JP2007128857A - 燃料電池セパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】高い位置決め精度を達成する燃料電池セパレータを提供する。
【解決手段】単セルを所定数積層した燃料電池において、燃料ガス出入口マニホールド及び酸化剤ガス出入口マニホールドのうち少なくとも一つのマニホールド内に凸部１９を設け、この凸部１９に前記積層方向に貫通する位置決め穴１６ａ、１６ｂを形成し、この位置決め穴１６ａ、１６ｂを用いて積層される単セル１０の位置決めを行うことを特徴とする燃料電池セパレータである。
【選択図】図９

Description

本発明は、燃料電池セパレータ、特に積層時の位置決め精度を向上する燃料電池セパレータに関する。

燃料電池システムは、燃料が有する化学エネルギを直接電気エネルギに変換する装置であり、電解質膜を挟んで設けられた一対の電極のうちアノードに水素を含有する燃料ガスを供給するとともに、他方のカソードに酸素を含有する酸化剤ガスを供給し、これら一対の電極の電解質膜側の反応面で生じる下記の電気化学反応を利用して電極から電気エネルギを取り出すものである（たとえば特許文献１参照）。

アノード反応：Ｈ₂ → ２Ｈ⁺ ＋ ２ｅ^- （１）
カソード反応：２Ｈ⁺ ＋ ２ｅ^- ＋ （１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ （２）
アノードに供給する燃料ガスは、水素貯蔵装置から直接供給する方法、水素を含有する燃料を改質して改質した水素含有ガスを供給する方法が知られている。水素貯蔵装置としては、高圧ガスタンク、液化水素タンク、水素吸蔵合金タンク等がある。水素を含有する燃料としては、天然ガス、メタノール、ガソリン等が考えられる。カソードに供給する酸化剤ガスとしては、一般的に空気が利用されている。

ところで、アノードに水素を供給するアノード側ガス流路及びカソードに空気を供給するカソード側ガス流路はそれぞれ別個のセパレータにより形成される。

ここで、セパレータはカーボン、金属板等を用いて形成される。特に、車載用の燃料電池としては、車両搭載性を向上するため小型化が重要であるため、セパレータの厚さを薄くすることが可能でプレス成形で安価に加工できる金属板を使用したセパレータを使用し、このセパレータを接着して単セルの厚さを薄くする技術開発が盛んである。

金属板で成形した金属セパレータ（以下、セパレータ）はガス流路を形成する凹凸が成形されており、この金属板は０．１ｍｍ前後の厚さの板が使用されることが多く、薄肉厚の金属平板にガス流路の凹凸をプレス成形するとセパレータに反りが生じる。セパレータを複数積層する場合、セパレータに反りがあると積層時の積層方向に対する直角方向の位置決め精度が低下してしまい、部品の大型化を招くことがある。

この反りが生じたセパレータの位置決め精度の低下を防止するセパレータの積層時の位置決め機構としては、セパレータに穴径の異なる複数のピン穴を設け、ピンとピン穴のクリアランスに差を設けることで反りがあるセパレータの位置決めを容易にする方法（特許文献２参照）が提案されている。

また、図１４に示すように、各セパレータの外縁の一部を突出させて位置決め用のピンが嵌合する位置決め用のロケート穴を形成する技術や図１５に示すように燃料ガス用のマニホールドと酸化剤ガス用のマニホールドと冷媒用のマニホールドとがガス流路を挟んで左右に一列に配置される構成において、各マニホールドの間の少なくとも１箇所に位置決め用のロケート穴を形成する技術がある。
特開平８−１０６９１４号公報 特開２００５−７９０２４号公報

しかしながら、特許文献２の方法では、位置決め用のピン穴を複数設ける必要があるので、セパレータの小型化が容易にできないという問題がある。また図１４や図１５に記載の方法では、セパレータが大型化するという問題がある。

