侧形成的未图示的内部流路空间而排出到氧化剂气体排出歧管154。

图7是表示第1实施例的单电池140的制造工序的流程图。在单电池140的制造工序的步骤S110，进行阴极侧分隔件320的成形。图8是表示阴极侧分隔件320的成形工序的流程图。图9是表示在阴极侧分隔件320的成形工序中在各阶段的阴极侧分隔件320的状态的说明图。在图9表示了阴极侧分隔件320的构成燃料气体供给歧管162的开口321附近的部分的状态，构成氧化剂气体供给歧管152的开口323附近的部分的状态也是同样。

在阴极侧分隔件320的成形工序的步骤S210，对作为阴极侧分隔件320的材料的金属板实施冲压成形加工，形成凸部324。在图9（a）表示用冲压机P对作为阴极侧分隔件320的材料的金属板进行冲压而形成凸部324的状况。另外，金属板中不形成凸部324的部分成为内部流路空间350（或内部流路空间360）。在图9（b）表示了在金属板中比形成开口321的位置靠面方向内侧（膜电极接合体210侧）的位置形成凸部324的状况。在该冲压成型加工中，除了凸部324之外，也形成凸部327、凸部329。

在阴极侧分隔件320的成形工序的步骤S220中，对作为阴极侧分隔件320的材料的金属板实施开孔加工，形成连通孔326。在图9（c）表示了在金属板形成了连通孔326的状况。连通孔326被形成为在开口321（或开口323）的弯折线附近沿着X方向并列、且其沿着Y方向的位置不与凸部324重叠。

在阴极侧分隔件320的成形工序的步骤S230，对作为阴极侧分隔件320的材料的金属板实施弯折加工，形成燃料气体侧折返部分322及氧化剂气体侧折返部分325。在图9（d）表示了在金属板形成开口321，且形成开口321的位置的一部分金属板被弯折加工的状况。由此在阴极侧分隔件320形成构成燃料气体供给歧管162的开口321及构成氧化剂气体供给歧管152的开口323，并形成燃料气体侧折返部分322及氧化剂气体侧折返部分325。

在单电池140的制造工序（图7）的步骤S120，进行阳极侧分隔件310的成形。在阳极侧分隔件310的成形中，对作为材料的金属板实施冲压成型加工，形成开口311及313、微凹部319、凸部312及315。

在单电池140的制造工序的步骤S130中，在阴极侧分隔件320配置密封材料。密封材料配置在上述的密封材料410、420、440、450的位置。在步骤S140，在阴极侧分隔件320层叠构成发电组件200的各层，进而层叠阳极侧分隔件310。在步骤S160，在层叠状态下通过热压接进行接合，完成单电池140的制造。

如以上说明，在第1实施例的燃料电池100中，在阴极侧分隔件320形成有构成燃料气体供给歧管162的开口321及构成氧化剂气体供给歧管152的开口323，在阳极侧分隔件310形成有构成燃料气体供给歧管162的开口311及构成氧化剂气体供给歧管152的开口313。在阴极侧分隔件320具有折返部分322，该折返部分322是在作为阴极侧分隔件320的材料的金属板中的形成开口321的位置的至少一部分金属板以开口321的膜电极接合体210侧的边为弯折线向膜电极接合体210侧折返而形成的。阴极侧分隔件320具有折返部分325，该折返部分325是金属板中的形成开口323的位置的至少一部分金属板以开口323的膜电极接合体210侧的边为弯折线向膜电极接合体210侧折返而形成的。在折返部分322及折返部分325的平行部分与阴极侧分隔件320之间形成有与膜电极接合体210的端面连通的内部流路空间350及360。此外，在折返部分322及折返部分325的垂直部分形成有将内部流路空间350及360与燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152连通的连通孔326。在阴极侧分隔件320的燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近也同样通过使金属板的一部分折返而形成折返部分。因此，在第1实施例的燃料电池100中，能够兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。此外，在第1实施例的燃料电池100中，由于在阳极侧分隔件310未形成折返部分，因此与在阴极侧分隔件320及阳极侧分隔件310的两侧形成折返部分的情况相比，能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大。

在第1实施例的燃料电池100中，与使用施加了气体流路的树脂框或树脂膜等其他部件来实现兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和反应气体导出导入部的气体密封性的情况相比，能够谋求部件个数的降低、加工工序的简化、成本的降低。

在第1实施例的燃料电池100中，在反应气体导出导入部中反应气体经由发电组件200的端面（与面方向大致垂直的面）而被导出导入，因此与通过使反应气体经由发电组件200的层叠面（与面方向平行的面）导出导入来实现兼顾确保气体流路和气体密封性的情况相比，能够提高电极利用率，并能抑制由于气体滞留引起的排水性能的降低。而且，在第1实施例的燃料电池100中，能够不是使电极而是使金属制的分隔件具有密封垫片500的支承功能，因此与使电极具有密封垫片500的支承功能的情况相比，能够提高电极的耐久性。

此外，第1实施例的燃料电池100中，由于阴极侧分隔件320的燃料气体侧折返部分322的平行部分及氧化剂气体侧折返部分325的平行部分与阳极侧分隔件310之间被密封材料密封，因此与将分隔件与膜电极接合体之间密封的情况相比，能够在确保反应气体导出导入部的气体密封性的同时，减小膜电极接合体210的面积，能够谋求成本的降低。

