JP2022112216A - 燃料電池用のセパレータ及び燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】積層単位同士を容易に位置決めできるとともに、セパレータの変形を抑制できる。【解決手段】燃料電池スタック１６は、電解質膜・電極構造体３０と、セパレータ２８とを重ね合わせた積層単位Ｅを積層方向に複数積層した発電セル積層体１２を備える。セパレータ２８には、積層方向に重ね合わされることで、積層単位Ｅ同士が位置決めされる位置決め部５８が設けられる。セパレータ２８の位置決め部５８の周縁部１１４には、セパレータ厚さ方向に突出し且つセパレータ面方向に延在するリブ１１８が設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、発電セル積層体の積層単位を形成する燃料電池用のセパレータ及びそれを備える燃料電池スタックに関する。

一般的に、燃料電池は、発電セル（単位燃料電池）を複数積層した発電セル積層体と、該発電セル積層体の積層方向の両端側に配設したエンドプレート等とを備える燃料電池スタックの形態で用いられる。発電セルは、電解質膜・電極構造体を一組のセパレータで挟んで構成される。この種の燃料電池スタックでは、発電セル積層体の各電解質膜・電極構造体に反応ガス等の流体を供給するべく、所謂、内部マニホールドを構成することがある。この場合、流体のシール性を良好に確保するべく、発電セル積層体の積層単位が高精度に位置決めされた状態で積層されている必要がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示されるように、積層単位に位置決め孔を設けることが考えられる。各積層単位の位置決め孔は、積層方向に互いに重ね合わされることで、積層単位同士が所定の積層位置に位置決めされるように配置されている。このように位置決め孔を設けることで、例えば、台座プレートにノックピンが突設された組立装置を用いて、積層単位同士を容易に位置決めすることが可能になる。すなわち、位置決め孔にノックピンを挿通して、位置決め孔の内周面をノックピンの外周面に沿わせつつ、台座プレートに複数の積層単位を積層する。これにより、位置決め孔同士が積層方向に重ね合わせられ、複数の積層単位を互いに位置決めした状態で積層することができる。

特開２０１３-１９６８４９号公報

上記のように積層単位を積層する場合、位置決め孔の内周面とノックピンの外周面との間に生じる摩擦力によって、積層単位が変形する懸念がある。発電セル積層体では、隣接するセパレータを電気的に絶縁した状態で維持する必要があるため、積層単位において特にセパレータの変形を抑制することが求められる。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、積層単位同士を容易に位置決めできるとともに、セパレータの変形を抑制できる燃料電池用のセパレータ及び燃料電池スタックを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層した発電セル積層体を備える燃料電池スタックであって、前記セパレータには、前記積層方向に重ね合わされることで、前記積層単位同士が位置決めされる位置決め部が設けられ、前記セパレータの前記位置決め部の周縁部には、セパレータ厚さ方向に突出し且つセパレータ面方向に延在するリブが設けられている。

本発明の別の一態様は、電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体に重ねられて、発電セル積層体の積層単位を形成する燃料電池用のセパレータであって、前記積層単位の積層方向に重ね合わされることで、前記積層単位同士が位置決めされる位置決め部が設けられ、前記セパレータの前記位置決め部の周縁部には、セパレータ厚さ方向に突出し且つセパレータ面方向に延在するリブが設けられている。

セパレータには、積層方向に重ね合わされることで、積層単位同士が位置決めされる位置決め部が設けられている。例えば、位置決め部をガイドバー等に沿わせつつ、複数の積層単位を積層することで、位置決め部同士を積層方向に重ね合わせることができる。その結果、複数の積層単位を互いに位置決めした状態で容易に積層することができる。

また、セパレータの位置決め部の周縁部には、セパレータ厚さ方向に突出し且つセパレータ面方向に延在するリブが設けられている。これにより、セパレータの位置決め部の周縁部は、剛性が高められ変形し難くなっている。このため、例えば、上記のように位置決め部を重ね合わせるべく、位置決め部をガイドバーに沿わせる際、位置決め部とガイドバーとの間に摩擦が生じても、セパレータが変形することを抑制できる。

従って、本発明によれば、積層単位同士を容易に位置決めできるとともに、セパレータの変形を抑制できる。

本実施形態に係る燃料電池スタックの斜視図である。 本実施形態に係る燃料電池用のセパレータを備える発電セルの分解斜視図である。 セパレータ（第１バイポーラプレート）のＭＥＡ側面の説明図である。 図４Ａは、図３の第１位置決め部の周縁部の拡大図であり、図４Ｂは、図３の第２位置決め部の周縁部の拡大図であり、図４Ｃは、図３の第３位置決め部の周縁部の拡大図である。 セパレータの第３位置決め部の周縁部に設けられたリブの斜視説明図である。 燃料電池スタックの発電セル積層体を製造する製造装置の概略平面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線矢視概略断面図である。 図７の載置台に加圧部を接近させた説明図である。 図８の載置台にさらに加圧部を接近させた説明図である。 変形例に係るリブが設けられた第３位置決め部の周縁部の斜視説明図である。

本発明に係る燃料電池用のセパレータ及び燃料電池スタックについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示す本実施形態に係る燃料電池用のセパレータ２８を備える燃料電池スタック１６は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載して用いることや、定置型として用いること等が可能である。燃料電池スタック１６は、発電セル積層体１２を備える。発電セル積層体１２は、複数の発電セル１４を積層方向（矢印Ａ方向）に積層して構成される。発電セル積層体１２の積層方向の一端側（矢印Ａ１側）には、ターミナルプレート１８ａ、インシュレータ２０ａ及びエンドプレート２２ａが外方に向かってこの順に配設されている。また、発電セル積層体１２の積層方向の他端側（矢印Ａ２側）には、ターミナルプレート１８ｂ、インシュレータ２０ｂ及びエンドプレート２２ｂが外方に向かってこの順に配設されている。

インシュレータ２０ａ、２０ｂは、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等の絶縁性材料から形成される。なお、インシュレータ２０ａ、２０ｂのそれぞれは、積層方向に重ね合わされた複数枚（例えば、２枚）から構成してもよい。また、不図示ではあるが、インシュレータ２０ａ、２０ｂの各々の発電セル積層体１２に臨む面に、発電セル積層体１２から離間する側に陥没する凹部が形成され、該凹部内にターミナルプレート１８ａ、１８ｂがそれぞれ配設されてもよい。

