JP5148246B2

JP5148246B2 - Fuel cell

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Publication number: JP5148246B2
Application number: JP2007288631A
Authority: JP
Inventors: 成利杉田; 谷本　　智; 裕人千葉; 優小田; 滋稲井; 康博渡邊
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: JP2008218392A

Description

本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、シール部材が一体成形された金属セパレータとを積層するとともに、電極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燃料電池に関する。 The present invention provides a reaction gas that laminates an electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane and a metal separator integrally formed with a seal member and supplies a reaction gas along the electrode surface. The present invention relates to a fuel cell in which a flow path is formed.

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電解質膜（電解質）の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode side electrode and a cathode side electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane (electrolyte) made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched by separators. It has a power generation cell. This type of fuel cell is normally used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of power generation cells.

上記の燃料電池では、セパレータの面内に、アノード側電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路（以下、反応ガス流路ともいう）と、カソード側電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（以下、反応ガス流路ともいう）とが設けられている。さらに、各発電セル毎又は複数の発電セル毎に、冷却媒体を流すための冷却媒体流路がセパレータの面方向に沿って設けられている。 In the fuel cell described above, a fuel gas flow path (hereinafter also referred to as a reaction gas flow path) for flowing a fuel gas to the anode side electrode and an oxidation for flowing an oxidant gas to the cathode side electrode in the plane of the separator. An agent gas channel (hereinafter also referred to as a reaction gas channel) is provided. Furthermore, a cooling medium flow path for flowing a cooling medium is provided along the surface direction of the separator for each power generation cell or for each of the plurality of power generation cells.

上記の発電セルでは、燃料ガス及び酸化剤ガス（以下、反応ガスともいう）を気密に保持するために、種々のシール構造が採用されている。例えば、特許文献１には、電解質膜・電極構造体とセパレータとのシール性を向上させるとともに、特に反応ガスがシール間の隙間から漏れる、所謂、ショートカットの発生を阻止するための燃料電池が開示されている。 In the power generation cell described above, various seal structures are employed in order to keep fuel gas and oxidant gas (hereinafter also referred to as reaction gas) airtight. For example, Patent Document 1 discloses a fuel cell for improving the sealing performance between an electrolyte membrane / electrode structure and a separator, and in particular, preventing the occurrence of a so-called shortcut in which a reaction gas leaks from a gap between seals. Has been.

この特許文献１では、電解質膜の両側に第１の電極と第２の電極とを配設した電解質膜・電極構造体を備え、前記電解質膜・電極構造体を第１及び第２のセパレータ間に配設するとともに、前記第１及び第２のセパレータには、それぞれ所定の反応ガスを前記第１及び第２の電極に沿って供給する反応ガス流路が形成される燃料電池であって、少なくとも前記第１のセパレータには、該第１のセパレータの外周縁部を覆ってシール部材が設けられるとともに、前記シール部材は、前記第１の電極に対向する額縁状シール面を有し、前記額縁状シール面の内周端部と、前記内周端部に隣接する前記反応ガス流路の凸部との間隙には、該間隙に沿って反応ガスが流通することを阻止する複数の閉塞シールが設けられることを特徴としている。 In Patent Document 1, an electrolyte membrane / electrode structure having a first electrode and a second electrode disposed on both sides of an electrolyte membrane is provided, and the electrolyte membrane / electrode structure is disposed between the first and second separators. The first and second separators each have a reaction gas flow path for supplying a predetermined reaction gas along the first and second electrodes, respectively. At least the first separator is provided with a seal member so as to cover an outer peripheral edge portion of the first separator, and the seal member has a frame-shaped seal surface facing the first electrode, A plurality of blockages that prevent the reaction gas from flowing along the gap in the gap between the inner peripheral end of the frame-shaped sealing surface and the convex portion of the reaction gas flow channel adjacent to the inner peripheral end. A seal is provided.

特開２００５−１００９５０号公報（図２）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-100950 (FIG. 2)

通常、燃料電池には、各発電セルの反応ガス流路に反応ガスを供給するための反応ガス供給連通孔と、前記反応ガス流路から使用済みの反応ガスを排出するための反応ガス排出連通孔とが、各発電セルの積層方向に沿って形成されている内部マニホールド型燃料電池が採用されている。 In general, a fuel cell has a reaction gas supply communication hole for supplying a reaction gas to a reaction gas channel of each power generation cell, and a reaction gas discharge communication for discharging a used reaction gas from the reaction gas channel. An internal manifold type fuel cell in which holes are formed along the stacking direction of the power generation cells is employed.

その際、各発電セルの反応ガス流路に反応ガスを確実且つ良好に分配供給する必要がある。このため、反応ガス流路と、反応ガス供給連通孔及び反応ガス排出連通孔との間に、例えば、複数のエンボスを有するバッファ部を設ける構造が採用されている。 At that time, it is necessary to distribute and supply the reaction gas reliably and satisfactorily to the reaction gas flow path of each power generation cell. For this reason, the structure which provides the buffer part which has several embossing between the reactive gas flow path, the reactive gas supply communicating hole, and the reactive gas discharge communicating hole, for example is employ | adopted.

この場合、セパレータとして、金属プレートの両面にシール部材を一体成形した金属セパレータでは、このシール部材を成形する際に、型部材が接する型押さえ面（平坦面）が必要となっている。従って、特にバッファ部の外周部位には、型押さえ面に対応してシールが設けられていない平坦面が形成されてしまう。この平坦面には、反応ガスがショートカットするバイパス流路が構成され易く、前記反応ガスを電極反応面に確実且つ良好に供給することができないという問題がある。 In this case, as a separator, a metal separator in which a seal member is integrally formed on both surfaces of a metal plate requires a mold pressing surface (flat surface) with which the mold member contacts when the seal member is molded. Therefore, a flat surface not provided with a seal corresponding to the mold pressing surface is formed particularly on the outer peripheral portion of the buffer portion. On this flat surface, there is a problem that a bypass flow path in which the reaction gas is short-cut is easily formed, and the reaction gas cannot be reliably and satisfactorily supplied to the electrode reaction surface.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、バッファ部から反応ガスがショートカットすることを確実に阻止することができ、所望の発電性能を確保することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and with a simple configuration, it is possible to reliably prevent a reactive gas from being short-cut from the buffer portion, and to ensure a desired power generation performance. The purpose is to provide.

本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、シール部材が一体成形された金属セパレータとを積層するとともに、電極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燃料電池に関するものである。 The present invention provides a reaction gas that laminates an electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane and a metal separator integrally formed with a seal member and supplies a reaction gas along the electrode surface. The present invention relates to a fuel cell in which a flow path is formed.

