JP4811410B2 - 燃料電池のシール構造 - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池のシール構造に関する。
アノードに臨むセパレータには、水素(H2)の流路が形成される。水素の流路には水素を多く含むアノードガスが供給される。カソードに臨むセパレータには酸素(O2)の流路が形成される。酸素の流路には酸素を多く含むカソートガスが供給される。アノードに接した水素(H2)は、電子(e+)を放出した後、水素イオン(H+)となって電解質膜を透過し、カソードに移動する。放出された電子(e+)の流れが燃料電池の出力となる。
アノードガス及びカソードガスは、このようにアノード及びカソードに接しつつセパレータの流路を流通する。アノードガスとカソードガスが燃料電池から漏出するのを防止するため、セパレータと電解質膜との間にはシール部材が挟持される。
燃料電池が燃料電池スタックとして積層された状態では、セパレータと電解質膜に挟持されたシール部材は弾性変形しつつ、セパレータと電解質膜に密着している。弾性変形したシール材は反発力をセパレータと電解質膜に及す。以下の説明では、このように弾性変形したシール部材の反発力をシール反力と称する。
電解質膜はセパレータに比べて剛性が低く、シール反力により変形しやすい。しかしながら、電解質膜が変形すると、シール部材のシール性能が低下してしまう。
しかしながら、従来技術においては樹脂フレームを用いることで、燃料電池の厚さが増加し、結果として燃料電池スタックの寸法が大きくなることは避けられない。
この発明の目的は、したがって、燃料電池の厚さを増加させずに、シール部材の好ましいシール性能を確保することである。
以上の目的を達成するために、この発明は、表面に電極を形成した電解質膜と、電極に臨むガス通路を形成したセパレータとを備える燃料電池、とともに用いるシール構造において、電解質膜とセパレータに挟持される弾性のシール部材を備え、シール部材の電解質膜に対する接触面圧を、シール部材のシール反力が電解質膜にもたらす変形量が大きい部位ほど、低下させるように構成している。
この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以降の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。
FIG.2はこの発明による燃料電池のシール構造を説明する、燃料電池の概略分解斜視図である。
FIG.3はこの発明によるカソード側のセパレータとシール部材の正面図である。
FIG.4はこの発明によるアノード側のセパレータとシール部材の正面図である。
FIGs.5A−5DはFIG.3のVA−VA矢視図、VC−VC矢視図、及び燃料電池の要部斜視図である。
FIG.6はアノードガス通路及びカソードガス通路のリブの間隔Lと電解質膜の変形量との関係を説明するダイアグラムである。
FIG.7はFIG.2に類似するが、この発明の第2の実施例を示す。
FIG.8はこの発明を適用する燃料電池スタックの縦断面図である。
好ましい実施例の説明
FIG.1を参照すると、自動車搭載用の燃料電池スタック100は、積層された数多くの固体高分子型の燃料電池10を備える。積層された燃料電池10の両端には一対の集電板20が積層され、さらにその外側に一対の絶縁板30が積層される。これらの積層体は一対のエンドプレート40に挟持される。
FIG.8を参照すると、一方のエンドプレート40と絶縁板30との間に第2エンドプレート40Aと、バネを用いた加圧装置60が挟持される。燃料電池スタック100は、燃料電池10の積層体と各プレート20,30,40,40Aの四隅を貫通するテンションボルト51と、テンションボルト51の両端に締め付けられたナット50により一体化される。加圧装置60はバネの反発力で第2エンドプレート40Aを押圧することで、積層された燃料電池10に圧縮力を常時負荷する。テンションロッド51を燃料電池10、集電板20、及び絶縁板30の積層体に貫通させずに、積層体の外側に配置し、積層体の横断面より一回り大きく形成した両端のエンドプレート40にテンションロッド51を貫通させてナット50で締め付けることでも燃料電池スタック100の一体化は可能である。
燃料電池10は1ボルト(V)程度の起電圧を有する。集電板20は、緻密質カーボンのようなガス不透過性の導電性部材で構成される。
再びFIG.1を参照すると、集電板20は上辺に出力端子20aを備える。燃料電池スタック1の発電電力は、出力端子20aによって取り出される。絶縁板30は、ゴムのような絶縁性の部材で構成される。エンドプレート40と第2エンドプレート40Aは、鋼板のような剛性を備える金属材料で構成される。テンションロッド51は、鋼のような剛性を備える金属材料で構成される。燃料電池10同士の電気短絡を防止するために、テンションロッド51の表面には絶縁処理が施される。
