JP2001118592A - 高分子電解質型燃料電池及び電池スタック - Google Patents

高分子電解質型燃料電池及び電池スタック

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ion conductive
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晋 小林
Masato Hosaka
正人 保坂
Teruhisa Kanbara
輝壽 神原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまでの高分子電解質型燃料電池は、加圧
運転状態で長期運転するとガスシールに課題があった。
また、複数の素電池を積層した電池スタックは、性能が
劣化した素電池だけを交換するのは困難であった。 【解決手段】 燃料電池の構成要素である電解質膜電極
接合体は、多孔性触媒電極の縁部分よりはみ出した水素
イオン伝導性高分子電解質膜部分と、多孔性触媒電極の
縁部分の内部に入り込み、かつ、多孔性触媒電極の縁部
分よりはみ出した前記水素イオン伝導性高分子電解質膜
部分を覆うガスシール部分とを具備した構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子電解質型燃
料電池スタックに関し、特にその構成要素である電解質
膜電極接合体の構成を改良することで、電池スタックの
ガスシール性とメンテナンスを容易にしたものである。
【０００２】
【従来の技術】高分子電解質燃料電池は、水素イオン伝
導膜の片方を燃料ガス（水素など）に、他方を酸化剤ガ
ス（空気など）に暴露し、水素イオン伝導膜を介した化
学反応により水を合成し、これによって生じる反応エネ
ルギーを電気的に取り出すことを基本原理としている。
従来の燃料電池の構造を示した模式を図１に、また断面
を図２に示した。
【０００３】図１と図２において、セパレーター１３に
形成したガス流路より導入した反応ガスは、水素イオン
伝導膜１１を介して多孔質触媒電極１２において電気化
学反応を起こし、ここで生じた電力はセパレーター１３
を通して外部に回収される。この構成で明らかなよう
に、水素イオン伝導膜１１と多孔質触媒電極１２とは物
理的に接合する必要がある。水素イオン伝導膜１１の両
面に多孔質触媒電極１２を置き、これを熱プレス等で一
体形成するのが一般的である。このようにして作成した
ものを、電解質膜電極接合体１４と呼び、独立して扱う
ことが出来る。パッキン１５は、電解質膜電極接合体１
４とセパレーター１３との間に配置し、導入ガスの外部
への漏洩を防止する。
【０００４】水素イオン伝導膜は、イオン伝導性は有す
るが、通気性と電子伝導性とは有せず、燃料極と酸素極
とを物理的かつ電子的に隔絶する働きを持つ。ところ
が、水素イオン伝導膜の大きさが、多孔質触媒電極より
小さい場合には、電解質膜電極接合体の内側で、多孔質
触媒電極どうしが電気的に短絡し、また酸化剤ガスと燃
料ガスとが混合し（クロスリーク）、電池としての機能
を失う。このため、水素イオン伝導膜の面方向の大きさ
は、必ず多孔質触媒電極と同じか、より大きくとる必要
がある。ただし、現在使用されている水素イオン伝導膜
はきわめて薄く、構造支持材としての物理的強度を持た
ないため、これを多孔質触媒電極より大きくはみ出させ
て、パッキンとセパレーターとで挟持する支持構造を取
ることは出来ない。そこで、多孔質触媒電極１２の大き
さは、図２に示したように、セパレーター１３の内室よ
り大きく、外寸よりは小さく取り、多孔質触媒電極自体
を多孔質触媒電極の支持体とするのが一般的である。
【０００５】しかしながら、多孔質触媒電極は良好な通
気性を持つために、上記の構成では反応ガスが多孔質触
媒電極の端部よりセパレーターの外に漏洩する。そこ
で、多孔質触媒電極には、熱硬化性樹脂材料を含浸した
のち、これを熱硬化した樹脂封止部２１を設け、これに
