JP4723196B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
本発明は、電解質を一対の電極で挟んだ電解質・電極構造体を有し、前記電解質・電極構造体を一対の金属セパレータで挟持して積層するとともに、積層方向に貫通して反応ガス供給連通孔、反応ガス排出連通孔、冷却媒体供給連通孔及び冷却媒体排出連通孔が形成され、さらに前記金属セパレータと前記電解質・電極構造体との間には、電極反応面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される一方、積層される金属セパレータ間には、冷却媒体を供給する冷却媒体流路が形成される燃料電池に関する。
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒と多孔質カーボンからなるアノード側電極及びカソード側電極を対設して構成される電解質膜・電極構造体を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する単セルにより構成されている。通常、燃料電池では、この単セルを所定の数だけ積層したスタックが使用されている。
この種の燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス（反応ガス）、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）が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス（反応ガス）、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。アノード側電極に供給された燃料ガスは、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。
上記の燃料電池では、例えば、カーボン製セパレータよりも強度に優れ且つ薄肉化が容易な金属薄板製のセパレータ（以下、金属セパレータともいう）を用い、この金属セパレータにプレス加工を施して所望の反応ガス流路を成形することにより、該金属セパレータの厚さの減少を図って燃料電池全体を小型化且つ軽量化する工夫がなされている。
この種の金属セパレータでは、シール部材が一体成形されるとともに、冷却面で金属が露出されることにより、前記金属セパレータに対面する電解質膜・電極構造体の電極反応面の温度制御が容易に行われるように構成している。例えば、特許文献１では、図７に示すように、金属製のセパレータ本体１に射出成形法によりシール材２が一体成形されて燃料電池セパレータ３が製造されている。
この燃料電池セパレータ３の中央部４には、セパレータ本体１の金属部分が露出しており、前記中央部４には、凹凸状のパターン５を介して冷媒流路６が設けられている。この冷媒流路６は、対角位置に設けられた通路７ａ、７ｂを介して連通孔８ａ、８ｂに連通している。
ところで、上記の特許文献１では、燃料電池セパレータ３の冷却面とは反対側の反応面側には、図示しない電極の電極反応面９が対面している。その際、セパレータ本体１の金属露出部である中央部４は、電極反応面９の面積に比べて大きな面積に設定されており、前記電極反応面９の面内温度分布が大きくなってしまう。これにより、燃料電池スタックを構成する単位セル（燃料電池）の発電性能にばらつきが生じるという問題が指摘されている。
本発明はこの種の問題を解決するものであり、冷却面の金属露出部の面積を電極反応面に対応する面積に近似させることができ、前記電極反応面内の温度分布を低減して良好な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。
本発明は、電解質を一対の電極で挟んだ電解質・電極構造体を有し、前記電解質・電極構造体を一対の金属セパレータで挟持して積層するとともに、積層方向に貫通して反応ガス連通孔及び冷却媒体連通孔が形成され、さらに前記金属セパレータと前記電解質・電極構造体との間には、前記電極に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される一方、前記一対の金属セパレータ間には、冷却媒体を供給する冷却媒体流路が形成される燃料電池である。
金属セパレータは、冷却媒体流路が形成される冷却面側に冷却媒体連通孔と冷却媒体流路とを連結するバッファ部を設けるとともに、少なくとも前記冷却面側には、電極の電極反応面に対面する部分及び前記バッファ部を除く前記金属セパレータの冷却面全面にシール部材が一体化される一方、前記反応ガス流路は、サーペンタイン流路を構成しており、前記サーペンタイン流路を構成し且つ前記電極反応面の端部位置に対応する外側溝部と、前記シール部材の冷却媒体連通孔の外周部分から前記外側溝部に向かって膨出する膨出部とは、前記金属セパレータを挟んで端部同士が互いに同一位置に配置される。
また、金属セパレータの両端部に冷却媒体連通孔が配置されるとともに、互いに隣接して前記冷却媒体流路を形成する一対の前記金属セパレータは、一方の前記金属セパレータに、前記冷却媒体連通孔に近接して第１のバッファ部が形成され、且つ他方の前記金属セパレータに、前記冷却媒体連通孔に近接して第２のバッファ部が形成されることにより、前記一対の金属セパレータを互いに積層した際に、前記冷却媒体連通孔を挟んで両側に前記第１と第２のバッファ部が対設されることが好ましい。このため、各一対のバッファ部により反応ガスを供給及び排出することができ、前記反応ガスを電極反応面に均一に供給することが可能になる。
