JP5214372B2

JP5214372B2 - 燃料電池

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Publication number: JP5214372B2
Application number: JP2008217639A
Authority: JP
Inventors: 誠治杉浦; 貴裕高井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: JP2010055856A

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体と、セパレータとが積層されるとともに、燃料ガス又は酸化剤ガスである一方の反応ガスを前記セパレータの面方向に流す反応ガス流路と、前記反応ガスを積層方向に流通させる反応ガス連通孔とが形成される単位セルを備え、複数の前記単位セルが積層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電解質膜の両側に、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（ＭＥＡ）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。

上記の燃料電池には、セパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガス（反応ガス）を流すための燃料ガス流路（反応ガス流路）と、カソード側電極に対向して酸化剤ガス（反応ガス）を流すための酸化剤ガス流路（反応ガス流路）とが設けられている。さらに、セパレータの周縁部には、該セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する反応ガス連通孔である燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する反応ガス連通孔である酸化剤ガス入口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔とが形成されている。

この場合、反応ガス流路と反応ガス連通孔とは、反応ガスを円滑且つ均等に流すために平行溝部等を有する連結流路（ブリッジ部に形成された反応ガス流路）を介して連通している。ところが、セパレータと電解質・電極構造体とを、シール部材を介装して締め付け固定する際に、このシール部材が連結流路内に進入するおそれがある。これにより、所望のシール性を維持することができず、しかも連結流路が閉塞されて反応ガスが良好に流れないという問題がある。

そこで、特許文献１に開示されている電気化学燃料電池スタックでは、図１１に示すように、セパレータプレート１には、流体マニホールド２が積層方向に形成されるとともに、一方の面に反応流路３が形成されている。流体マニホールド２は、セパレータプレート１の他方の面に設けられた流体通路４及び傾斜流路ポート５を介して前記セパレータプレート１の一方の面に形成された反応流路３に連通している。

これにより、シール部材の落ち込みを阻止することができるとともに、反応ガスの乱流や圧力損失の増大を防止することができる、としている。

米国特許第６２３２００８号明細書

しかしながら、上記の特許文献１では、傾斜流体ポート５と流体通路４及び反応流路３とにおいて、それぞれの流路断面積が大きく変動している。このため、例えば、反応流路３から流体マニホールド２に水（生成水や凝縮水）を排出する際に、相当に大きな圧力差が必要となる。従って、燃料電池の通常運転時には、排水が良好に行われず、水の詰まりによって流路が閉塞され、単位セルの圧力損失が大きくなるおそれがある。

このため、特に複数の単位セルが積層された燃料電池スタックでは、他の単位セルに対して特定単位セルの圧損が高くなり、前記特定単位セルへのガス導入量が制限されてしまう。これにより、燃料電池スタック全体として安定した発電が困難になるという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、排水性を良好に向上させることができ、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。

本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体と、セパレータとが積層されるとともに、燃料ガス又は酸化剤ガスのいずれかである一方の反応ガスを前記セパレータの面方向に流す反応ガス流路と、前記反応ガスを積層方向に流通させる反応ガス連通孔とが形成される単位セルを備え、複数の前記単位セルが積層される燃料電池に関するものである。

この燃料電池は、反応ガス流路と反応ガス連通孔とを連通する連通路部が設けられるとともに、前記連通路部は、前記セパレータを貫通する孔部を含み且つ積層方向に向かって傾斜する傾斜流路部と、前記傾斜流路部の一端に連通するとともに、前記反応ガス連通孔に連通する第１通路部と、前記傾斜流路部の他端に連通するとともに、前記反応ガス流路に連通する第２通路部と、を有し、前記傾斜流路部、前記第１通路部及び前記第２通路部は、同一の流路断面積に設定されている。

さらに、連通路部は、一方の単位セルを構成する第１のセパレータと、他方の単位セルを構成し、前記第１のセパレータに隣接する第２のセパレータとの少なくとも２枚のセパレータに跨って形成されることが好ましい。

さらにまた、セパレータは、金属セパレータであり、前記金属セパレータには、シール部材が一体成形されるとともに、連通路部は、前記シール部材により形成されることが好ましい。