一方のエンドプレート40には、燃料電池スタック100の縦断方向にそれぞれ形成された、アノードガス供給マニホールド41a、アノードガス排出マニホールド41b、カソードガス供給マニホールド42a、カソードガス排出マニホールド42b、冷却水供給マニホールド43a、及び冷却水排出マニホールド43bがそれぞれ開口する。
図の左下側のエンドプレート40を正面から眺めた状態で、アノードガス排出マニホールド41bはエンドプレート40の上端の左寄り部分に形成され、カソードガス供給マニホールド42aはエンドプレート40の上端の右寄り部分に形成される。カソードガス排出マニホールド42bはエンドプレート40の下端の左寄り部分に形成され、アノードガス供給マニホールド41aはエンドプレート40の下端の右寄り部分に形成される。さらに、冷却水供給マニホールド43aはエンドプレート40の左端の下部に形成され、冷却水排出マニホールド43bはエンドプレート40の右端の上部に形成される。
FIG.2を参照すると、燃料電池10は、MEA1と、MEA1を挟持する第1のセパレータ2と第2のセパレータ3とを備える。
MEA1は、電解質膜11と、アノード11aと、カソード11bと、帯状の樹脂フィルム11c,11dと、シール部材12、13とを備える。アノード11a、樹脂フィルム11c、及びシール部材12は、第1のセパレータ2に面した電解質膜11の一方の面に配置される。カソード11b、樹脂フィルム11d、及びシール部材13は第2のセパレータ3に面した電解質膜11のもう一方の面に配置される。
電解質膜11は、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜で構成される。電解質膜11は湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。
第1のセパレータ2は、シール部材12を介してアノード11aに接する。第2のセパレータ3はシール部材13を介してカソード11bに接する。第1のセパレータ2と第2のセパレータ3は、充分な導電性と強度と耐食性とを有する金属薄板で構成される。燃料電池スタック100の横断方向のセパレータ2と3の寸法は電解質膜11の寸法と略等しい。
電解質膜11及びセパレータ2,3を、前述のアノードガス供給マニホールド41a、アノードガス排出マニホールド41b、カソードガス供給マニホールド42a、カソードガス排出マニホールド42b、冷却水供給マニホールド43a、及び冷却水排出マニホールド43bがそれぞれ貫通する。前述のエンドプレート40に形成された各マニホールドの開口部は円形であるが、電解質膜11及びセパレータ2,3を貫通して形成されるこれらのマニホールドの横断面は矩形である。
アノード11aは電解質膜11の一方の面に形成される。アノード11aは、アノードガス供給マニホールド41a、アノードガス排出マニホールド41b、カソードガス供給マニホールド42a、カソードガス排出マニホールド42b、冷却水供給マニホールド43a、及び冷却水排出マニホールド43bに囲まれた領域に位置するよう、電解質膜11よりも小さな寸法に形成される。
アノード11aは、ガス拡散層、撥水層、及び触媒層を備える。ガス拡散層は、充分なガス拡散性と導電性を有する材料、例えば、炭素繊維からなる糸を織成したカーボンクロス、で構成される。撥水層はポリエチレンフルオロエチレンと炭素材とを含む。触媒層は白金を担持したカーボンブラック粒子で構成される。
カソード11bは電解質膜11のもう一方の面に形成される。カソード11bの形状と寸法及び構成はアノード11aに略等しい。
FIGs.5A−5Dを参照すると、電解質膜11には、アノード11aを囲むように樹脂フィルム11cを介してシール部材12が取り付けられる。同様に電解質膜11には、カソード11bを囲むように樹脂フィルム11dを介してシール部材13が取り付けられる。
シール部材12と13はシリコンゴムのような弾性材料で構成される。樹脂フィルム11cと11dは、シール部材12と13を電解質膜11の所定位置に係止する役割をもつ。樹脂フィルム11cと11dはまた電解質膜11の外周部を補強する役割ももつ。樹脂フィルム11cと11dはさらに、高分子膜で構成された電解質膜11とシール部材12と13との直接の接触を防止して、これらの部材間の化学反応による劣化を防止する役割ももつ。樹脂フィルム11cと11dは、あらかじめシール部材12と13と熱処理により一体化され、裏面に塗布した粘着剤により電解質膜11に貼付けられる。
