JP2006049177A - 燃料電池用セパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 リブと拡散層との間の接触電気抵抗を増大させることなく、拡散層のうちリブで押されている部分の、水の排水性を高めた燃料電池用セパレータの提供。
【解決手段】（１）溝４０とリブ４１を有し、溝がガス流路を構成し、リブ４１がその頂面で拡散層に接触する燃料電池用セパレータであって、リブ４１を中空とし、リブ内の中空部分もガス流路４３とし、リブの頂壁４４を多孔構造とした燃料電池用セパレータ。
（２）セパレータ１８を凹凸薄板１８ａと平面薄板１８ｂとを貼り合わせて構成した。
（３）セパレータ１８はメタルセパレータである。
【選択図】 図１

Description

本発明は燃料電池用セパレータに関する。

単位燃料電池（セル）、たとえば単位固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータとを重ねたものからなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータとの間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層が設けられる。セパレータには、アノードに燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路が形成され、カソードに酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路が形成されている。少なくとも１つのセルからモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体をセル積層方向に締結して、スタックを構成する。
セルのアノード側で水素が水素イオンと電子に電離され、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、酸素およびカソード側で隣のセルから来た電子または端部セルの場合は外部回路を通って来た電子と反応して水を生成し、かくして発電が行われる。

セパレータはリブと溝を有し、リブの頂壁で拡散層に押しつけられて電気抵抗を小さくし、溝内にガスを流して電極に反応ガスを供給する。拡散層のうちリブで押されている部分はガスの拡散が悪く、電極へのガスの供給が低下する。また、発電反応においてカソードで水が生成するため、拡散層のうちリブで押されている部分の水の除去が悪く、拡散層のうちリブで押されている部分に溜まった水がガスの電極への流通を阻害して、さらに発電しにくくなる。このため、拡散層のうちリブで押されている部分から速やかに水（生成水および加湿水）を除去して発電性を高めたいという要望がある。
特開２００１−１１０４３２号公報は、ガス流路溝に平行して、リブ部に頂壁無しの水除去用流路溝を形成した燃料電池用セパレータを開示している。
特開２００１−１１０４３２号公報

しかし、特開２００１−１１０４３２号公報の燃料電池用セパレータでは、リブに頂壁無しの水除去用流路溝を形成するので、リブが細くなり、リブと拡散層との間の接触電気抵抗が増大し、電圧が低下する。リブを太くすると、拡散層のうちリブで押されている部分からの水の排水性が低下して発電性が低下する。

本発明の目的は、リブと拡散層との間の接触電気抵抗を増大させることなく、拡散層のうちリブで押されている部分の、水の排水性を高めて、リブで押されている部位の発電を可能にする燃料電池用セパレータを提供することにある。

上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明はつぎの通りである。
（１） 溝とリブを有し、溝がガス流路を構成し、リブがその頂面で拡散層に接触する燃料電池用セパレータであって、前記セパレータを、凹凸薄板と平面薄板とを貼り合わせて構成し、前記リブを中空とし、前記リブ内の中空部分もガス流路とし、前記リブの頂壁のみを多孔構造とした燃料電池用セパレータ。
（２） 前記セパレータはメタルセパレータである（１）記載の燃料電池用セパレータ。
（３） 燃料電池運転中に、前記リブの中空部の圧力は前記溝内の圧力より低く維持される（１）記載の燃料電池用セパレータ。
（４） 燃料電池運転中に、前記リブの中空部の圧力は前記溝内の圧力より高く維持される（１）記載の燃料電池用セパレータ。

