JP2020194656A - 燃料電池および燃料電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非発電セルを設けることに起因する製造コストの増加を抑える。【解決手段】発電セルの第１樹脂フレームは、膜電極接合体の一方の面に燃料ガスを導くための燃料ガス連通構造と、膜電極接合体の他方の面に酸化ガスを導くための酸化ガス連通構造と、を備え、非発電セルの第２樹脂フレームは、導電性部材に燃料ガスを導くための燃料ガス連通構造と、導電性部材に酸化ガスを導くための酸化ガス連通構造と、のうちのいずれか一方を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池および燃料電池の製造方法に関する。

燃料電池として、積層された発電セルを備える燃料電池スタックの一部、例えば、スタックの端部に、発電が行なわれない非発電セル（ダミーセル）を配置する構成が提案されている。このような燃料電池の構成としては、発電セルと非発電セルとのそれぞれにおいて、ガスセパレータの面上に互いに異なる形状のガスケットを形成して、非発電セルにおいては、このようなガスケットによって、マニホールドから非発電セル内の空間への反応ガスの流入を妨げる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１４７５０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、ガスセパレータ上に設けたガスケットの形状を非発電セルにおいて発電セルとは異ならせることによって、非発電セルへの反応ガス流れを妨げる場合には、非発電セル用のガスケットを形成するために、発電セル用のガスケットを形成するための金型とは異なる種類の金型が必要になる場合があった。その結果、金型を別途用意するために、製造コストが増加するという問題が生じ得た。

本発明は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、燃料ガスおよび酸化ガスの供給を受けて発電する発電セルと、発電を行なわない非発電セルと、が積層された燃料電池スタックを備える。前記発電セルは、一対の第１ガスセパレータと、前記一対の第１ガスセパレータの間に配置される膜電極接合体と、前記膜電極接合体の外周を囲んで前記膜電極接合体を保持し、前記一対の第１ガスセパレータに挟持された第１樹脂フレームと、を備え、前記非発電セルは、一対の第２ガスセパレータと、前記一対の第２ガスセパレータ間に配置され、前記一対の第２ガスセパレータのそれぞれの内面に接触する導電性部材と、前記導電性部材の外周を囲み、前記一対の第２ガスセパレータに挟持された第２樹脂フレームと、を備える。前記第１樹脂フレームは、前記膜電極接合体の一方の面に前記燃料ガスを導くための第１燃料ガス連通構造と、前記膜電極接合体の他方の面に前記酸化ガスを導くための第１酸化ガス連通構造と、を備え、前記第２樹脂フレームは、前記一対の第２ガスセパレータ間に前記燃料ガスを導くための第２燃料ガス連通構造と、前記一対の第２ガスセパレータ間に前記酸化ガスを導くための第２酸化ガス連通構造と、のうちのいずれか一方を備える。
この形態の燃料電池によれば、発電セルで用いられる樹脂フレームと同様の樹脂フレームを用いて、非発電セルに対する燃料ガスあるいは酸化ガスの流入を妨げるため、異なる形状のガスケットを形成するための異なる種類の金型を用意する必要が無い。そのため、非発電セルを設けることに起因する製造コストの増加を抑えることができる。第１樹脂フレームと第２樹脂フレームとは、それぞれ、共通するフレーム状部材に対する打ち抜き加工等の簡便な加工により作製することが可能であり、非発電セルを設けることに起因する製造コストの増加を抑えることができる。また、燃料ガスと酸化ガスとのうちの一方の反応ガスを、一対の第２ガスセパレータ間に流すため、その一方の反応ガスが流れる流路における排水性を高めることができる。
（２）上記形態の燃料電池において、前記第２樹脂フレームは、前記第２燃料ガス連通構造を備え、前記第２燃料ガス連通構造が形成する流路は、前記第１燃料ガス連通構造が形成する流路よりも、断面積が小さい箇所を有することとしてもよい。この形態の燃料電池によれば、非発電セル内を燃料ガスが流れる際の流路抵抗を高めることができる。その結果、非発電セルに隣接する発電セル、あるいは非発電セルの近傍に配置される発電セルを流れる燃料ガスの流量が、非発電セルを設けることに起因して減少することを抑えて、電池性能を高めることができる。
（３）上記形態の燃料電池において、前記第２樹脂フレームは、前記第２酸化ガス連通構造を備え、前記第２酸化ガス連通構造が形成する流路は、前記第１酸化ガス連通構造が形成する流路よりも、断面積が小さい箇所を有することとしてもよい。この形態の燃料電池によれば、非発電セル内を酸化ガスが流れる際の流路抵抗を高めることができる。その結果、非発電セルに隣接する発電セル、あるいは非発電セルの近傍に配置される発電セルを流れる酸化ガスの流量が、非発電セルを設けることに起因して減少することを抑えて、電池性能を高めることができる。
（４）上記形態の燃料電池において、前記導電性部材は、多孔質体であることとしてもよい。この形態の燃料電池によれば、非発電セル内を燃料ガスまたは酸化ガスが流れる際の流路抵抗が小さくなることにより、非発電セルを介した排水性を高めることができる。
（５）本発明の他の形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、燃料ガスおよび酸化ガスの供給を受けて発電する発電セルと、発電を行なわない非発電セルと、が積層された燃料電池スタックを備える。前記発電セルは、一対の第１ガスセパレータと、前記一対の第１ガスセパレータの間に配置される膜電極接合体と、前記膜電極接合体の外周を囲んで前記膜電極接合体を保持し、前記一対の第１ガスセパレータに挟持された第１樹脂フレームと、を備え、前記非発電セルは、一対の第２ガスセパレータと、前記一対の第２ガスセパレータ間に配置され、前記一対の第２ガスセパレータのそれぞれの内面に接触する導電性部材と、前記導電性部材の外周を囲み、前記一対の第２ガスセパレータに挟持された第２樹脂フレームと、を備える。前記第１樹脂フレームは、前記膜電極接合体の一方の面に前記燃料ガスを導くための第１燃料ガス連通構造と、前記膜電極接合体の他方の面に前記酸化ガスを導くための第１酸化ガス連通構造と、を備え、前記第２樹脂フレームは、前記一対の第２ガスセパレータ間への前記燃料ガスの導入、および、前記一対の第２ガスセパレータ間への前記酸化ガスの導入、を遮断する。
この形態の燃料電池によれば、発電セルで用いられる樹脂フレームと同様の樹脂フレームを用いて、非発電セルに対する燃料ガスおよび酸化ガスの流入を遮断するため、異なる形状のガスケットを形成するための異なる種類の金型を用意する必要が無い。そのため、非発電セルを設けることに起因する製造コストの増加を抑えることができる。第１樹脂フレームと第２樹脂フレームとは、それぞれ、共通するフレーム状部材に対する打ち抜き加工等の簡便な加工により作製することが可能であり、非発電セルを設けることに起因する製造コストの増加を抑えることができる。また、一対の第２ガスセパレータ間への反応ガスの流れを遮断するため、非発電セルに反応ガスを供給するために要するエネルギを削減することができる。
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池の製造方法、燃料電池用の非発電セル、あるいは、非発電セルの製造方法等の形態で実現することができる。

