JP2001135342A

JP2001135342A - 高分子電解質型燃料電池

Info

Publication number: JP2001135342A
Application number: JP31304199A
Authority: JP
Inventors: Tatsuto Yamazaki; 達人山崎; Hideo Obara; 英夫小原; Yasushi Sugawara; 靖菅原; Junji Niikura; 順二新倉; Kazuhito Hado; 一仁羽藤; Shinsuke Takeguchi; 伸介竹口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-18
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP3496819B2

Abstract

(57)【要約】【課題】積層電池の側面を覆った気密性で非導電性材
料と前記積層電池の外部の配置されたマニホルドとの間
のガスシール性の優れた高分子電解質型燃料電池を提供
することを目的とする。【解決手段】電池積層体の側面に各単電池の燃料ガス
および酸化剤ガスの流路にそれぞれ連なる開口が積層体
の積層方向にそれぞれ一列に配列されるとともに、燃料
ガスの流路に連なる開口の列と酸化剤ガスの流路に連な
る開口の列との間に、それぞれ溝部が設けられ、それぞ
れの溝部に充填された気密性の材料により、外部マニホ
ルドから供給または排出される燃料ガスと酸化剤ガスが
相互に隔離されるように構成された高分子電解質型燃料
電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポータブル電源、
電気自動車用電源、家庭内コージェネレーションシステ
ム等に使用される燃料電池、特に高分子電解質型燃料電
池に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子電解質型燃料電池は、水素などの
燃料ガスと空気などの酸化剤ガスをガス拡散電極によっ
て電気化学的に反応させることにより、電気と熱を同時
に発生させるものである。この種高分子電解質型燃料電
池の一例を図７に示す。水素イオンを選択的に輸送する
高分子電解質膜３の両面には、白金族金属触媒を担持し
たカーボン粉末を主成分とする触媒反応層２が密着して
配されている。触媒反応層２の外面には、ガス通気性と
導電性を兼ね備えた一対の拡散層１が密着して配されて
いる。この拡散層１と触媒反応層２により電極９が構成
される。電極の外側には、これらの電極および電解質か
らなる電極電解質接合体（以下、ＭＥＡとする）１０を
機械的に固定するとともに、隣接するＭＥＡ同士を互い
に電気的に直列に接続するための導電性のセパレータ板
４が配されている。セパレータ板４の電極９と接触する
部分には、電極に反応ガスを供給しかつ反応により発生
したガスや余剰のガスを運び去るためのガス流路５が形
成されている。ガス流路は、セパレータ板と別に設ける
こともできるが、セパレータ板の表面に溝を設けてガス
流路とする方式が一般的である。

【０００３】２セル毎に配されるセパレータ板４の他方
の面には、電池温度を一定に保つための冷却水を循環さ
せる冷却水の流路７が設けられている。このように冷却
水を循環させることにより、反応により発生した熱エネ
ルギーは、温水などの形で利用される。水素や空気が電
池外へリークしたり互いに混合したりしないように、さ
らには冷却水が電池外へリークしないように、電極９の
周囲には高分子電解質膜３を挟んでシール材１３やＯリ
ング１４が配される。また、別のシール方法としては、
図８に示したように、電極と同程度の厚さを有し、樹脂
や金属板からなるガスケット１５を電極の周りに配し
て、ガスケット１５とセパレータ板４との隙間やセパレ
ータ板間の隙間をグリースや接着剤層６でシールした構
造もある。さらに、近年では、高分子電解質膜３と同じ
大きさの電極９を用いたＭＥＡ１０を用い、図９に示し
たように、ガスシールが必要な部分に、あらかじめシー
ル効果を有する樹脂１７をしみこませ固化させたものを
用いることによって、セパレータ板４との間のガスシー
ル性を確保する方法も考案されている。

