JP4262497B2

JP4262497B2 - 燃料電池

Info

Publication number: JP4262497B2
Application number: JP2003065181A
Authority: JP
Inventors: 修平後藤; 典昭尾棹; 謙高橋; 宗藤原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2023-03-11
Also published as: JP2004273361A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体を、セパレータで挟持して構成される燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる固体高分子電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）を、セパレータによって挟持することにより単位セルとして構成されている。
【０００３】
この単位セルにおいて、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【０００４】
ところで、燃料電池は、通常、数十〜数百の単位セルを積層してスタックを構成している。その際、各単位セル同士を正確に位置決めする必要があり、このため、前記単位セルに形成された位置決め用孔部（作業用基準）にノックピンを挿入する作業が行われている。しかしながら、単位セルの積層数が増加するのに伴って、ノックピンの挿入作業が困難なものとなり、作業性が低下するとともに、部材同士の位置ずれが惹起し易く、シール機能が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、上記の問題を解決するために、特許文献１には、固体高分子電解質型燃料電池が開示されている。具体的には、図８に示すように、燃料電池１は、単位セル２と、この単位セル２を挟んで配置されるセパレータ３ａ、３ｂとを備えている。単位セル２は、固体高分子電解質膜２ａと、この固体高分子電解質膜２ａの一面に設けられるアノード側電極２ｂと、前記固体高分子電解質膜２ａの他面に設けられるカソード側電極２ｃとにより構成されている。
【０００６】
燃料電池１のセパレータ３ａには、積層方向に貫通して保持ピン挿入用保持孔（作業用基準）４が形成されるとともに、セパレータ３ｂには、止め輪挿入用保持孔５が形成されている。保持ピン挿入用保持孔４には、保持ピン６が挿入されており、この保持ピン６の止め輪挿入溝６ａには、止め輪挿入用保持孔５に配置されている止め輪７が取り付けられる。保持ピン６の先端には、面取り加工が施されたピン先端６ｂが設けられる一方、前記保持ピン６の後端には、他の保持ピン６のピン先端６ｂが嵌合される挿入穴６ｃが形成されている。
【０００７】
このような構成において、保持ピン６が燃料電池１の保持ピン挿入用保持孔４に挿入されるとともに、止め輪挿入用保持孔５から止め輪７が挿入される。そして、この止め輪７が、保持ピン６の止め輪挿入溝６ａに嵌め込まれることにより、燃料電池１が積層状態で保持される。
【０００８】
その際、保持ピン６のピン先端６ｂは、セパレータ３ｂの外面よりも突出している。このため、ピン先端６ｂが、他の燃料電池１を保持している保持ピン６の挿入穴６ｃに嵌合することにより、互いに隣接する燃料電池１同士の位置決めが行われる、としている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１２０６７号公報（段落［００１６］、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１では、燃料電池１の積層方向に貫通して複数の保持ピン挿入用保持孔４が形成されており、この保持ピン挿入用保持孔４から単位セル２に水や塵埃等の異物が進入し易いという問題がある。
【００１１】
さらに、セパレータ３ａ、３ｂが金属製セパレータで構成されている場合、このセパレータ３ａ、３ｂが保持ピン６を介して短絡するおそれがある。その際、保持ピン６に絶縁処理が施されていても、セパレータ３ａ、３ｂ間が近接しているために、良好な絶縁距離（空間距離）を確保することができないという問題がある。
【００１２】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、作業用基準として機能する孔部から異物が進入することがなく、簡単かつ安価な構成で、所望の発電性能を確保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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る燃料電池では、少なくとも互いに対向する第１および第２セパレータは、それぞれ燃料電池を製造する際の作業用基準として機能する第１および第２貫通孔部を設けるとともに、前記第１セパレータの両方のセパレータ面に第１シール部材が設けられる一方、前記第２セパレータの両方のセパレータ面に第２シール部材が設けられ、前記第１貫通孔部は、前記第１および第２セパレータが重ね合わされた際に、互いに接する前記第１シール部材と前記第２シール部材とにより囲繞されて閉塞された前記第２セパレータの前記セパレータ面に対向する位置に設定される一方、前記第２貫通孔部は、前記第１および第２セパレータが重ね合わされた際に、互いに接する前記第１シール部材と前記第２シール部材とにより囲繞されて閉塞された前記第１セパレータの前記セパレータ面に対向する位置に設定される。
【００１４】