金属セパレータには、反応ガス流路に連通し、反応ガスを前記金属セパレータの積層方向に流す反応ガス連通孔と、前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連通するバッファ部と、前記バッファ部の外形形状を形成する凸部とシール部材との間に位置し、前記シール部材の成形時に型部材が接する型押さえ面となる平坦面と、前記バッファ部の外周部位に対応して前記平坦面に位置し、前記反応ガスが流通することを阻止する閉塞シールとが設けられている。 The metal separator is in communication with the reaction gas flow path, a reaction gas passage for flowing the reaction gas in the stacking direction of the metal separator, a buffer unit for communicating the reactant gas passage and said reactant gas flow field, the located between the projection and the sealing member forming an outer shape of the buffer, the a flat surface serving as a mold pressing surface contacting the mold member during molding of the sealing member, corresponding to the outer peripheral portion of the front Symbol buffer A blocking seal is provided that is located on the flat surface and prevents the reaction gas from flowing therethrough.

また、閉塞シールは、反応ガス連通孔に近接して設けられることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the closing seal is provided in the vicinity of the reaction gas communication hole.

さらに、閉塞シールは、複数に分割された直線状シールで構成されることが好ましい。 Further, the closing seal is preferably constituted by a linear seal divided into a plurality.

さらにまた、閉塞シールは、シール部材に一体的に形成され、金属セパレータから離間する方向に傾斜して突出することが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the closing seal is formed integrally with the seal member and protrudes in an inclined direction away from the metal separator.

また、閉塞シールは、シール部材の内周端部と金属セパレータの凸部との隙間に配設される複数の固形シールであることが好ましい。 Further, the closing seal is preferably a plurality of solid seals disposed in the gap between the inner peripheral end portion of the seal member and the convex portion of the metal separator.

さらに、閉塞シールは、シール部材の内周端部と金属セパレータの凸部との隙間に充填される複数の液状シールであることが好ましい。 Furthermore, the closing seal is preferably a plurality of liquid seals filled in the gap between the inner peripheral end of the seal member and the convex portion of the metal separator.

さらにまた、反応ガス流路は、重力方向に向かって反応ガスを供給するとともに、前記反応ガス流路の上方に入口バッファ部が連通し、且つ前記反応ガス流路の下方に出口バッファ部が連通し、前記入口バッファ部の外周部位にのみ対応して閉塞シールが設けられることが好ましい。 Furthermore, the reaction gas channel supplies the reaction gas in the direction of gravity, and an inlet buffer unit communicates above the reaction gas channel, and an outlet buffer unit communicates below the reaction gas channel. In addition, it is preferable that a closing seal is provided corresponding to only the outer peripheral portion of the inlet buffer portion.

本発明によれば、シール部材の成形時に型部材が接する型押さえ面に対応し且つバッファ部の外周部位に対応し、閉塞シールが設けられており、この閉塞シールの作用下に、前記バッファ部の外周部位に短絡ガス通路が形成されることを良好に防止している。 According to the present invention, there is provided a closing seal corresponding to the mold pressing surface with which the mold member contacts at the time of molding the sealing member and corresponding to the outer peripheral portion of the buffer portion. It is well prevented that a short-circuit gas passage is formed in the outer peripheral portion.

このため、反応ガス連通孔からバッファ部に供給された反応ガスが、前記バッファ部の外周部位を通過して、所謂、ショートカットを発生することを確実に阻止することができる。これにより、発電に利用されない反応ガスを良好に削減することが可能になるとともに、前記反応ガスを電極面に均一に供給することができ、簡単な構成で、効率的且つ経済的な発電が遂行される。 For this reason, it is possible to reliably prevent the reaction gas supplied from the reaction gas communication hole to the buffer portion from passing through the outer peripheral portion of the buffer portion and generating a so-called shortcut. As a result, it is possible to satisfactorily reduce the reactive gas that is not used for power generation, and to supply the reactive gas uniformly to the electrode surface, thereby achieving efficient and economical power generation with a simple configuration. Is done.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０を構成する発電セル１２の分解概略斜視図であり、図２は、複数の前記発電セル１２を矢印Ａ方向に積層してスタック化された前記燃料電池１０の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。 FIG. 1 is an exploded schematic perspective view of a power generation cell 12 constituting the fuel cell 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a stack of a plurality of power generation cells 12 stacked in the direction of arrow A. FIG. 2 is a sectional view of the fuel cell 10 taken along the line II-II in FIG. 1.

燃料電池１０は、図２に示すように、複数の発電セル１２を矢印Ａ方向に積層するとともに、積層方向両端にエンドプレート（図示せず）が配置される。エンドプレートは、図示しないタイロッドを介して固定され、又は、図示しないケーシング内に収容されることにより、積層されている複数の発電セル１２には、矢印Ａ方向に所定の締め付け荷重が付与される。 As shown in FIG. 2, the fuel cell 10 has a plurality of power generation cells 12 stacked in the direction of arrow A, and end plates (not shown) are arranged at both ends in the stacking direction. The end plate is fixed via a tie rod (not shown) or accommodated in a casing (not shown), whereby a predetermined tightening load is applied to the stacked power generation cells 12 in the arrow A direction. .

図１に示すように、発電セル１２は、電解質膜・電極構造体１６が、アノード側の第１金属セパレータ１８とカソード側の第２金属セパレータ２０とに挟持されている。第１及び第２金属セパレータ１８、２０は、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状を有している。なお、第１及び第２金属セパレータ１８、２０は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。 As shown in FIG. 1, in the power generation cell 12, an electrolyte membrane / electrode structure 16 is sandwiched between a first metal separator 18 on the anode side and a second metal separator 20 on the cathode side. The first and second metal separators 18 and 20 have a concavo-convex shape by pressing a metal thin plate into a wave shape. The first and second metal separators 18 and 20 are made of, for example, a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or a metal plate whose surface is subjected to anticorrosion treatment.

発電セル１２の長辺方向（図１中、矢印Ｃ方向）の上端縁部には、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供給連通孔（反応ガス連通孔）２２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔（反応ガス連通孔）２４ａが設けられる。 An oxidant gas supply for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, is communicated with each other in the arrow A direction at the upper edge of the long side direction (the arrow C direction in FIG. 1) of the power generation cell 12. A communication hole (reaction gas communication hole) 22a and a fuel gas supply communication hole (reaction gas communication hole) 24a for supplying a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, are provided.