【０００４】多くの燃料電池は、単電池を数多く重ねた
積層構造を採っている。燃料電池運転時には電力ととも
に発生する熱を電池外に排出するために、積層電池では
単電池１〜２セル毎に冷却板が配されている。冷却板と
しては薄い金属板の内部に冷却水などの熱媒体が貫流す
るような構造が一般的である。また、図７〜９に示すよ
うに、単電池を構成するセパレータ板４の背面、すなわ
ち冷却水を流したい面に流路を形成し、セパレータ板４
自体を冷却板として機能させる方法もある。その際、冷
却水などの熱媒体をシールするためにＯリングやガスケ
ットも必要となるが、このシールではＯリングを完全に
つぶすなどして冷却板の上下間で十分な導電性を確保す
る必要がある。

【０００５】このような積層電池では、マニホルドと呼
ばれる各単電池へのガス供給孔やガス排出孔、さらには
冷却水の供給排出孔を、積層電池内部に確保したいわい
る内部マニホルド型が一般的である。内部マニホルド型
の高分子電解質型燃料電池の一例として、図１０に、そ
の一部を切り欠いた斜視図を示す。図７と同様にして、
拡散層１、触媒反応層２、高分子電解質膜３およびセパ
レータ板４が積層され、ガス流路５が形成されている。
そして、電池にガスを供給または排気するマニホルド１
８、電池を冷却するための水を電池に供給する、または
これを排出するマニホルド１２が形成されている。

【０００６】しかしながら、内部マニホルド型では、改
質ガスを用いて電池を運転する場合、各電池の燃料ガス
流路の下流域でＣＯ濃度が上昇する結果、電極被毒によ
って温度が低下し、その温度の低下が電極被毒を一層促
進させることになる。このような電池性能の低下現象を
緩和するため、マニホルドから各単電池へのガスの供給
排出部の間口をできるだけ広く取れる構造として外部マ
ニホルド型も見直されている。内部マニホルド型の燃料
電池の場合、電池全体に恒常的な締め付け圧を加えてい
るため、一般的にガスシールに対する信頼性は高い。一
方、外部マニホルド型の燃料電池の場合、マニホルドの
フランジ面に接する積層電池の側面が、ＭＥＡやセパレ
ータなどの薄板の積層体であるため、平滑なシール面が
得難く、一般的に、内部マニホルド方式に対してガスシ
ールに対する信頼性が低い。しかし、内部マニホルド方
式の場合、電池の積層数や電力出力が大きくなってくる
と、この内部マニホルド孔を通って大量の流体を供給排
出しなければならず、マニホルド部での圧損が大きくな
る。したがって、積層数の小さい燃料電池では、電池全
体のコンパクト性を考慮して、孔径の小さいマニホルド
孔にし、逆に積層数の大きい燃料電池では圧損を抑える
ために孔径の大きなマニホルド孔にする必要がある。そ
のため、内部マニホルド方式では、セパレータやＭＥＡ
の設計において、常に積層数を考慮しなければならない
という問題があった。

【０００７】いずれにしても、冷却部を含む多数の単電
池を一方向に積み重ね、その両端にそれぞれ端板を配
し、それらの端板の間を締結ロッドによって固定するこ
とが必要である。締め付け方式としては単電池を面内で
できるだけ均一に締め付けることが望ましく、機械的強
度の観点から端板や締結ロッドには通常ステンレス鋼な
どの金属材料が用いられる。これらの端板や締結ロッド
と積層電池とは、絶縁板などによって電気的に絶縁さ
れ、電流が端板を通して外部に漏れ出ることのない構造
となっている。締結ロッドについても、セパレータ板に
形成された貫通孔の中を通したり、積層電池全体を端板
越しに金属のベルトで締め上げたりした改良された方式
も提案されている。

