JP2005190915A - 燃料電池解体方法及び燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 解体するときの操作性が良好な燃料電池解体方法を提供する。
【解決手段】 燃料電池１０の上側のセパレータ６の一辺に沿ってコイル２０を配置する。このとき、コイル２０はセパレータ６の上方に離して配置する。また、一対のセパレータ６，７の間には燃料電池１０の外周に沿ってシール層８が形成されているため、コイル２０はシール層８に沿って配置されることになる。続いて、スイッチ２４を入れてコイル２０に高周波電流を流す。すると、ステンレス製のセパレータ６，７のうち高周波電流のつくる磁界が貫く部分に渦電流が誘導され、セパレータ６，７が発熱する。この熱により、シール層８は軟化するか又は溶融し、シール層８の接着力が低下する。その後、作業者は工具等を用いて一対のセパレータ６，７を完全に分離し、燃料電池１０からＭＥＡ２を取り出す。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料電池の解体方法及びその解体方法に適した燃料電池に関する。

従来、燃料電池としては、電解質の両面に電極が配置された電極アセンブリと、この電極アセンブリの周囲に配設されたシール層と、電極アセンブリを両面から挟み込んだ状態で前記シール層を介して接着され一方の電極側に燃料ガス通路が他方の電極側に酸化ガス通路が形成された一対のセパレータと、を備えたものが知られている。この種の燃料電池では、燃料ガス通路に燃料ガスとして水素を供給すると共に酸化ガス通路に酸化ガスとしてエアを供給すると、燃料ガス通路に面する電極（アノード）で水素がプロトンと電子に分かれ、そのうちのプロトンが電解質を通ってもう一方の電極（カソード）へ移動し、電子は外部回路を通ってカソードへ移動し、カソードでエア中の酸素とプロトンと電子とが反応して水が生成する。この反応により起電力が生じる。ここで、シール層は、両セパレータを接着する接着剤の層であり、各電極の外周部分で酸素と水素が直接接触するのを防ぐ役割を果たしている。

ところで、使用済みの燃料電池から高価な電極アセンブリ（特に貴金属触媒を含む電極）を回収したり、使用済みの燃料電池を分別して廃棄したり、使用済みの燃料電池の電極アセンブリの性能を評価したりするために、燃料電池を解体したい場合がある。このため、例えば特許文献１では、燃料電池のシール層とセパレータとの間に線状部材を設けておき、燃料電池を解体するときにはこの線状部材を外方向へ引っ張ることで線状部材によりシール層とセパレータとを剥離させるものが提案されている。
特開２００２−１５１１１２号公報

しかしながら、特許文献１の燃料電池では、作業者が力を入れて線状部材を引っ張ることでシール層とセパレータとを剥離させるものであるため、線状部材が途中で切れたり固くて動かなかったりすることがあり、燃料電池を解体する際の操作性がよくないという問題があった。

本発明は、解体するときの操作性が良好な燃料電池解体方法を提供することを目的の一つとする。また、本発明は、これらの燃料電池解体方法に適する燃料電池を提供することを目的の一つとする。

本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の燃料電池解体方法は、電極アセンブリの周囲にシール層が配設され該電極アセンブリを両面から挟み込む一対のセパレータが前記シール層を介して接着された燃料電池を解体する方法であって、電流がつくる磁界によって生じる力又はエネルギを利用して前記一対のセパレータの分離を助長させる分離助長ステップ、を含むものである。

この燃料電池解体方法によれば、電流がつくる磁界によって生じる力又はエネルギを利用して一対のセパレータの分離を助長させるため、作業者が大きな力を加える必要がない。したがって、燃料電池を解体するときの操作性が良好である。なお、本発明は、どのタイプの燃料電池でも適用可能であり、例えば固体電解質膜形（高分子電解質形）、固体酸化物形、溶融炭酸塩形、リン酸形、アルカリ水溶液形等の燃料電池に適用可能である。

本発明の燃料電池解体方法は、電極アセンブリの周囲にシール層が配設され該電極アセンブリを両面から挟み込む一対のセパレータが前記シール層を介して接着された燃料電池を解体する方法であって、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって生じる熱エネルギを利用して前記一対のセパレータの分離を助長させる分離助長ステップ、を含むものとしてもよい。

