JP2011124131A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、シール面圧の低下を良好に抑制し、所望のシール機能を確実に維持することを可能にする。
【解決手段】燃料電池スタック１１を構成する燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６とを備える。燃料電池１０では、燃料ガス供給連通孔２０ａを周回してシールする燃料ガスシール部５４ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａを周回してシールする冷却媒体シール部５６ａ及び酸化剤ガス供給連通孔１８ａを周回してシールする酸化剤ガスシール部５８ａを設ける。酸化剤ガスシール部５８ａ、燃料ガスシール部５４ａ及び冷却媒体シール部５６ａは、それぞれの断面積を異ならせることにより、互いに異なる弾性率に設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、積層方向に燃料ガスを流通させる燃料ガス連通孔、前記積層方向に酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス連通孔、及び前記積層方向に冷却媒体を流通させる冷却媒体連通孔が形成される燃料電池スタックに関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

上記の燃料電池では、一方のセパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路が設けられるとともに、他方のセパレータの面内に、カソード側電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路が設けられている。さらに、各燃料電池を構成し、互いに隣接するセパレータ間には、電極範囲内に冷却媒体を流すための冷却媒体流路が形成されている。

この種のセパレータは、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体をシールするために、シール部材を一体又は別体に設けている。そして、セパレータ及び電解質膜・電極構造体が積層される際には、各シール部材は、直接又は電解質膜を介装して互いに積層方向に圧接されている。

この種の燃料電池として、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックが知られている。この燃料電池スタックは、図１１に示すように、単位セル１を備えるとともに、前記単位セル１は、膜電極構造体２の両面にセパレータ３ａ、３ｂが配置されている。

単位セル１の長手方向上端部には、流体連通孔である燃料ガス供給口４ａ及び酸化剤ガス供給口５ａが積層方向に貫通して設けられるとともに、前記単位セル１の長手方向下端部には、流体連通孔である燃料ガス排出口４ｂ及び酸化剤ガス排出口５ｂが、積層方向に貫通形成されている。単位セル１の短手方向両端部には、流体連通孔である４つの冷却水供給口６ａと、４つの冷却水排出口６ｂとが鉛直方向に配列されている。

セパレータ３ａの膜電極構造体２に対向する面には、燃料ガス供給口４ａと燃料ガス排出口４ｂとに連通し、長手方向に延在する波状の複数の燃料ガス流路７ａが形成されている。セパレータ３ｂの膜電極構造体２に対抗する面には、酸化剤ガス供給口５ａと酸化剤ガス排出口５ｂとに連通し、長手方向に延在する波状の複数の酸化剤ガス流路８ａが形成されている。

単位セル１同士が積層されることにより、一方の単位セル１を構成するセパレータ３ａと、他方の単位セル１を構成するセパレータ３ｂとの間には、冷却水流路が形成される。この冷却水流路は、燃料ガス流路７ａの裏面側の溝形状７ｂと、酸化剤ガス流路８ａの裏面側の溝形状８ｂとが重なり合うことにより、短手方向（水平方向）に冷却媒体の流れを許容して冷却水供給口６ａと冷却水排出口６ｂとを連通している。

セパレータ３ａ、３ｂの冷却水流路側の面には、燃料ガス供給口４ａ及び燃料ガス排出口４ｂをそれぞれ周回してシールする第１シール部９ａと、酸化剤ガス供給口５ａ及び酸化剤ガス排出口５ｂをそれぞれ周回してシールする第２シール部９ｂとが設けられている。セパレータ３ａ、３ｂの膜電極構造体２に対向する面には、冷却水供給口６ａ及び冷却水排出口６ｂをそれぞれ周回してシールする第３シール部９ｃが設けられている。第１シール部９ａ、第２シール部９ｂ及び第３シール部９ｃは、同一の断面積に設定されており、金属製のセパレータ３ａ、３ｂに一体成形されている。

特開２００７−１４１５５２号公報

ところで、上記の燃料電池スタックでは、一般的に、各単位セル１に供給される酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却水の圧力が異なっている。そして、特に高負荷（大電流）運転時には、流体連通孔を流れる流体（酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却水）の内圧が高くなる。