上記（１）の燃料電池用セパレータによれば、リブを中空とし、リブ内の中空部分もガス流路とし、リブの頂壁を多孔構造としたので、水が拡散層の、リブで押される部分に溜まっても、その溜まった水は、
（イ）溝内ガス流路からリブ内ガス流路に流れるガスによってリブ内ガス流路に入るか、あるいは
（ロ）リブ内ガス流路から溝内ガス流路に流れるガスによって溝内ガス流路に入るか、
の何れかにより、拡散層のうちリブで押される部分から除去され、排出される。
また、リブは頂壁を有しているので、頂壁無しの水除去用流路溝を形成したリブ（特開２００１−１１０４３２号公報のリブ）に比べてリブ幅は大きく、リブと拡散層との間の接触電気抵抗は小さい。
その結果、リブと拡散層との間の接触電気抵抗を小にしたまま、拡散層のうちリブで押されている部分の、水の排水性を高めて、発電性を高めることが可能になる。
また、セパレータを、凹凸薄板と平面薄板とを貼り合わせて構成したので、リブ内の中空部と、リブの頂壁のみの多孔を、容易に形成することができる。
上記（２）の燃料電池用セパレータによれば、セパレータはメタルセパレータであるので、リブ内の中空部と、リブの頂壁の多孔を、（たとえば、プレスによる、リブの凹凸成形と多孔内抜きなどにより、）容易に形成することができる。
上記（３）の燃料電池用セパレータによれば、燃料電池運転中に、リブの中空部の圧力が溝内の圧力より低く維持されるので、拡散層のうちリブで押されている部分に溜まった水は、溝内のガス流路からリブ頂壁の多孔を通してリブ内中空部のガス流路に流れるガスの流れにのって、リブ内中空部のガス流路に流れ該リブ内中空部のガス流路を通ってセル外に排出される。その結果、拡散層のうちリブで押されている部分に溜まった水の排水性がよい。
上記（４）の燃料電池用セパレータによれば、燃料電池運転中に、リブの中空部の圧力が溝内の圧力より高く維持されるので、拡散層のうちリブで押されている部分に溜まった水は、リブ内中空部のガス流路からリブ頂壁の多孔を通して溝内のガス流路に流れるガスの流れにのって、溝内のガス流路に流れ該溝内のガス流路を通ってセル外に排出される。その結果、拡散層のうちリブで押されている部分に溜まった水の排水性がよい。

以下に、本発明の燃料電池用セパレータを図１〜図１３（ただし、図１３は比較例で本発明には含まない）を参照して説明する。
図中、図１〜図４、図１０〜図１２（固体高分子電解質型燃料電池の一般構成）は、本発明の何れの実施例にも適用可能である。
また、図５、図７（図７は実施例２にも適用可能）は本発明の実施例１を示し、
図６、図７は本発明の実施例２を示し、
図８、図９は本発明の実施例３を示している。
本発明の全実施例に共通または類似する部分には本発明の全実施例にわたって同じ符号を付してある。
まず、本発明の全実施例に共通または類似する部分を、図１〜図４、図１０〜図１２を参照して、説明する。

本発明の燃料電池の製造方法が適用される燃料電池は、望ましくは固体高分子電解質型燃料電池１０である。該燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
図１０〜図１２に示すように、固体高分子電解質型燃料電池（セル）１０は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ１８との積層体からなる。積層方向は任意である。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜１１と、この電解質膜の一面に配置された触媒層を有する電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜１１の他面に配置された触媒層を有する電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側に、それぞれ、リブ下にもガスを流通させ拡散させるために拡散層１３、１６が設けられる。

セパレータ１８には、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、その背面に冷媒流路２６が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成され、その背面に冷媒流路２６が形成されている。各セパレータ１８には、燃料ガス流路２７に燃料ガスを供給・排出する燃料ガスマニホールド３０が形成され、酸化ガス流路２８に酸化ガスを供給・排出する酸化ガスマニホールド３１が形成され、冷媒流路２６に冷却水を供給・排出する冷媒マニホールド２９が形成されている。各セル１９では、電解質膜１１を挟んで対向する２枚のセパレータ１８間およびセパレータ１８と電解質膜１１間は、流体流路２７、２８まわりおよびマニホールド２９、３０、３１まわりにて、シール材３３（たとえば、接着剤）でシールされ、隣合うセル間は、流体流路２７、２８まわりおよびマニホールド２９、３０、３１まわりにて、シール材３２（たとえば、ゴムガスケット）でシールされる。

膜−電極アッセンブリとセパレータ１８を重ねてセル（単セル）１９を構成し、少なくとも１つのセルからモジュールを構成し、モジュールを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２０、インシュレータ（電気絶縁体）２１、エンドプレート２２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締結部材（たとえば、テンションプレート２４）、ボルト・ナット２５にて固定して、スタック２３を構成する。

各セルの、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子にする電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード１７側に移動し、カソード１７側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水を生成するつぎの反応が行われ、かくして発電が行われる。
アノード側：Ｈ₂ →２Ｈ⁺ ＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- ＋（１／２）Ｏ₂ →Ｈ₂ Ｏ

