JP2008177047A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】集電用の端子部の形成を容易にするとともに、その部分もガス透過性を確保し、かつ外周縁の樹脂部との接合強度も高める。
【解決手段】電極シート４は、空孔部が入り込んで三次元網目構造をなす骨格部を有するシート部材によって構成した導電性多孔質体１３と、その片面に形成された触媒層１４と、外周縁に一体に形成された樹脂部１２とから構成され、導電性多孔質体１３は、その一部に形成された集電部１６が複数のシート部材の積層構造とされるとともに、該集電部１６における各シート部材の空孔部が他の部分の空孔部よりもつぶされて扁平に形成されてなり、樹脂部１２と導電性多孔質体１３との接合部には、導電性多孔質体１３の空孔部内に樹脂が入り込んでおり、複数の単位セルＡ、Ｂのうち、少なくとも一部が導電性多孔質体１３の集電部１６から電解質膜２を貫通する導電部材２０を介して直列に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は燃料電池に関する。

燃料電池は、セルを構成単位とし、一つのセル（単セル）は、異なる電極（燃料極と空気極）が固体高分子などの電解質膜を挟んだ構造をしている。そして、燃料電池は、セルを多数連結することにより、大きな電気を発生するようになっている。

前記燃料極と空気極には、燃料ガスや空気を通過させ得る導電性の多孔質体からなる電極部材が用いられており、この電極部材に電気接続用の端子タブが溶接によって固着されている。また、電極部材としては、ガス拡散性と導電性がともに良好な発泡金属焼結体を用いることが提案されている（特許文献１、２参照）。
特開２００５−９３２７４号公報 特開２００５−５０７７号公報

ところで、ガスの通過性を高めるには多孔質体の気孔率が大きい方が望ましいが、気孔率が大きいと金属分が少なくなるので、溶接時の熱によって溶けてしまい端子タブを溶接することが難しい。また、端子タブは溶製材から構成されているため、この端子タブを多孔質体に重ねて溶接した部分ではガスの通過が端子タブによって妨げられてしまう。
また、特許文献１記載のように外周縁を囲む樹脂枠を射出成形でインサート成形する場合、多孔質体に樹脂が入り込んでアンカー効果を発揮するが、端子タブを接合した部分では、樹脂の収縮力を受けて端子タブに剥離が生じ易い。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、集電用の端子部の形成を容易にするとともに、その部分もガス透過性を確保し、かつ外周縁の樹脂部との接合強度も高めることを目的とする。

本発明の燃料電池は、固体高分子の電解質膜と、該電解質膜の両面に重ねられる電極シートとを備える燃料電池であって、前記電極シートは、三次元網目構造をなす骨格部を有するシート部材によって構成した導電性多孔質体と、該導電性多孔質体の片面に形成され前記電解質層に接触させられる触媒層と、前記導電性多孔質体の外周縁の少なくとも一部に面方向に延びて一体に形成された樹脂部とから構成され、前記導電性多孔質体は、その一部に他の部分より密度が高く形成された集電部が形成され、前記樹脂部と導電性多孔質体との接合部には、導電性多孔質体の前記骨格部内の空孔部に樹脂が入り込んでおり、これら電解質膜と両側の電極シートとにより構成される複数の単位セルのうち、少なくとも一部が前記導電性多孔質体の集電部から電解質膜を貫通する導電部材を介して直列に接続されていることを特徴とする。
つまり、集電部においては密度が高められているので、本体部の他の部分より金属量が多くなっており、電気的特性に優れるとともに、溶接等も容易にすることができる。しかも、この集電部の周縁に樹脂部を形成する場合でも、集電部を形成している骨格部の空孔部内に樹脂が入り込んで、強固に接合される。

この場合、前記集電部は、複数のシート部材の積層構造とされるとともに、該集電部における各シート部材の骨格部内の空孔部が他の部分の空孔部よりもつぶされて扁平に形成されている構成としてもよい。
このような構成とすることにより、シート部材を積層して押しつぶすことにより、密度の高い集電部を容易に製造することができる。