発電セル１２の長辺方向の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔（反応ガス連通孔）２４ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔（反応ガス連通孔）２２ｂが設けられる。 A fuel gas discharge communication hole (reaction gas communication hole) 24b for discharging fuel gas and an oxidant gas are discharged to the lower edge of the long side direction of the power generation cell 12 in the direction of arrow A. An oxidant gas discharge communication hole (reaction gas communication hole) 22b is provided.

発電セル１２の短辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔２６ａが設けられるとともに、短辺方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔２６ｂが設けられる。 At one edge of the power generation cell 12 in the short side direction (arrow B direction), there is provided a cooling medium supply communication hole 26a that communicates with each other in the arrow A direction and supplies a cooling medium. A cooling medium discharge communication hole 26b for discharging the cooling medium is provided at the other end edge.

電解質膜・電極構造体１６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２８と、前記固体高分子電解質膜２８を挟持するアノード側電極３０及びカソード側電極３２とを備える。アノード側電極３０は、カソード側電極３２よりも小さな表面積を有している。 The electrolyte membrane / electrode structure 16 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 28 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and an anode side electrode 30 and a cathode side electrode 32 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 28. With. The anode side electrode 30 has a smaller surface area than the cathode side electrode 32.

アノード側電極３０及びカソード側電極３２は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜２８の両面に形成される。 The anode-side electrode 30 and the cathode-side electrode 32 are uniformly coated with a gas diffusion layer (not shown) made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface thereof. An electrode catalyst layer (not shown). The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 28.

第１金属セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１６に向かう面１８ａには、燃料ガス供給連通孔２４ａと燃料ガス排出連通孔２４ｂとを連通する燃料ガス流路３４が形成される。この燃料ガス流路３４は、図３に示すように、重力方向（矢印Ｃ方向）に延在する複数の波状流路溝３４ａを有し、前記波状流路溝３４ａの矢印Ｃ方向上端及び下端に位置して入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂが設けられる。入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂは、複数のエンボス３８ａ、３８ｂを有する。 A fuel gas flow path 34 that connects the fuel gas supply communication hole 24 a and the fuel gas discharge communication hole 24 b is formed on the surface 18 a of the first metal separator 18 facing the electrolyte membrane / electrode structure 16. As shown in FIG. 3, the fuel gas channel 34 has a plurality of wave-shaped channel grooves 34a extending in the direction of gravity (the direction of arrow C), and the upper and lower ends of the wave-shaped channel grooves 34a in the direction of arrow C. An inlet buffer part 36a and an outlet buffer part 36b are provided. The inlet buffer portion 36a and the outlet buffer portion 36b have a plurality of embosses 38a and 38b.

第１金属セパレータ１８の面１８ａには、燃料ガス供給連通孔２４ａと入口バッファ部３６ａとを連通する連通路形成用の複数の受け部４０ａと、燃料ガス排出連通孔２４ｂと出口バッファ部３６ｂとを連通する連通路形成用の複数の受け部４０ｂとが形成される。受け部４０ａ、４０ｂの近傍には、それぞれ複数の供給孔部４２ａ及び排出孔部４２ｂが形成される。供給孔部４２ａは、面１８ｂ側で燃料ガス供給連通孔２４ａに連通する一方、排出孔部４２ｂは、同様に前記面１８ｂ側で燃料ガス排出連通孔２４ｂに連通する。 On the surface 18a of the first metal separator 18, a plurality of receiving portions 40a for forming a communication path that communicates the fuel gas supply communication hole 24a and the inlet buffer portion 36a, a fuel gas discharge communication hole 24b, and an outlet buffer portion 36b. And a plurality of receiving portions 40b for forming communication passages communicating with each other. A plurality of supply hole portions 42a and discharge hole portions 42b are formed in the vicinity of the receiving portions 40a and 40b, respectively. The supply hole portion 42a communicates with the fuel gas supply communication hole 24a on the surface 18b side, while the discharge hole portion 42b similarly communicates with the fuel gas discharge communication hole 24b on the surface 18b side.

図４に示すように、第２金属セパレータ２０の電解質膜・電極構造体１６に向かう面２０ａには、酸化剤ガス供給連通孔２２ａと酸化剤ガス排出連通孔２２ｂとを連通する酸化剤ガス流路４４が形成される。この酸化剤ガス流路４４は、重力方向（矢印Ｃ方向）に延在する複数の波状流路溝４４ａを有し、前記波状流路溝４４ａの矢印Ｃ方向上端及び下端に位置して入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４６ｂが設けられる。入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４６ｂは、複数のエンボス４８ａ、４８ｂを有する。 As shown in FIG. 4, on the surface 20a of the second metal separator 20 facing the electrolyte membrane / electrode structure 16, an oxidant gas flow communicating the oxidant gas supply communication hole 22a and the oxidant gas discharge communication hole 22b. A path 44 is formed. The oxidant gas channel 44 has a plurality of wave-like channel grooves 44a extending in the direction of gravity (arrow C direction), and is positioned at the upper and lower ends of the wave-like channel groove 44a in the direction of arrow C. A portion 46a and an outlet buffer portion 46b are provided. The inlet buffer portion 46a and the outlet buffer portion 46b have a plurality of embosses 48a and 48b.

面２０ａには、酸化剤ガス供給連通孔２２ａと入口バッファ部４６ａとを連通する連通路形成用の複数の受け部５０ａと、酸化剤ガス排出連通孔２２ｂと出口バッファ部４６ｂとを連通する連通路形成用の複数の受け部５０ｂとが設けられる。 The surface 20a communicates with a plurality of receiving portions 50a for communicating with the oxidant gas supply communication hole 22a and the inlet buffer portion 46a, and with the oxidant gas discharge communication hole 22b and the outlet buffer portion 46b. A plurality of receiving portions 50b for forming a passage are provided.

図１に示すように、第２金属セパレータ２０の面２０ｂと、第１金属セパレータ１８の面１８ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔２６ａと冷却媒体排出連通孔２６ｂとに連通する冷却媒体流路５４が形成される。この冷却媒体流路５４は、燃料ガス流路３４の裏面形状と酸化剤ガス流路４４の裏面形状とが重なり合うことによって、矢印Ｂ方向に延在して形成される。 As shown in FIG. 1, the cooling medium communicating with the cooling medium supply communication hole 26 a and the cooling medium discharge communication hole 26 b between the surface 20 b of the second metal separator 20 and the surface 18 b of the first metal separator 18. A flow path 54 is formed. The cooling medium channel 54 is formed to extend in the direction of arrow B by overlapping the back surface shape of the fuel gas channel 34 and the back surface shape of the oxidant gas channel 44.