エンドプレート２２ａ、２２ｂの各辺間には、連結バー２４が配置される。各連結バー２４は、両端がエンドプレート２２ａ、２２ｂの内面にボルト等を介して固定され、発電セル積層体１２に積層方向の圧縮荷重（締付荷重）を付与する。なお、燃料電池スタック１６では、エンドプレート２２ａ、２２ｂを端板とする筐体を備え、該筐体内に発電セル積層体１２等を収容するように構成してもよい。

図２に示すように、発電セル１４は、樹脂枠付きＭＥＡ２６と、該樹脂枠付きＭＥＡ２６を挟持する一組のセパレータ２８とを有する。樹脂枠付きＭＥＡ２６は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３０の外周を樹脂枠部材３２によって囲むことで構成されている。電解質膜・電極構造体３０は、電解質膜３４と、該電解質膜３４の一方（矢印Ａ２側）の面に設けられたアノード電極３６と、電解質膜３４の他方（矢印Ａ１側）の面に設けられたカソード電極３８とを有する。

電解質膜３４は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜等の固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）であり、アノード電極３６及びカソード電極３８に挟持される。なお、電解質膜３４は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することもできる。

アノード電極３６は、何れも不図示のアノード電極触媒層及びアノードガス拡散層を有する。アノード電極触媒層は、電解質膜３４の一方（矢印Ａ２側）の面に接合される。アノードガス拡散層は、アノード電極触媒層に積層される。カソード電極３８は、何れも不図示のカソード電極触媒層及びカソードガス拡散層を有する。カソード電極触媒層は、電解質膜３４の他方（矢印Ａ１側）の面に接合される。カソードガス拡散層は、カソード電極触媒層に積層される。

アノード電極触媒層は、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともにアノードガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される。カソード電極触媒層は、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともにカソードガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される。

カソードガス拡散層及びアノードガス拡散層は、カーボンペーパ又はカーボンクロス等の導電性多孔質シートから形成される。カソード電極触媒層とカソードガス拡散層との間、及びアノード電極触媒層とアノードガス拡散層との間の少なくとも一方に、多孔質層（不図示）を設けてもよい。

樹脂枠部材３２は、額縁状であり、例えば、その内周端縁部が、電解質膜・電極構造体３０の外周縁部に接合されている。このように電解質膜・電極構造体３０の外周に樹脂枠部材３２を設けることで、比較的高額な電解質膜３４について、１枚の発電セル１４を構成するために必要とされる分の面積を小さくすること等が可能になる。

樹脂枠部材３２と電解質膜・電極構造体３０との接合構造は特に限定されるものではないが、例えば、カソードガス拡散層の外周端縁部とアノードガス拡散層の外周端縁部との間に樹脂枠部材３２の内周端縁部が挟持されることとしてもよい。この場合、樹脂枠部材３２の内周端面は、電解質膜３４の外周端面に近接してもよいし、当接してもよいし、重なってもよい。

上記の接合構造に代えて、電解質膜３４の外周縁部をカソードガス拡散層及びアノードガス拡散層よりも外方に突出させ、該電解質膜３４の外周縁部の両側に枠形状のフィルムを設けることで樹脂枠部材３２を構成してもよい。すなわち、樹脂枠部材３２は、積層された複数枚の枠状のフィルムが接着剤等により接合されることで構成されてもよい。

図１及び図２に示すように、発電セル１４、エンドプレート２２ａ及びインシュレータ２０ａ、２０ｂの長辺方向の一端側（矢印Ｂ１側）の周縁部には、酸化剤ガス入口連通孔４０ａと、冷却媒体入口連通孔４２ａと、燃料ガス出口連通孔４４ｂとが矢印Ｃ方向に配列して設けられる。発電セル１４、エンドプレート２２ａ及びインシュレータ２０ａ、２０ｂの長辺方向の他端側（矢印Ｂ２側）の周縁部には、燃料ガス入口連通孔４４ａと、冷却媒体出口連通孔４２ｂと、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂとが矢印Ｃ方向に配列して設けられる。

酸化剤ガス入口連通孔４０ａには、例えば、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。冷却媒体入口連通孔４２ａは、例えば、純水、エチレングリコール、オイル等の少なくとも何れかが冷却媒体として供給される。燃料ガス出口連通孔４４ｂからは、例えば、水素含有ガス等の燃料ガスが排出される。燃料ガス入口連通孔４４ａには、燃料ガスが供給される。冷却媒体出口連通孔４２ｂからは、冷却媒体が排出される。酸化剤ガス出口連通孔４０ｂからは、酸化剤ガスが排出される。

発電セル積層体１２における各発電セル１４、エンドプレート２２ａ及びインシュレータ２０ａ、２０ｂのそれぞれに設けられた酸化剤ガス入口連通孔４０ａは、積層方向に互いに連通する。つまり、酸化剤ガス入口連通孔４０ａは、エンドプレート２２ａ、インシュレータ２０ａ、２０ｂ、発電セル積層体１２を積層方向に貫通する。同様に、冷却媒体入口連通孔４２ａ、燃料ガス出口連通孔４４ｂ、燃料ガス入口連通孔４４ａ、冷却媒体出口連通孔４２ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂのそれぞれも、エンドプレート２２ａ、インシュレータ２０ａ、２０ｂ、発電セル積層体１２を積層方向に貫通する。

本実施形態では、各発電セル１４に対して、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ、冷却媒体入口連通孔４２ａ、燃料ガス出口連通孔４４ｂ、燃料ガス入口連通孔４４ａ、冷却媒体出口連通孔４２ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂ（以下、これらを総称して単に「連通孔」ともいう）がそれぞれ１個ずつ設けられている例を示す。しかしながら、各発電セル１４に設けられる各連通孔の個数は特に限定されず、単数であってもよく、複数であってもよい。また、各連通孔の形状及び配置も、図１及び図２に記載の本実施形態のものには限定されず、要求される仕様に応じて適宜設定することができる。

図２に示すように、セパレータ２８は、矢印Ｃ方向に互いに対向する一組の長辺と、矢印Ｂ方向に互いに対向する一組の短辺とを有する矩形状である。セパレータ２８は、積層した第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の外周を溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合することで形成されている。第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の各々は、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、チタン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薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。

また、セパレータ２８は、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８を接合して構成されるものに限定されず、１枚の金属プレート（バイポーラプレート）から構成されてもよい。また、セパレータ２８の外縁には、絶縁性樹脂材料が設けられていてもよい。

セパレータ２８として発電セル積層体１２に組み込まれた第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８のそれぞれは、樹脂枠付きＭＥＡ２６に向かう面であるＭＥＡ側面４６ａ、４８ａと、その裏面である冷媒側面４６ｂ、４８ｂとを有する。

