JP2022017869A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の非発電領域において液水の滞留による電解質膜の膨潤を抑制する。【解決手段】アノード側の非発電領域を、膜電極接合体を挟んでカソード側の非発電領域と対向させる一方で、カソード側ガス流路（発電領域）と対向させないように構成することで、カソード側の発電領域からアノード側の非発電領域への液水の侵入を抑制する。【選択図】図２

Description

本願は燃料電池を開示する。

特許文献１には、燃料電池において、樹脂シートの開口領域の内周壁面とガス拡散層の外周壁面との間の所定の位置に、吸水によって膨潤する吸水部材を設ける技術が開示されている。特許文献１においては、所定の位置に設けられた吸水部材が液水を吸収して膨潤した際、膜電極接合体に面圧が加えられ、これにより膜電極接合体の電解質膜の膨潤が抑制される。また、特許文献１においては、吸水部材による吸水が過多となった場合は、吸水部材からカソード側ガス流路へと液水が排出され得る。

特許文献２には、燃料電池のセパレータの表面において、流体流路の外側（流体流路とシール部との間）の非発電領域にセパレータ変形抑制部を設ける技術が開示されている。

特開２０１７－１１１８７０号公報 特開２０１５－１５３６１４号公報

燃料電池において、上記の非発電領域にある空間にはガスが実質的に流れない。そのため、非発電領域に液水が侵入した場合、当該液水が非発電領域内に滞留し易い。また、樹脂シートの開口領域の内側端面とガス拡散層の外側端面との間の空間（カソード側空間部７０、図２参照）においては、電解質膜が物理的に押さえつけられていない。そのため、当該空間が上記の非発電領域にある場合、当該空間内に滞留した液水によって電解質膜が膨潤し易い。特許文献１に開示された技術を応用して、非発電領域にある空間内に吸水部材を配置することよって電解質膜の膨潤を抑制することも考えられるが、この場合、部品点数が増加し構造も複雑化する。

本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、
燃料電池であって、膜電極接合体と、樹脂シートと、カソード側ガス拡散層と、アノード側ガス拡散層と、カソード側セパレータと、アノード側セパレータと、カソード側ガス流路と、アノード側ガス流路と、カソード側セパレータ補強部と、カソード側空間部と、アノード側セパレータ補強部と、を備え、
前記膜電極接合体は、電解質膜の両面に電極触媒層が接合されてなり、
前記樹脂シートは、中央に開口領域を有し、前記開口領域の周縁部位が前記膜電極接合体の一方側の表面の周縁領域に重なるようにして前記膜電極接合体を保持し、
前記カソード側ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材からなり、前記開口領域において前記膜電極接合体の一方側の前記電極触媒層に接合され、
前記アノード側ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材からなり、前記開口領域において前記膜電極接合体の他方側の前記電極触媒層に接合され、
前記カソード側セパレータは、前記カソード側ガス拡散層の一方側に積層され、
前記アノード側セパレータは、前記アノード側ガス拡散層の他方側に積層され、
前記カソード側ガス流路は、前記カソード側セパレータの他方側の表面に設けられた凹凸によって形成され、
前記アノード側ガス流路は、前記アノード側セパレータの一方側の表面に設けられた凹凸によって形成され、
前記カソード側セパレータ補強部は、前記カソード側セパレータの前記カソード側ガス流路の外側に設けられた凹凸によって形成され、
前記カソード側空間部は、前記樹脂シートの前記周縁部位の内側端面と、前記カソード側ガス拡散層の外側端面と、前記カソード側セパレータ補強部の他方側の表面と、前記膜電極接合体の一方側の表面と、の間に存在し、
前記アノード側セパレータ補強部は、前記アノード側セパレータの前記アノード側ガス流路の外側に設けられた凹凸によって形成され、
前記膜電極接合体を挟んで前記カソード側空間部と対向する前記アノード側セパレータ補強部は、前記膜電極接合体を挟んで前記カソード側ガス流路と対向していない、
燃料電池
を開示する。

本開示の燃料電池においては、膜電極接合体を挟んで、非発電領域にあるカソード側空間部と対向するアノード側セパレータ補強部が、発電領域にあるカソード側ガス流路とは対向していない。そのため、カソード側ガス流路からアノード側セパレータ補強部へと液水が侵入し難く、カソード側空間部における液水の滞留を低減し易く、カソード側空間部における電解質膜の膨潤を抑制し易い。