従って、例えば、燃料ガス及び冷却水の内圧が、酸化剤ガスの内圧よりも高いため、各内圧の上昇により、第１シール部９ａ及び第３シール部９ｃにシールずれが惹起され易いという問題がある。第１シール部９ａ及び第３シール部９ｃは、第２シール部９ｂに比べて高い内圧を受けることにより、シール線圧が低下して最大静摩擦力が低下するからである。これにより、シール面圧が低下し、第１シール部９ａから水素の漏れが惹起される一方、第３シール部９ｃから冷却水の漏れによる液絡が発生するおそれがある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、シール面圧の低下を良好に抑制し、所望のシール機能を確実に維持することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。

本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、積層方向に燃料ガスを流通させる燃料ガス連通孔、前記積層方向に酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス連通孔、及び前記積層方向に冷却媒体を流通させる冷却媒体連通孔が形成される燃料電池スタックに関するものである。

セパレータには、酸化剤ガス連通孔を周回してシールする酸化剤ガスシール部と、燃料ガス連通孔を周回してシールする燃料ガスシール部と、冷却媒体連通孔を周回してシールする冷却媒体シール部とが設けられるとともに、前記酸化剤ガスシール部、前記燃料ガスシール部及び前記冷却媒体シール部は、それぞれ互いに異なる弾性率に設定されている。

また、酸化剤ガスシール部、燃料ガスシール部及び冷却媒体シール部は、それぞれの断面積を異ならせることにより、互いに異なる弾性率に設定されることが好ましい。

さらに、酸化剤ガスシール部、燃料ガスシール部及び冷却媒体シール部は、それぞれの断面積を同一に設定し、且つそれぞれ異なる材質で構成されることにより、互いに異なる弾性率に設定されることが好ましい。

本発明によれば、酸化剤ガスシール部、燃料ガスシール部及び冷却媒体シール部は、それぞれ互いに異なる弾性率に設定されている。このため、特に流体圧力の高い連通孔では、シール部の弾性率を大きく設定することにより、前記シール部の線圧が上がって最大摩擦力が大きくなる。従って、内圧によるシールずれが抑制され、簡単な構成で、シール面圧の不足を良好に阻止して所望のシール機能を確実に維持することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。 前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの一方の正面の説明図である。 前記第２金属セパレータの他方の正面の説明図である。 前記燃料電池を構成する冷却媒体流路の要部斜視説明図である。 酸化剤ガスシール部の、図１中、ＶＩ−ＶＩ線断面図である。 燃料ガスシール部の、図１中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 冷却媒体シール部の、図１中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの一方の正面の説明図である。 特許文献１に開示されている燃料電池スタックの要部分解斜視説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１１は、複数の燃料電池１０が矢印Ａ方向に複数積層されて構成される。燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と、前記電解質膜・電極構造体１２を挟持する第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６とを備える。

第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。

図１に示すように、第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、縦長形状を有するとともに、長辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に向かい且つ短辺が水平方向（矢印Ｂ方向）に向かう（水平方向の積層）ように構成される。なお、長辺が水平方向に向かい且つ短辺が重力方向に向かうように構成してもよく、また、セパレータ面が水平方向に向かう（鉛直方向の積層）ように構成してもよい。

燃料電池１０の長辺方向（矢印Ｃ方向）の上端両角部近傍には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔１８ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔２０ａとが設けられる。

燃料電池１０の長辺方向の下端両角部近傍には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔２０ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔１８ｂとが設けられる。

燃料電池１０の短辺方向（矢印Ｂ方向）の両端縁部上方には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための２つの冷却媒体供給連通孔２２ａが設けられる。燃料電池１０の短辺方向の両端縁部下方には、冷却媒体を排出するための２つの冷却媒体排出連通孔２２ｂが設けられる。

電解質膜・電極構造体１２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜２４と、前記固体高分子電解質膜２４を挟持するカソード側電極２６及びアノード側電極２８とを備える。

カソード側電極２６及びアノード側電極２８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２４の両面に形成される。

第１金属セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス排出連通孔１８ｂとを連通する酸化剤ガス流路３０が形成される。酸化剤ガス流路３０は、矢印Ｃ方向に延在する複数本の波状凸部３０ａ間に形成されるとともに、前記酸化剤ガス流路３０の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３２ａ及び出口バッファ部３２ｂが設けられる。

図３に示すように、第２金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス排出連通孔２０ｂとを連通する燃料ガス流路３４が形成される。燃料ガス流路３４は、矢印Ｃ方向に延在する複数本の波状凸部３４ａ間に形成されるとともに、前記燃料ガス流路３４の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂが設けられる。