図３に示すように、第１バイポーラプレート４６のＭＥＡ側面４６ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部が設けられている。これらの突条部同士の間の溝内に直線状の酸化剤ガス流路５０が設けられている。なお、突条部及び酸化剤ガス流路５０は波状であってもよい。酸化剤ガス流路５０は、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔４０ｂに流体的に連通することで、セパレータ２８の面方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）に酸化剤ガスを流通させる。

また、第１バイポーラプレート４６のＭＥＡ側面４６ａには、樹脂枠付きＭＥＡ２６（図２）に向かって突出するメタルビードシール５２ａが例えば、プレス成形により一体に設けられている。ＭＥＡ側面４６ａにはメタルビードシール５２ａに代えて、ゴム等の弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。

第１バイポーラプレート４６のメタルビードシール５２ａは、酸化剤ガス流路５０、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔４０ｂのそれぞれを互いに連通させるように、これらの外周を一体に周回する。また、メタルビードシール５２ａは、燃料ガス入口連通孔４４ａ、燃料ガス出口連通孔４４ｂ、冷却媒体入口連通孔４２ａ及び冷却媒体出口連通孔４２ｂのそれぞれを個別に周回して、酸化剤ガス流路５０に対する燃料ガスや冷媒の流入を防止する。

図２に示すように、第２バイポーラプレート４８のＭＥＡ側面４８ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部が設けられている。これらの突条部同士の間の溝内に直線状の燃料ガス流路５４が設けられている。なお、突条部及び燃料ガス流路５４は波状であってもよい。燃料ガス流路５４は、燃料ガス入口連通孔４４ａ及び燃料ガス出口連通孔４４ｂに流体的に連通することで、セパレータ２８の面方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）に燃料ガスを流通させる。

また、第２バイポーラプレート４８のＭＥＡ側面４８ａには、樹脂枠付きＭＥＡ２６に向かって突出するメタルビードシール５２ｂが例えば、プレス成形により一体に設けられている。ＭＥＡ側面４８ａには、メタルビードシール５２ｂに代えて、ゴム等の弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。

第２バイポーラプレート４８のメタルビードシール５２ｂは、燃料ガス流路５４、燃料ガス入口連通孔４４ａ及び燃料ガス出口連通孔４４ｂのそれぞれを互いに連通させるように、これらの外周を一体に周回する。また、メタルビードシール５２ｂは、酸化剤ガス入口連通孔４０ａ、酸化剤ガス出口連通孔４０ｂ、冷却媒体入口連通孔４２ａ及び各冷却媒体出口連通孔４２ｂのそれぞれを個別に周回して、燃料ガス流路５４に対する酸化剤ガスや冷媒の流入を防止する。

互いに接合される第１バイポーラプレート４６の冷媒側面４６ｂと第２バイポーラプレート４８の冷媒側面４８ｂとの間には、冷却媒体流路５６が設けられる。冷却媒体流路５６は、冷却媒体をセパレータ２８の面方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）に流通させるべく、冷却媒体入口連通孔４２ａと冷却媒体出口連通孔４２ｂとに流体的に連通する。

冷却媒体流路５６は、酸化剤ガス流路５０が形成された第１バイポーラプレート４６のＭＥＡ側面４６ａの裏面形状と、燃料ガス流路５４が形成された第２バイポーラプレート４８のＭＥＡ側面４８ａの裏面形状とが重なり合って形成される。また、互いに対向する第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の冷媒側面４６ｂ、４８ｂにおいて、連通孔の周囲同士は、溶接、ろう付け等によって接合されている。

発電セル積層体１２は、例えば、１枚のセパレータ２８（第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８）と、１枚の樹脂枠付きＭＥＡ２６（電解質膜・電極構造体３０）とを重ね合わせて接合した積層単位Ｅ（図２）を複数積層することで形成される。積層単位Ｅでは、樹脂枠部材３２の外縁部が、溶着や接着によりセパレータ２８の外縁部に予め接合されている。なお、積層単位Ｅは、１枚のセパレータ２８と、１枚の樹脂枠付きＭＥＡ２６とを重ね合わせて接合したものには限定されない。積層単位Ｅは、複数積層することで、最終的に発電セル積層体１２を形成可能な単位であればよい。また、樹脂枠部材３２とセパレータ２８とが接合されていない状態で積層単位Ｅが構成されてもよい。

積層単位Ｅのセパレータ２８には、位置決め部５８が設けられている。複数の積層単位Ｅを積層する際、各積層単位Ｅの位置決め部５８が積層方向に重ね合わせられることで、積層単位Ｅ同士が正確に位置決めされる。本実施形態では、位置決め部５８は、セパレータ２８の縁部２８ａが、該セパレータ２８の外側から内側に向かって切り欠かれた形状の溝（凹部）である。また、位置決め部５８の積層方向視の形状は矩形状であることとする。

また、図３及び図４Ａ～図４Ｃに示すように、本実施形態では、位置決め部５８は、第１位置決め部５８ａと、第２位置決め部５８ｂと、第３位置決め部５８ｃとを有している。すなわち、１枚のセパレータ２８に、合計３個の位置決め部５８が設けられている。図３に示すように、第１位置決め部５８ａは、セパレータ２８の矢印Ｂ１側の短辺における矢印Ｃ１側端部の近傍に設けられている。

第２位置決め部５８ｂは、セパレータ２８の矢印Ｂ２側の短辺における矢印Ｃ２側端部の近傍に設けられている。すなわち、第１位置決め部５８ａと、第２位置決め部５８ｂとは、セパレータ２８の対角位置に配置されている。なお、第１位置決め部５８ａと、第２位置決め部５８ｂとは、矢印Ｃ方向に逆の位置関係であってもよい。

第３位置決め部５８ｃは、セパレータ２８の矢印Ｃ２側の長辺の略中央に設けられている。以下では、第１位置決め部５８ａ、第２位置決め部５８ｂ、第３位置決め部５８ｃを互いに区別しない場合等には、これらを総称して単に位置決め部５８ともいう。

図４Ａ～図４Ｃに示すように、位置決め部５８のそれぞれは、セパレータ２８の縁部２８ａ（長辺及び短辺）よりもセパレータ２８の内側で、該縁部２８ａの延在方向に沿う第１辺１１０と、第１辺１１０の延在方向の両端からセパレータ２８の縁部２８ａに向かって延在する一組の第２辺１１２とを有する。すなわち、図４Ａに示すように、第１位置決め部５８ａの第１辺１１０は、セパレータ２８の矢印Ｂ１側の短辺よりも矢印Ｂ２側で、該短辺の延在方向（矢印Ｃ方向）に沿う。第１位置決め部５８ａの一組の第２辺１１２は、第１辺１１０の延在方向（矢印Ｃ方向）の両端から矢印Ｂ１側に向かってそれぞれ延在する。つまり、第１位置決め部５８ａの第２辺１１２同士は、矢印Ｃ方向に間隔を置いて対向する。

