JP2011129267A

JP2011129267A - 燃料電池セルの短絡防止構造

Info

Publication number: JP2011129267A
Application number: JP2009284006A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Masaka; 武史眞坂; Yoshihiro Kurano; 慶宏蔵野; Shizuo Nakamura; 静夫中村; Shotaro Koga; 正太郎古賀
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: JP5435226B2

Abstract

【課題】セパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じるのを防止し、もって燃料電池の発電能力が低下するのを防止する。
【解決手段】互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有する。前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータに被着される。前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定する。前記絶縁体は前記金型で前記ガスケットと一体に成形されるとともに成形と同時に前記一方のセパレータの周縁部領域に被着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池に係り、更に詳しくは、燃料電池セルにおける短絡防止構造に関するものである。

従来から図７（Ａ）に示すように、燃料電池セルの外部構造体として、互いに離間配置される一対のセパレータ１１，２１と前記セパレータ１１，２１間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケット３１とを有する燃料電池セルが知られている。セパレータ１１，２１の材質としては導電性金属よりなるものがある（特許文献１参照）。

近年、燃料電池スタックの小型化に伴い、スタックを構成する各セルの薄肉化が行なわれ、セルの薄肉化の方法として、セパレータ１１，２１間のクリアランスを縮小する、あるいはセパレータ１１，２１を薄肉化する等の手法が採用されている。

しかしながら、このようにセパレータ１１，２１を薄肉化すると、スタック組み立て時に積み重ね荷重によりセパレータ１１，２１が変形し易いことから、図７（Ｂ）に示すようにセパレータ周縁部１１ａ，２１ａ同士が接触して電気的短絡を生じ、燃料電池の発電能力が低下することがある。

特開２００４−５５４２７号公報

本発明は以上の点に鑑みて、セパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じるのを防止し、もって燃料電池の発電能力が低下するのを防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池セルの短絡防止構造は、互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記絶縁体は前記金型で前記ガスケットと一体に成形されるとともに成形と同時に前記一方のセパレータの周縁部領域に被着されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２による短絡防止構造は、上記した請求項１記載の短絡防止構造において、ガスケットは所定の厚みを有する台座部上にシールリップを一体に成形した形状を有し、前記台座部と同じ厚みの絶縁体が前記台座部の外側に一体に成形されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による短絡防止構造は、上記した請求項１または２記載の短絡防止構造において、絶縁体はその縁辺を凹凸様とするリアス式形状とされ、一方のセパレータの周縁部領域には前記絶縁体が被着される部位のほかに前記絶縁体が被着されない部位が設定されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４による短絡防止構造は、互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に接着剤層を介して一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記接着剤層は前記一方のセパレータのガスケット被着領域のほかに周縁部領域にも設けられ、この後者の周縁部領域に設けられた接着剤層が絶縁体とされることを特徴とする。

また、本発明の請求項５による短絡防止構造は、互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記絶縁体は前記ガスケットと離間して成形されるとともに成形と同時に前記一方のセパレータの周縁部領域に被着されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項６による短絡防止構造は、上記した請求項５記載の短絡防止構造において、絶縁体はガスケット成形材料と同種または異種の非導電性樹脂または非導電性エラストマーよりなることを特徴とする。

また、本発明の請求項７による短絡防止構造は、上記した請求項５または６記載の短絡防止構造において、絶縁体は一方のセパレータの最外周部に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項８による短絡防止構造は、上記した請求項５、６または７記載の短絡防止構造において、絶縁体はガスケット長手方向に沿って連続的に設けられていることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項９による短絡防止構造は、上記した請求項５、６または７記載の短絡防止構造において、絶縁体はガスケット長手方向に沿って断続的に設けられていることを特徴とする。

上記構成を有する本発明においては、セパレータ周縁部に絶縁体が設けられているために、この絶縁体が介在することによってセパレータが変形してもセパレータ周縁部同士が直接接触することがなく、よって短絡が防止される。

また、セパレータ周縁部に設けられる絶縁体の内側にはガスケットが設けられているため、このガスケットを利用して短絡防止用の絶縁体を設定することが考えられる。そこで本発明では、以下のようにガスケットを利用することにした。