第１金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第１金属セパレータ１８の外周端縁部を周回して第１シール部材５６が一体成形される。第２金属セパレータ２０の面２０ａ、２０ｂには、この第２金属セパレータ２０の外周端縁部を周回して第２シール部材５８が一体成形される。第１及び第２シール部材５６、５８としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。 A first seal member 56 is integrally formed on the surfaces 18 a and 18 b of the first metal separator 18 around the outer peripheral edge of the first metal separator 18. A second seal member 58 is integrally formed on the surfaces 20 a and 20 b of the second metal separator 20 so as to go around the outer peripheral edge of the second metal separator 20. As the first and second sealing members 56, 58, for example, EPDM, NBR, fluorine rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene or acrylic rubber or the like, cushion material, Alternatively, a packing material is used.

図１及び図３に示すように、第１シール部材５６は、面１８ａ側に燃料ガス流路３４を囲繞して設けられるシール部５６ａと、このシール部５６ａの外方に設けられるシール部５６ｂとを有する。シール部５６ａは、燃料ガス流路３４、入口バッファ部３６ａ、出口バッファ部３６ｂ、供給孔部４２ａ及び排出孔部４２ｂを周回する凸状シールを構成する。 As shown in FIGS. 1 and 3, the first seal member 56 includes a seal portion 56a provided on the surface 18a side so as to surround the fuel gas flow path 34, and a seal portion 56b provided outside the seal portion 56a. And have. The seal portion 56a constitutes a convex seal that goes around the fuel gas flow path 34, the inlet buffer portion 36a, the outlet buffer portion 36b, the supply hole portion 42a, and the discharge hole portion 42b.

第１金属セパレータ１８は、燃料ガス流路３４、入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂを形成する凸部５９を設けるとともに、この凸部５９とシール部５６ａとの間には、後述するように前記シール部５６ａを成形する際に型部材が接する型押さえ面に対応して平坦面６０が形成される。 The first metal separator 18 is provided with a convex portion 59 that forms the fuel gas flow path 34, the inlet buffer portion 36a, and the outlet buffer portion 36b, and between the convex portion 59 and the seal portion 56a, as will be described later. A flat surface 60 is formed corresponding to the mold pressing surface with which the mold member contacts when the seal portion 56a is molded.

シール部５６ａには、入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂの外周部位に対応し且つ平坦面６０に対応し、燃料ガスが流通（ショートカット）することを阻止する複数の閉塞シール６２が一体成形される。閉塞シール６２は、第１金属セパレータ１８から離間する方向に傾斜して突出形成される。閉塞シール６２は、燃料ガス供給連通孔２４ａ及び燃料ガス排出連通孔２４ｂに近接する部位の他、複数に分割された直線状シールで構成される。 The sealing portion 56a is integrally formed with a plurality of closing seals 62 corresponding to the outer peripheral portions of the inlet buffer portion 36a and the outlet buffer portion 36b, corresponding to the flat surface 60, and preventing fuel gas from flowing (shortcut). The The closing seal 62 is formed so as to protrude in a direction away from the first metal separator 18. The closing seal 62 is composed of a linear seal divided into a plurality of portions in addition to a portion close to the fuel gas supply communication hole 24a and the fuel gas discharge communication hole 24b.

図４に示すように、第２シール部材５８は、第２金属セパレータ２０の面２０ａ側に酸化剤ガス流路４４、入口バッファ部４６ａ、出口バッファ部４６ｂ、酸化剤ガス供給連通孔２２ａ及び酸化剤ガス排出連通孔２２ｂを囲繞して形成されるシール部５８ａを有する。第２金属セパレータ２０は、酸化剤ガス流路４４、入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４６ｂを形成する凸部６４を設けるとともに、前記凸部６４とシール部５８ａとの間には、型押さえ面に対応して平坦面６６が形成される。 As shown in FIG. 4, the second seal member 58 is formed on the surface 20a side of the second metal separator 20 with the oxidant gas flow path 44, the inlet buffer part 46a, the outlet buffer part 46b, the oxidant gas supply communication hole 22a, and the oxidation gas. A seal portion 58a is formed so as to surround the agent gas discharge communication hole 22b. The second metal separator 20 is provided with a convex portion 64 that forms the oxidant gas flow path 44, the inlet buffer portion 46a, and the outlet buffer portion 46b, and a mold pressing surface between the convex portion 64 and the seal portion 58a. A flat surface 66 is formed corresponding to the above.

シール部５８ａには、平坦面６６に対応し且つ入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４６ｂの外周部位に対応し、酸化剤ガスが流通（ショートカット）することを阻止する複数の閉塞シール６８が一体成形される。閉塞シール６８は、特に、酸化剤ガス供給連通孔２２ａ及び酸化剤ガス排出連通孔２２ｂに近接して設けられ、複数に分解された直線状シールを構成するとともに、第２金属セパレータ２０から離間する方向に傾斜して突出する。 A plurality of closing seals 68 corresponding to the flat surface 66 and corresponding to the outer peripheral portions of the inlet buffer portion 46a and the outlet buffer portion 46b and integrally preventing the oxidant gas from flowing (shortcut) are integrally formed on the seal portion 58a. Is done. In particular, the closing seal 68 is provided in the vicinity of the oxidant gas supply communication hole 22a and the oxidant gas discharge communication hole 22b, constitutes a linear seal decomposed into a plurality of parts, and is separated from the second metal separator 20. Protrusively inclined in the direction.

次いで、第１及び第２金属セパレータ１８、２０を製造する作業について説明する。 Next, an operation for manufacturing the first and second metal separators 18 and 20 will be described.

第１金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、第１シール部材５６が一体成形されるとともに、第２金属セパレータ２０の面２０ａ、２０ｂには、第２シール部材５８が一体成形される。その際、第１金属セパレータ１８では、プレス加工によって両方の面１８ａ、１８ｂに燃料ガス流路３４及び冷却媒体流路５４が形成される一方、第２金属セパレータ２０では、プレス加工によって両方の面２０ａ、２０ｂに酸化剤ガス流路４４及び冷却媒体流路５４が形成される。 A first seal member 56 is integrally formed on the surfaces 18 a and 18 b of the first metal separator 18, and a second seal member 58 is integrally formed on the surfaces 20 a and 20 b of the second metal separator 20. In that case, in the 1st metal separator 18, the fuel gas flow path 34 and the cooling medium flow path 54 are formed in both surfaces 18a and 18b by press work, while in the 2nd metal separator 20, both surfaces are formed by press work. An oxidant gas flow path 44 and a cooling medium flow path 54 are formed in 20a and 20b.