図４Ｂに示すように、第２位置決め部５８ｂの第１辺１１０は、セパレータ２８の矢印Ｂ２側の短辺よりも矢印Ｂ１側で、該短辺の延在方向（矢印Ｃ方向）に沿う。第２位置決め部５８ｂの一組の第２辺１１２は、第１辺１１０の延在方向（矢印Ｃ方向）の両端から矢印Ｂ２側に向かってそれぞれ延在する。つまり、第２位置決め部５８ｂの第２辺１１２同士は、矢印Ｃ方向に間隔を置いて対向する。

図４Ｃに示すように、第３位置決め部５８ｃの第１辺１１０は、セパレータ２８の矢印Ｃ２側の長辺よりも矢印Ｃ１側で、該長辺の延在方向（矢印Ｂ方向）に沿う。第３位置決め部５８ｃの一組の第２辺１１２は、第１辺１１０の延在方向（矢印Ｂ方向）の両端から矢印Ｃ２側に向かってそれぞれ延在する。つまり、第３位置決め部５８ｃの第２辺１１２同士は、矢印Ｂ方向に間隔を置いて対向する。

以下では、位置決め部５８について、第１辺１１０の長さを幅ともいい、第２辺１１２の長さを深さともいう。なお、積層単位Ｅに対して位置決め部５８が設けられる配置や個数は、図３に示すものには限定されず、例えば、セパレータ２８や、樹脂枠付きＭＥＡ２６の形状等に応じて種々に設定することができる。また、本実施形態では、図２に示すように、発電セル１４において、樹脂枠部材３２の外縁部は、セパレータ２８の外縁部に重ねられる。この樹脂枠部材３２の外縁部には、セパレータ２８の位置決め部５８に対向する部分に、溝部３２ａが設けられている。積層方向視において、溝部３２ａの大きさは、位置決め部５８の大きさよりも大きい。

図５に示すように、セパレータ２８の位置決め部５８の周縁部１１４には、該位置決め部５８に沿って、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８を溶接する溶接部１１６が設けられている。すなわち、溶接部１１６は、位置決め部５８の第１辺１１０及び第２辺１１２の各々よりもセパレータ２８の内側を、第１辺１１０及び第２辺１１２に沿って延在するライン状に設けられている。

セパレータ２８の位置決め部５８の周縁部１１４には、セパレータ厚さ方向（矢印Ａ方向）に突出し且つセパレータ面方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）に延在するリブ１１８が設けられている。本実施形態では、リブ１１８は、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の両方に対して、セパレータ厚さ方向の矢印Ａ１側に突出して設けられていることとする。すなわち、セパレータ２８を矢印Ａ２側から見た場合、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の各々のリブ１１８は、矢印Ａ１側に向かって陥没する凹形状である。

しかしながら、リブ１１８は、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の少なくとも一方に設けられていればよい。また、リブ１１８は、セパレータ厚さ方向の矢印Ａ２側に突出してもよい。すなわち、セパレータ２８を矢印Ａ１側から見た場合に、リブ１１８は、矢印Ａ２側に向かって陥没する凹形状であってもよい。さらに、リブ１１８が第１バイポーラプレート４６と第２バイポーラプレート４８との両方に設けられる場合、不図示ではあるが、第１バイポーラプレート４６に設けられたリブ１１８が突出する方向と、第２バイポーラプレート４８に設けられたリブ１１８が突出する方向とは、互いに反対であってもよい。また、本実施形態では、矢印Ｂ方向視における、リブ１１８の断面形状は、台形状であることとするが、特にこれには限定されない。例えば、矢印Ｂ方向視における、リブ１１８の断面形状は、矩形状、三角形状、その他の多角形状、円弧形状等であってもよい。

また、本実施形態では、リブ１１８は、２本の第１リブ１１８ａと、２本の第２リブ１１８ｂとを有する。２本の第１リブ１１８ａのそれぞれは、位置決め部５８の第１辺１１０からセパレータ２８の内側に向かって延在する。各第１リブ１１８ａの延在方向は、第１辺１１０に直交する。２本の第１リブ１１８ａは、第１辺１１０の延在方向に間隔を置いて並列している。２本の第２リブ１１８ｂの一方は、一組の第２辺１１２の一方からセパレータ２８の内側に向かって延在する。２本の第２リブ１１８ｂの他方は、一組の第２辺１１２の他方からセパレータ２８の内側に向かって延在する。第２リブ１１８ｂの延在方向は、第２辺１１２に直交する。

しかしながら、リブ１１８は、第１リブ１１８ａ及び第２リブ１１８ｂの少なくとも一方を有していればよい。また、第１リブ１１８ａ及び第２リブ１１８ｂの各々の本数や延在方向は特に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて適宜設定することができる。

第１リブ１１８ａ及び第２リブ１１８ｂのそれぞれは、溶接部１１６を避けて設けられている、換言すると、延在方向の途中で溶接部１１６により分断されている。このため、第１リブ１１８ａ及び第２リブ１１８ｂのそれぞれは、溶接部１１６よりも位置決め部５８側（溶接部１１６と位置決め部５８との間）と、溶接部１１６よりもセパレータ２８の内側（溶接部１１６を挟んで位置決め部５８と反対側）とのそれぞれに設けられる。なお、第１リブ１１８ａ及び第２リブ１１８ｂは、溶接部１１６を避けず、溶接部１１６と交差して延在するように設けられてもよい。また、第１リブ１１８ａ及び第２リブ１１８ｂの一方のみ（例えば、第２リブ１１８ｂ）が、溶接部１１６を避けて配置され、他方（例えば、第１リブ１１８ａ）は、溶接部１１６と交差して延在するように設けられてもよい。

以下、図１～図３を参照しつつ、発電セル積層体１２を備える燃料電池スタック１６の動作について、簡単に説明する。燃料電池スタック１６で発電を行う場合、燃料ガス入口連通孔４４ａに燃料ガスが供給され、酸化剤ガス入口連通孔４０ａに酸化剤ガスが供給され、冷却媒体入口連通孔４２ａに冷却媒体が供給される。

