JP2003142127A - 固体高分子型燃料電池用電極とそのセパレータ及びそれを用いた固体高分子型燃料電池並びに発電システム - Google Patents

固体高分子型燃料電池用電極とそのセパレータ及びそれを用いた固体高分子型燃料電池並びに発電システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、構造を簡略化し、取扱い性が
高く、所定の位置に精度良く移送可能で、製造工程の自
動化を可能にする固体高分子型燃料電池用電極とそのセ
パレータ及び固体高分子型燃料電池並びに発電システム
を提供することにある。 【解決手段】本発明は、固体高分子電解質膜と、該電解
質膜の両面の各々に形成された電極層と、該電極層の各
々の外表面を被う２枚の補強部材と、該補強部材の各々
の端面から各々の端部にかけて両者の全周を被うシール
部材とを有し、該シール部材によって前記電解質膜、電
極層及び補強部材が一体に形成されていることを特徴と
する固体高分子型燃料電池用電極にあり、又、その電極
を挟持するように配置されたセパレータからなる基本構
成を単セルとし、該単セルを複数個直列に接続した構成
を有する固体高分子型燃料電池及びそのセパレータ並び
に発電システムにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体高分子型燃料電
池用電極電池用電極とそのセパレータ及びそれを用いた
固体高分子型燃料電池並びに発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、出力が高い、
寿命が長い、起動・停止による劣化が少ない、運転温度
が低い(約70〜80℃)、精密な差圧制御が不要等の長所を
有しているため、電気自動車用電源、業務用及び家庭用
の分散電源等の幅広い用途が期待されている。
【０００３】固体高分子型燃料電池の単セルは、電解質
にプロトン導電性を有する厚さ数10μmの固体高分子電
解質膜の両側に白金又は白金とルテニウム等の合金触媒
を担持した多孔質の電極層を設けた膜−電極接合体（Me
mbrane Electrode Assembly）と、一方の電極（アノ
ード極）に水素を、他方の電極（カソード極）に空気
（酸素）を供給するガス流路を備えたセパレータから構
成される。必要に応じて、電極層とセパレータの隙間
に、ガスを拡散させて電極層全面にてガスを反応させる
ためのガス拡散層を配置させる場合もある。
【０００４】このような単セルを要求出力に応じて複数
個積層させた電池スタックが、実際のシステムに用いら
れる。このようにガスをセパレータ面内に流通させるた
め、セパレータ間におけるガスのシール性を長期間にわ
たって、いかに維持するかが重要な技術である。また、
固体高分子電解質膜、セパレータ、ガスケット、集電板
など、複数の種類の部品を多数個、積層するため、位置
決め精度の確保、組立工程の自動化が重要な課題となっ
ている。特に、固体高分子電解質膜は、その抵抗による
電力損失を抑えるために、100μm以下の厚さの薄膜を用
いることが一般的であり、このような膜はフレキシブル
であり形状を保持しにくいため、非常に取扱い性が悪
く、組立工程の自動化の障害となっている。また、多数
かつ多種の部品を積層するため、製造設備の低コスト
化、製品の歩留まりの向上、組立時間の短縮化などを図
ることが困難となり、電池製造コストの低減のために、
電池構造の簡略化が必須である。したがって、固体高分
子膜の取扱い性を向上させる技術が、製造工程の自動
化、製品の歩留まりの向上、さらに電池製造コストの低
減に必要である。
【０００５】固体電解質膜に関しては、延伸多孔質ポリ
テトラフルオロエチレンのシートの片面に、フッ素系固
体高分子電解質の薄膜を形成することにより、当該電解
質薄膜にシール効果と熱的、機械的補強効果を付与する
技術が開示されている（特開平８−13179号公報）。電
池構造に関しては、ガス拡散電極層にガスを流通させる
溝を加工した燃料電池膜電極アッセンブリーが知られて
いる（特表平８-507402号公報）。また、積層時にセパ
レータとパッキングのずれを防止するために、セパレー
タの凹部にパッキングをはめ込んだ構造が知られている
（特開2000-294254号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来、固体高分子型燃
料電池を製造するために用いられる部品として、例えば
高分子固体電解質膜は非常に薄く、形状を保持する機能
に欠けたものであった。そのため、電池を組み立てる際
に、これらの部品を所定の位置に移送し、めくれ、折れ
曲がり等の不具合を生じさせずに積層することが困難で
あった。又、このように取扱い性の悪い部品は、所定の
位置に精度良く移送することが出来ないと共に、固体高
分子型燃料電池の組立が困難であった。
【０００７】本発明の目的は、構造を簡略化し、取扱い
性が高く、所定の位置に精度良く移送可能で、製造工程
の自動化を可能にする固体高分子型燃料電池用電極とそ
のセパレータ及び固体高分子型燃料電池並びに発電シス
テムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の固体高分子型燃
料電池は、水素イオンを透過させる機能を有する固体高
分子電解質膜、該膜の両面に形成した電極層、該電極層
を挟持するように配置されたセパレータからなる基本構
成を単セルとし、通常、十分な電力を得るために該単セ
ルを複数個直列に接続した構成を有する。
【０００９】即ち、本発明は、固体高分子電解質膜と、
該電解質膜の両面の各々に形成された電極層と、該電極
層の各々の外表面を被う２枚の補強部材と、該補強部材
の各々の端面から各々の端部にかけて両者の少なくとも
一部、好ましくはその全周を被うシール部材とを有し、
該シール部材によって前記電解質膜、電極層及び補強部
材が一体に形成されていることを特徴とする固体高分子
型燃料電池用電極にある。
【００１０】具体的には、前記電極層が炭素粒子表面に
形成された触媒粒子と高分子電解質とを有し、前記補強
部材がガス透過性と電子伝導性とを有するシートからな
ることを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極にあ
る。
【００１１】水素イオンを透過させる機能を有する固体
高分子電解質膜とは、フッ素系高分子のフッ素の一部を
スルホン酸に置換したものが一般的であり、水素イオン
を移動させる機能を有する高分子膜であれば良い。例え
