JP4844039B2

JP4844039B2 - 燃料電池

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Publication number: JP4844039B2
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Inventors: 重光野本
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Description

本発明は、燃料電池に関する。

特開２００４−１８５８１１号公報および特開２００１−１１０４３６号公報は、一対のセパレータによって膜−電極−拡散層アッセンブリを挟持した単セル構造を開示している。
従来（比較例）構造では、図９、図１０に示すように、発電領域ガス流路１とガスマニホールド２とそれら１、２の間の連絡通路３まわりで、膜４とセパレータ５間を接着剤６でシールした単セル構造を開示している。接着剤６が連絡通路３に侵入して連絡通路３を閉塞しないように、従来（比較例）の単セル構造では、連絡通路３を接着剤６側からシーリングプレート７で覆っている。そして、セパレータＮｏ．１とセパレータＮｏ．２（連絡通路３がある側のセパレータ）のシーリングプレート７の両方に接着剤６を塗布し、電解質膜４を表裏から挟み込む形で接着している。シーリングプレート７は一部が拡散層９と重なっており、拡散層９のうちシーリングプレート７が重なっている部分８へは、発電領域ガス流路１を流れるガスがまわりこんで供給されることになるので、反応ガスの供給に、ガス流れの抵抗を伴っている。
特開２００４−１８５８１１号公報特開２００１−１１０４３６号公報

従来の燃料電池では、シーリングプレートが必要で、その分部品点数が多くなり、組み付け工数が増え、シーリングプレートの組み付け不良や位置ずれが生じる可能性もあるという問題がある。
また、拡散層９のうちシーリングプレート７が重なっている部分への反応ガスの供給にガス流れの抵抗を伴い、その分、発電性能が低下するという問題もある。

本発明の目的は、シーリングプレートを無くしても、発電領域ガス流路とガスマニホールドとの間の連絡通路への接着剤の侵入を防止できる燃料電池を提供することにある。

上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明は、つぎのとおりである。
（１）電解質膜（１１）と該電解質膜の両面に配置された第１、第２の電極（１４、１７）と該第１、第２の電極の電解質膜と反対側に配置された第１、第２のガス拡散層（１３、１６）とからなる膜−電極−ガス拡散層アッセンブリと、該膜−電極−ガス拡散層アッセンブリを挟む第１、第２のセパレータ（１８、１８）とを有し、
第１、第２のセパレータ（１８、１８）には、セルの発電領域に第１、第２のガス流路（２７、２８）が形成され、非発電領域に第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）が形成され、第１、第２のガス流路（２７、２８）と第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）との間に第１、第２の連絡通路（４０、４０）が形成されており、
膜−電極−ガス拡散層アッセンブリを挟む第１、第２のセパレータ（１８、１８）間には、第１、第２のガス流路（２７、２８）、第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）、第１、第２の連絡通路（４０、４０）の周囲に接着剤（３３）が配置されており、
第１、第２の連絡通路（４０、４０）と該第１、第２の連絡通路（４０、４０）と対向する第２、第１の対向セパレータ（１８、１８）または電解質膜（１１）との間に接着剤（３３）を保持する第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）を有する燃料電池（１０）において、
（イ）前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）が前記第１、第２のガス拡散層（１３、１６）を前記第１、第２の連絡通路（４０、４０）に対応する部位のみにおいて該第１、第２の連絡通路（４０、４０）に沿って前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）まで突出させることにより形成されており、
（ロ）前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）が形成されたガス拡散層（１３、１６）と電解質膜（１１）で隔てられた前記第２、第１のガス拡散層（１６、１３）は、前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）に対応する部位に前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）に向かって突出する突出部をもたず、
（ハ）前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）と前記第２、第１の対向セパレータ（１８、１８）との間で、かつ前記電解質膜（１１）の前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）側端部および前記第２、第１のガス拡散層（１６、１３）の前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）側端部より前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）側は接着剤で充填されており、
（ニ）前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）は前記第１、第２の連絡通路（４０、４０）を前記第２、第１の対向セパレータ（１８、１８）側から覆い、かつ、前記第１、第２連絡通路（４０、４０）を前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）と前記第２、第１の対向セパレータ（１８、１８）または電解質膜（１１）との間に位置する接着剤（３３）から遮断している、
ことを特徴とする燃料電池（１０）。
（２）前記接着剤保持部（４１、４１）の厚さ方向の一部のみに樹脂を含浸させることにより、前記接着剤保持部（４１、４１）の剛性を膜−電極−ガス拡散層アッセンブリの発電領域部分のガス拡散層（１３、１６）の剛性より高くした（１）記載の燃料電池（１０）。