ここで、作業用基準とは、燃料電池を製造するための種々の作業を行う際の基準となるものであり、例えば、金属製セパレータを成形する際のプレス基準、セパレータ面にシール部材を焼き付ける際のシーリング基準、第１および第２セパレータを積層する際の積層基準および燃料電池を積層する際のスタック基準等が挙げられる。
【００１５】
上記のように、第１および第２セパレータが重ね合わされた際に、第１および第２貫通孔部は、それぞれ閉塞された各セパレータ面に対向するため、燃料電池の積層方向に貫通孔が形成されることがない。このため、第１および第２貫通孔部から電解質・電極構造体に水や塵埃等の異物が進入することを良好に阻止することができ、簡単な構成で、所望の発電性能を維持することが可能になる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係る燃料電池では、複数の燃料電池が積層された状態で、第１貫通孔部は、第１セパレータの両側に隣接する２つの第２セパレータ間で、第１シール部材と前記第１シール部材を挟持する２つの第２シール部材との間に形成される第１密封空間に開口する一方、第２貫通孔部は、前記第２セパレータの両側に隣接する２つの前記第１セパレータ間で、前記第２シール部材と前記第２シール部材を挟持する２つの前記第１シール部材との間に形成される第２密封空間に開口する。これにより、燃料電池の外部から異物が進入することを可及的に阻止するとともに、所望の絶縁状態を確実に維持することが可能になる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３に係る燃料電池では、第１貫通孔部は、２つの第１貫通孔部を備え、第１セパレータの面内には、面内中心に対して略対称位置に前記２つの第１貫通孔部が設けられる。一方、第２貫通孔部は、２つの第２貫通孔部を備え、第２セパレータの面内には、面内中心に対して略対称位置に前記２つの第２貫通孔部が設けられる。従って、第１および第２貫通孔部同士が重なり合うことを確実に阻止するとともに、３以上のセパレータ同士が重なり合う場合にも、それぞれの貫通孔部同士を良好に離間させることができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の請求項４に係る燃料電池では、電極反応面の外周には、少なくとも反応ガスまたは冷却媒体を積層方向に流す連通孔が設けられるとともに、第１および第２貫通孔部は、前記連通孔の周囲に設けられる。これにより、連通孔の周囲面積を有効に利用することが可能になる。
【００１９】
また、本発明の請求項５に係る燃料電池では、第１および第２セパレータは、金属製セパレータで構成されるとともに、第１および第２貫通孔部を構成する金属内周面同士が近接することがない。このため、第１および第２セパレータ間には、良好な絶縁距離（空間距離）を確保することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０の要部分解斜視説明図であり、図２は、前記燃料電池１０の端部断面説明図である。
【００２１】
図１に示すように、燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１２が、第１および第２金属製セパレータ１４、１６に挟持されて構成される。第１および第２金属製セパレータ１４、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ている。なお、第１および第２金属製セパレータ１４、１６に代替して、例えば、第１および第２カーボン製セパレータを使用してもよい。
【００２２】
燃料電池１０の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印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入口連通孔２０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２３】
燃料電池１０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２４】
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２６と、前記固体高分子電解質膜２６を挟持するアノード側電極２８およびカソード側電極３０とを備える。アノード側電極２８は、カソード側電極３０よりも大きな表面積を有している。
【００２５】
アノード側電極２８およびカソード側電極３０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、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た電極触媒層とを有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜２６を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜２６の両面に接合されている。
【００２６】
第１金属製セパレータ１４のカソード側電極３０に対向する面１４ａには、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとに連通し、例えば、矢印Ｂ方向に延在する直線状の酸化剤ガス流路３２が設けられる。第２金属製セパレータ１６のアノード側電極２８に対向する面１６ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとに連通し、矢印Ｂ方向に延在する直線状の燃料ガス流路３４が形成される。
【００２７】