セパレータ１８は、カーボンセパレータ（図１）、メタルセパレータ（図２）、導電性樹脂セパレータ、メタルセパレータと樹脂フレーム（セパレータの一部）の組み合わせ、またはこれらの組み合わせの何れであってもよい。
セパレータ１８は、溝４０とリブ４１を有し、溝４０はガス流路２７、２８を構成し、リブ４１はその頂面４２で拡散層１３、１６に接触し拡散層１３、１６を押して（押し力はスタックの締付け力で決まる）セパレータと拡散層との間の電流の通路を構成する。セパレータ１８のガス流路２７、２８が形成されている側の面とは反対側の面には、通常、冷媒が流される。

図１３の比較例に示すように、通常は、拡散層１３、１６のうちリブ４１で押される部分５０は、溝４０に対応する部分５１に比べて、ガスの拡散が悪い。また、拡散層１３、１６のうちリブ４１で押される部分５０に浸透した生成水は、ガスの流通で吹き飛ばされてにくいので、溜まりやすい。溜まった水がガスの電極１４、１７への拡散を阻害するので、拡散層１３、１６のうちリブ４１で押される部分５０は、溝４０に対応する部分５１に比べて、発電性が低下する。

拡散層１３、１６のうちリブ４１で押される部分５０の水の溜まりを改善するために、本発明では、図１〜図４に示すように、セパレータ１８のリブ４１は中空構造とされている。リブ４１内の中空部４３はガス流路４３（ガス流路４３は中空部４３と同じであるため、ガス流路の符号も４３とする）を構成している。その結果、セパレータ１８には、溝４０内のガス流路２７、２８と、リブ４１内の中空部４３のガス流路４３が存在する。リブ４１内の中空部４３のガス流路４３には、そのリブ４１の横の溝４０を流れるガスが燃料ガスである場合には燃料ガスが流され、そのリブ４１の横の溝４０を流れるガスが酸化ガスである場合には酸化ガスが流される。
リブ４１内の中空部４３のガス流路４３の底面（頂壁４４とは反対側の面）とそのリブ４１の横の溝４０のガス流路２７、２８の底面とは、リブ４１の高さ方向に、ほぼ同じ位置にあり（図１）、異なっても、リブ４１を構成する壁の厚さ分異なるだけである（図２）。

また、図１〜図４に示すように、セパレータ１８のリブ４１は、その頂壁４４のみが、多孔構造とされている。リブ４１の側壁４６は多孔構造とされていない。多孔構造は、頂壁４４に設けられた多数の孔４５であってもよい。あるいは、頂壁４４を多孔質材（たとえば、焼結材）から構成して多孔構造としてもよい。この頂壁４４の多孔によって、リブ４１内の中空部４３のガス流路４３は、そのリブ４１で押されている拡散層内の隙間を介してそのリブ４１の横の溝４０内のガス流路２７、２８と連通している。

図２に示すように、セパレータ１８を、凹凸薄板１８ａと平面薄板１８ｂとを貼り合わせて構成することにより、容易にリブ４１内の中空部４３のガス流路４３を製造することができる。ただし、セパレータ１８は、凹凸薄板と平面薄板との貼り合わせ構造に限るものではない。
２枚の板の貼り合わせは、セパレータ１８がメタルセパレータである場合に特に製造が容易という効果がある。ただし、セパレータ１８がメタルセパレータに限るものではない。

また、多孔構造が頂壁４４に設けられた多数の孔４５である場合、メタルセパレータにパンチで多数の孔を同時に打ち抜くことにより、多孔を容易にかつ効率的に形成することができる。また、メタルセパレータの場合、凹凸の形成と多孔の形成を同じ型のストロークで形成することにより、頂壁４４のみに容易に多孔を形成することができる（凹凸の側壁に多孔を形成することがない）。ただし、多数の孔の形成はこれに限るものではなく、先に多孔を形成しておき、その後で板の凹凸を形成してもよいし、あるいは、先に板の凹凸を形成しておき、その後で多孔を形成してもよい。