よりガス封止構造を形成するのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のガス封止構造に
は、以下の課題がある。樹脂封止部を形成する時は、樹
脂材料を溶媒に溶かし、これを多孔質電極に含浸するた
め、樹脂材料を溶かした溶液の粘度を低くしなければな
らない。この溶液を多孔質電極に含浸した時は、樹脂材
料が多孔質電極内の細孔を完全に埋めているが、硬化時
に溶媒が揮発するため、硬化後は封止部分の内側で隙間
が生じる。また通常、樹脂材料は硬化反応で体積的な収
縮を起こす。この体積収縮と溶媒揮発により、架橋重合
後に充分なシール性を維持することが困難であった。
【０００７】この課題を解決するため、無希釈の樹脂材
料を圧入する工法、あるいは非収縮性のフィラー（カー
ボン、タルク等）を樹脂材料に混合する工法が試みられ
ている。しかし、このような工法では樹脂材料で電極細
孔を埋めること自体が困難であり、完全なシール性は得
られないという課題があった。
【０００８】また、特開平11-45729号公報に示されてい
るように、多孔質電極を熱可塑性樹脂フィルムで被覆
し、イオン伝導膜との接着シールを行う方法が試行され
ているが、この方法にも以下のような課題がある。現在
使用されている水素イオン伝導膜は、水を含んだ状態で
水素イオンの輸送を行うものであり、必然的に強い分子
内極性を持つ必要がある。現在市販されている水素イオ
ン伝導膜は、ナフィオン（デュポン社製）、フレミオン
（旭硝子社製）、アシプレックス（旭化成社製）などが
あり、これらがいずれも変性フッ素樹脂膜であるのはこ
の理由による。
【０００９】このようなフッ素樹脂は化学的に不活性で
あり、熱可塑性の汎用樹脂フィルムと完全に熱融着する
ことはなく、またこれらの樹脂を接着する適当なバイン
ダーもない。このため、このような材料を用いた燃料電
池のガスシールを簡単に行うことは、きわめて難しいも
のであった。
【００１０】また、このようなガスシール性を高めるた
め、必要数の燃料電池を積層し、全体を締結した後、積
層電池の外壁部にシール材を塗布する試みも提案されて
いるが、駆動中に出力の低下した単位電池を交換したい
とき、このような外部シール型のものから、特定の単位
電池を取り出す作業は困難であった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め本発明の高分子電解質型燃料電池スタックは、（水素
イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性
高分子電解質膜の両面に配置した一対の多孔性触媒電極
とからなる電解質膜電極接合体）と、（前記多孔性触媒
電極の一方に燃料ガスを供給排出し、他方に酸化剤ガス
を供給排出するガス流路を有する一対のセパレータ板）
とを具備した単位電池を、締結治具により加圧積層した
高分子電解質型燃料電池スタックにおいて、前記電解質
膜電極接合体は、（前記多孔性触媒電極の縁部分よりは
み出した前記水素イオン伝導性高分子電解質膜部分）
と、（前記多孔性触媒電極の縁部分の内部に入り込み、
かつ、前記多孔性触媒電極の縁部分よりはみ出した前記
水素イオン伝導性高分子電解質膜部分を覆うガスシール
部分）とを具備したことを特徴とする。
【００１２】このとき、ガスシール部分は、燃料ガスと
酸化剤ガスとをセパレータに導入するための貫通穴と、
前記貫通穴の外周に配置したガスケット部分とを具備し
たシート状構造を有することが有効である。
【００１３】以上の構成を用い、締結治具を緩めること
で、電解質膜電極接合体またはセパレータ板を個々に取
り出し交換できることを可能とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のポイントである電解質膜
電極接合体の作成は、まず、多孔性触媒電極より少し大
きめに水素イオン伝導性高分子電解質膜を裁断し、この
両面に多孔性触媒電極を置き、多孔性触媒電極の端面部
の細孔部分にガスシール用の封止樹脂を圧入する。同時