本開示の燃料電池をカソード側から見た場合の構成を概略的に示している。 本開示の燃料電池の内部構成の一例であって、図１におけるＩＩ－ＩＩ矢視断面の構成を概略的に示している。 本開示の燃料電池を構成する部材を概略的に示している。 従来の燃料電池における課題を示している。 本開示の燃料電池における課題解決メカニズムを示している。 本開示の燃料電池の内部構成の他の例を概略的に示している。 比較例及び実施例における評価条件を示している。 比較例及び実施例の各々の構成を概略的に示している。（Ａ）が比較例、（Ｂ）が実施例１、（Ｃ）が実施例２である。

１．本開示の燃料電池の構成の一例
図１～３に示されるように、本開示の燃料電池１００は、膜電極接合体１０と、樹脂シート２０と、カソード側ガス拡散層３１と、アノード側ガス拡散層３２と、カソード側セパレータ４１と、アノード側セパレータ４２と、カソード側ガス流路５１と、アノード側ガス流路５２と、カソード側セパレータ補強部６１と、カソード側空間部７０と、アノード側セパレータ補強部６２と、を備える。燃料電池１００においては、カソード側セパレータ４１とアノード側セパレータ４２との間に樹脂シート２０及びＭＥＧＡ（膜電極接合体１０とガス拡散層３１、３２とが接合された膜電極ガス拡散層接合体）が配置される。ＭＥＧＡは樹脂シート２０の中央の開口領域２０ａに配置される。

１．１ 膜電極接合体
膜電極接合体１０は、電解質膜の両面に電極触媒層が接合されてなる。膜電極接合体１０を構成する電解質膜や電極触媒層は従来のものと同様であってもよい。膜電極接合体１０は、樹脂シート２０の開口領域２０ａに保持される。例えば、図２及び３に示されるように、膜電極接合体１０の外縁は、積層方向視において、樹脂シート２０の開口領域２０ａの内側端面２０ａｙよりも面方向外側に配置されてもよく、図２に示されるように、膜電極接合体１０の一方側の表面１０ａの周縁領域１０ａｘを、樹脂シート２０の開口領域２０ａの周縁部位２０ａｘに、接着層８０を介して接着してもよい。

１．２ 樹脂シート
樹脂シート２０は、中央に開口領域２０ａを有し、開口領域２０ａの周縁部位２０ａｘが膜電極接合体１０の一方側の表面１０ａの周縁領域１０ａｘに重なるようにして膜電極接合体１０を保持する。図２及び３に示されるように、樹脂シート２０において、開口領域２０ａの周縁部位２０ａｘと、周縁部位２０ａｘよりも面方向外側の部分との間には段差２０ｂがあってもよい。例えば、樹脂シート２０の開口領域２０ａにＭＥＧＡが配置された状態で、樹脂シート２０の周縁部位２０ａｘよりも面方向外側の部分における他方側の表面と、アノード側ガス拡散層３２の他方側の表面とが実質的に面一となるように、樹脂シート２０の開口領域２０ａの周縁に没入する段差を設け、当該没入する段差の部分を周縁部位２０ａｘとしてもよい。樹脂シート２０は、例えば、各種硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなるシートであってよい。樹脂シート２０は複層構成を有していてもよい。樹脂シート２０の形状は膜電極接合体１０を保持可能な形状であればよい。樹脂シート２０は従来のものと同様であってよい。

図３に示されるように、樹脂シート２０は、その面方向一端２０ｘと開口領域２０ａとの間に第１マニホールド群（第１開口群）２０ｃ～２０ｅを有していてもよく、その面方向他端２０ｙと開口領域２０ａとの間に第２マニホールド群（第２開口群）２０ｆ～２０ｈを有していてもよい。これらマニホールド群は、アノードガス、カソードガス若しくは冷却水を燃料電池の内部に供給する流路、又は、アノードオフガス、カソードオフガス若しくは冷却水を燃料電池から排出する流路として機能し得る。当該マニホールド群は、後述するセパレータ４１、４２に設けられたマニホールド群に対して、積層方向視で重なる位置にあればよい。

