JP4534780B2

JP4534780B2 - Fuel cell separator and method for producing fuel cell separator

Info

Publication number: JP4534780B2
Application number: JP2005030423A
Authority: JP
Inventors: 文彦乾; 誠治佐野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-02-07
Also published as: JP2006216491A

Description

本発明は、燃料電池のセパレータに関し、特にセパレータの加工を容易にする技術に関する。 The present invention relates to a separator for a fuel cell, and more particularly to a technique for facilitating the processing of the separator.

燃料電池、例えば、固体高分子型燃料電池は、電解質膜を挟んで対峙する２つの電極（カソード極とアノード極）に、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスとをそれぞれ供給することにより、次式（１）および式（２）に示す反応が行なわれ、物質の持つ化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。 A fuel cell, for example, a polymer electrolyte fuel cell, supplies a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas containing oxygen to two electrodes (cathode electrode and anode electrode) facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween. Thus, the reactions shown in the following formulas (1) and (2) are performed, and the chemical energy of the substance is directly converted into electric energy.

カソード反応（酸素極）：２Ｈ^＋＋２ｅ⁻＋（１／２）Ｏ_２→Ｈ_２Ｏ ...（１）
アノード反応（燃料極）：Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻ ...（２） Cathode reaction (oxygen electrode): 2H ⁺ + 2e ⁻ + (1/2) O ₂ → H ₂ O (1)
Anode reaction (fuel electrode): H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻ (2)

かかる燃料電池の主要な構造として、略平板状の膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）およびセパレータを積層して、積層方向に締結する、いわゆるスタック構造のものが開発されている。 As a main structure of such a fuel cell, a so-called stack structure has been developed in which a substantially flat membrane electrode assembly (MEA) and a separator are stacked and fastened in the stacking direction.

ここで、燃料電池のセパレータとして、アノード側のプレートと、カソード側のプレートと、両プレートに挟まれた中間プレートとから構成された３層構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１）。この３層構造のセパレータは、アノード側およびカソード側のプレートの表面に、ハーフエッチング加工により形成された反応ガス流路を備えている。そして、中間プレートに設けられた受け渡し流路と上述した反応ガス流路の端部に設けられた長孔形状のガス供給孔とを介して、反応ガスを反応ガス流路に分配している。 Here, as a separator of a fuel cell, a separator having a three-layer structure including an anode side plate, a cathode side plate, and an intermediate plate sandwiched between both plates is known (for example, Patent Documents). 1). This separator having a three-layer structure includes reaction gas passages formed by half-etching on the surfaces of the anode-side and cathode-side plates. Then, the reaction gas is distributed to the reaction gas passage through the delivery passage provided in the intermediate plate and the long hole-shaped gas supply hole provided at the end of the reaction gas passage described above.

特開２００４−６１０４号公報JP 2004-6104 A

しかしながら、上記従来の技術では、アノード側およびカソード側のプレートの反応ガス流路をハーフエッチングにより加工しているため、作製のための加工工数が大きくなる問題があった。また、ハーフエッチングの加工性を考慮してアノード側およびカソード側のプレートの材料を選択する必要があるため、材料選択が制限され、耐食性が犠牲になるおそれがあった。 However, in the above conventional technique, since the reaction gas flow paths of the anode side and cathode side plates are processed by half etching, there is a problem that the number of processing steps for manufacturing increases. In addition, since it is necessary to select materials for the anode side and cathode side plates in consideration of the workability of half-etching, the material selection is limited, and corrosion resistance may be sacrificed.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、燃料電池のセパレータにおいて、燃料電池のセパレータの加工を容易にすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to facilitate the processing of a fuel cell separator in a fuel cell separator.

上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、カソード極との対向面を有するカソード対向プレートと、アノード極との対向面を有するアノード対向プレートと、前記カソード対向プレートと前記アノード対向プレートとに挟持される中間プレートとを備える燃料電池のセパレータを提供する。本発明の第１の態様に係るセパレータは、前記カソード対向プレートと前記アノード対向プレートと前記中間プレートとを厚さ方向に貫通する酸化ガス供給マニホールドと酸化ガス排出マニホールドと燃料ガス供給マニホールドと燃料ガス排出マニホールドとを備え、前記中間プレートは、厚さ方向に貫通すると共に、前記酸化ガス供給マニホールドと連通する酸化ガス供給流路を形成する酸化ガス供給流路形成部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記酸化ガス排出マニホールドと連通する酸化ガス排出流路を形成する酸化ガス排出流路形成部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記燃料ガス供給マニホールドと連通する燃料ガス供給流路を形成する燃料ガス供給流路形成部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記燃料ガス排出マニホールドと連通する燃料ガス排出流路を形成する燃料ガス排出流路形成部と、を備え、前記カソード対向プレートは、塑性加工により形成されると共に前記カソード極との間に酸化ガス流路を形成する凸凹形状を有する第１の凹凸形状部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記酸化ガス供給流路と前記酸化ガス流路とを連通する酸化ガス供給孔と、厚さ方向に貫通すると共に、前記酸化ガス排出流路と前記酸化ガス流路とを連通する酸化ガス排出孔と、を備え、前記アノード対向プレートは、塑性加工により形成されると共に前記アノード極との間に燃料ガス流路を形成する凸凹形状を有する第２の凹凸形状部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記燃料ガス供給流路と前記燃料ガス流路とを連通する燃料ガス供給孔と、厚さ方向に貫通すると共に、前記燃料ガス排出流路と前記燃料ガス流路とを連通する酸化ガス排出孔と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention includes a cathode facing plate having a facing surface with a cathode electrode, an anode facing plate having a facing surface with an anode electrode, the cathode facing plate and the anode facing. Provided is a fuel cell separator including an intermediate plate sandwiched between plates. The separator according to the first aspect of the present invention includes an oxidizing gas supply manifold, an oxidizing gas discharge manifold, a fuel gas supply manifold, and a fuel gas that penetrate the cathode facing plate, the anode facing plate, and the intermediate plate in the thickness direction. A discharge manifold, and the intermediate plate penetrates in the thickness direction and an oxidizing gas supply flow path forming portion that forms an oxidizing gas supply flow path communicating with the oxidizing gas supply manifold. And an oxidizing gas discharge channel forming portion that forms an oxidizing gas discharge channel that communicates with the oxidizing gas discharge manifold, and a fuel gas supply channel that penetrates in the thickness direction and communicates with the fuel gas supply manifold. A fuel gas supply flow path forming portion that penetrates in the thickness direction and communicates with the fuel gas discharge manifold. A fuel gas discharge flow path forming portion that forms a fuel gas discharge flow path, and the cathode facing plate is formed by plastic working and has an uneven shape that forms an oxidizing gas flow path with the cathode electrode A first concavo-convex shape portion having a thickness direction, an oxidant gas supply hole communicating with the oxidant gas supply channel and the oxidant gas channel, a thickness direction, and the oxidation An oxidant gas discharge hole communicating with the oxidant gas channel, and the anode facing plate is formed by plastic working and forms a fuel gas channel between the anode electrode and the anode electrode plate While passing in the thickness direction, the second concavo-convex shape portion having an uneven shape, and the fuel gas supply hole that communicates the fuel gas supply channel and the fuel gas channel, and through the thickness direction, The fuel And oxidizing gas discharge hole communicating scan discharge passage and with said fuel gas flow channel, characterized in that it comprises a.

本発明の第１の態様に係るセパレータは、酸化ガスが供給されてから排出されるまでの経路（以下、カソード系という。）の全て（酸化ガス供給マニホールド−酸化ガス供給流路−酸化ガス供給孔−酸化ガス流路−酸化ガス排出孔−酸化ガス排出流路−酸化ガス排出マニホールド）および燃料ガスが供給されてから排出されるまでの経路（以下、アノード系という。）の全て（燃料ガス供給マニホールド−燃料ガス供給流路−燃料ガス供給孔−燃料ガス流路−燃料ガス排出孔−燃料ガス排出流路−燃料ガス排出マニホールド）が、３枚のプレートをそれぞれ厚さ方向に貫通する貫通部と、塑性加工により形成された凸凹形状部のみによって形成される。これによって、カソード系およびアノード系を容易で生産性の高い加工法のみを用いて加工することができる。 In the separator according to the first aspect of the present invention, all of the path (hereinafter referred to as the cathode system) from when the oxidizing gas is supplied to when it is discharged (hereinafter referred to as a cathode system) (oxidizing gas supply manifold-oxidizing gas supply flow path-oxidizing gas supply). (Hole-oxidizing gas flow path-oxidizing gas discharge hole-oxidizing gas discharge flow path-oxidizing gas discharge manifold) and all the paths (hereinafter referred to as anode system) from when the fuel gas is supplied to the exhaust gas (hereinafter referred to as anode system) Supply manifold-fuel gas supply flow path-fuel gas supply hole-fuel gas flow path-fuel gas discharge hole-fuel gas discharge flow path-fuel gas discharge manifold) penetrates the three plates in the thickness direction, respectively. It is formed only by the part and the uneven part formed by plastic working. As a result, the cathode system and the anode system can be processed using only an easy and highly productive processing method.

本発明の第１の態様に係るセパレータにおいて、前記中間プレートは、平面視において前記第１の凸凹形状部および前記第２の凸凹形状部の外周を囲む環状の形状を有し、前記酸化ガス流路は、前記第１の凸凹形状部の凹部によって形成され、前記燃料ガス流路は、前記第２の凸凹形状部の凹部によって形成され、前記アノード対向プレートと前記アノード対向プレートにおける前記中間プレート側の面は、前記第１の凹凸形状部と前記第２の凸凹形状部における凹部において、互いに当接しても良い。こうすれば、アノード対向プレートとカソード対向プレートが直接当接することによって、セパレータの導電性が確保される。 In the separator according to the first aspect of the present invention, the intermediate plate has an annular shape that surrounds outer peripheries of the first uneven portion and the second uneven portion in plan view, and the oxidizing gas flow The passage is formed by a recess of the first uneven shape portion, and the fuel gas flow path is formed by a recess of the second uneven shape portion, and the intermediate plate side of the anode facing plate and the anode facing plate These surfaces may be in contact with each other in the concave portions in the first concavo-convex shape portion and the second concavo-convex shape portion. By so doing, the conductivity of the separator is ensured by the direct contact between the anode facing plate and the cathode facing plate.