【０００８】さらに、図７〜９に示すいずれのシール方
法でも、シール性を維持するためや、電極とセパレータ
間の接触抵抗を小さく保つためには、恒常的な締め付け
圧が必要で、締結ロッドと端板の間にスクリューバネや
皿バネを挿入するなどの構成を採っている。また、この
締め付け圧力によって、セパレータ、電極、電解質膜な
どの電池を構成する部材間の電気的接触を確保してい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の外部マニホルド
型燃料電池においては、外部マニホルドのシール面と接
する電池積層体の側面には凹凸があるため、気密性の材
料を介して電池積層体に外部マニホルドを設置しても、
積層体側面の凹凸を気密性の材料が完全に吸収すること
ができず微少な隙間ができてしまいガスリークが発生す
るという問題があった。本発明は、上記課題に鑑み、外
部マニホルドと電池積層体との間のガスシール性の優れ
た高分子電解質型燃料電池を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による高分子電解
質型燃料電池は、固体高分子電解質膜、前記固体高分子
電解質膜を挟んだ触媒反応層を有するアノードおよびカ
ソード、前記アノードに燃料ガスを供給するガス流路を
有するアノード側導電性セパレータ、および前記カソー
ドに酸化剤ガスを供給するガス流路を有するカソード側
導電性セパレータを具備した単電池を複数個積層した積
層体であって、前記積層体の一側面に各単電池の前記燃
料ガスおよび酸化剤ガスの流路の一方の端部にそれぞれ
連なる開口が積層体の積層方向にそれぞれ一列に配列さ
れるとともに、前記積層体の他側面に各単電池の前記燃
料ガスおよび酸化剤ガスの流路の他方の端部にそれぞれ
連なる開口が積層体の積層方向にそれぞれ一列に配列さ
れている積層体；前記積層体の一側面および他側面にそ
れぞれ気密性の材料を介して接合され、かつ前記それぞ
れの開口に連なる燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路とな
る溝を有する第１および第２の外部マニホルドを備え；
前記積層体の前記一側面および他側面には、燃料ガスの
流路に連なる開口の列と酸化剤ガスの流路に連なる開口
の列との間に、それぞれ溝部が設けられ、前記それぞれ
の溝部に充填された気密性の材料により、第１および第
２の外部マニホルドにおけるガス通路溝に供給または排
出される燃料ガスと酸化剤ガスが相互に隔離されるよう
に構成されている。

【００１１】ここにおいて、前記積層体が前記特定のア
ノード側導電性セパレータとカソード側導電性セパレー
タとの間に冷却水の流路を有し、積層体の前記一側面お
よび他側面にそれぞれ前記冷却水の流路の端部に連なる
開口が積層方向に一列に、かつ前記酸化剤ガスの流路に
連なる開口の列と燃料ガスの流路に連なる開口の列との
間に配列され、第１および第２の外部マニホルドは前記
燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路となる溝の間に前記冷
却水の開口に連なる冷却水の通路となる溝を有し、前記
それぞれの開口の配列の間にそれぞれ溝部が設けられ、
前記それぞれの溝部に充填された気密性の材料により、
第１および第２の外部マニホルドにおける溝に供給また
は排出される燃料ガスと酸化剤ガスと冷却水が相互に隔
離されるように構成されていることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】上記のように、本発明の高分子電
解質型燃料電池は、単電池を積層した積層体のガスマニ
ホルド受け部分、特に燃料ガスの流路に連なる開口の列
と酸化剤ガスの流路に連なる開口の列との間に、溝部を
設け、気密性の材料を介してガスマニホルドを設置して
いる。このような構成をとると、外部マニホルドのシー
ル面と接する電池積層体の側面における凹凸の影響を受
けずに両者を接合させることが可能となり、外部マニホ
ルドと電池積層体の側面とのガスシールの信頼性をさら
に向上することができる。

【００１３】本発明による燃料電池を図１〜６によりさ
らに詳しく説明する。なお、以下に示す図面は概略を表
すものであって、各要素の相対的なサイズや位置は必ず
しも正確ではない。図１は燃料電池の平面図、図２はそ
のII−II’断面図である。１９は単電池の積層体２０に
集電板、絶縁板、端板および締め付け部材などを組み合
わせて締め付けた燃料電池本体であり、その両側面に外
部マニホルド２１および２３が取り付けられている。外
部マニホルド２１および２３には、酸化剤ガスの出入り
口２４ｃ、燃料ガスの出入り口２４ａおよび冷却水の出
入り口２５が設けられ、これらの出入り口に連通して、
それぞれ単電池の積層体２０と対向する面には、積層体
の酸化剤ガスの出入り口、燃料ガスの出入り口および冷
却水の出入り口に連なる溝２１ｃ、２１ａおよび２２が
設けられている。