図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔４０ａから酸化剤ガス流路５０に導入され、該酸化剤ガス流路５０に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３０のカソード電極３８に供給される。一方、燃料ガスは、図２に示すように、燃料ガス入口連通孔４４ａから燃料ガス流路５４に導入され、該燃料ガス流路５４に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３０のアノード電極３６に供給される。

従って、各電解質膜・電極構造体３０では、カソード電極３８に供給される酸化剤ガスと、アノード電極３６に供給される燃料ガスとが、カソード電極触媒層及びアノード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。

電気化学反応で消費されなかった酸化剤ガス（酸化剤排ガス）は、酸化剤ガス流路５０から酸化剤ガス出口連通孔４０ｂへと流入し、該酸化剤ガス出口連通孔４０ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。同様に、電気化学反応で消費されなかった燃料ガス（燃料排ガス）は、燃料ガス流路５４から燃料ガス出口連通孔４４ｂへと流入し、燃料ガス出口連通孔４４ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。

冷却媒体は、冷却媒体入口連通孔４２ａから冷却媒体流路５６に導入され、該冷却媒体流路５６に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３０と熱交換する。熱交換後の冷却媒体は、冷却媒体出口連通孔４２ｂに流入し、冷却媒体出口連通孔４２ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１６から排出される。

以下、図６～図９を主に参照しつつ、位置決め部５８を重ね合わせつつ複数の積層単位Ｅを積層して発電セル積層体１２を製造するための製造装置１０の一例について説明する。製造装置１０は、例えば、矢印Ｘで示す積層方向に積層単位Ｅを複数積層して、図１の発電セル積層体１２を得る場合に適用することができる。本実施形態では、複数の積層単位Ｅを下側（矢印Ｘ２側）から上側（矢印Ｘ１側）に向かって積層していくこととする。すなわち、製造装置１０に関する積層単位Ｅの積層方向は上下方向（重力方向）に沿う。

製造装置１０は、載置台６０と、加圧部６２と、駆動機構６４と、ガイドバー６６と、支持機構６８とを備える。なお、図６の製造装置１０では、加圧部６２及び駆動機構６４の図示を省略している。また、図６の積層単位Ｅでは、位置決め部５８及びリブ１１８と、ガイドバー６６との位置関係を説明するため、積層単位Ｅの上面がセパレータ２８であるか否かに関わらず、位置決め部５８及びリブ１１８を便宜上図示している。

載置台６０は、積層単位Ｅが積層方向（矢印Ｘ方向）に積層される載置面７０を有する。加圧部６２は、駆動機構６４により駆動されることで、載置台６０に対して積層方向に沿って接近又は離間することが可能である。

載置台６０の載置面７０より外側には、積層方向に延在するガイドポスト７２が突設されている。また、加圧部６２には、図８及び図９に示すように、加圧部６２が載置台６０に所定の距離まで接近すると、ガイドポスト７２と係合する係合部７４が設けられている。本実施形態では、係合部７４は、加圧部６２に設けられた貫通孔であり、ガイドポスト７２が摺動可能に挿通されることで、ガイドポスト７２と係合する。係合部７４がガイドポスト７２に係合した状態で、加圧部６２が載置台６０に対して接近又は離間することにより加圧部６２の移動方向が積層方向に沿うようにガイドされる。

また、加圧部６２には、加圧面７６と、当接部７８とが設けられている。図８及び図９に示すように、加圧面７６は、加圧部６２が載置台６０に接近した際に、載置面７０上に積層された積層単位Ｅに当接する。当接部７８は、加圧部６２が載置台６０に接近した際に、ガイドバー６６の上面に当接する。

ガイドバー６６は、載置台６０の載置面７０から積層方向に突出し、且つ載置面７０に対して積層方向に移動可能となっている。このため、加圧部６２の当接部７８をガイドバー６６の上面に当接させた状態で、加圧部６２をさらに載置台６０に接近させることで、ガイドバー６６を加圧部６２と一体に同速度で移動させることが可能になっている。

本実施形態では、ガイドバー６６は、積層方向に沿って延在する角棒状である。以下では、ガイドバー６６の延在方向の載置台６０側を基端側（矢印Ｘ２側）ともいい、載置台６０と反対側を先端側（矢印Ｘ１側）ともいう。ガイドバー６６は、載置面７０に積層される積層単位Ｅに設けられた位置決め部５８の個数や配置に対応して設けられる。このため、本実施形態では、図６に示すように、積層単位Ｅの第１位置決め部５８ａ、第２位置決め部５８ｂ、第３位置決め部５８ｃのそれぞれに対応する３本のガイドバー６６が載置台６０に設けられている。これらの３本のガイドバー６６は、載置面７０に対する配置を除いて、互いに同様に構成することができる。

図７～図９に示すように、具体的には、ガイドバー６６は、本体部８０と、狭小部８２と、ストッパ部８４とを有している。本体部８０と、狭小部８２と、ストッパ部８４とは、ガイドバー６６の延在方向の先端側から基端側に向かってこの順に配置されている。図示を省略するが、狭小部８２とストッパ部８４とは分離可能に一体化されている。本体部８０の延在方向において、該本体部８０の先端側の大部分は、載置面７０から積層方向に突出する。本体部８０が載置面７０から突出する長さは、発電セル積層体１２を構成する所定の個数の積層単位Ｅを載置面７０上に積層したときの、複数の積層単位Ｅの積層方向の長さよりも長くなっている。

また、本体部８０は、挿通部８６と露出部８８とを有している。挿通部８６は、載置面７０に積層単位Ｅが積層される際、該積層単位Ｅの位置決め部５８に挿通される。露出部８８は、挿通部８６が位置決め部５８に挿通された際、積層方向視で位置決め部５８の外側に配置される。つまり、本体部８０の積層方向視の形状は、位置決め部５８の積層方向視の形状に対応する。本実施形態では、ガイドバー６６の積層方向視の形状は矩形状であり、位置決め部５８の幅方向に沿う辺の長さは、位置決め部５８の幅よりも僅かに短い。また、位置決め部５８の深さ方向に沿う辺の長さは、位置決め部５８の深さよりも長い。

上記のように挿通部８６を位置決め部５８に挿通した状態で、該位置決め部５８をガイドバー６６に沿わせつつ、載置面７０に積層単位Ｅを積層することで、積層単位Ｅを載置面７０上の所定の積層位置にガイドすることができる。このようにして載置面７０上に積層された複数の積層単位Ｅは、各々の位置決め部５８がガイドバー６６を介して積層方向に重ね合わされる。これによって、複数の積層単位Ｅを互いに位置決めした状態で積層することが可能になる。