第２金属セパレータ１６の面１６ｂと第１金属セパレータ１４の面１４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔２２ａ、２２ａと冷却媒体排出連通孔２２ｂ、２２ｂとに連通する冷却媒体流路３８が形成される（図１及び図４参照）。この冷却媒体流路３８は、電解質膜・電極構造体１２の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。

図１及び図５に示すように、冷却媒体流路３８は、酸化剤ガス流路３０を構成する波状凸部３０ａの裏面形状である波溝形状部３０ｂと、燃料ガス流路３４を構成する波状凸部３４ａの裏面形状である波溝形状部３４ｂとを、重ね合わせることにより形成される。冷却媒体流路３８の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂの裏面形状である入口バッファ形状部４０ａ及び出口バッファ形状部４０ｂが設けられる（図４参照）。

第１金属セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１金属セパレータ１４の外周端縁部を周回して第１シール部材４２が一体成形される。第２金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２金属セパレータ１６の外周端縁部を周回して第２シール部材４４が一体成形される。第１シール部材４２及び第２シール部材４４としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。

図１に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ａには、第１シール部材４２を切り欠いて酸化剤ガス供給連通孔１８ａと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の連結通路４６ａが形成される。面１４ａには、第１シール部材４２を切り欠いて酸化剤ガス排出連通孔１８ｂと酸化剤ガス流路３０とを連通する複数の連結通路４６ｂが形成される。

図３に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ａには、第２シール部材４４を切り欠いて燃料ガス供給連通孔２０ａと燃料ガス流路３４とを連通する複数の連結通路５０ａが形成される。面１６ａには、第２シール部材４４を切り欠いて燃料ガス排出連通孔２０ｂと燃料ガス流路３４とを連通する複数の連結通路５０ｂが形成される。

図４に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ｂには、第２シール部材４４を切り欠いて一対の冷却媒体供給連通孔２２ａ、２２ａと冷却媒体流路３８とを連通する複数の入口接続通路５２ａが形成される。面１６ｂには、第２シール部材４４を切り欠いて、一対の冷却媒体排出連通孔２２ｂ、２２ｂと冷却媒体流路３８とを連通する複数の出口接続通路５２ｂが形成される。

図１に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ａには、燃料ガス供給連通孔２０ａを周回してシールする燃料ガスシール部５４ａ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂを周回してシールする燃料ガスシール部５４ｂと、冷却媒体供給連通孔２２ａを周回してシールする冷却媒体シール部５６ａ及び冷却媒体排出連通孔２２ｂを周回してシールする冷却媒体シール部５６ｂとが設けられる。

図３に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ａには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａを周回してシールする酸化剤ガスシール部５８ａ及び酸化剤ガス排出連通孔１８ｂを周回してシールする酸化剤ガスシール部５８ｂと、冷却媒体供給連通孔２２ａを周回してシールする冷却媒体シール部５６ａ及び冷却媒体排出連通孔２２ｂを周回してシールする冷却媒体シール部５６ｂとが設けられる。

図４に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ｂには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａを周回してシールする酸化剤ガスシール部５８ａ及び酸化剤ガス排出連通孔１８ｂを周回してシールする酸化剤ガスシール部５８ｂと、燃料ガス供給連通孔２０ａを周回してシールする燃料ガスシール部５４ａ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂを周回してシールする燃料ガスシール部５４ｂとが設けられる。

酸化剤ガスシール部５８ａ、５８ｂ、燃料ガスシール部５４ａ、５４ｂ及び冷却媒体シール部５６ａ、５６ｂは、第１及び第２シール部材４２、４４により一体的に形成される。なお、第１金属セパレータ１４の面１４ｂは、上記の面１６ｂと同様にしてもよい。

酸化剤ガスシール部５８ａ、５８ｂ、燃料ガスシール部５４ａ、５４ｂ及び冷却媒体シール部５６ａ、５６ｂは、それぞれ互いに異なる弾性率に設定される。第１の実施形態では、酸化剤ガスシール部５８ａ、５８ｂ、燃料ガスシール部５４ａ、５４ｂ及び冷却媒体シール部５６ａ、５６ｂは、それぞれの断面積を異ならせることにより、互いに異なる弾性率に設定される。