【００１４】図３は単電池を積層した積層体２０の断面
図であり、図４は積層体２０の外部マニホルドを接合す
る側面を正面から見た図、図５は積層体と外部マニホル
ドとの接合部の位置関係を示す平面図である。積層体２
０は、拡散層１と触媒反応層２からなる一対の電極９お
よび両電極間に挟まれた電解質膜３からなる複数のＭＥ
Ａ１０が導電性セパレータ板４を介して積層されて構成
されている。電池構成単位のセパレータは、図６に示す
ように、一方の面にアノード９ａへ燃料ガスを供給する
ガス流路５ａを有し、他方の面にカソード９ｃへ酸化剤
ガスを供給するガス流路５ｃを有するセパレータ板４ａ
ｃ、一方の面に冷却水の流路７を有し、他方の面に他方
の面にカソード９ｃへ酸化剤ガスを供給するガス流路５
ｃを有するセパレータ板４ｃ、および一方の面にアノー
ド９ａへ燃料ガスを供給するガス流路５ａを有し、他方
の面に冷却水の流路７を有するセパレータ板４ａの３種
類がある。そして、この例では、セパレータ板４ａｃを
介して積層した２セル毎にセパレータ板４ａと４ｃを流
路７が対向するように組み合わせて配列している。

【００１５】この積層体２０の外部マニホルドを接合し
ようとする側面には、図４に示すように、酸化剤ガスの
流路５ｃ、燃料ガスの流路５ａおよび冷却水の流路７に
それぞれ連なる一方の開口６ｃ、６ａ、および８がそれ
ぞれ単電池の積層方向に１列に配列されている。そし
て、開口６ｃの列と開口８の列との間、および開口８の
列と開口６ａの列との間には、それぞれ溝部２６および
２７が積層体２０の積層方向のほぼ全長にわたって設け
られている。これらの溝部２６および２７は、それぞれ
外部マニホルド２１における溝２１ｃと２２の間および
溝２２と２１ａの間にある仕切壁２２ｃおよび２２ａの
端面とそれぞれ対応する位置にある。電池本体の側面に
外部マニホルド２１を取り付けるには、電池本体の側面
に、開口６ｃ、６ａ、および８を塞がないようにシール
材を塗布してシール材層１１を形成するとともに、前記
の溝２６および２７にシール材を充填し、さらに外部マ
ニホルドとの接合面にシール材を塗布して外部マニホル
ド２１を接合し、ビスなどにより電池本体に固定した
後、シール材を硬化させる。電池本体の他方の側面に
も、前記の溝部２６および２７と同様の溝部が設けてあ
り、外部マニホルド２３は同様にして電池本体に取り付
けられる。このように構成された燃料電池においては、
一方のガスマニホルドの燃料ガスの出入り口２４ａから
燃料ガスの通路溝２１ａを経て各セパレータ板の開口６
ａよりガス流路５ａからアノード９ａへ燃料ガスが供給
され、残余の燃料ガスおよび排出ガスはガス流路５ａ、
開口６ａ、他方の外部マニホルドの溝２１ａを経てガス
出入り口２４ａから外部へ排出される。酸化剤ガスおよ
び冷却水についても燃料ガスの場合と同様に、一方の外
部マニホルドから各セパレータ板の流路に供給され、他
方の外部マニホルドから排出される。