さらに、バッファ部は、三角形状に形成されることが好ましい。従って、バッファ部に傾斜部が設けられ、連通孔を相関的な形状に設定することにより、前記バッファ部と前記連通孔とが専有する面積を小さくすることができる。
さらにまた、反応ガス連通孔は、燃料ガス供給連通孔、酸化剤ガス供給連通孔、燃料ガス排出連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔を備えるとともに、冷却媒体連通孔は、冷却媒体供給連通孔及び冷却媒体排出連通孔を備え、前記金属セパレータの積層方向と直交する一方の端部に、前記酸化剤ガス供給連通孔、前記冷却媒体供給連通孔、前記燃料ガス排出連通孔が設けられ、他方の端部に前記燃料ガス供給連通孔、前記冷却媒体排出連通孔及び前記酸化剤ガス排出連通孔が分配して設けられることが好ましい。
これにより、金属セパレータの両側のみに連通孔を設ければよく、前記金属セパレータの高さ方向の寸法が有効に短尺化される。このため、燃料電池を車両に搭載する際に、床下の狭小なスペースに良好に配置することが可能になる。
本発明によれば、金属セパレータの冷却面、すなわち、シール部材から外部に露呈する金属露呈面は、電極反応面及びバッファ部に対応する部分以外の面積が可及的に削減される。このため、発熱反応が起こる電極反応面に対応する部分のみに冷却媒体が流れて前記電極反応面の外周に冷却媒体が流れることを阻止することができ、該電極反応面内の温度分布を有効に縮小させることが可能になる。これにより、簡単な構成で、燃料電池の発電性能のばらつきを抑制することができ、効率的且つ良好な発電が遂行可能になる。
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池１０の要部分解斜視図である。
燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１２とセパレータ１３とを交互に水平方向（矢印Ａ方向）に積層して構成されるとともに、このセパレータ１３は、互いに積層される第１及び第２金属プレート１４、１６を備える。
燃料電池１０の矢印Ｂ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（反応ガス連通孔）２０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、及び燃料ガス、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（反応ガス連通孔）２４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
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（反応ガス連通孔）２４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔（反応ガス連通孔）２０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
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、該固体高分子電解質膜２６を挟持するアノード側電極２８及びカソード側電極３０とを備える。アノード側電極２８及びカソード側電極３０は、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂを避けるように、矢印Ｂ方向両端部中央を内方に切り欠いて構成される。
アノード側電極２８及びカソード側電極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を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布した電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２６の両面に接合されている。
図１及び図２に示すように、第１金属プレート１４のカソード側電極３０と対面する面（ＭＥＡ面）１４ａには、酸化剤ガス流路（反応ガス流路）３２が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路３２は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとに連通する。酸化剤ガス流路３２は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに近接して設けられる略三角形状の入口バッファ部３４ａ及び略逆三角形状の出口バッファ部３４ｂに連通する。
入口バッファ部３４ａ及び出口バッファ部３４ｂは、例えば、複数のエンボス又はディンプルによって形成されており、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに連通する。入口バッファ部３４ａと出口バッファ部３４ｂとは、酸化剤ガス流路３２を構成する複数の酸化剤ガス流路溝３２ａに連結路３６ａ、３６ｂを介して連通している。酸化剤ガス流路溝３２ａは、矢印Ｂ方向に蛇行しながら矢印Ｃ方向に延在しており、具体的には、矢印Ｂ方向に一往復半だけ屈曲するサーペンタイン流路を構成している。