燃料電池スタックの斜視図。 発電セルの概略構成を表わす分解斜視図。 ガスセパレータの平面図。 非発電セルの概略構成を示す分解斜視図。 非発電セルの酸化ガスのマニホールド孔近傍の様子を表わす断面模式図。 非発電セルの燃料ガスのマニホールド孔近傍の様子を表わす断面模式図。 燃料電池の製造方法を表わす工程図。 発電セルのスリット部を含む部位の様子を表わす断面模式図。 非発電セルのスリット部を含む部位の様子を表わす断面模式図。 非発電セルのスリット部を含む部位の様子を表わす断面模式図。 非発電セルのスリット部を含む部位の様子を表わす断面模式図。 非発電セルのスリット部を含む部位の様子を表わす断面模式図。 非発電セルの概略構成を示す分解斜視図。 非発電セルの概略構成を示す分解斜視図。 燃料電池スタックの概略構成を示す説明図。 燃料電池スタックの概略構成を示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
（Ａ−１）燃料電池の全体構成：
図１は、本発明の第１実施形態としての燃料電池が備える燃料電池スタック１０の外観の概略を示す斜視図である。本実施形態の燃料電池は、固体高分子形燃料電池であるが、固体酸化物形燃料電池等、他種の燃料電池とすることもできる。燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１００と、２つの非発電セル２００と、集電板３００、３１０と、絶縁板３２０、３３０と、エンドプレート３４０、３５０と、を備える。２つの非発電セル２００は、積層された複数の発電セル１００の両側に１つずつ配置されている。一方の非発電セル２００の外側には、集電板３００、絶縁板３２０、エンドプレート３４０がこの順で積層されており、他方の非発電セル２００の外側には、集電板３１０、絶縁板３３０、エンドプレート３５０がこの順で積層されている。図１に示すように、本実施形態では、燃料電池スタック１０の幅方向をｘ方向として示し、燃料電池スタック１０の高さ方向をｙ方向として示し、燃料電池スタック１０の積層方向をｚ方向として示す。

燃料電池スタック１０には、燃料電池スタック１０を貫通して、燃料電池スタック１０の積層方向に延びるマニホールドとして、酸化ガス供給マニホールド１３１、酸化ガス排出マニホールド１３６、燃料ガス供給マニホールド１３４、燃料ガス排出マニホールド１３３、冷媒供給マニホールド１３２、冷媒排出マニホールド１３５が設けられている。酸化ガス供給マニホールド１３１は、各発電セル１００に対して、酸化ガス（例えば空気）を供給するためのマニホールドであり、酸化ガス排出マニホールド１３６は、各発電セル１００から排出されたカソードオフガスが集合するマニホールドである。燃料ガス供給マニホールド１３４は、各発電セル１００に対して、燃料ガス（例えば水素ガス）を供給するためのマニホールドであり、燃料ガス排出マニホールド１３３は、各発電セル１００から排出されたアノードオフガスが集合するマニホールドである。冷媒供給マニホールド１３２は、各発電セル１００間に設けられるセル間冷媒流路に対して冷媒を供給するためのマニホールドであり、冷媒排出マニホールド１３５は、各セル間冷媒流路から排出された冷媒が集合するマニホールドである。

（Ａ−２）発電セルの構造：
図２は、発電セル１００の概略構成を模式的に表わす分解斜視図である。なお、図１、図２、および後述する各図は、本実施形態の燃料電池の各部の様子を模式的に示しているため、図に示された各部のサイズは、具体的なサイズを表わすものではない。発電セル１００は、膜電極ガス拡散層接合体１８（Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly１８、以後、ＭＥＧＡ１８とも呼ぶ）と、ガスセパレータ４０，５０と、第１樹脂フレーム２５と、を備えている。

ＭＥＧＡ１８は、電解質膜と、電解質膜の各々の面に形成された触媒電極層であるアノードおよびカソードと、を備える膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly、以後、ＭＥＡとも呼ぶ）、および、ＭＥＡを挟持する一対のガス拡散層を備える。第１樹脂フレーム２５は、ＭＥＧＡ１８の外周部、すなわちＭＥＡの外周部を囲んで、ＭＥＡを保持している。ＭＥＧＡ１８と第１樹脂フレーム２５とが接合された構造は、「第１フレーム接合体」とも呼ぶ。第１フレーム接合体は、ガスセパレータ４０，５０によって挟持される。ＭＥＧＡ１８において、電解質膜上にアノードが形成される側の面はガスセパレータ４０と対向しており、ＭＥＧＡ１８とガスセパレータ４０との間には、燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路が形成される。ＭＥＧＡ１８において、電解質膜上にカソードが形成される側の面はガスセパレータ５０と対向しており、ＭＥＧＡ１８とガスセパレータ５０との間には、酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路が形成される。発電セル１００が備えるガスセパレータ４０，５０は、「第１ガスセパレータ」とも呼ぶ。

ＭＥＧＡ１８において、電解質膜は、高分子電解質材料、例えばフッ素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、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す。アノードおよびカソードは、気孔を有する多孔質体であり、例えば白金、あるいは白金合金等の触媒を担持した導電性粒子、例えばカーボン粒子を、プロトン伝導性を有する高分子電解質で被覆して形成される。ガス拡散層は、ガス透過性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、発泡金属や金属メッシュなどの金属製部材、あるいは、カーボンクロスやカーボンペーパなどのカーボン製部材により形成することができる。ＭＥＧＡ１８は、例えば、ＭＥＡとガス拡散層とをプレス接合することにより得られる。

ガスセパレータ４０，５０は、矩形の板状部材である。ガスセパレータ４０，５０は、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼などの金属製部材により形成されている。図２では記載を省略しているが、本実施形態のガスセパレータ４０，５０の表面には、既述したセル内燃料ガス流路、セル内酸化ガス流路、およびセル間冷媒流路を形成するための凹凸形状が形成されている。

第１樹脂フレーム２５は、熱可塑性樹脂等の樹脂を用いて形成されており、外形が矩形の枠状に成形されている。第１樹脂フレーム２５の中央の開口部２５ａは、ＭＥＧＡ１８（ＭＥＡ）の保持領域である。ＭＥＡが開口部２５ａを覆うようにして、ＭＥＡと第１樹脂フレーム２５とを接合することにより、発電セル１００において、セル内燃料ガス流路とセル内酸化ガス流路との間がガスシールされる。また、図２に示すように、第１樹脂フレーム２５には４つのスリット部３９が設けられている。スリット部３９については、後に詳しく説明する。