在第1实施例的燃料电池100中，形成向阴极侧分隔件320侧的电极（阴极）供给氧化剂气体或从阴极排出氧化剂气体的内部流路空间360的氧化剂气体侧折返部分325的平行部分的沿面方向的长度，大于形成向相反侧的电极（阳极）供给燃料气体或从阳极排出燃料气体的内部流路空间350的燃料气体侧折返部分322的平行部分的沿面方向的长度。因此，在第1实施例的燃料电池100中，尤其是能够降低在氧化剂气体侧的气体导出导入部中的反应气体流路阻力。在第1实施例的燃料电池100中，氧化剂气体侧折返部分325的平行部分的长度是沿着层叠方向与电解质膜212重叠的长度，而燃料气体侧折返部分322的平行部分的长度是沿着层叠方向不与电解质膜212重叠的长度，因此能够确保燃料气体用的内部流路空间350与发电组件200的阳极侧端面的连通，同时将氧化剂气体侧折返部分325的平行部分与电解质膜212的关系设为可形成良好密封的关系，能够抑制交叉泄露发生。

在第1实施例的燃料电池100中，阴极侧分隔件320的燃料气体侧折返部分322的平行部分与阳极侧分隔件310的凸部312之间、阴极侧分隔件320的凸部327与电解质膜212之间、阴极侧分隔件320的氧化剂气体侧折返部分325的平行部分与阳极侧分隔件310的凸部315之间、氧化剂气体侧折返部分325的平行部分与电解质膜212之间被密封材料密封，各密封材料的沿着层叠方向的位置大致相同，因此可以使用简单形状的密封部件，或通过丝网印刷这样的简单工艺涂覆密封材料，能够谋求制造工序的简化及成本的降低。

在第1实施例的燃料电池100中，在与燃料气体侧折返部分322及氧化剂气体侧折返部分325的平行部分相对的阴极侧分隔件320的位置，沿与弯折线大致平行的方向并列地形成多个向内部流路空间350及360突出的形状的凸部324。因此，在第1实施例的燃料电池100中，在内部流路空间350及360形成有沿与弯折线大致垂直的方向（从歧管朝向膜电极接合体210的方向）延伸的多个小流路空间，因此能够提高反应气体导出导入部中的气体分配性。

在第1实施例的燃料电池100中，阳极侧分隔件310中的密封垫片500的承接面（凸部312及凸部315）的沿着层叠方向的位置在面内相同，因此能够将密封垫片500的形状形成为简单的形状，能够谋求成形模具的成本降低。

B．第2实施例

图10是表示构成第2实施例的燃料电池100的单电池140a的平面结构的说明图。在图10（a）放大表示单电池140a的燃料气体供给歧管162附近的部分（图2的X1部）的平面结构，在图10（b）放大表示单电池140a的氧化剂气体供给歧管152附近的部分（图2的X2部）的平面结构。此外，图11及图12是表示第2实施例的单电池140a的截面结构的说明图。在图11（a）表示图10（a）的A2－A2截面，在图11（b）表示图10（a）的B2－B2截面，在图12（a）表示图10（b）的C2－C2截面，在图12（b）表示图10（b）的D2－D2截面。图13是表示第2实施例的阴极侧分隔件320的开口321附近的结构的立体图。

第2实施例的单电池140a的结构在凸部324a及密封垫片500a的结构方面与第1实施例的单电池140的结构不同，在其他方面与第1实施例的单电池140的结构相同。如图10~图13所示，第2实施例的单电池140a的凸部324a由平坦形状的平坦部FP分开。平坦部FP是在金属板的冲压成形加工（图8的步骤S210）中未冲压而残留的金属板的部分。

凸部324a的平坦部FP设置在沿着从开口321及323朝向膜电极接合体210的方向（X方向）并列的2个位置。具体而言，凸部324a的平坦部FP的位置与密封垫片500a的凸部502的位置一致。即，密封垫片500a成形为使凸部502位于凸部324a的平坦部FP的位置。密封垫片500a的凸部502在层叠多个单电池140a时与相邻的其他单电池140a的阳极侧分隔件310的凸部312及315的表面紧贴而形成密封线SL。此时，平坦部FP发挥支承密封垫片500a的作用。因此，在第2实施例的单电池140a中，发挥支承密封垫片500a的作用的阴极侧分隔件320的部分的沿着层叠方向的位置在面内相同。在单电池140a的平面上的密封垫片500a及凸部502的配置与第1实施例相同，配置成形成在面方向包围发电组件200及各歧管用开口的密封线SL。

另外，在图10~图13表示了单电池140a的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也同样。

在构成第2实施例的燃料电池100的单电池140a中，与第1实施例同样，在阴极侧分隔件320形成折返部分322及325，因此能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，并且兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。