第１金属プレート１４と第２金属プレート１６との互いに対向する面１４ｂ、１６ａには、冷却媒体流路４２が一体的に形成される。図３に示すように、冷却媒体流路４２は、冷却媒体入口連通孔２２ａの矢印Ｃ方向両端近傍に設けられる、例えば、２つの入口バッファ部４４、４６と、冷却媒体出口連通孔２２ｂの矢印Ｃ方向両端近傍に設けられる、例えば、２つの出口バッファ部４８、５０とを備える。
冷却媒体入口連通孔２２ａと入口バッファ部４４、４６とは、それぞれ複数の入口流路溝５２、５４を介して連通する一方、冷却媒体出口連通孔２２ｂと出口バッファ部４８、５０とは、それぞれ複数の出口流路溝５６、５８を介して連通する。
冷却媒体流路４２は、矢印Ｃ方向に所定間隔ずつ離間し且つ矢印Ｂ方向に延在する複数の直線状流路溝６０と、前記直線状流路溝６０の矢印Ｂ方向両端縁部に配置され、矢印Ｂ方向に所定間隔ずつ離間し且つ矢印Ｃ方向に延在する直線状流路溝６２とを有する。冷却媒体流路４２は、第１金属プレート１４と第２金属プレート１６とに振り分けられており、前記第１及び第２金属プレート１４、１６を互いに重ね合わせることによって、前記冷却媒体流路４２が形成される。
図４に示すように、第１金属プレート１４の面（冷却面）１４ｂには、冷却媒体流路４２の一部が形成される。なお、面１４ｂには、面１４ａに形成された酸化剤ガス流路３２が凸状に突出しているが、冷却媒体流路４２を分かり易くするために、該凸状の部分は図示を省略する。また、図５に示す第２金属プレート１６の面１６ａでも同様に、面１６ｂに形成された燃料ガス流路６８が前記面１６ａに凸状に突出する部分は図示を省略する。
面１４ｂには、冷却媒体入口連通孔２２ａに連通する入口バッファ部４４と、冷却媒体出口連通孔２２ｂに連通する出口バッファ部５０とが設けられる。面１４ｂには、それぞれ直線状流路溝６０、６２の一部を構成する溝部６０ａ、６２ａが、矢印Ｂ方向及び矢印Ｃ方向に所定の長さにわたって設けられる。
第１金属プレート１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１金属プレート１４の外周縁部を周回して第１シール部材６５が射出成形等により一体的に設けられる。第１シール部材６５は、平坦シールを構成するとともに、面１４ａには、図２に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ及び酸化剤ガス流路３２を覆って酸化剤ガスの洩れ止めを行う線状シール６５ａを有する。線状シール６５ａの一部は、連結路３６ａ、３６ｂを形成する仕切り壁を構成している。
図４に示すように、面１４ｂに設けられる第１シール部材６５は、面１４ａでカソード側電極３０の電極反応面６６に対面する部分及び入口バッファ部３４ａ、４４と出口バッファ部３４ｂ、５０を除いて、前記面１４ｂに一体化される。
具体的には、面１４ａにサーペンタイン流路である酸化剤ガス流路３２が形成されることにより、面１４ｂには、サーペンタイン流路である冷却媒体流路４２の一部が形成されている。サーペンタイン流路を構成し且つ電極反応面６６の矢印Ｂ方向両端位置に対応する外方溝部６２ａａ、６２ａａと、第１シール部材６５の膨出部６５ｂ、６５ｂとは、互いに略接する位置に形成される。
膨出部６５ｂ、６５ｂは、面１４ａ側の酸化剤ガス流路３２の折り返し部に対応しており、この折り返し部と前記膨出部６５ｂ、６５ｂとは、第１金属プレート１４の両面１４ａ、１４ｂで、すなわち、前記第１金属プレート１４を挟んで端部同士が互いに隙間のない状態（略同一位置）に配置されている。
図５に示すように、第２金属プレート１６の面（冷却面）１６ａには、入口バッファ部４６と出口バッファ部４８とが設けられる。面１６ａには、それぞれ直線状流路溝６０、６２の一部を構成する溝部６０ｂ、６２ｂが、矢印Ｂ方向及び矢印Ｃ方向に所定の長さにわたって設けられる。冷却媒体流路４２には、矢印Ｂ方向に延在する直線状流路溝６０の一部がそれぞれの溝部６０ａ、６０ｂを互いに対向させることにより、流路断面積を他の部分の２倍に拡大して主流路が構成されている（図３参照）。
図６に示すように、第２金属プレート１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面（ＭＥＡ面）１６ｂには、燃料ガス流路６８が設けられる。燃料ガス流路６８は、燃料ガス入口連通孔２４ａに近接して設けられる略三角形状の入口バッファ部７０ａと、燃料ガス出口連通孔２４ｂに近接して設けられる略逆三角形状の出口バッファ部７０ｂとに連通する。
入口バッファ部７０ａ及び出口バッファ部７０ｂは、複数の連結路７２ａ、７２ｂを介して燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂに連通する。燃料ガス流路６８を構成する複数の燃料ガス流路溝６８ａは、矢印Ｂ方向に蛇行しながら矢印Ｃ方向に延在しており、具体的には、矢印Ｂ方向に一往復半だけ屈曲するサーペンタイン流路を構成している。
第２金属プレート１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２金属プレート１６の外周縁部を周回して第２シール部材７６が射出成形等により一体的に設けられる。第２シール部材７６は、平坦シールを構成するとともに、面１６ａには、図５に示すように、冷却媒体入口連通孔２２ａ、冷却媒体出口連通孔２２ｂ及び冷却媒体流路４２を覆って冷却媒体の漏れ止めを行う線状シール７６ａが設けられる。