このような問題点を鑑み、本発明では、成形時の反りが生じたセパレータの位置決め精度の低下を、セパレータの大型化を生じることなく防止するセパレータを提案するものである。

本発明は、固体高分子電解質膜及びこの固体高分子電解質膜を介して対峙するアノード及びカソードとからなる膜−電極接合体と、前記アノードに接し、前記アノードに燃料ガスを供給するアノード側セパレータと、前記カソードに接し、前記カソードに酸化剤ガスを供給するカソード側セパレータと、から単セルを構成し、この単セルを所定数積層した燃料電池において、前記アノード側セパレータは、一面に前記燃料ガスが流通する燃料ガス流路と、前記燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガス入口マニホールドと、燃料ガスが前記燃料ガス流路から排出される燃料ガス出口マニホールドと、前記カソードセパレータの酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口マニホールドと、前記酸化剤ガス流路から酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口マニホールドと、を備え、前記カソード側セパレータは、一面に前記酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路と、前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス入口マニホールドと、酸化剤ガスが前記酸化剤ガス流路から排出される酸化剤ガス出口マニホールドと、前記アノードセパレータの燃料ガスが流通する燃料ガス流路に燃料ガスを供給するための燃料ガス入口マニホールドと、前記燃料ガス流路から燃料ガスを排出するための燃料ガス出口マニホールドと、を備え、前記アノード側セパレータ及びカソード側セパレータには、前記燃料ガス出入口マニホールド及び前記酸化剤ガス出入口マニホールドのうち少なくとも一つのマニホールド内に突き出す凸部を設け、この凸部に前記積層方向に貫通する位置決め穴を形成し、この位置決め穴を用いて積層される前記単セルの位置決めを行うことを特徴とする燃料電池セパレータである。

本発明では、所定のマニホールド内に設けた凸部に位置決め穴を形成し、この位置決め穴を用いて単セルの位置決めを行うようにしたので、例えばこの位置決め穴にピンを挿入して位置決めすることで、セパレータを大型化することなく単セル積層時の位置精度を向上することができる。

図１は、燃料電池スタック１を構成するセル積層体１０ａの正面図である。

燃料電池スタック１は、起電力を生じる単位電池としての単セル１０を所定数だけ積層したセル積層体１０ａからなる積層電池である。単セル１０は、それぞれが固体高分子型燃料電池として形成されており、各単セル１０が１Ｖ程度の起電圧を生じる。

燃料電池スタック１は、セル積層体１０ａの両端に集電板２を設置し、絶縁板３を介してエンドプレート４が配置される。さらにスタック１は、セル積層体１０ａを積層方向に締め付けるテンションロッド５を備える。

集電板２は、緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材によって形成され、直列に接続された単セル１０からなるセル積層体１０ａで発電された起電力は、集電板２の端子２ａに接続された図示しない負荷に供給される。

絶縁板３は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成され、集電板２とエンドプレート４間の絶縁を確保する。

エンドプレート４は、高い剛性を備えた材料、例えば鋼等の金属材料によって形成されている。

これら集電板２、絶縁板３及びエンドプレート４には、後述する単セル１０の燃料ガス流路６、酸化剤ガス流路７及び冷却媒体流路８に連通する貫通孔が形成される。

図２は本発明の第１の実施形態のセパレータの構成を示すセル積層体１０ａの一部断面図である。

単セル１０は、膜−電極接合体（以下、ＭＥＡという）１１と、このＭＥＡ１１を挟持するアノード側セパレータ１２とカソード側セパレータ１３から構成される。

ＭＥＡ１１は、イオン交換膜からなる電解質膜１１ａと、この電解質膜１１ａの一面に面して配置され、ガス拡散層、撥水層および触媒層からなるアノード（燃料極）１１ｂ、および電解質膜１１ａの対面に面して配置され、ガス拡散層、撥水層および触媒層からなるカソード（空気極）１１ｃとからなる。