本発明の第１の態様に係るセパレータにおいて、前記第１の凹凸形状部の凸部と前記第２の凹凸形状部の凸部とによって、前記カソードプレートと前記アノードプレートとの間に冷却媒体流路を形成し、前記セパレータは、さらに、前記カソード対向プレートと前記アノード対向プレートと前記中間プレートとを厚さ方向に貫通する冷却媒体供給マニホールドと、冷却媒体排出マニホールドと、を備え、前記中間プレートは、さらに、厚さ方向に貫通すると共に、前記冷却媒体供給マニホールドと前記冷却媒体流路とを連通する冷却媒体供給流路を形成する冷却媒体供給流路形成部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体流路とを連通する冷却媒体排出流路を形成する冷却媒体排出流路形成部と、を備えても良い。こうすれば、さらに、燃料電池を冷却するための冷却媒体が供給されてから排出されるまでの経路（以下、冷却系という。）の全て（冷却媒体供給マニホールド−冷却媒体供給流路−冷却媒体流路−冷却媒体排出流路−冷却媒体排出マニホールド）が、３枚のプレートをそれぞれ厚さ方向に貫通する貫通部と、塑性加工により形成された凸凹形状部のみによって形成される。これによって、冷却系も容易で生産性の高い加工法のみを用いて加工することができる。 In the separator according to the first aspect of the present invention, a cooling medium flow is caused between the cathode plate and the anode plate by the convex portions of the first concave-convex shape portion and the convex portions of the second concave-convex shape portion. The separator further includes a cooling medium supply manifold penetrating the cathode facing plate, the anode facing plate, and the intermediate plate in a thickness direction, and a cooling medium discharge manifold, and the intermediate plate Further penetrates in the thickness direction and a cooling medium supply flow path forming portion that forms a cooling medium supply flow path that communicates the cooling medium supply manifold and the cooling medium flow path. And a cooling medium discharge flow path forming section that forms a cooling medium discharge flow path that communicates the cooling medium discharge manifold and the cooling medium flow path. And it may be. In this way, all of the path (hereinafter referred to as a cooling system) from when the cooling medium for cooling the fuel cell is supplied to when it is discharged (hereinafter referred to as a cooling system) (cooling medium supply manifold-cooling medium supply flow path-cooling medium). (Flow path-cooling medium discharge flow path-cooling medium discharge manifold) is formed by only through portions that penetrate the three plates in the thickness direction and uneven portions formed by plastic working. Thus, the processing can be performed using only a processing method that is easy in cooling system and high in productivity.

本発明の第１の態様に係るセパレータにおいて、前記第１の凹凸形状部および前記第２の凹凸形状部の外周部は、燃料電池を構成する際に、前記セパレータと隣接する部品との間をシールするシール材が当接する外周シール部であり、各マニホールドは、前記外周シール部の外側に位置し、各供給孔および各排出孔は、前記発電部外周シール部の内側に位置しても良い。こうすれば、各供給流路および各排出流路は、セパレータの内部からシール部をトンネルするので、シール材との当接部は平面とすることができ、シール性が向上する。 The separator which concerns on the 1st aspect of this invention WHEREIN: When the outer peripheral part of the said 1st uneven | corrugated shaped part and the said 2nd uneven | corrugated shaped part comprises a fuel cell, when comprised between the said separator and adjacent components. It is an outer periphery seal part which the sealing material to seal contact | abuts, each manifold may be located in the outer side of the said outer periphery seal part, and each supply hole and each discharge hole may be located inside the said electric power generation part outer periphery seal part. . In this way, each supply channel and each discharge channel tunnels the seal portion from the inside of the separator, so that the contact portion with the seal material can be flat, and the sealing performance is improved.

本発明の第１の態様に係るセパレータにおいて、各供給流路形成部および各排出流路形成部は、前記外周シール部のシール方向に複数個並んで配置されていても良い。こうすれば、シール部におけるセパレータの内部において、各種供給流路または排出流路が形成された空間部と流路が形成されていない緻密部と、シール方向に複数個交互に並んで配置されるで、アノード対向プレートやカソード対向プレートの変形を抑制することができる。 In the separator according to the first aspect of the present invention, a plurality of the supply flow path forming portions and the respective discharge flow path forming portions may be arranged side by side in the sealing direction of the outer peripheral seal portion. In this way, inside the separator in the seal portion, a space portion in which various supply flow channels or discharge flow channels are formed, a dense portion in which no flow channel is formed, and a plurality of them are alternately arranged in the seal direction. Thus, deformation of the anode facing plate and the cathode facing plate can be suppressed.

本発明の第２の態様は、カソード極との対向面を有するカソード対向プレートと、アノード極との対向面を有するアノード対向プレートと、前記カソード対向プレートと前記アノード対向プレートとに挟持される中間プレートと、前記カソード対向プレートと前記アノード対向プレートと前記中間プレートとを厚さ方向に貫通する酸化ガス供給マニホールドと酸化ガス排出マニホールドと燃料ガス供給マニホールドと燃料ガス排出マニホールドとを備え、前記中間プレートは、厚さ方向に貫通すると共に、前記酸化ガス供給マニホールドと連通する酸化ガス供給流路を形成する酸化ガス供給流路形成部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記酸化ガス排出マニホールドと連通する酸化ガス排出流路を形成する酸化ガス排出流路形成部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記燃料ガス供給マニホールドと連通する燃料ガス供給流路を形成する燃料ガス供給流路形成部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記燃料ガス排出マニホールドと連通する燃料ガス排出流路を形成する燃料ガス排出流路形成部と、を備え、前記カソード対向プレートは、前記カソード極との間に酸化ガス流路を形成する凸凹形状を有する第１の凹凸形状部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記酸化ガス供給流路と前記酸化ガス流路とを連通する酸化ガス供給孔と、厚さ方向に貫通すると共に、前記酸化ガス排出流路と前記酸化ガス流路とを連通する酸化ガス排出孔と、を備え、前記アノード対向プレートは、前記アノード極との間に燃料ガス流路を形成する凸凹形状を有する第２の凹凸形状部と、厚さ方向に貫通すると共に、前記燃料ガス供給流路と前記燃料ガス流路とを連通する燃料ガス供給孔と、厚さ方向に貫通すると共に、前記燃料ガス排出流路と前記燃料ガス流路とを連通する酸化ガス排出孔と、を備える燃料電池のセパレータの製造方法を提供する。本発明の第２の態様に係るセパレータの製造方法は、前記カソード対向プレートにおける前記第１の凹凸形状部と、前記アノード対向プレートにおける前記第２の凹凸形状部は、塑性加工により形成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a cathode facing plate having a surface facing the cathode electrode, an anode facing plate having a surface facing the anode electrode, and an intermediate sandwiched between the cathode facing plate and the anode facing plate. A plate, an oxidant gas supply manifold, an oxidant gas discharge manifold, a fuel gas supply manifold, and a fuel gas discharge manifold that penetrate the cathode facing plate, the anode facing plate, and the intermediate plate in a thickness direction, Passes through in the thickness direction and forms an oxidizing gas supply flow path forming portion that forms an oxidizing gas supply flow path that communicates with the oxidizing gas supply manifold, and penetrates in the thickness direction and communicates with the oxidizing gas discharge manifold. Oxidizing gas discharge channel forming part for forming oxidizing gas discharging channel and thickness direction A fuel gas supply flow path forming portion that forms a fuel gas supply flow path that communicates with the fuel gas supply manifold, and a fuel gas discharge flow that penetrates in the thickness direction and communicates with the fuel gas discharge manifold A fuel gas discharge flow path forming portion that forms a path, and the cathode facing plate has a first concavo-convex shape portion having a convex and concave shape that forms an oxidizing gas flow path between the cathode electrode and the cathode electrode, and a thickness An oxidant gas supply hole that penetrates in the direction and communicates with the oxidant gas supply channel and the oxidant gas channel, and penetrates in the thickness direction and includes the oxidant gas discharge channel and the oxidant gas channel. An oxidant gas discharge hole communicating therewith, and the anode facing plate penetrates in the thickness direction with a second concavo-convex shape part having a concavo-convex shape forming a fuel gas flow channel between the anode counter plate and the anode electrode. In addition, a fuel gas supply hole that communicates the fuel gas supply channel and the fuel gas channel, and an oxidizing gas that penetrates in the thickness direction and communicates the fuel gas discharge channel and the fuel gas channel. A method for manufacturing a separator for a fuel cell comprising a discharge hole is provided. In the separator manufacturing method according to the second aspect of the present invention, the first uneven shape portion in the cathode facing plate and the second uneven shape portion in the anode facing plate are formed by plastic working. It is characterized by.

こうすれば、酸化ガス流路および燃料ガス流路を、容易で生産性の高い塑性加工によって加工するので、セパレータの生産性を向上することができる。 By so doing, the oxidizing gas flow path and the fuel gas flow path are processed by easy and highly productive plastic working, so that the productivity of the separator can be improved.

以下、本発明に係るセパレータについて、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, a separator according to the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.

Ａ．実施例
・燃料電池およびセパレータの構成：
図１〜図４を参照して、実施例に係るセパレータおよび実施例に係るセパレータを用いて構成される燃料電池の概略構成について説明する。図１は、実施例に係るセパレータを用いて構成される燃料電池の外観構成を示す説明図である。図２は、実施例における燃料電池を構成するモジュールの概略構成を示す説明図である。図３は、実施例に係るセパレータを構成するカソード対向プレートおよびアノード対向プレートの平面図である。図４は、セパレータを構成する中間プレートと、シール一体型膜電極接合体（以下、膜電極接合体をＭＥＡ（Membrane-Electrode Assembly ）ともいう。）の平面図である。 A. Example / Configuration of Fuel Cell and Separator:
With reference to FIGS. 1-4, the schematic structure of the fuel cell comprised using the separator concerning an Example and the separator concerning an Example is demonstrated. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an external configuration of a fuel cell configured using a separator according to an embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of modules constituting the fuel cell in the embodiment. FIG. 3 is a plan view of a cathode facing plate and an anode facing plate constituting the separator according to the embodiment. FIG. 4 is a plan view of an intermediate plate constituting the separator and a seal-integrated membrane electrode assembly (hereinafter, the membrane electrode assembly is also referred to as MEA (Membrane-Electrode Assembly)).