例えば、前記一対のセパレータの少なくとも一方を発熱性導体を含んで形成しておき、前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって前記発熱性導体に渦電流を発生させることにより発熱させて前記シール層を軟化又は溶融してもよい。あるいは、前記シール層に接する位置に発熱性導体層を形成しておき、前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって前記発熱性導体層に渦電流を発生させることにより発熱させて前記シール層を軟化又は溶融してもよい。あるいは、前記シール層を発熱性導体を含んで形成しておき、前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって前記発熱性導体に渦電流を発生させることにより発熱させて前記シール層を軟化又は溶融してもよい。こうすれば、いわゆる電磁誘導加熱によりシール層を軟化又は溶融させるため、作業者が一対のセパレータを分離するのに大きな力を加える必要がない。ここで、「発熱性導体」とは、電流が流れることにより発熱する導体をいい、例えば鉄、ニッケル、クロム、コバルト、金、銀、銅又はそれらの合金（ステンレス鋼など）が挙げられる。

ここで、前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって生じる熱エネルギを利用するにあたり、前記コイルを前記シール層に沿って配置してもよい。こうすれば、コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって生じる熱エネルギを利用して効率よくシール層を軟化又は溶融させることができる。また、前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータが離間する方向の外力を付与した状態で、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって生じる熱エネルギを利用してもよい。こうすれば、生じた熱エネルギによりシール層が軟化又は溶融すると、付与されている外力によって一対のセパレータが離間するため、作業負担が一層軽くなる。

本発明の燃料電池分解方法は、電極アセンブリの周囲にシール層が配設され該電極アセンブリを両面から挟み込む一対のセパレータが前記シール層を介して接着された燃料電池を解体する方法であって、導体で形成された前記一対のセパレータの各々に電流を流したときに該電流がつくる磁界によって生じる反発力を利用して前記一対のセパレータの分離を助長させる分離助長ステップ、を含むものとしてもよい。この場合、一方のセパレータに流れる電流のつくる磁界が他方のセパレータに流れる電流に及ぼす力と、他方のセパレータに流れる電流のつくる磁界が一方のセパレータに流れる電流に及ぼす力とが、互いに反発するように電流を流す。こうすれば、いわば平行電流が及ぼし合う力を利用して一対のセパレータの分離を助長するため、作業者が一対のセパレータを分離するのに大きな力を加える必要がない。

ここで、前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの各々につき前記シール層に沿って直流電流を流してもよい。こうすれば、一対のセパレータのうちシール層が配置されている箇所に反発力が生じるため、シール層と一対のセパレータとが離間しやすい。また、前記分離助長ステップは、前記一対のセパレータが接近する方向の外力を付与した状態で実施してもよい。こうすれば、反発力が生じたときに一対のセパレータが歪んで割れたりすることを防止することができる。このとき、前記一対のセパレータの各々に正極部材及び負極部材を付勢して押し付けることにより前記一対のセパレータが接近する方向の外力を付与してもよい。こうすれば、正極部材や負極部材とは別にセパレータを押さえる部材を用意する必要がない。

本発明の燃料電池は、
電解質の両面に電極が配置された電極アセンブリと、
前記電極アセンブリの周囲に配設されたシール層と、
前記電極アセンブリを両面から挟み込んだ状態で前記シール層を介して接着され、一方の電極側に燃料ガス通路が他方の電極側に酸化ガス通路が形成された一対のセパレータと、
前記シール層に接する位置に形成された発熱性導体層と、
を備えたものである。

この燃料電池では、解体作業を行う場合には、一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によってシール層に接する位置に形成された発熱性導体層に渦電流を発生させることにより発熱させてシール層を軟化又は溶融させることができる。したがって、解体するときの操作性が良好である。なお、発熱性導体層は、セパレータとシール層との境界のうちセパレータ側に形成するのが好ましい。こうすれば、発熱性導体層は発熱したときにセパレータとの熱膨張差によってセパレータから剥がれやすいため、一対のセパレータを一層分離しやすくなる。

本発明の燃料電池は、
電解質の両面に電極が配置された電極アセンブリと、
前記電極アセンブリの周囲に配設され発熱性導体を含むシール層と、
前記電極アセンブリを両面から挟み込んだ状態で前記シール層を介して接着され、一方の電極側に燃料ガス通路が他方の電極側に酸化ガス通路が形成された一対のセパレータと、
を備えたものであってもよい。

