CN113036176B - 燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明的燃料电池具备包括电解质膜的膜电极气体扩散层接合体、片部件、以及一对隔离件，第1隔离件具备向与配设有电解质膜的一侧相反的一侧突出的第1凸部，第2隔离件具备向与配设有电解质膜的一侧相反的一侧突出的第2凸部，在从相对于电解质膜垂直的方向观察时，第1凸部和第2凸部与电解质膜的至少一部分重叠，第1凸部具有第1重复部和第1非重复部，第2凸部具有第2重复部和第2非重复部，第1凸部具有在第1长边方向上延伸的形状，第2凸部具有在与第1长边方向交叉的第2长边方向上延伸的形状。

Description

燃料电池

技术领域

本公开涉及燃料电池。

背景技术

在燃料电池中存在由层叠体构成的结构，该层叠体是将多个燃料单电池层叠而成，该多个燃料单电池分别包括：具有电解质膜的膜电极接合体、和夹持膜电极接合体的两面的一对隔离件。通过以沿着层叠方向施加载荷的方式将各燃料单电池紧固，从而形成层叠体。若因向燃料单电池施加载荷而隔离件变形，则施加于膜电极接合体的发电区域的压力不一致，从而有可能导致燃料电池的性能降低。在日本特开2016-91849中记载有在隔离件的局部并且与膜电极接合体的发电区域的附近重叠的部位设置作为抑制隔离件的变形的加强部发挥功能的凸部的技术。凸部在各隔离件向与配设有膜电极接合体的一侧相反的一侧突出。在各隔离件，在与凸部突出的一侧的面相反的一侧的面，凸部所处的部位为凹部。

在某个形态的燃料电池中，在电解质膜的周缘部，为了保持电解质膜而经由热塑性的片部件接合隔离件。若因燃料电池的发电而膜电极接合体的温度变高，则片部件热膨胀。若发电结束并且膜电极接合体的温度降低，则片部件收缩。电解质膜中的片部件与电解质膜接合的部分伴随着片部件的膨胀而与片部件一起膨胀并移动，并伴随着片部件的收缩而与片部件一起收缩并移动。另一方面，电解质膜中的未与片部件接合的部分不会伴随着片部件的膨胀而与片部件一起膨胀并移动，并且不会伴随着片部件的收缩而与片部件一起收缩并移动。其结果是，在电解质膜中，伴随着片部件的膨胀和收缩而进行膨胀、收缩乃至移动的部位、与不与片部件一起膨胀、收缩乃至移动的部位之间的位置发生偏移，有时在两者的边界部分处，在电解质膜产生褶皱、电解质膜裂开。在日本特开2016-91849的技术中，因以下的理由而产生电解质膜中的不与片部件接合的部分。

之间隔着片部件的隔离件与电解质膜的接合如以下那样进行。即，通过将发热的模具按压于隔离件中的与片部件相接触的区域，从而将片部件暂时熔融，其后，使片部件冷却并固化，从而进行隔离件与电解质膜的接合。隔离件中的凸部所处的部位未按压有发热的模具。另外，隔离件中的凸部所处的部位的配设有电解质膜的一侧为凹部。因此，即使隔离件被模具朝向电解质膜挤压，与隔离件的凹部相对的片部件也不被挤压于电解质膜。因此，电解质膜中的隔离件的凸部所处的部位不与片部件接合。其结果是，有时在与片部件接合并与片部件一起膨胀、收缩乃至移动的部位、与不与片部件接合并且不与片部件一起膨胀、收缩乃至移动的部位的边界部分，在电解质膜产生褶皱、电解质膜裂开。

发明内容

本公开能够作为以下的方式来实现。

(1)具备：膜电极气体扩散层接合体，包括电解质膜；框状的片部件，由热塑性树脂形成，并与上述电解质膜的一个面的周缘部粘合；以及一对隔离件，夹持上述膜电极气体扩散层接合体和上述片部件，上述一对隔离件中的第1隔离件具备第1凸部，上述第1凸部向与配设有上述电解质膜的一侧相反的一侧突出，并且与上述电解质膜相对的一侧凹陷，上述一对隔离件中的第2隔离件具备第2凸部，上述第2凸部向与配设有上述电解质膜的一侧相反的一侧突出，并且与上述电解质膜相对的一侧凹陷，在从相对于上述电解质膜垂直的方向观察时，上述第1凸部和上述第2凸部与电解质膜的至少一部分重叠，上述第1凸部具有与上述第2凸部重叠的第1重复部、和不与上述第2凸部重叠的第1非重复部，上述第2凸部具有与上述第1凸部重叠的第2重复部、和不与上述第1凸部重叠的第2非重复部，上述第1凸部具有在第1长边方向上延伸的形状，上述第2凸部具有在与上述第1长边方向交叉的第2长边方向上延伸的形状。在这样的形态中，在从相对于电解质膜垂直的方向观察时，与第1凸部和第2凸部一致的燃料电池相比，能够获得以下那样的效果。即，分别与电解质膜相对的一侧凹陷的第1凸部与第2凸部重叠的区域较小。因此，未通过隔离件固定的片部件的区域较小。其结果是，能够减小或者消除伴随着由膜电极接合体的发电引起的温度变化而不与片部件一起膨胀、收缩乃至移动的部位。其结果是，能够减少由片部件的温度变化导致在电解质膜产生褶皱、电解质膜破裂的风险。