第１金属製セパレータ１４の面１４ｂと第２金属製セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとに連通する冷却媒体流路３６が形成される。この冷却媒体流路３６は、矢印Ｂ方向に直線状に延在する。
【００２８】
第１金属製セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１金属製セパレータ１４の外周端部を周回して第１シール部材４０が、例えば、焼き付け等により一体化される。第１シール部材４０は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、また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を使用する。
【００２９】
図１〜図３に示すように、第１金属製セパレータ１４の面１４ａには、この第１金属製セパレータ１４の外周端部に近接して第１シール部材４０を構成する第１突部４６ａが一体化される。面１４ａには、この第１突部４６ａから内方に所定の距離だけ離間した位置に第１シール部材４０を構成する第２突部４６ｂが一体化される。
【００３０】
第１および第２突部４６ａ、４６ｂは、先端先細り形状（リップ形状）、台形状または蒲鉾形状等、種々の形状に選択可能である。この第２突部４６ｂは、電解質膜・電極構造体１２を構成する固体高分子電解質膜２６に直接接触する（図２および図３参照）。
【００３１】
図１および図４に示すように、第１および第２突部４６ａ、４６ｂは、酸化剤ガス流路３２を囲繞するとともに、前記酸化剤ガス流路３２と酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとを連通する。第１金属製セパレータ１４の面１４ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２２ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂを囲繞するシール部材４７が設けられる。
【００３２】
図２および図３に示すように、第１金属製セパレータ１４の面１４ｂには、この第１金属製セパレータ１４の外周端部に近接して第３突部４６ｃが設けられ、この第３突部４６ｃから内方に所定の距離だけ離間して第４突部４６ｄが設けられる。第３および第４突部４６ｃ、４６ｄは、上記の第１および第２突部４６ａ、４６ｂと同様の形状を有している。
【００３３】
図２、図３および図５に示すように、第２金属製セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２金属製セパレータ１６の外周端部を周回して第２シール部材４８が一体化される。この第２シール部材４８は、上記の第１シール部材４０と同一の材料で構成される。第２金属製セパレータ１６の面１６ａには、この第２金属製セパレータ１６の外周端部に近接して第２シール部材４８を構成する第１平面部５４が一体化される。第２金属製セパレータ１６の面１６ｂには、第１平面部５４よりも長尺な第２平面部５６が一体化される。
【００３４】
第１平面部５４は、第１シール部材４０の第１突部４６ａと密着するとともに、第２平面部５６は、第１シール部材４０の第３および第４突部４６ｃ、４６ｄと密着可能である。
【００３５】
第１平面部５４は、電解質膜・電極構造体１２の外周端部に摺接する位置を周回する一方、第２平面部５６は、アノード側電極２８に所定の範囲にわたって重合する位置を周回する。図１に示すように、第１平面部５４は、燃料ガス入口連通孔２４ａおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂを燃料ガス流路３４に連通する。第２平面部５６は、図５に示すように、冷却媒体入口連通孔２２ａおよび冷却媒体出口連通孔２２ｂを冷却媒体流路３６に連通する。
【００３６】
第１金属製セパレータ１４は、作業用基準として機能する第１孔部６０ａ、６０ｂを設けるとともに、第２金属製セパレータ１６は、同様に作業用基準として機能する第２孔部６２ａ、６２ｂを設ける。
【００３７】
作業用基準とは、燃料電池１０を製造するための種々の作業を行う際の基準となるものであり、例えば、第１および第２金属製セパレータ１４、１６を成形する際のプレス基準、セパレータ面に第１および第２シール部材４０、４８を焼き付ける際のシーリング基準、前記第１および第２金属製セパレータ１４、１６を積層する際の積層基準、および前記燃料電池１０を積層する際のスタック基準等が挙げられる。
【００３８】
第１および第２金属製セパレータ１４、１６が重ね合わされた際に、第１孔部６０ａ、６０ｂと第２孔部６２ａ、６２ｂとは、それぞれ閉塞された第１および第２金属製セパレータ１４、１６の各セパレータ面に対向する位置に設定される。
【００３９】
具体的には、図１および図４に示すように、第１孔部６０ａは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとの間に配置されており、第１孔部６０ｂは、冷却媒体入口連通孔２２ａと酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとの間に配置される。第１孔部６０ａ、６０ｂは、第１金属製セパレータ１４のセパレータ面内の中心に対して略対称位置に設定される。
【００４０】
図１および図５に示すように、第２孔部６２ａは、冷却媒体出口連通孔２２ｂと燃料ガス出口連通孔２４ｂとの間に配置されるとともに、第２孔部６２ｂは、燃料ガス入口連通孔２４ａと冷却媒体入口連通孔２２ａとの間に配置される。第２孔部６２ａ、６２ｂは、第２金属製セパレータ１６のセパレータ面内の中心に対して略対称位置に設定される。
【００４１】
