JP2011171222A

JP2011171222A - 燃料電池

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Publication number: JP2011171222A
Application number: JP2010035879A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nakamura; 哲也中村; Shuhei Goto; 修平後藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-22
Also published as: JP5415319B2

Abstract

【課題】簡単な構成で、冷却媒体流路全域にわたって冷却媒体を良好に流通させることができ、前記冷却媒体のショートカットを可及的に阻止することを可能にする。
【解決手段】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。第２金属セパレータ１６には、冷却媒体流路３８が形成されるとともに、第２シール部材４４が一体成形される。冷却媒体流路３８は、複数の波状凸部３４ｂ間に形成される。第２シール部材４４の冷却媒体流路３８を周回する内周端部には、冷却媒体流路３８の最外周を構成する波状凸部３４ｂｂの側部に当接する複数の閉塞シール部５４が設けられている。そして、閉塞シール部５４は、波状凸部３４ｂｂの側部波形状の一部に倣う少なくとも凸形状５４ａを有し、この凸形状５４ａが前記波状凸部３４ｂｂの側部に当接している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体と長方形状の金属セパレータとが積層され、前記金属セパレータ間には、電極範囲を周回して長辺方向に冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されるとともに、前記金属セパレータには、長辺方向一端側に前記冷却媒体流路を挟んで一対の冷却媒体供給連通孔が設けられ、且つ長辺方向他端側に前記冷却媒体流路を挟んで一対の冷却媒体排出連通孔が設けられる燃料電池に関する。

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。

通常、燃料電池には、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体を気密（液密）に保持するために、種々のシール構造が採用されている。例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックは、図１０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、上記の単位セル１では、冷却水の流れ方向を酸化剤ガス及び燃料ガスの流れ方向と平行に設定することが考えられる。具体的には、燃料ガス供給口４ａ及び酸化剤ガス供給口５ａに隣接する冷却水供給口６ａ及び冷却水排出口６ｂを、一対の冷却水供給口に設定する一方、燃料ガス排出口４ｂ及び酸化剤ガス排出口５ｂに隣接する冷却水供給口６ａ及び冷却水排出口６ｂを、一対の冷却水排出口に設定することにより、冷却水が上下に流通することができる。

ところが、冷却水流路は、溝形状７ｂと溝形状８ｂとが重なり合って形成されており、最外周の前記溝形状７ｂ及び前記溝形状８ｂの外方には、冷却水がバイパスする、所謂、ショートカットが発生するという問題がある。特に、冷却水流路の形状が波形状を有するため、形状が複雑化して冷却水を良好にシールすることができないという問題がある。

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、冷却媒体流路全域にわたって冷却媒体を良好に流通させることができ、前記冷却媒体のショートカットを可及的に阻止することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体と長方形状の金属セパレータとが積層され、前記金属セパレータ間には、電極範囲を周回して長辺方向に冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されるとともに、前記金属セパレータには、長辺方向一端側に前記冷却媒体流路を挟んで一対の冷却媒体供給連通孔が設けられ、且つ長辺方向他端側に前記冷却媒体流路を挟んで一対の冷却媒体排出連通孔が設けられる燃料電池に関するものである。

そして、冷却媒体流路は、波形状を有する複数の波状凸部間に形成される一方、金属セパレータの外側から、前記冷却媒体流路の最外周を構成する前記波状凸部の側部に当接するとともに、側部波形状の一部に倣う少なくとも凸形状を有する閉塞シール部が設けられている。

また、金属セパレータには、複数の閉塞シール部が一体に配設されることが好ましい。

さらに、閉塞シール部は、金属セパレータのセパレータ面から離間する方向に傾斜して冷媒体流路側に突出することが好ましい。

さらにまた、金属セパレータの長手方向一端部には、使用前の燃料ガス及び酸化剤ガスを積層方向に流通させる燃料ガス供給連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔が形成される一方、前記金属セパレータの長手方向他端部には、使用後の前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを積層方向に流通させる燃料ガス排出連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔が形成され、前記金属セパレータの短手方向両端部には、前記燃料ガス供給連通孔及び前記酸化剤ガス供給連通孔に近接して使用前の冷却媒体を積層方向に流通させる一対の冷却媒体供給連通孔と、前記燃料ガス排出連通孔及び前記酸化剤ガス排出連通孔に近接して使用後の前記冷却媒体を積層方向に流通させる一対の冷却媒体排出連通孔とが形成されることが好ましい。

また、閉塞シール部は、隣接する金属セパレータにそれぞれ設けられるシール部材が互いに密着することにより構成されることが好ましい。

本発明によれば、閉塞シール部が、金属セパレータの外側から冷却媒体流路の最外周を構成する波状凸部の側部に当接するとともに、前記閉塞シール部は、側部波形状の一部に倣う少なくとも凸形状を有している。このため、閉塞シール部は、側部波形状の外側に突出する凸部側の他、前記側部波形状の内側に突出する凹部側をも有効にシールすることができる。