この燃料電池では、解体作業を行う場合には、一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によってシール層に含まれる発熱性導体層に渦電流を発生させることにより発熱させてシール層を軟化又は溶融させることができる。したがって、解体するときの操作性が良好である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて以下に説明する。

［第１実施例］
図１は、第１実施例の燃料電池１０の概略構成を表す説明図で（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

本実施例の燃料電池１０は、固体高分子型燃料電池であって、主として、固体電解質膜３の両面に電極４，５が配置された膜電極アセンブリ(Membrane Electrode Assembly、以下ＭＥＡという)２と、このＭＥＡ２の周囲に配設されたシール層８と、ＭＥＡ２を両面から挟み込んだ状態でシール層８と接着された一対のセパレータ６，７とを備えている。この燃料電池１０は、単セルと呼ばれるものであり起電力が０．６〜０．８Ｖ程度である。このため、例えば車両の駆動モータの供給電源として使用する場合には、多数の燃料電池１０を緊密に積層することで数百Ｖの直流電源とする。

ＭＥＡ２は、固体電解質膜３を二つの電極、つまり燃料極であるアノード４と酸素極であるカソード５とで挟みこんだものである。本実施例のＭＥＡ２は、固体電解質膜３の面積がアノード４やカソード５の面積よりも大きい。ここで、固体電解質膜３は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有する固体高分子材料で作製された膜であり、具体的にはフッ素系樹脂により形成された膜（デュポン社製のナフィオン膜等）などが挙げられる。また、アノード４及びカソード５は、それぞれ触媒電極４ａ，５ａとガス拡散電極４ｂ，５ｂとによって構成されている。触媒電極４ａ，５ａは、固体電解質膜３に接触する側に位置し、白金微粒子を担持させた導電性カーボンブラックにより形成されている。一方、ガス拡散電極４ｂ，５ｂは、触媒電極４ａ，５ａに積層され、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスにより形成されている。なお、触媒電極４ａ，５ａに含まれる白金は、水素をプロトンと電子に分けるのを促進したり酸素とプロトンと電子から水を生成する反応を促進する作用を有するものであるが、同様の作用を有するものであれば白金以外のものを用いてもよい。また、ガス拡散電極４ｂ，５ｂは、カーボンクロスのほか、炭素繊維からなるカーボンペーパーまたはカーボンフェルトによって形成してもよく、十分なガス拡散性および導電性を有していればよい。

一対のセパレータ６，７は、それぞれガス不透過の発熱性導体、本実施例ではステンレス鋼により形成されている。両セパレータ６，７は、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔６ａ，７ａと、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出孔６ｂ，７ｂと、酸化ガスを供給するための酸化ガス供給孔６ｃ，７ｃと、酸化ガスを排出するための酸化ガス排出孔６ｄ，７ｄと、冷媒（例えば冷却液）を供給するための冷媒供給孔６ｅ，７ｅと、冷媒を排出するための冷媒排出孔６ｆ，７ｆとを備えている。また、一方のセパレータ６には、ＭＥＡ２のアノード４と接触する面に燃料ガスを通過させる燃料ガス通路６ｇが形成され、他方の面に冷媒を通過させる冷媒通路（図示略）が形成されている。このうち、燃料ガス通路６ｇは複数の凹溝で構成され燃料ガス供給孔６ａや燃料ガス排出孔６ｂには通じているが他の孔には通じておらず、冷媒通路は冷媒供給孔６ｅや冷媒排出孔６ｆには通じているが他の孔には通じていない。もう一方のセパレータ７には、ＭＥＡ２のカソード５と接触する面に酸化ガスを通過させる酸化ガス通路７ｇが形成され、他方の面に冷媒を通過させる冷媒通路（図示略）が形成されている。このうち、酸化ガス通路７ｇは複数の凹溝で構成され酸化ガス供給孔７ｃや酸化ガス排出孔７ｄには通じているが他の孔には通じておらず、冷媒通路は冷媒供給孔７ｅと冷媒排出孔７ｆには通じているが他の孔には通じていない。