先ず、図５に示すように、第１金属セパレータ１８は、シール成形用金型８０内に配置される。金型８０は、第１型８２と第２型８４とを備え、前記第１及び第２型８２、８４間には、キャビティ８６と逃げ８８とが形成される。この逃げ８８は、凸部５９と入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂを構成するエンボス３８ａ、３８ｂとを収容する。逃げ８８とキャビティ８６との間には、第１金属セパレータ１８に接触する型押さえ部８２ａ、８４ａが距離Ｈ１にわたって設けられる。 First, as shown in FIG. 5, the first metal separator 18 is disposed in a seal molding die 80. The mold 80 includes a first mold 82 and a second mold 84, and a cavity 86 and a relief 88 are formed between the first and second molds 82 and 84. The relief 88 accommodates the convex portion 59 and the embosses 38a and 38b constituting the inlet buffer portion 36a and the outlet buffer portion 36b. Between the relief 88 and the cavity 86, mold pressing portions 82a and 84a that contact the first metal separator 18 are provided over a distance H1.

キャビティ８６は、第１シール部材５６の形状に対応しており、このキャビティ８６の内側（凸部５９側）端部には、閉塞シール６２の形状に対応する突起状キャビティ８６ａが連通する。キャビティ８６ａは、第２型８４に設けられており、第１金属セパレータ１８の面１８ａから離間する方向に角度θ°（３０°＜θ°＜６０°）だけ傾斜する。このキャビティ８６ａの長さＨ２は、閉塞シール６２が凸部５９の近傍まで覆って所望の閉塞機能を有する寸法に設定される。 The cavity 86 corresponds to the shape of the first seal member 56, and a protruding cavity 86 a corresponding to the shape of the closing seal 62 communicates with the inner end (projection 59 side) end of the cavity 86. The cavity 86a is provided in the second mold 84 and is inclined by an angle θ ° (30 ° <θ ° <60 °) in a direction away from the surface 18a of the first metal separator 18. The length H2 of the cavity 86a is set to a dimension having a desired closing function with the closing seal 62 covering the vicinity of the convex portion 59.

そこで、第１及び第２型８２、８４が第１金属セパレータ１８を挟持して型締めされた状態で、キャビティ８６、８６ａに溶融ゴムが充填される。このため、所定の時間だけ経過すると、第１金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、第１シール部材５６が一体化されるとともに、前記第１シール部材５６を構成するシール部５６ａの内周端部には、第１金属セパレータ１８から離間する方向に傾斜して閉塞シール６２が一体的に突出形成される。 Therefore, molten rubber is filled into the cavities 86 and 86a in a state where the first and second molds 82 and 84 are clamped with the first metal separator 18 interposed therebetween. For this reason, when a predetermined time elapses, the first seal member 56 is integrated with the surfaces 18 a and 18 b of the first metal separator 18, and the inner periphery of the seal portion 56 a constituting the first seal member 56. A closing seal 62 is integrally formed at the end so as to incline in a direction away from the first metal separator 18.

さらに、第１及び第２型８２、８４が型開きされ、第１金属セパレータ１８が金型８０から離型される。 Further, the first and second molds 82 and 84 are opened, and the first metal separator 18 is released from the mold 80.

一方、第２金属セパレータ２０では、図示しないシール成形用金型を介してこの第２金属セパレータ２０の両方の面２０ａ、２０ｂに第２シール部材５８が一体化される。この第２シール部材５８を構成するシール部５８ａの内周端部には、第２金属セパレータ２０から離間する方向に傾斜して閉塞シール６８が一体的に突出形成される。 On the other hand, in the second metal separator 20, the second seal member 58 is integrated with both surfaces 20a, 20b of the second metal separator 20 through a seal molding die (not shown). A closing seal 68 is integrally formed at the inner peripheral end portion of the seal portion 58 a constituting the second seal member 58 so as to be inclined in a direction away from the second metal separator 20.

次いで、電解質膜・電極構造体１６を挟んで第１金属セパレータ１８及び第２金属セパレータ２０が配置され、積層方向（矢印Ａ方向）にプレスされる。従って、第１金属セパレータ１８では、図２に示すように、閉塞シール６２は、前記第１金属セパレータ１８の面１８ａ側に揺動し、シール部５６ａの内周端部と凸部５９との間に形成された平坦面６０に密着する。 Next, the first metal separator 18 and the second metal separator 20 are disposed across the electrolyte membrane / electrode structure 16 and pressed in the stacking direction (arrow A direction). Therefore, in the first metal separator 18, as shown in FIG. 2, the closing seal 62 swings toward the surface 18 a side of the first metal separator 18, and the inner peripheral end portion of the seal portion 56 a and the convex portion 59. It is in close contact with the flat surface 60 formed therebetween.

同様に、第２金属セパレータ２０では、閉塞シール６８は、前記第２金属セパレータ２０の面２０ａ側に揺動し、シール部５８ａの内周端部と凸部６４との間に形成された平坦面６６に密着する。 Similarly, in the second metal separator 20, the closing seal 68 swings to the surface 20a side of the second metal separator 20, and is a flat surface formed between the inner peripheral end portion of the seal portion 58a and the convex portion 64. It is in close contact with the surface 66.

これにより、発電セル１２が構成され、前記発電セル１２が所定数だけ積層されるとともに、積層方向に締め付け保持されることによって、燃料電池１０が組み付けられる。 As a result, the power generation cell 12 is configured, and the fuel cell 10 is assembled by being stacked in a predetermined direction and being clamped and held in the stacking direction.

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。 The operation of the fuel cell 10 configured as described above will be described below.

先ず、図１に示すように、燃料電池１０では、酸化剤ガス供給連通孔２２ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔２６ａ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。このため、積層体１４では、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数の発電セル１２に対し、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が、それぞれ矢印Ａ方向に供給される。 First, as shown in FIG. 1, in the fuel cell 10, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas supply communication hole 22a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas supply communication hole 24a. Is supplied. Further, a coolant such as pure water or ethylene glycol is supplied to the coolant supply passage 26a. For this reason, in the laminated body 14, oxidant gas, fuel gas, and a cooling medium are each supplied to the some electric power generation cell 12 piled up by the arrow A direction at the arrow A direction.

酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔２２ａから第２金属セパレータ２０の酸化剤ガス流路４４に導入され、電解質膜・電極構造体１６のカソード側電極３２に沿って移動する。 The oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 44 of the second metal separator 20 from the oxidant gas supply communication hole 22 a and moves along the cathode side electrode 32 of the electrolyte membrane / electrode structure 16.

その際、図４に示すように、第２金属セパレータ２０の面２０ａでは、酸化剤ガス供給連通孔２２ａを流れる酸化剤ガスは、複数の受け部５０ａ間を通って入口バッファ部４６ａに供給される。この入口バッファ部４６ａに供給された酸化剤ガスは、矢印Ｂ方向に分散されるとともに、酸化剤ガス流路４４を構成する複数の波状流路溝４４ａに沿って鉛直下方向に流動し、電解質膜・電極構造体１６のカソード側電極３２に供給される。 At that time, as shown in FIG. 4, on the surface 20a of the second metal separator 20, the oxidant gas flowing through the oxidant gas supply communication hole 22a is supplied to the inlet buffer part 46a through the plurality of receiving parts 50a. The The oxidant gas supplied to the inlet buffer 46a is dispersed in the direction of arrow B and flows vertically downward along the plurality of undulating channel grooves 44a constituting the oxidant gas channel 44. It is supplied to the cathode side electrode 32 of the membrane / electrode structure 16.

一方、燃料ガスは、図１及び図３に示すように、第１金属セパレータ１８の面１８ｂにおいて、燃料ガス供給連通孔２４ａから複数の供給孔部４２ａを通って面１８ａ側に供給される。この燃料ガスは、受け部４０ａ間を通って入口バッファ部３６ａに導入される。入口バッファ部３６ａで矢印Ｂ方向に分散された燃料ガスは、燃料ガス流路３４を構成する複数の波状流路溝３４ａに沿って鉛直下方向に移動し、電解質膜・電極構造体１６のアノード側電極３０に供給される。 On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 3, the fuel gas is supplied to the surface 18 a side through the plurality of supply holes 42 a from the fuel gas supply communication holes 24 a on the surface 18 b of the first metal separator 18. The fuel gas is introduced into the inlet buffer portion 36a through the receiving portion 40a. The fuel gas dispersed in the direction of the arrow B by the inlet buffer portion 36a moves vertically downward along the plurality of wave-like channel grooves 34a constituting the fuel gas channel 34, and the anode of the electrolyte membrane / electrode structure 16 It is supplied to the side electrode 30.

従って、各電解質膜・電極構造体１６では、カソード側電極３２に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極３０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（図２参照）。 Therefore, in each electrolyte membrane / electrode structure 16, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 32 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 30 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer, Power generation is performed (see FIG. 2).

次いで、カソード側電極３２に供給されて消費された酸化剤ガスは、図４に示すように、酸化剤ガス流路４４の下部に連通する出口バッファ部４６ｂに送られる。さらに、酸化剤ガスは、出口バッファ部４６ｂから複数の受け部５０ｂ間に沿って酸化剤ガス排出連通孔２２ｂに排出される。 Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode side electrode 32 is sent to an outlet buffer part 46 b communicating with the lower part of the oxidant gas flow path 44 as shown in FIG. 4. Further, the oxidant gas is discharged from the outlet buffer portion 46b to the oxidant gas discharge communication hole 22b along the plurality of receiving portions 50b.

同様に、アノード側電極３０に供給されて消費された燃料ガスは、図１及び図３に示すように、燃料ガス流路３４の下部に連通する出口バッファ部３６ｂに送られた後、複数の受け部４０ｂ間を流れる。燃料ガスは、複数の排出孔部４２ｂを通って面１８ｂ側に移動し、燃料ガス排出連通孔２４ｂに排出される。 Similarly, as shown in FIGS. 1 and 3, the fuel gas that is consumed by being supplied to the anode electrode 30 is sent to an outlet buffer portion 36 b that communicates with the lower portion of the fuel gas flow path 34, and then a plurality of fuel gases are supplied. It flows between the receiving portions 40b. The fuel gas passes through the plurality of discharge holes 42b and moves toward the surface 18b, and is discharged to the fuel gas discharge communication hole 24b.

また、冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔２６ａから第１及び第２金属セパレータ１８、２０間の冷却媒体流路５４に導入された後、矢印Ｂ方向（水平方向）に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１６を冷却した後、冷却媒体排出連通孔２６ｂから排出される。 The cooling medium flows in the direction of arrow B (horizontal direction) after being introduced into the cooling medium flow path 54 between the first and second metal separators 18 and 20 from the cooling medium supply communication hole 26a. The cooling medium is discharged from the cooling medium discharge communication hole 26b after the electrolyte membrane / electrode structure 16 is cooled.

この場合、第１の実施形態では、図１及び図３に示すように、第１金属セパレータ１８に設けられている第１シール部材５６のシール部５６ａには、入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂの外周部位に対応し且つ凸部５９と前記シール部５６ａとの間に形成される平坦面６０に対応して、閉塞シール６２が設けられている。 In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the seal portion 56 a of the first seal member 56 provided in the first metal separator 18 includes an inlet buffer portion 36 a and an outlet buffer portion. A closing seal 62 is provided corresponding to the outer peripheral portion 36b and corresponding to the flat surface 60 formed between the convex portion 59 and the seal portion 56a.

このため、閉塞シール６２は、平坦面６０に密着し、この平坦面６０に供給孔部４２ａ及び排出孔部４２ｂを短絡させる短絡通路が形成されることを阻止することが可能になる。従って、燃料ガス供給連通孔２４ａから供給孔部４２ａを通って入口バッファ部３６ａに供給された燃料ガスが、前記入口バッファ部３６ａの外周を通過して、所謂、ショートカットを発生することを確実に阻止することができる。 For this reason, the closing seal 62 can be in close contact with the flat surface 60 and prevent a short-circuit path that short-circuits the supply hole portion 42 a and the discharge hole portion 42 b from being formed on the flat surface 60. Therefore, it is ensured that the fuel gas supplied from the fuel gas supply communication hole 24a through the supply hole portion 42a to the inlet buffer portion 36a passes through the outer periphery of the inlet buffer portion 36a and generates a so-called shortcut. Can be blocked.

これにより、発電に利用されない燃料ガスを良好に削減することが可能になるとともに、前記燃料ガスをアノード側電極３０の電極面に均一に供給することができ、簡単な構成で、効率的且つ経済的な発電が遂行されるという効果が得られる。 As a result, it is possible to satisfactorily reduce the fuel gas that is not used for power generation, and to supply the fuel gas uniformly to the electrode surface of the anode side electrode 30, which is efficient and economical with a simple configuration. The effect is achieved that efficient power generation is performed.

