JP2005317407A - 燃料電池のセパレータ、セパレータの接合方法、燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】より好適なセパレータの接着構造を提供できる燃料電池のセパレータおよびこれを用いる燃料電池を提供する。
【解決手段】誘導経路１６を設けたことにより、過剰な接着剤は誘導経路１６へと誘導され、交差点１５においても接着剤が過剰量となることを抑制でき、適切な接着剤の塗布量を確保できることになり、塗布される接着剤を積極的に誘導して対処できる。また、セパレータ外と誘導経路１６は接続し、誘導経路からセパレータ外に誘導し、その部位からセパレータ外部へはみ出させてやればよいので過剰な接着剤を十分誘導することができる。また、特定の誘導経路１６の箇所からはみ出させるので、そのはみ出し部位のみについてはみ出し接着剤のバリ取りを行えばよく、バリ取り工程が簡素化できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、セパレータ部材と、前記セパレータ部材と接着剤で接合されるセル積層方向に隣接する隣接部材とからなる燃料電池のセパレータ、セパレータの接合方法、燃料電池に関する。

燃料電池は、固体高分子膜等の電解質層とこれを挟持するカーボンクロスやカーボンペーパ等の拡散層からなる膜−電極接合体（ＭＥＡ）、膜−電極接合体を挟持するセパレータとからなる燃料電池セルを単一セルとし、これを複数用いて積層し（モジュール化）構成している。この単一燃料電池セルではアノードガスとしての水素ガスは負極側セパレータの水素ガス流路溝へ供給され、カソードガスとしての空気（酸素ガス）が正極側セパレータの酸素ガス流路溝へ供給される。供給された水素ガスおよび酸素ガスはそれぞれ、負極側拡散層および正極側拡散層のそれぞれの拡散層へと拡散する。負極側拡散層へと至った水素ガスは、さらに固体高分子電解質膜に塗布された触媒層と接触して、プロトンと電子の電荷に解離する。解離したプロトンは固体高分子膜を通過し、正極側へと移動し、正極側の酸素と反応して水を生成して発電する。このような発電メカニズムの上記単一セルを複数用い、セパレータを介して、積層化することで直列接続のセルモジュール、セルスタックとして燃料電池の全体を構成するのが通常である。

燃料電池の単一セルの接着には、液状の接着剤を用い、この接着剤により燃料電池の単一セルの接合が行われる。まず、液状の接着剤は一方のセパレータの接合面に塗布される。塗布された接着剤は、このセパレータ接合面にもう１方のセパレータが被された後、熱硬化により固化され、前記セパレータ部材と前記隣接部材間を接着剤で接合させる。この液状の接着剤は、塗布されるセパレータ接合面（少なくとも外周縁部全体）に塗布される必要がある。これは、例えごく一部でも、接着剤が塗布されていない箇所があると、第１セパレータと第２セパレータとを接合した際に、その塗布されていない箇所から燃料電池内を流れるガスがリークしてしまう場合がある。したがってこれを避けるために、十分に接着剤をセパレータの全面に塗布が必要とされる。すなわち、接着剤はシール材としての機能を有する。

しかしながら、接着剤はできるだけセパレータ接合面（少なくとも外周縁部全体）に十分に塗布されることが好ましいが、塗布しすぎると別の不具合を生じる場合がある。すなわち、セパレータ面全体の接着剤の塗布厚が均一でなく、液状接着剤の塗布厚が相違する箇所があるとセパレータ接合時の面圧分布が異なることとなってしまう。このような面圧分布の相違は、例えばその接着力によるＭＥＡとセパレータとの密着力を弱くしたり、燃料電池における電気的ロスの度合いを大きくしてしまったりし、さらに、セパレータとＭＥＡとの間にあっては、セパレータに設けられたガス流路が歪み、ガスが設計された流路に沿って流れなくなる可能性がある。