電解質膜１１ａは、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、所定の湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。

アノード１１ｂおよびカソード１１ｃは、ガス拡散電極であり、ガス拡散層、撥水層、触媒層からから構成される。ガス拡散層は、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスや、カーボンペーパ、あるいはカーボンフェルトなど、適当なガス拡散性および導電性を有する部材によって構成される。撥水層は、例えばポリエチレンフルオロエチレンと炭素材を含む層であり、触媒層は白金が担持されたカーボンブラックからなる。

図２によれば、アノード側セパレータ１２は、アノード１１ｂに面し、頂部１２ａと底部１２ｂとから波型に形成される反応部と、この反応部の周囲に形成され、反応部を流通する燃料ガスが外部へ漏洩するのを防止するシール１４が設置されるシール部１２ｃから構成される。

アノード側セパレータ１２の底部１２ｂは、ＭＥＡ１１のアノード１１ｂに接して、アノード１１ｂに燃料ガス（水素）を供給する燃料ガス流路６を画成する。また、頂部１２ａが隣接するカソード側セパレータ１３の底部１３ｂと接して、単セル１０の熱を放熱する冷媒が流通する冷媒流路８を画成する。

またカソード側セパレータ１３も、アノード側セパレータ１２と同様に、カソード１１ｃに面し、頂部１３ａと底部１３ｂとから波型に形成される反応部と、この反応部の周囲に形成され、反応部を流通する酸化剤ガスが外部へ漏洩するのを防止するシール１４が設置されるシール部１３ｃから構成される。

カソード側セパレータ１３の頂部１３ａは、ＭＥＡ１１のカソード１１ｃに接して、カソード１１ｃに酸化剤ガス（酸素、通常は空気）を供給する酸化剤ガス流路７を画成する。

各電極１１ｂ、１１ｃの反応部の周囲を取り囲むようにシール部１２ｃ、１３ｃが形成され、このシール部１２ｃ、１３ｃの端部、つまり各セパレータ１２、１３の外縁に沿ってフランジ１２ｄ、１３ｄが積層方向に立設される。このフランジ１２ｄ、１３ｄはプレス加工により成形される。

なお、各セパレータ１２、１３は、適当な導電性と強度と耐食性とを有する材料によって形成される。例えば、充分な耐食性を有するステンレス鋼等の金属材料、導電性樹脂材料やカーボン材によって形成される。金属材料でセパレータを構成した場合には、プレス加工により製造することが可能となり、低コストでセパレータを製造することができる。伝導性樹脂材を用いてセパレータを構成した場合には、樹脂モールド等の型を用いて大量生産することが可能であり、低コストでセパレータを製造することができる。さらにカーボン材を用いてセパレータを形成した場合には、セパレータの腐食を抑制することができ、燃料電池の発電性能の低下を抑制することができる。

アノード側セパレータ１２のシール部１２ｃとカソード側セパレータ１３のシール部１３ｃの間には冷媒流路８からの冷媒の漏洩を防止するとともに各セパレータ１２、１３間を接合する接着剤１５が設けられ、この接着剤１５の作用により、アノード側セパレータ１２とカソード側セパレータ１３は一体的に成形される。

図３は、アノード側セパレータ１２のアノード１１ａに面する燃料ガス流路６側の構成を示す図である。

アノード側セパレータ１２の燃料ガス流路６側の面には、燃料流路６の図中右側に、燃料ガス流路６に燃料ガスを供給する燃料ガスの入口マニホールド６ａ、酸化剤ガスの出口マニホールド７ｂ及び冷媒の入口マニホールド８ａが積層方向に貫通して形成され、燃料流路６を挟んで図中左側に、燃料ガス流路６から排出された燃料ガスの出口マニホールド６ｂ、酸化剤ガスの入口マニホールド７ａ及び冷媒の出口マニホールド８ｂが積層方向に貫通して形成される。