（１）ガスケットとして、金型で成形されるとともに成形と同時にセパレータに被着されるもの（金型でセパレータに一体成形されるもの）があり、セパレータにはガスケット被着領域の外側にガスケットが被着されない周縁部領域が設定される。この場合は、絶縁体を金型でガスケットと一体に成形するとともに成形と同時にセパレータの周縁部領域に被着する（請求項１）。例えばガスケットが所定の厚みを有する台座部上にシールリップを一体に成形した形状の場合は、台座部と同じ厚みの絶縁体を金型で台座部の外側に一体に成形するとともに成形と同時にセパレータの周縁部領域に被着する（請求項２）。絶縁体は金型でガスケットと同時成形されるので、別途独自の成形工程を実施する必要はない。絶縁体の厚みが台座部の厚みと同じ場合は実質、台座部の成形領域を拡大すれば良い。

尚、このように金型でガスケットおよび絶縁体を同時成形するとともに成形と同時にセパレータに被着する場合は、成形時、金型がセパレータをその厚み方向に押圧・保持した状態で成形が行なわれるが、上記のようにセパレータの周縁部領域に絶縁体を成形する場合は、金型による押圧面積が縮小するので、金型がセパレータを十分に押圧することができず、よってセパレータの変形や材料漏れ等が発生することが懸念される。すなわちセパレータの周縁部領域に絶縁体を成形しない場合は、周縁部領域全体で広い押圧面積が確保されるので、金型はセパレータを十分に押圧することができるが、上記のようにセパレータの周縁部領域に絶縁体を成形する場合は、金型による押圧面積が縮小するので、金型がセパレータを十分に押圧することができないことがある。そこで、このような懸念がある場合は、絶縁体の平面形状をその縁辺を凹凸様とするリアス式形状とし、セパレータの周縁部領域に絶縁体が被着される部位のほかに絶縁体が被着されない部位を設定し、これにより押圧面積を確保することにする（請求項３）。

（２）また、ガスケットとして、金型で成形されるとともに成形と同時に接着剤層を介してセパレータに被着されるもの（金型で接着剤を用いてセパレータに一体成形されるもの）があり、セパレータにはガスケット被着領域の外側にガスケットが被着されない周縁部領域が設定される。この場合は、接着剤層をセパレータのガスケット被着領域のほかに周縁部領域にも設け、この後者の周縁部領域に設けた接着剤層を絶縁体とする（請求項４）。前者のガスケット被着領域に設けた接着剤層上にはガスケットが成形されるが、後者の周縁部領域に設けた接着剤層上にはガスケットは成形されず、後者の接着剤層は表面露出したままとされる。後者の接着剤層は前者の接着剤層と同時に設けられる（同時に接着剤を塗布される）ので、別途独自の工程（塗布工程）を実施する必要はない。

上記（１）および（２）は、ガスケットの存在を利用して絶縁体を設定するものであるが、ガスケットの存在を利用することなく絶縁体を設定することも可能である。

（３）すなわち、ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時にセパレータに被着され、セパレータにはガスケット被着領域の外側にガスケットが被着されない周縁部領域が設定される。そして、絶縁体をガスケットと離間して成形するとともに成形と同時にセパレータの周縁部領域に被着する（請求項５）。この場合、絶縁体の材質はガスケット成形材料と同種または異種の非導電性樹脂または非導電性エラストマーとするのが好適であって（請求項６）、これらの材質の場合には成形手段として金型による成形のほかに、ディスペンサ法やスクリーン印刷法を採用することが可能である。ディスペンサ法またはスクリーン印刷法の場合は、絶縁体をセパレータの最外周部に配置することが可能となるので（請求項７）、セパレータ周縁部同士が直接接触する可能性は皆無となる。尚、絶縁体はガスケットと離間した位置でガスケットの長手方向に沿って連続的に設けられるが（請求項８）、設置の目的としてセパレータ周縁部同士が直接接触するのを防止できれば良いので、これを限りとしてガスケット長手方向に沿って断続的に設けることにしても良い（請求項９）。

本発明は、以下の効果を有する。

すなわち、本発明によれば、セパレータ周縁部に絶縁体が設けられているために、この絶縁体がセパレータ周縁部同士の間に介在することによって短絡が防止される。したがって、短絡が発生して燃料電池の発電効率が低下するのを防止することができる。絶縁体の設定についてガスケットを利用する場合は、金型や接着剤層を利用することができるので、絶縁体の設定に多労を要しない。絶縁体の平面形状をリアス式とする場合は、成形時に金型がセパレータを押圧・保持する面積を広く確保することができるので、セパレータの変形や材料漏れ等の不都合が発生するのを抑制することができる。絶縁体はガスケットと離間して成形しても良く、成形手段としては金型による成形のほかにディスペンサ法やスクリーン印刷法を用いることができ、これらの場合は絶縁体をセパレータの最外周部に配置可能となるので、セパレータ周縁部同士が直接接触するのを完全に防止することができる。絶縁体はガスケット長手方向に沿って連続的に設けられるが、断続的に設けられても短絡防止効果を発揮することができる。