このような接着剤塗布量と面圧分布とを考慮したセパレータの接合方法としては、次のような文献が知られている。下記特許文献１には、塗布される液状接着剤の始端部と終端部とが交差している燃料電池用セパレータが開示されている。この始端部と終端部と両部の接合部分には、セパレータは幅広部を有していることが開示されている。

特開２００２−２３１２７２号公報 特開２００３−２２８２６号公報

ところで接着剤が塗布されたセパレータは、セル積層方向に対向する隣接部材（例えば電解質膜、セパレータ、樹脂フレームなど）と接着剤で接着（シール）する際、接着剤の塗布量が多い（嵩高い）ところから最初に押しつぶされ、その後、他の接着剤の部分が押しつぶされて隣接部材と接着する。特に接着剤の交差部分では接着剤が二重以上に重ねられて塗布され、嵩高い状態となりやすい。

この時、この嵩高い交差部分の面圧が他の部分よりも高まるので、押しつぶされた接着剤は交差部分の周辺に広がる。特に接着剤でセパレータと隣接部材を接合する際の条件によっては、押しつぶされた接着剤の広がる方向やその量がばらつくことがある。

上記特許文献１のセパレータにおいて、始端部と終端部の交差部に幅広部を設けているが、上記のように接合する際の条件によっては押しつぶされた接着剤が幅広部の空間内で偏って広がり、場合によっては幅広部から任意方向へはみ出してしまう場合がある。

はみ出した接着剤は、例えば、セパレータのガス流路あるいは冷却液流路内に入り込み流路を塞いだり、ＭＥＡの機能を阻害したりする場合がある。また、セパレータに形成されたガス流路および冷却液流路のためのマニホールドにはみ出す場合には、ガスまたは冷却液の流体の流れを阻害することになる。また、マニホールド内に接着剤がはみ出した場合にははみ出し接着剤を除去するための製造工程が追加的に必要となってしまう場合がある。また、幅広部内の偏りにより、塗布量（面圧）の不均衡が発生し、シール機能が低下する可能性もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より好適なセパレータの接着構造を提供できる燃料電池のセパレータおよびこれを用いる燃料電池を提供することを目的とする。

本発明は、セパレータ部材と、前記セパレータ部材と接着剤で接合されるセル積層方向に隣接する隣接部材とからなる燃料電池のセパレータであって、前記セパレータ部材と前記隣接部材の少なくとも一方の接合面について、前記セパレータ部材と前記隣接部材が接合される際に、所定の部位に塗布された前記接着剤を特定方向に誘導するように前記接着剤の誘導経路を設けることを特徴とする。

上記燃料電池のセパレータであって、前記所定の部位は、接着剤塗布時に前記接着剤の塗布経路が交差し、前記接着剤が二重以上に重ねられる接着剤交差点を含むと好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記誘導経路は、セパレータ部材表面から突出した凸壁を側面壁とし、前記セパレータ部材表面を底面として規定される凹状溝であると好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記誘導経路は、前記凸壁の一部分が開口してなると好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記セパレータ部材と前記隣接部材のうち少なくとも一方の接合面に設けられる接着剤溜に、前記接着剤が誘導されると好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記接着剤溜は、凹状の窪みであると好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記誘導経路を通じて前記接着剤が前記セパレータ外まで誘導されると好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記接着剤は、熱硬化性接着剤であると好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記凸壁はマニホールド周りとセパレータ外周の少なくとも一方に設けられると好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記凸壁は、前記セパレータ部材と前記隣接部材間の接合に用いられる接合冶具との接触を補助すると好適である。

上記燃料電池のセパレータであって、前記セパレータ部材と前記隣接部材はメタルセパレータであると好適である。

本発明は、セパレータ部材と、前記セパレータ部材と接着剤で接合されるセル積層方向に隣接する隣接部材とからなる燃料電池のセパレータの接合方法であって、前記セパレータ部材と前記隣接部材の少なくとも一方の接合面について、前記セパレータ部材と前記隣接部材が接合される際に、所定の部位に塗布された前記接着剤を特定方向に誘導することを特徴とする。