(2)根据本公开的方式，也可以构成为：上述第1凸部具有第1平坦部，上述第1平坦部与上述电解质膜的面平行，并且沿着上述第1长边方向延伸，上述第2凸部具有第2平坦部，上述第2平坦部与上述电解质膜的面平行，并且沿着上述第2长边方向延伸，在层叠多个上述燃料电池时，构成为相邻的上述燃料电池中的一个燃料电池的上述第1平坦部、与上述相邻的上述燃料电池中的另一个燃料电池的上述第2平坦部的一部分相接触。在这样的形态中，在层叠多个上述燃料电池时，在第1平坦部与第2平坦部相接触的部分，能够在相对于电解质膜垂直的方向上相邻的隔离件中的一个隔离件的未设置第1凸部的部分、与相邻的隔离件中的另一个隔离件的未设置第2凸部的部分之间保证距离。而且，在将夹持电解质膜、第1扩散层、第2扩散层以及片部件的一对隔离件的多个组合层叠并压缩时，能够在第1重复部和第2重复部承受载荷。因此，与第1凸部与第2凸部不重叠的形态相比，隔离件难以弯曲变形。

(3)根据本公开的方式，也可以构成为：上述第1凸部的上述长边方向相对于上述第2凸部的上述长边方向具有8度～30度的倾斜。在这样的形态中，通过将倾斜角度设为8度以上，即使在重叠两张隔离件时产生位置的误差，第1凸部与第2凸部也更容易重叠。另外，通过将倾斜角度设为30度以下，能够使在膜电极接合体的外部流动的冷却水朝向膜电极接合体的中心部流动。

附图说明

以下参考附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，其中，

图1是表示作为本公开的一个实施方式的燃料电池的简要结构的立体图。

图2是表示MEGA板的简要结构的立体图。

图3是对片部件进行说明的立体图。

图4是在+Y方向上观察图1的虚线框内的示意图。

图5是对比较例的燃料电池进行说明的图。

图6是图4的VI-VI端面图。

图7是图5的VII-VII端面图。

图8是图4的VIII-VIII端面图。

图9是图5的IX-IX端面图。

图10是在+Y方向上观察第2实施方式中的燃料电池的示意图。

图11是图10的XI-XI端面图。

图12是图10的XII-XII端面图。

图13是在+Y方向上观察第3实施方式中的燃料电池的示意图。

图14是图13的XIV-XIV端面图。

具体实施方式

A.第1实施方式：

图1是表示作为本公开的一个实施方式的燃料电池10的简要结构的立体图。在图1中，示出有相互正交的X轴、Y轴以及Z轴。其他附图中的X轴、Y轴以及Z轴与图1的X轴、Y轴以及Z轴对应。在本实施方式中，X轴方向是总称+X方向和-X方向的方向。同样，Y轴方向是总称+Y方向和-Y方向的方向，Z轴方向是总称+Z方向和-Z方向的方向。另外，各附图是用于对技术内容进行说明的说明图，并不准确地表示各部分的尺寸、角度以及形状。

燃料电池10具备MEGA(Membrane Electrode Gasdiffusionlayer Assembly：膜电极气体扩散层接合体)板100、第1隔离件200以及第2隔离件300。通过第1隔离件200和第2隔离件300在Y轴方向上夹持MEGA板100，从而构成燃料电池10。通过在Y轴方向上层叠多个燃料电池10，从而构成燃料电池组，在燃料电池车辆中作为动力源使用。

第1隔离件200在MEGA板100的-Y方向侧与MEGA板100相接触。第1隔离件200向邻接的MEGA板100的阴极气体扩散层120供给反应气体，另外，担当将从阴极气体扩散层120排出的阴极废气向燃料电池10的外部排出的作用。关于阴极气体扩散层120，在后文中描述。将导电性材料的金属、碳用于第1隔离件200。

在第1隔离件200的周缘部形成有在Y轴方向上贯通的歧管开口201a、歧管开口201b、歧管开口201c、歧管开口201d、歧管开口201e、歧管开口201f。另外，在第1隔离件200设置有沿着第1隔离件200的长边方向的边并排的多个第1凸部210。关于第1凸部210，在后文中描述。

歧管开口201a在燃料电池组的内部形成沿着Y轴方向的阴极气体供给歧管的一部分。歧管开口201b在形成燃料电池组后在燃料电池组的内部形成沿着层叠方向的阴极废气排出歧管的一部分。

歧管开口201c在形成燃料电池组时在燃料电池组的内部形成沿着Y轴方向的阳极气体供给歧管的一部分。歧管开口201d在形成燃料电池组时在燃料电池组的内部形成沿着Y轴方向的阳极废气排出歧管的一部分。

