CN1412875A - 高分子电解质型燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在低紧固力下没有交叉泄漏和外部泄露的高分子电解质型燃料电池。它是一种具备单元电池的高分子电解质型燃料电池，所述的单元电池由周边部用密封材料制成的垫圈覆盖的高分子电解质膜和与电解质膜接合的阳极及阴极构成的电解质膜－电极接合体(MEA)、以及夹持该MEA的导电性隔板组成。垫圈和隔板各有燃料气体、氧化剂气体和冷却水用歧管孔，垫圈具有包围各歧管孔的假脊缘，隔板分别具有游离嵌合上述假脊缘的凹槽。垫圈具有包围各歧管孔、阳极和阴极的密封脊缘、以及位于连接燃料气体用歧管孔和阳极的气体通路和连接氧化剂气体用歧管孔和阴极的气体通路两侧的密封脊缘。这些密封脊缘通过电池组的紧固力，除上述气体通路外，压接在隔板上，构成气体密封部。

Description

高分子电解质型燃料电池
技术领域
本发明涉及固体高分子电解质型燃料电池，特别是涉及设置在电解质膜-电极接合体周边部的垫圈和导电性隔板之间密封结构的改良。
背景技术
固体高分子电解质型燃料电池最典型由以下部分构成：电解质膜-电极接合体(MEA)、夹持上述MEA的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板、以及给上述阳极和阴极分别提供燃料气体和氧化剂气体的供气装置，所述的MEA由周边部用密封材料支承的垫圈支承的高分子电解膜、与上述电解膜的一面接合的阳极、以及与上述电解膜的另一面接合的阴极组成。这种燃料电池的最大问题，就是气体的交叉泄漏。这种气体的交叉泄漏在气体的歧管(ムニホ-ルト)孔附近产生。即在氧化剂气体的歧管孔附近，是由于垫圈向导电性隔板的燃料气体通路侧下垂而引起的。结果，从阳极到氧化剂气体的歧管孔产生两处泄漏途径。一处是由垫圈和隔板的阳极侧剥离所产生的泄漏途径，另一处是由于垫圈的下垂造成电解质膜和垫圈剥离所产生的泄漏途径。同样，在燃料气体的歧管孔的附近，由于垫圈向导电性隔板的氧化剂气体通路侧下垂，产生气体泄漏。
本发明者为了解决这些问题，提出了以下面方案。该方案记载在WO02/061869中，其内容全部引用在此以作参考。即，如图1所示，在电解质膜1的周边部排列有许多透孔2，用由注射成型把垫圈与电解质的周边部结合成一体的方法，来将这些透孔包含在电解质膜中。用此方法是因为，垫圈覆盖电解质膜一面的部分和覆盖另一面的部分，穿过包入电解质膜边缘的部分和上述透孔而相连，所以就能消除电解质膜和垫圈剥离导致的气体交叉泄漏问题。另外，自氧化剂气体的歧管孔起，在垫圈的阳极侧设有脊缘(rib)，通过将此脊缘与设在隔板对应位置上的凹槽相嵌合，防止了垫圈和隔板的阳极侧的剥离。同样，通过将设在垫圈上的脊缘与隔板的凹槽相嵌合，防止了垫圈和隔板的阴极侧的剥离。上述垫圈的脊缘，除了和隔板嵌合之外，还起着成型过程中的树脂流道作用。为此，对于厚度薄的注射成型垫圈来说，脊缘是不可缺少的结构。
但已发现，依靠上述垫圈的脊缘和隔板的凹槽的嵌合来防止气体泄漏，其作用并不充分。
即，在注射成型中，成型品必定伴有成型收缩。因为成型收缩的程度根据成型材料和成型品形状并不是一定的，所以通常很难事前对其进行预测。为此，当成型收缩的程度没有控制在预想范围之内的情况下，往往会产生垫圈的脊缘不能与隔板的凹槽适当嵌合的问题。为此，在上述垫圈的脊缘和隔板的凹槽嵌合的形态中，最理想的就是在进行垫圈成型之后，实际测定其成型收缩量，为了符合该实测值，就必须进行隔板的设计。因为隔板的主要材料是金属或碳，即使在成型时作为隔板也几乎没有成型收缩，所以把隔板与成型好的垫圈配合是合理的。在这种情况下，因改变垫圈材料等原因造成成型收缩量变化时，都会出现与此相应的每次都要改变隔板设计这样的麻烦。
其次，在上述结构中，除嵌合部外的垫圈和隔板之间的密封方式基本上都是面密封方式。所以，对隔板和垫圈两者都要求有充分的面精度。但是，采用注射成型法，必然会在成型品的表面产生注口痕迹和脱模销痕迹。其高度因模具结构和材料而异，通常都在几十微米左右。如果上述燃料电池的结构中，在垫圈的基准壁厚部或者脊缘部，残留注口(gate)痕迹和脱模销痕迹，除非垫圈弹性非常高，否则都会在隔板和垫圈之间产生缝隙，导致气体交叉泄漏和外部泄漏等问题。该问题在使用成型隔板时尤为普遍。因为隔板几乎完全没有弹性，所以其表面的高差必须全部在垫圈侧得到补偿。也就是说，垫圈必须用高弹性材料支承。但是，这种高弹性材料，通常都缺乏机械性耐力，容易产生蠕变等问题。
此外，在上述面密封方式中，因为垫圈和隔板两者都要负载充分的面负荷，所以必须提高电池组(セルスクツク)的紧固力。因此，要有大量的端板、螺栓、弹簧等紧固件，在体积方面也很不利。
发明内容
本发明基于某种观点的考虑，在垫圈上隔板和其表面之间的部位，形成密封用的小脊缘，由此来确保垫圈和隔板之间的密封。
本发明从其他观点考虑，为了确保成型性和机械强度，在保留以往垫圈上脊缘及其造型的同时，在以往隔板和面之间的部位，形成密封用的小脊缘。这里的机械强度指弯曲强度、抗扭强度等，特别是希望有不向隔板的气体流路部分下垂的强度。前一种脊缘，因为不直接有助于密封，所以为方便起见，就称为假脊缘，后一种脊缘称为密封脊缘。
本发明涉及具有单元电池的高分子电解质型燃料电池，所述的单元电池由电解质膜-电极接合体(以下用MEA表示)、夹持MEA的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板所组成，其中所述的MEA由周边部用垫圈覆盖的高分子电解质膜、与上述电解质膜的一面接合的阳极、以及与上述电解质膜的另一面接合的阴极构成。
上述垫圈和各隔板分别设有燃料气体、氧化剂气体和冷却水用的歧管(manifold)孔。垫圈的阳极所在侧的表面和阳极阴极侧的表面上具有至少部分包围后述任一密封脊缘(seal rib)的假脊缘(dummy rib)。隔板具有与上述假脊缘游离嵌合的凹槽。在这里，所谓与假脊缘游离嵌合(原文：游合)的凹槽是指宽度和深度都比假脊缘的宽度和高度大的凹槽，假脊缘游离嵌合在凹槽内，但不受凹槽拘束。