【００１６】上記のように、積層体２０の側面にガス流
路へ通じる開口を配列し、その側面に外部マニホルドを
接合する構造の電池においては、積層体２０の側面は平
坦にならず凹凸が生じやすい。従って、シール材によっ
て外部マニホルドを接合しても、前記の凹凸により酸化
剤ガスおよび燃料ガスのそれぞれの開口間の気密を保持
するのが困難である。本発明では、開口６ｃの列と開口
８の列との間、および開口８の列と開口６ａの列との間
には、それぞれ溝部２６および２７が積層体２０の積層
方向のほぼ全長にわたって設けられている。そして、こ
れらの溝部にはシール材が充填されるから、開口６ｃに
流れる酸化剤ガスと開口６ａに流れる燃料ガスがたとえ
積層体の凹凸面に生じるわずかな隙間に漏洩することが
あっても、溝部のシール材によって遮断され、両ガスが
混合することはない。この例では、開口６ｃの列と開口
６ａの列との間に２列の溝部２６および２７を設けたの
で、冷却水の漏洩をも遮断することができる。酸化剤ガ
スと燃料ガスとの混合を防止するには、溝部２６および
２７のいずれか一方のみでもよい。積層体２０の周縁部
と外部マニホルドの周縁部とのシール部は、比較的容易
に密閉することができるので、上記の例では単にシール
材を介在させることによりシールする方法を採った。し
かし、そのシールをより完全にするには、積層体２０の
側面周縁部に、図５に２８で示すように溝部を設けるの
が好ましい。

【００１７】次に、電池本体の構造を図１および図２を
参照して簡単に説明する。３０は単位電池の積層体を表
す。積層体３０の上下には端板３１、３２が配されてい
る。端板３１の上にはボルト３５をねじ穴に螺合した補
助プレート３３が、また端板３２の下には端板３２の底
面に設けた凹部３６と対応させて設けた凸部３７に皿状
のばね３８を装着した補助プレート３４がそれぞれ配さ
れている。そして、補助プレート３３と３４とは、それ
らの周縁部に設けた凹部４１に係合する凸部を上下に設
けたバンド３９からなる拘束部材により連結され、ボル
ト３５を補助プレート３３に螺入させることによりばね
３７を圧縮し、これによって端板３１、３２を介して積
層体３０が締め付けられ、シール部や電極に必要な面圧
がかけられる。

【００１８】この例では、補助プレート３３、３４およ
び一対のバンド３９からなる締め付け部材の２組で電池
積層体およびエンドプレートを締め付けている。そし
て、１個の補助プレート３３には、４個のボルト３５が
取り付けられている。この電池の出力端子４２と４３
は、電池の上下に配されている。これらの出力端子４２
及び４３は、それぞれ端板３１および３２の内側に絶縁
板を介して配された集電板に接続されている。端子４２
および４３とそれぞれ絶縁カラー４８および４９により
絶縁された金属板４６および４７は、端板３１および３
２に溶接などにより取り付けられ、補助プレート３３お
よび３４が締め付け力により横方向にずれるのを規制す
る。

【００１９】上記の例では、高分子電解質型燃料電池の
側面全域にシール材を配する方法を採ることで、従来、
溶融炭酸塩型などの燃料電池で用いられた外部マニホル
ド方式が容易に実現できる。また、この例で示した構成
をとると、マニホルド部と電池積層体とを別々に製造す
ることができる。これにより、例えば燃料電池の用途、
出力規模によらず同一形状のセパレータ、電極・電解質
体からなる電池積層体を大量に規格生産し、マニホルド
部は用途、出力規模に応じて製造することを可能とし、
コスト削減に寄与できる。