ば、４フッ化エチレンを基本単位とする高分子鎖に含ま
れるフッ素原子を２〜５個程度のアルキル鎖（-ＣF２Ｃ
F２-、-ＣF２ＣF２(ＣF3)-など）を介して、当該アルキ
ル鎖の末端にスルホン酸基（-ＳＯ３Ｈ）を有する高分
子膜がある。
【００１２】電極層とは、白金、あるいは白金とルテニ
ウム等の異種元素との合金を電極触媒とし、当該触媒と
炭素粉末とバインダーからなる層であり、当該電極触媒
上で水素の酸化反応（式１）、あるいは酸素の還元反応
（式２）が進行する。水素の酸化反応にて生じた水素イ
オンは、固体高分子電解質膜に受け渡され、当該イオン
は反対側の電極層にて酸素と結合することにより水が生
成する。
【００１３】 Ｈ２ → ２Ｈ＋ ＋ ２ｅ− （式１） Ｈ＋ ＋ 1/2Ｏ２ ＋ ２ｅ− → Ｈ２Ｏ （式２） この反応の際に、ガスの拡散、プロトンの移動を伴うた
め、これらの物質移動抵抗による燃料電池の電圧降下を
抑制するため、電極層と固体高分子電解質膜を薄くする
必要がある。そこで、本発明では、固体高分子電解質膜
とその両面に電極層を設けた膜-電極接合体を用いる。
【００１４】本発明では、電極反応が進行する領域と、
水素イオンが透過する領域と、ガスの透過と集電性の保
持の機能を有する領域と、ガスをシールする領域からな
る新規な構成の電極を用いる。この電極を一体化電極と
定義する。膜-電極接合体の電極層の全面は、ガスを透
過させるための性質（ガス透過性）と電極反応にて授受
する電子を伝達させる性質（電子伝導性）を有し、かつ
膜-電極接合体よりも機械的強度に優れた補強部材によ
り被覆し、弾性を有するシール材にて当該補強部材の端
部を被覆することにより、膜-電極接合体と補強部材か
らなる一体化電極を製造できる。このシール材は、セパ
レータ面内の電極反応領域でのガスのシール部材として
機能する。
【００１５】本発明にて使用可能なシール材は、耐水
性、耐水蒸気性、耐熱性、耐クリープ性等の特性を有す
ることが必要である。例えば、クロロプレンゴム、二ト
リルゴム、シリコンゴム、エチレン・プロピレンゴム、
フッ素ゴム、イソブチレンゴム、アクリロニトリルゴ
ム、アクリロニトリル・ブタジエンゴムを選択できる。
特に、エチレン・プロピレンゴム、ブタジエンとアクリ
ロニトリルの共重合により合成されたアクリロニトリル
・ブタジエンゴム、あるいは当該ゴムを水素化したアク
リロニトリル・ブタジエンゴムは、耐水性、耐水蒸気
性、耐酸性に優れており、本発明のシール材に適してい
る材料である。本発明では、これらの高分子系材料に限
定されることはなく、耐水性、耐水蒸気性、耐熱性、耐
クリープ性等の特性を有する弾性体であれば良い。
【００１６】補強部材の大きさは、電極層より大きく、
固体高分子電解質膜より小さくすることが必要である。
これは、補強部材を介して、当該固体電解質膜の両面に
接合された電極層同士の短絡が生じないようにするため
である。
【００１７】本発明の一体化電極を、２枚のセパレータ
により挟持させることにより、単セルを構成することが
できる。このような構成により、膜-電極接合体、補強
部材からなる一体化電極を一部品として取扱うことが可
能となる。また、補強部材の内部をガスが容易に透過で
きるため、電極層に到達したガスが電極層にて反応し、
発電した電力は補強部材を介してセパレータに電子を伝
達させることもできる。
【００１８】膜-電極接合体を補強部材と一体化させた
ことによって、当該接合体の強度を持たせることができ
ると同時に、部品数を低減することも可能となる。本発
明では、当該電解質膜の両面には電極層を形成したもの
を用い、補強部材は、当該膜-電極接合体よりも機械的
強度を有し、ガスを透過する機能を具備するものを使用
する。当該補強部材の端部に各種ゴム等の弾性体を取り
付けることにより、当該弾性体によりガスシール機能を
付与することが可能となり、電池構造の簡略化を図るこ
とができる。
【００１９】補強部材は炭素繊維、炭素粉末などを適用
できる。補強部材中に存在する空隙容積は、燃料電池に
組み込まれる前の当該部品のみかけ容積に対して、４０
〜９０％の範囲にあることが望ましい。空隙容積を大き
くすることにより、補強部材内のガスの拡散が容易とな
り、ガスの透過性が得られるためである。
【００２０】また、補強部材が２枚のセパレータの間に
組み込まれた場合は、当該部品を介して電極層とセパレ
ータの間で電子を授受するために、当該部品はある程度
の圧縮が可能であり、弾性を有することが望ましい。例
えば、セパレータに挟持させる前における無加圧の状態
の厚さに対し、セパレータに挟持させたときの補強部材
の厚さは３０〜７０％の範囲にあることが望ましい。ま
た、セパレータ間に挟持されているときの補強部材の単
位面積当りでの抵抗は、可能な限り低抵抗であることが
必要であるが、例えば単位面積当り１mΩ以下であれ
ば、1A通電時の電圧降下が1mV以下に低減することがで
きる。このような場合、補強部材での電圧損失が小さく
なるため、ジュール発熱量の低減による触媒活性や膜の
イオン伝導性の劣化を防止でき、燃料電池の高出力化と
長寿命化の両立が可能となる。
【００２１】セパレータには、平板よりなる部材の平板
面の片面又は両面にガスを流通させるための溝（ガス及
び水の流路となる）が設けられ、その溝を通じて水素、
あるいは酸素又は空気が電池外部より供給される。流路
に隣接する凸部は電極層に押し付けられることにより、
電極層と電子の授受を行い、セパレータと接触する集電
板を介して外部に電力を取り出すことができる。セパレ
ータの溝より供給されるガスを、電極層全体に供給され
る目的と、電極層全体より低抵抗にて電力を得るため
に、多孔質の炭素層を電極層とセパレータの間に設ける
方法を採用することができる。両面での流路は平面形状
が互いに正反対になるように設けるのが好ましい。
【００２２】即ち、燃料電池に用いられるセパレータに
は、外部からガスを供給し、電極層にて反応したガスを
排出するための供給口および排出口を有している。ま
た、一部のセパレータには、当該セパレータの面内を冷
却水が流通できるようにするための流路が形成され、こ
の冷却水を外部から供給又は排出するための供給口と排
出口がセパレータに備えられている場合がある。
【００２３】本発明は、平板よりなる部材の少なくとも
一方の面に形成されたガス及び水の流路と、該流路に連
通し前記部材を貫通させて設けられた前記ガス及び水の
供給口と、前記流路に連通し前記部材を貫通させて設け
られた前記ガス及び水の排出口とを有することを特徴と
する固体高分子型燃料電池用セパレータにあり、又、前