FIG.4を参照すると、アノード11aに臨む第1のセパレータ2には、アノード11aに面したアノードガス通路32が形成される。アノードガス通路32は数多くのリブ2Aに画成されたサーペンタイン流路の集合体として構成される。アノードガス通路32の両端はアノードガス供給マニホールド41aとアノードガス排出マニホールド41bに接続される。
樹脂フィルム11cとシール部材12は、アノードガス通路32の形成領域全体を外部から遮断するとともに、カソードガス供給マニホールド42a、カソードガス排出マニホールド42b、冷却水供給マニホールド43a、及び冷却水排出マニホールド43bを囲むように配置され、これらのマニホールドを密閉状態に保つ。一方、樹脂フィルム11cとシール部材12は、アノードガス通路32とアノードガス供給マニホールド41a及びアノードガス排出マニホールド41bとの連通を妨げないように構成される。
このために、樹脂フィルム11cとシール部材12は、アノードガス通路32の両端と、アノードガス供給マニホールド41a及びアノードガス排出マニホールド41bとの接続部に相当する図の領域A3及びA4には配置されない。
再びFIG.2を参照すると、第1のセパレータ2のアノードガス通路32と反対側の面には、冷却水通路22が形成される。冷却水通路22は数多くのリブに画成されたサーペンタイン流路の集合体として構成される。冷却水通路22の両端は冷却水供給マニホールド43aと冷却水排出マニホールド43bに接続される。
第1のセパレータ2は隣接する燃料電池10の第2のセパレータ3に相接する。第1のセパレータ2と隣接する燃料電池10の第2のセパレータ3との間には、冷却水通路22の形成領域全体と、アノードガス供給マニホールド41a、アノードガス排出マニホールド41b、カソードガス供給マニホールド42a、カソードガス排出マニホールド42bとをそれぞれ密閉するためのシール部材16が挟持される。一方、シール部材16は、冷却水通路22と冷却水供給マニホールド43a及び冷却水排出マニホールド43bとの間の連通を妨げないよう、これらの間には配置されない。
FIG.3を参照すると、カソード11bに臨む第2のセパレータ3には、カソード11bに臨むカソードガス通路31が形成される。カソードガス通路31は数多くのリブ3Aに画成されたサーペンタイン流路の集合体として構成される。カソードガス通路31の両端はカソードガス供給マニホールド42aとカソードガス排出マニホールド42bに接続される。
樹脂フィルム11dとシール部材13は、カソードガス通路31の形成領域全体を外部から遮断するとともに、アノードガス供給マニホールド41a、アノードガス排出マニホールド41b、冷却水供給マニホールド43a、及び冷却水排出マニホールド43bをそれぞれ囲むように配置され、これらのマニホールドを密閉状態に保つ。一方、樹脂フィルム11dとシール部材13は、カソードガス通路31とカソードガス供給マニホールド42a及びカソードガス排出マニホールド42bとの連通を妨げないように構成される。そのため、樹脂フィルム11dとシール部材13は、カソードガス通路31の両端とカソードガス供給マニホールド42a及びカソードガス排出マニホールド42bとの接続部に相当する図の領域A1及びA2には配置されない。
シール部材13は、幅広シール部13aと、通常シール部13bとからなる。幅広シール部13aは領域A3とA4の裏面に配置されるシール部材13に適用され、通常シール部13bはその他の部位に配置されるシール部材13に適用される。
再びFIG.4を参照すると、シール部材12は、幅広シール部12aと、通常シール部12bとからなる。FIG.5Bに示すように、幅広シール部12aは領域A1及びA2の裏面に配置されるシール部材12に適用され、通常シール部12bはFIG.5Dに示すように、その他の部位に配置されるシール部材12に適用される。
FIGs.5A−5Dを参照すると、幅広シール部12a,13aは、通常シール部12b,13bと比べて樹脂フィルム11cと11dに接する基部の幅が広い。
領域A1及びA2の裏面に幅広シール部12aを配置し、その他の部位に通常シール部12bを配置することは、すなわち電解質11の裏面にシール部材13が配置される部位に通常シール部12bを適用し、電解質11の裏面にシール部材13が配置されない部位に幅広シール部12aを適用することを意味する。
同様に、領域A3とA4の裏面に幅広シール部13aを配置し、その他の部位に通常シール部13bを配置することは、すなわち電解質11の裏面にシール部材12が配置される部位に通常シール部13bを適用し、電解質11の裏面にシール部材12が配置されない部位に幅広シール部13aを適用することを意味する。