上記セパレータの接合方法であって、前記所定の部位は、接着剤塗布時に前記接着剤の塗布経路が交差し、前記接着剤が二重以上に重ねられる接着剤交差点を含むと好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記誘導経路は、セパレータ部材表面から突出した凸壁を側面壁とし、前記セパレータ部材表面を底面として規定される凹状溝であると好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記誘導経路は、前記凸壁の一部分が開口してなると好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記セパレータ部材と前記隣接部材のうち少なくとも一方の接合面に設けられる接着剤溜に、前記接着剤が誘導されると好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記接着剤溜は、凹状の窪みであると好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記誘導経路を通じて前記接着剤が前記セパレータ外まで誘導されると好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記接着剤は、熱硬化性接着剤であると好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記凸壁はマニホールド周りとセパレータ外周の少なくとも一方に設けられると好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記凸壁は、前記セパレータ部材と前記隣接部材間の接合に用いられる接合冶具との接触を補助すると好適である。

上記セパレータの接合方法であって、前記セパレータ部材と前記隣接部材はメタルセパレータと樹脂フレームであると好適である。

本発明の燃料電池は、上記燃料電池のセパレータを備えることを特徴とする。

本発明によれば、より好適なセパレータの接着構造を提供できる燃料電池のセパレータおよびこれを用いる燃料電池を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

「燃料電池および燃料電池のセパレータ」
本実施形態に係る燃料電池１００の積層構造の断面図が図１に示される。この燃料電池１００に積層される一枚のセパレータ２０の平面図が図２に示される。セパレータ２０はセパレータ外周部、マニホールド８０外周部に凸壁１２を有し、凸壁で囲まれた部分に接着剤塗布溝１４を有している。

燃料電池１００は、単一の燃料電池セル４０が複数個積層された（セルモジュール化された）積層構造を有している。ここで、単一燃料電池セル４０は、第１セパレータ１０と第１セパレータの隣接部材である第２セパレータ２０との間にＭＥＡ３０が挟持された構造を有している。

単一の燃料電池セル４０は、熱硬化性接着剤２２によって２対のセパレータ部材１０、２０の間にＭＥＡ３０を接合して構成される。燃料電池積層構造１００は、このようにして形成された燃料電池セル４０同士をさらに接着剤２２で接合し、燃料電池セル４０同士を物理的に強固に接着してセルモジュール化されてなる。このセルモジュールをさらに積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びるテンションプレート、ボルト・ナットにて固定して燃料電池スタックを構成し、本実施形態に係る燃料電池を作成できる。

第１セパレータ１０、第２セパレータ２０は、カーボン、金属、樹脂、導電性樹脂などを採用できる。例えば、第１セパレータ１０、第２セパレータ２０ともメタルセパレータの組み合わせや、第１セパレータ１０、第２セパレータ２０ともカーボンセパレータ（カーボンとこのカーボンをバインダする樹脂との成形品）とすることなども採用できる。図１では、第１セパレータ１０および第２セパレータ２０共、カーボンセパレータを用いている。

また、隣接部材として本実施形態では第２セパレータを用いているが、隣接部材としては、セパレータ、電解質膜、膜−電極接合体、樹脂フレームのうち少なくとも１つを用いることができる。

また、ＭＥＡ３０は、固体高分子膜を両極側の拡散層が挟持してなる。ここで、固体高分子膜は、フッ素系樹脂等、拡散層はカーボンペーパ、カーボンクロス等の一般的な拡散層形成材を用いればよい。

第１セパレータ１０および第２セパレータ２０は、ＭＥＡ３０を挟持する側であるＭＥＡ接触面側であって、ＭＥＡ３０を挟持する位置に複数のガス流路溝３２を有している。このガス流路溝３２は、凹状の溝であり、このガス流路溝を通じて燃料電池の燃料ガスおよび酸化ガスがＭＥＡ３０へと供給される。ガス流路３２は、入口から出口まで１以上折り返して延びるサーペンタイン流路であってもよいし、あるいは、入口から出口までストレートに延びるストレート流路であってもよい。図１に示すように、このガス流路３２と連動して、この燃料電池積層構造１００はガスまたは冷媒を通すためのマニホールド８０がセパレータ間を貫通して有している。