また、シール部材は、金属セパレータに形成された孔部を被覆する一方、連通路部は、前記シール部材に前記孔部に対応して形成される傾斜孔部を有することが好ましい。

本発明によれば、連通路部の流路断面積が、流路長にわたって略同一に設定されているため、反応ガス流路と反応ガス連通孔との間で、流路断面積が変化することを有効に抑制することができる。従って、例えば、反応ガス流路から反応ガス連通孔への排水性が向上し、発電時の生成水による流路閉塞を阻止することが可能になり、安定した発電が遂行される。

一方、反応ガス連通孔から反応ガス流路に反応ガスを供給する際には、外部から生成水の導入が発生しても、この生成水による流路閉塞を防止することができ、安定した発電が可能になる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０の要部分解斜視説明図である。図２は、複数の単位セル１２を矢印Ａ方向に積層する燃料電池１０の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図であり、図３は、前記燃料電池１０の、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図であり、図４は、前記燃料電池１０の、図１中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。

図１に示すように、単位セル１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１４が、カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８に挟持されている。カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８は、例えば、カーボンセパレータにより構成される。電解質膜・電極構造体１４とカソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８との間には、シール部材（例えば、ガスケット）１９ａ、１９ａが介装されるとともに、各単位セル１２間には、シール部材１９ｂが介装される。

単位セル１２の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）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。

単位セル１２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。

図１及び図５に示すように、カソード側セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１４側の面１６ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路（反応ガス流路）２６が設けられる。酸化剤ガス流路２６は、複数の溝部を備えており、前記酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとは、連結流路２８ａ、２８ｂを介して連通する。連結流路２８ａ、２８ｂには、蓋部材（ブリッジ）２９ａ、２９ｂが配設される。

図１に示すように、カソード側セパレータ１６の面１６ａとは反対の面１６ｂには、冷却媒体流路３０が形成される。冷却媒体流路３０と冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂとは、連結流路３２ａ、３２ｂを介して連通する。

アノード側セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１４側の面１８ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとに連通し、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路（反応ガス流路）３４が形成される。燃料ガス流路３４は、複数の溝部を備えるとともに、前記燃料ガス流路３４と燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂとは、後述するように、連通路部４０ａ、４０ｂを介して連通する。

図６に示すように、アノード側セパレータ１８の面１８ａとは反対の面１８ｂには、冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとに連通する冷却媒体流路３０が形成される。冷却媒体流路３０と冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂとは、連結流路３６ａ、３６ｂを介して連通する。

連通路部４０ａは、図１及び図４に示すように、積層方向（矢印Ａ方向）に向かって傾斜する複数の傾斜孔部（傾斜流路部）４２ａと、前記傾斜孔部４２ａの一端に連通するとともに、燃料ガス入口連通孔２４ａに連通する複数の第１通路部４４ａと、前記傾斜孔部４２ａの他端に連通するとともに、燃料ガス流路３４に連通する複数の第２通路部４６ａとを有する。傾斜孔部４２ａ、第１通路部４４ａ及び第２通路部４６ａは、略同一の流路断面積、例えば、同一の流路長さ及び同一の流路幅に設定される。すなわち、連通路部４０ａは、流路長にわたって流路断面積が略同一（実質的に同一であること。以下、同様）に設定される。

傾斜孔部４２ａは、アノード側セパレータ１８に貫通して形成され、第２通路部４６ａは、前記アノード側セパレータ１８の面１８ａに形成される一方、第１通路部４４ａは、カソード側セパレータ１６の面１６ｂ（隣接するアノード側セパレータ１８の面１８ｂ側）に形成される。

なお、第１通路部４４ａは、アノード側セパレータ１８の面１８ｂに形成してもよく、また、前記アノード側セパレータ１８の面１８ｂとカソード側セパレータ１６の面１６ｂとの両面に形成してもよい。以下に説明する第１通路部４４ｂにおいても、同様である。

連通路部４０ｂは、上記の連通路部４０ａと同様に、図１及び図４に示すように、積層方向（矢印Ａ方向）に向かって傾斜する複数の傾斜孔部４２ｂと、前記傾斜孔部４２ｂの一端に連通するとともに、燃料ガス出口連通孔２４ｂに連通する複数の第１通路部４４ｂと、前記傾斜孔部４２ｂの他端に連通するとともに、燃料ガス流路３４に連通する複数の第２通路部４６ｂとを有する。傾斜孔部４２ｂ、第１通路部４４ｂ及び第２通路部４６ｂは、同一の流路断面積（同一の流路高さ及び同一の流路幅）に設定される。すなわち、連通路部４０ｂは、流路長にわたって流路断面積が略同一に設定される。