記供給口及び排出口の外周に設けられたシール部材とを
有すること、更に該シール部材に接続して前記流路の外
周設けられたシール部材とを有することを特徴とする。
【００２４】セパレータは、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張
黒鉛、非晶質炭素等の炭素粉末とフェノール樹脂からな
る混合物を圧縮成形した材料、あるいはこの成形体を30
0〜1200℃の高温にて焼結した材料からなり、形状は４
角形またはその他の多角形の板状、円板状の任意の形状
をとることができる。また、フェノール樹脂を射出成形
により板状または円板状にしたものを焼成し、炭素化し
た材料を使用することも可能である。本発明のセパレー
タは、これらの炭素材料に限らず、金属からなる材料、
樹脂などの非金属、金属と非金属の複合材料から製造さ
れたものであっても良い。
【００２５】本発明では、セパレータの周辺部、および
外部からガスと水を供給するための供給口の周囲、ある
いは外部へガス又は水を排出するための排出口の周囲か
らガスや水の漏れを防止するため、セパレータの面内に
弾性を有するシール部材を設けた。
【００２６】このシール部材は、耐水性、耐水蒸気性、
耐熱性、耐クリープ性等の特性を有することが必要であ
る。本発明の燃料電池に用いることができる弾性体とし
て、クロロプレンゴム、二トリルゴム、シリコンゴム、
エチレン・プロピレンゴム、フッ素ゴム、イソブチレン
ゴム、アクリロニトリルゴム、アクリロニトリル・ブタ
ジエンゴムを選択できる。特に、エチレン・プロピレン
ゴム、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合により合
成されたアクリロニトリル・ブタジエンゴム、あるいは
当該ゴムを水素化したアクリロニトリル・ブタジエンゴ
ムは、耐水性、耐水蒸気性、耐酸性に優れており、本発
明のシール部材に適している材料である。本発明では、
これらの高分子系材料に限定されることはなく、耐水
性、耐水蒸気性、耐熱性、耐クリープ性等の特性を有す
る弾性体であれば良い。また、本発明にて使用するゴム
は、加熱により流動状態とし、射出成型により所定の形
状にゴムのシール部材を形成させることができるが、よ
り低温にてシール部材を作製するために、液状ゴム、熱
可塑性ゴムなども使用できる。
【００２７】セパレータの面内で電気化学反応が進行す
る領域とガスの供給口あるいは排出口はガスの流路によ
り接続されている。この場合、シール部材を加工する前
に、この流路の一部を被覆部品により被覆し、シール部
材を設ける部分を平坦にする必要がある。本発明では、
被覆部品により被覆したセパレータを用いた。
【００２８】被覆部品は、炭素、金属、フェノール樹
脂、ポリエステル等の樹脂からなる板状のものである。
被覆部品をセパレータに設置する場所には、当該部品の
厚さと同程度の深さの段差を設け、熱硬化性エポキシ樹
脂等の接着剤によりセパレータに接着させる。
【００２９】本発明にて用いることができる接着剤は、
熱硬化性であり、かつ硬化温度としては200℃以下であ
ることが望ましい。被覆部品がセパレータに接着した後
に、当該部品の上部に本発明のシール部材を設置させ
る。このような簡便な方法により、ガスの流路を確保し
つつ、セパレータの面内にシール部材を設けることが容
易となる。
【００３０】また、本発明のシール部付きセパレータを
用いると、セパレータの両面に設けたガスの流路に、ア
ノードとカソードの反応ガスをそれぞれ流通させること
が可能となる。その結果、セパレータ枚数が削減され、
電池サイズがコンパクトになる。これは、本発明のセパ
レータにおいて、ガスの供給口と排出口を、それぞれ独
立にシールすることができることによる。
【００３１】なお、一体化電極の電極層は、セパレータ
面内を流通するガスと接触することにより発電が起こ
る。この発電の領域を発電領域とする。この発電領域に
対して、当該一体化電極が有するシール部は当該発電領
域より外側に位置し、当該発電領域からガスが漏れるこ
とを防ぐ。当該一体化電極によるシール部に加え、一体
化電極のシール部よりも外側にセパレータのシール部を
設けることにより、二重にガスの漏れを防ぐことも可能
である。また、セパレータのシール部はガスと冷却水の
供給口と排出口からの漏れのみを防ぐように、当該供給
口と当該排出口の周辺部のみにシール部を設け、一体化
電極とセパレータのシール部をそれぞれ独立に設けるこ
とも可能である。
【００３２】本発明の別の形態として、エチレン・プロ
ピレンゴム等の高分子系シール材料の他に、膨張黒鉛等
の炭素粉末をシート状にしたものを利用することも可能
である。膨張黒鉛は弾性を有しており、シートの面内に
密度が高い部分と低い部分をプレス加工の調節により製
作することができる。これにより、低密度の部分は外部
から圧力が加わるときに圧縮されある程度の復元力を有
するため、この炭素系シートを本発明の弾性体として用
いることができる。
【００３３】本発明の一例として、ガス供給口を取り囲
むようにリング状に低密度の炭素領域を作製し、その他
の部分は高密度に圧縮すると、低密度の部分が圧縮変形
されることにより、ガス供給口からのガスのリークを防
止することができる。炭素系シートの低密度部分は1〜
1.2g/cc、高密度の部分は1.5〜1.8g/ccの範囲にするこ
とが望ましい。また炭素粒子とバインダーの組成物を調
製し、これらの混合物からシートを作製しても良い。
【００３４】バインダーとしては、エチレン・プロピレ
ンゴム、シリコンゴム、ポリフッ化ボリフッ化ビニリデ
ンやポリ４フッ化エチレン等のフッ素系樹脂などを、本
発明に利用することができる。このように製作した炭素
系シートは、セパレータにエポキシ樹脂により接着する
ことにより、シール部材を有するセパレータを製造する
ことができ、製造工程の簡略化を図ることができる。本
発明にて用いることができるエポキシ樹脂は、熱硬化性
であり、かつ硬化温度としては200℃以下であることが
望ましい。
【００３５】本発明の一体化電極とセパレータを併用す
る場合は、先に述べたセパレータにおいて、セパレータ
の周辺部のシール部材は省略し、外部からガスと水を供
給するための供給口の周囲、あるいは外部へガス又は水
を排出するための排出口の周囲にのみにシール部材を設
けることも可能である。すなわち、セパレータ面内にて
電極反応が進行する領域からのガスの漏れは一体化電極
のシール部材によって防止できる。
【００３６】本発明によると、セパレータが有するガス