本実施形態に係る特徴事項として、図２において、セパレータ２０は接着剤が塗布される接着剤塗布溝１４と、この接着剤塗布溝１４を規定する凸壁１２を有している。

接着剤塗布溝１４は、凸壁１２を側面壁の堰とし、セパレータ２０表面を底面とする凹状の溝である。この構造により接着剤塗布溝１４は接着剤を保持する機能を有している。この接着剤塗布溝１４は、第１セパレータ１０と第２セパレータ２０の両方に設けられ、接着剤２２が塗布された後の接着剤塗布溝１４同士を対向させるように第１セパレータ１０と第２セパレータ２０とが配置させられる。その後、この接着剤塗布溝１４に保持させた接着剤２２で第１セパレータ１０と第２セパレータ２０とが接合され、燃料電池セル４０同士が積層モジュール化される。

また、接着剤塗布溝１４は、セパレータ２０の接合面の外周面に設けられた外周接着剤塗布溝１９と、その外周以外の位置であってセパレータ２０のマニホールド８０等の周りに設けられた内周接着剤塗布溝１８の二つの接着剤塗布溝に分けられる。

接着剤塗布溝１４を規定する凸壁１２は、セパレータ１００の表面に突出した堰である。凸壁１２は、セパレータの最外周部分を囲うように設けられ、また、マニホールド８０周りを囲うように設けられている。この凸壁１２は、接合される両セパレータに設けられ、図１のようにセルモジュール化の際には、両セパレータの接合面に設けられた凸壁１２同士が直接、接触して積層される。

凸壁１２は複数の誘導経路１６を有している。誘導経路１６は、接着剤塗布溝１４とセパレータの外部を貫通している。誘導経路１６は、外周部の凸壁に部分的にセパレータ表面に凸壁１２を有しないことによって、開口形状に形成される。すなわち、セパレータ底面と側面とで凹状の接着剤塗布溝１４は形成されるものであるので、凸壁を形成しないことによって、その部分に誘導経路１６を設けることができる。

誘導経路１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）は、接着剤塗布溝１４の接着剤交差点１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）に接続して設けられている。さらに本実施形態では、交差点でない、通常の接着剤塗布溝１４にも誘導経路１６ｅを設けている。なお、誘導経路１６ｅは必ずしも必要ではなく、省略することもできる。以下、誘導経路１６を設けた箇所と誘導経路１６を設けない箇所の断面図を比較して説明する。図３〜図６には、セパレータ２０の断面構造が開示されている。

図３には、接着剤塗布溝１４を有するセパレータ２０をマニホールド８０上であって、誘導経路を有しない部分をＡ−Ａ’面で切断した断面図が示される。ここで図３に示される断面図はセパレータ外部からＭＥＡ保持部（図面左から右）へ向かって、凸壁１２／外周接着剤塗布溝１９／凸壁１２／マニホールド８０／凸壁１２／内周接着剤塗布溝１８ａ／凸壁１２が形成されている。

図４には、セパレータ２０の外周部をＢ−Ｂ’面で切断した断面図が開示されている。ここで示される断面図は、セパレータ外部からＭＥＡ保持部（図面左から右）へ向かって、凸壁１２／誘導経路１６ａ／凸壁１２が形成されている。ここで誘導経路１６ａはその設けられる部分の凸壁１２を設けずに誘導経路が形成されるという構造であり、誘導経路１６ａの底面は、接着剤塗布溝１４の底面と連続した構造を有している。このように連続した構造を有することで誘導経路１６ａは凹状溝であり、両側面の凸壁１２とセパレータ２０表面を底面として規定されている。