【００２０】

【実施例】本発明の具体的な実施例を説明する。粒径が
数ミクロン以下のカーボン粉末を、塩化白金酸水溶液に
浸漬し、還元処理によりカーボン粉末の表面に白金触媒
を担持させた。カーボンと担持した白金の重量比は１：
１とした。次いで、この白金を担持したカーボン粉末を
高分子電解質パーフルオロカーボンスルホン酸のアルコ
ール溶液中に分散させ、スラリー化した。一方、電極と
なる厚さ４００μｍのカーボンペーパーを、フッ素樹脂
の水性ディスパージョン（ダイキン工業（株）製：商品
名ネオフロンＮＤ１）に含浸した後、これを乾燥し、４
００℃で３０分加熱処理することで撥水性を付与した。
図３に示すように、撥水処理を施したカーボンペーパー
電極の片面に、前記のカーボン粉末を含むスラリーを均
一に塗布して触媒層２を形成した。カーボンペーパー電
極１とパーフルオロカーボンスルホン酸からなる高分子
電解質膜３を１２×１２ｃｍの大きさに裁断した。そし
て、２枚のカーボンペーパー電極１を触媒層２が形成さ
れた面を対向させて配置し、固体高分子電解質膜３を挟
んで重ね合わせた後、これを乾燥してＭＥＡ１０を作製
した。このＭＥＡ１０には、後にセパレータ板４と組み
合わせた時に冷却水の供給排出口に当たる部分の両側に
端面から深さ１ｍｍ、角度４５°の断面Ｖ字型の切り欠
きを設けた。

【００２１】このＭＥＡ１０を、その両面から気密性を
有するカーボン製のセパレータ板４ａｃで挟み込んで単
電池を構成した。ここで使用したセパレータ板にも上述
のＭＥＡ１０と同様箇所に断面Ｖ字型の切り欠きを設け
た。セパレータ板４の厚さは、４ｍｍであった。以上の
単電池を２セル積層して、電池構成単位とした。冷却部
のシール用Ｏ−リングは用いなかった。ガス流路６ａ、
６ｃおよび冷却水流路８は、切削加工によってセパレー
タ板の表面に形成した。例えば、本実施例のガス流路
は、幅２ｍｍ、深さ１ｍｍの溝を図６に示すような形状
で、セパレータの面に刻んで形成した。このようにして
単電池をＭＥＡ１０の切り欠き部とセパレータ板４の切
り欠き部を合わせながら５０セル積層し、その積層体の
両端部に金属製の集電板、電気絶縁材料からなる絶縁
板、および端板を順に重ね合わせ、そして、締め付け部
材により両端板を締結して燃料電池本体を作製した。こ
の時の締結圧はセパレータの面積当たり１０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²とした。

【００２２】次に、ポリイソブチレンオリゴマーをガス
シール材として用い、そのトルエン溶液を電池本体の側
面に塗布、乾燥させることによって電池本体の側面を被
覆し、シール材層１１を形成した。この時、ガスの供給
排出口、冷却水の供給排出口が、シール材により閉塞さ
れないようにした。また、外部マニホルドのシール面と
接する部分の冷却水路の両側に当たる場所には、前述の
ＭＥＡ１０の切り欠きおよびセパレータ板切り欠きによ
り、図４における溝部２７および２７が形成される。よ
ってその溝部に、粘度を調整したポリイソブチレンオリ
ゴマーのトルエン溶液を充填し、さらに他の外部マニホ
ルドのシール面と接する部分はできるだけ平滑な面が得
られるよう注意して同溶液を塗布した。次に、図１のよ
うに、ポリカーボネイト製の外部マニホルド２１および
２２を電池本体の側面に露出する空気、水素、冷却水の
供給排出口の列をそれぞれ覆うようにマニホルドを取り
付けた。これらの外部マニホルドの固定は端板部へのビ
ス止めにより行った。

【００２３】このように構成した燃料電池に、水素と空
気を通じ、冷却水を循環させて電池試験を行った。水素
利用率７０％、酸素利用率２０％、水素加湿バブラー温
度８５℃、酸素加湿バブラー温度７５℃、電池温度７５
℃の条件において、電池出力は１０２０Ｗ（３０Ａ−３
５Ｖ）であった。外部マニホルドのシール部からのガス
リークは検出できず、良好なシール性が得られることが
分かった。上記の例では、ＭＥＡおよびセパレータ板に
それぞれ切り欠きを設け、これらを積層することにより
シール材を充填するための溝部を形成するようにした
が、積層体を構成した後に、シール材を充填するための
溝部を形成しても同様の効果が得られることは言うまで
もない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、外部マニホルドと積層
電池の側面とのガスシール性が向上した高分子電解質型
燃料電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における高分子電解質型燃料
電池の平面図である。