また、この燃料電池において、前記集電部におけるシート部材は、その表面層に前記空孔部を有しない緻密焼結層が形成されている構成としてもよい。
このような構成とすることにより、集電部の表面層が焼結部材の緻密層とされているため、この表面層の金属量が多く、電気的特性、溶接性に優れるものとなる。
この場合、前記集電部の気孔率が６０％以上９８％以下であり、他の部分の気孔率が４０％以上６０％未満であることが好ましい。

なお、固体高分子型燃料電池に用いられる代表的な燃料としては水素ガスとメタノール水溶液の２種類があり、水素ガスを用いる場合には電極シートの導電性多孔質体を流れる燃料はガスとなるが、メタノール水溶液を用いる場合には電極シートの導電性多孔質体を流れる燃料は液体となる。

本発明の燃料電池は、電極シートの導電性多孔質体の集電部においては三次元網目構造の骨格部の密度が高められているので、集電部の金属量が本体部の他の部分より多くなっており、電気的特性に優れるとともに、溶接等も容易にすることができる。しかも、この集電部の周縁に樹脂部が形成される場合でも、樹脂部の樹脂が集電部の骨格部の空孔部内に入り込んで、強固に接合される。

以下、本発明の燃料電池の実施形態について、図面に基づいて説明する。
この実施形態の燃料電池は、図１に示す複数の単位セルを平面的に配置した平面配置型構造の燃料電池に適用される。

この燃料電池１は、固体高分子の電解質膜２と、この電解質膜２の両面に重ねられた一対の電極シート４とを備える構成とされ、その電極シート４の一方、図２では上側の電極シート４に燃料供給部５が設けられ、他方の電極シート４は空気に接触させられることにより、図２の上側が燃料極６、下側が空気極７とされる。

前記電極シート４は、複数の電極部材１１が面方向に間隔をおいて配置された状態で、これら電極部材１１の間を埋めるとともに全体の外周を囲むように枠状の樹脂部１２が設けられた構成である。図１の例では、２枚の電極部材１１が並べられ樹脂部１２によって一体化されている。

前記電極部材１１は、導電性多孔質体１３の片面に触媒層１４を形成した構成とされ、導電性多孔質体１３は、本体部１５と、この本体部１５の一部に形成された集電部１６とを備えた構成とされている。
図１に示すように、本体部１５は直角四角形の平板状に形成されるとともに、集電部１６は、本体部１５の一辺部を構成するようにこの一辺に沿って帯状に形成されており、ともに同じ厚さに形成され、表面は面一にされている。

また、これら本体部１５と集電部１６とは、空孔部１７が入り込んで三次元網目構造をなす骨格部１８を有する発泡金属のシート部材１９をもとに製造されており（図３及び図５参照）、本体部１５は、そのシート部材１９がそのまま使用され、集電部１６は、本体部１５を構成しているシート部材１９の上に細幅帯状の他のシート部材１９を積層して、これらを押しつぶすことにより形成されている。したがって、図３に示すように、本体部１５は、三次元網目構造の骨格部１８内に入り込んでいる空孔部１７は比較的大きい状態に維持されているが、集電部１６の空孔部１７は、つぶされて扁平に形成されている。

また、これら本体部１５及び集電部１６とも同じ材料によって形成され、例えばＪＩＳのＳＵＳ３１６等のステンレス鋼、チタン、ハステロイ等の耐食性の高い金属によって構成されている。
そして、このように構成した導電性多孔質体１３の片面に、白金や白金―ルテニウム等の触媒層１４が形成されることにより電極部材１１とされ、図１に示すように、面方向に２枚の電極部材１１が並べられ、これらの間を埋めるとともに外周を囲むように樹脂部１２が一体に形成されることにより、前記電極シート４を構成している。