此外，在第2实施例的燃料电池100中，起到支承密封垫片500a作用的阴极侧分隔件320的部分的沿着层叠方向的位置在面内相同，因此能够使密封垫片500a在密封线SL处的反作用力在面内相同，能够抑制反应气体的泄露，并且能够抑制密封垫片500a的局部疲劳、发生分隔件变形。在第2实施例的燃料电池100中，由于密封垫片500a的截面形状在面内相同，因此能够谋求密封垫片成形工序的简化。此外，通过在形成凸部324a的位置仅在平坦部FP形成密封垫片500a，从而能够降低密封垫片成形所使用的材料量。此外，在第2实施例的燃料电池100中，内部流路空间350及360在凸部324a的平坦部FP处与沿Y方向相邻的其他内部流路空间350及360连通，因此提高了反应气体导出导入部的气体扩散性。在第2实施例的燃料电池100中，由于凸部324a具有平坦部FP，因此凸部324a的截面2次转矩变大，歧管周边的刚性变高。

C.第3实施例

图14及图15是表示构成第3实施例的燃料电池100的单电池140b的截面结构的说明图。在图14（a）表示图3（a）的A1－A1截面，在图14（b）表示图3（a）的B1－B1截面，在图15（a）表示图3（b）的C1－C1截面，在图15（b）表示图3（b）的D1－D1截面。

第3实施例的单电池140b的结构中，发电组件200b的结构方面与第1实施例的单电池140的结构不同，其他方面与第1实施例的单电池140的结构相同。如图14及图15所示，第3实施例的单电池140b的发电组件200b中，阴极侧的各层（阴极215、阴极侧扩散层217、阴极侧多孔体流路层230）的沿着面方向（X方向）的长度小于阳极侧的各层（阳极214b、阳极侧扩散层216b、阳极侧多孔体流路层220b）及电解质膜212的沿着面方向的长度。即，第3实施例的单电池140b是图4及图5所示的第1实施例的单电池140的阳极侧的各层沿着面方向伸长到与电解质膜212相同长度的结构。

在第3实施例的单电池140b中也与第1实施例的单电池140同样，阴极侧分隔件320的燃料气体侧折返部分322的平行部分与阳极侧分隔件310的凸部312之间（图中的R2部分）、阴极侧分隔件320的凸部327与电解质膜212之间（图中的R1部分）、阴极侧分隔件320的氧化剂气体侧折返部分325的平行部分与阳极侧分隔件310的凸部315之间、及氧化剂气体侧折返部分325的平行部分与电解质膜212之间（图中的R3部分）被密封材料密封。各密封材料的沿着层叠方向的位置大致相同。

在图14及图15表示了单电池140b的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也同样。

在构成第3实施例的燃料电池100的单电池140b中，与第1实施例同样，在阴极侧分隔件320形成折返部分322及325，因此能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，并且兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。

在第3实施例的单电池140b中，与第1实施例同样，阴极侧的各层的沿着面方向的长度小于电解质膜212的沿着面方向的长度，因此能够将阴极侧分隔件320的凸部327与电解质膜212之间密封，能够抑制发生交叉泄露。在第3实施例的单电池140b中，阴极侧的各层的沿着面方向的长度小于阳极侧的各层的沿着面方向的长度（即，阳极侧各层的长度大于阴极侧各层的长度），因此在电解质膜212的未配置阴极侧各层的部分配置阳极侧各层，电解质膜212被阳极侧各层增强。因此，在第3实施例的燃料电池100中，能够抑制由于电解质膜212的破裂引起的交叉泄露的发生。在第3实施例的燃料电池100中，由于阴极侧各层比阳极侧各层短，因此能够抑制两者直接接触而发生短路。

D．第4实施例

图16及图17是表示构成第4实施例中的燃料电池100的单电池140c的截面结构的说明图。在图16（a）表示图3（a）的A1－A1截面，在图16（b）表示图3（a）的B1－B1截面，在图17（a）表示图3（b）的C1－C1截面，在图17（b）表示图3（b）的D1－D1截面。

第4实施例的单电池140c的结构中，燃料气体侧折返部分322c及氧化剂气体侧折返部分325c的结构方面与第1实施例的单电池140的结构不同，其他方面与第1实施例的单电池140的结构相同。如图16及图17所示，在第4实施例的单电池140c中，在燃料气体侧折返部分322c及氧化剂气体侧折返部分325c的平行部分的顶端形成有向阴极侧分隔件320一侧弯折而成的顶端侧弯折部分BP。在第4实施例中，顶端侧弯折部分BP的顶端与阴极侧分隔件320的表面接触。在顶端侧弯折部分BP中的沿着X方向与连通孔326相对的位置形成有将内部流路空间350及360与膜电极接合体210侧的内部空间连通的连通孔328。

在第4实施例的单电池140c中，被供给到燃料气体供给歧管162的作为燃料气体的氢经由连通孔326导入内部流路空间350，进而经由连通孔328导入与发电组件200的阳极侧端面连通的空间。此外，被供给到氧化剂气体供给歧管152的作为氧化剂气体的空气经由连通孔326被导入内部流路空间360，进而经由连通孔328被导入与发电组件200的阴极侧端面连通的空间。

在图16及图17表示了单电池140c的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也同样。

在构成第4实施例的燃料电池100的单电池140c中，与第1实施例同样，在阴极侧分隔件320形成折返部分322c及325c，因此能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，同时实现兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。