不図示ではあるが、狭小部８２の延在方向に直交する断面の外形寸法は、本体部８０及びストッパ部８４の上記の外形寸法よりも小さい。このため、本体部８０と狭小部８２との間には、第１段差部９０が形成される。また、狭小部８２とストッパ部８４との間には第２段差部９２が形成される。本実施形態では、本体部８０及びストッパ部８４の各々の上記の外形寸法は互いに同じであることとするが、互いに異なっていてもよい。

本体部８０の基端側と、狭小部８２と、ストッパ部８４とは、載置台６０に積層方向に沿って形成された支持穴９４に挿入され、且つ該支持穴９４内を積層方向に沿って移動可能となっている。不図示ではあるが、支持穴９４の延在方向に直交する断面の寸法は、本体部８０及びストッパ部８４の上記の外形寸法と同じか僅かに大きくなっている。このため、本体部８０及びストッパ部８４は、支持穴９４内を積層方向に沿って摺動可能であり、これによって、ガイドバー６６の延在方向が積層方向に沿った状態で維持される。

支持穴９４には、該支持穴９４に挿入されたガイドバー６６の第１段差部９０と第２段差部９２との間に、絞り部９６が設けられている。絞り部９６は、支持穴９４の延在方向視において、支持穴９４の内壁面から、該支持穴９４の中心に向かって突出し、且つ中心に狭小部８２が挿通される貫通孔９６ａが形成されている。不図示ではあるが、支持穴９４の延在方向に直交する方向の貫通孔９６ａの断面の寸法は、本体部８０及びストッパ部８４の上記の外形寸法よりも小さく、狭小部８２の上記の外形寸法より僅かに大きくなっている。

絞り部９６の先端側の端面９６ｂは、第１段差部９０と間隔を置いて対向する。これらの絞り部９６の先端側の端面９６ｂと、第１段差部９０との間には、弾性部材９８が配置されている。本実施形態では、弾性部材９８は、コイルばねであり、その伸縮方向が積層方向に沿う。また、弾性部材９８の内径側に、狭小部８２が挿通されている。この弾性部材９８により、ガイドバー６６は、載置面７０から突出する方向に弾発付勢される。

絞り部９６の基端側の端面９６ｃは、第２段差部９２に当接可能に対向する。上記のように、弾性部材９８により弾発付勢されるガイドバー６６は、絞り部９６の基端側の端面９６ｃと第２段差部９２とが当接することで、載置面７０から突出する方向へのそれ以上の移動が規制される（図７）。また、図８及び図９に示すように、絞り部９６の先端側の端面９６ｂと第１段差部９０との間で弾性部材９８が圧縮される方向に弾性変形することで、ガイドバー６６は、載置面７０に進入する方向に移動可能となっている。この際、第２段差部９２は、絞り部９６の基端側の端面９６ｃから離間する。

載置台６０のガイドバー６６の近傍には、該ガイドバー６６に沿って積層方向に突出する支持バー１００が設けられている。支持バー１００は、載置台６０に固定され、且つガイドバー６６の露出部８８が積層方向に摺動可能に収容される凹部１０２（図６）が形成されている。支持バー１００の載置面７０からの突出長さは、後述するように載置面７０上で圧縮された複数の積層単位Ｅの積層方向の長さ（図９）よりも短くなっている。支持バー１００及び載置台６０の支持穴９４は、ガイドバー６６を積層方向に移動可能に支持することで、該ガイドバー６６の延在方向を積層方向に沿った状態で維持することが可能な支持機構６８を構成する。

以下、図６～図９の製造装置１０を用いて、積層単位Ｅを複数積層することで、図１の発電セル積層体１２を得る製造方法の一例について説明する。この発電セル積層体１２の製造方法では、先ず、積層工程を行う。積層工程では、図７に示すように、駆動機構６４により加圧部６２を載置台６０から離間する位置に移動させる。これにより、加圧部６２の当接部７８も、ガイドバー６６から離間する。このため、ガイドバー６６は、弾性部材９８の弾発力により、載置台６０の支持穴９４に対して、第２段差部９２が、絞り部９６の基端側の端面９６ｃに当接する位置に配置される。すなわち、載置面７０からの本体部８０の突出長さが最大となる。

この状態において、載置面７０に、発電セル積層体１２を構成する所定の個数の積層単位Ｅを積層していく。具体的には、積層単位Ｅの位置決め部５８のそれぞれに、ガイドバー６６の挿通部８６を積層方向に挿通する。そして、挿通部８６に位置決め部５８を沿わせながら、上方から下方に向かって積層単位Ｅを移動させる。この移動は、位置決め部５８に挿通部８６を挿通した状態で、載置面７０上に積層単位Ｅを落下させることによって行ってもよい。

上記のように挿通部８６に位置決め部５８を沿わせることで、積層単位Ｅは、積層位置にガイドされる。このようにして、複数の積層単位Ｅのそれぞれを積層位置にガイドしつつ積層することで、各積層単位Ｅの位置決め部５８は、ガイドバー６６を介して積層方向に重ね合わせられた状態で位置決めされる。すなわち、載置面７０上に所定の個数の積層単位Ｅを、互いの位置ずれが抑制された状態で積層することができる。

次に、圧縮工程を行う。圧縮工程では、積層工程において複数の積層単位Ｅが積層された載置台６０に対して、駆動機構６４により加圧部６２を接近させる。これにより、図８に示すように、加圧部６２の加圧面７６が積層単位Ｅに当接する。また、加圧部６２の当接部７８がガイドバー６６の先端側に当接する。この状態から、図９に示すように、さらに加圧部６２を載置台６０に接近させることで、載置台６０の載置面７０と加圧部６２の加圧面７６との間で複数の積層単位Ｅを圧縮する。

この際、当接部７８を介してガイドバー６６も加圧部６２に押圧される。このため、ガイドバー６６は、弾性部材９８の弾発力に抗して、載置台６０の支持穴９４の内部に進入する方向に移動する。つまり、圧縮工程では、位置決め部５８に挿通部８６を沿わせた状態のガイドバー６６を、加圧部６２の移動方向と同方向に移動させながら、複数の積層単位Ｅを圧縮する。

なお、圧縮工程において、加圧面７６と積層単位Ｅとが当接するタイミングは、当接部７８とガイドバー６６の先端側とが当接するタイミングと同じであってもよいし、これよりも早くてもよい。例えば、加圧面７６及び当接部７８の積層方向における相対位置を調整することや、ガイドバー６６の本体部８０の載置面７０からの突出長さを調整すること等によって、加圧面７６が積層単位Ｅに当接するタイミングと、当接部７８がガイドバー６６に当接するタイミングとを調整することが可能である。このため、圧縮工程では、積層単位Ｅが圧縮されて移動を開始するタイミングと、ガイドバー６６が移動を開始するタイミングとの関係を調整することが可能である。