第２シール部材７６は、アノード側電極２８の電極反応面７８に対面する部分及び入口バッファ部４６、７０ａと出口バッファ部４８、７０ｂを除いて、面１６ａに一体化される。第２シール部材７６は、面１６ａに燃料ガス流路６８の折り返し部に対応して膨出部７６ｂ、７６ｂが設けられるとともに、前記折り返し部と前記膨出部７６ｂ、７６ｂとは、第２金属プレート１６の両面１６ｂ、１６ａで、すなわち、前記第２金属プレート１６を挟んで端部同士が互いに略同一位置に配置される。電極反応面７８の矢印Ｂ方向両端位置に対応する外方溝部６２ｂｂ、６２ｂｂと、膨出部７６ｂ、７６ｂとは、互いに略接する位置に形成される。
面１６ｂには、図６に示すように、燃料ガス入口連通孔２４ａ、燃料ガス出口連通孔２４ｂ及び燃料ガス流路６８を覆って燃料ガスの洩れ止めを行う線状シール７６ｃが設けられる。線状シール７６ａの一部は、入口流路溝５２、５４及び出口流路溝５６、５８を形成する仕切り壁を構成している（図５参照）。線状シール７６ｃの一部は、連結路７４ａ、７４ｂを形成する仕切り壁を構成している（図６参照）。
第１及び第２金属プレート１４、１６が積層されると、前記第１金属プレート１４の入口バッファ部４４及び出口バッファ部５０は、前記第２金属プレート１６の出口バッファ部７０ｂ及び入口バッファ部７０ａと積層方向に重なるとともに、前記第１金属プレート１４の入口バッファ部３４ａ及び出口バッファ部３４ｂは、前記第２金属プレート１６の入口バッファ部４６及び出口バッファ部４８と積層方向に重なる。
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。
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等の冷却媒体が供給される。
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから第１金属プレート１４の酸化剤ガス流路３２に導入される。酸化剤ガス流路３２では、図２に示すように、酸化剤ガスが一旦入口バッファ部３４ａに導入された後、複数の酸化剤ガス流路溝３２ａに分散される。このため、酸化剤ガスは、各酸化剤ガス流路溝３２ａを介して蛇行しながら、電解質膜・電極構造体１２のカソード側電極３０に沿って移動する。
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａから第２金属プレート１６の燃料ガス流路６８に導入される。この燃料ガス流路６８では、図６に示すように、燃料ガスが一旦入口バッファ部７０ａに導入された後、複数の燃料ガス流路溝６８ａに分散される。さらに、燃料ガスは、各燃料ガス流路溝６８ａを介して蛇行し、電解質膜・電極構造体１２のアノード側電極２８に沿って移動する。
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。
次いで、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、出口バッファ部３４ｂから酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに排出される（図２参照）。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、出口バッファ部７０ｂから燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される（図６参照）。
一方、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、第１及び第２金属プレート１４、１６間に形成された冷却媒体流路４２に導入される。この冷却媒体流路４２では、図３に示すように、冷却媒体流路４２が冷却媒体入口連通孔２２ａから矢印Ｃ方向に延在する入口流路溝５２、５４を介して入口バッファ部４４、４６に一旦導入される。
入口バッファ部４４、４６に導入された冷却媒体は、直線状流路溝６０、６２に分散されて水平方向（矢印Ｂ方向）及び鉛直方向（矢印Ｃ方向）に移動する。従って、冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１２の発電面全面にわたって供給された後、出口バッファ部４８、５０に一旦導入され、さらに出口流路溝５６、５８を介して冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。
この場合、本実施形態では、図４に示すように、第１金属プレート１４の面１４ｂには、カソード側電極３０の電極反応面６６に対面する部分及び入口バッファ部３４ａ、４４と出口バッファ部３４ｂ、５０を除いて、第１シール部材６５が一体化されている。従って、入口バッファ部４６、４４から冷却媒体流路４２に冷却媒体を供給するとともに、前記冷却媒体流路４２から出口バッファ部４８、５０に前記冷却媒体を排出することができる。
特に、第１シール部材６５の膨出部６５ｂ、６５ｂは、酸化剤ガス流路３２の折り返し部に対応して膨出形成されており、第１金属プレート１４の両面１４ａ、１４ａで端面同士が互いに略同一位置に配置されている。このため、第１金属プレート１４の冷却面、すなわち、第１シール部材６５から外部に露呈する金属露呈面は、電極反応面６６及び入口バッファ部３４ａ、４４と出口バッファ部３４ｂ、５０に対応する部分以外の面積が可及的に削減される。