これにより、簡単な構成で、冷却媒体流路全域にわたって冷却媒体を良好に流通させることができる。従って、冷却媒体が、冷却媒体流路の最外周を構成する波状凸部の側部に沿って冷却媒体供給連通孔から冷却媒体排出連通孔にショートカットすることを可及的に阻止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１金属セパレータの正面の説明図である。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。前記燃料電池の、図４中、Ｖ−Ｖ線断面説明図である。前記燃料電池の、図４中、ＶＩ−ＶＩ線断面説明図である。本発明の第２の実施形態に係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。前記燃料電池の、図８中、ＩＸ−ＩＸ線断面説明図である。特許文献１に開示されている単位セルの分解斜視説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、矢印Ａ方向（水平方向）に複数積層されて燃料電池スタック１１を構成する。燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１２と、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（長方形状）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が対称位置に設けられるとともに、前記燃料電池１０の両端縁部下方には、前記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が対称位置に設けられる。

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２に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ｂ（面１４ａとは反対の面）には、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状凸部３０ｂが設けられる。波状凸部３０ｂは、後述する冷却媒体流路３８の一部を構成する。

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２参照）。この冷却媒体流路３８は、電解質膜・電極構造体１２の電極範囲を周回して矢印Ｃ方向に冷却媒体を流通させる。

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状凸部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状凸部３４ｂとを、互いに位相をずらして重ね合わせることにより、矢印Ｃ方向に延在して形成される。冷却媒体流路３８の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部４０ａ及び出口バッファ部４０ｂが設けられる。

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、弾性を有する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２に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ｂには、第１シール部材４２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連結通路４７ａが形成される。面１４ｂには、第１シール部材４２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連結通路４７ｂが形成される。

第１シール部材４２の冷却媒体流路３８を周回する直線状の内周端部４２ａには、第１金属セパレータ１４の外側から、前記冷却媒体流路３８の最外周を構成する波状凸部３０ｂｂの側部に当接する複数の閉塞シール部４８が設けられる。閉塞シール部４８は、冷却媒体の集中を防止し得る部位、例えば、第１金属セパレータ１４の長手方向に沿って、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び冷却媒体排出連通孔２２ｂの近傍に２つずつ（１つずつ又は３つ以上ずつでもよい）設けられる。

閉塞シール部４８は、第１シール部材４２に一体成形されており、例えば、成形時に第１金属セパレータ１４の面１４ｂから外方に突出する、所謂、フラッパ形状に設定されることが好ましい（図５参照）。

閉塞シール部４８は、波状凸部３０ｂｂの側部波形状の一部（内側に突出する凹部側形状）に倣う少なくとも凸形状４８ａを有する。なお、この閉塞シール部４８は、波状凸部３０ｂｂの側部波形状の外側に突出する凸部側形状と凹部側形状とに倣う１つの波形状を有していてもよい。

閉塞シール部４８は、例えば、冷却媒体流路３８の流路高さ（深さ）の半分の厚さに設定されることが好ましい。後述するように、第２金属セパレータ１６の面１６ｂ側にも、閉塞シール部４８と同様の閉塞シール部５４が形成されるからである。

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連結通路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連結通路５２ｂが形成される。

第２シール部材４４の冷却媒体流路３８を周回する直線状の内周端部４４ａには、第２金属セパレータ１６の外側から、前記冷却媒体流路３８の最外周を構成する波状凸部３４ｂｂの側部に当接する複数の閉塞シール部５４が設けられる。閉塞シール部５４は、冷却媒体の集中を防止し得る部位、例えば、第２金属セパレータ１６の長手方向に沿って、冷却媒体供給連通孔２２ａ及び冷却媒体排出連通孔２２ｂの近傍に２つずつ（１つずつ又は３つ以上ずつでもよい）設けられる。

閉塞シール部５４は、第２シール部材４４に一体成形されており、例えば、成形時に第２金属セパレータ１６の面１６ｂから外方に突出する、所謂、フラッパ形状に設定されることが好ましい。

閉塞シール部５４は、波状凸部３４ｂｂの側部波形状の一部（内側に突出する凹部側形状）に倣う少なくとも凸形状５４ａを有する。なお、閉塞シール部５４は、波状凸部３４ｂｂの側部波形状の外側に突出する凸部側形状と凹部側形状とに倣う１つの波形状を有していてもよい。閉塞シール部５４は、例えば、冷却媒体流路３８の流路高さ（深さ）の半分の厚さに設定されることが好ましい。

図４〜図６に示すように、閉塞シール部４８と閉塞シール部５４とは、互いに位相をずらして重なり合っている。

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）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方向両側に移動した後、一対の冷却媒体排出連通孔２２ｂに排出される。

この場合、第１の実施形態では、図２に示すように、第１金属セパレータ１４に設けられる冷却媒体流路３８は、波状凸部３０ｂ間に形成されている。第１シール部材４２の内周端部４２ａには、冷却媒体流路３８の最外周を構成する波状凸部３０ｂｂの側部に当接する複数の閉塞シール部４８が設けられている。そして、閉塞シール部４８は、波状凸部３０ｂｂの側部波形状の一部に倣う少なくとも凸形状４８ａを有し、この凸形状４８ａが前記波状凸部３０ｂｂの側部に当接している。