アノード側セパレータ１２の外縁に沿って、隣接するカソード側セパレータ１３と積層したときにこれらセパレータ間から燃料ガスが外部に漏洩しないように密封するためのシール１４がアノード側セパレータ１２の燃料ガス流路６側の面上に設置される。さらにシール１４は、酸化剤ガスの入口マニホールド７ａと出口マニホールド７ｂからの酸化剤ガス、冷媒の入口マニホールド８ａと出口マニホールド８ｂからの冷媒が燃料ガスと互いに混入しないようにするため、これらマニホールド７ａ、７ｂ、８ａ及び８ｂを囲うようにアノード側セパレータ１２の燃料ガス流路６側の面上に設置される。

図４は、カソード側セパレータ１３のカソード１１ｃに面する酸化剤ガス流路７側の構成を示す図である。

カソード側セパレータ１３の酸化剤ガス流路７側の面には、酸化剤ガス流路７の図中右側に、燃料ガスの出口マニホールド６ｂ、酸化剤ガスの入口マニホールド７ａ及び冷媒の出口マニホールド８ｂが積層方向に貫通して形成され、酸化剤ガス流路７を挟んで図中左側に、燃料ガスの入口マニホールド６ａ、酸化剤ガスの出口マニホールド７ｂ及び冷媒の入口マニホールド８ａが積層方向に貫通して形成される。

カソード側セパレータ１３の外縁に沿って、隣接するアノード側セパレータ１２と積層したときにこれらセパレータ間から酸化剤ガスが外部に漏洩しないようにするためのシール１４がカソード側セパレータ１３の酸化剤ガス流路７側の面上に設置される。さらにシール１４は、燃料ガスの入口マニホールド６ａと出口マニホールド６ｂからの燃料ガス、冷媒の入口マニホールド８ａと出口マニホールド８ｂからの冷媒が酸化剤ガスと混入することを防止するため、これらマニホールド６ａ、６ｂ、８ａ及び８ｂを囲うようにカソード側セパレータ１３の酸化剤ガス流路７側の面上に設置される。

図５は、アノード側セパレータ１２の燃料流路６が形成された面の背面側の冷媒流路８側の構成を示す図である。なお、カソード側セパレータ１３の酸化剤ガス流路７が形成された面の背面側の冷媒流路８側の構成も同様である。

アノード側セパレータ１２の冷媒流路８側の面には、前述の通り、燃料流路６の図中左側に燃料ガスの入口マニホールド６ａ、酸化剤ガスの出口マニホールド７ｂ及び冷媒の入口マニホールド８ａが積層方向に貫通して形成され、燃料流路６を挟んで図中右側に燃料ガスの出口マニホールド６ｂ、酸化剤ガスの入口マニホールド７ａ及び冷媒の出口マニホールド８ｂが積層方向に貫通して形成される。

アノード側セパレータ１２の冷媒流路８側の面の外縁に沿って、隣接するカソード側セパレータ１３の冷媒流路８側の面と接したときにこれらセパレータ間から燃料ガスが外部に漏洩しないようにするとともに、アノード側セパレータ１２とカソード側セパレータ１３とを接合する接着剤１５がアノード側セパレータ１２の冷媒流路８側の面上に設置される。さらに接着剤１５は、酸化剤ガスの入口マニホールド７ａと出口マニホールド７ｂ、冷媒の入口マニホールド８ａと出口マニホールド８ｂからの酸化剤ガスまたは燃料ガスが冷媒と混入することを防止するため、これらマニホールド６ａ、６ｂ、７ａ及び７ｂを囲うようにアノード側セパレータ１２の冷媒流路８側の面上に設けられる。