の供給口と排出口のシール部材と、一体化電極が有する
シール部材が独立に機能するため、当該電極膜をセパレ
ータの面内に設置する位置がばらついても、ガスのシー
ルが可能となる。すなわち、当該電極膜とセパレータと
の位置精度条件が緩和されるため、本発明によると燃料
電池を構成する部品を高精度に積層するためのセンサー
類を省略することができ、歩留まりの向上に効果があ
る。したがって、本発明の一体化電極、セパレータを移
送するロボット又は搬送機器により、積層工程の自動化
が容易となり、燃料電池の単位時間当たりの生産量や生
産時の歩留まり等を向上させることができる。
【００３７】さらに、本発明によると、一体化電極は円
型、楕円型、角型など、あるいは貫通孔を有する形等の
任意の形状とすることができるため、当該電極膜の面内
を、ガス流通口、冷却水流通口、燃料電池の積層部を固
定するためのボルトの貫通口を設けることも可能であ
り、形状の自由度が大きい。本発明の一体化電極とセパ
レータのシール部材は、互いに独立に機能するため、そ
れぞれのシール部材を任意の形状とすることができ、例
えばセパレータの面内にボルトの貫通孔を設けることも
できる。セパレータ面内に貫通孔を有する構造による
と、セパレータ面内に直接圧力を加えるためセパレータ
のそりを防止でき、セパレータの面内を均一に締め付け
ることが容易となり、燃料電池の出力性能の安定化、長
寿命化が可能となる。なお、これらの貫通孔の端部に
は、本発明のシール部材を設けることにより、ガスのリ
ークを防止することができる。
【００３８】一体化電極に含まれる固体電解質膜は、シ
ール部材よりさらに外側に延長し、任意の形状にするこ
とは可能であり、その形状は本発明の効果を得る上で何
ら影響を与えない。すなわち、シール部材の外延にある
固体電解質膜の部分に、任意の形状で穿孔しても良い
し、その穿孔部の周囲に新たなシール部材を形成させて
も良い。
【００３９】本発明においては、平板より成る部材に形
成されたガス又は水の流路に連通し前記部材を貫通させ
て設けられた前記ガス又は水の供給口及び前記流路に連
通し前記部材を貫通させて設けられた前記ガス又は水の
排出口に対応する位置に設けられた各々の貫通口と、該
各々の貫通口の外周に設けられた貫通口シール部と、該
貫通口シール部に接続して前記流路の外周に対応する位
置に設けられた流路シール部とを有し、前記流路に対応
する部分が貫通孔となる枠体からなることを特徴とする
固体高分子型燃料電池セパレータ用シートにあり、前述
のセパレータに対応させてシール部を形成することがで
きるものである。
【００４０】前記枠体は炭素又は炭素と樹脂との混合物
よりなり、前記シール部は該シール部以外の部分の密度
よりも低密度に加圧成型されていることが製造が容易で
ある。
【００４１】本発明の固体高分子型燃料電池を、水素を
含む燃料ガスを流通させる配管を介して、水素を製造す
る機器、又は水素を貯蔵する機器と連結することによ
り、クリーンな発電システムを提供することができる。
水素を製造する機器の例として、天然ガスやメタノール
などの炭化水素を原料とした改質装置、あるいは太陽
光、風力等の自然エネルギーより水電解により水素を製
造する装置などがある。また、水素を貯蔵する機器の例
は、前述の水素を製造する機器より発生した水素を貯蔵
させた水素ボンベ、あるいはその水素を低圧にて吸収す
ることが可能な水素吸蔵合金を有する水素貯蔵装置があ
る。
【００４２】また、本発明の固体高分子型燃料電池を用
いた発電システムとして、据置式発電設備、携帯式ある
いは可搬式の発電機などの発電機器、電動式車椅子や歩
行補助器具等を含む医療介護用機器、電気自動車等の種
々の機器を駆動させるための電源として応用できるの
で、クリーンで高性能な製品を提供することも可能にな
る。
【００４３】
【発明の実施の形態】以下に実施例により本発明の内容
を説明する。なお、本発明は以下に述べる実施例に限定
されるものではない。
【００４４】（実施例１）図１は、本発明の一体化電極
の一例を示す断面図である。高分子固体電解質膜11は、
水素イオンを膜内中に移動させるためのスルホン酸基
（-ＳＯ３Ｈ）を有する高分子からなる。当該スルホン
酸基を介して水素イオンが膜内を移動することができ
る。本実施例では、固体高分子電解質膜11として、４フ
ッ化エチレンを基本単位とする高分子鎖に含まれるフッ
素原子を、４個の炭素からなるアルキル鎖（-ＣF２ＣF
２ＣF２ＣF２-）を介して、当該アルキル鎖の末端にス
ルホン酸基（-ＳＯ３Ｈ）を有する高分子膜を用いた。
固体高分子電解質膜11の寸法は110mm×110mm、厚さは20
μmとした。
【００４５】固体高分子電解質膜11の両面に接合された
電極層12,13を有する。この電極層12、13は、炭素粉末
の表面に微小な白金粒子を分散させた粉末に固体高分子
電解質を少量混合し十分に混合した後、固体高分子電解
質膜状にブレードコーターにより塗布、乾燥し、さらに
ホットプレスにより電極層12,13を固体高分子膜11に固
定した。電極層12,13の寸法は100mm×100mmとした。
【００４６】直径0.1μm以下の繊維状炭素からなる多孔
質炭素シート（寸法105mm×105mm、厚さ0.3mm）を補強
部材14とし、補強部材14に少量の固体電解質を含むジメ
チルフラン（DMF）溶液を塗布した後、膜の両面より挟
んでから溶媒を乾燥させた。ここで、多孔質炭素シート
の寸法は、電極層12,13より大きく、固体高分子電解質
膜11より小さくすることにより、固体高分子電解質膜11
の両面に接合された電極層12,13の間で短絡が生じない
ようにした。同一長さでも電極層の間で短絡が生じない
ようにする。又固体高分子電解質膜11を短くし、液状ゴ
ムを介在させても良い。
【００４７】その後、ホットプレスにより補強部材14と
固体高分子電解質膜11を接着させた。補強部材の端部の
全周にはエチレン・プロピレンゴムの液状ゴムにより封
止したシール部材15を有する。液状ゴムは、キシレンに
エチレン・プロピレンゴムを溶解させた溶液を調製し
た。本実施例では溶媒としてキシレンを用いたが、固体
高分子膜の種類に応じて、他の有機溶媒を選択すること
が可能である。補強部材14の端部を当該膜に押し付けた
状態でエチレン・プロピレン溶液を塗布し、約８０℃の
真空下にて、溶媒を乾燥させることによりエチレン・プ
ロピレンゴムを硬化させた。このシール部材15は、補強
部材14の面より突起を有する形状とし、後に説明するセ
パレータ面に押し付けられることにより、ガスのシール