ここで、幅広シール部12a,13aの適用は、その部分におけるシール部材12,13と電解質膜11との接触面圧を低減する作用をもたらす。
燃料電池10を燃料電池スタック100に積層した状態では、FIG.5Aにおいて、第2のセパレータ3のカソードガス通路31のリブ3Aがカソード11bを変形させつつ、FIG.5Bに示すように樹脂フィルム11cに当接する。したがって、積層状態では、電解質膜11の幅広シール部12aの裏面はリブ3Aに支持され、電解質膜11の幅広シール部13bの裏面も同様にアノードガス通路32のリブ2Aに支持される。FIG.5Bに示すようにリブ3A(2A)の間隔をLとする。
FIG.6を参照すると、リブ2A(3A)の間隔Lが大きいほど、シール部材12(13)のシール反力による電解質膜11の変形量も増大する。一方、同じ条件において、この部分、すなわち領域A1とA2の裏側に配置されるシール部材12に幅広シール部12aを適用すると、シール部材12と電解質膜11との接触面圧が小さくなるので、シール部材12に通常シール部12b適用した場合と比べて、シール部材12が電解質膜11に及ぼすシール反力による電解質膜11の変形量を図の矢印に示すように減少させることが可能である。シール部材13についても、同様に領域A3とA4の裏側のシール部材12に幅広シール部13aを適用すこるとで、シール部材13と電解質膜11との接触面圧が小さくなるので、シール部材13が電解質膜11に及ぼすシール反力による電解質膜11の変形量を小さくすることが可能である。
したがって、この発明により、燃料電池10の厚さを増加させずに、電解質膜11の変形を抑制することができ、シール部材12,13の好ましいシール性能が確保される。
次にFIG.7を参照して、この発明の第2の実施例を説明する。
この実施例はシール部材12と13の構成が第1の実施例と異なる。燃料電池10及び燃料電池スタック100の他の構成は第1の実施例と同一である。
シール部材12は幅広シール部12dと通常シール部12eからなる。幅広シール部12dはシール部材12のジョイント部、すなわち複数のシール部材12が集まる箇所に適用する。具体的には、カソードガス供給マニホールド42a、カソードガス排出マニホールド42b、冷却水供給マニホールド43a、及び冷却水排出マニホールド43bをそれぞれ囲むシール部材12と、アノードガス通路32の形成領域全体を囲むシール部材12とのジョイント部である。
シール部材13は幅広シール部13dと通常シール部13eからなる。幅広シール部13dはシール部材13のジョイント部、すなわち複数のシール部材13が集まる箇所にに適用する。具体的には、アノードガス供給マニホールド41a、アノードガス排出マニホールド41b、冷却水供給マニホールド43a、及び冷却水排出マニホールド43bをそれぞれ囲むシール部材13と、アノードガス通路32の形成領域全体を囲むシール部材13とのジョイント部である。
幅広シール部12d,13dの横断面の形状は、第1の実施例の幅広シール部12a,13aと同一である。通常シール部12e,13eの横断面の形状は、第1の実施例の通常シール部12b,13bと同一である。
燃料電池スタック100を組み立てた状態では、燃料電池10に圧縮力が作用し、圧縮されたシール部材12と13のシール反力が電解質膜11に作用する。
シール部材12のジョイント部やシール部材13のジョイント部が電解質膜11に当接する場所では、シール部材12や13のその他の部分が電解質膜11に当接する場所とくらべて、より大きな変型力が電解質膜11に作用する。その結果、電解質膜11のジョイント部との当接部が大きく変形すると、シール部材12や13のシール能力が低下してしまう。
この実施例では、こうしたシール部材12,13のジョイント部に幅広シール部12d,13dを適用することで、シール部材12,13と電解質膜11との接触面積を増やす。その結果、シール反力が電解質膜11に及ぼす単位接触面積当たりの変形圧力が低下するので、交差部における電解質膜11の変形量の増大を防止して、シール部材12,13のシール性能を好ましい状態に維持することができる。
2005年12月22日を出願日とする日本国における特願2004−369790号、の内容をここに引用により合体する。
以上のように、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明して来たが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさよざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
例えば、本発明は自動車用の燃料電池スタック100に限定されず、一般的ないかなる燃料電池スタックにも可能である。