上記（１）の燃料電池によれば、膜−電極−ガス拡散層アッセンブリがガス拡散層の周縁部に接着剤保持部を有するので、接着剤保持部が従来のシーリングプレートと同じ働きを果たし、シーリングプレートを無くしても、発電領域ガス流路とガスマニホールドとの間の連絡通路への接着剤の侵入を防止できる。また、接着剤保持部によって、シーリングプレートレス構造としたので、シーリングプレートを設けた場合の課題である、部品点数が多くなり、組み付け工数が増え、シーリングプレートの組み付け不良や位置ずれが生じるおそれがあるという問題を除去することができる。また、シーリングプレートレス構造によって拡散層のうちシーリングプレートと重なる部分もなくなるので、シーリングプレートと重なる部分へのガスの供給にガスのまわりこみによる流れ抵抗とそれによる発電性能の低下もなくなる。
また、接着剤保持部が膜−電極−拡散層アッセンブリＭＥＧＡの拡散層を連絡通路に沿って延長させて形成されているので、接着剤保持部を構成するのに別部品を設ける必要がない。
上記（２）の燃料電池によれば、接着剤保持部の剛性は、該接着剤保持部が形成されている部材の発電領域部分の剛性より高くしてあるので、接着剤保持部の必要剛性（従来のシーリングプレート程度の剛性）を容易に確保することができる。
また、接着剤保持部が形成されている部材の接着剤保持部の厚さ方向の一部に樹脂を含浸させて接着剤保持部の剛性を接着剤保持部が形成されている部材の接着剤保持部以外の部分の剛性より向上させてあるので、接着剤保持部の必要剛性を比較的容易に確保することができる。

以下に、本発明の燃料電池を、図１〜図８を参照して説明する。
本発明の燃料電池１０は、たとえば固体高分子電解質型燃料電池である。燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
燃料電池（セル）１０は、図６〜図８に示すように、電解質アッセンブリとセパレータ１８との積層体からなる。電解質アッセンブリは、燃料電池１０が固体高分子電解質型の場合は電解質アッセンブリは膜−電極−ガス拡散層アッセンブリ（ＭＥＧＡ：
Membrane-Electrode-Gas Diffusion Layer Assembly ）である。以下、膜−電極−ガス拡散層アッセンブリで説明する。

膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）は、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれガス拡散層１３、１６（アノード側拡散層１３、カソード側拡散層１６、ただしガス拡散層は必須ではない）が設けられる。膜−電極アッセンブリと拡散層１３、１６はＭＥＧＡを構成する。
膜−電極−ガス拡散層アッセンブリとセパレータ１８を重ねてセルモジュール１９（１セルモジュールの場合は、セル１０はセルモジュール１９と同じになる）を構成し、セルモジュール１９を積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、両端のエンドプレート２２をセル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）にボルト・ナット２５にて固定し、燃料電池スタック２３を構成する。一端のエンドプレートに設けた調整ネジにてその内側に設けたバネを介してセル積層体にセル積層方向の締結荷重をかける。

セパレータ１８は、カーボンセパレータ、メタルセパレータ、導電性樹脂セパレータ、メタルセパレータと樹脂フレームとの組合せ、等からなる。
セパレータ１８には、セルの発電領域において、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。セパレータ１８には、非発電領域において、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷媒マニホールド２９が形成されている。発電領域のガス流路２７、２８は、ガスマニホールド３０、３１と連絡通路４０を介して連通している。連絡通路４０はセパレータ１８に形成されている。燃料ガスマニホールド３０は連絡通路４０を介して燃料ガス流路２７と連通しており、酸化ガスマニホールド３１は酸化ガス流路２８と連絡通路４０を介して連通しており、冷媒マニホールド２９は冷媒流路２６と連通している。
燃料ガス、酸化ガス、冷媒は、セル１０内において互いにシールされている。各セルモジュール１９のＭＥＡを挟む２つのセパレータ１８間は、第１のシール部材（たとえば、接着剤）３３によってシールされており、隣接するセルモジュール１９同士の間は、第２のシール部材（たとえば、ガスケット）３２によってシールされている。ただし、第２のシール部材３２は接着剤で形成されてもよい。第１のシール部材（たとえば、接着剤）３３は、ガス流路２７、２８と、ガスマニホールド３０、３１と、連絡通路部４０の周囲（外側）でＭＥＧＡを挟んで対向する一対のセパレータ１８間、および膜−電極−拡散層アッセンブリと一対のセパレータの各セパレータ１８との間をシールする。