垫圈的阳极所在侧的表面上，具有包围从燃料气体用歧管孔一边经过阳极流到另一边燃料气体用歧管孔的燃料气体流路部分的密封脊缘和包围冷却水用歧管孔的密封脊缘。最好垫圈的阳极所在侧的表面上还有包围氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘。
垫圈在阳极阴极侧的表面上，还具有包围燃料气体用歧管孔和冷却水用歧管孔的密封脊缘。最好垫圈在阳极阴极侧的表面上还具有包围从氧化剂气体用歧管孔一边经过阴极到另一边氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路部分的密封脊缘。
所述的密封脊缘依靠压紧电池组(cell stack)的紧固力压接在隔板上，构成气体密封部。
阳极侧导电性隔板的与阳极对向面侧的表面上，具有连通一对燃料气体用歧管孔的燃料气体流路，阴极侧导电性隔板的与阴极对向面侧的表面上，具有连通一对氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路。而且，这些燃料气体和氧化剂气体流路，分别与垫圈的上述燃料气体通路和氧化剂气体通路连通。
垫圈的基准壁厚部(不计脊缘高度的厚度部分)的两面上，设有假脊缘和密封脊缘。如前所述，假脊缘在垫圈成型为薄壁时具有提高成型性能的作用。因此，除了上述燃料气体和氧化剂气体流路部分之外，包围阳极和阴极的密封脊缘的外侧，最好设计成被实质上包围。更好地是，假脊缘包围各歧管孔，且歧管孔互相连接，阳极和阴极的外侧实质上被包围。对垫圈成型时的注口部位(gate point)，最好按与该假脊缘连接的形式设计。也就是说，如果是销注口(pin gate)，可把销部注口设在假脊缘上。如果是侧注口(side gate)，可通过以与假脊缘连接的形式设置注口，使从注口注入的树脂首先优先流过假脊缘，然后成型为基准壁厚部、密封脊缘和其他造型。假脊缘的宽度和高度，从第一含义上讲，是由成型树脂的流动性来决定的。假脊缘的形状，从后述机械强度的观点来看，应做微调，但从隔板厚度考虑，高度以离基准壁厚0.3～0.8毫米的程度为妥。隔板的厚度，最好设计成切开两面插入假脊缘的凹槽仍能具有足够的机械强度。
关于其基准厚度能确保成型性和机械强度的垫圈，则不一定需要假脊缘，这一点对同行业人员来说是很容易理解的。
附图说明
图1是本发明实施例的高分子电解质膜的正面图。
图2是本发明一个实施例中MEA的阳极侧的正面图。
图3是同上MEA的阴极侧的正面图。
图4是同上MEA的左侧面图。
图5是同上MEA主要部分的放大的正面图。
图6是图5沿VI-VI’线切开得到的剖面图。
图7是图3沿VII-VII’线切开得到的剖面图。
图8是图3沿VIIII-VIII’线切开得到的剖面图。
图9是本发明一个实施例中阳极侧导电性隔板的正面图。
图10是同上隔板的背面图。
图11是本发明一个实施例中阴极侧导电性隔板的正面图。
图12是同上隔板的背面图。
图13是本发明一个实施例中燃料电池沿图3的VII-VII’线切开得到的剖面图。
图14是同上燃料电池沿图3的VIII-VIII’线切开得到的剖面图。
图15是阴极侧隔板的氧化剂气体流路入口附近的放大的正面图。
图16是其他实施例中垫圈主要部分的放大的正面图。
图17是另一实施例中垫圈主要部分的放大的正面图。
图18是又一个实施例中垫圈主要部分的放大的正面图。
图19是本发明其他实施例中MEA的阳极侧正面图。
图20是同上MEA的阴极侧正面图。
具体实施方式
本发明提供了高分子电解质型燃料电池，，它是具备由以下(1)和(2)构成的单元电池的高分子电解质型燃料电池：
(1)由周边部用密封材料制成的垫圈覆盖的高分子电解质膜、与上述电解质膜的一面接合的阳极、以及与所述电解质膜的另一面接合的阴极构成的电解质膜-电极接合体，
(2)夹持所述电解质膜-电极接合体的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板，
其特征在于，
(3)所述的垫圈、阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板具有燃料气体用歧管孔、氧化剂气体用歧管孔和冷却水用歧管孔各一对；
(4)所述的垫圈
(4a)其阳极所在侧的表面上，具有包围从燃料气体用歧管孔一边经过阳极到另一边燃料气体用歧管孔的燃料气体流路部分的密封脊缘、和包围冷却水用歧管孔的密封脊缘，
(4b)其阴极所在侧的表面上，具有分别包围所述燃料气体用歧管孔和冷却水用歧管孔的密封脊缘；
(5)所述的阳极侧导电性隔板的与阳极对向面侧的表面上，具有连通所述一对燃料气体用歧管孔的燃料气体流路；
(6)所述的阴极侧导电性隔板的与阴极对向面侧的表面上，具有连通所述一对氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路；
(7)所述垫圈的各密封脊缘依靠压紧所述电池的紧固压力，压接在所述导电性隔板的表面上。
所述垫圈的阳极所在侧的表面上，最好还有包围所述氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘；所述垫圈的阴极所在侧的表面上，还有包围从所述氧化剂气体用歧管孔一边经过阴极到另一边氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路部分的密封脊缘。
本发明基于一种更理想观点的高分子电解质型燃料电池，它是具备由以下(1)和(2)构成的单元电池的高分子电解质型燃料电池：
(1)由周边部用密封材料制成的垫圈覆盖的高分子电解质膜、与上述电解质膜的一面接合的阳极、以及与所述电解质膜的另一面接合的阴极构成的电解质膜-电极接合体，
(2)夹持所述电解质膜-电极接合体的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板，
其特征在于，
(3)所述的垫圈、阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板具有燃料气体用歧管孔、氧化剂气体用歧管孔和冷却水用歧管孔各一对；