燃料電池運転中に、リブ４１の中空部４３の圧力はそのリブ４１の横の溝４０内の圧力より、低く維持されてもよいし、あるいは、高く維持されてもよい。
燃料電池運転中に、リブ４１の中空部４３の圧力はそのリブ４１の横の溝４０内の圧力より、低く維持される場合は、溝４０内からリブ４１で押されている拡散層部分５０およびリブ頂壁の多孔を通ってリブ４１の中空部４３にガスが流れ、このガスの流れにのって、リブ４１で押されている拡散層部分５０に溜まっている水はリブ４１の中空部４３に流れ、ガス流路４３を通して排出される。
燃料電池運転中に、リブ４１の中空部４３の圧力はそのリブ４１の横の溝４０内の圧力より、高く維持される場合は、リブ４１の中空部４３内からリブ４１で押されている拡散層部分５０およびリブ頂壁の多孔を通って溝４０にガスが流れ、このガスの流れにのって、リブ４１で押されている拡散層部分５０に溜まっている水は溝４０に流れ、ガス流路２７、２８を通して排出される。

つぎに、上記の本発明の全実施例に共通な部分の、作用・効果を説明する。
まず、リブ４１を中空とし、リブ４１内の中空部４３もガス流路４３とし、リブ４１の頂壁４４を多孔構造としたので、水が拡散層１３、１６の、リブ４１で押される部分５０に溜まっても、その溜まった水は、
（イ）溝４０内ガス流路２７、２８からリブ４１内ガス流路４３に流れるガスによってリブ内ガス流路４３に入るか、あるいは
（ロ）リブ４１内ガス流路４３から溝４０内ガス流路２７、２８に流れるガスによって溝内ガス流路２７、２８に入るか、
の何れかにより、拡散層１３、１６のうちリブで押される部分５０から除去され、排出される。

また、リブ４１は頂壁４４を有しているので、頂壁４４無しの水除去用流路溝を形成したリブ（特開２００１−１１０４３２号公報のリブ）に比べて、リブ幅は大きく、リブ４１と拡散層１３、１６との間の接触電気抵抗は小さい（リブ４１と拡散層１３、１６との間の接触面積は大きい）。
その結果、リブ４１と拡散層１３、１６との間の接触電気抵抗を小にしたまま（リブ４１と拡散層１３、１６との間の接触面積は大にしたまま）、拡散層１３、１６のうちリブ４１で押されている部分５０の、水の排水性を高めて、水によるガスの電極への流通の阻害を無くして、リブ４１で押されている部分５０の発電性を高めることが可能になる。

また、セパレータ１８を、凹凸薄板１８ａと平面薄板１８ｂとを貼り合わせて構成した場合は、凹凸薄板１８ａ単独の段階でプレスにより多孔４５を打ち抜き形成し、ついでプレスにて凹凸させ、その後、平面薄板１８ｂと貼り合わせることにより、リブ内の中空部４３と、リブ４１の頂壁４４の多孔４５を、容易に形成することができる。
とくに、セパレータ１８がメタルセパレータである場合は、リブ内の中空部４３と、リブ４１の頂壁４４の多孔４５を、（たとえば、プレスによる、リブの凹凸成形と多孔内抜きなどにより、）容易に形成することができる。

また、燃料電池運転中に、リブ４１の中空部４３の圧力が溝４０内の圧力より低く維持される場合は、拡散層１３、１６のうちリブ４１で押されている部分５０に溜まった水は、リブ頂壁４４の多孔４５を通してリブ内中空部４３のガス流路４３に流れるガス流れにのってガス流路４３に流れ、ガス流路４３を通ってセル外に排出される。リブ４１の側壁４６に孔があいていないので、溝４０からリブ内中空部４３に流れるガスはその全量が拡散層１３、１６のうちリブ４１で押されている部分５０を通る。その結果、拡散層１３、１６のうちリブ４１で押されている部分５０に溜まった水の排水性がよい。

燃料電池運転中に、リブの中空部の圧力が溝内の圧力より高く維持される場合は、拡散層１３、１６のうちリブ４１で押されている部分に溜まった水は、リブ内中空部４３のガス流路４３からリブ頂壁４４の多孔４５を通して溝４０内のガス流路２７、２８に流れるガスの流れにのって、溝４０内のガス流路２７、２８に流れ該溝内のガス流路２７、２８を通ってセル外に排出される。リブ４１の側壁４６に孔があいていないので、リブ内中空部４３から溝４０に流れるガスはその全量が拡散層１３、１６のうちリブ４１で押されている部分５０を通る。その結果、拡散層１３、１６のうちリブ４１で押されている部分５０に溜まった水の排水性がよい。