１．３ カソード側ガス拡散層
カソード側ガス拡散層３１は、ガス透過性を有する導電性部材からなり、開口領域２０ａにおいて膜電極接合体１０の一方側の電極触媒層（膜電極接合体１０の一方側の表面１０ａ）に接合される。図２に示されるように、カソード側ガス拡散層３１の外側端面３１ａと樹脂シート２０の開口領域２０ａの内側端面２０ａｙとの間には、空間７０が設けられる。すなわち、積層方向視において、カソード側ガス拡散層３１の外側端面３１ａは、樹脂シート２０の開口領域２０ａの内側端面２０ａｙよりも面方向内側に配置され、当該内側端面２０ａｙと当該外側端面３１ａとの間に間隙が設けられる。図２に示されるように、カソード側ガス拡散層３１はアノード側ガス拡散層３２よりも積層面積が小さくてもよい。カソード側ガス拡散層３１は従来のものと同様であってよい。

１．４ アノード側ガス拡散層
アノード側ガス拡散層３２は、ガス透過性を有する導電性部材からなり、開口領域２０ａにおいて膜電極接合体１０の他方側の電極触媒層（膜電極接合体１０の他方側の表面１０ｂ）に接合される。図２に示されるように、アノード側ガス拡散層３２の外側端面は、積層方向視において、樹脂シート２０の開口領域２０ａの内側端面２０ａｙよりも外側に配置されてもよい。アノード側ガス拡散層３２はカソード側ガス拡散層３１よりも積層面積が大きくてもよい。すなわち、積層方向視において、アノード側ガス拡散層３２の外縁は、カソード側ガス拡散層３１の外縁よりも面方向外側に突出していてもよい。アノード側ガス拡散層３２は従来のものと同様であってよい。

１．５ カソード側セパレータ
カソード側セパレータ４１は、カソード側ガス拡散層３１の一方側に積層される。図１～３に示されるように、カソード側セパレータ４１は、表面にガス流路用の凹凸４１ａや補強用の凹凸４１ｂを有していてよい。補強用の凹凸４１ｂは、ガス流路用の凹凸４１ａよりも面方向外側に形成され得る。凹凸４１ａ、４１ｂの形状は特に限定されるものではない。

図３に示されるように、カソード側セパレータ４１は、その面方向一端４１ｘとガス流路用の凹凸４１ａとの間に第１マニホールド群（第１開口群）４１ｃ～４１ｅを有していてもよく、その面方向他端４１ｙとガス流路用の凹凸４１ａとの間に第２マニホールド群（第２開口群）４１ｆ～４１ｈを有していてもよい。これらマニホールド群は、アノードガス、カソードガス若しくは冷却水を燃料電池の内部に供給する流路、又は、アノードオフガス、カソードオフガス若しくは冷却水を燃料電池から排出する流路として機能し得る。当該マニホールド群は、樹脂シート２０やセパレータ４２に設けられたマニホールド群に対して、積層方向視で重なる位置にあればよい。

１．６ アノード側セパレータ
アノード側セパレータ４２は、アノード側ガス拡散層３２の他方側に積層される。図２及び３に示されるように、アノード側セパレータ４２は、表面にガス流路用の凹凸４２ａや補強用の凹凸４２ｂｘ、４２ｂｙを有していてよい。補強用の凹凸４２ｂｘ、４２ｂｙは、ガス流路用の凹凸４２ａよりも面方向外側に形成され得る。凹凸４２ａ、４２ｂｘ、４２ｂｙの形状は特に限定されるものではない。ただし、本開示の燃料電池１００においては、後述するように、カソード側セパレータ４１の凹凸４１ａ、４１ｂと、アノード側セパレータ４２の補強用の凹凸４１ｂｘとが、所定の位置関係を満たしている必要がある。

図３に示されるように、アノード側セパレータ４２は、その面方向一端４２ｘとガス流路用の凹凸４２ａとの間に第１マニホールド群（第１開口群）４２ｃ～４２ｅを有していてもよく、その面方向他端４２ｙとガス流路用の凹凸４２ａとの間に第２マニホールド群（第２開口群）４２ｆ～４２ｈを有していてもよい。これらマニホールド群は、アノードガス、カソードガス若しくは冷却水を燃料電池の内部に供給する流路、又は、アノードオフガス、カソードオフガス若しくは冷却水を燃料電池から排出する流路として機能し得る。当該マニホールド群は、樹脂シート２０やセパレータ４１に設けられたマニホールド群に対して、積層方向視で重なる位置にあればよい。