在第4实施例的单电池140c中，在燃料气体侧折返部分322c及氧化剂气体侧折返部分325c的平行部分的顶端形成朝向阴极侧分隔件320一侧弯折的顶端侧弯折部分BP，因此能够抑制燃料气体侧折返部分322c及氧化剂气体侧折返部分325c在回弹作用下向层叠方向的阳极侧分隔件310侧变形，能够抑制由于两分隔件的接触而发生短路。此外，在阴极侧分隔件320的燃料气体侧折返部分322与阳极侧分隔件310之间（图中的R2部分）、氧化剂气体侧折返部分325与电解质膜212之间（图中的R3部分）的密封位置，顶端侧弯折部分BP起到支承密封的作用，因此能够提高密封性能。尤其是在氧化剂气体侧折返部分325与电解质膜212之间的密封位置，在电解质膜212膨润时也能由顶端侧弯折部分BP起到支承的作用，因此能够抑制密封性能的恶化，能够抑制交叉泄露的发生。由于在顶端侧弯折部分BP形成有连通孔328，因此可确保反应气体的流通路。

E．第5实施例

图18及图19是表示构成第5实施例的燃料电池100的单电池140d的截面结构的说明图。在图18（a）表示图3（a）的A1－A1截面，在图18（b）表示图3（a）的B1－B1截面，在图19（a）表示图3（b）的C1－C1截面，在图19（b）表示图3（b）的D1－D1截面。

第5实施例的单电池140d的结构中，燃料气体侧折返部分322d及氧化剂气体侧折返部分325d的结构方面与第4实施例的单电池140c的结构不同，其他方面与第4实施例的单电池140c的结构相同。如图18及图19所示，在第5实施例的单电池140d中，燃料气体侧折返部分322d及氧化剂气体侧折返部分325d的顶端侧弯折部分BP的长度比第4实施例的短，其顶端未达到阴极侧分隔件320的表面。即，在第5实施例中，在顶端侧弯折部分BP的顶端与阴极侧分隔件320的表面之间确保间隙。

在第5实施例的单电池140d中，被供给到燃料气体供给歧管162的作为燃料气体的氢经由连通孔326被导入内部流路空间350，进而经由顶端侧弯折部分BP与阴极侧分隔件320表面之间的间隙被导入与发电组件200的阳极侧端面连通的空间。被供给到氧化剂气体供给歧管152的作为氧化剂气体的空气经由连通孔326被导入内部流路空间360，进而经由顶端侧弯折部分BP与阴极侧分隔件320表面之间的间隙被导入与发电组件200的阴极侧端面连通的空间。

在图18及图19表示了单电池140d的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也同样。

在构成第5实施例的燃料电池100的单电池140d中，与第1实施例同样，在阴极侧分隔件320形成有折返部分322d及325d，因此能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，同时实现兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。

在第5实施例的单电池140d中，与第4实施例同样，在燃料气体侧折返部分322d及氧化剂气体侧折返部分325d的平行部分的顶端形成有顶端侧弯折部分BP，因此能够抑制燃料气体侧折返部分322d及氧化剂气体侧折返部分325d在回弹作用下向层叠方向的阳极侧分隔件310侧变形，能够抑制由于两分隔件的接触而发生短路。另外，由于在顶端侧弯折部分BP与阴极侧分隔件320表面之间存在间隙，因此可确保反应气体的流通路。

F．第6实施例

图20是表示构成第6实施例的燃料电池100的单电池140e的截面结构的说明图。在图20（a）表示图3（b）的C1－C1截面，在图20（b）表示图3（b）的D1－D1截面。第6实施例的燃料电池100的图3（a）中的A1－A1截面及B1－B1截面与图4所示的第1实施例相同。

第6实施例的单电池140e的结构中，在阴极侧分隔件320e的沿层叠方向与电解质膜212重叠的位置形成有向阳极侧分隔件310的方向凸的形状的凸部336，在这一方面与第1实施例的单电池140的结构不同，其他方面与第1实施例的单电池140的结构相同。凸部336形成在形成有氧化剂气体侧折返部分325的部分中的与凸部324相对的位置。凸部336的阳极侧分隔件310侧的表面与氧化剂气体侧折返部分325的阴极侧分隔件320e侧的表面接触。

在图20表示了单电池140e的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也同样。

在构成第6实施例的燃料电池100的单电池140e中，与第1实施例同样，在阴极侧分隔件320形成有折返部分322及325，因此能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，同时实现兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。

此外，在第6实施例的单电池140e中，在阴极侧分隔件320e中的沿层叠方向与电解质膜212重叠的位置形成凸部336，凸部336的表面与氧化剂气体侧折返部分325的表面接触，因此能够抑制氧化剂气体侧折返部分325在回弹作用下向层叠方向的阳极侧分隔件310侧变形，能够抑制由于两分隔件的接触而发生短路。在氧化剂气体侧折返部分325与电解质膜212之间（图中的R3部分）的密封位置处，在电解质膜212膨胀时也能由凸部336起到支承密封的作用，因此能够抑制密封性能的恶化，能够抑制交叉泄露的发生。

G．第7实施例

图21及图22是表示构成第7实施例的燃料电池100的单电池140f的截面结构的说明图。在图21（a）表示图3（a）的A1－A1截面，在图21（b）表示图3（a）的B1－B1截面，在图22（a）表示图3（b）的C1－C1截面，在图22（b）表示图3（b）的D1－D1截面。