このように図３から図５に示す構成を各セパレータ１２、１３が有することで、燃料ガスの入口マニホールド６ａを流通する燃料ガスは、入口マニホールド６ａから燃料流路６に導入される。また、燃料流路６に供給された燃料ガスは、発電に供せられ、出口マニホールド６ｂから排出される。同様に酸化剤ガスの入口マニホールド７ａを流通する酸化剤ガスは入口マニホールド７ａから酸化剤ガス流路７に導入され、酸化剤ガス流路７に供給された酸化剤ガスは、発電に供せられ、出口マニホールド７ｂから排出される。さらに冷媒の入口マニホールド８ａを流通する冷媒は、入口マニホールド８ａから冷媒流路８に導入され、冷媒流路８に供給された冷媒は、発電で生じた熱を吸熱して、出口マニホールド８ｂから排出される。

従来の各マニホールドの断面積は、略同一に形成することが通例であった。しかしながら本実施形態では、図３から図５に示すように、ガス流路６、７を挟んで位置する各マニホールド群のうちの少なくとも一つの出口マニホールド６ｂ、７ｂ内に、各出口マニホールド６ｂ、７ｂの流路面積を減少するように凸部１８を設け、この凸部１８に単セル積層時の積層方向に対して直角方向の位置決めに用いるロケート穴１５ａ、１５ｂをセパレータ１２、１３を積層方向に貫通するように形成する。セパレータ１２、１３積層時のロケート穴１５ｂの構成を図６及び図７に示す。図７は図６の断面Ａ−Ａの断面図である。なお、図示しないが、他方のロケート穴１５ａも同様である。

ここで、ロケート穴１５ａ、１５ｂの設置位置は、アノード側セパレータ１２とカソード側セパレータ１３とを接合する接着剤１５がロケート穴１５ａ、１５ｂにはみ出ない位置に設定する。接着剤１５のロケート穴１５ａ、１５ｂ内へのはみ出しによる位置決め精度への影響を排除するためである。

図８は、ロケート穴１５ａ、１５ｂに位置決め用のピン１７を挿入した状態の模式図を示す。ＭＥＡ１１、アノード側セパレータ１２とカソード側セパレータ１３からなる単セル１０を所定枚数だけ積層し、出口マニホールド６ｂ、７ｂ内に形成した２箇所のロケート穴１５ａ、１５ｂにそれぞれピン１７を挿入することで積層方向に対する直角方向の位置決めを精度よく行うことができる。

また、ロケート穴１５ａ、１５ｂは、燃料ガス、酸化剤ガスあるいは冷媒の出口マニホールド内に凸部１８を設け、この凸部１８に形成するため、位置決めのために各セパレータ１２、１３の外径寸法の大型化をすることを防止することができる。また、ロケート穴１５ａ、１５ｂに追加による、例えばシール１４や接着剤１５への影響がない。

さらにロケート穴は、入口マニホールド、出口マニホールドのいずれに設けてもよいが、本実施形態のロケート穴１５ａ、１５ｂは、燃料ガス、酸化剤ガスあるいは冷媒の出口マニホールド内に凸部１８を設けて形成するため、入口マニホールドの流路面積が小さくなることがなく、燃料電池に供給する燃料ガス、酸化剤ガス及び冷媒の供給量を減少させる必要がない。

図９から図１３は第２の実施形態のアノード側セパレータ１２及びカソード側セパレータ１３の構成を説明する構成図である。

第２の実施形態の構成が、第１の実施形態の構成と異なる点は、ロケート穴の位置を変更している点である。具体的には、第１の実施形態では、燃料ガス流路６または酸化剤ガス流路７を挟んで対峙する燃料ガスの出口マニホールド６ｂと酸化剤ガスの出口マニホールド７ｂ内に凸部１８を設け、この凸部１８にロケート穴１５ａ、１５ｂを形成した。これ対して、第２の実施形態では、燃料ガス流路６または酸化剤ガス流路７を挟んで対峙する冷媒の入口マニホールド８ｃと出口マニホールド８ｄ内に、各マニホールド８ｃ、８ｄの流路面積が減少するように凸部１９を設け、この凸部１９に単セル積層時の積層方向に対して直角方向の位置決めに用いるロケート穴１６ａ、１６ｂを形成した。ロケート穴１６ａ、１６ｂは、各セパレータ１２、１３を積層方向に貫通するように形成される。