シール層８は、ＭＥＡ２の固体電解質膜３のうちアノード４やカソード５が設けられていない外周部分の全周にわたって接着剤を固化することにより形成した層である。このシール層８は、固体電解質膜３とセパレータ６によって囲まれる燃料ガスが存在する空間をシールすると共に固体電解質膜３とセパレータ７によって囲まれる酸化ガスが存在する空間をシールしている。なお、シール層８には、セパレータ６，７に設けられた各孔６ａ〜６ｆ，７ａ〜７ｆの位置に合わせて貫通孔が設けられている。

次に、燃料電池１０の発電について説明する。燃料電池１０を発電させるには、燃料電池１０の外部から、燃料ガス供給孔６ａ，７ａに燃料ガスとして加湿した水素を供給すると共に酸化ガス供給孔６ｃ，７ｃに酸化ガスとしてエアを供給する。すると、水素は燃料ガス供給孔６ａから燃料ガス通路６ｇを経て燃料ガス排出孔６ｂへと流れたあと外部へ排出され、エアは酸化ガス供給孔６ｃから酸化ガス通路７ｇを経て酸化ガス排出孔７ｄへと流れたあと外部へ排出される。そして、燃料ガス通路６ｇを通過する水素は、アノード４のガス拡散電極４ｂで拡散されて触媒電極４ａに至り、この触媒電極４ａでプロトンと電子に分かれる。このうちプロトンは湿潤状態の固体電解質膜３を伝導してカソード５に移動し、電子は図示しない外部回路を通ってカソードに移動する。また、酸化ガス通路７ｇを通過するエアは、カソード５のガス拡散電極５ｂで拡散されて触媒電極５ａに至る。そして、カソード５でプロトンと電子とエア中の酸素とが反応して水が生成し、この反応により起電力が生じる。また、燃料電池１０を発電に適した温度域（例えば７０〜８０℃）に維持するために、外部から冷媒供給孔６ｅ，７ｅへ冷媒を供給する。この冷媒は、セパレータ６，７に設けられた図示しない冷媒通路を経て冷媒排出孔６ｆ，７ｆから排出され、図示しない熱交換器で低温化されたあと再び冷媒供給孔６ｅ，７ｅへ供給される。なお、ＭＥＡ２の固体電解質膜３はプロトンを伝導する役割を果たすほか、燃料電池１０の内部でエアと水素とが直接接触するのを防ぐ隔離膜としての役割も果たしている。また、シール層８は、ＭＥＡ２の外周部分でエアと水素とが混合するのを防止すると共に、これらのガスが燃料電池１０の外部へ漏れ出すのを防止している。

次に、この燃料電池１０を解体する必要が生じたときの解体手順について図２及び図３に基づいて説明する。図２は燃料電池１０の一辺にコイル２０を配置したときの様子を表す斜視図、図３はコイル２０により分離助長ステップを実行する際の説明図である。図２及び図３（ａ）に示すように、燃料電池１０の上側のセパレータ６の一辺に沿ってコイル２０を配置する。このコイル２０は、セパレータ６の上方に離して配置され、スイッチ２４を介して高周波電源２２に接続されている。また、一対のセパレータ６，７の間には燃料電池１０の外周に沿ってシール層８が形成されているため、コイル２０はシール層８に沿って配置されることになる。続いて、スイッチ２４を入れてコイル２０に高周波電源２２から数ｋＨｚ〜数ＭＨｚ（本実施例では数１０ｋＨｚ）の高周波電流を流す。すると、ステンレス製のセパレータ６，７のうち高周波電流のつくる磁界が貫く部分２６に渦電流が誘導される。この渦電流は、高周波電流のつくる磁界の増減を打ち消すような磁界を発生するように流れる。ステンレス鋼は電気抵抗が比較的大きいため渦電流の電気エネルギが熱エネルギに変わり、セパレータ６，７が発熱する。この熱により、図３（ｂ）に示すように、接着剤からなるシール層８は軟化するか又は溶融し、シール層８の接着力が低下する。この後、燃料電池１０の他の辺にも同様にしてコイル２０を配置して、そのコイル２０に高周波電流を流すことによりセパレータ６，７を発熱させてシール層８を軟化又は溶融させて接着力を低下させる。この操作を燃料電池１０の四辺すべてに実施すると、燃料電池１０の全周にわたって形成されたシール層８の接着力が低下した状態となる。その後、作業者は工具等を用いて一対のセパレータ６，７を完全に分離し、燃料電池１０からＭＥＡ２を取り出す。