に多孔性触媒電極よりはみ出た水素イオン伝導性高分子
電解質膜の部分を被覆するように、封止樹脂と配置す
る。封止樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン
系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系
樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリル系樹
脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリジエン系樹脂、ポ
リアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネー
ト系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリウレタン系樹
脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などの熱可塑性樹
脂を用い、これを加熱しつつ射出成形（インサート成
形）あるいはプレス成形することで、封止樹脂の一部を
電極内に圧入する。
【００１５】これにより、電解質膜電極接合体を電極相
互の短絡を防止しつつ、外部から隔絶し、かつハンドリ
ングが可能な状態とする。この工法を用いると、適切な
型の設計と、封止樹脂および成形条件（温度，圧力）の
最適化により、所望の大きさのシール部分と、所望の深
さの圧入層が容易に得られ、安定した封止処理が可能と
なる。この方法は無溶媒工法（熱過疎化を利用した圧
入）であることから、封止処理後の体積収縮はわずかで
あり、耐圧の高いシールが可能であるほか、予め充分重
合された樹脂であることから、熱硬化性樹脂に比して化
学的に安定であり、含水したイオン伝導膜（通常強酸性
を示す）と長期間接触しても侵されることなく、信頼性
の高いシールが可能であるという利点がある。
【００１６】また別の方法として、ガスシールのための
封止材料として例えば、末端をアクリロイル基で置換し
た液体状のポリオレフィンを用い、これを多孔性触媒電
極の端面部の細孔部分に圧入した後、電子線等の活性光
線を照射し、硬化させることもできる。このとき、水素
イオン伝導性高分子電解質膜として、側鎖末端の一部を
アクリロイル基で置換したフルオロカーボン系材料を用
いると、ガスシールの封止材料と水素イオン伝導性高分
子電解質膜とは重合反応により、強い化学結合を持たせ
ることが出来る。
【００１７】さらに、この時のポリオレフィンとして、
ポリエチレン−ポリプロピレン共重合体を用い、共重合
比や重合度を調整することで、ゴム弾性をもたせ、ガス
シール部自身にガスケットないしパッキンとしての役割
をもたせることが出来る。このような構成にすると、電
解質膜電極接合体からパッキンまでがガスシール材によ
り一体的にシームレスにつながり、従来のオ−リングな
どを用いたパッキンシール工法と較べて、大幅な信頼性
の向上と工程の削減を可能とする。
【００１８】また、本工法のもうひとつの特徴は、射出
成形又はプレス成形により、ガスシール部に複雑な立体
構造を容易に作ることができる点にある。すなわち、型
設計如何により、マニホールド（ガスポート）、ガス流
路、ボルト締結孔、位置決め孔、パッキンリブ等の機構
部品を、工程数を上げることなくシームレスに一体成形
することで、これまでセパレーターに持たせていた機能
をガスシール部に持たせ、これにより、セパレーターの
工程負担を削減し、また、セパレータとの嵌合構造を作
ることで耐圧を簡単に高めることを可能にする。
【００１９】そして、本発明の最大のメリットは、締結
治具を緩めることで、電解質膜電極接合体またはセパレ
ータ板を個々に取り出し交換できる構造を高分子電解質
型燃料電池スタックに与えることが出来る点にある。す
なわち、電解質膜電極接合体から引き出したガスシール
部分を、セパレータと同一面積のシート状に作成し、こ
のとき上述のようにシートの面内に、ガス導入穴やボル