具体的は、図６〜図８に示すように、酸化剤ガスシール部５８ａ、５８ｂの幅寸法ｈ１、燃料ガスシール部５４ａ、５４ｂの幅寸法ｈ２及び冷却媒体シール部５６ａ、５６ｂの幅寸法ｈ３は、幅寸法ｈ１＜幅寸法ｈ２＜幅寸法ｈ３の関係に設定される。

このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、酸化剤ガス供給連通孔１８ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔２０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、一対の冷却媒体供給連通孔２２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔１８ａから第１金属セパレータ１４の酸化剤ガス流路３０に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３０に沿って矢印Ｃ方向（重力方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２６に供給される。

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔２０ａから第２金属セパレータ１６の燃料ガス流路３４に供給される。燃料ガスは、図３に示すように、燃料ガス流路３４に沿って重力方向（矢印Ｃ方向）に移動し、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２８に供給される（図１及び図２参照）。

従って、電解質膜・電極構造体１２では、カソード側電極２６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極２８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。

次いで、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極２６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔１８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、一対の冷却媒体供給連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、図１に示すように、第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６間の冷却媒体流路３８に導入される。冷却媒体は、図４に示すように、一旦矢印Ｂ方向（水平方向）内方に沿って流動した後、矢印Ｃ方向（重力方向）に移動して電解質膜・電極構造体１２を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｂ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体排出連通孔２２ｂに排出される。

この場合、図１に示すように、酸化剤ガス供給連通孔１８ａに供給される酸化剤ガスの内圧Ｐ１（ｋＰａ）、燃料ガス供給連通孔２０ａに供給される燃料ガスの内圧Ｐ２（ｋＰａ）及び冷却媒体供給連通孔２２ａに供給される冷却媒体の内圧Ｐ３（ｋＰａ）は、互いに異なっている。具体的には、内圧Ｐ１＜内圧Ｐ２＜内圧Ｐ３の関係を有している。

そこで、第１の実施形態では、図６〜図８に示すように、酸化剤ガスシール部５８ａの幅寸法ｈ１、燃料ガスシール部５４ａの幅寸法ｈ２及び冷却媒体シール部５６ａの幅寸法ｈ３は、幅寸法ｈ１＜幅寸法ｈ２＜幅寸法ｈ３の関係に設定されている。従って、酸化剤ガスシール部５８ａの線圧Ｎ１、燃料ガスシール部５４ａの線圧Ｎ２及び冷却媒体シール部５６ａの線圧Ｎ３は、線圧Ｎ１＜線圧Ｎ２＜線圧Ｎ３の関係を有する。

このため、酸化剤ガスシール部５８ａの静摩擦力（線圧×摩擦係数）Ｆ１、燃料ガスシール部５４ａの静摩擦力Ｆ２及び冷却媒体シール部５６ａの静摩擦力Ｆ３は、静摩擦力Ｆ１＜静摩擦力Ｆ２＜静摩擦力Ｆ３の関係を有する。これにより、特に内圧の高い燃料ガスシール部５４ａ及び冷却媒体シール部５６ａでは、内圧Ｐ２、Ｐ３によるシールずれが抑制される。従って、簡単な構成で、シール面圧の不足を良好に阻止し、燃料ガスや冷却媒体の漏れを抑制して所望のシール機能を確実に維持することが可能になるという効果が得られる。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック７０を構成する燃料電池７２の要部分解斜視説明図である。

なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１１を構成する燃料電池１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

第１金属セパレータ１４の面１４ａには、燃料ガス供給連通孔２０ａを周回してシールする燃料ガスシール部７４ａ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂを周回してシールする燃料ガスシール部７４ｂと、冷却媒体供給連通孔２２ａを周回してシールする冷却媒体シール部７６ａ及び冷却媒体排出連通孔２２ｂを周回してシールする冷却媒体シール部７６ｂとが設けられる。

図１０に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ａには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａを周回してシールする酸化剤ガスシール部７８ａ及び酸化剤ガス排出連通孔１８ｂを周回してシールする酸化剤ガスシール部７８ｂと、冷却媒体供給連通孔２２ａを周回してシールする冷却媒体シール部７６ａ及び冷却媒体排出連通孔２２ｂを周回してシールする冷却媒体シール部７６ｂとが設けられる。

図９に示すように、第２金属セパレータ１６の面１６ｂには、酸化剤ガス供給連通孔１８ａを周回してシールする酸化剤ガスシール部７８ａ及び酸化剤ガス排出連通孔１８ｂを周回してシールする酸化剤ガスシール部７８ｂと、燃料ガス供給連通孔２０ａを周回してシールする燃料ガスシール部７４ａ及び燃料ガス排出連通孔２０ｂを周回してシールする燃料ガスシール部７４ｂとが設けられる。