以上詳述した第１実施例によれば、一対のセパレータ６，７のうちセパレータ６側に配置したコイル２０を流れる高周波電流がつくる磁界によってセパレータ６，７に渦電流を発生させその渦電流によって発熱させてシール層８を軟化又は溶融させることにより一対のセパレータ６，７の分離を助長するため、作業者が一対のセパレータを分離するのに大きな力を加える必要がない。

なお、上述した第１実施例では、燃料電池１０の各辺に順次コイル２０を配置してシール層８を軟化又は溶融させたが、図４に示すように燃料電池１０の四辺すべてに予めコイル２０Ａ〜２０Ｄを配置し、各コイル２０Ａ〜２０Ｄの一方の電極端子を高周波電源２２に接続し、他方の電極端子を切替スイッチ２４１を介して高周波電源２２に接続し、この切替スイッチ２４１を操作することによりコイル２０Ａ，コイル２０Ｂ，コイル２０Ｃ，コイル２０Ｄの順に通電していき、燃料電池１０の全周にわたって形成されたシール層８を軟化又は溶融させてもよい。

また、上述した第１実施例では、ステンレス製のセパレータ６，７を採用したが、カーボン製のセパレータ６，７を採用してもよい。その場合には図５（ａ）に示すようにシール層８に接する位置（ここではセパレータ６，７とシール層８の境界位置）にニッケル、クロム、コバルト、鉄、又はそれらの合金を用いて発熱性導体層３１，３２をセパレータ６，７側に形成しておき、第１実施例と同様にコイル２０を配置したあと、このコイル２０に高周波電流を流してもよい。このとき、図５（ｂ）に示すように、発熱性導体層３１，３２のうち高周波電流のつくる磁界が貫く部分３６に渦電流が誘導される。発熱性導体層３１，３２は電気抵抗が比較的大きいため渦電流の電気エネルギが熱エネルギに変わり、発熱性導体層３１，３２が発熱する。この熱により、図５（ｃ）に示すように、接着剤からなるシール層８は軟化するか又は溶融し、シール層８の接着力が低下する。したがって、この場合も第１実施例と同様の効果を奏する。なお、発熱性導体層３１，３２はスパッタリングや蒸着、めっき等によりセパレータ６，７上に形成可能であるが、発熱するとカーボンとの熱膨張率差によってセパレータ６，７から脱落する。また、発熱性導体層３１として、濡れ性を有する金、銀、銅を用いてもよい。

カーボン製のセパレータ６，７を採用する場合には、図６（ａ）に示すようにシール層８にニッケル、クロム、コバルト、鉄、又はそれらの合金である発熱性導体４１を混入しておき、第１実施例と同様にコイル２０を配置したあと、このコイル２０に高周波電流を流してもよい。このとき、図６（ｂ）に示すように、高周波電流のつくる磁界がシール層８に含まれる発熱性導体４１を貫くため渦電流が誘導される。発熱性導体４１は電気抵抗が比較的大きいため渦電流の電気エネルギが熱エネルギに変わり、発熱性導体４１が発熱し、この熱により、接着剤からなるシール層８は軟化するか又は溶融し、シール層８の接着力が低下する。したがって、この場合も第１実施例と同様の効果を奏する。

更に、上述した第１実施例では、一対のセパレータ６，７のうちセパレータ６側にコイル２０を配置したが、セパレータ７側にもコイル２０を配置し、両側のコイル２０，２０に高周波電流を流すようにしてもよい。この場合、セパレータ６，７に発生する渦電流を電磁石とみなしたときに両電磁石の同極（つまりＮ極とＮ極、Ｓ極とＳ極）が向かい合うように両側のコイル２０，２０に高周波電流を流してもよい。こうすれば、磁石の同極同士の反発力が働くため、一対のセパレータ６，７の分離を一層助長することができる。

更にまた、上述した第１実施例において、コイル２０に高周波電流を流す際、図７に示すように、一対のセパレータ６，７が互いに離間する方向（図７の白抜き矢印）の外力を加えてもよい。例えば、略四角形の燃料電池１０の四辺に、先端がくさび形に形成された電気絶縁性の挿入部材５５をセパレータ６，７の間に挿入可能な位置に配置してバネ５６によりセパレータ６，７の間に挿入する方向に付勢してもよい。こうすれば、コイル２０に流した高周波電流のつくる磁界によってセパレータ６，７が発熱しシール層８が軟化してシール層８の接着力が低下すると挿入部材５５がセパレータ６，７の間に入り込み（図７（ａ）の１点鎖線参照）、両者を離間させるため、一対のセパレータ６，７の分離を一層助長することができる。