ト締結孔を形成し、これをセパレータで挟み込んだ単位
電池を、締結治具を用いて所望数量積層する。このよう
にして作成した電池スタックは、締結治具を緩めること
で、所望の単位電池を取り出すことが出来る。通常、燃
料電池スタックは数十個の単位電池を積層することでス
タック化するが、長期運転により各単位電池の性能には
バラツキが発生する。この時の、メンテナンス対応とし
て、個々の単位電池の電圧を測定し、特に性能が低下し
たものを簡単に交換することを可能とする。
【００２０】
【実施例】以下、本発明に好適の実施例を図面を用いて
記載する。
【００２１】（実施例１）アセチレンブラック系カ−ボ
ン粉末に、平均粒径約３０Åの白金粒子を２５重量％担
持したものを電極の触媒とした。この触媒粉末をイソプ
ロパノ−ルに分散させた溶液に、（化１）で示したパー
フルオロカーボンスルホン酸の粉末をエチルアルコール
に分散したディスパージョン溶液を混合し、ペースト状
にした。このペーストを原料としスクリ−ン印刷法をも
ちいて、１５ｃｍ×１５ｃｍの大きさで、厚み２５０μ
ｍのカ−ボン不織布の一方の面に電極触媒層を形成する
ことで多孔質触媒電極とした。形成後の反応電極中に含
まれる白金量は０．５ｍｇ／ｃｍ2、パーフルオロカー
ボンスルホン酸の量は１．２ｍｇ／ｃｍ2となるよう調
整した。
【００２２】
【化１】
【００２３】これらの電極は、正極・負極共に同一構成
とし、多孔質触媒電極に対して、１ｍｍの外周クリアラ
ンスを持つ水素イオン伝導膜の中心部の両面に、印刷し
た触媒層が電解質膜側に接するようにホットプレスによ
って接合して、電解質膜電極接合体を作成した。ここで
は、水素イオン伝導性高分子電解質として、（化１）に
示したパーフルオロカーボンスルホン酸を２５μｍの厚
みに薄膜化したものを用いた。
【００２４】次に、本発明のポイントである電解質膜電
極接合体へのガスシール部の接合方法を図３に示した。
図３に於いて、まず、電解質膜電極接合体３１に対し
て、面方向には１ｍｍのクリアランスを持たせて中抜き
とし、厚みは電解質膜電極接合体３１より１ｍｍ厚い、
封止樹脂３２をポリエチレンで作成した。つぎに、平面
方向には封止樹脂３２の外周に対し１ｍｍのクリアラン
スを持たせ、かつ厚み方向には電解質膜電極接合体３１
と等しい深さのフライス加工を施した金型３３に、前記
の電解質膜電極接合体と封止樹脂をいれ、１２５℃の温
度で２０ｋｇ／ｃｍ2を２秒間ホットプレスすること
で、電解質膜電極接合体と封止樹脂とを接合した。
【００２５】この工程では、ホットプレスに際し、ポリ
エチレンは電解質膜電極接合体と金型内寸に対し、体積
剰余（初期厚みの剰余に熱膨張による剰余が加わる）が
生じるため、逃げ場を失ったポリエチレンが電解質膜電
極接合体の多孔質触媒電極の外周部の細孔に圧入され、
封止部３４を形成する。封止樹脂のうち圧入されなかっ
た部分は、電解質膜電極接合体を水平方向に外部から隔
離する形となるため、これを隔離部３５と呼ぶ。この封
止部３４と隔離部３５とによりガスシール部３６を形成
する。このとき、封止部の幅は封止樹脂の初期厚み、接
合温度、金型の設計などの最適化により任意に制御可能
である。
【００２６】次に、隔離部３５にイソブチレン樹脂製の
シートを熱融着で取り付け、図４に示したガスシールシ
ート付き電解質膜電極接合体に仕上げた。図４に於い
て、３１は前述のガスシール部付き電解質膜電極接合
体、４１は厚みが１ｍｍのイソブチレン樹脂製のシート
部、４２は燃料ガス流通用穴、４３は酸化剤ガス流通用
穴、４４は冷却水流通用穴である。
【００２７】以上の工法で作成したガスシールシートを
取り付けた電解質膜電極接合体をセパレータ板で挟み込
んで単電池とした。ここで用いたセパレータ板は、カー
ボン粉末材料を冷間プレス成形したカーボン板に、フェ
ノール樹脂を含浸・硬化させガスシール性を改善した樹
脂含浸したもので、これに切削加工でガス流路を形成し
た。セパレータ板の形状を図５に示した。
【００２８】図５に於いて、セパレータ板の大きさは１