１．７ カソード側ガス流路
カソード側ガス流路５１は、カソード側セパレータ４１の他方側の表面に設けられた凹凸４１ａによって形成される。図３に示されるように、カソード側ガス流路５１は、カソード側セパレータ４１の他方側において、上記の第１マニホールド群４１ｃ～４１ｅの一つと、上記の第２マニホールド群４１ｆ～４１ｈの一つとの間でカソードガスを流通させるための流路である。カソードガスとしては空気等を用い得る。カソード側ガス流路５１の凹凸４１ａの形状は特に限定されるものではなく、従来と同様であってよい。

１．８ アノード側ガス流路
アノード側ガス流路５２は、アノード側セパレータ４２の一方側の表面に設けられた凹凸４２ａによって形成される。図３に示されるように、アノード側ガス流路５２は、アノード側セパレータ４２の一方側において、上記の第１マニホールド群４２ｃ～４２ｅの一つと、上記の第２マニホールド群４２ｆ～４２ｈの一つとの間でアノードガスを流通させるための流路である。アノードガスとしては水素等を用い得る。アノード側ガス流路５２の凹凸４２ａの形状は特に限定されるものではなく、従来と同様であってよい。

１．９ カソード側セパレータ補強部
カソード側セパレータ補強部６１は、カソード側セパレータ４１のカソード側ガス流路５１の外側（面方向外側）に設けられた凹凸４１ｂによって形成される。カソード側ガス流路５１の面方向外側は、実質的にガスが流通せず、非発電領域とされる。カソード側セパレータ４１における凹凸４１ｂの位置や形状は、特に限定されるものではなく、従来と同様であってよい。凹凸４１ｂの形状は、上記のカソード側ガス流路５１の凹凸４１ａと異なる形状であってよく、また、面方向における凹凸４１ｂの向きは、上記のカソード側ガス流路５１の凹凸４１ａの向きと異なる向きであってよい。図３に示されるように、カソード側セパレータ補強部６１の凹凸４１ｂは、カソード側ガス流路５１の外側において、カソード側ガス流路５１の外縁に沿って、すなわち流路の延在方向に沿って、連続的又は断続的に設けられていてもよい。

１．１０ カソード側空間部
カソード側空間部７０は、樹脂シート２０の周縁部位２０ａｘの内側端面２０ａｙと、カソード側ガス拡散層３１の外側端面３１ａと、カソード側セパレータ補強部６１の他方側の表面と、膜電極接合体１０の一方側の表面と、の間に存在する。言い換えれば、カソード側空間部７０は、樹脂シート２０の周縁部位２０ａｘの内側端面２０ａｙと、カソード側ガス拡散層３１の外側端面３１ａと、カソード側セパレータ補強部６１の他方側の表面と、膜電極接合体１０の一方側の表面と、によって画定される空間の少なくとも一部である。カソード側空間部７０においては、実質的にガスが流通しない。そのため、カソード側空間部７０に液水が侵入した場合、当該液水がカソード側空間部７０に滞留し易い。また、図２に示されるように、カソード側空間部７０においては、膜電極接合体１０が物理的に押さえつけられていない。そのため、カソード側空間部７０に液水が滞留した場合、膜電極接合体１０の電解質膜の膨潤が生じ易く、膜電極接合体１０の強度の低下等を引き起こし易い。これを防ぐために、本開示の燃料電池１００においては、膜電極接合体１０を挟んでカソード側空間部７０と対向するアノード側セパレータ補強部６２の形状を工夫している。

１．１１ アノード側セパレータ補強部
アノード側セパレータ補強部６２、６３は、アノード側セパレータ４２のアノード側ガス流路５２の外側（面方向外側）に設けられた凹凸４２ｂｘ、４２ｂｙによって形成される。アノード側ガス流路５２の面方向外側は、実質的にガスが流通せず、非発電領域とされる。アノード側セパレータ４２における凹凸４２ｂｘ、４２ｂｙの位置や形状は、膜電極接合体１０を挟んでカソード側空間部７０と対向するアノード側セパレータ補強部６２が膜電極接合体１０を挟んでカソード側ガス流路５１と対向しないような位置や形状であればよい。図３に示されるように、アノード側セパレータ補強部６２、６３の凹凸４２ｂｘ、４２ｂｙは、アノード側ガス流路５２の外側において、アノード側ガス流路５２の外縁に沿って（流路延在方向に沿って）、連続的又は断続的に設けられていてもよい。