部材15として機能することになる。図１に示したものを
一体化電極Ａとする。
【００４８】（実施例２）図２は、本発明の電極用セパ
レータの一例を示す構成図であり、（ａ）がアノード面
正面図、（ｂ）がP-Q切断図、（ｃ）がR-S切断図であ
る。セパレータは、黒鉛板を用い、その面内に、セパレ
ータの平坦部26での厚さ2mm、溝深さ0.5mmとするガスの
流路2４が溝加工されており、ガスは貫通孔よりなる供
給口23からセパレータ面内の流路に導入される。図２の
R-S断面図（ｃ）より明らかであるように、５本の逆Ｓ
字型の流路24と４本のリブ25が交互に配列している。こ
れらの流路は、ガスの供給口23より蛇行しながらガスの
排出口27に連結されている。25は溝加工がなされていな
い凸部であり、リブと称する。凸部25の平坦部の位置
は、R-S断面（ｃ）に示されているように、セパレータ
の周辺部26より後述する被覆部品の厚さ分を低くしてい
る。これは、後述の実施例３において被覆部品を設置さ
せるためである。また、R-S断面に示されているよう
に、被覆部品の接着剤を塗布するために、５本の流路24
の幅よりも広く段差の加工を行った。R-S断面以外の断
面の溝は段差のない平板面と同一面に形成されている。
【００４９】本実施例では、裏面にも図２に示した同一
形状の流路溝を反転した時に見える形状の左右反転した
状態で形成されたセパレータと、裏面に溝加工がなされ
ていないものの二種類のセパレータを製作した。後者に
は流路溝はないが、ガスの供給口23とガスの排出口27が
設けられる。前者を電極用セパレータＢ、後者を電極用
セパレータＣとする。セパレータＢの場合、裏面へのガ
スの供給は、供給口21からガスが導入され、裏面に形成
された流路を経由した後、排出口28に排出される。22、
29はそれぞれ冷却水の供給口と排出口であり、貫通孔で
ある。冷却水の流路は実施例５に示す通りである。
【００５０】図３は、後述する図５のセパレータに対し
て実施例１で得た一体化電極Ａを係合させた平面図であ
る。尚、本実施例のセパレ−タにおいても同じ平面構造
を有するものである。一体化電極Ａはガス及び冷却水の
各供給口及び排出口の内側に配置されるものである。
【００５１】（実施例３）図４は、図２に示した単セル
用セパレータに弾性体の突起からなるシール部材を設け
た本発明の一例を示す構成図である。（ａ）がアノード
面の平面図、（ｂ）がR-S切断図である。本実施例は被
覆部材36とアノードガスの供給口、冷却水の供給口、カ
ソードガスの供給口の各々に設けられたシール部材31、
32、33、35及びアノードガスの排出口、冷却水の排出
口、カソードガスの排出口の各々に設けられたシール部
材37,38,39を有する以外は実施例２と同じである。ま
ず、図２に示したガスの流路の一部を被覆部材36により
被覆する。被覆部材36が設けられる面は、R-S断面図
（ｂ）に示すように、セパレータ平面部と同一面になる
ように、予めセパレータに被覆部材36を設置するための
段差を設けたものである。その同一面とすることにより
シール部材33を平坦に形成するものである。本実施例に
て使用した被覆部材36は、厚さ0.2mmの黒鉛板である。
ガス流路24の溝を閉塞しないように、極少量の熱硬化性
エポキシ樹脂をこの被覆部材36に塗布し、被覆部材36を
図４に位置に接着させた。
【００５２】このような方法により、ガス供給口から電
極反応部に至るまでのガスの流路を被覆することができ
た。すなわち、セパレータを形成後に、ガス供給口から
電極反応部へガスを流通させるためのトンネル状の孔を
セパレータ断面に掘り込む必要がなく、本発明の簡便な
手法によってセパレータ面内に平坦部を形成することが
できた。また、R-S断面図に示す段差部に接着剤を塗布
することにより、被覆部品の下の溝を閉塞する問題が発
生しにくく、歩留まりの高い加工が可能となった。
【００５３】つぎに、射出成型用の金型を電極用セパレ
ータに押し当て、金型を加熱した状態で、シール部材と
して、シール用樹脂を金型に流し込んだ。本実施例で用
いたシール用樹脂は、シリコンゴム、エチレン・プロピ
レンゴム、フッ素ゴム、イソブチレンゴム、アクリロニ
トリルゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴムの６種
類である。それぞれ別々にシール用樹脂を金型に流し込
み、セパレータの平面部30に対する高さが0.8mmなるよ
うにシール部材31、32、33、35をセパレータ表面に接着
させた。このようにして、一段の工程にて、直線部のシ
ール部材35と口型部のシール部材31、32、33が連結され
たシール部材を、電極用セパレータに形成することがで
きた。裏面にはシール部材を取り付けないことにより、
図４に示したセパレータが積層されたときに、シール部
材が対向する当該セパレータの平面部（図２の26）に圧
着されるようにした。すなわち、実施例２のセパレータ
Ｂについては、表面にのみシール部材を取り付け、セパ
レータＣについては、溝加工がされている表面にのみシ
ール部材を取り付けた。
【００５４】（実施例４）実施例３にて用いた補強部材
を厚さ0.2mmのフェノール樹脂板に変更し、ガス流路24
の溝を閉塞しないように、極少量の熱硬化性エポキシ樹
脂をこの被覆部品に塗布し、被覆部品を図４に位置に接
着させた。つぎに、実施例３にてガス直線部35にシール
部材を形成しないこととし、アノードガスの供給口、冷
却水の供給口、カソードガスの供給口の各々に設けられ
たシール部材31、32、33及びアノードガスの排出口、冷
却水の排出口、カソードガスの排出口の各々に設けられ
たシール部材37,38,39のみシール部材を形成するように
射出成型用金型を変更し、実施例３と同様な手順にて、
アノードガスの供給口、冷却水の供給口、カソードガス
の供給口の各々に設けられたシール部材31、32、33及び
アノードガスの排出口、冷却水の排出口、カソードガス
の排出口の各々に設けられたシール部材37,38,39がそれ
ぞれ連結していないシール部材を有するセパレータを作
製した。
【００５５】本実施例のセパレータを図５に示す。使用
したシール部材の樹脂は、実施例３と同じである。この
ようにして、いずれのシール用樹脂を用いた場合でも一
段の工程にて、６ヶ所にアノードガスの供給口、冷却水
の供給口、カソードガスの供給口の各々に設けられたシ
ール部材31、32、33及びアノードガスの排出口、冷却水
の排出口、カソードガスの排出口の各々に設けられたシ
ール部材37,38,39のシール部材を有する電極用セパレー