（Ａ）は本発明の第一実施例に係る燃料電池セルの要部断面図、（Ｂ）はセパレータ変形時の状態を示す要部断面図同実施例に係る一方のセパレータ、ガスケットおよび絶縁体の一部斜視図（Ａ）は本発明の第二実施例に係る燃料電池セルの要部断面図、（Ｂ）はセパレータ変形時の状態を示す要部断面図（Ａ）は本発明の第三実施例に係る燃料電池セルの要部断面図、（Ｂ）はセパレータ変形時の状態を示す要部断面図同実施例に係る一方のセパレータ、ガスケットおよび絶縁体の一部斜視図絶縁体の他の例を示す一方のセパレータ、ガスケットおよび絶縁体の一部斜視図（Ａ）は従来例に係る燃料電池セルの要部断面図、（Ｂ）はセパレータ変形時の状態を示す要部断面図（Ａ）は比較例に係る燃料電池セルの要部断面図、（Ｂ）はセパレータ変形時の状態を示す要部断面図同比較例に係る一方のセパレータ、ガスケットおよび絶縁体の一部斜視図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（Ａ１）短絡防止のため、燃料電池スタックを構成する各セルにおけるプレート（セパレータ）端部に絶縁層を形成する。
（Ａ２）短絡防止のため、セル端部にガスケット成形時に一体的にゴムの絶縁層を形成する。更に成形時の金型での型押さえ部を確保することを目的として、絶縁層の形状をリアス式形状とする。
（Ａ３）短絡防止のため、ガスケット成形前の接着剤塗布工程において、ガスケット成形部分に加え、プレート端部へも接着剤を塗布する。
（Ａ４）短絡防止のため、ガスケット成形後の工程として、プレート端部にディスペンサ、スクリーン印刷により絶縁層を連続して、または部分的にポッティング、塗布する。

（Ｂ１）短絡防止のため、発電セル構成部材に対してガスケットを一体成形してなる燃料電池用ガスケットにおいて、発電セルの外周側に接触防止の突起を設ける。
（Ｂ２）発電セル構成部材一体ガスケットの外周側に接触防止機能を有する突起をリアス式に設け、セパレータの接触防止（短絡防止）を図る。これによれば短絡を防止できるほか、突起をリアス式としたことで、突起部位以外の型締めの受圧面積を大きくすることができ、成形時のセパレータ変形を防止することが可能となる。

（Ｃ１）短絡防止のため、発電セル構成部材およびガスケット間に接着層を用い一体成形してなる燃料電池用ガスケットにおいて、発電セルの外周側にその接着層をはみ出させる。
（Ｃ２）従来の燃料電池用ガスケットは構成部材とガスケット間に接着層（接着剤）を設けることにより一体ガスケットとしており、本発明では、その接着層（接着剤）を発電セル構成部材一体ガスケットの外周側にはみ出させることで、セパレータの接触防止（短絡防止）を図る。