燃料電池１０は、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池である。燃料電池１０は、モジュール２０と、エンドプレート３０と、テンションプレート３１と、インシュレータ３３と、ターミナル３４とを備えている。モジュール２０は、インシュレータ３３およびターミナル３４を挟んで、２枚のエンドプレート３０によって挟持される。すなわち、燃料電池１０は、モジュール２０が、複数個積層された層状構造を有している。また、テンションプレート３１がボルト３２によって各エンドプレート３０に結合されることによって、各モジュール２０は、積層方向に所定の圧縮力で締結される。 The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell that is relatively small and excellent in power generation efficiency. The fuel cell 10 includes a module 20, an end plate 30, a tension plate 31, an insulator 33, and a terminal 34. The module 20 is sandwiched between two end plates 30 with the insulator 33 and the terminal 34 interposed therebetween. That is, the fuel cell 10 has a layered structure in which a plurality of modules 20 are stacked. Further, the tension plate 31 is coupled to the end plates 30 by bolts 32, whereby the modules 20 are fastened with a predetermined compressive force in the stacking direction.

燃料電池１０には、電池反応に供される反応ガス（燃料ガスと酸化ガス）と、燃料電池１０を冷却する冷却媒体が供給される。簡単に説明すると、燃料電池１０のアノードには、高圧水素を貯蔵した水素タンク２１０から、配管２５０を介して、燃料ガスとしての水素が供給される。水素タンク２１０の代わりに、アルコール、炭化水素などを原料とする改質反応によって水素を生成しても良い。配管２５０には、水素の供給を調整するため、シャットバルブ２２０および調圧バルブ２３０が配置されている。燃料電池１０のアノードから排出された水素は、配管２６０を介して配管２５０に戻され、再び燃料電池１０に循環される。配管２６０上には、循環のための循環ポンプ２４０が配置されている。 The fuel cell 10 is supplied with a reaction gas (fuel gas and oxidizing gas) used for a cell reaction and a cooling medium for cooling the fuel cell 10. Briefly, hydrogen as fuel gas is supplied to the anode of the fuel cell 10 from a hydrogen tank 210 storing high-pressure hydrogen via a pipe 250. Instead of the hydrogen tank 210, hydrogen may be generated by a reforming reaction using alcohol, hydrocarbon, or the like as a raw material. The pipe 250 is provided with a shut valve 220 and a pressure regulating valve 230 for adjusting the supply of hydrogen. The hydrogen discharged from the anode of the fuel cell 10 is returned to the pipe 250 through the pipe 260 and is circulated again to the fuel cell 10. A circulation pump 240 for circulation is disposed on the pipe 260.

燃料電池１０のカソードには、エアポンプ３１０から、配管３５０を介して、酸化ガスとしての空気が供給される。燃料電池１０のカソードから排出された空気は、配管３６０を介して大気中に放出される。燃料電池１０には、さらに、ラジエータ４２０から、配管４５０を介して、冷却媒体が供給される。冷却媒体としては、水、エチレングリコール等の不凍水、空気等を用いることができる。燃料電池１０から排出された冷却媒体は、配管４６０を介して、ラジエータ４２０に送られ、再び燃料電池１０に循環される。配管４６０上には、循環のための循環ポンプ４１０が配置されている。 Air as an oxidizing gas is supplied from the air pump 310 to the cathode of the fuel cell 10 through the pipe 350. The air discharged from the cathode of the fuel cell 10 is released into the atmosphere via the pipe 360. Further, a cooling medium is supplied to the fuel cell 10 from the radiator 420 via the pipe 450. As the cooling medium, water, antifreeze water such as ethylene glycol, air, or the like can be used. The cooling medium discharged from the fuel cell 10 is sent to the radiator 420 via the pipe 460 and circulated to the fuel cell 10 again. A circulation pump 410 for circulation is arranged on the pipe 460.

モジュール２０は、図２に示すように、セパレータ２５とシール一体型ＭＥＡ２１を交互に積層して構成される。 As shown in FIG. 2, the module 20 is configured by alternately laminating separators 25 and seal-integrated MEAs 21.

セパレータ２５は、図２に示すように、シール一体型ＭＥＡ２１のカソード極との対向面を有するカソード対向プレート２２と、アノード極との対向面を有するアノード対向プレート２３と、カソード対向プレート２２とアノード対向プレート２３とに挟持される中間プレート２４とを備えている。これらの３枚の板は重ね合わせて、ホットプレスすることにより接合されている。 As shown in FIG. 2, the separator 25 includes a cathode facing plate 22 having a surface facing the cathode electrode of the seal-integrated MEA 21, an anode facing plate 23 having a surface facing the anode electrode, a cathode facing plate 22 and an anode. An intermediate plate 24 sandwiched between the opposing plate 23 is provided. These three plates are overlapped and joined by hot pressing.

カソード対向プレート２２は、略四角形の金属製の薄板である。本実施例では、金属製の薄板としては、ＳＵＳ（ステンレス）板を用いる。カソード対向プレート２２は、図３（ａ）に示すように、左右の端部に、セパレータ２５を構成する際に各種マニホールドを形成する燃料ガス供給マニホールド形成部２２１ａと、燃料ガス排出マニホールド形成部２２１ｂと、酸化ガス供給マニホールド形成部２２２ａと、酸化ガス排出マニホールド形成部２２２ｂと、冷却媒体供給マニホールド形成部２２３ａと、冷却媒体排出マニホールド形成部２２３ｂとを有している。カソード対向プレート２２は、さらに、上述した酸化ガス供給マニホールド形成部２２２ａより中央側に複数個並んで形成された酸化ガス供給孔２２５と、酸化ガス排出マニホールド形成部２２２ｂより中央側に複数個並んで形成された酸化ガス排出孔２２６とを有している。これらの各種マニホールド形成部、酸化ガス供給孔２２５、酸化ガス排出孔２２６は、全てカソード対向プレート２２を厚さ方向に貫通する貫通部として形成されており、打ち抜き加工により形成可能である。 The cathode facing plate 22 is a substantially rectangular metal thin plate. In this embodiment, a SUS (stainless steel) plate is used as the metal thin plate. As shown in FIG. 3A, the cathode facing plate 22 includes a fuel gas supply manifold forming portion 221a and a fuel gas discharge manifold forming portion 221b that form various manifolds at the left and right ends when the separator 25 is formed. And an oxidizing gas supply manifold forming portion 222a, an oxidizing gas discharge manifold forming portion 222b, a cooling medium supply manifold forming portion 223a, and a cooling medium discharge manifold forming portion 223b. Further, the cathode facing plate 22 is further arranged in the center side from the oxidizing gas supply manifold forming portion 222a and a plurality of the oxidizing gas supply holes 225 formed in the center side from the oxidizing gas discharge manifold forming portion 222b. And an oxidizing gas discharge hole 226 formed. These various manifold forming portions, the oxidizing gas supply hole 225, and the oxidizing gas discharge hole 226 are all formed as through portions that penetrate the cathode facing plate 22 in the thickness direction, and can be formed by punching.

カソード対向プレート２２は、燃料電池を構成する際にＭＥＡ（カソード極）と対向する発電部に、図２に示すように凸部と凹部が連続する形状（以下、凹凸形状という。）を有している。カソード対向プレート２２の凸凹形状を有している部分（発電部）を、第１の凸凹形状部と呼ぶものとする。図２および図３（ａ）に示すように、第１の凹凸形状部によって、カソード対向プレート２２には、ＭＥＡとの対向面における酸化ガス流路形成部２２９ａと、その反対面における冷却媒体流路形成部２２９ｂとが、上下方向に交互に形成される。ここで、本明細書において、第１の凸凹形状部のうち、酸化ガス流路形成部２２９ａを形成する部分（中間プレート２４との対向面側に突出している部分）を凹部とし、冷却媒体流路形成部２２９ｂを形成する部分（カソード極との対向面側に突出している部分）を凸部と呼ぶことにする。第１の凹凸形状部の凸部は、中間プレート２４との対向面に、断面形状が略矩形状の溝を形成し、第１の凹凸形状部の凹部は、カソード極との対向面に、断面形状が略矩形状の溝を形成する。第１の凸凹形状部は、プレス加工に代表される塑性加工により形成される。 The cathode facing plate 22 has a shape in which a convex portion and a concave portion are continuous as shown in FIG. 2 (hereinafter referred to as a concave-convex shape), as shown in FIG. 2, in the power generation portion facing the MEA (cathode electrode) when configuring the fuel cell. ing. A portion (power generation unit) having the uneven shape of the cathode facing plate 22 is referred to as a first uneven shape portion. As shown in FIG. 2 and FIG. 3A, the first uneven shape portion causes the cathode facing plate 22 to have the oxidizing gas flow path forming portion 229a on the surface facing the MEA and the cooling medium flow on the opposite surface. The path forming portions 229b are alternately formed in the vertical direction. Here, in the present specification, a portion of the first uneven portion that forms the oxidizing gas flow path forming portion 229a (a portion that protrudes to the surface facing the intermediate plate 24) is defined as a recess, and the cooling medium flow A portion where the path forming portion 229b is formed (a portion protruding toward the surface facing the cathode electrode) is referred to as a convex portion. The convex portion of the first concave-convex shape portion forms a groove having a substantially rectangular cross-sectional shape on the surface facing the intermediate plate 24, and the concave portion of the first concave-convex shape portion on the surface facing the cathode electrode. A groove having a substantially rectangular cross-sectional shape is formed. The first uneven portion is formed by plastic working represented by press working.