傾斜孔部４２ｂは、アノード側セパレータ１８に貫通して形成され、第２通路部４６ｂは、前記アノード側セパレータ１８の面１８ａに形成される一方、第１通路部４４ｂは、カソード側セパレータ１６の面１６ｂに形成される。

図１に示すように、電解質膜・電極構造体１４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５０と、前記固体高分子電解質膜５０を挟持するカソード側電極５２及びアノード側電極５４とを備える。

カソード側電極５２及びアノード側電極５４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が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されることにより構成される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５０の両面に形成されている。

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。

先ず、図１に示すように、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とともに、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。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、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、燃料ガスは、図１及び図４に示すように、互いに隣接する一方の単位セル１２のアノード側セパレータ１８と他方の単位セル１２のカソード側セパレータ１６とに跨って設けられている連通路部４０ａを介して、燃料ガス流路３４に導入される。

具体的には、燃料ガス入口連通孔２４ａに連通する複数の第１通路部４４ａに導入された燃料ガスは、複数の傾斜孔部４２ａを通ってアノード側セパレータ１８の面１８ａ側に移動した後、複数の第２通路部４６ａを通って燃料ガス流路３４に供給される。

この場合、第１の実施形態では、連通路部４０ａを構成する傾斜孔部４２ａ、第１通路部４４ａ及び第２通路部４６ａは、同一の流路断面積に設定されている。このため、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス流路３４との間で、流路断面積の変化を有効に抑制することが可能になる。従って、連通路部４０ａに外部から生成水の導入が発生しても、この生成水による流路閉塞を良好に防止することができ、燃料電池１０の安定した発電が可能になる。

さらに、燃料電池１０では、特定の単位セル１２の圧損が高くなることがなく、前記燃料電池１０全体として安定した発電が確実に遂行されるという効果が得られる。

さらにまた、連通路部４０ａは、少なくとも２枚のセパレータであるアノード側セパレータ１８とカソード側セパレータ１６とに跨って形成されている。これにより、アノード側セパレータ１８及びカソード側セパレータ１６自体の薄肉化を図るとともに、連通路部４０ａの形状の自由度が良好に向上し、流路内に水滴が滞留することを確実に阻止して排水性の向上が容易に図られる。

図１に示すように、燃料ガス流路３４に導入された燃料ガスは、矢印Ｂ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体１４を構成するアノード側電極５４に供給される。

一方、酸化剤ガスは、図２及び図５に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａからカソード側セパレータ１６に設けられた各連結流路２８ａを通って酸化剤ガス流路２６に導入される。これにより、酸化剤ガスは、図１及び図５に示すように、酸化剤ガス流路２６を矢印Ｂ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体１４を構成するカソード側電極５２に供給される。

従って、電解質膜・電極構造体１４では、カソード側電極５２に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極５４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、アノード側電極５４に供給されて消費された燃料ガスは、連通路部４０ｂを介して燃料ガス出口連通孔２４ｂに導出された後、この燃料ガス出口連通孔２４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

具体的には、図４に示すように、使用済みの燃料ガスは、連通路部４０ｂを構成する複数の第２通路部４６ｂに導入された後、これらに連通する傾斜孔部４２ｂを通って、カソード側セパレータ１６側に移動し、前記カソード側セパレータ１６に形成されている複数の第１通路部４４ｂを通って燃料ガス出口連通孔２４ｂに排出される。

この場合、第１の実施形態では、連通路部４０ｂを構成する傾斜孔部４２ｂ、第１通路部４４ｂ及び第２通路部４６ｂは、同一の流路断面積に設定されている。従って、燃料ガス流路３４と燃料ガス出口連通孔２４ｂとの間で、流路断面積の変化を有効に抑制することができる。このため、燃料ガス流路３４から燃料ガス出口連通孔２４ｂへの排水性が良好に向上し、発電時の生成水による流路閉塞を阻止することが可能になり、安定した発電が容易に遂行されるという効果が得られる。