(4)所述的垫圈
(4a)其阳极所在侧的表面上，具有包围从燃料气体用歧管孔一边经过阳极到另一边燃料气体用歧管孔的燃料气体流路部分的密封脊缘、和包围冷却水用歧管孔的密封脊缘，
(4b)其阴极所在侧的表面上，具有分别包围所述燃料气体用歧管孔和冷却水用歧管孔的密封脊缘，
(4c)阳极所在侧的表面以及阴极所在侧的表面上，具有至少部分包围所述任一密封脊缘的假脊缘，
(4d)所述的各假脊缘的高度大于各密封脊缘的高度；
(5)所述的阳极侧导电性隔板的与阳极对向面侧的表面上，具有游离嵌合所述密封脊缘的凹槽、以及连通所述一对燃料气体用歧管孔的燃料气体流路；
(6)所述的阴极侧导电性隔板的与阴极对向面侧的表面上，具有游离嵌合所述密封脊缘的凹槽、以及连通所述一对氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路；
(7)所述垫圈的各密封脊缘依靠压紧所述电池的紧固压力，压接在所述导电性隔板的表面上。
所述垫圈的阳极所在侧的表面上，最好还有包围所述氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘；所述垫圈的阴极所在侧的表面上，还有包围从所述氧化剂气体用歧管孔一边经过阴极到另一边氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路部分的密封脊缘。
在本发明的优选实施方式中，设在所述阳极所在侧的表面上的假脊缘，实质上包围着包围所述燃料气体流路部分的密封脊缘；设在所述阴极所在侧的表面上的假脊缘，实质上包围着包围所述氧化剂气体流路部分的密封脊缘。
在本发明的另一最佳方式中，设在所述阳极所在侧的表面上的假脊缘，还具有包围所述各歧管孔的部分；设在所述阴极所在侧的表面上的假脊缘，还具有包围所述各歧管孔的部分。
本发明基于另一观点的高分子电解质型燃料电池，它是具备由以下(1)和(2)构成的单元电池的高分子电解质型燃料电池：
(1)由周边部用密封材料制成的垫圈覆盖的高分子电解质膜、与上述电解质膜的一面接合的阳极、以及与所述电解质膜的另一面接合的阴极构成的电解质膜-电极接合体，
(2)夹持所述电解质膜-电极接合体的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板，
其特征在于，
(3)所述的垫圈、阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板具有燃料气体用歧管孔、氧化剂气体用歧管孔和冷却水用歧管孔各一对；
(4a)所述垫圈的阳极所在侧的表面上，具有分别包围所述各歧管孔的假脊缘、在上述假脊缘的内侧包围各歧管孔的密封脊缘、包括设在包围所述燃料气体歧管孔的假脊缘朝着阳极侧的切口部在内的燃料气体通路、包围阳极的密封脊缘、以及在所述燃料气体通路两侧的连接包围所述燃料气体用歧管孔的密封脊缘和包围阳极的密封脊缘的密封脊缘，
(4b)所述垫圈的阴极所在侧的表面上，具有分别包围所述各歧管孔的假脊缘、在上述假脊缘的内侧包围各歧管孔的密封脊缘、包括设在包围所述阴极的假脊缘朝着阴极侧的切口部在内的氧化剂气体通路、包围阴极的密封脊缘、以及在所述氧化剂气体通路两侧的连接包围所述氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘和包围阴极的密封脊缘的密封脊缘，
(4c)所述的各假脊缘的高度大于各密封脊缘的高度；
(5)所述的阳极侧导电性隔板的与阳极对向面侧的表面上，具有游离嵌合所述密封脊缘的凹槽、以及连通所述一对燃料气体用歧管孔的燃料气体流路；
(6)所述的阴极侧导电性隔板的与阴极对向面侧的表面上，具有游离嵌合所述密封脊缘的凹槽、以及连通所述一对氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路；
(7)所述垫圈的燃料气体通路和氧化剂气体通路，分别连通阳极侧导电性隔板的气体流路和和阴极侧导电性隔板的气体流路；
(8)所述垫圈的各密封脊缘依靠压紧所述电池的紧固压力，压接在所述导电性隔板的表面上。
在本发明的最佳实施方式中，在垫圈的阴极所在侧的表面上，包围所述各歧管孔的各密封脊缘，处于跟阳极所在侧的表面上包围各歧管孔的各密封脊缘相对应的位置上，包围所述阴极的密封脊缘，处于跟包围所述阳极的密封脊缘相对应的位置上；另外，在阳极所在侧的表面上，在连接包围所述氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘和包围阴极的密封脊缘的密封脊缘的对应位置上，设有密封脊缘；在阴极所在侧的表面上，在连接包围所述燃料气体用歧管孔的密封脊缘和包围阳极的密封脊缘的密封脊缘的对应位置上，设有密封脊缘。
在本发明的其他最佳实施方式中，在所述阳极所在侧的表面上，分别包围所述各歧管孔的假脊缘互相连接；在所述阴极所在侧的表面上，分别包围所述各歧管孔的假脊缘互相连接。
在本发明的其他最佳实施方式中，在所述燃料气体通路和氧化剂气体通路内，分别设有多个增强脊缘，所述的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板的所述气体流路出入口附近，设有容纳上述增强脊缘的凹部，所述凹部支承所述增强脊缘的顶部，位于所述燃料气体通路和氧化剂气体通路前后的密封脊缘的与隔板的气体流路不对应的部分，压接在隔板上。
在本发明的另一其他最佳实施方式中，所述密封脊缘中至少有一个由多条密封脊缘组成。
设在本发明垫圈上的密封脊缘的宽度、高度和形状，在考虑电池组的紧固压力和必要的密封压力后确定。密封脊缘的高度以隔板和垫圈两者的注口痕迹等的高度为基准，至少必须高于注口痕迹高度。密封脊缘的宽度和剖面形状由模具加工用的刀具决定。例如，假设垫圈和隔板的表面上残留0.1毫米左右的注口痕迹的情况，在使用直径0.3毫米的圆头凹槽铣刀(ball end mill)在模具上铣出0.3毫米深凹槽的情况下，成型品上形成高0.3毫米、宽0.3毫米剖面的半圆型脊缘(半圆锥体状脊缘)，在此情况下确保因压缩而高度减少的部分为0.2毫米。通常密封脊缘的高度为0.1～0.5毫米、宽度为1毫米以下，剖面形状可采取矩形、半圆型、三角形的任何一种形状。