この電極シート４は、固体高分子の電解質膜２の両面に、触媒層１４を電解質膜２に向け、かつ図１に示すように両電極シート４における各導電性多孔質体１３の集電部１６の配置を左右逆にして重ねられている。また、この重ね合わせ状態において、左右二個の単位セルＡ、Ｂが構成されるが、そのうち、図1及び図２の例では、左側単位セルＡの燃料極６と右側単位セルＢの空気極７とにおいて、両導電性多孔質体１３の集電部１６が上下に揃えられて厚さ方向に並んだ状態とされており、これら集電部１６を電解質膜２とともに導電部材２０が貫通していることにより、二つの単位セルＡ、Ｂが直列に接続されている。この導電部材２０は、金属リベット等からなり、その上端部２０ａ及び下端部２０ｂがつぶされて拡径した状態となっている。
この場合、導電部材２０は、１ヶ所もしくは複数個所設けられるようにしてもよい。また、液体燃料を使用する場合には、導電部材２０の貫通部からの液漏れを防ぐためにシール剤が設けられる。

そして、一方の電極部材１１の配列方向の一端部に配置されている導電性多孔質体１３の集電部（図１及び図2の例では上側電極部材１１の右側端部の集電部）１６と、他方の電極部材１１の配列方向の反対側端部に配置されている導電性多孔質体１３の集電部（下側ガ電極部材１１の左側端部の集電部）１６とのそれぞれの側面に、端子タブ２１が溶接等によりそれぞれ接続されて外部に引き出されている。したがって、この燃料電池１においては、一方の端子タブ２１から他方の端子タブ２１までが電極部材１１の導電性多孔質体１３、電解質膜２、導電部材２０を経由して直列に接続状態とされている。

以上のように構成された燃料電池１において、燃料供給部５から燃料極６の電極シート４に供給された燃料中の水素が触媒層１４上で電極反応により電子を放出し、水素イオンを生じる。このとき放出された電子は、燃料極６から端子タブ２１を介して外部回路（図示略）を通って空気極７へ移動し、その移動により電気エネルギが発生する。一方、空気極７においては、電極シート４から供給された空気中の酸素が前記電子を受け取り、そこに電解質膜２中を通って空気極７に移動してきた水素イオンが結合して水を生成する。この水は余剰の空気とともに系外へ排出される。このような電池作用において、電極シート４に形成された樹脂部１２は隣り合うセルＡ、Ｂの間を遮蔽するシール部材として機能する。

次に、前記電極シート４の製造方法について説明する。
まず、この電極シート４の導電性多孔質体１３を製造する方法について説明する。
前述したように、導電性多孔質体１３は、空孔部１７が入り込んで三次元網目構造をなす骨格部１８を有する発泡金属のシート部材１９をもとに製造されており、このシート部材１９は、金属粉末を含むスラリーを薄く成形して乾燥させたグリーンシートを焼成することにより製造される。
このスラリーは、金属粉末、発泡剤（例えば炭素数５〜８の非水溶性炭化水素系有機溶剤であり、例えばネオベンタン、ヘキサン、ヘプタン）、有機バインダ（例えばメチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロース）、溶媒（水）等を混合したものである。このスラリーをドクターブレード法により薄く成形するグリーンシート製造装置３１を図４に示す。

このグリーンシート製造装置３１において、まず、スラリー３２が貯蔵されたホッパー３３から、キャリアシート３４上にスラリー３２が供給される。キャリアシート３４はローラ３５によって搬送されており、キャリアシート３４上のスラリー３２は、移動するキャリアシート３４とドクターブレード３６との間で延され、所要の厚さのシート状に成形される。