８ｃｍ×２５ｃｍの面積で、厚さは３ｍｍのものを用
い、ガス流路５５は幅２ｍｍ、深さ１ｍｍとした。ガス
流路の周辺部には、ガス供給・排出用と、電池の温度を
制御するための冷却水を供給・排出するためのマニホル
ド孔を設けた。５２は燃料ガス流通用穴、５３は酸化剤
ガス流通用穴、５４は冷却水流通用穴、５１はこれらの
穴とガス流路５５のシール用のガスシール部でありイソ
ブチレン樹脂で作成し、高さは１ｍｍとした。
【００２９】このように作成したガスシールシート付き
電解質膜電極接合体を一対のセパレータ板と冷却水流通
板で重ね合わせ、両端を面積当たり１０ｋｇｆ／ｃｍ2
の圧力で加圧締結して本実施例の電池を電池Ａとした。
【００３０】電池Ａに対して、以下の運転条件で電流−
電圧特性を評価した。電池Ａの燃料極に燃料ガス（水素
８０％、二酸化炭素２０％、一酸化炭素５０ｐｐｍ）を
供給し、空気極に空気を供給した。そして、電池温度を
７５℃、燃料ガス利用率７０％、空気利用率２０％とし
た。ガスの加湿は、燃料ガスを８５℃、空気を６５〜７
０℃のバブラーをそれぞれ通して行った。評価の結果を
図６に示した。
【００３１】図６に於いて、データａ１は、燃料ガスと
空気の供給を圧力を１ｋｇ／ｃｍ2とした結果を示した
ものであり、以下データａ２、ａ３は、この圧力をそれ
ぞれ３ｋｇ／ｃｍ2、５ｋｇ／ｃｍ2 としたものであ
る。また、図７にこの条件で１０００時間運転した後の
特性を示した。図６と図７に示した結果より、本構成の
電池は、長期間の加圧運転でも、ガス漏れのないことを
立証した。
【００３２】（実施例２）ガスシール付き電解質膜電極
接合体を作成する他の例を図８に示した。図８には封止
樹脂として、一対の中抜き樹脂フイルム８１を用いた例
を示した。この場合、水平方向と垂直方向から圧入が発
生し、封止部を形成する点、および隔離部は２枚のフィ
ルムの熱融着により形成される点が、実施例１で示した
例とは異なるが、基本的な封止構造は同じものを得るこ
とが出来る。この時、内層（電解質膜電極接合体に当た
る面）を低融点の樹脂とし、外層（金型と当たる面）を
高融点の樹脂とした複層フィルムを用い、プレス後の型
抜けを良くすることにより、例えば図９に示した連続生
産ラインを組むことができる。
【００３３】フィルムラミネートにより封止処理を行う
場合、フィルムの融着温度が水素イオン伝導膜の耐熱温
度を上回る場合がある。この場合の熱保護工法の一例を
図１０に示した。図１０に於いて、インシュレーター１
０１に対して、バネ懸架されたウオータージャケット１
０２（この平面的な大きさがイオン伝導膜の熱保護面
積、つまり電解質膜電極接合体の有効発電面積となる）
と，これに対して適当なクリアランスで中抜きしたヒー
ターブロック１０３（ヒーターと金型が一体となったも
の）を配置した水冷ホットプレスを用いて封止処理を行
うことが出来る。この場合、融着温度が２００℃をこえ
るポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ア
クリロニトリルブタジエンスチレン等を用いた場合に
も、ウォータージャケットと接する電解質膜電極接合体
１０５は高い融着熱から保護される。
【００３４】また、封止樹脂の一部を熱可塑性エラスト
マーに置き換えることもできる。たとえば、樹脂フィル
ムにポリプロピレンを用い，これに予め射出成形したポ
リオレフィン系エラストマー（ポリプロピレンベース）
のパッキンを重ねて、パッキン溝加工を施したシール用
金型に入れ、ホットプレスを行う。このとき、エラスト
マーのハードセグメント成分であるポリプロピレンは、
フィルム材であるポリプロピレンと融着し、電解質膜電
極接合体からパッキンまでが機能上シームレス（継ぎ目
なし）のシールとなる。そこで、シールパッキンに合わ
せてセパレータに凸部を設ければ、セパレータと電解質
膜電極接合体は封止構造をとることとなる。
【００３５】すなわち、電解質膜電極接合体からシーム
レスに延長したシールエラストマー部分は、セパレータ