歧管开口201e在形成燃料电池组时在燃料电池组的内部形成沿着Y轴方向的冷却介质供给歧管的一部分。歧管开口201f在形成燃料电池组时在燃料电池组的内部形成沿着层叠方向的冷却介质排出歧管的一部分。

第2隔离件300在MEGA板100的+Y方向侧与MEGA板100相接触。第2隔离件300向邻接的MEGA板100的阳极气体扩散层130供给反应气体，另外，担当将从阳极气体扩散层130排出的阳极废气向燃料电池10的外部排出的作用。关于阳极气体扩散层130，在后文中描述。将导电性材料的金属、碳用于第2隔离件300。

在第2隔离件300的周缘部形成有在Y轴方向上贯通的歧管开口301a、歧管开口301b、歧管开口301c、歧管开口301d、歧管开口301e、歧管开口301f。另外，第2隔离件300设置有沿着第2隔离件300的长边方向的边并排的多个第2凸部310。关于第2凸部310，在后文中描述。

歧管开口301a～歧管开口301f具有与第1隔离件200具有的歧管开口201a～歧管开口201f分别相同的功能。

图2是表示MEGA板100的简要结构的立体图。此外，为了使技术的理解容易，用虚线表示MEGA板100中的片部件140。如图2所示，MEGA板100具备膜电极接合体110、阴极气体扩散层120、阳极气体扩散层130以及片部件140。

膜电极接合体110是被从外部供给反应气体来进行发电的发电体。膜电极接合体110被阴极气体扩散层120和阳极气体扩散层130夹持。膜电极接合体110具备电解质膜110a、阴极催化剂层110b以及阳极催化剂层110c。

电解质膜110a是由固体高分子材料例如氟类树脂形成的质子传导性的离子交换膜。阴极催化剂层110b是供阴极侧的电极反应进行的反应场，在与电解质膜110a的接触面的附近包含促进电极反应的催化剂。阴极催化剂层110b与电解质膜110a的一个面的一部分相接触。更具体而言，阴极催化剂层110b的X轴方向和Z轴方向的尺寸小于电解质膜110a的X轴方向和Z轴方向的尺寸。阴极催化剂层110b配设于电解质膜110a的中央部分。

阳极催化剂层110c是供阳极侧的电极反应进行的反应场，与阴极催化剂层110b相同，在与电解质膜110a的接触面的附近包含催化剂。阳极催化剂层110c与电解质膜110a的另一个面相接触。阳极催化剂层110c的X轴方向和Z轴方向的尺寸与电解质膜110a的X轴方向和Z轴方向的尺寸相同。

阴极气体扩散层120将从外部导入的阴极气体向阴极催化剂层110b供给。阴极气体是包含氧的气体。在本实施方式中，阴极气体是空气。在阴极催化剂层110b的、与电解质膜110a相接触的面的相反的一侧的面，阴极气体扩散层120与阴极催化剂层110b相接触。阴极气体扩散层120的X轴方向和Z轴方向的尺寸与阴极催化剂层110b的X轴方向和Z轴方向的尺寸相同。阴极气体扩散层120例如能够使用由无纺布形成的碳布、碳纸。另外，作为阴极气体扩散层120，也能够使用树脂制、金属制的多孔体。

阳极气体扩散层130将从外部导入的阳极气体向阳极催化剂层110c供给。在本实施方式中，阳极气体是氢气。在阳极催化剂层110c的、与电解质膜110a相接触的面的相反的一侧的面，阳极气体扩散层130与阳极催化剂层110c相接触。在本实施方式中，阳极扩散层的X轴方向和Z轴方向的尺寸与阴极催化剂层110b的X轴方向和Z轴方向的尺寸分别相同。阳极气体扩散层130与阴极气体扩散层120相同，能够使用由无纺布形成的碳布、碳纸。另外，也能够使用树脂制、金属制的多孔体。

图3是用于对片部件140进行说明的立体图。片部件140将膜电极接合体110的周缘部固定。片部件140是具有矩形的外形的框状部件。片部件140由热塑性树脂形成。

在片部件140的周缘部形成有在Y轴方向上贯通的歧管开口141a、歧管开口141b、歧管开口141c、歧管开口141d、歧管开口141e、歧管开口141f。另外，在片部件140的中央形成有在Y轴方向上贯通的MEGA开口142。

歧管开口141a～歧管开口141f具有与第1隔离件200具有的歧管开口201a～歧管开口201f分别相同的功能。

在将膜电极接合体110、阴极气体扩散层120、阳极气体扩散层130以及片部件140接合的状态下，位于电解质膜110a的-Y方向的阴极催化剂层110b、和阴极气体扩散层120进入至MEGA开口142(参照图2)。MEGA开口142的Y轴方向的深度与将阴极催化剂层110b与阴极气体扩散层120加起来的Y轴方向的厚度几乎相同。MEGA开口142的X轴方向和Z轴方向的尺寸大于阴极催化剂层110b和阴极气体扩散层120的X轴方向和Z轴方向的尺寸。因此，在阴极催化剂层110b及阴极气体扩散层120与MEGA开口142之间形成MEGA间隙143(在图2中示出4个部位)。