（Ｄ１）短絡防止のため、発電セル構成部材に対してガスケットを一体成形してなる燃料電池用ガスケットにおいて、発電セルの外周側に流体シール用ガスケットとは別体の接触防止突起を設けたことを特徴とする燃料電池用ガスケット。
（Ｄ２）接触防止突起が非導電性の樹脂またはエラストマーであることを特徴とする（Ｄ１）に記載の燃料電池用ガスケット。
（Ｄ３）接触防止突起が発電セル最外周に配置されることを特徴とする（Ｄ１）または（Ｄ２）に記載の燃料電池用ガスケット。
（Ｄ４）接触防止突起が連続に塗布されることを特徴とする（Ｄ１）〜（Ｄ３）のいずれかに記載の燃料電池用ガスケット。
（Ｄ５）接触防止突起が断続的に塗布されることを特徴とする（Ｄ１）〜（Ｄ３）のいずれかに記載の燃料電池用ガスケット。
（Ｄ６）短絡防止のため、発電セル構成部材一体ガスケットの外周側に接触防止用の突起を線状またはスポット状に設け、セパレータ同士の接触防止（短絡防止）を図る。これによれば短絡を防止できるほか、突起部位以外の型締めの受圧面積を大きくすることができ、成形時のセパレータ変形を防止することが可能となる。また、スポット状の場合は、突起の間隔等の調整により、突起に使用される部材の使用量低減ならびに軽量化も可能となる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１（Ａ）は、本発明の第一実施例に係る燃料電池セルの要部断面を示しており、当該セルはその外部構造体として図示するように、互いに離間配置される一対のセパレータ１１，２１と、この一対のセパレータ１１，２１間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケット３１とを有している。互いに平行に配置される一対のセパレータ１１，２１間には、膜電極複合体およびガス拡散層等よりなる発電部（図示せず）が設けられ、この発電部を流れる燃料ガス等の流体がセル外部へ漏洩しないようにガスケット３１が設けられている。ガスケット３１は、非導電性の樹脂またはエラストマー等のゴム状弾性体を成形材料として金型（図示せず）で成形され、成形と同時に一方のセパレータ１１に被着されている（金型でセパレータ１１に一体成形されている）。またガスケット３１は、所定の幅および厚みｄ_１を有する断面矩形状の台座部３２の平面上に断面三角形状のシールリップ３３を一体に成形した形状とされ、台座部３２の下面をもってセパレータ１１の上面に被着されている。シールリップ３３は他方のセパレータ２１に密接することによりシール作用をなすが、密接する相手方の部品はセパレータ２１のほか、上記膜電極複合体やガス拡散層等の他のセル構成部品であっても良い。セパレータ１１，２１はそれぞれ導電性の金属材よりなり、スタックの小型化に伴って薄肉状に成形されている。したがってスタック組み立て時の積み重ね荷重等によって容易に変形してセパレータ周縁部１１ａ，２１ａ同士が接触して電気的短絡を生じる虞があり、これに対して当該実施例では以下の対策が施されている。

すなわち、上記したようにガスケット３１は金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータ１１に被着され、一方のセパレータ１１にはガスケット被着領域１２の外側（図では右側）にガスケット３１が被着されない周縁部領域１３が設定され、この周縁部領域１３に絶縁体４１が設けられている。

絶縁体４１は、ガスケット３１と同種の成形材料によって前記金型でガスケット３１と一体に成形され、成形と同時に周縁部領域１３に被着されている（ガスケット３１とともに金型でセパレータ１１に一体成形されている）。したがって絶縁体４１は金型でガスケット３１と同時成形されている。成形材料が自己接着性を有さない場合は、成形・被着に先立ってセパレータ１１の被着面に接着剤が塗布されて接着剤層（図示せず）が設けられ、これによりガスケット３１および絶縁体４１がセパレータ１１に被着されている。

絶縁体４１は、その厚みｄ_２をガスケット３１の台座部３２の厚みｄ_１と同じとする膜状ないし平板状に成形され、台座部３２の外側に一体に成形されている。したがってセパレータ１１，２１が変形していないとき、絶縁体４１は他方のセパレータ２１に接触していない。

また、絶縁体４１は図２に示すように、その縁辺を凹凸様とするリアス式形状に成形され、これによりセパレータ１１の周縁部領域１３には絶縁体４１が被着される部位のほかに、絶縁体４１が被着されない部位１４が設定されている。リアス式形状とは、絶縁体４１の縁辺の平面形状が直線状でなく凹凸の繰り返しパターンによって構成されていることを云う。凹凸の凸部は多数がガスケット３１の長手方向に沿って断続的に設けられ、これにより絶縁機能が発揮され、一方、隣り合う凸部間の凹部によって前記絶縁体４１が被着されない部位１４が設定されている。

上記構成を有する燃料電池セルにおいては、セパレータ周縁部１１ａにガスケット３１と一体の絶縁体４１が設けられているために、この絶縁体４１が介在することによって、図１（Ｂ）に示すようにセパレータ１１，２１が変形してもセパレータ周縁部１１ａ，２１ａ同士が直接接触することがなく、よって短絡が防止される。絶縁体４１は金型でガスケット３１と同時成形されるので、絶縁体４１のために成形工程を追加する必要はなく、よって絶縁体４１は容易に成形される。また、絶縁体４１の厚みｄ_２がガスケット３１の台座部３２の厚みｄ_１と同じとされているため、台座部３２の成形領域を拡大すれば絶縁体４１が成形されることになる。