集電板20はガス不透過な導電性部材で構成する必要があるが、構成材料は緻密質カーボンに限定されず、例えば銅板で構成することも可能である。
絶縁板30は絶縁性部材で構成する必要があるが、ゴムに限らず樹脂で構成することも可能である。
エンドプレート40と第2エンドプレート40Aは剛性を要するが、その材料は金属材料に限定されない。
テンションロッド50は剛性を要するが、その材料は金属材料に限定されない。
MEA1についても様々な構成が可能である。
すなわち、電解質膜11は、プロトン伝導性のイオン交換膜であって湿潤状態で良好な電気伝導性を有する必要があるが、フッ素系樹脂に限定されず、他の固体高分子材料で構成することも可能である。
アノード11aとカソード11bのガス拡散層は、充分なガス拡散性及び導電性を有する必要があるが、カーボンクロスに限定されず、カーボンペーパーやカーボンフェルトで構成することも可能である。
アノード11a及びカソード11bの触媒層は、ガス拡散層に担持される必要はなく、電解質膜11の表面に、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金を担持することで、触媒層を形成することも可能である。この場合には、ガス拡散層の表面に撥水層を積層したガス拡散層接合体を別に形成しておき、電解質膜11の表面に担持されたアノード11aとカソード11bと、最終的に一体化することでMEA1を構成する。
セパレータ2と3は、充分な導電性と強度と耐食性とを有する限り、金属薄板で構成する必要はなく、例えばプレス加工したカーボン材料で構成することが可能である。
シール部材12、13は、シリコンゴムに限らず、エチレンープロピレン−ジエンモノマー(EPDM)ゴムまたはフッ素ゴムで構成しても良い。
第1の実施例における領域A1−A4の裏面に配置するシール部材12,13に広幅シール部12a,13aを適用する代わりに、この部分のゴム硬度を他の部分のシール部材12,13より低くすることも可能である。ゴム硬度の低いシール部材は、シール反力が小さいので、電解質膜11の変形量を小さくすることができる。したがって、シール部材12,13をこのように構成することで、シール部材12,13の好ましいシール性能の維持に燗して第1の実施例と同等の好ましい効果が得られる。第2の実施例についても、同様に広幅シール部12d,13dに代えて、ゴム硬度の低いシール部材を適用することができる。
適用産業分野
以上のようにこの発明によれば、燃料電池の厚さを増やすことなく、シール反力による電解質膜の変形を抑えて、シール部材の好ましいシール性能を確保することができる。したがって、燃料電池スタックの大型化させずに、好ましいシール性能を得ることができる。本発明は、したがって、燃料電池スタックの搭載スペースの限られた自動車に搭載する燃料電池スタックへの適用において、特に好ましい効果が得られる。
この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。
Claims (12)
- 表面に電極(11a,11b)を形成した電解質膜(11)と、電極(11a,11b)に臨むガス通路(31,32)を形成したセパレータ(2,3)とを備える燃料電池(10)、とともに用いるシール構造において:
電解質膜(11)とセパレータ(2,3)に挟持される弾性のシール部材(12,13)、シール部材(12,13)は、シール部材(12,13)のシール反力が電解質膜(11)にもたらす変形量が大きい部位ほど、電解質膜(11)に対する接触面圧を低下させるように構成される、を備えた、燃料電池(10)のシール構造。 - 請求の範囲第1項のシール構造において、電極(11a,11b)は電解質膜(11)のふたつの面に形成されたアノード(12)とカソード(13)を備え、セパレータ(2,3)は、アノード(11a)に相接する第1のセパレータ(2)とカソード(11b)に相接する第2のセパレータ(3)とを備え、ガス通路(32,31)は、アノード(11a)に臨んで第1のセパレータ(2)に形成されたアノードガス通路(32)とカソード(11b)に臨んで第2のセパレータ(3)に形成されたカソードガス通路(31)とを備え、シール部材(12,13)は、電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)の間に挟持された第1のシール部材(12)と、電解質膜(11)と第2のセパレータ(3)の間に挟持された第2のシール部材(13)とを備え、第1のシール部材(12)と第2のシール部材(13)は、燃料電池(10)の縦断方向に関して、第1のシール部材(12)と第2のシール部材(13)とが重なって配置されない領域では、第1のシール部材(12)と第2のシール部材(13)が重なって配置される領域よりも、電解質膜(11)に対する接触面圧が低くなるように、構成される。