ーの締め付けによって弾性変形しながらセパレーター凸
部と噛み合い、極めて強固なシール構造を形成すること
が可能となる。なお。フィルム樹脂材料とエラストマー
材料は本実施例に限定されるものではなく、たとえば、
ポリエチレンテレフタレートフィルムに対してはポリエ
ステル系エラストマーというように、それぞれの樹脂フ
イルムに相当するエラストマーを用いることが出来る。
また、セパレータとエラストマーの嵌合構造も凸部に限
定されるものではなく、セパレータにパッキン溝を設け
るなど、他の方法で可能であることは言うまでもない。
また、たとえば射出成形などの手法により封止部，隔離
部、パッキンまで単一エラストマー樹脂で構成すること
ももちろん可能である。
【００３６】（実施例３）本実施例では、ガスシール付
き電解質膜電極接合体のガスシール部分と水素イオン伝
導性高分子電解質膜とが接触する部分を、ガスシール剤
を前記水素イオン伝導性高分子電解質膜に化学的に結合
した例を示した。
【００３７】電解質膜電極接合体の作成までは、実施例
１と同一の材料と構成を用いた。但し、水素イオン伝導
性高分子電解質膜は、（化２）に示したものを用いた。
【００３８】
【化２】
【００３９】（化２）に示したものは、（化１）に示し
た水素イオン伝導性高分子電解質の末端基をアクリル化
したものである。この電解質膜電極接合体を用いて、ガ
スシール付き電解質膜電極接合体を作成した。本実施例
で使用したガスシール剤はポリエチレン−ポリプロピレ
ン共重合体の末端基をアクリル化したのもであり、共重
合比は２：３とし、重合度は約５００であり、室温で粘
性液状を有する。次に、図１１に示した様に、外周にポ
リイソブチレン製のシート１１３を配置した内側に隙間
無く電解質膜電極接合体１１１を入れ込み、その境界部
１１２に前記のガスシール剤の原液を塗布し、これを電
子線照射により硬化した。ここで使用したポリイソブチ
レン製のシートは、末端基をアクリル化したイソブチレ
ンオリゴマーを電子線の照射量を減らして、未完全に電
子線硬化したものであり、上記のガスシール剤の硬化時
に、ガスシール剤の原液のアクリル基で共重合する形で
一体硬化させたものである。
【００４０】このようにして作成したガスシールシート
付き電解質膜電極接合体に、図４で示したものと同一の
ガス流通穴をあけ、以下実施例１の電池Ａと同一のセパ
レーター板と冷却板及び締結治具を用いて、本実施例の
電池Ｂを作成した。
【００４１】電池Ｂに対して、以下の運転条件で電流−
電圧特性を評価した。電池Ｂの燃料極に燃料ガス（水素
８０％、二酸化炭素２０％、一酸化炭素５０ｐｐｍ）を
供給し、空気極に空気を供給した。燃料ガスと空気の供
給は圧力を５ｋｇ／ｃｍ2とした。そして、電池温度を
７５℃、燃料ガス利用率７０％、空気利用率２０％とし
た。ガスの加湿は、燃料ガスを８５℃、空気を６５〜７
０℃のバブラーをそれぞれ通して行った。評価の結果を
図１２に示した。図１２に於いて、データｂ１は、運転
開始後１０時間が経過した時のもの、ｂ２は１０００時
間、ｂ３は２０００時間が経過した時のものである。こ
の結果より、本構成の電池は、長期間の加圧運転でも、
ガス漏れのないことを立証した。
【００４２】また、本電池を必要な枚数だけ締結治具に
より積層することで作成した電池スタックは、長期の運
転により性能が劣化した素電池を、締結治具を治具を緩
めるだけで交換できる。この時、当然、素電池中の電解
質膜電極接合体、セパレータ板を個々に交換できること
は言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明は燃料
電池のガスシール上の問題を、簡便かつ安価に解決する
有効な手段とであり、以て燃料電池の品質向上と低コス
ト化に資するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の燃料電池の構造を模式的に示した外見図
【図２】従来の燃料電池の構造を模式的に示した断面図
【図３】本発明の第１実施例である燃料電池のガスシー