このため、閉塞シール部４８は、波状凸部３０ｂｂの側部波形状の外側に突出する凸部側の他、前記側部波形状の内側に突出する凹部側をも有効にシールすることができる。

一方、図４に示すように、第２金属セパレータ１６に設けられる冷却媒体流路３８は、波状凸部３４ｂ間に形成されている。一方、第２シール部材４４の内周端部４４ａには、冷却媒体流路３８の最外周を構成する波状凸部３４ｂｂの側部に当接する複数の閉塞シール部５４が設けられている。そして、閉塞シール部５４は、波状凸部３４ｂｂの側部波形状の一部に倣う少なくとも凸形状５４ａを有し、この凸形状５４ａが前記波状凸部３４ｂｂの側部に当接している。

このため、閉塞シール部５４は、波状凸部３４ｂｂの側部波形状の外側に突出する凸部側の他、前記側部波形状の内側に突出する凹部側をも有効にシールすることができる。

従って、簡単な構成で、冷却媒体流路３８の全域にわたって冷却媒体を良好に流通させることが可能になる。これにより、冷却媒体が、冷却媒体流路３８の最外周を構成する溝部に沿って冷却媒体供給連通孔２２ａから冷却媒体排出連通孔２２ｂにショートカットすることを可及的に阻止するとともに、冷却効率が向上して発電効率を良好に高めることができるという効果が得られる。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池６０は、矢印Ａ方向（水平方向）に複数積層されて燃料電池スタック６２を構成する。なお、第１の実施形態に係る燃料電池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。

燃料電池６０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６４及び第２金属セパレータ６６とを備える。第１金属セパレータ６４には、閉塞シール部４８が設けられておらず、第２金属セパレータ６６には、前記閉塞シール部４８と閉塞シール部５４とが一体化された閉塞シール部６８が設けられる。

図８及び図９に示すように、閉塞シール部６８は、冷却媒体流路３８の流路高さ（深さ）の半分の厚さに設定されて波状凸部３４ｂｂの側部波形状の一部（内側に突出する凹部側形状）に倣う凸形状６８ａと、冷却媒体流路３８の流路高さ（深さ）の厚さに設定されて波状凸部３０ｂｂの側部波形状の一部（内側に突出する凹部側形状）に倣う凸形状６８ｂとを有する。

このように構成される第２の実施形態では、冷却媒体が、冷却媒体流路３８の最外周を構成する溝部に沿って冷却媒体供給連通孔２２ａから冷却媒体排出連通孔２２ｂにショートカットすることを可及的に阻止することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

１０、６０…燃料電池１１、６２…燃料電池スタック
１２…電解質膜・電極構造体１４、１６、６４、６６…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、３０ｂ、３４ａ、３４ｂ、３４ｂｂ…波状凸部
３４…燃料ガス流路３８…冷却媒体流路
４２、４４…シール部材４８、５４、６８…閉塞シール部
４８ａ、５４ａ、６８ａ、６８ｂ…凸形状

Claims

電解質の両側に一対の電極が設けられる電解質・電極構造体と長方形状の金属セパレータとが積層され、前記金属セパレータ間には、電極範囲を周回して長辺方向に冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されるとともに、前記金属セパレータには、長辺方向一端側に前記冷却媒体流路を挟んで一対の冷却媒体供給連通孔が設けられ、且つ長辺方向他端側に前記冷却媒体流路を挟んで一対の冷却媒体排出連通孔が設けられる燃料電池であって、
前記冷却媒体流路は、波形状を有する複数の波状凸部間に形成される一方、
前記金属セパレータの外側から、前記冷却媒体流路の最外周を構成する前記波状凸部の側部に当接するとともに、側部波形状の一部に倣う少なくとも凸形状を有する閉塞シール部が設けられることを特徴とする燃料電池。
請求項１記載の燃料電池において、前記金属セパレータには、複数の前記閉塞シール部が一体に配設されることを特徴とする燃料電池。
請求項１又は２記載の燃料電池において、前記閉塞シール部は、前記金属セパレータのセパレータ面から離間する方向に傾斜して前記冷媒体流路側に突出することを特徴とする燃料電池。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記金属セパレータの長手方向一端部には、使用前の燃料ガス及び酸化剤ガスを積層方向に流通させる燃料ガス供給連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔が形成される一方、
前記金属セパレータの長手方向他端部には、使用後の前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを積層方向に流通させる燃料ガス排出連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔が形成され、
前記金属セパレータの短手方向両端部には、前記燃料ガス供給連通孔及び前記酸化剤ガス供給連通孔に近接して使用前の前記冷却媒体を積層方向に流通させる一対の前記冷却媒体供給連通孔と、
前記燃料ガス排出連通孔及び前記酸化剤ガス排出連通孔に近接して使用後の前記冷却媒体を積層方向に流通させる一対の前記冷却媒体排出連通孔と、
が形成されることを特徴とする燃料電池。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記閉塞シール部は、隣接する前記金属セパレータにそれぞれ設けられるシール部材が互いに密着することにより構成されることを特徴とする燃料電池。