アノード対向プレート２３は、カソード対向プレート２２と同じ大きさの略四角形の金属製の薄板である。材料もカソード対向プレート２２と同じものを用いることができる。アノード対向プレート２３は、図３（ｂ）に示すように、カソード対向プレート２２と同じ位置に、燃料ガス供給マニホールド形成部２３１ａと、燃料ガス排出マニホールド形成部２３１ｂと、酸化ガス供給マニホールド形成部２３２ａと、酸化ガス排出マニホールド形成部２３２ｂと、冷却媒体供給マニホールド形成部２３３ａと、冷却媒体排出マニホールド形成部２３３ｂとを有している。アノード対向プレート２３は、さらに、上述した燃料ガス供給マニホールド形成部２３１ａより中央側に複数個並んで形成された燃料ガス供給孔２３７と、燃料ガス排出マニホールド形成部２３１ｂより中央側に複数個並んで形成された燃料ガス排出孔２３８とを有している。これらの各種マニホールド形成部、燃料ガス供給孔２３７、燃料ガス排出孔２３８は、全てアノード対向プレート２３を厚さ方向に貫通する貫通部として形成されており、打ち抜き加工により形成可能である。 The anode facing plate 23 is a substantially square metal thin plate having the same size as the cathode facing plate 22. The same material as the cathode facing plate 22 can be used. As shown in FIG. 3B, the anode facing plate 23 is located at the same position as the cathode facing plate 22, at the fuel gas supply manifold forming portion 231a, the fuel gas discharge manifold forming portion 231b, and the oxidizing gas supply manifold forming portion 232a. And an oxidizing gas discharge manifold forming portion 232b, a cooling medium supply manifold forming portion 233a, and a cooling medium discharge manifold forming portion 233b. The anode facing plate 23 further includes a plurality of fuel gas supply holes 237 formed side by side on the center side from the fuel gas supply manifold forming portion 231a, and a plurality of anode gas facing to the center side from the fuel gas discharge manifold forming portion 231b. It has a fuel gas discharge hole 238 formed. These various manifold forming portions, fuel gas supply holes 237, and fuel gas discharge holes 238 are all formed as through portions that penetrate the anode facing plate 23 in the thickness direction, and can be formed by punching.

アノード対向プレート２３は、カソード対向プレート２２と同様に、燃料電池を構成する際にＭＥＡと対向する発電部に凸凹形状を有している（図２参照）。アノード対向プレート２３の凸凹形状を有している部分（発電部）を、第２の凸凹形状部と呼ぶものとする。図２および図３（ｂ）に示すように、第２の凸凹形状部によって、アノード対向プレート２３には、ＭＥＡとの対向面における燃料ガス流路形成部２３９ａと、その反対面における冷却媒体流路形成部２３９ｂとが、上下方向に交互に形成される。ここで、本明細書において、第２の凸凹形状部のうち、燃料ガス流路形成部２３９ａを形成する部分（中間プレート２４との対向面側に突出している部分）を凹部とし、冷却媒体流路形成部２３９ｂを形成する部分（アノード極との対向面側に突出している部分）を凸部と呼ぶことにする。第２の凹凸形状部の凸部は、中間プレート２４との対向面に、断面形状が略矩形状の溝を形成し、第２の凹凸形状部の凹部は、アノード極との対向面に、断面形状が略矩形状の溝を形成する。第２の凸凹形状部は、プレス加工に代表される塑性加工により形成される。 Similar to the cathode facing plate 22, the anode facing plate 23 has an uneven shape in the power generation portion facing the MEA when the fuel cell is configured (see FIG. 2). A portion (power generation unit) having an uneven shape of the anode facing plate 23 is referred to as a second uneven shape portion. As shown in FIG. 2 and FIG. 3 (b), the second uneven portion causes the anode facing plate 23 to have the fuel gas flow path forming portion 239a on the surface facing the MEA and the coolant flow on the opposite surface. The path forming portions 239b are alternately formed in the vertical direction. Here, in the present specification, a portion of the second concavo-convex shape portion that forms the fuel gas flow path forming portion 239a (a portion that protrudes on the side facing the intermediate plate 24) is defined as a concave portion, and the cooling medium flow A portion where the path forming portion 239b is formed (a portion protruding toward the surface facing the anode electrode) is referred to as a convex portion. The convex portion of the second concave-convex shape portion forms a groove having a substantially rectangular cross section on the surface facing the intermediate plate 24, and the concave portion of the second concave-convex shape portion is on the surface facing the anode electrode. A groove having a substantially rectangular cross-sectional shape is formed. The second uneven portion is formed by plastic working represented by press working.

中間プレート２４は、カソード対向プレート２２およびアノード対向プレート２３と同じ大きさの略四角形の金属製の薄板である。材料は、カソード対向プレート２２およびアノード対向プレート２３と同じものを用いることができる。中間プレート２４は、図３（ｃ）に示すように、カソード対向プレート２２およびアノード対向プレート２３と同じ位置に、燃料ガス供給マニホールド形成部２４１ａと、燃料ガス供給マニホールド形成部２４１ａと、酸化ガス供給マニホールド形成部２４２ａと、酸化ガス排出マニホールド形成部２４２ｂとを有している。 The intermediate plate 24 is a substantially rectangular metal thin plate having the same size as the cathode facing plate 22 and the anode facing plate 23. The same material as the cathode facing plate 22 and the anode facing plate 23 can be used. As shown in FIG. 3C, the intermediate plate 24 is provided at the same position as the cathode facing plate 22 and the anode facing plate 23 at the fuel gas supply manifold forming portion 241a, the fuel gas supply manifold forming portion 241a, and the oxidizing gas supply. A manifold forming part 242a and an oxidizing gas discharge manifold forming part 242b are provided.

中間プレート２４には、図４（ａ）に示すように、酸化ガス供給マニホールド形成部２４２ａと一端が連通し、酸化ガス供給マニホールド形成部２４２ａから中央方向に向かって形成された長孔である酸化ガス供給流路形成部２４５が複数個並んで形成されている。また、中間プレート２４は、酸化ガス供給流路形成部２４５と同様な形状を有する長孔として、酸化ガス排出マニホールド形成部２４２ｂと一端が連通する酸化ガス排出流路形成部２４６と、燃料ガス供給マニホールド形成部２４１ａと一端が連通する燃料ガス供給流路形成部２４７と、燃料ガス排出マニホールド形成部２４１ｂと一端が連通する燃料ガス排出流路形成部２４８とを有している。 As shown in FIG. 4A, the intermediate plate 24 has one end communicating with the oxidizing gas supply manifold forming portion 242a and is an oxidation hole that is a long hole formed toward the center from the oxidizing gas supply manifold forming portion 242a. A plurality of gas supply flow path forming portions 245 are formed side by side. Further, the intermediate plate 24 is formed as a long hole having a shape similar to that of the oxidizing gas supply flow path forming portion 245, an oxidizing gas discharge flow path forming portion 246 having one end communicating with the oxidizing gas discharge manifold forming portion 242b, It has a fuel gas supply channel forming part 247 whose one end communicates with the manifold forming part 241a, and a fuel gas discharge channel forming part 248 whose one end communicates with the fuel gas discharge manifold forming part 241b.

中間プレート２４は、図４（ａ）に示すように、燃料電池を構成する際にＭＥＡと対向する発電部がくり抜かれた発電部貫通部２４９を有している。これによって、中間プレート２４は、セパレータ２５を構成する際に、平面視においてカソード対向プレート２２における第１の凸凹形状部（発電部）およびアノード対向プレート２３における第２の凸凹形状部（発電部）の外周部を囲む環状の形状を有すこととなる。発電部貫通部２４９によって、セパレータ２５は、カソード対向プレート２２の第１の凸凹形状部とアノード対向プレート２３の第２の凸凹形状部とが、当接可能に構成される。詳しく説明すると、図２に示すように、第１の凸凹形状部における凹部と、第２の凸凹形状部における凹部とが、互いに当接する。言い換えれば、酸化ガス流路形成部２２９ａの背面と、冷却媒体流路形成部２３９ｂの背面とが互いに当接する。 As shown in FIG. 4A, the intermediate plate 24 has a power generation unit through-portion 249 in which a power generation unit facing the MEA is cut out when the fuel cell is configured. Thereby, when the intermediate plate 24 constitutes the separator 25, the first uneven shape portion (power generation portion) in the cathode facing plate 22 and the second uneven shape portion (power generation portion) in the anode facing plate 23 in plan view. It will have an annular shape that surrounds the outer periphery. The separator 25 is configured by the power generation unit penetrating portion 249 so that the first uneven portion of the cathode facing plate 22 and the second uneven portion of the anode facing plate 23 can come into contact with each other. More specifically, as shown in FIG. 2, the recess in the first uneven shape portion and the recess in the second uneven shape portion are in contact with each other. In other words, the back surface of the oxidizing gas flow path forming portion 229a and the back surface of the cooling medium flow path forming portion 239b are in contact with each other.

中間プレート２４は、さらに、一端が上述した発電部貫通部２４９に連通し、他端が中間プレート２４の図４（ａ）における左側端部近傍に位置する長孔である冷却媒体供給流路形成部２４４ａを有している。中間プレート２４は、さらに、一端が上述した発電部貫通部２４９に連通し、他端が中間プレート２４の図４（ａ）における右側端部近傍に位置する長孔である冷却媒体排出流路形成部２４４ｂを有している。冷却媒体供給流路形成部２４４ａおよび冷却媒体排出流路形成部２４４ｂは、図４（ａ）における上下方向に複数個並んで形成されている。 The intermediate plate 24 further has one end communicating with the above-described power generation unit penetrating portion 249 and the other end forming a cooling medium supply flow path that is a long hole located near the left end of the intermediate plate 24 in FIG. Part 244a. The intermediate plate 24 further has one end communicating with the above-described power generation unit penetrating portion 249 and the other end forming a cooling medium discharge flow path that is a long hole located near the right end of the intermediate plate 24 in FIG. Part 244b. A plurality of cooling medium supply flow path forming portions 244a and cooling medium discharge flow path forming portions 244b are formed side by side in the vertical direction in FIG.