第１樹脂フレーム２５を構成する材料としては、例えば、官能基の導入により接着性が付与された変成ポリプロピレン等の変成ポリオレフィン（例えば、三井化学株式会社製のアドマー；アドマーは登録商標）を用いることができる。第１樹脂フレーム２５とガスセパレータ４０，５０との間は、加熱プレスによって接着される。第１樹脂フレーム２５を、上記にように接着性が付与された変成ポリオレフィンで形成することにより、第１樹脂フレーム２５とガスセパレータ４０，５０との間の加熱プレスによる接着が、容易になる。あるいは、第１樹脂フレーム２５を、特段の接着性を有しない樹脂により形成する場合には、例えば、第１樹脂フレーム２５の表面に、加熱プレスにより接着性を発揮する接着剤の層を設ければよい。この場合には、第１樹脂フレーム２５は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から選択される樹脂を用いることができる。第１樹脂フレーム２５の表面に設ける接着剤の層は、例えば、シランカップリング剤を含むこととすればよい。

ガスセパレータ４０，５０および第１樹脂フレーム２５には、各々の外周近傍において、燃料電池スタック１０の積層方向に互いに重なる位置に、マニホールドを形成するためのマニホールド孔３１〜３６が設けられている。マニホールド孔３１は酸化ガス供給マニホールド１３１を形成し、マニホールド孔３２は冷媒供給マニホールド１３２を形成し、マニホールド孔３３は燃料ガス排出マニホールド１３３を形成し、マニホールド孔３４は燃料ガス供給マニホールド１３４を形成し、マニホールド孔３５は冷媒排出マニホールド１３５を形成し、マニホールド孔３６は酸化ガス排出マニホールド１３６を形成する。

本実施形態の第１樹脂フレーム２５には、図２に示すように、各マニホールド孔３１，３３，３４，３６の近傍であって、ＭＥＧＡ１８が配置される開口部２５ａ寄りの位置に、スリット部３９が設けられている。各々のスリット部３９は、マニホールド孔３１，３３，３４，３６の外周近傍からＭＥＧＡ１８の外周近傍に向かって延びる細長い複数の貫通孔であるスリットを備える。各々のスリットは、第１樹脂フレーム２５がガスセパレータ４０，５０に挟持されたときに、ガスセパレータ４０，５０の表面に形成された凹凸形状と共に、マニホールド孔３１，３３，３４，３６の各々と、対応するセル内ガス流路とを連通させる連通路を形成する。すなわち、第１樹脂フレーム２５がガスセパレータ４０，５０と積層されて燃料電池スタック１０に組み込まれたときに、スリット部３９によって、マニホールド孔３３，３４が形成する燃料ガスのマニホールドはセル内燃料ガス流路と連通され、マニホールド孔３１，３６が形成する酸化ガスのマニホールドはセル内酸化ガス流路と連通される。燃料ガス供給マニホールド１３４を形成するマニホールド孔３４の近傍に設けられるスリット部３９と、燃料ガス排出マニホールド１３３を形成するマニホールド孔３３の近傍に設けられるスリット部３９と、を合わせて、「第１燃料ガス連通構造」とも呼ぶ。また、酸化ガス供給マニホールド１３１を形成するマニホールド孔３１の近傍に設けられるスリット部３９と、酸化ガス排出マニホールド１３６を形成するマニホールド孔３６の近傍に設けられるスリット部３９と、を合わせて、「第１酸化ガス連通構造」とも呼ぶ。

図３は、ガスセパレータ５０を、第１樹脂フレーム２５に対向する面とは異なる面から見た様子を表わす平面図である。既述したように、ガスセパレータ５０には、６つのマニホールド孔３１〜３６が設けられている。ガスセパレータ５０の外周の４辺のうち、Ｙ方向に延びる２辺の一方に沿って、マニホールド孔３１〜３３が形成されており、Ｙ方向に延びる２辺の他方に沿って、マニホールド孔３４〜３６が形成されている。

図３に示すように、ガスセパレータ５０における図３に表われる面上には、ガスケット６０，８６が設けられている。ガスケット６０，８６は、複数の発電セル１００を積層したときに、隣り合う一方の発電セル１００のガスセパレータ５０と他方の発電セル１００のガスセパレータ４０との間に形成される流路をシールする。具体的には、ガスケット８６は、マニホールド孔３２，３５が形成する冷媒のマニホールドとセル間冷媒流路とをまとめてシールする。また、ガスケット６０は、セル間において、マニホールド孔３１，３３，３４，３６が形成するガスマニホールドをシールする。各々の発電セル１００のガスセパレータ５０上に形成されるガスケット６０，８６は、積層方向に互いに重なる位置に設けられている。ガスケット６０，８６は、弾性体により構成することができる。用いる弾性体としては、例えば、ゴム、あるいは熱可塑性エラストマを挙げることができる。

図３では、ガスセパレータ５０上にガスケット６０，８６が線状に形成される位置を太線で示すと共に、ガスセパレータ５０に設けられた線状の凸部３８，８７，８８が形成される位置を細線で示している。ガスセパレータ５０に隣接する図示しないガスセパレータ４０には、上記凸部３８，８７，８８と積層方向に互いに重なる位置に、凸部３８，８７，８８に対向する凸部が形成されている。これら積層方向に互いに重なる位置に設けられた凸部は、発電セル１００が積層されるときには、隣接する一方の発電セル１００が備えるガスセパレータ４０に設けられた上記凸部の頭頂部と、隣接する他方の発電セル１００が備えるガスセパレータ５０に設けられた凸部３８，８７，８８の頭頂部とが、互いに接する。これらの凸部は、燃料電池スタック１０の強度を確保するための構造である。

さらに、図３には、図３に表われる面の裏面側で、ガスセパレータ５０と重なる第１樹脂フレーム２５との間で線状に形成される接着性シール部２４，２６，２７の位置が破線で示されている。接着性シール部２４，２６，２７では、第１樹脂フレーム２５とガスセパレータ４０，５０との間が、気密に接着される。接着性シール部２４は、マニホールド孔３２，３５が形成する冷媒のマニホールドをシールする。接着性シール部２６は、スリット部３９が形成される箇所以外の箇所において、マニホールド孔３１，３３，３４，３６が形成するガスマニホールドを囲んで、シールする。接着性シール部２７は、ガスセパレータ５０おび第１樹脂フレーム２５の外周に沿って設けられており、発電セル１００内に形成されるセル内燃料ガス流路およびセル内酸化ガス流路をシールする。各々の発電セル１００においてガスセパレータ４０，５０間に形成される接着性シール部２４，２６，２７は、積層方向に互いに重なる位置に設けられている。

（Ａ−３）非発電セルの構造：
図４は、非発電セル２００の概略構成を示す分解斜視図である。非発電セル２００は、発電セル１００と共通する部材として、ガスセパレータ４０，５０を備える。非発電セル２００が備えるガスセパレータ４０，５０は、「第２ガスセパレータ」とも呼ぶ。非発電セル２００は、さらに、発電セル１００における第１樹脂フレーム２５に代えて第２樹脂フレーム１２５を備え、ＭＥＧＡ１８に代えて導電性部材１１８を備える。