各セル１０の、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換する電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード１７側に移動し、カソード１７側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水が生成され、次式にしたがって発電が行われる。
アノード側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ

第１のシール部材（たとえば、接着剤）３３が連絡通路４０に侵入しないように、従来はシーリングプレートが連絡通路４０を連絡通路４０に対向する部材（電解質膜または連絡通路４０が形成されているセパレータに対向し隣接するセパレータ）側から覆っていたが、本発明では、図１〜図５に示すように、電解質アッセンブリ（燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池の場合は膜−電極−拡散層アッセンブリ（ＭＥＧＡ））が連絡通路４０（連絡通路４０が形成されているセパレータ領域）を連絡通路４０に対向する部材（電解質膜または連絡通路４０が形成されているセパレータに対向し隣接するセパレータ）側（従来構造でシーリングプレート側に対応）から覆う接着剤保持部４１を有している。接着剤保持部４１は電解質アッセンブリの周縁部によって形成されている。連絡通路４０は接着剤保持部４１によって接着剤３３から、セル積層方向（セル面方向と直交する方向）に遮断されており、接着剤３３が連絡通路４０に侵入しないようになっている。接着剤保持部４１はセルのセパレータ間の接着剤３３と連絡通路４０との間に位置して連絡通路４０を接着剤３３から遮断している。この構造によって、従来必要であったシーリングプレート７を設ける必要がなくなり、連絡通路４０部位はシーリングプレートレス構造（シーリングプレート７を無くした構造）となっている。
連絡通路４０部位では、接着剤３３は一対のセパレータのうち片方のセパレータ１８にのみ塗布され、他方のセパレータ１８には塗布されず、接着剤３３と拡散層１３、１６とで電解質膜１１を挟み込む形をとる。

接着剤保持部４１は、セル面と平行な面内で、連絡通路４０部位で、電解質アッセンブリ（固体高分子電解質型燃料電池の場合は膜−電極−拡散層アッセンブリ）のほぼ四角形部分（接着剤保持部以外の部分）４２からガスマニホールド３０、３１側に向かって突出させて形成された、連絡通路４０を連絡通路４０のほぼ全幅にわたって、連絡通路４０に対向する部材側から覆う、ほぼ矩形状の舌片から構成されており、電解質アッセンブリ（固体高分子電解質型燃料電池の場合は膜−電極−拡散層アッセンブリ）のほぼ四角形部分（接着剤保持部以外の部分）４２と一体に形成されている。
接着剤保持部４１は、電解質アッセンブリ（固体高分子電解質型燃料電池の場合は膜−電極−拡散層アッセンブリ）の電解質膜１１、電極１４、１７、拡散層１３、１６の何れか少なくとも一つを、連絡通路４０に沿ってガスマニホールド３０、３１部位まで突出させて形成されている。接着剤保持部４１は、接着剤３３が塗布直後の液状段階（ただし、時間が経過すると固体になる）において接着剤保持部４１のマニホールド側端部をまわりこんで連絡通路４０に侵入することがないように、ガスマニホールド３０、３１に（若干）突入していてもよい。接着剤保持部４１の端面はガスマニホールド３０、３１に露出している。

接着剤保持部４１は、燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池の場合、膜−電極−拡散層アッセンブリ（ＭＥＧＡ）のうち、望ましくは拡散層１３、１６を連絡通路４０に沿ってガスマニホールド３０、３１まで延長して形成されている。連絡通路４０が燃料ガス流路２７が形成されたセパレータに形成されている場合は燃料ガス側の拡散層１３を燃料ガスマニホールド３０まで延ばして接着剤保持部４１を形成し、接着剤保持部４１と酸化ガス側セパレータとの間にある接着剤３３から連絡通路４０を遮断する。また、連絡通路４０が酸化ガス流路２８が形成されたセパレータに形成されている場合は酸化ガス側の拡散層１６を酸化ガスマニホールド３１まで延ばして接着剤保持部４１を形成し、接着剤保持部４１と燃料ガス側セパレータとの間にある接着剤３３から連絡通路４０を遮断する。