さらに、閉塞シール６２は、シール部５６ａの内周端部に一体成形されている。従って、第１シール部材５６の成形時にシール部５６ａ及び閉塞シール６２が同時に成形され、前記第１シール部材５６全体の製造作業が有効に簡素化される。 Further, the closing seal 62 is integrally formed at the inner peripheral end of the seal portion 56a. Therefore, when the first seal member 56 is formed, the seal portion 56a and the closing seal 62 are simultaneously formed, and the manufacturing operation of the entire first seal member 56 is effectively simplified.

なお、第２金属セパレータ２０では、第２シール部材５８がシール部５８ａの内周端部に一体成形される複数の閉塞シール６８を有している。このため、上記の第１金属セパレータ１８に設けられる第１シール部材５６と同様の効果が得られる。 In the second metal separator 20, the second seal member 58 has a plurality of closing seals 68 that are integrally formed at the inner peripheral end of the seal portion 58a. For this reason, the effect similar to the 1st seal member 56 provided in said 1st metal separator 18 is acquired.

図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータ９０の正面説明図である。なお、第１の実施形態に採用されている第１金属セパレータ１８と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。 FIG. 6 is an explanatory front view of the first metal separator 90 constituting the fuel cell according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same reference number is attached | subjected to the component same as the 1st metal separator 18 employ | adopted as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

第１金属セパレータ９０では、第１シール部材５６のシール部５６ａに、特に燃料ガス供給連通孔２４ａ及び燃料ガス排出連通孔２４ｂに近接する位置に対応して閉塞シール６２が設けられている。従って、第１金属セパレータ９０は、閉塞シール６２の数を削減するとともに、上記の第１金属セパレータ１８と同様の効果を得ることができる。 In the first metal separator 90, a closing seal 62 is provided on the seal portion 56a of the first seal member 56, particularly corresponding to a position close to the fuel gas supply communication hole 24a and the fuel gas discharge communication hole 24b. Accordingly, the first metal separator 90 can reduce the number of closing seals 62 and can obtain the same effects as the first metal separator 18 described above.

図７は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池１００の一部断面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第４の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。 FIG. 7 is a partial cross-sectional explanatory view of a fuel cell 100 according to the third embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the fuel cell 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the fourth embodiment described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池１００を構成する各発電セル１０２は、電解質膜・電極構造体１６を挟持する第１金属セパレータ１０４及び第２金属セパレータ１０６を備える。第１金属セパレータ１０４は、第１シール部材５６を一体成形するとともに、この第１シール部材５６とは別体に構成される閉塞シール１０８を備える。閉塞シール１０８は、閉塞シール６２と同様に、平坦面６０に対応し且つ入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂの外周部位に対応して設けられている。 Each power generation cell 102 constituting the fuel cell 100 includes a first metal separator 104 and a second metal separator 106 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 16. The first metal separator 104 is integrally formed with the first seal member 56 and includes a closing seal 108 that is configured separately from the first seal member 56. As with the closing seal 62, the closing seal 108 is provided corresponding to the flat surface 60 and corresponding to the outer peripheral portions of the inlet buffer portion 36a and the outlet buffer portion 36b.

一方、第２金属セパレータ１０６では、上記の第１金属セパレータ１０４と同様に、個別に構成される閉塞シール（図示せず）が用いられる。この閉塞シールは、閉塞シール６８と同様の位置に設定される。 On the other hand, in the second metal separator 106, similarly to the first metal separator 104, an individually configured closing seal (not shown) is used. This closing seal is set at the same position as the closing seal 68.

このように構成される第３の実施形態では、燃料ガスが入口バッファ部３６ａの外周を通過して、所謂、ショートカットを発生することを確実に阻止することができ、簡単な構成で、効率的且つ経済的な発電が遂行される等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。 In the third embodiment configured as described above, it is possible to reliably prevent the fuel gas from passing through the outer periphery of the inlet buffer portion 36a and to generate a so-called shortcut. In addition, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, such as economical power generation.

図８は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池１１０の一部断面説明図である。 FIG. 8 is a partial cross-sectional explanatory view of a fuel cell 110 according to the fourth embodiment of the present invention.

燃料電池１１０を構成する各発電セル１１２は、電解質膜・電極構造体１６を挟持する第１金属セパレータ１１４及び第２金属セパレータ１１６を備える。第１金属セパレータ１１４では、上記の閉塞シール６２、１０８と同一の位置に液状シールからなる閉塞シール１１８が設けられる。同様に、第２金属セパレータ１１６では、上記の閉塞シール６８等と同一位置に、液状シールからなる閉塞シール（図示せず）が設けられる。 Each power generation cell 112 constituting the fuel cell 110 includes a first metal separator 114 and a second metal separator 116 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 16. In the first metal separator 114, a closing seal 118 made of a liquid seal is provided at the same position as the closing seals 62 and 108 described above. Similarly, the second metal separator 116 is provided with a closing seal (not shown) made of a liquid seal at the same position as the closing seal 68 and the like.

これにより、第４の実施形態では、簡単な構成で、効率的な発電が遂行される等、第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。 Thereby, in 4th Embodiment, the effect similar to 1st-3rd Embodiment is acquired, such as performing efficient electric power generation with a simple structure.

図９は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータ１２０の正面説明図である。なお、第１の実施形態に採用されている第１金属セパレータ１８と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。 FIG. 9 is an explanatory front view of the first metal separator 120 constituting the fuel cell according to the fifth embodiment of the present invention. In addition, the same reference number is attached | subjected to the component same as the 1st metal separator 18 employ | adopted as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

第１金属セパレータ１２０では、第１シール部材５６のシール部５６ａには、入口バッファ部３６ａの外周部位にのみ対応し且つ平坦面６０に対応し、燃料ガスが流通（ショートカット）することを阻止する複数の閉塞シール６２が一体成形される。 In the first metal separator 120, the seal portion 56 a of the first seal member 56 corresponds only to the outer peripheral portion of the inlet buffer portion 36 a and corresponds to the flat surface 60, thereby preventing the fuel gas from flowing (shortcut). A plurality of closing seals 62 are integrally formed.

従って、出口バッファ部３６ｂ側には、閉塞シール６２が設けられないため、特に排水駆動力が小さい低負荷発電時にも、水滴が上から下に流れて重力方向に向かう排水性を有することができる。このため、燃料ガスの円滑な流れを確保することが可能になり、発電安定性が良好に向上するという効果が得られる。 Accordingly, since the closing seal 62 is not provided on the outlet buffer part 36b side, water drops can flow from the top to the bottom and flow in the direction of gravity even during low load power generation with particularly small drainage driving force. . For this reason, it becomes possible to ensure the smooth flow of fuel gas, and the effect that the power generation stability is improved is obtained.