第２樹脂フレーム１２５は、第１樹脂フレーム２５と比べて、スリット部３９の数が異なる。第２樹脂フレーム１２５において、第１樹脂フレーム２５と共通する部分には同じ参照番号を付している。第２樹脂フレーム１２５は、酸化ガスのマニホールドを形成するマニホールド孔３１，３６の各々の近傍に、第１樹脂フレーム２５と同様のスリット部３９を有するが、第１樹脂フレーム２５とは異なり、燃料ガスのマニホールドを形成するマニホールド孔３３，３４の近傍にはスリット部３９を有しない。第２樹脂フレーム１２５において、酸化ガス供給マニホールド１３１を形成するマニホールド孔３１の近傍に設けられるスリット部３９と、酸化ガス排出マニホールド１３６を形成するマニホールド孔３６の近傍に設けられるスリット部３９と、を合わせて、「第２酸化ガス連通構造」とも呼ぶ。

導電性部材１１８は、多孔質な導電性部材によって構成されている。具体的には、本実施形態での導電性部材１１８は、発電セル１００が備える２枚のガス拡散層と同様の２枚のガス拡散層を重ね合わせた構造を有している。このような導電性部材１１８は、第２樹脂フレーム１２５の中央の開口部２５ａ内に配置されて、第２樹脂フレーム１２５に接合されている。導電性部材１１８と第２樹脂フレーム１２５とが接合された構造は、「第２フレーム接合体」とも呼ぶ。非発電セル２００内において、導電性部材１１８は、ガスセパレータ４０，５０の内面に接触する。

非発電セル２００は、発電セル１００と同様に、ガスケットおよび接着性シール部を備える。すなわち、図３に示すように、非発電セル２００のガスセパレータ５０におけるセル間冷媒流路側の面には、ガスケット８６，８８が設けられており、ガスセパレータ４０，５０と、第２樹脂フレーム１２５との間には、接着性シール部２４，２６，２７が形成されている。

非発電セル２００の第２樹脂フレーム１２５は、燃料ガスのマニホールドを形成するマニホールド孔３３，３４の近傍にスリット部３９を有しないため、燃料ガス供給マニホールド１３４および燃料ガス排出マニホールド１３３と、非発電セル２００の内部との間の燃料ガスの流れは遮断されている。第２樹脂フレーム１２５は、酸化ガスのマニホールドを形成するマニホールド孔３１，３６の近傍に設けられたスリット部３９を有するため、非発電セル２００内の空間を経由して、酸化ガス供給マニホールド１３１から酸化ガス排出マニホールド１３６へと酸化ガスが流れる。本実施形態では、第２樹脂フレーム１２５に接合された導電性部材１１８は多孔質体であるため、ガスセパレータ４０，５０間に形成される空間は、導電性部材１１８に遮断されることなく連通している。そのため、非発電セル２００内に流入する酸化ガスは、導電性部材１１８のガスセパレータ４０側の空間と、導電性部材１１８のガスセパレータ５０側の空間の双方を流れることができる。非発電セル２００においてガスセパレータ４０，５０間に形成されて酸化ガスが流れる空間を、「非発電セル内空間」とも呼ぶ。

図５は、非発電セル２００のマニホールド孔３４の近傍であって、発電セル１００においてスリットが設けられた位置と積層方向に重なる位置の様子を表わす断面模式図である。図６は、非発電セル２００のマニホールド孔３６の近傍であって、スリットが設けられた位置の様子を表わす断面模式図である。図５に示す断面の位置を、図３において５-５断面として示し、図６に示す断面の位置を、図３において６−６断面として示す。図５は、燃料ガス供給マニホールド１３４と非発電セル内空間との間が閉塞されている箇所の様子を表わし、図６は、酸化ガス排出マニホールド１３６と非発電セル内空間との間がスリットによって連通している様子を表わす。

（Ａ−４）燃料電池の製造方法：
図７は、本実施形態の燃料電池の製造方法を表わす工程図である。燃料電池を製造する際には、まず、発電セル１００のためのＭＥＧＡ１８、および、非発電セル２００のための導電性部材１１８を用意する（ステップＳ１００）。そして、第１樹脂フレーム２５および第２樹脂フレーム１２５を作製する（ステップＳ１１０）。第１樹脂フレーム２５と第２樹脂フレーム１２５とは、スリット部３９の配置（数）のみが異なる。ステップＳ１１０では、樹脂フレームに設けるべきスリット部を、樹脂フレームごとに、１度の打ち抜き加工により形成する。そのため、ステップＳ１１０では、打ち抜き加工に用いる打ち抜き型に配置する抜き刃の配置（数）を変更することにより、第１樹脂フレーム２５および第２樹脂フレーム１２５を作製する。

その後、ステップＳ１００で用意したＭＥＧＡ１８とステップＳ１１０で作製した第１樹脂フレーム２５とを接合して第１フレーム接合体を作製すると共に、ステップＳ１００で用意した導電性部材１１８とステップＳ１１０で作製した第２樹脂フレーム１２５とを接合して第２フレーム接合体を作製する（ステップＳ１２０）。本実施形態のＭＥＧＡ１８では、電解質膜の外周部において、カソードおよびガス拡散層に覆われずに電解質膜が露出する領域が設けられている。ステップＳ１２０でＭＥＧＡ１８と第１樹脂フレーム２５とを接合する際には、上記した電解質膜が露出する領域と、第１樹脂フレーム２５における中央の開口部２５ａを形成する内側周縁部とが、接着される。このような接着は、例えば、第１樹脂フレーム２５上の接着箇所に、ＵＶ（紫外線）硬化型の接着剤を含む接着層を設け、ＵＶ照射することにより行なえばよい。ＵＶ硬化型の接着剤としては、例えば、ポリイソブチレンやブチルゴムを含む接着剤を用いることができる。ステップＳ１２０において、導電性部材１１８の第２樹脂フレーム１２５への接合は、導電性部材１１８の外周部全体で行なう必要は無く、導電性部材１１８の外周部の一部（例えば導電性部材１１８の四隅）を第２樹脂フレーム１２５に接合してもよい。上記接合は、例えば、超音波接合とすることができる。

また、発電セル１００と非発電セル２００に共通する部材として、複数のガスセパレータ４０，５０を用意する（ステップＳ１３０）。そして、ガスセパレータ５０の一方の面に、ガスケット６０，８６を配置する(ステップＳ１４０）。ガスケット６０，８６は、ガスケット６０，８６の形状に応じて作製した金型を用いて形成される。ガスケット６０，８６は、例えば、射出成形によってガスセパレータ５０上に形成すればよい。あるいは、予め成形したガスケット８６，８８を、例えば接着剤を用いてガスセパレータ５０上に接着してもよい。