つぎに、本発明の各実施例に特有な構成、作用・効果を説明する。
〔実施例１〕−−−図５、図７
本発明の実施例１では、無加湿の酸化ガス（エア）が燃料電池スタック２３に供給され、リブ４１の中空部４３のガス流路４３に流され、ガス流路４３を通っている間に、リブ４１で押されている部分５０に溜まった水が多孔４５を通ってガス流路４３に入る水によって加湿され、ついで、スタック２３外に出、コンプレッサ６０で昇圧された後、再び燃料電池スタック２３に循環され、酸化ガスマニホールド３１（入り側）、セルの発電領域の酸化ガス流路２８（流路２８を通る間に発電が行われて水が生成される）、酸化ガスマニホールド３１（出側）を通って、スタック２３外に出、大気に排出される。
カソード１７側で水が（アノード側より）多く生成されるので、カソード１７側で本発明の中空部４３のガス流路４３を有するセパレータ１８を使用する。

本発明の実施例１の作用・効果については、ガス流路４３を通った後のガスをコンプレッサ６０で昇圧して燃料電池スタック２３に循環するので、燃料電池運転中に、リブ４１の中空部４３の圧力が溝４０内の圧力より低く維持される。その結果、溝４０内からリブ頂壁４４の多孔４５を通してリブ内中空部４３に流れるガス流が効果的に生じ、拡散層１６のうちリブ４１で押されている部分５０に溜まった水の排水性が良好である。
ガス流路４３を通るガスを生成水で加湿するので、従来酸化ガスを加湿するために設けられていた加湿器が不要になるか、または、加湿器を設けたも従来に比べて小型、小容量のもので済む。

〔実施例２〕−−−図６、図７
本発明の実施例２では、無加湿の酸化ガス（エア）がコンプレッサ６０で昇圧され、昇圧された無加湿の酸化ガスの一部は、燃料電池スタック２３に供給され、リブ４１の中空部４３のガス流路４３に流され、ガス流路４３を通っている間に、リブ４１で押されている部分５０に溜まった水が多孔４５を通ってガス流路４３に入る水によって加湿され、ついで、スタック２３外に出て排気される。また、コンプレッサ６０で昇圧された無加湿の酸化ガスの残りの部分は、加湿器６１で加湿され、この加湿された酸化ガスは燃料電池スタック２３に供給され、酸化ガスマニホールド３１（入り側）、セルの発電領域の酸化ガス流路２８（流路２８を通る間に発電が行われて水が生成される）、酸化ガスマニホールド３１（出側）を通って、スタック２３外に出、大気に排気される。
カソード１７側で水が（アノード側より）多く生成されるので、カソード１７側で本発明の中空部４３のガス流路４３を有するセパレータ１８を使用する。

本発明の実施例２の作用・効果については、燃料電池運転中に、リブ４１の中空部４３の圧力が溝４０内の圧力より低く維持されるように経路の圧損を設定しておく。また、リブ４１の中空部４３のガス流路４３にも加圧したガスを流すことで、ガス流路４３内のガス流量が増加し、排水性が向上する。その結果、溝４０内からリブ頂壁４４の多孔４５を通してリブ内中空部４３に流れるガス流が効果的に生じ、拡散層１６のうちリブ４１で押されている部分５０に溜まった水の排水性が良好である。
本発明の実施例２では、加湿器６１が必要になる。

〔実施例３〕−−−図８、図９
本発明の実施例３では、無加湿の酸化ガス（エア）が燃料電池スタック２３に供給され、酸化ガスマニホールド３１（入り側）、セルの発電領域の酸化ガス流路２８（流路２８を通る間に発電が行われて水が生成され、かつ、拡散層１６のうちリブ４１で押されている部分５０に溜まった水が多孔４５を通ってガス流路４３から出るガスによって流されて酸化ガス流路２８に入り、その水によって加湿される）、酸化ガスマニホールド３１（出側）を通って、スタック２３外に出、コンプレッサ６０で昇圧された後、再び燃料電池スタック２３に循環され、リブ４１の中空部４３のガス流路４３に流され、一部はガス流路４３から多孔４５を通って拡散層１６のうちリブ４１で押されている部分５０に流出し、リブ４１で押されている部分５０に溜まった水を酸化ガス流路２８に押し出すと共に、水素イオンと反応して発電し、ついでガス流路４３からスタック２３外に出、大気に排出される。
カソード１７側で水が（アノード側より）多く生成されるので、カソード１７側で本発明の中空部４３のガス流路４３を有するセパレータ１８を使用する。