図１０は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータ１３０の正面説明図である。なお、第２の実施形態に採用されている第１金属セパレータ９０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。 FIG. 10 is an explanatory front view of the first metal separator 130 constituting the fuel cell according to the sixth embodiment of the present invention. In addition, the same reference number is attached | subjected to the component same as the 1st metal separator 90 employ | adopted as 2nd Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

第１金属セパレータ１３０では、第１シール部材５６のシール部５６ａに、燃料ガス供給連通孔２４ａに近接する位置に対応して閉塞シール６２が設けられる一方、燃料ガス排出連通孔２４ｂに近接する位置に対応して閉塞シール６２が設けられてない。従って、第１金属セパレータ１３０は、特に低負荷発電時にも、排水性を有して燃料ガスの円滑な流れを確保し、発電安定性の向上を図ることができる等、上記の第１金属セパレータ９０と同様の効果を得ることが可能になる。 In the first metal separator 130, the sealing portion 56 a of the first seal member 56 is provided with a closing seal 62 corresponding to the position close to the fuel gas supply communication hole 24 a, while the position close to the fuel gas discharge communication hole 24 b. Correspondingly, the closing seal 62 is not provided. Therefore, the first metal separator 130 has the drainage property, particularly to ensure a smooth flow of the fuel gas and improve the power generation stability even during low load power generation. The same effect as 90 can be obtained.

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池を構成する発電セルの分解概略斜視図である。1 is an exploded schematic perspective view of a power generation cell constituting a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。FIG. 2 is a sectional view of the fuel cell taken along line II-II in FIG. 1. 前記発電セルを構成する第１金属セパレータの正面図である。It is a front view of the 1st metal separator which comprises the said electric power generation cell. 前記発電セルを構成する第２金属セパレータの正面図である。It is a front view of the 2nd metal separator which constitutes the power generation cell. 前記第１金属セパレータに第１シール部材を一体化する金型の説明図である。It is explanatory drawing of the metal mold | die which integrates a 1st sealing member with the said 1st metal separator. 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 1st metal separator which comprises the fuel cell which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の一部断面説明図である。It is a partial cross section explanatory view of the fuel cell concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第４の実施形態に係る燃料電池の一部断面説明図である。It is a partial cross section explanatory view of the fuel cell concerning a 4th embodiment of the present invention. 本発明の第５の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 1st metal separator which comprises the fuel cell which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 1st metal separator which comprises the fuel cell which concerns on the 6th Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１０、１００、１１０…燃料電池１２、１０２、１１２…発電セル
１６…電解質膜・電極構造体
１８、２０、９０、１０４、１０６、１１４、１１６、１２０、１３０…金属セパレータ
２２ａ…酸化剤ガス供給連通孔２２ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
２４ａ…燃料ガス供給連通孔２４ｂ…燃料ガス排出連通孔
２６ａ…冷却媒体供給連通孔２６ｂ…冷却媒体排出連通孔
２８…固体高分子電解質膜３０…アノード側電極
３２…カソード側電極３４…燃料ガス流路
３６ａ、４６ａ…入口バッファ部３６ｂ、４６ｂ…出口バッファ部
４２ａ…供給孔部４２ｂ…排出孔部
４４…酸化剤ガス流路５４…冷却媒体流路
５６、５８…シール部材５６ａ、５６ｂ、５８ａ…シール部
５９…凸部６０、６６…平坦面
６２、６８、１０８、１１８…閉塞シール
８０…金型 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 100, 110 ... Fuel cell 12, 102, 112 ... Power generation cell 16 ... Electrolyte membrane and electrode structure 18, 20, 90, 104, 106, 114, 116, 120, 130 ... Metal separator 22a ... Oxidant gas supply Communication hole 22b ... Oxidant gas discharge communication hole 24a ... Fuel gas supply communication hole 24b ... Fuel gas discharge communication hole 26a ... Cooling medium supply communication hole 26b ... Cooling medium discharge communication hole 28 ... Solid polymer electrolyte membrane 30 ... Anode side electrode 32 ... Cathode side electrode 34 ... Fuel gas flow path 36a, 46a ... Inlet buffer part 36b, 46b ... Outlet buffer part 42a ... Supply hole part 42b ... Discharge hole part 44 ... Oxidant gas flow path 54 ... Cooling medium flow path 56, 58 ... Sealing member 56a, 56b, 58a ... Sealing part 59 ... Convex part 60, 66 ... Flat surface 62, 68, 108, 118 ... Closure seal 0 ... mold

Claims

The electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of the electrolyte membrane and a metal separator integrally formed with a seal member are stacked, and a reaction gas flow path for supplying a reaction gas is formed along the electrode surface A fuel cell,
The metal separator communicates with the reaction gas flow path, and a reaction gas communication hole for flowing the reaction gas in the stacking direction of the metal separator,
A buffer unit communicating the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole;
A flat surface that is located between a convex portion that forms the outer shape of the buffer portion and the seal member, and that serves as a mold pressing surface that comes into contact with a mold member during molding of the seal member ;
Located on the planar surface corresponding to the outer peripheral portion of the front Symbol buffer unit, a closing seal the reaction gas is prevented from flowing,
A fuel cell comprising:

2. The fuel cell according to claim 1, wherein the closing seal is provided in the vicinity of the reaction gas communication hole.

2. The fuel cell according to claim 1, wherein the closing seal is composed of a linear seal divided into a plurality of parts.

4. The fuel cell according to claim 1, wherein the closing seal is formed integrally with the sealing member and protrudes in an inclined direction away from the metal separator. 5. Fuel cell.

The fuel cell according to claim 1, wherein the closure seal, a plurality of solid seal disposed in the gap between the convex portion of the metal separator and the inner peripheral end portion of said seal member A fuel cell, characterized in that

The fuel cell according to claim 1, wherein the closure seal, a plurality of liquid seal filling the gap between the convex portion of the metal separator and the inner peripheral end portion of said seal member A fuel cell characterized by being.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the reaction gas channel supplies the reaction gas in a direction of gravity,
An inlet buffer portion communicates with the reaction gas flow path above, and an outlet buffer portion communicates with the reaction gas flow path below.
The fuel cell according to claim 1, wherein the closing seal is provided only corresponding to an outer peripheral portion of the inlet buffer portion.