适合于上述垫圈的隔板，宽度、深度都具有假脊缘能完全进入大小的凹槽。凹槽的位置在考虑垫圈预期成型收缩之后决定。凹槽的深度最好是考虑到残留在假脊缘上的注口痕迹、脱模销痕迹等因素后，使之大于垫圈的假脊缘高度，宽度要加大到能吸收由垫圈的成型收缩变形(主要是因材料的成型收缩率差异而形成)带来的脊缘位置偏差的程度。具体来说，对于假脊缘，凹槽的深度加大0.1毫米左右、凹槽的宽度加大0.3毫米左右。
组装电池时垫圈的假脊缘和隔板凹槽的关系，例如，如图13和图14所示。由此可了解，垫圈的基准壁厚部和假脊缘不与隔板接触，是一种紧固力完全由密封脊缘承担的结构。因此，用较低的电池组紧固力就能产生高密封压力，所以提高了耐泄漏特性。
垫圈的基准壁厚，从成型性观点来看，因为薄到某种程度就不能再薄，所以有时通过设置密封脊缘，使垫圈的实际厚度大于MEA气体扩散层的厚度。此时，隔板朝密封脊缘的一个面可以相应减薄许多。在必须使用比通常可能成型的垫圈基准壁厚更薄的气体扩散层以提高电池特性的情况下，也同样适用这一方法。因此，通过使隔板形状与垫圈相符，在结构上下工夫，可以适当补偿施加于电极的力和施加于密封脊缘的力。
以下详细说明本发明的最佳实施方式。图2～4所示的MEA和图9～12所示的隔板，其图面显示大小不一，但实际上大小相同。
实施方式1
本实施方式MEA阳极侧正面图如图2所示，阴极侧正面图如图3所示。该MEA10由图1所示的高分子电解质膜1、覆盖其周边部的垫圈11、与高分子电解质膜1的一面接合的阳极12、以及与高分子电解质膜1的另一面接合的阴极13所构成。高分子电解质膜1在周边部排列有透孔2。为覆盖包括高分子电解质膜1的透孔2部分在内的周边部，垫圈11采用注射成型制得，覆盖了膜1的一面的部分和覆盖了另一面的部分在包围电解质膜边缘的部分和透孔2的部分互相连接，牢固地支承膜1。
垫圈11具有燃料气体用歧管孔14、氧化剂气体用歧管孔15和冷却水用歧管孔16各一对，还有用于贯通紧固电池的螺栓的4个孔17。
垫圈11的阳极12所在侧的表面上，具有分别包围燃料气体用歧管孔14、氧化剂气体用歧管孔15以及冷却水用歧管孔16的假脊缘21、22和23，以及将上述假脊缘相互连接的假脊缘24。在包围燃料气体用歧管孔14的假脊缘21上，朝着阳极侧设有切口部以及包括该切口部在内的燃料气体通路25。在该通路25中，设有2个增强脊缘26。垫圈11在包围氧化剂气体用歧管孔15的假脊缘22内侧，有包围氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘42，在包围冷却水用歧管孔16的假脊缘23内侧，有包围冷却水用歧管孔的密封脊缘43。
垫圈11的阳极12所在侧的表面上，还有分别包围包括燃料气体用歧管孔14、燃料气体通路25和阳极12在内的区域的燃料气体用密封脊缘。该燃料气体用密封脊缘，由包围燃料气体用歧管孔14的密封脊缘41、包围阳极12的密封脊缘44、以及设在燃料气体通路25两侧的连接上述密封脊缘41和44的密封脊缘45所构成。关于位于密封脊缘41和44的通路25内的部分41a和44a，待后详述。
垫圈11的阴极13所在侧的表面上，具有分别包围燃料气体用歧管孔14、氧化剂气体用歧管孔15以及冷却水用歧管孔16的假脊缘31、32和33以及将上述假脊缘相互连接的假脊缘34。在包围氧化剂气体用歧管孔15的假脊缘32上，朝着阴极侧设有切口部以及包括该切口部在内的氧化剂气体通路35。在该通路35上，设有4个增强脊缘36。垫圈11在包围燃料气体用歧管孔14的假脊缘31的内侧，具有包围燃料气体用歧管孔的密封脊缘51，在包围冷却水用歧管孔16的假脊缘33的内侧，具有包围冷却水用歧管孔的密封脊缘53。
垫圈11的阴极13所在侧的表面上，还有分别包围包括氧化剂气体用歧管孔15、氧化剂气体通路35和阴极13在内的区域的氧化剂气体用密封脊缘。该氧化剂气体用密封脊缘由包围氧化剂气体用歧管孔15的密封脊缘52、包围阴极13的密封脊缘54、以及设在氧化剂气体通路35两侧的连接上述密封脊缘52和54的密封脊缘55所构成。关于位于密封脊缘52和54的通路35内的部分52a和54a，待后详述。
图中表示了最佳实施方式。即，垫圈的阳极所在侧上，分别包围各歧管孔14、15和16的假脊缘21、22和23通过假脊缘24连成一体。而在其阴极所在侧，分别包围各歧管孔14、15和16的假脊缘31、32和33通过假脊缘34连成一体。而且，其阳极所在侧的假脊缘21、22、23和24，分别处于与其阴极所在侧的假脊缘31、32、33和34相对应的位置。采用此法，即便减薄垫圈的基准厚度，也能保持足够强度。
在垫圈的阳极所在侧，分别包围各歧管孔14、15和16的密封脊缘41、42和43，分别处在与阴极所在侧的密封脊缘51、52、53相对应的位置。而且，在与阳极所在侧上设在燃料气体通路25两侧的密封脊缘45相对应的位置上，在阴极所在侧上设有密封脊缘56；在与阴极所在侧上设在氧化剂气体通路35两侧的密封脊缘55相对应的位置上，在阳极所在侧上设有密封脊缘46。另外，当设置密封脊缘46和56的位置与假脊缘重叠时，因为假脊缘更高，所以没有密封脊缘。因此，通过把阳极所在侧的密封脊缘和阴极所在侧的密封脊缘设置在各自对应的位置上，可以提高密封脊缘的密封效果。
以下说明组合在上述MEA中的导电性隔板。
图9和图10示出了阳极侧导电性隔板60，图11和图12示出了阴极侧导电性隔板80。
阳极侧导电性隔板60，具有燃料气体用歧管孔64、氧化剂气体用歧管孔65、冷却水用歧管孔66各一对，以及用于贯通紧固电池的螺栓的4个孔67。隔板60在与阳极对向的面上，具有形成燃料气体流路68的凹槽，以连通一对燃料气体用歧管孔64。在此例中，气体流路68形成为并行的3条凹槽。然后，3条凹槽在歧管孔64的附近互相连接。该连接部分以69表示。上述连接部分69中，连接了垫圈11气体通路25内的增强脊缘26顶部。连接部分69，不必连接上述凹槽，只要是能承受、支承脊缘26的凹部就行。