本発明の実施例３の作用・効果については、酸化ガス流路２８を通った後のガスをコンプレッサ６０で昇圧して燃料電池スタック２３のガス流路４３に循環させるので、燃料電池運転中に、リブ４１の中空部４３の圧力が溝４０内の圧力より高く維持される。その結果、リブ内中空部４３からリブ頂壁４４の多孔４５を通して溝４０内に流れるガス流が効果的に生じ、拡散層１６のうちリブ４１で押されている部分５０に溜まった水の排水性が良好である。
溝４０内を通るガスを生成水と拡散層１６のうちリブ４１で押されている部分５０に溜まった水で加湿するので、従来酸化ガスを加湿するために設けられていた加湿器が不要になるか、または、加湿器を設けたも従来に比べて小型、小容量のもので済む。

本発明の燃料電池用セパレータ（セパレータがカーボンセパレータの場合）の一部の拡大断面図である。 本発明の燃料電池用セパレータ（セパレータがメタルセパレータの場合）の一部の拡大断面図である。 本発明の燃料電池用セパレータの一部の正面図である。 本発明の燃料電池用セパレータのリブの一部の正面図である。 本発明の実施例１の燃料電池用セパレータを組み込んだ燃料電池スタックを含む酸化ガス（エア）系統図である。 本発明の実施例２の燃料電池用セパレータを組み込んだ燃料電池スタックを含む酸化ガス（エア）系統図である。 本発明の実施例１と実施例２の燃料電池用セパレータの一部の、ガス流れを示す、拡大断面図である。 本発明の実施例３の燃料電池用セパレータを組み込んだ燃料電池スタックを含む酸化ガス（エア）系統図である。 本発明の実施例３の燃料電池用セパレータの一部の、ガス流れを示す、拡大断面図である。 本発明の燃料電池用セパレータを組み込んだ燃料電池スタックの側面図である。 本発明の燃料電池用セパレータを組み込んだ燃料電池スタックの一部の断面図である。 本発明の燃料電池用セパレータを組み込んだ燃料電池スタックのセパレータ部位での正面図である。 比較例の燃料電池用セパレータ（セパレータがカーボンセパレータの場合）の一部の拡大断面図である。

符号の説明

１０ （固体高分子電解質型）燃料電池
１１ 電解質膜
１２、１５ 触媒層
１３、１６ 拡散層
１４ 電極（アノード、燃料極）
１７ 電極（カソード、空気極）
１８ セパレータ
１８ａ 凹凸薄板
１８ｂ 平面薄板
１９ セル
２０ ターミナル
２１ インシュレータ
２２ エンドプレート
２３ スタック
２４ 締結部材（テンションプレート）
２５ ボルト
２６ 冷媒流路（冷却水流路）
２７ 燃料ガス流路
２８ 酸化ガス流路
２９ 冷媒マニホールド（冷却水マニホールド）
３０ 燃料ガスマニホールド
３１ 酸化ガスマニホールド
３２ シール材（ガスケット）
３３ シール材（接着剤）
４０ 溝
４１ リブ
４２ 頂面
４３ 中空部
４４ 頂壁
４５ 孔
４６ 側壁
５０ 拡散層のうちリブで押される部分
５１ 拡散層のうち溝に対応する部分
６０ コンプレッサ
６１ 加湿器

Claims (4)

1. 溝とリブを有し、溝がガス流路を構成し、リブがその頂面で拡散層に接触する燃料電池用セパレータであって、前記セパレータを、凹凸薄板と平面薄板とを貼り合わせて構成し、前記リブを中空とし、前記リブ内の中空部分もガス流路とし、前記リブの頂壁のみを多孔構造とした燃料電池用セパレータ。
2. 前記セパレータはメタルセパレータである請求項１記載の燃料電池用セパレータ。
3. 燃料電池運転中に、前記リブの中空部の圧力は前記溝内の圧力より低く維持される請求項１記載の燃料電池用セパレータ。
4. 燃料電池運転中に、前記リブの中空部の圧力は前記溝内の圧力より高く維持される請求項１記載の燃料電池用セパレータ。

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