タに形成することができた。裏面にはシール部材を取り
付けないことにより、図４に示したセパレータが積層さ
れたときに、シール部材が対向する当該セパレータの平
面部（図２の26）に圧着されるようにした。すなわち、
実施例２のセパレータＢについては、表面にのみシール
部材を取り付け、セパレータＣについては、溝加工がさ
れている表面にのみシール部材を取り付けた。本実施例
においても一体化電極Ａは，前述と同様に配置される。
【００５６】（実施例５）図６は、冷却水用セパレータ
41の構造を示すものである。（ａ）が平面図、（ｂ）が
Ｒ−Ｓ断面図である。図に示すように流路45は補強部材
46が設けられた部分以外は段差のない平坦な溝が形成さ
れている。冷却水は、供給口22より導入され、当該セパ
レータ面内に形成された流路45を流れ、排出口29より排
出される。42は平坦部であり、流路45を取り囲む凸部44
の平坦部と同一平面にある。この冷却水用セパレータの
裏面は、図２に示した電極用セパレータと同じ溝加工を
おこなった。セパレータの平坦部４２での厚さは2mm、
溝深さは0.5mmとした。また、Ｒ−Ｓ断面図に示したよ
うに、冷却水の流路を被覆するための被覆部品46を設置
するために、溝の一部に段差を設け、その段差部と被覆
部品46を熱硬化性エポキシ樹脂にて接着させた。
【００５７】実施例３と同様に、射出成型用金型を冷却
水用セパレータに押し当て、実施例３に示した６種類の
シール用樹脂をそれぞれ流し込み、直線部のシール部材
35とアノードガスの供給口、冷却水の供給口、カソード
ガスの供給口の各々に設けられたシール部材31、32、33
及びアノードガスの排出口、冷却水の排出口、カソード
ガスの排出口の各々に設けられたシール部材37,38,39が
連結されたシール部材を形成した。この冷却水用セパレ
ータをセパレータＤとする。
【００５８】（実施例６）図７は、本発明の固体高分子
型燃料電池の断面図である。実施例３において、エチレ
ン・プロピレンゴムからなるシール部材を設けたセパレ
ータＢ又はＣの上に、実施例１で製作した一体化電極Ａ
の両面に配置したものを単セル52とし、各単セルの一方
の側面にセパレータＣが配置するようにした。セパレー
タＣには、実施例５にて製作したセパレータＤが対向す
るようにし、冷却水が各単セルの一方の側面に接触し、
単セルの温度を調節できるようにした。尚、図中では２
個のセパレータを示し、図示されていないが両者の中心
に一体化電極Ａが配置されている。この単セルの両側に
は実施例５に示した冷却水が流れる部分を冷却水セル54
が配置されている。一体化電極Ａとセパレータとの配置
は前述と同様である。
【００５９】このように単セルを30個積層した積層体55
を製作した。この積層体55の両端に厚さ5mmのステンレ
ス鋼製の集電板53を配置させ、さらに集電板の外側には
厚さ0.5mmのゴムシート56を挟んで、電気的絶縁を確保
した。さらに厚さ１0mmのステンレス鋼製端板57と上下
各２本のボルト58を用いて、外側から締め付けることに
より、電池スタックを製造した。ボルト58は直径10mmと
し、端板57の四隅に直径10mmのボルトを貫通させ、両端
板に皿ばね59を挿入させてナット70で締め付けた。ナッ
トを取り付ける際には、当該積層体の積層方向に油圧プ
レスを用いて5〜10kgf/cm2の圧力を印加し、そのままの
状態で24時間放置し、電池積層体に余分な隙間を取り除
いた後、ナット70を締め付けた。
【００６０】一方の端板57には、アノードのガス供給口
71とカソードのガス供給口72が１個づつ取り付けられて
おり、他方の端板にはそれぞれのガス排出口73、64があ
る。また、冷却水については、供給口75と排出口76が各
端板に取り付けてある。これらの供給口は、それぞれ集
電板53、積層体55を貫通する流路を通じて、各単セルと
冷却セルに、それぞれガスと冷却水を供給するようにな
っている。
【００６１】本実施例において、発電可能な有効電極面
積は100cm2とした。本実施例の発電条件は以下の通りで
ある。発電可能な有効電極面積は100cm2とした。冷却水
の温度を70℃とし、電池温度を70±2℃に制御した。本
実施例の電池の発電において、アノードにおける水素の
利用率、ならびにカソードにおける酸素の利用率は、発
電電流に対して、それぞれ70％、40％に設定した。電流
100Aにおいて本実施例の電池スタックの出力は1.5kW、5
0Aで1kWであった。製造した電池スタックを電池スタッ
クＥとする。
【００６２】つぎに、エチレン・プロピレンゴムからな
るシール部材を設けた実施例５のセパレータＢ、C、お
よびエチレン・プロピレンゴムからなるシール部材を有
する実施例６のセパレータDを用い、実施例６と同一の
部品を用いて、同様な手順にて３０セル積層の電池スタ
ックを製造した。冷却水の温度を70°に制御し、電流10
0Aにおいて本実施例の電池スタックの出力は1.5kW、50A
で1kWであった。したがって、実施例３のセパレータB、
Cのシール部材の形状を実施例５のように変更しても、
同じ出力が得られることが明らかになった。
【００６３】（実施例７）図８は本発明の黒鉛シートを
示す平面図である。黒鉛粉末にエチレン・プロピレンゴ
ムを混合し、その混合物を金型に充填した後、プレス加
工することにより厚さ0.5mmのシートを作製した。61で
示した部分では成型時の加圧力を少なくして突起が形成
されるようにし、62で示した部分にはより大きな加圧力
が加わり平坦部が形成されるように金型に低圧部の溝の
加工が設けられている。61の部分の平均密度は1.0〜1.2
g/ccとし、62の部分の平均密度は1.6〜1.8g/ccになるよ
うに制御した。その後、アノードガス供給口65、アノー
ドガス排出口67、カソードガス供給口63、カソードガス
排出口69、冷却水の供給口64、冷却水排出口68、一体化
電極が設置されるスペースとして66の部分を打ち抜き金
型にてくり抜いた。これをシール部材Ｆ１とする。
【００６４】さらに、膨張黒鉛粉末そのものをプレス加
工することにより、上述の黒鉛シートと同一寸法の膨張
黒鉛シートを作製した。本シートの平均密度は1.8g/cc
とし、シール部材61の密度は1.0g/ccとなり、突起を形
成し、それ以外は平坦なものとした。膨張黒鉛からなる
シートをシール部材Ｆ２とする。
【００６５】本実施例において、シール部材の接着前の
セパレータを図９、接着後のセパレータを図１０に示
す。接着前のセパレータは、Ｒ−Ｓ断面におけるリブ部
の平坦部をセパレータの平坦部26と同じ高さとしたもの