そして、第１の実施形態と同様に、形成されたロケート穴１６ａ、１６ｂに位置決め用のピン１７が積層方向に挿入されて積層方向に対して直角方向の位置決めが精度よく達成される。

このように第２の実施形態では、第１の実施形態の効果を奏するとともに、さらに、ロケート穴１６ａ、１６ｂを燃料電池内から流体が外部に漏洩することを防止するシール１４の内側で、かつ冷媒のマニホールド８ｃ、８ｄ内に設置するため、ロケート穴１６ａ、１６ｂに挿入されるピン１７の絶縁性が確保できず電気的短絡が発生しても短絡部が燃料ガスや酸化剤ガスに接触することがなく、短絡による２次的な影響を防止することができる。

なお、前述の実施形態では、ロケート穴を２箇所設けた実施形態として説明したが、これに限らず、１箇所のロケート穴に基づいて位置決めするようにしてもよい。

図１６から図２０は、第３の実施形態のアノード側セパレータ１２及びカソード側セパレータ１３の構成を説明する構成図である。この実施形態の特徴は、図３から図７に示す第１の実施形態の構成に対して、各セパレータ間を接合する接着剤１５がロケート穴１５ａ、１５ｂへはみ出すことを防止する、余剰の接着剤を溜める凹部２０をロケート穴回りに形成した点である。この凹部２０は、図２０に示すように各セパレータ１２、１３を貫通して形成しても良いし、各セパレータ１２、１３を所定深さの溝状に形成しても良い。

凹部２０は、ロケート穴１５ａ、１５ｂと各セパレータ１２、１３の縁部との間に、ロケート穴１５ａ、１５ｂを取り囲むように形成され、この凹部２０と各セパレータ１２、１３の縁部との間に接着剤１５が塗布される。このような構成により、セパレータ間を接着する接着剤１５のうち余分な接着剤は、凹部２０内へと入り込むことになる。

図２１から図２５は、第４の実施形態のアノード側セパレータ１２及びカソード側セパレータ１３の構成を説明する構成図である。この実施形態の特徴は、図９から図１３に示す第２の実施形態の構成に対して、各セパレータ間を接合する接着剤１５がロケート穴１６ａ、１６ｂへはみ出すことを防止する、余剰接着剤溜りとしての凹部２１をロケート穴回りに形成した点である。この凹部２１は、図２５に示すように各セパレータ１２、１３を貫通して形成しても良いし、各セパレータ１２、１３を所定深さの溝状に形成しても良い。

凹部２１は、ロケート穴１６ａ、１６ｂと各セパレータ１２、１３の縁部との間にロケート穴１６ａ、１６ｂを取り囲むように形成され、この凹部２１と各セパレータ１２、１３の縁部との間に接着剤１５が塗布される。このような構成により、セパレータ間を接着する接着剤１５のうち余分な接着剤は凹部２１内へと入り込むことになる。

第３、第４の実施形態では、各セパレータのロケート穴と接着剤１５との間に余剰の接着剤を溜める凹部２０、２１を形成したので、接着剤がロケート穴内に入り込むことがなく、接着剤がロケート穴内に入り込み、ロケート穴に挿入される位置決め用のピンが挿入できなくなることを確実に防止する。

また、第１、第２の実施形態でのロケート穴の位置に対して、第３、第４の実施形態のロケート穴は各セパレータの外縁部に一層近づけて配置することができるため、ロケート穴設置に伴うマニホールドの流路面積の減少代を抑制することができる。