次に、例えば、不図示の固定機構により、複数の積層単位Ｅを圧縮工程で圧縮された状態に維持する。これによって、積層単位Ｅ同士が位置決めされた状態で圧縮荷重が付与された発電セル積層体１２を得ることができる。

なお、圧縮工程で複数の積層単位Ｅに加えられる圧縮荷重の大きさは、必要に応じて種々に設定することが可能である。また、圧縮工程は、解放工程を挟んで複数回行われてもよい。解放工程では、駆動機構６４により加圧部６２を載置台６０から離間する方向に移動させて圧縮荷重を低減させる又はゼロにする。これにより、複数の積層単位Ｅに対して、例えば、初期クリープを進行させるためのエージング処理等を施すことも可能である。

以上から、本実施形態に係るセパレータ２８には、積層方向に重ね合わされることで、積層単位Ｅ同士が位置決めされる位置決め部５８が設けられている。このため、例えば、製造装置１０を用いて、位置決め部５８をガイドバー６６等に沿わせつつ、複数の積層単位Ｅを載置台６０に積層することで、位置決め部５８同士を積層方向に重ね合わせることができる。これにより、複数の積層単位Ｅを互いに位置決めした状態で容易に積層することができる。

また、セパレータ２８の位置決め部５８の周縁部１１４には、セパレータ厚さ方向に突出し且つセパレータ面方向に延在するリブ１１８が設けられている。これにより、セパレータ２８の位置決め部５８の周縁部１１４は、剛性が高められ変形し難くなっている。このため、例えば、上記のように位置決め部５８同士を重ね合わせるべく、位置決め部５８をガイドバー６６に沿わせる際、位置決め部５８とガイドバー６６との間に摩擦が生じても、セパレータ２８が変形することを抑制できる。

従って、本実施形態に係るセパレータ２８及びセパレータ２８を備える燃料電池スタック１６では、積層単位Ｅ同士を容易に位置決めできるとともに、セパレータ２８の変形を抑制できる。

さらに、上記の実施形態では、積層した複数の積層単位Ｅを載置台６０と加圧部６２との間で圧縮する際、位置決め部５８にガイドバー６６を沿わせて、積層単位Ｅ同士の相対位置を維持する。これによって、積層単位Ｅ同士の相対位置がずれることを効果的に抑制しつつ、複数の積層単位Ｅを積層方向に圧縮することができる。このように、位置決め部５８にガイドバー６６を沿わせた状態で、複数の積層単位Ｅに圧縮力を加えると、位置決め部５８とガイドバー６６との間に生じる摩擦等によって、位置決め部５８の周縁部１１４に、曲げ応力が生じ易くなる。

この場合であっても、本実施形態に係るセパレータ２８では、位置決め部５８の周縁部１１４の剛性がリブ１１８によって高められているため、位置決め部５８の周縁部１１４が変形することを効果的に抑制できる。つまり、積層単位Ｅの位置ずれ及びセパレータ２８の変形を抑制しつつ、複数の積層単位Ｅに圧縮荷重を付与して、発電セル積層体１２を得ることが可能になる。

上記の実施形態に係る燃料電池スタック１６では、位置決め部５８は、セパレータ２８の縁部２８ａが、セパレータ２８の外側から内側に向かって切り欠かれた形状の溝であることとした。この場合、溝状の位置決め部５８に、棒状のガイドバー６６の挿通部８６を挿通する簡単な構成で、複数の積層単位Ｅ同士を容易に位置決めすることができる。また、位置決め部５８が溝状であることで、例えば、位置決め部５８がセパレータ２８の縁部２８ａからセパレータ面方向の外側に突出する凸部（不図示）である場合よりも、位置決め部５８の周縁部１１４の剛性を高くすることが容易である。

なお、位置決め部５８は、セパレータ２８の縁部２８ａからセパレータ面方向の外側に突出する凸部であってもよい。この場合、凸部の縁部にリブ１１８が設けられていればよい。また、ガイドバー６６には、積層方向に沿って延在する溝（不図示）が形成されていればよい。この溝に位置決め部５８を挿通した状態で、積層単位Ｅを載置面上に積層することで、積層単位Ｅを積層位置にガイドすることが可能である。また、不図示ではあるが、位置決め部５８は、セパレータ２８を厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。

また、位置決め部５８の積層方向視の形状は、第１辺１１０と第２辺１１２とを有する矩形状に限定されるものではなく、例えば円弧状であってもよいし、矩形状以外の多角形でもよい。また、位置決め部５８の積層方向視の形状が多角形である場合、角丸であってもよい。

上記の実施形態に係る燃料電池スタック１６では、位置決め部５８は、セパレータ２８の縁部２８ａよりもセパレータ２８の内側で、縁部２８ａの延在方向に沿う第１辺１１０と、第１辺１１０の延在方向の両端からセパレータ２８の縁部２８ａに向かって延在する一組の第２辺１１２とを有し、リブ１１８は、第１辺１１０からセパレータ２８の内側に向かって延在する第１リブ１１８ａ、及び第２辺１１２からセパレータ２８の内側に向かって延在する第２リブ１１８ｂの少なくとも何れかを有することとした。このようにリブ１１８を構成することで、位置決め部５８の周縁部１１４の剛性を効果的に高めてセパレータ２８の変形を抑制することが可能になる。

上記の実施形態に係る燃料電池スタック１６では、セパレータ２８は、積層された第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の接合体であり、位置決め部５８の周縁部１１４には、位置決め部５８に沿って、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８を溶接する溶接部１１６が設けられ、リブ１１８は、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の少なくとも一方に設けられていることとした。

このように、セパレータ２８を第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８の接合体としても、位置決め部５８の周縁部１１４にリブ１１８を設けて剛性を高めることで、セパレータ２８の変形を抑制することができる。また、位置決め部５８の周縁部１１４に溶接部１１６を設けることで、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８が互いに離間する方向に変形することを抑制できる。なお、位置決め部５８の周縁部１１４には、溶接部１１６が設けられていなくてもよい。