隔板60的歧管孔64的周围，除了上述气体流路之外，还有凹槽71，垫圈11的假脊缘21游离嵌合在此凹槽中。隔板60在与阳极对向的面上还有包围氧化剂气体用歧管孔65的凹槽72、包围冷却水用歧管孔66的凹槽73、以及连接凹槽71、72和73的凹槽74，这些凹槽72、73、74分别与设置在垫圈11的阳极所在侧表面的假脊缘22、23和24游离嵌合。
隔板60背面，还有形成连通一对冷却水用歧管孔66的冷却水流路76的凹槽。
阴极侧导电性隔板80，具有燃料气体用歧管孔84、氧化剂气体用歧管孔85、冷却水用歧管孔86各一对，以及用于贯通紧固电池螺栓的4个孔87。隔板80的与阴极对向的面上，具有形成氧化剂气体通路88的凹槽，以连通一对氧化剂气体用歧管孔85。在此例中，气体流路88形成为并行的5条凹槽。然后，5条凹槽在歧管孔85的附近互相连接。该连接部分以89表示。在上述连接部分89中，连接了垫圈11气体通路35内的增强脊缘36顶部。上述连接部分89，不必连接上述凹槽，只要是能承受、支承脊缘36的凹部就行。
隔板80的歧管孔85的周围，除了上述气体流路部分之外，还有凹槽92，垫圈11的假脊缘32游离嵌合在此凹槽中。隔板80在与阴极对向的面上还有包围燃料气体用歧管孔84的凹槽91、包围冷却水用歧管孔86的凹槽93、以及连接凹槽91、92和93的凹槽94，这些凹槽91、93、94分别与设置在垫圈11阴极所在侧表面的假脊缘31、33和34游离嵌合。
隔板80背面，还有形成连通一对冷却水用歧管孔86的冷却水流路96的凹槽。
由MEA的10、接合在其阳极侧的阳极侧导电性隔板60、以及接合于MEA的阴极侧的阴极侧导电性隔板80构成单元电池。将许多个这种单元电池层叠而成的电池组，在其两端分别通过集电板和绝缘板与端板接合，再用螺栓紧固，组装成燃料电池装置。
图13和图14分别表示相当于沿图3的VII-VII’线和VIII-VIII线’将该电池组剖开得到的剖面图。
垫圈11、隔板60和80的各氧化剂气体用歧管孔15、65、85相互连通。垫圈11的氧化剂气体通路35，与隔板80中的氧化剂气体通路88的歧管孔附近的部分相对应。也就是说，如图15所示，隔板80的各气体流路88的入口部与垫圈11的氧化剂气体通路35中的脊缘36之间形成的空隙部35a(图5)相对应。气体通路35内的脊缘36，位于隔板80的气体通路的连接部89内。因此，氧化剂气体，从歧管孔通过隔板80的气体流路88的入口部和上述空隙部35a，流到包围阴极13的密封脊缘54内侧的气体流路88，供给阴极13，供应到阴极13，再从对侧的歧管孔排出。如图14所示，在上述的气体通路35中，除了对应于脊缘36之间空隙部35a的部分之外，密封脊缘52a和54a压接在隔板80的基准厚度部分。
垫圈11的燃料气体通路25的部分和隔板60的气体流路关系，除了脊缘26是2个之外，其他均跟上述氧化剂气体已说明的内容结构相同。
图14中还应重视的一点是，包围垫圈11的氧化剂气体用歧管孔15的密封脊缘42和52，位于夹持垫圈基准壁厚部的相应位置。通过电池组的紧固力，把垫圈11的阳极侧密封脊缘42压接在阳极侧的隔板60上，把阴极侧密封脊缘52压接在阴极侧的隔板80上，这些压接位置处于和垫圈11的表里两侧相同的位置上，所以垫圈的两面能得到良好的密封效果。如果垫圈两面密封脊缘的位置错开太多，当垫圈的基准壁厚很薄的情况下，密封脊缘处的垫圈挠曲，得不到良好的密封效果。这里已说明了密封脊缘42和52，但在图示的实例中，阴极侧的密封脊缘54和55分别设置在与阳极侧的密封脊缘44和46对应的位置上。另外，包围燃料气体用歧管孔的密封脊缘和包围冷却水用歧管孔的密封脊缘，也分别处于在和阳极侧和阴极侧对应的位置上。
其次，在从氧化剂气体用歧管孔15到阴极13的气体通路的某处，如图13所示可知，垫圈11因为只支承单侧隔板，即仅从阳极侧隔板60支承，所以恐怕会向阴极侧隔板80的气体流路内下垂。该部位如图5所示，对于基准壁厚部，阴极侧的增强脊缘36和阳极侧的假脊缘22呈垂直相交的结构。为此，单与平板状的现有垫圈相比，因为弯曲强度特别大，所以实际上基本不会发生下垂现象。因此，背面的密封脊缘压接到隔板上，便不会产生气体的交叉泄漏。阳极侧的增强脊缘26的部分也与阴极侧的增强脊缘36同样起作用。在从燃料气体用歧管孔到阳极气体通路的某个部位，也采取同样的措施。对这些部位的变形例，用以下实施方式说明。
在本实施方式是在各电池间设有流通冷却水的冷却部的结构，但也可以是每2～3个电池配一个冷却部的结构。在此情况下，不是用上述阳极侧隔板和阴极侧隔板的组合，而是部分使用一面有燃料气体流路、另一面有氧化剂气体流路的、兼做阳极侧隔板和阴极侧隔板的一个隔板。
在本实施方式中，展示了最佳的方式。但是，如果是该行业人员，不脱离本发明的精神，不加修正而加以改变是也很容易的事情。例如，在本实施方式中，对于燃料气体、氧化剂气体以及冷却水的歧管孔；以及燃料气体和氧化剂气体流路，都设置了包围它们的密封脊缘。但是，在氧化剂气体用空气的情况下，包围氧化剂气体的歧管孔和流路的密封脊缘可以节省。也可以相应地改变隔板的结构。关于这样的改变，如果是该行业人员是很容易理解的。
实施方式2
在图16中示出了把密封脊缘做成2条的例子。在这里，包围垫圈11阴极侧歧管孔15的密封脊缘52、包围阴极的密封脊缘54、包围歧管孔14的密封脊缘51、气体通路35两侧的密封脊缘55都做成2条。与此对应，设于阳极侧的密封脊缘也可分别做成2条。另外，阳极侧的密封脊缘也可做成1条，设在与阴极侧的2条密封脊缘中央相对应的部位。如此所示，把密封脊缘做成多条，也可以提高密封效果。
实施方式3
以下说明连接垫圈11的氧化剂用歧管孔15和阴极的部分的其他实施方式。
在上述实例中，在垫圈11的氧化剂气体通路35上，几乎等间隔地设置了4个增强脊缘36，在其对侧，即在阳极侧，设置连续带状的假脊缘22。通过这些脊缘22和与其垂直相交设置的增强脊缘36，气体通路35部分得到增强。