第7实施例的单电池140f的结构中，阳极侧分隔件310f的结构方面与第1实施例的单电池140的结构不同，其他方面与第1实施例的单电池140的结构相同。如图21及图22所示，在第7实施例的单电池140f中，在阳极侧分隔件310f的沿着面方向的端部形成有向远离阴极侧分隔件320的方向弯折而成的端部弯折部分317。在此，阳极侧分隔件310f的沿着面方向的端部是指与燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152相邻的位置、和阳极侧分隔件310f的最外周部。

端部弯折部分317由与面方向大致垂直的（与层叠方向大致平行的）垂直部分和与面方向大致平行的平行部分构成。端部弯折部分317的平行部分的沿着层叠方向的位置与阳极侧分隔件310f的平坦部的位置相同。在与燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152相邻的位置形成的端部弯折部分317，平行部分的顶端构成开口311及开口313。

在图21及图22表示了单电池140f的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也同样。

在构成第7实施例的燃料电池100的单电池140f中，与第1实施例同样，在阴极侧分隔件320形成有折返部分322及325，因此能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，同时实现兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。

此外，通常，金属制分隔件的端部随着切断加工、开孔加工而容易产生毛刺、翘起，从而在单电池容易变形，因此单电池中的分隔件端部的位置是容易发生分隔件之间的短路的位置。在第7实施例的单电池140f中，在阳极侧分隔件310f的沿着面方向的端部形成有向远离阴极侧分隔件320的方向弯折而成的端部弯折部分317，因此可以增大分隔件之间的距离，能够有效地抑制在分隔件之间发生短路。此外，在第7实施例的单电池140f中，利用端部弯折部分317提高端部的抗弯强度，因此能够抑制端部的弯曲变形。

在第7实施例的单电池140f中，阳极侧分隔件310f的端部的端部弯折部分317以外的部分与阴极侧分隔件320之间被密封材料420密封。在此，若在密封部位密封材料的量不足，则出现分隔件之间短路的危险性变大，若在密封部位密封材料的量过大，则需要将从端面溢出的密封材料（毛刺）除去的作业（去毛刺）。在第7实施例的单电池140f中，由于在阳极侧分隔件310f的端部形成有端部弯折部分317，因此在阳极侧分隔件310f与阴极侧分隔件320之间可确保多余密封材料的缓冲空间，即使在分隔件之间配置了充分量的密封材料，也不需要除去溢出的密封材料的作业，因此可抑制作业工序的繁杂化，同时有效地抑制发生分隔件之间短路。

H．第8实施例

图23及图24是表示构成第8实施例的燃料电池100的单电池140g的截面结构的说明图。图23（a）表示图3（a）的A1－A1截面，图23（b）表示图3（a）的B1－B1截面，图24（a）表示图3（b）的C1－C1截面，图24（b）表示图3（b）的D1－D1截面。

第8实施例的单电池140g的结构中，在阳极侧分隔件310g的沿着面方向的端部形成的端部弯折部分317g的结构方面与第7实施例的单电池140f的结构不同，其他方面与第7实施例的单电池140f的结构相同。在第8实施例的单电池140g中，在阳极侧分隔件310g的端部形成的端部弯折部分317g的平行部分的沿着与面方向大致垂直的方向（层叠方向）的位置，与微凹部319的最外侧部的位置相同。在第8实施例的单电池140g中，微凹部319的最外侧部的沿着层叠方向的位置是阳极侧分隔件310的除了端部弯折部分317g以外的部分中的、最远离阴极侧分隔件320的部分。

在图23及图24表示了单电池140g的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也同样。

在构成第8实施例的燃料电池100的单电池140g中，与第1实施例同样，在阴极侧分隔件320形成有折返部分322及325，因此能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，同时实现兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。

在第8实施例的单电池140g中，与第7实施例同样，在阳极侧分隔件310g的端部形成有端部弯折部分317g，因此可以抑制作业工序的繁杂化、同时有效地抑制在分隔件之间发生短路，并能抑制端部的弯曲变形。

在第8实施例的单电池140g中，通过提高热压接工序的精度而能够提高单电池的品质。图25是表示第8实施例的单电池的热压接工序的状况的说明图。如图25所示，在单电池制造时的热压接工序（图7的步骤S150），在下侧夹具Gl载置将构成单电池140g的各层层叠而成的工件，由上侧夹具Gu和下侧夹具Gl按压工件。在此，在第8实施例的单电池140g中，端部弯折部分317g的平行部分的沿着与面方向大致垂直的方向的位置与位于阳极侧分隔件310g最外侧的微凹部319的位置一致，此外，阴极侧分隔件320的凸部327、324、329以外的部分是平坦形状（即，沿与面方向大致垂直的方向的位置相同）。因此，如图25所示，作为热压接工序用的下侧夹具Gl，可以使用不需要在工件侧表面实施凹凸加工的平坦形状的夹具，并且作为上侧夹具Gu，可以使用在除了用于避免与密封垫片500干扰的挖入部以外的部分不需要对工件侧表面施加凹凸加工的平坦形状的夹具。这样的平坦形状的夹具，其工件侧表面的位置精度良好，可抑制随着加工产生的内部变形。此外，上侧夹具Gu中除了挖入部以外的部分是平坦形状，因此挖入部的体积相对于整体体积的比例低，从而可抑制发生翘起。因此，在用于制造第8实施例的单电池140g的热压接工序中，能够使用工件侧表面的位置精度良好、抑制内部变形、发生翘起的夹具，结果，可以提高所制造的单电池140g的精度。尤其是在用于制造第8实施例的单电池140g的热压接工序中，能够提高密封垫片500周边部分的沿着层叠方向的位置的精度，因此能够抑制密封垫片500周边部的位置精度降低、密封反力降低，发生气体泄露。