図５には、セパレータ２０はマニホールド上であって、誘導経路を有する部分であるＣ−Ｃ’面で切断した断面構造が開示されている。ここで示される断面図は、セパレータ外部からＭＥＡ３０保持部（図面左から右）へ向かって、誘導経路１６ｅ／外周接着剤塗布溝１９／凸壁１２／マニホールド８０／凸壁１２／内周接着剤塗布溝１８ａ／凸壁１２が形成されている。

図６には、セパレータ２０をＤ−Ｄ’面で切断した断面図が開示されている。ここで示される断面図は、セパレータ外部からＭＥＡ保持部（図面左から右）へ向かって、誘導経路１６ｃ／外周接着剤塗布溝１９／内周接着剤塗布溝１８ａ／凸壁１２が形成されている。ここで、誘導経路１６ｃには、凹状の窪み１７が設けられている。この凹状の窪み１７は、誘導経路１６ｃの底面に設けられている。この凹状の窪み１７は、誘導される接着剤を保持する役割を持つ接着剤溜としての役割を担っている。なお、この凹状の窪み１７を設ける場所は、誘導経路１６の底面に限られず、接着剤塗布溝１４の底面の任意の場所に設けてもよい。さらに、接着剤溜は、凹状の窪み１７に限られるものではなく、接着剤を溜められる構造であればよく、例えば円錐状の窪み、三角錐状の窪み等様々な形態であってもよい。

凸壁１２は、マニホールド８０周りやセパレータ２０外周部に設けられると好適である。マニホールド８０周りに設けられた凸壁１２によって、マニホールド８０への接着剤の侵入を防止できる。また、セパレータ２０外周部に設けられているとセパレータ２０から任意の場所において接着剤がはみ出してしまうことを防止できる。すなわち、本実施例は、セパレータ上で誘導経路１６により、特定の場所に接着剤をはみ出すように誘導する構造であるので、任意の場所に接着剤がはみ出すという不具合を防止できる。

マニホールド８０周りやセパレータ２０外周部に設けられる凸壁１２は、ＭＥＡ、セパレータを接合して単位セルを組み付ける工程で使用するモジュール化冶具構造を単純化できる。例えば、この凸壁１２があることによって、モジュール化冶具として、モジュール化が精度良く行える平板冶具を用いることができる。したがって、モジュール化工程でのモジュール化冶具に依存する影響（例えば、単セル厚みばらつきへの影響）を除去できる。

なお、本実施形態では、誘導経路を凸壁１２を側面壁とする凹状溝（誘導経路１６）として規定しているが凸壁１２を用いることに限られるものではなく、誘導経路を設け、特定の場所へ接着剤を誘導することができる構成であればよい。

「セパレータの接合方法」
次に接着剤塗布溝１４に沿って、このセパレータ２０に接着剤２２が塗布される様子を説明する。図７には、接着剤塗布溝１４に沿って、セパレータ２０において矢印方向に液状の接着剤が塗布される様子が示される。ここで塗布にはディスペンサを用いている。

図８にはディスペンサによる塗布の様子が示される。ディスペンサ（図示せず）は、ディスペンサノズル２２を備えている。このディスペンサノズル２２の接着剤射出口の真下に塗布対象となる接着剤塗布溝が備えられている。このディスペンサノズル２２が接着剤塗布溝１４上を移動する。この移動の際に、ディスペンサノズル２２の先端から接着剤が射出され、接着剤塗布溝１４に接着剤が塗布される。

ディスペンサノズル２２による始点をＰ点とする。Ｐ点から外周接着剤塗布溝１９に沿ってディスペンサが移動する（矢印参照）ことにより接着剤２２が塗布される。まず、この接着剤の塗布は交差点１５ａを経過し、コーナー部Ｑ点に至る。次にコーナー部Ｑを経過し交差点１５ｂに至り、交差点１５ｂからコーナー部Ｒ点へと至る。最後に、コーナー部Ｒ点を経過した後、接着剤塗布溝１４の終点であるＳ点へ至る。このようにしてセパレータ２０の外周部を囲む外周接着剤塗布溝１９の塗布が行われることになる。