従って、カソード側電極３０の電極反応面６６の外周を通って冷却媒体が流れることを阻止することができ、前記電極反応面６６内の温度分布を有効に縮小させることが可能になる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、燃料電池１０の発電性能のばらつきを抑制することができ、効率的且つ良好な発電が確実に遂行可能になるという効果が得られる。
なお、第２金属プレート１６においても、第２シール部材７６の膨出部７６ｂ、７６ｂは、燃料ガス流路６８の折り返し部に対応して膨出形成されている。このため、アノード側電極２８の電極反応面７８の外周を通って冷却媒体が流れることがなく、第１金属プレート１４と同様の効果が得られる。
１０…燃料電池 １２…電解質膜・電極構造体
１３…セパレータ １４、１６…金属プレート
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
３２ａ…酸化剤ガス流路溝
３４ａ、４４、４６、７０ａ…入口バッファ部
３４ｂ、４８、５０、７０ｂ…出口バッファ部
３６ａ、３６ｂ、７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂ…連結路
４２…冷却媒体流路 ５２、５４…入口流路溝
５６、５８…出口流路溝 ６０、６２…直線状流路溝
６５、７６…シール部材 ６５ａ、７６ｂ、７６ｃ…線状シール
６５ｂ、７６ｂ…膨出部 ６８…燃料ガス流路
６８ａ…燃料ガス流路溝
１３…セパレータ １４、１６…金属プレート
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
３２ａ…酸化剤ガス流路溝
３４ａ、４４、４６、７０ａ…入口バッファ部
３４ｂ、４８、５０、７０ｂ…出口バッファ部
３６ａ、３６ｂ、７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂ…連結路
４２…冷却媒体流路 ５２、５４…入口流路溝
５６、５８…出口流路溝 ６０、６２…直線状流路溝
６５、７６…シール部材 ６５ａ、７６ｂ、７６ｃ…線状シール
６５ｂ、７６ｂ…膨出部 ６８…燃料ガス流路
６８ａ…燃料ガス流路溝
Claims (4)
- 電解質を一対の電極で挟んだ電解質・電極構造体を有し、前記電解質・電極構造体を一対の金属セパレータで挟持して積層するとともに、積層方向に貫通して反応ガス連通孔及び冷却媒体連通孔が形成され、さらに前記一対の金属セパレータと前記電解質・電極構造体との間には、前記電極に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される一方、前記一対の金属セパレータ間には、冷却媒体を供給する冷却媒体流路が形成される燃料電池であって、
前記金属セパレータは、前記冷却媒体流路が形成される冷却面側に前記冷却媒体連通孔と前記冷却媒体流路とを連結するバッファ部を設けるとともに、
少なくとも前記冷却面側には、前記電極の電極反応面に対面する部分及び前記バッファ部を除く前記金属セパレータの冷却面全面にシール部材が一体化される一方、
前記反応ガス流路は、サーペンタイン流路を構成しており、
前記サーペンタイン流路を構成し且つ前記電極反応面の端部位置に対応する外側溝部と、前記シール部材の冷却媒体連通孔の外周部分から前記外側溝部に向かって膨出する膨出部とは、前記金属セパレータを挟んで端部同士が互いに同一位置に配置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、前記金属セパレータの両端部に前記冷却媒体連通孔が配置されるとともに、
互いに隣接して前記冷却媒体流路を形成する一対の前記金属セパレータは、一方の前記金属セパレータに、前記冷却媒体連通孔に近接して第１のバッファ部が形成され、且つ他方の前記金属セパレータに、前記冷却媒体連通孔に近接して第２のバッファ部が形成されることにより、前記一対の金属セパレータを互いに積層した際に、前記冷却媒体連通孔を挟んで両側に前記第１と第２のバッファ部が対設されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項１又は２記載の燃料電池において、前記第１と第２のバッファ部は、三角形状に形成されることを特徴とする燃料電池。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記反応ガス連通孔は、燃料ガス供給連通孔、酸化剤ガス供給連通孔、燃料ガス排出連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔を備えるとともに、前記冷却媒体連通孔は、冷却媒体供給連通孔及び冷却媒体排出連通孔を備え、
前記金属セパレータの積層方向と直交する一方の端部に、前記酸化剤ガス供給連通孔、前記冷却媒体供給連通孔、前記燃料ガス排出連通孔が設けられ、他方の端部に前記燃料ガス供給連通孔、前記冷却媒体排出連通孔及び前記酸化剤ガス排出連通孔が分配して設けられることを特徴とする燃料電池。
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