図２に示されるように、燃料電池１００は、膜電極接合体１０を挟んでカソード側空間部７０と対向するアノード側セパレータ補強部６２と、膜電極接合体１０を挟んでカソード側ガス流路５１と対向するアノード側セパレータ補強部６３とを備えていてもよい。言い換えれば、カソード側空間部７０と対向するアノード側セパレータ補強部６２と、カソード側ガス流路５１と対向するアノード側セパレータ補強部６３とが、隔壁部６４によって分断されていてもよい。ここで、燃料電池１００においては、膜電極接合体１０を挟んでカソード側空間部７０と対向するアノード側セパレータ補強部６２が、膜電極接合体１０を挟んでカソード側ガス流路５１と対向していない点に特徴がある。例えば、図２に示されるように、積層方向視において、アノード側セパレータ補強部６２の凹凸４２ｂｘの面方向内側端部（ガス流路側の端部）の位置Ｐ１と、カソード側ガス流路５１の凹凸４１ａの面方向外側端部（補強部側の端部）の位置Ｐ２との間に、０ｍｍ以上の距離Ｄが設けられてもよい。距離Ｄは、０ｍｍ超、０．２ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上、０．６ｍｍ以上、０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．２ｍｍ以上又は１．４ｍｍ以上であってもよい。距離Ｄの上限は特に限定されるものではない。膜電極接合体１０を挟んでカソード側空間部７０と対向するアノード側セパレータ補強部６２が、膜電極接合体１０を挟んでカソード側ガス流路５１と対向していない場合、後述するように、カソード側ガス流路５１からアノード側セパレータ補強部６２へと液水が侵入し難くなり、アノード側セパレータ補強部６２からカソード側空間部７０への液水の侵入も抑制され、結果として、カソード側空間部７０における電解質膜の膨潤も抑制され易くなる。

図２に示されるように、燃料電池１００は、膜電極接合体１０を挟んでカソード側ガス流路５１と対向するアノード側セパレータ補強部６３を有していてもよい。言うまでもないが、膜電極接合体１０を挟んでカソード側ガス流路５１と対向するアノード側セパレータ補強部６３は、膜電極接合体１０を挟んでカソード側空間部７０とは対向していない。

２．従来の燃料電池における課題
本発明者による新たな知見によると、膜電極接合体を挟んでカソード側セパレータ補強部と対向するアノード側セパレータ補強部が、膜電極接合体を挟んでカソード側ガス流路にも対向している場合、図４に示されるように、カソード側ガス流路の水蒸気が、ＭＥＧＡを透過してアノード側セパレータ補強部内に流入し、アノード側セパレータ補強部内に結露が生じ、アノード側セパレータ補強部内で液水の滞留が生じ易くなる。アノード側セパレータ補強部内の液水はＭＥＧＡを透過してカソード側空間部にも侵入し、カソード側空間部における電解質膜の膨潤を招き易い。

３．本開示の燃料電池による課題解決メカニズム
これに対して、本開示の燃料電池１００においては、膜電極接合体１０を挟んでカソード側空間部７０と対向するアノード側セパレータ補強部６２が、膜電極接合体１０を挟んでカソード側ガス流路５１と対向していない。そのため、図５に示されるように、カソード側ガス流路５１の水蒸気は、ＭＥＧＡを透過して、カソード側ガス流路５１と対向するアノード側セパレータ補強部６３には流入するものの、カソード側ガス流路５１と対向していないアノード側セパレータ補強部６２には流入し難い。そのため、アノード側セパレータ補強部６２における液水の滞留も抑制され易く、アノード側セパレータ補強部６２と対向するカソード側空間部７０における液水の侵入も抑制され易く、カソード側空間部７０における電解質膜の膨潤も抑制され易い。電解質膜の膨潤が抑制されることにより、燃料電池の耐久性や信頼性が向上する。