このスラリーシート３７は、さらにキャリアシート３４によって搬送され、加熱処理を行う発泡槽３８および加熱炉３９を順次通過する。発泡槽３８では高湿度雰囲気下で加熱処理を行うので、スラリーシート３７にひび割れを生じさせずに発泡剤を発泡させて発泡孔を形成することができる。この際、厚さ方向に隣り合う発泡孔がつながって、スラリーシート３７の表裏面に達して該表裏面に開口するとともに、面方向で隣り合う発泡孔も連通状態となる。そして、このスラリーシート３７が加熱炉３９で乾燥されると、金属粉末が有機バインダによって接合された状態のグリーンシート４０が形成される。

このグリーンシート４０をキャリアシート３４から取り外した後、図示しない真空炉で脱脂、焼成することにより、有機バインダが取り除かれて金属粉末同士が焼結し、発泡孔による空孔部１７が入り込んで三次元網目構造をなす骨格部１８を有する発泡金属のシート部材１９が得られる。このようにして製造されたシート部材１９は、気孔率が６０％以上９８％以下のものとされる。

このシート部材１９を切断して、導電性多孔質体１３の大きさの平板状のものと、集電部１６の大きさの細幅帯状のものとを作成する。そして、図５に示すように、平板状のシート部材１９の一辺部に帯状のシート部材１９を重ね合わせ、これら重ね合わせた部分を厚さ方向に押しつぶして、全体として一枚のシート状に成形すると、本体部１５の一辺部に集電部１６が形成された導電性多孔質体１３が製造される。この導電性多孔質体１３は、集電部１６を除く本体部１５の気孔率が前記シート部材１９の気孔率である６０％以上９８％以下とされ、集電部１６は、積層前の全体の厚さの８０％以下となるように圧縮され、その気孔率は、４０％以上６０％未満とされる。また、図３に示すように、本体部１５の空孔部１７はほぼ丸く形成されているが、集電部１６の空孔部１７は、押しつぶされて扁平に形成されている。

このようにして製造された複数の導電性多孔質体１３の片面に触媒層１４を形成して電極部材１１を形成した後、該電極部材１１に樹脂部１２を一体に形成することにより、電極シート４を製造する。
次に、この電極部材１１に樹脂部１２を形成して電極シート４とする方法について説明する。
図６に示すように、射出成形装置５１の可動型５２と固定型５３との間に、電極シート４を形成可能な大きさのキャビティ５４を形成しておく。そして、このキャビティ５４に複数の電極部材１１を並べた後、型締めして、電極部材１１を可動型５２と固定型５３とにより挟持する。このとき、両型５２・５３によって電極部材１１がわずかに圧縮されるように挟持する。次いで、図７に示すように、電極部材１１の回りに形成される隙間に樹脂５５を射出すると、その樹脂５５が電極部材１１の間を埋めるとともにその回りを囲んで樹脂部１２を形成する。

このようにして製造された電極シート４は、導電性多孔質体１３の本体部１５及び集電部１６とも三次元網目構造の骨格部１８に空孔部１７が入り込んでいる構成であるから、この空孔部１７によってガスの透過性に優れるものとなっている。この場合、集電部１６も押しつぶされてはいるが、空孔部１７が扁平に残っており、ガス透過性を有しており、本体部１５とともに面全体でガス透過機能を発揮することができる。

また、この集電部１６は、二枚のシート部材１９を押しつぶして形成されたものであるから、本体部１５に比べて金属量が多くなっており、電気的特性にも優れるものである。また、金属量が多いため、この集電部１６の側面に端子タブ２１を溶接等によって固着する場合でも、熱によって集電部１６が溶けてしまうことはなく、良好に接続することができる。
さらに、両シート部材１９とも三次元網目構造の骨格部１８の周囲に空孔部１７を有する構成であるから、集電部１６における両シート部材１９の接合面においては両シート部材１９の三次元網目構造の骨格部１８が相互に食い込んで複雑にからみあっており、強固に接合される。