图17的气体通路35一侧与上述相同，但示出了一个在与脊缘22对应的部分中做成连接筒体形状的脊缘22a从而使强度变得更大的例子。
图18示出把气体通路35内的脊缘36a做成细径但增加数量的例子。阴极侧的脊缘22保持带状不变。
因此，不影响气体流通，通过把气体通路部做成必定能从背面支承的结构，可得到用于防止歧管孔附近的气体通路部中交叉泄漏的各种各样的结构。
实施方式4
本实施方式的MEA的阳极侧的正面图示于图19，阴极侧的正面图示于图20。该MEA10的垫圈的结构与实施方式1所示结构有若干差异。这里使用的垫圈11A，其假脊缘和密封脊缘都和实施方式1不同。
关于假脊缘，阳极所在侧的包围各歧管孔14、15和16的假脊缘21、22和23；以及阴极所在侧的包围各歧管孔14、15和16的假脊缘31、32和33，是各自独立的，而且没有将它们相互连接起来的假脊缘，这不同于与实施方式1的垫圈11。
关于阳极所在侧的密封脊缘，取消了包围燃料气体用歧管孔14的密封脊缘41B横穿与阳极相连的燃料气体通路25的部分(实施方式1中的41a)，还取消了包围阳极的密封脊缘44B横穿燃料气体通路25的部分(实施方式1中的44a)，这两点是与实施方式1不同的。
于是，从燃料气体歧管孔14一边经过阳极12到另一边燃料气体用歧管孔的燃料气体流路部分被密封脊缘41B、45和44B包围。
关于阴极所在侧的密封脊缘，取消了包围氧化剂气体的歧管孔15的密封脊缘52B横穿与阴极相连的氧化剂气体通路35的部分(实施方式1中的52a)，还取消了包围阴极的密封脊缘54B横穿氧化剂气体通路35的部分(实施方式1中的54a)，这与实施方式1不同的。
于是，从氧化剂气体歧管孔15一边经过阴极13到另一边氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路部分被密封脊缘52B、55和54B包围。
伴随上述的改变，可以省去实施方式1中的密封脊缘46和56。
通过上述假脊缘的改变，与组合于MEA的隔板的假脊缘游离嵌合的凹槽结构当然也可随之改变。这种改变，对于本行业的人员来说，是能充分理解的。
在本实施方式中，包围各歧管孔的假脊缘，包围着包围阳极或阴极的密封脊缘外侧的大部分。依靠这样的结构，可以保持垫圈的机械强度。相邻的2个或3个假脊缘也可以互相连接。
以上实施方式，示出了在基准壁厚薄的垫圈上设置假脊缘、通过假脊缘确保成型性和机械强度的例子。但是，关于其基准厚度能确保成型性和机械强度的垫圈，就不一定需要假脊缘，这一点对于本行业的人员来说，也是能够理解的。
以下说明本发明的实施例。
实施例1
把高分子电解质膜(杜邦公司的Nafion117，50微米厚)按照汤姆逊模型，打造成如图1所示的周边部排列有透孔的68毫米见方的形状。透孔设为宽1.5毫米、长6毫米、间距8毫米。由立式注射成型机将该高分子电解质膜成型为外型尺寸120毫米见方、内部尺寸60毫米见方、形状如图2～4所示的垫圈。该垫圈基准壁厚部为0.7毫米、基准壁厚部的两面有宽2.0毫米、高0.6毫米的假脊缘和宽0.6毫米、高0.5毫米、剖面为半径0.3毫米半圆形的密封脊缘。氧化剂气体歧管孔15附近的气体通路35中的增强脊缘36，具有2.0毫米的宽度，以4毫米的间隔设置，在与此相对应的阳极侧，设有与增强脊缘36垂直相交的脊缘22，在结构上做成弯曲强度高的结构。
垫圈材料使用聚酯类热塑性弹性体(东レ-デユポン(株)制的ハイトレルM7240)。成型条件是：注射温度235℃、模具温度50℃、注射速度240毫米/秒。此外，注口部位在上述假脊缘上设8个直径0.9毫米的销部注口，进行成型，按上述条件能没有短细粒(short shot)地成型。
其次，在比表面积800米2/克、DBP吸油量360毫升/100克的ケツチエンブラツクEC(ケツチエンブラツク·インタ一ナシヨナル公司制的炉黑)上，以1∶1的比例附载铂。在10克该催化剂粉末中，加入35克水和59克氢离子导电高分子电解质的乙醇分散液(旭硝子(株)制，9％FSS)，用超声波搅拌机分散之，制作催化剂层油墨。把该催化剂油墨涂在聚丙烯膜(东レ(株)制的トレフアン50-2500)上，经干燥形成催化剂层。将所得的催化剂层裁成59毫米×59毫米，在温度为135℃、压力为32千克力/厘米2的条件下转印到上述成型品高分子电解质膜的露出部分的两面上。接着，在由碳纤维构成的气体扩散层(东レ(株)制TGPH120)的一面上涂布聚四氟乙烯(PTFE)微粉(ダイキン工业(株)制)和乙炔黑(电气化学工业(株)制)的重量比为1∶4的水分散液，在350℃下煅烧20分钟，形成单位电极面积2.0毫米/厘米2密度的防水层。
在温度为130℃、压力为1.5兆帕的条件下通过热压加工，使防水层接触电解质，从而把形成有上述防水层的气体扩散层接合在上述转印了催化剂层的电解质膜上，制成MEA，对其进行以下特性评价试验。
接下来，按以下方法，制作形状如图9～10所示的阳极侧隔板和图11～12所示的阴极侧隔板这两种碳制隔板。在外形尺寸为120毫米×120毫米、厚度3.0毫米的树脂浸渍石墨板(东海碳(株)制的グラツシ-カ-ボン)上，由铣加工形成歧管孔、燃料气体流路、氧化剂气体流路、冷却水流路以及能与垫圈的假脊缘游离嵌合的凹槽。这两种隔板用硅酮系密封剂粘合，支承内部有冷却水路、一侧是阳极隔板另一侧是阴极隔板的隔板单元。
在此隔板单元上，装入上述MEA，构成3个电池串联连接的电池组。相对于垫圈的假脊缘，使隔板的凹槽宽度为0.3毫米宽、深度为0.1毫米深，因此假脊缘处于接触不到隔板凹槽内壁的位置，确认没有由垫圈成型收缩带来的隔板/垫圈之间的尺寸差，也没有因假脊缘的注口痕迹(高50微米左右)引起的密封不良等情况。
由上述本实施例做成的电池组和比较例1特性进行比较的结果列于表1。比较例1，除了没有本实施例垫圈的密封脊缘、假脊缘嵌合在隔板凹槽中、希望在此嵌合部做成密封结构之外，其余均与实施例相同。
评价项目如下所述。
(1)常规交叉泄漏试验
用1440千克力(紧固压力1兆帕)将上述三电池组(隔板面积：12×12＝144厘米2)压紧，在阳极侧接上氮气供给源，其压力保持50千帕，此时以测量从阴极泄漏出来的气体量的形式，进行交叉泄漏试验。