拡散層１３、１６における連絡通路４０の位置は、燃料ガス側拡散層１３と酸化ガス側拡散層１６とで異なるので、接着剤保持部４１を連絡通路４０の位置に対応させて拡散層１３、１６につけることにより、接着剤保持部４１が、膜−電極アッセンブリに拡散層１３、１６を重ね合わせる場合の誤組み付け防止として働く。その結果、誤組み付け防止用の、コーナ切り落とし部４３のサイズを従来のコーナ切り落とし部のサイズに比べて小さくできるか、またはコーナ切り落とし部４３を無くすことができる。これによって、コーナ切り落とし部４３によってコーナ切り落とし部４３に対応する部位での発電領域の制限を無くすことができる。

接着剤保持部４１がスタック締結荷重を受けた時に変形して連絡通路４０に侵入しないように、接着剤保持部４１は、電解質アッセンブリの発電領域部分の剛性より、剛性を高くされることが望ましい。
接着剤保持部４１の剛性を向上するために、接着剤保持部４１が形成されている部材の接着剤保持部４１に樹脂を含浸させることにより、接着剤保持部４１が形成されている部材の接着剤保持部４１の剛性を、電解質アッセンブリの発電領域部分（接着剤保持部４１が形成されている部材の接着剤保持部４１以外の部分）の剛性より大きくしてもよい。
あるいは、接着剤保持部４１が形成されている部材の接着剤保持部４１の厚さを、接着剤保持部４１が形成されている部材の接着剤保持部４１以外の部分の厚さより大とすることにより、接着剤保持部４１が形成されている部材の接着剤保持部４１の剛性を、電解質アッセンブリの発電領域部分（接着剤保持部４１が形成されている部材の接着剤保持部４１以外の部分）の剛性より大きくしてもよい。

たとえば、燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池で、電解質アッセンブリが膜−電極−拡散層アッセンブリＭＥＧＡの場合、接着剤保持部４１の剛性を向上するために、接着剤保持部４１が拡散層１３、１６の延長部から成る場合に、接着剤保持部４１のみに、かつ望ましくは、接着剤保持部４１の厚さ方向には接着剤保持部４１の厚さの一部のみに（耳部４１の全厚にすると接着剤保持部４１を通り抜けるガスの流通性が悪くなるので厚さの一部のみとするのが望ましい）、樹脂を含浸させて接着剤保持部４１の剛性を拡散層１３、１６の他の部分（接着剤保持部４１以外の部分）の剛性より向上させてある。
あるいは、接着剤保持部４１の剛性を向上するために、接着剤保持部４１が拡散層１３、１６の延長部から成る場合に、拡散層１３、１６のうち、接着剤保持部４１の厚さを、拡散層の他の部分の厚さより大にして（１枚の厚さを大にするか、あるいは複数枚を重ねて一体的にするかで、厚さを大とする）、接着剤保持部４１の剛性を該拡散層の他の部分の剛性より大としてもよい。
本発明は、燃料電池であってもよいし、あるいは、上記接着剤保持部４１を備えた電解質アッセンブリ（燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池で、電解質アッセンブリが膜−電極−拡散層アッセンブリＭＥＧＡ）であってもよい。

つぎに、本発明の作用・効果を説明する。
本発明の燃料電池１０では、電解質アッセンブリ（燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池の場合は、電解質アッセンブリは膜−電極−拡散層アッセンブリＭＥＧＡである）が連絡通路４０を連絡通路４０と対向する部材側から覆う接着剤保持部４１を有するので、接着剤保持部４１が従来のシーリングプレート７と同じ働き（接着剤の連絡通路４０への侵入防止の働き）を果たし、シーリングプレート７を無くしても、発電領域ガス流路２７、２８とガスマニホールド３０、３１との間の連絡通路４０への接着剤３３の侵入を防止できる。これによって、本発明の燃料電池１０は、シーリングレス構造となる。
シーリングプレートレス構造とした結果、シーリングプレート７を設けた場合の課題である、部品点数が多くなり、組み付け工数が増え、シーリングプレートの組み付け不良や位置ずれが生じるおそれがあるという問題を除去することができる。