中間プレート２４における上述した各種マニホールド形成部と、各種流路形成部は、全てアノード対向プレート２３を厚さ方向に貫通する貫通部として形成される。中間プレート２４は、これらの貫通部以外には特に構造を有していない平板である。従って、中間プレート２４は、略四角形の金属薄板に打ち抜き加工を施すだけで作製可能である。 The above-described various manifold forming portions and various flow path forming portions in the intermediate plate 24 are all formed as through portions that penetrate the anode facing plate 23 in the thickness direction. The intermediate plate 24 is a flat plate having no particular structure other than these through portions. Therefore, the intermediate plate 24 can be produced simply by punching a substantially rectangular metal thin plate.

シール一体型ＭＥＡ２１は、図４（ｂ）に示すように、ＭＥＡと、ＭＥＡの外周縁部に接合されたシール部５０とを備えている。ＭＥＡは、図２に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜２１１と、電解質膜２１１の一方の面に配置された触媒層からなる電極（例えば、アノード極、図示せず）、電解質膜２１１の他方の面に配置された触媒層からなる電極（例えば、カソード極、図示せず）、各触媒層のセパレータ対向面に配置された拡散層２１２とを備えている。拡散層２１２は、例えば、金属製（例えば、チタン）多孔体またはカーボン製多孔体を用いて構成し得る。 As shown in FIG. 4B, the seal-integrated MEA 21 includes an MEA and a seal portion 50 joined to the outer peripheral edge of the MEA. As shown in FIG. 2, the MEA includes an electrolyte membrane 211 made of an ion exchange membrane, an electrode (for example, an anode electrode, not shown) made of a catalyst layer disposed on one surface of the electrolyte membrane 211, and an electrolyte membrane 211. Electrode (for example, cathode electrode, not shown) made of a catalyst layer disposed on the other surface of the catalyst, and a diffusion layer 212 disposed on the separator facing surface of each catalyst layer. The diffusion layer 212 can be configured using, for example, a metal (for example, titanium) porous body or a carbon porous body.

シール部５０は、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム等の樹脂材料が用いられる。シール部５０は、金型のキャビティにＭＥＡの外周端部を臨ませて、樹脂材料を射出成形することによって作製される。こうすることで、ＭＥＡとシール部５０とが隙間なく接合され、酸化ガスと燃料ガスが接合部から漏れ出すことを防止できる。シール部５０は、カソード対向プレート２２、アノード対向プレート２３と同様に、酸化ガス供給マニホールド形成部５０１ａ、酸化ガス排出マニホールド形成部５０１ｂ、燃料ガス供給マニホールド形成部５０２ａ、冷却媒体供給マニホールド形成部５０３ａ、冷却媒体排出マニホールド形成部５０３ｂを有している。シール部５０は、図２に示すように、燃料電池１０を構成する際に、一方の面に当接する一のセパレータ２５と他方の面に当接するセパレータ２５との間をシールしている。シール部５０は、図４（ｂ）に示すように、ＭＥＡの外周（セパレータ２５から見れば、第１および第２の凸凹形状部の外周）と、各マニホールドの外周を囲むようにシールしている。図３（ｄ）では、図を見やすくするため、シール部５０のセパレータ２５と当接部を結ぶシール線ＳＬのみを示している。 For the seal portion 50, for example, a resin material such as silicon rubber, butyl rubber, or fluororubber is used. The seal part 50 is produced by injection molding a resin material with the outer peripheral end of the MEA facing the cavity of the mold. By doing so, the MEA and the seal portion 50 are joined without a gap, and the oxidizing gas and the fuel gas can be prevented from leaking from the joined portion. Similar to the cathode facing plate 22 and the anode facing plate 23, the seal portion 50 includes an oxidizing gas supply manifold forming portion 501 a, an oxidizing gas discharge manifold forming portion 501 b, a fuel gas supply manifold forming portion 502 a, a cooling medium supply manifold forming portion 503 a, A cooling medium discharge manifold forming portion 503b is provided. As shown in FIG. 2, when the fuel cell 10 is configured, the seal portion 50 seals between the separator 25 that contacts one surface and the separator 25 that contacts the other surface. As shown in FIG. 4B, the seal portion 50 is sealed so as to surround the outer periphery of the MEA (when viewed from the separator 25, the outer periphery of the first and second uneven portions) and the outer periphery of each manifold. Yes. In FIG. 3D, only the seal line SL connecting the separator 25 and the abutting portion of the seal portion 50 is shown for easy viewing of the drawing.

図５〜図７を参照して、セパレータ２５に形成される各種流路の構成について説明する。図５は、実施例に係るセパレータとシール一体型ＭＥＡを重ねた様子を示す平面図および断面図である。図６は、図５におけるＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面をそれぞれ示す断面図である。図７は、図５におけるＦ−Ｆ断面およびＧ−Ｇ断面を示す断面図である。また、図２は、図５におけるＡ−Ａ断面を示している。 With reference to FIGS. 5-7, the structure of the various flow paths formed in the separator 25 is demonstrated. FIGS. 5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view showing a state where the separator and the seal-integrated MEA according to the embodiment are stacked. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a BB cross section, a CC cross section, a DD cross section, and an EE cross section in FIG. 7 is a cross-sectional view showing the FF cross section and the GG cross section in FIG. 5. Moreover, FIG. 2 has shown the AA cross section in FIG.

セパレータ２５には、図５（ａ）においてハッチングで示すように、厚さ方向に貫通する各種マニホールドが形成されている。すなわち、上述したカソード対向プレート２２、アノード対向プレート２３、中間プレート２４にそれぞれに形成された燃料ガス供給マニホールド形成部２２１ａ、燃料ガス供給マニホールド形成部２３１ａ、燃料ガス供給マニホールド形成部２４１ａとによって、燃料ガス供給マニホールドが形成される。セパレータ２５には、同様にして、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス供給マニホールド、酸化ガス排出マニホールド、冷却媒体供給マニホールド、冷却媒体排出マニホールドがそれぞれ形成される。 The separator 25 is formed with various manifolds penetrating in the thickness direction as indicated by hatching in FIG. That is, the fuel gas supply manifold forming portion 221a, the fuel gas supply manifold forming portion 231a, and the fuel gas supply manifold forming portion 241a formed on the cathode facing plate 22, the anode facing plate 23, and the intermediate plate 24, respectively, A gas supply manifold is formed. Similarly, a fuel gas discharge manifold, an oxidizing gas supply manifold, an oxidizing gas discharge manifold, a cooling medium supply manifold, and a cooling medium discharge manifold are formed in the separator 25, respectively.

セパレータ２５には、図５（ａ）に示す発電部ＤＡ部分において、図２に示すように、カソード対向プレート２２の第１の凸凹形状部とアノード対向プレート２３の第２の凸凹形状部とが当接し、上述したカソード対向プレート２２の冷却媒体流路形成部２２９ｂ（第１の凸凹形状部における凸部）とアノード対向プレート２３の冷却媒体流路形成部２３９ｂ（第２の凸凹形状部における凸部）とによって、冷却媒体流路７３が形成される。さらに、燃料電池を構成すると、ＭＥＡのカソード側の拡散層２１２と上述したカソード対向プレート２２の酸化ガス流路形成部２２９ａ（第１の凸凹形状部における凹部）との間に、酸化ガス流路７２が形成される。同様に、ＭＥＡのアノード側の拡散層２１２と上述したアノード対向プレート２３の燃料ガス流路形成部２３９ａ（第２の凸凹形状部における凹部）との間に、燃料ガス流路７１が形成される。 As shown in FIG. 2, the separator 25 includes a first uneven portion of the cathode facing plate 22 and a second uneven portion of the anode facing plate 23 in the power generation portion DA shown in FIG. The cooling medium flow path forming portion 229b (the convex portion in the first uneven shape portion) of the cathode facing plate 22 and the cooling medium flow path forming portion 239b (the convex shape in the second uneven shape portion) of the anode facing plate 23 are in contact. Part) forms a cooling medium flow path 73. Further, when the fuel cell is configured, the oxidizing gas flow path is formed between the diffusion layer 212 on the cathode side of the MEA and the oxidizing gas flow path forming part 229a (the recessed part in the first uneven shape part) of the cathode facing plate 22 described above. 72 is formed. Similarly, a fuel gas flow path 71 is formed between the diffusion layer 212 on the anode side of the MEA and the fuel gas flow path forming portion 239a (the concave portion in the second concave-convex shape portion) of the anode facing plate 23 described above. .

セパレータ２５には、図５および図６（ａ）に示すように、中間プレート２４に形成された酸化ガス供給流路形成部２４５と、アノード対向プレート２３における中間プレート２４との当接面２３ａと、カソード対向プレート２２における中間プレート２４との当接面２２ａとによって、酸化ガス供給流路６３が形成される。酸化ガス供給流路６３は、一端が酸化ガス供給マニホールドと連通している。そして、酸化ガス供給孔２２５は、酸化ガス供給流路６３と上述した酸化ガス流路７２とを連通している。 As shown in FIGS. 5 and 6A, the separator 25 includes an oxidizing gas supply flow path forming portion 245 formed in the intermediate plate 24, and a contact surface 23a of the anode facing plate 23 with the intermediate plate 24. The oxidizing gas supply channel 63 is formed by the contact surface 22a of the cathode facing plate 22 with the intermediate plate 24. One end of the oxidizing gas supply channel 63 communicates with the oxidizing gas supply manifold. The oxidizing gas supply hole 225 communicates the oxidizing gas supply channel 63 with the above-described oxidizing gas channel 72.