図６に示すように、複数の燃料電池１０が矢印Ａ方向に積層された状態で、第１孔部６０ａは、２つの第２金属製セパレータ１６間に形成される第１密封空間６４ａに開口する。この第１密封空間６４ａは、第１シール部材４０と前記第１シール部材４０を挟持する２つの第２シール部材４８との間に形成される。第１孔部６０ｂは、上記の第１孔部６０ａと同様に構成されており、２つの第２金属製セパレータ１６間に形成される第１密封空間６４ｂに開口する（図１参照）。
【００４２】
図６に示すように、第２孔部６２ａは、２つの第１金属製セパレータ１４間に形成される第２密封空間６６ａに開口する。この第２密封空間６６ａは、第２シール部材４８と前記第２シール部材４８を挟持する２つの第１シール部材４０との間に形成される。第２孔部６２ｂは、上記の第２孔部６２ａと同様に構成されており、２つの第１金属製セパレータ１４間に形成される第２密封空間６６ｂに開口する（図１参照）。
【００４３】
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。
【００４４】
まず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔２２ａに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。
【００４５】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから第１金属製セパレータ１４の酸化剤ガス流路３２に導入され、矢印Ｂ方向に移動しながら電解質膜・電極構造体１２を構成するカソード側電極３０に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａから第２金属製セパレータ１６の燃料ガス流路３４に導入され、矢印Ｂ方向に移動しながら電解質膜・電極構造体１２を構成するアノード側電極２８に供給される。
【００４６】
従って、電解質膜・電極構造体１２では、カソード側電極３０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、発電が行われる。
【００４７】
カソード側電極３０に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード側電極２８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００４８】
また、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、第１および第２金属製セパレータ１４、１６間の冷却媒体流路３６に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１２を冷却した後、冷却媒体出口連通孔２２ｂから排出される。
【００４９】
この場合、第１の実施形態では、第１および第２金属製セパレータ１４、１６が、それぞれ作業用基準として機能する第１孔部６０ａ、６０ｂおよび第２孔部６２ａ、６２ｂを設けている。そして、第１孔部６０ａ、６０ｂおよび第２孔部６２ａ、６２ｂは、第１および第２金属製セパレータ１４、１６が重ね合わされた際に、それぞれ閉塞された各セパレータ面に対向する位置に設定される（図１および図６参照）。
【００５０】
このため、第１および第２金属製セパレータ１４、１６が重ね合わされた際に、燃料電池１０の積層方向に貫通孔が形成されることがない。これにより、第１孔部６０ａ、６０ｂおよび第２孔部６２ａ、６２ｂから電解質膜・電極構造体１２に、水や塵埃等の異物が進入することを良好に阻止することができ、簡単な構成で、所望の発電性能を維持することが可能になるという効果が得られる。
【００５１】
その際、第１孔部６０ａ、６０ｂおよび第２孔部６２ａ、６２ｂは、第１および第２金属製セパレータ１４、１６間に形成される第１密封空間６４ａ、６４ｂおよび第２密封空間６６ａ、６６ｂに開口する。従って、燃料電池１０の外部から異物が進入することを可及的に阻止するとともに、所望の絶縁状態を確実に維持することが可能になる。
【００５２】
また、第１孔部６０ａ、６０ｂは、第１金属製セパレータ１４のセパレータ面内の中心に対して略対称位置に設定されるとともに、第２孔部６２ａ、６２ｂは、第２金属製セパレータ１６のセパレータ面内の中心に対して略対称位置に設定される。このため、第１孔部６０ａ、６０ｂおよび第２孔部６２ａ、６２ｂ同士が重なり合うことを確実に阻止することができる。
【００５３】
さらに、第１および第２金属製セパレータ１４、１６の第１孔部６０ａ、６０ｂおよび第２孔部６２ａ、６２ｂを構成する金属内周面同士は近接することがない。これにより、第１および第２金属製セパレータ１４、１６間には、良好な絶縁距離（空間距離）を確保することが可能になる。
【００５４】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池７０の要部分解斜視説明図である。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。
【００５５】
燃料電池７０は、電解質膜・電極構造体１２を挟持する第１〜第３金属製セパレータ７２、７４および７６を備える。なお、第１〜第３金属製セパレータ７２〜７６に代替して、例えば、第１〜第３カーボン製セパレータを使用してもよい。
【００５６】
第３金属製セパレータ７６の第２金属製セパレータ７４に対向する面には、冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとに連通する冷却媒体流路３６が形成される。第３金属製セパレータ７６は、作業用基準として機能する第３孔部７８ａ、７８ｂを設ける。
【００５７】