また、接着剤保持部４１が電解質アッセンブリ（燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池の場合は、電解質アッセンブリは膜−電極−拡散層アッセンブリＭＥＧＡである）の電解質膜１１、電極１４、１７、拡散層１３、１６の何れか少なくとも一つを連絡通路４０に沿って延長して形成されているので、接着剤保持部４１を構成するのに膜−電極−拡散層アッセンブリとは別の部品を設ける必要がない。したがって、シーリングプレート７を設けていた従来に比べて、部品点数を減少でき、シーリングプレート７を設けた場合に生じていたシーリングプレート７の組み付け不良や位置ずれという問題を除去できる。
また、シーリングプレートレス構造によって拡散層のうちシーリングプレート７と重なる部分もなくなるので、図１０に示したような比較例（従来）構造における、シーリングプレート７と重なる拡散層部分へのガスの供給に、ガスのシーリングプレート端部まわりこみによる流れ抵抗とそれによる発電性能の低下もなくなる。本発明の場合は、図２に示すように、ガスマニホールド３０、３１から接着剤保持部４１内を通って発電領域の拡散層１３、１６へと流れるガスの径路ができるので、発電領域の拡散層１３、１６へのガスの供給がスムースであり、比較例（従来）構造に比べて発電性能が向上する。

また、拡散層１３、１６における接着剤保持部４１の位置が、燃料ガス側拡散層１３と酸化ガス側拡散層１６とで異なるので、接着剤保持部４１が、拡散層１３、１６を膜−電極アッセンブリに重ね合わせる場合の誤組み付け防止として働く。その結果、誤組み付け防止用の、１コーナ切り落とし部４３のサイズを小さくできるか、または１コーナ切り落とし部４３を無くすことができる。これによって、コーナ切り落とし部４３を設ける場合の、コーナ切り落とし部４３に対応する部位での発電領域の制限を無くすことができる。

接着剤保持部４１の剛性は、該接着剤保持部４１が形成されている部材（たとえば、拡散層１３、１６）の発電領域部分の剛性より高くしてあるので、接着剤保持部の必要剛性（従来のシーリングプレート程度の剛性）を容易に確保することができる。
接着剤保持部４１の剛性を高めるために、拡散層１３、１６の接着剤保持部４１に樹脂を含浸、硬化させる方法による場合には、接着剤保持部４１の必要剛性を比較的容易に確保することができ、接着剤保持部４１の剛性を拡散層１３、１６の接着剤保持部以外の部分の剛性より容易に大とすることができる。
また、拡散層１３、１６の接着剤保持部４１の厚さを拡散層１３、１６の接着剤保持部以外の部分の厚さより大にして拡散層１３、１６の接着剤保持部４１の剛性を拡散層１３、１６の接着剤保持部以外の部分の剛性より向上させる方法による場合には、接着剤保持部４１の剛性を拡散層１３、１６の接着剤保持部以外の部分の剛性より容易に大とすることができる。

本発明が燃料電池用電解質アッセンブリ（燃料電池が固体高分子電解質型燃料電池の場合は、燃料電池用膜−電極−拡散層アッセンブリ）に適用された場合は、燃料電池用電解質アッセンブリ（燃料電池用膜−電極−拡散層アッセンブリ）が、発電領域のガス流路２７、２８とガスマニホールド３０、３１を連絡する連絡通路４０を有するセパレータ１８の、連絡通路４０を覆う接着剤保持部（接着剤保持部）４１を有するので、接着剤保持部４１が従来のシーリングプレート７と同じ働きを果たし、シーリングプレート７を無くしても、発電領域ガス流路２７、２８とガスマニホールド３０、３１を連絡する連絡通路４０への接着剤３３の侵入を防止できる。