- 請求の範囲第2項のシール構造において、燃料電池(10)は電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)と第2のセパレータ(3)とを貫通して、カソードガス通路(31)に接続するカソードガス供給マニホールド(42a)とカソードガス排出マニホールド(42b)とを備え、燃料電池(10)の縦断方向に関して、第1のシール部材(12)と第2のシール部材(13)とが重なって配置されない領域は、カソードガス通路(31)とカソードガス供給マニホールド(42a)とが接続する第1の接続領域(A1)と、カソードガス通路(31)とカソードガス排出マニホールド(42b)とが接続する第2の接続領域(A2)であり、燃料電池(10)の縦断方向に関して、第1の接続領域(A1)または第2の接続領域(A2)に重なる部位に配置される第1のシール部材(12)は、電解質膜(11)に対する接触面圧が他の領域に配置される第1のシール部材(12)よりも低くなるように、構成される。
- 請求の範囲第2項または第3項のシール構造において、燃料電池(10)は電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)と第2のセパレータ(3)とを貫通して、アノードガス通路(32)に接続するアノードガス供給マニホールド(41a)とアノードガス排出マニホールド(41b)とを備え、燃料電池(10)の縦断方向に関して第1のシール部材(12)と第2のシール部材(13)とが重なって配置されない領域は、アノードガス通路(32)とアノードガス排出マニホールド(41b)とが接続する第3の接続領域(A3)と、アノードガス通路(32)とアノードガス供給マニホールド(41a)とが接続する第4の接続領域(A4)であり、燃料電池(10)の縦断方向に関して、第3の接続領域(A3)または第4の接続領域(A4)に重なる部位に配置される第2のシール部材(13)は、電解質膜(11)に対する接触面圧が他の領域に配置される第1のシール部材(12)よりも低くなるように、構成される。
- 請求の範囲第1項のシール構造において、シール部材(12,13)は同一面に配置された複数本のシール部材を備え、シール反力が電解質膜(11)にもたらす変形量が大きい部位は、複数のシール部材のジョイント部(12d,13d)である。
- 請求の範囲第5項のシール構造において、電極(11a,11b)は電解質膜(11)のふたつの面に形成されたアノード(12)とカソード(13)を備え、セパレータ(2,3)は、アノード(11a)に相接する第1のセパレータ(2)とカソード(11b)に相接する第2のセパレータ(3)とを備え、ガス通路(32,31)は、アノード(11a)に臨んで第1のセパレータ(2)に形成されたアノードガス通路(32)とカソード(11b)に臨んで第2のセパレータ(3)に形成されたカソードガス通路(31)とを備え、シール部材(12,13)は、電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)の間に挟持された第1のシール部材(12)と、電解質膜(11)と第2のセパレータ(3)の間に挟持された第2のシール部材(13)とを備え、燃料電池(10)は電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)と第2のセパレータ(3)とを貫通して、カソードガス通路(31)に接続するカソードガス供給マニホールド(42a)とアノードガス排出マニホールド(42b)、及び電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)と第2のセパレータ(3)とを貫通して、アノードガス通路(32)に接続するアノードガス供給マニホールド(41a)とアノードガス排出マニホールド(41b)と、を備え、第1のシール部材(12)はアノードガス通路(32)の周りに配置されたシール部材と、カソードガス供給マニホールド(42a)の周りに配置されたシール部材と、カソードガス排出マニホールド(42b)の周りに配置されたシール部材と、を含み、ジョイント部(12d,12e)は、アノードガス通路(32)の周りに配置されたシール部材と、カソードガス供給マニホールド(42a)の周りに配置されたシール部材と、カソードガス排出マニホールド(42b)の周りに配置されたシール部材のうちの少なくともふたつのシール部材の接合部で構成される。