４．本開示の燃料電池の構成の他の例
図１～３においては、膜電極接合体１０を挟んでカソード側空間部７０と対向するアノード側セパレータ補強部６２と、膜電極接合体１０を挟んでカソード側ガス流路５１と対向するアノード側セパレータ補強部６３とを備える燃料電池１００を例示したが、本開示の燃料電池の構成はこれに限定されるものではない。図６に示される燃料電池２００のように、カソード側ガス流路５１と対向するアノード側セパレータ補強部６３を省略することも可能である。この場合も、上記したメカニズムによって、カソード側ガス流路５１からアノード側セパレータ補強部６２へと液水が侵入し難くなり、アノード側セパレータ補強部６２と対向するカソード側空間部７０における液水の侵入及び滞留を抑制し易くなる。

本開示の燃料電池１００、２００は、複数積層された燃料電池スタックとされていてもよい。燃料電池をスタック化する手段は特に限定されるものではなく、従来と同様とすればよい。また、本開示の燃料電池１００、２００は、端子等のその他の必要な構成を備え得る。

５．補足
特許文献１に開示された技術は、燃料電池の発電領域の所定の位置に吸水部材を設けるもので、発電領域における電解質膜の膨潤を抑制するものである。これに対し、本開示の技術は、燃料電池の非発電領域にあるセパレータ補強部における電解質膜の膨潤を抑制するものである。燃料電池の非発電領域においては、上記の通り、実質的にガスの流れが無いことから、液水の滞留の問題が生じ易い。

特許文献１に開示された技術においては、追加部材として吸水部材が必要となることから、部品点数が増加し構造も複雑化する。これに対し、本開示の燃料電池においては、アノード側セパレータの形状を工夫するだけで、電解質膜の膨潤の原因となるカソード側空間部への液水の侵入を抑制することができる。ただし、本開示の燃料電池において吸水部材の存在は排除されない。必要に応じて、吸水部材を配置することも可能である。

特許文献１に開示された技術においては、燃料電池の運転停止時においては、排水先のカソード側ガス流路のガスが止まるため、カソード側空間部からの排水性が弱まる虞がある。これに対し、本開示の技術は、カソード側空間部７０にそもそも液水を侵入させ難くするものであることから、排水性に係る問題も生じ難い。

１．課題発生メカニズムの究明
本発明者は、セパレータの流路部の外側に位置する補強部内の液水を可視化する治具を作成し、当該治具を用いて種々の実験を行った。その結果、カソード側ガス流路に加湿ガスを流した場合に、アノード側セパレータ補強部に液水が流入することが分かった。アノード側セパレータ補強部に流入した液水は、カソード側空間部に到達し、当該空間部において膜電極接合体の電解質膜を膨潤させ、膜電極接合体の強度を低下させることが判明した（図４参照）。本発明者は、カソード側空間部における液水の侵入及び電解質膜の膨潤を抑制する技術について種々の検討を行った結果、カソード側空間部と対向するアノード側セパレータ補強部を、カソード側ガス流路に対向させないようにすることが有効であることを見出した。以下、実施例を示しつつ本開示の技術による効果について詳述するが、本開示の技術は以下に示す形態に限定されるものではない。

２．実験条件
図７に示されるように、燃料電池のカソード側ガス流路に加湿空気を２０分間流した場合に、アノード側セパレータ補強部において結露が生じるか否かを確認した。アノード側セパレータ補強部の凹凸の位置及び大きさを変更することで、アノード側セパレータ補強部における結露が発生し難い条件を確認した。

２．１ 比較例
図８（Ａ）に示されるように、燃料電池において、積層方向視におけるアノード側セパレータ補強部の位置が、カソード側空間部と重なり、且つ、カソード側ガス流路にも０．７ｍｍだけ重なるようにした。

２．２ 実施例１
図８（Ｂ）に示されるように、燃料電池において、積層方向視におけるアノード側セパレータ補強部の位置が、カソード側空間部と重なる一方で、カソード側ガス流路には重ならず、カソード側ガス流路に対して０．４ｍｍだけ離隔するようにした。すなわち、図２に示される距離Ｄを０．４ｍｍとした。