【図２】図１のII−II’線断面図である。

【図３】電池積層体の要部断面図である。

【図４】電池積層体の側面図である。

【図５】電池積層体と外部マニホルドとの接合部の位置
関係を示す平面図である。

【図６】セパレータ板の斜視図である。

【図７】高分子電解質型燃料電池における流体のシール
構造を示す要部の断面図である。

【図８】高分子電解質型燃料電池における他の流体のシ
ール構造を示す要部の断面図である。

【図９】高分子電解質型燃料電池におけるさらに他の流
体のシール構造を示す要部の断面図である。

【図１０】内部マニホルド型の高分子電解質型燃料電池
の例を示す一部を切り欠いた斜視図である。

【符号の説明】

１拡散層２触媒反応層３高分子電解質膜４セパレータ板５ガス流路５ａ燃料ガスの流路５ｃ酸化剤ガスの流路６ガス流路の出入り口６ａ燃料ガスの出入り口６ｃ酸化剤ガスの出入り口７冷却水の流路８冷却水の出入り口９電極９ａアノード９ｃカソード１０ＭＥＡ１１シール材層１９燃料電池本体２０電池の積層体２１、２３外部マニホルド２１ａ燃料ガスの通路溝２１ｃ酸化剤ガスの通路溝２２冷却水の通路溝２６、２７溝部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅原靖大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者新倉順二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者羽藤一仁大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者竹口伸介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 BB04 CC03 CX07 CX08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体高分子電解質膜、前記固体高分子電
解質膜を挟んだ触媒反応層を有するアノードおよびカソ
ード、前記アノードに燃料ガスを供給するガス流路を有
するアノード側導電性セパレータ、および前記カソード
に酸化剤ガスを供給するガス流路を有するカソード側導
電性セパレータを具備した単電池を複数個積層した積層
体であって、前記積層体の一側面に各単電池の前記燃料
ガスおよび酸化剤ガスの流路の一方の端部にそれぞれ連
なる開口が積層体の積層方向にそれぞれ一列に配列され
るとともに、前記積層体の他側面に各単電池の前記燃料
ガスおよび酸化剤ガスの流路の他方の端部にそれぞれ連
なる開口が積層体の積層方向にそれぞれ一列に配列され
ている積層体；前記積層体の一側面および他側面にそれ
ぞれ気密性の材料を介して接合され、かつ前記それぞれ
の開口に連なる燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路となる
溝を有する第１および第２の外部マニホルドを備え；前
記積層体の前記一側面および他側面には、燃料ガスの流
路に連なる開口の列と酸化剤ガスの流路に連なる開口の
列との間に、それぞれ溝部が設けられ、前記それぞれの
溝部に充填された気密性の材料により、第１および第２
の外部マニホルドにおける溝に供給または排出される燃
料ガスと酸化剤ガスが相互に隔離されるように構成され
た高分子電解質型燃料電池。
【請求項２】前記積層体が前記特定のアノード側導電
性セパレータとカソード側導電性セパレータとの間に冷
却水の流路を有し、積層体の前記一側面および他側面に
それぞれ前記冷却水の流路の端部に連なる開口が積層方
向に一列に、かつ前記酸化剤ガスの流路に連なる開口の
列と燃料ガスの流路に連なる開口の列との間に配列さ
れ、第１および第２の外部マニホルドは前記燃料ガスお
よび酸化剤ガスの流路となる溝の間に前記冷却水の開口
に連なる冷却水の通路となる溝を有し、前記それぞれの
開口の配列の間にそれぞれ凹部が設けられ、前記それぞ
れの凹部に充填された気密性の材料により、第１および
第２の外部マニホルドにおける溝に供給または排出され
る燃料ガスと酸化剤ガスと冷却水が相互に隔離されるよ
うに構成された請求項１記載の高分子電解質型燃料電
池。