酸化剤ガスシール部７８ａ、７８ｂ、燃料ガスシール部７４ａ、７４ｂ及び冷却媒体シール部７６ａ、７６ｂは、それぞれ互いに異なる弾性率に設定される。第２の実施形態では、酸化剤ガスシール部７８ａ、７８ｂ、燃料ガスシール部７４ａ、７４ｂ及び冷却媒体シール部７６ａ、７６ｂは、それぞれの断面積を同一に設定し、且つそれぞれ異なる材質で構成されることにより、互いに異なる弾性率に設定される。

第２の実施形態では、酸化剤ガスシール部７８ａ、７８ｂ、燃料ガスシール部７４ａ、７４ｂ及び冷却媒体シール部７６ａ、７６ｂの順に、硬度が高く設定されていればよく、全て同一の材質で構成してもよく、又は全て異なる材質で構成してもよい。

例えば、酸化剤ガスシール部７８ａ、７８ｂは、硬度（ＪＩＳＡ）が５０゜のシリコーンゴム等で構成され、燃料ガスシール部７４ａ、７４ｂは、硬度（ＪＩＳＡ）が８０゜のフッ素ゴム等で構成され、冷却媒体シール部７６ａ、７６ｂは、硬度（ＪＩＳＡ）が９０゜のエチレンプロピレンゴム等で構成される。これにより、酸化剤ガスシール部７８ａ、７８ｂ、燃料ガスシール部７４ａ、７４ｂ及び冷却媒体シール部７６ａ、７６ｂの順に、それぞれの弾性率が高く設定される。

このように構成される第２の実施形態では、酸化剤ガスシール部７８ａ、燃料ガスシール部７４ａ及び冷却媒体シール部７６ａの順に、それぞれの弾性率（硬度）が高く設定されている。このため、簡単な構成で、シール面圧の不足を良好に阻止し、燃料ガスや冷却媒体の漏れを抑制して所望のシール機能を確実に維持することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

１０、７２…燃料電池 １１、７０…燃料電池スタック
１２…電解質膜・電極構造体 １４、１６…金属セパレータ
１８ａ…酸化剤ガス供給連通孔 １８ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
２０ａ…燃料ガス供給連通孔 ２０ｂ…燃料ガス排出連通孔
２２ａ…冷却媒体供給連通孔 ２２ｂ…冷却媒体排出連通孔
２４…固体高分子電解質膜 ２６…カソード側電極
２８…アノード側電極 ３０…酸化剤ガス流路
３０ａ、３４ａ…波状凸部 ３０ｂ、３４ｂ…波溝形状部
３４…燃料ガス流路 ３８…冷却媒体流路
４２、４４…シール部材
４６ａ、４６ｂ、５０ａ、５０ｂ…連結通路
５２ａ…入口接続通路 ５２ｂ…出口接続通路
５４ａ、５４ｂ、７４ａ、７４ｂ…燃料ガスシール部
５６ａ、５６ｂ、７６ａ、７６ｂ…冷却媒体シール部
５８ａ、５８ｂ、７８ａ、７８ｂ…酸化剤ガスシール部

Claims (3)

1. 電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層されるとともに、積層方向に燃料ガスを流通させる燃料ガス連通孔、前記積層方向に酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス連通孔、及び前記積層方向に冷却媒体を流通させる冷却媒体連通孔が形成される燃料電池スタックであって、
   前記セパレータには、前記酸化剤ガス連通孔を周回してシールする酸化剤ガスシール部と、
   前記燃料ガス連通孔を周回してシールする燃料ガスシール部と、
   前記冷却媒体連通孔を周回してシールする冷却媒体シール部と、
   が設けられるとともに、
   前記酸化剤ガスシール部、前記燃料ガスシール部及び前記冷却媒体シール部は、それぞれ互いに異なる弾性率に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記酸化剤ガスシール部、前記燃料ガスシール部及び前記冷却媒体シール部は、それぞれの断面積を異ならせることにより、互いに異なる弾性率に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
3. 請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記酸化剤ガスシール部、前記燃料ガスシール部及び前記冷却媒体シール部は、それぞれの断面積を同一に設定し、且つそれぞれ異なる材質で構成されることにより、互いに異なる弾性率に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。

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