I．第9实施例

图26及图27是表示构成第9实施例的燃料电池100的单电池140h的截面结构的说明图。图26（a）表示图3（a）的A1－A1截面，图26（b）表示图3（a）的B1－B1截面，图27（a）表示图3（b）的C1－C1截面，图27（b）表示图3（b）的D1－D1截面。

第9实施例的单电池140h的结构中，阳极侧分隔件310h及阴极侧分隔件320h的结构方面与第7实施例的单电池140f的结构不同，其他方面与第7实施例的单电池140f的结构相同。在第9实施例的单电池140h中，微凹部319h不是形成在阳极侧分隔件310h而是形成在阴极侧分隔件320h。在第9实施例的单电池140h中，与第7实施例同样，在阳极侧分隔件310h的沿着面方向的端部形成有向远离阴极侧分隔件320h的方向弯折而成的端部弯折部分317。端部弯折部分317的平行部分的沿着层叠方向的位置与阳极侧分隔件310h的平坦部的位置相同。

在第9实施例的单电池140h，在密封垫片500的周边部形成有向沿着层叠方向从阳极侧分隔件310h离开的方向凸的形状的凸部338。凸部338的与面方向平行的部分的沿着层叠方向的位置与微凹部319h的最外侧部的位置相同。凸部338相当于本发明的第3凸部。

在图26及图27表示了单电池140h的燃料气体供给歧管162及氧化剂气体供给歧管152附近的结构，燃料气体排出歧管164及氧化剂气体排出歧管154附近的结构也同样。

在构成第9实施例的燃料电池100的单电池140h中，与第1实施例同样，由于在阴极侧分隔件320h形成有折返部分322及325，因此能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，同时实现兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。

在第9实施例的单电池140h中，与第7实施例同样，由于阳极侧分隔件310h的端部形成有端部弯折部分317，因此可以抑制作业工序的繁杂化、同时有效地抑制在分隔件之间发生短路，并能抑制端部的弯曲变形。

而且，在第9实施例的单电池140h中，与第8实施例同样，通过提高热压接工序的精度，能够提高单电池的品质。图28是表示第9实施例的单电池的热压接工序的状况的说明图。在第9实施例的单电池140h中，端部弯折部分317的平行部分的沿着与面方向大致垂直的方向的位置与阳极侧分隔件310h的平坦部的位置一致，阴极侧分隔件320h的凸部338中的与面方向平行的部分的沿着层叠方向的位置与微凹部319h的最外侧部的位置相同。因此，如图28所示，作为热压接工序用的下侧夹具Gl，可以使用不需要在工件侧表面实施凹凸加工的平坦形状的夹具，并且作为上侧夹具Gu，可以使用在除了用于避免与密封垫片500干扰的挖入部以外的部分，不需要对工件侧表面施加凹凸加工的平坦形状的夹具。因此，在用于制造第9实施例的单电池140h的热压接工序中，可以使用工件侧表面的位置精度良好、可抑制内部变形、发生翘起的夹具，结果，可以提高所制造的单电池140h的精度。尤其是在用于制造第9实施例的单电池140h的热压接工序中，能够提高密封垫片500周边部分的沿着层叠方向的位置的精度，因此能够抑制密封垫片500周边部的位置精度降低、密封反力降低，发生气体泄露。在用于制造第9实施例的单电池140h的热压接工序中，能够增大下侧夹具Gl与工件的接触面积，因此能够对工件均匀地施加载荷，能够提高所制造的单电池140g的精度。

此外，在第9实施例的单电池140h中，在生成水多的阴极侧形成微凹部319h，因此阴极侧多孔体流路层230内的生成水被汲取并保持到微凹部319h与阴极侧多孔体流路层230之间的空间，从而可以抑制由于生成水对阴极侧多孔体流路层230中的燃料气体的流通的阻碍，并能提高生成水的排出能力。

J．变形例

本发明不限于上述的实施例、实施方式，在不脱离其要旨的范围内可以以各种方式来实施，例如可以如下这样变形。

J1．变形例1

上述各实施例的燃料电池系统10的结构只是一例，燃料电池系统10的结构可以进行各种变更。例如，在上述各实施例中，发电组件200包括阳极侧多孔体流路层220及阴极侧多孔体流路层230，但如图29所示，发电组件200也可以不含有多孔体流路层。在图29所示的变形例的单电池140中，也能够抑制加工工序的繁杂化、燃料电池尺寸的增大，同时实现兼顾确保反应气体导出导入部的气体流路和确保反应气体导出导入部的气体密封性。在上述各实施例中，在折返部分322及325的垂直部分设有多个连通孔326，但也可以取代多个连通孔326而设置连续的缝隙状的开口。此外，发电组件200也可以不包括阳极侧扩散层216及阴极侧扩散层217。