次に、この外周部接着剤塗布溝１７への塗布が行われた後、内周部接着剤塗布溝１８（１８ａ、１８ｂ）への塗布を行う。内周部接着剤塗布溝１８ａの塗布方法について説明する。内周部接着剤塗布溝１８ａのディスペンサによる塗布は、交差点１５ｂから交差点１５ａへ向かってなされる。ここで、接着剤２２の切れ部分がないように、交差点１５ｂに塗布された接着剤に重なるように、交差点１５ｂから塗布をスタートする。コーナー部を経過して、交差点１５ａへと至る。交差点１５ａにおいても、接着剤の切れ部分がないように交差点１５ａに重なる位置まで接着剤２２の塗布を行う。

次に内周部接着剤塗布溝１８ｂの塗布方法について説明する。内周部接着剤塗布溝１８ａの塗布方法と同様である。すなわち、内周部接着剤塗布溝１８ｂのディスペンサによる塗布は、交差点１５ｃから交差点１５ｄへ向かってなされる。ここで、接着剤２２の切れ部分がないように、交差点１５ｃに塗布された接着剤に重なるように、交差点１５ｃから塗布をスタートする。コーナー部を経過して、交差点１５ｄへと至る。交差点１５ｄにおいても、接着剤の切れ部分がないように交差点１５ｄに重なる位置まで接着剤２２の塗布を行う。

この液状の接着剤２２の塗布の際には、液状接着剤２２を接着剤塗布溝１４に沿って塗布する。この塗布には、ディスペンサを用いることが通常であるが、その塗布に限られるものではなく、スクリーン印刷等の他の印刷方法も採用できる。また、接着剤塗布溝１４は、部分的に交差点１５を有している。これら交差点１５においては、塗布される液状接着剤が交差されることになる。

このような塗布工程を行うと、交差点１５以外では接着剤塗布溝１４には、一重に接着剤が塗布されている状態であるのに対し、各交差点１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）において、接着剤が二重に重ねられている状態になる（図９）。次に、この状態で、他のセパレータと接着剤塗布面を介して接合する。

このセパレータの接合により、接着剤が二重に重ねられている状態の各交差点１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにおいて、この交差点１５以外の接着剤塗布溝１４に比べて、二重に重ねられている分塗布量が多くなり、この分が押しつぶされてはみ出すという過剰な接着剤量となる。セパレータの接合の際には、この過剰な接着剤２２が移動する場所が必要となる。この移動場所がない場合、接着剤は凸壁１２の高さを超えて、凸壁１２の上表面まではみ出したりする場合がある。さらに、ひいてはマニホールド８０の内表面まで至ってしまう場合がある。

本実施形態のセパレータ２０においては、交差点１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）に接続して、凸壁１２の誘導経路１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）が設けられているので、この接続された誘導経路１６により、セパレータ接合の際には、交差点１５における過剰な接着剤２２が誘導経路１６へと誘導される。

以上のように交差点１５に接続された凸壁１２の誘導経路１６を設けたことにより、過剰な接着剤２２は誘導経路１６へと誘導され、交差点１５においても接着剤２２が過剰量となることを抑制でき、適切な接着剤２２の塗布量を確保できることになる。

本実施形態においては、塗布される接着剤を積極的に誘導して対処できる。また、セパレータ外と誘導経路１６は接続し、誘導経路からセパレータ外に誘導し、その部位からセパレータ外部へはみ出させてやればよいので過剰な接着剤２２を所望の場所に誘導できる。また、特定の誘導経路１６に対応する箇所からはみ出させるので、そのはみ出し部位に対応するセパレータ外側面のみについてはみ出し接着剤のバリ取りを行えばよく、バリ取り工程が簡素化できる。