本発明の燃料電池の一部の断面図である。図１の燃料電池における連絡通路近傍の、ガス拡散層部分へのガスの流れを示す、断面図である。（イ）は比較例（従来）のアノード側拡散層、カソード側拡散層の正面図であり、（ロ）は本発明の燃料電池のアノード側拡散層、カソード側拡散層の正面図である。（イ）は比較例（従来）のアノード側拡散層、ＭＥＡ、カソード側拡散層を重ねたもの（ＭＥＧＡ）の斜視図であり、（ロ）は本発明の燃料電池のアノード側拡散層、ＭＥＡ、カソード側拡散層を重ねたもの（ＭＥＧＡ）の斜視図である。（イ）は比較例（従来）のアノード側拡散層、ＭＥＡ、カソード側拡散層を重ねたもの（ＭＥＧＡ）の正面図であり、（ロ）は本発明の燃料電池のアノード側拡散層、ＭＥＡ、カソード側拡散層を重ねたもの（ＭＥＧＡ）の正面図である。本発明の燃料電池の概略側面図である。図６の燃料電池の一部の断面図である。図６の燃料電池の正面図である。比較例（従来）の燃料電池の一部の断面図である。比較例（従来）の燃料電池における、拡散層のシーリングプレートと重なる部分へのガスの回り込みを示す、シーリングプレートとその近傍の断面図である。

１０燃料電池（たとえば、固体高分子電解質型燃料電池）
１１電解質膜
１３、１６拡散層
１４アノード
１７カソード
１８セパレータ
１９モジュール
２０ターミナル
２１インシュレータ
２２エンドプレート
２３燃料電池スタック
２４締結部材（テンションプレート）
２５ボルト・ナット
２６冷媒流路（流体流路）
２７燃料ガス流路（流体流路）
２８酸化ガス流路（流体流路）
２９冷媒マニホールド（流体マニホールド）
３０燃料ガスマニホールド（流体マニホールド）
３１酸化ガスマニホールド（流体マニホールド）
３２ガスケット
３３接着剤
４０連絡通路
４１接着剤保持部
４２膜−電極−拡散層アッセンブリ（ＭＥＧＡ）のほぼ四角形部分（接着剤保持部以外の部分）４３コーナ切り落とし部

Claims

電解質膜（１１）と該電解質膜の両面に配置された第１、第２の電極（１４、１７）と該第１、第２の電極の電解質膜と反対側に配置された第１、第２のガス拡散層（１３、１６）とからなる膜−電極−ガス拡散層アッセンブリと、該膜−電極−ガス拡散層アッセンブリを挟む第１、第２のセパレータ（１８、１８）とを有し、
第１、第２のセパレータ（１８、１８）には、セルの発電領域に第１、第２のガス流路（２７、２８）が形成され、非発電領域に第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）が形成され、第１、第２のガス流路（２７、２８）と第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）との間に第１、第２の連絡通路（４０、４０）が形成されており、
膜−電極−ガス拡散層アッセンブリを挟む第１、第２のセパレータ（１８、１８）間には、第１、第２のガス流路（２７、２８）、第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）、第１、第２の連絡通路（４０、４０）の周囲に接着剤（３３）が配置されており、
第１、第２の連絡通路（４０、４０）と該第１、第２の連絡通路（４０、４０）と対向する第２、第１の対向セパレータ（１８、１８）または電解質膜（１１）との間に接着剤（３３）を保持する第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）を有する燃料電池（１０）において、
（イ）前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）が前記第１、第２のガス拡散層（１３、１６）を前記第１、第２の連絡通路（４０、４０）に対応する部位のみにおいて該第１、第２の連絡通路（４０、４０）に沿って前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）まで突出させることにより形成されており、
（ロ）前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）が形成されたガス拡散層（１３、１６）と電解質膜（１１）で隔てられた前記第２、第１のガス拡散層（１６、１３）は、前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）に対応する部位に前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）に向かって突出する突出部をもたず、
（ハ）前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）と前記第２、第１の対向セパレータ（１８、１８）との間で、かつ前記電解質膜（１１）の前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）側端部および前記第２、第１のガス拡散層（１６、１３）の前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）側端部より前記第１、第２のガスマニホールド（３０、３１）側は接着剤で充填されており、
（ニ）前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）は前記第１、第２の連絡通路（４０、４０）を前記第２、第１の対向セパレータ（１８、１８）側から覆い、かつ、前記第１、第２連絡通路（４０、４０）を前記第１、第２の接着剤保持部（４１、４１）と前記第２、第１の対向セパレータ（１８、１８）または電解質膜（１１）との間に位置する接着剤（３３）から遮断している、
ことを特徴とする燃料電池（１０）。
前記接着剤保持部（４１、４１）の厚さ方向の一部のみに樹脂を含浸させることにより、前記接着剤保持部（４１、４１）の剛性を膜−電極−ガス拡散層アッセンブリの発電領域部分のガス拡散層（１３、１６）の剛性より高くした請求項１記載の燃料電池（１０）。