である。熱硬化性接着剤としてエポキシ樹脂を用い、両
面とも溝加工されているセパレータの表面にのみシール
部材F1を接着させ、図１０に示したシール部材付きセパ
レータを作製した。81は下地となるセパレータ、62は図
８に示したシール部材である。表面にのみ溝加工されて
いるセパレータについても、同様に、表面のみにシール
部材F１を接着させた。これらのセパレータをそれぞ
れ、セパレータG１、セパレータH１とする。
【００６６】同様に、シール部材Ｆ２を用いて、同一の
工程にて、セパレータＧ２、セパレータＨ２を製作し
た。
【００６７】つぎに、図４に示した冷却水用セパレータ
にも、同様に本実施例のシール部材Ｆを接着させた。こ
れをセパレータＪとする。
【００６８】なお、実施例１の一体化電極と組み合わせ
て燃料電池を製作する場合、図８に示すロ型のシール部
材のみとし、61に示す直線状のシール部材を省略するこ
とも可能である。実施例１の一体化電極が既にシール部
材を有しているため、電極反応領域（図７の66に対向す
るセパレータ部分）でのガスのリークを防止することが
可能であるからである。
【００６９】（実施例８）実施例７で製作したセパレー
タＧ１、Ｈ１、Jおよび実施例１の一体化電極Ａを用
い、実施例６と同様な構成で、30個の単セルを積層した
電池スタックを製造した。発電可能な有効電極面積は、
実施例５と同様に100cm2とし、出力は100Aで1.5kW、50A
で1kWを得た。製造した電池スタックを電池スタックK１
とする。
【００７０】実施例７で製作したセパレータＧ２、Ｈ
２、Jおよび実施例１の一体化電極Ａを用い、実施例５
と同様な構成で、30個の単セルを積層した電池スタック
を製造した。発電可能な有効電極面積は、実施例５と同
様に100cm2とし、出力は100Aで1.5kW、50Aで1kWを得
た。製造した電池スタックを電池スタックK２とする。
【００７１】本実施例の電池スタックは、燃料として天
然ガスを用い、それに接続された改質装置によって水素
にして取り出し、それを燃料とする家庭電力用に用いる
ことができると共に、電池スタックから発生する60〜70
℃の温水を家庭の給湯に使用することができる発電シス
テムが得られる。
【００７２】（実施例９）図１１は、実施例６、８にて
製造した電池スタックＥ、K１、Ｋ２について、50A発電
時での連続発電試験を実施した結果である。冷却水温度
は70℃に設定した。図中でＫ１とＫ２のデータは全く同
じ推移を示したため、データは重なりあっている。いず
れの電池スタックの場合も、連続発電5000時間後におい
ても、電池の出力は9.9kWを維持しており、良好な寿命
特性を示した。本実施例においても、前述と同様の発電
システムが得られる。
【００７３】
【発明の効果】本発明の固体高分子電解質膜、電極層、
補強部材及びシール部材からなる固体高分子燃料電池用
一体化電極は、一部品として取扱うことが可能になり、
電池組立時の部品の搬送、正確な設置ができ、更に、部
品数の低減により、良好な電流-電圧特性、寿命特性を
有する電池スタックが得られる。また、一体化電極とセ
パレータのそれぞれに、シール部材を設けることによ
り、一体化電極とセパレータの位置合わせ精度の条件が
緩和され、組立工程の自動化が達成できることにより、
製品の歩留まりの向上と、生産性の向上を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の固体高分子燃料電池用一体化電極の
断面図。
【図２】 本発明の固体高分子燃料電池用セパレータの
アノード面。
【図３】 本発明の固体高分子燃料電池用セパレータに
単セルを搭載したアノード面。
【図４】 本発明のシール部材を加工した固体高分子燃
料電池用セパレータのアノード面。
【図５】 本発明のシール部材を加工した固体高分子燃
料電池用セパレータのアノード面。
【図６】 本発明に係る固体高分子燃料電池用シール部
材。
【図７】 本発明の30個の単セルを積層した燃料電池ス
タックの断面図。
【図８】 本発明の平坦な枠組みの高密度部に低密度部
の突起を有する固体高分子燃料電池用炭素系シート。
【図９】 本発明の炭素系シートとセパレータからなる
固体高分子燃料電池用セパレータのアノード面。
【図１０】 本発明の炭素系シートを張り合わせした後
の固体高分子燃料電池用セパレータのアノード面。
【図１１】 本発明の30個の単セルを積層した電池スタ
ックの出力寿命試験結果を示す線図。
【符号の説明】
11…固体高分子電解質膜、12…アノード側電極層、13…
カソード側電極層、14…導電性多孔質補強部材、15…一
体化電極のシール部材、21…カソードガスの供給口、22
…冷却水の供給口、23…アノードガスの供給口、24…ガ
ス流路（溝加工部）、25…リブ部（凸部）、26…単セル
用セパレータのアノード面、27…アノードガスの排出
口、28…カソードガスの排出口、29…冷却水の排出口、
30…平面部、31…カソードガスの供給口のシール部材、
32…冷却水の供給口のシール部材、33…アノードガスの
供給口のシール部材、35…シール部材、36…被覆部品、
37…アノードガスの排出口のシール部材、38…カソード
ガスの排出口のシール部材、39…冷却水の排出口のシー
ル部材、41…シール部材付き冷却水用セパレータ、42…
冷却水用セパレータの平坦部、44…リブ部（凸部）、45
…冷却水の流路（溝加工部）、46…補強部材、52…本発
明のセパレータと一体化電極からなる単セル、53…集電
板、54…冷却水セル、55…積層部、56…絶縁シート、57
…端板、58…ボルト、59…皿ばね、61…本発明の炭素系
シートの低密度部、62…本発明の炭素系シートの高密度
部、63…カソードガスの供給口、64…冷却水の供給口、
65…アノードガスの供給口、66…一体化電極を設置する
ための貫通部、67…アノードガスの排出口、68…冷却水
の排出口、69…カソードガスの排出口、70…ナット、71
…アノードのガス供給口、72…カソードのガス供給口、
73…アノードのガス排出口、74…カソードのガス排出
口、75…冷却水供給口、76…冷却水排出口、81…セパレ
ータ、Ａ…一体化電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｅ (72)発明者 今橋 甚一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小山 徹 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 加茂 友一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CX03 CX04 CX05 EE05 EE17 EE18 5H027 AA06 BA01 CC06