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。

燃料電池スタックの単セル積層時の位置決め精度向上に有用である。

燃料電池スタックを構成するセル積層体の正面図である。 セル積層体の一部断面図である。 アノード側セパレータの燃料ガス流路側の構成を示す図である。 カソード側セパレータの酸化剤ガス流路側の構成を示す図である。 アノード側セパレータの冷媒流路側の構成を示す図である。 セパレータ積層時のロケート穴の構成を示す図である。 図６の断面Ａ−Ａの断面図である。 ロケート穴に位置決め用のピンを挿入した状態の模式図である。 第２の実施形態のアノード側セパレータの燃料ガス流路側の構成を示す図である。 第２の実施形態のカソード側セパレータの酸化剤ガス流路側の構成を示す図である。 第２の実施形態のアノード側セパレータの冷媒流路側の構成を示す図である。 第２の実施形態のセパレータ積層時のロケート穴の構成を示す図である。 図１２の断面Ａ−Ａの断面図である。 従来技術の構成を説明する図である。 同じく従来技術の構成を説明する図である。 第３の実施形態のアノード側セパレータの燃料ガス流路側の構成を示す図である。 第３の実施形態のカソード側セパレータの酸化剤ガス流路側の構成を示す図である。 第３の実施形態のアノード側セパレータの冷媒流路側の構成を示す図である。 第３の実施形態のセパレータ積層時のロケート穴の構成を示す図である。 図１９の断面Ｃ−Ｃの断面図である。 第４の実施形態のアノード側セパレータの燃料ガス流路側の構成を示す図である。 第４の実施形態のカソード側セパレータの酸化剤ガス流路側の構成を示す図である。 第４の実施形態のアノード側セパレータの冷媒流路側の構成を示す図である。 第４の実施形態のセパレータ積層時のロケート穴の構成を示す図である。 図２４の断面Ｄ−Ｄの断面図である。

符号の説明

１ 燃料電池スタック
６ 燃料ガス流路
６ａ 燃料ガス流路の入口マニホールド
６ｂ 燃料ガス流路の出口マニホールド
７ 酸化剤ガス流路
７ａ 酸化剤ガス流路の入口マニホールド
７ｂ 酸化剤ガス流路の出口マニホールド
８ 冷媒流路
８ａ 冷媒流路の入口マニホールド
８ｂ 冷媒流路の出口マニホールド
８ｃ 冷媒流路の入口マニホールド
８ｄ 冷媒流路の出口マニホールド
１０ 単セル
１０ａ セル積層体
１１ 膜−電極接合体（ＭＥＡ）
１１ａ 電解質膜
１１ｂ アノード
１１ｃ カソード
１２ アノード側セパレータ
１３ カソード側セパレータ
１４ シール
１５ 接着剤
１５ａ、１５ｂ ロケート穴
１６ａ、１５ｂ ロケート穴
１７ ピン
１８、１９ 凸部
２０、２１ 凹部

Claims (9)