次に、一対のガスセパレータ４０，５０によって第１フレーム接合体を挟持して、ガスセパレータ４０，５０と第１フレーム接合体とを、加熱プレスのための金型の間に配置する（ステップＳ１５０）。具体的には、ガスセパレータ５０におけるガスケット６０，８６を有しない面が第１フレーム接合体と接するように、一対のガスセパレータ４０，５０で第１フレーム接合体を挟持する。そして、加熱プレスにより、第１樹脂フレーム２５とガスセパレータ４０，５０とを接着して(ステップＳ１６０）、発電セル１００を作製する。ステップＳ１６０の加熱プレスの工程により、第１樹脂フレーム２５とガスセパレータ４０，５０との間において、接着性シール部２４，２６，２７が形成される。

また、一対のガスセパレータ４０，５０によって第２フレーム接合体を挟持して、ガスセパレータ４０，５０と第２フレーム接合体とを、加熱プレスのための金型の間に配置する（ステップＳ１７０）。具体的には、ガスセパレータ５０におけるガスケット６０，８６を有しない面が第２フレーム接合体と接するように、一対のガスセパレータ４０，５０で第２フレーム接合体を挟持する。そして、加熱プレスにより、第２樹脂フレーム１２５とガスセパレータ４０，５０とを接着して(ステップＳ１８０）、非発電セル２００を作製する。ステップＳ１８０の加熱プレスの工程により、第２樹脂フレーム１２５とガスセパレータ４０，５０との間において、接着性シール部２４，２６，２７が形成される。ステップＳ１７０およびステップＳ１８０では、加熱プレスのための金型として、ステップＳ１５０およびステップＳ１６０と共通する金型を用いることができる。

その後、ステップＳ１６０で作製した発電セル１００と、ステップＳ１８０で作製した非発電セル２００と、を含む部材を図１に示すように積層し（ステップＳ１９０）、得られた積層体を積層方向に締結することにより、燃料電池を完成する。

以上のように構成された本実施形態の燃料電池によれば、非発電セル２００における燃料ガスおよび酸化ガスのうちの一方のガスの流通を妨げるために、発電セル１００とは異なるガスケットを設ける必要が無い。そのため、例えば、ガスセパレータ４０，５０上にガスケットを形成するための金型として、発電セル１００を作製する際に用いる金型とは異なる金型を別途用意する必要が無く、非発電セル２００を設けることに起因する製造コストの増加を抑えることができる。

本実施形態では、発電セル１００と非発電セル２００との間で、ガスセパレータ４０，５０を共通で用いることができる。さらに、本実施形態では、第１樹脂フレーム２５および第２樹脂フレーム１２５を、共通のフレーム状部材を用いて作製することができる。すなわち、共通するフレーム状の部材に対して、打ち抜き型に配置する抜き刃の配置（数）を変更して打ち抜き加工するという簡便な加工を行なうことにより、第１樹脂フレーム２５および第２樹脂フレーム１２５を得ることができる。そのため、燃料電池の構成および製造工程を簡素化し、非発電セル２００を設けることに起因する製造コストの増加を抑えることができる。

また、本実施形態では、非発電セル２００において、反応ガスである燃料ガスおよび酸化ガスのうちの、酸化ガスのみを流通させている。このような構成では、非発電セル２００に対して燃料ガスを供給する必要が無いため、非発電セルに燃料ガスを供給する場合に比べて、燃料ガスを供給するための機器、例えば燃料電池に供給する燃料ガスを加圧するためのポンプ等の機器を駆動するためのエネルギを削減することが可能になる。

さらに、非発電セル２００に酸化ガスを流すことにより、燃料電池の発電性能への影響を抑えつつ、酸化ガスが流れる流路からの排水性を高めることができる。反応ガスが流れるセル内燃料ガス流路、セル内酸化ガス流路、および、非発電セル内空間には、燃料ガスや酸化ガスの供給マニホールドから、反応ガスと共に液水が流入し得る。液水が流入したときに、発電セル１００では、ガスの流路内に液水が存在することによって発電性能が影響を受け得るが、非発電セル２００では、液水が流入しても、発電性能が影響を受けない。そして、非発電セル２００では、非発電セル内空間に酸化ガスを流すことによって、継続的に排水を行なうことができる。

また、本実施形態では、導電性部材１１８として、ガス拡散層と同様の多孔質部材を用いており、非発電セル２００においてガスセパレータ４０，５０間に形成される非発電セル内空間全体に、酸化ガスを流している。したがって、非発電セル内空間を酸化ガスが流れる際の流路抵抗は、ＭＥＧＡとガスセパレータ５０との間に形成されるセル内酸化ガス流路を酸化ガスが流れる際の流路抵抗よりも小さくなる。その結果、非発電セル内空間を介した排水性を高めることができる。

さらに、本実施形態の非発電セル２００では、導電性部材１１８として多孔質部材を用いて非発電セル内空間全体を酸化ガスの流路としているため、導電性部材１１８と第２樹脂フレーム１２５との間では、ガスシール性を確保する必要が無い。そのため、ＭＥＡと第１樹脂フレーム２５との間でガスシール性を確保する必要がある発電セル１００とは異なり、非発電セル２００の構造を、より簡素化することができる。

なお、図４に示す第２樹脂フレーム１２５は、マニホールド孔３３，３４の双方の近傍にスリット部３９を有していないが、マニホールド孔３３，３４のうちの一方の近傍にスリット部３９を設けることとしてもよい。このような構成としても、非発電セル内空間に対する燃料ガスの流れを遮断することができる。

Ｂ．第２実施形態：
上記第１実施形態では、非発電セル２００の第２樹脂フレーム１２５に設けたスリット部３９が形成する流路の形状は、発電セル１００の第１樹脂フレーム２５に設けた対応するスリット部３９が形成する流路形状と同じとなっているが、両者を異ならせてもよい。以下では、第２実施形態として、第２樹脂フレーム１２５に設けたスリット部３９が形成する流路が、第１樹脂フレーム２５に設けられた対応するスリット部３９が形成する流路よりも、断面積が小さい箇所を有する構成について説明する。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付す。第２実施形態の第２樹脂フレーム１２５は、第１実施形態の第２樹脂フレーム１２５と、同様の位置にスリット部３９を有している。

図８は、発電セル１００のマニホールド孔３１の近傍に設けたスリット部３９（第１酸化ガス連通構造）を含む部位の様子を表わす断面模式図である。また、図９は、非発電セル２００のマニホールド孔３１の近傍に設けたスリット部３９（第２酸化ガス連通構造）を含む部位の様子を表わす断面模式図である。図８および図９に示す断面の位置は、図３において８-８断面として示している。図８および図９は、スリット部３９が有する各スリット１３９が延びる方向に対して垂直な方向の断面の様子を表わす。