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固体高分子電解質膜と、該電解質膜の両面
    の各々に形成された電極層と、該電極層の各々の外表面
    を被う２枚の補強部材と、該補強部材の各々の端面から
    各々の端部にかけて両者を被うシール部材とを有し、該
    シール部材によって前記電解質膜、電極層及び補強部材
    が一体に形成されていることを特徴とする固体高分子型
    燃料電池用電極。
  2. 【請求項２】固体高分子電解質膜と、該電解質膜の両面
    の各々に形成された電極層と、該電極層の各々の外表面
    を被う２枚の補強部材と、該補強部材の各々の端面から
    各々の端部にかけて両者を被うシール部材とを有し、該
    シール部材によって前記電解質膜、電極層及び補強部材
    が一体に形成され、前記電極層が炭素粒子表面に形成さ
    れた触媒粒子と高分子電解質とを有し、前記補強部材が
    ガス透過性と電子伝導性とを有するシートからなること
    を特徴とする固体高分子型燃料電池用電極。
  3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記シートは多
    孔質炭素シート、フェルト及びフイルムペーパーのいず
    れかよりなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用
    電極。
  4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記シ
    ール部材は、クロロプレンゴム、二トリルゴム、シリコ
    ンゴム、エチレン・プロピレンゴム、フッ素ゴム、イソ
    ブチレンゴム、アクリロニトリルゴム、アクリロニトリ
    ル・ブタジエンゴムから選択された１種類以上の材料を
    含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極。
  5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の前記電極
    と、該電極を介して両側に配置されたアノード側セパレ
    ータ及びカソード側セパレートとを有することを特徴と
    する固体高分子型燃料電池。
  6. 【請求項６】請求項１〜４のいずれかに記載の前記電極
    と、該電極を介して両側に配置されたアノード側セパレ
    ータ及びカソード側セパレートと、該セパレートの外側
    に配置される冷却用セパレータとを有することを特徴と
    する固体高分子型燃料電池。
  7. 【請求項７】請求項１〜４のいずれかに記載の前記電極
    と、該電極を介して両側に配置されたアノード側セパレ
    ータ及びカソード側セパレートと、該セパレートの外側
    に配置される冷却用セパレータとを単位として順次１つ
    又は複数積層され、該積層体の両端が前記アノード側セ
    パレータ及びカソード側セパレータ、又は前記冷却用セ
    パレータであり、これらのいずれかの各々の外表面側に
    配置された集電板と、該集電板の各々の外表面側に配置
    された端板と、該端板を介して前記積層体及び集電板を
    一体に挟持する締結部材とを有することを特徴とする固
    体高分子型燃料電池。
  8. 【請求項８】平板よりなる部材の少なくとも一方の面に
    形成されたガス及び水の流路と、該流路に連通し前記部
    材を貫通させて設けられた前記ガス及び水の供給口と、
    前記流路に連通し前記部材を貫通させて設けられた前記
    ガス及び水の排出口とを有することを特徴とする固体高
    分子型燃料電池用セパレータ。
  9. 【請求項９】平板よりなる部材の少なくとも一方の面に
    形成されたガス及び水の流路と、該流路に連通し前記部
    材を貫通させて設けられた前記ガス及び水の供給口と、
    前記流路に連通し前記部材を貫通させて設けられた前記
    ガス及び水の排出口と、前記供給口及び排出口の外周に
    設けられたシール部材とを有することを特徴とする固体
    高分子型燃料電池用セパレータ。
  10. 【請求項１０】平板よりなる部材の少なくとも一方の面
    に形成されたガス及び水の流路と、該流路に連通し前記
    部材を貫通させて設けられた前記ガス及び水の供給口
    と、前記流路に連通し前記部材を貫通させて設けられた
    前記ガス及び水の排出口と、前記供給口及び排出口の外
    周に設けられたシール部材と、該シール部材に接続して
    前記流路の外周設けられたシール部材とを有することを
    特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ。
  11. 【請求項１１】請求項８〜１０のいずれかにおいて、前
    記シール部材は、クロロプレンゴム、二トリルゴム、シ
    リコンゴム、エチレン・プロピレンゴム、フッ素ゴム、
    イソブチレンゴム、アクリロニトリルゴム、アクリロニ
    トリル・ブタジエンゴムから選択された１種類以上の材
    料を含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパ
    レータ。
  12. 【請求項１２】請求項１〜４のいずれかに記載の電極
    に、請求項８〜１１のいずれかに記載のセパレータを挟
    持させたことを特徴とする固体高分子型燃料電池。
  13. 【請求項１３】炭化水素燃料から水素を含むガスを製造
    するガス製造機器又は水素ガス貯蔵機器と、固体高分子
    型燃料電池とが前記水素を含むガス又は水素ガスを流通
    させる配管によって連結され、前記機器より供給された
    前記水素を含むガス又は水素ガスによって発電する発電
    システムにおいて、前記固体高分子型燃料電池が請求項
    ５〜７及び１２のいずれかに記載の固体高分子型燃料電
    池からなることを特徴とする発電システム。
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