一方、カソード側電極５２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、図３に示すように、各連結流路３２ａ、３６ａ間を通って冷却媒体流路３０に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１４を冷却した後、各連結流路３２ｂ、３６ｂ間を通って冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。

なお、第１の実施形態では、連通路部４０ａ、４０ｂが２枚のセパレータ（アノード側セパレータ１８とカソード側セパレータ１６）に跨って形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、３枚のセパレータ（図示せず）に跨って形成されてもよい。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池６０の要部分解斜視説明図であり、図８は、複数の単位セル６２が積層される前記燃料電池６０の、図７中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。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。

単位セル６２は、電解質膜・電極構造体１４が、カソード側セパレータ６４及びアノード側セパレータ６６に挟持されている。カソード側セパレータ６４及びアノード側セパレータ６６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等により構成される。

カソード側セパレータ６４は、金属薄板上に第１シール部材６８が一体に射出成形されるとともに、アノード側セパレータ６６は、金属薄板上に第２シール部材７０が一体に射出成形される。

カソード側セパレータ６４及びアノード側セパレータ６６には、燃料ガス流路３４と燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂとを連通する連通路部７２ａ、７２ｂが設けられる。

連通路部７２ａは、図７及び図８に示すように、積層方向に向かって傾斜する複数の傾斜孔部（傾斜流路部）７４ａと、前記傾斜孔部７４ａの一端に連通するとともに、燃料ガス入口連通孔２４ａに連通する複数の第１通路部７６ａと、前記傾斜孔部７４ａの他端に連通するとともに、燃料ガス流路３４に連通する複数の第２通路部７８ａとを有する。傾斜孔部７４ａ、第１通路部７６ａ及び第２通路部７８ａは、同一の流路断面積に設定される。

傾斜孔部７４ａは、アノード側セパレータ６６の第２シール部材７０と、カソード側セパレータ６４の第１シール部材６８の一部とにより形成される。第２通路部７８ａは、アノード側セパレータ６６の面１８ａ側に位置して第２シール部材７０に形成されるとともに、第１通路部７６ａは、カソード側セパレータ６４の面１６ｂ側に位置して前記第１シール部材６８に形成される。

図８に示すように、アノード側セパレータ６６は、金属薄板に形成された孔部８０ａを被覆して第２シール部材７０が成形されるとともに、この孔部８０ａの内方に位置して、前記第２シール部材７０に傾斜孔部７４ａが形成される。

連通路部７２ｂは、上記の連通路部７２ａと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照数字にｂを付して、その詳細な説明は省略する。

図９は、アノード側セパレータ６６に第２シール部材７０を射出成形するための成形型９０の要部断面図である。

成形型９０は、下型９２と上型９４とを備え、前記下型９２及び前記上型９４間にキャビティ９６が形成される。下型９２は、アンダーカット部９８ａを有する一方、上型９４は、アンダーカット部９８ｂを有する。第２シール部材７０に傾斜孔部７４ａ、７４ｂと第２通路部７８ａ、７８ｂとを設けるためである。

このように構成される成形型９０では、下型９２と上型９４との間に、金属プレート６６ａが配置されるとともに、この金属プレート６６ａには、予め、プレス加工等によって傾斜孔部７４ａ，７４ｂに対応して孔部８０ａ、８０ｂが形成されている。

キャビティ９６には、溶融状態のゴム材が充填されることにより、このゴム材が硬化して第２シール部材７０が一体成形される。そして、下型９２と上型９４とを相対的に離間させるとともに、アノード側セパレータ６６が成形型９０から離型される。

その際、下型９２及び上型９４には、それぞれアンダーカット部９８ａ、９８ｂが設けられているが、成形品である第２シール部材７０は、柔軟性を有している。このため、第２シール部材７０のアンダーカット部分は、変形して下型９２及び上型９４から容易に取り出される。従って、成形型９０には、アンダーカット部９８ａ、９８ｂを移動させる構造が不要になり、簡単且つ経済的な構成で、第２シール部材７０を金属プレート６６ａに射出成形することができる。