また、絶縁体４１の平面形状がリアス式形状とされているために、セパレータ１１の周縁部領域１３に絶縁体４１を被着するものでありながら、比較的広い金型による押圧面積をセパレータ周縁部領域１３に確保することが可能とされている。すなわち比較例として図８および図９に示すように、セパレータ周縁部領域１３のほぼ全面に亙って絶縁体４１が設けられると、成形時、金型による押圧面積が殆んど設定されないことから、金型がセパレータ１１を十分に押圧することができず、よってセパレータ１１の変形や材料漏れ等が発生することが懸念されるが、上記リアス式形状によれば比較的広い金型による押圧面積が確保されることから、これらの不都合が発生するのを未然に防止することができる。

第二実施例・・・
図３（Ａ）は、本発明の第二実施例に係る燃料電池セルの要部断面を示しており、当該セルはその外部構造体として図示するように、互いに離間配置される一対のセパレータ１１，２１と、この一対のセパレータ１１，２１間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケット３１とを有している。互いに平行に配置される一対のセパレータ１１，２１間には、膜電極複合体およびガス拡散層等よりなる発電部（図示せず）が設けられ、この発電部を流れる燃料ガス等の流体がセル外部へ漏洩しないようにガスケット３１が設けられている。ガスケット３１は、非導電性の樹脂またはエラストマー等のゴム状弾性体を成形材料として金型（図示せず）で成形され、成形と同時に接着剤層５１を介して一方のセパレータ１１に被着されている（金型で接着剤を用いてセパレータ１１に一体成形されている）。またガスケット３１は、所定の幅および厚みを有する断面矩形状の台座部３２の平面上に断面三角形状のシールリップ３３を一体に成形した形状とされ、台座部３２の下面をもってセパレータ１１の上面に被着されている。シールリップ３３は他方のセパレータ２１に密接することによりシール作用をなすが、密接する相手方の部品はセパレータ２１のほか、上記膜電極複合体やガス拡散層等の他のセル構成部品であっても良い。セパレータ１１，２１はそれぞれ導電性の金属材よりなり、スタックの小型化に伴って薄肉状に成形されている。したがってスタック組み立て時の積み重ね荷重等によって容易に変形してセパレータ周縁部１１ａ，２１ａ同士が接触して電気的短絡を生じる虞があり、これに対して当該実施例では以下の対策が施されている。

すなわち、上記したようにガスケット３１は金型で成形されるとともに成形と同時に接着剤層５１を介して一方のセパレータ１１に被着され、一方のセパレータ１１にはガスケット被着領域１２の外側（図では右側）にガスケット３１が被着されない周縁部領域１３が設定されている。接着剤層５１は一方のセパレータ１１のガスケット被着領域１２のほかに周縁部領域１３にも設けられ、この後者の周縁部領域１３に設けられた接着剤層５１によって絶縁体４１が構成されている。接着剤層５１は、金型によるガスケット３１の成形に先立ってセパレータ１１の表面に接着剤を塗布することにより形成されるので、この塗布工程においてガスケット被着領域１２に接着剤を塗布するのと同時に周縁部領域１３にも接着剤を塗布することになる。塗布は周縁部領域１３の全面に亙るが、塗布の目的は短絡の防止にあるので、短絡を防止できる限りにおいて塗布は部分的であっても良い。接着剤は非導電性である。

上記構成を有する燃料電池セルにおいては、セパレータ周縁部１１ａに接着剤層５１よりなる絶縁体４１が設けられているために、この絶縁体４１が介在することによって、図３（Ｂ）に示すようにセパレータ１１，２１が変形してもセパレータ周縁部１１ａ，２１ａ同士が直接接触することがなく、よって短絡が防止される。接着剤層５１は、ガスケット３１を被着する部位も絶縁体４１とされる部位もすべて接着剤を同時に塗布するので、絶縁体４１のために塗布工程を追加する必要はなく、よって絶縁体４１は容易に成形される。