构成片部件140的MEGA开口142的外周的部分配设于电解质膜110a中的不与阴极催化剂层110b接触的部分。虽然未进行图示，但是在电解质膜110a上，通过包围阴极催化剂层110b和阴极气体扩散层120而涂覆为边框状的粘合剂，将片部件140与电解质膜110a粘合。

图4是在+Y方向上观察用图1的虚线框表示的区域P内的示意图。为了使技术的理解容易，用虚线表示MEGA板100的结构和第2隔离件300的结构。

第1凸部210具有在第1隔离件200向与配设有膜电极接合体110的一侧相反的一侧突出，并且与膜电极接合体110相对的一侧凹陷的构造。另外，第1凸部210具有沿着第1凸部210的长边方延伸的形状。第1凸部210在与膜电极接合体110相对的一侧构成空洞。当在+Y方向上观察电解质膜110a时，第1凸部210与电解质膜110a的至少一部分重叠。如图4所示，第1凸部210具有第1平坦部211和第1侧壁部212。

第1平坦部211构成第1凸部210的上壁。第1平坦部211是由在长边方向上延伸的相对的平行的两个边、和将其两端结合的大致半圆包围的平板状的部位。第1平坦部211与电解质膜110a的面平行，并且具有沿着第1凸部210的长边方向延伸的形状。

第1侧壁部212构成第1凸部210的壁部。第1侧壁部212具有第1外缘212a。第1外缘212a是由在长边方向上延伸的相对的平行的两个边、和将其两端结合的大致半圆包围的外缘。第1外缘212a的长边方向和宽度方向的尺寸大于第1平坦部211的长边方向和宽度方向的尺寸。第1侧壁部212形成为从第1外缘212a朝向第1平坦部211的外缘长边方向和宽度方向的尺寸变小。

第2凸部310具有在第2隔离件300向与配设有膜电极接合体110的一侧相反的一侧突出，并且与膜电极接合体110相对的一侧凹陷的构造。另外，第2凸部310具有在第2凸部310的长边方向上延伸的形状。第2凸部310的长边方向与第1凸部210的长边方向交叉。第2凸部310的长边方向与Z轴方向平行。当在+Y方向上观察电解质膜110a时，第2凸部310与电解质膜110a的至少一部分重叠。第2凸部310具有第2平坦部311和第2侧壁部312。另外，第2侧壁部312具有第2外缘312a。

第2平坦部311与电解质膜110a的面平行，并且具有沿着第2凸部310的长边方向延伸的形状。第2平坦部311、第2侧壁部312以及第2外缘312a具有与第1平坦部211、第1侧壁部212以及第1外缘212a分别相同的功能。

将与第1凸部210的长边方向垂直的方向设为第1凸部210的宽度的方向。同样，将与第2凸部310的长边方向垂直的方向设为第2凸部310的宽度的方向。第1平坦部211的长边方向的尺寸小于第2平坦部311的长边方向的尺寸。第1平坦部211的宽度方向的尺寸小于第2平坦部311的宽度方向的尺寸。第1凸部210的宽度的尺寸wh1小于第2凸部310的宽度的尺寸wh2。另外，以第1凸部210的长边方向相对于第2凸部310的长边方向具有θ1的倾斜的方式形成第1凸部210。在本实施方式中，θ1是30度。

当在+Y方向上观察电解质膜110a时，第1凸部210具有与第2凸部310重叠的第1重复部OR210。另外，第1凸部210具有不与第2凸部310重叠的第1非重复部NOR210。第1非重复部NOR210是指第1凸部210的第1重复部OR210以外的部分。此外，为了使技术的理解容易，在图4所示的两个第1凸部210中的-X方向侧的第1凸部210，用阴影线表示第1重复部OR210，在+X方向侧的第1凸部210，用阴影线表示第1非重复部NOR210。

当在+Y方向上观察电解质膜110a时，第2凸部310具有与第1凸部210重叠的第2重复部OR310。另外，第2凸部310具有不与第1凸部210重叠的第2非重复部NOR310。第2非重复部NOR310是指第2凸部310的第2重复部OR310以外的部分。此外，为了使技术的理解容易，在图4所示的两个第2凸部310中的-X方向侧的第2凸部310，用阴影线表示第2重复部OR310，在+X方向侧的第2凸部310，用阴影线表示第2非重复部NOR310。

另外，在图4中示出在+Y方向上观察电解质膜110a时的将第2重复部OR310的重心Q、与长边方向的第2凸部310的两端中的距第2重复部OR310较远的端314连结的线作为线L314。另外，在图4中示出当在+Y方向上观察电解质膜110a时将第1重复部OR210的重心Q、与长边方向的第1凸部210的两端中的距第1重复部OR210较远的端214连结的线作为线L214。线L314与线L214不平行而交叉。