このような構成の両シート部材の接合強度を確認すべく次のような実験を行った。
試験片として、三次元網目構造の骨格部からなるシート部材を基材とし、その気孔率の異なるもの２種類を用意した。また、この基材に積層される積層材として、三次元網目構造の骨格部からなるシート部材と、金属板とを用意した。三次元網目構造の骨格部からなるシート部材はいずれも厚さが０．３ｍｍであり、金属板は厚さが０．１ｍｍである。表１では三次元網目構造の骨格部からなるシート部材を発泡金属と称する。

二つの実施例においてプレス後の気孔率は、実施例１では４０％、実施例２では６０％であった。
これら５種類の試験片を幅１０ｍｍ×長さ１１０ｍｍとし、図８に示すように、基材Ａの側を外径１１０ｍｍの円筒Ｂに巻き付けたときに積層材Ｃが剥離した部分の長さＬを測定した。その結果は表２の通りであった。

このように実施例１、２とも剥離は見られず、十分な接合強度を示していた。
また、空孔部１７が入り込んで三次元網目構造をなす骨格部１８を有する導電性多孔質体１３を樹脂部１２と一体に形成して電極シート４としていることから、導電性多孔質体１３の周縁部においては、樹脂部１２の樹脂が導電性多孔質体１３の周縁部付近の空孔部１７内に入り込んだ状態となって強固に接合される。特に、前述したように導電性多孔質体１３をインサート部品として射出成形することによって樹脂部１２を形成しているから、その射出圧によって導電性多孔質体１３の空孔部１７内に効果的に樹脂を侵入させることができる。この場合、集電部１６においても、押しつぶされてはいるが扁平な空孔部１７が存在しているため、該空孔部１７に樹脂を入り込ませることができ、強固な接合強度を確保することができる。

なお、前記実施形態では、図１及び図２に示すように、電極シート４は、同じ大きさの導電性多孔質体１３を並べて樹脂部１２によって一体化した構成とし、燃料極６と空気極７とで導電性多孔質体１３の位置をずらして対向させるようにしたが、図９及び図１０に示すように、各極６・７に複数ずつ並べられる各導電性多孔質体１３A・１３Bの大きさを変えることにより、両電極シート４において導電性多孔質体１３A・１３Bをほぼ全面的に対向させるように構成してもよい。
また、導電性多孔質体は、その集電部を二枚のシート部材を押しつぶして構成したが、３枚以上のシート部材を押しつぶして構成してもよい。

図１１は、３枚のシート部材１９を押しつぶして集電部１６を構成した例を示しており、本体部１５を構成するシート部材１９の上に、二枚の細幅帯状のシート部材１９を重ねて押しつぶした構成である。この場合、いずれのシート部材１９も、厚さが例えば０．４ｍｍ、気孔率が８５％とされ、これらシート部材１９を重ね合わせて全体が例えば０．３ｍｍの厚さとなるように押しつぶすことにより、例えば、本体部１５の部分の気孔率が８０％、集電部１６の部分の気孔率が４０％のものに仕上げられる。集電部１６を構成するためのシート部材１９の厚さや枚数は、最終仕上げ厚さ、その厚さで得られる気孔率との関係から決めればよい。また、この図１１の例では、本体部１５を構成する平板状のシート部材１９に細幅帯状のシート部材１９を２枚積み重ねているが、本体部１５を構成するシート部材１９の両面に細幅帯状のシート部材１９を挟みこむようにして積層する構造でもよい。

図１２は、図１１と同様、３枚のシート部材を押しつぶして集電部を構成した例を示すものであるが、本体部１５を構成するシート部材１９及び集電部１６の最上層のシート部材１９は、例えば８５％の気孔率のものが使用され、これに対して集電部１６の中間層のシート部材６１は、両側の層のものより気孔率が高く、例えば９０％の気孔率のものが使用されている。厚さはいずれも例えば０．４ｍｍとされる。
そして、これらのシート部材１９・６１を重ね合わせて例えば０．３ｍｍの厚さに押しつぶすことにより、例えば、本体部１５の部分の気孔率が８０％、集電部１６の部分の気孔率が４７％のものに仕上げられる。