そしてまた、上述した第１実施例では、ステンレス製つまりメタル製のセパレータ６，７を採用しているが、メタル製のセパレータ６，７は組立当初は周辺が反っているため加圧することにより平面化していることが多く、その場合、熱をかけると平面状態から反った状態へ戻ることがある。セパレータ６，７がそのような性質を有する場合には、コイル２０に流した高周波電流のつくる磁界によってセパレータ６，７が発熱したときにシール層８が軟化又は溶融するのに加えて図８の２点鎖線に示すようにセパレータ６，７が互いに離れる方向に反るため、両セパレータ６，７の分離が一層助長される。

［第２実施例］
第２実施例は、第１実施例と同様の燃料電池１０を別の方法により解体する一例である。ここでは、燃料電池１０の構成や発電動作についての説明は、第１実施例と同じであるため省略する。

燃料電池１０を解体する必要が生じたときの解体手順について図９に基づいて説明する。図９は燃料電池１０の向かい合う二辺に電流を流すときの様子を表す斜視図である。図９に示すように、燃料電池１０の上側のセパレータ６の一辺に沿って正極ブロック５１と負極ブロック５２を間隔をあけて配置し、両ブロック５１，５２に直流電源５３をスイッチ５４を介して接続する。また、下側のセパレータ７のうちセパレータ６で両ブロック５１，５２を接触させた辺と対向する辺に沿って正極ブロック６１と負極ブロック６２を間隔をあけて配置し、両ブロック６１，６２に直流電源６３をスイッチ６４を介して接続する。このとき、上側の正極ブロック５１は燃料電池１０を挟んで下側の負極ブロック６２と対向し、上側の負極ブロック５２は燃料電池１０を挟んで下側の正極ブロック６１と対向している。この状態で、同時に両スイッチ５４，６４を入れたあとすぐに切ることにより、正極ブロック５１からセパレータ６を介して負極ブロック５２に直流電流が瞬時に流れると共に、正極ブロック６１からセパレータ７を介して負極ブロック６２に直流電流が瞬時に流れる。このとき、セパレータ６を流れる直流電流とセパレータ７を流れる直流電流は平行電流とみることができ、互いに逆向きに流れることから、両平行電流には互いに離れる方向の力が働く。即ち、セパレータ６を流れる直流電流のつくる磁界がセパレータ７を流れる直流電流に及ぼす力は下向きとなり、セパレータ７を流れる直流電流のつくる磁界がセパレータ６を流れる直流電流に及ぼす力は上向きとなるため、両セパレータ６，７には反発力が生じる。ここで、予め実験などを行い、生じる反発力によって一対のセパレータ６，７がシール層８の接着力に抗して分離する電流の大きさを経験的に求めておき、その電流値となるように直流電源６３の電圧を設定しておく。この結果、燃料電池１０の一辺において両セパレータ６，７が分離する。この後、燃料電池１０の他の辺も同様に正極ブロック５１，６１及び負極ブロック６１，６２を配置して、セパレータ６，７に直流電流を流すことにより反発力を発生させてセパレータ６，７を順次分離していく。この操作を燃料電池１０の四辺すべてに実施すると、一対のセパレータ６，７が燃料電池１０の全周にわたって分離した状態となる。その後、作業者は燃料電池１０からＭＥＡ２を取り出す。

以上詳述した第２実施例によれば、セパレータ６に流れる電流のつくる磁界がセパレータ７に流れる電流に及ぼす力とセパレータ７に流れる電流のつくる磁界がセパレータ６に流れる電流に及ぼす力とが互いに反発するように電流を流すことにより一対のセパレータ６，７の分離を助長するため、作業者が一対のセパレータ６，７を分離するのに大きな力を加える必要がない。