上記の実施形態に係る燃料電池スタック１６では、リブ１１８は、溶接部１１６を除く、溶接部１１６よりもセパレータ２８の内側と、溶接部１１６及び位置決め部５８の間とにそれぞれ設けられていることとした。一般的に、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８は、それらの少なくとも一方にリブ１１８が設けられた後に、接合されてセパレータ２８を構成する。このため、位置決め部５８の周縁部１１４の溶接部１１６が形成される箇所を予め避けてリブ１１８を設けておくことで、溶接部１１６を形成する工程が容易になる。また、溶接部１１６を良好に形成することが可能になるため、第１バイポーラプレート４６及び第２バイポーラプレート４８を強固に接合して、セパレータ２８の変形を効果的に抑制することが可能になる。

上記の実施形態に係る燃料電池スタック１６では、セパレータ２８は、互いに対向する一組の長辺と、互いに対向する一組の短辺と、を有する矩形状であり、位置決め部５８は、セパレータ２８の一組の短辺の一方に設けられた第１位置決め部５８ａと、一組の短辺の他方に設けられた第２位置決め部５８ｂと、一組の長辺の何れか一方に設けられた第３位置決め部５８ｃと、を有することとした。

また、上記の実施形態に係る燃料電池スタック１６では、第１位置決め部５８ａと第２位置決め部５８ｂとは、セパレータ２８の対角位置に配置され、第３位置決め部５８ｃは、長辺の中央に配置されることとした。

上記のように位置決め部５８を設けることで、積層単位Ｅ同士の位置ずれを効果的に抑制できるとともに、セパレータ２８に変形が生じることを効果的に抑制できる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

上記の実施形態では、図４Ａ～図５等に示すように、第２リブ１１８ｂは、位置決め部５８の第２辺１１２からセパレータ２８の内側に向かって、該第２辺１１２に直交する方向に延在することとした。また、第２リブ１１８ｂは、延在方向の途中が溶接部１１６により分断されることで、溶接部１１６よりも位置決め部５８側と、溶接部１１６よりもセパレータ２８の内側とのそれぞれに対して設けられることとした。

しかしながら、例えば図１０に示すように、第２リブ１１８ｂは、溶接部１１６と位置決め部５８との間に設けられる部分のみから構成されてもよい。この場合、リブ１１８は、第１リブ１１８ａ及び第２リブ１１８ｂの他に第３リブ１１８ｃをさらに備えてもよい。第３リブ１１８ｃは、位置決め部５８の周縁部１１４であって、溶接部１１６を挟んで位置決め部５８（第２リブ１１８ｂ）と反対側に設けられている。また、第３リブ１１８ｃは、セパレータ２８の縁部２８ａからセパレータ２８の内側に向かって、セパレータ２８の縁部２８ａに直交する方向（溶接部１１６に沿う方向）に延在する。第３リブ１１８ｃの延在方向において、セパレータ２８の縁部２８ａ側と反対側の端部１１８ｃｅは、溶接部１１６を挟んで第２リブ１１８ｂと対向する。

リブ１１８を図１０に示す上記の形状とすることで、例えば、図４Ａ～図５に示すリブ１１８の第２リブ１１８ｂのように、延在方向の途中が溶接部１１６に分断される場合よりもリブ１１８を容易に形成することが可能になる。また、第２リブ１１８ｂとは異なる方向に延在する第３リブ１１８ｃが設けられることで、位置決め部５８の周縁部１１４の剛性を効果的に高めることが可能になり、セパレータ２８の変形を抑制することが可能になる。

１０…製造装置 １２…発電セル積層体
２８…セパレータ ２８ａ…縁部
３０…電解質膜・電極構造体 ３４…電解質膜
３６…アノード電極 ３８…カソード電極
５８…位置決め部 ５８ａ…第１位置決め部
５８ｂ…第２位置決め部 ５８ｃ…第３位置決め部
１１０…第１辺 １１２…第２辺
１１４…周縁部 １１６…溶接部
１１８…リブ １１８ａ…第１リブ
１１８ｂ…第２リブ １１８ｃ…第３リブ
Ｅ…積層単位

Claims (8)

1. 電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体と、セパレータとを重ね合わせた積層単位を積層方向に複数積層した発電セル積層体を備える燃料電池スタックであって、
   前記セパレータには、前記積層方向に重ね合わされることで、前記積層単位同士が位置決めされる位置決め部が設けられ、
   前記セパレータの前記位置決め部の周縁部には、セパレータ厚さ方向に突出し且つセパレータ面方向に延在するリブが設けられている、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、
   前記位置決め部は、前記セパレータの縁部が、該セパレータの外側から内側に向かって切り欠かれた形状の溝である、燃料電池スタック。
3. 請求項２記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記位置決め部は、前記セパレータの前記縁部よりも前記セパレータの内側で、前記縁部の延在方向に沿う第１辺と、前記第１辺の延在方向の両端から前記セパレータの前記縁部に向かって延在する一組の第２辺とを有し、
   前記リブは、前記第１辺から前記セパレータの内側に向かって延在する第１リブ、及び前記第２辺から前記セパレータの内側に向かって延在する第２リブの少なくとも何れかを有する、燃料電池スタック。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記セパレータは、積層された第１バイポーラプレート及び第２バイポーラプレートの接合体であり、
   前記位置決め部の前記周縁部には、該位置決め部に沿って、前記第１バイポーラプレート及び前記第２バイポーラプレートを溶接する溶接部が設けられ、
   前記リブは、前記第１バイポーラプレート及び前記第２バイポーラプレートの少なくとも一方に設けられている、燃料電池スタック。
5. 請求項４記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記リブは、前記溶接部を除く、前記溶接部よりも位置決め部側と、前記溶接部よりも前記セパレータの内側とのそれぞれに設けられている、燃料電池スタック。
6. 請求項１～５の何れか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記セパレータは、互いに対向する一組の長辺と、互いに対向する一組の短辺と、を有する矩形状であり、
   前記位置決め部は、前記セパレータの前記一組の短辺の一方に設けられた第１位置決め部と、前記一組の短辺の他方に設けられた第２位置決め部と、前記一組の長辺の何れか一方に設けられた第３位置決め部と、を有する燃料電池スタック。
7. 請求項６記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記第１位置決め部と前記第２位置決め部とは、前記セパレータの対角位置に配置され、
   前記第３位置決め部は、前記長辺の中央に配置される燃料電池スタック。
8. 電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体に重ねられて、発電セル積層体の積層単位を形成する燃料電池用のセパレータであって、
   前記積層単位の積層方向に重ね合わされることで、前記積層単位同士が位置決めされる位置決め部が設けられ、
   前記セパレータの前記位置決め部の周縁部には、セパレータ厚さ方向に突出し且つセパレータ面方向に延在するリブが設けられている、燃料電池用のセパレータ。

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