このような構成とした導電性多孔質体１３においては、積層前の中間層のシート部材６１は、気孔率が高くて空孔部１７（図３参照）が多いものが使用されているので、両側のシート部材１９の三次元網目構造の骨格部１８が中間層のシート部材６１の空孔部１７内に入り込み易くなっており、これらを重ね合わせて押しつぶすことにより、各シート部材１９・６１がより強固に接合されるものである。

図１３は、集電部で重ねられる細幅帯状のシート部材として、その気孔率が厚さ方向に異なる構成としたものを適用した例を示しており、この図１３の例では、表面に緻密焼結層６２が形成されたシート部材６３が使用されている。
この気孔率が厚さ方向に異なるシート部材６３を製造するには、図１４に示すように二つのホッパー３３・６４を有するグリーンシート製造装置６５が使用される。その一方のホッパー３３には発泡剤を混合したスラリー３２が貯留され、他方のホッパー６４には発泡剤を含まない金属粉末と有機バインダ、溶媒等からなるスラリー６６が貯留される。そして、この発泡剤を含まないスラリー６６をキャリアシート３４上に供給しながらドクターブレード６７によって薄くシート状に成形し、その上に、もう一方のホッパー３３から発泡剤入りのスラリー３２を供給してシート状に重ね合わせる。この二層状態のスラリーシート６８を加熱処理することにより、上層のみが発泡したグリーンシート６９が形成される。このグリーンシート６９を焼結することにより、図１５に示すように、上層が空孔部１７を有する三次元網目構造の骨格部１８からなる発泡金属層で、下層が緻密焼結層６２となったシート部材６３が形成される。

このシート部材６３を通常のシート部材１９の上に、緻密焼結層６２が外面になるように重ね合わせて押しつぶすことにより集電部１６としたのが、図１３の導電性多孔質体１３である。
この導電性多孔質体１３は、集電部１６の外面の緻密焼結層６２が通常の焼結部材であり、金属密度が高いので、電気的特性に優れ、リード線の溶接も強固に接続することができる。しかも、本体部１５を構成するシート部材１９との接合面は発泡金属層であるので、両シート部材１９・６３の三次元網目構造の骨格部どうしが複雑にからみ合って強固に接合されるものである。

図１６はさらに他の実施形態の電極シートを示しており、この電極シート４では、複数の導電性多孔質体１３のうち、端部に配置されるものの集電部１６を他のものより大きく形成しておき、その部分を開放状態として樹脂部１２を射出成形によって形成し、その後、開放状態とした集電部１６を横断するように樹脂を含浸させることにより、樹脂部１２を連続させるようにして樹脂含浸部７１を形成したものである。
この構成とすることにより、集電部１６が外側にはみ出した構造となり、外部との電気接続を容易にすることができる。
このように集電部１６であっても空孔部１７を有していることから、その空孔部１７に樹脂を含浸させて一体化することができるので、樹脂部１２を射出成形だけでなく、他の方法によっても容易に形成することができる。

この樹脂部を形成する方法として、射出時のインサート成形、樹脂含浸による方法の他にも、予め射出成形等により枠状に樹脂を形成しておき、これを加熱しながら導電性多孔質体に圧接させる方法等を採用することができる。
なお、図１の例では、電極シートを平面配置型の燃料電池に適用した例を示したが、セルを厚さ方向に積み上げたスタック型の燃料電池に適用してもよい。
また、導電性多孔質体の空孔部は、前記実施形態では、グリーンシートを形成するためのスラリーに発泡剤を混合しておき、これを発泡させることにより形成したが、これに限ることはなく、焼結時の熱で消失するビーズ状物をスラリーに混入しておき、そのビーズ状物を消失させて形成する方法によるものでもよいし、スポンジ状の基体にスラリーを塗布して、焼結したときにスポンジ状の基体を消失させて形成する方法によるもの等も可能である。