なお、上述した第２実施例では、燃料電池１０の各辺に順次正極ブロック５１，６１及び負極ブロック６１，６２を配置して各辺においてセパレータ６，７を分離させたが、図１０に示すように燃料電池１０の四辺すべてに予め正極ブロック５１Ａ〜５１Ｄ，６１Ａ〜６１Ｄ、負極ブロック５２Ａ〜５２Ｄ，６２Ａ〜６２Ｄを配置し、各辺に配置されたブロックに順次通電していき、燃料電池１０の全周にわたって一対のセパレータ６，７を分離させてもよい。

また、上述した第２実施例において、セパレータ６に配置した正極ブロック５１及び負極ブロック５２をそれぞれスプリング７１，７２により上から付勢して押さえ、セパレータ７に配置した正極ブロック６１及び負極ブロック６２をそれぞれスプリング８１，８２により上から付勢して押さえておいてもよい。このときのスプリング７１，７２，８１，８２の付勢力は、セパレータ６，７が離間するのを妨げない大きさに設定される。ただし、カーボン製のセパレータ６，７の場合には、セパレータ６，７が離間するのを妨げない大きさにするだけでなく、セパレータ６，７間に反発力が生じたときにその反発力が生じるのは燃料電池１０の一辺だけであるからセパレータ６，７が歪んで割れることのないよう押さえ付けておくことのできる大きさに設定される。こうすれば、反発力が生じたときにセパレータ６，７が周囲に飛んだり、一対のセパレータ６，７が歪んで割れたりすることを防止することができる。また、正極ブロック５１，６１や負極ブロック５２，６２とは別にセパレータ６，７を押さえる部材を用意する必要がない。

更に、上述した第２実施例において、一対のセパレータ６，７に平行電流を流す際、一対のセパレータ６，７が互いに離間する方向の外力を加えてもよい。例えば、図７に示すように、略四角形の燃料電池１０の四辺に、先端がくさび形に形成された電気絶縁性の挿入部材５５をセパレータ６，７の間に挿入可能な位置に配置してバネ５６によりセパレータ６，７の間に挿入する方向に付勢してもよい。こうすれば、反発力が弱い場合であっても、挿入部材５５がセパレータ６，７の間に入り込み（図７（ａ）の１点鎖線参照）、両者を離間させるため、一対のセパレータ６，７の分離を助長することができる。

更にまた、上述した第２実施例において、一対のセパレータ６，７はメタル製に限らずカーボン製であってもよい。あるいは、セパレータ６に流れる電流のつくる磁界がセパレータ７に流れる電流に及ぼす力と、セパレータ７に流れる電流のつくる磁界がセパレータ６に流れる電流に及ぼす力とが互いに反発するように電流を流すことができるのであれば、直流電源の代わりに交流電源を用いてもよい。

そしてまた、上述した第１及び第２実施例では固体電解質膜形（高分子電解質形）の燃料電池について説明したが、他のタイプの燃料電池、例えば固体酸化物形、溶融炭酸塩形、リン酸形、アルカリ水溶液形等の燃料電池についても同様にして本発明を適用することができる。

なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

燃料電池の概略構成を表す説明図である。 燃料電池の一辺にコイルを配置したときの様子を表す斜視図である。 コイルを利用して分離助長ステップを実行する際の説明図である。 燃料電池の四辺にコイルを配置して分離助長ステップを実行する際の説明図である。 発熱性導体層を持つ燃料電池を解体する際の説明図である。 発熱性導体を含有するシール層を持つ燃料電池を解体する際の説明図である。 挿入部材を利用して燃料電池を解体する際の説明図である。 セパレータの性質を利用して燃料電池を解体する際の説明図である。 セパレータに電流を流して分離助長ステップを実行する際の説明図である。 燃料電池の四辺に電極ブロックを配置して分離助長ステップを実行する際の説明図である。 一対のセパレータを押さえて燃料電池を解体する際の説明図である。