第１〜第３金属製セパレータ７２、７４および７６が重ね合わされた際に、第１孔部６０ａ、６０ｂと第２孔部６２ａ、６２ｂと第３孔部７８ａ、７８ｂとは、それぞれ閉塞された各セパレータ面に対向する位置に設定される。具体的には、第３孔部７８ａは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａの上方に設けられるとともに、第３孔部７８ｂは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂの下方に設けられる。
【００５８】
このように構成される燃料電池７０では、第１〜第３金属製セパレータ７２、７４および７６が重ね合わされた際に、第１孔部６０ａ、６０ｂと第２孔部６２ａ、６２ｂと第３孔部７８ａ、７８ｂとが連通することがなく、前記燃料電池７０の積層方向に貫通孔が形成されることを阻止することが可能になる。
【００５９】
これにより、第１孔部６０ａ、６０ｂ、第２孔部６２ａ、６２ｂおよび第３孔部７８ａ、７８ｂから電解質膜・電極構造体１２に、水や塵埃等の異物が進入することを良好に阻止することができ、簡単な構成で、所望の発電性能を維持することが可能になる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池では、第１および第２孔部は、第１および第２セパレータが重ね合わされた際に、それぞれ閉塞された各セパレータ面に対向するため、燃料電池の積層方向に貫通孔が形成されることがない。これにより、第１および第２孔部から電解質・電極構造体に、水や塵埃等の異物が進入することを良好に阻止することができ、簡単な構成で、所望の発電性能を維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】前記燃料電池の端部断面説明図である。
【図３】前記燃料電池の端部断面斜視図である。
【図４】前記燃料電池を構成する第１金属製セパレータの正面説明図である。
【図５】前記燃料電池を構成する第２金属製セパレータの正面説明図である。
【図６】前記燃料電池を積層した状態を示す要部断面説明図である。
【図７】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。
【図８】特許文献１に係る燃料電池の要部分解断面図である。
【符号の説明】
１０、７０…燃料電池１２…電解質膜・電極構造体
１４、１６、７２、７４、７６…金属製セパレータ
２０ａ…酸化剤ガス入口連通孔２０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
２２ａ…冷却媒体入口連通孔２２ｂ…冷却媒体出口連通孔
２４ａ…燃料ガス入口連通孔２４ｂ…燃料ガス出口連通孔
２６…固体高分子電解質膜２８…アノード側電極
３０…カソード側電極３２…酸化剤ガス流路
３４…燃料ガス流路３６…冷却媒体流路
４０、４７、４８…シール部材４６ａ〜４６ｄ…突部
５４、５６…平面部
６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂ、７８ａ、７８ｂ…孔部
６４ａ、６４ｂ、６６ａ、６６ｂ…密封空間

Claims

電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体を、セパレータで挟持して構成される燃料電池であって、
少なくとも互いに対向する第１および第２セパレータは、それぞれ前記燃料電池を製造する際の作業用基準として機能する第１および第２貫通孔部を設けるとともに、
前記第１セパレータの両方のセパレータ面に第１シール部材が設けられる一方、前記第２セパレータの両方のセパレータ面に第２シール部材が設けられ、
前記第１貫通孔部は、前記第１および第２セパレータが重ね合わされた際に、互いに接する前記第１シール部材と前記第２シール部材とにより囲繞されて閉塞された前記第２セパレータの前記セパレータ面に対向する位置に設定される一方、
前記第２貫通孔部は、前記第１および第２セパレータが重ね合わされた際に、互いに接する前記第１シール部材と前記第２シール部材とにより囲繞されて閉塞された前記第１セパレータの前記セパレータ面に対向する位置に設定さ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、複数の前記燃料電池が積層された状態で、前記第１貫通孔部は、前記第１セパレータの両側に隣接する２つの前記第２セパレータ間で、前記第１シール部材と前記第１シール部材を挟持する２つの前記第２シール部材との間に形成される第１密封空間に開口する一方、
前記第２貫通孔部は、前記第２セパレータの両側に隣接する２つの前記第１セパレータ間で、前記第２シール部材と前記第２シール部材を挟持する２つの前記第１シール部材との間に形成される第２密封空間に開口することを特徴とする燃料電池。
請求項１または２記載の燃料電池において、前記第１貫通孔部は、２つの第１貫通孔部を備え、
前記第１セパレータの面内には、面内中心に対して略対称位置に前記２つの第１貫通孔部が設けられるとともに、
前記第２貫通孔部は、２つの第２貫通孔部を備え、
前記第２セパレータの面内には、面内中心に対して略対称位置に前記２つの第２貫通孔部が設けられることを特徴とする燃料電池。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池において、電極反応面の外周には、少なくとも反応ガスまたは冷却媒体を積層方向に流す連通孔が設けられるとともに、
前記第１および第２貫通孔部は、前記連通孔の周囲に設けられることを特徴とする燃料電池。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記第１および第２セパレータは、金属製セパレータで構成されることを特徴とする燃料電池。