図９に示す第２酸化ガス連通構造は、図８に示す第１酸化ガス連通構造に比べて、スリット１３９の数が少なく、スリット間の距離が長くなっている。そのため、第２酸化ガス連通構造の流路断面積は、第１酸化ガス連通構造の流路断面積よりも、小さい。なお、上記第１酸化ガス連通構造あるいは第２酸化ガス連通構造の流路断面積とは、酸化ガスの流れ方向に垂直な断面において、スリット部３９が備える複数のスリット１３９の各々の流路断面積を合計した面積を指す。このような構成とすることで、非発電セル２００内を酸化ガスが流れる際の流路抵抗を高めることができる。その結果、非発電セル２００に隣接する発電セル１００、あるいは非発電セル２００の近傍に配置される発電セル１００を流れる酸化ガスの流量が、非発電セル２００を設けることに起因して減少することを抑えて、電池性能を高めることができる。

このような構成とすれば、上記のように、第２樹脂フレーム１２５に設けるスリット部３９におけるスリット１３９の数を小さく（スリット間の距離を長く）することにより、非発電セル２００内を酸化ガスが流れる際の流路抵抗を高めることができる。また、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ＭＥＡのようにガス不透過な部材で樹脂フレームの中央の開口部２５ａを塞ぐことなく、非発電セル内空間全体に酸化ガスを流すことにより、非発電セル２００内を酸化ガスが流れる際の流路抵抗を抑えて、排水性を高めることができる。さらに、既述したように、導電性部材１１８を多孔質体として、ガスセパレータ４０，５０間の非発電セル内空間全体に酸化ガスを流すことにより、非発電セル２００内を酸化ガスが流れる際の流路抵抗を小さくできる。そのため、第２樹脂フレーム１２５に設けるスリット部３９の形状、あるいはさらに非発電セル内空間に配置する導電性部材１１８の気孔率等を変更することによって、非発電セル２００内を酸化ガスが流れる際の流路抵抗を調節することができる。このように流路抵抗を調節することで、非発電セル２００における酸化ガスの流量や分配比率等を調節することができる。

図１０は、第２実施形態の第１変形例として、第２樹脂フレーム１２５における既述した８−８断面の様子を、図９と同様にして示す断面模式図である。第２実施形態の第１変形例では、第２酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の幅は、図８に示す第１酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の幅に比べて小さく、スリット間の距離も長くなっている。そのため、第２酸化ガス連通構造の流路断面積は、第１酸化ガス連通構造の流路断面積よりも、小さくなっている。

図１１は、第２実施形態の第２変形例として、第２樹脂フレーム１２５における既述した８−８断面の様子を、図９と同様にして示す断面模式図である。第２実施形態の第２変形例では、第２酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の高さは、図８に示す第１酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の高さに比べて小さくなっている。そのため、第２酸化ガス連通構造の流路断面積は、第１酸化ガス連通構造の流路断面積よりも、小さくなっている。

第２実施形態の第２変形例のように、第２酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の高さを、第１酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の高さに比べて小さくするには、例えば、図７のステップＳ１８０の加熱プレス時の圧力を、ステップＳ１６０の加熱プレス時の圧力よりも大きくすればよい。すなわち、一対のガスセパレータ４０，５０で第２フレーム接合体を挟持した積層体において、第２酸化ガス連通構造と積層方向に重なる位置で上記積層体を押圧して、ガスセパレータ４０，５０と第２樹脂フレーム１２５とを接合する際に、加える圧力を、発電セル１００の作製時よりも大きくすればよい。これにより、加熱プレス時にスリット部３９を潰す程度を大きくして、スリット１３９の流路断面の高さを小さくする、すなわち、スリット１３９を含む部位におけるガスセパレータ４０，５０間の距離を小さくすることができる。このとき、第２酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の全体において、流路断面の高さが小さくなるようにスリット部３９を潰す必要はなく、スリット部３９の少なくとも一部を潰せばよい。これにより、第２酸化ガス連通構造が形成する流路は、第１酸化ガス連通構造が形成する流路よりも、断面積が小さい箇所を有することとなり、非発電セル２００内を酸化ガスが流れる際の流路抵抗を、発電セル１００内を酸化ガスが流れる際の流路抵抗よりも高めることができる。スリット部３９の一部を潰す場合には、例えば、スリット部３９が備える各スリット１３９を均等に潰してもよく、スリット部３９において潰す箇所を偏らせてもよい。なお、各スリット１３９の流路断面の高さを低くして、ガスセパレータ４０，５０間の距離を短くした非発電セル２００を燃料電池スタック１０に組み込む際には、上記した高さの低下分は、ガスケット６０，８６が吸収することにより、燃料電池スタック１０におけるシール性が確保される。

図１２は、第２実施形態の第３変形例として、第２樹脂フレーム１２５における既述した８−８断面の様子を、図９と同様にして示す断面模式図である。第２実施形態の第３変形例の燃料電池は、第２実施形態の第１変形例および第２実施形態の２変形例の特徴の双方を有している。すなわち、第２酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の幅は、図８に示す第１酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の幅に比べて小さく、スリット間の距離も長くなっている。また、第２酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の高さは、図８に示す第１酸化ガス連通構造が備える各スリット１３９の流路断面の高さに比べて小さくなっている。このように、図９−図１１に示した特徴を、適宜組み合わせてもよい。

なお、第１樹脂フレーム２５のスリット部３９の流路断面積に比べて、第２樹脂フレーム１２５のスリット部３９の流路断面積を小さくする構成は、第２酸化ガス連通構造において、マニホールド孔３１の近傍のスリット部３９と、マニホールド孔３６の近傍のスリット部３９と、の双方に適用する必要はなく、一方のみでもよい。第２樹脂フレーム１２５の第２酸化ガス連通構造を構成する２つのスリット部３９のうちの少なくとも一方が形成する流路が、第１樹脂フレーム２５の第１酸化ガス連通構造が形成する流路よりも、断面積が小さい箇所を有していればよい。

Ｃ．第３実施形態：
図１３は、第３実施形態の燃料電池が備える非発電セル２００の概略構成を示す分解斜視図である。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付す。

第３実施形態の非発電セル２００は、第２樹脂フレーム１２５に代えて第２樹脂フレーム２２５を備える。第２樹脂フレーム２２５は、第２樹脂フレーム１２５とは異なり、マニホールド孔３１の近傍に設けたスリット部３９およびマニホールド孔３６の近傍に設けたスリット部３９（第２酸化ガス連通構造）を有しない。代わりに、第２樹脂フレーム２２５は、マニホールド孔３４の近傍に設けたスリット部３９およびマニホールド孔３３の近傍に設けたスリット部３９を有する。マニホールド孔３４の近傍に設けたスリット部３９と、マニホールド孔３３の近傍に設けたスリット部３９と、を合わせて、「第２燃料ガス連通構造」とも呼ぶ。そのため、第３実施形態の非発電セル２００において、ガスセパレータ４０，５０間に形成される非発電セル内空間には、燃料ガスのみが流れる。