在上述各实施例中，特定了构成燃料电池100的各部分的材料，但不限于这些材料，可以使用合适的各种材料。例如，阴极侧多孔体流路层230及阳极侧多孔体流路层220使用金属多孔体而形成，也可以使用碳多孔体这样的其他材料而形成。

J2．变形例2

在上述各实施例的单电池140中，可以使阴极侧和阳极侧相反。即，在上述各实施例的单电池140的结构中，在阴极侧分隔件320形成有折返部分322及325，在阳极侧分隔件310不形成折返部分，但也可以相反，采用在阳极侧分隔件310形成折返部分，在阴极侧分隔件320不形成折返部分的结构。在采用这样的结构时，关于折返部分的沿着面方向的长度，与上述各实施例相反，优选是与构成燃料气体供给歧管162及燃料气体排出歧管164的开口321及311相邻的折返部分的长度大于与构成氧化剂气体供给歧管152及氧化剂气体排出歧管154的开口323及313相邻的折返部分的长度。即，优选是：与构成使在形成折返部分的分隔件侧的电极所利用的反应气体流动的歧管的开口相邻的折返部分的长度，大于与构成使在相反一侧的电极所利用的反应气体流动的歧管的开口相邻的折返部分的长度。此外，与构成使在形成折返部分的分隔件侧的电极所利用的反应气体流动的歧管的开口相邻的折返部分的长度，优选是沿着层叠方向（与面方向大致垂直的方向）与电解质膜212重叠的长度，与构成使在相反一侧的电极所利用的反应气体流动的歧管的开口相邻的折返部分的长度优选是沿着层叠方向不与电解质膜212重叠的长度。

此外，在上述各实施例中，与构成歧管（氧化剂气体供给歧管152、燃料气体供给歧管162、氧化剂气体排出歧管154、燃料气体排出歧管164）的所有开口相邻地形成折返部分，但也可以仅与一部分开口相邻地形成折返部分。

J3．变形例3

在上述第2实施例中，形成于阴极侧分隔件320的凸部324a被2个平坦部FP分开，但平坦部FP只要设于在凸部324a上形成的密封垫片500的凸部502的位置上即可，其个数不限于2处。

J4．变形例4

在上述第3实施例中，关于构成发电组件200b的各层的沿着面方向的长度，未必一定是阳极侧的各层的长度与电解质膜212的长度相同。在第3实施例中，只要阴极侧的各层的长度小于电解质膜212及阳极侧的各层的长度，就会成为在电解质膜212中未配置阴极侧各层的部分的至少一部分配置阳极侧各层，能增强电解质膜212而抑制发生交叉泄露，而且能够抑制阴极侧各层与阳极侧各层直接接触而发生短路。

在上述第3实施例中，可以是仅阳极侧的各层中的阳极214b及阳极侧扩散层216b的长度大于阴极侧的各层的长度，阳极侧多孔体流路层220b的长度与阴极侧的各层的长度相同。即使这样，也能增强电解质膜212而抑制发生交叉泄露，而且能够抑制阴极侧各层与阳极侧各层直接接触而发生短路。

附图标记说明

10…燃料电池系统

50…储氢罐

51…断流阀

52…调节器

53…配管

54…排出配管

60…气泵

61…配管

63…排出配管

70…散热器

71…水泵

72…配管

73…配管

100…燃料电池

110…端板

120…绝缘板

130…集电板

140…单电池

152…氧化剂气体供给歧管

154…氧化剂气体排出歧管

162…燃料气体供给歧管

164…燃料气体排出歧管

172…冷却介质供给歧管

174…冷却介质排出歧管

200…发电组件

210…膜电极接合体

212…电解质膜

214…阳极

215…阴极

216…阳极侧扩散层

217…阴极侧扩散层

220…阳极侧多孔体流路层

230…阴极侧多孔体流路层

310…阳极侧分隔件

311…开口

312…凸部

313…开口

315…凸部

317…端部弯折部分

319…微凹部

320…阴极侧分隔件

321…开口

322…燃料气体侧折返部分

323…开口

324…凸部

325…氧化剂气体侧折返部分

326…连通孔

327…凸部

328…连通孔

329…凸部

336…凸部

338…凸部

350…内部流路空间

360…内部流路空间

410…密封材料

420…密封材料

430…填充材料

440…密封材料

450…密封材料

500…密封垫片

502…凸部

Claims (16)

1.一种燃料电池，包括：

膜电极接合体，其含有电解质膜和配置在所述电解质膜的两面的电极层；和

第1及第2分隔件，其通过对金属板加工而形成，以夹着所述膜电极接合体的方式配置，

所述第1及第2分隔件在与所述膜电极接合体相对的位置的外侧位置具有构成与所述膜电极接合体的面方向大致垂直的反应气体流路的开口，

所述第1分隔件具有折返部分，所述折返部分是形成所述开口的位置的至少一部分所述金属板以所述开口的所述膜电极接合体侧的边为弯折线而向所述膜电极接合体侧折返而形成，

所述折返部分具有将内部流路空间与所述反应气体流路连通的连通孔，所述内部流路空间形成在所述折返部分与所述第1分隔件之间、与所述膜电极接合体的端面连通，

所述第2分隔件不具有所述折返部分。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，

所述第1分隔件的所述折返部分与所述第2分隔件之间被密封材料密封。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，