このような凸壁１２と誘導経路１６との誘導により塗布量の過多を生じてしまうことを防止できる。したがって、塗布された接着剤が、セパレータ接合時にセパレータ表面において塗布部からはみ出してしまうことを防止できる。また、塗布部からはみ出した接着剤が、ＭＥＡへと至って燃料電池の発電を妨害することや、マニホールド内部へとはみ出す不具合を防止できる。よって、はみ出し接着剤をとることにより、マニホールド内部に複雑なバリ取り工程が省略できる。

また、セパレータがメタルセパレータである場合においては、防食層がマニホールド内表面に施されていることが通常である。ゆえに、マニホールド内表面の付着接着剤のバリ取り工程を行うと、この防食層を剥いでしまう場合があるが、このような不具合も防止できる。

特に、誘導経路１６ｃにおいてはその底面に凹状の窪み１７が設けられている。この凹状の窪み１７はその内部に接着剤を溜めることができる接着剤溜である。過剰な接着剤２２は、セパレータ接合の際、この凹状の窪み１７に溜められることになる。そうすると、誘導経路１６ｃを通じてセパレータ外に接着剤２２がはみ出すことを防止でき、その部位のバリ取り工程の必要もなくなる。

本実施形態のセパレータ２０において、誘導経路１６ｅを設けている。誘導経路１６ｅは接着剤２２のはみ出す可能性を考慮してその設置箇所を設けるとよい。例えば、セパレータ２０において、歪み等が生じ、交差点１５でなくともその歪み等が生じた部位が隆起してしまい、接合時に接着剤がはみ出すことが考えられるので、そのような部位に誘導経路１６を設置すると好適である。特にメタルセパレータの場合に歪みは生じやすく、このような誘導経路１６をゆがみにより隆起した箇所に設けることは有効である。

なお、接着剤が誘導される誘導場所は、誘導経路１６と凹状の窪み１７の両方（図１６ｃ）またはいずれか一方であってもよい。セパレータに両方とも設けるか、それともどちらか一方とするかは製造容易性とのバランス等に鑑みてなされればよい。

固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型等の燃料電池のセパレータ一般に適用できる。

本実施形態に係る燃料電池モジュールの断面図である。 本実施形態に係る燃料電池セパレータの平面図である。 本実施形態に係る燃料電池セパレータの断面図である。 本実施形態に係る燃料電池セパレータの断面図である。 本実施形態に係る燃料電池セパレータの断面図である。 本実施形態に係る燃料電池セパレータの断面図である。 本実施形態に係る燃料電池セパレータに接着剤が塗布される態様を示した説明図である。 本実施形態に係る接着剤塗布工程を示す説明図である。 本実施形態に係る接着剤塗布工程を示す説明図である。

符号の説明

１０，２０ セパレータ、１２ 凸壁、１４，１８，１９ 接着剤塗布溝、１５ 交差点、１６ 誘導経路、２２ 接着剤、２４ ディスペンサノズル、３０ ＭＥＡ、３２ ガス流路、４０ 燃料電池セル、８０ マニホールド、１００ 燃料電池積層構造。

Claims (23)