セパレータ２５には、図５および図６（ｂ）に示すように、中間プレート２４に形成された酸化ガス排出流路形成部２４６と、アノード対向プレート２３における中間プレート２４との当接面２３ａと、カソード対向プレート２２における中間プレート２４との当接面２２ａとによって、酸化ガス排出流路６４が形成される。酸化ガス排出流路６４は、一端が酸化ガス排出マニホールドと連通している。そして、酸化ガス排出孔２２６は、酸化ガス排出流路６４と上述した酸化ガス流路７２とを連通している。 As shown in FIGS. 5 and 6B, the separator 25 includes an oxidizing gas discharge flow path forming portion 246 formed in the intermediate plate 24, and a contact surface 23 a of the anode facing plate 23 with the intermediate plate 24. The oxidizing gas discharge flow path 64 is formed by the contact surface 22a of the cathode facing plate 22 with the intermediate plate 24. One end of the oxidizing gas discharge channel 64 communicates with the oxidizing gas discharge manifold. The oxidizing gas discharge hole 226 communicates the oxidizing gas discharge channel 64 with the above-described oxidizing gas channel 72.

セパレータ２５には、さらに、図５および図６（ｃ）（ｄ）に示すように、上述した酸化ガス系と同様の構造にて、燃料ガス系についても、燃料ガス供給流路６１および燃料ガス排出流路６２が形成される。そして、酸化ガス系と同様に、燃料ガス供給流路６１は、一端が燃料ガス供給マニホールドと連通し、他端が燃料ガス供給孔２３７を介して燃料ガス流路７１と連通している。燃料ガス排出流路６２は、一端が燃料ガス排出マニホールドと連通し、他端が燃料ガス排出孔２３８を介して燃料ガス流路７１と連通している。 Further, as shown in FIGS. 5 and 6C and 6D, the separator 25 has the same structure as that of the oxidizing gas system described above, and the fuel gas supply channel 61 and the fuel gas are also used for the fuel gas system. A discharge channel 62 is formed. As with the oxidizing gas system, the fuel gas supply channel 61 has one end communicating with the fuel gas supply manifold and the other end communicating with the fuel gas channel 71 via the fuel gas supply hole 237. The fuel gas discharge passage 62 has one end communicating with the fuel gas discharge manifold and the other end communicating with the fuel gas passage 71 via the fuel gas discharge hole 238.

セパレータ２５には、図５および図７（ｂ）に示すように、中間プレート２４に形成された冷却媒体供給流路形成部２４４ａと、アノード対向プレート２３における中間プレート２４との当接面２３ａと、カソード対向プレート２２における中間プレート２４との当接面２２ａとによって、冷却媒体供給流路６６が形成される。冷却媒体供給流路６６は、一端が冷却媒体供給マニホールドと連通し、他端が、上述の第１および第２の凸凹形状によって形成される冷却媒体流路７３と連通している。 As shown in FIGS. 5 and 7B, the separator 25 includes a cooling medium supply flow path forming portion 244a formed in the intermediate plate 24, and a contact surface 23a of the anode facing plate 23 with the intermediate plate 24. The cooling medium supply channel 66 is formed by the contact surface 22 a of the cathode facing plate 22 with the intermediate plate 24. One end of the cooling medium supply flow channel 66 communicates with the cooling medium supply manifold, and the other end communicates with the cooling medium flow channel 73 formed by the first and second irregularities described above.

セパレータ２５には、さらに、図５および図７（ｂ）に示すように、上述の冷却媒体供給流路６６と同様の構成にて、冷却媒体排出流路６７が形成される。冷却媒体排出流路６７は、一端が冷却媒体排出マニホールドと連通し、他端が、上述の冷却媒体流路７３と連通している。 Further, as shown in FIG. 5 and FIG. 7B, a cooling medium discharge channel 67 is formed in the separator 25 with the same configuration as the cooling medium supply channel 66 described above. One end of the cooling medium discharge channel 67 communicates with the cooling medium discharge manifold, and the other end communicates with the cooling medium channel 73 described above.

ここで、図５（ａ）に示すように、セパレータ２５における燃料ガス供給流路６１、燃料ガス排出流路６２、酸化ガス供給流路６３、酸化ガス排出流路６４、冷却媒体供給流路６６、冷却媒体排出流路６７は、それぞれ、凸凹形状部の外周のシール部（以下外周シール部という。）をセパレータ２５の内部からトンネルするように形成されている。すなわち、これらの流路の一端と連通する各種マニホールドは、外周シール部の外側に位置している。そして、これらの流路の他端と連通する各供給孔（酸化ガス供給孔２２５、燃料ガス供給孔２３７）、各排出孔（酸化ガス排出孔２２６、燃料ガス排出孔２３８）および冷却媒体流路７３は、外周シール部より内側に位置している。 Here, as shown in FIG. 5A, the fuel gas supply channel 61, the fuel gas discharge channel 62, the oxidizing gas supply channel 63, the oxidizing gas discharge channel 64, and the cooling medium supply channel 66 in the separator 25. Each of the cooling medium discharge channels 67 is formed so as to tunnel a seal portion (hereinafter referred to as an outer periphery seal portion) on the outer periphery of the uneven portion from the inside of the separator 25. That is, various manifolds communicating with one end of these flow paths are located outside the outer peripheral seal portion. Each supply hole (oxidation gas supply hole 225, fuel gas supply hole 237), each discharge hole (oxidation gas discharge hole 226, fuel gas discharge hole 238), and cooling medium flow path communicating with the other end of these flow paths are provided. 73 is located inside the outer peripheral seal portion.

図５（ｂ）は、外周シール部上におけるセパレータ２５およびシール一体型ＭＥＡ２１の切断面（図５（ａ）におけるｓｌ１−ｓｌ１断面）を示している。図５（ａ）に示すように、燃料ガス供給流路６１、酸化ガス供給流路６３、冷却媒体流路６５は、シール線方向に複数本ずつ並んで配置されている。従って、図５（ｂ）に示すように、外周のシール部上における断面は、燃料ガス供給流路６１、酸化ガス供給流路６３、冷却媒体流路６５が形成されている部分（空間部）と、緻密部Ｓとが交互に並んでいる。これによって、緻密部Ｓが支持体となり、シール圧によるカソード対向プレート２２およびアノード対向プレート２３の変形を抑制している。なお、図５（ａ）におけるｓｌ２−ｓｌ２断面も同様の構成となっている。これについては、図５（ｂ）において、かっこ書きで符号を付し、詳細の説明は省略する。 FIG. 5B shows a cut surface (sl1-sl1 cross section in FIG. 5A) of the separator 25 and the seal-integrated MEA 21 on the outer peripheral seal portion. As shown in FIG. 5A, a plurality of fuel gas supply channels 61, oxidizing gas supply channels 63, and cooling medium channels 65 are arranged side by side in the seal line direction. Accordingly, as shown in FIG. 5B, the cross section on the outer peripheral seal portion is a portion (space portion) where the fuel gas supply channel 61, the oxidizing gas supply channel 63, and the cooling medium channel 65 are formed. And dense portions S are alternately arranged. As a result, the dense portion S becomes a support, and the deformation of the cathode facing plate 22 and the anode facing plate 23 due to the sealing pressure is suppressed. In addition, the sl2-sl2 cross section in Fig.5 (a) is also the same structure. About this, the code | symbol is attached | subjected in parentheses in FIG.5 (b), and detailed description is abbreviate | omitted.

・燃料電池の動作：
同じく、図５〜図７を参照して、実施例に係るセパレータを用いて構成される燃料電池の動作について簡単に説明しておく。・ Fuel cell operation:
Similarly, with reference to FIGS. 5 to 7, the operation of the fuel cell configured using the separator according to the embodiment will be briefly described.

燃料電池１０に供給された酸化ガスは、図６（ａ）において矢印で示すように、酸化ガス供給マニホールド−酸化ガス供給流路６３−酸化ガス供給孔２２５−酸化ガス流路７２を通って、カソード側の拡散層２１２に供給される。酸化ガス流路７２に供給された酸化ガスは、発電部ＤＡ全体に亘って分配されカソード極において電気化学反応に供される。その後、酸化ガスは、図６（ｂ）において矢印で示すように、酸化ガス流路７２−酸化ガス排出孔２２６−酸化ガス排出流路６４−酸化ガス排出マニホールドを通って外部に排出される。 The oxidant gas supplied to the fuel cell 10 passes through the oxidant gas supply manifold, the oxidant gas supply channel 63, the oxidant gas supply hole 225, and the oxidant gas channel 72 as shown by arrows in FIG. It is supplied to the diffusion layer 212 on the cathode side. The oxidizing gas supplied to the oxidizing gas channel 72 is distributed over the entire power generation unit DA and is subjected to an electrochemical reaction at the cathode electrode. Thereafter, the oxidizing gas is discharged to the outside through the oxidizing gas flow path 72 -the oxidizing gas discharge hole 226 -the oxidizing gas discharge flow path 64 -the oxidizing gas discharge manifold, as indicated by an arrow in FIG. 6B.

同様にして、燃料電池１０に供給された燃料ガスは、図６（ｃ）において矢印で示すように、燃料ガス供給マニホールド−燃料ガス供給流路６１−燃料ガス供給孔２３７−燃料ガス流路７１を通って、アノード側の拡散層２１２に供給される。拡散層２１２に供給された燃料ガスは、発電部ＤＡ全体に亘って拡散し（図示は省略）アノード極において電気化学反応に供される。その後、燃料ガスは、図６（ｄ）において矢印で示すように、燃料ガス流路７１−燃料ガス排出孔２３８−燃料ガス排出流路６２−燃料ガス排出マニホールドを通って外部に排出される。 Similarly, the fuel gas supplied to the fuel cell 10 is, as indicated by arrows in FIG. 6C, a fuel gas supply manifold-fuel gas supply channel 61-fuel gas supply hole 237-fuel gas channel 71. And supplied to the diffusion layer 212 on the anode side. The fuel gas supplied to the diffusion layer 212 diffuses throughout the power generation unit DA (not shown) and is subjected to an electrochemical reaction at the anode electrode. Thereafter, as shown by an arrow in FIG. 6D, the fuel gas is discharged to the outside through the fuel gas passage 71-fuel gas discharge hole 238-fuel gas discharge passage 62-fuel gas discharge manifold.