第1折返部分的沿着所述面方向的长度大于第2折返部分的沿着所述面方向的长度，所述第1折返部分是与构成使在所述膜电极接合体的所述第1分隔件侧的电极所利用的反应气体流动的所述反应气体流路的所述开口相邻的所述折返部分，所述第2折返部分是与构成使在所述膜电极接合体的所述第2分隔件侧的电极所利用的反应气体流动的所述反应气体流路的所述开口相邻的所述折返部分。

4.根据权利要求3所述的燃料电池，

在与所述开口相对的位置，所述电解质膜的沿着所述面方向的长度大于所述电极层的沿着所述面方向的长度，

所述第1折返部分的长度是使得沿着与所述面方向大致垂直的方向与所述电解质膜重叠的长度，

所述第2折返部分的长度是使得沿着与所述面方向大致垂直的方向与所述电解质膜不重叠的长度。

5.根据权利要求4所述的燃料电池，

所述第1分隔件的所述第1折返部分与所述第2分隔件之间、所述第1分隔件的所述第1折返部分与所述电解质膜之间、所述第1分隔件的所述第2折返部分与所述第2分隔件之间、所述第1分隔件中的沿着所述面方向比所述第2折返部分靠内侧的部分与所述电解质膜之间被密封材料密封，

各所述密封材料的沿着与所述面方向大致垂直的方向的位置相同。

6.根据权利要求1~5中的任一项所述的燃料电池，

还包括分别配置在所述膜电极接合体与所述第1分隔件之间和所述膜电极接合体与所述第2分隔件之间的气体扩散层，

所述第1分隔件侧的所述气体扩散层的沿着面方向的长度，小于所述第2分隔件侧的所述气体扩散层的沿着所述面方向的长度及所述电解质膜的沿着所述面方向的长度。

7.根据权利要求1~6中的任一项所述的燃料电池，

在所述第1分隔件的与所述折返部分相对的位置，通过所述金属板的冲压加工而形成有为向从所述第1分隔件朝向所述第2分隔件的方向凸出的形状且沿着与所述弯折线大致平行的方向排列的多个第1凸部。

8.根据权利要求7所述的燃料电池，

所述多个第1凸部被平坦形状的平坦部分开，所述平坦部设置在沿着从所述开口朝向所述膜电极接合体的方向排列的多个位置，

在所述平坦部配置有将所述开口在所述面方向包围而密封的密封垫片、和将所述燃料电池的外周在所述面方向包围而密封的密封垫片。

9.根据权利要求1~8中的任一项所述的燃料电池，

所述折返部分在顶端具有朝向所述第1分隔件侧弯折的顶端侧弯折部分。

10.根据权利要求9所述的燃料电池，

所述顶端侧弯折部分是所述顶端侧弯折部分的顶端达到所述第1分隔件的表面的形状，并具有使气体通过的连通孔。

11.根据权利要求1~10中的任一项所述的燃料电池，

在所述第2分隔件的沿着所述面方向的端部形成有向远离所述第1分隔件的方向弯折的端部弯折部分。

12.根据权利要求11所述的燃料电池，

在所述第2分隔件的所述端部弯折部分的顶端形成有端部平行部分，该端部平行部分与所述面方向大致平行，且沿着与所述面方向大致垂直的方向的位置与所述第2分隔件中的除了所述端部弯折部分以外的距所述第1分隔件最远的部分的位置相同。

13.根据权利要求12所述的燃料电池，

所述第2分隔件在与所述膜电极接合体相对的位置具有多个第2凸部，该第2凸部用于在所述第2分隔件、和与该第2分隔件沿着与所述面方向大致垂直的方向不夹着所述膜电极接合体而相邻的所述第1分隔件之间确保供冷却介质流通的空间，

所述第2分隔件中的除了所述端部弯折部分以外的距所述第1分隔件最远的部分是所述第2凸部的最外侧部。

14.根据权利要求12所述的燃料电池，

所述第1分隔件在与所述膜电极接合体相对的位置具有多个第2凸部，该第2凸部用于在所述第1分隔件、和与该第1分隔件沿着与所述面方向大致垂直的方向不夹着所述膜电极接合体而相邻的所述第2分隔件之间确保供冷却介质流通的空间，

在所述第1分隔件的与所述折返部分相对的位置，形成有沿着与所述面方向大致垂直的方向的位置与所述第2凸部的最外侧部的位置相同的第3凸部。

15.根据权利要求11所述的燃料电池，

所述第2分隔件的沿着所述面方向的端部的除所述端部弯折部分以外的部分与所述第1分隔件之间被密封材料密封。

16.根据权利要求1~15中的任一项所述的燃料电池，还包括：

气体扩散层，其分别配置在所述膜电极接合体与所述第1分隔件之间和所述膜电极接合体与所述第2分隔件之间，和

一对多孔体流路层，其由多孔体形成，分别配置在所述气体扩散层与所述第1分隔件之间和所述气体扩散层与所述第2分隔件之间，向所述气体扩散层供给反应气体。

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