第三実施例・・・
図４（Ａ）は、本発明の第三実施例に係る燃料電池セルの要部断面を示しており、当該セルはその外部構造体として図示するように、互いに離間配置される一対のセパレータ１１，２１と、この一対のセパレータ１１，２１間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケット３１とを有している。互いに平行に配置される一対のセパレータ１１，２１間には、膜電極複合体およびガス拡散層等よりなる発電部（図示せず）が設けられ、この発電部を流れる燃料ガス等の流体がセル外部へ漏洩しないようにガスケット３１が設けられている。ガスケット３１は、非導電性の樹脂またはエラストマー等のゴム状弾性体を成形材料として金型（図示せず）で成形され、成形と同時に一方のセパレータ１１に被着されている（金型でセパレータ１１に一体成形されている）。またガスケット３１は、所定の幅および厚みｄ_１を有する断面矩形状の台座部３２の平面上に断面三角形状のシールリップ３３を一体に成形した形状とされ、台座部３２の下面をもってセパレータ１１の上面に被着されている。シールリップ３３は他方のセパレータ２１に密接することによりシール作用をなすが、密接する相手方の部品はセパレータ２１のほか、上記膜電極複合体やガス拡散層等の他のセル構成部品であっても良い。セパレータ１１，２１はそれぞれ導電性の金属材よりなり、スタックの小型化に伴って薄肉状に成形されている。したがってスタック組み立て時の積み重ね荷重等によって容易に変形してセパレータ周縁部１１ａ，２１ａ同士が接触して電気的短絡を生じる虞があり、これに対して当該実施例では以下の対策が施されている。

絶縁体４１は、ガスケット３１と離間してその外側に成形され、成形と同時に周縁部領域１３に被着されている。また絶縁体４１は、ガスケット３１の成形材料と同種または異種の非導電性の樹脂またはエラストマー等のゴム状弾性体を成形材料としてディスペンサ法またはスクリーン印刷法によって成形され、一方のセパレータ１１の最外周部に配置されている。したがって絶縁体４１はガスケット３１の成形後に成形されるものである。また絶縁体４１は、断面矩形状ないし台形形状に成形され、その厚みｄ_３をガスケット３１の台座部３２の厚みｄ_１と略同じとされている。したがってセパレータ１１，２１が変形していないとき、絶縁体４１は他方のセパレータ２１に接触していない。また図５に示すように絶縁体４１は、ガスケット３１の長手方向に沿って連続的に設けられている。

上記構成を有する燃料電池セルにおいては、セパレータ周縁部１１ａにガスケット３１と別体の絶縁体４１が設けられているために、この絶縁体４１が介在することによって、図４（Ｂ）に示すようにセパレータ１１，２１が変形してもセパレータ周縁部１１ａ，２１ａ同士が直接接触することがなく、よって短絡が防止される。また絶縁体４１がセパレータ１１の最外周部に配置されているため、セパレータ周縁部１１ａ，２１ａ同士が直接接触するのを完全に防止することができる。

尚、当該実施例では、絶縁体４１がガスケット長手方向に沿って連続的に設けられているが、短絡を防止できる限りにおいて絶縁体４１は図６に示すようにガスケット長手方向に沿って断続的に設けられるものであっても良い。

１１，２１セパレータ
１１ａ，２１ａセパレータ周縁部
１２ガスケット被着領域
１３周縁部領域
１４絶縁体が被着されない部位
３１ガスケット
３２台座部
３３シールリップ
４１絶縁体
５１接着剤層

Claims

互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、
前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、
前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記絶縁体は前記金型で前記ガスケットと一体に成形されるとともに成形と同時に前記一方のセパレータの周縁部領域に被着されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
請求項１記載の短絡防止構造において、
ガスケットは所定の厚みを有する台座部上にシールリップを一体に成形した形状を有し、前記台座部と同じ厚みの絶縁体が前記台座部の外側に一体に成形されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
請求項１または２記載の短絡防止構造において、
絶縁体はその縁辺を凹凸様とするリアス式形状とされ、一方のセパレータの周縁部領域には前記絶縁体が被着される部位のほかに前記絶縁体が被着されない部位が設定されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、
前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、
前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に接着剤層を介して一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記接着剤層は前記一方のセパレータのガスケット被着領域のほかに周縁部領域にも設けられ、この後者の周縁部領域に設けられた接着剤層が絶縁体とされることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、
前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、
前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記絶縁体は前記ガスケットと離間して成形されるとともに成形と同時に前記一方のセパレータの周縁部領域に被着されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
請求項５記載の短絡防止構造において、
絶縁体はガスケット成形材料と同種または異種の非導電性樹脂または非導電性エラストマーよりなることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
請求項５または６記載の短絡防止構造において、
絶縁体は一方のセパレータの最外周部に配置されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
請求項５、６または７記載の短絡防止構造において、
絶縁体はガスケット長手方向に沿って連続的に設けられていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
請求項５、６または７記載の短絡防止構造において、
絶縁体はガスケット長手方向に沿って断続的に設けられていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。