符号の説明

２…膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）、３…固体電解質膜、４…アノード（電極）、４ａ…触媒電極、４ｂ…ガス拡散電極、５…カソード（電極）、５ａ…触媒電極、５ｂ…ガス拡散電極、６…セパレータ、６ａ…燃料ガス供給孔、６ｂ…燃料ガス排出孔、６ｃ…酸化ガス供給孔、６ｄ…酸化ガス排出孔、６ｅ…冷媒供給孔、６ｆ…冷媒排出孔、６ｇ…燃料ガス通路、７…セパレータ、７ａ…燃料ガス供給孔、７ｂ…燃料ガス排出孔、７ｃ…酸化ガス供給孔、７ｄ…酸化ガス排出孔、７ｅ…冷媒供給孔、７ｆ…冷媒排出孔、７ｇ…酸化ガス通路、８…シール層、１０…燃料電池、２０，２０Ａ〜２０Ｄ…コイル、２２…高周波電源、２４…スイッチ、３１，３２…発熱性導体層、４１…発熱性導体、５１，５１Ａ〜５１Ｄ，６１Ａ〜６１Ｄ…正極ブロック、５２，５２Ａ〜５２Ｄ，６２Ａ〜６２Ｄ…負極ブロック、５３，６３…直流電源、５４，６４…スイッチ、５５…挿入部材、７１，７２，８１，８２…スプリング。

Claims (13)

1. 電極アセンブリの周囲にシール層が配設され該電極アセンブリを両面から挟み込む一対のセパレータが前記シール層を介して接着された燃料電池を解体する方法であって、
   電流がつくる磁界によって生じる力又はエネルギを利用して前記一対のセパレータの分離を助長させる分離助長ステップ、
   を含む燃料電池解体方法。
2. 電極アセンブリの周囲にシール層が配設され該電極アセンブリを両面から挟み込む一対のセパレータが前記シール層を介して接着された燃料電池を解体する方法であって、
   前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって生じる熱エネルギを利用して前記一対のセパレータの分離を助長させる分離助長ステップ、
   を含む燃料電池解体方法。
3. 前記一対のセパレータの少なくとも一方は、発熱性導体を含んで形成され、
   前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって前記発熱性導体に渦電流を発生させることにより発熱させて前記シール層を軟化又は溶融させる、請求項２記載の燃料電池解体方法。
4. 前記シール層に接する位置に発熱性導体層が形成され、
   前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって前記発熱性導体層に渦電流を発生させることにより発熱させて前記シール層を軟化又は溶融させる、請求項２記載の燃料電池解体方法。
5. 前記シール層は、発熱性導体を含んで形成され、
   前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの少なくとも一方にコイルを配置し、該コイルを流れる高周波電流がつくる磁界によって前記発熱性導体に渦電流を発生させることにより発熱させて前記シール層を軟化又は溶融させる、請求項２記載の燃料電池解体方法。
6. 前記分離助長ステップでは、前記コイルを前記シール層に沿って配置する、請求項２〜５のいずれか記載の燃料電池解体方法。
7. 前記分離助長ステップは、前記一対のセパレータが離間する方向の外力を付与した状態で実施する、請求項２〜６のいずれか記載の燃料電池解体方法。
8. 電極アセンブリの周囲にシール層が配設され該電極アセンブリを両面から挟み込む一対のセパレータが前記シール層を介して接着された燃料電池を解体する方法であって、
   導体で形成された前記一対のセパレータの各々に電流を流したときに該電流がつくる磁界によって生じる反発力を利用して前記一対のセパレータの分離を助長させる分離助長ステップ、
   を含む燃料電池解体方法。
9. 前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの各々につき前記シール層に沿って直流電流を流す、請求項８記載の燃料電池解体方法。
10. 前記分離助長ステップは、前記一対のセパレータが接近する方向の外力を付与した状態で実施する、請求項８又は９記載の燃料電池解体方法。
11. 前記分離助長ステップでは、前記一対のセパレータの各々に正極部材及び負極部材を付勢して押し付けることにより前記一対のセパレータが接近する方向の外力を付与する、請求項１０記載の燃料電池解体方法。
12. 電解質の両面に電極が配置された電極アセンブリと、
    前記電極アセンブリの周囲に配設されたシール層と、
    前記電極アセンブリを両面から挟み込んだ状態で前記シール層を介して接着され、一方の電極側に燃料ガス通路が他方の電極側に酸化ガス通路が形成された一対のセパレータと、
    前記シール層に接する位置に形成された発熱性導体層と、
    を備えた燃料電池。
13. 電解質の両面に電極が配置された電極アセンブリと、
    前記電極アセンブリの周囲に配設され発熱性導体を含むシール層と、
    前記電極アセンブリを両面から挟み込んだ状態で前記シール層を介して接着され、一方の電極側に燃料ガス通路が他方の電極側に酸化ガス通路が形成された一対のセパレータと、
    を備えた燃料電池。

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