(2)常规外部泄漏试验
用1440千克力(紧固压力1兆帕)将上述三电池组压紧，将阳极和阴极分别连接压力为50千帕的氮气供给源，以测量流入的气体量(＝流出气体量、即外部泄漏量)的形式，进行外部泄漏试验。
(3)最低紧固力试验
将上述三电池组的阳极和阴极分别连接氮气供给源，其压力保持50千帕，考察使流入的气体量(＝流出气体量、即外部泄漏量)在0.01毫升/分钟以下所需的电池组紧固力。
这些试验结果列于表1。
                             表1
  项目   常规交叉泄漏试验   常规外部泄漏试验   最低紧固力试验
  比较例   14.5毫升/分钟   2.8毫升/分钟   1820千克力
  实施例1   0.01毫升/分钟以下   0.01毫升/分钟以下   456千克力
从表1结果可知，按本发明的垫圈/隔板的组件结构，以比过去低得多的紧固力，就能防止交叉泄漏和外部泄漏。这可以解释为，密封脊缘的高度高于垫圈基准壁厚部的表面凹凸，以及在形状上仅在密封脊缘部位受到局部压力的缘故。由此可知，如果没有垫圈薄壁化的必要条件，即使没有假脊缘，只要有密封脊缘，就能用很低的紧固压力得到充分密封的效果。
实施例2～4
采用与实施例1同样的手法进行成型，制得歧管孔附近具有如图18(实施例2)、图16(实施例3)、图17(实施例4)所示结构的各垫圈，并用与实施例1同样的方法，将其做成MEA。然后，用与实施例1同样的方法，设计、制作隔板，分别组装3电池组。
对其进行了以下项目的特性评价试验。
(1)常规交叉泄漏试验
用1440千克力(紧固压力1兆帕)将上述3电池组(隔板面积：12×12＝144厘米2)压紧，在阳极侧接上压力50千帕的氮气供给源，以测量从阴极泄漏出来的气体量的形式，进行交叉泄漏试验。
(2)临界交叉泄漏试验
用1440千克力(紧固压力1兆帕)将上述3电池组压紧，逐渐增大对阳极的供气压力，以测量从阴极泄漏出来时供气源压力的形式，进行交叉泄漏试验。
以上试验结果列于表2。
                       表2
项目   常规交叉泄漏试验     临界交叉泄漏试验
实施例1   0.01毫升/分钟以下     189千帕
实施例2   0.01毫升/分钟以下     222千帕
实施例3   0.01毫升/分钟以下     306千帕
实施例4   0.01毫升/分钟以下     265千帕
如表2所示，在常用压力((2)工作压力)(通常，阳极和阴极的供气压力均为50千帕)下，不论哪个实施例，都未观察到交叉泄漏现象，而且任一情况下，电池释放电压(OCV)都在0.99V左右，在实际使用上没有问题。临界交叉泄漏试验是为了知道电池对气体供给系统突发性操作(例如开闭阀门)的反应行为。该试验结果表明，如实施例2～4那样，通过使密封脊缘多重化，在垫圈流路部的背面(夹持基准壁厚部的反面)的形状上下工夫，可以成为适于该临界值大、供气压力高的用途(车辆用供给源压180千帕左右，但两极间的压差最大也只是该树脂的几分之一)的产品。
按照本发明，以较低的紧固压力就能制得高气密性的燃料电池，而且有利于提高燃料电池的可靠性。

Claims (11)

1.高分子电解质型燃料电池，它是具备由以下(1)和(2)构成的单元电池的高分子电解质型燃料电池：
(1)由周边部用密封材料制成的垫圈覆盖的高分子电解质膜、与上述电解质膜的一面接合的阳极、以及与所述电解质膜的另一面接合的阴极构成的电解质膜-电极接合体，
(2)夹持所述电解质膜-电极接合体的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板，
其特征在于，
(3)所述的垫圈、阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板具有燃料气体用歧管孔、氧化剂气体用歧管孔和冷却水用歧管孔各一对；
(4)所述的垫圈
(4a)其阳极所在侧的表面上，具有包围从燃料气体用歧管孔一边经过阳极到另一边燃料气体用歧管孔的燃料气体流路部分的密封脊缘、和包围冷却水用歧管孔的密封脊缘，
(4b)其阴极所在侧的表面上，具有包围所述燃料气体用歧管孔和冷却水用歧管孔的密封脊缘；
(5)所述的阳极侧导电性隔板的与阳极对向面侧的表面上，具有连通所述一对燃料气体用歧管孔的燃料气体流路；
(6)所述的阴极侧导电性隔板的与阴极对向面侧的表面上，具有连通所述一对氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路；
(7)所述垫圈的各密封脊缘依靠压紧所述电池的紧固压力，压接在所述导电性隔板的表面上。
2.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于，所述垫圈的阳极所在侧的表面上，还有包围所述氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘；所述垫圈的阴极所在侧的表面上，还有包围从所述氧化剂气体用歧管孔一边经过阴极到另一边氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路部分的密封脊缘。
3.高分子电解质型燃料电池，它是具备由以下(1)和(2)构成的单元电池的高分子电解质型燃料电池：
(1)由周边部用密封材料制成的垫圈覆盖的高分子电解质膜、与上述电解质膜的一面接合的阳极、以及与所述电解质膜的另一面接合的阴极构成的电解质膜-电极接合体，(2)夹持所述电解质膜-电极接合体的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板，
其特征在于，
(3)所述的垫圈、阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板具有燃料气体用歧管孔、氧化剂气体用歧管孔和冷却水用歧管孔各一对；
(4)所述的垫圈
(4a)其阳极所在侧的表面上，具有包围从燃料气体用歧管孔一边经过阳极到另一边燃料气体用歧管孔的燃料气体流路部分的密封脊缘、和包围冷却水用歧管孔的密封脊缘，