２．３ 実施例２
図８（Ｃ）に示されるように、燃料電池において、積層方向視におけるアノード側セパレータ補強部の位置が、カソード側空間部と重なる一方で、カソード側ガス流路には重ならず、カソード側ガス流路に対して１．４ｍｍだけ離隔するようにした。すなわち、図２に示される距離Ｄを１．４ｍｍとした。

２．４ 評価結果
評価結果を下記表１に示す。

表１に示される結果から明らかなように、膜電極接合体を挟んでカソード側空間部と対向するアノード側セパレータ補強部を、カソード側ガス流路に対向させないようにした場合、カソード側ガス流路に加湿空気を流したとしてもアノード側セパレータ補強部に結露が生じない。そのため、アノード側セパレータ補強部と対向するカソード側空間部にも液水が侵入し難くなり、カソード側空間部における液水の滞留及び電解質膜の膨潤を抑制し易くなる。

１０ 膜電極接合体
１０ａ 一方側の表面
１０ａｘ 周縁領域
１０ｂ 他方側の表面
２０ 樹脂シート
２０ａ 開口領域
２０ａｘ 周縁部位
２０ａｙ 内側端面
２０ｂ 段差
２０ｃ～２０ｅ 第１マニホールド群
２０ｆ～２０ｈ 第２マニホールド群
２０ｘ 一端
２０ｙ 他端
３１ カソード側ガス拡散層
３１ａ 外側端面
３２ アノード側ガス拡散層
４１ カソード側セパレータ
４１ａ 流路用の凹凸
４１ｂ 補強用の凹凸
４１ｃ～４１ｅ 第１マニホールド群
４１ｆ～４１ｈ 第２マニホールド群
４１ｘ 一端
４１ｙ 他端
４２ アノード側セパレータ
４２ａ 流路用の凹凸
４２ｂｘ、４２ｂｙ 補強用の凹凸
４２ｃ～４２ｅ 第１マニホールド群
４２ｆ～４２ｈ 第２マニホールド群
４２ｘ 一端
４２ｙ 他端
５１ カソード側ガス流路
５２ アノード側ガス流路
６１ カソード側セパレータ補強部
６２、６３ アノード側セパレータ補強部
７０ カソード側空間部
８０ 接着層
１００、２００ 燃料電池

Claims (1)

1. 燃料電池であって、膜電極接合体と、樹脂シートと、カソード側ガス拡散層と、アノード側ガス拡散層と、カソード側セパレータと、アノード側セパレータと、カソード側ガス流路と、アノード側ガス流路と、カソード側セパレータ補強部と、カソード側空間部と、アノード側セパレータ補強部と、を備え、
   前記膜電極接合体は、電解質膜の両面に電極触媒層が接合されてなり、
   前記樹脂シートは、中央に開口領域を有し、前記開口領域の周縁部位が前記膜電極接合体の一方側の表面の周縁領域に重なるようにして前記膜電極接合体を保持し、
   前記カソード側ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材からなり、前記開口領域において前記膜電極接合体の一方側の前記電極触媒層に接合され、
   前記アノード側ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材からなり、前記開口領域において前記膜電極接合体の他方側の前記電極触媒層に接合され、
   前記カソード側セパレータは、前記カソード側ガス拡散層の一方側に積層され、
   前記アノード側セパレータは、前記アノード側ガス拡散層の他方側に積層され、
   前記カソード側ガス流路は、前記カソード側セパレータの他方側の表面に設けられた凹凸によって形成され、
   前記アノード側ガス流路は、前記アノード側セパレータの一方側の表面に設けられた凹凸によって形成され、
   前記カソード側セパレータ補強部は、前記カソード側セパレータの前記カソード側ガス流路の外側に設けられた凹凸によって形成され、
   前記カソード側空間部は、前記樹脂シートの前記周縁部位の内側端面と、前記カソード側ガス拡散層の外側端面と、前記カソード側セパレータ補強部の他方側の表面と、前記膜電極接合体の一方側の表面と、の間に存在し、
   前記アノード側セパレータ補強部は、前記アノード側セパレータの前記アノード側ガス流路の外側に設けられた凹凸によって形成され、
   前記膜電極接合体を挟んで前記カソード側空間部と対向する前記アノード側セパレータ補強部は、前記膜電極接合体を挟んで前記カソード側ガス流路と対向していない、
   燃料電池。

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