燃料電池１０に供給された冷却媒体は、図７（ｂ）において矢印で示すように、冷却媒体供給マニホールド−冷却媒体供給流路６６−冷却媒体流路７３−冷却媒体排出流路６７−冷却媒体排出マニホールドを通って、外部に排出される。冷却媒体は、主として冷却媒体流路７３内を流動中に燃料電池１０の熱エネルギを吸収して燃料電池１０を冷却する。 The cooling medium supplied to the fuel cell 10 is, as indicated by arrows in FIG. 7B, a cooling medium supply manifold-cooling medium supply channel 66-cooling medium channel 73-cooling medium discharge channel 67-cooling medium. It is discharged outside through the discharge manifold. The cooling medium absorbs heat energy of the fuel cell 10 while cooling mainly in the cooling medium flow path 73 to cool the fuel cell 10.

なお、燃料ガスとしては、例えば、純度の高い水素ガスを用いることができ、酸化ガスとしては、例えば、空気を用いることができる。冷却媒体としては、水、エチレングリコール等の不凍水、空気等を用いることができる。 As the fuel gas, for example, high-purity hydrogen gas can be used, and as the oxidizing gas, for example, air can be used. As the cooling medium, water, antifreeze water such as ethylene glycol, air, or the like can be used.

以上のように構成された実施例に係るセパレータ２５では、燃料ガス流路７１、酸化ガス流路７２および冷却媒体流路７３を、塑性加工（プレス加工）により形成された凸凹形状により形成している。さらに、それ以外の燃料ガス供給流路６１、燃料ガス排出流路６２、酸化ガス供給流路６３、酸化ガス排出流路６４、冷却媒体供給流路６６、冷却媒体排出流路６７については、容易で生産性の高い加工法（打ち抜き加工）のみを用いて加工することができる。また、中間プレート２４については、全てを容易で生産性の高い加工法（打ち抜き加工）のみを用いて加工することができる。そして、セパレータ２５は、３つの板を接合するのみで容易に作製できる。従って、燃料電池１０の生産性を向上することができる。 In the separator 25 according to the embodiment configured as described above, the fuel gas flow channel 71, the oxidizing gas flow channel 72, and the cooling medium flow channel 73 are formed by an uneven shape formed by plastic working (press work). Yes. Further, the other fuel gas supply flow path 61, fuel gas discharge flow path 62, oxidizing gas supply flow path 63, oxidizing gas discharge flow path 64, cooling medium supply flow path 66, and cooling medium discharge flow path 67 are easy. Therefore, it is possible to perform processing using only a highly productive processing method (punching). Further, all of the intermediate plate 24 can be processed using only an easy and highly productive processing method (punching). And the separator 25 can be easily produced only by joining three plates. Therefore, the productivity of the fuel cell 10 can be improved.

また、カソード対向プレート２２とアノード対向プレート２３の凹凸形状により、燃料ガス流路７１および酸化ガス流路７２と、冷却媒体流路７３を交互に形成しているので、セパレータ２５の厚さを薄くしつつ、反応ガスや冷却媒体の供給および排出を実現できる。この結果、電流密度の高い燃料電池を構成できる。 Further, the fuel gas passage 71, the oxidizing gas passage 72, and the cooling medium passage 73 are alternately formed by the uneven shape of the cathode facing plate 22 and the anode facing plate 23, so that the thickness of the separator 25 is reduced. However, supply and discharge of the reaction gas and the cooling medium can be realized. As a result, a fuel cell with a high current density can be configured.

また、凹凸形状部の外周のシール部をセパレータ２５の内部からトンネルする燃料ガス供給流路６１、燃料ガス排出流路６２、酸化ガス供給流路６３、酸化ガス排出流路６４によって、反応ガス（酸化ガスおよび燃料ガス）の供給、排出を行うので、シール部との当接部が平面となりセパレータ−セパレータ間のシール性が優れている。 In addition, the reaction gas (the reaction gas (60) is formed by the fuel gas supply channel 61, the fuel gas discharge channel 62, the oxidizing gas supply channel 63, and the oxidizing gas discharge channel 64 that tunnel the seal portion on the outer periphery of the uneven portion from the inside of the separator 25. (Oxidizing gas and fuel gas) are supplied and discharged, so that the contact portion with the seal portion is flat and the sealing property between the separator and the separator is excellent.

また、図５（ｂ）を参照して説明したように、発電部外周シール部上における断面において、空間部と緻密部とが交互に配置されるように、燃料ガス供給流路６１、燃料ガス排出流路６２、酸化ガス供給流路６３、酸化ガス排出流路６４、冷却媒体供給流路６６、冷却媒体排出流路６７がシール方向に並んで複数個配置されている。この結果、第１実施例と同様にカソード対向プレート２２およびアノード対向プレート２３のシール圧による変形が抑制される。 Further, as described with reference to FIG. 5B, the fuel gas supply channel 61, the fuel gas are arranged so that the space portions and the dense portions are alternately arranged in the cross section on the outer peripheral seal portion of the power generation unit. A plurality of discharge flow paths 62, oxidizing gas supply flow paths 63, oxidizing gas discharge flow paths 64, cooling medium supply flow paths 66, and cooling medium discharge flow paths 67 are arranged side by side in the sealing direction. As a result, similarly to the first embodiment, the deformation of the cathode facing plate 22 and the anode facing plate 23 due to the sealing pressure is suppressed.

また、従来のいわゆるプレスセパレータは、実施例に係るセパレータ２５の有する機能（反応ガスの供給、排出、冷却媒体の供給、排出）を実現するためには、４点以上の部品を必要としていた（例えば、アノード側セパレータと、カソード側セパレータと、２つのセパレータ間のシール部品、反応ガスの供給、排出のための部品）が、セパレータ２５は、第１実施例と同様に、３点の部品のみで構成されているので、部品点数が削減されている。 In addition, the conventional so-called press separator requires four or more parts in order to realize the functions of the separator 25 according to the embodiment (reaction gas supply and discharge, cooling medium supply and discharge) ( For example, the separator 25 is an anode side separator, a cathode side separator, a sealing part between two separators, a part for supplying and discharging reaction gas, and the separator 25 is only three parts as in the first embodiment. The number of parts is reduced.

さらに、本実施例に係る燃料電池１０は、ＭＥＡとシール部５０が一体化されたシール一体型ＭＥＡ２１を用いているので、モジュール２０は、セパレータ２５とシール一体型ＭＥＡ２１が交互に積層された簡易な構造となる。したがって、燃料電池の生産性が向上する。 Furthermore, since the fuel cell 10 according to this embodiment uses the seal-integrated MEA 21 in which the MEA and the seal portion 50 are integrated, the module 20 is a simple configuration in which the separator 25 and the seal-integrated MEA 21 are alternately stacked. Structure. Therefore, the productivity of the fuel cell is improved.

Ｂ．変形例：
上記実施例において、カソード対向プレート２２およびアノード対向プレート２３を構成する金属薄板は、他の材質を用いても良い。例えば、チタン、チタン合金等、耐食性の高い材料を用いても良い。また、プレス成形後に、耐食メッキを施しても良い（Ｐｔメッキ、Ｐｄメッキ等）。 B. Variations:
In the above embodiment, the metal thin plates constituting the cathode facing plate 22 and the anode facing plate 23 may use other materials. For example, a material having high corrosion resistance such as titanium or a titanium alloy may be used. Further, after press molding, corrosion-resistant plating may be applied (Pt plating, Pd plating, etc.).

また、上記実施例において、３つの板は、ホットプレスにより接合しているが、これ以外にも、拡散接合、ロウ付け、溶接等、種々の接合方法が用いうる。 In the above embodiment, the three plates are joined by hot pressing, but other joining methods such as diffusion joining, brazing, welding, etc. can be used.

以上、本発明の実施例および変形例について説明したが、本発明はこれらの実施例および変形例になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様での実施が可能である。 As mentioned above, although the Example and modification of this invention were demonstrated, this invention is not limited to these Example and modification at all, and implementation in a various aspect is possible within the range which does not deviate from the summary. It is.

実施例に係るセパレータを用いて構成される燃料電池の外観構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the external appearance structure of the fuel cell comprised using the separator which concerns on an Example. 実施例における燃料電池を構成するモジュールの概略構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows schematic structure of the module which comprises the fuel cell in an Example. 実施例に係るセパレータを構成するカソード対向プレートおよびアノード対向プレートの平面図。The top view of the cathode opposing plate and anode opposing plate which comprise the separator which concerns on an Example. 実施例に係るセパレータを構成する中間プレートと、シール一体型ＭＥＡの平面図。The intermediate plate which comprises the separator which concerns on an Example, and the top view of seal | sticker integrated MEA. 実施例に係るセパレータとシール一体型ＭＥＡを重ねた様子を示す平面図および断面図。The top view and sectional drawing which show a mode that the separator which concerns on an Example, and seal integrated MEA were piled up. 図５における各種断面を示す第１の断面図。FIG. 6 is a first cross-sectional view showing various cross sections in FIG. 5. 図５における各種断面を示す第２の断面図。FIG. 6 is a second cross-sectional view showing various cross sections in FIG. 5.