このような構成とすれば、非発電セル内空間において酸化ガスのみが流れる第１実施形態と同様の効果が得られる。その際に、第３実施形態では、非発電セル内空間を燃料ガスが流れるため、酸化ガスの流路ではなく燃料ガスの流路からの排水性向上の効果が得られ、酸化ガスの供給のために要するエネルギを削減することが可能になる。また、第３実施形態において、第２実施形態および第２実施形態の各変形例を適用してもよい。すなわち、第２樹脂フレーム２２５の第２燃料ガス連通構造が形成する流路は、第１樹脂フレーム２５の第１燃料ガス連通構造が形成する流路よりも、断面積が小さい箇所を有することとしてもよい。

なお、図１３に示す第２樹脂フレーム２２５は、マニホールド孔３１，３６の双方の近傍にスリット部３９を有していないが、マニホールド孔３１，３６のうちの一方の近傍にスリット部３９を設けることとしてもよい。このような構成としても、非発電セル内空間に対する酸化ガスの流れを遮断することができる。

Ｄ．第４実施形態：
図１４は、第４実施形態の燃料電池が備える非発電セル２００の概略構成を示す分解斜視図である。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付す。

第４実施形態の非発電セル２００は、第２樹脂フレーム１２５に代えて第２樹脂フレーム３２５を備える。第２樹脂フレーム３２５は、第２樹脂フレーム１２５とは異なり、スリット部３９を有しない。そのため、第２樹脂フレーム３２５は、ガスセパレータ４０，５０の表面に接着されることにより、非発電セル内空間と、燃料ガス供給マニホールド１３４および燃料ガス排出マニホールド１３３と、の間の燃料ガスの流れ、並びに、非発電セル内空間と、酸化ガス供給マニホールド１３１および酸化ガス排出マニホールド１３６と、の間の酸化ガスの流れ、を遮断する。

このような構成とすれば、第１実施形態と同様に、非発電セル２００を設けることに起因する製造コストの増加を抑えることができる。また、第１樹脂フレーム２５を作製するためのスリット部３９を形成する前の部材を、第２樹脂フレーム３２５として用いることができるため、反応ガスの流通を遮断した非発電セル２００を作製するための製造工程を簡素化することができる。また、非発電セル２００に対していずれの反応ガス（燃料ガスおよび酸化ガス）も供給されないため、少なくともいずれかの反応ガスを供給する場合に比べて、反応ガスを供給するための機器（ポンプやコンプレッサ等）を駆動するためのエネルギを削減することができる。

なお、図１４に示す第２樹脂フレーム３２５は、スリット部３９を全く有していないが、第１樹脂フレーム２５が備える４つのスリット部３９のいずれかに対応するスリット部３９を有することとしてもよい。例えば、第２樹脂フレームにおいて、マニホールド孔３１とマニホールド孔３６とのうちの一方の近傍には、スリット部３９を設けてもよい。あるいは、マニホールド孔３３とマニホールド孔３４とのうちの一方の近傍には、スリット部３９を設けてもよい。非発電セル内空間を反応ガスが流れるための入口部と出口部とのうちの一方を閉塞することにより、非発電セル内空間に対する反応ガスの流れを遮断することができる。

Ｅ．他の実施形態：
（Ｅ１）上記各実施形態では、燃料電池スタック１０の両端に１枚ずつ非発電セル２００を配置しているが、異なる構成としてもよい。例えば、燃料電池スタック１０の両端のうちの一方の端部にのみ、非発電セル２００を配置するなど、種々の変形が可能である。

図１５は、他の実施形態の一例としての燃料電池スタック１０の概略構成を示す説明図である。図１５では、燃料電池スタック１０の端部に配置される集電板３００，３１０、絶縁板３２０，３３０、およびエンドプレート３４０，３５０（図１参照）については、記載を省略している。図１５の燃料電池スタック１０では、一方の端部に、酸化ガスが内部を流れる第１実施形態の非発電セルが２枚重ねて配置され、他方の端部に、第１実施形態の非発電セルが１枚配置されている。図１５では、このような非発電セルを、非発電セル２００ａｉｒとして示している。このような構成とすれば、酸化ガスの流路における排水性を高めて、酸化ガスの流路中の液水が燃料電池の発電性能に与える影響を抑えることができる。

図１６は、他の実施形態の他の一例としての燃料電池スタック１０の概略構成を、図１５と同様にして示す説明図である。図１６の燃料電池スタック１０では、各々の端部において、酸化ガスが内部を流れる第１実施形態の非発電セルと、燃料ガスが内部を流れる第３実施形態の非発電セルとが、燃料電池スタック１０の外側に向かってこの順序で、一枚ずつ重ねて配置されている。図１６では、第１実施形態の非発電セルを、非発電セル２００ａｉｒとして示すと共に、第３実施形態の非発電セルを、非発電セル２００H2として示している。このような構成とすれば、酸化ガスの流路における排水性と、燃料ガスの流路における排水性との双方を高めて、反応ガスの流路中の液水が燃料電池の発電性能に与える影響を抑えることができる。

あるいは、図１５や図１６に示した燃料電池スタック１０の両端のさらに外側に、反応ガスの流れが遮断された第４実施形態の非発電セルを配置してもよい。また、非発電セルの配置箇所は、燃料電池スタック１０の端部以外の、排水性を高めたい箇所としてもよい。このように、所望の断熱性能や排水性能に応じて、非発電セルの種類、配置する数、配置の順序、配置箇所等を、適宜設定すればよい。

（Ｅ２）上記各実施形態では、非発電セル２００は、多孔質部材である導電性部材１１８を備えることとしたが、異なる構成としてもよい。第１実施形態から第３実施形態のように一方の反応ガスのみを非発電セル２００に流す場合、あるいは、非発電セル２００への反応ガスの流れを遮断する場合に、例えば、非発電セル２００が備える導電性部材が、ガス不透過な金属シートと、この金属シートの各々の面上に配置されたガス拡散層と、を備えることとしてもよい。そして、開口部２５ａを塞ぐように、ガス不透過な金属シートを第２樹脂フレームに気密に接合して、非発電セル２００内の空間を、導電性部材によって区画してもよい。このような導電性部材を、第１実施形態から第３実施形態のように一方の反応ガスのみを非発電セル２００に流す構成に適用する場合には、ガスセパレータ４０，５０のいずれか一方と導電性部材との間の空間が、反応ガスが流れる「非発電セル内空間」となる。

（Ｅ３）上記各実施形態では、第１および第２樹脂フレームに形成されて、セル内部の流路とマニホールドとを連通させる第１および第２燃料ガス連通構造、あるいは、第１および第２酸化ガス連通構造は、複数の貫通孔であるスリットを備えるスリット部３９としたが、異なる構成としてもよい。例えば、燃料ガス連通構造および酸化ガス連通構造を、貫通孔であるスリットに代えて、流路を形成するための複数の溝によって形成してもよい。