- 請求の範囲6項シール構造において、燃料電池(10)は電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)と第2のセパレータ(3)とを貫通する冷却水供給マニホールド(43a)と冷却水排出マニホールド(43b)とをさらに備え、第1のシール部材(12)は冷却水供給マニホールド(43a)の周りに配置されたシール部材と、冷却水排出マニホールド(43b)の周りに配置されたシール部材とをさらに含み、ジョイント部(12d,13d)は、アノードガス通路(32)の周りに配置されたシール部材と、カソードガス供給マニホールド(42a)の周りに配置されたシール部材と、カソードガス排出マニホールド(42b)の周りに配置されたシール部材と、冷却水供給マニホールド(43a)の周りに配置されたシール部材と、冷却水排出マニホールド(43b)の周りに配置されたシール部材と、のうちの少なくともふたつのシール部材の接合部で構成される。
- 請求の範囲第5項のシール構造において、電極(11a,11b)は電解質膜(11)のふたつの面に形成されたアノード(12)とカソード(13)を備え、セパレータ(2,3)は、アノード(11a)に相接する第1のセパレータ(2)とカソード(11b)に相接する第2のセパレータ(3)とを備え、ガス通路(32,31)は、アノード(11a)に臨んで第1のセパレータ(2)に形成されたアノードガス通路(32)とカソード(11b)に臨んで第2のセパレータ(3)に形成されたカソードガス通路(31)とを備え、シール部材(12,13)は、電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)の間に挟持された第1のシール部材(12)と、電解質膜(11)と第2のセパレータ(3)の間に挟持された第2のシール部材(13)とを備え、燃料電池(10)は電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)と第2のセパレータ(3)とを貫通して、カソードガス通路(31)に接続するカソードガス供給マニホールド(42a)とアノードガス排出マニホールド(42b)、及び電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)と第2のセパレータ(3)とを貫通して、アノードガス通路(32)に接続するアノードガス供給マニホールド(41a)とアノードガス排出マニホールド(41b)と、を備え、第2のシール部材はカソードガス通路(31)の周りに配置されたシール部材と、アノードガス供給マニホールド(41a)の周りに配置されたシール部材と、アノードガス排出マニホールド(41b)の周りに配置されたシール部材と、を含み、ジョイント部(12d,13d)はカソードガス通路(31)の周りに配置されたシール部材と、アノードガス供給マニホールド(41a)の周りに配置されたシール部材と、アノードガス排出マニホールド(41b)の周りに配置されたシール部材のうちの少なくともふたつのシール部材の接合部で構成される。
- 請求の範囲第8項のシール構造において、燃料電池(10)は電解質膜(11)と第1のセパレータ(2)と第2のセパレータ(3)とを貫通する冷却水供給マニホールド(43a)と冷却水排出マニホールド(43b)とをさらに備え、第2のシール部材(13)は冷却水供給マニホールド(43a)の周りに配置されたシール部材と、冷却水排出マニホールド(43b)の周りに配置されたシール部材とをさらに含み、ジョイント部(12d,13d)はカソードガス通路(31)の周りに配置されたシール部材と、アノードガス供給マニホールド(41a)の周りに配置されたシール部材と、アノードガス排出マニホールド(41b)の周りに配置されたシール部材、冷却水供給マニホールド(43a)の周りに配置されたシール部材と、冷却水排出マニホールド(43b)の周りに配置されたシール部材と、のうちの少なくともふたつのシール部材の接合部で構成される。
- 請求の範囲第1項から第9項のいずれかのシール構造において、シール部材(12,13)は電解質膜(11)に接する底面の幅を広げることで電解質膜(11)に対する接触面圧を低下させるように、さらに構成される。
- 請求の範囲第1項から第9項のいずれかのシール構造において、シール部材(12,13)はゴム硬度を低下させることで電解質膜(11)に対する接触面圧を低下させるように、さらに構成される。
- 請求の範囲第1項から第11項のいずれかのシール構造において、シール部材(12,13)はあらかじめ樹脂フィルム(11c,11d)を介して電解質膜(11)に係止される。
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