本発明の一実施形態の燃料電池におけるセルの分解斜視図である。 図１のセルを組み立てて燃料電池とした縦断面図である。 図１の実施形態に使用される導電性多孔質体の要部を拡大した断面図である。 図３の導電性多孔質体に使用されているシート部材を製造するためのグリーンシート製造装置を示す模式図である。 図４の装置で製造されたシート部材によって導電性多孔質体を製造している状態を示す断面図である。 図５によって製造された導電性多孔質体に樹脂部を一体に成形するための射出成形装置を示す縦断面図である。 図６の射出成形装置で導電性多孔質体に樹脂部を成形している状態を示す縦断面図である。 導電性多孔質体の接合強度を測定するための試験装置を示す模式図である。 導電性多孔質体の大きさを変えた例を示す図１同様のセルの分解斜視図である。 図９のセルを組み立てて燃料電池とした縦断面図である。 導電性多孔質体を形成する際のシート部材を三層とした積層例を示す断面図である。 導電性多孔質体を形成する際の三層のシート部材の中間層の気孔率を大きくした積層例を示す断面図である。 導電性多孔質体を形成する際に厚さ方向に気孔率が異なるシート部材を積層した例を示す断面図である。 図１３の厚さ方向に気孔率が異なるシート部材を製造するためのグリーンシート製造装置を示す模式図である。 図１４のグリーンシート製造装置によって製造されたシート部材の要部を拡大した断面図である。 集電部を樹脂部の外側にはみ出して形成した電極シートの他の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１…燃料電池、２…電解質膜、４…電極シート、５…燃料供給部、６…燃料極、７…空気極、１１…電極部材、１２…樹脂部、１３・１３A・１３B…導電性多孔質体、１４…触媒層、１５…本体部、１６…集電部、１７…空孔部、１８…骨格部、１９…シート部材、２１…端子タブ、３１…グリーンシート製造装置、３２…スラリー、３３…ホッパー、３４…キャリアシート、３５…ドクターブレード、３７…スラリーシート、３８…発泡槽、３９…加熱炉、４０…グリーンシート、５１…射出成形装置、５２…可動型、５３…固定型、５４…キャビティ、６１…シート部材、６２…緻密焼結層、６３…シート部材、６４…ホッパー、６５…グリーンシート製造装置、６６…スラリー、６７…ドクターブレード、６８…スラリーシート、６９…グリーンシート、７１…樹脂含浸部

Claims (4)

1. 固体高分子の電解質膜と、該電解質膜の両面に重ねられる電極シートとを備える燃料電池であって、
   前記電極シートは、三次元網目構造をなす骨格部を有するシート部材によって構成した導電性多孔質体と、該導電性多孔質体の片面に形成され前記電解質層に接触させられる触媒層と、前記導電性多孔質体の外周縁の少なくとも一部に面方向に延びて一体に形成された樹脂部とから構成され、
   前記導電性多孔質体は、その一部に他の部分より密度が高く形成された集電部が形成され、
   前記樹脂部と導電性多孔質体との接合部には、導電性多孔質体の前記骨格部内の空孔部に樹脂が入り込んでおり、
   これら電解質膜と両側の電極シートとにより構成される複数の単位セルのうち、少なくとも一部が前記導電性多孔質体の集電部から電解質膜を貫通する導電部材を介して直列に接続されていることを特徴とする燃料電池。
2. 前記集電部は、複数のシート部材の積層構造とされるとともに、該集電部における各シート部材の骨格部内の空孔部が他の部分の空孔部よりもつぶされて扁平に形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
3. 前記集電部におけるシート部材は、その表面層に前記空孔部を有しない緻密焼結層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池。
4. 前記集電部の気孔率が６０％以上９８％以下であり、他の部分の気孔率が４０％以上６０％未満であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池。

Images