图5是对比较例的燃料电池进行说明的图。图5与图4对应。如图5所示，在比较例中，夹着MEGA板100的第1隔离件的凸部310C、与第2隔离件的凸部310D分别具有与本实施方式的第2凸部310相同的形状。另外，凸部310C和凸部310D配设于沿着彼此的长边方向的中心轴CA一致的相对位置。在比较例中，不考虑电解质膜110a与片部件140的接合，而以良好地承受将多个燃料电池层叠并压缩时的载荷的方式进行考虑。因此，在长边方向和宽度方向上，凸部310C和凸部310D被大范围地重叠配置。

图6是图4的VI-VI端面图。图7是图5的VII-VII端面图。图7与图6对应。在图5和图7所示的比较例中，对与本实施方式的燃料电池10对应的结构，标注与本实施方式的燃料电池10的结构的编号相同的编号来表示。

将图6的第1重复部OR210和第2重复部OR310的X轴方向的尺寸设为尺寸wh3。另外，图5的凸部310C和凸部310D配设在沿着彼此的长边方向的中心轴CA一致的相对位置，因此如图7所示，凸部310C和凸部310D的重复部分的X轴方向的尺寸是凸部310C的宽度的尺寸wh2(参照图7)。尺寸wh3小于尺寸wh2(参照图6和图7)。

图8是图4的VIII-VIII端面图。图9是图5的IX-IX端面图。图9与图8对应。在图9所示的比较例中，对与本实施方式的燃料电池10对应的结构标注与本实施方式的燃料电池10的结构的编号相同的编号来表示。如图8所示，将第1重复部OR210和第2重复部OR310的Z轴方向的尺寸设为尺寸wh4。另外，如图9所示，将凸部310C与凸部310D的重复部分的Z轴方向的尺寸设为尺寸wh5。如上述那样，比较例的凸部310C和凸部310D配置为在长边方向和宽度方向上大范围地重叠。另一方面，第1凸部210配置为相对于第2凸部310的长边方向具有θ1的倾斜。因此，尺寸wh4小于尺寸wh5(参照图8和图9)。

另外，在比较例中，在通过一对隔离件夹着具有粘合了片部件的电解质膜的膜电极接合体后，使用模具对两隔离件施加热，由此将两隔离件与膜电极接合体热压接。基于模具的加热对隔离件的表面并且上述的凸部以外的部位进行。因此，在通过相对于电解质膜对称的形状的隔离件夹持膜电极接合体的情况下，与各隔离件的凸部以外的部位重叠的片部件容易传递来自模具的热。因此，与各隔离件的凸部以外的部位重叠的片部件通过热而熔化。熔化的片部件能够流动。伴随于此，电解质膜中的与熔化的片部件相接触的部分也容易相对于隔离件移动。

另一方面，来自模具的热难以向位于一对隔离件的凸部彼此重叠的部位的片部件传递，其结果是，片部件的该部位难以熔化。因此，与片部件的该部位相接触的电解质膜的部分难以移动。因此，在一个电解质膜，产生容易移动的部分、和不易移动的部分。若电解质膜中的容易移动的部分因外力而移动，则在与不易移动的部分之间，可能引起电解质膜的膜破裂。

在本实施方式中，如上述那样，第1凸部210的宽度的尺寸wh1小于第2凸部310的宽度的尺寸wh2(参照图4)。因此，与第1凸部210的宽度的尺寸wh1和第2凸部310的宽度的尺寸wh2相等的形态相比，第1重复部OR210、即第2重复部OR310进一步变细。另外，即使在由组装导致第1凸部210与第2凸部310的相对位置从图4所示的位置偏离的情况下，第1重复部OR210、即第2重复部OR310也变为细长的形状。

因此，在基于模具的热压接时，热也更容易从周围向位于第1重复部OR210和第2重复部OR310的片部件140传递。由此，能够抑制电解质膜110a的难以移动的部位的产生，从而能够抑制电解质膜110a的膜破裂。

另外，第1凸部210的长边方向形成为相对于第2凸部310的长边方向具有θ1的倾斜(参照图4)。因此，与第1凸部210的长边方向相对于第2凸部310的长边方向不具有倾斜的比较例相比，第1重复部OR210和第2重复部OR310的大小变小。

并且，当在+Y方向上观察电解质膜110a时，与沿着凸部310C和凸部310D的长边方向的中心轴一致的比较例的凸部310C与凸部310D的重叠的部分相比，第1重复部OR210和第2重复部OR310的区域较小(参照图4和图5)。另外，第1重复部OR210和第2重复部OR310的长边方向和宽度方向上的尺寸小于凸部310C和凸部310D的长边方向和宽度方向上的尺寸(参照图6、图7、图8以及图9)。