この場合、第２の実施形態では、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス流路３４とを連通する連通路部７２ａは、傾斜孔部７４ａ、第１通路部７６ａ及び第２通路部７８ａが同一の流路断面積に設定されている。一方、燃料ガス出口連通孔２４ｂと燃料ガス流路３４とを連通する連通路部７２ｂを構成する傾斜孔部７４ｂ、第１通路部７６ｂ及び第２通路部７８ｂは、同一の流路断面積に設定されている。これにより、排水性が良好に向上して安定した発電が遂行される等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図１０は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池１００の断面図である。

燃料電池１００は、複数の単位セル１０２を積層して構成されるとともに、前記単位セル１０２は、電解質膜・電極構造体１４が、カソード側セパレータ１０４及びアノード側セパレータ１０６に挟持される。

アノード側セパレータ１０６には、燃料ガス流路３４と燃料ガス入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂとを連通する連通路部１０８ａ、１０８ｂが設けられる。連通路部１０８ａ、１０８ｂは、第２の実施形態の連通路部７２ａ、７２ｂと略同様に構成される。傾斜孔部７４ａは、アノード側セパレータ１０６の第２シール部材７０により形成される。第２通路部７８ａは、アノード側セパレータ６６の面１８ａ側に位置して第２シール部材７０に形成されるとともに、第１通路部７６ａは、前記第２シール部材７０の裏面側に形成される。

このように構成される第３の実施形態では、アノード側セパレータ１０６に連通路部１０８ａ、１０８ｂが設けられており、排水性が良好に向上して安定した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。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。複数の単位セルが積層された前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。前記燃料電池の、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図である。前記燃料電池の、図１中、ＩＶ−ＩＶ線断面説明図である。前記単位セルを構成するカソード側セパレータの正面説明図である。前記単位セルを構成するアノード側セパレータの正面説明図である。本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。複数の単位セルが積層された前記燃料電池の、図７中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面説明図である。前記単位セルを構成するアノード側セパレータに第２シール部材を成形する成形型の説明図である。本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の断面図である。特許文献１に係る電気化学燃料電池スタックの説明図である。

符号の説明

１０、６０、１００…燃料電池１２、６２、１０２…単位セル
１４…電解質膜・電極構造体
１６、６４、１０４…カソード側セパレータ
１８、６６、１０６…アノード側セパレータ
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…酸化剤ガス流路
２８ａ、２８ｂ、３２ａ、３２ｂ、３６ａ、３６ｂ…連結流路
３４…燃料ガス流路
４０ａ、４０ｂ、７２ａ、７２ｂ、１０８ａ、１０８ｂ…連通路部
４２ａ、４２ｂ、７４ａ、７４ｂ…傾斜孔部
４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ、７６ａ、７６ｂ、７８ａ、７８ｂ…通路部
５０…固体高分子電解質膜５２…カソード側電極
５４…アノード側電極６８、７０…シール部材
８０ａ、８０ｂ…孔部９０…成形型
９２…下型９４…上型

Claims

電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体と、セパレータとが積層されるとともに、燃料ガス又は酸化剤ガスのいずれかである一方の反応ガスを前記セパレータの面方向に流す反応ガス流路と、前記反応ガスを積層方向に流通させる反応ガス連通孔とが形成される単位セルを備え、複数の前記単位セルが積層される燃料電池であって、
前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連通する連通路部が設けられるとともに、
前記連通路部は、前記セパレータを貫通する孔部を含み且つ前記積層方向に向かって傾斜する傾斜流路部と、
前記傾斜流路部の一端に連通するとともに、前記反応ガス連通孔に連通する第１通路部と、
前記傾斜流路部の他端に連通するとともに、前記反応ガス流路に連通する第２通路部と、
を有し、
前記傾斜流路部、前記第１通路部及び前記第２通路部は、同一の流路断面積に設定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、前記連通路部は、一方の前記単位セルを構成する第１のセパレータと、他方の前記単位セルを構成し、前記第１のセパレータに隣接する第２のセパレータとの少なくとも２枚のセパレータに跨って形成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、前記セパレータは、金属セパレータであり、
前記金属セパレータには、シール部材が一体成形されるとともに、
前記連通路部は、前記シール部材により形成されることを特徴とする燃料電池。
請求項３記載の燃料電池において、前記シール部材は、前記金属セパレータに形成された前記孔部を被覆する一方、
前記連通路部は、前記シール部材に前記孔部に対応して形成される傾斜孔部を有することを特徴とする燃料電池。