Explanation of symbols

１０...燃料電池
２０...モジュール
２１...シール一体型ＭＥＡ
２１１...電解質膜
２１２...拡散層
２２...カソード対向プレート
２２１ａ...燃料ガス供給マニホールド形成部
２２１ｂ...燃料ガス排出マニホールド形成部
２２２ａ...酸化ガス供給マニホールド形成部
２２２ｂ...酸化ガス排出マニホールド形成部
２２３ａ...冷却媒体供給マニホールド形成部
２２３ｂ...冷却媒体排出マニホールド形成部
２２５...酸化ガス供給孔
２２６...酸化ガス排出孔
２２９ａ...酸化ガス流路形成部
２２９ｂ...冷却媒体流路形成部
２３...アノード対向プレート
２３１ａ...燃料ガス供給マニホールド形成部
２３１ｂ...燃料ガス排出マニホールド形成部
２３２ａ...酸化ガス供給マニホールド形成部
２３２ｂ...酸化ガス排出マニホールド形成部
２３３ａ...冷却媒体供給マニホールド形成部
２３３ｂ...冷却媒体排出マニホールド形成部
２３７...燃料ガス供給孔
２３８...燃料ガス排出孔
２３９ａ...燃料ガス流路形成部
２３９ｂ...冷却媒体流路形成部
２４...中間プレート
２４１ａ...燃料ガス供給マニホールド形成部
２４１ｂ...燃料ガス排出マニホールド形成部
２４２ａ...酸化ガス供給マニホールド形成部
２４２ｂ...酸化ガス排出マニホールド形成部
２４４ａ...冷却媒体供給流路形成部
２４４ｂ...冷却媒体排出流路形成部
２４５...酸化ガス供給流路形成部
２４６...酸化ガス排出流路形成部
２４７...燃料ガス供給流路形成部
２４８...燃料ガス排出流路形成部
２４９...発電部貫通部
２５...セパレータ
３０...エンドプレート
３１...テンションプレート
３２...ボルト
３３...インシュレータ
３４...ターミナル
５０...シール部
５０１ａ...酸化ガス供給マニホールド形成部
５０１ｂ...酸化ガス排出マニホールド形成部
５０２ａ...燃料ガス供給マニホールド形成部
５０２ｂ...燃料ガス排出マニホールド形成部
５０３ａ...冷却媒体供給マニホールド形成部
５０３ｂ...冷却媒体排出マニホールド形成部
６１...燃料ガス供給流路
６２...燃料ガス排出流路
６３...酸化ガス供給流路
６４...酸化ガス排出流路
６６...冷却媒体供給流路
６７...冷却媒体排出流路
７１...燃料ガス流路
７２...酸化ガス流路
７３...冷却媒体流路
ＤＡ...発電部 10 ... Fuel cell 20 ... Module 21 ... MEA with integrated seal
211 ... Electrolyte membrane 212 ... Diffusion layer 22 ... Cathode facing plate 221a ... Fuel gas supply manifold formation part 221b ... Fuel gas discharge manifold formation part 222a ... Oxidation gas supply manifold formation part 222b ... oxidizing gas discharge manifold forming part 223a ... cooling medium supply manifold forming part 223b ... cooling medium discharge manifold forming part 225 ... oxidizing gas supply hole 226 ... oxidizing gas discharge hole 229a ... oxidation Gas channel forming part 229b ... Cooling medium channel forming part 23 ... Anode facing plate 231a ... Fuel gas supply manifold forming part 231b ... Fuel gas discharge manifold forming part 232a ... Oxidizing gas supply manifold Forming part 232b ... Oxidizing gas discharge manifold forming part 233a ... Cooling medium supply manifold forming part 233b ... Cooling medium discharge manifold Forming part 237 ... Fuel gas supply hole 238 ... Fuel gas discharge hole 239a ... Fuel gas flow path forming part 239b ... Cooling medium flow path forming part 24 ... Intermediate plate 241a ... Fuel Gas supply manifold formation part 241b ... Fuel gas discharge manifold formation part 242a ... Oxidation gas supply manifold formation part 242b ... Oxidation gas discharge manifold formation part 244a ... Cooling medium supply flow path formation part 244b ... Cooling medium discharge flow path forming section 245 ... Oxidizing gas supply flow path forming section 246 ... Oxidizing gas discharge flow path forming section 247 ... Fuel gas supply flow path forming section 248 ... Fuel gas discharge flow path forming Section 249 ... Power generation section through section 25 ... Separator 30 ... End plate 31 ... Tension plate 32 ... Bolt 33 ... Insulator 34 ... Terminal 50 ... Seal section 501a .. .Oxidizing gas supply manifold formation 501b ... oxidizing gas discharge manifold forming portion 502a ... fuel gas supply manifold forming portion 502b ... fuel gas discharge manifold forming portion 503a ... cooling medium supply manifold forming portion 503b ... cooling medium discharge manifold forming portion 61 ... Fuel gas supply flow path 62 ... Fuel gas discharge flow path 63 ... Oxidation gas supply flow path 64 ... Oxidation gas discharge flow path 66 ... Cooling medium supply flow path 67 ... Cooling Medium discharge channel 71 ... Fuel gas channel 72 ... Oxidation gas channel 73 ... Cooling medium channel DA ... Power generation unit

Claims

The separator used in a fuel cell in which a plurality of membrane electrode assemblies are stacked with a separator interposed therebetween,
A cathode facing plate having a surface facing the cathode electrode of the first membrane electrode assembly ;
An anode facing plate having a surface facing the anode electrode of the second membrane electrode assembly adjacent to the first membrane electrode assembly across the separator ;
An intermediate plate sandwiched between the cathode facing plate and the anode facing plate ;
An oxidizing gas supply manifold, an oxidizing gas discharge manifold, a fuel gas supply manifold, and a fuel gas discharge manifold that penetrate the cathode facing plate, the anode facing plate, and the intermediate plate in the thickness direction;
The intermediate plate is
An oxidant gas supply channel forming part that penetrates in the thickness direction and forms an oxidant gas supply channel that communicates with the oxidant gas supply manifold;
An oxidant gas discharge channel forming part that penetrates in the thickness direction and forms an oxidant gas discharge channel that communicates with the oxidant gas discharge manifold;
A fuel gas supply flow path forming portion that penetrates in the thickness direction and forms a fuel gas supply flow path communicating with the fuel gas supply manifold;
A fuel gas discharge passage forming portion that penetrates in the thickness direction and forms a fuel gas discharge passage communicating with the fuel gas discharge manifold;
With
The cathode facing plate is
A first concavo-convex shape portion having a concavo-convex shape formed by plastic working and forming an oxidizing gas flow path between the cathode electrode,
An oxidant gas supply hole penetrating in the thickness direction and communicating the oxidant gas supply channel and the oxidant gas channel;
An oxidant gas discharge hole penetrating in the thickness direction and communicating the oxidant gas discharge channel and the oxidant gas channel;
With
The anode facing plate is
A second concavo-convex shape portion having a concavo-convex shape formed by plastic working and forming a fuel gas flow path between the anode electrode and the anode electrode;
A fuel gas supply hole penetrating in the thickness direction and communicating the fuel gas supply channel and the fuel gas channel;
An oxidant gas discharge hole penetrating in the thickness direction and communicating the fuel gas discharge channel and the fuel gas channel;
A separator comprising:

The separator according to claim 1,
The intermediate plate is
In a plan view, it has an annular shape that surrounds the outer periphery of the first uneven shape portion and the second uneven shape portion,
The oxidizing gas flow path is formed by a recess of the first uneven shape portion,
The fuel gas flow path is formed by a recessed portion of the second uneven shape portion,
The anode facing plate and the surface on the intermediate plate side of the anode facing plate are separators that come into contact with each other in the recessed portions in the first uneven shape portion and the second uneven shape portion.

The separator according to claim 2,
A cooling medium flow path is formed between the cathode plate and the anode plate by the convex portion of the first concave and convex portion and the convex portion of the second concave and convex portion,
The separator further includes
A cooling medium supply manifold that penetrates the cathode facing plate, the anode facing plate, and the intermediate plate in the thickness direction; a cooling medium discharge manifold;
With
The intermediate plate further includes
A cooling medium supply flow path forming portion that penetrates in the thickness direction and forms a cooling medium supply flow path that communicates the cooling medium supply manifold and the cooling medium flow path;
A cooling medium discharge flow path forming portion that penetrates in the thickness direction and forms a cooling medium discharge flow path that communicates the cooling medium discharge manifold and the cooling medium flow path;
A separator comprising:

The separator according to any one of claims 1 to 3,
The outer peripheral portions of the first concavo-convex shape portion and the second concavo-convex shape portion are outer peripheral seal portions with which a sealing material that seals between the separator and an adjacent component contacts when the fuel cell is formed. ,
Each manifold is located outside the outer peripheral seal portion,
Each supply hole and each discharge hole is a separator located inside the said power generation part outer periphery seal part.

The separator according to claim 4,
Each supply flow path forming section and each discharge flow path forming section are
The separator arrange | positioned along with the sealing direction of the said outer periphery seal part along with two or more.

A method for producing the separator used in a fuel cell in which a plurality of membrane electrode assemblies are stacked with a separator interposed therebetween,
The separator is
A cathode facing plate having a surface facing the cathode electrode of the first membrane electrode assembly ;
An anode facing plate having a surface facing the anode electrode of the second membrane electrode assembly adjacent to the first membrane electrode assembly across the separator ;
An intermediate plate sandwiched between the cathode facing plate and the anode facing plate;
An oxidizing gas supply manifold, an oxidizing gas discharge manifold, a fuel gas supply manifold, and a fuel gas discharge manifold that penetrate the cathode facing plate, the anode facing plate, and the intermediate plate in the thickness direction;
The intermediate plate is
An oxidant gas supply channel forming part that penetrates in the thickness direction and forms an oxidant gas supply channel that communicates with the oxidant gas supply manifold;
An oxidant gas discharge channel forming part that penetrates in the thickness direction and forms an oxidant gas discharge channel that communicates with the oxidant gas discharge manifold;
A fuel gas supply flow path forming portion that penetrates in the thickness direction and forms a fuel gas supply flow path communicating with the fuel gas supply manifold;
A fuel gas discharge passage forming portion that penetrates in the thickness direction and forms a fuel gas discharge passage communicating with the fuel gas discharge manifold;
With
The cathode facing plate is
A first concavo-convex shape portion having a concavo-convex shape forming an oxidizing gas flow path with the cathode electrode;
An oxidant gas supply hole penetrating in the thickness direction and communicating the oxidant gas supply channel and the oxidant gas channel;
An oxidant gas discharge hole penetrating in the thickness direction and communicating the oxidant gas discharge channel and the oxidant gas channel;
With
The anode facing plate is
A second concavo-convex shape portion having a concavo-convex shape forming a fuel gas flow path between the anode electrode and the anode electrode;
A fuel gas supply hole penetrating in the thickness direction and communicating the fuel gas supply channel and the fuel gas channel;
An oxidant gas discharge hole penetrating in the thickness direction and communicating the fuel gas discharge channel and the fuel gas channel;
Bei to give a,
The method for manufacturing a separator, wherein the first uneven shape portion in the cathode facing plate and the second uneven shape portion in the anode facing plate are formed by plastic working.