由此，热也容易从周围向第1重复部OR210和第2重复部OR310中的分别距第1凸部210和第2凸部310的外周部最远的部分传递。因此，在使用模具来将第1隔离件200和第2隔离件300与MEGA板100热压接时，减小或消除了片部件140中的热难以传递的部位的大小。因此，在将第1隔离件200与第2隔离件300热压接时，减小或消除了电解质膜110a中的难以移动的部分的大小。其结果是，能够抑制在电解质膜110a中的难以移动的部分与容易移动的部分之间电解质膜110a破裂。在热从片部件140传递时，不仅电解质膜110a，与电解质膜110a粘合的粘合剂也与电解质膜110a一起移动。

另外，第1重复部OR210和第2重复部OR310的区域较小，因此未通过各隔离件固定的片部件140的区域较小。其结果是，能够减小或消除伴随着由膜电极接合体110的发电引起的温度变化而不与片部件140一起膨胀、收缩乃至移动的部位。其结果是，能够减少由片部件140的温度变化导致在电解质膜110a产生褶皱、电解质膜110a破裂的风险。

另外，由发明人们发现了在电解质膜110a中，特别是位于MEGA间隙143的电解质膜110a容易破裂。如上述那样，通过减小在热压接时热难以传递的片部件140的部位的大小，尤其能够抑制位于MEGA间隙143的电解质膜110a破裂。

另外，如图6所示，第1平坦部211构成为：在层叠多个燃料电池10时，相邻的燃料电池10中的一个燃料电池的第1平坦部211、与相邻的燃料电池10中的另一个燃料电池的第2平坦部311B的一部分相接触。由此，在层叠多个燃料电池10时，在第1平坦部211与第2平坦部311B相接触的部分，能够确保在相对于电解质膜110a垂直的方向上，在相邻的隔离件中，作为一个隔离件的第1隔离件200的未设置第1凸部210的部分、与相邻的隔离件中的另一个隔离件的未设置第2凸部310B的部分的距离。而且，在将夹持电解质膜110a、阴极气体扩散层120、阳极气体扩散层130以及片部件140的一对隔离件的多个组合层叠并压缩时，能够在第1重复部OR210和第2重复部OR310承受载荷。因此，与第1凸部210不与第2凸部310重叠的形态相比，隔离件难以弯曲变形。

并且，有时由层叠多个燃料电池10时的组装误差导致相邻的燃料电池10彼此的相对位置在X轴方向上偏离。在凸部310C和凸部310D的沿着长边方向的中心轴一致的比较例的燃料电池中，在那样的情况下，在相邻的燃料电池中，可能产生相对的凸部310C和凸部310D的位置完全不重叠的状态。但是，在本实施方式中，第1凸部210的长边方向形成为相对于第2凸部310的长边方向具有θ1的倾斜(参照图4)。因此，即使在相邻的燃料电池10彼此的相对位置在X轴方向或者Z轴方向上偏离的情况下，产生第1凸部210与第2凸部310没有重复部分的情况的可能性也较低。

B.第2实施方式：

图10是在+Y方向上观察第2实施方式中的燃料电池10a的示意图。图10与图4对应。第2实施方式的燃料电池10a的结构与第1实施方式的燃料电池10的不同之处在于：第2隔离件300a的形状与第1隔离件200的形状相同，并且在第1隔离件200和第2隔离件300a夹着MEGA板100时，如图10所示，第1凸部210与第2凸部310a重叠。第2实施方式的燃料电池10a中的其他的结构与第1实施方式的燃料电池10相同，因此对相同的结构元件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。

如图10所示，在沿着+Y方向观察燃料电池10a时，第1凸部210的长边方向和第2凸部310a的长边方向以交叉的方式配置。

图11是图10的XI-XI端面图。在由第1隔离件200和第2隔离件300a夹持膜电极接合体110时，第1重复部OR210a与第2重复部OR310a重叠的部分的X轴方向的尺寸wh6小于比较例的凸部310C与凸部310D一致的情况下的X轴的尺寸wh2(参照图7和图11)。

图12是图10的XII-XII端面图。如上述那样，比较例中的第1隔离件的凸部310C和第2隔离件的凸部310D配置为在长边方向和宽度方向上大范围地重叠。另一方面，第1隔离件200和第2隔离件300a配置为彼此的长边方向交叉。因此，第1重复部OR210a与第2重复部OR310a重叠的部分的Z轴的尺寸wh7小于凸部彼此一致的情况下的Z轴的尺寸wh5(参照图9和图12)。

当在+Y方向上观察电解质膜110a时，与凸部310C和凸部310D的沿着长边方向的中心轴CA一致的比较例的燃料电池相比，第1重复部OR210a和第2重复部OR310a的区域较小(参照图5和图10)。另外，如上述那样，第1重复部OR210a和第2重复部OR310a的在长边方向和宽度方向上的尺寸小于凸部310C和凸部310D的在长边方向和宽度方向上的尺寸(参照图7、图11、图9以及图12)。

因此，即使在第2实施方式中，在使用模具来将第1隔离件200和第2隔离件300a与MEGA板100热压接时，片部件140中的热难以传递的部位的大小变小。因此，能够抑制电解质膜110a破裂。