1. 固体高分子電解質膜及びこの固体高分子電解質膜を介して対峙するアノード及びカソードとからなる膜−電極接合体と、
   前記アノードに接し、前記アノードに燃料ガスを供給するアノード側セパレータと、
   前記カソードに接し、前記カソードに酸化剤ガスを供給するカソード側セパレータと、
   から単セルを構成し、この単セルを所定数積層した燃料電池において、
   前記アノード側セパレータは、
   一面に前記燃料ガスが流通する燃料ガス流路と、
   前記燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガス入口マニホールドと、
   燃料ガスが前記燃料ガス流路から排出される燃料ガス出口マニホールドと、
   前記カソードセパレータの酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口マニホールドと、
   前記酸化剤ガス流路から酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口マニホールドと、
   を備え、
   前記カソード側セパレータは、
   一面に前記酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路と、
   前記酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス入口マニホールドと、
   酸化剤ガスが前記酸化剤ガス流路から排出される酸化剤ガス出口マニホールドと、
   前記アノードセパレータの燃料ガスが流通する燃料ガス流路に燃料ガスを供給するための燃料ガス入口マニホールドと、
   前記燃料ガス流路から燃料ガスを排出するための燃料ガス出口マニホールドと、
   を備え、
   前記アノード側セパレータ及びカソード側セパレータには、前記燃料ガス出入口マニホールド及び前記酸化剤ガス出入口マニホールドのうち少なくとも一つのマニホールド内に突き出す凸部を設け、
   この凸部に前記積層方向に貫通する位置決め穴を形成し、
   この位置決め穴を用いて積層される前記単セルの位置決めを行うことを特徴とする燃料電池セパレータ。
2. 前記燃料ガス出口マニホールドと前記酸化剤ガス出口マニホールドは、前記単セル積層時に、前記燃料ガス流路及び前記酸化剤ガス流路を挟んで対峙するように形成され、
   前記燃料ガス出口マニホールドと前記酸化剤ガス出口マニホールドのそれぞれに前記凸部を設け、
   この凸部に前記積層方向に貫通する位置決め穴を形成したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セパレータ。
3. 固体高分子電解質膜及びこの固体高分子電解質膜を介して対峙するアノード及びカソードとからなる膜−電極接合体と、
   前記アノードに接し、前記アノードに燃料ガスを供給するアノード側セパレータと、
   前記カソードに接し、前記カソードに酸化剤ガスを供給するカソード側セパレータと、
   から単セルを構成し、この単セルを所定数積層した燃料電池において、
   前記アノード側セパレータは、
   一面に前記燃料ガスが流通する燃料ガス流路と、
   前記燃料ガス流路を形成した一面の背面に前記燃料電池の温度調整のための冷媒が流通する冷媒流路と、
   前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒入口マニホールドと、
   この冷媒入口マニホールドに前記冷媒流路を挟んで対峙するように形成され、冷媒が前記冷媒流路から排出される冷媒出口マニホールドと、
   を備え、
   前記カソード側セパレータは、
   一面に前記酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路と、
   前記酸化剤ガス流路を形成した一面の背面に前記燃料電池の温度調整のための冷媒が流通する冷媒流路と、
   前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒入口マニホールドと、
   この冷媒入口マニホールドに前記冷媒流路を挟んで対峙するように形成され、冷媒が前記冷媒流路から排出される冷媒出口マニホールドと、
   を備え、
   前記アノード側セパレータ及びカソード側セパレータには、前記冷媒入口マニホールド内と前記冷媒出口マニホールド内のそれぞれに突き出す凸部を設け、
   この凸部に前記積層方向に貫通する位置決め穴を形成し、
   この位置決め穴を用いて積層される前記単セルの位置決めを行うことを特徴とする燃料電池セパレータ。
4. 前記凸部は、前記所定のマニホールド内にマニホールドの流路面積を減少させるように形成されることを特徴とする請求項１または３に記載の燃料電池セパレータ。
5. 前記位置決め穴は、単セル積層時に積層方向に同軸上に形成された各セパレータを貫通する穴であり、前記位置決め穴に所定のピンが貫通することにより各セパレータの位置決めがなされることを特徴とする請求項１または３に記載の燃料電池セパレータ。
6. 前記アノードセパレータと前記カソードセパレータとを接合する接着剤を塗布する接着部を前記セパレータに設けるとともに、
   前記接着部と前記位置決め穴との間に余剰の前記接着剤を溜める凹部を設けたことを特徴とする請求項１または３に記載の燃料電池セパレータ。
7. 前記アノードセパレータと前記カソードセパレータは、金属材料から形成されることを特徴とする請求項１または３に記載の燃料電池セパレータ。
8. 前記アノードセパレータと前記カソードセパレータは、カーボン材から形成されることを特徴とする請求項１または３に記載の燃料電池セパレータ。
9. 前記アノードセパレータと前記カソードセパレータは、導電性樹脂材料から形成されることを特徴とする請求項１または３に記載の燃料電池セパレータ。