(4b)其阴极所在侧的表面上，具有分别包围所述燃料气体用歧管孔和冷却水用歧管孔的密封脊缘，
(4c)阳极所在侧的表面以及阴极所在侧的表面上，具有至少部分包围所述任一密封脊缘的假脊缘，
(4d)所述的各假脊缘的高度大于各密封脊缘的高度；
(5)所述的阳极侧导电性隔板的与阳极对向面侧的表面上，具有游离嵌合所述密封脊缘的凹槽、以及连通所述一对燃料气体用歧管孔的燃料气体流路；
(6)所述的阴极侧导电性隔板的与阴极对向面侧的表面上，具有游离嵌合所述密封脊缘的凹槽、以及连通所述一对氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路；
(7)所述垫圈的各密封脊缘依靠压紧所述电池的紧固压力，压接在所述导电性隔板的表面上。
4.如权利要求3所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于，所述垫圈的阳极所在侧的表面上，还有包围所述氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘；所述垫圈的阴极所在侧的表面上，还有包围从所述氧化剂气体用歧管孔一边经过阴极到另一边氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路部分的密封脊缘。
5.如权利要求4所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于，设在所述阳极所在侧的表面上的假脊缘，实质上包围着包围所述燃料气体流路部分的密封脊缘；设在所述阴极所在侧的表面上的假脊缘，实质上包围着包围所述氧化剂气体流路部分的密封脊缘。
6.如权利要求5所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于，设在所述阳极所在侧的表面上的假脊缘，还具有包围所述各歧管孔的部分；设在所述阴极所在侧的表面上的假脊缘，还具有包围所述各歧管孔的部分。
7.高分子电解质型燃料电池，它是具备由以下(1)和(2)构成的单元电池的高分子电解质型燃料电池：
(1)由周边部用密封材料制成的垫圈覆盖的高分子电解质膜、与上述电解质膜的一面接合的阳极、以及与所述电解质膜的另一面接合的阴极构成的电解质膜-电极接合体，
(2)夹持所述电解质膜-电极接合体的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板；
其特征在于，
(3)所述的垫圈、阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板具有燃料气体用歧管孔、氧化剂气体用歧管孔和冷却水用歧管孔各一对；
(4a)所述垫圈的阳极所在侧的表面上，具有分别包围所述各歧管孔的假脊缘、在上述假脊缘的内侧包围各歧管孔的密封脊缘、包括设在包围所述燃料气体用歧管孔的假脊缘朝着阳极侧的切口部在内的燃料气体通路、包围阳极的密封脊缘、以及在所述燃料气体通路两侧的连接包围所述燃料气体用歧管孔的密封脊缘和包围阳极的密封脊缘的密封脊缘，
(4b)所述垫圈的阴极所在侧的表面上，具有分别包围所述各歧管孔的假脊缘、在上述假脊缘的内侧包围各歧管孔的密封脊缘、包括设在包围所述阴极的假脊缘朝着阴极侧的切口部在内的氧化剂气体通路、包围氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘、以及在所述氧化剂气体通路两侧的连接包围所述氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘和包围阴极的密封脊缘的密封脊缘，
(4c)所述的各假脊缘的高度大于各密封脊缘的高度；
(5)所述的阳极侧导电性隔板的与阳极对向面侧的表面上，具有游离嵌合所述密封脊缘的凹槽、以及连通所述一对燃料气体用歧管孔的燃料气体流路；
(6)所述的阴极侧导电性隔板的与阴极对向面侧的表面上，具有游离嵌合所述密封脊缘的凹槽、以及连通所述一对氧化剂气体用歧管孔的氧化剂气体流路；
(7)所述垫圈的燃料气体通路和氧化剂气体通路，分别连通阳极侧导电性隔板的气体流路和和阴极侧导电性隔板的气体流路；
(8)所述垫圈的各密封脊缘依靠压紧所述电池的紧固压力，压接在所述导电性隔板的表面上。
8.如权利要求7所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于，在垫圈的阴极所在侧的表面上，包围所述各歧管孔的各密封脊缘，处于跟阳极所在侧的表面上包围各歧管孔的各密封脊缘相对应的位置上，包围所述阴极的密封脊缘，处于跟包围所述阳极的密封脊缘相对应的位置上；另外，在阳极所在侧的表面上，在连接包围所述氧化剂气体用歧管孔的密封脊缘和包围阴极的密封脊缘的密封脊缘的对应位置上，设有密封脊缘；在阴极所在侧的表面上，在连接包围所述燃料气体用歧管孔的密封脊缘和包围阳极的密封脊缘的密封脊缘的对应位置上，设有密封脊缘。
9.如权利要求7所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于，在所述阳极所在侧的表面上，分别包围所述各歧管孔的假脊缘互相连接；在所述阴极所在侧的表面上，分别包围所述各歧管孔的假脊缘互相连接。
10.如权利要求7所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于，在所述燃料气体通路和氧化剂气体通路内，分别设有多个增强脊缘，所述的阳极侧导电性隔板和阴极侧导电性隔板的所述气体流路出入口附近，设有容纳上述增强脊缘的凹部，所述凹部支承所述增强脊缘的顶部，位于所述燃料气体通路和氧化剂气体通路前后的密封脊缘的与隔板的气体流路不对应的部分，压接在隔板上。
11.如权利要求7所述的高分子电解质型燃料电池，其特征在于，所述密封脊缘中至少有一个由多条密封脊缘组成。
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