另外，能够减小或消除伴随着由膜电极接合体110的发电引起的温度变化而不与片部件140一起膨胀、收缩乃至移动的部位。其结果是，即使在第2实施方式中，也能够减少由片部件140的温度变化导致在电解质膜110a产生褶皱、电解质膜110a破裂的风险。

并且，第1凸部210的长边方向与第2凸部310a的长边方向交叉，因此即使在相邻的燃料电池10a彼此的相对位置在X轴方向或者Z轴方向上偏离的情况下，产生第1凸部210与第2凸部310a没有重复部分的情况的可能性也较低。

其结果是，能够代替第2隔离件300a而采用第1隔离件200，因此能够在一对隔离件两方使用第1隔离件200。由此，在夹持膜电极接合体110时，无需区别第1隔离件200和第2隔离件300a。因此，能够容易地进行燃料电池10a的制造。

C.第3实施方式：

图13是在+Y方向上观察第3实施方式中的燃料电池10b的示意图。图13与图4对应。对于第3实施方式的燃料电池10b的结构而言，第1隔离件200b的第1凸部210b的形状和配置与第1实施方式的第1凸部210的形状和配置不同。第3实施方式的燃料电池10b的第1隔离件200b还具有第3凸部220。第3实施方式的燃料电池10b中的其他的结构与第1实施方式的燃料电池10相同，因此对相同的结构元件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。

如图13所示，第1隔离件200b具有第1凸部210b和第3凸部220。第1凸部210b在第1隔离件200b中具有向与配设有膜电极接合体110的一侧相反的一侧突出，并且与膜电极接合体110相对的一侧凹陷的构造。第1凸部210b在与膜电极接合体110相对的一侧构成空洞。第1凸部210b具有第1平坦部211b和第1侧壁部212b。另外，第1侧壁部212b具有第1外缘212ba。第1平坦部211b、第1侧壁部212b以及第1外缘212ba具有与第1实施方式中的第1平坦部211、第1侧壁部212以及第1外缘212a分别相同的功能。

第1平坦部211b的长边方向和宽度方向的尺寸小于第2平坦部311的长边方向和宽度方向的尺寸。第1外缘212ba的宽度的尺寸小于第2外缘312a的宽度的尺寸wh2。

第1凸部210b的长边方向与第2凸部310的长边方向正交。第1凸部210b与后述的第3凸部220相比，设置于与构成第1隔离件200b的外形的4个边中的沿着长边方向的边较近的位置。

第1凸部210b具有在从相对于电解质膜110a垂直的方向观察时与第2凸部310重叠的第1重复部OR210b。另外，第1凸部210b具有当在+Y方向上观察电解质膜110a时作为不与第2凸部310重叠的部分的第1非重复部NOR210b。第1非重复部NOR210b是第1重复部OR210b以外的部分。此外，在图12所示的3个第1凸部210b中的中央的第1凸部210b，用阴影线表示第1重复部OR210b，在最-X方向侧的第1凸部210b，用阴影线表示第1非重复部NOR210b。

在从相对于电解质膜110a垂直的方向观察时，第3凸部220在长边方向和宽度方向上与第2凸部310的一部分重叠。第3凸部220的长边方向与第2凸部310的长边方向平行。第3凸部220的长边方向的尺寸小于第2凸部310的长边方向的尺寸。另外，将与第3凸部220的长边方向垂直的方向设为第3凸部220的宽度的方向。第3凸部220的宽度的尺寸与第2凸部310的宽度的尺寸wh2相同。第3凸部220具有第3平坦部221b。第3平坦部221b具有与第1平坦部211b相同的功能。

图14是图13的XIV-XIV端面图。如图14所示，第2凸部310与MEGA间隙143重叠。但是，第1凸部210b不与MEGA间隙143重叠。在基于模具的热压接时，在第1凸部210b与第3凸部220之间的部位，模具与第1隔离件200b的表面接触，从而加热片部件140。其结果是，在基于模具的热压接时，热容易向片部件140传递，从而能够在作为电解质膜110a容易破裂的部位的MEGA间隙143抑制电解质膜110a破裂。

另外，与第1实施方式相同，构成为：在层叠多个燃料电池10b时，第1平坦部211b、与相邻的燃料电池10b中的另一个燃料电池的第2平坦部的一部分相接触。因此，在层叠多个燃料电池10b时，在第1平坦部211b与相邻的第2平坦部相接触的部分，能够确保在相对于电解质膜110a垂直的方向上相邻的隔离件中的一个隔离件的未设置第1凸部210b的部分、与相邻的隔离件中的另一个隔离件的未设置第2凸部的部分的距离。并且，在第3实施方式中，构成为：除了第1平坦部211b之外，第3平坦部221b与相邻的燃料电池10b中的另一个的第2平坦部的一部分相接触。因此，与没有第3凸部220的情况相比，能够更可靠地确保距离。