（Ｅ４）上記各実施形態では、燃料電池を構成する各々の発電セル１００、および、各々の非発電セル２００が、それぞれ、一対のガスセパレータ４０，５０を備えることとしたが、異なる構成としてもよい。具体的には、隣り合うセル間で、単一のガスセパレータを共有してもよい。例えば、隣接する２つの発電セル１００間でガスセパレータを共有することとして、この共有ガスセパレータと、一方の発電セル１００のアノードと、の間にセル内燃料ガス流路を形成し、この共有ガスセパレータと、他方の発電セル１００のカソードと、の間にセル内酸化ガス流路を形成することとしてもよい。

（Ｅ５）上記各実施形態の燃料電池は、ガスセパレータ４０，５０、並びに、第１および第２樹脂フレームにマニホールド孔３１〜３６を設けた、いわゆる内部マニホールド型の燃料電池としたが、異なる構成としてもよい。例えば、燃料電池スタックの外部にマニホールドを外付けし、ガスセパレータおよび樹脂フレームに隣接してマニホールドを設ける構成、いわゆる外部マニホールド型の燃料電池としてもよい。いずれの場合であっても、各実施形態と同様の非発電セルを設けることにより、実施形態と同様の効果が得られる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…燃料電池スタック、１８…膜電極ガス拡散層接合体、２４，２６，２７…接着性シール部、２５…第１樹脂フレーム、２５ａ…開口部、３１〜３６…マニホールド孔、３８，８７，８８…凸部、３９…スリット部、４０，５０…ガスセパレータ、６０，８６…ガスケット、１００…発電セル、１１８…導電性部材、１２５，２２５，３２５…第２樹脂フレーム、１３１…酸化ガス供給マニホールド、１３２…冷媒供給マニホールド、１３３…燃料ガス排出マニホールド、１３４…燃料ガス供給マニホールド、１３５…冷媒排出マニホールド、１３６…酸化ガス排出マニホールド、１３９…スリット、２００…非発電セル、３００，３１０…集電板、３２０，３３０…絶縁板、３４０，３５０…エンドプレート

Claims (7)

1. 燃料電池であって、
   燃料ガスおよび酸化ガスの供給を受けて発電する発電セルと、発電を行なわない非発電セルと、が積層された燃料電池スタックを備え、
   前記発電セルは、
   一対の第１ガスセパレータと、
   前記一対の第１ガスセパレータの間に配置される膜電極接合体と、
   前記膜電極接合体の外周を囲んで前記膜電極接合体を保持し、前記一対の第１ガスセパレータに挟持された第１樹脂フレームと、
   を備え、
   前記非発電セルは、
   一対の第２ガスセパレータと、
   前記一対の第２ガスセパレータ間に配置され、前記一対の第２ガスセパレータのそれぞれの内面に接触する導電性部材と、
   前記導電性部材の外周を囲み、前記一対の第２ガスセパレータに挟持された第２樹脂フレームと、
   を備え、
   前記第１樹脂フレームは、前記膜電極接合体の一方の面に前記燃料ガスを導くための第１燃料ガス連通構造と、前記膜電極接合体の他方の面に前記酸化ガスを導くための第１酸化ガス連通構造と、を備え、
   前記第２樹脂フレームは、前記一対の第２ガスセパレータ間に前記燃料ガスを導くための第２燃料ガス連通構造と、前記一対の第２ガスセパレータ間に前記酸化ガスを導くための第２酸化ガス連通構造と、のうちのいずれか一方を備える
   燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池であって、
   前記第２樹脂フレームは、前記第２燃料ガス連通構造を備え、
   前記第２燃料ガス連通構造が形成する流路は、前記第１燃料ガス連通構造が形成する流路よりも、断面積が小さい箇所を有する
   燃料電池。
3. 請求項１に記載の燃料電池であって、
   前記第２樹脂フレームは、前記第２酸化ガス連通構造を備え、
   前記第２酸化ガス連通構造が形成する流路は、前記第１酸化ガス連通構造が形成する流路よりも、断面積が小さい箇所を有する
   燃料電池。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の燃料電池であって、
   前記導電性部材は、多孔質体である
   燃料電池。
5. 燃料電池であって、
   燃料ガスおよび酸化ガスの供給を受けて発電する発電セルと、発電を行なわない非発電セルと、が積層された燃料電池スタックを備え、
   前記発電セルは、
   一対の第１ガスセパレータと、
   前記一対の第１ガスセパレータの間に配置される膜電極接合体と、
   前記膜電極接合体の外周を囲んで前記膜電極接合体を保持し、前記一対の第１ガスセパレータに挟持された第１樹脂フレームと、
   を備え、
   前記非発電セルは、
   一対の第２ガスセパレータと、
   前記一対の第２ガスセパレータ間に配置され、前記一対の第２ガスセパレータのそれぞれの内面に接触する導電性部材と、
   前記導電性部材の外周を囲み、前記一対の第２ガスセパレータに挟持された第２樹脂フレームと、
   を備え、
   前記第１樹脂フレームは、前記膜電極接合体の一方の面に前記燃料ガスを導くための第１燃料ガス連通構造と、前記膜電極接合体の他方の面に前記酸化ガスを導くための第１酸化ガス連通構造と、を備え、
   前記第２樹脂フレームは、前記一対の第２ガスセパレータ間への前記燃料ガスの導入、および、前記一対の第２ガスセパレータ間への前記酸化ガスの導入、を遮断する
   燃料電池。
6. 請求項２に記載の燃料電池の製造方法であって、
   前記一対の第２ガスセパレータによって前記導電性部材および前記第２樹脂フレームを挟持して、積層体を作製し、
   前記積層体を前記積層体の積層方向に加圧することにより、前記一対の第２ガスセパレータと前記第２樹脂フレームとを接合し、
   前記接合の際に、前記第２燃料ガス連通構造と前記積層方向に重なる位置で前記積層体を押圧して、前記第２燃料ガス連通構造が形成する流路の断面積を、前記第１燃料ガス連通構造が形成する流路の断面積よりも、小さくする
   燃料電池の製造方法。
7. 請求項３に記載の燃料電池の製造方法であって、
   前記一対の第２ガスセパレータによって前記導電性部材および前記第２樹脂フレームを挟持して、積層体を作製し、
   前記積層体を前記積層体の積層方向に加圧することにより、前記一対の第２ガスセパレータと前記第２樹脂フレームとを接合し、
   前記接合の際に、前記第２酸化ガス連通構造と前記積層方向に重なる位置で前記積層体を押圧して、前記第２酸化ガス連通構造が形成する流路の断面積を、前記第１酸化ガス連通構造が形成する流路の断面積よりも、小さくする
   燃料電池の製造方法。

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