1. セパレータ部材と、前記セパレータ部材と接着剤で接合されるセル積層方向に隣接する隣接部材とからなる燃料電池のセパレータであって、
   前記セパレータ部材と前記隣接部材の少なくとも一方の接合面について、
   前記セパレータ部材と前記隣接部材が接合される際に、所定の部位に塗布された前記接着剤を特定方向に誘導するように前記接着剤の誘導経路を設ける燃料電池のセパレータ。
2. 請求項１に記載の燃料電池のセパレータであって、
   前記所定の部位は、接着剤塗布時に前記接着剤の塗布経路が交差し、前記接着剤が二重以上に重ねられる接着剤交差点を含む燃料電池のセパレータ。
3. 請求項１または２に記載の燃料電池のセパレータであって、
   前記誘導経路は、セパレータ部材表面から突出した凸壁を側面壁とし、前記セパレータ部材表面を底面として規定される凹状溝である燃料電池のセパレータ。
4. 請求項３に記載の燃料電池のセパレータであって、
   前記誘導経路は、前記凸壁の一部分が開口してなる燃料電池のセパレータ。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の燃料電池のセパレータであって、
   前記セパレータ部材と前記隣接部材のうち少なくとも一方の接合面に設けられる接着剤溜に、前記接着剤が誘導される燃料電池のセパレータ。
6. 請求項５に記載の燃料電池のセパレータであって、
   前記接着剤溜は、凹状の窪みである燃料電池のセパレータ。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の燃料電池のセパレータであって、
   前記誘導経路を通じて前記接着剤が前記セパレータ外まで誘導される燃料電池のセパレータ。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の燃料電池のセパレータであって、
   前記接着剤は、熱硬化性接着剤である燃料電池のセパレータ。
9. 請求項３または４に記載の燃料電池のセパレータであって、
   前記凸壁はマニホールド周りとセパレータ外周の少なくとも一方に設けられる燃料電池のセパレータ。
10. 請求項３、４または９に記載の燃料電池のセパレータであって、
    前記凸壁は、前記セパレータ部材と前記隣接部材間の接合に用いられる接合冶具との接触を補助する燃料電池のセパレータ。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の燃料電池のセパレータであって、
    前記セパレータ部材と前記隣接部材はメタルセパレータである燃料電池のセパレータ。
12. セパレータ部材と、前記セパレータ部材と接着剤で接合されるセル積層方向に隣接する隣接部材とからなる燃料電池のセパレータの接合方法であって、
    前記セパレータ部材と前記隣接部材の少なくとも一方の接合面について、
    前記セパレータ部材と前記隣接部材が接合される際に、所定の部位に塗布された前記接着剤を特定方向に誘導するセパレータの接合方法。
13. 請求項１２に記載のセパレータの接合方法であって、
    前記所定の部位は、接着剤塗布時に前記接着剤の塗布経路が交差し、前記接着剤が二重以上に重ねられる接着剤交差点を含むセパレータの接合方法。
14. 請求項１２または１３に記載のセパレータの接合方法であって、
    前記誘導経路は、セパレータ部材表面から突出した凸壁を側面壁とし、前記セパレータ部材表面を底面として規定される凹状溝であるセパレータの接合方法。
15. 請求項１４に記載のセパレータの接合方法であって、
    前記誘導経路は、前記凸壁の一部分が開口してなるセパレータの接合方法。
16. 請求項１２から１５のいずれか１つに記載のセパレータの接合方法であって、
    前記セパレータ部材と前記隣接部材のうち少なくとも一方の接合面に設けられる接着剤溜に、前記接着剤が誘導されるセパレータの接合方法。
17. 請求項１６に記載のセパレータの接合方法であって、
    前記接着剤溜は、凹状の窪みであるセパレータの接合方法。
18. 請求項１２から１７のいずれか１つに記載のセパレータの接合方法であって、
    前記誘導経路を通じて前記接着剤が前記セパレータ外まで誘導されるセパレータの接合方法。
19. 請求項１２から１８のいずれか１つに記載のセパレータの接合方法であって、
    前記接着剤は、熱硬化性接着剤であるセパレータの接合方法。
20. 請求項１４または１５に記載のセパレータの接合方法であって、
    前記凸壁はマニホールド周りとセパレータ外周の少なくとも一方に設けられるセパレータの接合方法。
21. 請求項１４、１５または２０に記載のセパレータの接合方法であって、
    前記凸壁は、前記セパレータ部材と前記隣接部材間の接合に用いられる接合冶具との接触を補助するセパレータの接合方法。
22. 請求項１２から２１のいずれか１つに記載のセパレータの接合方法であって、
    前記セパレータ部材と前記隣接部材はメタルセパレータであるセパレータの接合方法。
23. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の燃料電池のセパレータを備える燃料電池。

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