也将阴极催化剂层110b称为“第1催化剂层”。也将阳极催化剂层110c称为“第2催化剂层”。也将阴极气体扩散层120称为“第1扩散层”。也将阳极气体扩散层130称为“第2扩散层”。也将第1凸部的长边方向称为“第1长边方向”。也将第2凸部的长边方向称为“第2长边方向”。另外，也将在+Y方向上观察电解质膜110a称为“从相对于电解质膜垂直的方向观察”。

D.其他的实施方式：

D1)在上述实施方式中，阳极催化剂层110c的X轴和Z轴的尺寸与电解质膜110a的X轴和Z轴的尺寸相同。但是，阳极催化剂层的X轴和Z轴的尺寸也可以与电解质膜的X轴和Z轴的尺寸不同，如是更小的尺寸等。

D2)在上述实施方式中，θ1是30度。但是，将倾斜θ1设定为不是0的值，有时优选8度～30度的范围。通过将倾斜角度设为8度以上，从而即使在重叠两张隔离件时产生位置的误差，第1凸部与第2凸部也更容易重叠。另外，通过将倾斜角度设为30度以下，能够使在膜电极接合体的外部流动的冷却水朝向膜电极接合体的中心部流动。

D3)在上述第3实施方式中，第1凸部210b的长边方向与第2凸部310的长边方向正交。但是，例如，第1凸部210b的长边方向也可以与第2凸部310的长边方向交叉。

D4)在上述第3实施方式中，第3凸部220的长边方向与第2凸部310的长边方向平行。但是，例如，第3凸部的长边方向和宽度方向也可以与第2凸部的长边方向和宽度方向交叉。

D5)在上述实施方式中，也将阴极催化剂层110b称为“第1催化剂层”，另外，也将阳极催化剂层110c称为“第2催化剂层”。但是，例如，阳极催化剂层也可以是“第1催化剂层”，另外，阴极催化剂层也可以是“第2催化剂层”。

D6)在上述实施方式中，第1隔离件200与阴极气体扩散层120邻接。另外，第2隔离件300与阳极气体扩散层130邻接。但是，例如，第1隔离件也可以与阳极气体扩散层邻接，第2隔离件也可以与阴极气体扩散层邻接。

D7)在上述第3实施方式中，第1凸部210b设置于与第3凸部220相比，与构成第1隔离件200b的外形的4个边中的沿着长边方向的边较近的位置。但是，例如，第3凸部也可以设置于与第1凸部相比，与构成第1隔离件200b的外形的4个边中的沿着长边方向的边较近的位置。

D8)在上述第3实施方式中，第3凸部220的宽度的尺寸与第2凸部310的宽度的尺寸wh2相同。但是，例如第3凸部的宽度的尺寸能够设为大于第2凸部310的宽度的尺寸等的任意的尺寸。

本公开并不局限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，为了解决上述的课题的一部分或者全部，或者为了实现上述的效果的一部分或者全部，与在公开的概要栏中记载的各方式中的技术特征对应的实施方式的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，只要未说明为其技术特征在本说明书中是必须的，就能够适当地删除。

Claims (3)

1.一种燃料电池，其中，

所述燃料电池具备：

膜电极气体扩散层接合体，包括电解质膜；

框状的片部件，由热塑性树脂形成，并与所述电解质膜的一个面的周缘部粘合；以及

一对隔离件，夹持所述膜电极气体扩散层接合体和所述片部件，

所述一对隔离件中的第1隔离件具备第1凸部，该第1凸部沿着所述第1隔离件的长边方向的边并排成多个，所述第1凸部向与配设有所述电解质膜的一侧相反的一侧突出，并且与所述电解质膜相对的一侧凹陷，

所述一对隔离件中的第2隔离件具备第2凸部，该第2凸部沿着所述第2隔离件的长边方向的边并排成多个，所述第2凸部向与配设有所述电解质膜的一侧相反的一侧突出，并且与所述电解质膜相对的一侧凹陷，

在从相对于所述电解质膜垂直的方向观察时，

所述第1凸部和所述第2凸部与所述电解质膜的至少一部分重叠，

所述第1凸部具有与所述第2凸部重叠的第1重复部、和不与所述第2凸部重叠的第1非重复部，

所述第2凸部具有与所述第1凸部重叠的第2重复部、和不与所述第1凸部重叠的第2非重复部，

所述第1凸部具有在第1长边方向上延伸的形状，

所述第2凸部具有在与所述第1长边方向交叉的第2长边方向上延伸的形状。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，

所述第1凸部具有第1平坦部，所述第1平坦部与所述电解质膜的面平行，并且沿着所述第1长边方向延伸，

所述第2凸部具有第2平坦部，所述第2平坦部与所述电解质膜的面平行，并且沿着所述第2长边方向延伸，

在层叠多个所述燃料电池时，

构成为相邻的所述燃料电池中的一个燃料电池的所述第1平坦部、与所述相邻的所述燃料电池中的另一个燃料电池的所述第2平坦部的一部分相接触。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中，

所述第1长边方向相对于所述第2长边方向具有8度～30度的倾斜。