ル付き電解質膜電極接合体の作成方法を示した図
【図４】本発明の第１実施例である燃料電池のガスシ−
ル付き電解質膜電極接合体の構成を示した図
【図５】本発明の第１実施例である燃料電池のセパレ−
タの構成を示した図
【図６】本発明の第１実施例である燃料電池の初期特性
を示した図
【図７】本発明の第１実施例である燃料電池の長期運転
後の特性を示した図
【図８】本発明の第２実施例である燃料電池のガスシー
ル付き電解質膜電極接合体の第１の作成方法を示した図
【図９】本発明の第２実施例である燃料電池のガスシー
ル付き電解質膜電極接合体の第２の作成方法を示した図
【図１０】本発明の第２実施例である燃料電池のガスシ
ール付き電解質膜電極接合体の第３の作成方法を示した
図
【図１１】本発明の第３実施例である燃料電池のガスシ
−ル付き電解質膜電極接合体の構成を示した図
【図１２】本発明の第３実施例である燃料電池の出力特
性の時間変化を示した図
【符号の説明】
１１ 水素イオン伝導膜 １２ 多孔質触媒電極 １３ セパレータ １４，３１，８２，９１，１０５，１１１ 電解質膜電
極接合体 １５ パッキン ３２，１０４ 封止樹脂 ３３，８３ 金型 ３４，１１２ 封止部 ３５ 隔離部 ３６，５１ ガスシール部 ４１，１１３ イソブチレンシート ４２，５２ 燃料ガス流通用穴 ４３，５３ 酸化剤ガス流通用穴 ４４，５４ 冷却水流通用穴 ５５ ガス流路 ８１ 樹脂フィルム １０１ インシュレータ １０２ ウオータージャケット １０３ ヒーターブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神原 輝壽 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB02 BB04 CC03 CC08 EE18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前
    記水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に配置した一
    対の多孔性触媒電極とからなる電解質膜電極接合体と、
    前記多孔性触媒電極の一方に燃料ガスを供給排出し、他
    方に酸化剤ガスを供給排出するガス流路を有する一対の
    セパレータ板とを具備した高分子電解質型燃料電池にお
    いて、前記電解質膜電極接合体は、前記多孔性触媒電極
    の縁部分よりはみ出した前記水素イオン伝導性高分子電
    解質膜部分と、前記多孔性触媒電極の縁部分の内部に入
    り込み、かつ、前記多孔性触媒電極の縁部分よりはみ出
    した前記水素イオン伝導性高分子電解質膜部分を覆うガ
    スシール部分とを具備したことを特徴とする高分子電解
    質型燃料電池。
  2. 【請求項２】 ガスシール部分と水素イオン伝導性高分
    子電解質膜とが接触する部分は、前記ガスシール剤を前
    記水素イオン伝導性高分子電解質膜に化学的に結合した
    ことを特徴とする請求項１記載の高分子電解質型燃料電
    池。
  3. 【請求項３】 ガスシール部分は、燃料ガスと酸化剤ガ
    スとをセパレータに導入するための貫通穴と、前記貫通
    穴の外周に配置したガスケット部分とを具備したシート
    状構造を有することを特徴とする請求項１または２記載
    の高分子電解質型燃料電池。
  4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の高分子電解
    質型燃料電池を締結治具により積層した電池スタックで
    あって、前記締結治具を緩めることで、電解質膜電極接
    合体、セパレータ板または前記高分子電解質型燃料電池
    の少なくとも１枚を個々に取り出し交換できることを特
    徴とする電池スタック。
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